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JP2002346450A - Fluid ejection device - Google Patents

Fluid ejection device

Info

Publication number
JP2002346450A
JP2002346450A JP2001154941A JP2001154941A JP2002346450A JP 2002346450 A JP2002346450 A JP 2002346450A JP 2001154941 A JP2001154941 A JP 2001154941A JP 2001154941 A JP2001154941 A JP 2001154941A JP 2002346450 A JP2002346450 A JP 2002346450A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
piston
sleeve
housing
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001154941A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
Koji Sonoda
孝司 園田
Shuji Ono
修治 大野
Eishin Nishikawa
英信 西川
Masaru Yamauchi
大 山内
Yoichi Nakamura
洋一 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001154941A priority Critical patent/JP2002346450A/en
Publication of JP2002346450A publication Critical patent/JP2002346450A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Coating Apparatus (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejecting apparatus which can start and stop to eject, at a high speed and without compression and destruction of powder, various powdered materials such as adhesive, clean solder, fluorescence material, grease, paint, hot melt, chemicals and food, in the production process of the field of the electronic parts, the electric appliances and the like. SOLUTION: The liquid ejecting apparatus is provided with a driving device in the axial direction respectively driving a piston and a sleeve in almost reverse phase, and with this driving device in the axial direction, the hydrodynamics resistance is increased or decreased by changing the gap of the flow channel formed between a sleeve and a housing, and the device is constituted so that, when the dynamic characteristic compensational parameter the following formula (1) is defined as ϕ (no dimension), supposing that the sectional area and the displacement of the piston are ap , Xp, and the sectional area and the displacement of the sleeve are as , Xst , ϕ>=0.15 in the formula (1).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品、家電製品
などの分野における生産工程に用いることができ、接着
剤、クリームハンダ、蛍光体、グリース、ペイント、ホ
ットメルト、薬品、食品などの各種液体を定量に吐出す
るための流体制御装置および制御方法に関するものであ
る。
The present invention can be used in production processes in the fields of electronic parts, home appliances, etc., and can be used for various liquids such as adhesives, cream solders, phosphors, greases, paints, hot melts, chemicals, foods, etc. The present invention relates to a fluid control device and a control method for discharging a fixed amount of fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体吐出装置(ディスペンサー)は従来
から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の
小形化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流
体材料を高精度でかつ安定して吐出制御する技術が要請
される様になっている。
2. Description of the Related Art Liquid ejecting apparatuses (dispensers) have been used in various fields, but with the recent demand for miniaturization and high recording density of electronic components, a minute amount of fluid material can be dispensed with high precision. There is a demand for a technique for stably controlling discharge.

【0003】また、たとえばCRT、PDPなどのディ
スプレイ面に蛍光体を均一に塗布するための、新たな流
体塗布手段開発の要望も大きい。
There is also a great demand for developing a new fluid application means for uniformly applying a phosphor on a display surface of, for example, a CRT or PDP.

【0004】表面実装(SMT)の分野を例にとれば、
実装の高速化、微小化、高密度化、高品位化、無人化の
トレンドの中で、ディスペンサーの課題を要約すれば、 塗布量の高精度化と1回の塗布量の微小化 吐出時間の短縮 …高速吐出遮断及び開始ができる 高粘度の粉流体に対応できる である。従来、微少流量の液体を吐出させるために、エ
アパルス方式、ねじ溝式、電磁歪素子によるマイクロポ
ンプ方式などのディスペンサーが実用化されている。
In the field of surface mount (SMT), for example,
In the trend of high-speed mounting, miniaturization, high-density, high quality, and unmanned mounting, the issues of dispensers can be summarized as follows: high accuracy of application amount and miniaturization of one application amount. Shorter: Can be used for high-viscosity powder fluids that can shut off and start high-speed discharge Conventionally, a dispenser of an air pulse type, a screw groove type, a micropump type using an electromagnetic strain element, or the like has been put to practical use in order to discharge a very small amount of liquid.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来先行例の
うち、図8に示す様なエアパルス方式によるディスペン
サーが広く用いられており、例えば「自動化技術′9
3.25巻7号」等にその技術が紹介されている。この
方式によるディスペンサーは、定圧源から供給される定
量の空気を容器200(シリンダ)内にパルス的に印加
させ、シリンダ200内の圧力の上昇分に対応する一定
量の液体をノズル201から吐出させるものである。
Among the prior art examples described above, a dispenser using an air pulse method as shown in FIG. 8 is widely used.
The technology is introduced in “3.25, Issue 7” and the like. The dispenser according to this method causes a constant amount of air supplied from a constant pressure source to be applied to the container 200 (cylinder) in a pulsed manner, and causes a constant amount of liquid corresponding to a rise in the pressure in the cylinder 200 to be discharged from the nozzle 201. Things.

