WO2002103202A1 - Dispositif servant a delivrer une quantite fixe de liquide - Google Patents

Description

明 細 書 液体の定量吐出装置

技術分野

本発明は、 あらゆる粘度の液体、 たとえば、 水、 アルコールといった 低粘性物質から、 接着剤、 ペース ト状もしくはクリーム状の工業用材料 といった高粘調流体にいたるまでの、 液体を高速に高精度に吐出する方 法おょぴ装置に関するものである。

背景技術

従来、 液体を定量に吐出する装置においては、 （1 ) 調圧された圧縮 空気を貯留容器内の液体に所望時間だけ適用して、 ノズル先端の吐出口 から所望量の液体を吐出する、 A i r式吐出装置、 （2 ) 貯留容器内の 液体に液密に配設したプランジャを移動させて前記液体を加圧し、 ノズ ル先端の吐出口から所望量の液体を吐出する、 プランジャ式吐出装置、 ( 3 ) 貯留容器とノズルとの間にシリンダを設け、 このシリンダ内に設 けられた複数の貫通孔は一の貫通孔に一のプランジャが進退するよう施 されており、 プランジャの退行移動により貯留容器から液体がシリンダ 内に吸入され、 プランジャの進行移動により液体がシリンダからノズル へ排出される機構において、 前記複数のプランジャが順に液体に作用し て液体を加圧することにより、 ノズル先端の吐出口から所望量の液体を 吐出する、 多連プランジャポンプ式吐出装置、 など種々のものが開発さ れている。 発明の開示

しかし、 これらの技術では、 現在求められているような高速なタク ト タイムで、 高精度にかつ定量性を維持して吐出することは不可能であつ た。

例えば、 半導体製造におけるダイボンディング工程などにおいては、 高性能を有する大きなサイズのデパイスの出現と、 生産性を向上させる ためのさらなる高タク ト化の要求から、 短時間に多量を吐出することが 求められており、 一方で高品質な製品が要求されることから高精度な吐 出おょぴ精細な塗布が求められている。

このような要求を満たすために、 前記従来技術にはいずれにも問題が あった。 たとえば、 （1 ) A i r式吐出装置は、 液体を吐出する圧力源に空気 圧を利用するが、 空気圧は圧縮性に富んでいるため、 短い時間に大きく 圧力を変化させることが非常に難しく、 従って高速なタク トで吐出する ことは不向きであった。

また、 短時間に多量の液体を吐出する場合および特に吐出する液体が 高粘度液剤である場合のように、 液体に高い圧力を適用する必要がある 場合においても、 急激な貯留容器内の圧力変化が必要であるため、 吐出 時間を短くするには限界があり、 また高速なタク トで吐出することがで きない問題があった。 ( 2 ) のプランジャ式吐出装置は、 貯留容器内の液体水頭付近に液密 に配設されたプランジャが、 貯留されている液体すベてを加圧して吐出 する方式である。 ここで、 加圧される液体量は貯留容器内の残液量に依 存されるから、 液剤を加圧して所望圧力とするときの所望圧力到達時間 は残液量が少量である場合は速く、 残液量が多量である場合は遅くなる。 このように、 吐出時の圧力変化が貯留容器内の残液量によって異なるか ら、 これに起因して吐出量のばらつきが生じる問題がある。

