JPH07308619A - Fluid feed device - Google Patents

Fluid feed device

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Publication number
JPH07308619A
JPH07308619A JP6405795A JP6405795A JPH07308619A JP H07308619 A JPH07308619 A JP H07308619A JP 6405795 A JP6405795 A JP 6405795A JP 6405795 A JP6405795 A JP 6405795A JP H07308619 A JPH07308619 A JP H07308619A
Authority
JP
Japan
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rotor
fluid
actuator
motion
rotary
Prior art date
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Pending
Application number
JP6405795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
Ryoichi Abe
良一 阿部
Yoshihiro Ikemoto
義寛 池本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6405795A priority Critical patent/JPH07308619A/en
Publication of JPH07308619A publication Critical patent/JPH07308619A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a fluid feed device which has pulsation-free continuous flux characteristics and constant flux characteristics independent of environmental conditions, and further, ensures super-high precision and super-micro flow feed. CONSTITUTION:A fluid feed device consists of a fluid suction hole 23 and a fluid discharge hole 27, a fluid transport part formed between a rotor 25 and a fixed member 19 for storing this rotor 25, a shaft 10 connected to the rotor, a rotary actuator 35 for giving a relative rotating motion to the shaft 10 between the shaft 10 and the fixed member, and a rotating motion control part which is a drive power supply for the actuator. In addition, the device is composed of a fluctuation actuator 31 for giving a relative fluctuation motion to the rotary member between the rotary member and the fixed member, and a fluctuation motion control part which is a drive power supply for the actuator 31. Thus it is possible to ensure the super-high precision and super-micro feed flux of a fluid under a simple structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子部品、家電製品など
の分野における生産工程において、接着剤、クリーンハ
ンダ、グリース、ペイント、ホットメルト、薬品、食品
などの各種液体を定量に吐出・供給する流体供給装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention quantitatively discharges and supplies various liquids such as adhesives, clean solders, greases, paints, hot melts, chemicals and foods in the production process in the fields of electronic parts, home appliances and the like. The present invention relates to a fluid supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体吐出装置(ディスペンサー)は従来
から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の
小形化・高記録密度化のニーズにともない、流体材料を
高精度でかつ安定して制御する技術が要請される様にな
っている。
2. Description of the Related Art Liquid ejecting apparatuses (dispensers) have been used in various fields, but with the recent needs for miniaturization and high recording density of electronic parts, fluid materials can be made highly accurate and stable. The technology to control it is being demanded.

【0003】たとえば表面実装(SMT)の分野を例に
とれば、実装の高速化、微小化、高密度化、高品位化、
無人化のトレンドの中で、ディスペンサーの課題を要約
すれば、 塗布量の高精度化 吐出時間の短縮 1回の塗布量の微小化 である。従来液体吐出装置として、図12に示す様なエ
アパルス方式によるディスペンサーが従来から広く用い
られており、例えば「自動化技術’93.25巻7号」
等にその技術が紹介されている。この方式によるディス
ペンサーは、定圧源から供給される定量の空気を容器1
50(シリンダ)内にパルス的に印加させ、シリンダ1
50内の圧力の上昇分に対応する一定量の流体をノズル
151から吐出させるものである。
Taking the field of surface mounting (SMT) as an example, for example, speeding up of mounting, miniaturization, high density, high quality,
In the trend of unmanned operation, the problems of dispensers can be summarized as high-accuracy coating amount, shortening of discharge time, and miniaturization of coating amount per time. As a conventional liquid ejecting device, an air pulse type dispenser as shown in FIG. 12 has been widely used from the past, for example, “Automation Technology '93 .25 Vol. 7”.
The technology is introduced in. The dispenser according to this method uses a fixed amount of air supplied from a constant pressure source in the container 1
It is applied in a pulsed manner in 50 (cylinder), and cylinder 1
A certain amount of fluid corresponding to the increase in the pressure in 50 is discharged from the nozzle 151.

【0004】上述したエアーパルス方式に代わるものと
して、通称モーノポンプ(Moyno Pomp)と呼
ばれる回転容積型の一軸偏心ポンプを用いたディスペン
サーが実用化されている。モーノポンプはヘビの様な運
動をすることから、別名スネイクポンプとも呼ばれてお
り、例えば「配管技術,’85.7月号」等にその技術
の詳細が紹介されている。図11にその構造例を示す。
As an alternative to the above-mentioned air pulse system, a dispenser using a rotary positive displacement uniaxial eccentric pump, which is commonly called a Mono pump, has been put into practical use. Since the mono pump has a snake-like movement, it is also called a snake pump, and the details of the technique are introduced in, for example, "Piping Technology, '85 .7 July". FIG. 11 shows an example of the structure.