【0006】エアーパルスの方式のディスペンサーは応
答性が悪いという欠点があった。
[0006] The dispenser of the air pulse type has a drawback that response is poor.

【0007】この欠点は、シリンダに封じ込められた空
気202の圧縮性と、エアーパルスを狭い隙間に通過さ
せる際のノズル抵抗よるものである。すなわち、エアー
パルス方式の場合、シリンダの容積:Cとノズル抵抗:R
できまる流体回路の時定数:T=RCが大きく、入力パル
スを印加後、吐出開始にたとえば0.07〜0.1秒程度の時
間遅れを見込まねばならない。
[0007] This disadvantage is due to the compressibility of the air 202 sealed in the cylinder and the nozzle resistance when passing the air pulse through a narrow gap. That is, in the case of the air pulse method, the cylinder volume: C and the nozzle resistance: R
The time constant of the fluid circuit that can be achieved: T = RC is large, and after the input pulse is applied, a time delay of, for example, about 0.07 to 0.1 seconds from the start of ejection must be expected.

【0008】上記エアーパルス方式の欠点を解消するた
めに、吐出ノズルの入口部にニードルバルブを設けて、
このニードルバルブを構成する細径のスプールを軸方向
に高速で移動させることにより、吐出口を開閉させるデ
ィスペンサーが実用化されている。
In order to eliminate the drawbacks of the air pulse method, a needle valve is provided at the inlet of the discharge nozzle.
A dispenser that opens and closes a discharge port by moving a small-diameter spool constituting the needle valve at high speed in an axial direction has been put to practical use.

【0009】しかしこの場合、流体の遮断時、相対移動
する部材間の隙間はゼロとなり、数ミクロン〜数十ミク
ロンの平均粒径の粉体は機械的に圧搾作用を受け破壊さ
れる。その結果発生する様々な不具合のため、粉体が混
入した接着材、導電性ペースト、あるいは蛍光体等の塗
布への適用は困難な場合が多い。
However, in this case, when the fluid is shut off, the gap between the relatively moving members becomes zero, and the powder having an average particle diameter of several to several tens of microns is mechanically pressed and destroyed. Due to various inconveniences that occur as a result, it is often difficult to apply the method to application of an adhesive material, a conductive paste, or a phosphor mixed with powder.

【0010】また同目的のために、粘性ポンプであるね
じ溝式のディスペンサーも既に実用化されている。ねじ
溝式の場合、ノズル抵抗に依存にくいポンプ特性を選ぶ
ことができるため、連続吐布の場合は好ましい結果が得
られるが、間欠塗布は粘性ポンプの性格上不得手であ
る。そのため従来ねじ溝式では、(1)モータとポンプ
軸の間に電磁クラッチを介在させ、吐出のON、OFF時に
この電磁クラッチを連結あるいは開放する。
For the same purpose, a screw groove type dispenser which is a viscous pump has already been put to practical use. In the case of the screw groove type, a pump characteristic that is hardly dependent on the nozzle resistance can be selected, so that a preferable result can be obtained in the case of continuous spraying, but the intermittent application is not good in terms of the characteristics of the viscous pump. Therefore, in the conventional screw groove type, (1) an electromagnetic clutch is interposed between the motor and the pump shaft, and this electromagnetic clutch is connected or released when the discharge is turned on or off.

