JPH1077960A - ポンプ及びそのポンプを利用した液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造を簡易にすることができ、かつ、液体を高
速高圧で正確に噴射させることができるポンプ及びその
ポンプを利用した液体吐出方法を提供すること。 【解決手段】吐出口７Ａを有する容器５の内部に吐出口
７Ａを開閉する吐出口開閉バルブ１０を配置し、液体を
吐出する吐出用部材９を吐出口開閉バルブ１０の外側に
同心円状に配置し、これらの吐出口開閉バルブ１０及び
吐出用部材９を駆動機構１３,１４でそれぞれ駆動し、
この吐出用部材９で吐出口７Ａと連通する液体供給部７
Ｂを開閉可能とするとともに、液体供給部７Ｂ内の液体
を加圧吐出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を吐出するポ
ンプ及びそのポンプを利用して液体を吐出する液体吐出
方法に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、銀ペースト、エポキシ樹脂、グ
リース等の各種高粘度液、アルコール、電池並びにコン
デンサの電解液、その他の液体を吐出するために、ポン
プが利用されている。液体を吐出するポンプとして、種
々のものが知られているが、液体を少量吐出するものと
して、例えば、容器に形成された吐出口を開閉する吐出
口開閉バルブを容器の内部に設け、この吐出口開閉バル
ブの外側に液体を吐出する吐出用部材を配置し、容器内
部から吐出口に連通する液体供給部を閉塞する供給部開
閉バルブを吐出用部材の外側に配置し、これらの吐出口
開閉バルブ、吐出用部材及び供給部開閉バルブをそれぞ
れ駆動機構で駆動させるポンプ（特開平7-189891号公
報）がある。

【０００３】このポンプでは、供給部開閉バルブを開い
て容器内の液体を供給部開閉バルブの内側に供給可能な
状態にし、吐出用部材を作動して液体の吸入動作を行
う。その後、供給部開閉バルブを閉じ、供給部開閉バル
ブの内側に液体を封入して吐出液の計量動作を行う。計
量動作後に、吐出口開閉バルブを開いて液体を吐出可能
な状態にし、吐出用部材を作動して吐出口より被吐出部
材に向けて少量の液体を正確に吐出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例で
は、容器の内部にバルブを２種類設けなければならず、
構造が複雑になるという問題点がある。その上、液体吐
出操作の高速化を図るため、ロボットにポンプを取り付
け、このポンプから所定距離離れた被吐出部材に向かっ
て液体を飛ばしたい場合があるが、バルブの種類が多い
と、液体吐出行程数が多くなり、動作時間が長くなっ
て、その結果、タクトタイムが長くなるという問題点が
ある。

【０００５】本発明の目的は、構造を簡易にすることが
できるとともに液体を高速高圧で正確に噴射させること
ができるポンプ及びそのポンプを利用した液体吐出方法
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は吐出
口開閉バルブの外側に配置された吐出用部材に液体を吐
出する機能と、容器内部から吐出口に連通する液体供給
部を開閉する機能と、液体供給部内の液体を加圧吐出す
る機能とを持たせて前記目的を達成しようとするもので
ある。具体的には、本発明のポンプは、液体を吐出する
吐出口を有する容器と、この容器内部に配置されて前記
吐出口を開閉する吐出口開閉バルブと、前記容器内にお
いて前記吐出口開閉バルブの外側に同心円状に配置され
て液体を吐出する吐出用部材と、これらの吐出口開閉バ
ルブ及び吐出用部材をそれぞれ所定の動作で駆動させる
駆動機構とを備え、前記吐出用部材は前記容器内部から
前記吐出口に連通する液体供給部を開閉可能とするとと
もに前記液体供給部内の液体を加圧吐出することを特徴
とする。

【０００７】また、本発明の液体吐出方法は、液体を吐
出する吐出口を有する容器と、この容器内部に配置され
て前記吐出口を開閉する吐出口開閉バルブと、前記容器
内において前記吐出口開閉バルブの外側に同心円状に配
置されて液体を吐出する吐出用部材とを備えたポンプを
利用して液体を吐出する液体吐出方法であって、前記吐
出口開閉バルブで前記吐出口を閉塞した状態で前記液体
供給部内に液体を収納し、その後、前記吐出用部材で前
記液体供給部を閉塞して計量し、続けて前記吐出用部材
で前記液体供給部内の液体を加圧し、その状態で前記吐
出口開閉バルブを開放操作して前記吐出口から液体を吐
出させることを特徴とする。