【0005】100は、主軸(ドライブシャフト)、1
01は玉軸受、102はスネイクポンプのロータ、10
3はステータ、104、105はユニバーサル・ジョイ
ントであり、ロータ102とカップリングロッド106
及びこのカップリングロッド106とドライブシャフト
100を連結する。ロータ102は断面真円形状のいわ
ば雄ネジであり、この雄ネジに対応する雌ネジとしての
ステータ103は穴の断面が長円形の形状をしている。
ロータ102を前記ステータ103に嵌め込み、ロータ
102を偏心軸センターにおいて回転すると、ロータ1
02はステータ103の内部で回転しながら上下運動す
る。ロータ102とステータ103間に封じ込められた
流体は、切れ目のない無限のピストン運動により、吸入
側から吐出側へ連続的に送り出されるのである。
100 is a main shaft (drive shaft), 1
01 is a ball bearing, 102 is a snake pump rotor, 10
3 is a stator, 104 and 105 are universal joints, and rotor 102 and coupling rod 106
Also, the coupling rod 106 and the drive shaft 100 are connected. The rotor 102 is a so-called male screw having a perfect circular cross section, and the stator 103 as a female screw corresponding to this male screw has a hole having an oval cross section.
When the rotor 102 is fitted into the stator 103 and the rotor 102 is rotated about the eccentric shaft center, the rotor 1
02 moves up and down while rotating inside the stator 103. The fluid contained between the rotor 102 and the stator 103 is continuously sent out from the suction side to the discharge side by an infinite piston movement without breaks.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの方式の
ディスペンサーは次の問題点があった。
However, these types of dispensers have the following problems.

【0007】〔1〕エアーパルス方式のディスペンサー
の課題 (1)吐出圧脈動による吐出量のばらつき (2)水頭差による吐出量のばらつき (3)液体の粘度変化による吐出量変化 上記(1)の現象は、タクトが短く吐出時間が短い程顕著
に表れる。そのため、エアーパルスの高さを均一化する
ための安定化回路を施すなどの工夫がなされている。
[1] Problems of dispenser of air pulse system (1) Dispersion of discharge amount due to pulsation of discharge pressure (2) Dispersion of discharge amount due to head difference (3) Change of discharge amount due to change of viscosity of liquid The phenomenon is more remarkable as the tact time is shorter and the ejection time is shorter. Therefore, various measures have been taken, such as providing a stabilizing circuit for equalizing the height of the air pulse.

【0008】上記(2)は、シリンダ内の空隙部152の
容積が液体残量Hによって異なるため、一定量の高圧エ
アーを供給した場合、空隙部152内の圧力変化の度合
が、上記Hによって大きく変化してしまうというのがそ
の理由である。液体残量が低下すれば、塗布量が例えば
最大値と比べて50〜60%程減少してしまうという問
題点があった。そのために、吐出毎に液体残量Hを検知
し、吐出量が均一になる様にパルスの時間幅を調整する
等の方策がなされている。
In the above (2), since the volume of the cavity 152 in the cylinder varies depending on the remaining amount H of the liquid, when a constant amount of high pressure air is supplied, the degree of pressure change in the cavity 152 depends on the H. The reason is that it will change significantly. If the remaining amount of liquid decreases, the coating amount will decrease by, for example, 50 to 60% compared to the maximum value. Therefore, measures such as detecting the liquid remaining amount H for each ejection and adjusting the time width of the pulse so that the ejection amount becomes uniform are taken.

【0009】上記(3)は、例えば多量の溶剤を含んだ材
料が時間とともに粘度が変化した場合に発生する。その
ための対策として、時間軸に対する粘度変化の傾向をあ
らかじめコンピュータにプログラミングしておき、粘度
変化の影響を補正する様に例えばパルス幅を調節する等
の方策がなされていた。上記課題に対するいずれの方策
も、コンピュータを含む制御系が繁雑化し、また不規則
な環境条件(温度等)の変化に対する対応は困難であ
り、抜本的な解決案にはならなかった。
The above item (3) occurs, for example, when the viscosity of a material containing a large amount of solvent changes with time. As a measure for this, a measure has been taken in which the tendency of the viscosity change with respect to the time axis is programmed in the computer in advance and, for example, the pulse width is adjusted so as to correct the influence of the viscosity change. None of the measures against the above problems has become a drastic solution because the control system including the computer becomes complicated and it is difficult to cope with irregular environmental conditions (temperature, etc.).

