TWI482666B - A liquid material discharge device and a liquid coating apparatus using the same - Google Patents

A liquid material discharge device and a liquid coating apparatus using the same Download PDF

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Kazumasa Ikushima
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Description

液材排出裝置及使用其之液體塗佈裝置
本發明關於可將所謂黏度液材，諸如由水、酒精之類的低黏性物質至黏著劑、糊膏狀或乳霜狀工業用材料之類的高黏稠流體液材排出的液材排出裝置。
利用在管內面滑動的柱塞之前進後退移動，將液材排出的裝置，例如由下述構件構成：儲存液材的液材儲存部；排出液材的噴嘴部；連通上述儲存部與上述噴嘴部的送液通路；具有密接於上述送液通路內面而滑動之密封部的柱塞部；以及使上述柱塞部前進後退移動的柱塞移動手段；如此構成之排出裝置係具備有：送液通路(其連通送液通路之噴嘴側末端附近與送液通路之液材儲存部附近或液材儲存部)、及送液閥(其配設於上述送液通路之送液通路末端或送液通路途中)的裝置，作為其實施例，有圖示具備有朝柱塞進退方向的橫向延伸出之排出閥(送液閥)的裝置(專利文獻1)。
再者，尚有揭示由下述構件構成：計量排出的液材之所需量的泵部；切換對液材流路之吸引與排出的閥部；儲存液材而依閥部位置而可連通於泵部的儲存部；以及具有將液材排出之排出口的排出部；且連接泵部與閥部而配設的裝置；作為其實施，有圖示在作為泵部之一構件的缸體一側面配設有作為閥部之一構件的閥體，而上述汽缸體藉由從空氣控制手段所供應的空氣壓力，透過氣缸前端的按押構件，加壓固定於上述閥體上，而使上述缸體與上述閥體密接，且利用上述閥體背面所配設的氣缸，使上述閥體對上述缸體滑合(專利文獻2)。
依此，習知為能獲得使閥產生動作所必要的動力，便必須如專利文獻1，朝柱塞進退方向之橫向延出而配置，或如專利文獻2，經由將閥配設於柱塞的相對位置處、或閥的背面。
專利文獻1：日本專利特開2003-126750號
專利文獻2：日本專利特開2001-227456號
但是，此種在靠近噴嘴的位置處配置閥驅動源的習知裝置，因屬閥驅動源相對於柱塞進退方向之水平方向而突出之構成，因而頗難並排配置複數排出裝置。換言之，當並排配置液材排出裝置時，將出現並排配置之間隔因閥驅動源之尺寸而有所限制的問題。
在此，為能因應高黏度液材之排出，在切換閥時需要較大的驅動力，因而為將裝置尺寸小型化，造成其用途必須侷限於低黏度液材。
本發明有鑒於上述實情而完成，其目的在於提供能因應所有黏度之液材，且相對於柱塞進退方向無須設置水平方向之不必要裝置，因而沒有突出或擴大之構造，並可連接複數裝置的液材排出裝置。
發明者認為上述問題的肇因在於水平方向上配置閥驅動源，藉由將閥驅動源朝底座長度方向配設，便可達成水平方向的省空間化。