【0011】(2)DCサーボモータを用いて、急速回転
開始あるいは急速停止させる。
(2) Use a DC servomotor to start or stop rapid rotation.

【0012】しかし、上記いずれも機械的な系の時定数
で応答性が決まるため、高速間欠動作には制約があっ
た。応答性はエアーパルス方式と比較すると良好である
が、しかし最短時間でも0.05秒程度が限界であった。
However, since the response is determined by the time constant of the mechanical system in any of the above cases, the high-speed intermittent operation is limited. The responsiveness is better than that of the air pulse method, but the shortest time is about 0.05 seconds.

【0013】またポンプ軸の過渡応答時(回転始動時と
停止時)の回転特性に不確定要因が多いため、流量の厳
密な制御は難しく、塗布精度にも限界があった。
In addition, since there are many uncertainties in the rotation characteristics of the pump shaft during transient response (at the start and stop of rotation), it is difficult to strictly control the flow rate, and the coating accuracy is limited.

【0014】微少流量の流体を吐出することを目的とし
て、積層型の圧電素子を利用したマイクロポンプが開発
されている。このマイクロポンプには、通常機械式の受
動的な吐出弁,吸入弁が用いられる。
For the purpose of discharging a small amount of fluid, a micropump using a laminated piezoelectric element has been developed. For this micro pump, a mechanical passive discharge valve or suction valve is usually used.

【0015】しかし、バネとボールから構成され圧力差
によって吐出弁,吸入弁を開閉させる上記ポンプでは、
流動性の悪い、数万〜数十万センチポワズの高粘度のレ
オロジー流体を、高い流量精度でかつ高速(0.1秒以
下)で遮断・開放させることは極めて困難である。
However, in the above-described pump which is constituted by a spring and a ball and opens and closes a discharge valve and a suction valve by a pressure difference,
It is very difficult to block and open a high viscosity rheological fluid of tens of thousands to hundreds of thousands of centipoise with low flowability at high flow rate accuracy and at high speed (0.1 seconds or less).

【0016】さて、近年益々高精度化、超微細化してい
く回路形成の分野、あるいはPDP,CRTなどの映像
管の電極とリブ形成、液晶パネルのシール材塗布、光デ
ィスクなどの製造行程の分野において、微細塗布技術に
関する、次のような要望が強い。
In the field of circuit formation, which is becoming increasingly more precise and ultra-fine in recent years, or in the fields of forming electrodes and ribs for picture tubes such as PDPs and CRTs, applying sealing materials for liquid crystal panels, and manufacturing processes for optical discs and the like. There are strong demands for fine coating technology as follows.

【0017】連続吐布後、すばやく塗布を止め、短い
時間をおいて連続塗布を急峻に開始できること。そのた
めには、たとえば0.01秒のオーダーで流量制御できるこ
とが理想である。
After continuous spraying, application can be stopped quickly and continuous application can be started rapidly after a short time. For that purpose, it is ideal that the flow rate can be controlled, for example, on the order of 0.01 second.

【0018】粉流体に対応できること。たとえば流路
の機械的な遮断により、粉体の圧搾破損、流路の詰まり
などのトラブルがないこと。
[0018] Capable of handling powder fluid. For example, there should be no troubles such as powder compression breakage or flow path clogging due to mechanical cutoff of the flow path.

【0019】上述した高粘度流体・粉流体の微少流量塗
布に係る、近年の様々な要求に応えるために、本発明者
らは、ピストンとシリンダの間に相対的な直線運動と回
転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送手段
を与え、直線運動を用いて固定側と回転側の相対的なギ
ャップを変化させ、流出量を制御する塗布方法を提案
し、「流体供給装置及び流体供給方法」として出願中
(特願2000-188899号)である。
In order to respond to various recent demands related to the above-described minute flow rate application of a high-viscosity fluid / powder fluid, the present inventors provide a relative linear motion and a rotational motion between a piston and a cylinder. At the same time, the present invention proposes a coating method in which a fluid transport means is provided by rotating motion, a relative gap between the fixed side and the rotating side is changed using linear motion, and an outflow amount is controlled. (Japanese Patent Application No. 2000-188899).

