KR102574137B1 - 액체 재료 토출 장치 - Google Patents

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무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 액체 재료를 저류하는 용기에 공급되는 압축 기체의 압력 변동을 억제하고, 토출량의 불균일 문제를 해결할 수 있는 토출 장치의 제공한다.
[해결 수단] 액체 재료를 저류하는 저류 용기와, 액체 재료를 토출하는 토출구와, 외부의 압축 기체원으로부터 공급된 압축 기체를 원하는 압력으로 조압하는 압력 제어 밸브와, 압력 제어 밸브와 저류 용기의 연통을 확립 또는 차단하는 토출 밸브와, 토출 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치와, 압력 제어 밸브와 토출 밸브를 접속하는 제1 배관과, 토출 밸브와 저류 용기를 접속하는 제2 배관을 포함하는 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 제1 배관으로부터 분기되는 제3 배관과, 상기 제3 배관에 접속된 리크 기구를 더 포함하고, 상기 리크 기구가, 상기 압력 제어 밸브에 의해 조압된 압축 기체의 일부를 외부로 배출하는 액체 재료 토출 장치 및 그 도포 장치에 관한 것이다.

Description

액체 재료 토출 장치{LIQUID MATERIAL DISCHARGE DEVICE}
액체 재료가 저류(貯留)된 용기에 압축 기체(氣體)를 공급함으로써, 토출구로부터 액체 재료를 정량 토출하는 토출 장치에 관한 것이다.
액체 재료가 저류된 저류 용기에 압축 기체를 공급함으로써, 토출구로부터 액체 재료를 정량 토출하는, 에어식 디스펜서라 불리는 장치가 있다. 정량 토출을 실현하기 위해서는, 액체 재료에 작용시키는 압축 기체가 일정한 압력으로 되도록 제어하는 것이 중요하다. 에어식 디스펜서에서는, 상기 제어를 위해 레귤레이터(감압 밸브)나 릴리프 밸브 등의 압력 제어 밸브를 이용한다.
주지의 노즐 플래퍼식 레귤레이터는, 다음과 같이 동작하여 조압을 행한다. 즉, 2차 측 공기 압력이 설정값보다 상승하면, 피드백 구멍을 통하여 내부로 되돌려진 2차 측 공기 압력의 일부에 의해, 내부에 설치된 노즐이 개방됨으로써 배압이 하강하고, 그 작용으로 주(主)밸브가 폐쇄되고, 또한 배기 밸브가 개방되어 2차 측의 설정 공기 압력 이상으로 상승한 압축 공기는 대기로 방출되어, 공기 압력을 설정값으로 유지한다. 주지의 노즐 플래퍼식 레귤레이터를 이용한 토출 장치에서는, 예를 들면 특허문헌 1에는, 압력 P0의 기체를 공급하는 기체 공급원과, 토출구와, 기체 공급원 및 토출구에 접속된 피크 압력 생성부를 가지는 기체 펄스 토출 장치로서, 피크 생성부는, 제1 압력 조정 수단과 제1 압력 조정 수단의 토출구 측에 접속된 제1 개폐 밸브를 구비하고, 제1 개폐 밸브를 개방했을 때 제1 압력 조정 수단 측의 기체를 토출구에 방출하는 것이며, 제1 압력 조정 수단이, 기체 공급원으로부터 공급된 기체의 압력 P0을 압력 P1로 감소시키는 제1 감압 기구(機構)와, 제1 감압 기구의 토출구 측에 접속되고, 제1 감압 기구의 토출구 측에 있어서의 압력이 P1을 상회했을 때 제1 감압 기구의 토출구 측의 기체를 대기에 방출하는 제1 압력 해방 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체 펄스 토출 장치가 개시된다.
또한, 주지의 릴리프 밸브는 다음과 같이 동작하여 조압을 행한다. 즉, 공압 회로 내의 공기 압력이, 조정 스프링이나 외부로부터의 파일럿 압력으로 설정되는 값을 넘으면, 밸브가 개방되어 외부로 공기를 배출(릴리프)함으로써, 공압(空壓) 회로 내의 공기 압력을 설정값으로 유지한다. 주지의 릴리프 밸브를 사용한 토출 장치로서는, 예를 들면 특허문헌 2에는, 도료 용기와, 도료 용기 내의 액면보다 낮은 위치에 설치된 정량 펌프와, 다이 코터와, 도료 용기의 내부로부터 연장되어 정량 펌프의 흡인 측에 접속된 제1 도료 배관과, 정량 펌프의 토출 측과 다이 코터를 접속하는 제2 도료 배관으로 이루어지고, 상기 정량 펌프에 의해 도료 용기의 도료를 다이 코터에 공급하는 다이 코터 도료 공급 장치에 있어서, 상기 도료 용기를 기밀 용기로 하고, 또한 상기 도료 용기의 액면을 압축 기체로 가압하도록 압축 기체 공급계를 상기 도료 용기에 접속하고, 배관의 도중으로부터 분기된 관의 선단에 릴리프 밸브를 포함하는 다이 코터 도료 공급 장치가 개시되어 있다.
저류 용기로의 압축 기체의 공급은 토출 밸브에 의해 행해지지만, 토출 밸브 동작 시에 저류 용기와 토출 밸브를 연통(連通)하는 유로에 급격한 압력 저하를 발생시킨다는 과제가 있었다. 상기 압력 변동은, 저류 용기와 토출 밸브를 연통하는 유로에 저류 용기의 용적보다 충분히 큰 용적을 가지는 버퍼 탱크를 설치함으로써 일정 정도 해소되지만, 버퍼 탱크의 용량을 예를 들면, 10배 이상 크게 하지 않으면 압력 변동이 해소되지 않는다는 과제가 있었다. 이에, 출원인은 특허문헌 3에서 버퍼 탱크를 설치하고, 또한 버퍼 탱크의 하류 측 유로의 유동 저항을, 버퍼 탱크의 상류 측 유로의 유동 저항보다 크게 함으로써, 토출 밸브의 작동 시에 생기는 유로의 압력 저하를 경감하는 액체 정량 토출 방법을 제안하였다.
일본공개특허 제2007-152165호 공보 일본공개특허 평9-85151호 공보 일본특허 제5460132호 공보
압축 기체원으로부터 공급된 압력이 일정하게 되도록 제어하는 전술한 레귤레이터(감압 밸브)나 릴리프 밸브 등의 압력 제어 밸브에는, 다음과 같은 문제가 있었다.
예를 들면, 레귤레이터에 있어서는, 2차 측 압력이 설정값으로 정착될 때까지의 사이에, 압력을 올리려고 하는 압축 기체의 공급 동작과, 압력을 내리려고 하는 압축 기체의 배출 동작을 진동하도록 반복함으로써 2차 측 압력을 조정한다. 상기 설정 압력 조정 동작은, 2차 측에서의 압축 기체의 사용이 비교적 긴 시간이라면 문제가 되기 어렵지만, 디스펜서와 같이 일회당 토출 동작 시간이 짧은 것이나, 복수의 토출 동작이 짧은 간격으로 연속하는 경우에는, 압력 변동이 토출량에 영향을 준다. 상기 압력 변동의 영향은, 특히 에어식 디스펜서에 있어서, 현저한 토출량의 변동(불균일)으로 연결되게 된다.
또한, 상기의 설정 압력 조정 동작에 따른 압력 변동은, 2차 측에 접속된 저류 용기[시린지(syringe)]나 배관(튜브) 등의 기기의 용적(이하, 「부하 용량」이라고 함)이, 레귤레이터가 공급하는 유량에 대하여 작은 경우에, 보다 현저하게 된다. 이것은, 작은 부하 용량에 대해서는, 레귤레이터에 의한 압축 기체의 공급 동작이나 배출 동작이 과다로 되기 때문이다.
상기와 같은 압력 변동은, 예를 들면, (1) 디스펜서가 토출 동작을 개시할 때(토출 밸브가 연통 위치로 될 때), 레귤레이터로부터 저류 용기 측(2차 측)으로 압축 기체가 갑자기 흐르기 때문에, 조압 동작이 소용없고, 2차 측 압력이 일시적으로 저하된다는 형태로 나타나거나, (2) 디스펜서가 토출 동작을 종료할 때(토출 밸브가 차단 위치로 될 때), 레귤레이터로부터 저류 용기(2차 측)로의 압축 기체가 갑자기 막히기 때문에, 2차 측 압력이 일시적으로 상승한다는 형태로 나타난다.
또한, 토출 동작을 연속하여 되풀이한 경우, 토출 시간이나 토출 간격에 따라서는, 상기 (1) 및 (2)의 상태가 복잡하게 합쳐져, 토출 동작 직전의 상태가 설정값에 대하여 높거나, 낮거나 하는 형태로 나타나는 경우도 있다. 그 결과, 의도한 토출량과 실제의 토출량 사이에 차이가 생기는 문제가 있다.
릴리프 밸브에 있어서도, 설정 압력 조정 동작에 따른 밸브의 개폐에 의해, 압력 변동에 기인하는 동일한 문제가 존재한다.
이에 본 발명은, 액체 재료를 저류하는 용기에 공급되는 압축 기체의 압력 변동을 억제하고, 토출량의 불균일 문제를 해결할 수 있는 토출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액체 재료 토출 장치는, 액체 재료를 저류하는 저류 용기와, 액체 재료를 토출하는 토출구와, 외부의 압축 기체원으로부터 공급된 압축 기체를 원하는 압력으로 조압하는 압력 제어 밸브와, 압력 제어 밸브와 저류 용기의 연통을 확립 또는 차단하는 토출 밸브와, 토출 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치와, 압력 제어 밸브와 토출 밸브를 접속하는 제1 배관과, 토출 밸브와 저류 용기를 접속하는 제2 배관을 포함하는 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 제1 배관으로부터 분기되는 제3 배관과, 상기 제3 배관에 접속된 리크(leak) 기구를 더 포함하고, 상기 리크 기구(機構)가 상기 압력 제어 밸브에 의해 조압된 압축 기체의 일부를 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 에어식 디스펜서인 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 리크 기구가 오리피스를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 해도 되고, 또한 상기 리크 기구가, 상기 오리피스와 상기 오리피스의 하류 또는 상류에 설치된 개폐 밸브를 접속하여 이루어지는 오리피스 개폐 기구를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 오리피스 개폐 기구를 포함하는 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 개폐 밸브가 상기 제어 장치에 의해 개폐되는 자동 개폐 밸브이고, 상기 제어 장치가, 사전에 기억한 개폐 조건 정보에 기초하여 상기 개폐 밸브를 개폐하는 것을 특징으로 해도 되고, 또한 상기 리크 기구가, 서로 병렬로 접속된 상기 오리피스 개폐 기구를 복수 구비하는 것을 특징으로 해도 되고, 이 경우, 상기 오리피스 개폐 기구가 제1 오리피스 개폐 기구와, 제1 오리피스 개폐 기구와는 상이한 유량의 오리피스를 가지는 제2 오리피스 개폐 기구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 리크 기구가, 상기 제어 장치에 의해 유량을 가변할 수 있는 유량 제어 밸브를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 압력 제어 밸브가 상기 제어 장치에 의해 동작이 제어되는 전공(電空) 레귤레이터인 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 압력 제어 밸브, 상기 토출 밸브, 상기 리크 기구 및 상기 제어 장치를 수납하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징이, 상기 압축 기체원과 연통하는 배관이 탈착되는 제1 조인트, 상기 저류 용기와 연통하는 배관이 탈착되는 제2 조인트를 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 리크 기구가, 상기 제3 배관 종단에 접속된 부하 증강용 진공(vacuum) 기구를 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 토출 밸브 내의 유로에 부압을 생기게 하는 토출 밸브용 진공 기구를 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기의 액체 재료 토출 장치에 있어서, 상기 제1 배관에 설치된 버퍼 탱크를 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 도포 장치는 상기의 액체 재료 토출 장치와, 공작물(work-object)을 탑재하는 워크 테이블과, 상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 상대 이동 장치와, 액체 재료 토출 장치에 압축 기체를 공급하는 압축 기체원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 압력 제어 밸브의 설정 압력 조정 동작에 의해 생기는 토출량의 불균일 문제를 리크 기구에 의해 해결할 수 있다.
