WO2003033168A2 - Liquid material delivering method and device therefor - Google Patents

Description

液材の吐出方法おょぴその装置

技術分野

明

本発明は、 液材をノズル吐出口より滴下または飛滴して定量吐出する 分野に関し、 構成部品の損傷を防止田し、 液材をクリーンなまま精度良く 吐出する技術に関する。

背景技術

液材を飛滴する技術としては、 後退動作おょぴ進出移動を行うプラン ジャーを用い、 急速前進するプランジャーを弁座に当接させることによ り急激に停止させ、 プランジャーの前方に位置する液材に慣性力を印加 し、 この慣性力により液材を飛滴する技術が知られている。

発明の開示

ところが、 前記装置では、 液材が飛滴するために必要な慣性力を、 停 止する固体の弁座に運動する固体のプランジャーを当接させて、 プラン ジャーの運動を瞬時に停止して得るために、 前記当接によるプランジャ 一おょぴ弁座の損傷が激しく、 頻繁に前記プランジャーおよび弁座を交 換する必要を生じるという問題や、 さらには損傷した部材などが液材に 混入 '溶解してしまうという問題があった。 特に吐出する液材が機能 性材料である場合には、 前記部材の混入 ·溶解により液材の持つ機能効 果が得られないことがあった。 そこで、 本発明は、 急速前進するプランジャーを弁座に当接させるこ となく急激に停止させて液材を飛滴させることにより、 従来技術の有す る問題点を解決する液体の吐出方法および吐出装置を提供することを課 題とする。 上記課題を解決するために、 吐出方法の発明にあっては、 先端面が液 材に密接した液材吐出用プランジャーを高速前進させ、 次いでプランジ ヤー駆動手段を急激停止させて、 液材に慣性力を印加して液材を吐出さ せることを特徴とする。

また、 吐出方法の発明にあっては、 先端面が液材に密接した液材吐出 用プランジャーを間欠前進運動させることにより、 管形状の計量部に保 持された液材に間欠的に慣性力を印加して、 連続的に液滴を吐出させる ことを特徴とする。 上記課題を解決するために、 吐出装置の発明にあっては、 管形状の計 量部と、 前記計量部に内接するプランジャーと、 吐出口を具えるノズル と、 前記計量部と前記ノズルとを連通する第 1のパルプと、 液材を貯留 する貯留容器と、 前記貯留容器と前記計量部とを連通する第 2のバルブ と、 で構成され、 前記計量部の内径と前記第 1のバルブの弁体に設ける 通孔とが、 実質的に同径であることを特徴とする。 また、 上記構成に加えて、 前記貯留容器は、 加圧手段により加圧され ていること、 前記プランジャーは、 気泡抜き機構を有すること、 前記計 量部は、 前記貯留容器と連通する連通孔を具え、 前記連通孔は前記管の 内径よりも微小径であること、 前記ノズルの吐出口の内径は、 前記計量 部おょぴ前記第 1のバルブの内径よりも小径であることを、 前記ノズル 吐出口と、 前記プランジャーの接液加圧面は、 対向する面とすること、 前記第 1バルブと、 前記第 2のパルプと、 前記加圧手段と、 前記駆動手 段と、 を制御する制御装置を備えること、 を選択的に付加したを特徴に する。 - さらにまた、 吐出装置の発明にあっては、 管状部を有し、 前記管状部 は外壁面と連通する気泡抜き孔を有するプランジャーロッ ドと、 前記プ ランジャーロッ ドの先端に装着され、 中心に前記プランジャーロッ ドの 先端に装着され、 中心に前記プランジャーロッ ドの管状部と連通する連 通孔を有し、 外壁に計量部内壁面と密着するシール部を有する、 プラン ジャーへッ ドと、 前記プランジャーロッドの管状部に挿入されるバルブ ロッドと、 で構成され、 前記プランジャーロッドの一端が加圧されると、 前記プランジャーロッドの他端が前記プランジャーへッドと密着するプ ランジャーを特徴とする。