【0010】〔2〕スネイクポンプによるディスペンサ
ーの課題 このスネイクポンプの場合、定容積の密閉空間に流体を
封じ込めて輸送する容積型であるため、上述したエアパ
ルス方式のディスペンサーと比べて、粘度変化、ポンプ
吐出側の負荷の変化等の影響を受けにくい定流量特性を
持っている。しかしステータ103内部で、ロータ10
2が回転しながら往復直線運動をすることによりポンピ
ング作用が得られるこの方式のポンプは、ロータ102
は基本的に片持ち支持構造であり、ステータ103がロ
ータ102を支持する軸受としての機能も兼ねている。
したがって、例えば主軸100の回転数を上昇させた
り、ポンプの負荷の増大により吐出側の圧力が上昇する
と、十分な位置決め保持機能を持たないロータ102の
運動が不安定になりやすい。その結果ロータ102とス
テータ103間のクリアランスが変動し、内部リーク量
がばらつくため流量精度が悪い等の問題点があった。ま
たステータ103、ロータ102の偏磨耗による流量特
性の経年変化も大きな問題点であった。したがってスネ
イクポンプをディスペンサーとして用いるため、ロータ
を小径化した場合、前述した理由により、吐出総流量の
精度はせいぜい±10〜20%が限界であった。また、
ディスペンサーの超微少流量化(たとえばQ=10-5cm
3/sec以 下)の要請に応えるために、例えばロータ径:
D=0.5mmφ以下の細径化を試 みた場合、ロータ・
ステータ間の金属間接触を伴う従来構造では、ロータの
強度低下による弾性変形、擢動摩耗、破損等が発生し、
実用化は極めて困難であった。
[2] Problem of Dispenser by Snake Pump In the case of this snake pump, since it is a positive displacement type in which a fluid is contained in a closed space of a constant volume and is transported, a viscosity change and a pump are provided as compared with the above air pulse type dispenser. It has a constant flow rate characteristic that is unlikely to be affected by changes in the load on the discharge side. However, inside the stator 103, the rotor 10
This type of pump, in which a pumping action is obtained by performing a reciprocating linear motion while the 2 rotates, is a rotor 102.
Is basically a cantilever support structure, and the stator 103 also functions as a bearing for supporting the rotor 102.
Therefore, for example, when the rotation speed of the main shaft 100 is increased or the pressure on the discharge side is increased due to an increase in the load of the pump, the motion of the rotor 102 that does not have a sufficient positioning and holding function is likely to be unstable. As a result, the clearance between the rotor 102 and the stator 103 fluctuates, and the internal leak amount fluctuates, resulting in poor flow rate accuracy. In addition, the secular change of the flow rate characteristic due to the uneven wear of the stator 103 and the rotor 102 is also a big problem. Therefore, since the snake pump is used as a dispenser, when the rotor has a smaller diameter, the accuracy of the total discharge flow rate is limited to ± 10 to 20% at most due to the reason described above. Also,
Ultra-small flow rate of dispenser (eg Q = 10 -5 cm
3 / sec or less), for example, rotor diameter:
If you tried to reduce the diameter to less than D = 0.5 mmφ,
In the conventional structure involving metal-to-metal contact between the stators, elastic deformation, sliding wear, damage, etc. occur due to the reduction in strength of the rotor.
Practical application was extremely difficult.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、この発明にかかる流体供給装置では、流体の吸入
孔及び吐出孔と、ロータおよびこのロータを収納する固
定部材の間に形成された流体輸送部と、前記ロータと連
結した軸と、この軸と前記固定部材の間に相対的な回転
運動を与えるための回転アクチェータと、その駆動電源
である回転運動制御部と、前記軸と前記スリーブの間に
相対的な揺動運動を与えるための揺動アクチェータと、
その駆動電源である揺動運動制御部より構成されること
を特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, in a fluid supply apparatus according to the present invention, it is formed between a fluid suction hole and a fluid discharge hole, and a rotor and a fixing member for accommodating the rotor. Fluid transport part, a shaft connected to the rotor, a rotary actuator for providing a relative rotary motion between the shaft and the fixed member, a rotary motion control part which is a driving power source for the rotary actuator, and the shaft. A swing actuator for providing relative swing motion between the sleeves,
It is characterized in that it is composed of a swing motion control section which is the drive power source.

【0012】[0012]

【作用】本発明の対象であるスネイクポンプは、断面長
円形のステータ内部でロータを直線往復運動させるため
に、このロータに連結している駆動側の主軸を偏芯運動
(揺動運動)させながら、その偏芯軸センターにおいて
回転運動させるものである。図1はスネイクポンプの動
作原理を示すもので、1は基礎円、2はその内接円であ
る。O1は前記内接円2の中心、O2はロータの偏芯運動
の中心、また3はO1を中心とする主軸である。ここで
内接円2が基礎円1の内側を 回転数ωでころがりなが
ら回転すると、内接円中心O1は中心O2のまわりを回転
数ωで揺動運動する。したがってスネイクポンプの主軸
3は回転数ωで回転しながら、中心O 2のまわりを偏芯
量εで揺動運動することになる。
The snake pump which is the object of the present invention has a sectional length of
To reciprocate the rotor linearly inside the circular stator
Eccentric movement of the drive side main shaft connected to this rotor
At the center of the eccentric shaft while making (oscillating motion)
It is intended to rotate. Figure 1 shows the movement of the snake pump
It shows the working principle, 1 is the basic circle, 2 is the inscribed circle
It O1Is the center of the inscribed circle 2 and O2Is the eccentric motion of the rotor
The center of 3 and O is 31Is the main axis around. here
The inscribed circle 2 rolls inside the basic circle 1 at the rotation speed ω
When rotated from the center O1Is the center O2Spinning around
It oscillates at a number ω. So the main axis of the snake pump
3 is center O while rotating at the rotation speed ω 2Eccentric around
The amount of ε will cause oscillating motion.

【0013】また流体を輸送するポンプ部分のロータ
(図1では図示せず。図2の25)は前記内接円2の円
周上を中心とする真円である。このロータは断面長円形
のステータ(図1では図示せず。図2の26)に収納さ
れており、原点O2を通過する直線運動をする。
The rotor (not shown in FIG. 1; 25 in FIG. 2) of the pump portion for transporting the fluid is a true circle centered on the circumference of the inscribed circle 2. This rotor is housed in a stator (not shown in FIG. 1; 26 in FIG. 2) having an oval cross section, and makes a linear motion passing through the origin O 2 .

