JP3550531B2 - Pump type dispenser - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャの往復動を利用して液体を吸入、吐出するポンプ式ディスペンサに関する。
【０００２】
【背景技術】
液体のディスペンサ（液体吐出装置）としては、従来、シリンジに詰めた液を短時間空気で加圧して押し出す方式や、液体を加圧しておいて短時間バルブを開ける方式などが主流であった。
しかし、これらの方式では、吐出量の精度があまり高くなく、かつ微量吐出も難しいため、これらの要求を満たすポンプ式のディスペンサが増えてきた。
【０００３】
ポンプ式ディスペンサとしては、回転量に比例するギヤポンプ、粘性ポンプ、ネジポンプ、自動弁を用いたポジロードポンプなど制御の容易なポンプ式ディスペンサが利用されている。これらのディスペンサは、ポンプ方式以外のディスペンサに比べれば精度も高くなっていたが、医薬品の分析装置等に用いられる極微量吐出ディスペンサや、半導体製造ラインなどにおいてＩＣチップなどを接着する接着剤を吐出するためのディスペンサ等に求められるような、さらなる精度向上、微量吐出の要求には必ずしも応えることができない場合があった。
【０００４】
このような高精度でかつ微量吐出の用途には、制御は多少難しくなるが、高精度を実現できる強制弁プランジャポンプ方式のディスペンサが利用されている。このようなディスペンサとしては下記のものが知られている。
【０００５】
（１）Ｄカットプランジャポンプ
先端を塞ぎ、両サイドに吸入吐出のポートを設けたプランジャバレルに、回転してバルブの切替を行うＤカットプランジャポンプを組み合わせてポンプにしたものである。ディスペンサとしては、僅かな漏れが生じる点と、滞留部分が避けられない点、構造上、数マイクロリットルから数ナノリットルなどの極微量の吐出が難しい点などの短所の他はシンプルで優れた方式である。
（２）回転バルブ式プランジャポンプ
平面バルブ、円筒バルブとプランジャとを独立に設け、組み合わせてポンプにする方式である。バルブとプランジャとが別々のため、滞留部分が多くなるというデメリットがある。
【０００６】
（３）円筒プランジャポンプ
本出願人が出願した特開平２−５５８７８号公報や特開平２−２３０９７５号公報に記載されたように、平面バルブ、円筒バルブ、プランジャを同心円状に配置して一体化することで、上記（１）、（２）の方式に比べ、滞留部分を極めて小さくして精度を著しく向上させたポンプである。但し、シール構造が複雑になるため、液中ポンプ構造を避けることは困難である。
【０００７】
（４）平面バルブプランジャポンプ
上記（３）は吐出精度は大幅に向上できたが、シール構造が複雑になるという問題があった。このため、本出願人は、さらに特開平９−３２４７４３号公報に記載されたように、２つの平面バルブとプランジャとを一体化することで、上記（１）、（２）の方式に比べ、滞留部分を極めて小さくして精度を著しく向上させるとともに、シール構造を簡略化できる平面バルブプランジャポンプ式のディスペンサを開発した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平９−３２４７４３号公報に記載された平面バルブプランジャポンプ式ディスペンサでは、速度（一回の吐出時間）を上げることが難しく、かつ耐久性の点で問題があった。
すなわち、前記ディスペンサでは、クラッチを設けて、プランジャが挿入されるポンプブロックを回転させたり、停止させて、吸入動作や吐出動作時には、プランジャが挿入される孔を吸入孔や吐出孔に一致させた状態で停止できるように構成していた。このため、吐出動作の１サイクルで、回転および停止を２回ずつ行わなければならず、その分、１サイクルの動作時間の短縮に限界があった。
【０００９】
また、前記ディスペンサでは、ボールネジを用いて、ポンプブロックに対するプランジャの進退移動を行っていたため、動作時間の短縮が難しくかつその短縮を行うと耐久性が低下するという問題があった。すなわち、吐出時間を短縮するには、このボールネジを高速で進退移動させる必要があるが、ボールネジはこのような短い距離の往復移動を高速で行うことが難しく、かつ摩耗が激しくなって耐久性が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、１回毎の吐出量の変動が少なくて精度を高くでき、耐久性に優れ、高速動作も可能なポンプ式ディスペンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のポンプ式ディスペンサは、摺接面を有するバルブブロックと、前記バルブブロックの摺接面に当接可能な摺接面を有するポンプブロックと、このポンプブロックの軸方向に沿って穿設された１本のプランジャ挿入孔に軸方向摺動自在に挿入されたプランジャと、前記ポンプブロックと共に回転可能にかつ前記ポンプブロックに対してプランジャと共に進退可能に支持されたポンプ駆動軸と、このポンプ駆動軸を１回転単位で制御可能に回転駆動する回転駆動手段と、前記ポンプ駆動軸を前記バルブブロックに向かって進退動させる進退駆動手段とを備え、前記バルブブロックには、前記摺接面に形成された吐出開口と前記摺接面に対向する外面側に形成された吐出口とを連通する吐出ポートと、前記摺接面に形成された吸入開口と液体の供給側に開口された供給口とを連通する吸入ポートとが設けられ、前記ポンプブロックのプランジャ挿入孔は、前記バルブブロックの吐出開口および吸入開口に連通可能な位置に軸方向に沿って穿設され、前記進退駆動手段は、前記ポンプ駆動軸に取り付けられた従動部と、前記ポンプ駆動軸の軸方向に直交する基準面に対して傾斜角度調整可能に設けられ、かつ前記ポンプ駆動軸の回転に伴い移動する従動部を案内してポンプ駆動軸を進退駆動させるガイド部材とで構成され、前記ガイド部材の一端側は、ケースに固定された固定軸に対して回動自在に軸支されているとともに、前記ガイド部材の他端側をポンプ駆動軸の軸方向に移動させてガイド部材の前記基準面に対する傾斜角度を調整可能な吐出量設定手段を有し、前記吐出量設定手段は、前記ガイド部材の他端側を、固定軸と同じ基準面に位置する状態から、固定軸に対してポンプブロックから離れる方向にのみ移動可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
このような本発明では、ポンプ駆動軸を回転かつ進退駆動させるにあたって、ボールネジを用いずに、ガイド部材および従動部からなるカム方式を採用したため、高速回転つまりは高速吐出が可能になり、耐久性も向上できる。
また、１本のプランジャ挿入孔およびプランジャのみを設けたので、ポンプ駆動軸つまりはポンプブロックの１回転により、１回の吐出動作が行われるため、１回毎の吐出動作が同一になり、１回毎の吐出量の精度も向上する。
【００１３】
さらに、ガイド部材の傾斜角度を調整すれば、吐出量はその傾斜角度に比例して調整できるため、カムを用いた場合に比べて、吐出量の調整、変更が容易になり、汎用性の高いディスペンサにすることができる。
【００１５】
また、前記ガイド部材の一端側は、ケースに固定された固定軸に対して回動自在に軸支されているとともに、前記ガイド部材の他端側をポンプ駆動軸の軸方向に移動させてガイド部材の前記基準面に対する傾斜角度を調整可能な吐出量設定手段を有するため、吐出量設定手段によってガイド部材の他端側をポンプ駆動軸の軸方向に移動させるだけで、ガイド部材の傾斜角度を調整でき、吐出量を容易に調整できる。
【００１７】
また、前記吐出量設定手段は、前記ガイド部材の他端側を、固定軸と同じ基準面に位置する状態から、固定軸に対してポンプブロックから離れる方向にのみ移動可能としているので、従動軸が固定軸に近接した状態、つまり、ポンプ駆動軸つまりはプランジャが最もバルブブロック側に近接する状態の位置を固定できる。このため、この状態の位置を、プランジャ先端がポンプブロックのプランジャ挿入孔の端面位置に略揃うようにしておけば、プランジャがバルブブロック側に最も移動した際のデッドスペースを小さくでき、プランジャ挿入孔内での液体の滞留を防止することができる。その上、ガイド部材を傾斜させた際のストローク量の調整範囲を最も広くでき、吐出量の調整範囲を大きくすることができる。

【００１８】
ここで、前記吐出量設定手段はマイクロメータを備えて構成され、前記ガイド部材の他端側はマイロクメータのスピンドルの進退移動に連動して移動されるように構成されていることが好ましい。
マイクロメータを用いれば、吐出量の設定をマイクロメータの目盛りを利用して行うことができ、その設定作業を容易にかつ高精度に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施例のディスペンサ１の正面図が示されている。ディスペンサ１は、駆動機構を内蔵する駆動部２およびポンプ部３を備えて構成されている。
【００２０】
駆動部２は、図２にも示すように、複数の板材やブロック材でボックス状に形成されたボディ１０と、このボディ１０に固定されたモータ１１とを備えている。このモータ１１は、サーボモータやステッピングモータなどが用いられ、後述する回転位置検出センサ１７や、サーボモータ内に内蔵されるエンコーダ等の位置検出センサを用いて１回転毎に制御が可能なモータが用いられる。
【００２１】
モータ１１の出力軸には、略円筒状に形成された回転連動部材１２が固定されている。この回転連動部材１２には、図４に示すように、１カ所に切欠き１２Ｂが設けられたフランジ１２Ａが形成され、このフランジ１２Ａ部分に配置された回転位置検出センサ１７により、前記切欠き１２Ｂが回転位置検出センサ１７部分を通過することで、回転連動部材１２つまりはモータ１１の１回転を検出できるようにされている。
また、回転連動部材１２の下方部分（先端部分）の周面には、図４にも示すように、３つのローラ１３が軸支されている。このローラ１３は、回転連動部材１２の周面に中心角が１２０度間隔で配置されている。
【００２２】
この回転連動部材１２、モータ１１の軸線上には、ボディ１０に対して回動自在に支持されたポンプ駆動軸６０が配置されている。ポンプ駆動軸６０は、図２，３に示すように、駆動部２からポンプ部３まで延長されており、かつ駆動部２部分に配置される駆動部側駆動軸６０Ａと、ポンプ部３部分に配置されるポンプ部側駆動軸６０Ｂとに分離可能に形成されている。
これにより、ポンプ部３を洗浄する場合等、ポンプ部３を駆動部２から取り外す際に、ポンプ部側駆動軸６０Ｂもポンプ部３と一緒に取り外すことができる。
【００２３】
駆動部側駆動軸６０Ａの上端（モータ１１側）には、略円筒状に形成され、前記ローラ１３がガイドされる３つのガイド溝１５Ａが形成された回転伝道部材１５が固定されている。
この回転伝道部材１５のガイド溝１５Ａ内に前記ローラ１３が配置されていることにより、ポンプ駆動軸６０は、回転連動部材１２つまりモータ１１に対してその軸方向に進退可能（上下動可能）に、かつモータ１１の回転力はそのまま伝達されて回転連動部材１２と共に回転するように構成されている。
【００２４】
ボディ１０には、図５にも示すように、駆動部側駆動軸６０Ａに隣接し、かつ軸６０Ａに直交する固定軸２１が取り付けられている。この固定軸２１には、略角板状に形成されたガイド部材２０が回動自在に支持されている。
ガイド部材２０には、図６にも示すように、ポンプ駆動軸６０が嵌挿可能な貫通孔２２と、Ｕ字状の切り欠き２３とが形成されている。そして、ガイド部材２０の下面（ポンプ部３側の面）において、貫通孔２２の周囲には断面が半円状で貫通孔２２の周囲にリング状（円形状）に配置されたローラガイド２４が一体に形成されている。また、前記切り欠き２３部分には、固定軸２１と平行な当接軸２５が取り付けられている。
【００２５】
当接軸２５の上面側には、当接部材８２が当接している。この当接部材８２は、当接軸２５に当接される本体およびこの本体に螺合されたネジで構成され、このネジの上面には、ボディ１０に固定されたマイロクメータ８０のスピンドル８１が当接されている。
一方、当接軸２５の下面側には、ボディ１０内に配置された付勢手段であるコイルばね８５によって上方（モータ１１側）に付勢される付勢部材８６が当接されている。
