JPH0832315B2 - 液体定量吐出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、接着剤、各種ペースト状材料などの粘性
流体を含む液体を、精密に定量吐出することができる液
体定量吐出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の定量吐出装置としては、例えば特開昭
63−97259号公報に開示されたものがある。これは、シ
リンジ内に残存するペースト量の多少にかかわらず、そ
のペーストを常に一定量づつ吐出する目的の下で、シリ
ンジ内への加圧エアの供給時間を、シリンジ内圧が設定
圧力に達するまでの時間の変化に基づいて制御するもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来技術にあっては、例えば第
５図に曲線ｑで示すように、シリンジ内圧が予め定めた
時間Ｔ内で設定圧力Ｐに到達する場合には、所期した通
りの吐出量制御を行うことが可能であるも、シリンジ容
積，配管内径，加圧圧力その他の変更、変動などによ
り、シリンジ内圧力が、図に曲線ｒで示すように、予め
定めた時間Ｔにては設定圧力Ｐに達し得ない場合には、
設定圧力Ｐへの到達時間の測定、ひいては、吐出量制御
を行うことが実質的に不可能であった。

この発明は、従来技術のかかる問題を有利に解決する
ものであり、シリンジ内圧の立上がり曲線がいかに変化
しようとも、吐出量を常に一定ならしめることができる
液体定量吐出装置を提供するものであり、さらには、液
体の定量吐出後におけるシリンジ内液体のたれ落ちを極
めて有効に防止することができる装置を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の液体定量吐出装置は、液体を充填されるシ
リンジと、このシリンジへのエア供給源とを吐出用電磁
切換弁を介して相互接続し、その吐出用電磁切換弁とシ
リンジとを接続する第１の配管には第１の圧力センサ
を、また、吐出用電磁切換弁とエア供給源とを接続する
第２の配管には、第２の圧力センサおよびアキュムレー
タをそれぞれ設け、さらに、吐出用電磁切換弁にシフト
信号を出力するとともに、第１の配管と第２の配管とが
連通した後、第１の圧力センサによる測定圧力の、予め
設定したシフト信号出力時間内での積分値の変化に基づ
いてシフト信号の出力時間を制御する制御部を設けたも
のである。

また、この発明のたの装置は、上述したところに加
え、吐出用電磁切換弁に、第３の配管によって吸引用電
磁切換弁を接続するとともに、その吸引用電磁切換弁
に、第４の配管によってエア吸引源を接続し、そして、
第３の配管には大気開放用電磁切換弁を、第４の配管に
はアキュムレータをそれぞれ接続し、各電磁切換弁をと
もに制御部に接続したものである。

〔作 用〕

この装置による、シリンジ内の液体の定量吐出は、制
御部から、電圧信号とすることができるシフト信号を出
力して吐出用電磁切換弁の作動をもたらし、シリンジに
エア供給源からの加圧エアを、シリンジ内の液体量に応
じた時間供給することにより行われる。

ここで、シリンジ内の液体量に応じた加圧エアの供給
は、はじめに、第１の圧力センサの測定圧力の、予め設
定した電圧信号出力時間内での積分値に基づいてシリン
ジ内の液体残量を検知し、次いで、この検知結果に応じ
て、吐出用電磁切換弁の所要の開放時間、いいかえれば
吐出時間を求め、その時間だけ、制御部から吐出用電磁
切換弁へ、電圧信号を出力することによって行うことが
できる。

このようにここでは、シリンジ内の液体の残存量の変
化に起因する、第１の圧力センサの測定圧力の立上がり
の変化を、設定時間内での積分値の変化として把握する
ことにより、その立上がりの変化を、設定圧力への到達
時間の変化として把握する従来技術のような問題の発生
を完全に防止することができる。

また、この発明の他の装置では、シリンジへの加圧エ
アの供給停止とタイミングを合わせて、そのシリンジ内
へ、大気圧またはエア吸引源による負圧を作用させるこ
とにより、シリンジからの液体の漏出を極めて有利に防
止することができる。

ところで、これらの装置では、シリンジへの加圧エア
の供給開始から、シリンジ内圧が設定値に達するまでの
測定圧力の立上がりを、アキュムレータの作用によって
十分円滑ならしめることができるので、制御部からの電
圧信号の出力時間の制御を高い精度にて行うことができ
る。