【0014】本発明を適用した流体供給装置では、主軸
3には独立した2つのアクチェータによって、揺動運動
と回転運動が同時に与えられる。回転アクチェータ部に
おいては、ACサーボモータあるいはパルスモータ等に
よって、回転数ωの回転運動がなされる。一方揺動アク
チェータ部は、たとえばX軸、Y軸に90°の位相ズレ
を持つマイクロアクチェータ正弦波駆動の組み合わせに
よって規則正しい揺動運動がなされる。この揺動運動
は、回転数ωで原点O2のまわりを回る施回運動であ
る。
In the fluid supply device to which the present invention is applied, the main shaft 3 is simultaneously given a swinging motion and a rotary motion by two independent actuators. In the rotary actuator unit, the AC servomotor, the pulse motor, or the like makes a rotational motion of the rotational speed ω. On the other hand, the oscillating actuator section makes a regular oscillating motion by a combination of micro-actuator sine wave drive having a phase shift of 90 ° on the X axis and the Y axis, for example. This swinging motion is a turning motion that rotates around the origin O 2 at the rotation speed ω.

【0015】吐出流量が極めて小さな微小流量ディスペ
ンサーの場合、スネイクポンプのロータ径及び揺動運動
の偏芯量(図1のε)は極めて小さくてもよいというこ
とに着目する。この場合、揺動アクチェータとして例え
ば0.1〜0.5mm程度の変位が得られる磁気軸受、ピ
エゾアクチェータ等の適用が可能となる。
It should be noted that, in the case of a minute flow rate dispenser having an extremely small discharge flow rate, the rotor diameter of the snake pump and the eccentric amount of the swinging motion (ε in FIG. 1) may be extremely small. In this case, as the swing actuator, it is possible to apply a magnetic bearing, a piezo actuator or the like that can obtain a displacement of, for example, about 0.1 to 0.5 mm.

【0016】回転と揺動2つの運動は、互いの位相差が
一定に保たれる様な同期制御がなされている。例えば一
つの基準の信号をもとに揺動運動と回転運動の位相が決
められる。この同期制御により、主軸3はモーノポンプ
固有の複合運動をする。その結果、ロータとステータ間
に形成される密閉空間は、吸入側から吐出側へ順次移動
し、連続的なポンピング作用が得られるのである。
The two movements, the rotation and the swing, are synchronously controlled so that the mutual phase difference is kept constant. For example, the phases of the swing motion and the rotary motion are determined based on one reference signal. By this synchronous control, the main shaft 3 makes a composite motion peculiar to the mono pump. As a result, the closed space formed between the rotor and the stator moves sequentially from the suction side to the discharge side, and a continuous pumping action is obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明を微少流量の液体を供給するディ
スペンサーに適用した実施例について説明する。図2に
おいて、10は主軸、11は回転アクチェータであるモ
ータのロータ、12はモータのステータ、13〜19は
固定部材、20、21は固定部材13、14、15、1
6、17、18、19と主軸10の間に形成された上部
スラスト流体軸受及び下部スラスト流体軸受、22はつ
ば形状をしたシール部、23は吸入孔、24は主軸10
に形成したねじ溝ポンプ、25はスネイクポンプのロー
タ、26はスネイクポンプのステータ、27は吐出ノズ
ルである。なを図中スネイクポンプのロータ25、ステ
ータ26の部分のみ、その振幅の形状をやや誇張して描
いている。28は揺動アクチェータである磁気軸受のロ
ータ、29は磁気軸受のステータ、30a、30bは主
軸10の半径方向位置を検出するためのX軸変位センサ
ー、30c(図示せず)、30d(鎖線)はY軸変位セ
ンサーである。
EXAMPLE An example in which the present invention is applied to a dispenser for supplying a liquid at a minute flow rate will be described below. In FIG. 2, 10 is a main shaft, 11 is a rotor of a motor which is a rotary actuator, 12 is a stator of a motor, 13 to 19 are fixing members, and 20 and 21 are fixing members 13, 14, 15, and 1.
6, 17, 18, 19 and the upper thrust fluid bearing and the lower thrust fluid bearing formed between the main shaft 10, 22 is a flange-shaped seal portion, 23 is a suction hole, and 24 is the main shaft 10.
The screw groove pump formed in the above, 25 is a snake pump rotor, 26 is a snake pump stator, and 27 is a discharge nozzle. In the figure, only the rotor 25 and the stator 26 of the snake pump are exaggerated in their amplitude shapes. 28 is a rotor of a magnetic bearing which is an oscillating actuator, 29 is a stator of the magnetic bearing, 30a and 30b are X-axis displacement sensors for detecting the radial position of the main shaft 10, 30c (not shown), 30d (chain line). Is a Y-axis displacement sensor.