【００２６】
従って、当接軸２５は、付勢部材８６によって常時上方に付勢され、前記マイロクメータ８０の操作摘みを回動してスピンドル８１を進退（上下動）させて当接部材８２を上下動させると、その移動に連動して当接軸２５も上下動し、その結果、ガイド部材２０が固定軸２１を支点に回動して傾斜角度を調整できるようにされている。
このため、本実施形態では、前記マイロクメータ８０、当接部材８２、コイルばね８５、付勢部材８６により、吐出量設定手段が構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ガイド部材２０をポンプ駆動軸６０に対して直交、つまりポンプ駆動軸６０が垂直方向に沿って配置されていればガイド部材２０が水平な状態の時に、付勢部材８６の下端がボディ１０に当接するように設定されている。このため、ガイド部材２０は、固定軸２１と当接軸２５とが同じ高さ位置、つまり水平な状態から、当接軸２５が固定軸２１よりも上方に位置する状態、つまり当接軸２５側が上方に移動してガイド部材２０が傾斜されるように構成されている。
また、当接部材８２のネジの螺合位置を変えることで、ガイド部材２０が水平な状態の時に、前記マイロクメータ８０の目盛りが「０」（基準位置）になるように、当接部材８２の寸法が調整している。
【００２８】
ガイド部材２０のローラガイド２４には、駆動部側駆動軸６０Ａに固定された従動部であるローラ６５が当接されている。このローラ６５は、後述するコイルばね（付勢手段）５６でポンプ駆動軸６０が上方（モータ１１側）に付勢されることで、ローラガイド２４に常時当接されている。
従って、モータ１１およびポンプ駆動軸６０が回転すると、ローラガイド２４に沿ってローラ６５が移動する。この際、ガイド部材２０が水平な状態であれば、ポンプ駆動軸６０は上下動しないが、前記マイロクメータ８０を操作してガイド部材２０が傾斜されていれば、ローラガイド２４に沿ってローラ６５が上下動し、その動きに連動してポンプ駆動軸６０も回転しながら上下動する。
【００２９】
ポンプ部３は、図３に示すように、駆動部２のボディ１０にビス止めされた円筒状の連結部材５に袋ナット３１によって着脱可能に取り付けられた容器（ケース）３０を備えている。
なお、連結部材５は前記ポンプ部側駆動軸６０Ｂを回動自在に支持している。また、連結部材５と容器（ケース）３０との連結部分には、シール材が介在されており、容器３０内の液体７が駆動部２側や外部に漏れ出さないようにされている。
また、容器３０は、ステンレス、フッ素樹脂、チタン等で構成されてほぼ円筒状に形成されている。
【００３０】
容器３０の下端部には、ステンレス製のバルブブロック３５がビス止めされている。
バルブブロック３５は、図７〜９にも示すように、断面凸状の段付き円板状に形成され、容器３０の内部に面する平滑な摺接面３８と、この摺接面３８に連続して形成されて容器３０内に露出するテーパ面３９および側面３９Ａとを備えている。
さらに、バルブブロック３５には、摺接面３８に形成された吐出開口４０から軸方向に貫通された吐出ポート４１と、摺接面３８からテーパ面３９、側面３９Ａにかけて形成された溝状の吸入ポート４２とが形成されている。
なお、吐出開口４０は、吐出ポート４１の直径よりも大きくされている。また、吸入ポート４２の摺接面３８に形成された開口部分によって吸入開口４３が形成されている。
【００３１】
バルブブロック３５の下面には、吐出針４６を有する吐出ノズル４５がビス止めされており、吐出ポート４１から吐出された液体７が吐出ノズル４５を介して吐出針４６から吐出されるようになっている。
また、容器３０の側面には、容器３０内に吐出液を供給する液注入ポート３０Ａと、空気抜きやドレン用に設けられたドレンポート３０Ｂとが容器３０の下部および上部に形成されている。
【００３２】
容器３０内には、バルブブロック３５に隣接して全体がほぼ円筒状に形成されたポンプブロック５０が配置されている。
このポンプブロック５０の下端には前記バルブブロック３５の摺接面３８に摺接する平滑な摺接面５１が形成されている。
なお、本実施形態では、ポンプブロック５０は、ポリアミドイミドなどのスーパーエンジニアリングプラスチックやセラミックで構成され、バルブブロック３５はステンレスで構成されている。また、前記摺接面３８は、ダイヤモンドライクカーボン膜でコーティングされており、摺接面５１と摺接した際のシール性と摺動性とを共に満足し、かつ耐久性に優れた構造となっている。
【００３３】
ポンプ駆動軸６０の下端に形成された大径部６１には、図８に示すように、２本の回転伝達ロッド６２が係合固定されている。すなわち、大径部６１の外周面には、大径部６１の軸方向に２本の係合溝６３が形成されており、円周方向に１本の係合溝６４が形成されている。そして、回転伝達ロッド６２にも係合溝６４に合わせた溝６２Ａが形成されており、回転伝達ロッド６２の上端部を各係合溝６３に配置し、前記係合溝６４と溝６２Ａとにバネ性を有するＣリング６６等の係止部材を係合させることで、各回転伝達ロッド６２は大径部６１に対して着脱可能に固定されている。
【００３４】
ポンプブロック５０の上端には、前記２本の回転伝達ロッド６２が係合される係合溝５２が形成されている。これにより、ポンプ駆動軸６０が回転すると回転伝達ロッド６２、係合溝５２を介してポンプブロック５０が回転するように構成されている。
また、この回転伝達ロッド６２の下端には、ピン６２Ｂが軸直交方向に突設されており、ポンプブロック５０の側面切り欠き部分の範囲内でポンプブロック５０に対して回転伝達ロッド６２が上下動できるようにされている。
【００３５】
また、ポンプブロック５０には、図７に示すように、ポンプブロック５０を貫通して１本のプランジャ挿入孔５３が形成されている。このプランジャ挿入孔５３は、ポンプブロック５０の回転に伴い、前記バルブブロック３５の吐出開口４０および吸入開口４３に連通可能な位置に形成されている。
【００３６】
前記プランジャ挿入孔５３にはプランジャ５５が挿入され、このプランジャ５５およびポンプブロック５０間には付勢手段であるコイルばね５６が介装されている。このコイルばね５６により、プランジャ５５は常時ポンプ駆動軸６０の大径部６１に当接されるとともに、ポンプブロック５０はバルブブロック３５側に付勢され、バルブブロック３５の摺接面３８とポンプブロック５０の摺接面５１とが所定の圧力で摺接するようになっている。
なお、プランジャ５５の前記プランジャ挿入孔５３に挿入されている部分の直径は適宜設定できる。例えば、最も細くした場合には、約０．３〜０．８ｍｍ程度にまで細くできる。一方、太くする場合には、特に制限はなく、吐出量に応じて設定すればよい。
さらに、コイルばね５６は、プランジャ５５を介してポンプ駆動軸６０を常時上方に付勢しており、これにより、ローラ６５もガイド部材２０のローラガイド２４に常時当接されている。
【００３７】
次に、本実施形態の作用について図１１，１２をも参照して説明する。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）の各図において、左側の図は、上からガイド部材２０部分の断面図、ポンプブロック５０およびバルブブロック３５部分の断面図、バルブブロック３５の上面とプランジャ挿入孔５３との位置関係を示す模式図であり、右側の図はポンプブロック５０およびバルブブロック３５部分の左側の断面図に対して側面方向（９０度異なる位置）で断面とした図である。
【００３８】
まず、容器３０内に液体７を供給しておく。この液体７の供給は、容器３０を取り外して液体７を入れて再度取り付けてもよいし、液注入ポート３０Ａからチューブなどを介して供給してもよい。
【００３９】
また、予めマイロクメータ８０を操作してガイド部材２０を傾斜させて、吐出量を設定しておく。本実施形態では、吐出量は、プランジャ５５のストローク量に比例して変化する。このストローク量は、ローラ６５の上下移動量つまりガイド部材２０のローラガイド２４の下端位置から上端位置までの高さ寸法によって設定される。このローラガイド２４の上下位置の高さ寸法は、ガイド部材２０の傾斜角度に比例し、この傾斜角度は当接部材８２の位置つまりマイロクメータ８０のスピンドル８１の位置で設定される。
従って、予め、マイロクメータ８０の１目盛り当たりの吐出量を計測しておけば、所望の吐出量に相当する目盛りを算出できるため、マイロクメータ８０を操作して目盛りを合わせておくだけで、吐出量の調整が行える。
【００４０】
また、本実施形態では、図１１（Ａ）の状態を原点としている。原点状態では、プランジャ挿入孔５３が吸入開口４３に連通している。また、プランジャ５５は、下方ストロークエンド（ローラ６５がガイド部材２０の固定軸２１に最も近接する位置）から上方のストロークエンド（ローラ６５が当接軸２５に最も近接する位置）に移動する中間位置（上下ストロークエンドの中間位置）に移動した状態にある。
【００４１】
この原点状態において、スタートボタンを押すことなどでスタート信号が入力されると、モータ１１が作動されて回転連動部材１２が回転される。この回転連動部材１２の回転は、回転伝道部材１５、ポンプ駆動軸６０、回転伝達ロッド６２を介してポンプブロック５０に伝達され、ポンプブロック５０をバルブブロック３５と摺接させた状態のまま回転させる。
この回転に伴い、プランジャ５５は徐々に上昇し、プランジャ挿入孔５３が吸入開口４３から外れるまで、プランジャ挿入孔５３内に吸入ポート４２から液７が吸引される。
【００４２】
そして、図１１（Ｂ）に示すように、プランジャ５５が上方ストロークエンドの位置まで移動した時点では、プランジャ挿入孔５３は吸入開口４３から吐出開口４０に移動する中間位置にあり、これらの各開口４３，４０と完全に隔離された状態になるため、プランジャ挿入孔５３内に吸引された液７も他の液から区画される。
【００４３】
さらに、モータ１１による回転が続き、図１２（Ｃ）に示すように、プランジャ５５が上方ストロークエンドから下方ストロークエンドの中間位置に移動した時点では、プランジャ挿入孔５３は吐出開口４０と連通する位置に移動し、プランジャ５５は下方に移動し続ける。そして、この移動に伴いプランジャ挿入孔５３内の液体７が吐出ポート４１を介して吐出針４６から吐出される。
【００４４】
なお、この液体７の吐出は、吐出開口４０にプランジャ挿入孔５３の一部分が連通し始めてから、吐出開口４０から外れるまで、つまり図１２（Ｃ）の状態の手前からその後まで続く。
【００４５】
そして、ポンプブロック５０が回転し続けることで、プランジャ挿入孔５３が吐出開口４０から外れると、液体７の吐出が停止する。
その後、図１２（Ｄ）に示すように、プランジャ５５が下方ストロークエンドの位置まで移動した時点では、プランジャ挿入孔５３は吐出開口４０および吸入開口４３の中間位置に移動し、これらの各開口４３，４０と完全に隔離された状態になる。
【００４６】
さらに、ポンプブロック５０が回転し続けると、プランジャ５５は上昇し、吸入開口４３にプランジャ挿入孔５３が連通した時点から、プランジャ５５の上昇に伴い液体７がプランジャ挿入孔５３内に吸引される。
そして、図１１（Ａ）の状態に戻ると、この回転位置は、回転位置検出センサ１７によって検出されるため、モータ１１が停止される。
以下、前述の各動作を繰り返すことで、所定量の液体７が順次吐出される。なお、図１１（Ａ）から図１１（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）を経て図１１（Ａ）に戻るまで、つまりモータ１１が１回転するまでは連続して動作し、図１１（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）の各状態で停止することはない。
【００４７】
なお、前述のように、本実施形態では、モータ１１および回転位置検出センサ１７によって、ポンプ駆動軸６０を１回転毎制御できる。このため、本実施形態では、モータ１１、回転連動部材１２、回転位置検出センサ１７により、ポンプ駆動軸を１回転単位で回転駆動する回転駆動手段が構成されている。