【0020】本発明は、上記提案を厳密な理論解析の結
果を基にさらに改良を図るもので、たとえば、連続塗布
の状態から高速で流量を遮断、あるいは急峻に連続塗布
を立ち上げることのできるポンプ部の構成条件を提供す
るものである。
The present invention aims to further improve the above proposal based on the result of a strict theoretical analysis. For example, it is possible to cut off the flow rate at a high speed from the state of continuous coating or to steeply start continuous coating. The purpose of the present invention is to provide a configuration condition of the pump section.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の流体供給装置
は、ピストンを収納するスリーブと、前記ピストンと前
記スリーブのそれぞれを概略逆位相で駆動する軸方向駆
動手段と、前記スリーブを収納するハウジングと、前記
スリーブと前記ハウジングで形成される流体輸送室と、
この流体輸送室と外部を連絡する前記ハウジングに形成
された流体の吸入口及び流出口と、前記流体輸送室と前
記吐出口の間の流体抵抗の増減を図るために、前記軸方
向駆動手段によって前記スリーブと前記ハウジング間で
形成される流路の間隙が変化するように構成されている
と共に、前記ピストンの断面積と変位をap,Xp及び、前
記スリーブの断面積と変位をas,Xstとして、下記(1)
式のパラメータ:φ(無次元)を定義したとき、
According to the present invention, there is provided a fluid supply device comprising: a sleeve for accommodating a piston; axial driving means for driving the piston and the sleeve in substantially opposite phases; and a housing for accommodating the sleeve. A fluid transport chamber formed by the sleeve and the housing;
In order to increase or decrease the fluid resistance between the fluid transport chamber and the discharge port, and the fluid drive chamber, the axial drive means is used to increase or decrease the fluid resistance between the fluid transport chamber and the discharge port. While the gap of the flow path formed between the sleeve and the housing is configured to change, the sectional area and displacement of the piston are ap, Xp, and the sectional area and displacement of the sleeve are as, Xst. , Below (1)
When the parameter of the equation: φ (dimensionless) is defined,

【0022】[0022]

【式2】 (Equation 2)

【0023】φ≧0.15となるように構成されている。It is configured such that φ ≧ 0.15.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明を電子部品の表面実
装用ディスペンサーに適用した第一の実施例について、
図1を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a dispenser for surface mounting electronic components will be described.
This will be described with reference to FIG.

【0025】この実施例のディスペンサーの構造は、大
きく分けて駆動部とポンプ部により構成される。
The structure of the dispenser of this embodiment is roughly composed of a drive section and a pump section.

【0026】駆動部は、超磁歪ロッドの両端部の出力変
位を利用した2つの出力軸(2重ピストン)を持つと共
に、非接触で電力供給できる超磁歪素子の特徴を利用し
て、モータを用いて、この出力軸にさらに回転の機能を
持たせたものである。
The drive unit has two output shafts (double pistons) using the output displacement of both ends of the giant magnetostrictive rod, and utilizes the characteristics of a giant magnetostrictive element capable of supplying electric power in a non-contact manner, thereby using a motor to control the motor. The output shaft is further provided with a rotation function.

【0027】ポンプ部は、出力軸の回転により流体を輸
送させる手段と、出力軸の直線運動を用いて固定側と回
転側の相対的なギャップを変化させて流体の吐出量を制
御する流量制御手段の2つを併せ持つ構造となってい
る。
The pump unit includes means for transporting the fluid by rotation of the output shaft, and flow rate control for controlling the discharge amount of the fluid by changing the relative gap between the fixed side and the rotation side using linear movement of the output shaft. It has a structure having both of the means.