そしてまた、とくに後者の装置では、第４の配管に設
けたアキュムレータの作用に基づき、シリンジ内を短時
間に設定負圧力にすることができるとともに、エア吸引
源の脈動に起因するシリンジ内圧の変動を防止して、シ
リンジ内の液体の漏出を極めて有効に防止することがで
き、さらには、第３の配管に接続した大気開放用電磁切
換弁を開放することにより、シリンジ内圧を、小さな管
摩擦の下で、非常に短時間に大気圧として、液体の吐出
を瞬時に停止することができるので、吐出サイクルタイ
ムを大幅に短縮することが可能となる。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図である。

ここでは、液体１を充填されるシリンジ２を、３ポー
ト２位置弁とすることができる吐出用電磁切換弁３のポ
ートＡに第１の配管４によって接続するとともに、その
吐出用電磁切換弁３の流入ポートＰを、第２の配管５に
より、減圧弁６を介してエア供給源７に接続し、第２の
配管５の、吐出用電磁切換弁３と減圧弁６との中間位置
にアキュムレータ８を設ける。

ここで、吐出用電磁切換弁３は、そこへ、シフト信号
としての電圧信号が供給されない時には、ポートＡと流
出ポートＲとの連通をもたらし、電圧信号が供給された
時には、ポートＡと流入ポートＰとの連通をもたらすべ
く機能する。

またこの例では、かかる吐出用電磁切換弁３の流出ポ
ートＲに、第３の配管９によって、２ポート２位置弁と
することができる吸引用電磁切換弁10を接続するととも
に、この吸引用電磁切換弁10の流出ポートＢに、第４の
配管11によってエア吸引源12を接続し、さらに、第３の
配管９には、２ポート２位置弁とすることができる大気
開放用電磁切換弁13を、第４の配管11にはアキュムレー
タ14をそれぞれ接続する。

ここで、これらの電磁切換弁10、13はいずれも、電圧
信号の供給によって開放状態となり、それら供給停止に
よって閉止状態となる。またここでは、第１の配管４お
よび第２の配管５のアキュムレータ８より下流側の位置
に、それぞれの配管15,16を介して、第１および第２の
圧力センサ17,18をそれぞれ接続する。これらの圧力セ
ンサ17,18は、それぞれの配管4,5の内圧を検知するとと
もに、検知圧力を電気信号に変換して各変更回路19,20
へ入力すべく機能する。

ところで、それぞれ変換回路19,20は、圧力センサ17,
18からの微弱な出力信号を増幅するとともに、その出力
信号のばらつきを校正する増幅回路21と、アナログ信号
を２値化したデジタル信号に変換するA/Dコンバータ22
とを具えており、このような各変換回路19,20からの出
力信号は、マイクロプロセッサー,1チップコンピュータ
などとすることができる制御部23へ入力される。

この制御部23は、そこへ吐出開始信号40が入力された
ときに、吐出用電磁切換弁３へ電圧信号41を出力すべく
機能する他、例えばその電圧信号41の供給停止後に、通
常は、大気開放用電磁切換弁13および吸引用電磁切換弁
10のそれぞれに、電圧昇降信号42および43を順次に出力
すべく機能する。ここで、電圧信号41,42,43のそれぞれ
は、電圧増幅回路24,25,26によって増幅された後、それ
ぞれの電磁切換弁3,10,13へ入力される。

そして、かかる制御部それ自身には、時間、条件など
の設定スイッチ23aおよび設定データ表示部23bをそれぞ
れ設ける。ここにおいて、設定スイッチ23aは、所定量
の液体１を吐出するに必要な、吐出用電磁切換弁３の開
放時間を設定するスイッチと、シリンジ内の液体残存量
が変化したときの、第１の圧力センサ17の測定圧力の立
ち上がりの変化に応じて吐出時間を増減するための数値
を設定するスイッチと、吸引用電磁切換弁10および大気
開放用電磁切換弁13のそれぞれの開放時間を設定するス
イッチと、シリンジ内の液体１の上面上の空間と配管4,
15内の空間とを含めた空間30内の所要の負圧値を設定す
るスイッチその他からなる。