さらに、ガイド部材２０、従動部であるローラ６５、ローラ６５をガイド部材２０のローラガイド２４に当接させるコイルばね５６によって進退駆動手段が構成されている。
【００４８】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）ガイド部材２０およびローラ６５を設け、モータ１１によるポンプ駆動軸６０の回転動作に伴いポンプ駆動軸６０が上下動するように構成したので、ボールネジ等やクラッチを用いた場合に比べて、高速回転を実現できる。つまり、ポンプ駆動軸６０やプランジャ５５は、回転運動に伴う加速度変化の滑らかな上下動になるため、高速回転が可能であり、よって、液体の吐出動作の高速化を容易に実現できる。
【００４９】
（２）さらに、吐出開口４０や吸入開口４３をプランジャ挿入孔５３よりも大きな面積にしたので、これらの各開口４０，４３部分をプランジャ挿入孔５３が移動している間、吸入動作や吐出動作を続けることができる。このため、吸入時あるいは吐出時にポンプブロック５０の回転を停止させる必要が無く、ポンプブロック５０を回転させたまま、吸入や吐出動作を実現できるため、より一層の高速回転を容易に実現できる。
従って、ポンプブロック５０の１回転つまり１回の吐出動作を０．１秒以下で行うこともでき、半導体製造関連の製造ラインなどのような、毎秒１０回以上の吐出速度が求められる場合であっても、十分に対応することができる。
【００５０】
（３）さらに、ポンプ駆動軸６０を上下動させる機構としてガイド部材２０およびローラ６５を用いて実現しており、ボールねじを利用する必要がないため、耐久性能を高くでき、部品交換サイクルも長期間化できて、維持管理も容易にできる。
【００５１】
（４）また、バルブブロック３５に対してポンプブロック５０を摺接させた状態で回転し、摺接面３８に形成された吐出開口４０、吸入開口４３の切替を行う平面バルブプランジャポンプ方式を採用しているので、プランジャ５５は、プランジャ挿入孔５３内を進退移動するだけでよい。従って、Ｄカットプランジャポンプのように、それ自身の回転で切替を行う必要がなく、プランジャ５５の直径を非常に細くできる。このため、プランジャ５５の直径とそのストロークで設定される液体７の吐出量を非常に小さくでき、数マイクロリットルさらには数ナノリットルといった極微量の液体吐出を容易に実現できる。
【００５２】
（５）さらに、プランジャ５５つまりプランジャ挿入孔５３を１本しか形成していないため、各摺接面３８、５１において、プランジャ挿入孔５３、各開口４０，４３が形成されていない平面部分の面積を大きく確保できる。このため、各摺接面３８、５１が互いに摺接することによるシール性能を向上でき、吸入開口４３および吐出開口４０間を確実にシールすることができる。
その上、平面部分の面積が大きいため、プランジャ挿入孔５３を吸入開口４３から吐出開口４０に移動させる間に、プランジャ挿入孔５３を各開口４０，４３から確実に隔離でき、吐出精度を向上できる。
さらに、１本のプランジャ挿入孔５３およびプランジャ５５のみを設けたので、ポンプ駆動軸６０つまりはポンプブロック５０の１回転によって１回の吐出動作が行われるため、１回毎の吐出動作が同一になり、１回毎の吐出量の精度も向上できる。
【００５３】
（６）また、マイロクメータ８０を操作してガイド部材２０の傾斜角度を変えるだけで、吐出量を調整できるため、吐出量を容易に調整することができる。このため、カムを利用した場合に比べて、容易に吐出量を調整でき、さらにはディスペンサ１の動作中であっても調整が可能であり、汎用性の高いディスペンサ１にすることができる。
その上、吐出量は、ガイド部材２０の傾斜角度つまりマイロクメータ８０の目盛りに比例しているため、マイロクメータ８０の目盛りによって吐出量を正確にかつ確実に調整できる。
さらに、ガイド部材２０においては、ローラガイド２４部分の変化量（高さ方向の変化量）に対して、当接軸２５部分の変化量が比例して拡大されるため、マイロクメータ８０の操作量に対するローラガイド２４部分の移動量が小さくなり、その分、吐出量の微調整を容易に行うことができる。
【００５４】
（７）また、マイロクメータ８０や付勢部材８６によって、ガイド部材２０は、固定軸２１と当接軸２５とが同じ高さ位置つまり水平な状態から、当接軸２５が固定軸２１よりも上方に位置する状態つまり当接軸２５側が上方に移動してガイド部材２０が傾斜されるように構成されているので、プランジャ５５の下方ストロークエンドの位置を一定にすることができる。このため、プランジャ５５の下方ストロークエンドの位置を、プランジャ挿入孔５３の下端開口近傍に設定すれば、プランジャ５５が下方ストロークエンドに移動した際のプランジャ挿入孔５３内のデッドスペースを小さくでき、プランジャ挿入孔５３内での液体７の滞留を防止することができる。その上、ガイド部材２０の傾斜角度で変化するプランジャ５５の上方ストロークエンドの調整範囲をほぼプランジャ挿入孔５３の全範囲（下端から上端まで）確保でき、吐出量の調整範囲を大きくすることができる。
【００５５】
（８）摺接面５１にダイヤモンドライクカーボン膜をコーティングしているので、摺接面３８、５１のシール性能、摺動性を向上でき、平面バルブの性能を大幅に向上することができる。
【００５６】
（９）図１１（Ａ）に示す停止状態では、プランジャ挿入孔５３は、吸入開口４３に連通しており、吐出開口４０は摺接面５１によって塞がれているため、液漏れの発生を防止することができる。
【００５７】
（１０）液７が入れられる容器３０内にバルブブロック３５、ポンプブロック５０、プランジャ５５等を配置したので、仮にプランジャ挿入孔５３およびプランジャ５５の摺動面から液７が漏れても、それらの液７は容器３０内に戻るだけであり、ポンプ部３の外部や駆動部２側に液体７が漏れることがない。
このため、ポンプ部３に摺動面からの液漏れを防止するためのＯリング等のシール材を設ける必要がなく、構造を簡単にできかつコストも低減することができて安価に提供することができる。その上、シール材が不要であるから、シール材を設けた場合に定期的に必要となるシール材の交換作業を無くすことができる。
【００５８】
（１１）さらに、プランジャ挿入孔５３部分に気泡などが混入した場合でも、その気泡はプランジャ挿入孔５３およびプランジャ５５の摺動面を通して容器３０側に排出され、プランジャ挿入孔５３内に留まることがないため、プランジャ挿入孔５３内に区画された液体７に気泡が含まれることによる吐出量のバラツキを防止することができ、その分、極微量の液体７を吐出する場合であっても、精度を高めることができる。
なお、プランジャ挿入孔５３およびプランジャ５５の摺動面にシールが設けられていないことから、液体７も僅かながらその摺動面から漏れる可能性があるが、吐出動作がポンプブロック５０を１回転させて１回の吐出動作を行うことを繰り返すものであり、液体７の漏れ量も１回毎の吐出動作で一定しているため、１回毎の吐出量も一定にでき、十分に精度を確保できる。
さらに、液体７の吸入時に発生する気泡や、気泡を内在する液体７を吐出する場合に、仮にプランジャ挿入孔５３に気泡が溜まっても、その気泡はプランジャ挿入孔５３の上方に集まり、プランジャ５５の摺動時にプランジャ５５およびプランジャ挿入孔５３の摺動面を漏れ出す液体７によって押し上げられてプランジャ挿入孔５３の上端から排出でき、この点でも、プランジャ挿入孔５３内に気泡が溜まることを防止できて、吐出量の精度向上を実現できる。
【００５９】
（１２）ポンプブロック５０をバルブブロック３５に当接させるための押圧ばねと、ローラ６５をローラガイド２４に当接させるための押圧ばねを、１つのコイルばね５６で兼用しているため、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
【００６０】
（１３）ポンプ部３に容器３０を設け、この容器３０に液体７を入れてあるため、液体７の移送距離を短くでき、高粘度の液７であっても加圧手段を設けることなく、プランジャ挿入孔５３に確実に供給することができる。その上、液体７の移送距離が短いため、吸入効率も向上することができる。
また、容器３０を着脱して液７を補充する場合には、圧送ポンプのような移送手段が不要なため、構造が簡易となり、ディスペンサ１を安価に提供できる。
【００６１】
（１４）さらに、極微量の液体７を吐出する場合等のように容器３０の容積に対して吐出量が少ない場合には、容器３０に液７を満たせば、半日あるいは１日分の吐出量を確保できるため、容器３０を着脱して液７を補充する場合であっても、作業性や生産性が低下することもない。なお、液７の補充時期は、液面計を設けたり、一定時間当たりの吐出量から補充サイクルを設定することなどで容易に管理することができる。
【００６２】
（１５）また、仮に容器３０に、液７を貯蔵するタンクから圧送ポンプ等を用いて液７を移送する手段を設けたとしても、容器３０に液７が一旦貯められるため加圧された液７の圧力を減圧することができる。このため、圧送ポンプを用いていてもポンプ部３における圧力を低くでき、加圧による液漏れも防止することができる。
【００６３】
（１６）ペーストのように高粘度の液７は、ポンプ部３と吐出ポート４１とが離れていると液７の吐出に遅れが生じるが、本実施形態によれば、液７を吐出するプランジャ５５と吐出ポート４１や吐出針４６とが極めて近いので、液７の吐出の遅れを防止できる。
【００６４】
（１７）沸点が低く気化しやすいアルコール等の溶剤は、従来のポンプではポンプ内への吸入時あるいはチェック弁通過時等、流れが複雑になる時に泡が発生しやすく、この泡が溜まってしまい液７が吐出されない場合があるが、本実施形態によればポンプ部３と吐出ポート４１とが極めて近いうえ、比較的大きな開口である吸入ポート４２から液を吸入できて液７の吸入面積を広くでき、液７を円滑に流入することができて流れも複雑とならないので、吸入負圧を小さくできて泡が発生することもなく、液７を正常に吐出することができる。従って、気化しやすい液体７の吐出にも利用することができる。
また、仮に泡が発生しても、泡は液７に比べて比重が軽いから容器３０内の上方に移動する。このため、容器３０の最下端部に設けられたポンプブロック５０やバルブブロック３５部分には泡が残らず、常に泡の含まれない液７を吐出することができる。さらに、ポンプブロック５０やバルブブロック３５が容器３０の最下端部に形成されているので、容器３０の最も底の部分から液体７を吸入し、吐出することができるので、残液を少なくでき、沈殿物の堆積も防止できる。
【００６５】
（１８）バルブブロック３５の吐出ポート４１および吸入ポート４２は、軸直交方向の端面で摺接する摺接面３８，５１によりシールされるから、この部分においてもＯリング等のゴム製品を必要とすることなく、十分にシール可能である。従って、シール材の変形による吐出量の変動を無くすことができ、極微量の液７であっても高精度の吐出が行える。
【００６６】
（１９）また、液体７の１回の吐出動作毎の吐出量は、マイロクメータ８０でガイド部材２０の傾斜角度を調整するだけで簡単に調整でき、かつ吐出速度はモータ１１の回転速度を制御するだけで簡単に調整することができ、取り扱い性も向上することができる。
さらに、プランジャ５５の移動によって液７を吸入、吐出しているので、空気圧などによって液を吐出するタイプのポンプに比べて吐出量の精度を向上でき、極微量の液７でも正確に吐出することができる。
【００６７】
（２０）ポンプ部３の液７に接する容器３０やバルブブロック３５、ポンプブロック５０等をステンレスやセラミックス等の耐薬品性等に優れた材質で形成することができるので、各種の吐出液７を取り扱うことができる。また、ポンプ部３と駆動部２とが分かれているため、ポンプ部３のみに単価の高いステンレスやセラミックスを用いることもでき、耐薬品性のディスペンサ１であっても低価格で提供することができる。
【００６８】
（２１）また、ポンプ部３の容器３０は、袋ナット３１を外すことで駆動部２から容易に分離することができる。従って、ポンプ部３のみを洗浄できてメンテナンスも容易に行うことができ、吐出液７の種類を変更する場合などでも、簡単に行うことができる。
その上、Ｃリング６６を取り外せば、ポンプ駆動軸６０から回転伝達ロッド６２、ポンプブロック５０、プランジャ５５等も容易に分解できるため、洗浄やメンテナンス作業を容易にでき、かつ組立性も向上できる。