【0028】以下、まず駆動部について説明する。この
駆動部は、部材1〜28から構成される。
Hereinafter, the driving section will be described first. This drive unit is composed of members 1 to 28.

【0029】図1において1は、超磁歪素子による直動
型アクチュエータ(軸方向駆動手段)である。2はアク
チュエータ1によって駆動される可動スリーブ、3はこ
の可動スリーブ2をフロント側で収納する回転スリー
ブ、4は前記アクチュエータ1を収納するハウジングで
ある。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a direct-acting actuator (axial driving means) using a giant magnetostrictive element. Reference numeral 2 denotes a movable sleeve driven by the actuator 1, reference numeral 3 denotes a rotary sleeve for housing the movable sleeve 2 on the front side, and reference numeral 4 denotes a housing for housing the actuator 1.

【0030】5は超磁歪材料から構成される円筒形状の
超磁歪ロッドである。この超磁歪ロッド5はバイアス永
久磁石(A)6、(B)7を上下に挟んだ形で、上部ヨ
ーク8とヨーク材を兼ねた可動スリーブ2の間に固定さ
れている。
Reference numeral 5 denotes a cylindrical giant magnetostrictive rod made of a giant magnetostrictive material. The giant magnetostrictive rod 5 is fixed between the upper yoke 8 and the movable sleeve 2 also serving as a yoke material, with the bias permanent magnets (A) 6 and (B) 7 sandwiched vertically.

【0031】9は超磁歪ロッド5の長手方向に磁界を与
えるための磁界コイル、10は円筒形状のヨークであり
ハウジング4に収納されている。
Reference numeral 9 denotes a magnetic field coil for applying a magnetic field in the longitudinal direction of the giant magnetostrictive rod 5, and reference numeral 10 denotes a cylindrical yoke which is housed in the housing 4.

【0032】前記永久磁石A、Bは、超磁歪ロッド5に
予めに磁界をかけて磁界の動作点を高めるもので、5→
6→8→10→2→7→5により、超磁歪ロッド5の伸
縮を制御する閉ループ磁気回路を形成している。すなわ
ち、部材5〜10により、磁界コイルに与える電流で超
磁歪ロッドの軸方向の伸縮を制御できる超磁歪アクチュ
エータ1を構成している。超磁歪材料は希土類元素と鉄
の合金であり、たとえば、bFe2,DyFe2,SmFe2などが知ら
れおり、近年急速に実用化が進められている。
The permanent magnets A and B apply a magnetic field to the giant magnetostrictive rod 5 in advance to increase the operating point of the magnetic field.
The closed loop magnetic circuit for controlling the expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 5 is formed by 6 → 8 → 10 → 2 → 7 → 5. That is, the members 5 to 10 constitute the giant magnetostrictive actuator 1 which can control the expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod in the axial direction by the current applied to the magnetic field coil. The giant magnetostrictive material is an alloy of a rare earth element and iron. For example, bFe 2 , DyFe 2 , SmFe 2 and the like are known, and their practical use has been rapidly advanced in recent years.

【0033】11は上部ヨーク8(磁性材料)に固定さ
れ一体化したピストンであり、超磁歪ロッド5を貫通し
て設けられている。またこのピストン11は、バイアス
永久磁石(A)6を挟持した形で、超磁歪ロッド5の上
端に密着している。ピストン11は上方にも伸びてお
り、上部スリーブ12に設けられた軸受部13により上
端で支持されている。またこの上部スリーブ12は、玉
軸受14を介在して中間ハウジング15により回転自在
に支持されている。
Reference numeral 11 denotes a piston fixed to and integrated with the upper yoke 8 (magnetic material), and is provided through the giant magnetostrictive rod 5. The piston 11 is in close contact with the upper end of the giant magnetostrictive rod 5 with the bias permanent magnet (A) 6 sandwiched therebetween. The piston 11 also extends upward, and is supported at its upper end by a bearing 13 provided on the upper sleeve 12. The upper sleeve 12 is rotatably supported by an intermediate housing 15 with a ball bearing 14 interposed therebetween.