또한, 압력 제어 밸브의 2차 측 압력이 설정값보다 항상 낮아지므로, 연속 토출 동작이라도, 불균일이 적은 안정된 토출을 실시할 수 있다.
[도 1] 제1 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 2] 제2 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 3 ]제3 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 4] 제4 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 5] 제5 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 6] 제6 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 7] 제7 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
[도 8] 제8 실시형태에 관한 토출 장치의 기본 구성을 설명하는 블록도이다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태예를 설명한다.
[제1 실시형태]
도 1에, 제1 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다.
제1 실시형태에 관한 토출 장치(1)는, 압축 기체를 공급하는 압축 기체원(2), 압축 기체원(2)으로부터 공급된 압축 기체를 원하는 압력으로 조압하는 압력 제어 밸브(레귤레이터)(3), 압력 제어 밸브(3)와 저류 용기(8)의 연통을 확립 또는 차단하는 토출 밸브(4), 액체 재료를 저류하는 저류 용기(8), 액체 재료를 저류 용기(8)로부터 외부로 배출하기 위한 토출구(9), 토출 밸브(4)의 동작을 제어하는 제어 장치(10) 및 리크 기구(11)로 구성되고, 도 1에 나타낸 바와 같은 배치에서, 각 기기를 각각의 배관(21∼26)으로 접속한다. 상기 토출 장치는, 압축 기체의 작용에 의해 액체 재료를 토출하는 에어식 디스펜서이고, 저류 용기(8)의 내벽면과 밀착된 상태에서 액체 재료를 압압(押壓)하는 포탄형 플런저가 배치되는 경우도 있다.
압축 기체원(2)은, 시판되고 있는 범용의 것을 교환 가능하게 접속한 것이고, 예를 들면 건조 공기를 만들어 내기 위한 압축기나, 압축된 공기, 질소 가스 또는 불활성 가스가 충전된 봄베에 의해 구성된다.
압력 제어 밸브(3)는, 예를 들면 조정 나사나 파일럿 압력에 의해 압력의 조정을 행하는 직동식(直動式) 전자(電磁) 밸브나, 외부로부터의 전기 신호에 따라서 압력의 조정을 하는 전공 레귤레이터에 의해 구성된다. 여기에서, 전공 레귤레이터를 사용하는 경우에는, 제어 장치(10)에서 동작을 제어하면 된다.
토출 밸브(4)는 전환 밸브이고, 예를 들면 전자석에 의해 전환을 행하는 전자 밸브나, 파일럿 압력에 의해 전환을 행하는 파일럿 전환 밸브에 의해 구성된다. 본 실시형태에서는, 압력 제어 밸브(3)와 저류 용기(8)를 연통하는 위치 및 저류 용기(8)와 대기를 연통하는 위치를 전환하는 3포트 2위치 전환 밸브를 채용하였다. 다만, 이에 한정되지 않고, 다른 방식의 전환 밸브를 사용해도 된다. 토출 밸브(4)의 전환 동작의 제어는, 제어 장치(10)에서 행한다.
압축 기체원(2)으로부터 공급된 압축 기체는, 압력 제어 밸브(3)에 있어서 원하는 압력으로 조압된 후, 토출 밸브(4)의 입력 포트(5)에 공급된다. 토출 밸브(4)의 출력 포트(6)에는, 저류 용기(8)에 연결되는 배관이 접속되어 있고, 토출 밸브(4)가 입력 포트(5)와 출력 포트(6)의 연통을 확립하면, 입력 포트(5)에 공급된 압축 기체가 저류 용기(8)의 상부 공간에 공급된다. 이 공급된 압축 기체의 작용에 의해, 저류 용기(8) 내에 저류된 액체 재료가 토출구(9)로부터 외부로 배출된다. 제어 장치(10)에 의해 토출 밸브(4)가 입력 포트(5)와 출력 포트(6)의 연통을 확립하는 시간의 길이나, 압력 제어 밸브(3)로 조정하는 압력의 크기 등을 제어하는 것에 의해, 액체 재료의 토출구(9)로부터의 토출량을 조정할 수 있다.