【０００８】この構成の本発明では、吐出用部材が液体
供給部を開閉する開閉バルブを兼用しているため、ポン
プの吐出機構を構成するバルブが吐出口開閉バルブのみ
から構成されることになる。そのため、部品点数の減少
が図れ、ポンプの構造が簡易となる。その上、バルブの
種類が少なくなるため、ロボットにポンプを取り付けて
液体吐出操作を行うに際して、吐出行程数が少なくてす
み、タクトタイムが短くなる。そのため、ロボットを利
用した高速吐出を実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１には本実施の形態にかかる
ポンプ１の全体構成が示されている。図１において、ポ
ンプ１は液体を吐出するポンプ部２と、このポンプ部２
を駆動するための駆動機構を内蔵する駆動部３と、液体
の吐出量を調整する調整部４とを備えて構成されてい
る。このポンプ１は図示しないロボットに取り付けられ
ており、このロボットはポンプ１を被吐出部材に対して
３次元に移動させる構造である。

【００１０】ポンプ１の詳細な構造が図２及び図３に示
されている。主にポンプ部２の詳細な構成を示す図２に
おいて、ポンプ部２は、ほぼ円筒状に形成された容器５
と、この容器５の一端部に取付具６を介して取り付けら
れ端部に吐出口７Ａが形成されたシリンダ７と、吐出口
７Ａに対して進退可能となるように容器５の内部に配置
されたニードル８と、このニードル８の外側において同
心円状に配置されニードル８に対して軸方向相対移動可
能とされた吐出用部材９とを備えて構成されている。こ
れらの部材は、液体と接するため、ステンレス、セラミ
ックス、樹脂、その他の耐食性、耐薬品性、耐熱性の高
い材質から形成されている。

【００１１】容器５は、図示しない液体タンクから容器
内部に液体を導入する液体導入ポート５Ａが側壁に形成
されている。シリンダ７の内部には、容器５の内部から
吐出口７Ａに連通する液体供給部７Ｂが形成されてい
る。この液体供給部７Ｂは、容器５側端部から先細り状
に形成された上端部７Ｃと、この上端部７Ｃから連続形
成された略円筒状の中間部７Ｄと、この中間部７Ｄから
吐出口７Ａに向かって先細り状に形成された下端部７Ｅ
とから構成されている。この下端部７Ｅは、その一部が
ニードル８の先端部と当接可能とされている（図６参
照）。本実施の形態では、シリンダ７の下端部７Ｅとニ
ードル８とから吐出口７Ａを開閉する吐出口開閉バルブ
としてのニードルバルブ１０が構成されている。

【００１２】吐出用部材９は、シリンダ７の中間部７Ｄ
と同じ外径寸法及びニードル８の外径寸法と略同じ内径
寸法を有する円筒状の計量プランジャ９Ａと、この計量
プランジャ９Ａを支持する円筒状の支持部材９Ｂと、こ
の支持部材９Ｂに固定されたフランジ９Ｃとを備え、計
量プランジャ９Ａがシリンダ７の中間部７Ｄの上端部に
当接離隔して液体供給部７Ａを開閉可能とするとともに
中間部７Ｄの下端側に向けて前進することにより液体供
給部７Ａ内の液体を加圧する構成である。

【００１３】図３には主に駆動部３及び調整部４の詳細
な構成が示されている。図３において、駆動部３は、容
器５に取付具１１を介して取り付けられ複数の部材を組
み合わせて形成されたケーシング１２と、このケーシン
グ１２の内部に配置されニードル８を吐出口７Ａに対し
て進退させるニードルバルブ駆動機構１３と、ケーシン
グ１２の内部に配置され吐出用部材９を吐出口７Ａに対
して進退させる吐出用部材駆動機構１４とを備えて構成
されている。なお、符号１２Ａは容器５内の空気抜き
用、加圧調整用、あるいは、ケーシング１２内に液面計
を取り付けるためのポートである

【００１４】図２及び図３に示される通り、ニードルバ
ルブ駆動機構１３は、ニードル８の端部において同芯上
に配置されたロッド１５と、このロッド１５の下端部と
ニードル８の上端部とを固定する固定具１６と、ロッド
１５の上端部に固定されたニードル開放用ピストン１７
と、ロッド１５の略中間位置に固定されたニードル閉塞
用ピストン１８とを備えた構成である。ロッド１５は、
その軸方向移動自在に軸受１９に取り付けられ、この軸
受１９はケーシング１２に固定されている。