なお、以下の説明を簡素化するため、ここでは、第２
の配管５の、吐出用電磁切換弁３と減圧弁６との間の空
間と、アキュムレータ８内の空間と、配管16内の空間と
を含めて空間31とし、また、第３の配管９内の空間と、
その配管９から大気開放用電磁切換弁13に至る配管内の
空間とを含めて空間32とする。

また、設定データ表示部23bは、設定スイッチ23aによ
って設定した、時間、条件などのデータ表示部の他、そ
れぞれの圧力センサ17,18によって検出されたそれぞれ
の空間30,31の圧力の表示部を具える。

このように構成してなる装置の作用を次に説明する。

通常は、吐出用電磁切換弁３は、ポートＡと流出ポー
トＲとの連通状態にあることから、空間30の圧力は空間
32内の圧力と同じに保たれており、空間31の圧力は、エ
ア供給源７からの加圧エアを、制御部23から減圧弁６へ
の制御信号に基づいて、その減圧弁６で調整することに
より、所定の一定圧力に保たれている。

このときの、それぞれの空間30,31の内圧は、それぞ
れの圧力センサ17,18で検知されて設定データ表示部23b
に表示される。

かかる状態の下で、吐出開始信号40が制御部23へ入力
されると、制御部23から吐出用電磁切換弁３へ電圧信号
41が出力されて、その吐出用電磁切換弁３のポートＡと
流入ポートＰとの連通がもたらされ、この結果として、
空間31の内圧の空間30への供給が行われ、シリンジ内の
液体１の吐出が開始される。

ところで、空間30の内圧が、空間31のそれと等しくな
る時間は、シリンジ内の液体１の残存量の変化によっ
て、例えば第２図に示すように変化することから、シリ
ンジ２から常に一定量の液体を吐出するためには、この
ような時間差を考慮して、制御部から吐出用電磁切換弁
３への、電圧信号出力時間を制御することが必要にな
る。

なお、第２図中、曲線ａは、シリンジ内に液体１が一
杯に充填されている場合の、第１の圧力センサ17による
測定圧力の理想立ち上がり曲線を示し、曲線b,cはそれ
ぞれ、シリンジ内の液体の残存量が一定量ずつ減少した
場合における同様の立ち上がり曲線を示す。

また、図中DTは、予め設定された吐出時間、いいかえ
れば、電圧信号41の予め設定した出力時間である。

そこでここでは、はじめに、予め設定された吐出時間
DT内でのそれぞれの曲線a,b,cについての積分値，具体
的には、それぞれの曲線a,b,cについての、単位時間毎
の測定圧力の累積値を、制御部23にて求めることによっ
て、シリンジ内の液体１の残存量を検知する。

すなわち、曲線a,b,cのそれぞれの積分値は、第３図
に斜線を施して示すところから明らかなように、シリン
ジ内の液体残存量が少なくなるにつれて小さくなるの
で、各積分値を、制御部23に予め入力した液体残存量と
積分値との相対関係に基づいて比較もしくは換算かるこ
とにより、シリンジ内の液体残存量を、液体１の吐出回
毎に検知することができる。従って、シリンジの交換が
必要となるほどに液体残存量が減少した場合の積分値も
しくは液体残存量をもまた、制御部23に予め入力してお
くことにより、シリンジ内の液体残存量がその入力値ま
で低減したことを、設定データ表示部23bへの表示、警
報の発生などによって容易に知らしめることができる。

そしてその後は、シリンジ内の残存液体量の変化に起
因する、上述のような、積分値の変化に基づき、吐出用
電磁切換弁３への電圧信号の出力時間、第４図に示すと
ころでは、それぞれの曲線a,b,cに関する出力時間Ta,T
b,Tcを以下のようにして設定する。

まず、いずれかの曲線、例えば曲線ａで示す圧力変化
が得られた場合において、シリンジ内の液体１を、定め
られた一定量吐出するに必要な電圧信号出力時間Taを実
験によって求め、次いで、他の曲線b,cにつき、曲線ａ
の、出力時間Ta内での積分値と同一の積分値をもたらす
それぞれの出力時間Ta,Tcを演算する。