【0018】X軸変位センサー30a、30bとY軸変
位センサー30c、30dは直交して設けられている。
図面の裏側に配置された前記Y軸センサー30dを鎖線
で示す。ロータ28、ステータ29、X軸変位センサー
30a、30b、Y軸変位センサー30c、30dによ
り、主軸10の軸芯O1の径方向位置を決め、かつ この軸
芯O1に規則正しい揺動運動を発生させる磁気軸受アク
チェータ31 を構成している。また32は主軸10の
回転角と回転速度を検出するためのエンコーダのロー
タ、33はステータであり、主軸10と固定部材13の
間に設けられている。またロータ11、ステータ12、
ロータ32、ステータ33により、エンコーダによる回
転位置情報をもとに、主軸10を規則正しく回転させる
回転アクチェータ35を構成している。図3に磁気軸受
アクチェータ31を駆動する揺動運動制御部81として
のブロック図を示す。この揺動運動制御部81では、回
転運動と同期した状態で磁気軸受の各軸が駆動されてい
る。図中に磁気軸受の構成モデルを記載しており、前記
ステータ29はX軸ステータ29a、29b及びY軸ス
テータ29c、29dより構成されている。主軸10に
揺動運動を与えるために、前記X軸ステータ、Y軸ステ
ータの駆動回路に90°の位相差を持つ正弦波が与えら
れる。
The X-axis displacement sensors 30a and 30b and the Y-axis displacement sensors 30c and 30d are provided orthogonally to each other.
The Y-axis sensor 30d arranged on the back side of the drawing is shown by a chain line. The rotor 28, the stator 29, the X-axis displacement sensors 30a and 30b, and the Y-axis displacement sensors 30c and 30d determine the radial position of the axis O 1 of the main shaft 10 and generate a regular swinging motion on the axis O 1. The magnetic bearing actuator 31 is constituted. Further, 32 is a rotor of an encoder for detecting the rotation angle and rotation speed of the main shaft 10, and 33 is a stator, which is provided between the main shaft 10 and the fixing member 13. In addition, the rotor 11, the stator 12,
The rotor 32 and the stator 33 constitute a rotary actuator 35 that regularly rotates the main shaft 10 based on the rotational position information obtained by the encoder. FIG. 3 shows a block diagram of the swing motion control unit 81 that drives the magnetic bearing actuator 31. In the swing motion control section 81, each shaft of the magnetic bearing is driven in synchronization with the rotary motion. A structural model of a magnetic bearing is shown in the drawing, and the stator 29 is composed of X-axis stators 29a and 29b and Y-axis stators 29c and 29d. In order to give a swinging motion to the main shaft 10, a sine wave having a phase difference of 90 ° is given to the drive circuits of the X-axis stator and the Y-axis stator.

【0019】図4は本実施例の制御回路全体のブロック
図である。回転信号発生器82で、回転数と回転位置を
決める周波数(パルス列)を出力させる。この出力の一
方は回転運動制御部83へ入力される。この回転運動制
御部83では回転アクチェータ35を駆動制御する信号
が作られる。一方揺動運動制御部81では、回転信号発
生器82から得られたパルス列を磁気軸受アクチェータ
31のX軸及びY軸信号処理部(図3)へ送る。なお図
4において、鎖線で示す様にエンコーダからの出力を揺
動運動制御部へフィードバックすれば、回転運動と揺動
運動間の位相をより正確に制御することができる。図2
において、前記スラスト流体軸受20、21は通称ヘリ
ングボーン(魚の骨)と呼ばれる浅い溝32をつばの面
に形成した公知の動圧軸受であり、図5にその形状の一
例を示す。流体軸受20、21と固定部材の間に潤滑油
33、34が封じ込められている。浅い溝32のポンピ
ング効果により、潤滑油33、34は外部に流出するこ
とはない。
FIG. 4 is a block diagram of the entire control circuit of this embodiment. The rotation signal generator 82 outputs a frequency (pulse train) that determines the rotation speed and rotation position. One of the outputs is input to the rotary motion control unit 83. The rotary motion control unit 83 produces a signal for controlling the drive of the rotary actuator 35. On the other hand, the swing motion control section 81 sends the pulse train obtained from the rotation signal generator 82 to the X-axis and Y-axis signal processing section (FIG. 3) of the magnetic bearing actuator 31. In FIG. 4, if the output from the encoder is fed back to the swing motion controller as shown by the chain line, the phase between the rotary motion and the swing motion can be controlled more accurately. Figure 2
In the above, the thrust fluid bearings 20 and 21 are known dynamic pressure bearings in which a shallow groove 32, which is commonly called a herringbone (fish bone), is formed on the surface of the brim, and an example of the shape is shown in FIG. Lubricating oils 33 and 34 are enclosed between the fluid bearings 20 and 21 and the fixing members. Due to the pumping effect of the shallow groove 32, the lubricating oils 33 and 34 do not flow out.

【0020】主軸10は2つの前記スラスト流体軸受2
0、21によって支持されているため、傾斜することな
く軸方向位置が規制される。したがって、磁気軸受アク
チェータ31の駆動力により、主軸10は垂直の状態を
保ったままで、揺動運動を行うことができる。
The main shaft 10 has two thrust fluid bearings 2
Since it is supported by 0 and 21, the axial position is regulated without tilting. Therefore, due to the driving force of the magnetic bearing actuator 31, the main shaft 10 can perform the swinging motion while maintaining the vertical state.

【0021】つば形状をした前記シール部22は、輸送
流体が流体軸受部、磁気軸受部へ侵入するのを防止する
ために設けたもので、つばとその軸方向の対向面間のク
リアランスは十分小さく設定している。またねじ溝ポン
プ24は、実施例ではスネイクポンプ部への輸送流体の
流入を容易にするため形成したものである。
The collar-shaped seal portion 22 is provided to prevent the transport fluid from invading the fluid bearing portion and the magnetic bearing portion, and the clearance between the collar and the axially opposed surface thereof is sufficient. It is set small. The thread groove pump 24 is formed in order to facilitate the inflow of the transport fluid into the snake pump portion in the embodiment.