換言之，第1發明的液材排出裝置係由下述構件構成：排出部，具有可供給液材之液材供給口、可吐出液材之噴嘴、可填充所吐出之液材之計量孔、及用以切換第1位置及第2位置之切換閥，該第1位置係連通計量孔與液材供給口，該第2位置係連通計量孔與噴嘴；柱塞機構，具有可在計量孔內前進後退之柱塞、可使柱塞驅動之柱塞驅動源、用以連結柱塞與柱塞驅動源之連結部；閥驅動源，其使切換閥動作；以及傳動部(50)，其將上述閥驅動源的驅動傳遞給切換閥；其特徵為，使上述閥驅動源配設於上述柱塞機構的長度方向，且在上述吐出部背面，藉由上述傳動部(50)連結上述閥驅動源與上述切換閥。
第2發明於第1發明中，上述切換閥為旋轉閥。
第3發明於第1或2發明中，上述排出部包含使上述柱塞機構及上述閥驅動源一體化配設之底座機構。
第4發明的液體塗佈裝置具有將第1或2發明的液材排出裝置朝橫向複數連設的噴頭部。
依照本發明，能因應所有黏度之液材，且裝置構成朝柱塞進退方向延伸的細長形狀，因而可於柱塞進退方向之水平方向連接複數個液材排出裝置。
再者，當將本發明的液材排出裝置搭載於塗佈裝置上時，可使具有排出液材之排出口的塗佈噴頭小型化，且可連接多數個噴嘴。
以下，針對實施本發明的較佳形態，利用實施例說明。惟，本發明並不僅侷限於該等實施例。
〈實施例1〉 《構成》
本實施例的液材排出裝置由：閥驅動部10、柱塞驅動部20、閥部30、傳動部50、以及配設該等之底座1所構成。圖1所示係本實施例之裝置的正面立體圖，圖2中左圖係正視圖，圖2中右圖係安裝有液材儲存容器45與導風管時的側視圖。以下，就各部位詳細說明。
底座1幾乎橫跨裝置全長而細長地延伸，且在正面配設有閥驅動部10、柱塞驅動部20、閥部30，並在背面設有凹部18，俾收容由齒輪與鏈條所構成的傳動部。本實施例之裝置如圖7所示，液材塗佈裝置中，將底座1安裝於可朝左右方向移動自如的支撐柱46上作為噴頭部使用。此時，依照本實施例之構成，亦可如圖8所示，將裝置連結裝設而使用。 本實施例之裝置可將底座1之寬度設定在3cm以下。
閥驅動部10由具有空氣供應口A12與空氣供應口B13的旋轉致動器11構成。旋轉致動器11對空氣供應口A12與空氣供應口B13中任一者供應空氣，並從另一者將空氣排出，以使旋轉軸A14旋轉既定角度，而藉由切換空氣供應口A12與空氣供應口B13之供應或排出，使旋轉軸A14反轉既定角度。旋轉軸A14如圖3所示，插通於底座1的貫通孔，並連接於在凹部18內側所配設的主動齒輪17，而將驅動力傳遞給傳動部50。
柱塞驅動部20由：利用固定板23固定的直驅致動器21、傳遞該驅動的致動器桿22、柱塞25所設置的連結部24、以及使連結部24朝垂直方向移動自如的滑軌A26所構成。
固定板23中設有貫裝有致動器桿22的貫通孔，藉由驅動直驅致動器21，使致動器桿22前進後退，藉此透過滑軌A26上的連結部24使柱塞25亦前進後退移動。
閥部30由：略呈立方體的閥體31、閥體導件32、閥體34、O形環按押板37、及液材供應口38所構成。
在閥體31內部，於水平方向上設有閥孔33，且在垂直方向上設有：連通閥孔33與閥體31之上面的計量孔35，以及連通閥孔33與噴嘴42的液材排出流路40。
在閥孔33內部配置有圓筒狀而中心軸呈水平的切換閥34。本實施例之切換閥34如圖9所示，具備有貫通孔41 與凹溝43，在閥孔33內面一邊滑動一邊旋轉，於貫通孔41與計量孔35呈相對向之位置時，噴嘴42與計量孔35相連通，於凹溝43到達與計量孔35相對向之位置時，則構成計量孔35與液材供應流路39相連通的狀態。