【0034】また可動スリーブ2は、ピストン11同様
に、バイアス永久磁石(B)7を挟持した形で、超磁歪
ロッド5の下端と密着している。
Like the piston 11, the movable sleeve 2 is in close contact with the lower end of the giant magnetostrictive rod 5 with the bias permanent magnet (B) 7 sandwiched therebetween.

【0035】上部ヨーク8と上部スリーブ12の間、及
び可動スリーブ2と回転スリーブ3の間には、超磁歪ロ
ッド5に機械的な軸方向与圧を与えるバイアスバネ1
6,17が設けられている。
Between the upper yoke 8 and the upper sleeve 12, and between the movable sleeve 2 and the rotary sleeve 3, a bias spring 1 for applying a mechanical axial pressure to the giant magnetostrictive rod 5 is provided.
6, 17 are provided.

【0036】上記構成により、超磁歪素子の電磁コイル
9に電流を印加すると、超磁歪ロッド5は印加電流の大
きさに比例して伸縮する。
With the above configuration, when a current is applied to the electromagnetic coil 9 of the giant magnetostrictive element, the giant magnetostrictive rod 5 expands and contracts in proportion to the magnitude of the applied current.

【0037】このとき、超磁歪ロッド5の両端の変位
は、超磁歪ロッドに軸方向与圧を与える2つのバイアス
バネ16、17の剛性の大きさで決まる。もしバイアス
バネ16、17の剛性が等しければ、入力電流に対して
超磁歪ロッドの両端は等しい変位で伸びる。
At this time, the displacement of both ends of the giant magnetostrictive rod 5 is determined by the rigidity of the two bias springs 16 and 17 for applying a preload in the axial direction to the giant magnetostrictive rod. If the stiffnesses of the bias springs 16 and 17 are equal, both ends of the giant magnetostrictive rod extend with an equal displacement with respect to the input current.

【0038】可動スリーブ2とピストン11のストロー
クを変える場合は、2つのバイアスバネ16、17の剛
性比を変えればよい。バイアスバネの一方の剛性を無限
大にすれば、すなわち一方のバネを省略してバネを介在
する2つの部品(8と12、あるいは2と3)を一体化
すれば、軸方向の出力軸はひとつになる。
When the stroke between the movable sleeve 2 and the piston 11 is changed, the rigidity ratio between the two bias springs 16 and 17 may be changed. If the rigidity of one of the bias springs is made infinite, that is, if one of the springs is omitted and the two components (8 and 12, or 2 and 3) that interpose the spring are integrated, the axial output shaft becomes Become one.

【0039】18,19は締結ボルト、20はピストン
11に回転運動を与えるモータであり、実施例ではDC
サーボモータを用いており、21はモータロータ、22
はモータステータ、23はモータステータを収納する上
部ハウジングである。上部ハウジング23の上部には、
ピストン11の回転情報を検出するためのエンコーダ2
4が設けられている。
Reference numerals 18 and 19 denote fastening bolts, and reference numeral 20 denotes a motor for imparting a rotational movement to the piston 11.
Servo motor is used, 21 is a motor rotor, 22
Is a motor stator, and 23 is an upper housing for housing the motor stator. In the upper part of the upper housing 23,
Encoder 2 for detecting rotation information of piston 11
4 are provided.

【0040】可動スリーブ2とハウジング4の間には、
可動スリーブ2の端面位置を検出する変位センサー25
が配置されている。
Between the movable sleeve 2 and the housing 4,
Displacement sensor 25 for detecting the end surface position of movable sleeve 2
Is arranged.

【0041】可動スリーブ2の吐出側の一部を収納する
回転スリーブ3は、軸受ハウジング26との間に設けら
れた玉軸受27によって回転自在に支持されている。2
8は可動スリーブ2とピストン11の連結部である。
The rotary sleeve 3 that houses a part of the movable sleeve 2 on the discharge side is rotatably supported by a ball bearing 27 provided between the movable sleeve 2 and a bearing housing 26. 2
Reference numeral 8 denotes a connecting portion between the movable sleeve 2 and the piston 11.