【0022】さてユニバーサルジョイントを用いた従来
方式のスネイクポンプ(図11)では、ロータ102と
ステータ103間にクリアランスがあれば、そのクリア
ランスの範囲でロータ102は浮動状態となる。その結
果、内部リーク量がロータ102の不安定な挙動の影響
を受けて変動し、流量精度のバラつきを招いていた。本
発明を適用した図2の実施例では、ロータ25の運動と
その絶対位置は上段の駆動側の主軸10によって完全に
規制される。したがって複雑なスネイク形状を持つロー
タ25は、運転中はステータ26に対して非接触の状態
を保つことができる。運動の一周期におけるロータ25
とステータ26間のクリアランスは、主軸10の運動軌
跡が一定のため、どの箇所においても常に一定の同期の
変化特性を持っている。従って、内部リークが吐出流量
に与える影響も一定であり、たとえロータ25とステー
タ26間のクリアランスが少々大きくても、あらかじめ
予測した通りのバラつきのない吐出流量が得られるので
ある。
In the conventional snake pump using the universal joint (FIG. 11), if there is a clearance between the rotor 102 and the stator 103, the rotor 102 floats within the clearance range. As a result, the amount of internal leak fluctuates under the influence of the unstable behavior of the rotor 102, causing variation in flow rate accuracy. In the embodiment of FIG. 2 to which the present invention is applied, the movement of the rotor 25 and its absolute position are completely regulated by the main shaft 10 on the upper drive side. Therefore, the rotor 25 having a complicated snake shape can be kept in non-contact with the stator 26 during operation. Rotor 25 in one cycle of motion
Since the movement trajectory of the main shaft 10 is constant, the clearance between the stator 26 and the stator 26 always has a constant synchronous change characteristic at any position. Therefore, the influence of the internal leak on the discharge flow rate is also constant, and even if the clearance between the rotor 25 and the stator 26 is slightly large, the discharge flow rate without variation as predicted in advance can be obtained.

【0023】また本発明のポンプでは、ロータ25と主
軸10の間に従来のユニバーサルジョイント(図11の
104、105)の様な輸送流体の流れを妨げるものは
ない。そのため微少流量化を図るためスネイクポンプを
小型化し、その入口の開孔部分36が小さくなっても、
輸送流体をスムーズにスネイクポンプ内に流入できる。
In the pump of the present invention, there is nothing between the rotor 25 and the main shaft 10 that obstructs the flow of the transport fluid, unlike the conventional universal joints (104 and 105 in FIG. 11). Therefore, even if the snake pump is downsized in order to achieve a minute flow rate and the opening portion 36 at the inlet becomes small,
The transport fluid can smoothly flow into the snake pump.

【0024】図6は本発明の第2の実施例であり、5軸
制御の磁気軸受とモータにより、ディスペンサーを構成
した場合を示す。50は主軸、51は回転アクチェータ
であるパルスモータのロータ、52はパルスモータのス
テータ、53は固定スリーブ、54は吸入孔、55は主
軸50に形成したねじ溝ポンプ、56はスネイクポンプ
のロータ、57はスネイクポンプのステータ、58は吐
出ノズルである。59は上部磁気軸受のロータ、60は
ステータ、61は下部磁気軸受のロータ、62はステー
タ、63はスラスト磁気軸受のロータ、64a、bはス
テータである。また65、66、67はそれぞれ上部磁
気軸受、下部磁気軸受、スラスト軸受の変位サンサーで
ある。主軸50は2つのラジアル軸受とスラスト軸受に
より支持されているため、運転状態、静止状態を問わず
完全非接触の状態を保つことができる。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention in which a dispenser is constituted by a 5-axis control magnetic bearing and a motor. Reference numeral 50 is a main shaft, 51 is a rotor of a pulse motor which is a rotary actuator, 52 is a stator of the pulse motor, 53 is a fixed sleeve, 54 is a suction hole, 55 is a thread groove pump formed on the main shaft 50, 56 is a snake pump rotor, Reference numeral 57 is a snake pump stator, and 58 is a discharge nozzle. Reference numeral 59 is an upper magnetic bearing rotor, 60 is a stator, 61 is a lower magnetic bearing rotor, 62 is a stator, 63 is a thrust magnetic bearing rotor, and 64a and b are stators. Reference numerals 65, 66 and 67 denote displacement sensors for the upper magnetic bearing, the lower magnetic bearing and the thrust bearing, respectively. Since the main shaft 50 is supported by the two radial bearings and the thrust bearing, it is possible to maintain a completely non-contact state regardless of the operating state or the stationary state.

【0025】図7は本発明の第3の適用例であり、揺動
アクチェータとして圧電素子を用いた場合を示す。
FIG. 7 shows a third application example of the present invention in which a piezoelectric element is used as a swing actuator.

【0026】150は主軸、151は回転アクチェータ
であるモータのロータ、152はモータのステータ、1
53は揺動スリーブ、154は吸入孔、155は主軸1
50に形成したねじ溝ポンプ、156はスネイクポンプ
のロータ、157はスネイクポンプのステータ、158
は吐出ノズルである。159は固定スリーブ、160
a、160bはこの固定スリーブ159と揺動スリーブ
153の間に設けられた圧電アクチェータ、161、1
62は主軸150を揺動スリーブ153内で支えるため
の軸受である。163、164は揺動スリーブ153を
径方向のみに移動可能にするためのガイド部である。
Reference numeral 150 is a main shaft, 151 is a rotor of a motor which is a rotary actuator, 152 is a stator of the motor, 1
53 is a swing sleeve, 154 is a suction hole, and 155 is the main shaft 1.
Thread groove pump formed on 50, 156 is a snake pump rotor, 157 is a snake pump stator, 158
Is a discharge nozzle. 159 is a fixed sleeve, 160
Reference numerals a and 160b denote piezoelectric actuators 161 and 1 provided between the fixed sleeve 159 and the swing sleeve 153.
Reference numeral 62 is a bearing for supporting the main shaft 150 in the swing sleeve 153. Reference numerals 163 and 164 are guide portions for allowing the swinging sleeve 153 to move only in the radial direction.

