WO2010140607A1 - 液体定量吐出方法および装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for dispensing a liquid quantitatively by depressurizing a compressed gas supplied from a compressed gas source to a constant pressure and quantitatively distributing and dispensing the liquid material.
  • the present invention relates to a liquid dispensing method and apparatus (precision dispenser) that can dispense and dispense liquid material with high accuracy.
  • a conventional liquid dispensing apparatus dispenses and dispenses a liquid material by reducing the pressure of a compressed gas supplied from a compressed gas source to a constant pressure.
  • this type of conventional apparatus has insufficient accuracy of dispensing / dispensing, and when bonding a semiconductor chip to a lead frame, a printed circuit board, etc., there is a problem such as chip separation due to insufficient discharge amount.
  • There have been problems such as the occurrence of a short circuit due to an excessive discharge amount of the conductive adhesive.
  • a pressure reducing valve for reducing the pressure of the compressed gas supplied from a compressed gas source
  • a solenoid valve with a timer for controlling the passage amount of the pressure-reduced gas
  • the gas supplied via the solenoid valve A dispensing nozzle that quantitatively distributes and dispenses the liquid material contained in the nozzle, and by directly pressurizing the liquid surface of the liquid material contained in the dispensing nozzle with the compressed air
  • a buffer tank for storing compressed gas having a volume larger than the inner volume of the dispensing nozzle is provided in the middle of a pipe line extending from the pressure reducing valve to the electromagnetic valve.
  • Patent Document 1 proposes characterized by (Patent Document 1).
  • a coating apparatus for applying a coating agent in a syringe to a printed circuit board via a discharge nozzle by supplying compressed air of a predetermined pressure from a regulator communicating with a compressed air source to the syringe for a predetermined time by switching a discharge valve.
  • a coating apparatus including a pressure tank that stores compressed air that is communicated and output to the regulator and supplies the compressed air to the discharge valve side (Patent Document 2).
  • All of the above devices are provided with a buffer tank (pressure tank) to rapidly increase the pressure inside the syringe immediately after the discharge is opened. Due to the action of these tanks, a high pressure can be obtained even in a short discharge time as compared with an apparatus having no buffer tank. Therefore, a pressure for obtaining a desired discharge amount can be obtained in a short time. This enables high-tact discharge operations.
  • a buffer tank pressure tank
  • the required volume of the buffer tank needs to be, for example, 10 times or more the volume of the liquid storage container, which has been an obstacle to downsizing the apparatus.
  • the present invention provides a liquid quantification that can distribute and dispense liquid materials with higher accuracy than conventional devices by minimizing the pressure reduction of the flow path for supplying compressed gas to the liquid storage container. It is an object to provide a discharge method and apparatus.
  • the liquid fixed quantity discharge method of the present invention comprises the following technical means.
  • a pressure reducing valve that depressurizes compressed gas supplied from a compressed gas source, a discharge valve that controls a passage amount of gas decompressed by the pressure reducing valve, and a pressure of gas supplied via the discharge valve.
  • liquid quantitative discharge method using a liquid storage container that discharges liquid from the nozzle, and a device that is disposed between the pressure reducing valve and the discharge valve and has a buffer tank having a volume larger than the volume of the liquid storage container
  • a part or all of the flow path communicating with the buffer tank and the storage container is smaller in diameter than the minimum inner diameter of the flow path communicating with the buffer tank and the pressure reducing valve.
  • the pressure drop of the flow path for supplying the compressed gas to the liquid storage container that occurs when the pressure reducing valve is operated is reduced.
  • in the first or second invention in the internal flow path of the discharge valve, by providing a portion having a smaller diameter than the minimum internal diameter in the flow path communicating the buffer tank and the pressure reducing valve, The pressure drop of the flow path for supplying the compressed gas to the liquid storage container that occurs when the pressure reducing valve is operated is reduced.
  • the flow path length that communicates the buffer tank and the pressure reducing valve is greater than the flow path length that communicates the buffer tank and the liquid storage container.
  • a short configuration reduces the pressure drop in the flow path for supplying the compressed gas to the liquid storage container that occurs when the pressure reducing valve is operated.
  • the liquid generated when the pressure reducing valve is operated by further providing a second pressure reducing valve between the pressure reducing valve and the compressed gas source. It is characterized by reducing the pressure drop of the flow path for supplying the compressed gas to the storage container.
  • the second buffer tank is further provided between the pressure reducing valve and the second pressure reducing valve, so that the liquid storage container generated when the pressure reducing valve is operated is provided. It is characterized by reducing the pressure drop in the flow path for supplying the compressed gas.