作用

急速前進するプランジャーを急激に停止させ液材に大きな慣性力を与 えると、 計量部内の液材は、 プランジャーの移動速度および移動距離等 により飛滴量が制御されて、 微量に飛滴吐出する。

また、 プランジャーが急速に進出動作し、 急速に進出動作を停止する ことにより、 管形状の計量部に充填された液材に慣性力を与え、 ノズル 先端より液滴を吐出する。 この吐出作動は、 1回の充填作動により計量 部に充填された液材を、 複数回の急速前進 ·急速停止を繰り返して吐出 する。 なお、 プランジャーの移動速度おょぴ移動距離を調整することにより、 1回の充填動作で計量部に充填した液材を 1回で飛滴することも可能で ある。 したがって、 液材を飛滴させるためには、 プランジャーの加速度、 す なわち、 速度差が重要であり、 予めプランジャーを高速に移動させ、 そ の後急停止させる必要があり、 プランジャーはプランジャー駆動手段に より制御されており、 液材を飛滴させるために必要な速度まで速度を向 上させるためには、 プランジャーが加速するための加速移動距離が必要 となる。

また、 飛滴吐出量がプランジャ一の移動距離に依存されているので、 プランジャーの移動距離が短いと、 飛滴に必要とするブランジャーの速 度を得ることができないので、 飛滴吐出量と、 飛滴させる液材に適切な プランジャーの移動速度との関係から、 プランジャーが前記速度を得る ために充分な移動距離が得られるように、 計量部およびプランジャーの 諸元を決定する。

さらに、 飛滴量を微小化するためには、 プランジャーの動作範囲 （移 動距離） を小さく したいが、 飛滴させるためのプランジャーの速度を得 るためには、 プランジャーの動作範囲 （移動距離） は大きくしたいとい う相反する事象を同時に満たすために、 計量部を細く して、 飛滴させる ためのプランジャー速度が得られるプランジャー移動量を確保し、 計量 部を細くすることにより、 プランジャーが大きく移動しても移動体積量、 即ち飛滴量を微少量とする。

図面の簡単な説明 第 1図は、 液体吐出装置の全体図であり、 （a ) は正面図、 （b ) は 側面図である。

第 2図は、 液体吐出装置の要部拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明の吐出方法は、 より詳細には、 液材吐出用プランジャーの先端 面を液材に密接させる第 1の工程、 プランジャーを高速前進させる第 2 の工程、 プランジャーを急激停止させる第 3の工程からなり、 第 1のェ 程は、 セッ トアップ時または、 気泡混入が認められたときに行われるェ 程であり、 ほとんどの吐出作業が第 2の工程および第 3の工程の繰り返 しにより行われる。 第 2の工程と第 3の工程を繰り返す工程においては、 プランジャーの先端面が液材に密接しているので、 第 1の工程のように 「密接させる」 という行為はない。 本発明の吐出装置は、 より詳細にには、 管形状の計量部と、 前記計量 部に内接するプランジャーと、 前記ブランジャーの位置を変位させる移 動手段と、 吐出口を具えるノズルと、 前記計量部と前記ノズルとを連通 する第 1のバルブと、 液材を貯留する貯留容器と、 前記貯留容器と前記 計量部とを連通する第 2のバルブとで構成され、 前記プランジャーの動 作による液材の圧力変化を効率良くノズル先端まで伝播するためには、 管内抵抗を少なくするために、 第 1のバルブの内径と前記計量部の内径 を実質上等しくする。

なお、 ここで実質上とは、 プランジャーの移動により液材中を伝播す る圧力により、 ノズル先端より液滴を吐出し得る、 バルブ部と計量部と の内径差の範囲を定義するものであった、 液滴を形成しかねる圧力損失 を生じるパルプ部と計量部との内径差を含まない。 さらに、 前記ノズルの吐出口と、 前記プランジャーの接液面と、 を相 向かう位置に配設すること、 液材が充填された貯留容器から、 プランジ ヤーを後退動作して、 計量部に液材を充填する。 液材によっては、 加圧 手段により貯留容器内の液材を加圧して、 計量部に充填することが好ま しい。 前記計量部は、 前記貯留容器と連通する連通孔を具え、 前記流通孔は 前記管の内径よりも微小径として、 吐出動作における前記計量部内の圧 力を前記貯留容器へ流入を最小限にして、 吐出する圧力として損出する ことなく利用することが好ましい。