【0027】以上本発明の適用例として、揺動と回転の
複合運動を得るために2つの独立したアクチェータを用
いる場合について説明した。以下一つのアクチェータ
(モータ)で、非抵触型のスネイクポンプを構成した本
発明の適用例について説明する。磁気軸受とモータの2
つの機能を同時に兼ねそなえた浮上回転モータの研究が
従来からなされており、例えば、大石他、機械学会論文
集(58巻556号、1992年)に報告されている。
図10に上記報告例を示す。200は4極の永久磁石か
ら構成されるロータ、201は12極から構成されるス
テータ、202、203は変位センサーである。この様
に永久磁石ロータと多極ステータを組合せて、かつ回転
制御と浮上制御のために位相差の異なる回転磁界を与え
るることにより、回転制御と浮上制御が互いに干渉しな
いことが理論的にも証明されている。(詳細略) 回転浮上モータはこの様に公知であるが、従来の磁気軸
受同様に、ロータ200の位置を検出するための変位セ
ンサーと制御回路を必要とする。
As an application example of the present invention, the case where two independent actuators are used to obtain a combined motion of swing and rotation has been described above. An application example of the present invention in which a non-contact type snake pump is configured by one actuator (motor) will be described below. Magnetic bearing and motor 2
A levitating rotary motor having two functions at the same time has been studied in the past, and is reported in, for example, Oishi et al., Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (Vol. 58, No. 556, 1992).
FIG. 10 shows an example of the above report. Reference numeral 200 is a rotor composed of four-pole permanent magnets, 201 is a stator composed of 12 poles, and 202 and 203 are displacement sensors. In this way, it is theoretically possible that the rotation control and the levitation control do not interfere with each other by combining the permanent magnet rotor and the multi-pole stator and applying the rotating magnetic fields with different phase differences for the rotation control and the levitation control. Proven. (Details omitted) The rotary levitation motor is known in this way, but it requires a displacement sensor and a control circuit for detecting the position of the rotor 200, like the conventional magnetic bearing.

【0028】図8は本発明の第4の適用例であり、20
0は主軸、201は回転アクチェータと揺動アクチェー
タを兼ねたモータのロータ、202はステータ、203
〜210は固定部材、211は前記固定部材を収納する
ケース、212は吸入孔、213は主軸200に形成し
たねじ溝ポンプ、214はスネイクポンプのロータ、2
15はスネイクポンプのステータ、216は吐出ノズ
ル、217は上部スラスト軸受、218は下部スラスト
軸受、219はシール部、220は主軸200に装着さ
れたラジアル変位規制ロータ、221は208と220
の隙間に封じ込められた潤滑油である。また前記固定部
材208はラジアル変位規制ステータとしての機能を兼
ねている。ここで以下に着目する。
FIG. 8 shows a fourth application example of the present invention, 20
Reference numeral 0 is a main shaft, 201 is a rotor of a motor that also serves as a rotary actuator and a swing actuator, 202 is a stator, 203
˜210 is a fixing member, 211 is a case for accommodating the fixing member, 212 is a suction hole, 213 is a thread groove pump formed on the main shaft 200, 214 is a snake pump rotor,
Reference numeral 15 is a snake pump stator, 216 is a discharge nozzle, 217 is an upper thrust bearing, 218 is a lower thrust bearing, 219 is a seal portion, 220 is a radial displacement regulating rotor mounted on the main shaft 200, and 221 is 208 and 220.
It is the lubricating oil contained in the gap. The fixing member 208 also has a function as a radial displacement regulation stator. Here, attention is paid to the following.

【0029】微少流量ディスペンサーの場合、揺動運
動の偏芯量εは極めて小さく、ε=0.1〜0.5mm
程度でよい。
In the case of the minute flow rate dispenser, the eccentricity ε of the swinging motion is extremely small, and ε = 0.1 to 0.5 mm.
The degree is enough.