저류 용기(8)는, 시판되고 있는 범용적인 시린지에 의해 구성된다.
토출구(9)를 가지는 노즐 부재는, 배관(25)을 통하여 저류 용기(8)와 연통되어 있다. 배관(25)을 사용하지 않고, 저류 용기(8)에 직접 접속되는 노즐 부재에 토출구(9)를 형성해도 된다. 또한, 토출구(9)를 저류 용기(8)에 직접 형성해도 된다.
배관(21∼26)은 경질 부재로 구성되는 경우도 있으면, 가요성 부재(튜브 등)로 구성되는 경우도 있다.
본 실시형태에 있어서의 리크 기구(11)는, 압력 제어 밸브(3)와 토출 밸브(4)를 접속하는 배관(22)으로부터 분기된 배관(23)의 도중에 오리피스(12)를 설치함으로써 구성된다. 상기 오리피스(12)의 하류 측과 접속되는 배관(26)의 단부(端部)는 대기에 개방되어 있다. 압력 제어 밸브(3)로 조압된 압축 기체의 일부가, 상기 오리피스(12)를 통하여 외부로 방출됨으로써, 압력 제어 밸브(3)에 대한 실질적인 부하 용량이 커지므로, 압력 제어 밸브(3)의 2차 측[주로 저류 용기(8)]에서의 압력 변동을 작게 할 수 있다. 즉, 저류 용기(8)에 있어서의 압력 변동을 작게 할 수 있으므로, 압축 기체의 작용으로 토출되는 액체 재료의 토출량도 불균일을 적게 할 수 있다.
또한, 배관(22)을 통과하는 압축 기체의 일부가, 리크 기구(11)[여기서는 오리피스(12)]로부터 외부로 배출되는 것에 의해, 압력 제어 밸브(3)의 2차 측(하류 측)의 압력이 설정값보다 항상 내려가고, 압력 제어 밸브(3)는 항상 압력을 올리려고 하는 동작(공급 동작)을 한다. 압력 제어 밸브(3)가 공급 동작과 배출 동작을 반복하여 설정값을 실현하려고 하는 설정 압력 조정 동작이 생기지 않으므로, 토출 동작 직전의 상태를 일정하게 할 수 있고, 연속 토출 동작이라도 불균일이 적은 안정된 토출을 실시할 수 있다.
오리피스(12)를 통하여 외부에 유출되는 압축 기체의 양은, 오리피스(12)의 직경 크기에 따라 결정된다. 오리피스(12)의 직경 크기는, 부하 용량의 크기나 압력 제어 밸브(3)의 유량(2차 측 압력) 등의 차이에 따라서 적절한 것을 적합하게 선택하는 것이 바람직하다. 적절한 직경의 크기인지 아닌지의 판단은, 예를 들면 사전에 실시하는 실험에 기초하여 행한다. 본 실시형태에서는, 실제로 부하 용량이나 압력 제어 밸브(3)의 유량(2차 측 압력)을 변경해 가면서, 저류 용기(8)에서의 압력 파형을 측정하는 실험을 행하고, 압력의 변동이 작아지는 적절한 오리피스 직경을 검증하였다.
보다 상세하게는, 저류 용기(8)인 시린지의 사이즈를 1mL로부터 100mL, 압력 제어 밸브 2차 측 압력(토출 압력)을 최대 500kPa, 오리피스 직경을 φ0.1㎜로부터 2㎜의 범위에서 실험을 행하였다. 그 결과, 예를 들면, 시린지 사이즈 10mL, 압력 제어 밸브 2차 측 압력(토출 압력) 100kPa이고, φ0.4㎜인 오리피스를 사용했을 때 양호한 결과가 얻어졌다. 다만, 상기 결과는 어디까지나 일례이며, 시린지 사이즈 등이 변경된 경우에는, 적절한 오리피스 직경으로 변경한다. 그래서, 사전에 다양한 변화의 데이터를 많이 취득해 두면, 부하 용량 등의 조건이 변경되었을 때, 오리피스(12)를 변경해야 하는 경우 등에는, 실험 등을 다시 하지 않고, 교환을 원활하게 행할 수 있다. 이들 데이터는, 부하 용량과 오리피스 직경의 관계를 관련지은 테이블로서 제어 장치(10)의 기억 장치에 기억해 두어도 되고, 이들 데이터에 기초하여 산출한 실험식을 제어 장치(10)의 기억 장치에 기억시키고, 동적으로 최적인 오리피스 직경을 산출해도 된다. 상기 이외의 파라미터를 참고로 해도 되고, 예를 들면, 후술하는 진공의 압력이나 압축 기체의 온도, 액체 재료의 점도 등을 참고로 하는 것이 고려된다.
이상에서 설명한 제1 실시형태의 토출 장치(1)에 의하면, 리크 기구(11)에 의해 압력 제어 밸브(3)의 설정 압력 조정 동작에 따른 압력 변동을 최소한으로 함으로써, 토출량의 불균일을 최소한으로 할 수 있다.
또한, 리크 기구(11)에 의해 압력 제어 밸브(3)의 2차 측 압력이 설정값보다 항상 낮아지기 때문에, 연속 토출 동작이라도 불균일이 적은 안정된 토출을 실시할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 2에, 제2 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제2 실시형태의 리크 기구(11)는, 오리피스(12)의 하류 측에 개폐 밸브(13)를 구비하는 점에서 제1 실시형태의 리크 기구(11)와 상이하다. 상기 개폐 밸브(13)는, 압력 제어 밸브(3)가 부하 용량에 대하여 충분한 유량을 갖지 않는 경우에 효과를 얻을 수 있다.