  • a pressure reducing valve that depressurizes compressed gas supplied from a compressed gas source, a discharge valve that controls a passage amount of gas decompressed by the pressure reducing valve, and a pressure of gas supplied via the discharge valve.
  • a liquid quantitative discharge device comprising: a liquid storage container that discharges liquid from a nozzle; and a buffer tank that is disposed between the pressure reducing valve and the discharge valve and that has a volume larger than the volume of the liquid storage container. And a flow rate resistance of a flow path communicating with the storage container is configured to be larger than a flow resistance of a flow path communicating between the buffer tank and the pressure reducing valve.
  • a part or all of the flow path communicating with the buffer tank and the storage container is smaller than the minimum inner diameter of the flow path communicating with the buffer tank and the pressure reducing valve. It is characterized by doing.
  • the internal flow path of the discharge valve is provided with a portion having a smaller diameter than the minimum internal diameter in the flow path communicating the buffer tank and the pressure reducing valve.
  • the flow path length communicating the buffer tank and the pressure reducing valve is greater than the flow path length communicating the buffer tank and the liquid storage container. It is characterized by a short configuration.
  • An eleventh aspect of the invention is characterized in that, in any of the seventh to tenth aspects of the invention, a second pressure reducing valve is provided between the pressure reducing valve and the compressed gas source.
  • a second buffer tank is further provided between the pressure reducing valve and the second pressure reducing valve.
  • a thirteenth invention is characterized in that, in any one of the seventh to twelfth inventions, the internal volume of the buffer tank is 1.5 times or more and less than 10 times the internal volume of the storage container. To do.
  • the apparatus since the pressure reduction of the flow path for supplying the compressed gas to the liquid storage container can be minimized, distribution / dispensing can be performed with higher accuracy than in the conventional apparatus. In addition, since it is not necessary to make the buffer tank larger than necessary, the apparatus can be miniaturized. Furthermore, in the configuration in which a plurality of pressure reducing valves and / or buffer tanks are provided, it is possible to avoid giving pressure fluctuations due to the mechanical pressure adjusting operation of the pressure reducing valve directly to the liquid material in the storage container, and thus more stable. It is possible to supply pressure.
  • the apparatus of the present invention includes a storage container 8 that communicates with a discharge port that discharges liquid and stores liquid, a pressure reducing valve 11 that decompresses compressed gas supplied from a compressed gas source 1, and A buffer tank 21 that stores compressed gas having a volume larger than the internal volume of the storage container 8, a discharge valve 9 that communicates or blocks the pressure reducing valve 11 and the storage container 8 via the buffer tank 21, and a discharge valve 9
  • the timer 10 that controls the amount of gas that has been opened and closed and reduced in pressure is the main component.
  • the liquid 20 is not discharged because the space 24 for applying pressure to the liquid 20 stored in the storage container 8 is open to the atmosphere.
  • the discharge valve 9 causes the buffer tank 21 and the storage container 8 to communicate with each other and the space 24 is shut off from the atmosphere.
  • air is supplied from the buffer tank 21 into the storage container 8.
  • the liquid 20 is discharged from the nozzle 13 by increasing the pressure in the space 24.
  • the pressure in the pipe 4 is temporarily reduced, which causes a pulsation. This problem becomes conspicuous as the liquid 20 is repeatedly ejected and the volume of the space 24 increases.
  • the buffer tank 21 having a relatively large volume compared to the storage container 8 is provided, but also the flow resistance of the flow path connecting the buffer tank 21 and the storage container 8 is reduced. By increasing the pressure, a pressure drop in the flow path (downstream flow path) communicating the buffer tank 21 and the storage container 8 is prevented.
  • a part of the inner diameter of the downstream flow path of the buffer tank 21 is smaller than the minimum inner diameter of the upstream flow path of the buffer tank 21, more specifically, the buffer A throttle (small diameter portion or orifice) is provided in the pipe 4, the discharge valve 9, and the pipe 7 constituting the flow path between the tank 21 and the liquid storage container 8, and the flow path between the buffer tank 21 and the compressed gas source 1 is provided. It is disclosed that a portion having a smaller diameter than the inner diameters of the pipeline 3, the pressure reducing valve 11, and the pipeline 2 is provided.
  • the flow resistance of the downstream channel of the buffer tank 21 is sufficiently higher than the flow resistance of the upstream channel, for example, the equivalent hydraulic diameter and / or inner diameter of the downstream channel. It can also be realized by making the entire diameter smaller than that of the upstream flow path.
  • the pressure drop in the buffer tank 21 can be reduced until the pressure reducing valve 11 is operated and the pressurized gas is supplied, and the desired pressure is stabilized in the space 24.
