JPH07213974A - 電磁駆動型ニードル弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作中のノズルの吐出量を可変とする。 【構成】 通電により磁化したコア１に吸引され、バネ
１０により復旧されるニードル８によってノズル７の開
閉をし行い、ニードルストロークによりノズル７からの
吐出量が決まる電磁駆動型ニードル弁において、ニード
ル８に接続したプランジャ３とコア１を摺動可能に支持
するガイド管２と、コア１にプランジャ３と反対側に設
けられたねじ棒１ａと、このねじ棒１ａと螺合し、ガイ
ド管２に固定されたナット４と、このナット４側に固定
されねじ棒１ａを回転するパルスモータ１６と、パルス
モータ１６を制御する制御部２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗料、インキなどを鋼
材、鋼板、紙などに塗布するマーキング装置、接着材を
紙やプラスチックに塗布する接着装置等に使用される電
磁駆動型ニードル弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にマーキング装置により鋼材等に印
字される文字は文字の大きさと文字の線の太さのバラン
スが要求される。このため、マーキングノズルは塗料の
吐出量を変化させ、線の太さを調整できるようにする必
要がある。

【０００３】電磁駆動型ニードル弁は、ノズルをニード
ルで周期的に開閉して開の期間に塗料や接着材を吐出す
る。ノズルを開にするには、コイルの内側に設けられた
コアをコイルに通電することにより磁化し、ニードルに
接続されたプランジャをコアに吸引することによって行
われ、コイルへの通電を停止するとばねによってニード
ルがノズルを閉とする。この通電期間と通電しない期間
を１周期としたパルスを印加することによりノズルから
の吐出が行われる。

【０００４】ノズルからの吐出量を増減するにはコアが
プランジャを吸引する吸引量つまりプランジャに接続さ
れたニードルの移動量であるニードルストロークを変化
させればよい。このためコアの位置をプランジャに対し
て移動できるようにすればニードルストロークを変化さ
せ、吐出量を増減することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実開平１−１２０９７
３号公報には、コアの位置を、コアに接続されたねじを
手動で回すことにより移動する技術が開示されている。
手動による調整はマーキングを開始する前に行う必要が
あり、マーキング中はマーキングノズルに近づいて調整
することはできない。このため、大型の文字と小型の文
字が混在する場合は、全ての文字の線の太さを一定の太
さでマーキングするため、バランスの取れない文字とな
っていた。また、文字の認識を遠方などから容易にでき
るようにするため文字を大きくしても、文字の線の太さ
は変わらないため、文字認識が困難になる場合が生じて
いた。また、マーキング対象物が高温の場合、その温度
により塗料の付着率（ノズルから吐出した量に対してマ
ーキング対象物に付着する量の割合）が変化するが、温
度変化に応じて塗料の吐出量を変化させることができな
かった。

【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、マーキングなどの動作中でも吐出量を可変とする
電磁駆動型ニードル弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、通電により磁化したコアに吸引され、バネにより復
旧されるニードルによってノズルの開閉を行い、ニード
ルストロークによりノズルからの吐出量が決まる電磁駆
動型ニードル弁において、前記ニードルに接続されたプ
ランジャと前記コアを摺動可能に支持するガイド管と、
前記コアにプランジャと反対側に設けられたねじ棒と、
該ねじ棒と螺合しガイド管側に固定されたナットと、該
ナット側に固定され前記ねじ棒を回転駆動するパルスモ
ータと、該パルスモータを制御する制御部とを備えたも
のである。

【０００８】また、前記制御部は、ノズルから塗料を吐
出してマーキングする場合マーキング条件に応じたニー
ドルストロークを予め記憶しておき、マーキング条件を
設定されるとこれに応じたニードルストロークとなるよ
う前記パルスモータを制御する。

【０００９】

【作用】制御部からパルスモータの回転角度を制御する
ことにより、コアに接続されたねじ棒を回転してコアの
位置を移動できる。これによりニードルストロークを変
更して吐出量を調整することが可能となり、塗料のマー
キング中や接着材の塗布中でも文字の太さや塗布する幅
を調整することができる。パルスモータは印加するパル
ス数によってパルスモータの回転角度を制御できるので
コアの移動量を精度よく調整することができる。