압력 제어 밸브(3)가 부하 용량에 대하여 충분한 유량을 갖지 않는 경우, 토출을 위해 압축 기체의 공급 동작을 개시해도, 저류 용기(8)에 공급되는 압축 기체의 압력이 설정값에 도달할 때까지의 시간이 길어진다. 그와 같은 때에는, 개폐 밸브(13)를 「폐쇄」 상태로 하고, 오리피스(12)로부터의 배출을 하지 않음으로써, 저류 용기(8)에 공급되는 압축 기체의 압력이 설정값에 도달할 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
한편, 압력 제어 밸브(3)가 부하 용량에 대하여 충분한 유량을 가지는 경우[저류 용기(8) 등을 교환하여 부하 용량이 작아지는 경우]는, 개폐 밸브(13)를 조작하여 「개방」 상태로 하고, 오리피스(12)로부터 압축 기체의 일부를 상시 배출함으로써, 압력 제어 밸브(3)의 설정 압력 조정 동작에 따른 압력 변동을 최소한으로 할 수 있다.
개폐 밸브(13)로서는 「개방」과 「폐쇄」의 2위치를 전환하는 것이면 되고, 수동으로 조작할 수 있는 수동 개폐 밸브(예를 들면, 볼 밸브나 코크)라도 되고, 전기 신호나 파일럿 압력 등에 의해 자동으로 조작할 수 있는 자동 개폐 밸브(예를 들면, 전자 밸브나 파일럿 전환 밸브)라도 된다. 자동 개폐 밸브를 채용하는 경우에는, 제어 장치(10)에 의해 개폐 동작을 제어한다.
도 2에서는, 오리피스(12)의 하류 측에 개폐 밸브(13)를 배치하는 태양(態樣)을 예시했지만, 오리피스(12)의 상류 측에 개폐 밸브(13)를 배치할 수도 있다. 다만, 오리피스(12)의 상류 측에 개폐 밸브(13)를 배치한 경우, 개폐 밸브(13)의 저항과 오리피스 직경의 관계를 고려할 필요가 생기므로, 오리피스(12)의 하류 측에 개폐 밸브(13)를 배치하는 것이 바람직하다.
개폐 밸브(13)를 「개방」 상태로 할 것인지, 「폐쇄」 상태로 할 것인지의 여부는, 부하 용량의 크기나 압력 제어 밸브(3)의 유량(2차 측 압력) 등의 차이에 따라서, 전술한 오리피스(12) 직경의 크기를 결정하는 실험과 동일한 실험을 행하고, 「개방」상태와 「폐쇄」상태의 경계(임계값과 같은 것)를 구해 놓고, 이에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 실제로 부하 용량이나 압력 제어 밸브(3)의 유량(2차 측 압력)을 바꾸어 가면서, 저류 용기(8)에서의 압력 파형을 측정하는 실험을 행하고, 압력의 변동이 작아지는 부하 용량[저류 용기(8)의 사이즈 등]을 찾는다. 일례를 들면, 압력 제어 밸브인 레귤레이터의 2차 측 압력(토출 압력) 100kPa에서, 시린지 사이즈 10mL일 때는 「개방」, 20mL일 때는 「폐쇄」로 한 바, 양호한 결과가 얻어졌다. 다만, 상기 결과는 어디까지나 일례이며, 다양한 변화의 데이터를 많이 취득하고, 제어 장치(10)의 기억 장치에 「개방」 상태 및 「폐쇄」 상태로 해야 할 조건을 저장한 개폐 조건 테이블을 기억해 놓는 것, 또는, 이들 데이터에 기초하여 산출한 실험식을 제어 장치(10)의 기억 장치에 기억시키고, 동적으로 최적의 개폐 상태를 산출하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 부하 용량의 변화에 따라서[예를 들면, 압력 제어 밸브의 하류 측 압력, 압력 제어 밸브의 유량, 오리피스(12)의 유량 및 저류 용기(8)의 부하 용량을 입력함으로써], 제어 장치(10)에 의해 자동으로 개폐 밸브(13)를 「개방」 상태 또는 「폐쇄」 상태로 하는 것이 가능해진다.
그리고, 토출 장치(1)의 전원 오프 시에 개폐 밸브(13)를 「폐쇄」 상태로 하는 것에 의해, 사용하지 않을 때의 리크 기구(11)로부터의 누출을 제로로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 개폐 밸브(13)에 자동 개폐 밸브를 채용하는 경우에는, 제어 장치(10)에 의해 전원 오프 시에 개폐 밸브(13)를 자동으로 「폐쇄」 상태로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 제2 실시형태의 토출 장치(1)에 의하면, 리크 기구(11)에 의해 저류 용기(8)의 크기나 배관 길이에 의해 변동되는 부하 용량의 변화를 흡수할 수 있다.
[제3 실시형태]
도 3에, 제3 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제3 실시형태의 리크 기구(11)는, 오리피스(12) 대신 유량을 가변할 수 있는 유량 제어 밸브(14)를 설치하는 점에서 제1 실시형태의 리크 기구(11)와 상이하다.