切換閥34之一端與旋轉軸B15相連結，旋轉軸B15插通於底座1的貫通孔，而另一端則連接於在凹部18內側所配設的從動齒輪16。
在計量孔35內部***有柱塞25，並藉由前進後退之動作而執行液材的填充、排出。在計量孔35的開口部中安裝有O形環36，並與O形環按押板37共同形成防止計量孔35內之液材洩漏出於外部的密封狀態。O形環按押板37利用底座1上所設置的閥體導件32而更進一步固定。
在閥體31正面設有液材供應口38，並經由液材供應流路39而連通於閥孔33。液材供應口38連接於適當的接頭，並在上游連結有供應液材給液材儲存容器45等的手段。
傳動部50由配置在底座1的凹部18內的從動齒輪16、主動齒輪17、及嚙合在兩齒輪間而轉動的鏈條51所構成。
主動齒輪17同軸地連接於旋轉致動器11的旋轉軸A14，而從動齒輪16則同軸地連接於切換閥34的旋轉軸B15。旋轉致動器11動作時，旋轉軸A14正轉或反轉，並利用鏈條51在閥體31內旋轉切換閥34。
《動作》
其次，針對本實施例裝置的動作，沿用圖4與5說明。
本實施例之裝置的基本動作係使柱塞25後退移動而在計量孔35中填充液材，接著，使柱塞25前進移動，而將計量孔35內的液材從噴嘴42前端排出液材。以下進行詳細說明。
圖4a所示係柱塞25在剛要將液材導入於計量孔35中之前的狀態。該狀態下的柱塞25位於最靠近切換閥34的位置處，切換閥34使凹溝43位於上方，並位於使液材供應流路39與計量孔35相連通的位置處。
圖4b所示係在計量孔35中填充有液材的狀態。藉由使柱塞25後退移動，液材儲存容器45內的液材從液材供應流路39經由切換閥34的凹溝43，而填充於計量孔35中。
其中，連結部24透過滑軌A26而可滑動地連接於底座1，藉此可實現柱塞25平滑的後退移動與前進移動。在柱塞25後退所需距離之後，停止直驅致動器21之驅動，而使柱塞25停止。
圖5a所示係計量孔35與噴嘴42相連通的狀態。在對旋轉致動器11的空氣供應口B13供應空氣之同時，亦使空氣供應口A12開放於大氣中而將空氣排出，藉由使旋轉致動器11的旋轉軸A14旋轉，而使旋轉軸A14所連接的主動齒輪17旋轉，並經由主動齒輪17上所懸掛的鏈條而旋轉從動齒輪16，使從動齒輪16所連接的切換閥34旋轉約90度。 藉此，切換閥34的貫通孔41其中一端連通於計量孔35，而另一端則位於連通於液材排出流路40的位置處，而使計量孔35與噴嘴42相連通。
圖5b所示係將計量孔35中所填充的液材排出之狀態。驅動直驅致動器21而使致動器桿22前進，透過致動器桿22與連結部24而連接的柱塞25前進，計量孔35內的液材通過切換閥34的貫通孔41，並經由液材排出流路40而從噴嘴42排出。在使柱塞前進所需距離之後，停止直驅致動器21之驅動，而使柱塞25停止。
接著，對旋轉致動器11的空氣供應口A12供應空氣，同時使空氣供應口B13開放於大氣而將空氣排出，藉由使旋轉致動器11的旋轉軸A14反轉而將旋轉軸A14所連接的主動齒輪17反轉，並利用主動齒輪17上所懸掛的鏈條而將從動齒輪16反轉，使從動齒輪16所連接的切換閥34反轉。藉此，利用切換閥34的凹溝43使計量孔35與液材供應流路39呈相連通之狀態(圖4a之狀態)。
以後藉由重複同樣的動作，可連續執行液材之排出。
〈實施例2〉
本實施例的裝置不同於實施例1的裝置之處，在於傳動部50的構成，其餘的構成則如均同於實施例1的裝置。