また、ポンプ駆動軸６０も駆動部側駆動軸６０Ａ、ポンプ部側駆動軸６０Ｂに分割可能なため、連結部材５を取り外せば、ポンプ部側駆動軸６０Ｂを駆動部２から容易に取り外すことができ、洗浄や組立等も容易に行うことができる。
【００６９】
（２２）従来、ポンプブロック５０の回転動作とプランジャ５５の進退動作のように、異なる２つの動作を行う場合には、２つのステッピングモータを用いることが一般的であり、このため駆動部２の小型化が難しく、コストも高いという問題があった。しかし、本実施形態では、ガイド部材２０およびローラ６５を設けることで、ポンプブロック５０の回転動作とプランジャ５５の進退動作とを実現でき、モータ１１も１つでよいため、ディスペンサ１を小型化でき、かつ安価に提供することができる。
その上、カムを用いて上下動させる場合には、プランジャ５５の上下ストロークを変えるために、異なるカムを組み込まなければならず、ストロークの異なるディスペンサ１を複数用意したり、ディスペンサ１を分解してカムを交換しなければならない。これに対し、本実施形態では、傾斜角度調整可能なガイド部材２０を設けたので、ストロークの調整も容易にでき、コストを低減できる。
【００７０】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形は本発明に含まれるものである。
例えば、ガイド部材２０としては、前記実施形態のものに限らず、例えば、図１３に示すように、ローラガイド２４を円形ではなく、下方ストロークエンドおよび上方ストロークエンドとなる部分、つまり固定軸２１に近接する部分と、当接軸２５に近接する部分とに、これらの軸と平行となる平行部２４Ａを設けたローラガイド２４を利用してもよい。この平行部２４Ａを有するローラガイド２４を備えたガイド部材２０を用いれば、ローラ６５がこの平行部２４Ａ部分を移動する時つまり吐出動作と吸入動作との切替時であり、プランジャ挿入孔５３が摺接面３８で塞がれている時に、プランジャ５５が下方ストロークエンド位置や上方ストロークエンド位置で停止して上下動しないため、より動作を安定させることができる。
【００７１】
また、前記実施形態では、容器３０内に液体７を供給していたが、図１４に示すように、液体７が入れられる容器９０を別途設け、この容器９０から液供給路９１、バルブブロック３５に形成された吸入ポート４２を介して摺接面３８に開口する吸入開口４３まで液体７を供給する通路を形成したものを用いてもよい。なお、この場合には、ケース３０内にプランジャ挿入孔５３から液体７が漏れないように、プランジャ５５およびプランジャ挿入孔５３の摺動面にシール材９２が介在されている。このシール材９２を介在させるために、ポンプブロック５０は上ブロック５０Ａおよび下ブロック５０Ｂに２分割されており、ピン９４によって回り止めされて連結されている。
このように容器９０を別体とすれば、容器９０を容易に交換でき、容器９０入りで販売されているような高価な液体７も容易に取り扱うことができる。また、ケース３０内に液体が入らないため、吐出液７の種類を変える場合等でもケース３０内を洗浄などする必要性が少なくなり、メンテナンス作業が簡単になる。
【００７２】
さらに、ガイド部材２０としては、例えばローラガイド２４の一部に凹凸を設けるなどして平面以外の形状にし、例えば、吐出動作が終了する時に、一時的にプランジャ５５を上昇させて吐出ポート４１から液を吸引してから、バルブを切り替えるようにして、吐出終了時の吐出針４６先端の液残りを少なくするようにしてもよい。
【００７３】
ポンプブロック５０の回転駆動手段としては、前記モータ１１および回転位置検出センサ１７を利用したものに限らない。例えば、回転位置検出センサ１７を設けずに、前記サーボモータ１１内に組み込まれるエンコーダを利用して位置検出を行ってもよい。具体的には、１回転に１回パルスを出力するＺ相を有するインクリメンタル形のエンコーダを有するサーボモータや、絶対位置を検出可能なアブソリュート形のエンコーダを有するサーボモータをモータ１１として利用する場合には、回転位置検出センサ１７は設けなくてよい。
さらに、回転駆動手段としては、モータと１回転クラッチなどを用いてもよく、要するに、ポンプ駆動軸６０つまりポンプブロック５０を１回転毎に制御可能なものであればよく、実施にあたって適宜選択すればよい。
【００７４】
さらに、前記実施形態では、図１１（Ａ）に示す吸入開口４３にプランジャ挿入孔５３が連通された状態を原点位置としていたが、吐出する液７の種類などに応じて、たとえば図１２（Ｃ）に示すような吐出開口４０にプランジャ挿入孔５３が連通された状態等の他の状態を原点位置としてもよい。ただし、前記図１１（Ａ）の状態を原点位置とすれば、ディスペンサ１が停止している際に吐出開口４０がポンプブロック５０で塞がれているので、液垂れを確実に防止することができる利点がある。
【００７５】
ガイド部材２０の傾斜角度を調整する構成としては、前記実施形態に限らず、例えば、固定軸２１をガイド部材２０に対して回動不能に固定し、この固定軸２１にハンドルなどを設け、固定軸２１を直接回転させることでガイド部材２０を傾斜させるものでもよい。
また、前記マイロクメータ８０やハンドルなどのガイド部材２０を傾斜させる部材を電動制御可能に構成し、ライン上に組み込んだ際に、そのラインを流れる製品に応じて前記マイロクメータ８０等を電動駆動して吐出量を変更できるようにしてもよい。このような構成にすれば、多品種が混在して流れる製造ラインにおいて、その製品に応じた吐出量の調整を自動化でき、自動製造ラインにも容易に組み込むことができる。
【００７６】
さらに、前記実施形態では、ガイド部材２０を傾斜させるにあたって、当接軸２５を固定軸２１よりもモータ１１側つまりバルブブロック３５から離れる方向に移動するようにしていたが、逆に当接軸２５を固定軸２１よりもバルブブロック３５側に近づく方向に移動するようにしてもよい。さらには、固定軸２１を中心として、当接軸２５をモータ１１側およびバルブブロック３５側の両方に移動可能に構成してもよい。
また、前記実施形態では、固定軸２１をガイド部材２０の一端側に形成していたが、ガイド部材２０の両端間の中心部分や、貫通孔２２が形成された部分などに設けてもよい。
【００７７】
さらに、バルブブロック３５の吸入ポート４２は、溝状のものに限らず、吸入開口４３と側面３９Ａに形成された開口とを連通するようにバルブブロック３５内部に形成されたものでもよい。また、吐出開口４０の形状や大きさも適宜設定すればよい。その他、ポンプ部３の容器３０の形状やディスペンサ１全体の形状等は実施にあたって適宜設定すればよい。
【００７８】
【発明の効果】
このような本発明のポンプ式ディスペンサによれば、１回毎の吐出量の変動が少なくて精度を高くでき、耐久性に優れ、高速動作も容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のディスペンサを示す正面図である。
【図２】前記実施形態の駆動部を示す縦断面図である。
【図３】前記実施形態のポンプ部を示す縦断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った要部の断面図である。
【図５】ガイド部材が水平な状態における図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】前記実施形態のガイド部材を示す斜視図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】前記実施形態のポンプ部の要部を示す斜視図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】前記実施形態のポンプ部の下面図である。
【図１１】前記実施形態のポンプ部の動作を示す説明図である。
【図１２】図１１の動作の続き示す説明図である。
【図１３】本発明の変形例のガイド部材を示す断面図である。
【図１４】本発明の変形例のディスペンサを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ディスペンサ
２ 駆動部
３ ポンプ部
７ 液体
１０ ボディ
１１ モータ
１２ 回転連動部材
１３ ローラ
１５ 回転伝道部材
１７ 回転位置検出センサ
２０ ガイド部材
２１ 固定軸
２２ 貫通孔
２３ 切り欠き
２４ ローラガイド
２４Ａ 平行部
２５ 当接軸
３０ 容器（ケース）
３５ バルブブロック
３８ 摺接面
３９ テーパ面
３９Ａ 側面
４０ 吐出開口
４１ 吐出ポート
４２ 吸入ポート
４３ 吸入開口
４５ 吐出ノズル
４６ 吐出針
５０ ポンプブロック
５０Ａ 上ブロック
５０Ｂ 下ブロック
５１ 摺接面
５２ 係合溝
５３ プランジャ挿入孔
５５ プランジャ
５６ 付勢手段であるコイルばね
６０ ポンプ駆動軸
６０Ａ 駆動部側駆動軸
６０Ｂ ポンプ部側駆動軸
６２ 回転伝達ロッド
６２Ａ 溝
６２Ｂ ピン
６３ 係合溝
６４ 係合溝
６５ 従動部であるローラ
６６ Ｃリング
８０ マイロクメータ
８１ スピンドル
８２ 当接部材
８５ 付勢手段であるコイルばね
８６ 付勢部材
９０ 容器
９１ 液供給路
９２ シール材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump-type dispenser that sucks and discharges a liquid using reciprocating motion of a plunger.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, as a liquid dispenser (liquid discharge device), a method of pressurizing and extruding a liquid filled in a syringe with air for a short time or a method of opening a valve for a short time while pressurizing the liquid have been mainstream.
However, in these systems, the accuracy of the discharge amount is not so high, and it is difficult to discharge a small amount. Therefore, pump type dispensers satisfying these requirements have been increased.
[0003]
As the pump-type dispenser, a pump-type dispenser that can be easily controlled, such as a gear pump proportional to the rotation amount, a viscous pump, a screw pump, or a positive load pump using an automatic valve, is used. These dispensers had higher accuracy than dispensers other than the pump type, but they dispensed a very small amount of dispensers used in pharmaceutical analyzers, etc. In some cases, it is not always possible to meet the demands for further improvement in accuracy and small-volume ejection, which are required for a dispenser or the like for performing such a dispenser.
