JP2017023956A - 液体材料吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体材料を貯留する貯留容器と、液体材料を吐出する吐出口と、外部の圧縮気体源から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁と、圧力制御弁と貯留容器との連通を確立または遮断する吐出弁と、吐出弁の動作を制御する制御装置と、圧力制御弁と吐出弁とを接続する第一の配管と、吐出弁と貯留容器とを接続する第二の配管と、を備える液体材料吐出装置において、さらに、前記第一の配管から分岐する第三の配管と、前記第三の配管に接続されたリーク機構とを備え、前記リーク機構が、前記圧力制御弁により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出する液体材料吐出装置及びその塗布装置。
【選択図】図1
Description
例えば、レギュレータにおいては、二次側圧力が設定値に落ち着くまでの間、圧力を上げようとする圧縮気体の供給動作と、圧力を下げようとする圧縮気体の排出動作を振動するように繰り返すことで二次側圧力を調整する。この設定圧力調整動作は、二次側での圧縮気体の使用が、比較的長い時間であれば問題となりにくいが、ディスペンサのように一回あたりの吐出動作時間が短いものや、複数の吐出動作が短い間隔で連続する場合には、圧力変動が吐出量に影響する。この圧力変動の影響は、特にエア式ディスペンサにおいて、顕著な吐出量の変動(ばらつき)につながることとなる。
上記のような圧力変動は、例えば、(1)ディスペンサが吐出動作を開始するとき(吐出弁が連通位置となるとき)、レギュレータから貯留容器側(二次側)へ圧縮気体が急に流れるために、調圧動作が追いつかず、二次側圧力が一時的に低下するという形で現れたり、(2)ディスペンサが吐出動作を終了するとき(吐出弁が遮断位置となるとき)、レギュレータから貯留容器(二次側)への圧縮気体が急にせき止められるために、二次側圧力が一時的に上昇するという形で現れたりする。
さらに、吐出動作を連続して繰り返した場合、吐出時間や吐出間隔によっては、上記(1)および(2)の状態が複雑に合わさって、吐出動作直前の状態が設定値に対して高かったり、低かったりという形で現れることもある。その結果、意図した吐出量と実際の吐出量との間に差が生じるという問題がある。
リリーフ弁においても、設定圧力調整動作に伴う弁の開閉によって、圧力変動に起因する同様の問題が存在する。
上記の液体材料吐出装置において、前記リーク機構が、オリフィスを備えて構成されることを特徴としてもよく、さらに、前記リーク機構が、前記オリフィスと前記オリフィスの下流または上流に設けられた開閉弁とを接続してなるオリフィス開閉機構を備えて構成されることを特徴としてもよい。
上記のオリフィス開閉機構を備える液体材料吐出装置において、前記開閉弁が、前記制御装置により開閉される自動開閉弁であり、前記制御装置が、予め記憶した開閉条件情報に基づき前記開閉弁を開閉することを特徴としてもよく、さらに、前記リーク機構が、相互に並列に接続された前記オリフィス開閉機構を複数備えることを特徴としてもよく、この場合、前記オリフィス開閉機構が、第一のオリフィス開閉機構と、第一のオリフィス開閉機構とは異なる流量のオリフィスを有する第二のオリフィス開閉機構を含んで構成されることを特徴とすることが好ましい。
上記の液体材料吐出装置において、前記圧力制御弁が、前記制御装置により動作を制御される電空レギュレータであることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、さらに、前記圧力制御弁、前記吐出弁、前記リーク機構、および、前記制御装置を収納する筐体を備え、前記筐体が、前記圧縮気体源と連通する配管が着脱される第一の継手、前記吐出弁と連通する配管が着脱される第二の継手を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記リーク機構が、前記第三の配管の終端に接続された負荷増強用バキューム機構を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記吐出弁内の流路に負圧を生じさせる吐出弁用バキューム機構を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記第一の配管に設けられたバッファタンクを備えることを特徴としてもよい。