제3 실시형태에서는, 압력 제어 밸브(3)나 저류 용기(8)를 별도의 종류의 것으로 교환할 필요가 생겼을 때라도, 유량 제어 밸브(14)에 의해 배출하는 압축 기체의 양을 조정함으로써, 압력 제어 밸브(3)의 설정 압력 조정 동작에 따른 압력 변동을 최소한으로 할 수 있다. 이 점, 오리피스(12)를 설치한 제1 실시형태의 태양(도 1)에서는, 오리피스(12)의 교환이 필요해지는 경우가 생길 수 있다.
여기에서, 유량 제어 밸브(14)로서는, 니들 밸브나 서보 밸브 등이 예시된다. 유량 제어 밸브(14)는 수동으로 조작할 수 있는 것이어도 되고, 자동으로 조작할 수 있는 것이어도 되지만, 제어 장치(10)에 의해 동작을 자동 제어 가능하게 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 유량 제어 밸브(14)에 있어서, 개도(開度)를 제로로 하면, 제2 실시형태의 리크 기구(11)의 개폐 밸브(13)를 「폐쇄」로 한 상태와 동일한 상태로 할 수 있다.
그리고, 토출 장치(1)의 전원 오프 시에 유량 제어 밸브(14)를 「폐쇄」 상태로 하는 것에 의해, 사용하지 않을 때의 리크 기구(11)로부터의 누출을 제로로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 유량 제어 밸브(14)에 자동 제어 가능한 구성을 채용하는 경우에는, 제어 장치(10)에 의해 전원 오프 시에 유량 제어 밸브(14)를 자동으로 「폐쇄」 상태로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 제3 실시형태의 토출 장치(1)에 의하면, 리크 기구(11)에 의해 동적으로 저류 용기(8)의 크기나 배관 길이에 의해 변동되는 부하 용량의 변화를 흡수하거나, 압력 제어 밸브(3)의 교환에 대응할 수 있다.
[제4 실시형태]
도 4에, 제4 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제4 실시형태의 리크 기구(11)는, 복수의 오리피스(12)와 오리피스(12)와 같은 개수의 개폐 밸브(13)를 구비하는 것이다. 바꾸어 말하면, 제2 실시형태(도 2)의 리크 기구(11)를, 복수개 병렬로 배열한 것이라도 할 수 있다. 도 4에서는, 5개의 개폐 밸브(13) 및 오리피스(12)의 세트를 설치한 예를 나타냈지만, 개수는 이에 한정되지 않고, 4개 이하여도 되고, 6개 이상이어도 된다.
복수의 오리피스(12)는, 유량(직경의 크기)이 서로 상이한 복수의 오리피스에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 직경의 크기가 상이한 오리피스(12)를 사전에 준비해 둠으로써, 압력 제어 밸브(3)나 저류 용기(8)를 별도의 종류의 것으로 교환했을 때라도, 선택한 하나 또는 복수개의 개폐 밸브(13)를 「개방」 상태로 함으로써, 부하 용량의 변화에 대응할 수 있기 때문이다. 제4 실시형태에 있어서도, 모든 개폐 밸브(13)를 제어 장치(10)에 의해 자동으로 개폐 가능한 자동 개폐 밸브를 채용하는 것이 바람직하다.
그리고, 토출 장치(1)의 전원 오프 시에 개폐 밸브(13)를 「폐쇄」 상태로 함으로써, 사용하지 않을 때의 리크 기구(11)로부터의 리크를 제로로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 개폐 밸브(13)에 자동 개폐 밸브를 채용하는 경우에는, 제어 장치(10)에 의해 전원 오프 시에 개폐 밸브(13)를 자동으로 「폐쇄」 상태로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 제4 실시형태의 토출 장치(1)에 의하면, 리크 기구(11)에 의해 동적으로 저류 용기(8)의 크기나 배관 길이에 의해 변동되는 부하 용량의 변화를 흡수하거나, 압력 제어 밸브(3)의 교환에 대응할 수 있다.
[제5 실시형태]
도 5에, 제5 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제5 실시형태의 리크 기구(11)는 단부를 대기에 개방할 뿐만 아니라, 도 5에 나타낸 바와 같이, 단부에 진공 기구(15)를 구비하고 있다. 진공 기구(15)를 접속함으로써, 대기 개방의 경우보다 부하 용량을 크게 할 수 있고, 압력의 변동을 작게 하는 효과를 높일 수 있다. 여기에서, 진공 기구(15)로서는 이젝터나 진공 펌프 등이 예시된다.
그리고, 진공 기구(15)는, 제1 실시형태부터 제4 실시형태까지 어떠한 리크 기구(11)에도 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 제5 실시형태의 토출 장치(1)에 의하면, 진공 기구(15)에 의해 부하 용량을 보다 증대시킴으로써 원하는 부하 용량을 실현할 수 있다.
[제6 실시형태]
도 6에, 제6 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제6 실시형태의 토출 밸브(4)는, 배기 포트(7)에 접속된 진공 기구(16)를 구비하고 있다. 진공 기구(16)에 의하여, 토출 종료 시에 저류 용기(8)에 부압을 인가하여 액체 소진을 양호하게 하거나, 대기 시에 저류 용기(8)에 부압을 인가하여 액체 흘림을 방지하거나 할 수 있다. 여기에서, 진공 기구(16)로서는 이젝터나 진공 펌프 등이 예시된다.