  • the flow resistance of the flow path on the downstream side of the buffer tank 21 is adjusted to be optimal in consideration of the relationship between the speed at which the compressed gas can be supplied to the storage container 8 and the pressure drop of the flow path for supplying the compressed gas to the liquid storage container. To do.
  • the length of the pipeline 3 is shorter than the total length of the pipelines 4 and 7 (for example, 2/3 to 1/2 or less). This is because the gas regulated when the discharge valve 9 is opened is supplied more smoothly by adopting such a configuration.
  • FIG. 2 is a graph showing a change with time of the gas pressure in the pipe line 4 connecting the discharge valve 9 and the buffer tank 21.
  • a curve c indicates a change in gas pressure in the conventional apparatus, and it takes Tc time until the gas pressure in the pipe line 4 returns to the initial state by the operation of the discharge valve 9.
  • Curve b shows the change in gas pressure in the apparatus provided with the buffer tank. Although improvement is observed in the apparatus, the pressure change until the gas pressure in the pipe 4 returns to the initial state is relatively steep. It is drawn by a curve.
  • Curve a is a change in the gas pressure in the pipeline 4 in the apparatus of the present invention, but it can be confirmed that the pressure reduction in the pipeline 4 is minimal.
  • FIG. 3 is a graph showing the change with time of the gas pressure in the buffer tank 21.
  • curve (c) shows the change in gas pressure in the conventional apparatus
  • curve (b) shows the change in gas pressure in the apparatus provided with the buffer tank
  • curve (a) shows the gas pressure in the apparatus of the present invention. Shows changes.
  • a certain correlation is recognized between the change in the gas pressure in the buffer tank 21 and the change in the gas pressure in the pipe 4.
  • the apparatus of the present invention can minimize the pressure drop in the flow path for supplying the compressed gas to the storage container 8, so that the liquid material can be more accurately compared to the conventional apparatus. Dispensing / dispensing can be controlled.
  • the capacity of the buffer tank can be set in a range of 1.5 times to less than 10 times the internal volume of the storage container. If the size of the apparatus does not matter, the volume ratio between the buffer tank and the storage container may be set in the range of 10 to 100 times.
  • a plurality of buffer tanks and / or pressure reducing valves may be provided.
  • the discharge device of the present embodiment has the configuration shown in FIG. 1, and decompresses the compressed gas supplied from the compressed gas source 1 and the storage container (syringe) 8 communicating with the discharge port for discharging the liquid and storing the liquid.
  • the main components are the valve 9 and the timer 10 that controls the passage amount of the decompressed gas by opening and closing the discharge valve 9.
  • the pipes 2 to 4 and 7 connecting these components are all of the same pipe diameter selected in the range of ⁇ 1 to 10 mm.
  • the length of the pipe line 3 is made shorter than the total length of the pipe lines 4 and 7. Although it actually differs depending on the pipe routing mode and the like, for example, it is disclosed that the length of the pipeline 3 is several tens of centimeters and the total length of the pipelines 4 and 7 is 1 m or more.
  • the capacity of the storage container 8 of this embodiment is 1 to 500 cc, and the capacity of the buffer tank 21 is in the range of 1.5 times to less than 10 times that of the storage container 8.
  • the dispensing nozzle having the storage container 8 and the nozzle 13 is mounted on, for example, an XYZ robot.
  • a gas having a pressure of 3 kg / cm 2 is supplied from the compressed gas source 1, and the pressure is reduced to a selected constant pressure within a range of 0.3 to 1.0 kg / cm 2 by the pressure reducing valve 11. It is adjusted to do.
  • the discharge side pipe diameter is configured to be smaller than the supply side pipe diameter for the buffer tank 21. More specifically, the discharge valve 9 on the discharge side of the buffer tank 21 is provided with a reduced portion having a tube diameter of 1 ⁇ m to 5 mm.
  • the liquid material is discharged by executing a step of operating the discharge valve 9 and the pressure reducing valve 11 in conjunction with each other.
  • the liquid material is dispensed and dispensed by performing the following steps. i) a process in which the air in the buffer tank 21 flows out by opening the discharge valve 9, and the pressure in the buffer tank 21 decreases; ii) a step in which the pressure reducing valve 11 detects that the pressure in the buffer tank 21 has decreased and starts supplying pressure into the buffer tank 21; iii) a step in which the pressure in the decompressed buffer tank is increased by the action of the pressure reducing valve
  • the discharge device of the present embodiment has the configuration shown in FIG. 4, and has a configuration in which a second buffer tank 22, a second pressure reducing valve 12, and pipe lines 5 and 6 are further added to the discharge device of the first embodiment. is there.