このことを第４図に基づいて説明すると、曲線ａにつ
いて実測された出力時間Ta内での、その曲線ａの積分値
がSaとなった場合には、曲線b,cのそれぞれについても
また積分値がSaとなるような出力時間Tb,Tcをそれぞれ
決定する。

このようにして決定されたそれぞれの出力時間Ta,Tb,
Tc,…を、シリンジ内の液体残存量との関連において、
制御部23へ予め入力しておくことにより、シリンジ内の
液体残存量の検知に基づいて吐出用電磁切換弁３への電
圧信号出力時間を制御することが可能となり、シリンジ
２からの液体１の吐出量を、そこへの液体残存量の多少
にかかわらず、高い精度にて一定ならしめることができ
る。

ところで、以上のようにして、シリンジ内の液体残存
量を検知するとともに、吐出用電磁切換弁３に対する電
圧信号41の出力時間を制御する場合には、とくには空間
30の測定圧力の立ち上がりの乱れを防止することが重要
であるので、ここでは、減圧弁６の下流側で第２の配管
５に設けたアキュムレータ８の作用によって、空間30の
測定圧力の立ち上がりの乱れを防止し、高い精度での液
体残存量の検知および電圧信号出力時間の制御を可能な
らしめる。

この一方において、電圧信号41の所定の出力時間の経
過後は、その電圧信号41の、吐出用電磁切換弁３への供
給が停止され、吐出用電磁切換弁３のポートＡと流出ポ
ートＲとの連通、ひいては、空間30と空間32との連通が
もたらされ、シリンジ２の内圧が低下して、液体１の吐
出が終了する。

ここで、電圧信号41の出力の停止と同時に、液体１の
吐出を停止するためには、空間30の内圧を、少なくとも
大気圧にまで瞬時に低下させることが必要になるので、
ここでは、電圧信号41の出力停止と同時もしくはそれよ
り幾分早い時点で、電圧信号42を、制御部23から大気開
放用電磁切換弁13へ出力してその切換弁13を大気開放状
態とすることにより、吐出用電磁切換弁３のポートＡと
流出ポートＲとの連通後の、空間30、ひいてはシリンジ
２の内圧の速やかなる大気圧復帰を担保する。

なお、これと同様の効果は、吸引用電磁切換弁10を、
大気開放用電磁切換弁13について上述したタイミングと
同様のタイミングで開放状態とすることによってもまた
もたらすことが可能であるも、この場合には、空間32へ
の負圧の導入時間が、主には管路抵抗により、前述の場
合より長くなるので、液体１の吐出から吐出までのサイ
クルタイムを短縮するためには、大気開放用電磁切換弁
13を前述のように作動させることがとくに有効である。

この一方において、サイクルタイムが比較的長い場合
には、大気開放用電磁切換弁13の閉止後に吸引用電磁切
換弁10を開放状態とすることにより、または、大気開放
用電磁切換弁13を開放することなしに、電圧信号41の出
力停止と同時もしくはそれより幾分早いタイミングで吸
引用電磁切換弁10を開放状態とすることにより、空間3
2、ひいては空間30を所定の負圧として、シリンジ２の
先端からの液体１の漏出を確実に防止する。

ここで、吸引用電磁切換弁10は、第１の圧力センサ17
による測定負圧が所定値に達すると、電圧信号43の、そ
こへの供給の停止に基づいて閉止状態とされる。

なおこの場合において、第４の配管11に設けたアキュ
ムレータ14は、空間30内を速やかに所定の負圧とすべく
機能するとともに、空間30が所定の負圧に達するまでの
間の、エア吸引源の脈動の影響を除去すべく機能して負
圧の安定性を向上させるので、とくには、空間30が所定
負圧になるまでの間での、液体１の不測の漏出がより有
効に防止されることになる。

ところで、空間30が完全な密閉状態に維持される場合
には、上述したところによって、液体１の漏出は長時間
にわたって確実に防止されることになっても、現実に
は、空間30には、主には吐出用電磁切換弁３の気密性に
起因するもれがあるので、そのままでは空間30は一定時
間後に大気圧に戻り、液体１はその自重によってシリン
ジ２の先端から漏れ出すことになる。そこでここでは、
第１の圧力センサ17での測定圧力が所定の範囲内の負圧
値よりも大気圧に近づくと、制御部23から電圧信号43を
出力し、吸引用電磁切換弁10を再び開放して空間31内を
所定の負圧に維持する。