[0004]
For such a high-precision and small-volume discharge application, a forced valve plunger pump type dispenser that can achieve high precision, although the control is somewhat difficult, is used. The following are known as such dispensers.
[0005]
(1) D-cut plunger pump
This is a pump in which a D-cut plunger pump which rotates and switches a valve is combined with a plunger barrel having a front end closed and provided with suction and discharge ports on both sides. Dispenser is simple and excellent except for the disadvantages of slight leakage, unavoidable stagnation, and difficulty in discharging a very small amount of microliters to nanoliters due to its structure. It is.
(2) Rotary valve type plunger pump
In this method, a flat valve, a cylindrical valve, and a plunger are independently provided, and the pump is combined. Since the valve and the plunger are separate, there is a demerit that a stagnant portion increases.
[0006]
(3) Cylindrical plunger pump
As described in JP-A-2-55878 and JP-A-2-230975 filed by the present applicant, the flat valve, the cylindrical valve, and the plunger are concentrically arranged and integrated to form the above-mentioned ( Compared to the methods 1) and (2), the pump has a very small stagnation portion and significantly improved accuracy. However, it is difficult to avoid the submerged pump structure because the sealing structure is complicated.
[0007]
(4) Planar valve plunger pump
In the above (3), although the ejection accuracy was greatly improved, there was a problem that the sealing structure became complicated. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-324743, the present applicant integrates the two flat valves and the plunger, thereby making it possible to reduce the number of valves compared to the above methods (1) and (2). We have developed a flat valve plunger pump-type dispenser that can significantly improve accuracy by minimizing the stagnation part and simplify the sealing structure.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the flat valve plunger pump type dispenser described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-324743, it is difficult to increase the speed (one discharge time), and there is a problem in terms of durability.
That is, in the dispenser, the clutch is provided, and the pump block into which the plunger is inserted is rotated or stopped, so that the hole into which the plunger is inserted matches the suction hole or the discharge hole during the suction operation or the discharge operation. It was configured to be able to stop in a state. For this reason, in one cycle of the discharge operation, the rotation and the stop have to be performed twice, and there is a limit in shortening the operation time of one cycle.
[0009]
Further, in the dispenser, since the plunger is moved forward and backward with respect to the pump block using a ball screw, there is a problem that it is difficult to shorten the operation time, and if the shortening is performed, durability is reduced. That is, in order to shorten the discharge time, it is necessary to move the ball screw forward and backward at a high speed. However, it is difficult for the ball screw to perform such a short distance reciprocating movement at a high speed, and wear is severe, resulting in durability. There was a problem of lowering.
[0010]
An object of the present invention is to provide a pump-type dispenser which can reduce fluctuations in the discharge amount each time, can increase accuracy, is excellent in durability, and can operate at high speed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A pump type dispenser according to the present invention is provided with a valve block having a sliding contact surface, a pump block having a sliding contact surface capable of contacting the sliding contact surface of the valve block, and a pump block dispensed along an axial direction of the pump block. A plunger inserted into the single plunger insertion hole so as to be slidable in the axial direction, a pump drive shaft rotatably supported with the pump block and capable of moving forward and backward with the plunger with respect to the pump block; A rotary drive unit configured to rotate the shaft so as to be controllable in one rotation unit; and an advance / retreat drive unit configured to advance / retreat the pump drive shaft toward / from the valve block, wherein the valve block is formed on the sliding contact surface. A discharge port communicating the discharge opening formed and a discharge opening formed on the outer surface side facing the sliding contact surface, and a suction opening formed on the sliding contact surface and a liquid. A suction port communicating with a supply port opened on the supply side of the pump block, and a plunger insertion hole of the pump block is formed in a position communicable with the discharge opening and the suction opening of the valve block along the axial direction. The forward / backward drive means is provided so as to be capable of adjusting a tilt angle with respect to a reference portion orthogonal to the axial direction of the pump drive shaft, and a driven portion attached to the pump drive shaft, and A guide member that guides a driven portion that moves with rotation and drives the pump drive shaft forward and backward. One end of the guide member is rotatably supported on a fixed shaft fixed to the case, and the other end of the guide member is moved in the axial direction of the pump drive shaft to guide the guide member. Discharge amount setting means capable of adjusting the inclination angle with respect to the reference plane, the discharge amount setting means, from the state where the other end side of the guide member is located on the same reference plane as the fixed axis, to the fixed axis It is provided so that it can move only in the direction away from the pump block It is characterized by the following.
[0012]
In the present invention, since the pump drive shaft is rotated and driven forward and backward by using a cam system including a guide member and a driven portion without using a ball screw, high-speed rotation, that is, high-speed discharge is possible, and durability is improved. Can also be improved.
Further, since only one plunger insertion hole and plunger are provided, one discharge operation is performed by one rotation of the pump drive shaft, that is, the pump block. The accuracy of the discharge amount per time is also improved.
[0013]
Further, by adjusting the inclination angle of the guide member, the discharge amount can be adjusted in proportion to the inclination angle, so that the discharge amount can be easily adjusted and changed as compared with the case where a cam is used, and the versatility is high. Can be a dispenser.
[0015]
One end of the guide member is rotatably supported on a fixed shaft fixed to the case, and the other end of the guide member is moved in the axial direction of the pump drive shaft to guide the guide member. To have a discharge amount setting means capable of adjusting the inclination angle of the member with respect to the reference plane, By simply moving the other end of the guide member in the axial direction of the pump drive shaft by the discharge amount setting means, the inclination angle of the guide member can be adjusted, and the discharge amount can be easily adjusted.
[0017]
Further, since the discharge amount setting means allows the other end side of the guide member to move only in a direction away from the pump block with respect to the fixed shaft from a state in which the guide member is located on the same reference plane as the fixed shaft, The position where the driven shaft is close to the fixed shaft, that is, the position where the pump drive shaft, that is, the plunger is closest to the valve block side, can be fixed. Therefore, if the position of this state is set so that the tip of the plunger is substantially aligned with the end face position of the plunger insertion hole of the pump block, the dead space when the plunger moves to the valve block side most can be reduced, and the plunger insertion hole can be reduced. The liquid can be prevented from staying inside. In addition, the adjustment range of the stroke amount when the guide member is inclined can be maximized, and the adjustment range of the ejection amount can be increased.

[0018]
Here, it is preferable that the discharge amount setting means includes a micrometer, and the other end of the guide member is configured to be moved in conjunction with the forward / backward movement of a spindle of the mylocometer.
If a micrometer is used, the discharge amount can be set using the scale of the micrometer, and the setting operation can be performed easily and with high accuracy.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a dispenser 1 according to one embodiment of the present invention. The dispenser 1 includes a driving unit 2 having a driving mechanism and a pump unit 3.
[0020]
As shown in FIG. 2, the driving unit 2 includes a body 10 formed of a plurality of plates or blocks in a box shape, and a motor 11 fixed to the body 10. As the motor 11, a servomotor, a stepping motor, or the like is used, and a motor that can be controlled for each rotation using a rotation position detection sensor 17 described later or a position detection sensor such as an encoder built in the servomotor is used. Used.
[0021]
A rotation interlocking member 12 formed in a substantially cylindrical shape is fixed to an output shaft of the motor 11. As shown in FIG. 4, the rotation interlocking member 12 is formed with a flange 12A provided with a notch 12B at one place, and the rotation position detecting sensor 17 disposed at the flange 12A portion allows the notch 12B to be formed. Is passed through the rotation position detection sensor 17 so that one rotation of the rotation interlocking member 12, that is, the motor 11 can be detected.
As shown in FIG. 4, three rollers 13 are pivotally supported on the peripheral surface of the lower portion (tip portion) of the rotation interlocking member 12. The rollers 13 are arranged on the peripheral surface of the rotation interlocking member 12 at a center angle of 120 degrees.
[0022]
A pump drive shaft 60 rotatably supported on the body 10 is disposed on the axis of the rotation interlocking member 12 and the motor 11. As shown in FIGS. 2 and 3, the pump drive shaft 60 extends from the drive unit 2 to the pump unit 3, and includes a drive unit-side drive shaft 60 </ b> A disposed in the drive unit 2 and a pump unit 3. It is formed so as to be separable from the pump unit side drive shaft 60B to be arranged.
Thereby, when removing the pump unit 3 from the drive unit 2 such as when cleaning the pump unit 3, the pump unit-side drive shaft 60B can be removed together with the pump unit 3.
[0023]
At the upper end (motor 11 side) of the drive section side drive shaft 60A, a rotary transmission member 15 formed in a substantially cylindrical shape and formed with three guide grooves 15A for guiding the rollers 13 is fixed.
By arranging the roller 13 in the guide groove 15A of the rotation transmission member 15, the pump drive shaft 60 can move forward and backward (movable up and down) in the axial direction with respect to the rotation interlocking member 12, that is, the motor 11. In addition, the rotation force of the motor 11 is transmitted as it is, and the motor 11 rotates together with the rotation interlocking member 12.
[0024]
As shown in FIG. 5, a fixed shaft 21 adjacent to the drive unit side drive shaft 60A and orthogonal to the shaft 60A is attached to the body 10. A guide member 20 formed in a substantially square plate shape is rotatably supported on the fixed shaft 21.
As shown in FIG. 6, the guide member 20 is formed with a through hole 22 into which the pump drive shaft 60 can be inserted and a U-shaped notch 23. On the lower surface of the guide member 20 (the surface on the side of the pump section 3), a roller guide 24 having a semicircular cross section around the through hole 22 and a ring shape (circular shape) arranged around the through hole 22 is provided. It is formed integrally. A contact shaft 25 parallel to the fixed shaft 21 is attached to the notch 23.
[0025]
The contact member 82 is in contact with the upper surface of the contact shaft 25. The contact member 82 is composed of a main body that is in contact with the contact shaft 25 and a screw that is screwed to the main body, and a spindle 81 of the mylocometer 80 fixed to the body 10 is abutted on the upper surface of the screw. Touched.
On the other hand, an urging member 86 that is urged upward (toward the motor 11) by a coil spring 85, which is urging means disposed in the body 10, is in contact with the lower surface of the contact shaft 25.
[0026]
Therefore, the contact shaft 25 is constantly urged upward by the urging member 86, and when the operation knob of the mylocometer 80 is turned to move the spindle 81 forward and backward (up and down) to move the contact member 82 up and down. The contact shaft 25 also moves up and down in conjunction with the movement, and as a result, the guide member 20 can rotate about the fixed shaft 21 as a fulcrum to adjust the inclination angle.
For this reason, in the present embodiment, the mylocometer 80, the contact member 82, the coil spring 85, and the urging member 86 constitute a discharge amount setting unit.
[0027]
In this embodiment, if the guide member 20 is orthogonal to the pump drive shaft 60, that is, if the pump drive shaft 60 is arranged along the vertical direction, the urging member 86 Is set so that the lower end thereof abuts on the body 10. For this reason, the guide member 20 moves from a position where the fixed shaft 21 and the contact shaft 25 are at the same height, that is, a horizontal state, to a state where the contact shaft 25 is located above the fixed shaft 21, that is, the contact shaft 25. The guide member 20 is configured such that the side moves upward and the guide member 20 is inclined.
Further, by changing the screwing position of the screw of the contact member 82, when the guide member 20 is in a horizontal state, the scale of the mylocometer 80 becomes "0" (reference position) so that the scale of the contact member 82 becomes "0" (reference position). The dimensions are adjusted.