予め貯留する液体量を少量とすると、 短い周期で貯留容器を交換する 作業が必要となり作業効率が悪くなる問題が生じる。

( 3 ) 多連プランジャポンプ式吐出装置においては、 複数のプランジ ャが順に連続して液体を加圧動作する方式であるから、 一のプランジャ から他の一のプランジャに制御が移行する場合、 液体は同時に 2本のプ ランジャにより加圧されるために、 与える力が均一とならず、 よって吐 出される液体には脈動が発生し流速が均一とならないという問題がある このため、 この装置でワーク上に液体を線形状に塗布描画すると、 線 の幅および線高にムラ、 歪みが発生し均一な塗布形状を形成させること ができないから、 高精細なパターン形状を描画する場合には、 塗布形成 させることが実質的に不可能である。 本発明の目的は、 液体の高速かつ高精度な定量吐出にかかるこれら問 題を解消し、 液体を高速に高精度に吐出する吐出方法およびその装置を 提供することにある。 本発明は、 シリンダブ口ックに穿ったプランジャ室と該プランジャ室 内を往復動するプランジャとからなり、 吐出する液体を所望量に計量す るポンプ部と、 吸引および排出の液体流路を切り替えるバルブ部と、 パ ルプ部の位置によりポンプ部と連通可能な、 液体を貯留する貯留部と、 液体を吐出する吐出口をそなえる吐出部と、 による構成において、 ボン プ部とバルブ部を連接して配設し、 かつ、 プランジャの最進出位置を、 プランジャ前端面がパルプ部とポンプ部に接合する面としたことを特徴 とする液体の定量吐出装置を要旨としている。 上記のバルブ部を、 貯留容器に連通する第一流路および吐出部に連通 する第二流路とを有するバルブプロックを具える切換弁としており、 そ の場合、 本発明は、 吐出する液体を所望量に計量するポンプ部と、 吸引 および排出の液体流路を切り替えるバルブ部と、 バルブ部の位置により ポンプ部と連通可能な、 液体を貯留する貯留部と、 液体を吐出する吐出 口をそなえる吐出部と、 による構成において、 プランジャを備えたシリ ンダが装着されたシリンダプロックで上記のポンプ部を構成したこと、 上記のバルブ部を、 貯留容器に連通する第一流路および吐出部に連通す る第二流路とを有するバルブプロックを具える切換弁としたこと、 なら びに、 ポンプ部とバルブ部を連接して配設したことを特徴とする液体の 定量吐出装置を要旨としている。 上記の切換弁を、 スライ ド型の切換弁としており、 その場合、 本発明 は、 吐出する液体を所望量に計量するポンプ部と、 吸引および排出の液 体流路を切り替えるバルブ部と、 バルブ部の位置によりポンプ部と連通 可能な、 液体を貯留する貯留部と、 液体を吐出する吐出口をそなえる吐 出部と、 による構成において、 プランジャを備えたシリンダが装着され たシリンダブ口ックで上記のポンプ部を構成したこと、 上記のパルプ部 を、 貯留容器に連通する第一流路および吐出部に連通する第二流路とを 有するパルプブロックを具えるスライ ド型の切換弁としたこと、 ならび に、 ポンプ部とバルブ部を連接して配設したことを特徴とする液体の定 量吐出装置を要旨としている。 シリンダプロックとパルププロックとを密着かつ滑合するように配設 することによりポンプ部とパルプ部を連接して配設しており、 その場合、 本発明は、 吐出する液体を所望量に計量するポンプ部と、 吸引おょぴ排 出の液体流路を切り替えるパルプ部と、 パルプ部の位置によりポンプ部 と連通可能な、 液体を貯留する貯留部と、 液体を吐出する吐出口をそな える吐出部と、 による構成において、 プランジャを備えたシリンダが装 着されたシリンダプロックで上記のポンプ部を構成したこと、 上記のバ ルプ部を、 貯留容器に連通する第一流路および吐出部に連通する第二流 路とを有するバルブブロックを具えるスライ ド型、 一方向回転型、 また は往復動平滑な滑り面を持つ回転型切換弁としたこと、 ならびに、 シリ ンダブ口ックとパルププロックとを密着かつ滑合するように配設するこ とによりポンプ部とパルプ部を連接して配設したことを特徴とする液体 の定量吐出装置を要旨としている。