  • a plurality of buffer tanks are provided as in the second embodiment, it is possible to avoid the pressure fluctuation caused by the mechanical pressure regulating operation of the pressure reducing valves 11 and 12 being directly applied to the liquid material in the storage container 8. It is possible to supply a more stable pressure. This point will be supplementarily described below.
  • the pressure reducing valve acts to regulate the primary pressure introduced into the pressure reducing valve inside the pressure reducing valve and convert it to a desired secondary pressure.
  • a stable primary pressure is preferably introduced into the pressure reducing valve. This is because when the primary pressure introduced into the pressure reducing valve changes, the generated secondary pressure also varies, and the pressure applied to the liquid in the storage container also varies.
  • stabilizing the primary pressure is an important factor for stabilizing the pressure applied to the liquid in the storage container.
  • the primary pressure can be stabilized by providing a pressure reducing valve.
  • the pressure reducing valves are continuously provided, when a pressure with variation is supplied from the upstream side, first, gas (air) is supplied from the primary side of the upstream side pressure reducing valve, and the reduced pressure is supplied to the upstream side pressure reducing valve. Output from the next side. At this time, the pressure output from the secondary side of the upstream pressure reducing valve is regulated to a variation in a range smaller than the variation in pressure supplied to the primary side. This reduced and regulated pressure is supplied to the primary side of the downstream pressure reducing valve. The air supplied to the primary side of the downstream pressure reducing valve is further decompressed by the downstream pressure reducing valve and output from the secondary side.
  • the pressure variation output from the secondary side of the downstream pressure reducing valve is regulated to a range smaller than the pressure variation in the upstream pressure reducing valve.
  • the configuration in which the pressure reducing valve is connected can supply more stable pressure. Therefore, it is possible to obtain a constant pressure regulation effect even in a configuration in which only the second pressure reducing valve is added without providing the second buffer tank.
  • the pressure in the downstream flow path of the buffer tank 22 can be further stabilized.
  • the size of the apparatus is larger than that of the apparatus of the first embodiment, but the liquid material can be distributed and dispensed with higher accuracy.
  • the present invention is not limited to the discharge / application of a liquid material such as a conductive adhesive, but can be applied to all liquid transport purposes.