【００１５】吐出用部材駆動機構１４は、下端部が吐出
用部材９のフランジ９Ｃに固定されロッド１５と平行に
配置されたロッド２０と、このロッド２０の中間位置に
固定されたピストン部材２１とを備えて構成されてい
る。ロッド２０は、その軸方向移動自在に軸受１９を介
してケーシング１２に取り付けられており、図４に示さ
れる通り、ロッド１５を挟んで互いに対向する位置に２
本配置されている。

【００１６】図３に示される通り、ピストン部材２１
は、下端側に配置された吸入用ピストン２１Ａと、上端
側に配置された吐出用ピストン２１Ｂとが一体に形成さ
れ、その中心部にロッド１５が挿通される構成である。
これらのピストン２１Ａ，２１Ｂとケーシング１２の内
壁との間にはシール部材が介装されている。吐出用ピス
トン２１Ｂの面積から吸入用ピストン２１Ａの面積を引
いた値はニードル開放用ピストン１７の面積より大き
い。従って、ニードル閉塞用ピストン１８と吸入用ピス
トン２１Ａとの間の空間と、吐出用ピストン２１Ｂとニ
ードル開放用ピストン１７との間の空間との間に同一の
圧力が生じた場合、ニードル８が後退する前に吐出用部
材９が前進する。

【００１７】ケーシング１２はブロック２２を一体に有
する構造であり、このブロック２２には、作動空気をケ
ーシング１２の内部に流入流出する第１ポート２２Ａ及
び第２ポート２２Ｂが形成されている。第１ポート２２
Ａは、ケーシング１２に形成された孔部１２Ｃと連通さ
れており、第１ポート２２Ａから流入される作動空気は
ニードル閉塞用ピストン１８と吸入用ピストン２１Ａと
の間の空間に送られる。第２ポート２２Ｂから流入され
る作動空気は吐出用ピストン２１Ｂとニードル開放用ピ
ストン１７との間の空間に送られる。

【００１８】調整部４は、ロッド２０の上端部に固定さ
れたナット部材２３と、このナット部材２３に螺合され
るボルト部材２４と、このボルト部材２４をロッド２０
の軸方向移動可能かつロッド２０の周方向回動不能に保
持する保持部材２５と、この保持部材２５を固定ロッド
２６を介して固定するとともにケーシング１２に回動自
在に取り付けられた調整ダイヤル２７とを備えて構成さ
れている。

【００１９】この調整ダイヤル２７を回転してナット部
材２３のボルト部材２４へのねじ込み量を調整すること
により、計量プランジャ９Ａがシリンダ７の中間部７Ｄ
方向へ下降する量が調整される。例えば、液体の吐出量
を多くするには、計量プランジャ９Ａの下端位置を下げ
ればよい。

【００２０】調整ダイヤル２７の外周面には、液体の吐
出量を表示した目盛が必要に応じて設けられている。ボ
ルト部材２４と保持部材２５との係合構造が図５に示さ
れている。図５において、保持部材２５は、その中心部
に長円状の孔部２５Ａが形成され、この孔部２５Ａにボ
ルト部材２４の上部に形成された突起部２４Ａが係合さ
れている。

【００２１】次に、この構成のポンプ１を利用して液体
を吐出する方法について、図６及び図７に基づいて説明
する。まず、第１ポート２２Ａに常時、作動空気を流入
してニードル閉塞用ピストン１８と吸入用ピストン２１
Ａとの間の空間を加圧しておく。第２ポート２２Ｂに作
動空気を吸入しない状態では、図６（Ａ）に示される通
り、液体供給部７Ｂの下端部７Ｅにニードル８が当接し
てニードルバルブ１０で吐出口７Ａが閉塞されており、
かつ、計量プランジャ９Ａが上昇位置にある。そのた
め、容器５の内部に収納された液体が液体供給部７Ｂに
導入される。

【００２２】その後、第２ポート２２Ｂから作動空気を
流入して吐出用ピストン２１Ｂとニードル開放用ピスト
ン１７との間の空間を加圧する。すると、吐出用ピスト
ン２１Ｂに力がかかり、吸入用ピストン２１Ａにかかる
力より吐出用ピストン２１Ｂにかかる力が大きくなった
時、吐出用部材駆動機構１４が作動する。つまり、吐出
用ピストン２１Ｂが下降してロッド２０及び吐出用部材
９を押し下げ、図７（Ｂ）に示される通り、計量プラン
ジャ９Ａが液体供給部７Ｂを閉塞する。さらに、空気圧
が高くなると、計量プランジャ９Ａが液体供給部７Ｂ内
の液体を加圧する。