図面の簡単な説明

第 1図は、 実施例 1の概略図である。

第 2図は、 実施例 1の要部拡大図である。

第 3図は、 実施例 2の概略図である。

発明を実施するための最良の形態

プランジャの後退動作により貯留容器から液体をプランジャ室に吸引 し、 前記プランジャの進出動作により前記液体をプランジャ室からノズ ルに排出する液体の定量吐出方法において、 一回の吐出をプランジャの 一回の吸入動作および一回の排出動作で行うことを特徴とする。 液体は 同時に複数本のプランジャにより加圧させることが無いから、 液体に適 用する加圧力が一定となり、 よって吐出される液体に脈動が発生せず、 流速が均一となる。 このため、 ワーク上に液体を線形状に塗布描画して も、 線の幅および線高にムラ、 歪みが発生せず、 均一な塗布形状を形成 させることができ、 高精細なパターン形状を塗布形成させることができ る。 さらに、 一回の吐出を一回のプランジャの移動で行うので、 吐出さ れる液体に脈動が無く、 一定した流速で液体を吐出させることが可能で あることから、 所望する描画形状を均一かつ高精細に塗布形成させるこ とができる。 また、 吐出とは、 液体を加圧して誘起された液体と大気圧との圧力差 によってノズルから液体が流出することであるから、 圧力差を効果的に 誘起するためには、 加圧される液体の体積は少量であるほど好ましく、 より急峻に液体圧力を上昇させることができ、 短時間に多量の液体を吐 出する場合および特に吐出する液体が高粘度液剤である場合に効果的で ある。 したがって、 複数回の吐出量に相当する液体量を加圧することよ りも、 一回の吐出量をプランジャ室内に液体を吸引して加圧することが 好ましい。 より好ましくは、 プランジャの液体排出終了後のプランジャ 室内には液体残量が無いことである。 一回に吐出する量の液体をプラン ジャ室に吸入し、 プランジャ室内の前記液体をプランジャの移動により 圧力を適用させて吐出することから、 加圧する液体量を最小限にするこ とが可能であり、 よって液体に起因する影響を効果的に排除ならしめ、 さらには液体を加圧してから液体がノズルより吐出されるまでの時間を 大幅に短縮することが可能であり、 高速な吐出を可能とする。 ここで、 プランジャの液体吸入開始位置と液体排出終了位置を吐出毎 で等しくすることが好ましい。 吐出毎の加圧する液体量を常に一定なら しめることは、 加圧される液体量が貯留容器内の残液量に依存されるこ とが無く、 吐出時のプランジャが液体を加圧するときの液体圧力が上昇 するプロセスを吐出毎に等しくすることができるから、 貯留容器内の残 液量に依存する吐出量のばらつきが無い。 より好ましくは、 さらに吐出 毎のプランジャの液体吐出開始位置を同一の位置に、 かつ吐出毎のブラ ンジャの液体吐出終了位置を同一の位置にする。 吐出毎の吐出開始およ ぴ吐出終了におけるプランジャの位置が常に一定であることから、 液体 圧縮量が容器に貯留された液体量に依存されず常に一定となり、 安定し た高精度な吐出を行うことができる。 さらに好ましくは、 さらに吐出毎 のプランジャの液体吸入開始位置を同一の位置に、 かつ吐出毎のプラン ジャの液体吸入終了位置を同一の位置にする。 具体的な装置構成は、 液体を吐出するノズルと、 液体を貯留する貯留 容器と、 内部にプランジャ室を有するシリンダブロックと、 前記プラン ジャ室に内接して進退するプランジャと、 プランジャを駆動する駆動手 段と、 プランジャ室と貯留容器またはノズルとを連通する切換弁と、 を 具える液体定量吐出装置である。 この装置では、 駆動手段に連結された プランジャが内壁に接して進退移動し、 プランジャが吐出量に等しい量 だけ退行移動して貯留容器よりプランジャ室内に液体を吸入し、 プラン ジャが吐出量に等しい量だけ進行移動してプランジャ室からノズルへ液 体を排出することにより吐出を行う。 このとき切換弁は、 プランジャが 後退移動してプランジャ室内に液体を吸入するときはプランジャ室と貯 留容器を連通し、 プランジャが進出移動してプランジャ室内から液体を 排出するときはプランジャ室とノズルを連通するよう作動する。 貯留容器と切換弁とを液送管を介して連通することにより、 液剤貯留 部と吐出機構部とを分離することができるため、 取り扱いやすい場所に 貯留容器を配置することが可能であり、 たとえば、 貯留容器内の液体の 残量が少なくなつた場合に、 液体貯留容器に液体を補充する、 または予 め液体が充填されている貯留容器ごと交換する作業を容易に行うことが 可能となる。 さらには、 容器内に貯留する液体量は使用する液体のポッ トライフや一日の作業量から考察して、 計画的に適切な量を貯留してお くことができるため、 一日の作業における液体の補充作業を不用とする ことも、 適宜補充することも可能である。 さらに、 ノズルと切換弁とを液送管を介して連通することにより、 吐 出機構部と吐出口を分離することができるため、 吐出機構部は固定部に 設置し、 ノズルを可動部、 たとえばロボットに搭載して作業することが 可能となるため、 可動部を極めて軽量に構成することができる。 これに より塗布作業、 たとえばワーク表面上に所望するパターン形状に塗布す る描画作業を極めて高速に行うことが可能となる。 貯留容器内の液体が高粘性流体である場合、 またはプランジャ室内に 速やかに液体を吸引させる場合などには、 貯留容器の液体をブランジャ 室に液送するためにプランジャの後退移動による吸引力を補助するため に貯留容器内の液体を加圧する加圧装置を具えることが好ましい。 切換弁はスライ ド型の切換弁とすることができる。 好ましくは、 切換 弁を、 貯留容器とを連通する第一流路およびノズルとを連通する第二流 路とを有しスライ ドして連通する部位を切換えるバルブブロックを具え るスライ ド弁とする。 前記第一流路と第二流路は隣接するほど、 切換時 のロスタイムを短縮することができ高速なタク トタイムで吐出すること ができる。 駆動手段おょぴ Zまたは切換弁が、 制御部の信号に基づいて動作する ことができる。 好ましくは、 吐出時においてはプランジャがノズルに連 通するよう切換弁を制御し、 さらに駆動手段を制御して液体を加圧し、 また吸引時においてはプランジャが貯留容器と連通するよう切換弁を制 御し、 さらに駆動手段を制御して液体を吸引する。 プランジャの本数は複数とすることができる。 このとき、 複数回の吐 出においては、 毎回異なったプランジャで行うことができるから、 ブラ ンジャのいずれか一の吐出動作にあたって、 他のプランジャが吸引また は停止動作することにより、 次の吐出時には、 液体を吸引したプランジ ャが液体を速やかに吐出することができるから、 効果的に液体の吸引に かかる時間を不用ならしめ、 より高速なタク トタイムができる。 さらには、 駆動手段をプランジャの数と等しくすることが可能である また、 プランジャを独立して制御を可能とすることができる。 このと き、 一のプランジャが液体を吐出するときのプランジャの吐出作動速度 と、 他のプランジャが液体をプランジャ室内に吸引するときの吸引作動 速度と、 を異なる速度に容易に調整可能であるから、 複数のプランジャ のうち一のプランジャが吐出に携わるときには吐出に好適な、 吸引に携 わるときには吸引に好適な速度とすることが可能であり好ましい。 さらに、 本発明の、 液体吐出装置は、 液体を吐出するノズルと、 液体 を貯留する貯留容器と、 プランジャポンプと、 プランジャポンプを駆動 する駆動手段と、 ブランジャ室と貯留容器またはノズルとを連通する切 換弁とを具え、 プランジャポンプを構成するシリンダブ口ックと切換弁 を構成するバルブプロックとを密着かつ滑合するように配設したことを 特徴とする。 ポンプ部とパルプ部を連接して配設し、 かつ、 プランジャ の先端位置が、 バルブプロックとシリンダブ口ックとの接合する面にあ るときに、 吸入動作を開始し、 および吐出動作を完了するので余剰量の 液体を圧縮させることなく、 必要最低限の液体を加圧することが可能と なり、 液体を高い応答性で制御することができ、 従って、 高速なタク ト で吐出することができ、 また、 プランジャ先端位置が吐出毎に常に一定 であるから、 高精度に吐出することができる。 したがって、 ポンプ部の構成部品であるプランジャの進退移動、 およ ぴそれに伴うパルプ部の構成部品であるバルブブロックの移動で液体の 排出および吸引を切換え、 詳しくはバルブ部の構成部品であるバルブブ 口ックの位置がポンプ部と液体貯留部が連通する位置にあるときに、 プ ランジャが吐出量に相当する位置まで退行移動して貯留容器から液体を ブランジャ室内に移動させ、 プランジャを前記退行移動を開始した位置 まで退出移動させてノズル先端から液体を吐出させるベく構成し、 この とき、 退行開始時および吐出完了時のプランジャの先端位置を、 パルプ プロックとシリンダプロックの接合する面とする。 ここで、 液体はわずかではあるが圧縮性があり、 加圧すると体積を減 少させる。 つまり、 液体を加圧するには、 液体を圧縮させる必要があり、 加圧する液体量が多ければ多!/、ほど急峻な圧力上昇を起こすことが難し くなる。 例えば、 当該装置においては加圧すべき液体量が多ければ多い ほどプランジャの移動速度を上げなければ圧力上昇プロセスが等しくな らない。 つまり、 圧縮すべき液体量が少なければ僅かなプランジャの進 退移動量で圧力上昇が可能である。 したがって、 前記退行開始時おょぴ 吐出完了時のプランジャの先端位置を、 バルブプロックとシリンダプロ ックの接合する面とすることで、 余剰の液体をブランジャ室内に貯留す ることがなく、 必要最低量の液体を加圧することが可能となる。 また、 必要最低量の液体量に圧力を作用させるから、 プランジャの動 作に応じてノズル先端から液体が吐出され、 たとえば吐出完了後プラン ジャが停止しているにもかかわらずノズル吐出口よりだらだらと液体が 吐出され続けるようなことがなく、 圧縮した液体の膨張に起因する吐出 完了の遅れ、 ひいては液ダレを排除することができ、 高応答性で液体を 制御することが可能となる。