【００１０】ノズルより塗料を吐出してマーキングを行
う場合、マーキングする文字の大きさや鋼材にマーキン
グする場合の鋼材の温度などのマーキング条件によって
ニードルストロークは決まった値となる。このマーキン
グ条件とニードルストロークの関係を実験などにより予
め定めて制御部に記憶しておくことにより、マーキング
条件を制御部に設定すると、制御部ではパルスモータを
制御して、マーキング条件に応じたニードルストローク
を設定する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の実施例の構成図である。コ
ア１とプランジャ３は高透磁率の磁性体で構成され、ス
テンレス鋼やプラスチックなどの非磁性体で構成された
ガイド管２内に摺動自在に嵌装されている。ガイド管２
の一端の外周には取付板２ａが固着され、この取付板２
ａに端管２ｂを設け、隔膜９の外周を押さえる。コア１
のプランジャ３と反対側にはねじ棒１ａが固着され、こ
のねじ棒１ａに螺合したナット４がガイド管２の他端に
固着されている。ガイド管２の外周にはコイルユニット
５が装着され、通電することによりコア１とプランジャ
３が互いに吸引するように磁気回路を形成する。

【００１２】ガイド管２の取付板２ａはチャンバーブロ
ック６の一方の端面に嵌合し、押さえ板２ｃを介してビ
ス止めによりガイド管２とチャンバーブロック６を一体
に結合する。チャンバーブロック６の他方の端部にはノ
ズル７が螺合する。チャンバーブロック６の内部はチャ
ンバー１２が構成され、このチャンバー１２内にニード
ル８が設けられている。ニードル８の一方のニードル先
端部８ａはノズルシート部７ａとの間で間隙を構成し、
ニードル８の移動量により間隙量が変化し、ノズル７か
らの吐出量を調整することができる。

【００１３】プランジャ３にはニードル取付用雌ネジが
螺設されておりニードル後端の雄ネジ８ｂと螺合するこ
とにより一体化する。チャンバー１２をガイド管２側と
水密に仕切り、かつニードル８の移動を可能ならしめる
ため隔膜９の外周は端管２ｂとチャンバーブロック６に
より押さえ込み、かつ中心部はニードル８を貫通させ、
ニードルフランジ部８ｃとナット１１によりスペーサ１
１ａを介して隔膜９の中心部を挟み込みシールする。バ
ネ１０は一端を取付板２ａに当接し他端はニードルフラ
ンジ部８ｃをノズル７側へ押し下げるように作用しニー
ドル先端部８ａをノズルシート部７ａに押圧し、ノズル
７を閉としてチャンバー１２内の液体の吐出を遮断す
る。チャンバー１２には供給口１３が設けられ、塗料や
接着材が加圧されて供給される。

【００１４】ナット４の外面はねじ切りしてあり押さえ
ナット１５が螺合し、押さえナット１５の一方の面と押
さえ板２ｃとでコイルユニット５を挟持している。また
押さえナット１５の他方の面にはパルスモータ１６が取
り付けられ、その回転軸１７はねじ棒１ａの軸心と一致
し、カップリング１８によってねじ棒１ａの先端と結合
されている。カップリング１８とねじ棒１ａの先端は軸
方向には摺動自在に、回転方向にはバックラッシュが微
小となるように嵌合されている。なお、ねじ棒１ａとナ
ット４はネジピッチ０．５ｍｍの精密ネジを採用し、バ
ックラッシュが微小となるようにしている。

【００１５】コイルユニット５とパルスモータ１６は制
御部２０に接続されており、コイルユニット５にはパル
ス電圧が印加されてコア１を磁化し、パルスモータ１６
には、パルスが供給され、供給されたパルスの数に応じ
て回転し、コア１をガイド管２の軸方向に移動させる。

【００１６】図２はコイルに印加されるパルス電圧を示
す。コア１によるプランジャ３の吸引のため大きな吸引
電圧を必要とし、吸引後はバネ１０に抗して吸引された
状態を保持するだけの小さな電圧とする。吸引電圧と保
持電圧を印加している期間ノズル開（ノズルシート部７
ａとニードル先端部８ａに間隙が生じる状態）となり液
が吐出される。保持電圧を０にするとノズル閉（ノズル
シート部７ａとニードル先端部８ａの間隙が０となる状
態）となる。印加パルスの１周期はこのノズル開時間と
閉時間よりなり、このパルスを連続的に印加することに
より間歇的にノズル７より塗料や接着材を吐出する。