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Abstract

課題：従来装置と比べより高精度に、液体材料の分配・分注ができる液体定量吐出方法および装置の提供。 解決手段：圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、減圧弁で減圧された気体の通過量を制御する吐出弁と、吐出弁を経て供給される気体の押圧によってノズルから液体を吐出する液体貯留容器と、減圧弁と吐出弁との間に配置され、液体貯留容器の容積よりも大きい容積を有するバッファータンクとを備える装置を用いた液体定量吐出方法において、前記バッファータンクと前記貯留容器とを連通する流路の流動抵抗を、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくすることにより前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする液体定量吐出方法およびその装置。

Description

液体定量吐出方法および装置
　本発明は、圧縮気体源より供給される圧縮気体を一定圧力に減圧して、液体材料を定量的に分配・分注する液体定量吐出方法および装置に関し、例えば、バッファータンクの減圧を最小限とすることで、液体材料を高精度に分配・分注することができる液体定量吐出方法および装置（精密ディスペンサー）に関する。
　従来の液体定量吐出装置は、圧縮気体源より供給される圧縮気体を一定圧力に減圧して液体材料を分配・分注するものである。しかしながら、この種の従来装置は、分配・分注量の正確さが不充分であり、半導体チップをリードフレームやプリント基板等に接着する場合には吐出量の不足によりチップの乖離等の問題が生じたり、吐出量の過剰の導電性接着剤により短絡が生じるなどの問題があった。
　そこで、出願人は、圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、前記減圧された気体の通過量を制御するタイマー付きの電磁弁と、前記電磁弁を経て供給される前記気体によってノズル内に収容した液体材料を定量的に分配・分注する分注ノズルとを備え、前記圧縮空気にて分注ノズル内に収容した液体材料の液面を直接加圧することによって、定量の該液体材料を吐出させるようにしたディスペンサーにおいて、前記減圧弁より電磁弁に至る管路の途中に、前記分注ノズルの内容積よりも大きい容積をもつ圧縮気体を貯留するバッファータンクを設けたことを特徴とするディスペンサーを提言した（特許文献１）。
　また、圧縮エア源に連通するレギュレータから所定の圧力の圧縮空気を吐出バルブの切替により所定の時間シリンジに供給することによりシリンジ内の塗布剤を吐出ノズルを介してプリント基板に塗布する塗布装置において、前記レギュレータに連通し出力された圧縮空気を貯溜して前記吐出バルブ側に供給する圧力タンクを設けたことを特徴とする塗布装置が提言されている（特許文献２）。
　上記装置は、いずれもバッファータンク（圧力タンク）を設けることにより、吐出開放直後のシリンジ内部に圧力を急峻に上昇させるものである。これらのタンクの作用によって、バッファータンクが無い構成の装置と比べ、短い吐出時間でも高圧力が得られることになり、したがって、所望とする吐出量を得るための圧力を短時間で得ることができ、高タクトでの吐出作業を可能としている。
実公平２－１５５８８号公報 特開平９－６６２５１号公報
　上記装置のようにバッファータンクを設けることにより、電磁弁動作時の管路内の急激な減圧を一定程度防ぐことが可能となった。しかしながら、上記装置においても、バッファータンクに減圧が生じるという問題はある。すなわち、液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力が一時的に低下するため、分配・分注の精度が損なわれるという問題は完全には解消されていなかった。
　また、必要とされるバッファータンクの容積は、液体貯留容器の容積の例えば１０倍以上とする必要があり、これが装置小型化の阻害要因となっていた。
　上記課題を鑑み、本発明は、液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の減圧を最小限とすることで、従来装置と比べより高精度に、液体材料の分配・分注ができる液体定量吐出方法および装置を提供することを目的とする。
　発明者は、鋭意検討の結果、バッファータンクと貯留容器とを連通する流路の流動抵抗を、バッファータンクと減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくすることにより、減圧弁の作動時に生ずる液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することが可能であることの知見を得て本発明の創作をなした。すなわち、本発明の液体定量吐出方法は、次の技術手段から構成される。
　第１の発明は、圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、減圧弁で減圧された気体の通過量を制御する吐出弁と、吐出弁を経て供給される気体の押圧によってノズルから液体を吐出する液体貯留容器と、減圧弁と吐出弁との間に配置され、液体貯留容器の容積よりも大きい容積を有するバッファータンクとを備える装置を用いた液体定量吐出方法において、前記バッファータンクと前記貯留容器とを連通する流路の流動抵抗を、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくすることにより前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする液体定量吐出方法である。
　第２の発明は、第１の発明において、前記バッファータンクと前記貯留容器と連通する流路の一部または全部を前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の最小内径よりも小径とすることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする。
　第３の発明は、第１または２の発明において、前記吐出弁の内部流路に、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路中の最小内径よりも小径の部分を設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする。