토출 밸브(4)의 작동 자체는, 제1 실시형태부터 제5 실시형태까지와 동일하다. (1) 토출 동작 시에는, 입력 포트(5)와 출력 포트(6)를 연통하고, (2) 토출 동작 종료 시에는, 입력 포트(5)와 출력 포트(6)의 연통을 차단하고, 출력 포트(6)와 배기 포트(7)를 연통하여, 저류 용기(8)에 공급되었던 압축 기체를 대기에 방출한다.
리크 기구(11)는, 제1 실시형태부터 제5 실시형태까지 어떠한 구성이라도 적용하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 제6 실시형태의 토출 장치(1)는, 진공 기구(16)에 의해 액체 소진을 양호하게 하거나, 액체 흘림을 방지하거나 할 수 있다. 또한, 이와 같은 진공 기구(16)를 설치한 토출 장치에 있어서도, 압력 제어 밸브(3)의 2차 측의 압력 변동을 최소한으로 하여, 연속 토출 동작을 행해도, 불균일이 적은 안정된 토출을 행할 수 있다.
[제7 실시형태]
도 7에, 제7 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제7 실시형태의 토출 장치(1)는 도 7에 나타낸 바와 같은, 압력 제어 밸브(3)와 토출 밸브(4) 사이에 버퍼 탱크(17)를 포함하여 구성된다. 여기에서, 버퍼 탱크(17)의 내용적(內容積)은, 예를 들면 저류 용기(8)의 내용적의 1.5배∼100배의 크기이고, 장치의 크기의 관점에서는 1.5배 이상∼10배 미만의 크기로 하는 것이 바람직하다.
버퍼 탱크(17)를 설치하는 경우, 리크 기구(11)는 압력 제어 밸브(3)와 버퍼 탱크(17) 사이로부터 분기되면 된다. 이 경우, 버퍼 탱크(17)의 상류 측 배관 및 리크 기구(11)를 합한 유동 저항이, 버퍼 탱크(17)의 하류 측 배관 유동 저항보다 커지게 구성하는 것이 바람직하다. 버퍼 탱크(17)를 포함한 토출 장치(1)에 대해서는, 출원인의 출원에 관련된 특허 제5460132호(특허문헌 3)에 상세하게 기재되어 있다.
리크 기구(11)는, 제1 실시형태부터 제5 실시형태까지 어떠한 구성이라도 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 제7 실시형태의 토출 장치(1)는 버퍼 탱크(17)를 설치함으로써, 저류 용기(8)의 내부 압력을 급준하게 상승시키는 것이 가능해지고, 버퍼 탱크가 없는 구성의 토출 장치와 비교하여, 높은 택트타임(tact time)으로의 토출 작업이 가능해진다. 또한, 상기와 같은 버퍼 탱크(17)를 포함한 토출 장치에 있어서도, 리크 기구(11)에 의해 압력 제어 밸브(3)의 2차 측의 압력 변동을 최소한으로 할 수 있고, 또한 연속 토출 동작을 행해도, 불균일이 적은 안정된 토출을 행할 수 있다.
[제8 실시형태]
도 8에, 제8 실시형태에 관한 토출 장치(1)의 기본 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 이하에서는 제1 실시형태(도 1)의 구성과 상이한 개소만 설명을 행하고, 동일한 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제8 실시형태의 토출 장치(1)는, 압축 기체를 공급하는 압축 기체원(2)과, 디스펜스 컨트롤러(20)와, 액체 재료를 저류하는 저류 용기(8)인 시린지(18)와, 액체 재료를 저류 용기(8)로부터 외부로 배출하기 위한 토출구(9)를 가지는 노즐(19)을 주요한 구성 요소로 한다.
디스펜스 컨트롤러(20)는, 하나의 하우징에 설치된 기기의 통합이고, 압축 기체원(2)으로부터 공급된 압축 기체를 원하는 압력으로 조압하는 압력 제어 밸브(3), 압축 기체를 저류하는 버퍼 탱크(17), 압력 제어 밸브(3)와 시린지(18)의 연통을 확립 또는 차단하는 토출 밸브(4), 토출 밸브(4)의 배기 포트(7)에 접속하고, 토출 동작 종료 시에 시린지(18)와 연통하여 부압을 작용시키는 진공 기구(16), 토출 밸브(4)의 동작을 제어하는 제어 장치(10), 압력 제어 밸브(3)에 의해 조압된 압축 기체의 일부를 외부로 배출하는 리크 기구(11)가 하우징 내에 배치되어 있다. 디스펜스 컨트롤러(20)의 하우징 내에서는, 도 8에 나타낸 바와 같은 배치에서, 각 기기가 각각의 배관으로 접속되어 있고, 압축 기체원(2) 및 시린지(18)의 접속 부분은 조인트 등을 설치하여 탈착 가능하게 구성되어 있다. 이와 같이 조인트 등에 의해, 큰 설비로 되는 경향이 있는 압축 기체원(2)이나, 소모품으로서 빈번하게 교환을 행하는 시린지(18)나 노즐(19)을 각각 탈착 가능하게 별도 구성으로 함으로써, 하우징의 운반이나 설치, 소모품의 교환 등 취급을 용이하게 하고 있다.