また、 このように常にプランジャ先端の液体吸引開始位置、 および液 体吐出完了位置を一定の位置とすることで、 加圧される液体も、 プラン ジャ先端からノズル先端までの液体量が一定の量になるから、 圧力バッ ファの圧縮量が常に一定した量となり、 従って、 吐出毎の液体量が安定 し、 精度良い吐出が可能となる。 さらに、 一回の吐出は一つのプランジャの一回の進出移動で行われる から、 ノズル先端より吐出される液体には脈動が無い。 また、 プランジ ャ室内に吸入された液体はすべてプランジャ室内から排出されるから、 プランジャ付近に滞留する液体がなく、 長時間滞留した液体がプランジ ャ室内で変性してしまうことがない。 例えば接着剤では固化してしまい プランジャが固定されてしまう、 といったことがない。 作用

ポンプ部の構成部品であるプランジャの進退移動、 およびそれに伴う パルプ部の構成部品であるバルブプロックの移動で液体の排出および吸 引を切換え、 詳しくはバルブブロックの位置がポンプ部と液体貯留部が 連通する位置にあるときに、 プランジャが吐出量に相当する位置まで退 行移動して貯留容器から液体をブランジャ室内に吐出する量だけ吸引し、 その後バルブプロックをポンプ部とノズル部とが連通する位置に移動さ せ、 ブランジャを前記退行移動を開始した位置まで進出移動させてノズ ル先端から液体を吐出させる。 この'とき、 退行開始時おょぴ吐出完了時 のプランジャの先端位置を、 バルブプロックとシリンダブ口ックの接合 する面とする。

したがって、 前記退行開始時および吐出完了時のプランジャの先端位 置を、 バルブプロックとシリンダプロックの接合する面とすることで、 余剰の液体をプランジャ室内に貯留することがなく、 必要最低量の液体 を加圧することが可能となる。 また、 必要最低限の液体量に圧力を作用させるから、 プランジャの動 作に応じてノズル先端から液体が吐出され、 たとえば吐出完了後プラン ジャが停止しているにもかかわらずノズル吐出口よりだらだらと液体が 吐出され続けるようなことがなく、 圧縮した液体の膨張に起因する吐出 完了の遅れ、 ひいては液ダレを排除することができ、 高応答性で液体を 制御することが可能となる。