また、圧力制御弁の二次側圧力が設定値よりも常に低くなるため、連続吐出動作でも、ばらつきが少ない安定した吐出が実施できる。
[第一実施形態]
図1に、第一実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。
第一実施形態に係る吐出装置1は、圧縮気体を供給する圧縮気体源2、圧縮気体源2から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁(レギュレータ)3、圧力制御弁3と貯留容器8との連通を確立または遮断する吐出弁4、液体材料を貯留する貯留容器8、液体材料を貯留容器8から外部へ排出するための吐出口9、吐出弁4の動作を制御する制御装置10およびリーク機構11とから構成され、図1に示すような配置で、各機器をそれぞれ配管21〜26で接続される。この吐出装置は、圧縮気体の作用により液体材料を吐出するエア式ディスペンサであり、貯留容器8の内壁面と密着した状態で液体材料を押圧する砲弾形プランジャーが配置される場合もある。
圧力制御弁3は、例えば、調整ネジやパイロット圧により圧力の調整を行う直動式電磁弁や、外部からの電気信号に応じて圧力の調整を行う電空レギュレータにより構成される。ここで、電空レギュレータを用いる場合は、制御装置10で動作を制御するとよい。
吐出弁4は切換弁であり、例えば、電磁石により切り換えを行う電磁弁や、パイロット圧により切り換えを行うパイロット切換弁により構成される。本実施形態では、圧力制御弁3と貯留容器8とを連通する位置および貯留容器8と大気とを連通する位置とを切り換える3ポート2位置切換弁を採用した。ただし、これに限定されず、他方式の切換弁を用いてもよい。吐出弁4の切り換え動作の制御は、制御装置10で行う。
吐出口9を有するノズル部材は、配管25を介して貯留容器8と連通されている。配管25を用いず、貯留容器8に直接接続するノズル部材に吐出口9を設けてもよい。また、吐出口9を貯留容器8に直接設けてもよい。
配管21〜26は、硬質部材で構成される場合もあれば、可撓性部材(チューブ等)で構成される場合もある。
また、リーク機構11により圧力制御弁3の二次側圧力が設定値よりも常に低くなるため、連続吐出動作でも、ばらつきが少ない安定した吐出が実施できる。
図2に、第二実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第二実施形態のリーク機構11は、オリフィス12の下流側に開閉弁13を備える点で第一実施形態のリーク機構11と異なる。この開閉弁13は、圧力制御弁3が負荷容量に対して十分な流量を有しない場合に効果を奏する。
圧力制御弁3が負荷容量に対して十分な流量を有しない場合、吐出のために圧縮気体の供給動作を開始しても、貯留容器8に供給される圧縮気体の圧力が設定値に到達するまでの時間が長くなる。そのようなときは、開閉弁13を「閉」状態とし、オリフィス12からの排出をしないことで、貯留容器8に供給される圧縮気体の圧力が設定値に到達するまでの時間を短くすることができる。
一方、圧力制御弁3が負荷容量に対して十分な流量を有する場合(貯留容器8等を交換して負荷容量が小さくなる場合)は、開閉弁13を操作して「開」状態とし、オリフィス12から圧縮気体の一部を常時排出することで、圧力制御弁3の設定圧力調整動作に伴う圧力変動を最小限とすることができる。
図2では、オリフィス12の下流側に開閉弁13を配置する態様を例示したが、オリフィス12の上流側に開閉弁13を配置することも可能である。ただし、オリフィス12の上流側に開閉弁13を配置した場合、開閉弁13の抵抗とオリフィス径の関係を考慮する必要が生じるので、オリフィス12の下流側に開閉弁13を配置することが好ましい。
図3に、第三実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第三実施形態のリーク機構11は、オリフィス12の代わりに流量を可変できる流量制御弁14を設ける点で第一実施形態のリーク機構11と異なる。
第三実施形態では、圧力制御弁3や貯留容器8を別の種類のものに交換する必要が生じたときでも、流量制御弁14により排出する圧縮気体の量を調整することで、圧力制御弁3の設定圧力調整動作に伴う圧力変動を最小限とすることができる。この点、オリフィス12を設けた第一実施形態の態様(図1)では、オリフィス12の交換が必要になる場合が生じ得る。
以上に説明した第三実施形態の吐出装置1によれば、リーク機構11により動的に貯留容器8の大きさや配管長さにより変動する負荷容量の変化を吸収したり、圧力制御弁3の交換に対応したりすることができる。