【００１７】ノズル７からの塗料や接着材等の液体の吐
出量はニードル８の移動量、つまりニードルストローク
により決まり、ニードルストロークはプランジャ３が吸
引されない状態でのプランジャ３とコア１との間隙１４
で決まる。間隙１４と吐出量とは通常比例関係となるよ
うにノズルシート部７ａとニードル先端部８ａの形状は
定められるが、比例以外の関係でもよい。パルスモータ
１６を回転して、カップリング１８を介してねじ棒１ａ
を回転すると、ねじ棒１ａはナット４と螺合しているの
で、回転方向によりコア１はプランジャ３の方へ前進ま
たは後進する。これにより間隙１４の調整を行うことが
できる。

【００１８】次に間隙１４の調整を具体例で説明する。
パルスモータ１６は１パルス当たり１．８°回転するも
のとする。ねじ棒１ａとナット４のねじのピッチを０．
５ｍｍの精密ネジとすると、１パルス当たりの送り量は
次式より得られる。 １パルス送り量＝０．５×１．８／３６０＝０．００２５ｍｍ ……（１）

【００１９】まず間隙１４を０に設定するため、パルス
モータ１６に制御部２０より間隙１４の最大値より十分
大きな移動量に相当するパルスを与え前進させてプラン
ジャ３とコア１が当たるようにする。両者が当たりパル
スモータ１６のトルクが脱出トルクに達すると、パルス
モータ１６は脱調し、構成部に無理な力が加わらない状
態で、コア１の前進は停止する。すなわち、この状態が
間隙１４が０であり、ニードルストローク（＝間隙１
４）が０の状態である。

【００２０】この状態を基準にパルスモータ１６を、必
要とするニードルストロークに相当する量逆転させる。
コア１がプランジャ３の方へ進む場合を前進とし、この
ときのパルスモータ１６の回転方向を正転とし、この逆
を後進、逆転とする。例えば、鋼材温度３００℃に対し
大型文字（９０ｍｍの高さ×６０ｍｍの幅、９０Ｈ×６
０Ｗと表示）を書く場合、ニードルストロークが０．３
ｍｍ必要であるとすると、 必要な逆転パルス数＝０．３／０．００２５＝１２０ ……（２） つまり、１２０パルス分、パルスモータ１６を逆転させ
る。

【００２１】引き続き小型文字（４０Ｈ×３０Ｗ）を書
く場合、ニードルストロークは０．２ｍｍとすると、コ
ア１を０．１ｍｍ前進させる。 必要な正転パルス数＝０．１／０．００２５＝４０ ……（３） つまり、４０パルス分、パルスモータ１６を正転させ
る。

【００２２】なお、マーキングの場合の、文字の大きさ
とニードルストロークの関係、また鋼材の温度と文字の
大きさに対するニードルストロークの関係、接着材の吐
出幅とニードルストロークの関係、接着材の吐出幅とニ
ードルストロークの関係などは、事前に実験により求め
て制御部２０に記録しておき、文字の大きさなどの条件
を入力することにより、ニードルストロークが自動的に
設定されるようにしておくとよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
はパルスモータを制御してニードルストロークを調整し
吐出量をノズルの動作中でも調整することができるの
で、適切なマーキングや接着材の塗布を行うことができ
る。また、マーキング条件や接着条件を設定すると制御
部によってこの条件に応じたニードルストロークが設定
され、適切なマーキングや接着が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す図である。

【図２】実施例のコイルに印加されるパルスを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ コア １ａ ねじ棒 ２ ガイド管 ３ プランジャ ４ ナット ５ コイルユニット ６ チャンバーブロック ７ ノズル ８ ニードル ９ 隔膜 １０ バネ １４ 間隙 １６ パルスモータ １８ カップリング ２０ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により磁化したコアに吸引され、バ
   ネにより復旧されるニードルによってノズルの開閉を行
   い、ニードルストロークによりノズルからの吐出量が決
   まる電磁駆動型ニードル弁において、前記ニードルに接
   続されたプランジャと前記コアを摺動可能に支持するガ
   イド管と、前記コアにプランジャと反対側に設けられた
   ねじ棒と、該ねじ棒と螺合しガイド管側に固定されたナ
   ットと、該ナット側に固定され前記ねじ棒を回転駆動す
   るパルスモータと、該パルスモータを制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする電磁駆動型ニードル弁。
2. 【請求項２】 前記制御部は、ノズルから塗料を吐出し
   てマーキングする場合マーキング条件に応じたニードル
   ストロークを予め記憶しておき、マーキング条件を設定
   されるとこれに応じたニードルストロークとなるよう前
   記パルスモータを制御することを特徴とする請求項１記
   載の電磁駆動型ニードル弁。