[0028]
A roller 65 which is a driven part fixed to the driving part side drive shaft 60 </ b> A is in contact with the roller guide 24 of the guide member 20. The roller 65 is always in contact with the roller guide 24 when the pump drive shaft 60 is urged upward (toward the motor 11) by a coil spring (biasing means) 56 described later.
Therefore, when the motor 11 and the pump drive shaft 60 rotate, the roller 65 moves along the roller guide 24. At this time, if the guide member 20 is in a horizontal state, the pump drive shaft 60 does not move up and down. However, if the guide member 20 is tilted by operating the mylocometer 80, the roller 65 moves along the roller guide 24. It moves up and down, and the pump drive shaft 60 also moves up and down in conjunction with the movement.
[0029]
As shown in FIG. 3, the pump unit 3 includes a container (case) 30 detachably attached to the cylindrical connecting member 5 screwed to the body 10 of the drive unit 2 by a cap nut 31.
The connecting member 5 rotatably supports the pump section side drive shaft 60B. In addition, a sealing material is interposed at a connecting portion between the connecting member 5 and the container (case) 30 so that the liquid 7 in the container 30 does not leak to the drive unit 2 side or the outside.
The container 30 is made of stainless steel, fluororesin, titanium, or the like, and has a substantially cylindrical shape.
[0030]
A stainless steel valve block 35 is screwed to the lower end of the container 30.
As shown in FIGS. 7 to 9, the valve block 35 is formed in the shape of a stepped disk having a convex cross section, and is connected to a smooth sliding contact surface 38 facing the inside of the container 30 and the sliding contact surface 38. It has a tapered surface 39 and a side surface 39A that are formed and exposed in the container 30.
Further, the valve block 35 has a discharge port 41 penetrating in the axial direction from a discharge opening 40 formed in the sliding contact surface 38 and a groove-shaped suction formed from the sliding contact surface 38 to the tapered surface 39 and the side surface 39A. A port 42 is formed.
The discharge opening 40 is made larger than the diameter of the discharge port 41. In addition, a suction opening 43 is formed by an opening formed in the sliding contact surface 38 of the suction port 42.
[0031]
A discharge nozzle 45 having a discharge needle 46 is screwed to the lower surface of the valve block 35, so that the liquid 7 discharged from the discharge port 41 is discharged from the discharge needle 46 via the discharge nozzle 45. I have.
On the side surface of the container 30, a liquid injection port 30A for supplying a liquid to be discharged into the container 30 and a drain port 30B provided for air venting and draining are formed at a lower portion and an upper portion of the container 30.
[0032]
A pump block 50 having a substantially cylindrical shape as a whole is disposed adjacent to the valve block 35 in the container 30.
At the lower end of the pump block 50, a smooth sliding contact surface 51 that slides on the sliding contact surface 38 of the valve block 35 is formed.
In the present embodiment, the pump block 50 is made of super engineering plastic such as polyamideimide or ceramic, and the valve block 35 is made of stainless steel. Further, the sliding contact surface 38 is coated with a diamond-like carbon film, which satisfies both sealing and sliding properties when slidingly contacting the sliding contact surface 51, and has a structure excellent in durability. ing.
[0033]
As shown in FIG. 8, two rotation transmitting rods 62 are fixedly engaged with a large diameter portion 61 formed at the lower end of the pump drive shaft 60. That is, on the outer peripheral surface of the large diameter portion 61, two engagement grooves 63 are formed in the axial direction of the large diameter portion 61, and one engagement groove 64 is formed in the circumferential direction. The rotation transmission rod 62 is also formed with a groove 62A corresponding to the engagement groove 64. The upper end of the rotation transmission rod 62 is arranged in each of the engagement grooves 63, and the rotation transmission rod 62 is formed in the engagement groove 64 and the groove 62A. Each rotation transmission rod 62 is detachably fixed to the large-diameter portion 61 by engaging a locking member such as a C-ring 66 having a spring property.
[0034]
At the upper end of the pump block 50, an engagement groove 52 with which the two rotation transmission rods 62 are engaged is formed. Thus, when the pump drive shaft 60 rotates, the pump block 50 rotates via the rotation transmission rod 62 and the engagement groove 52.
A pin 62B is provided at the lower end of the rotation transmission rod 62 so as to project in the direction perpendicular to the axis, so that the rotation transmission rod 62 moves up and down relative to the pump block 50 within the range of the side cutout of the pump block 50. Have been able to.
[0035]
As shown in FIG. 7, the pump block 50 has a single plunger insertion hole 53 formed therethrough. The plunger insertion hole 53 is formed at a position where it can communicate with the discharge opening 40 and the suction opening 43 of the valve block 35 as the pump block 50 rotates.
[0036]
A plunger 55 is inserted into the plunger insertion hole 53, and a coil spring 56 as urging means is interposed between the plunger 55 and the pump block 50. By the coil spring 56, the plunger 55 is always in contact with the large diameter portion 61 of the pump drive shaft 60, and the pump block 50 is urged toward the valve block 35, so that the sliding surface 38 of the valve block 35 and the pump block The sliding surface 51 of the sliding member 50 is brought into sliding contact with a predetermined pressure.
The diameter of the portion of the plunger 55 inserted into the plunger insertion hole 53 can be set as appropriate. For example, in the case of the thinnest, it can be thinned to about 0.3 to 0.8 mm. On the other hand, if the thickness is to be increased, there is no particular limitation, and it may be set according to the ejection amount.
Further, the coil spring 56 constantly urges the pump drive shaft 60 upward through the plunger 55, whereby the roller 65 is always in contact with the roller guide 24 of the guide member 20.
[0037]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In each of FIGS. 11A, 11B, 12C, and 12D, the left-hand drawing is a sectional view of the guide member 20 from the top, the pump block 50, and the valve. It is a cross-sectional view of the block 35 portion, a schematic diagram showing the positional relationship between the upper surface of the valve block 35 and the plunger insertion hole 53. It is the figure which made the cross section in (position which differs by 90 degrees).
[0038]
First, the liquid 7 is supplied into the container 30. The supply of the liquid 7 may be performed by removing the container 30 and putting the liquid 7 therein, and then attaching the liquid 7 again, or may be supplied from the liquid injection port 30A via a tube or the like.
[0039]
Further, the discharge amount is set in advance by operating the mylocometer 80 to incline the guide member 20. In the present embodiment, the discharge amount changes in proportion to the stroke amount of the plunger 55. The stroke amount is set based on the vertical movement amount of the roller 65, that is, the height from the lower end position to the upper end position of the roller guide 24 of the guide member 20. The height of the roller guide 24 in the vertical position is proportional to the angle of inclination of the guide member 20, and the angle of inclination is set by the position of the contact member 82, that is, the position of the spindle 81 of the mylocometer 80.
Therefore, if the discharge amount per scale of the mylocometer 80 is measured in advance, a scale corresponding to a desired discharge amount can be calculated. Therefore, only by operating the mylocometer 80 and adjusting the scale, the discharge amount can be calculated. Adjustments can be made.
[0040]
In the present embodiment, the state shown in FIG. In the home position, the plunger insertion hole 53 communicates with the suction opening 43. The plunger 55 is located at an intermediate position where the plunger 55 moves from a lower stroke end (a position where the roller 65 is closest to the fixed shaft 21 of the guide member 20) to an upper stroke end (a position where the roller 65 is closest to the contact shaft 25). (The middle position of the vertical stroke end).
[0041]
In this home position, when a start signal is input by pressing a start button or the like, the motor 11 is operated and the rotation interlocking member 12 is rotated. The rotation of the rotation interlocking member 12 is transmitted to the pump block 50 via the rotation transmission member 15, the pump drive shaft 60, and the rotation transmission rod 62, and the pump block 50 is rotated while being in sliding contact with the valve block 35. .
With this rotation, the plunger 55 gradually rises, and the liquid 7 is sucked from the suction port 42 into the plunger insertion hole 53 until the plunger insertion hole 53 comes off the suction opening 43.
[0042]
Then, as shown in FIG. 11B, when the plunger 55 moves to the upper stroke end position, the plunger insertion hole 53 is located at an intermediate position where the plunger 55 moves from the suction opening 43 to the discharge opening 40. Since the liquid 7 is completely isolated from the liquids 43 and 40, the liquid 7 sucked into the plunger insertion hole 53 is also separated from other liquids.
[0043]
Further, when the rotation by the motor 11 continues and the plunger 55 moves from the upper stroke end to the intermediate position of the lower stroke end as shown in FIG. 12C, the plunger insertion hole 53 is in a position communicating with the discharge opening 40. And the plunger 55 continues to move downward. Then, along with this movement, the liquid 7 in the plunger insertion hole 53 is discharged from the discharge needle 46 via the discharge port 41.
[0044]
Note that the discharge of the liquid 7 continues from when the part of the plunger insertion hole 53 starts communicating with the discharge opening 40 until the liquid 7 comes off the discharge opening 40, that is, from before the state of FIG.
[0045]
Then, when the plunger insertion hole 53 comes off the discharge opening 40 by continuing the rotation of the pump block 50, the discharge of the liquid 7 is stopped.
Thereafter, as shown in FIG. 12 (D), when the plunger 55 moves to the position of the lower stroke end, the plunger insertion hole 53 moves to the intermediate position between the discharge opening 40 and the suction opening 43, and each of these openings 43 , 40 are completely isolated from each other.
[0046]
When the pump block 50 continues to rotate, the plunger 55 rises, and from the time when the plunger insertion hole 53 communicates with the suction opening 43, the liquid 7 is sucked into the plunger insertion hole 53 as the plunger 55 rises.
Then, when returning to the state of FIG. 11A, the rotation position is detected by the rotation position detection sensor 17, and the motor 11 is stopped.
Hereinafter, a predetermined amount of the liquid 7 is sequentially discharged by repeating the above operations. It should be noted that the operation continues from FIG. 11 (A) to FIG. 11 (B), FIG. 12 (C) and FIG. 12 (D) until returning to FIG. 11 (A), that is, until the motor 11 makes one rotation. , FIG. 11 (B), FIG. 12 (C), and FIG. 12 (D).
[0047]
As described above, in the present embodiment, the pump drive shaft 60 can be controlled by the motor 11 and the rotation position detection sensor 17 every one rotation. For this reason, in this embodiment, the motor 11, the rotation interlocking member 12, and the rotation position detection sensor 17 constitute a rotation drive unit that drives the pump drive shaft to rotate in units of one rotation.
Further, the guide member 20, a roller 65 as a driven portion, and a coil spring 56 for bringing the roller 65 into contact with the roller guide 24 of the guide member 20 constitute an advance / retreat driving unit.
[0048]
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The guide member 20 and the roller 65 are provided, and the pump drive shaft 60 is configured to move up and down with the rotation operation of the pump drive shaft 60 by the motor 11, so that compared to the case where a ball screw or the like or a clutch is used, High speed rotation can be realized. That is, since the pump drive shaft 60 and the plunger 55 move up and down smoothly due to a change in acceleration caused by the rotational movement, high-speed rotation is possible, and therefore, a high-speed liquid discharge operation can be easily realized.
[0049]
(2) Further, since the discharge opening 40 and the suction opening 43 are made larger in area than the plunger insertion hole 53, the suction operation and the discharge operation are performed while the plunger insertion hole 53 is moving through these openings 40 and 43. Can be continued. For this reason, it is not necessary to stop the rotation of the pump block 50 at the time of suction or discharge, and the suction or discharge operation can be realized while the pump block 50 is rotated, so that higher-speed rotation can be easily realized.