さらには、 前記ノズルの吐出口の内径は、 前記計量部の内径おょぴ前 記吐出バルブ （第 1のバルブ） の内径より小径とすることが好ましい。 貯留容器から計量部に充填された液材には、 気泡が混入されないこと が好ましいので、 前記気泡を計量部から外部に排出する機構をブランジ ヤーが備える。

具体的には、 前記プランジャーは、 管状部を有し、 前記管状部は外壁 面と連通する気泡抜き孔を有するプランジャーロッドと、 前記プランジ ヤー口ッ ドの先端に装着され、 中心に前記プランジャー口ッドの管状部 と連通する連通孔を有し、 外壁に計量部内壁面と密着するシール部を有 するプランジャーヘッドと、 前記プランジャーロッドの管状部に揷入さ れるバルブロッ ドと、 で構成される。 前記プランジャーロッドの一端が 加圧されると、 前記プランジャーロッドの他端が前記プランジャーへッ ドと密着する。 計量部に設けられた貯留容器と連通する連通孔は、 前記計量部の内径 よりも小径であることが好ましい。 さらに好ましくは微小径であること が好ましい。

圧力は、 ノズルに伝えたいが、 連通孔を通じて貯留容器側へも圧力印 加される。 径が小さいほど流動抵抗は大きくなるから、 ノズル側へ適用 される圧力の割合が大きくなる。

また、 ノズルの吐出口の内径が、 前記計量部の内径、 および前記バル プの内径よりも小径であることが好ましい。 さらに、 前記第 1のパルプと、 前記第 2のバルブと、 前記加圧手段と、 前記駆動手段と、 を制御装置により制御することができる。

本発明の詳細を実施例にもとづき説明するが、 本発明はこれらの実施 例によって何ら限定されるものではない。

《全体構造》

第 1図中 3 1は枠体であって、 プランジャー支持体 3 4を上下方向に 案内する案内ロッド 3 3、 3 3と、 枠体 3 1の上部に設けたモーター 3 により回転されプランジャー支持体 3 4を上下方向に移動させるネジ軸 3 2とを支持する上部枠体と、 吐出バルブ （第 1のパルプ） 4と液材供 給パルプ （第 2のパルプ） 1 0および吐出パルプ （第 1のバルブ） 4を 介して計量部 1を支持する下部枠体とで構成されている。

《吐出部 （ポンプ） 》 管状部材で形成された計量部 1内には、 プランジャー支持体 3 4の上 下動により、 計量部 1の内面に密接した状態で上下動するプランジャー 2が配設されており、 前記計量部 1の先端は吐出パルプ （第 1のバル ブ） 4が配設され、 前記吐出バルブ （第 1のバルブ） 4の他端は、 ノズ ル 7が配設されている。 ここで、 吐出バルブ （第 1のバルブ） 4の弁体 5に設けた流路 6の内径を前記計量部 1の内径とほぼ等しく、 吐出パル ブ （第 1のバルブ） 4が開位置においては、 液材が計量部 1から吐出バ ルブ （第 1のバルブ） 4へ円滑に流動するように構成する。

なお、 この実施例では、 吐出バルブ （第 1のバルブ） 4は、 前記計量 部 1とノズル 7とを連通する開位置と閉止する閉位置との二位置を取る ロータリ一バルブを採用したが、 流路の径が計量部 1の内径と等しけれ ば、 スライ ドバルブを用いてもよい。 《貯留容器》