【００２３】液体供給部７Ｂ内の液体が加圧されると、
ニードル８の先端部に上方に向かった力がかかり、か
つ、第２ポート２２Ｂから作動空気の流入に伴ってニー
ドル開放用ピストン１７に上方にかかる圧力が大きくな
ると、図７（Ｃ）に示される通り、ニードル８は押し上
げられる。すると、液体供給部７Ｂの下端部７Ｅからニ
ードル８が離隔して吐出口７Ａが開放され、被吐出部材
に向けて液体が吐出口７Ｂから急激に噴射され始める。

【００２４】この状態では、吐出用ピストン２１Ｂの下
降動作が継続しているので、図７（Ｄ）に示される通
り、吐出用部材９は続けて押し下げられ、これにより、
吐出口７Ｂから液体が高速高圧状態で吐出され続ける。
吐出用ピストン２１Ｂの下降動作に伴って調整部４のボ
ルト部材２４も下降し、一方において、ニードル８は押
し上げられ続けるためニードル開放用ピストン１７が上
昇し、このピストン１７の頭部がボルト部材２４に衝突
する。すると、このボルト部材２４がピストン１７を押
し下げ、図７（E）に示される通り、吐出用部材９とと
もに下降するニードル８は、その先端部がシリンダ７の
下端部７Ｅに当接してニードルバルブ１０で吐出口７Ａ
が閉塞される。そのため、液切れがよい。

【００２５】その後、第２ポート２２Ｂから作動空気を
排出して吐出用ピストン２１Ｂとニードル開放用ピスト
ン１７との間の空間を減圧する。すると、吸入用ピスト
ン２１Ａにかかる力が大きくなってロッド２０及び吐出
用部材９が上昇し、液体供給部７Ｂ内に再び液体が導入
される。吐出用ピストン２１Ｂとニードル開放用ピスト
ン１７との間の空間を減圧するに際して、吐出用部材９
が上昇しても、ピストンの面積差からニードル８は上昇
することなく、ニードルバルブ１０で吐出口７Ａが閉塞
されたままである。この状態は図６（Ａ）で示される基
本位置と同じである。以上の動作をロボット（図示せ
ず）でポンプを移動させながら行う。

【００２６】前述のような本実施の形態によれば、次の
効果がある。即ち、液体を吐出する吐出口７Ａを有する
容器５と、この容器５の内部に配置されて吐出口７Ａを
開閉する吐出口開閉バルブ１０と、容器５内において吐
出口開閉バルブ１０の外側に同心円状に配置されて液体
を吐出する吐出用部材９と、これらの吐出口開閉バルブ
１０及び吐出用部材９をそれぞれ所定の動作で駆動させ
る駆動機構１３,１４とを備えてポンプ１を構成し、吐
出用部材９で容器５の内部から吐出口７Ａに連通する液
体供給部７Ｂを開閉可能としたため、吐出用部材９が液
体供給部７Ｂを開閉する開閉バルブを兼用することにな
る。従って、ポンプ１の吐出機構を構成するバルブが吐
出口開閉バルブのみから構成されることになり、部品点
数の減少が図れ、ポンプ１の構造が簡易となる。

【００２７】しかも、バルブの種類が少なくなるため、
ロボットにポンプ１を取り付けて液体吐出操作を行うに
際して、吐出行程数が少なくてすむ。従って、液体吐出
操作のタクトタイムが短くなるので、ロボットを利用し
た液体の高速吐出を実現できる。

【００２８】また、本実施の形態では、液体の吐出量を
調整する調整部４を、ロッド２０の上端部に固定された
ナット部材２３と、このナット部材２３に螺合されるボ
ルト部材２４と、このボルト部材２４をロッド２０の軸
方向移動可能かつロッド２０の周方向回動不能に保持す
る保持部材２５と、この保持部材２５を固定ロッド２６
を介して固定するとともにケーシング１２に回動自在に
取り付けられた調整ダイヤル２７とを備えた構成とした
から、調整ダイヤル２７を回転するだけで、液体の吐出
量を容易に調整することができる。