本實施例的裝置如圖6所示，傳動部50由：底座1之凹部18內所配置的從動齒輪16、主動齒輪17、配置於二齒輪間的可變齒輪19、以及嚙合該等而轉動的鏈條52、53所構成。
可變齒輪19由同軸連接的較大直徑齒輪A與較小直徑齒輪B構成，齒輪A與齒輪B之齒輪比不同。齒輪A與齒輪B並非僅固定於同軸上而各自獨立旋轉，而是其中一齒輪旋轉既定角度時，另一齒輪亦旋轉相同角度。另外，可變齒輪19的旋轉軸C對底座1旋轉自如地配設，並不驅動底座1上所設置的其他構件。
利用旋轉致動器11使旋轉軸A14旋轉，則與旋轉軸A14同軸連接的主動齒輪17亦旋轉，並經由鏈條A52而使可變齒輪19的齒輪A旋轉。齒輪A之旋轉直接傳遞給同軸連接的齒輪B，因而齒輪B旋轉與齒輪A相同的角度，並經由鏈條B53使從動齒輪16旋轉。藉由使從動齒輪16旋轉，從動齒輪16的旋轉軸B15所連接的切換閥34可依可變齒輪19的齒輪比而旋轉。此處所謂「齒輪比」係指齒數比，例如當30齒之齒輪與60齒之齒輪組合的情況，齒輪比為1：2，而轉速比則為其倒數的2：1。
本實施例的裝置利用可變齒輪19而改變齒輪比，可以更大之力道使切換閥34順暢地旋轉。此外，藉由將可變齒輪19設置於中間處，可縮短各鏈條之長度，因而可減少鏈條伸長的影響，可更確實地傳遞旋轉致動器11之驅動。且，藉由縮短鏈條亦具有鏈條不易脫落的效果。
〈實施例3〉
本實施例的裝置不同於實施例1的裝置之處，在於閥部30的構成，其餘的構成則如均同於實施例1的裝置。
本實施例的裝置如圖10所示，在連動於從動齒輪16而旋轉的旋轉軸B15上，連接有小齒輪62，利用小齒輪62上所卡合的齒條61，將來自傳動部50的驅動傳遞給切換閥34。本實施例的切換閥34係藉由面而與閥體31一邊滑接一邊滑動的滑閥，並可左右移動自如地透過滑軌B27配設於底座1上。
切換閥34具有在與閥體31滑接之面上所設置的凹溝43、及以該滑接面為正面側而呈L字狀貫穿的貫通孔41(參照圖11及12)。利用旋轉致動器11使旋轉軸A14旋轉時，經由傳動部50使旋轉軸B15旋轉，而使小齒輪62旋轉。小齒輪62的旋轉利用齒條61轉換為直線運動，使齒條61上所固定的切換閥34一邊對閥體31滑動，一邊移動至使凹溝43或貫通孔41中任一者與計量孔35呈相對向之位置處。
當凹溝43位於與計量孔35呈相對向之位置處時，利用凹溝43使計量孔35與液材供應流路39相連通，而當貫通孔41到達與計量孔35呈相對向之位置處時，利用貫通孔41，且透過具可撓性之送液管48與液材排出流路40，使計量孔35與噴嘴42相連通。
〈實施例4〉
本實施例的裝置不同於實施例1的裝置之處，在於傳動部50的構成，其餘的構成則如均同於實施例1的裝置。
本實施例的裝置如圖13所示，傳動部50由：配置在底座1背面的從動齒輪16、主動齒輪17、卡合於主動齒輪17的輔助齒輪65、以及嚙合於主動齒輪17與從動齒輪16而轉動的正時皮帶64所構成。
本實施例中，嚙合於動力傳動帶而轉動的主動齒輪17卡合於輔助齒輪65，並經由輔助齒輪65而連接於旋轉致動器11的旋轉軸A14。動力傳動帶取代鏈條51，改為使用正時皮帶64。正時皮帶64係周知的正時皮帶，材質係合成橡膠、或聚胺基甲酸酯等。
主動齒輪17如圖14所示，由同軸連接的較大直徑齒輪C66與較小直徑齒輪D67所構成，齒輪C66與齒輪D67的齒輪比不同。