また、 このように常にプランジャ先端の液体吸引開始位置、 および液 体吐出完了位置を一定の位置とすることで、 加圧される液体も、 プラン ジャ先端からノズル先端までの液体量が一定の量になるから、 圧力バッ ファの圧縮量が常に一定した量となり、 従って、 吐出毎の液体量が安定 し、 精度良い吐出が可能となる。 さらに、 一回の吐出は一のプランジャの一回の進出移動で行われるか ら、 ノズル先端より吐出される液体には脈動が無い。

また、 プランジャ室内に吸入された液体はすべてプランジャ室内から 排出されるから、 プランジャ付近に滞留する液体がなく、 長時間滞留し た液体がプランジャ室内で変性してしまうようなことがない。 例えば接 着剤では固化してしまいプランジャとプランジャ室が固定されてしまう、 といったことがない。 このように、 ポンプ部とバルブ部を連接して配設し、 かつプランジャ の先端位置が、 バルブプロックとシリンダブ口ックとの接合する面にあ るときに吸入開始および吐出完了することができるから、 余剰量の液体 を圧縮させること無く、 つまり必要最低限の液体を加圧することが可能 となり、 液体を高い応答性で制御することができ、 従って、 高速なタク トで吐出することができる。

また、 プランジャ先端位置が吐出毎に常に一定であるから、 高精度に 吐出することができる。

なお、 本願発明では、 制御手段によるプランジャの停止位置を調整す ることにより、 サックパック動作させることができることはいうまでも ない。

本願発明の詳細を実施例で説明する。 本願発明はこれら実施例によつ て何ら限定されるものではない。 実施例 1

第 1、 2図にもとづいて、 本発明の 1実施例を説明する

図中 3 1は、 ブロック状の金属材料にプランジャ室 A 3 1 a， プラン ジャ室 B 3 1 bを形成する円筒形の貫通孔を穿ったシリ ンダブ口ックで ある。 プランジャ室 A 3 1 a、 プランジャ室 B 3 1 bには、 プランジャロ ッド A 2 7とプランジャ口ッ K B 2 8が進退自在に嵌装されており、 各 プランジャロッドの行程は、 最前進位置におけるプランジャロッドの前 端面がシリンダプロック 3 1の一側面と面一になるように設定されてい る。 シリンダプロック 3 1の前記貫通孔の開口を有する一側面には、 パ ルププロック 3 4が密着かつ滑合するように配設されており、 バルブブ ロック 3 4は押部材 3 5によりシリンダプロック 3 1に圧接されており ' 両プロック間の液体の漏洩を防止している。

なお、 図中 2 9、 3 0はシリンダブロックとプランジャロッドとの間 から液体が漏洩するのを防止するためのシール部である。 バルブブロック 3 4は、 図示のように流路が形成されていて、 シリン ダブ口ック 3 1とでスライ ド弁を構成し、 貯留容器 1とノズル 2との間 の流路を開閉して、 ノズル 2に供給する液体の制御をする。 また、 バル ブプロック 3 4のシリ ンダブ口ック 3 1に圧接する面の流路が開口して いない部分は、 シリンダヘッ ドとして機能する。 すなわち、 スライ ド弁 はバルブプロック 3 4およびシリンダブ口ック 3 5により構成されてお り、 プランジャ室 A 3 1 aと貯留容器 1が連結するにあたってプランジ ャ室 B 3 1 bとノズル 2が連通するように、 またプランジャ室 A 3 1 a とノズル 2が連通するにあたってはプランジャ室 B 3 1 bと貯留容器 1 が連通するように、 エア制御手段 1 0からの信号に基づいてシリンダブ ロック 3 1に対してパルプブロック 3 4がスライ ドして切換作動する。 また、 バルブブロック 3 4は、 前記押部材 3 5と前記シリンダブ口ッ ク 3 1 との間で圧接しているから、 バルブプロック 3 4の摺動を円滑な らしめるため、 バルブプロック 3 4の、 押部材 3 5との接触面おょぴシ リンダブ口ック 3 1との接触面は摩擦係数を低くすることが好ましく、 具体的には、 接触する面積を小さくすることで行うことができる。 モータ A 2 0は、 ポールネジ A 2 3とギァ 2 1を介して接続されて いる。

プランジャ口ッド A 2 7はモータ A 2 0の回転動作によりプランジ ャ室 A 3 1 aに内接して進退動作するよう、 プランジャ口ッド取付板 A 2 5に付けられている。

プランジャロッド B 2 8はポールネジ B 2 4の回転によりプランジャ 室 B 3 1 bに内接して進退動作するよう、 プランジャロッ ド取付板 B 2 6に取りつけられており、 プランジャロッド A 2 7が進出移動するとき にはプランジャ口ッ K B 2 8が退行移動するように、 プランジャ口ッド A 2 7が退行移動するときにはプランジャロッド B 2 8が進出移動する ように、 ポールネジ B 2 4に連結したギア B 2 2はギア A 2 1と連結し ている。 エアシリンダ A 3 6先端の押部材 3 5は、 シリンダブ口ックをエア制 御手段 1 0から供給されるエア圧力により加圧固定しているから、 バル プブロック 3 4は、 シリンダブロック 3 1および押部材 3 5に密接して, 相対的にスライ ド動作することができ、 不要な液体の漏出を防止するこ とができる。