　第４の発明は、第１ないし３のいずれかの発明において、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路長を、前記バッファータンクと前記液体貯留容器とを連通する流路長よりも短く構成することで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする。
　第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、さらに、前記減圧弁と前記圧縮気体源との間に第２の減圧弁を設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする。
　第６の発明は、第５の発明において、さらに、前記減圧弁と前記第２の減圧弁との間に第２のバッファータンクを設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする。
　また、本発明の液体定量吐出装置は、次の技術手段から構成される。
　第７の発明は、圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、減圧弁で減圧された気体の通過量を制御する吐出弁と、吐出弁を経て供給される気体の押圧によってノズルから液体を吐出する液体貯留容器と、減圧弁と吐出弁との間に配置され、液体貯留容器の容積よりも大きい容積を有するバッファータンクとを備える液体定量吐出装置であって、前記バッファータンクと前記貯留容器とを連通する流路の流動抵抗が、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくなるように構成されることを特徴とする液体定量吐出装置である。
　第８の発明は、第７の発明において、前記バッファータンクと前記貯留容器と連通する流路の一部または全部を前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の最小内径よりも小径とすることを特徴とする。
　第９の発明は、第７または８の発明において、前記吐出弁の内部流路に、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路中の最小内径よりも小径の部分を設けたことを特徴とする。
　第１０の発明は、第７ないし９のいずれかの発明において、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路長を、前記バッファータンクと前記液体貯留容器とを連通する流路長よりも短く構成したことを特徴とする。
　第１１の発明は、第７ないし１０のいずれかの発明において、さらに、前記減圧弁と前記圧縮気体源との間に第２の減圧弁を設けたことを特徴とする。
　第１２の発明は、第１１の発明において、さらに、前記減圧弁と前記第２の減圧弁との間に第２のバッファータンクを設けたことを特徴とする。
　第１３の発明は、第７ないし１２のいずれかの発明において、前記バッファータンクの内容積が、前記貯留容器の内容積の１．５倍以上～１０倍未満の大きさであることを特徴とする。
　本発明によれば、液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の減圧を最小限とすることができるため、従来装置と比べより高精度に分配・分注を行うことができる。
　また、バッファータンクを必要以上に大きくする必要がなくなるため、装置の小型化が可能となる。
　さらに、減圧弁および／またはバッファータンクを複数設けた構成においては、減圧弁の機械的な調圧動作による圧力の揺らぎを直接的に貯留容器内の液材に与えること回避できるので、より安定した圧力を供給することが可能である。
実施例１の液体定量吐出装置の概要構成図である。 吐出弁とバッファータンクを結ぶ管路内の気体圧力の経時変化を示すグラフである。 バッファータンク内の気体圧力の経時変化を示すグラフである。 実施例２の液体定量吐出装置の概要構成図である。
　本発明の装置は、例えば図１に示すように、液体を吐出する吐出口と連通し液体を貯留する貯留容器８と、圧縮気体源１より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁１１と、貯留容器８の内容積よりも大きい容積を持つ圧縮気体を貯留するバッファータンク２１と、バッファータンク２１を介して減圧弁１１と貯留容器８とを連通または遮断する吐出弁９と、吐出弁９を開閉して減圧された気体の通過量を制御するタイマー１０と、を主要な構成要素とする。
　本発明の装置は、非作動状態においては、貯留容器８内に貯留されている液体２０に圧力を加える空間２４が大気に開放されているので液体２０が吐出されない。他方、作動時（吐出時）においては、吐出弁９によりバッファータンク２１と貯留容器８とを連通させると共に空間２４を大気と遮断し、続いてバッファータンク２１から貯留容器８内へエアを供給し、空間２４の圧力を上昇させることにより液体２０をノズル１３より吐出する。この際、バッファータンク２１から空間２４へエアを供給すると、管路４内の圧力が一時的に低下し、これが脈動の原因となるという問題がある。この問題は、液体２０の吐出が繰り返され、空間２４の体積が大きくなるのに伴い顕著なものとなる。
　そこで、本発明の装置では、従来装置と同様に、貯留容器８と比べ相対的に体積の大きなバッファータンク２１を設けるのみならず、バッファータンク２１と貯留容器８を連通する流路の流動抵抗を高めることにより、バッファータンク２１と貯留容器８を連通する流路（下流側流路）の圧力降下を防止している。すなわち、本発明の装置では、例えば、バッファータンク２１の下流側流路の内径の一部が、バッファータンク２１の上流側流路の最小内径と比べ細くなっており、より具体的には、バッファータンク２１と液体貯留容器８との流路を構成する管路４、吐出弁９および管路７に絞り（細径部ないしはオリフィス）を設け、バッファータンク２１と圧縮気体源１との流路を構成する管路３、減圧弁１１および管路２の内径と比べて小径の部分を設ける構成とすることが開示される。ここで重要なことは、バッファータンク２１の下流側流路の流動抵抗が上流側流路の流動抵抗と比べ充分に高いことであり、例えば、下流側流路の等価水力直径および／または内径の全部を上流側流路と比べ小径とすることによっても実現することが可能である。