図4に、第四実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第四実施形態のリーク機構11は、複数のオリフィス12とオリフィス12と同数の開閉弁13を備えるものである。言い換えると、第二実施形態(図2)のリーク機構11を、複数並列に並べたものともいえる。図4では、5個の開閉弁13およびオリフィス12のセットを設けた例を示したが、数はこれに限定されず、4個以下であってもよいし、6個以上であってもよい。
複数のオリフィス12は、流量(径の大きさ)が相互に異なる複数のオリフィスにより構成することが好ましい。径の大きさが異なるオリフィス12を予め用意しておくことで、圧力制御弁3や貯留容器8を別の種類のものに交換したときでも、選択した一または複数の開閉弁13を「開」状態とすることで、負荷容量の変化に対応することができるからである。第四実施形態においても、全ての開閉弁13を制御装置10によって自動で開閉可能な自動開閉弁を採用することが好ましい。
以上に説明した第四実施形態の吐出装置1によれば、リーク機構11により動的に貯留容器8の大きさや配管長さにより変動する負荷容量の変化を吸収したり、圧力制御弁3の交換に対応したりすることができる。
図5に、第五実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第五実施形態のリーク機構11は、端部を大気に開放するだけでなく、図5に示すように、端部にバキューム機構15を備えている。バキューム機構15を接続することで、大気開放の場合よりも負荷容量を大きくすることができ、圧力の変動を小さくする効果を高めることができる。ここで、バキューム機構15としては、エジェクタや真空ポンプなどが例示される。
なお、バキューム機構15は、第一から第四実施形態までのいずれのリーク機構11にも適用できる。
以上に説明した第五実施形態の吐出装置1によれば、バキューム機構15により負荷容量をより増大させることで所望の負荷容量を実現することができる。
図6に、第六実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第六実施形態の吐出弁4は、排気ポート7に接続されたバキューム機構16を備えている。バキューム機構16により、吐出終了時に貯留容器8に負圧を印可して液切れをよくしたり、待機時に貯留容器8に負圧を印可して液だれを防止したりすることができる。ここで、バキューム機構16としては、エジェクタや真空ポンプなどが例示される。
リーク機構11は、第一から第五実施形態までのいずれの構成でも適用することが可能である。
以上に説明した第六実施形態の吐出装置1は、バキューム機構16により、液切れをよくしたり、液だれを防止したりすることができる。また、このようなバキューム機構16を設けた吐出装置においても、圧力制御弁3の二次側の圧力変動を最小限とし、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
図7に、第七実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第七実施形態の吐出装置1は、図7に示すような、圧力制御弁3と吐出弁4との間にバッファタンク17を備えて構成される。ここで、バッファタンク17の内容積は、例えば、貯留容器8の内容積の1.5倍〜100倍の大きさであり、装置の大きさの観点からは1.5倍以上〜10倍未満の大きさとするのが好ましい。
バッファタンク17を設ける場合、リーク機構11は、圧力制御弁3とバッファタンク17との間から分岐するとよい。この場合、バッファタンク17の上流側の配管およびリーク機構11を合わせた流動抵抗が、バッファタンク17の下流側の配管の流動抵抗よりも大きくなるように構成することが好ましい。バッファタンク17を設けた吐出装置1については、出願人の出願に係る特許第5460132号(特許文献3)に詳しい。
以上に説明した第七実施形態の吐出装置1は、バッファタンク17を設けることで、貯留容器8の内部圧力を急峻に上昇させることが可能となり、バッファタンクが無い構成の吐出装置と比べ、高タクトでの吐出作業が可能となる。また、このようなバッファタンク17を設けた吐出装置においても、リーク機構11により圧力制御弁3の二次側の圧力変動を最小限とすることができ、さらに、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