齒輪C66與齒輪D67固定於同軸上，並非各自獨立旋轉，而是其中一齒輪旋轉既定角度時，則另一齒輪亦旋轉相同角度。另外，主動齒輪17的旋轉軸D68對底座1旋轉自如地配設，而不驅動底座1上所設置的其他構件。
利用旋轉致動器11使旋轉軸A14旋轉，則旋轉軸A14所連接的輔助齒輪65亦旋轉，而輔助齒輪65所卡合的主動齒輪17之齒輪C66也旋轉。齒輪C66的旋轉直接傳遞給同軸連接的齒輪D67，因而齒輪D67與齒輪C66旋轉相同角度，並經由正時皮帶64而使從動齒輪16旋轉。藉由從動齒輪16之旋轉，可使從動齒輪16的旋轉軸B15所連接之切換閥34旋轉。
針對切換閥34切換時的動作詳細說明。
本實施例中，主動齒輪17的齒輪C66具有60齒，而齒輪D67具有40齒。此外，輔助齒輪65具有30齒，從動齒輪16具有40齒。
本實施例的切換閥34必須正反旋轉90°。正時皮帶64所卡合的從動齒輪16、與主動齒輪17的齒輪D67之齒數均為40齒，因而為使從動齒輪16旋轉90°，齒輪D67亦必須旋轉90°。此處因為齒輪C66與齒輪D67固定而呈相同角度旋轉之狀態，因而當使齒輪D67旋轉90°時，亦使齒輪C66旋轉90°。因為齒輪C66具有60齒，因而每轉90°的齒數為15齒。所以，為使齒輪C66旋轉90°，必須使與齒輪C66卡合的輔助齒輪65旋轉15齒之齒數。換言之，藉由旋轉致動器11使輔助齒輪65正反旋轉180°時，切換閥34正反旋轉90°。依此，使主動齒輪17由齒輪比不同的齒輪C66與齒輪D67構成，且經由輔助齒輪65傳遞旋轉致動器11的驅動力，可以實施例1之裝置的二分之一驅動力，使切換閥34旋轉。
一般小型旋轉致動器的驅動力較弱，但是若依照本實施例的構成，即便使用驅動力較弱的旋轉致動器，仍可充分地驅動切換閥，因而實用意義頗大。
另一方面，藉由齒輪C66之齒數較少於齒輪D67的構造，亦可使切換閥34高速旋轉。藉由因應裝置規格而調整齒輪比，可使驅動力與旋轉速度之均衡達到最佳狀態。
另外，有關從動齒輪16，亦同樣地藉由經輔助齒輪而連接於切換閥34的構成，而可調整驅動力與旋轉速度。
本實施例的裝置利用輔助齒輪65而改變齒輪比，可使切換閥34以更大的力道順暢旋轉，或更高速地旋轉。
再者，藉由使用輔助齒輪65，底座1正面側之橫寬不致擴大，且可調整驅動力與旋轉速度。同時，正時皮帶64的寬度較窄於鏈條，因而可縮小構成傳動部50的空間。其結果，可使底座1正面側之橫寬W變得狹窄，可使裝置整體寬度變為更小。
再者，因為正時皮帶64具有彈性，因而可吸收齒輪等構成傳動部構件的加工精度及設置位置之若干誤差。換言之，藉由正時皮帶64的彈力可吸收誤差等，因而若出現若干誤差等狀況仍不致阻礙動作，因而使裝置的製造趨於容易，大幅降低成本。此外，因為正時皮帶64較鏈條輕，因而動力傳動時的損耗較少，可提升裝置的響應性。
1‧‧‧底座
10‧‧‧閥驅動部
11‧‧‧旋轉致動器
12‧‧‧空氣供應口A
13‧‧‧空氣供應口B
14‧‧‧旋轉軸A
15‧‧‧旋轉軸B
16‧‧‧從動齒輪
17‧‧‧主動齒輪
18‧‧‧凹部
19‧‧‧可變齒輪
20‧‧‧柱塞驅動部
21‧‧‧直驅致動器
22‧‧‧致動器桿
23‧‧‧固定板
24‧‧‧連結部
25‧‧‧柱塞
26‧‧‧滑軌A
27‧‧‧滑軌B
30‧‧‧閥部
31‧‧‧閥體
32‧‧‧閥體導件
33．．．閥孔
34．．．切換閥
35．．．計量孔
36．．．O形環
37．．．O形環按押板
38．．．液材供應口
39．．．液材供應流路
40．．．液材排出流路
41．．．貫通孔
42．．．噴嘴
43．．．凹溝
45．．．液材儲存容器
46．．．支撐柱
47．．．噴嘴支撐體
48．．．送液管
50．．．傳動部
51．．．鏈條
52．．．鏈條A
53．．．鏈條B
61．．．齒條
62．．．小齒輪
63．．．軸承
64．．．正時皮帶
65．．．輔助齒輪
66．．．齒輪C(大齒輪)
67．．．齒輪D(小齒輪)
68．．．旋轉軸D
W．．．橫寬
圖1為實施例1的液材排出裝置之外觀立體圖。
圖2為實施例1的液材排出裝置之(a)正視圖及(b)側視圖。
圖3為實施例1的液材排出裝置之(a)側剖視圖及(b)後視圖。
圖4(a)、(b)為實施例1的液材排出裝置之動作說明側剖視圖(1/2)。
圖5(a)、(b)為實施例1的液材排出裝置之動作說明側剖視圖(2/2)。
圖6為實施例2的液材排出裝置之(a)側剖視圖及(b)後視圖。
圖7為搭載著本發明液材排出裝置的液材塗佈裝置外觀立體示意圖。
圖8為將本發明液材排出裝置連接的概略外觀圖。
圖9為本發明的切換閥概略外觀圖。
圖10為實施例3的液材排出裝置之(a)正視圖及(b)側剖視圖。
圖11為實施例3的液材排出裝置之閥部截面立體示意圖(1/2)。
圖12為實施例3的液材排出裝置之閥部截面立體示意圖(2/2)。
圖13為實施例4的液材排出裝置之(a)側剖視圖及(b)後視圖。
圖14為實施例4的輔助齒輪側視圖。
1‧‧‧底座
10‧‧‧閥驅動部
11‧‧‧旋轉致動器
12‧‧‧空氣供應口A
13‧‧‧空氣供應口B
14‧‧‧旋轉軸A
15‧‧‧旋轉軸B
16‧‧‧從動齒輪
17‧‧‧主動齒輪
18‧‧‧凹部
20‧‧‧柱塞驅動部
21‧‧‧直驅致動器
22‧‧‧致動器桿
23‧‧‧固定板
24‧‧‧連結部
25‧‧‧柱塞
30‧‧‧閥部
32‧‧‧閥體導件
33‧‧‧閥孔
34‧‧‧切換閥
35‧‧‧計量孔
36‧‧‧O形環
37‧‧‧O形環按押板
38‧‧‧液材供應口
39‧‧‧液材供應流路
40‧‧‧液材排出流路
41‧‧‧貫通孔
43‧‧‧凹溝
50‧‧‧傳動部
51‧‧‧鏈條

Claims (4)

  1. 一種液材排出裝置，其由下述構件構成：排出部，具有可供給液材之液材供給口、可吐出液材之噴嘴、可填充所吐出之液材之計量孔、及用以切換第1位置及第2位置之切換閥，該第1位置係連通計量孔與液材供給口，該第2位置係連通計量孔與噴嘴；柱塞機構，具有可在計量孔內前進後退之柱塞、可使柱塞驅動之柱塞驅動源、固定柱塞驅動源之固定構件、用以連結柱塞與柱塞驅動源之連結部、及使連結部朝垂直方向移動自如的滑軌；閥驅動源，其使切換閥動作；以及傳動部(50)，其將上述閥驅動源的驅動傳遞給切換閥；其特徵為，使上述閥驅動源配設於上述柱塞機構的長度方向，且在上述吐出部背面，藉由上述傳動部(50)連結上述閥驅動源與上述切換閥。
  2. 如申請專利範圍第1項之液材排出裝置，其中，上述切換閥為旋轉閥。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液材排出裝置，其中，上述排出部包含使上述柱塞機構及上述閥驅動源一體化配設之底座機構。
  4. 一種液體塗佈裝置，其具有將申請專利範圍第1或2項之液材排出裝置朝橫向複數連設的噴頭部。
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