　このような構成とすることにより、減圧弁１１が作動して加圧気体が供給されるまでの間、バッファータンク２１内の圧力降下を減少させることができ、ひいては空間２４へ所望の圧力を安定して印加することが可能となる。すなわち、本発明の装置においては、バッファータンクの排出側の流動抵抗が充分に大きいため、バッファータンクからエアが排出される速度に比べエアが供給される速度が相対的に速くなるので、バッファータンクの下流側流路内における減圧を最小限とすることができるのである。
　バッファータンク２１の下流側流路の流動抵抗は、貯留容器８に圧縮気体を供給可能な速度と液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力降下の関係を考慮し、最適となるよう調整する。
　また、管路３の長さは、管路４および７の合計長さよりも短くする（例えば２／３ないし１／２以下とする）ことが好ましい。このような構成とすることにより、吐出弁９の開放時に調圧された気体がよりスムーズに供給されるようになるからである。
　図２は、吐出弁９とバッファータンク２１を結ぶ管路４内の気体圧力の経時変化を示すグラフである。曲線ｃは従来装置における気体圧力の変化を示しており、吐出弁９の作動により管路４内の気体圧力が当初の状態に戻るまではＴｃ時間かかることとなる。曲線ｂはバッファータンクを設けた装置における気体圧力の変化であるが、当該装置においては改善は見られるものの、管路４内の気体圧力が当初の状態に戻るまでの圧力変化が比較的急なカーブにより描かれている。曲線ａは、本発明の装置における管路４内の気体圧力の変化であるが、管路４内での減圧が最小限であることが確認できる。
　図３は、バッファータンク２１内の気体圧力の経時変化を示すグラフである。同図中、曲線(ｃ)は従来装置における気体圧力の変化を示し、曲線(ｂ)はバッファータンクを設けた装置における気体圧力の変化を示し、曲線(ａ)は本発明の装置における気体圧力の変化を示している。このように、バッファータンク２１内の気体圧力の変化と管路４内の気体圧力の変化には一定の相関関係が認められる。
　図２および３に示すように、本発明の装置では貯留容器８に圧縮気体を供給する流路の圧力降下を最小限にすることができるので、従来の装置と比べより高精度に液体材料の分配・分注を制御することが可能である。
　以上の構成を有する本発明の装置によれば、バッファータンクの容量を貯留容器の内容積の１．５倍以上～１０倍未満の範囲に設定することができる。なお、装置の大きさが問題とならない場合には、バッファータンクと貯留容器の体積比を１０～１００倍の範囲に設定してもよい。また、バッファータンクおよび／または減圧弁を複数設ける構成としてもよい。
　本発明の詳細を実施例によって説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
　本実施例の吐出装置は、図１に示す構成であり、液体を吐出する吐出口と連通し液体を貯留する貯留容器（シリンジ）８と、圧縮気体源１より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁（レギュレータ）１１と、貯留容器８の内容積よりも大きい容積を持つ圧縮気体を貯留するバッファータンク２１と、バッファータンク２１を介して減圧弁１１と貯留容器８とを連通または遮断する吐出弁９と、吐出弁９を開閉して減圧された気体の通過量を制御するタイマー１０と、を主要な構成要素とする。これらの各構成要素をつなぐ管路２～４，７は、いずれもφ１～１０ｍｍの範囲で選択された同一管径のものである。管路３の長さは、管路４と７の合計長と比べ短くする。実際には配管引き回し態様等により異なるものの、例えば、管路３の長さを数十センチとし、管路４と７の合計長を１ｍ以上とすることが開示される。
　本実施例の貯留容器８の容量は１～５００ｃｃであり、バッファータンク２１の容量は、貯留容器８の１．５倍以上～１０倍未満の範囲である。貯留容器８およびノズル１３を有する分注ノズルは、例えばＸＹＺロボットに搭載される。
　本実施例の装置では、例えば、圧縮気体源１から３ｋｇ／ｃｍ２の圧力の気体を供給し、減圧弁１１により０．３～１．０ｋｇ／ｃｍ２範囲内の選択された一定圧力に減圧するように調整している。
　本実施例の装置では、バッファータンク２１に対する供給側管径と比べ、排出側管径が細径に構成されている。より具体的には、バッファータンク２１の排出側にある吐出弁９内に管径１μｍ～５ｍｍの縮部を設ける構成とした。
　以上の構成を備える本実施例の装置においては、吐出弁９と減圧弁１１を連動して作動させる工程を実行することにより液体材料が吐出される。例えば、次の工程が実施されることにより液体材料の分配・分注が吐出される。
　i)吐出弁９を開くことによりバッファータンク２１内のエアが流出し、バッファータンク２１内の圧力が低下する工程、
　ii)バッファータンク２１内の圧力が減少したことを減圧弁１１が検知してバッファータンク２１内への圧力供給を開始する工程、
　iii)減圧したバッファータンク内の圧力が減圧弁の作用により上昇する工程、
　ここで、上記の工程においては、減圧弁１１が作動するまでに時間差があること、すなわちi)とii)の工程でタイムラグが生じることがある。このタイムラグを最小限とするためには、バッファータンク２１の下流側の流動抵抗を大きくすることが効果的であるが、さらにバッファータンク２１と減圧弁１１を連通する流路長をできるだけ短くすることが好ましい。
　本実施例の吐出装置は、図４に示す構成であり、実施例１の吐出装置にさらに第２のバッファータンク２２および第２の減圧弁１２、並びに、管路５および６を付加した構成である。
　実施例２のようにバッファータンクを複数設けた構成においては、減圧弁１１，１２の機械的な調圧動作による圧力の揺らぎを直接的に貯留容器８内の液材に与えることを回避できるので、より安定した圧力を供給することが可能である。この点について以下に補足の説明を行う。
　一般に減圧弁は、減圧弁に導入される一次圧を減圧弁内部で調圧して所望する二次圧に変換するように作用するが、精度の良い安定した二次圧を発生させるためには、減圧弁に安定した一次圧が導入されることが好ましい。減圧弁に導入される一次圧が変化すると、発生する二次圧もばらつき、これにより貯留容器内の液体に印加する圧力もばらつくことになるからである。このように、一次圧を安定させることは、貯留容器内の液体に作用させる圧力を安定させるためには重要な要素である。この点、減圧弁を連設することにより一次圧を安定させることが可能である。