図8に、第八実施形態に係る吐出装置1の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態(図1)の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第八実施形態の吐出装置1は、圧縮気体を供給する圧縮気体源2と、ディスペンスコントローラ20と、液体材料を貯留する貯留容器8であるシリンジ18と、液体材料を貯留容器8から外部へ排出するための吐出口9を有するノズル19とを主要な構成要素とする。
リーク機構11は、第一から第五実施形態までのいずれの構成でも適用することが可能である。
本実施形態の吐出装置1もリーク機構11により圧力制御弁3の二次側の圧力変動を最小限とすることができ、さらに、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
Claims (14)
- 液体材料を貯留する貯留容器と、
液体材料を吐出する吐出口と、
外部の圧縮気体源から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁と、
圧力制御弁と貯留容器との連通を確立または遮断する吐出弁と、
吐出弁の動作を制御する制御装置と、
圧力制御弁と吐出弁とを接続する第一の配管と、
吐出弁と貯留容器とを接続する第二の配管と、を備える液体材料吐出装置において、
さらに、前記第一の配管から分岐する第三の配管と、前記第三の配管に接続されたリーク機構とを備え、
前記リーク機構が、前記圧力制御弁により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出することを特徴とする液体材料吐出装置。 - エア式ディスペンサである請求項1に記載の液体材料吐出装置。
- 前記リーク機構が、オリフィスを備えて構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の液体材料吐出装置。
- 前記リーク機構が、前記オリフィスと前記オリフィスの下流または上流に設けられた開閉弁とを接続してなるオリフィス開閉機構を備えて構成されることを特徴とする請求項3の液体材料吐出装置。
- 前記開閉弁が、前記制御装置により開閉される自動開閉弁であり、
前記制御装置が、予め記憶した開閉条件情報に基づき前記開閉弁を開閉することを特徴とする請求項4の液体材料吐出装置。 - 前記リーク機構が、相互に並列に接続された前記オリフィス開閉機構を複数備えることを特徴とする請求項4または5の液体材料吐出装置。
- 前記オリフィス開閉機構が、第一のオリフィス開閉機構と、第一のオリフィス開閉機構とは異なる流量のオリフィスを有する第二のオリフィス開閉機構を含んで構成されることを特徴とする請求項6の液体材料吐出装置。
- 前記リーク機構が、前記制御装置により流量を可変できる流量制御弁を備えて構成されることを特徴とする請求項1に記載の液体材料吐出装置。
- 前記圧力制御弁が、前記制御装置により動作を制御される電空レギュレータであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
- さらに、前記圧力制御弁、前記吐出弁、前記リーク機構、および、前記制御装置を収納する筐体を備え、
前記筐体が、前記圧縮気体源と連通する配管が着脱される第一の継手、前記吐出弁と連通する配管が着脱される第二の継手を備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の液体材料吐出装置。 - 前記リーク機構が、前記第三の配管の終端に接続された負荷増強用バキューム機構を備えることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
- 前記吐出弁内の流路に負圧を生じさせる吐出弁用バキューム機構を備えることを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
- 前記第一の配管に設けられたバッファタンクを備えることを特徴とする請求項1ないし12のいずかに記載の液体材料吐出装置。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載の液体材料吐出装置と、ワークを載置するワークテーブルと、前記吐出口とワークとを相対移動させる相対移動装置と、液体材料吐出装置に圧縮気体を供給する圧縮気体源とを備える塗布装置。
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