Therefore, one rotation of the pump block 50, that is, one discharge operation can be performed in 0.1 seconds or less, which is a case where a discharge speed of 10 times or more per second is required, such as in a semiconductor manufacturing-related production line. However, it can respond sufficiently.
[0050]
(3) Furthermore, since the guide member 20 and the roller 65 are used as a mechanism for moving the pump drive shaft 60 up and down, there is no need to use a ball screw, so that the durability performance can be improved and the component replacement cycle is long. The period can be extended, and maintenance can be facilitated.
[0051]
(4) Also, a flat valve plunger pump system is used in which the pump block 50 is rotated in sliding contact with the valve block 35 to switch the discharge opening 40 and the suction opening 43 formed in the sliding surface 38. Therefore, the plunger 55 only needs to move forward and backward in the plunger insertion hole 53. Therefore, unlike the D-cut plunger pump, there is no need to perform switching by its own rotation, and the diameter of the plunger 55 can be made very small. For this reason, the discharge amount of the liquid 7 set by the diameter of the plunger 55 and its stroke can be made very small, and discharge of a very small amount of liquid such as several microliters or several nanoliters can be easily realized.
[0052]
(5) Further, since only one plunger 55, that is, only one plunger insertion hole 53, is formed, the area of the plane portion where the plunger insertion hole 53 and the respective openings 40, 43 are not formed in each of the sliding contact surfaces 38, 51. Can be secured large. For this reason, the sliding performance can be improved by the sliding contact surfaces 38 and 51 slidingly contacting each other, and the gap between the suction opening 43 and the discharge opening 40 can be reliably sealed.
In addition, since the area of the flat portion is large, the plunger insertion hole 53 can be reliably separated from the openings 40 and 43 while the plunger insertion hole 53 is moved from the suction opening 43 to the discharge opening 40, and the discharge accuracy can be improved. .
Further, since only one plunger insertion hole 53 and plunger 55 are provided, one discharge operation is performed by one rotation of the pump drive shaft 60, that is, one rotation of the pump block 50, so that each discharge operation is the same. That is, the accuracy of the discharge amount for each discharge can be improved.
[0053]
(6) The discharge amount can be adjusted only by operating the mylocometer 80 to change the inclination angle of the guide member 20, so that the discharge amount can be easily adjusted. For this reason, compared with the case where a cam is used, the discharge amount can be easily adjusted, and even during the operation of the dispenser 1, the adjustment can be performed, so that the dispenser 1 with high versatility can be obtained.
In addition, since the discharge amount is proportional to the inclination angle of the guide member 20, that is, the scale of the mylocometer 80, the discharge amount can be accurately and reliably adjusted by the scale of the mylocometer 80.
Further, in the guide member 20, the change amount of the contact shaft 25 portion is increased in proportion to the change amount (change amount in the height direction) of the roller guide 24 portion. The amount of movement of the roller guide 24 is reduced, and fine adjustment of the discharge amount can be easily performed.
[0054]
(7) In addition, the guide member 20 moves the fixed shaft 21 and the contact shaft 25 above the fixed shaft 21 from the same height position, that is, the horizontal state, by the mylocometer 80 and the urging member 86. , That is, the contact shaft 25 side moves upward and the guide member 20 is inclined, so that the position of the lower stroke end of the plunger 55 can be kept constant. For this reason, if the position of the lower stroke end of the plunger 55 is set near the lower end opening of the plunger insertion hole 53, the dead space in the plunger insertion hole 53 when the plunger 55 moves to the lower stroke end can be reduced. The stagnation of the liquid 7 in the insertion hole 53 can be prevented. In addition, the adjustment range of the upper stroke end of the plunger 55 that changes with the inclination angle of the guide member 20 can be substantially secured over the entire range (from the lower end to the upper end) of the plunger insertion hole 53, and the adjustment range of the discharge amount can be increased. .
[0055]
(8) Since the sliding surface 51 is coated with the diamond-like carbon film, the sealing performance and sliding property of the sliding surfaces 38 and 51 can be improved, and the performance of the flat valve can be greatly improved.
[0056]
(9) In the stop state shown in FIG. 11A, the plunger insertion hole 53 communicates with the suction opening 43, and the discharge opening 40 is closed by the sliding contact surface 51. Can be prevented.
[0057]
(10) Since the valve block 35, the pump block 50, the plunger 55, and the like are arranged in the container 30 in which the liquid 7 is put, even if the liquid 7 leaks from the plunger insertion hole 53 and the sliding surface of the plunger 55, they are The liquid 7 simply returns to the inside of the container 30, and the liquid 7 does not leak to the outside of the pump unit 3 or the drive unit 2 side.
Therefore, there is no need to provide a sealing member such as an O-ring for preventing liquid leakage from the sliding surface in the pump section 3, and the structure can be simplified, the cost can be reduced, and the pump section 3 can be provided at low cost. Can be. In addition, since no seal material is required, the need to periodically replace the seal material when the seal material is provided can be eliminated.
[0058]
(11) Further, even when air bubbles or the like enter the plunger insertion hole 53, the air bubbles are discharged to the container 30 side through the sliding surfaces of the plunger insertion hole 53 and the plunger 55, and may remain in the plunger insertion hole 53. Since the liquid 7 partitioned in the plunger insertion hole 53 does not include bubbles, it is possible to prevent a variation in the discharge amount due to the inclusion of air bubbles, and accordingly, even when a very small amount of the liquid 7 is discharged, the accuracy can be reduced. Can be increased.
Since no seal is provided on the sliding surfaces of the plunger insertion hole 53 and the plunger 55, there is a possibility that the liquid 7 may slightly leak from the sliding surface, but the discharge operation causes the pump block 50 to make one rotation. The discharge operation of the liquid 7 is repeated once, and the amount of leakage of the liquid 7 is constant in each discharge operation, so that the discharge amount of each discharge can be constant, and sufficient accuracy is secured. it can.
Furthermore, when the bubbles generated when the liquid 7 is sucked or the liquid 7 containing the bubbles are discharged, even if the bubbles accumulate in the plunger insertion hole 53, the bubbles collect above the plunger insertion hole 53 and the plunger 55 When sliding, the sliding surface of the plunger 55 and the plunger insertion hole 53 is pushed up by the liquid 7 leaking out and can be discharged from the upper end of the plunger insertion hole 53, which also prevents the accumulation of air bubbles in the plunger insertion hole 53. As a result, the accuracy of the discharge amount can be improved.
[0059]
(12) One coil spring 56 is used for both the pressing spring for bringing the pump block 50 into contact with the valve block 35 and the pressing spring for bringing the roller 65 into contact with the roller guide 24. And the cost can be reduced.
[0060]
(13) Since the container 30 is provided in the pump unit 3 and the liquid 7 is put in the container 30, the transfer distance of the liquid 7 can be shortened, and even if the liquid 7 has a high viscosity, no pressurizing means is provided. It can be reliably supplied to the plunger insertion hole 53. In addition, since the transfer distance of the liquid 7 is short, the suction efficiency can be improved.
In addition, when the container 7 is attached and detached and the liquid 7 is replenished, a transfer means such as a pressure feed pump is not required, so that the structure is simplified and the dispenser 1 can be provided at low cost.
[0061]
(14) Further, when the discharge amount is small relative to the volume of the container 30 such as when discharging a very small amount of the liquid 7, if the container 30 is filled with the liquid 7, the discharge amount for half a day or one day Therefore, even when the container 30 is attached and detached and the liquid 7 is replenished, workability and productivity do not decrease. The replenishment timing of the liquid 7 can be easily managed by providing a liquid level gauge or setting a replenishment cycle based on the discharge amount per fixed time.
[0062]
(15) Even if the container 30 is provided with a means for transferring the liquid 7 from a tank for storing the liquid 7 by using a pressure pump or the like, since the liquid 7 is temporarily stored in the container 30, The pressure of 7 can be reduced. For this reason, the pressure in the pump section 3 can be reduced even if a pressure pump is used, and liquid leakage due to pressurization can be prevented.
[0063]
(16) The liquid 7 having a high viscosity such as a paste has a delay in the discharge of the liquid 7 when the pump unit 3 and the discharge port 41 are separated from each other, but according to the present embodiment, the plunger that discharges the liquid 7 Since the discharge port 55 and the discharge port 41 and the discharge needle 46 are very close to each other, it is possible to prevent a delay in discharging the liquid 7.
[0064]
(17) Solvents such as alcohols having a low boiling point and which are easily vaporized easily generate bubbles when the flow becomes complicated, such as when sucking into the pump or when passing through a check valve, in a conventional pump, and the bubbles accumulate. Although the liquid 7 may not be discharged, according to the present embodiment, the pump section 3 and the discharge port 41 are very close, and the liquid can be sucked from the suction port 42 which is a relatively large opening, so that the suction area of the liquid 7 is reduced. Since the liquid 7 can be widened, the liquid 7 can flow in smoothly and the flow is not complicated, the suction negative pressure can be reduced and the liquid 7 can be discharged normally without generating bubbles. Therefore, it can also be used for discharging the liquid 7 that is easily vaporized.
Even if bubbles are generated, the bubbles move upward in the container 30 because the specific gravity is lower than the liquid 7. Therefore, no bubbles remain in the pump block 50 and the valve block 35 provided at the lowermost end of the container 30, and the liquid 7 containing no bubbles can be always discharged. Further, since the pump block 50 and the valve block 35 are formed at the lowermost end of the container 30, the liquid 7 can be sucked and discharged from the bottom of the container 30, so that the residual liquid can be reduced. Precipitation deposits can also be prevented.
[0065]
(18) The discharge port 41 and the suction port 42 of the valve block 35 are sealed by the sliding contact surfaces 38 and 51 that slide on the end surfaces in the direction perpendicular to the axis. Therefore, a rubber product such as an O-ring is also required at this portion. Without any need for sealing. Therefore, it is possible to eliminate the fluctuation of the discharge amount due to the deformation of the sealing material, and it is possible to perform the discharge with high accuracy even with a very small amount of the liquid 7.
[0066]
(19) Further, the discharge amount of each discharge operation of the liquid 7 can be easily adjusted only by adjusting the inclination angle of the guide member 20 with the mylocometer 80, and the discharge speed controls the rotation speed of the motor 11. It can be easily adjusted by itself and the handling can be improved.
Further, since the liquid 7 is sucked and discharged by the movement of the plunger 55, the accuracy of the discharge amount can be improved as compared with a pump of the type that discharges the liquid by air pressure or the like. Can be.
[0067]
(20) Since the container 30, the valve block 35, and the pump block 50, which are in contact with the liquid 7 of the pump section 3, can be formed of a material having excellent chemical resistance such as stainless steel or ceramics, various discharge liquids 7 can be used. Can handle. Further, since the pump unit 3 and the drive unit 2 are separated, stainless steel or ceramics having a high unit price can be used only for the pump unit 3, and even the chemical-resistant dispenser 1 can be provided at a low price. it can.
[0068]
(21) The container 30 of the pump unit 3 can be easily separated from the drive unit 2 by removing the cap nut 31. Accordingly, only the pump section 3 can be cleaned, maintenance can be easily performed, and even when the type of the discharge liquid 7 is changed, it can be easily performed.
In addition, if the C ring 66 is removed, the rotation transmission rod 62, the pump block 50, the plunger 55, and the like can be easily disassembled from the pump drive shaft 60, so that cleaning and maintenance work can be facilitated, and assemblability can be improved.
Further, since the pump drive shaft 60 can also be divided into the drive unit side drive shaft 60A and the pump unit side drive shaft 60B, the pump unit side drive shaft 60B can be easily removed from the drive unit 2 by removing the connecting member 5. , Cleaning, assembling, etc. can be easily performed.