エア制御手段 1 0から常に一定のエア加圧力が供給されると、 エアシ リンダ A 3 6先端の押部材 3 5は常に所望の力でバルブブロック 3 4と シリンダブ口ック 3 1を当接させることができる。 加圧力としてパネ等 を使用すると、 材料等の変質および変形等により、 バルブブロック 3 4 を抑えつける力が変位するため好ましくない。

さらに、 エアシリンダ A 3 6を使用することは、 万が一バルブプロッ ク 3 4とシリンダブ口ック 3 1の接触面が磨耗してバルブブロック 3 4 の幅が小さくなつても、 一定の加圧力に調圧されたエア圧力がエアシリ ンダ A 3 6に供給されていることから、 磨耗前と同じ大きさの力でパル ブブロック 3 4をシリンダブロック 3 1に当接可能であり、 パルププロ ック 3 4とシリンダブ口ック 3 1 との接触面に間隙が発生せず、 不要な 液体の漏出を防止することができる。 ァシリンダ A 3 6にはス トッパーを取り付けて、 バルブプロック 3 4にシリンダブ口ック 3 1 と離れる方向の力がかかった場合に、 エアシ リンダ A 3 6が引っ込むのを防ぎ、 バルブブロック 3 4とシリンダブ口 ック 3 1 とが離れないようにすることもできる。

バルブプロック 3 4は、 シリンダブ口ック 3 1 との接触面と平行にス ライ ド動作し、 プランジャ室 A 3 1 aがノズル 2と連通するときプラン ジャ室 B 3 1 bが貯留容器 1 と連通するように、 またプランジャ室 B 3 1 bがノズル 2と連通するときプランジャ室 A 3 1 aが貯留容器 1 と連 通するように、 位置制御される。

このスライ ド動作は、 エアシリンダ B 3 7をエア制御手段 1 0が制御 することにより行うことができる。 エアシリンダ B 3 7の両端に接続された 2本のパルププロック支持ァ ーム 3 3の、 アーム間の距離幅と同じ幅に形成されているパルププロッ ク 3 4を前記 2本の支持アーム 3 3の間に挟み込んで、 バルブプロック 3 4をスライ ド動作させる。 前記バルブブロック 3 4は、 接着固定されたものではなく、 エアシリ ンダ B 3 7のバルブプロック支持アーム 3 3と、 エアシリンダ A 3 6の 押部材 3 5と、 に加圧固定されているに過ぎないから、 エアシリンダ A 3 6に圧力供給を断ち押し部材 3 5がパルププロック 3 4の加圧を低下 させると、 簡単にバルブブロック 3 4を取り外すことができ、 パルプブ ロック 3 4が磨耗したときの交換を容易とする。 モータ B 3 8はボールネジ C 3 9と連結しており、 モータ B 3 8の回 転動作によりベースプロック 4 9とサブプロック 5 0との相対距離をポ 一ルネジ C 3 9の軸方向に変えることができる。 ベースブロック 4 9には、 モータ A 2 0、 ボーノレネジ A 2 3、 ボーノレ ネジ B 2 4、 プランジャロッ ド A 2 7、 プランジャロッ ド B 2 8、 プラ ンジャ口ッ ド取付板 A 2 5、 プランジャ口ッ ド取付板 B 2 6が固定され ており、 サブプロック 5 0にはプランジャ室 A 3 1 a、 プランジャ室 B 3 1 b、 シリンダブロック 3 1、 ノズル 2およぴバルプブロック 3 4が 固定されているから、 ベースブロック 4 9とサブブロック 5 0との相対 距離をボールネジ C 3 9の回転により移動させることで、 プランジャ口 ッ ド A 2 7およぴプランジャ口ッ K B 2 8の相対距離を一定としたまま. プランジャ口ッ ド A 2 7およびプランジャロッ ド B 2 8とバルブプロッ ク 3 4との相対距離を調節できるから、 微量吐出を行うようなプランジ ャロッ ドが僅かにしか変位しない場合には、 プランジャロッ ド位置をパ ルブプロック 3 4に近づけることが可能となり、 不要な液体をシリンダ 内に残留することを効果的に除去することができる。 プランジャ口ッ ドの進退移動する最大ストローク量の中央が、 プラン ジャロッド A 2 7先端おょぴプランジャロッド B 2 8先端が揃う位置で あるとしたとき、 最大ストロークを必要としない量を吐出する場合、 例 えば微量を吐出する場合には、 プランジャロッ ドの最大ス トローク量と 比べて僅かな量しか進退動作をしない。 このとき吐出終了時のプランジ ャロッ ド先端位置からバルブプロック 3 4までの液体はバッファとして 働くため、 高速タク トで吐出を行う場合には特にバッファとなる液体は 排除されることが好ましい。 貯留容器 1へは適宜液体を補充することができる。 また、 液体が貯留 された別の貯留容器 1に交換することも可能である。