なお、ここでいう所定の負圧の好適値もまた、シリン
ジ内の液体残存量に応じて変化することになるので、液
体残存量の前述した検知結果に基づいて制御部23から吸
引用電磁切換弁10への電圧信号43の出力時間を制御し
て、その所定負圧を、残存液体の自重と対応する圧力と
することにより、液体の漏出をこうりつよく防止するこ
とができる。

かくしてここでは、シリンジ内の液体１の残存量の変
化に起因する、第１の圧力センサによる測定圧力の立ち
上がりの変化に応じて、吐出用電磁切換弁３への電圧信
号41の出力時間を制御して、液体残存量が減少するにつ
れてその出力時間を長くすることにより、シリンジ内の
液体量の多少にかかわりなしに、その液体を常に正確に
定量吐出することができ、従来技術におけるような制御
不能の問題を生じるおそれは全くない。

またここでは、第１のセンサによる測定圧力の、予め
設定した電圧信号出力時間内での積分値を求めて、シリ
ンジ内の液体残存量を検知することにより、液体の吐出
不能を防止できるとともに、シリンジ２の交換を適性に
行うことができる。

そしてさらに、液体１の吐出時以外には、シリンジ２
に大気圧もしくは所定の負圧を作用させることにより、
液体の余剰吐出を極めて有効に防止できるとともに、シ
リンジ２からの液体の漏出を十分防止することができ
る。

しかもここでは、第２の配管にアキュムレータ８を設
けることにより、液体１の定量吐出精度および残存量検
知精度を大きく向上させることができ、また、第４の配
管11にアキュムレータ14を設けることにより、シリンジ
２からの液体１の漏出を一層有効に防止することができ
る。

以上この発明を図示例に基づいて説明したが、第２の
配管５から減圧弁６を省くこともできる。

〔発明の効果〕

従って、この発明によれば、シリンジ内の液体残存量
の多少にかかわらず、しかも、シリンジ内圧の立ち上が
り傾配の大小にかかわらず、常に一定量の液体を高い精
度で吐出することができる。

また、シリンジ内の液体残存量を正確に検知して液体
の吐出不能を有効に防止できるとともに、シリンジの常
に適性なる交換を可能ならしめることができ、さらに
は、シリンジからの液体の余剰吐出および漏出を完全に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す回路図、 第２図は、シリンジ内圧立ち上がり曲線の変化を示すグ
ラフ、 第３図は、測定圧力の予め設定した出力時間内での積分
値を示す比較線図、 第４図は、積分値を一定としたときの電圧信号出力時間
の変化を示す比較線図、 第５図は、従来技術の問題点を示すグラフである。 １……液体、２……シリンジ、３……吐出用電磁切換
弁、４……第１の配管、５……第２の配管、７……エア
供給源、8,14……アキュムレータ、９……第３の配管、
10……吸引用電磁切換弁、11……第４の配管、12……エ
ア吸引源、13……大気開放用電磁切換弁、17……第１の
圧力センサ、18……第２の圧力センサ、23……制御部、
40……吐出開始信号、41,42,43……電圧信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を充填されるシリンジと、このシリン
   ジに加圧エアを供給するエア供給源と、第１の配管によ
   ってシリンジに、第２の配管によってエア供給源にそれ
   ぞれ接続した吐出用電磁切換弁と、第２の配管に設けた
   アキュムレータと、第１および第２の配管内圧を測定す
   る第１および第２のそれぞれの圧力センサと、前記吐出
   用電磁切換弁にシフト信号を出力するとともに、第１の
   配管と第２の配管との連通後の第１の圧力センサによる
   測定圧力の、予め設定したシフト信号出力時間内での積
   分値の変化に基づいてシフト信号の出力時間を制御する
   制御部とを具えてなる液体定量吐出装置。
2. 【請求項２】前記吐出用電磁切換弁に、第３の配管によ
   って接続した吸引用電磁切換弁と、この吸引用電磁切換
   弁に、第４の配管によって接続したエア吸引源と、第３
   の配管に接続した大気開放用電磁切換弁と、第４の配管
   に設けたアキュムレータとを具えてなる請求項１に記載
   の液体定量吐出装置。