前記計量部 1の中央部外壁には管 9が蠟接されており、 前記計量部 1 の内径と比して極めて小径の孔 1 3で前記計量部 1と前記管 9が連通し ている。

前記管 9の他端は貯留容器 1 1と連通しており、 前記管 9と前記貯留 容器 1 1との間に液材供給バルブ （第 2のバルブ） 1 0が配設されてい る。 ここで、 液材供給バルブ （第 2のパルプ） 1 0は、 前記計量部 1 と 前記貯留容器 1 1とを連通する開位置、 または閉止する閉位置、 の二位 置を取り、 また、 前記貯留容器 1 1は、 前記液材供給バルブ （第 2のバ ルプ） 1 0と、 前記貯留容器 1 1と、 の間に設けられた貯留容器接続具 1 2により、 装置から着脱可能である。

《気泡抜き》 前記プランジャー 2には、 気泡抜き機構が設けられている。

すなわち、 プランジャー 2は、 管状部を有し、 前記管状部は外壁面と 連通する気泡抜き孔 2 6を有するプランジャー口ッ ド 2 1 と、 前記ブラ ンジャーロッド 2 1の先端に装着され、 中心に前記プランジャー口ッド 2 1の管状部と連通する気泡抜き孔 2 3を有し、 外壁に計量部内壁面と 密着するシール部 2 4を有するプランジャーへッド 2 2と、 前記プラン ジャー口ッド 2 1の管状部に挿入されるパルプ口ッド 2 5とで構成され る。

プランジャーロッ ド 2 1の上部は大径の筒部に形成されてさらに上端 部にはフランジ部に形成されており、 該フランジ部によってプランジャ 一口ッド 2 1はプランジャー支持体 3 4に固定される

前記大径の筒部にはバルブ口ッド 2 5の上部の大径部が摺動可能に装着 されており、 プランジャー支持体 3 4に螺着した固定ネジ 3 5が当接し ており、 通常、 プランジャーロッド 2 5は固定ネジ 3 5により一端が加 圧されて、 プランジャーロッ ド 2 5の他端がプランジャーヘッド 2 2と 密着している。 .

《気泡抜きの作用》

前記固定ネジ 3 5を緩めると、 前記プランジャーロッド 2 5は、 プラ ンジャロッド 2 5の長さ方向に移動が可能となるため、 前記プランジャ 一口ッド 2 5が前記固定ネジ 3 5と当接するとき、 プランジャー口ッド 2 5とプランジャーへッド 2 2とが離間してプランジャーへッド 2 2に 設けた気泡抜き孔 2 3を開放し、 プランジャー口ッ ド 2 5とプランジャ 一へッド 2 2との間の空隙を介して、 前記プランジャー口ッド 2 1の気 泡抜き孔 2 6とを連通して、 外界と連通する。

従って、 前記固定ネジ 3 5を緩めることで、 プランジャーヘッド 2 2 は、 プランジャー口ッド 2 1および気泡抜き孔 2 6を介して外部と連通 可能であり、 当該経路により、 プランジャーヘッド 2 1から外部へ気泡 を排出する。 次に、 上記構成の液材吐出装置を用いた液材吐出作業を説明する。 《液材充填》

液材が充填された貯留容器 1 1を貯留容器接続具 1 2に接続する。 このときプランジャー 2は、 前記孔 1 3をノズル側へ越えない前記孔 1 3に近接した位置まで進出している。

液材供給パルプ (第 2のバルブ) 1 0を開位置にし、 貯留容器 1 1と 計量部 1を連通させ、 前記プランジャー 2を後退移動させると、 前記貯 留容器 1 1内の液材は、 前記液材供給バルブ （第 2のバルブ） 1 0を通 じて、 前記計量部 1内へ流入する。 このとき、 前記計量部 1内には、 前 記貯留容器 1 1と前記計量部 1 との間を満たす空気が充填され、 その後 に液材が流入する。