압축 기체원(2)으로부터 공급된 압축 기체는, 압력 제어 밸브(3)에 있어서 원하는 압력으로 조압된 후, 토출 밸브(4)의 입력 포트(5)에 공급된다. 토출 밸브(4)의 출력 포트(6)에는, 시린지(18)에 연결되는 배관이 접속되어 있고, 토출 밸브(4)가 입력 포트(5)와 출력 포트(6)의 연통을 확립하면, 입력 포트(5)에 공급된 압축 기체가 시린지(18)에 공급된다. 상기 압축 기체에 의해, 시린지(18) 내에 저류된 액체 재료가 노즐(19)이 가지는 토출구(9)로부터 외부로 배출된다. 토출 밸브(4)가 입력 포트(5)와 출력 포트(6)의 연통을 확립하는 시간의 길이나, 압력 제어 밸브(3)에서 조정하는 압력의 크기 등을 조정함으로써, 액체 재료의 토출구(9)로부터의 토출량을 조정할 수 있다.
리크 기구(11)는, 제1 실시형태부터 제5 실시형태까지 어떠한 구성이라도 적용하는 것이 가능하다.
디스펜스 컨트롤러(20)와 시린지(18)는 가요성 튜브로 접속되어 있고, 시린지(18)를 작업자가 손으로 유지할 수도 있고, XYZ축 구동 장치를 포함하는 도포 장치에 탑재할 수도 있다. 시린지(18)는 XYZ축 구동 장치에 의해 워크 테이블과 상대 이동되고, 공작물 상에 액체 재료를 도포하는 작업에 사용된다. XYZ 구동 장치는, 예를 들면 공지의 XYZ축 서보 모터와 볼 나사를 구비하여 구성된다.
본 실시형태의 토출 장치(1)도 리크 기구(11)에 의해 압력 제어 밸브(3)의 2차 측의 압력 변동을 최소한으로 할 수 있고, 또한 연속 토출 동작을 행해도, 불균일이 적은 안정된 토출을 행할 수 있다.
1 : 토출 장치
2 : 압축 기체원
3 : 압력 제어 밸브(레귤레이터)
4 : 토출 밸브
5 : 입력 포트
6 : 출력 포트
7 : 배기 포트
8 : 저류 용기
9 : 토출구
10 : 제어 장치
11 : 리크 기구
12 : 오리피스
13 : 개폐 밸브
14 : 유량 제어 밸브
15 : 진공 기구(부하 증강용)
16 : 진공 기구(토출 밸브용)
17 : 버퍼 탱크
18 : 시린지
19 : 노즐
20 : 디스펜스 컨트롤러
21∼26 : 배관

Claims (15)

  1. 액체 재료를 저류(貯留)하는 저류 용기;
    상기 액체 재료를 토출하는 토출구;
    외부의 압축 기체원으로부터 공급된 압축 기체를 조압(調壓)하는 압력 제어 밸브;
    상기 압력 제어 밸브와 저류 용기의 연통(連通)을 확립 또는 차단하는 토출 밸브;
    상기 토출 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치;
    상기 압력 제어 밸브와 토출 밸브를 접속하는 제1 배관; 및
    상기 토출 밸브와 저류 용기를 접속하는 제2 배관
    을 포함하는 액체 재료 토출 장치에 있어서,
    상기 제1 배관을 통과하는 압축 기체의 일부를 외부로 배출하는 리크(leak) 기구(機構)를 더 포함하고,
    상기 리크 기구가, 토출 동작의 사이, 상기 제1 배관 내의 압력이 상기 압력 제어 밸브의 설정값보다도 항상 내려가도록 상기 제1 배관을 통과하는 압축 기체의 일부를 외부로 배출하는,
    액체 재료 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    에어식 디스펜서인, 액체 재료 토출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토출 밸브가, 상기 제1 배관과 접속되는 입력 포트와, 상기 제2 배관과 접속되는 출력 포트와, 배기 포트를 구비하는, 액체 재료 토출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관으로부터 분기하고, 상기 리크 기구가 설치된 제3 배관을 구비하는, 액체 재료 토출 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리크 기구가 오리피스를 구비하여 구성되는, 액체 재료 토출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리크 기구가, 상기 오리피스와 상기 오리피스의 하류 또는 상류에 설치된 개폐 밸브를 접속하여 이루어지는 오리피스 개폐 기구를 구비하여 구성되는, 액체 재료 토출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 개폐 밸브가, 상기 제어 장치에 의해 개폐되는 자동 개폐 밸브이고,
    상기 제어 장치가, 사전에 기억한 개폐 조건 정보에 기초하여 상기 개폐 밸브를 개폐하는, 액체 재료 토출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 리크 기구가, 서로 병렬로 접속된 상기 오리피스 개폐 기구를 복수 포함하는, 액체 재료 토출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오리피스 개폐 기구가, 제1 오리피스 개폐 기구, 및 상기 제1 오리피스 개폐 기구와는 상이한 유량의 오리피스를 가지는 제2 오리피스 개폐 기구를 포함하여 구성되는, 액체 재료 토출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리크 기구가, 상기 제어 장치에 의해 유량을 가변할 수 있는 유량 제어 밸브를 구비하여 구성되는, 액체 재료 토출 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 제어 밸브가, 상기 제어 장치에 의해 동작이 제어되는 전공(電空) 레귤레이터인, 액체 재료 토출 장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출 밸브 내의 유로에 부압을 발생시키는 토출 밸브용 진공 기구를 포함하는, 액체 재료 토출 장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배관에 설치된 버퍼 탱크를 포함하는, 액체 재료 토출 장치.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 액체 재료 토출 장치;
    공작물을 탑재하는 워크 테이블;
    상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 상대 이동 장치; 및
    상기 액체 재료 토출 장치에 압축 기체를 공급하는 압축 기체원
    을 포함하는 도포 장치.
  15. 삭제
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