　減圧弁を連設した構成においては、上流からばらつきのある圧力が供給されると、まず上流側減圧弁の一次側から気体（エア）が供給され、減圧された圧力が上流側減圧弁の二次側から出力される。このとき、上流側減圧弁の二次側から出力された圧力は、一次側に供給された圧力のばらつきよりも小さい範囲のばらつきに整圧される。この減圧かつ整圧された圧力が下流側減圧弁の一次側に供給されることとなる。そして、下流側減圧弁の一次側に供給されたエアは、下流側減圧弁でさらに減圧されて二次側から出力される。このとき、下流側減圧弁の二次側から出力される圧力のばらつきは、上流側減圧弁における圧力のばらつきよりもさらに小さい範囲に整圧される。このように、減圧弁を単独で用いたときと比べ、減圧弁を連設する構成では、より安定した圧力を供給することが可能となる。
　したがって、第２のバッファータンクを設けず、第２の減圧弁のみを増設する構成でも一定の整圧効果を得ることは可能である。しかし、第２の減圧弁で整圧されたエアを第２のバッファータンク２２に供給することにより、バッファータンク２２の下流側流路の圧力をさらに安定させることが可能となる。
　以上の構成を備える本実施例の装置においては、実施例１の装置比べると装置の大きさは大きくなるものの、より高精度に液体材料の分配・分注が行うことが可能である。
　本発明は、導電性接着剤等の液体材料の吐出・塗布に限らず、液送を目的とするもの全般に応用可能である。
　１　圧縮気体源
　２～７　管路
　８　貯留容器
　９　吐出弁（電磁弁）
１０　タイマー
１１　減圧弁（第１の減圧弁）
１２　第２の減圧弁
１３　ノズル
２０　液体
２１　バッファータンク（第１のバッファータンク）
２２　第２のバッファータンク
２４　空間

Claims (13)

  1. 　圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、減圧弁で減圧された気体の通過量を制御する吐出弁と、吐出弁を経て供給される気体の押圧によってノズルから液体を吐出する液体貯留容器と、減圧弁と吐出弁との間に配置され、液体貯留容器の容積よりも大きい容積を有するバッファータンクとを備える装置を用いた液体定量吐出方法において、
    　前記バッファータンクと前記貯留容器とを連通する流路の流動抵抗を、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくすることにより前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする液体定量吐出方法。
  2. 　前記バッファータンクと前記貯留容器と連通する流路の一部または全部を前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の最小内径よりも小径とすることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする請求項１の液体定量吐出方法。
  3. 　前記吐出弁の内部流路に、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路中の最小内径よりも小径の部分を設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする請求項１または２の液体定量吐出方法。
  4. 　前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路長を、前記バッファータンクと前記液体貯留容器とを連通する流路長よりも短く構成することで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの液体定量吐出方法。
  5. 　さらに、前記減圧弁と前記圧縮気体源との間に第２の減圧弁を設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの液体定量吐出方法。
  6. 　さらに、前記減圧弁と前記第２の減圧弁との間に第２のバッファータンクを設けることで、前記減圧弁の作動時に生ずる前記液体貯留容器に圧縮気体を供給する流路の圧力低下を軽減することを特徴とする請求項５の液体定量吐出方法。
  7. 　圧縮気体源より供給される圧縮気体を減圧する減圧弁と、減圧弁で減圧された気体の通過量を制御する吐出弁と、吐出弁を経て供給される気体の押圧によってノズルから液体を吐出する液体貯留容器と、減圧弁と吐出弁との間に配置され、液体貯留容器の容積よりも大きい容積を有するバッファータンクとを備える液体定量吐出装置であって、
    　前記バッファータンクと前記貯留容器とを連通する流路の流動抵抗が、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の流動抵抗よりも大きくなるように構成されることを特徴とする液体定量吐出装置。
  8. 　前記バッファータンクと前記貯留容器と連通する流路の一部または全部を前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路の最小内径よりも小径とすることを特徴とする請求項７の液体定量吐出装置。
  9. 　前記吐出弁の内部流路に、前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路中の最小内径よりも小径の部分を設けたことを特徴とする請求項７または８の液体定量吐出装置。
  10. 　前記バッファータンクと前記減圧弁とを連通する流路長を、前記バッファータンクと前記液体貯留容器とを連通する流路長よりも短く構成したことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかの液体定量吐出装置。
  11. 　さらに、前記減圧弁と前記圧縮気体源との間に第２の減圧弁を設けたことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかの液体定量吐出装置。
  12. 　さらに、前記減圧弁と前記第２の減圧弁との間に第２のバッファータンクを設けたことを特徴とする請求項１１の液体定量吐出装置。
  13. 　前記バッファータンクの内容積が、前記貯留容器の内容積の１．５倍以上～１０倍未満の大きさであることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかの液体定量吐出装置。
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