《気泡抜き》

上記行程において、 計量部 1内に流入した気体は、 気体の圧縮性に伴 つて圧力応答が鈍くなるので除去する必要になる。

そこで、 前記液材供給バルブ （第 2のバルブ） 1 0を閉位置にし、 前 記固定ネジ 3 5を緩め、 プランジャー 2を進出移動させる。 プランジャ 一 2の構成部材であるバルブ口ッド 2 5は、 駆動機構に連結されている から、 前記駆動機構に連動して進出移動するが、 バルブロッド 2 5は、 前記プランジャー口ッド 2 1と前記固定ネジ 3 5により連結固定されて いるから、 前記固定ネジ 3 5を緩めることにより、 駆動機構の進出動作 ても、 ft定ネジ 3 5に当接してから進出することになり （プランジャ 一口ツ^、 2 1は自由な状態にあり） 、 したがって、 パルプロッド 2 5と プランジャーへッド 2 1とが離間して、 プランジャーへッド 2 1 と気泡 抜き孔 2 6が連通する。 さらに、 プランジャー 2を進出移動させると、 計量部 1内の液材の圧 力は上昇する。 気体に比べ比重の軽い気体は上部に集まっているから、 前記計量部 1内の空気がプランジャーへッド 2 1を通じて気泡抜き孔 2 6から外部へ空気が排出される。 前記空気が全て排出された後、 前記プ ランジャー 2の固定ネジ 3 5を締め、 前記バルブロッド 2 5先端と前記 プランジャーへッド 2 1とを密着させて、 前記プランジャーへッド 2 1 と前記気泡抜き孔 2 6との連通を閉止して、 気泡抜き作業を終了する。 なお、 上記説明は、 作業開始時における気泡抜きであるが、 吐出作業 中であっても計量部に気泡混入が認められる場合には、 速やかに固定ネ ジ 3 5を緩め吐出パルプを閉めてプランジャーを前進させて気泡除去作 業を行い、 気泡除去作業の終了後固定ネジ 3 5を閉め吐出バルブを開き、 吐出作業を継続することができる。

《液材充填》

計量部 1内に充填された液材には、 気泡が全く混入されていない状態 である。

ここで、 再び、 液材供給バルブ （第 2のパルプ） 1 0を開位置にし、 プランジャー 2を後退移動して、 所望量の液材を計量部 1内に充填し、 液材供給バルブ （第 2のバルブ） 1 0を閉位置にする。

《液材吐出》 吐出は、 吐出バルブ （第, 1のバルブ） 4を開位置にし、 プランジャー 2を所望する吐出量に応じて進出移動する。 ここで、 所望する吐出量と 計量部 1の内径とにより、 プランジャー 2の進出移動量を算出すること が可能である。

プランジャー 2の進出動作は、 急速に加速した後に、 プランジャーを 弁座に当接させることなくプランジャー駆動手段を急激に停止させるこ とにより、 プランジャー 2は急速にその移動が停止し、 計量部 1内の液 材は、 前記プランジャー 2の急速移動おょぴ急激な停止により与えられ た慣性力によって、 ノズル 7先端より吐出される。 前記慣性力が大きく なると前記液材は飛滴する。

ここで、 計量部 1内径と吐出バルブ （第 1のバルブ） 4の内径とはほ ぼ等しいから、 圧力損失が少なく、 液材に与えた力を効果的に液材の吐 出に利用することが可能である。 プランジャー 2が最下端まで移動した後には、 吐出パルプ （第 1のバ ルブ） 4を閉位置にし、 液材供給バルブ （第 2のバルブ） 1 0を開位置 にして、 プランジャー 2を後退移動して液材を供給する。 このとき、 貯 留容器 1 1に加圧手段を接続して、 貯留容器 3内の液材を加圧して計量 部 1への流入を促進することも可能である。 このように、 適宜計量部 1に液材を貯留容器 1 1から吸入し、 前記計 量部 1内の液材をノズル 7より吐出し、 を繰り返して吐出作業を行う。 ところで、 計量部 1内に貯留した液材は、 計量部 1内の液材が無くなる まで複数回にわたって吐出することができるから、 吐出すべきワークの 大きさ等の作業性を考慮して、 計量部 1内に貯留する液材の量を適宜決 めることができる。 なお、 前記プランジャーの機構は、 プランジャーと液密に配設する吐 出方式の気泡抜き機構として有効な機構であり、 本装置に限定使用され るものではない。