[0069]
(22) Conventionally, when performing two different operations, such as the rotation operation of the pump block 50 and the forward / backward operation of the plunger 55, it is general to use two stepping motors. There was a problem that miniaturization was difficult and cost was high. However, in the present embodiment, by providing the guide member 20 and the roller 65, the rotation operation of the pump block 50 and the advance / retreat operation of the plunger 55 can be realized, and only one motor 11 is required, so that the dispenser 1 can be downsized. , And can be provided at low cost.
In addition, when moving up and down using a cam, different cams must be incorporated in order to change the vertical stroke of the plunger 55, and a plurality of dispensers 1 having different strokes are prepared, or the dispenser 1 is disassembled. The cam must be replaced. On the other hand, in the present embodiment, since the guide member 20 capable of adjusting the inclination angle is provided, the stroke can be easily adjusted, and the cost can be reduced.
[0070]
Note that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and modifications within a range that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, the guide member 20 is not limited to the one of the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. A roller guide 24 having a parallel portion 24 </ b> A parallel to these axes may be used in a portion close to the contact shaft 25 and a portion close to the contact shaft 25. If the guide member 20 provided with the roller guide 24 having the parallel portion 24A is used, when the roller 65 moves in the parallel portion 24A, that is, at the time of switching between the discharge operation and the suction operation, the plunger insertion hole 53 slides. When the contact surface 38 is closed, the plunger 55 stops at the lower stroke end position or the upper stroke end position and does not move up and down, so that the operation can be further stabilized.
[0071]
In the above-described embodiment, the liquid 7 is supplied into the container 30. However, as shown in FIG. 14, a container 90 for containing the liquid 7 is separately provided, and the liquid supply path 91, the valve block 35 May be used in which a passage for supplying the liquid 7 is formed to a suction opening 43 opened to the sliding contact surface 38 via a suction port 42 formed at the bottom. In this case, a sealing material 92 is interposed on the sliding surfaces of the plunger 55 and the plunger insertion hole 53 so that the liquid 7 does not leak from the plunger insertion hole 53 into the case 30. In order to interpose the sealing material 92, the pump block 50 is divided into an upper block 50A and a lower block 50B.
If the container 90 is separated as described above, the container 90 can be easily replaced, and the expensive liquid 7 sold in the container 90 can be easily handled. Further, since no liquid enters the case 30, the necessity of cleaning the inside of the case 30 is reduced even when the type of the discharge liquid 7 is changed, and maintenance work is simplified.
[0072]
Further, the guide member 20 is formed into a shape other than a plane by, for example, providing irregularities on a part of the roller guide 24. For example, when the discharge operation is completed, the plunger 55 is temporarily raised and the discharge port 41 is lifted. After the liquid is sucked, the valve may be switched to reduce the amount of liquid remaining at the tip of the discharge needle 46 at the end of discharge.
[0073]
The rotation driving means of the pump block 50 is not limited to the one using the motor 11 and the rotation position detection sensor 17. For example, the position may be detected using an encoder incorporated in the servomotor 11 without providing the rotation position detection sensor 17. Specifically, when a servomotor having an incremental encoder having a Z phase that outputs a pulse once per rotation or a servomotor having an absolute encoder capable of detecting an absolute position is used as the motor 11 Need not be provided with the rotational position detection sensor 17.
Further, a motor and a one-rotation clutch may be used as the rotation driving means. In short, any means can be used as long as the pump driving shaft 60, that is, the pump block 50 can be controlled for each rotation. Good.
[0074]
Further, in the above-described embodiment, the state where the plunger insertion hole 53 is communicated with the suction opening 43 shown in FIG. 11A is set as the origin position. However, according to the type of the liquid 7 to be discharged, for example, FIG. Another state such as a state in which the plunger insertion hole 53 is communicated with the discharge opening 40 as shown in FIG. However, if the state shown in FIG. 11A is the origin position, the discharge opening 40 is closed by the pump block 50 when the dispenser 1 is stopped, so that it is possible to reliably prevent liquid dripping. There are advantages that can be done.
[0075]
The configuration for adjusting the inclination angle of the guide member 20 is not limited to the above embodiment. For example, the fixed shaft 21 is fixed to the guide member 20 so as not to rotate, and a handle or the like is provided on the fixed shaft 21 to fix the fixed shaft 21. The guide member 20 may be inclined by directly rotating the shaft 21.
In addition, a member for inclining the guide member 20 such as the mylocometer 80 and the handle is configured to be electrically controllable, and when incorporated on a line, the mylocometer 80 and the like are electrically driven according to a product flowing through the line to perform discharge. The amount may be variable. With such a configuration, in a production line in which a variety of products flow in a mixed manner, the adjustment of the discharge amount according to the product can be automated, and can be easily incorporated into an automatic production line.
[0076]
Further, in the above-described embodiment, when the guide member 20 is inclined, the contact shaft 25 is moved in a direction away from the fixed shaft 21 toward the motor 11, that is, away from the valve block 35. May be moved in a direction closer to the valve block 35 side than the fixed shaft 21. Further, the contact shaft 25 may be configured to be movable to both the motor 11 side and the valve block 35 side around the fixed shaft 21.
In the above-described embodiment, the fixed shaft 21 is formed at one end of the guide member 20. However, the fixed shaft 21 may be provided at a central portion between both ends of the guide member 20 or a portion where the through hole 22 is formed.
[0077]
Further, the suction port 42 of the valve block 35 is not limited to the groove-shaped one, and may be formed inside the valve block 35 so as to communicate the suction opening 43 with the opening formed on the side surface 39A. Further, the shape and size of the discharge opening 40 may be set as appropriate. In addition, the shape of the container 30 of the pump unit 3, the shape of the entire dispenser 1, and the like may be set as appropriate for implementation.
[0078]
【The invention's effect】
According to such a pump-type dispenser of the present invention, the fluctuation of the discharge amount each time is small, the accuracy can be increased, the durability is excellent, and the high-speed operation can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a dispenser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a driving unit of the embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a pump section of the embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part taken along line IV-IV in FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 2 in a state where the guide member is horizontal.
FIG. 6 is a perspective view showing a guide member of the embodiment.
FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 3;
FIG. 8 is a perspective view showing a main part of a pump section of the embodiment.
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 3;
FIG. 10 is a bottom view of the pump section of the embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an operation of the pump section of the embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a continuation of the operation in FIG. 11;
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a guide member according to a modified example of the invention.
FIG. 14 is a schematic sectional view showing a dispenser according to a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Dispenser
2 Drive unit
3 Pump section
7 liquid
10 Body
11 Motor
12 Rotation interlocking member
13 rollers
15 Rotary transmission member
17 Rotational position detection sensor
20 Guide member
21 fixed shaft
22 Through hole
23 Notch
24 Roller Guide
24A parallel part
25 Contact axis
30 containers (cases)
35 Valve block
38 Sliding surface
39 Tapered surface
39A side view
40 discharge opening
41 Discharge port
42 suction port
43 Suction opening
45 Discharge nozzle
46 Discharge needle
50 pump block
50A Upper block
50B Lower block
51 Sliding surface
52 engagement groove
53 Plunger insertion hole
55 plunger
56 Coil spring as urging means
60 Pump drive shaft
60A drive unit side drive shaft
60B Pump part side drive shaft
62 Rotation transmission rod
62A groove
62B pin
63 engagement groove
64 engagement groove
65 Roller as driven part
66 C ring
80 Mylocometer
81 spindle
82 Contact member
85 Coil spring as urging means
86 biasing member
90 containers
91 Liquid supply path
92 Sealing material

Claims (2)

摺接面を有するバルブブロックと、前記バルブブロックの摺接面に当接可能な摺接面を有するポンプブロックと、このポンプブロックの軸方向に沿って穿設された１本のプランジャ挿入孔に軸方向摺動自在に挿入されたプランジャと、前記ポンプブロックと共に回転可能にかつ前記ポンプブロックに対してプランジャと共に進退可能に支持されたポンプ駆動軸と、このポンプ駆動軸を１回転単位で制御可能に回転駆動する回転駆動手段と、前記ポンプ駆動軸を前記バルブブロックに向かって進退動させる進退駆動手段とを備え、
前記バルブブロックには、前記摺接面に形成された吐出開口と前記摺接面に対向する外面側に形成された吐出口とを連通する吐出ポートと、前記摺接面に形成された吸入開口と液体の供給側に開口された供給口とを連通する吸入ポートとが設けられ、
前記ポンプブロックのプランジャ挿入孔は、前記バルブブロックの吐出開口および吸入開口に連通可能な位置に軸方向に沿って穿設され、
前記進退駆動手段は、前記ポンプ駆動軸に取り付けられた従動部と、前記ポンプ駆動軸の軸方向に直交する基準面に対して傾斜角度調整可能に設けられ、かつ前記ポンプ駆動軸の回転に伴い移動する従動部を案内してポンプ駆動軸を進退駆動させるガイド部材とで構成され、
前記ガイド部材の一端側は、ケースに固定された固定軸に対して回動自在に軸支されているとともに、
前記ガイド部材の他端側をポンプ駆動軸の軸方向に移動させてガイド部材の前記基準面に対する傾斜角度を調整可能な吐出量設定手段を有し、
前記吐出量設定手段は、前記ガイド部材の他端側を、固定軸と同じ基準面に位置する状態から、固定軸に対してポンプブロックから離れる方向にのみ移動可能に設けられていることを特徴とするポンプ式ディスペンサ。A valve block having a sliding surface, a pump block having a sliding surface capable of contacting the sliding surface of the valve block, and one plunger insertion hole formed along the axial direction of the pump block. A plunger inserted slidably in the axial direction, a pump drive shaft rotatably supported with the pump block and movable forward and backward with the plunger with respect to the pump block, and the pump drive shaft can be controlled in units of one rotation. Rotation driving means for rotationally driving, and advance and retreat driving means for moving the pump drive shaft toward and away from the valve block,
The valve block has a discharge port communicating with a discharge opening formed in the sliding contact surface and a discharge port formed on an outer surface facing the sliding contact surface, and a suction opening formed in the sliding contact surface. And a suction port that communicates with a supply port opened on the liquid supply side,
The plunger insertion hole of the pump block is bored along the axial direction at a position that can communicate with the discharge opening and the suction opening of the valve block,
The advance / retreat driving means is provided with a driven portion attached to the pump drive shaft and an inclination angle adjustable with respect to a reference plane orthogonal to the axial direction of the pump drive shaft, and with the rotation of the pump drive shaft. A guide member for guiding the moving follower to move the pump drive shaft forward and backward ,
One end of the guide member is rotatably supported on a fixed shaft fixed to the case, and
Discharge amount setting means capable of adjusting the inclination angle of the guide member with respect to the reference plane by moving the other end of the guide member in the axial direction of the pump drive shaft,
The discharge amount setting means is provided so that the other end side of the guide member can move only in a direction away from the pump block with respect to the fixed shaft from a state where the guide member is located on the same reference plane as the fixed shaft. Pump type dispenser. 請求項１に記載のポンプ式ディスペンサにおいて、
前記吐出量設定手段はマイクロメータを備えて構成され、前記ガイド部材の他端側はマイロクメータのスピンドルの進退移動に連動して移動されるように構成されていることを特徴とするポンプ式ディスペンサ。The pump-type dispenser according to claim 1 ,
The pump type dispenser, wherein the discharge amount setting means includes a micrometer, and the other end of the guide member is configured to be moved in conjunction with the advance / retreat of a spindle of the mylocometer.

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