【0030】主軸の運動は、一定の軌跡(ハイポサイ
クロイド曲線)を描く。 上記を利用した本実施例では、主軸200a径方向
位置は、図9に示す様に、ラジアル変位規制ステータ2
08によって拘束される。したがって回転浮上モータの
原理を用いて、主軸200に回転と揺動の複合運動を与
えても、主軸10の軸方向位置を制御する必要はない。
前記ラジアル変位規制ロータ220をラジアル変位規制
ステータ208の内面に、図9に示す様に、押しあてる
だけでよい。従って制御系の簡素化が図れると共に、ラ
ジアル変位センサーを省略できる。なを本発明に用いる
磁気浮上モータとして、ステップモータ、リアクタンス
モータ、誘導モータ等も勿論適用できる。
The movement of the main axis draws a constant locus (hypocycloid curve). In the present embodiment using the above, the radial position of the main spindle 200a is, as shown in FIG.
Restrained by 08. Therefore, it is not necessary to control the axial position of the spindle 10 even if the spindle 200 is subjected to a combined motion of rotation and swing using the principle of the rotary levitation motor.
It suffices to press the radial displacement regulation rotor 220 against the inner surface of the radial displacement regulation stator 208 as shown in FIG. Therefore, the control system can be simplified and the radial displacement sensor can be omitted. Of course, as the magnetic levitation motor used in the present invention, a step motor, a reactance motor, an induction motor or the like can be applied.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明により、スネイクポンプの元来持
っている脈動のない連続流量特性、回転数に比例した定
流量特性、吐出流量が温度等の環境条件・粘度変化等の
影響を受けにくい、等の特徴を失わないで、従来のスネ
イクポンプ方式あるいはエアーパルス方式では実現でき
なかった多くの特徴を持つ流体供給装置を実現すること
ができる。すなわち 流量の超高精度が図れる 超微少流量化が図れる 流量制御範囲を拡大できる 本発明を例えば表面実装分野のディスペンサーとして用
いれば、実装の高速化、微少化、高品位化等の要請に対
して、そのすぐれた素性を生かすことができ、効果は絶
大なものがある。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the pulsating continuous flow rate characteristic originally possessed by the snake pump, the constant flow rate characteristic proportional to the number of revolutions, and the discharge flow rate are less susceptible to environmental conditions such as temperature and viscosity changes. It is possible to realize a fluid supply device having many features that cannot be realized by the conventional snake pump system or the air pulse system without losing the features such as. That is, ultra-high accuracy of flow rate can be achieved, and ultra-fine flow rate can be achieved. Flow rate control range can be expanded. If the present invention is used as a dispenser in the field of surface mounting, for example, in response to demands for high-speed mounting, miniaturization, and high quality of mounting. Therefore, it is possible to take advantage of its excellent features, and the effect is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の対象となったスネイクポンプの駆動原
理を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a driving principle of a snake pump which is an object of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例を示す正面断面図FIG. 2 is a front sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の揺動運動制御部のブロック図FIG. 3 is a block diagram of a swing motion control unit according to the present invention.

【図4】本発明の制御回路全体を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing the entire control circuit of the present invention.

【図5】スラスト流体軸受を示す図FIG. 5 is a diagram showing a thrust fluid bearing.

【図6】本発明の第2の適用例を示す正面断面図FIG. 6 is a front sectional view showing a second application example of the present invention.

【図7】本発明の第3の適用例を示す正面断面図FIG. 7 is a front sectional view showing a third application example of the present invention.

【図8】本発明の第4の適用例を示す正面断面図FIG. 8 is a front sectional view showing a fourth application example of the present invention.

【図9】図7のラジアル変位規制部を示す構成図9 is a configuration diagram showing a radial displacement restricting portion of FIG.

【図10】公知の回転浮上モータの原理図FIG. 10 is a principle diagram of a known rotary levitation motor.

【図11】公知のスネイクポンプの正面断面図FIG. 11 is a front sectional view of a known snake pump.

【図12】エアパルスディスペンサーを示す構成図FIG. 12 is a configuration diagram showing an air pulse dispenser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 主軸 11 ロータ 12 ステータ 23 吸入孔 27 吐出ノズル 28 ロータ 10 Spindle 11 Rotor 12 Stator 23 Suction Hole 27 Discharge Nozzle 28 Rotor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体の吸入孔及び吐出孔と、ロータおよ
びこのロータを収納する固定部材の間に形成された流体
輸送部と、前記ロータと連結した軸と、この軸と前記固
定部材の間に相対的な回転運動を与えるための回転アク
チェータと、その駆動電源である回転運動制御部と、前
記軸と前記固定部材の間に相対的な揺動運動を与えるた
めの揺動アクチェータと、その駆動電源である揺動運動
制御部より構成されることを特徴とする流体供給装置。
1. A fluid transport portion formed between a fluid suction hole and a fluid discharge hole, a rotor and a fixing member that houses the rotor, a shaft connected to the rotor, and a space between the shaft and the fixing member. A rotary actuator for providing a relative rotary motion to the shaft, a rotary motion control unit that is a driving power source for the rotary actuator, and a swing actuator for providing a relative swing motion between the shaft and the fixing member, and A fluid supply device comprising a swing motion control unit which is a drive power source.
【請求項2】 流体輸送部は一軸偏心ねじポンプである
ことを特徴とする請求項1記載の流体供給装置。
2. The fluid supply device according to claim 1, wherein the fluid transport section is a uniaxial eccentric screw pump.
【請求項3】 回転運動と揺動運動が合成されて、規則
正しい公転運動がなされる様に前記回転運動制御部と前
記揺動運動制御部により同期制御されていることを特徴
とする請求項1記載の流体供給装置。
3. The rotary motion control unit and the rocking motion control unit are synchronously controlled so that the rotary motion and the rocking motion are combined to perform a regular revolution motion. The fluid supply device described.
【請求項4】 揺動アクチェータは磁気軸受であること
を特徴とする請求項3記載の流体供給装置。
4. The fluid supply device according to claim 3, wherein the swing actuator is a magnetic bearing.
【請求項5】 揺動アクチェータは圧電素子であること
を特徴とする請求項3記載の流体供給装置。
5. The fluid supply device according to claim 3, wherein the swing actuator is a piezoelectric element.
【請求項6】 回転アクチェータと揺動アクチェータの
それぞれの機能を同一のモータでもたせたことを特徴と
する請求項1記載の流体供給装置。
6. The fluid supply apparatus according to claim 1, wherein the rotary actuator and the swing actuator are provided with the same motor.
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