産業上の利用可能性

上記構成の本発明は、 ブランジャーの進出動作により液滴を飛滴させ るから、 弁座とプランジャーロッドとの当接を不要とし、 液材を飛滴さ せるために必要な力を与える部材の損傷を防止でき、 損傷した部材が液 材に混入 ·熔解することが無いので、 液材をクリーンなまま吐出でき、 さらに、 弁座とプランジャーロッドとの当接による損傷が未然に防げる ので、 部材の交換頻度を抑えることができる。

加えて、 圧力損失が無いから、 精度良い吐出が可能となり、 特に僅か な圧力も損失することなく液材に伝達するから、 微量に精度良く吐出す ることが可能である。 吐出液材中に気泡を排除するので、 プランジャーの先端面を液材に密 接させることができプランジャーの動きが液材に正確に伝わり、 精度の 良い吐出が行えると共に、 吐出された液滴中に気泡が混入することがな い。

Claims

求 の 範 囲

1 . 先端面が液材に密接した液材吐出用プランジャーを高速前進させ、 次いでプランジャー駆動手段を急激停止させて、 液材に慣性力を印加し て液材を吐出させる液材の吐出方法。

2 . 先端面が液材に密接青した液材吐出用プランジャーを間欠前進運動 させることにより、 管形状の計量部に保持された液材に間欠的に慣性力 を印加して、 連続的に液滴を吐出させる液材の吐出方法。

3 . 管形状の計量部と、 前記計量部に内接するプランジャーと、 吐出 口を具えるノズルと、 前記計量部と前記ノズルとを連通する第 1のバル プと、 液材を貯留する貯留容器と、 前記貯留容器と前記計量部とを連通 する液材供給バルブ （第 2のバルブ） と、 で構成され、 前記計量部の内 径と前記第 1のバルブの弁体に設ける通孔とが、 実質的に同径であるこ とを特徴とする液体吐出装置。

4 . 前記貯留容器は、 加圧手段により加圧されていることを特徴とす る請求項 3記載の液体吐出装置。

5 . 前記プランジャーは、 気泡抜き機構を有することを特徴とする請 求項 3又は 4記載の液体吐出装置。

6 . 前記計量部は、 前記貯留容器と連通する連通孔を具え、 前記連通 孔は前記管の内径よりも微小径であることを特徴とする請求項 3ないし

5のいずれかに記載の液体吐出装置。

7 . 前記ノズルの吐出口の内径は、 前記計量部おょぴ前記第 1のパル プの内径よりも小径であることを特徴とする請求項 3ないし 6のいずれ かに記載の液体吐出装置。

8 . 前記ノズル吐出口と、 前記プランジャーの接液加圧面は、 対向す る面とすることを特徴とする請求項 3〜 7のいずれかに記載の液体吐出

9 . 前記第 1のバルブと、 前記第 2のバルブと、 前記加圧手段と、 前 記駆動手段と、 を制御する制御装置を備えてなる請求項 3ないし 8のい ずれかに記載の液体吐出装置。

1 0 . 管状部を有し、 前記管状部は外壁面と連通する気泡抜き孔を有 するプランジャーロッドと、 前記プランジャーロッドの先端に装着され、 中心に前記プランジャー口ッドの先端に装着され、 中心に前記プランジ ヤーロッドの管状部と連通する連通孔を有し、 外壁に計量部内壁面と密 着するシール部を有する、 プランジャーヘッドと、 前記プランジャー口 ッドの管状部に挿入されるバルブロッドと、 で構成され、 前記バルブ口 ッドの一端が加圧されると、 前記パルプロッドの他端が前記プランジャ 一へッドと密着することを特徴とするプランジャー。