エアシリンダ A 3 6およびエアシリンダ B 3 7はエア制御手段 1 0に 接続されていて、 必要に応じてエアを供給することができる。 また、 ェ ァ制御手段 1 0とモータ A 2 0とモータ B 3 8とは、 制御部 1 1に接続 されており、 制御部 1 1の信号に基づいて動作する。 吐出作業は、

( 1 ) プランジャロッド A 2 7およびプランジャロッド B 2 8の先端 がシリンダプロックから等距離にある位置 （揃う位置） に調節する。 こ の位置を基礎位置とする。

( 2 ) プランジャロッド A 2 7を所望吐出量の半分の体積量だけモー タ A 1を駆動して進出移動させる。 このときモータ A 1の回転は、 ブラ ンジャロッド B 2 8が所望吐出量の半分の体積量だけ後退移動するよう に、 ギア A 2 1を介してギア B 2 2に伝わる。 (3) このときのプランジャロッド A 2 7の基準位置からの進出量は、 前記所望とする量を吐出する場合においては最大であるから、 前記ブラ ンジャ口ッド A 2 7の先端位置をパルププロック 34に近づけるように モータ B 3 8を駆動して、 プランジャ室 A 3 1 a内の液体残量が最小と なるよう、 好ましくはゼロとなるようにベースプロック 4 9とサブブロ ック 5 0の相対距離を調節する。

モータ Bの駆動により、 プランジャ口ッド A 2 7 'およびプランジャロ ッ KB 2 8は一体的に並進移動するから、 前記プランジャ口ッド A 2 7 および前記ブランジャロッド B 2 8の相対距離は変わらない。

(4) ここで、 貯留容器とブランジャ室 A 3 1 aとを連通するように, すなわちノズル 2とプランジャ室 B 3 1 bが連通するようにパルブブロ ック 34の位置を調節する。

(5) 次に、 プランジャロッド B 2 8を所望吐出体積量だけモータ A 20を駆動して進出移動させる。 このときモータ A 2 0の回転は、 ブラ ンジャロッ ド A 2 7が所望吐出体積量だけ後退移動するから、 貯留容器 1の液体がプランジャ室 A 3 1 a内に吸引される。

(6) さらに、 貯留容器 1 とプランジャ室 B 3 1 bとを連通するよう に、 すなわちノズル 2とプランジャ室 A 3 1 aが連通するようにパルプ ブロック 3 4の位置を調節する。

(7) プランジャロッド A 2 7を所望吐出体積量だけモータ A 2 0を 駆動して進出移動させる。 プランジャ室 A 3 1 aには所望量の液体が充 填されていたから、 前記モータ A 2 0の駆動によりノズル 2先端の吐出 口から液体が吐出される。 また、 貯留容器 1とプランジャ室 B 3 1 わが 連通しており、 このときモータ A 2 0の回転によりプランジャロッド B 2 8は所望吐出体積量だけ後退移動するから、 貯留容器 1の液体がブラ ンジャ室 B 3 1 b内に吸引される。 ( 8 ) 以下 4〜 7の動作で液体が吐出される。 このように、 一のプランジャ口ッドの進出により吐出が行われると同 時に、 他の一のプランジャ口ッドが液体をプランジャ室内に吸引するか ら、 高速なタク トで吐出作業を行うことができる。 実施例 2

上記実施例 1では、 単 1のモータによって 2つのプランジャロッドを 駆動しているが、 この実施例は、 2つのプランジャロッ ド 2 7、 2 8そ れぞれにモータ 6 0、 6 1が接続され、 さらに、 貯留容器 1からブラン ジャ室 A 3 1 a、 B 3 1 bに液体が速やかに充填できるよう、 貯留容器 1内の液体に空圧を適用した例であり、 主な特徴は以下の通りである。

( 1 ) 2つボールネジ 2 3、 2 4のそれぞれに、 モータ 6 0、 6 1を 接続しているので、 2本のプランジャロッ ド 2 7、 2 8をそれぞれ独立 して動かすことができる。 これにより、 吐出と吸入の速度を変化させる ことができるので、 吸入に時間がかかるような液体において、 吐出速度 を変化させずに、 充填速度を遅くすることが可能であり、 液体に不適な 吸引力を作用させることがなく、 キヤビテーションなどが発生するのを 抑えることができる。

( 2 ) 独立している 2つのモータ 6 0、 6 1を同じ方向に回転させる ことによって、 プランジャロッド A 2 7とプランジャ口ッド B 2 8との 相対距離を一定にしたまま、 プランジャロッド A 2 7およびブランジャ ロッド B 2 8とバルブプロック 3 4との相対距離を調整できるから、 本 実施例 2においては、 第 3図に図示したような、 ベースブロックとサブ ブロックに分けてこれをモータによってスライ ドさせることを不用とす る。

