JP3550531B2 - ポンプ式ディスペンサ - Google Patents
ポンプ式ディスペンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3550531B2 JP3550531B2 JP2000199395A JP2000199395A JP3550531B2 JP 3550531 B2 JP3550531 B2 JP 3550531B2 JP 2000199395 A JP2000199395 A JP 2000199395A JP 2000199395 A JP2000199395 A JP 2000199395A JP 3550531 B2 JP3550531 B2 JP 3550531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- plunger
- guide member
- discharge
- drive shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
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
【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
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。 - 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000199395A JP3550531B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ポンプ式ディスペンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000199395A JP3550531B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ポンプ式ディスペンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002013470A JP2002013470A (ja) | 2002-01-18 |
| JP3550531B2 true JP3550531B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=18697419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000199395A Expired - Fee Related JP3550531B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ポンプ式ディスペンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550531B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5271972B2 (ja) * | 2010-06-21 | 2013-08-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000199395A patent/JP3550531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002013470A (ja) | 2002-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2002320177B8 (en) | Precision fluid dispensing system | |
| US5927560A (en) | Dispensing pump for epoxy encapsulation of integrated circuits | |
| US6540486B2 (en) | Fluid dispensers | |
| CN100339625C (zh) | 阀组件 | |
| US7357899B2 (en) | Reagent addition system and method | |
| US20050194407A1 (en) | Precision fluid dispensing system | |
| AU2002320177A1 (en) | Precision fluid dispensing system | |
| US20050173463A1 (en) | Dispensing pump having linear and rotary actuators | |
| JP3550531B2 (ja) | ポンプ式ディスペンサ | |
| WO2004003485A1 (en) | Apparatus for dispensing precise amounts of a non-compressible fluid | |
| US6467655B1 (en) | Pump dispenser | |
| US7004358B2 (en) | Dispenser | |
| EP0055483B1 (en) | Automatic pipettor employing an adjustable volume delivery pump | |
| CN213435383U (zh) | 双压盘泵点胶机 | |
| JPH09324743A (ja) | プランジャポンプ | |
| US6637625B1 (en) | Continuous positive displacement metering valve | |
| US20050006410A1 (en) | Precision fluid dispensing system | |
| EP0195618B1 (en) | Metering pump | |
| JP2002202066A (ja) | 液体吐出装置 | |
| JPH02152603A (ja) | 残液滴下防止充填装置 | |
| JP4095719B2 (ja) | 液体吐出装置 | |
| IE50187B1 (en) | Improvements in micropumps | |
| JPH06129345A (ja) | プランジャポンプ | |
| JPS62110741A (ja) | 定量液体吐出装置 | |
| JPS6170178A (ja) | 吐出ポンプ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040426 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3550531 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20190430 Year of fee payment: 15 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |