WO2018230522A1 - 流体吐出装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fluid discharge device for discharging a fluid such as a hot melt adhesive.
- Patent Document 1 Conventionally, there has been proposed a fluid discharge device in which a needle for opening and closing a fluid discharge port is moved by the interaction of a magnetic field generated by a permanent magnet and an electromagnet (see Patent Document 1).
- the permanent magnet connected to the needle (plunger) and the electromagnetic coil mechanism (electromagnet) having a pole portion facing the permanent magnet, and when opening the discharge port, A repulsive force is applied between the permanent magnet and the pole portion of the electromagnetic coil mechanism, and an attractive force is applied between the permanent magnet and the pole portion of the electromagnetic coil mechanism when closing the discharge port.
- Patent Document 1 has a problem that high-speed operation is difficult. That is, in the configuration of Patent Document 1, since only one of the magnetic poles appearing on the electromagnet faces the permanent magnet, the magnetic pole appearing on the non-facing side is not utilized as the driving force of the needle. Further, when the discharge port is opened and closed using an electromagnet, the electromagnet generates heat when the electromagnet is energized. If this calorific value is large, the function of the electromagnet may be impaired.
- a fluid ejection device includes: A housing in which a fluid discharge port is formed; An opening / closing portion that opens and closes the discharge port, and a movable portion provided in the housing such that the opening / closing portion reciprocates in a direction of opening and closing the discharge port; A permanent magnet connected to the movable part; A pair of electromagnets spaced from the permanent magnet with the permanent magnet in between in the moving direction of the movable part; and A controller for controlling energization of the electromagnet, Of the pair of electromagnets, the one that approaches the permanent magnet when the movable part moves in the direction to open the discharge port is the first electromagnet, and the one that moves away from the permanent magnet is the second electromagnet.
- the energization direction of the first electromagnet and the second electromagnet is controlled, and when the discharge port is closed, a repulsive force acts between the first electromagnet and the permanent magnet, and the second electromagnet and the The energization direction of the first electromagnet and the second electromagnet is controlled so that an attractive force acts between the permanent magnet,
- Each surface of the permanent magnet facing the electromagnet includes a first magnetic pole portion and a second magnetic pole portion that are opposite to each other,
- the electromagnet An electromagnetic coil; A first transmission unit configured to transmit a magnetic flux generated on one end side of the electromagnetic coil to a position facing the first magnetic pole unit to form a magnetic pole; And a second transmission part configured to transmit a magnetic flux generated on the other end side of the electromagnetic coil to a position facing the second magnetic pole part to form a magnetic pole.
- a permanent magnet and a pair of electromagnets sandwiched between the permanent magnets, a force acting between the permanent magnet and one electromagnet, and between the permanent magnet and the other electromagnet are provided. Since the movable part is moved using both of the forces acting on the discharge port, it is possible to perform the opening / closing operation of the discharge port at a higher speed than when only one electromagnet is provided. Further, in the first invention, since the movable part is moved using the permanent magnet, it is possible to react quickly with respect to the magnetic field generated by the electromagnet as compared with the case where the magnetic body that is not the permanent magnet is used, As a result, the movable part can be operated at high speed.
- the fluid ejection device of the second invention is A housing in which a fluid discharge port is formed; An opening / closing portion that opens and closes the discharge port, and a movable portion provided in the housing such that the opening / closing portion reciprocates in a direction of opening and closing the discharge port; A permanent magnet connected to the movable part; An electromagnet provided to face the permanent magnet in the moving direction of the movable part; A controller for controlling energization of the electromagnet so as to generate a force for moving the movable part in a direction in which the discharge port opens or closes between the permanent magnet and the electromagnet;
- the permanent magnet includes a first magnetic pole portion and a second magnetic pole portion, which are opposite to each other, on a surface facing the electromagnet,
- the electromagnet An electromagnetic coil; A first transmission unit configured to transmit a magnetic flux generated on one end side of the electromagnetic coil to a position facing the first magnetic pole unit to form a magnetic pole; And a second transmission part configured to transmit a magnetic flux generated on the
- the force acting between the magnetic pole surface of the first transmission part of the electromagnet and the first magnetic pole part of the permanent magnet, the magnetic pole surface of the second transmission part of the electromagnet and the permanent magnet can be moved by using both of the forces acting between the second magnetic pole part. That is, the magnetic flux generated on both ends of the electromagnetic coil of the electromagnet can be contributed to the force for moving the movable part. In other words, the energy used for energization of the electromagnetic coil can be effectively exhibited.
- the propulsive force of a movable part can be earned and by extension, the high-speed operation
- the fluid ejection device of the third invention is A housing in which a fluid discharge port is formed; An opening / closing portion that opens and closes the discharge port, and a movable portion provided in the housing such that the opening / closing portion reciprocates in a direction of opening and closing the discharge port; A permanent magnet connected to the movable part; An electromagnet provided to face the permanent magnet in the moving direction of the movable part; A controller for controlling energization of the electromagnet so as to generate a force for moving the movable part in a direction in which the discharge port opens or closes between the permanent magnet and the electromagnet;
- the electromagnet includes a magnetic core divided into a plurality of parts and an electromagnetic coil provided for each of the magnetic cores in a region facing one surface of the permanent magnet.
- the magnetic core of the electromagnet and the electromagnetic coil provided thereon are divided into a plurality of parts, the heat storage action of the electromagnetic coil is achieved by the gap formed between the plurality of divided magnetic cores and the electromagnetic coil. This can reduce the heat dissipation area. Thereby, the heat_generation
- a fluid ejection device is A housing in which a fluid discharge port is formed; An opening / closing portion that opens and closes the discharge port, and a movable portion provided in the housing such that the opening / closing portion reciprocates in a direction of opening and closing the discharge port; A permanent magnet connected to the movable part; An electromagnet provided to face the permanent magnet in the moving direction of the movable part; A controller for controlling energization of the electromagnet, Among the permanent magnet and the electromagnet, a plurality of one magnet is provided so as to sandwich the other magnet in between, Of the one magnet, when the movable part moves in the direction to open the discharge port, the one that approaches the other magnet is the first magnet, and the one that is away from the other magnet is the second magnet.
- the controller is configured to apply an attractive force between the first magnet and the other magnet and open a repulsive force between the second magnet and the other magnet when opening the discharge port.
- the energization direction of the electromagnet is controlled to act, and when the discharge port is closed, a repulsive force acts between the first magnet and the other magnet, and the second magnet and the other magnet
- the direction of energization of the electromagnet is controlled so that an attractive force acts between them.
- the movable portion is moved using both the force acting between the first magnet and the other magnet and the force acting between the second magnet and the other magnet. Therefore, high-speed operation for opening and closing the discharge port is possible.
- 1st Embodiment it is the figure which looked at the state by which the electromagnetic coil was wound around six magnetic cores and each magnetic core from the surface direction orthogonal to a needle axis line. It is a side view (figure seen from the surface direction parallel to a needle axis) of the outer magnetic pole part of a 1st embodiment. It is the figure which looked at the outer magnetic pole part of 1st Embodiment from the D arrow direction (the side opposite to the side where a permanent magnet is arrange
- 3rd Embodiment it is the figure which looked at the state which six outer magnetic pole parts and six inner magnetic pole parts combined from the surface direction orthogonal to a needle axis. It is the figure which looked at the outer magnetic pole part of 3rd Embodiment from the opposite side of the magnetic pole surface. It is the figure which looked at the outer magnetic pole part of 3rd Embodiment from the H arrow direction of FIG. It is the figure which looked at the outer magnetic pole part of 3rd Embodiment from the I arrow direction of FIG. It is the figure which looked at the outer magnetic pole part of 3rd Embodiment from the J arrow direction of FIG.
- FIG. 1 shows a cross-sectional view of a fluid ejection device 1 of the present embodiment.
- the fluid discharge device 1 is a device that discharges a hot melt adhesive for bonding members constituting a paper diaper, for example.
- the fluid discharge device 1 includes a housing 2.
- the housing 2 extends in the direction of the axis L1 of the needle 10 to be described later, and is formed in a shape (substantially cylindrical) having an accommodating space for accommodating the needle 10 and the like inside. In the following description, it is assumed that the axis of the housing 2 coincides with the axis L1 of the needle 10.
- the housing 2 is composed of a plurality of members. Specifically, the housing 2 is configured such that the seat block 3, the base block 4, the heat insulating block 5, the module body 13, and the head cover 14 are stacked in the direction of the axis L1 from the front end side.
- Each of the members 3, 4, 5, 13, and 14 is formed in a substantially cylindrical shape, and is formed so as to form a continuous internal space from the upper end to the lower end (tip) of the housing.
- the connection method of each member 3, 4, 5, 13, 14 which comprises the housing 2 may be what kind of methods, such as a fitting and bolt fastening.
- the seat block 3 is a member constituting the front end of the housing 2. Specifically, a hot melt adhesive discharge port 3 a is formed at the front end of the sheet block 3. The discharge port 3a is formed at the position of the axis L1. In addition, an inlet 3 b for introducing the hot melt adhesive into the seat block 3 is formed in the seat block 3 so as to penetrate the side wall of the seat block 3. A part of the tip side of the needle 10 is disposed in the seat block 3, and the hot melt adhesive introduced from the inlet 3 b is discharged between the side surface of the needle 10 and the inner wall of the seat block 3. The flow path 3c leading to is formed.
- the sheet block 3 may be formed of any material as long as it can withstand hot melt adhesive at high temperatures (for example, about 150 ° C.), such as a quenching material. It may be formed of a high strength steel.
- the hot melt adhesive discharged from the discharge port 3a passes through the flow channel 101 in the body 100 to which the fluid discharge device 1 is attached, and the work (for example, a paper diaper) is discharged from the nozzle 110 provided at the tip of the flow channel 101. Material).
- a ring-shaped groove 3d is formed on the outer peripheral surface of the seat block 3 over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface.
- the groove 3d is formed at a position closer to the discharge port 3a than the inlet 3b.
- An O-ring 11 is provided in the groove 3d. The O-ring 11 is for preventing hot melt adhesive from flowing out downstream of the discharge port 3a via the outer peripheral surface of the sheet block 3 when flowing into the flow path 3c from the inlet 3b.
- FIG. 1 shows an example in which the housing 2 is provided so that the discharge port 3a faces vertically downward
- the housing is arranged so that the discharge port 3a faces in a direction other than the vertical downward direction (for example, upward or horizontal direction). 2 may be provided.
- a recess 4a is formed at the position of the center hole into which the needle 10 is inserted and at a position closer to the seat block 3 than the window 6 described later.
- a seal ring 7 is provided in the recess 4a to prevent the hot melt adhesive introduced into the seat block 3 from leaking to the magnets 11, 13, and 14 side.
- the seal ring 7 is formed in a ring shape, and is provided so that the inner peripheral portion thereof is in contact with the side surface of the needle 10.
- the seal ring 7 can be made of, for example, PEEK resin (polyether ether ketone resin).
- a spacer ring 8 is covered on the outer side of the seal ring 7, and a snap ring 9 for an inner cylinder is provided on the surface of the spacer ring 8 opposite to the seal ring 7 side.
- the spacer ring 8 and the snap ring 9 prevent the seal ring 7 from being detached from the recess 4a.
- a ring-shaped groove 4c is formed on the outer peripheral surface of the base block 4 over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface.
- the groove 4c is provided on the side of the connecting portion with the seat block 3 with respect to the window portion 6 described later.
- An O-ring 12 is provided in the groove 4c. The O-ring 12 is for preventing the hot melt adhesive from flowing out to the outer peripheral surface of the seat block 3 and the surface of the body 100 when the hot-melt adhesive flows around from the inlet 3b to the flow path 3c.
- a part from the lower end of the seat block 3 and the base block 4 is attached to the body 100 and positioned inside the body 100.
- the body 100 is controlled to a high temperature (for example, about 150 ° C.) in order to maintain the heated state of the hot melt adhesive.
- a through portion 4 b that penetrates the side wall of the base block 4 is formed.
- the penetrating portion 4b is formed so as to reach the upper end of the side wall of the base block 4, and specifically, is formed in a U shape when viewed in a side view of FIG.
- the penetration part 4b is combined with the penetration part 5a of the below-mentioned heat insulation block 5, and forms the substantially circular window part 6 (through-hole).
- the window portion 6 is a hole for discharging the cooling air introduced into the housing 2 to the outside.
- the window portion 6 is applied to the needle 10 by using a function of confirming leakage of the hot melt adhesive when the seal ring 7 is broken or worn, and cooling air flowing out from the body 100.
- the heat sink fin (not shown) is attached to the chamfered portion 10d, and the hole has a function of releasing heat transmitted from the tip 10a of the needle 10 to the magnets 16, 20, and 21 side.
- the base block 4 is formed of, for example, ultra duralumin.
- the heat insulating block 5 is a member for suppressing the heat from the sheet block 3 and the base block 4 that are at a high temperature due to the hot hot melt adhesive and the heat of the body 100 from being transmitted to the module body 13. Further, it is made of a material (for example, PAI (polyamideimide) resin) having a lower thermal conductivity than the sheet block 3 and the base block 4. On the side wall of the heat insulating block 5, a through portion 5a penetrating the side wall is formed. The penetrating part 5a is formed so as to reach the lower end of the heat insulating block 5, and specifically, is formed in an inverted U shape when viewed in a side view of FIG.
- PAI polyamideimide
- a lower end of the penetrating portion 5 a and an upper end of the penetrating portion 4 b of the base block 4 are connected to form one window portion 6.
- any number of the window portions 6 may be formed along the circumferential direction of the base block 4 and the heat insulating block 5.
- the heat insulating block 5 corresponds to the heat insulating portion of the present invention.
- the module body 13 is a member for arranging a permanent magnet 16 and a pair of electromagnets 20 and 21 to be described later.
- the module body 13 is formed of, for example, ultra-duralumin, but may be formed of a material having a magnetic shield function (permalloy or the like) when shielding is required due to magnetic influence.
- the module body 13 is formed with an inlet 13 a for injecting air for cooling the electromagnets 20 and 21 into the module body 13.
- the injection port 13a is formed at a position of the permanent magnet 16 among positions along the axis L1, in other words, at a position intermediate between the pair of electromagnets 20 and 21. Moreover, although the injection port 13a is formed only in one place, how many may be formed along the circumferential direction of the module body 13.
- a joint 300 (see FIG. 23) with a fixed throttle function is connected to the inlet 13a, and an air pipe 32 (see FIG. 23) is connected to the joint 300.
- an air pipe 32 (see FIG. 23) is connected to the joint 300.
- a groove 13b is formed on the inner wall of the module body 13 over the entire circumference in the circumferential direction of the inner wall.
- the groove 13b is formed so as to be connected to the injection port 13a at the same position as the injection port 13a in the axial direction of the module body 13.
- the groove 13 b is formed to have a size larger than the gap between the permanent magnet 16 and the inner wall of the module body 13.
- the groove 13b is a groove serving as a flow path for the cooling air injected into the injection port 13a, that is, for supplying the cooling air into the module body 13 from the entire circumference in the circumferential direction.
- the head cover 14 is a member constituting the head of the housing 2.
- a slide bush 15 is provided as a guide portion that allows the needle 10 to move in the direction of the axis L1 and restricts the movement in other directions.
- the head cover 14 is formed with a discharge port 14a for air introduced from the injection port 13a.
- the head cover 14 is formed of, for example, ultra duralumin.
- the fluid ejection device 1 includes a needle 10, a permanent magnet 16, and a pair of electromagnets 20 and 21 in addition to the housing 2.
- the needle 10 is a member formed in the shape of an elongated bar for opening and closing the discharge port 3a. Specifically, the needle 10 has a distal end portion 10a that is disposed outside the housing 2 and opens and closes the discharge port 3a.
- the tip portion 10a is formed with a larger diameter than the discharge port 3a. Parts other than the tip 10 a of the needle 10 are provided in the housing 2. That is, the needle 10 has a portion 10c inserted through the discharge port 3a.
- the needle 10 has a length that reaches a slide bush 15 provided in the head cover 14.
- the needle 10 is provided at a position where the axis L1 coincides with the center axis of the housing 2.
- the needle 10 can be moved in the direction of the axis L1 between the position where the discharge port 3a is opened and the position where the discharge port 3a is closed by the slide bush 15 provided in the housing 2, but the direction is perpendicular to the axis L1. It is provided so that it cannot move in the radial direction.
- the needle 10 is not restricted from moving in the rotational direction around the axis L1.
- a thread groove 10 b is formed on a side surface of a partial section of the needle 10. The thread groove 10b is formed in a portion where the permanent magnet 16 is disposed.
- a chamfered portion 10 d is formed in a partial section along the axis L ⁇ b> 1 of the needle 10.
- the chamfered portion 10 d is formed at the position of the window portion 6.
- a heat radiating fin is attached to the chamfered portion 10d.
- the needle 10 corresponds to the movable part of the present invention.
- the tip portion 10a corresponds to the opening / closing portion of the present invention.
- the permanent magnet 16 is formed in a disk shape.
- the permanent magnet 16 is formed with an insertion hole 16a for the needle 10 at the position of the central axis L2 (see FIG. 2).
- an inlay recess 16 b in which a permanent magnet fixing nut 17 described later is disposed is formed on one surface 161 of the permanent magnet 16.
- the recess 16b is formed in a diameter that matches the diameter of the nut 17 at the position of the insertion hole 16a.
- the other surface 162 of the permanent magnet 16 is formed with a hollow 16c of an inlay in which a nut 18 for clearance adjustment described later is disposed.
- the recess 16c is formed in a diameter that matches the diameter of the nut 18 at the position of the insertion hole 16a.
- the permanent magnet 16 is provided in the module body 13 such that one surface 161 faces the one electromagnet 20 and the other surface 162 faces the other electromagnet 21.
- the permanent magnet 16 is provided so that the central axis L2 (see FIG. 2) thereof coincides with the axis L1 of the needle 10, that is, the needle 10 is inserted through the insertion hole 16a.
- a nut 17 for fixing the permanent magnet is disposed in the recess 16b on the upper side of the permanent magnet 16. Further, a nut 18 for adjusting the clearance is disposed in the depression 16 c below the permanent magnet 16.
- the needle 10 is inserted through these nuts 17 and 18.
- the permanent magnet 16 is being fixed to the needle 10 because the screw groove formed in the internal peripheral surface of the upper nut 17 and the screw groove 10b formed in the side surface of the needle 10 fit. That is, the permanent magnet 16 is provided such that it cannot be displaced relative to the needle 10 in all directions including the direction of the axis L1. In other words, the permanent magnet 16 moves in conjunction with the movement of the needle 10. It is provided as follows.
- the thread groove formed on the inner peripheral surface of the lower nut 18 and the thread groove 10 b formed on the side surface of the needle 10 are fitted.
- the nut 18 adjusts the clearance between the permanent magnet 16 and the electromagnets 20 and 21, that is, the amount of movement of the needle 10 to a predetermined value (for example, 0.3 mm).
- the assembly of the permanent magnet 16 to the fluid ejection device 1 and the adjustment of the above-mentioned Clarins are carried out by the following procedures (1) to (7).
- the needle 10 is passed through the seat block 3.
- the needle 10 is passed through the base block 4 incorporating the seal ring 7.
- the needle 10 is attached by penetrating the lower electromagnet 21 in the direction in which the antimagnetic pole surface (the surface opposite to the permanent magnet 16 side) contacts the base block 4.
- the side of the permanent magnet 16 to which the nut 18 is bonded is brought closer to the screw groove 10b of the needle 10 while being rotated toward the magnetic pole surface side of the electromagnet 21 attached earlier.
- a part of the thickness gauge having a predetermined thickness (for example, 0.3 mm) is sandwiched between the magnetic pole surface of the electromagnet 21 and the permanent magnet 16 after fixing the parts assembled to the needle 10 so as to be in close contact with each other. .
- the permanent magnet 16 is further tightened with the thickness gauge being sandwiched, and the rotation of the permanent magnet 16 is stopped at a position where the gap is appropriate.
- the nut 17 for fixing the permanent magnet is attached to the screw groove 10 b of the needle 10 while rotating it, and is rotated until it comes into close contact with the permanent magnet 16, and then with an appropriate torque. Tighten and fix.
- the permanent magnet 16 is configured such that the N pole and the S pole are arranged in a radial direction that is a direction perpendicular to the central axis L2 of the permanent magnet 16.
- the permanent magnet 16 is positioned on both surfaces 161 and 162, the outer portion 16d set to the same magnetic pole over the entire circumference in the circumferential direction around the axis L2, and the inner side of the outer portion 16d.
- it has an inner portion 16e set to a magnetic pole opposite to the magnetic pole of the outer portion 16d over the entire circumference in the circumferential direction.
- an S pole is set on the outer side 16 d of the surface 161 facing the upper electromagnet 20
- an N pole is set on the inner side 16 e
- an N pole is set on the outer side 16 d of the surface 162 facing the lower electromagnet 21.
- An example in which the south pole is set in the inner portion 16e is shown.
- the magnetization direction of the permanent magnet 16 is parallel to the axis L2, that is, the needle axis L1.
- the magnetic poles appearing on both surfaces 161 and 162 are opposite to each other.
- the outer portion 16d corresponds to the first magnetic pole portion of the present invention
- the inner portion 16e corresponds to the second magnetic pole portion of the present invention.
- the material of the permanent magnet 16 can be, for example, neodymium.
- the permanent magnet 16 is obtained, for example, by preparing a disk of magnetic material such as neodymium and magnetizing the disk with a magnetizing yoke so as to have the magnetic pole arrangement shown in FIG.
- the magnetization direction of the disc body by the magnetizing yoke is set in a direction parallel to the axis L1 as described above.
- the insertion hole 16a and the recesses 16b and 16c are formed before magnetization.
- the pair of electromagnets 20 and 21 are provided in the module body 13 so as to sandwich the permanent magnet 16 therebetween. That is, one electromagnet 20 is provided to face the upper surface 161 of the permanent magnet 16 at a position above the permanent magnet 16. The other electromagnet 21 is provided to face the lower surface 162 of the permanent magnet 16 at a position below the permanent magnet 16.
- the electromagnets 20 and 21 are provided with a space between the surfaces 161 and 162 of the permanent magnet 16.
- the interval between the permanent magnet 16 and the electromagnets 20 and 21 is set to an interval at which the needle 10 can be moved by the attractive force or repulsive force based on the magnetic field generated between them to open and close the discharge port 3a. Further, the electromagnets 20 and 21 are fixed in the module body 13, that is, provided so as not to change positions without being interlocked with the movement of the needle 10 and the permanent magnet 16.
- the electromagnets 20 and 21 include a magnetic core 22 formed of a magnetic material, an electromagnetic coil 23 wound around the magnetic core 22, and a magnetic pole generated on one end side of the magnetic core 22.
- An outer magnetic pole portion 24 that leads to a position facing the outer side portion 16d (see FIG. 2), and an inner pole that leads the magnetic pole generated on the other end side of the magnetic core 22 to a position facing the inner side portion 16e (see FIG. 2) of the permanent magnet 16
- the magnetic core 22 may be configured as a powder magnetic core of powder sintered metal, or may be configured of a soft magnetic material such as permalloy. As shown in FIG.
- six magnetic cores 22 are provided at intervals of 60 ° in the circumferential direction centered on the position O of the needle axis L1. That is, the magnetic core 22 is divided into six in the circumferential direction. The six magnetic cores 22 are provided so as to radiate radially around the position O.
- the six magnetic cores 22 are formed in the same shape. Specifically, as shown in FIGS. 5 to 8, the magnetic core 22 includes a shaft portion 221, an inner peripheral portion 222 connected to an end portion of the shaft portion 221 on the center O (see FIG. 4) side, a center O, And an outer peripheral portion 223 connected to the end portion of the opposite shaft portion 221.
- the shaft portion 221 is a portion around which the electromagnetic coil 23 is actually wound, and is provided so as to be inserted into the electromagnetic coil 23 (see FIGS. 9 and 10).
- the shaft portion 221 is provided such that the axis L3 that is the winding center of the electromagnetic coil 23 faces the radial direction that is a direction perpendicular to the needle axis L1.
- the shaft portion 221 has a constant width in a direction perpendicular to the central axis L3 at any position along the central axis L3 when viewed from the direction of FIG. 5 (a direction viewed from a plane perpendicular to the needle axis L1). It is formed in a certain shape. That is, the shaft part 221 is linearly formed in the direction of the axis L3 when viewed from the direction of FIG.
- the shaft portion 221 has a width in a direction perpendicular to the central axis L3 when viewed from the direction of FIG. 6 (a direction viewed from a plane parallel to both the needle axis L1 and the axis L3 of the shaft portion 221). It is formed in a shape that gradually increases from 223 to the inner periphery 222. That is, the shaft part 221 is formed in a trapezoidal shape with the side connected to the inner peripheral part 222 as the base and the side connected to the outer peripheral part 223 as the upper side when viewed from the direction of FIG. Note that the angle ⁇ formed by both side surfaces of the shaft portion 221 when viewed from the direction of FIG. 6 is set to 60 ° in accordance with the arrangement interval (60 °) in the circumferential direction of the six magnetic cores 22.
- the inner peripheral part 222 is provided so as to project in a direction perpendicular to the central axis L3 of the shaft part 221. This overhang amount is smaller than the overhang amount of the outer peripheral portion 223 when viewed from the direction of FIG.
- a surface 222a of the inner peripheral portion 222 facing the center O is formed in an arc shape when viewed from the direction of FIG.
- the central angle of the arc is set to 60 ° in accordance with the arrangement interval (60 °) in the circumferential direction of the six magnetic cores 22.
- six circular arc surfaces 222a are combined to form a circular hole 222c (see FIG. 4).
- a surface 222b see FIGS.
- the inner peripheral portion 222 facing the shaft portion 221 is a flat surface for defining one end position of the electromagnetic coil 23 in the direction of the central axis L3. It has become.
- the flat surface 222b and the electromagnetic coil 23 are in contact with each other, thereby preventing the electromagnetic coil 23 from coming off the shaft portion 221.
- the outer peripheral portion 223 is provided so as to project in a direction perpendicular to the central axis L3 of the shaft portion 221. This overhang amount is larger than the overhang amount of the inner peripheral portion 222 as viewed from the direction of FIG. Further, a surface 223a (see FIG. 5) facing the direction opposite to the center O (see FIG. 4) of the outer peripheral portion 223 is formed in an arc shape when viewed from the direction of FIG. The central angle of the arc is set to 60 ° in accordance with the arrangement interval (60 °) in the circumferential direction of the six magnetic cores 22. A circular surface 223c (see FIG. 4) is formed by combining six arc surfaces 223a. Further, a surface 223b (see FIGS.
- the outer peripheral portion 223 facing the shaft portion 221 is a flat surface for defining the other end position of the electromagnetic coil 23 in the direction of the central axis L3. It has become.
- the flat surface 223b and the electromagnetic coil 23 are in contact with each other, thereby preventing the electromagnetic coil 23 from coming off the shaft portion 221.
- the six magnetic cores 22 are provided so that the inner peripheral portions 222 and the outer peripheral portions 223 of the adjacent magnetic cores 22 are in contact with each other (see FIG. 4).
- One of the N pole and the S pole is generated in the ring-shaped outer peripheral portion 223, and a magnetic pole opposite to the magnetic pole of the outer peripheral portion 223 is generated in the ring-shaped inner peripheral portion 222, which is a combination of six.
- the electromagnetic coil 23 is provided for each magnetic core 22.
- the electromagnetic coil 23 is wound around the central axis L ⁇ b> 3 around the shaft portion 221 of the magnetic core 22.
- the outer peripheral line 231 formed by the electromagnetic coil 23 located on the outermost side as viewed from the direction of FIG. 10 (the direction seen from the plane parallel to both the needle axis L1 and the center axis L3) is the center axis L3.
- the electromagnetic coil 23 is wound around the shaft portion 221 so as to be in parallel. Since the shaft portion 221 is formed in a straight line when viewed from the direction of FIG. 5 and a trapezoidal shape when viewed from the direction of FIG. 6, the electromagnetic coil 23 wound around the shaft portion 221 has an outer peripheral portion 223 of the magnetic core 22. Is provided so that the number of turns decreases from the inner periphery 222 toward the inner periphery 222 (see FIGS. 9 and 10).
- the outer peripheral line 232 formed by the electromagnetic coil 23 located on the outermost side as viewed from the direction of FIG. 9 is the inner side from the outer peripheral part 223 of the magnetic core 22.
- the electromagnetic coil 23 is wound around the shaft portion 221 so as to gradually approach the central axis L3 as it goes to the peripheral portion 222.
- the angle between both outer peripheral lines 232 in FIG. 9 is a value corresponding to the angle ⁇ between the side surfaces of the shaft portion 221 (see FIG. 6), and specifically 60 °. That is, the electromagnetic coil 23 is wound in a trapezoidal shape with the portion that contacts the outer peripheral portion 223 as the bottom and the portion that contacts the inner peripheral portion 222 as the upper side as viewed from the direction of FIG. 9.
- the electromagnetic coil 23 is wound around each magnetic core 22 in a trapezoidal shape, so that the interval between the adjacent electromagnetic coils 23 can be narrowed as shown in FIG. 11, and the entire shape in which the six electromagnetic coils 23 are combined. Can be made into a donut shape.
- the adjacent electromagnetic coils 23 are not in contact with each other, and are actually provided with a space.
- the electromagnetic coil 23 of the upper electromagnet 20 is wound in the same direction between the six magnetic cores 22 constituting the electromagnet 20.
- the electromagnetic coil 23 of the lower electromagnet 21 is wound in the same direction between the six magnetic cores 22 constituting the electromagnet 21.
- the winding direction of the electromagnetic coil 23 may be the same direction or the opposite direction.
- the outer magnetic pole portion 24 is formed in a ring shape as shown in FIGS. Specifically, the outer magnetic pole portion 24 is formed with a circular center hole 24b at the center position when viewed from the direction of FIGS. An inter-magnetic pole separator 26 and an inner magnetic pole portion 25 are disposed inside the center hole 24b. Further, a depression 24 c is formed on one surface side of the outer magnetic pole part 24. The recess 24c is formed so as to be electrically connected to the center hole 24b and has a larger diameter than the center hole 24b. Further, in the outer magnetic pole portion 24, recesses 24d are formed at intervals of 120 ° along the edge line of the center hole 24b.
- These three recesses 24d are grooves for fitting the outer protrusions 262 (see FIGS. 16 to 18) of the inter-magnetic pole separator 26. Note that the recessed portion 24d and the outer protrusion 262 may not have a fitting shape. In this case, the position of the outer magnetic pole portion 24 is determined by using an integrally molded product of the outer magnetic pole portion 24 and resin, and cooling is performed. Ensure air flow.
- the outer magnetic pole portion 24 is provided at the end of the electromagnets 20 and 21 on the permanent magnet 16 side in the direction parallel to the needle axis L1. That is, the outer magnetic pole portion 24 of the upper electromagnet 20 is provided at the end facing the upper surface 161 of the permanent magnet 16. The outer magnetic pole portion 24 of the lower electromagnet 21 is provided at the end facing the lower surface 162 of the permanent magnet 16. At this time, the outer magnetic pole portion 24 is provided so that the depression 24c side faces the magnetic core 22 and the surface 24a opposite to the depression 24c faces the permanent magnet 16 side. At this time, the surface 24a is provided in the same shape (ring shape) as the outer portion 16d at a position facing the outer portion 16d of the permanent magnet 16. As shown in FIG.
- one end 223a of the outer peripheral portion 223 of the magnetic core 22 in the direction of the needle axis L1 is caught in the recess 24c. That is, the outer magnetic pole portion 24 is in contact with each outer peripheral portion 223 of the six magnetic cores 22. The outer magnetic pole portion 24 is not in contact with the inner peripheral portion 222 of the magnetic core 22.
- the inner magnetic pole part 25 is formed of a magnetic material (permalloy or the like).
- the inner magnetic pole portion 25 is provided at the end of the electromagnets 20 and 21 on the permanent magnet 16 side of the central axis (a line that coincides with the needle axis L1). That is, the inner magnetic pole portion 25 of the upper electromagnet 20 is provided at the end facing the upper surface 161 of the permanent magnet 16.
- the inner magnetic pole portion 25 of the lower electromagnet 21 is provided at the end facing the lower surface 162 of the permanent magnet 16.
- the inner magnetic pole portion 25 has a magnetic pole surface 25a that is provided at a radially inner position so as to face the inner portion 16e (see FIG. 2) of the permanent magnet 16 (see FIG. 3). ).
- the magnetic pole surface 25a is formed in a ring shape in the circumferential direction with respect to the central axis of the electromagnets 20 and 21 according to the shape of the inner portion 16e.
- the inner magnetic pole portion 25 is provided so as to contact each inner peripheral portion 222 of the six magnetic cores 22 and not to contact each outer peripheral portion 223. Specifically, as shown in FIG. 3, the surface 25c of the inner magnetic pole portion 25 opposite to the magnetic pole surface 25a and the one end 222d of the inner peripheral portion 222 of the magnetic core 22 in the direction parallel to the needle axis L1 are in contact with each other. Yes. Further, a recess 25b is formed on the magnetic pole surface 25a side of the inner magnetic pole portion 25 (see FIG. 15). A magnetic pole surface 25a is formed so as to sandwich the recess 25b. The depression 25 b of the upper electromagnet 20 is for avoiding interference between the fixing nut 17 (see FIG.
- the depression 25b prevents the fixing nut 17 and the electromagnet 20 from colliding when the needle 10 moves up and down.
- the depression 25 b of the lower electromagnet 21 is for avoiding interference between the electromagnet 21 and the nut 18 for adjusting the clearance of the permanent magnet 16 (see FIG. 1).
- the recess 25b prevents the clearance adjusting nut 18 and the electromagnet 21 from colliding when the needle 10 moves up and down.
- the outer magnetic pole part 24 and the inner magnetic pole part 25 are provided in a form that is magnetically separated from each other. Specifically, the outer magnetic pole part 24 and the inner magnetic pole part 25 are provided with a space therebetween. At this interval, an inter-magnetic pole separator 26 for separating the magnetic pole portions 24 and 25 is provided.
- the inter-magnetic pole separator 26 is formed of a non-magnetic material (for example, a resin or a non-magnetic metal (phosphor bronze or the like)) so as to prevent exchange of magnetic force between the magnetic pole portions 24 and 25.
- the inter-magnetic pole separator 26 is provided in a form divided into three parts.
- the three divided portions 26a are formed in the same shape as each other so as to protrude radially outward from an arc portion 261 formed in an arc shape when viewed from the direction of FIGS. 17 and 18 and an intermediate position of the arc portion 261.
- an inner protrusion 263 provided so as to protrude radially inward from an intermediate position of the arc portion 261.
- the three divided portions 26a are provided so that the respective arc portions 261 are arranged on the same circumferential line.
- the outer protrusion 262 fits into the recess 24d (see FIGS. 12 to 14) of the outer magnetic pole portion 24.
- the inner protrusion 263 is fitted in a recess (not shown) formed in the inner magnetic pole portion 25.
- the structure of the inter-magnetic pole separator 26 does not necessarily have to be a three-part structure, and may be an integral molding. Further, the protrusions 262 and 263 that restrict the rotation in the circumferential direction are not necessarily required. However, in any case, it is necessary to determine the shape of the inter-magnetic pole separator 26 so as not to restrict the flow of cooling air from the permanent magnet 16 side into the electromagnets 20 and 21. If possible, it is desirable that the interpolar separator 26 has a function of rectifying the flowing cooling air so that the electromagnets 20 and 21 can be effectively cooled.
- the distance between the outer magnetic pole part 24 and the inner magnetic pole part 25 is the distance between the magnetic pole surfaces 24a, 25a of these magnetic pole parts 24, 25 and the permanent magnet 16 (the movable permanent magnet 16 is the most away from the magnetic pole surfaces 24a, 25a). It is larger than the interval in the case of being at a distant position.
- the electromagnets 20 and 21 include a center column 27, a coil cover 28, a coil terminal 29, a terminal cover 30, and a nut 31.
- the center column 27 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its center axis coincides with the needle axis L1. That is, the central support column 27 is provided so as to be inserted into a hole 222 c (see FIG. 4) formed in the inner peripheral portion 222 of the six magnetic cores 22. At this time, the wall surface of the hole 222 c comes into contact with the outer peripheral surface of the central column 27.
- the center column 27 is formed of a magnetic material such as permalloy.
- the inner magnetic pole portion 25 is integrally provided on one end side of the center column 27. That is, the center column 27 and the inner magnetic pole part 25 are provided as an integrated product with the same material. Further, the side of the center column 27 opposite to the side where the inner magnetic pole portion 25 is provided is provided so as to protrude from the magnetic core 22, and a screw groove 27 a is formed on the outer peripheral surface thereof.
- the screw groove 27a does not need to be formed.
- the coil cover 28 is provided so as to cover the side opposite to the side where the magnetic pole portions 24 and 25 are provided in the direction of the needle axis L1 of the magnetic core 22 and the electromagnetic coil 23 wound around the magnetic core 22.
- the coil cover 28 is provided so as to be fitted to the end portion of the outer peripheral portion 223 of each magnetic core 22 on the side opposite to the side where the magnetic pole portions 24 and 25 are provided.
- the coil cover 28 is made of resin.
- the coil terminal 29 includes a first terminal connected to one end of each electromagnetic coil 23 (end on the inner peripheral portion 222 side of the magnetic core 22) and the other end of each electromagnetic coil 23 (end on the outer peripheral portion 223 side of the magnetic core 22). Part) connected to the second terminal. One end of the six electromagnetic coils 23 is connected to the first terminal, and the other end of the six electromagnetic coils 23 is connected to the second terminal.
- the coil terminal 29 (first terminal, second terminal) is electrically connected to an energization control unit 61 described later. A voltage is applied to the coil terminal 29 by the energization control unit 61, and the energization direction of each electromagnetic coil 23 is switched according to whether the potential of the first terminal is positive or negative with respect to the potential of the second terminal.
- the terminal cover 30 covers the lead wires drawn from the electromagnetic coils 23 toward the coil cover 28 so as not to be exposed, and is attached to the coil cover 28.
- the terminal cover 30 is made of resin. Further, the terminal cover 30 is formed with a hole 30a into which the central support column 27 is inserted.
- the nut 31 is provided so as to be engaged with the screw groove 27a formed in the central support column 27.
- the members constituting the electromagnets 20 and 21 (six magnetic cores 22, the central column 27, the covers 28 and 30 and the like) are integrated so as not to fall apart.
- each member may be fixed by a snap ring method as shown in FIG. 25 of the second embodiment described later.
- FIG. 25 it corresponds to the snap ring provided at the end opposite to the side where the inner magnetic pole part 39 of the central column 27 is provided and the tightening with the screw provided at this end. And a washer sandwiched between the snap ring and the spring.
- the electromagnets 20 and 21 are assembled in the following procedures (1) to (5).
- a magnetic pole separator 26 is attached to the inner magnetic pole portion 25.
- the outer magnetic pole part 24 is attached to the outside of the inter-magnetic pole separator 26.
- the coil cover 28 is placed on the top surfaces of the magnetic core 22 and the electromagnetic coil 23, and each electromagnetic coil 23 is connected to the coil terminal 29. (5) After placing the terminal cover 30, the whole is tightened with the nut 31.
- Electromagnets 20 and 21 are provided so that the needle 10 is inserted inside the central support column 27.
- the circular surface 223 c (see FIG. 4) formed by the outer peripheral portions 223 of the six magnetic cores 22 contacts the circular inner peripheral surface of the module body 13.
- the electromagnets 20 and 21 are restricted from moving in the radial direction.
- a step 2 a (see FIG. 1) is formed in the housing 2 so that the diameter of the space in the housing 2 is smaller than the outer diameter of the electromagnets 20 and 21.
- the lower electromagnet 21 corresponds to the first electromagnet, the discharge port side electromagnet, and the first magnet of the present invention.
- the upper electromagnet 20 corresponds to the second electromagnet and the second magnet of the present invention.
- the fluid ejection device 1 includes an energization control unit 61 that controls energization of the electromagnetic coil 23.
- the energization control unit 61 is configured to be able to control the energization direction of the electromagnetic coil 23 for each of the electromagnets 20 and 21.
- the coil terminals 29 of the electromagnets 20 and 21 are connected to the energization control unit 61 via a harness.
- the energization control unit 61 controls energization of the electromagnet 20 by controlling the voltage applied to the coil terminal 29 of the upper electromagnet 20, and controls the voltage applied to the coil terminal 29 of the lower electromagnet 21. 21 energization is controlled.
- the energization control unit 61 corresponds to the control unit of the present invention.
- the fluid discharge device 1 is not provided with a spring for moving the needle 10. That is, the needle 10 moves only by the magnetic force acting between the permanent magnet 16 and the electromagnets 20 and 21.
- the above is the configuration of the fluid ejection device 1.
- the fluid ejection device 1 receives the supply of hot melt adhesive from the fluid supply unit 62.
- the fluid supply unit 62 supplies the hot melt adhesive to the inlet 3 b formed in the seat block 3.
- the fluid supply unit 62 includes a heating unit that heats the raw material of the hot melt adhesive to a predetermined temperature (for example, about 150 ° C.), a pump that sends the hot melt adhesive in a heated state to the seat block 3, and a pump control unit that controls the pump. Etc.
- the fluid discharge device 1 receives supply of cooling air from the air supply unit 63.
- the air supply unit 63 supplies the cooling air to the inlet 13 a formed in the module body 13.
- the air supply unit 63 includes a compressor that compresses air and a pressure reducing valve that decompresses air compressed by the compressor, and includes a joint 300 (see FIG. 23) that connects the air of the compressor to the pressure reducing valve and the inlet 13a. To be supplied into the module body 13.
- the fluid ejection device 1 is applied in a situation where the material of the paper diaper flows under a nozzle 110 provided downstream of the ejection port 3a at a predetermined speed (for example, 300 m / min).
- a predetermined speed for example, 300 m / min.
- the material of the paper diaper bonded together with an adhesive agent has a nonwoven fabric, PE film, tissue, thread rubber, etc.
- materials to be bonded with an adhesive are used in a variety of appropriate places, there are a plurality of portions to be bonded.
- the fluid ejection device 1 applies a hot melt adhesive in a predetermined pattern (for example, every 5 mm interval) to a predetermined adhesion site in a paper diaper material by intermittently opening and closing the ejection port 3a. To do.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnets 20 and 21 so as to open and close the discharge port 3a intermittently.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of each electromagnetic coil 23 of the electromagnet 20 so that a repulsive force acts between the upper electromagnet 20 and the permanent magnet 16 when opening the discharge port 3a.
- the magnetic poles appearing on the upper surface 161 of the permanent magnet 16 are S poles on the outer side and N poles on the inner side as shown in FIG. 2, the S poles are generated in the outer magnetic pole part 24 of the electromagnet 20, and N
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 20 so that a pole is generated (see FIGS. 19 and 20).
- the energization control unit 61 generates an S pole on the outer side of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 20 in the direction perpendicular to the needle axis L1, away from the needle axis L1, and on the inner side near the needle axis L1.
- the energizing direction of the electromagnetic coil 23 is controlled so that the N pole is generated.
- the magnetic flux forming the south pole generated outside the electromagnetic coil 23 is transmitted to the outer peripheral portion 223 of the magnetic core 22 and the outer magnetic pole portion 24 in contact therewith.
- an S pole is generated on the magnetic pole surface 24 a of the outer magnetic pole portion 24.
- the magnetic flux forming the N pole generated inside the electromagnetic coil 23 is transmitted to the inner peripheral portion 222, the central column 27, and the inner magnetic pole portion 25 of the magnetic core 22.
- an N pole is generated on the magnetic pole surface 25 a of the inner magnetic pole portion 25.
- the outer peripheral part 223 and the outer magnetic pole part 24 correspond to the first transmission part of the present invention.
- the inner peripheral part 222 and the inner magnetic pole part 25 correspond to the second transmission part of the present invention.
- a repulsive force is applied between the outer magnetic pole portion 24 of the upper electromagnet 20 and the outer portion 16d of the upper surface 161 of the permanent magnet 16, and the repulsive force is generated between the inner magnetic pole portion 25 and the inner portion 16e of the permanent magnet 16.
- Force can be applied. That is, a repulsive force can be applied between the electromagnet 20 and the permanent magnet 16.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 21 so that an attractive force acts between the lower electromagnet 21 and the permanent magnet 16 when the discharge port 3a is opened. If the magnetic poles appearing on the lower surface 162 of the permanent magnet 16 are N poles on the outer side and S poles on the inner side as shown in FIG. 2, the S poles are generated in the outer magnetic pole part 24 of the electromagnet 21, and N The energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 21 so that a pole is generated (see FIGS. 19 and 20).
- the energization control unit 61 generates an S pole on the outer side of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 21 in the direction perpendicular to the needle axis L1 and away from the needle axis L1, and on the inner side near the needle axis L1.
- the energizing direction of the electromagnetic coil 23 is controlled so that the N pole is generated.
- the magnetic flux forming the south pole generated outside the electromagnetic coil 23 is transmitted to the outer peripheral portion 223 of the magnetic core 22 and the outer magnetic pole portion 24 in contact therewith.
- an S pole is generated on the magnetic pole surface 24 a of the outer magnetic pole portion 24.
- the magnetic flux forming the N pole generated inside the electromagnetic coil 23 is transmitted to the inner peripheral portion 222, the central column 27, and the inner magnetic pole portion 25 of the magnetic core 22.
- an N pole is generated on the magnetic pole surface 25 a of the inner magnetic pole portion 25.
- an attractive force is applied between the outer magnetic pole portion 24 of the lower electromagnet 21 and the outer portion 16 d of the lower surface 162 of the permanent magnet 16, and between the inner magnetic pole portion 25 and the inner portion 16 e of the permanent magnet 16.
- a suction force can be applied. That is, an attractive force can be applied between the electromagnet 21 and the permanent magnet 16.
- the permanent magnet 16 is moved downward (upper side).
- the needle 10 can be moved downward in conjunction with this movement (see FIG. 20), in a direction away from the electromagnet 20 and a direction approaching the lower electromagnet 21.
- the tip 10a of the needle 10 opens the discharge port 3a. Accordingly, the hot melt adhesive is discharged from the discharge port 3a.
- the hot melt adhesive discharged from the discharge port 3a passes through the flow path 101 (see FIG. 1) formed in the body 100, and is then applied to the material from the nozzle 110.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 20 so that an attractive force acts between the upper electromagnet 20 and the permanent magnet 16 when closing the discharge port 3a. Specifically, the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 20 so that the N pole is generated in the outer magnetic pole portion 24 and the S pole is generated in the inner magnetic pole portion 25 (FIG. 21, FIG. 21). 22).
- an attractive force is applied between the outer magnetic pole portion 24 of the upper electromagnet 20 and the outer portion 16 d of the upper surface 161 of the permanent magnet 16, and the attractive force is generated between the inner magnetic pole portion 25 and the inner portion 16 e of the permanent magnet 16.
- Force can be applied. That is, an attractive force can be applied between the electromagnet 20 and the permanent magnet 16.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 21 so that a repulsive force acts between the lower electromagnet 21 and the permanent magnet 16 when closing the discharge port 3a. Specifically, the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 23 of the electromagnet 21 so that the N pole is generated in the outer magnetic pole portion 24 and the S pole is generated in the inner magnetic pole portion 25 (FIG. 21, FIG. 21). 22).
- a repulsive force acts between the outer magnetic pole portion 24 of the lower electromagnet 21 and the outer portion 16 d of the lower surface 162 of the permanent magnet 16, and between the inner magnetic pole portion 25 and the inner portion 16 e of the permanent magnet 16.
- a repulsive force can be applied. That is, a repulsive force can be applied between the electromagnet 21 and the permanent magnet 16.
- the permanent magnet 16 is moved upward (upper side).
- the needle 10 can be moved upward in conjunction with this movement (see FIG. 22).
- the tip 10a of the needle 10 closes the discharge port 3a.
- the discharge of the hot melt adhesive from the discharge port 3a is stopped, and the discharge of the hot melt adhesive from the nozzle 110 provided downstream of the discharge port 3a is also stopped.
- the energization control unit 61 energizes the electromagnets 20 and 21 so as to maintain the state of the lower limit position for a predetermined time after moving the needle 10 to the lower limit position when opening the discharge port 3a. To maintain the magnetic pole generation state of FIG. Similarly, when closing the discharge port 3a, the energization control unit 61 moves the needle 10 to the upper limit position, and then supplies the electromagnets 20 and 21 to the upper limit position for a predetermined time. The energization is continued to maintain the magnetic pole generation state of FIG.
- the energization control unit 61 drives the electromagnets 20 and 21 by, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) method.
- PWM Pulse Width Modulation
- the energization control unit 61 causes a pulsed drive current to flow through the electromagnets 20 and 21.
- the energization control unit 61 always supplies a pulse signal to each of the electromagnets 20 and 21 when opening and closing the discharge port 3a (that is, there is no state of stopping the pulse signal).
- Heat generation of the electromagnets 20 and 21 can be suppressed by driving the electromagnets 20 and 21 by the PWM method and providing a timing at which the current instantaneously becomes zero.
- control for creating an overexcitation state may be performed by applying a voltage higher than the steady application voltage at the start of operation when reversing the moving direction of the needle 10. By this control, when the reversing operation of the needle 10 is started, a strong magnetic field is generated in the electromagnets 20 and 21, and the responsiveness (agility) of the needle 10 can be enhanced.
- the energization control unit 61 switches the energization direction to the electromagnetic coil 23 (current direction around the central axis L3 of the magnetic core 22) in reverse every time a predetermined time elapses, thereby opening and closing the discharge port 3a at a predetermined time period. repeat.
- the rotation speed of the pump mounted on the fluid supply unit 62 is synchronized with the speed of the disposable diaper production line, and automatically increases and decreases in proportion to the speed of the disposable diaper production line.
- the air supply unit 63 continues to supply air into the module body 13 while the heater of the body 100 is energized while the electromagnetic coil 23 is energized.
- the air supplied to the inlet 13a of the module body 13 flows into the space in the module body 13 after flowing through the ring-shaped groove 13b (see FIG. 23).
- the groove 13b functions to uniformly deliver the cooling air supplied from the inlet 13a to the ring-shaped gap between the permanent magnet 16 and the module body 13, and plays a role as a surge tank. . Further, by ensuring a uniform pressure in the groove 13b as a surge tank, when the cooling air is fed into the upper and lower ring-shaped slits (the gap between the permanent magnet 16 and the module body 13), the pressure is increased.
- the groove 13b plays a role of a tank necessary to equalize the pressure and the flow rate.
- some of the air supplied into the module body 13 flows through the gap between the electromagnets 20 above the permanent magnets 16, and then the outlet 14 a (FIG. 1) of the head cover 14. (See below).
- a part of the air flows through the gap between the electromagnets 21 below the permanent magnets 16 and is then discharged from the window 6 formed by the base block 4 and the heat insulating block 5. Thereby, the heat generation of the electromagnets 20 and 21 can be suppressed.
- the electromagnets 20 and 21 are arranged on both upper and lower sides of the permanent magnet 16, and the needle 10 is formed using two sets of the permanent magnet 16 and the electromagnet 20 and the pair of the permanent magnet 16 and the electromagnet 21. Since it moves, the force which acts on the needle 10 can be enlarged compared with the case of only one set. In other words, both of the magnetic poles generated on both surfaces 161 and 162 of the permanent magnet 16 can contribute to the movement of the needle 10.
- the time lag of the response of the needle 10 to the energization signals to the electromagnets 20 and 21 can be reduced, and the discharge port 3a can be opened and closed at high speed. Since the time lag can be reduced, the adhesive can be accurately discharged to the target position.
- the electromagnets 20 and 21 are arranged on both the upper and lower sides of the permanent magnet 16, the energization amount per one electromagnet 20 and 21 can be suppressed. Thereby, the heat generation of the electromagnets 20 and 21 can be suppressed.
- the electromagnetic coils 23 of the electromagnets 20 and 21 are wound around an axis L3 in a direction (radial direction) perpendicular to the needle axis L1, and the magnetic poles generated at both ends of the electromagnetic coil 23 are guided to the permanent magnet 16 side. Since the portions 24 and 25 are provided, the N pole and the S pole can be generated in the radial direction at a position facing the permanent magnet 16. Thereby, both the N pole and the S pole generated in the electromagnets 20 and 21 can contribute to the movement of the needle 10. That is, the energy used for energizing the electromagnets 20 and 21 can be effectively contributed to the movement of the needle 10. Thereby, the time lag of the response of the needle 10 to the energization signals to the electromagnets 20 and 21 (opening and closing of the discharge port 3a) can be reduced, and the discharge port 3a can be opened and closed at high speed.
- FIG. 64 is a diagram showing air-driven responsiveness.
- the thrust of the needle 10 is generated at the moment when a current is passed through the electromagnets 20 and 21.
- the spring since the spring is not used to move the needle 10, it is possible to eliminate unintentional unnecessary vibrations such as surging of the spring from affecting the operation, and to ensure stability during high-speed operation. it can.
- the needle 10 since the needle 10 is moved using the permanent magnet 16, the needle 10 is more agile with respect to the magnetic field generated by the electromagnets 20 and 21 than when a magnetic material that is not a permanent magnet is used. Can be reacted.
- the cooling air inlet 13a is formed only at one place, so that the structure of the fluid ejection device 1 can be simplified.
- the air injected from the inlet 13a is first moved along the groove 13b. It can flow in the circumferential direction. And since air is supplied in the module body 13 after flowing through the groove
- the magnetization direction (magnetization direction) of the permanent magnet 16 is set in a direction parallel to the needle axis L1
- the direction of the magnetic lines of force from the permanent magnet 16 is matched with the moving direction of the needle 10. be able to. Thereby, the needle 10 can be easily moved.
- the magnetic poles of both surfaces 161 and 162 of the permanent magnet 16 are reversed, even if the energization direction of the upper electromagnet 20 and the energization direction of the lower electromagnet 21 are the same direction, the upper electromagnet 20 and the permanent magnet One of the force acting between the lower electromagnet 21 and the permanent magnet 16 and the other acting as a repulsive force can be made into a relationship of attraction force. That is, since the energization direction can be made the same between the upper electromagnet 20 and the lower electromagnet 21, the energization control of the electromagnets 20 and 21 can be simplified.
- the boundary portion (neutral point) between the N pole and the S pole can be reduced on both surfaces 161 and 162.
- the boundary portion has a weak magnetic force, by reducing the boundary portion, it is possible to suppress the magnetic force from being weakened as the entire surfaces 161 and 162.
- the electromagnets 20 and 21 are divided into a plurality of magnetic cores 22 connected by a central support column 27, a coil cover 28, a nut 31 and the like, between the divided magnetic cores 22 and electromagnetic coils 23.
- the heat storage action of the electromagnetic coil 23 can be reduced, and the heat radiation area can be increased.
- the cooling air can flow through the gap, and the contact area between the magnetic core 22 and the electromagnetic coil 23 and the cooling air can be increased.
- fever by the electricity supply to the electromagnetic coil 23 can be suppressed effectively, and it can suppress that the resistance of the electromagnetic coil 23 increases and the function as an electromagnet falls by the heat_generation
- fever when the needle 10 is intermittently reciprocated at a high speed, the electromagnetic coil 23 tends to generate heat, but this heat generation can be effectively suppressed.
- the electromagnetic coil 23 is wound so that the number of turns decreases as it goes radially inward, so that when the six electromagnetic coils 23 are combined, the adjacent electromagnetic coils
- the gap between 23 can be appropriately sized (the formation of an extra space can be suppressed). Thereby, the cooling air can be circulated in the gap while suppressing the stagnation, and the cooling efficiency of the electromagnetic coil 23 can be improved.
- the electromagnetic coil 23 can be easily wound around the magnetic core 22.
- the number of turns of the electromagnetic coil 23 per one magnetic core 22 can be set to an appropriate value. That is, if the number of divisions of the magnetic core 22 is too large, the number of turns of the electromagnetic coil 23 per magnetic core 22 becomes too small and the magnetic force becomes weak. On the other hand, if the number of divisions of the magnetic core 22 is too small, the number of turns of the electromagnetic coil 23 per magnetic core 22 becomes excessive, and the electromagnetic coil 23 on the inner side (side closer to the central axis L3 of the magnetic core 22) is cooled. It becomes difficult. By setting the number of divisions of the magnetic core 22 to six, it is possible to generate an appropriate magnitude of magnetic force and to configure the electromagnets 20 and 21 that are easy to cool.
- the interval between the outer magnetic pole portion 24 and the inner magnetic pole portion 25 is larger than the interval between the magnetic pole surfaces 24a and 25a of the magnetic pole portions 24 and 25 and the permanent magnet 16, the gap between the magnetic pole portions 24 and 25 is reduced.
- the action of the magnetic force between the magnetic pole portions 24 and 25 and the permanent magnet 16 can be prioritized over the action of the magnetic force. Thereby, an attractive force or a repulsive force can be easily applied between the electromagnets 20 and 21 and the permanent magnet 16.
- cooling air inlet 13 a is formed at the position of the permanent magnet 16
- cold air can be supplied to both the electromagnets 20 and 21.
- the electromagnets 20 and 21 can be cooled effectively.
- the hot melt adhesive inlet 3b is provided on the lower side (discharge port 3a side) of the lower electromagnet 21, and the sheet block 3 to which the hot melt adhesive is supplied is provided with magnets 16, 20, 21. Since it is provided in the position away from the module body 13 in which is disposed, heat from the seat block 3 can be suppressed from being transmitted to the module body 13. Thereby, the temperature rise of the electromagnets 20 and 21 can be suppressed.
- the heat insulating block 5 made of a material having low thermal conductivity is provided between the seat block 3 and the module body 13, the heat from the seat block 3 is prevented from being transmitted to the module body 13. it can. Thereby, the temperature rise of the electromagnets 20 and 21 can be suppressed.
- the needle 10 moves upward when the discharge port 3a is closed, so that the flow channel 101 downstream of the discharge port 3a (see FIG. 1). ) Can be negative pressure. With this negative pressure, the hot melt adhesive in the flow channel 101 and the nozzle 110 ahead can be pulled up, and the blocking property of the hot melt adhesive from the nozzle 110 can be improved.
- FIG. 24 shows a cross-sectional view of the fluid ejection device 200 of the present embodiment.
- the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
- the fluid ejection device 200 is different from the first embodiment in the configuration of the electromagnets 33 and 34, and is otherwise the same as that in the first embodiment.
- the electromagnets 33 and 34 include a magnetic core 35 formed of a magnetic material such as permalloy, and an electromagnetic coil 36 wound around the magnetic core 35.
- the magnetic core 35 is formed in a rod shape, and is provided such that its axis L4 is parallel to the needle axis L1.
- the magnetic core 35 is formed in a shape having the same diameter at any position along the direction of the axis L4 (that is, the diameter does not change along the direction of the axis L4).
- six magnetic cores 35 are provided at equal intervals in the circumferential direction around the position O of the needle axis L1. That is, the magnetic cores 35 are provided at 60 ° intervals in the circumferential direction. Further, the distance between the magnetic core 35 and the center O is the same among the six magnetic cores 35.
- the electromagnetic coil 36 is wound around the axis L4 of the magnetic core 35 in the magnetic core 35. At this time, the electromagnetic coil 36 is provided so as to have the same number of turns at any position along the axis L4 direction of the magnetic core 35 (that is, the number of turns does not change along the direction of the axis L4). Moreover, the electromagnetic coil 36 is provided for every magnetic core 35 (refer FIG. 25, FIG. 27). The winding direction of each electromagnetic coil 36 is the same.
- a magnetic seat 37 is provided as an integral part of the magnetic core 35.
- the seat portion 37 has a structure that is divided into six sectors in a plan view shown in FIG.
- One magnetic core 35 is provided upright on one divided seat portion 37.
- the six seats 37 are provided so as to form a ring shape as a whole by being arranged in the circumferential direction with the center O as the center.
- an outer magnetic pole portion 38 of a magnetic material is provided as an integral part of the magnetic core 35 and the seat portion 37.
- the outer magnetic pole portion 38 is provided for each seat portion 37, and the six outer magnetic pole portions 38 are combined so that the outer magnetic pole portion 38 is similar to the outer portion 16 d at a position facing the outer portion 16 d (see FIG. 2) of the permanent magnet 16.
- a magnetic pole surface 38a having a shape (ring shape) is formed.
- the seat portion 37 and the outer magnetic pole portion 38 are divided into six according to the number of divisions of the magnetic core 35, but may not be divided.
- the opposite end 35 a of the magnetic core 35 where the seat 37 is provided is provided so as to protrude from the end face of the electromagnetic coil 36.
- a connecting plate 41 of a magnetic material is provided on the opposite side of the magnetic core 35 where the seat portion 37 is provided.
- 30 and 31 show a first shape example of the connecting plate 41 (hereinafter referred to as the first connecting plate 41a).
- 32 and 33 show a second shape example of the connecting plate 41 (hereinafter referred to as a second connecting plate 41b).
- 34 and 35 show a third shape example of the connecting plate 41 (hereinafter referred to as a third connecting plate 41c).
- Each of the first to third connection plates 41a, 41b, 41c is formed with a recess 411 into which an end 35a of each magnetic core 35 is fitted, and a center hole 412 into which a center column 40 described later is inserted.
- the shape of the recess 411 is slightly different between the first to third connecting plates 41a, 41b, 41c.
- the concave portion 411 of the first connecting plate 41a has a shape in which the entire periphery is closed when seen in a plan view of FIG.
- the concave portion 411 of the second connection plate 41b has a shape in which the inner side is opened as viewed in a plan view of FIG.
- the concave portion 411 of the third connecting plate 41c has a shape that is open on the outside as viewed in a plan view of FIG.
- the central hole 412 of the connecting plate 41 is formed in a circular shape having the same diameter as the central support column 40. That is, at the position of the center hole 412, the connecting plate 41 and the center column 40 are in contact (conducting in terms of magnetic circuit). Further, the end portion 35a of the magnetic core 35 is fitted into the concave portion 411, whereby the connecting plate 41 and each magnetic core 35 are electrically connected in a magnetic circuit manner.
- a resin coil cover 42 is provided between the connection plate 41 and the end face of the electromagnetic coil 36.
- the coil cover 42 is a member that holds the magnetic core 35 and the electromagnetic coil 36 that are divided into six pieces so as not to fall apart.
- a resin air guide cover 49 is provided so as to fill an extra gap formed between the six electromagnetic coils 36.
- the air guide cover 49 includes an inner portion 491 provided to fill an extra space formed on the inner peripheral side of the six electromagnetic coils 36, and an extra gap formed on the outer peripheral side of the six electromagnetic coils 36. And an outer portion 492 provided so as to be buried.
- the extra space formed between the electromagnetic coils 36 is filled by the air guide cover 49 (the inner portion 491 and the outer portion 492), so that the cooling air supplied to the electromagnets 33 and 34 is exchanged between the electromagnetic coils 36. It is possible to circulate without gaps in the gap, and the cooling efficiency of the electromagnetic coil 36 can be improved.
- a central column 40 of magnetic material (permalloy or the like) is provided in the space inside the six magnetic cores 35 and the electromagnetic coil 36.
- the center column 40 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its center axis coincides with the needle axis L1.
- the center column 40 has a protrusion 40 a that is inserted into the center hole 412 of the connection plate 41 and protrudes from the center hole 412 to the side opposite to the side where the magnetic core 35 is provided.
- a groove 40b is formed on the outer peripheral surface of the protrusion 40a.
- a snap ring 400 (C-shaped retaining ring) is provided in the groove 40b.
- a spring 401 such as a wave ring and a washer 402 are provided so as to be inserted into the protruding portion 40a.
- the washer 402 is provided so as to be sandwiched between the snap ring 400 and the spring 401, that is, one end surface of the washer 402 is in contact with the end surface of the snap ring 401 and the other end surface is in contact with the end surface of the spring 401.
- the spring 401 is provided so as to be sandwiched between the washer 402 and the connecting plate 41 in a compressed state. That is, the spring 401 is provided in a state where pressure is applied to the snap ring 400 via the washer 402.
- the snap ring 400, the spring 401, and the washer 402 fix the members constituting the electromagnets 33 and 34 so that they do not fall apart.
- An inner magnetic pole portion 39 of a magnetic material is provided as an integral part of the central column 40 on the opposite side of the central column 40 where the protruding portion 40a is provided.
- the inner magnetic pole portion 39 is formed in a ring shape coaxial with the central support column 40 and is provided at a position inside the outer magnetic pole portion 38 and spaced from the outer magnetic pole portion 38.
- the interval between the outer magnetic pole portion 38 and the inner magnetic pole portion 39 is the interval between the permanent magnet 16 and the magnetic pole surfaces 38a and 39a (the interval when the movable permanent magnet 16 is located farthest from the magnetic pole surfaces 38a and 39a). Bigger than).
- the inner magnetic pole portion 39 forms a magnetic pole surface 39a having the same shape (ring shape) as the inner portion 16e at a position facing the inner portion 16e (see FIG. 2) of the permanent magnet 16.
- an inter-magnetic pole separator 44 for magnetically separating the magnetic pole parts 38, 39 is provided.
- the inter-magnetic pole separator 44 is formed of a non-magnetic material (resin, metal such as phosphor bronze).
- the inter-magnetic pole separator 44 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its central axis coincides with the needle axis L1.
- the outer peripheral surface of the inter-magnetic pole separator 44 is in contact with the inner peripheral surface of the outer magnetic pole portion 38.
- the inner peripheral surface of the intermagnetic pole separator 44 is in contact with the outer peripheral surface of the inner magnetic pole portion 39.
- the inter-magnetic pole separator 44 is formed so as not to restrict the flow of the cooling air, and is preferably formed so as to produce a rectifying effect of the cooling air.
- a nonmagnetic outer magnetic pole holder 43 is provided outside the outer magnetic pole portion 38.
- the outer magnetic pole holder 43 holds the six divided outer magnetic pole portions 38 and the magnetic core 35 and the seat portion 37 integrated therewith so as not to fall apart.
- the electromagnets 33 and 34 are configured so that the coil terminal 46 composed of a first terminal connected to one end of each electromagnetic coil 36 and a second terminal connected to the other end and the base side of the coil terminal 46 are not exposed. It has a terminal cover 45 to cover and a lead case 47 for receiving a lead drawn from each electromagnetic coil 36 and connected to the coil terminal 46.
- the terminal cover 45 and the conductor case 47 are made of resin.
- the electromagnets 33 and 34 are provided so that the needle 10 is inserted inside the center column 40.
- the upper electromagnet 33 is provided so that the magnetic pole surfaces 38 a and 39 a face the upper surface 161 of the permanent magnet 16.
- the lower electromagnet 34 is provided so that the magnetic pole surfaces 38 a and 39 a face the lower surface 162 of the permanent magnet 16.
- the energization controller 61 When opening the discharge port 3 a, the energization controller 61 generates the same magnetic pole as the outer portion 16 d of the permanent magnet 16 on the magnetic pole surface 38 a of the outer magnetic pole portion 38 of the upper electromagnet 33, and the inner magnetic pole of the upper electromagnet 33.
- the same magnetic pole as the inner portion 16e of the permanent magnet 16 is generated on the magnetic pole surface 39a of the portion 39, the outer portion 16d of the permanent magnet 16 and the opposite magnetic pole are generated on the magnetic pole surface 38a of the outer magnetic pole portion 38 of the lower electromagnet 34,
- the electromagnetic coil 36 of the upper electromagnet 33 and the electromagnetic coil 36 of the lower electromagnet 34 are arranged so that a magnetic pole opposite to the inner portion 16e of the permanent magnet 16 is generated on the magnetic pole surface 39a of the inner magnetic pole portion 39 of the lower electromagnet 34. Control energization direction.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated on one end side (permanent magnet 16 side) of the magnetic core 35 is transmitted to the magnetic pole surface 38 a of the outer magnetic pole portion 38 via the seat portion 37.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated on the other end side (the side opposite to the permanent magnet 16) of the magnetic core 35 is transmitted to the magnetic pole surface 39 a of the inner magnetic pole portion 39 through the connection plate 41 and the central column 40.
- the energization control unit 61 switches from the energization direction when the discharge port 3a is opened to the reverse.
- an attractive force acts between the upper electromagnet 33 and the permanent magnet 16 and a repulsive force acts between the lower electromagnet 34 and the permanent magnet 16. Therefore, the permanent magnet 16 and the needle 10 connected to the permanent magnet 16. Can be moved in the direction of closing the discharge port 3a.
- the lower electromagnet 34 corresponds to the first electromagnet and the first magnet of the present invention.
- the upper electromagnet 33 corresponds to the second electromagnet and the second magnet of the present invention.
- the seat portion 37 and the outer magnetic pole portion 38 correspond to the first transmission portion.
- the connecting plate 41, the center column 40, and the inner magnetic pole part 39 correspond to the second transmission part.
- the third embodiment of the present invention will be described with a focus on the differences from the above embodiment.
- the configuration of the permanent magnet, the configuration of the electromagnet, and the energization control of the electromagnet are different from those in the first and second embodiments, and the other configurations are the same as those in the first and second embodiments.
- a permanent magnet 48 of FIG. 36 is arranged instead of the permanent magnet 16 of FIG.
- the permanent magnet 48 is formed in the same shape (that is, a disk shape) as that of the first embodiment, but the magnetic poles appearing on the respective surfaces 481 and 482 are different from those of the first embodiment.
- opposite magnetic poles appear between the radial outer portion 48a and the inner portion 48b that are perpendicular to the needle axis L1 on each of the surfaces 481 and 482 (that is, along the radial direction). Both N pole and S pole appear).
- the permanent magnet 48 is configured such that N poles and S poles are alternately arranged at intervals of 60 ° along the circumferential direction around the axis L1 in each of the outer portion 48a and the inner portion 48b.
- the permanent magnet 48 is configured such that a reverse magnetic pole appears between the upper surface 481 and the lower surface 482. That is, the portion of the lower surface 482 opposite to the N pole portion of the upper surface 481 is set to the S pole, and the portion of the lower surface 482 opposite to the S pole portion of the upper surface 481 is set to the N pole.
- the magnetization direction of the permanent magnet 48 is set in a direction parallel to the needle axis L1.
- the magnetization direction of the disc body by the magnetizing yoke is set in a direction parallel to the axis L1 as described above.
- electromagnets 51 and 52 shown in FIG. 37 are arranged instead of the electromagnets 20 and 21 shown in FIG.
- the illustration of the electromagnetic coil 60 (see FIGS. 38 and 39), coil terminals, and the like is omitted.
- the electromagnets 51 and 52 include a magnetic core 53 and an electromagnetic coil 60 (see FIGS. 38 and 39) wound around the magnetic core 53.
- the magnetic core 53 is made of a magnetic material such as permalloy. As shown in FIGS. 38 and 39, the magnetic core 53 is formed in the same shape as the magnetic core 22 of the first embodiment. That is, the magnetic core 53 is divided into six in the circumferential direction around the position O of the needle axis L1 (see FIG. 40), and each magnetic core 53 has a shaft portion 531, an inner peripheral portion 532, and an outer peripheral portion 533. .
- the shaft portion 531 is formed in the same shape as the shaft portion 221 of the first embodiment.
- the inner peripheral part 532 is formed in the same shape as the inner peripheral part 222 of the first embodiment.
- the outer peripheral part 533 is formed in the same shape as the outer peripheral part 223 of the first embodiment.
- Each of the magnetic cores 53 divided into six parts is provided so as not to exchange magnetism between the magnetic cores 53. That is, as shown in FIG. 40, the six magnetic cores 53 are provided at intervals. That is, a gap is provided between the inner peripheral portions 532 of the adjacent magnetic cores 53. A gap is provided between the outer peripheral portions 533 of the adjacent magnetic cores 53.
- the six magnetic cores 53 are held in the positional relationship shown in FIG. 40 by a resin upper surface fixing cover 55 (see FIGS. 37 and 51 to 53) and a lower surface fixing cover 56 (see FIGS. 37 and 54 to 56).
- the upper surface fixing cover 55 is provided so as to fix the end portion of the magnetic core 53 opposite to the side where the magnetic pole portions 57 and 58 are provided in the direction parallel to the needle axis L1.
- the lower surface fixing cover 56 is provided so as to fix the end of the magnetic core 53 on the side where the magnetic pole portions 57 and 58 are provided in the direction parallel to the needle axis L1.
- the electromagnetic coil 60 is wound around each of the divided magnetic cores 53. At this time, similarly to the first embodiment, the electromagnetic coil 60 is wound such that the number of turns decreases from the outer peripheral portion 533 to the inner peripheral portion 532 of the magnetic core 53. Furthermore, the electromagnetic coil 60 is wound so that the winding direction is reversed between adjacent electromagnetic coils 60.
- Electromagnets 51 and 52 have a central support 54 formed of a nonmagnetic material such as phosphor bronze (see FIGS. 37 and 41).
- the center column 54 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its center axis coincides with the needle axis L1. That is, the center column 54 is provided so as to be inserted into the center hole formed by the inner peripheral portions 532 of the six magnetic cores 53. At this time, the outer peripheral surface of the central column 54 and each inner peripheral part 532 come into contact with each other, but since the central column 54 is formed of a nonmagnetic material, the flow of magnetism between the magnetic cores 53 is interrupted.
- a screw groove is formed on the outer peripheral surface of the end portion 54a of the center column 54 opposite to the side where the magnetic pole portions 57 and 58 are provided.
- a screw groove is formed on the outer peripheral surface of the end portion 54a of the center column 54 opposite to the side where the magnetic pole portions 57 and 58 are provided.
- the electromagnets 51 and 52 each have an outer magnetic pole part 57 and an inner magnetic pole part 58 formed of a magnetic material such as permalloy.
- the magnetic pole portions 57 and 58 have a structure divided into six pieces in the circumferential direction around the position O of the needle axis L1.
- Each of the outer magnetic pole portions 57 is formed in the shape shown in FIGS. 43 to 46, and by combining six of the outer magnetic pole portions 57, a circle centered on the needle axis L1 is formed at a position facing the outer portion 48a of the permanent magnet 48.
- the magnetic pole surface 57a (see FIG. 37) divided into six in the circumferential direction is provided.
- the outer magnetic pole part 57 is formed in an arc shape when viewed in a plan view of FIG. 42 and is arranged in the circumferential direction with the center O as the center. At this time, the adjacent outer magnetic pole portions 57 are provided at intervals so as not to contact each other. That is, the six outer magnetic pole portions 57 are magnetically separated.
- the outer magnetic pole portions 57 are provided at the same intervals as the arrangement intervals of the six magnetic cores 53 in the circumferential direction.
- the first outer magnetic pole portion 57 is provided at a position facing the first magnetic core 53 (a position facing the direction parallel to the needle axis L 1)
- the second outer magnetic pole portion 57 is disposed at the second magnetic core 53.
- the third outer magnetic pole portion 57 is provided at a position facing the third magnetic core 53
- the fourth outer magnetic pole portion 57 is provided at a position facing the fourth magnetic core 53
- the fifth outer magnetic pole portion 57 is provided at a position facing the fifth magnetic core 53
- the sixth outer magnetic pole portion 57 is provided at a position facing the sixth magnetic core 53.
- each outer magnetic pole part 57 is connected to the outer peripheral part 533 of the magnetic core 53 in the position which opposes the direction parallel to the needle axis L1, and is provided so that magnetic conduction is possible between this outer peripheral part 533.
- the outer magnetic pole portion 57 is connected to one end of the outer peripheral portion 533 of the magnetic core 53 in the direction parallel to the needle axis L1.
- the inner magnetic pole part 58 is formed in the shape shown in FIGS. 47 to 50, and by combining six, the circumference around the needle axis L1 is located at a position facing the inner part 48b of the permanent magnet 48.
- a magnetic pole surface 58a (see FIG. 37) divided in six directions is provided. That is, the inner magnetic pole portions 58 are formed in an arc shape when viewed in a plan view of FIG. 42 and are arranged in the circumferential direction with the center O as the center. At this time, the inner magnetic pole portions 58 adjacent to each other are provided at intervals so as not to contact each other. That is, the six inner magnetic pole portions 58 are magnetically separated.
- Each inner magnetic pole part 58 is provided at a position on the inner side (center O side) of the outer magnetic pole part 57 and spaced from the outer magnetic pole part 57. That is, the inner magnetic pole part 58 and the outer magnetic pole part 57 are magnetically separated.
- the inner magnetic pole portions 58 are provided at the same intervals as the arrangement intervals of the six magnetic cores 53 in the circumferential direction.
- the first inner magnetic pole portion 58 is provided at a position facing the first magnetic core 53 (a position facing the direction parallel to the needle axis L 1)
- the second inner magnetic pole portion 58 is disposed at the second magnetic core 53.
- the third inner magnetic pole portion 58 is provided at a position facing the third magnetic core 53
- the fourth inner magnetic pole portion 58 is provided at a position facing the fourth magnetic core 53
- the fifth inner magnetic pole portion 58 is provided at a position facing the fifth magnetic core 53
- the sixth inner magnetic pole portion 58 is provided at a position facing the sixth magnetic core 53.
- Each inner magnetic pole portion 58 is connected to the inner peripheral portion 532 of the magnetic core 53 at a position facing in the direction parallel to the needle axis L1 and is provided so as to be magnetically conductive with the inner peripheral portion 532.
- the inner magnetic pole part 58 is connected to one end of the inner peripheral part 532 of the magnetic core 53 in the direction parallel to the needle axis L1.
- the outer magnetic pole part 57 and the inner magnetic pole part 58 are held at specified positions by a magnetic pole separator 59 (see FIGS. 57 to 59) formed of a nonmagnetic material such as phosphor bronze. That is, the outer magnetic pole part 57 maintains a state where the outer magnetic pole part 57 is arranged at intervals in the circumferential direction as shown in FIG. The state of being arranged with a space between the magnetic pole part 58 is maintained. Similarly, the inner magnetic pole part 58 maintains a state in which the inner magnetic pole part 58 is arranged at intervals in the circumferential direction as shown in FIG. 42 by the inter-magnetic pole separator 59 and keeps a state in contact with the inner peripheral part 532 of the magnetic core 53.
- a magnetic pole separator 59 formed of a nonmagnetic material such as phosphor bronze. That is, the outer magnetic pole part 57 maintains a state where the outer magnetic pole part 57 is arranged at intervals in the circumferential direction as shown in
- the inter-magnetic pole separator 59 has a portion arranged so as to be filled in a gap formed between the outer magnetic pole part 57 and the inner magnetic pole part 58.
- the distance between the outer magnetic pole part 57 and the inner magnetic pole part 58 is the distance between the permanent magnet 48 and the magnetic pole faces 57a, 58a of the magnetic pole parts 57, 58 (the position where the movable permanent magnet 48 is farthest from the magnetic pole face). Larger than a certain interval).
- the electromagnets 51 and 52 are provided so that the needle 10 is inserted inside the center column 54.
- the upper electromagnet 51 is provided so that the magnetic pole surfaces 57 a and 58 a face the upper surface 481 of the permanent magnet 48.
- the lower electromagnet 52 is provided so that the magnetic pole surfaces 57 a and 58 a face the lower surface 482 of the permanent magnet 48.
- the energization control unit 61 in FIG. 1 controls the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 51 so that a repulsive force acts between the upper electromagnet 51 and the permanent magnet 48 when the discharge port 3a is opened.
- the N pole appears in the portion facing the N pole of the outer portion 48a of the permanent magnet 48, and faces the S pole of the outer portion 48a of the permanent magnet 48.
- the S pole appears in the portion where the N pole is present, and the N pole appears in the portion of the magnetic pole surface 58a inside the electromagnet 51 that faces the N pole of the inner portion 48b of the permanent magnet 48, and faces the S pole of the inner portion 48b.
- the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 51 is controlled so that the S pole appears in the portion. That is, as shown in FIG. 60, the energization control unit 61 reverses the energization direction between the adjacent electromagnetic coils 60, so that the outer magnetic pole surface 57 a has N at 60 ° intervals along the circumferential direction.
- the poles and the S poles are alternately arranged, and on the inner magnetic pole face 58a, the N poles and the S poles are alternately arranged at intervals of 60 ° along the circumferential direction, which are opposite to the outer magnetic pole face 57a.
- the winding direction of the electromagnetic coil 60 is reversed between the adjacent electromagnetic coils 60, even if a common coil terminal is used among the six electromagnetic coils 60, the adjacent electromagnetic coils 60 are not connected.
- the energization direction can be reversed.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 52 so that an attractive force acts between the lower electromagnet 52 and the permanent magnet 48 when the discharge port 3a is opened.
- the S pole appears in the portion facing the N pole of the outer portion 48a of the permanent magnet 48, and faces the S pole of the outer portion 48a of the permanent magnet 48.
- the N pole appears in the part where the S pole is present, and the S pole appears in the part of the magnetic pole surface 58a inside the electromagnet 52 that faces the N pole of the inner part 48b of the permanent magnet 48, and faces the S pole of the inner part 48b.
- the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 52 is controlled so that the N pole appears in the portion. That is, as shown in FIG. 60, the energization control unit 61 reverses the energization direction between the adjacent electromagnetic coils 60, so that the outer magnetic pole surface 57 a has N at 60 ° intervals along the circumferential direction.
- the poles and the S poles are alternately arranged, and on the inner magnetic pole face 58a, the N poles and the S poles are alternately arranged at intervals of 60 ° along the circumferential direction, which are opposite to the outer magnetic pole face 57a.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated at the outer end portion of the shaft portion 531 of the magnetic core 53 reaches the magnetic pole surface 57 a of the outer magnetic pole portion 57 via the outer peripheral portion 533 of the magnetic core 53.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated at the inner end of the shaft portion 531 of the magnetic core 53 is transmitted to the magnetic pole surface 58 a of the inner magnetic pole portion 58 via the inner peripheral portion 532 of the magnetic core 53.
- the energization control unit 61 switches the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the upper electromagnet 51 from the energization direction when the discharge port 3a is opened, and the lower electromagnet.
- the energizing direction of the 52 electromagnetic coils 60 is switched from the energizing direction when the discharge port 3a is opened. That is, of the six magnetic pole surfaces 57 a outside the upper electromagnet 51, the S pole appears in the portion facing the N pole of the outer portion 48 a of the permanent magnet 48 and the S pole of the outer portion 48 a of the permanent magnet 48.
- N pole appears in the facing portion, and an S pole appears in a portion of the magnetic pole surface 58a inside the electromagnet 51 that faces the N pole of the inner portion 48b of the permanent magnet 48, and faces the S pole of the inner portion 48b.
- the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 51 is controlled so that the N pole appears in the portion to be performed.
- the N pole appears in the portion of the six magnetic pole surfaces 57 a outside the lower electromagnet 52 facing the N pole of the outer portion 48 a of the permanent magnet 48, and the outer portion of the permanent magnet 48.
- An S pole appears at a portion of the inner side 48b of the permanent magnet 48, and an N pole appears at a portion of the inner surface 48b of the permanent magnet 48 that faces the N pole.
- the energization direction of the electromagnetic coil 60 of the electromagnet 51 is controlled so that the S pole appears in the portion facing the S pole.
- an attractive force can be applied between the upper electromagnet 51 and the permanent magnet 48, and a repulsive force can be applied between the lower electromagnet 52 and the permanent magnet 48, and the needle 10 is moved upward.
- the discharge port 3a can be closed.
- the permanent magnet 48 is configured such that the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction, and the electromagnets 51 and 52 are controlled so that the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction. Therefore, it can suppress that the permanent magnet 48 and the needle 10 fixed to this rotate around the axis line L1. That is, when the discharge port 3a is opened, an attractive force acts between the lower electromagnet 52 and the permanent magnet 48.
- the N pole portion of the lower surface 482 of the permanent magnet 48, the N pole portion and the circumference The magnetic pole (N pole) of the electromagnet 52 at the position adjacent to the direction has the same magnetic pole relationship.
- the S pole portion of the lower surface 482 of the permanent magnet 48 and the magnetic pole (S pole) of the electromagnet 52 at a position adjacent to the S pole portion in the circumferential direction have the same magnetic pole relationship. This restricts the movement of the permanent magnet 48 in the rotational direction.
- an attractive force acts between the upper electromagnet 51 and the permanent magnet 48.
- the N pole portion of the upper surface 481 of the permanent magnet 48, the N pole portion and the circumferential direction The magnetic poles (N poles) of the electromagnet 51 at the positions adjacent to each other are in the same magnetic pole relationship.
- the S pole portion of the upper surface 481 of the permanent magnet 48 and the magnetic pole (S pole) of the electromagnet 51 at a position adjacent to the S pole portion in the circumferential direction have the same magnetic pole relationship. This restricts the movement of the permanent magnet 48 in the rotational direction.
- the outer portion 48a of the permanent magnet 48 corresponds to the first magnetic pole portion of the present invention.
- the inner part 48b corresponds to the second magnetic pole part.
- the lower electromagnet 52 corresponds to a first electromagnet and a first magnet.
- the upper electromagnet 51 corresponds to a second electromagnet and a second magnet.
- the outer peripheral portion 533 and the outer magnetic pole portion 57 of the magnetic core 53 correspond to the first transmission portion.
- the inner peripheral part 532 and the inner magnetic pole part 58 of the magnetic core 53 correspond to a second transmission part.
- the fourth embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the above embodiment.
- the configuration of the electromagnet is different from that of the first and second embodiments, and the other configuration is the same as that of the first and second embodiments.
- the fluid ejection device of the present embodiment is the same as FIG. 1 except that electromagnets 71 and 72 of FIG. 61 are provided instead of the electromagnets 20 and 21 of FIG.
- the electromagnets 71 and 72 have a magnetic core 73 and an electromagnetic coil 74 wound around the magnetic core 73.
- the magnetic core 73 is made of a magnetic material such as permalloy.
- the magnetic core 73 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its central axis coincides with the needle axis L1. That is, the needle 10 (see FIG. 1) is inserted inside the magnetic core 73. Further, only one magnetic core 73 is provided for each electromagnet 71 and 72. That is, the magnetic core 73 is not divided into a plurality. Accordingly, only one electromagnetic coil 74 is provided for each electromagnet 71, 72.
- the magnetic core 73 has a protruding portion 76 that protrudes from the end surface of the electromagnetic coil 74 opposite to the side where the permanent magnet 16 is provided.
- a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the protrusion 76.
- an inner magnetic pole portion 75 made of a magnetic material is provided as an integral part of the magnetic core 73.
- the inner magnetic pole portion 75 is formed in a ring shape coaxial with the magnetic core 73. Further, the inner magnetic pole portion 75 has a magnetic pole surface 75a formed in the same shape (ring shape) as the inner portion 16e at a position facing the inner portion 16e (see FIG. 2) of the permanent magnet 16.
- a coil cover 77 is provided on the other end side of the magnetic core 73 (the side opposite to the side where the permanent magnet 16 is provided).
- the coil cover 77 is made of a magnetic material such as permalloy.
- the coil cover 77 has a hole 77a into which the protruding portion 76 of the magnetic core 73 is inserted. At this time, the wall surface of the hole 77a and the outer peripheral surface of the protrusion 76 are in contact. That is, the coil cover 77 and the protrusion 76 (magnetic core 73) are magnetically connected at the position of the hole 77a.
- An outer cylinder portion 78 formed of a magnetic material such as permalloy is provided so as to surround the outside of the electromagnetic coil 74.
- the outer cylinder part 78 is formed in a cylindrical shape, and is provided so that its central axis coincides with the needle axis L1. At this time, the magnetic core 73 and the electromagnetic coil 74 are disposed in the inner space of the outer cylindrical portion 78.
- the end 78 a of the outer cylinder 78 on the side where the coil cover 77 is provided in the axial direction is in contact with the radially outer end 77 b of the coil cover 77.
- an outer magnetic pole portion 79 that forms a magnetic pole surface 79 a is provided integrally with the outer cylindrical portion 78 at the end of the outer cylindrical portion 78 opposite to the side where the coil cover 77 is provided.
- the outer magnetic pole portion 79 is formed so as to protrude radially inward from the end portion of the outer cylindrical portion 78.
- the magnetic pole surface 79a is formed in the same shape (ring shape) as the outer portion 16d at a position facing the outer portion 16d (see FIG. 2) of the permanent magnet 16.
- the inner magnetic pole part 75 is arranged inside the outer magnetic pole part 79, and these magnetic pole parts 79 and 75 are arranged at intervals. That is, the outer magnetic pole part 79 and the inner magnetic pole part 75 are magnetically separated.
- the interval between the magnetic pole portions 75 and 79 is larger than the interval between the permanent magnet 16 and the magnetic pole surfaces 75a and 79a (the interval when the movable permanent magnet 16 is located farthest from the magnetic pole surfaces 75a and 79a).
- the outer magnetic pole portion 79 is magnetically connected to the end portion 76 of the magnetic core 73 opposite to the side where the permanent magnet 16 is disposed via the coil cover 77 and the outer cylinder portion 78.
- an intermagnetic pole separator 85 formed of a nonmagnetic material such as phosphor bronze is provided in the gap between the inner magnetic pole part 75 and the outer magnetic pole part 79.
- the inter-magnetic pole separator 85 is formed so as not to restrict the flow of the cooling air, and is preferably formed so as to produce a rectifying effect of the cooling air.
- Electromagnets 71 and 72 are provided so that the needle 10 is inserted inside the magnetic core 73.
- the upper electromagnet 71 is provided so that the magnetic pole surfaces 75 a and 79 a face the upper surface 161 of the permanent magnet 16.
- the lower electromagnet 72 is provided so that the magnetic pole surfaces 75 a and 79 a face the lower surface 162 of the permanent magnet 16.
- the energization control unit 61 in FIG. 1 controls the energization direction of the electromagnetic coil 74 so that a repulsive force acts between the upper electromagnet 71 and the permanent magnet 16 when the discharge port 3a is opened. Specifically, the energization controller 61 generates the same magnetic pole as the outer portion 16d of the permanent magnet 16 on the outer magnetic pole surface 79a of the electromagnet 71, and the inner portion 16e of the permanent magnet 16 on the inner magnetic pole surface 75a. The energizing direction of the electromagnetic coil 74 is controlled so that the same magnetic pole is generated.
- the energization control unit 61 controls the energization direction of the electromagnetic coil 74 so that the attractive force acts between the lower electromagnet 72 and the permanent magnet 16 when opening the discharge port 3a. Specifically, the energization controller 61 generates a magnetic pole opposite to the outer portion 16d of the permanent magnet 16 on the outer magnetic pole surface 79a of the electromagnet 72, and the inner portion 16e of the permanent magnet 16 on the inner magnetic pole surface 75a. The energization direction of the electromagnetic coil 74 is controlled so that a magnetic pole opposite to that is generated.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated at the end portion of the magnetic core 73 on the permanent magnet 16 side is transmitted to the magnetic pole surface 75 a of the inner magnetic pole portion 75.
- the magnetic pole (magnetic flux) generated at the end portion 76 of the magnetic core 73 opposite to the side where the permanent magnet 16 is disposed is transmitted to the magnetic pole surface 79 a of the outer magnetic pole portion 79 through the coil cover 77 and the outer cylindrical portion 78.
- the energization control unit 61 switches from the direction of energization when opening the discharge port 3a to reversely apply an attractive force between the upper electromagnet 71 and the permanent magnet 16 and lower the discharge port 3a.
- a repulsive force is applied between the side electromagnet 72 and the permanent magnet 16. That is, a magnetic pole opposite to the outer portion 16d of the permanent magnet 16 is generated on the outer magnetic pole surface 79a of the upper electromagnet 71, and a magnetic pole opposite to the inner portion 16e of the permanent magnet 16 is generated on the inner magnetic pole surface 75a.
- the same magnetic pole as that of the outer portion 16d of the permanent magnet 16 is generated on the outer magnetic pole surface 79a of the lower electromagnet 72, and the same magnetic pole as that of the inner portion 16e of the permanent magnet 16 is generated on the inner magnetic pole surface 75a. Thereby, the permanent magnet 16 can be moved upward, and the discharge port 3a can be closed.
- the magnetic core 73 and the electromagnetic coil 74 are not divided, so that the space factor of the electromagnetic coil 74 per one electromagnet 71, 72 can be increased, and the magnetic force can be increased. Can be strong. Thereby, the driving force of the needle 10 can be increased. Further, the configuration of the electromagnets 71 and 72 can be simplified.
- the lower electromagnet 72 corresponds to the first electromagnet and the first magnet of the present invention.
- the upper electromagnet 71 corresponds to a second electromagnet and a second magnet.
- the coil cover 77, the outer cylinder part 78, and the outer magnetic pole part 79 correspond to the first transmission part.
- the inner magnetic pole portion 75 corresponds to the second transmission portion.
- FIG. 62 A fifth embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the above embodiment.
- a permanent magnet 80 in FIG. 62 is provided instead of the permanent magnet 16 in FIG. 1, and an electromagnet 81 in FIG. 62 is provided in place of the electromagnets 20 and 21 in FIG.
- Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the permanent magnet 80 is formed in a disc shape with a magnetic material such as neodymium, for example, and is provided so that the needle 10 is inserted in the center.
- the entire upper surface 801 of the permanent magnet 80 is set to the same magnetic pole (N pole in FIG. 62), and the lower surface 802 is set to a magnetic pole opposite to the upper surface 801 (S pole in FIG. 62).
- the magnetization direction of the permanent magnet 80 is set in a direction parallel to the needle axis.
- the pair of electromagnets 81 are provided at a distance from the permanent magnet 80 with the permanent magnet 80 interposed therebetween in the moving direction of the needle 10.
- Each electromagnet 81 includes a disk-shaped magnetic core 82 having a central axis in the same direction as the axial direction of the needle 10, and an electromagnetic coil 83 wound around the magnetic core 82 around the central axis.
- the energization control unit 61 of FIG. 1 When opening the discharge port 3a, the energization control unit 61 of FIG. 1 has a magnetic pole (on the upper surface 801 of the permanent magnet 80 on the surface 81a of the upper electromagnet 81 facing the permanent magnet 80, as shown in FIG. 63).
- the energization direction of the electromagnetic coil 83 of the upper electromagnet 81 is controlled so that the same magnetic pole (N pole) as the N pole) is generated.
- the energization control unit 61 has a magnetic pole opposite to the magnetic pole (S pole) of the lower surface 802 of the permanent magnet 80 on the face 81b of the lower electromagnet 81 facing the permanent magnet 80.
- the energization direction of the electromagnetic coil 83 of the lower electromagnet 81 is controlled so that (N pole) is generated.
- the energization control unit 61 applies a repulsive force between the upper electromagnet 81 and the permanent magnet 80, and between the lower electromagnet 81 and the permanent magnet 80.
- the energization direction of each electromagnetic coil 83 is controlled so that the attractive force is applied. Thereby, the permanent magnet 80 and the needle 10 fixed thereto can be moved downward, and the discharge port 3a can be opened.
- the energization controller 61 closes the magnetic pole (N of the upper surface 801 of the permanent magnet 80 to the surface 81a of the upper electromagnet 81 facing the permanent magnet 80, as shown in FIG.
- the energization direction of the electromagnetic coil 83 of the upper electromagnet 81 is controlled so that a magnetic pole (S pole) opposite to the pole) is generated.
- the energization control unit 61 has the same magnetic pole (S pole) as the magnetic pole (S pole) of the lower face 802 of the permanent magnet 80 on the face 81 b of the lower electromagnet 81 facing the permanent magnet 80.
- the energization direction of the electromagnetic coil 83 of the lower electromagnet 81 is controlled so that the (S pole) is generated.
- the energization control unit 61 applies an attractive force between the upper electromagnet 81 and the permanent magnet 80, and between the lower electromagnet 81 and the permanent magnet 80.
- the energizing direction of each electromagnetic coil 83 is controlled so as to apply a repulsive force. Accordingly, the permanent magnet 80 and the needle 10 fixed thereto can be moved upward, and the discharge port 3a can be closed.
- the configuration of the permanent magnet 80 and the electromagnet 81 can be simplified.
- FIG. 65 In this embodiment, a plurality of combinations (two sets in the example of FIG. 65) of a permanent magnet and a pair of electromagnets sandwiching the permanent magnet are provided. Specifically, two permanent magnets 90 and 91 are connected to the needle 10 at an interval in the direction of the needle axis L1. The configuration of each permanent magnet 90, 91 is the same as that of the permanent magnet 16 (see FIG. 2) of the first embodiment.
- the upper permanent magnet 90 has an S pole on the outer side of the upper surface (the surface facing the upper electromagnet 93), an N pole on the inner side, and a lower surface (a surface facing the central electromagnet 92). N poles are generated on the outer side and S poles are generated on the inner side.
- the lower permanent magnet 91 has an S pole on the outer side of the upper surface (the surface facing the central electromagnet 92), an N pole on the inner side, and has a lower surface (facing the lower electromagnet 94). N pole is generated on the outer side of the surface), and S pole is generated on the inner side.
- Three electromagnets 92 to 94 are provided so as to sandwich the permanent magnets 90 and 91 therebetween.
- one electromagnet 92 (hereinafter referred to as a central electromagnet) is provided between the two permanent magnets 90 and 91.
- One permanent magnet 90 is provided with one electromagnet 93 (hereinafter, referred to as an upper electromagnet) so as to face the surface opposite to the central electromagnet 92.
- One electromagnet 94 (hereinafter referred to as a lower electromagnet) is provided so as to face the surface of the other permanent magnet 91 opposite to the central electromagnet 92.
- the configurations of the upper electromagnet 93 and the lower electromagnet 94 are the same as the electromagnets 20 and 21 (see FIG. 3) of the first embodiment. That is, the upper electromagnet 93 includes an outer magnetic pole portion 93 a that faces the outer portion (S pole) of the upper surface of the upper permanent magnet 90 and an inner magnetic pole portion that faces the inner portion (N pole) of the upper surface of the upper permanent magnet 90. 93b.
- the lower electromagnet 94 is opposed to the outer magnetic pole portion 94a facing the outer portion (N pole) of the lower surface of the lower permanent magnet 91 and the inner portion (S pole) of the lower surface of the lower permanent magnet 91. And an inner magnetic pole portion 94b.
- the central electromagnet 92 includes magnetic pole portions on both the upper permanent magnet 90 side surface and the lower permanent magnet 91 side surface. Otherwise, the electromagnets 20 and 21 of the first embodiment (FIG. 3). See). That is, the central electromagnet 92 includes an outer magnetic pole portion 921a that faces the outer portion (N pole) of the lower surface of the upper permanent magnet 90, and an inner magnetic pole portion that faces the inner portion (S pole) of the lower surface of the upper permanent magnet 90.
- the outer magnetic pole portions 921a and 922a are connected to the outer peripheral portion 923 of the magnetic core.
- the inner magnetic pole portions 921b and 922b are connected to the inner peripheral portion 924 of the magnetic core.
- a repulsive force acts between the upper electromagnet 93 and the upper permanent magnet 90, that is, an S pole is generated in the outer magnetic pole portion 93a of the upper electromagnet 93.
- the energization direction of the upper electromagnet 93 is controlled so that the N pole is generated in the inner magnetic pole part 93b (see FIG. 65).
- the energization controller When opening the discharge port 3 a, the energization controller is configured so that an attractive force acts between the lower electromagnet 94 and the lower permanent magnet 91, that is, S is applied to the outer magnetic pole portion 94 a of the lower electromagnet 94.
- the energization direction of the lower electromagnet 94 is controlled so that a pole is generated and an N pole is generated in the inner magnetic pole portion 94b (see FIG. 65).
- the energization controller opens the discharge port 3a, an attractive force acts between the central electromagnet 92 and the upper permanent magnet 90, and a repulsive force acts between the lower permanent magnet 91. That is, the energization direction of the central electromagnet 92 is controlled so that the S pole is generated in the outer magnetic pole portions 921a and 922a of the central electromagnet 92 and the N pole is generated in the inner magnetic pole portions 921b and 922b.
- the energization control unit switches the energization direction of the electromagnets 92 to 94 from the energization direction when opening the discharge port 3a.
- the energization control unit switches the energization direction of the electromagnets 92 to 94 from the energization direction when opening the discharge port 3a.
- FIG. 66 it is possible to generate a propulsive force that moves both the permanent magnets 90 and 91 upward.
- the needle 10 is moved upward and the discharge port is moved. 3a can be closed.
- the propulsive force of the needle 10 can be further increased, and the needle 10 can be further operated at high speed.
- the present invention is not limited to the above embodiment.
- the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect regardless of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
- the electromagnets are arranged on both the upper and lower sides of the permanent magnet.
- the electromagnet may be provided only on one of the upper and lower sides of the permanent magnet.
- the magnetic poles on both sides of the magnetic core of the electromagnet can contribute to the movement of the needle, the needle can be moved quickly.
- the heat dissipation area of the electromagnet can be increased and the heat generation of the electromagnet can be suppressed.
- the electromagnet when the electromagnet is provided only on one of the upper and lower sides of the permanent magnet, one of the upward movement and the downward movement of the needle uses the magnetic force of the electromagnet and the permanent magnet, and the other uses a spring. You may do it. Further, for example, the needle may be moved upward (in the direction of closing the discharge port) using both the magnetic force of the electromagnet and the permanent magnet and the pressurization by the spring. According to this, the discharge port can be blocked even more quickly.
- this invention may be provided with the pressurization mechanism to the moving direction of a needle by a spring.
- the number of divisions of the electromagnet is preferably an even number.
- the number of divisions by setting the number of divisions to an even number, it is possible to alternately generate N poles and S poles in the circumferential direction, and avoid the same magnetic poles from being adjacent to each other in the circumferential direction.
- the present invention may be applied to a fluid discharge device in which the needle tip portion is provided inside the housing.
- the present invention may be applied to a fluid discharge device that discharges a highly viscous liquid (for example, a soldering agent, hot grease, solder paste, oil, etc.) other than a hot melt adhesive.
- the present invention may be applied to.
- the upper and lower electromagnets 93 and 94 have the same structure as that of the first embodiment. However, as long as the structure has magnetic pole portions on the outer side and the inner side of the surface on the permanent magnet side.
- the structure shown in FIG. 25 or the structure shown in FIG. 61 may be used.
- two permanent magnets 90 and 91 and three electromagnets 92 to 94 are provided in the direction of the needle axis L1 so as to sandwich the permanent magnets 90 and 91 therebetween. More permanent magnets and electromagnets may be provided. Thereby, the propulsive force of the needle can be further increased.
- an example is shown in which one permanent magnet and a pair of electromagnets are provided so as to sandwich the permanent magnet therebetween.
- a pair of electromagnets and a pair of electromagnets interposed therebetween are provided.
- the permanent magnet may be provided.
- the pair of permanent magnets is connected to the needle, and the electromagnet is provided so that its position does not change regardless of the movement of the needle.
- the energization direction of the electromagnet is set so that a repulsive force acts between the upper permanent magnet and the electromagnet, and an attractive force acts between the lower permanent magnet and the electromagnet. Control.
- the energization direction of the electromagnet is controlled so that an attractive force acts between the upper permanent magnet and the electromagnet, and a repulsive force acts between the lower permanent magnet and the electromagnet.
- the propulsive force of the needle can be increased as compared with the case where only one set of permanent magnets and one electromagnet is provided.
- the upper and lower electromagnets 93 and 94 may not be provided. Even in this case, the needle 10 is moved by using both the force acting between the electromagnet 92 and the upper permanent magnet 90 and the force acting between the electromagnet 92 and the lower permanent magnet 91. Therefore, the propulsive force of the needle can be increased as compared with the case where only one set of permanent magnets and one electromagnet is provided.
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Abstract
流体吐出装置(1)は、吐出口(3a)を開閉するためのニードル(10)に固定された永久磁石(16)と、永久磁石(16)を間に挟んで一対の電磁石(20)、(21)とを備える。永久磁石(16)は、ニードル軸線(L1)に直角な方向である径方向にN極、S極が現れるように構成される。電磁石(20)、(21)は、磁心と、磁心に巻かれる電磁コイルと、磁心の両側に発生した磁極のそれぞれを、永久磁石(16)に対向した磁極面まで伝達させる部材とを有する。通電制御部(61)は、吐出口(3a)を開く際には、上側の電磁石(20)と永久磁石(16)の間には反発力が作用し、下側の電磁石(21)と永久磁石(16)の間には吸引力が作用するように、電磁コイルの通電方向を制御する。通電制御部(61)は、吐出口(3a)を閉じる際には、電磁コイルの通電方向を、吐出口(3a)を開く際の通電方向から逆に切り替える。これにより、吐出口の開閉の高速動作が可能な流体吐出装置を提供する。
Description
本発明は、ホットメルト接着剤等の流体を吐出する流体吐出装置に関する。
従来、流体の吐出口を開閉するためのニードルを、永久磁石及び電磁石により発生した磁界の相互作用により移動させるようにした流体吐出装置の提案がある(特許文献1参照)。特許文献1の構成では、ニードル(プランジャ)に接続された永久磁石と、その永久磁石に対向する極部分を有した電磁コイル機構(電磁石)とを有して、吐出口を開く際には、永久磁石と電磁コイル機構の極部分との間で反発力を作用させ、吐出口を閉じる際には、永久磁石と電磁コイル機構の極部分との間で吸引力を作用させている。
ところで、流体吐出装置の用途によっては、吐出口の開閉を高速に動作させる必要があるが、特許文献1等の従来の構成では高速動作が困難であるいう問題があった。すなわち、特許文献1の構成では、電磁石に現れる磁極のうち片方しか永久磁石と対面しないため、対面していない側に現れる磁極がニードルの推進力として活用されない。また、電磁石を用いて吐出口を開閉させる場合、電磁石の通電により電磁石が発熱する。この発熱量が大きいと、電磁石の機能が損なわれるおそれがある。
本発明はこの問題に鑑みてなされ、吐出口の開閉の高速動作が可能な流体吐出装置を提供することを第1の課題とする。また、電磁石により吐出口の開閉を行う流体吐出装置において、電磁石の発熱を低減できる流体吐出装置を提供することを第2の課題とする。
上記課題を解決するため、第1発明の流体吐出装置は、
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石を間に挟んで前記永久磁石から間隔をあけて設けられた一対の電磁石と、
前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記一対の電磁石のうち、前記吐出口を開く方向に前記可動部が移動した際に前記永久磁石に接近する方を第1電磁石、前記永久磁石から離れる方を第2電磁石として、
前記制御部は、前記吐出口を開く際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、前記吐出口を閉じる際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、
前記永久磁石の前記電磁石に対向した各面は、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする。
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石を間に挟んで前記永久磁石から間隔をあけて設けられた一対の電磁石と、
前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記一対の電磁石のうち、前記吐出口を開く方向に前記可動部が移動した際に前記永久磁石に接近する方を第1電磁石、前記永久磁石から離れる方を第2電磁石として、
前記制御部は、前記吐出口を開く際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、前記吐出口を閉じる際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、
前記永久磁石の前記電磁石に対向した各面は、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする。
第1発明によれば、永久磁石と、その永久磁石を間に挟んで一対の電磁石とを備えて、永久磁石と一方の電磁石との間に作用する力と、永久磁石と他方の電磁石の間に作用する力の両方を用いて可動部を移動させるので、電磁石が1つしか設けられていない場合に比べて、吐出口の開閉の高速動作が可能となる。また、第1発明では、永久磁石を用いて可動部を移動させるので、永久磁石ではない磁性体を用いた場合に比べて、電磁石で発生させた磁界に対して俊敏に反応させることができ、ひいては可動部の高速動作が可能となる。
第2発明の流体吐出装置は、
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記永久磁石は、前記電磁石に対向した面に、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする。
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記永久磁石は、前記電磁石に対向した面に、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする。
第1発明及び第2発明によれば、電磁石の第1伝達部の磁極面と永久磁石の第1磁極部との間に作用する力と、電磁石の第2伝達部の磁極面と永久磁石の第2磁極部との間に作用する力の両方を用いて可動部を移動させることができる。つまり、電磁石の電磁コイルの両端側発生した磁束を、可動部の移動のための力に寄与させることができる。換言すれば電磁コイルの通電に使用するエネルギーを有効的に発揮させることができる。これにより、電磁コイルの片側に発生した磁束のみで可動部を移動させる構成に比べて、可動部の推進力を稼げるようになり、ひいては吐出口の開閉の高速動作が可能となる。さらに、第2発明は、第1発明と同様に、永久磁石を用いて可動部を移動させるので、永久磁石ではない磁性体を用いた場合に比べて、電磁石で発生させた磁界に対して可動部を俊敏に反応させることができる。
第3発明の流体吐出装置は、
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記電磁石は、前記永久磁石の一方の表面に対面した領域において、複数に分割された磁心と、前記磁心ごとに設けられた電磁コイルとを備えることを特徴とする。
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記電磁石は、前記永久磁石の一方の表面に対面した領域において、複数に分割された磁心と、前記磁心ごとに設けられた電磁コイルとを備えることを特徴とする。
第3発明によれば、電磁石の磁心及びこれに設けられる電磁コイルが複数に分割されているので、分割された複数の磁心及び電磁コイルの間に形成された隙間により、電磁コイルの蓄熱作用を低減でき、放熱面積を大きくすることができる。これにより、電磁コイルの発熱を抑えることができる。
第4発明の流体吐出装置は、
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記永久磁石と前記電磁石のうち、一方の磁石は他方の磁石を間に挟むように複数設けられており、
前記一方の磁石のうち、前記吐出口を開く方向に前記可動部が移動した際に前記他方の磁石に接近する方を第1磁石、前記他方の磁石から離れる方を第2磁石として、
前記制御部は、前記吐出口を開く際には前記第1磁石と前記他方の磁石との間には吸引力が作用し、前記第2磁石と前記他方の磁石との間には反発力が作用するよう前記電磁石の通電方向を制御し、前記吐出口を閉じる際には前記第1磁石と前記他方の磁石との間には反発力が作用し、前記第2磁石と前記他方の磁石との間には吸引力が作用するよう前記電磁石の通電方向を制御することを特徴とする。
流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記永久磁石と前記電磁石のうち、一方の磁石は他方の磁石を間に挟むように複数設けられており、
前記一方の磁石のうち、前記吐出口を開く方向に前記可動部が移動した際に前記他方の磁石に接近する方を第1磁石、前記他方の磁石から離れる方を第2磁石として、
前記制御部は、前記吐出口を開く際には前記第1磁石と前記他方の磁石との間には吸引力が作用し、前記第2磁石と前記他方の磁石との間には反発力が作用するよう前記電磁石の通電方向を制御し、前記吐出口を閉じる際には前記第1磁石と前記他方の磁石との間には反発力が作用し、前記第2磁石と前記他方の磁石との間には吸引力が作用するよう前記電磁石の通電方向を制御することを特徴とする。
第4発明によれば、前記第1磁石と前記他方の磁石との間に作用する力と、前記第2磁石と前記他方の磁石との間に作用する力の両方を用いて可動部を移動させるので、吐出口の開閉の高速動作が可能となる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。図1に本実施形態の流体吐出装置1の断面図を示す。流体吐出装置1は、例えば紙おむつを構成する部材同士を接着するためのホットメルト接着剤を吐出する装置である。
以下、本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。図1に本実施形態の流体吐出装置1の断面図を示す。流体吐出装置1は、例えば紙おむつを構成する部材同士を接着するためのホットメルト接着剤を吐出する装置である。
流体吐出装置1はハウジング2を備えている。ハウジング2は、後述のニードル10の軸線L1方向に延びるとともに、内部にニードル10等を収容する収容空間を有した形状(略筒状)に形成されている。以下では、ハウジング2の軸線が、ニードル10の軸線L1に一致しているものとして説明する。ハウジング2は、複数の部材から構成されている。詳しくは、ハウジング2は、先端側から、シートブロック3と、ベースブロック4と、断熱ブロック5と、モジュールボディ13と、ヘッドカバー14とが軸線L1の方向に積み重なるように構成されている。各部材3、4、5、13、14はそれぞれ略筒状に形成されるとともに、ハウジングの上端から下端(先端)にかけて連続した内部空間を形成するように形成される。なお、ハウジング2を構成する各部材3、4、5、13、14同士の接続方法は、嵌合、ボルト締結などどのような方法でも良い。
シートブロック3は、ハウジング2の先端部を構成する部材である。詳しくは、シートブロック3の先端にはホットメルト接着剤の吐出口3aが形成されている。吐出口3aは軸線L1の位置に形成されている。また、シートブロック3には、ホットメルト接着剤をシートブロック3内に導入する入口3bがシートブロック3の側壁を貫通するように形成されている。シートブロック3内には、ニードル10の先端側の一部が配置されるとともに、ニードル10の側面とシートブロック3の内壁との間に、入口3bから導入されたホットメルト接着剤を吐出口3aまで導く流路3cを形成している。シートブロック3は、高温(例えば150℃程度)のホットメルト接着剤が内部を流通しても耐えることができる材質であればどのようなもので形成されたとしても良く、例えば焼き入れ材のような高強度鋼で形成されたとしても良い。なお、吐出口3aから吐出されたホットメルト接着剤は、流体吐出装置1が取り付けられるボディ100内の流路101を通過し、その流路101の先端に設けられたノズル110からワーク(例えば紙おむつの資材)に塗工される。
また、シートブロック3の外周面には、その外周面の円周方向の全周に亘ってリング状の溝3dが形成されている。この溝3dは、入口3bよりも吐出口3a側の位置に形成されている。溝3dにはOリング11が設けられている。Oリング11は、ホットメルト接着剤が入口3bから流路3cに流入した時に、シートブロック3の外周面を経由して吐出口3aの下流に流出することを防ぐためのものである。
なお、図1では、吐出口3aが鉛直下向きに向くようにハウジング2が設けられる例を示しているが、吐出口3aが鉛直下向き以外の方向(例えば、上向きや水平方向)に向くようにハウジング2が設けられたとしても良い。
ベースブロック4には、ニードル10が挿入される中心孔の位置且つ後述の窓部6よりもシートブロック3側の位置に窪み4aが形成されている。この窪み4aに、シートブロック3内に導入されたホットメルト接着剤が磁石11、13、14側に漏れるのを防ぐシールリング7が設けられている。シールリング7は、リング状に形成されて、その内周部がニードル10の側面に接触するように設けられる。シールリング7は例えばPEEK樹脂(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)製とすることができる。シールリング7の外側にはスペーサリング8が被さっており、このスペーサリング8の、シールリング7側と反対側の面に内筒用のスナップリング9が設けられている。これらスペーサリング8、スナップリング9により、シールリング7は窪み4aから外れないようになっている。
また、ベースブロック4の外周面には、その外周面の円周方向の全周に亘ってリング状の溝4cが形成されている。この溝4cは、後述の窓部6よりもシートブロック3との接続部側に設けられている。溝4cにはOリング12が設けられている。Oリング12は、ホットメルト接着剤が入口3bから流路3cに周流する時に、シートブロック3の外周面とボディ100の表面へと流出することを防ぐためのものである。
なお、シートブロック3とベースブロック4の下端からの一部が、ボディ100に取り付けられて、ボディ100の内部に位置する。なお、ボディ100は、ホットメルト接着剤の加熱状態を維持するために高温(例えば150℃程度)に制御されている。また、ベースブロック4の側壁には、その側壁を貫通する貫通部4bが形成されている。貫通部4bは、ベースブロック4の側壁の上端に達するように形成されており、具体的には図1の側面視で見てU字形状に形成されている。また、貫通部4bは、後述の断熱ブロック5の貫通部5aと組み合わさって略円形の窓部6(貫通孔)を形成している。窓部6は、ハウジング2内に導入された冷却用空気を外部に排出するための孔である。その他に、窓部6は、シールリング7が破損又は摩耗した場合にホットメルト接着剤の漏れを確認する機能や、冷却用空気がボディ100から流出してくるのを利用してニードル10に施した面取り部10dに放熱用フィン(図示外)を取り付け、ニードル10の先端部10aから磁石16、20、21側に伝わる熱を逃がす機能を持った孔である。ベースブロック4は例えば超々ジュラルミンで形成されている。
断熱ブロック5は、高温のホットメルト接着剤及びボディ100の熱により高温となっているシートブロック3及びベースブロック4からの熱が、モジュールボディ13に伝達するのを抑制するための部材であって、シートブロック3及びベースブロック4に比べて熱伝導率の低い材質(例えばPAI(ポリアミドイミド)樹脂)により形成されている。断熱ブロック5の側壁には、その側壁を貫通する貫通部5aが形成されている。貫通部5aは、断熱ブロック5の下端に達するように形成されており、具体的には図1の側面視で見て逆U字状に形成されている。貫通部5aの下端と、ベースブロック4の貫通部4bの上端とが接続されて、1つの窓部6を形成している。なお、窓部6は、ベースブロック4及び断熱ブロック5の円周方向に沿って何個形成されたとしても良い。断熱ブロック5が本発明の断熱部に相当する。
モジュールボディ13は、内部に、後述の永久磁石16及び一対の電磁石20、21を配置するための部材である。モジュールボディ13は、例えば超々ジュラルミンで形成されるが、磁気的な影響で遮蔽が必要となった際には磁気シールド機能を有した材質(パーマロイ等)で形成されたとしても良い。また、モジュールボディ13には、電磁石20、21を冷却するための空気をモジュールボディ13内に注入する注入口13aが形成されている。注入口13aは、軸線L1に沿った位置のうち永久磁石16の位置、言い換えると、一対の電磁石20、21の中間の位置に形成されている。また、注入口13aは、1箇所のみに形成されているが、モジュールボディ13の円周方向に沿って何個形成されたとしても良い。
注入口13aには、固定絞り機能付きの継手300(図23参照)が接続され、この継手300に空気管32(図23参照)が接続される。このように、固定絞り機能付きの継手300を用いることで、ボディ100に対して複数の流体吐出装置1を実装した場合でも、各装置1のハウジング2内に均一な冷却用空気の注入が可能となる。そして、継手300の上流に設置される減圧弁によって冷却用空気の量を調節することが可能であり、減圧弁の圧力値によって冷却用空気の注入の管理が可能となる。
さらに、モジュールボディ13の内壁には、該内壁の円周方向における全周に亘って溝13bが形成されている。溝13bは、モジュールボディ13の軸線方向における注入口13aと同じ位置にて、注入口13aと繋がるように形成される。溝13bは、永久磁石16とモジュールボディ13の内壁との隙間よりも大きい寸法に形成されている。この溝13bは、注入口13aに注入された冷却用空気の流路となる溝であり、つまり冷却用空気を、円周方向の全周からモジュールボディ13内に供給するためのものである。
ヘッドカバー14は、ハウジング2の頭部を構成する部材である。ヘッドカバー14内には、ニードル10を軸線L1の方向には移動を許容し、それ以外の方向には移動を規制するガイド部としてのスライドブッシュ15が設けられる。また、ヘッドカバー14には、注入口13aから導入された空気の排出口14aが形成されている。ヘッドカバー14は例えば超々ジュラルミンで形成されている。
流体吐出装置1は、ハウジング2の他に、ニードル10と永久磁石16と一対の電磁石20、21とを備えている。ニードル10は細長い棒状に形成された、吐出口3aを開閉するための部材ある。詳しくは、ニードル10は、ハウジング2の外側に配置されて吐出口3aを開閉する先端部10aを有する。先端部10aは、吐出口3aよりも大径に形成されている。ニードル10の先端部10a以外の部分はハウジング2内に設けられる。つまり、ニードル10は、吐出口3aに挿通される部分10cを有する。なお、ニードル10の長さは、ヘッドカバー14内に設けられたスライドブッシュ15に達する長さとなっている。
また、ニードル10は、その軸線L1がハウジング2の中心軸線と一致する位置に設けられる。また、ニードル10は、ハウジング2内に設けられたスライドブッシュ15によって、吐出口3aが開く位置と吐出口3aが閉じる位置との間で軸線L1方向には移動可能だが、軸線L1に直角な方向である径方向には移動不能に設けられる。なお、ニードル10は、軸線L1回りの回転方向の移動は規制されていない。さらに、ニードル10の一部区間の側面にはネジ溝10bが形成されている。ネジ溝10bは、永久磁石16が配置される部分に形成されている。さらに、ニードル10の軸線L1に沿った一部区間には面取り部10dが形成されている。面取り部10dは、窓部6の位置に形成されている。面取り部10dには、放熱フィンが取り付けられるようになっている。なお、ニードル10が本発明の可動部に相当する。先端部10aが本発明の開閉部に相当する。
永久磁石16は、円盤状に形成されている。永久磁石16にはその中心軸線L2(図2参照)の位置にニードル10の挿通孔16aが形成されている。また、永久磁石16の一方の表面161には後述の永久磁石固定用のナット17が配置されるインローの窪み16bが形成されている。窪み16bは、挿通孔16aの位置において、ナット17の径に合った径に形成されている。また、永久磁石16の他方の表面162には、後述のクリアランス調整用のナット18が配置されるインローの窪み16cが形成されている。窪み16cは、挿通孔16aの位置において、ナット18の径に合った径に形成されている。永久磁石16は、一方の表面161が一方の電磁石20の方を向き、他方の表面162が他方の電磁石21の方を向くようにモジュールボディ13内に設けられる。また永久磁石16は、その中心軸線L2(図2参照)がニードル10の軸線L1に一致するように、つまり挿通孔16aにニードル10が挿通されるように設けられる。
永久磁石16の上側の窪み16bには永久磁石固定用のナット17が配置されている。また、永久磁石16の下側の窪み16cにはクリアランス調整用のナット18が配置されている。これらナット17、18にはニードル10が挿通されている。そして、上側のナット17の内周面に形成されたネジ溝と、ニードル10の側面に形成されたネジ溝10bとが嵌合することで、永久磁石16はニードル10に固定されている。つまり、永久磁石16は、ニードル10との間で軸線L1の方向を含む全ての方向に対して相対変位が不可能に設けられており、言い換えるとニードル10の移動に連動して自身も移動するように設けられている。また、下側のナット18の内周面に形成されたネジ溝と、ニードル10の側面に形成されたネジ溝10bとが嵌合している。このナット18により、永久磁石16と、電磁石20、21とのクリアランスすなわちニードル10の移動量が所定値(例えば0.3mm)となるように調整されている。
永久磁石16の流体吐出装置1への組付け及び上記クラランスの調整は以下の(1)~(7)の手順で実施される。
(1)シートブロック3にニードル10を貫通させる。
(2)シールリング7を組み込んだベースブロック4にニードル10を貫通させる。
(3)ニードル10に下側の電磁石21の反磁極面(永久磁石16側と反対側の面)がベースブロック4と接触する方向で貫通させて取り付ける。
(4)永久磁石16の、ナット18を接着した側を、先に取り付けた電磁石21の磁極面側に向けてニードル10のネジ溝10bに対して回転させながら近づけて行く。
(5)先にニードル10に対して組み付けた部品が全て密着するように固定した上で電磁石21の磁極面と永久磁石16との間に所定の厚み(例えば0.3mm)のシックネスゲージを挟む。
(6)シックネスゲージを挟んだ状態で更に永久磁石16を締め込み、隙間が適正になる位置で永久磁石16の回転を止める。
(7)永久磁石16を回転させないように気を付けながら永久磁石固定用のナット17をニードル10のネジ溝10bに回転させながら取付け、永久磁石16と密着するまで回転させた後に適正なトルクで締め付けて固定する。
(1)シートブロック3にニードル10を貫通させる。
(2)シールリング7を組み込んだベースブロック4にニードル10を貫通させる。
(3)ニードル10に下側の電磁石21の反磁極面(永久磁石16側と反対側の面)がベースブロック4と接触する方向で貫通させて取り付ける。
(4)永久磁石16の、ナット18を接着した側を、先に取り付けた電磁石21の磁極面側に向けてニードル10のネジ溝10bに対して回転させながら近づけて行く。
(5)先にニードル10に対して組み付けた部品が全て密着するように固定した上で電磁石21の磁極面と永久磁石16との間に所定の厚み(例えば0.3mm)のシックネスゲージを挟む。
(6)シックネスゲージを挟んだ状態で更に永久磁石16を締め込み、隙間が適正になる位置で永久磁石16の回転を止める。
(7)永久磁石16を回転させないように気を付けながら永久磁石固定用のナット17をニードル10のネジ溝10bに回転させながら取付け、永久磁石16と密着するまで回転させた後に適正なトルクで締め付けて固定する。
永久磁石16は、図2に示すように、永久磁石16の中心軸線L2に直角な方向である径方向にN極とS極とが配列されるように構成されている。詳しくは、永久磁石16は、両表面161、162において、軸線L2を中心とした円周方向の全周に亘って同一の磁極に設定された外側部16dと、その外側部16dの内側に位置して円周方向の全周に亘って外側部16dの磁極と逆の磁極に設定された内側部16eとを有する。図2の例では、上側の電磁石20に対向する面161の外側部16dにS極、内側部16eにN極が設定され、下側の電磁石21に対向する面162の外側部16dにN極、内側部16eにS極が設定された例を示している。また、永久磁石16の着磁方向は、軸線L2、つまりニードル軸線L1に平行な方向となっている。これにより、両表面161、162に現れる磁極は互いに逆の磁極となる。なお、外側部16dが本発明の第1磁極部、内側部16eが本発明の第2磁極部に相当する。
永久磁石16の材質は例えばネオジムとすることができる。永久磁石16は、例えばネオジム等の磁性体の円盤体を準備し、着磁ヨークにより、その円盤体を図2に示す磁極配列となるよう着磁することにより得られる。着磁ヨークによる円盤体への着磁方向は、上記のように軸線L1に平行な方向に設定される。なお、挿通孔16a及び窪み16b、16cは着磁前に形成される。
一対の電磁石20、21は、モジュールボディ13内において、永久磁石16を間に挟むように設けられる。すなわち、一方の電磁石20は、永久磁石16の上側の位置において永久磁石16の上面161に対向するように設けられている。他方の電磁石21は、永久磁石16の下側の位置において永久磁石16の下面162に対向するように設けられている。電磁石20、21は、永久磁石16の表面161、162との間で間隔をあけて設けられている。永久磁石16と、電磁石20、21との間隔は、それらの間に発生する磁界に基づく吸引力又は反発力によりニードル10が移動して吐出口3aが開閉できる間隔に設定される。また、電磁石20、21は、モジュールボディ13内に固定されており、つまり、ニードル10及び永久磁石16の移動に連動しないで、位置が変化しないように設けられる。
電磁石20、21は、図3に示すように、磁性体により形成された磁心22と、その磁心22に巻回された電磁コイル23と、磁心22の一端側に生じた磁極を永久磁石16の外側部16d(図2参照)に対向した位置に導く外磁極部24と、磁心22の他端側に生じた磁極を永久磁石16の内側部16e(図2参照)に対向した位置に導く内磁極部25とを少なくとも備えている。磁心22は例えば紛体焼結金属の圧粉磁心として構成されたとしても良いし、パーマロイ等の軟磁性体で構成されたとしても良い。磁心22は、図4に示すように、ニードル軸線L1の位置Oを中心とした円周方向に60°間隔で6個設けられている。つまり、磁心22は円周方向に6分割されている。6個の磁心22は、位置Oを中心として径方向に放射するように設けられる。
6個の磁心22は互いに同一形状に形成されている。詳しくは、図5~図8に示すように、磁心22は、軸部221と、中心O(図4参照)側の軸部221の端部に接続された内周部222と、中心Oと反対側の軸部221の端部に接続された外周部223とを有する。
軸部221は、電磁コイル23が実際に巻かれる部分であって、電磁コイル23中に挿入されるように設けられる(図9、図10参照)。軸部221は、電磁コイル23の巻回中心となる軸線L3が、ニードル軸線L1に直角な方向である径方向に向くように設けられる。また、軸部221は、図5の方向(ニードル軸線L1に直角な面から見た方向)から見て、中心軸線L3に直角な方向の幅が、中心軸線L3に沿ったどの位置でも一定である形状に形成されている。つまり、軸部221は、図5の方向から見ると、軸線L3方向に直線状に形成されている。
さらに、軸部221は、図6の方向(ニードル軸線L1と軸部221の軸線L3の両方に平行な面から見た方向)から見て、中心軸線L3に直角な方向の幅が、外周部223から内周部222にいくにつれて次第に大きくなる形状に形成されている。つまり、軸部221は、図6の方向から見て内周部222に接続される辺を底辺、外周部223に接続される辺を上辺とした台形状に形成されている。なお、図6の方向から見たときに軸部221の両側面の成す角度θは、6個の磁心22の円周方向における配列間隔(60°)に合わせて60°に設定されている。
内周部222は、軸部221の中心軸線L3に直角な方向に張り出すように設けられている。図5の方向から見てこの張り出し量は、外周部223の張り出し量よりも小さい。また、内周部222の、中心O(図4参照)側に向いた面222aは、図5の方向から見て円弧の形状に形成されている。この円弧の中心角は、6個の磁心22の円周方向における配列間隔(60°)に合わせて60°に設定されている。そして、円弧の面222aが6個組み合わさることで円形の孔222c(図4参照)を形成している。また、内周部222の、軸部221の方を向いた面222b(図5、図6参照)は、電磁コイル23の、中心軸線L3の方向の一方の端位置を規定するための平坦面となっている。この平坦面222bと電磁コイル23とが接触することで、電磁コイル23が軸部221から抜けてしまうのを防いでいる。
外周部223は、軸部221の中心軸線L3に直角な方向に張り出すように設けられている。図5の方向から見てこの張り出し量は、内周部222の張り出し量よりも大きい。また、外周部223の、中心O(図4参照)と反対方向に向いた面223a(図5参照)は、図5の方向から見て円弧の形状に形成されている。この円弧の中心角は、6個の磁心22の円周方向における配列間隔(60°)に合わせて60°に設定されている。そして、円弧の面223aが6個組み合わさることで円形の面223c(図4参照)を形成している。また、外周部223の、軸部221の方を向いた面223b(図5、図6参照)は、電磁コイル23の、中心軸線L3の方向の他方の端位置を規定するための平坦面となっている。この平坦面223bと電磁コイル23とが接触することで、電磁コイル23が軸部221から抜けてしまうのを防いでいる。
このように、6個の磁心22は、隣り合う磁心22の内周部222同士及び外周部223同士が接触するように設けられ(図4参照)、各電磁コイル23の通電時には、6個組み合わさったリング状の外周部223にN極、S極の一方が発生し、6個組み合わさったリング状の内周部222には、外周部223の磁極と逆の磁極が発生する。
電磁コイル23は磁心22ごとに設けられている。電磁コイル23は、磁心22の軸部221に中心軸線L3回りに巻かれている。このとき、図10の方向(ニードル軸線L1と中心軸線L3の両方に平行な面から見た方向)から見て、最も外側に位置する電磁コイル23にて形成される外周線231が中心軸線L3と平行となるように、電磁コイル23は軸部221に巻かれている。軸部221は、図5の方向から見ると直線状に、図6の方向から見ると台形状に形成されているので、軸部221に巻かれた電磁コイル23は、磁心22の外周部223から内周部222にいくにつれて巻数が少なるように設けられる(図9、図10参照)。
言い換えると、図9の方向(ニードル軸線L1に直角な面から見た方向)から見て、最も外側に位置する電磁コイル23にて形成される外周線232が、磁心22の外周部223から内周部222にいくにつれて次第に中心軸線L3に近づくように、電磁コイル23は軸部221に巻かれている。図9の両外周線232間の角度は、軸部221の側面間の角度θ(図6参照)に応じた値であり、具体的には60°である。つまり、電磁コイル23は、図9の方向から見て、外周部223に接触する部分を底辺、内周部222に接触する部分を上辺とした台形状に巻かれている。
このように、電磁コイル23は各磁心22に台形状に巻かれることで、図11に示すように、隣り合う電磁コイル23間の間隔を狭くでき、6個の電磁コイル23が合わさった全体形状をドーナツ形状にすることができる。なお、隣り合う電磁コイル23は接触しているわけではなく、実際は間隔が設けられている。
上側の電磁石20の電磁コイル23は、電磁石20を構成する6個の磁心22間で同一方向に巻かれている。同様に下側の電磁石21の電磁コイル23は、電磁石21を構成する6個の磁心22間で同一方向に巻かれている。また、上側の電磁石20と下側の電磁石21の間では、電磁コイル23の巻回方向は同一方向であっても良いし、逆方向であっても良い。
図3の外磁極部24は磁性体(パーマロイ等)で形成される。外磁極部24は、図12~図14に示すようにリング状に形成される。詳しくは、外磁極部24は、図13、図14の方向から見て中心位置に、円形の中心孔24bが形成されている。この中心孔24bの内側に、磁極間セパレータ26及び内磁極部25が配置される。また、外磁極部24の一方の表面側には窪み24cが形成されている。窪み24cは、中心孔24bと導通するように形成されるとともに、中心孔24bよりも大径に形成される。さらに、外磁極部24には、中心孔24bの縁線に沿って120°間隔おきに凹部24dが形成されている。これら3つの凹部24dは、磁極間セパレータ26の外突起262(図16~図18参照)を嵌めるための溝である。なお、凹部24dと外突起262との嵌合形状は無くても良く、この場合には、外磁極部24と樹脂との一体成型品を用いて外磁極部24の位置を決めるとともに、冷却用空気の流動を確保する。
外磁極部24は、電磁石20、21の、ニードル軸線L1に平行な方向における永久磁石16側の端部に設けられる。すなわち、上側の電磁石20の外磁極部24は、永久磁石16の上面161に対向した端部に設けられる。下側の電磁石21の外磁極部24は、永久磁石16の下面162に対向した端部に設けられる。このとき、外磁極部24の窪み24c側が磁心22の方を向き、窪み24cと反対側の表面24aが永久磁石16側に向くように設けられる。このとき、表面24aは、永久磁石16の外側部16dに対向した位置において外側部16dと同様の形状(リング状)に設けられる。また、図3に示すように、窪み24cに、磁心22の外周部223の、ニードル軸線L1の方向における一端223aが引っ掛かっている。つまり、外磁極部24は、6個の磁心22の各外周部223に接触している。なお、外磁極部24は、磁心22の内周部222には接触していない。
内磁極部25は磁性体(パーマロイ等)で形成される。内磁極部25は、電磁石20、21の中心軸線(ニードル軸線L1に一致する線)の永久磁石16側の端部に設けられる。すなわち、上側の電磁石20の内磁極部25は、永久磁石16の上面161に対向した端部に設けられる。下側の電磁石21の内磁極部25は、永久磁石16の下面162に対向した端部に設けられる。また、内磁極部25は、永久磁石16の内側部16e(図2参照)に対向するように径方向の内側位置に設けられて、内側部16eに対向した磁極面25aを有する(図3参照)。この磁極面25aは、内側部16eの形状に合わせて、電磁石20、21の中心軸線に対する円周方向にリング状に形成されている。
また、内磁極部25は、6個の磁心22の各内周部222に接触し、各外周部223には接触しないように設けられている。詳しくは、図3に示すように、内磁極部25の、磁極面25aと反対側の表面25cと、磁心22の内周部222の、ニードル軸線L1に平行な方向における一端222dが接触している。さらに、内磁極部25の、磁極面25a側には窪み25bが形成されている(図15参照)。この窪み25bを間に挟むように磁極面25aが形成される。上側の電磁石20の窪み25bは、永久磁石16の固定用ナット17(図1参照)と電磁石20との干渉を避けるためのものである。この窪み25bにより、ニードル10が上下動した際に固定用ナット17と電磁石20とが衝突してしまうのを回避している。同様に、下側の電磁石21の窪み25bは、永久磁石16のクリアランス調整用のナット18(図1参照)と電磁石21との干渉を避けるためのものである。この窪み25bにより、ニードル10が上下動した際にクリアランス調整用のナット18と電磁石21とが衝突してしまうのを回避している。
さらに、外磁極部24と内磁極部25とは互いに磁気的に分断された形態で設けられている。詳しくは、外磁極部24と内磁極部25とは間隔をあけて設けられている。この間隔には、それら磁極部24、25を分断するための磁極間セパレータ26が設けられている。磁極間セパレータ26は、両磁極部24、25間での磁力のやり取りを防ぐよう非磁性体(例えば樹脂や、非磁性体の金属(リン青銅など))により形成されている。
図16~図18に示すように、磁極間セパレータ26は、3つに分割された形態で設けられる。3つの分割部26aは互いに同じ形状に形成され、図17、図18の方向から見て円弧の形状に形成された円弧部261と、その円弧部261の中間位置から径方向外側に突出するように設けられた外突起262と、円弧部261の中間位置から径方向内側に突出するように設けられた内突起263とを有する。3つの分割部26aは、各円弧部261が同一の円周線上に配置されるように、設けられる。また、外突起262は、外磁極部24の凹部24d(図12~図14参照)に嵌まる。内突起263は、内磁極部25に形成された凹部(図示外)に嵌まっている。なお、磁極間セパレータ26の構造は必ずしも3分割構造でなくても良く、一体成型の物でも構わない。また、円周方向に回転を規制する突起262、263も必ずしも必要とはならない。しかし、いずれの形状を用いた場合でも永久磁石16側から電磁石20、21内部への冷却用空気の流れを規制しないように、磁極間セパレータ26の形状を定める必要がある。出来れば効果的な電磁石20、21の冷却が実現できるように、流れる冷却用空気を整流する機能が磁極間セパレータ26に付与されているのが望ましい。
また、外磁極部24と内磁極部25との間隔は、これら磁極部24、25の磁極面24a、25aと永久磁石16との間隔(可動の永久磁石16が、磁極面24a、25aから最も離れた位置にあるときにおける間隔)よりも大きい。
電磁石20、21は、磁心22、電磁コイル23、外磁極部24、内磁極部25及び磁極間セパレータ26に加えて、中心支柱27、コイルカバー28、コイル端子29、端子カバー30及びナット31を備えている。中心支柱27は、円筒状に形成されて、その中心軸線がニードル軸線L1に一致するように設けられる。つまり、中心支柱27は、6個の磁心22の内周部222にて形成された孔222c(図4参照)に挿通されるように設けられる。このとき、孔222cの壁面が中心支柱27の外周面に接触する。中心支柱27は、パーマロイ等の磁性体で形成されている。図15に示すように、中心支柱27の一端側に内磁極部25が一体的に設けられる。つまり、中心支柱27と内磁極部25は同一材料にて一体品として設けられる。また中心支柱27の、内磁極部25が設けられる側と反対側は、磁心22から突出するように設けられ、その外周面にはネジ溝27aが形成されている。なお、後述の第2実施形態の図25のように、スナップリングを用いた方式で固定する場合には、ネジ溝27aは形成されなくても良い。
コイルカバー28は、磁心22及びこれに巻きつけられた電磁コイル23の、ニードル軸線L1の方向における磁極部24、25が設けられる側と反対側を覆うように設けられる。コイルカバー28は、各磁心22の外周部223の、磁極部24、25が設けられる側と反対側の端部と嵌合するように設けられる。コイルカバー28は樹脂により形成される。
コイル端子29は、各電磁コイル23の一端(磁心22の内周部222側の端部)に接続される第1端子と、各電磁コイル23の他端(磁心22の外周部223側の端部)に接続される第2端子とから構成される。第1端子には、6個の電磁コイル23の一端が接続され、第2端子には6個の電磁コイル23の他端が接続される。コイル端子29(第1端子、第2端子)は後述の通電制御部61が電気的に接続される。コイル端子29には、通電制御部61により電圧が印加されて、第2端子の電位に対して、第1端子の電位が正か負かに応じて、各電磁コイル23の通電方向が切り替わる。
端子カバー30は、各電磁コイル23から、コイルカバー28側に引き出された導線を露出しないように覆うものであり、コイルカバー28に取り付けられる。端子カバー30は樹脂により形成されている。また、端子カバー30には、中心支柱27が挿入される孔30aが形成されている。
ナット31は中心支柱27に形成されたネジ溝27aと嵌合するように設けられる。ナット31と中心支柱27との締結により、電磁石20、21を構成する各部材(6個の磁心22、中心支柱27、カバー28、30など)がバラバラにならないように一体化される。なお、ナット31及びネジ溝27aとの嵌合に代えて、後述の第2実施形態の図25のようにスナップリング方式で各部材を固定しても良い。この場合には、図25と同様に、中心支柱27の内磁極部39が設けられる側と反対側の端部に設けられるスナップリングと、同じくこの端部に設けられる、ネジでの締め付けに相当する予圧を掛けるスプリングと、スナップリングとスプリングの間に挟み込まれるワッシャとを備えて構成される。
電磁石20、21は以下の(1)~(5)の手順で組み立てられる。
(1)内磁極部25に磁極間セパレータ26を取り付ける。
(2)磁極間セパレータ26の外側に外磁極部24を取り付ける。
(3)電磁コイル23が巻かれた6個の磁心22を組み付ける。
(4)磁心22及び電磁コイル23の上面にコイルカバー28を載せ、コイル端子29に、各電磁コイル23を結線する。
(5)端子カバー30を載せた後にナット31で全体を締め付ける。
(1)内磁極部25に磁極間セパレータ26を取り付ける。
(2)磁極間セパレータ26の外側に外磁極部24を取り付ける。
(3)電磁コイル23が巻かれた6個の磁心22を組み付ける。
(4)磁心22及び電磁コイル23の上面にコイルカバー28を載せ、コイル端子29に、各電磁コイル23を結線する。
(5)端子カバー30を載せた後にナット31で全体を締め付ける。
電磁石20、21は、中心支柱27の内側にニードル10が挿通されるように設けられる。このとき、6個の磁心22の外周部223にて形成される円形の面223c(図4参照)が、モジュールボディ13の円形の内周面に接触する。これにより、電磁石20、21は径方向への移動が規制されている。また、ハウジング2内には、ハウジング2内の空間の径を、電磁石20、21の外径よりも小さくする段差部2a(図1参照)が形成されている。この段差部2aに電磁石20、21の上端及び下端が接触することで、電磁石20、21の軸線L1方向への移動が規制されている。
なお、下側の電磁石21が本発明の第1電磁石、吐出口側電磁石、第1磁石に相当する。上側の電磁石20が本発明の第2電磁石、第2磁石に相当する。
図1に示すように、流体吐出装置1は、電磁コイル23への通電を制御する通電制御部61を備えている。通電制御部61は、電磁石20、21毎に、電磁コイル23の通電方向を制御可能に構成されている。詳しくは、通電制御部61には、ハーネスを介して、各電磁石20、21のコイル端子29が接続されている。通電制御部61は、上側の電磁石20のコイル端子29に印加する電圧を制御することで電磁石20の通電を制御し、下側の電磁石21のコイル端子29に印加する電圧を制御することで電磁石21の通電を制御する。通電制御部61が本発明の制御部に相当する。
なお、流体吐出装置1には、ニードル10を移動させるためのスプリングが設けられていない。つまり、ニードル10は、永久磁石16と電磁石20、21との間に作用する磁力のみで移動する。
以上が流体吐出装置1の構成である。流体吐出装置1は、流体供給部62からホットメルト接着剤の供給を受ける。流体供給部62は、シートブロック3に形成された入口3bにホットメルト接着剤を供給する。流体供給部62は、ホットメルト接着剤の原料を所定温度(例えば150℃程度)に加熱する加熱部、加熱状態のホットメルト接着剤をシートブロック3に送り出すポンプ、そのポンプを制御するポンプ制御部等から構成されている。
また、流体吐出装置1は、空気供給部63から、冷却用空気の供給を受ける。空気供給部63は、冷却用空気を、モジュールボディ13に形成された注入口13aに供給する。空気供給部63は、空気を圧縮するコンプレッサ、コンプレッサで圧縮された空気を減圧する減圧弁とを備えて、コンプレッサの空気を減圧弁及び注入口13aに接続される継手300(図23参照)を介して、モジュールボディ13内に供給する。
次に、流体吐出装置1の作用を説明する。流体吐出装置1は、紙おむつの資材が所定速度(例えば300m/分)で吐出口3aの下流に設けられるノズル110の下を流れていく場面で適用される。なお、接着剤により貼り合わせる紙おむつの資材は、不織布・PEフィルム・ティッシュ・糸ゴム等が有る。また、接着剤により貼り合わせる資材は、適材適所に多岐に渡って使用されるため、貼り合わせる箇所も複数入り組んだ状態で存在する。流体吐出装置1は、吐出口3aを間欠的に開閉させることで、紙おむつの資材における所定の接着部位に、予め定められたパターン状(例えば5mm間隔おきのパターン)にホットメルト接着剤を塗工する。通電制御部61は、吐出口3aを間欠的に開閉させるように各電磁石20、21の通電方向を制御する。
詳しくは、通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、上側の電磁石20と永久磁石16との間に反発力が作用するように、電磁石20の各電磁コイル23の通電方向を制御する。永久磁石16の上面161に現れる磁極が図2のように、外側がS極、内側がN極であるとすると、電磁石20の外磁極部24にS極が発生し、内磁極部25にN極が発生するように、通電制御部61は電磁石20の電磁コイル23の通電方向を制御する(図19、図20参照)。すなわち、通電制御部61は、電磁石20の電磁コイル23の、ニードル軸線L1に直角な方向における両端側のうち、ニードル軸線L1から離れた外側にS極が発生し、ニードル軸線L1に近い内側にN極が発生するように、電磁コイル23の通電方向を制御する。このとき、電磁コイル23の外側に発生したS極を形成する磁束は、磁心22の外周部223及びこれに接触した外磁極部24を伝達する。この結果、外磁極部24の磁極面24aにS極が発生する。他方、電磁コイル23の内側に発生したN極を形成する磁束は、磁心22の内周部222、中心支柱27及び内磁極部25を伝達する。この結果、内磁極部25の磁極面25aにN極が発生する。なお、外周部223及び外磁極部24が本発明の第1伝達部に相当する。内周部222及び内磁極部25が本発明の第2伝達部に相当する。
これによって、上側の電磁石20の外磁極部24と永久磁石16の上面161の外側部16dとの間に反発力を作用させ、内磁極部25と永久磁石16の内側部16eとの間に反発力を作用させることができる。つまり、電磁石20と永久磁石16との間に反発力を作用させることができる。
通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、下側の電磁石21と永久磁石16との間に吸引力が作用するように、電磁石21の電磁コイル23の通電方向を制御する。永久磁石16の下面162に現れる磁極が図2のように、外側がN極、内側がS極であるとすると、電磁石21の外磁極部24にS極が発生し、内磁極部25にN極が発生するように、通電制御部61は電磁石21の電磁コイル23の通電方向を制御する(図19、図20参照)。すなわち、通電制御部61は、電磁石21の電磁コイル23の、ニードル軸線L1に直角な方向における両端側のうち、ニードル軸線L1から離れた外側にS極が発生し、ニードル軸線L1に近い内側にN極が発生するように、電磁コイル23の通電方向を制御する。このとき、電磁コイル23の外側に発生したS極を形成する磁束は、磁心22の外周部223及びこれに接触した外磁極部24を伝達する。この結果、外磁極部24の磁極面24aにS極が発生する。他方、電磁コイル23の内側に発生したN極を形成する磁束は、磁心22の内周部222、中心支柱27及び内磁極部25を伝達する。この結果、内磁極部25の磁極面25aにN極が発生する。
これによって、下側の電磁石21の外磁極部24と永久磁石16の下面162の外側部16dとの間に吸引力を作用させ、内磁極部25と永久磁石16の内側部16eとの間に吸引力を作用させることができる。つまり、電磁石21と永久磁石16との間に吸引力を作用させることができる。
このように、上側の電磁石20と永久磁石16との間には反発力、下側の電磁石21と永久磁石16との間には吸引力を作用させることで、永久磁石16を下方(上側の電磁石20から離れる方向、下側の電磁石21に接近する方向)に移動させることができ、この移動に連動してニードル10も下方に移動させることができる(図20参照)。ニードル10が下方に移動することで、ニードル10の先端部10aは吐出口3aを開放する。これによって、吐出口3aからホットメルト接着剤が吐出される。吐出口3aから吐出されたホットメルト接着剤は、ボディ100内に形成された流路101(図1参照)を通過した後、ノズル110から資材に塗工される。
一方、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、上側の電磁石20と永久磁石16との間に吸引力が作用するように、電磁石20の電磁コイル23の通電方向を制御する。詳しくは、通電制御部61は、電磁石20の外磁極部24にN極、内磁極部25にS極が発生するように、電磁石20の電磁コイル23の通電方向を制御する(図21、図22参照)。これによって、上側の電磁石20の外磁極部24と永久磁石16の上面161の外側部16dとの間に吸引力を作用させ、内磁極部25と永久磁石16の内側部16eとの間に吸引力を作用させることができる。つまり、電磁石20と永久磁石16との間に吸引力を作用させることができる。
通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、下側の電磁石21と永久磁石16との間に反発力が作用するように、電磁石21の電磁コイル23の通電方向を制御する。詳しくは、通電制御部61は、電磁石21の外磁極部24にN極、内磁極部25にS極が発生するように、電磁石21の電磁コイル23の通電方向を制御する(図21、図22参照)。これによって、下側の電磁石21の外磁極部24と永久磁石16の下面162の外側部16dとの間に反発力を作用させ、内磁極部25と永久磁石16の内側部16eとの間に反発力を作用させることができる。つまり、電磁石21と永久磁石16との間に反発力を作用させることができる。
このように、上側の電磁石20と永久磁石16との間には吸引力、下側の電磁石21と永久磁石16との間には反発力を作用させることで、永久磁石16を上方(上側の電磁石20に接近する方向、下側の電磁石21から離れる方向)に移動させることができ、この移動に連動してニードル10も上方に移動させることができる(図22参照)。ニードル10が上方に移動することで、ニードル10の先端部10aは吐出口3aを閉鎖する。これによって、吐出口3aからのホットメルト接着剤の吐出が止まり、ひいては吐出口3aの下流に設けられるノズル110からのホットメルト接着剤の吐出も止まる。
なお、通電制御部61は、吐出口3aを開く際にはニードル10を下限位置まで移動させた後、所定時間の間、この下限位置の状態を保持するように、電磁石20、21への通電を継続させて、図20の磁極発生状態を保持する。同様に、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際にはニードル10を上限位置まで移動させた後、所定時間の間、この上限位置の状態を保持するように、電磁石20、21への通電を継続させて、図22の磁極発生状態を保持する。なお、通電制御部61は、例えばPWM(Pulse Width Modulation)方式により電磁石20、21を駆動する。つまり、通電制御部61は、パルス状の駆動電流を電磁石20、21に流す。通電制御部61は、吐出口3aの開閉を行う際には、常時、パルス状の信号を各電磁石20、21に供給し続ける(つまり、パルス状の信号を止める状態がない)。PWM方式により電磁石20、21を駆動して、瞬間的に電流がゼロになるタイミングを設けることで、電磁石20、21の発熱を抑えることができる。なお、PWM方式を用いる場合、ニードル10の移動方向を反転させる際の動作開始時に、定常の印加電圧よりも高い電圧を印加することにより過励磁状態を作る制御を行っても良い。この制御により、ニードル10の反転動作開始時に、電磁石20、21に強力な磁界が発生して、ニードル10の応答性(俊敏性)を高めることができる。
通電制御部61は、所定時間経過するごとに、電磁コイル23への通電方向(磁心22の中心軸線L3回りの電流方向)を逆に切り替えることで、所定時間の周期で吐出口3aの開閉を繰り返す。
図1の流体供給部62は、ホットメルト接着剤をシートブロック3に供給し続ける。なお、流体供給部62に搭載されているポンプの回転数は、紙おむつ製造ラインの速度に同期するようになっており、紙おむつ生産ラインの速度に比例して増速減速を自動で行う。
また、空気供給部63は、電磁コイル23への通電を行っている間中は無論、ボディ100のヒータが通電されている間中も、モジュールボディ13内への空気の供給を継続する。モジュールボディ13の注入口13aに供給された空気は、リング状の溝13bを流れた後、モジュールボディ13内の空間に供給される(図23参照)。溝13bは、注入口13aから供給された冷却用空気を、永久磁石16とモジュールボディ13との間のリング状隙間に対して均一に送り届けるよう機能し、ある種のサージタンク的な役割を果たす。また、サージタンクとしての溝13b内の圧力を均一に確保することにより、上下のリング状のスリット(永久磁石16とモジュールボディ13との隙間)に対して冷却用空気を送り込む際には圧力で空気を押し込むことになるため、溝13bは、圧力と流量を揃えるために必要なタンク的な役割を果たす。モジュールボディ13内に供給された空気は、図23の矢印で示されるように、一部の空気は永久磁石16より上側の電磁石20の隙間を流れた後、ヘッドカバー14の排出口14a(図1参照)から排出される。また、一部の空気は永久磁石16より下側の電磁石21の隙間を流れた後、ベースブロック4及び断熱ブロック5により形成された窓部6から排出される。これによって、電磁石20、21の発熱を抑えることができる。
以下、本実施形態の効果を説明する。本実施形態では、永久磁石16の上下両側に電磁石20、21が配置されており、永久磁石16と電磁石20の組と、永久磁石16と電磁石21の組との2組を用いてニードル10を移動させるので、1組のみの場合に比べて、ニードル10に作用する力を大きくできる。言い換えると、永久磁石16の両表面161、162に発生した磁極の両方を、ニードル10の移動に寄与させることができる。これにより、電磁石20、21への通電信号に対するニードル10の応答(吐出口3aの開閉)のタイムラグを小さくでき、吐出口3aを高速で開閉させることができる。タイムラグを小さくできることで、狙った位置に正確に接着剤を吐出させることができる。
また、永久磁石16の上下両側に電磁石20、21が配置されることで、1つの電磁石20、21当たりの通電量を抑えることができる。これによって、電磁石20、21の発熱を抑えることができる。
また、電磁石20、21の電磁コイル23はニードル軸線L1に直角な方向(径方向)の軸線L3回りに巻かれており、電磁コイル23の両端側に発生した磁極を永久磁石16側に導く磁極部24、25が設けられるので、永久磁石16に対向した位置において径方向にN極、S極を発生させることができる。これにより、電磁石20、21に発生したN極、S極の両方を、ニードル10の移動に寄与させることができる。つまり、電磁石20、21の通電に使用したエネルギーを有効的にニードル10の移動に寄与させることができる。これにより、電磁石20、21への通電信号に対するニードル10の応答(吐出口3aの開閉)のタイムラグを小さくでき、吐出口3aを高速で開閉させることができる。
これに対して、ニードルを空気圧で移動させる構成や、電磁石が永久磁石の上側又は下側に1つしか設けられておらず、電磁コイルの巻回方向がニードル軸線回りの方向となっている特許文献1の構成では、吐出口の開閉速度が高速になるほど、ニードルを移動させるための電気信号に対する実際にニードルが移動するまでのタイムラグが大きくなってしまう。図64は、エアー駆動式の応答性を示した図である。図64に示すように、エアー駆動式では、シリンダー内に空気の注入を開始した後に、シリンダー内圧力が上昇して初めてピストン(ニードル)に対して推力が発生する。これにより、エアー駆動式では、ニードルを移動させるための電気信号に対する、実際にニードルが移動するまでのタイムラグが大きくなってしまう。これに対して、本実施形態の電磁駆動式では、電磁石20、21に電流を流した瞬間にニードル10の推力が発生する。
また、本実施形態では、ニードル10を移動させるのにスプリングを用いていないので、スプリングのサージング等の意図しない不要な振動が動作に影響を与えるのを排除でき、高速動作時の安定性を確保できる。
また、本実施形態では、永久磁石16を用いてニードル10を移動させるので、永久磁石ではない磁性体を用いた場合に比べて、電磁石20、21で発生させた磁界に対して俊敏にニードル10を反応させることができる。
また、本実施形態では、冷却用空気の注入口13aが1箇所にしか形成されていないので、流体吐出装置1の構造を簡素にできる。また、モジュールボディ13の内壁には、永久磁石16とその内壁との隙間よりも大きいリング状の溝13bが形成されているので、注入口13aから注入された空気を、先ず溝13bに沿って円周方向に流すことができる。そして、空気は、溝13bを流れた後に、モジュールボディ13内に供給されるので、円周方向において均一に空気を供給することができる。
また、本実施形態では、永久磁石16の着磁方向(磁化方向)がニードル軸線L1に平行な方向に設定されているので、永久磁石16からの磁力線の向きを、ニードル10の移動方向に合わせることができる。これにより、ニードル10を移動させやすくできる。
また、永久磁石16の両表面161、162の磁極が逆になっているので、上側の電磁石20の通電方向と下側の電磁石21の通電方向を同じ方向としても、上側の電磁石20と永久磁石16との間に働く力と、下側の電磁石21と永久磁石16との間に働く力の一方を吸引力、他方を反発力の関係にすることができる。つまり、上側の電磁石20と下側の電磁石21の間で通電方向を同じにできるので、電磁石20、21の通電制御を簡単化できる。
また、永久磁石16は円周方向においては同一の磁極に設定されているので、両表面161、162においてN極とS極との境界部(ニュートラルポイント)を少なくできる。境界部は磁力が弱くなるが、境界部を少なくできることで、表面161、162全体として磁力が弱くなってしまうのを抑制できる。
また、電磁石20、21の磁心22は複数に分割されたものが中心支柱27、コイルカバー28、ナット31等により連結されるように構成されているので、分割された磁心22及び電磁コイル23間の隙間により、電磁コイル23の蓄熱作用を低減でき、放熱面積を大きくすることができる。また、その隙間に冷却用空気を流すことができ、磁心22及び電磁コイル23と冷却用空気との接触面積を大きくできる。これにより、電磁コイル23への通電による発熱を効果的に抑制でき、その発熱により電磁コイル23の抵抗が増加して電磁石としての機能が低下してしまうのを抑制できる。特に、ニードル10を間欠的に高速で往復移動させる場合には、電磁コイル23が発熱しやすいが、この発熱を効果的に抑制できる。
また、電磁コイル23は、図9、図10に示すように、径方向内側にいくにつれて巻数が少なくなるように巻き付けられるので、6個の電磁コイル23が組み合わさったときに、隣り合う電磁コイル23間の隙間を適切な大きさにすることができる(余分な空間が形成されるのを抑制できる)。これにより、この隙間に冷却用空気を淀みを抑制した形で流通させることができ、電磁コイル23の冷却効率を向上できる。
また、磁心22を分割構造とすることで、電磁コイル23を磁心22に巻きやすくできる。
また、磁心22の分割数を、1つの電磁石20、21当たり6分割とすることで、1つの磁心22当たりの電磁コイル23の巻数を適切な値にすることができる。すなわち、磁心22の分割数が大きすぎると、1つの磁心22当たりの電磁コイル23の巻数が少なくなりすぎてしまい、磁力が弱くなってしまう。反対に、磁心22の分割数が小さすぎると、1つの磁心22当たりの電磁コイル23の巻数が多くなりすぎてしまい、内側(磁心22の中心軸線L3に近い側)の電磁コイル23が冷却しにくくなってしまう。磁心22の分割数を6分割とすることで、適切な大きさの磁力を発生させることができ、冷却もしやすい電磁石20、21を構成できる。
また、外磁極部24と内磁極部25との間隔は、これら磁極部24、25の磁極面24a、25aと永久磁石16との間隔よりも大きいので、磁極部24、25との間での磁力の作用よりも、磁極部24、25と永久磁石16との間での磁力の作用を優先させることができる。これにより、電磁石20、21と永久磁石16との間で吸引力又は反発力を作用させやすくできる。
また、冷却用空気の注入口13aが永久磁石16の位置に形成されているので、両方の電磁石20、21に冷たい空気を供給できる。これにより、電磁石20、21を効果的に冷却できる。
また、ホットメルト接着剤の入口3bが、下側の電磁石21よりも下側(吐出口3a側)に設けられて、ホットメルト接着剤が供給されるシートブロック3が、磁石16、20、21が配置されるモジュールボディ13から離れた位置に設けられているので、シートブロック3からの熱がモジュールボディ13に伝達するのを抑制できる。これにより、電磁石20、21の温度上昇を抑制できる。
さらに、シートブロック3とモジュールボディ13の間には、熱伝導率が小さい材質で形成された断熱ブロック5が設けられているので、シートブロック3からの熱がモジュールボディ13に伝達するのを抑制できる。これにより、電磁石20、21の温度上昇を抑制できる。
また、ニードル10の先端部10aは吐出口3aの外側に設けられているので、吐出口3aを閉じる際にニードル10が上方に移動することで、吐出口3a下流の流路101(図1参照)を負圧にすることができる。この負圧により、流路101及びこの先のノズル110内のホットメルト接着剤を引き上げることができ、ノズル110からのホットメルト接着剤の遮断特性を向上できる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図24に本実施形態の流体吐出装置200の断面図を示す。図24において第1実施形態と同様の部材には同一の符号を付している。流体吐出装置200は、電磁石33、34の構成が第1実施形態と異なっており、それ以外は第1実施形態と同じである。
本発明の第2実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図24に本実施形態の流体吐出装置200の断面図を示す。図24において第1実施形態と同様の部材には同一の符号を付している。流体吐出装置200は、電磁石33、34の構成が第1実施形態と異なっており、それ以外は第1実施形態と同じである。
電磁石33、34は、図25に示すように、パーマロイ等の磁性体で形成された磁心35と、その磁心35に巻きつけられる電磁コイル36とを備えている。磁心35は、棒状に形成されて、その軸線L4がニードル軸線L1に平行となるように設けられる。磁心35は、その軸線L4の方向に沿ったどの位置でも同一径となる形状に形成されている(つまり、軸線L4の方向に沿って径は変化しない)。また、磁心35は、図26に示すように、ニードル軸線L1の位置Oを中心とした円周方向に等間隔に6個設けられている。つまり、磁心35は円周方向に60°間隔で設けられている。また、磁心35と中心Oとの距離は、6個の磁心35間で同じとなっている。
電磁コイル36は、磁心35において磁心35の軸線L4回りに巻き付けられている。このとき、電磁コイル36は、磁心35の軸線L4方向に沿ったどの位置でも同一の巻数となるように設けられる(つまり、軸線L4の方向に沿って巻数は変化しない)。また、電磁コイル36は、磁心35ごとに設けられている(図25、図27参照)。各電磁コイル36の巻線方向は互いに同じとなっている。
磁心35の、永久磁石16(図24参照)が配置される側の端部には磁性体の座部37が磁心35と一体品として設けられている。座部37は、図26に示す平面視で見て扇形に6分割された構造となっている。分割された1つの座部37に1つの磁心35が起立するように設けられる。6個の座部37は、中心Oを中心とした円周方向に配列されることで全体としてリング状を形成するように設けられる。
各座部37の、磁心35が設けられる側と反対側には、磁性体の外磁極部38が、磁心35及び座部37と一体品として設けられている。外磁極部38は座部37ごとに設けられ、6個の外磁極部38が組み合わさることで、永久磁石16の外側部16d(図2参照)に対向した位置に、外側部16dと同様の形状(リング状)の磁極面38aを形成する。なお、座部37及び外磁極部38は、磁心35の分割数に合わせて6分割されているが、分割されていないとしても良い。
磁心35の、座部37が設けられる反対側の端部35aは、電磁コイル36の端面から突出するように設けられる。
磁心35の、座部37が設けられる反対側には磁性体(パーマロイ等)の連結プレート41が設けられている。図30、図31には連結プレート41の第1の形状例(以下、第1の連結プレート41aという)を示している。図32、図33には連結プレート41の第2の形状例(以下、第2の連結プレート41bという)を示している。図34、図35には連結プレート41の第3の形状例(以下、第3の連結プレート41cという)を示している。
第1~第3の連結プレート41a、41b、41cのいずれも、各磁心35の端部35aが嵌まる凹部411と、後述の中心支柱40が挿入される中心孔412とが形成されている。凹部411の形状が、第1~第3の連結プレート41a、41b、41c間で若干異なっている。詳しくは、第1の連結プレート41aの凹部411は、図31の平面視で見て全周が閉じた形状となっている。第2の連結プレート41bの凹部411は、図33の平面視で見て内側が開いた形状となっている。第3の連結プレート41cの凹部411は、図35の平面視で見て外側が開いた形状となっている。
連結プレート41の中心孔412は、中心支柱40と同じ径の円形に形成されている。つまり、中心孔412の位置で、連結プレート41と中心支柱40とは接触(磁気回路的に導通)している。また、磁心35の端部35aが凹部411に嵌まることで、連結プレート41と各磁心35は磁気回路的に導通している。
連結プレート41と電磁コイル36の端面との間には樹脂製のコイルカバー42が設けられている。コイルカバー42は、6個に分割された磁心35及び電磁コイル36をバラバラにならないように保持する部材である。
また、図28、図29に示すように、6個の電磁コイル36間に形成される余分な隙間を埋めるように樹脂製の導風カバー49が設けられている。導風カバー49は、6個の電磁コイル36の内周側に形成される余分な空間を埋めるように設けられる内側部491と、6個の電磁コイル36の外周側に形成される余分な隙間を埋めるように設けられる外側部492とを有する。導風カバー49(内側部491、外側部492)により、電磁コイル36間に形成される余分な空間が埋められることで、電磁石33、34に供給された冷却用空気を、電磁コイル36間の隙間に淀みなく流通させることができ、電磁コイル36の冷却効率を向上できる。
6個の磁心35及び電磁コイル36の内側の空間には磁性体(パーマロイ等)の中心支柱40が設けられる。中心支柱40は円筒状に形成され、その中心軸線がニードル軸線L1と一致するように設けられる。中心支柱40は、連結プレート41の中心孔412に挿入されて、中心孔412から、磁心35が設けられる側と反対側に突出した突出部40aを有する。突出部40aの外周面には溝40bが形成されている。この溝40bにスナップリング400(C形止め輪)が設けられている。さらに、突出部40aに挿入されるように、ウェーブリング等のスプリング401及びワッシャ402が設けられている。ワッシャ402は、スナップリング400とスプリング401の間に挟み込まれるように、つまりワッシャ402の一方の端面がスナップリング401の端面に接触し、他方の端面がスプリング401の端面に接触するように設けられる。スプリング401は、ワッシャ402と連結プレート41の間に圧縮状態で挟み込まれるように設けられる。つまりスプリング401は、ワッシャ402を介してスナップリング400に与圧を掛けた状態で設けられる。これらスナップリング400、スプリング401及びワッシャ402により、電磁石33、34を構成する各部材はバラバラにならないように固定されている。
中心支柱40の、突出部40aが設けられる反対側には、磁性体(パーマロイ等)の内磁極部39が、中心支柱40と一体品として設けられている。内磁極部39は、中心支柱40と同軸のリング状に形成されるとともに、外磁極部38の内側の位置において外磁極部38と間隔をあけて設けられる。外磁極部38と内磁極部39との間隔は、永久磁石16と、磁極面38a、39aとの間隔(可動の永久磁石16が、磁極面38a、39aから最も離れた位置にあるときにおける間隔)よりも大きい。また、内磁極部39は、永久磁石16の内側部16e(図2参照)に対向した位置に、内側部16eと同様の形状(リング状)の磁極面39aを形成する。
外磁極部38と内磁極部39の間には、それら磁極部38、39間を磁気的に分断するための磁極間セパレータ44が設けられている。磁極間セパレータ44は、非磁性体(樹脂、リン青銅等の金属)で形成されている。磁極間セパレータ44は筒状に形成されており、その中心軸線がニードル軸線L1に一致するように設けられる。このとき、磁極間セパレータ44の外周面が外磁極部38の内周面に接触する。磁極間セパレータ44の内周面が内磁極部39の外周面に接触する。なお、磁極間セパレータ44は、冷却用空気の流れを規制しないように形成されており、冷却用空気の整流効果を産み出すように形成されるのが望ましい。
また、外磁極部38の外側には非磁性体の外磁極ホルダー43が設けられている。この外磁極ホルダー43により、6個の分割された外磁極部38及びこれと一体化された磁心35、座部37がバラバラにならないように保持されている。
さらに、電磁石33、34は、各電磁コイル36の一端に接続される第1端子と、他端に接続される第2端子とからなるコイル端子46と、コイル端子46の根元側が露出しないように覆う端子カバー45と、各電磁コイル36から引き出されてコイル端子46に接続される導線を収容する導線ケース47とを有する。端子カバー45及び導線ケース47は樹脂で形成される。
電磁石33、34は、中心支柱40の内側にニードル10が挿通されるようにして設けられる。このとき、上側の電磁石33は、磁極面38a、39aが、永久磁石16の上面161に対向するように設けられる。下側の電磁石34は、磁極面38a、39aが、永久磁石16の下面162に対向するように設けられる。
通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、上側の電磁石33の外磁極部38の磁極面38aに永久磁石16の外側部16dと同一磁極が発生し、上側の電磁石33の内磁極部39の磁極面39aに永久磁石16の内側部16eと同一磁極が発生し、下側の電磁石34の外磁極部38の磁極面38aに永久磁石16の外側部16dと逆磁極が発生し、下側の電磁石34の内磁極部39の磁極面39aに永久磁石16の内側部16eと逆磁極が発生するように、上側の電磁石33の電磁コイル36及び下側の電磁石34の電磁コイル36の通電方向を制御する。このとき、磁心35の一端側(永久磁石16側)に発生した磁極(磁束)は、座部37を介して外磁極部38の磁極面38aまで伝達される。磁心35の他端側(永久磁石16と反対側)に発生した磁極(磁束)は、連結プレート41及び中心支柱40を介して、内磁極部39の磁極面39aまで伝達される。
これによって、上側の電磁石33と永久磁石16の間に反発力が作用し、下側の電磁石34と永久磁石16の間に吸引力が作用するので、永久磁石16及びこれに接続されたニードル10を、吐出口3aを開く方向に移動させることができる。
通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、吐出口3aを開く際の通電方向から逆に切り替える。これによって、上側の電磁石33と永久磁石16の間に吸引力が作用し、下側の電磁石34と永久磁石16の間に反発力が作用するので、永久磁石16及びこれに接続されたニードル10を、吐出口3aを閉じる方向に移動させることができる。
このように本実施形態では、第1実施形態と同様の効果が得られることに加えて、電磁コイル36の巻数を、磁心35の軸線L4方向に沿って変化させる必要がないので、磁心35の形状を簡単化できるとともに、電磁コイル36を容易に磁心35に巻き付けることができる。
なお、本実施形態において、下側の電磁石34が本発明の第1電磁石、第1磁石に相当する。上側の電磁石33が本発明の第2電磁石、第2磁石に相当する。座部37及び外磁極部38が第1伝達部に相当する。連結プレート41、中心支柱40及び内磁極部39が第2伝達部に相当する。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では永久磁石の構成、電磁石の構成及び電磁石の通電制御が第1、第2実施形態と異なっており、それ以外は第1、第2実施形態と同じである。
本発明の第3実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では永久磁石の構成、電磁石の構成及び電磁石の通電制御が第1、第2実施形態と異なっており、それ以外は第1、第2実施形態と同じである。
本実施形態では、図1の永久磁石16に変えて、図36の永久磁石48が配置されている。永久磁石48は、第1実施形態のそれと同一形状(つまり円盤状)に形成されているが、各表面481、482に現れる磁極が第1実施形態と異なっている。詳しくは、永久磁石48は、各表面481、482において、ニードル軸線L1に直角な方向である径方向の外側部48aと内側部48bとの間で逆の磁極が現れる(つまり径方向に沿ってN極とS極の両方が現れる)ように構成される。加えて、永久磁石48は、外側部48a、内側部48bのそれぞれで、軸線L1回りの円周方向に沿って、60°間隔でN極とS極とが交互に配列されるように構成される。また、永久磁石48は、上面481と下面482との間で逆の磁極が現れるように構成される。つまり、上面481のN極部分と反対側の下面482の部分はS極に設定され、上面481のS極部分と反対側の下面482の部分はN極に設定される。また、永久磁石48の着磁方向はニードル軸線L1に平行な方向に設定される。
図36の永久磁石48は、例えばネオジム等の磁性体で形成された円盤体を準備し、着磁ヨークにより、その円盤体を図36に示す磁極配列となるよう着磁することにより得られる。着磁ヨークによる円盤体への着磁方向は、上記のように軸線L1に平行な方向に設定される。
また、本実施形態では、図1の電磁石20、21に代えて、図37の電磁石51、52が配置されている。なお、図37では、電磁コイル60(図38、図39参照)や、コイル端子等の図示を省略している。電磁石51、52は、磁心53と、磁心53に巻き付けられ電磁コイル60(図38、図39参照)とを備えている。
磁心53は、パーマロイ等の磁性体で形成されている。磁心53は、図38、図39に示すように、第1実施形態の磁心22と同様の形状に形成されている。すなわち、磁心53は、ニードル軸線L1の位置Oを中心とした円周方向に6分割されるとともに(図40参照)、各磁心53は軸部531と内周部532と外周部533とを有する。軸部531は、第1実施形態の軸部221と同様の形状に形成される。内周部532は、第1実施形態の内周部222と同様の形状に形成される。外周部533は、第1実施形態の外周部223と同様の形状に形成される。
6分割された各磁心53は、磁心53間で磁気のやり取りができないよう設けられている。すなわち、図40に示すように、6個の磁心53は互いに間隔をあけて設けられている。つまり、隣り合う磁心53の内周部532間には隙間が設けられている。隣り合う磁心53の外周部533間には隙間が設けられている。
6個の磁心53は、樹脂製の上面固定カバー55(図37、図51~図53参照)及び下面固定カバー56(図37、図54~図56参照)により、図40の位置関係に保持されている。上面固定カバー55は、磁心53の、ニードル軸線L1に平行な方向における、磁極部57、58が設けられる側と反対側の端部を固定するように設けられる。下面固定カバー56は、磁心53の、ニードル軸線L1に平行な方向における、磁極部57、58が設けられる側の端部を固定するように設けられる。
電磁コイル60は、分割された磁心53ごとに巻き付けられている。このとき、電磁コイル60は、第1実施形態と同様に、磁心53の外周部533から内周部532にいくにつれて巻数が少なくなるように巻き付けられる。さらに、電磁コイル60は、隣り合う電磁コイル60間で巻線方向が逆となるように巻き付けられる。
電磁石51、52は、リン青銅等の非磁性体で形成された中心支柱54を有する(図37、図41参照)。中心支柱54は、円筒状に形成されて、その中心軸線がニードル軸線L1に一致するように設けられる。つまり、中心支柱54は、6個の磁心53の内周部532で形成される中心孔に挿通されるように設けられる。このとき、中心支柱54の外周面と、各内周部532とが接触するが、中心支柱54は非磁性体で形成されているので、磁心53間での磁気の流通は断たれている。また、中心支柱54の、磁極部57、58が設けられる側と反対側の端部54aの外周面にはネジ溝が形成されている。このネジ溝と、非磁性体(リン青銅等)で形成されたナット65とが嵌合することで、電磁石51、52を構成する各部材はバラバラにならないように保持されている。なお、ナット65による固定に代えて、第2実施形態の図25のようにスナップリング方式で固定しても良い。
電磁石51、52は、それぞれパーマロイ等の磁性体で形成された外磁極部57と内磁極部58とを有する。それら磁極部57、58は、図42に示すように、ニードル軸線L1の位置Oを中心とした円周方向に6個に分割された構造となっている。各外磁極部57は、図43~図46で示される形状に形成されるとともに、6個組み合わさることで、永久磁石48の外側部48aに対向した位置に、ニードル軸線L1を中心とした円周方向に6分割された磁極面57a(図37参照)を形成するように設けられる。すなわち、外磁極部57は、図42の平面視で見て、円弧の形状に形成されており、中心Oを中心とした円周方向に配列される。このとき、隣り合う外磁極部57同士が接触しないように間隔をあけて設けられる。つまり、6個の外磁極部57間では磁気分断されている。
また、各外磁極部57は、6個の磁心53の円周方向における配置間隔と同じ間隔で設けられる。つまり、第1の外磁極部57は第1の磁心53に対向した位置(ニードル軸線L1に平行な方向に対向した位置)に設けられ、第2の外磁極部57は第2の磁心53に対向した位置に設けられ、第3の外磁極部57は第3の磁心53に対向した位置に設けられ、第4の外磁極部57は第4の磁心53に対向した位置に設けられ、第5の外磁極部57は第5の磁心53に対向した位置に設けられ、第6の外磁極部57は第6の磁心53に対向した位置に設けられる。そして、各外磁極部57は、ニードル軸線L1に平行な方向に対向した位置にある磁心53の外周部533に接続され、該外周部533との間で磁気導通が可能に設けられる。なお、外磁極部57は、磁心53の外周部533の、ニードル軸線L1に平行な方向における一端に接続されている。
内磁極部58は、図47~図50で示される形状に形成されるとともに、6個組み合わさることで、永久磁石48の内側部48bに対向した位置に、ニードル軸線L1を中心とした円周方向に6分割された磁極面58a(図37参照)を形成するように設けられる。すなわち、内磁極部58は、図42の平面視で見て、円弧の形状に形成されており、中心Oを中心とした円周方向に配列される。このとき、隣り合う内磁極部58同士が接触しないように間隔をあけて設けられる。つまり、6個の内磁極部58間では磁気分断されている。また、各内磁極部58は、外磁極部57の内側(中心O側)の位置において外磁極部57と間隔をあけて設けられている。つまり、内磁極部58と外磁極部57とは磁気分断されている。
また、各内磁極部58は、6個の磁心53の円周方向における配置間隔と同じ間隔で設けられる。つまり、第1の内磁極部58は第1の磁心53に対向した位置(ニードル軸線L1に平行な方向に対向した位置)に設けられ、第2の内磁極部58は第2の磁心53に対向した位置に設けられ、第3の内磁極部58は第3の磁心53に対向した位置に設けられ、第4の内磁極部58は第4の磁心53に対向した位置に設けられ、第5の内磁極部58は第5の磁心53に対向した位置に設けられ、第6の内磁極部58は第6の磁心53に対向した位置に設けられる。そして、各内磁極部58は、ニードル軸線L1に平行な方向に対向した位置にある磁心53の内周部532に接続され、該内周部532との間で磁気導通が可能に設けられる。なお、内磁極部58は、磁心53の内周部532の、ニードル軸線L1に平行な方向における一端に接続されている。
外磁極部57及び内磁極部58は、リン青銅等の非磁性体で形成された磁極間セパレータ59(図57~図59参照)で規定位置に保持されている。つまり、外磁極部57は、磁極間セパレータ59により、図42のように円周方向に間隔をあけて配置された状態を保持し、磁心53の外周部533に接触した状態を保持し、内磁極部58との間で間隔をあけて配置された状態を保持する。同様に、内磁極部58は、磁極間セパレータ59により、図42のように円周方向に間隔をあけて配置された状態を保持し、磁心53の内周部532に接触した状態を保持し、外磁極部57との間で間隔をあけて配置された状態を保持する。また、磁極間セパレータ59は、外磁極部57と内磁極部58間に形成される隙間に埋めるように配置される部分を有する。なお、外磁極部57と内磁極部58との間隔は、永久磁石48と、磁極部57、58の磁極面57a、58aとの間隔(可動の永久磁石48が磁極面から最も離れた位置にあるときにおける間隔)よりも大きい。
電磁石51、52は、中心支柱54の内側にニードル10が挿通されるようにして設けられる。このとき、上側の電磁石51は、磁極面57a、58aが、永久磁石48の上面481に対向するように設けられる。下側の電磁石52は、磁極面57a、58aが、永久磁石48の下面482に対向するように設けられる。
図1の通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、上側の電磁石51と永久磁石48との間に反発力が作用するように、電磁石51の電磁コイル60の通電方向を制御する。詳しくは、電磁石51の外側の6個の磁極面57aのうち、永久磁石48の外側部48aのN極と対向する部分にはN極が現れ、永久磁石48の外側部48aのS極と対向する部分にはS極が現れ、電磁石51の内側の磁極面58aのうち、永久磁石48の内側部48bのN極と対向する部分にはN極が現れ、内側部48bのS極と対向する部分にはS極が現れるように、電磁石51の電磁コイル60の通電方向を制御する。つまり、図60に示すように、通電制御部61は、隣り合う電磁コイル60間で通電方向を逆向きにすることで、外側の磁極面57aには円周方向に沿って60°間隔でN極、S極を交互に配列させ、内側の磁極面58aには、外側の磁極面57aと逆磁極であり且つ円周方向に沿って60°間隔でN極、S極を交互に配列させる。なお、電磁コイル60は、隣り合う電磁コイル60間で巻線方向が逆となっているので、6個の電磁コイル60間で共通のコイル端子を用いたとしても、隣り合う電磁コイル60間の通電方向が逆にできる。
通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、下側の電磁石52と永久磁石48との間に吸引力が作用するように、電磁石52の電磁コイル60の通電方向を制御する。詳しくは、電磁石52の外側の6個の磁極面57aのうち、永久磁石48の外側部48aのN極と対向する部分にはS極が現れ、永久磁石48の外側部48aのS極と対向する部分にはN極が現れ、電磁石52の内側の磁極面58aのうち、永久磁石48の内側部48bのN極と対向する部分にはS極が現れ、内側部48bのS極と対向する部分にはN極が現れるように、電磁石52の電磁コイル60の通電方向を制御する。つまり、図60に示すように、通電制御部61は、隣り合う電磁コイル60間で通電方向を逆向きにすることで、外側の磁極面57aには円周方向に沿って60°間隔でN極、S極を交互に配列させ、内側の磁極面58aには、外側の磁極面57aと逆磁極であり且つ円周方向に沿って60°間隔でN極、S極を交互に配列させる。
なお、電磁コイル60に通電が行われると、磁心53の軸部531の外側端部に発生する磁極(磁束)は、磁心53の外周部533を介して、外磁極部57の磁極面57aまで伝達される。磁心53の軸部531の内側端部に発生する磁極(磁束)は、磁心53の内周部532を介して、内磁極部58の磁極面58aまで伝達される。
このように、上側の電磁石51と永久磁石48との間には反発力、下側の電磁石52と永久磁石48との間には吸引力を作用させることで、永久磁石48を下方に移動させることができ、吐出口3aを開くことができる。
一方、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、上側の電磁石51の電磁コイル60の通電方向を、吐出口3aを開く際の通電方向から逆に切り替え、かつ、下側の電磁石52の電磁コイル60の通電方向を、吐出口3aを開く際の通電方向から逆に切り替える。つまり、上側の電磁石51の外側の6個の磁極面57aのうち、永久磁石48の外側部48aのN極と対向する部分にはS極が現れ、永久磁石48の外側部48aのS極と対向する部分にはN極が現れ、電磁石51の内側の磁極面58aのうち、永久磁石48の内側部48bのN極と対向する部分にはS極が現れ、内側部48bのS極と対向する部分にはN極が現れるように、電磁石51の電磁コイル60の通電方向を制御する。通電制御部61は、下側の電磁石52の外側の6個の磁極面57aのうち、永久磁石48の外側部48aのN極と対向する部分にはN極が現れ、永久磁石48の外側部48aのS極と対向する部分にはS極が現れ、電磁石52の内側の磁極面58aのうち、永久磁石48の内側部48bのN極と対向する部分にはN極が現れ、内側部48bのS極と対向する部分にはS極が現れるように、電磁石51の電磁コイル60の通電方向を制御する。
これによって、上側の電磁石51と永久磁石48との間には吸引力、下側の電磁石52と永久磁石48との間には反発力を作用させることができ、ニードル10を上方に移動させて吐出口3aを閉じることができる。
このように、本実施形態では、第1、第2実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、永久磁石48は円周方向にN極、S極が交互に配列されるように構成され、電磁石51、52においても円周方向にN極、S極が交互に配列されるように制御するので、永久磁石48及びこれに固定されるニードル10が軸線L1回りに回転してしまうのを抑制できる。つまり、吐出口3aを開く際には、下側の電磁石52と永久磁石48との間に吸引力が作用するが、永久磁石48の下面482のN極部分と、そのN極部分と円周方向の隣りの位置における電磁石52の磁極(N極)とは同一磁極の関係となる。同様に、永久磁石48の下面482のS極部分と、そのS極部分と円周方向の隣りの位置における電磁石52の磁極(S極)とは同一磁極の関係となる。これによって、永久磁石48の回転方向の移動が規制される。
また、吐出口3aを閉じる際には、上側の電磁石51と永久磁石48との間に吸引力が作用するが、永久磁石48の上面481のN極部分と、そのN極部分と円周方向の隣りの位置における電磁石51の磁極(N極)とは同一磁極の関係となる。同様に、永久磁石48の上面481のS極部分と、そのS極部分と円周方向の隣りの位置における電磁石51の磁極(S極)とは同一磁極の関係となる。これによって、永久磁石48の回転方向の移動が規制される。
なお、本実施形態において、永久磁石48の外側部48aが本発明の第1磁極部に相当する。内側部48bが第2磁極部に相当する。下側の電磁石52が第1電磁石、第1磁石に相当する。上側の電磁石51が第2電磁石、第2磁石に相当する。磁心53の外周部533及び外磁極部57が第1伝達部に相当する。磁心53の内周部532及び内磁極部58が第2伝達部に相当する。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、電磁石の構成が第1、第2実施形態と異なっており、それ以外は第1、第2実施形態と同じである。本実施形態の流体吐出装置は、図1の電磁石20、21に代えて、図61の電磁石71、72が設けられ、それ以外は図1と同じである。
本発明の第4実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、電磁石の構成が第1、第2実施形態と異なっており、それ以外は第1、第2実施形態と同じである。本実施形態の流体吐出装置は、図1の電磁石20、21に代えて、図61の電磁石71、72が設けられ、それ以外は図1と同じである。
電磁石71、72は、磁心73と、磁心73に巻き付けられる電磁コイル74とを有する。磁心73は、パーマロイ等の磁性体で形成されている。磁心73は、円筒状に形成され、その中心軸線がニードル軸線L1に一致するように設けられる。つまり、磁心73の内側にニードル10(図1参照)が挿通されている。また、磁心73は、1つの電磁石71、72当たりに1つしか設けられていない。つまり、磁心73は複数に分割されていない。これに伴い、電磁コイル74も、1つの電磁石71、72当たりに1つしか設けられていない。磁心73は、電磁コイル74の、永久磁石16が設けられる側と反対側の端面から突出した突出部76を有する。その突出部76の外周面にはネジ溝が形成されている。このネジ溝と、リン青銅等の非磁性体で形成されたナット86とが嵌合することで、電磁石71、72を構成する各部材がバラバラにならないように保持されている。なお、ナット86による固定に代えて、第2実施形態の図25のようにスナップリング方式で固定しても良い。
磁心73の一端側(永久磁石16が設けられる側)には、磁性体の内磁極部75が磁心73と一体品として設けられている。内磁極部75は、磁心73と同軸のリング状に形成される。また、内磁極部75は、永久磁石16の内側部16e(図2参照)に対向した位置に、内側部16eと同様の形状(リング状)に形成された磁極面75aを有する。
磁心73の他端側(永久磁石16が設けられる側と反対側)にはコイルカバー77が設けられている。コイルカバー77は、パーマロイ等の磁性体で形成されている。コイルカバー77には、磁心73の突出部76が挿入される孔77aが形成されている。このとき、孔77aの壁面と、突出部76の外周面とが接触している。つまり、コイルカバー77と突出部76(磁心73)とは、孔77aの位置で磁気的に導通している。
電磁コイル74の外側を囲むように、パーマロイ等の磁性体で形成された外筒部78が設けられている。外筒部78は筒状に形成されて、その中心軸線がニードル軸線L1に一致するように設けられる。このとき、外筒部78の内側空間に、磁心73及び電磁コイル74が配置される。
外筒部78の、軸線方向におけるコイルカバー77が設けられる側の端部78aは、コイルカバー77の径方向の外側端部77bと接触している。また、外筒部78の、コイルカバー77が設けられる側と反対側の端部には磁極面79aを形成する外磁極部79が、外筒部78と一体に設けられている。外磁極部79は、外筒部78の端部から径方向内側に張り出すように形成される。磁極面79aは、永久磁石16の外側部16d(図2参照)に対向した位置に、外側部16dと同様の形状(リング状)に形成されている。
外磁極部79の内側に内磁極部75が配置されるが、これら磁極部79、75は間隔をあけて配置されている。つまり、外磁極部79と内磁極部75とは磁気分断されている。これら磁極部75、79の間隔は、永久磁石16と磁極面75a、79aとの間隔(可動の永久磁石16が、磁極面75a、79aから最も離れた位置にあるときにおける間隔)よりも大きい。外磁極部79は、コイルカバー77及び外筒部78を介して、磁心73の、永久磁石16が配置される側と反対側の端部76と磁気的に導通している。
内磁極部75と外磁極部79の間の隙間には、リン青銅等の非磁性体で形成された磁極間セパレータ85が設けられている。磁極間セパレータ85は、冷却用空気の流れを規制しないように形成されており、冷却用空気の整流効果を産み出すように形成されるのが望ましい。
電磁石71、72は、磁心73の内側にニードル10が挿通されるようにして設けられる。このとき、上側の電磁石71は、磁極面75a、79aが、永久磁石16の上面161に対向するように設けられる。下側の電磁石72は、磁極面75a、79aが、永久磁石16の下面162に対向するように設けられる。
図1の通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、上側の電磁石71と永久磁石16との間で反発力が作用するように電磁コイル74の通電方向を制御する。具体的には、通電制御部61は、電磁石71の外側の磁極面79aに、永久磁石16の外側部16dと同じ磁極が発生し、内側の磁極面75aに、永久磁石16の内側部16eと同じ磁極が発生するように、電磁コイル74の通電方向を制御する。
また、通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、下側の電磁石72と永久磁石16との間で吸引力が作用するように電磁コイル74の通電方向を制御する。具体的には、通電制御部61は、電磁石72の外側の磁極面79aに、永久磁石16の外側部16dと逆の磁極が発生し、内側の磁極面75aに、永久磁石16の内側部16eと逆の磁極が発生するように、電磁コイル74の通電方向を制御する。
電磁コイル74に通電が行われると、磁心73の、永久磁石16側の端部に発生した磁極(磁束)は内磁極部75の磁極面75aまで伝達される。磁心73の、永久磁石16が配置される側と反対側の端部76に発生した磁極(磁束)は、コイルカバー77、外筒部78を介して外磁極部79の磁極面79aまで伝達される。
このように、上側の電磁石71と永久磁石16との間には反発力、下側の電磁石72と永久磁石16との間には吸引力を作用させることで、永久磁石16を下方に移動させることができ、吐出口3aを開くことができる。
通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、吐出口3aを開く際の通電方向から逆に切り替えて、上側の電磁石71と永久磁石16との間には吸引力を作用させ、下側の電磁石72と永久磁石16との間には反発力を作用させる。つまり、上側の電磁石71の外側の磁極面79aに、永久磁石16の外側部16dと逆の磁極を発生させ、内側の磁極面75aに、永久磁石16の内側部16eと逆の磁極を発生させる。下側の電磁石72の外側の磁極面79aに、永久磁石16の外側部16dと同じ磁極を発生させ、内側の磁極面75aに、永久磁石16の内側部16eと同じ磁極を発生させる。これによって、永久磁石16を上方に移動させることができ、吐出口3aを閉じることができる。
本実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて、磁心73及び電磁コイル74が分割されていないので、1つの電磁石71、72当たりの電磁コイル74の占積率を高くでき、磁力を強くすることができる。これにより、ニードル10の推進力を大きくできる。また、電磁石71、72の構成を簡素にすることができる。
なお、本実施形態において、下側の電磁石72が本発明の第1電磁石、第1磁石に相当する。上側の電磁石71が第2電磁石、第2磁石に相当する。コイルカバー77、外筒部78及び外磁極部79が第1伝達部に相当する。内磁極部75が第2伝達部に相当する。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、図1の永久磁石16に代えて、図62の永久磁石80が設けられ、図1の電磁石20、21に代えて、図62の電磁石81が設けられる。それ以外の構成は第1実施形態と同じである。
本発明の第5実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、図1の永久磁石16に代えて、図62の永久磁石80が設けられ、図1の電磁石20、21に代えて、図62の電磁石81が設けられる。それ以外の構成は第1実施形態と同じである。
永久磁石80は、例えばネオジム等の磁性体により円盤状に形成されるとともに、中心にニードル10が挿通されるように設けられる。永久磁石80の上面801は全領域が同一磁極(図62ではN極)に設定され、下面802は全領域が上面801と逆の磁極(図62ではS極)に設定されている。永久磁石80の着磁方向は、ニードル軸線に平行な方向に設定されている。
一対の電磁石81は、ニードル10の移動方向において永久磁石80を間に挟んで永久磁石80から間隔をあけて設けられている。各電磁石81は、ニードル10の軸線方向と同一方向の中心軸線を有した円盤状の磁心82と、その磁心82に中心軸線回りに巻かれた電磁コイル83とを有する。
図1の通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、図63に示すように、上側の電磁石81の、永久磁石80に対向する面81aに、永久磁石80の上面801の磁極(N極)と同一磁極(N極)が発生するように、上側の電磁石81の電磁コイル83の通電方向を制御する。また、通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、下側の電磁石81の、永久磁石80に対向する面81bに、永久磁石80の下面802の磁極(S極)と逆の磁極(N極)が発生するように、下側の電磁石81の電磁コイル83の通電方向を制御する。
つまり、通電制御部61は、吐出口3aを開く際には、上側の電磁石81と永久磁石80との間には反発力を作用させ、下側の電磁石81と永久磁石80との間には吸引力を作用させるよう、各電磁コイル83の通電方向を制御する。これによって、永久磁石80及びこれに固定されたニードル10を下方に移動させることができ、吐出口3aを開くことができる。
一方、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、図62に示すように、上側の電磁石81の、永久磁石80に対向する面81aに、永久磁石80の上面801の磁極(N極)と逆の磁極(S極)が発生するように、上側の電磁石81の電磁コイル83の通電方向を制御する。また、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、下側の電磁石81の、永久磁石80に対向する面81bに、永久磁石80の下面802の磁極(S極)と同一磁極(S極)が発生するように、下側の電磁石81の電磁コイル83の通電方向を制御する。
つまり、通電制御部61は、吐出口3aを閉じる際には、上側の電磁石81と永久磁石80との間には吸引力を作用させ、下側の電磁石81と永久磁石80との間には反発力を作用させるよう、各電磁コイル83の通電方向を制御する。これによって、永久磁石80及びこれに固定されたニードル10を上方に移動させることができ、吐出口3aを閉じることができる。
このように、本実施形態では、上記実施形態の効果に加えて、永久磁石80及び電磁石81の構成を簡素にすることができる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図65に示すように、本実施形態では、永久磁石とそれを間に挟む一対の電磁石との組み合わせが複数組(図65の例では2組)設けられている。詳しくは、ニードル10には、ニードル軸線L1の方向において間隔をあけて2つの永久磁石90、91が接続されている。各永久磁石90、91の構成は、第1実施形態の永久磁石16(図2参照)と同じである。
本発明の第6実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図65に示すように、本実施形態では、永久磁石とそれを間に挟む一対の電磁石との組み合わせが複数組(図65の例では2組)設けられている。詳しくは、ニードル10には、ニードル軸線L1の方向において間隔をあけて2つの永久磁石90、91が接続されている。各永久磁石90、91の構成は、第1実施形態の永久磁石16(図2参照)と同じである。
上側の永久磁石90は、その上面(上側の電磁石93に対向した面)の外側部にS極が発生し、内側部にN極が発生し、その下面(中央の電磁石92に対向した面)の外側部にN極が発生し、内側部にS極が発生するように設けられている。
下側の永久磁石91は、その上面(中央の電磁石92に対向した面)の外側部にS極が発生し、内側部にN極が発生し、その下面(下側の電磁石94に対向した面)の外側部にN極が発生し、内側部にS極が発生するように設けられている。
各永久磁石90、91を間に挟むように3つの電磁石92~94が設けられている。詳しくは、2つの永久磁石90、91の間に1つの電磁石92(以下、中央電磁石という)が設けられている。一方の永久磁石90の、中央電磁石92と反対側の表面に対向するように1つの電磁石93(以下、上側電磁石という)が設けられている。他方の永久磁石91の、中央電磁石92と反対側の表面に対向するように1つの電磁石94(以下、下側電磁石という)が設けられている。
上側電磁石93及び下側電磁石94の構成は、第1実施形態の電磁石20、21(図3参照)と同じである。すなわち、上側電磁石93は、上側の永久磁石90の上面の外側部(S極)に対向した外磁極部93aと、上側の永久磁石90の上面の内側部(N極)に対向した内磁極部93bとを有する。他方、下側電磁石94は、下側の永久磁石91の下面の外側部(N極)に対向した外磁極部94aと、下側の永久磁石91の下面の内側部(S極)に対向した内磁極部94bとを有する。
中央電磁石92は、上側の永久磁石90側の面と、下側の永久磁石91側の面の両方に磁極部を備えており、それ以外は、第1実施形態の電磁石20、21(図3参照)と同じである。すなわち、中央電磁石92は、上側の永久磁石90の下面の外側部(N極)に対向した外磁極部921aと、上側の永久磁石90の下面の内側部(S極)に対向した内磁極部921bと、下側の永久磁石91の上面の外側部(S極)に対向した外磁極部922aと、下側の永久磁石91の上面の内側部(N極)に対向した内磁極部922bとを有する。外磁極部921a、922aは、磁心の外周部923に接続されている。内磁極部921b、922bは、磁心の内周部924に接続されている。
通電制御部は、吐出口3aを開く際には、上側電磁石93と上側の永久磁石90との間に反発力が作用するように、つまり上側電磁石93の外磁極部93aにS極が発生し、内磁極部93bにN極が発生するように、上側電磁石93の通電方向を制御する(図65参照)。
通電制御部は、吐出口3aを開く際には、下側側電磁石94と下側の永久磁石91との間に吸引力が作用するように、つまり下側電磁石94の外磁極部94aにS極が発生し、内磁極部94bにN極が発生するように、下側電磁石94の通電方向を制御する(図65参照)。
通電制御部は、吐出口3aを開く際には、中央電磁石92と上側の永久磁石90との間に吸引力が作用し、下側の永久磁石91との間には反発力が作用するように、つまり、中央電磁石92の外磁極部921a、922aにS極が発生し、内磁極部921b、922bにN極が発生するように、中央電磁石92の通電方向を制御する。
これによって、両方の永久磁石90、91を下方に移動させる推進力を発生させることができ、永久磁石90、91に移動に伴いニードル10を下方に移動させて吐出口3aを開くことができる。
一方、通電制御部は、吐出口3aを閉じる際には、電磁石92~94の通電方向を、吐出口3aを開く際の通電方向から逆に切り替える。これによって、図66に示すように、両方の永久磁石90、91を上方に移動させる推進力を発生させることができ、永久磁石90、91に移動に伴いニードル10を上方に移動させて吐出口3aを閉じることができる。
このように、本実施形態では、上記実施形態に加えて、ニードル10の推進力をより一層増大させることができ、より一層、ニードル10の高速動作が可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであったとしても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記第1~第4実施形態では、永久磁石の上側、下側の両側に電磁石を配置した例を説明したが、永久磁石の上側、下側の一方のみに電磁石を設けたとしても良い。これによっても、電磁石の磁心の両側の磁極をニードルの移動に寄与させることができるので、ニードルを俊敏に移動させることができる。また、第1~第3実施形態のように電磁石の磁心を分割構造とすることで、電磁石の放熱面積を大きくでき、電磁石の発熱を抑えることができる。また、電磁石を永久磁石の上側、下側の一方のみに設ける場合、ニードルの上方向への移動と下方向への移動の一方は電磁石と永久磁石との磁力を利用し、他方はスプリングを利用しても良い。また、例えば電磁石と永久磁石とによる磁力と、スプリングによる与圧の両方を用いて、ニードルを上方向(吐出口を閉じる方向)に移動させても良い。これによれば、より一層、俊敏に吐出口を遮断することができる。このように、本発明は、スプリングによる、ニードルの移動方向への与圧機構を備えていても良い。
また、第1、第2、第3実施形態では、電磁石の磁心を円周方向に6分割した例を示したが、6分割以外の分割数(例えば、4分割、8分割)であっても良い。この場合、電磁石の分割数は偶数とするのが好ましい。第3実施形態の場合、分割数を偶数とすることで、円周方向にN極、S極を交互に発生させることができ、円周方向に同一磁極が隣り合ってしまうのを回避できる。
また、上記実施形態では、ニードル先端部が吐出口の外側に設けられた例を示したが、ニードル先端部がハウジングの内側に設けられた流体吐出装置に本発明を適用しても良い。
また、ホットメルト接着剤以外の粘性の高い液体(例えば、はんだ付け剤、熱グリス、はんだペースト、オイル等)を吐出する流体吐出装置に本発明を適用しても良いし、粘性の低い液体(洗浄液等)を吐出する流体吐出装置に本発明を適用しても良いし、気体(例えば洗浄用エアーや、部品を選別するために不良品をラインからはじくためのエアー)を吐出する流体吐出装置に本発明を適用しても良い。
また、上記実施形態では、永久磁石として特殊着磁永久磁石を採用した例を示したが、ハルバッハ配列永久磁石を採用しても良い。
また、上記第6実施形態では、上下の電磁石93、94は第1実施形態と同じ構造としたが、永久磁石側の面の外側と内側のそれぞれに磁極部を有した構造であればどのような構造であっても良く、例えば図25の構造であっても良いし、図61の構造であっても良い。また、第6実施形態では、2つの永久磁石90、91と、各永久磁石90、91を間に挟むように3つの電磁石92~94とをニードル軸線L1の方向に設けた例を示したが、さらに多くの永久磁石、電磁石を設けても良い。これによって、より一層、ニードルの推進力を増大させることができる。
また、第5実施形態では、1つの永久磁石と、その永久磁石を間に挟むように一対の電磁石とを備えた例を示したが、1つの電磁石と、その電磁石を間に挟むように一対の永久磁石とを備えていても良い。この場合、一対の永久磁石はニードルに接続され、電磁石はニードルの移動にかかわらず位置が変わらないように設けられる。そして、吐出口を開く際には、上側の永久磁石と電磁石の間には反発力が作用し、下側の永久磁石と電磁石の間には吸引力が作用するように、電磁石の通電方向を制御する。吐出口を閉じる際には、上側の永久磁石と電磁石の間には吸引力が作用し、下側の永久磁石と電磁石の間には反発力が作用するように、電磁石の通電方向を制御する。これによっても、1つの永久磁石と1つの電磁石との組しか設けられていない場合に比べて、ニードルの推進力を大きくできる。
また、第6実施形態では、上下の電磁石93、94が設けられていないとしても良い。この場合であっても、電磁石92と上側の永久磁石90との間に作用する力と、電磁石92と下側の永久磁石91の間に作用する力の両方を用いてニードル10を移動させることができるので、1つの永久磁石と1つの電磁石との組しか設けられていない場合に比べて、ニードルの推進力を大きくできる。
1、200 流体吐出装置
2 ハウジング
3a 吐出口
10 ニードル(可動部)
10a ニードルの先端部(開閉部)
16、48、80、90、91 永久磁石
16d、48a 永久磁石の外側部(第1磁極部)
16e、48b 永久磁石の内側部(第2磁極部)
20、21、33、34、51、52、71、72、81、92、93、94 電磁石
22、35、53、73、82 電磁石の磁心
23、36、60、74、83 電磁コイル
24、38、57、79、93a、921a、922a、94a 電磁石の外磁極部
25、39、58、75、93b、921b、922b、94b 電磁石の内磁極部
61 通電制御部(制御部)
2 ハウジング
3a 吐出口
10 ニードル(可動部)
10a ニードルの先端部(開閉部)
16、48、80、90、91 永久磁石
16d、48a 永久磁石の外側部(第1磁極部)
16e、48b 永久磁石の内側部(第2磁極部)
20、21、33、34、51、52、71、72、81、92、93、94 電磁石
22、35、53、73、82 電磁石の磁心
23、36、60、74、83 電磁コイル
24、38、57、79、93a、921a、922a、94a 電磁石の外磁極部
25、39、58、75、93b、921b、922b、94b 電磁石の内磁極部
61 通電制御部(制御部)
Claims (20)
- 流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石を間に挟んで前記永久磁石から間隔をあけて設けられた一対の電磁石と、
前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記一対の電磁石のうち、前記吐出口を開く方向に前記可動部が移動した際に前記永久磁石に接近する方を第1電磁石、前記永久磁石から離れる方を第2電磁石として、
前記制御部は、前記吐出口を開く際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、前記吐出口を閉じる際には前記第1電磁石と前記永久磁石との間には反発力が作用し、前記第2電磁石と前記永久磁石との間には吸引力が作用するよう前記第1電磁石及び前記第2電磁石の通電方向を制御し、
前記永久磁石の前記電磁石に対向した各面は、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする流体吐出装置。 - 前記第1伝達部が形成する磁極面と、前記第2伝達部が形成する磁極面との間隔は、それら磁極面と前記永久磁石との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の流体吐出装置。
- 前記電磁コイルは前記可動部の移動方向に直角な方向に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の流体吐出装置。
- 前記電磁コイルは前記可動部の移動方向に平行な方向に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の流体吐出装置。
- 前記第1磁極部は、前記可動部の軸線を中心とした円周方向に沿って磁極が現れるように設けられ、
前記第2磁極部は、前記第1磁極部の内側において前記円周方向に沿って磁極が現れるように設けられることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の流体吐出装置。 - 前記第1磁極部及び前記第2磁極部は、前記円周方向の全周に亘って同一磁極に設定されたことを特徴とする請求項5に記載の流体吐出装置。
- 前記第1磁極部及び前記第2磁極部は、前記円周方向に沿ってN極とS極が交互に配列されるように設けられ、
前記第1電磁石及び前記第2電磁石はそれぞれ、前記第1磁極部及び前記第2磁極部の、前記円周方向における磁極数と同じ数だけ分割された磁心と、分割された前記磁心ごとに巻き付けられた電磁コイルとを備え、
前記第1伝達部及び前記第2伝達部は、分割された前記磁心及び前記電磁コイルごとに設けられ、
前記第1伝達部の磁極面は、前記第1磁極部に対向した位置において、前記円周方向に沿って間隔をあけて配置されており、
前記第2伝達部の磁極面は、前記第2磁極部に対向した位置において、前記円周方向に沿って間隔をあけて配置されたことを特徴とする請求項5に記載の流体吐出装置。 - 前記第1電磁石及び前記第2電磁石はそれぞれ、複数に分割された磁心と、分割された前記磁心ごとに巻き付けられた電磁コイルとを備えることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記永久磁石の前記第1電磁石の方に向いた面に現れた磁極と、前記第2電磁石の方に向いた面に現れた磁極とが逆の磁極に設定されたことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記永久磁石の着磁方向が前記可動部の移動方向に平行な方向であることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記ハウジングには前記一対の電磁石を冷却するための気体の注入口が形成されたことを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記注入口は、前記可動部の移動方向に沿った位置のうち前記永久磁石の位置に設けられたことを特徴とする請求項11に記載の流体吐出装置。
- 前記ハウジングの内壁には、前記内壁の周方向に沿って、前記永久磁石と前記内壁との隙間よりも大きい溝が、前記注入口に繋がるように形成されたことを特徴とする請求項12に記載の流体吐出装置。
- 前記一対の電磁石のうち前記吐出口に近い方を吐出口側電磁石として、
前記ハウジング内に前記流体を導入する入口が、前記吐出口側電磁石と前記吐出口との間に形成されたことを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の流体吐出装置。 - 前記ハウジングは、前記入口と前記吐出口側電磁石との間に、前記入口及び前記吐出口が形成された部位に比べて熱伝導率の低い材質で形成された断熱部を有することを特徴とする請求項14に記載の流体吐出装置。
- 前記開閉部が前記吐出口の外側に位置することを特徴とする請求項1~15のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記流体がホットメルト接着剤であることを特徴とする請求項1~16のいずれか1項に記載の流体吐出装置。
- 前記永久磁石は、前記可動部の移動方向において間隔をあけて前記可動部に複数接続されており、
前記電磁石は、各々の前記永久磁石を間に挟むように少なくとも3つ以上設けられたことを特徴とする請求項1~17のいずれか1項に記載の流体吐出装置。 - 流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記永久磁石は、前記電磁石に対向した面に、互いに逆磁極の第1磁極部と第2磁極部とを備え、
前記電磁石は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの一端側に生じる磁束を前記第1磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第1伝達部と、
前記電磁コイルの他端側に生じる磁束を前記第2磁極部に対向した位置に伝達して磁極を形成する第2伝達部とを備えることを特徴とする流体吐出装置。 - 流体の吐出口が形成されたハウジングと、
前記吐出口を開閉する開閉部を有し、前記開閉部が前記吐出口を開閉する方向に往復移動するように前記ハウジング内に設けられた可動部と、
前記可動部に接続された永久磁石と、
前記可動部の移動方向において前記永久磁石に対向するように設けられた電磁石と、
前記永久磁石と前記電磁石の間に、前記吐出口が開く方向又は閉じる方向に前記可動部を移動させる力が発生するよう前記電磁石の通電を制御する制御部とを備え、
前記電磁石は、前記永久磁石の一方の表面に対面した領域において、複数に分割された磁心と、前記磁心ごとに設けられた電磁コイルとを備えることを特徴とする流体吐出装置。
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