( 3 ) 貯留容器 1からプランジャ室 A 3 1 a、 B 3 1 bに液体が速や かに吸入できるよう、 貯留容器 1内部の空気をエア制御手段 1 0によつ て加圧することができることから、 プランジャ室への液体の供給を高速 とすることが可能となり、 より高速なタク トタイムで吐出作業を行うこ とができる。 高粘度液体を吐出する場合に効果が大きい。 本発明におい て、 貯留容器とシリンダブ口ックとを液送チューブを介して連通させる ことも可能である。 この場合、 貯留容器と装置本体とを離れた位置に設 置することができるから、 装置本体が作業者の手の届かない位置に設置 されても、 貯留容器を容易に交換することが可能となる。 同様に、 バル ブブロックとノズルとを液送チューブを介して連通させることも可能で ある。 実施例 3

上記実施例 1及び 2では、 切換弁にスライ ド型の切換弁を採用したが- この実施例は、 切換弁に平滑な滑り面を持つ回転型切換弁を採用し、 シ リンダブ口ックに接する面に円弧状の流路を形成した円盤状の弁体を一 方向に回転させるか反復回動させることにより、 シリンダプロックのバ ルブプロックと密着する面に設けたポンプ部に連通する孔と、 前記密着 する面に設けた液体貯留容器に連通する孔と、 前記密着する面に設けた ノズルに連通する孔と、 を円盤状の弁体に設けた円弧状の流路によって、 ポンプ部と液体貯留容器が連通する状態と、 ポンプ部とノズルが連通す る状態とに切換動作をさせて、 実施例 1又は 2と同様に流路を切換える ものである。 上記の実施例のいずれも、 2つのポンプ部を備えたものを説明したが、 本願発明は、 ポンプ部を 1つにして、 液体流路をプランジャ室と液体貯 留容器とを連通するか又はプランジャ室とノズルとを連通するように切 り換えるべく構成することも可能である。

また、 プランジャ室をシリンダブ口ックに直接穿ったものを採用した 力 S、 シリンダブロックに穿った装着孔に別体のシリンダを嵌合してブラ ンジャ室を形成することができ、 加えて、 シリンダブ口ックに加工しや すい材料を用い、 シリンダブ口ックに穿った装着孔に別体のシリンダを 嵌合してプランジャ室を形成し、 パルプ部と密着する摺動面を硬質部材 で形成してもよい。

なお、 プランジャ室をシリンダブロックに直接形成したものでも、 シ リンダブ口ックのバルブ部に接触する面は摩耗が激しいので、 バルブ部 と密着する摺動面を硬質部材で形成してもよい。

産業上の利用可能性

このように、 ポンプ部とバルブ部を連接して配設し、 かつブランジャ の最進出位置を、 ブランジャの前端面がバルブ部とポンプ部に接合する 面とすることで、 余剰量の液体を圧縮させること無く、 つまり必要最低 限の液体を加圧することが可能となり、 液体を高い応答性で制御するこ とができ、 従って、 高速なタク トで吐出することができる。

また、 プランジャ先端位置が吐出毎に常に一定であるから、 高精度に 吐出することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 · シリンダブ口ックに穿ったプランジャ室と該プランジャ室内を往 復動するプランジャとからなり、 吐出する液体を所望量に計量するボン プ部と、 吸引および排出の液体流路を切り替えるバルブ部と、 パルプ部 の位置によりポンプ部と連通可能な、 液体を貯留する貯留部と、 液体を 吐出する吐出口をそなえる吐出部と、 による構成において、 ポンプ部と バルブ部を連接して配設し、 かつ、 プランジャの最進出位置を、 プラン ジャ前端面がバルブ部とポンプ部に接合する面としたことを特徴とする 液体の定量吐出装置。

2 . バルブ部をポンプ部に着脱可能に配設した請求項 1の液体の定量 吐出装置。

3 . プランジャ室が、 シリンダブロックに穿たれた孔に装着した筒状 部材で構成した請求項 1又は 2のいずれかの液体の定量吐出装置。

4 . 上記のバルブ部を、 貯留容器に連通する第一流路および吐出部に 連通する第二流路とを有するバルブブロックを具える切換弁とした請求 項 1〜 3のいずれかの液体の定量吐出装置。

5 . 上記の切換弁が、 スライ ド型の切換弁である請求項 1〜4のいず れかの液体の定量吐出装置。

6 . 上記の切換弁が、 平滑な滑り面を持つ回転型切換弁である請求項 1〜4の液体の定量吐出装置。

7 . 圧力を作用させてシリンダブ口ックに密着させるスライ ド弁を有 することを特徴とする請求項 5又は 6のいずれかの液体の定量吐出装置 c

8 . 貯留容器の液体を加圧する加圧手段を具えた請求項 1〜 7のいず れかの液体の定量吐出装置。

9 . ポンプ部を複数とし、 ポンプ部を構成する複数のプランジャを単 一の駆動源により駆動することを特徴とする請求項 1〜 8のいずれかの 液体の定量吐出装置。

1 0 . ポンプ部を複数とし、 ポンプ部を構成する複数のプランジャを それぞれ独立した駆動源により駆動することを特徴とする請求項 1〜 8 のいずれかの液体の定量吐出装置。