【００２９】さらに、吐出口開閉バルブ（ニードルバル
ブ）１０を駆動するためのニードルバルブ駆動機構１３
は、ニードル８に設けられたロッド１５と、このロッド
１５にそれぞれ固定されたニードル開放用ピストン１７
及びニードル閉塞用ピストン１８とを備えた構成であ
り、かつ、液体供給部７Ｂの下端部７Ｅの一部がニード
ル８の先端部と当接可能とされた構成であるため、液体
供給部７Ｂ内の液体が加圧された際に、ニードル８に上
昇方向の力が働くので、ピストン１７,１８の面積差を
予め適宜設定することにより、ニードルバルブ１０が自
動的に開放操作される。

【００３０】また、ポンプ部２を構成する容器５、シリ
ンダ７、ニードル８及び吐出用部材９は、それぞれステ
ンレス、セラミックス、樹脂、その他の耐食性、耐薬品
性、耐熱性の高い材質から形成されているため、吐出で
きる液体の種類が問われない。さらに、吸入用ピストン
２１Ａと吐出用ピストン２１Ｂとを一体に形成したた
め、これらのピストンを別体に形成する場合に比べて部
品点数の減少が図れ、ポンプ１の構造が簡単になる。

【００３１】なお、本発明は前述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、
前記実施の形態では、液体の吐出量を調整する調整部４
を設けたが、本発明では、調整部４は必ずしも設けるこ
とを要せず、液体の吐出量を一定とする構成でもよい。

【００３２】さらに、ニードルバルブ駆動機構１３並び
に吐出用部材駆動機構１４を、それぞれロッド１５,２
０にピストン２１Ａ,２１Ｂ,１７,１８を取り付け、こ
れらのピストン２１Ａ,２１Ｂ,１７,１８を作動空気で
進退動させる構成としたが、これらのロッド１５,２０
をボールねじ機構あるいはカム機構で進退させる構造で
もよい。

【００３３】また、ポンプ部２を構成する容器５、シリ
ンダ７、ニードル８及び吐出用部材９をステンレス、セ
ラミックス、その他の耐食性、耐薬品性、耐熱性の高い
材質から形成したが、これらの部材の液体と接する表面
にテフロン（商品名）加工を施した構成でもよい。

【００３４】

【発明の効果】このような本発明のポンプ及びそのポン
プを利用した液体吐出方法によれば、構造を簡易にする
ことができるとともに液体を高速高圧で正確に噴射させ
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかるポンプの全体構
成を示す正面図である。

【図２】前記ポンプのうち主にポンプ部の詳細な構成を
示す断面図である。

【図３】前記ポンプのうち主に駆動部及び調整部の詳細
な構成を示す断面図である。

【図４】図３中、IV-IV線に沿う矢視断面図である。

【図５】図３中、V-V線に沿う矢視断面図である。

【図６】前記ポンプを使用した液体吐出方法を説明する
ための動作説明図である。

【図７】前記ポンプを使用した液体吐出方法を説明する
ための動作説明図である。

【符号の説明】

１ ポンプ ２ ポンプ部 ３ 駆動部 ４ 調整部 ５ 容器 ７Ａ 吐出口 ７Ｂ 液体供給部 ８ ニードル ９ 吐出用部材 １０ 吐出口開閉バルブ 13,14 駆動機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を吐出する吐出口を有する容器と、こ
   の容器内部に配置されて前記吐出口を開閉する吐出口開
   閉バルブと、前記容器内において前記吐出口開閉バルブ
   の外側に同心円状に配置されて液体を吐出する吐出用部
   材と、これらの吐出口開閉バルブ及び吐出用部材をそれ
   ぞれ所定の動作で駆動させる駆動機構とを備え、前記吐
   出用部材は前記容器内部から前記吐出口に連通する液体
   供給部を開閉可能とするとともに前記液体供給部内の液
   体を加圧吐出することを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】液体を吐出する吐出口を有する容器と、こ
   の容器内部に配置されて前記吐出口を開閉する吐出口開
   閉バルブと、前記容器内において前記吐出口開閉バルブ
   の外側に同心円状に配置されて液体を吐出する吐出用部
   材とを備えたポンプを利用して液体を吐出する液体吐出
   方法であって、前記吐出口開閉バルブで前記吐出口を閉
   塞した状態で前記液体供給部内に液体を収納し、その
   後、前記吐出用部材で前記液体供給部を閉塞して計量
   し、続けて前記吐出用部材で前記液体供給部内の液体を
   加圧し、その状態で前記吐出口開閉バルブを開放操作し
   て前記吐出口から液体を吐出させることを特徴とする液
   体吐出方法。