【0042】モータ18からピストン11に与えられた
回転トルクは、連結部28によって可動スリーブ2に与
えられる。すなわち、ピストン11は可動スリーブ2に
対して、回転のみを伝達し、相対的な直線運動はフリー
となるような連結部形状(角型断面)となっている(図
示せず)。
The rotational torque given to the piston 11 from the motor 18 is given to the movable sleeve 2 by the connecting portion 28. That is, the piston 11 has a connecting portion shape (square cross section) that transmits only rotation to the movable sleeve 2 and free of relative linear motion (not shown).

【0043】なをピストン11は非磁性材料を用いてい
るため、超磁歪ロッド5の伸縮を制御する閉ループ磁気
回路には影響を与えない。またモータ18から与えられ
た駆動トルクは、ピストン11のみに伝わるために、超
磁歪ロッド5には捻り応力は発生しない。また超磁歪ロ
ッド5の内周面と、ピストン11の外周面間の隙間は充
分に小さく、超磁歪ロッド5は回転時にも常に回転中心
を保つ構成となっている。これらの工夫により、引っ張
り応力に対して弱い脆性材料である超磁歪ロッドの信頼
性・耐久性が確保できる。
Since the piston 11 is made of a non-magnetic material, it does not affect the closed loop magnetic circuit for controlling the expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 5. Further, since the driving torque given from the motor 18 is transmitted only to the piston 11, no torsional stress is generated in the giant magnetostrictive rod 5. Further, the gap between the inner peripheral surface of the giant magnetostrictive rod 5 and the outer peripheral surface of the piston 11 is sufficiently small, and the giant magnetostrictive rod 5 is configured to always maintain the center of rotation even during rotation. These measures can ensure the reliability and durability of the giant magnetostrictive rod, which is a brittle material that is weak against tensile stress.

【0044】上記構成により、本実施例の流体供給装置
の駆動部は、可動スリーブ2とピストン11は回転運動
と微少変位の直線運動の制御を同時に、かつ独立して行
うことができる。
With the above configuration, the drive unit of the fluid supply device of this embodiment can simultaneously and independently control the rotational movement and the linear movement of the minute displacement of the movable sleeve 2 and the piston 11.

【0045】また実施例では、直動型アクチュエータ1
に超磁歪素子を用いたために、超磁歪ロッド5(及び可
動スリーブ2とピストン11)を直線運動させるための
動力を、外部から非接触で与えることができる。すなわ
ち、本構成のアクチュエータでは、モータを回転させた
ままで、数メガヘルツの周波数特性を持つ電磁歪素子の
特徴を活かし、高いレスポンスで2つの出力軸を軸方向
に相対移動させることができる。実施例では、アクチュ
エータ1(超電磁歪素子)の上部にモータを配置した
が、この逆の配置の構成でもよい(図示せず)。
In the embodiment, the direct-acting actuator 1
Since the giant magnetostrictive element is used, power for linearly moving the giant magnetostrictive rod 5 (and the movable sleeve 2 and the piston 11) can be applied from outside without contact. That is, in the actuator having this configuration, the two output shafts can be relatively moved in the axial direction with a high response while utilizing the characteristics of the electromagnetic strain element having a frequency characteristic of several megahertz while the motor is rotated. In the embodiment, the motor is disposed above the actuator 1 (the super-electrostrictive element), but the configuration may be reversed (not shown).

【0046】以下、ポンプ部29について説明する。こ
のポンプ部29は部材30〜42から構成される。
Hereinafter, the pump section 29 will be described. The pump section 29 is composed of members 30 to 42.

【0047】さて本実施例では、可動スリーブ2及びピ
ストン11の軸方向位置決め機能を用いて、両軸を一定
の回転状態を保ったままで、可動スリーブ2あるいはピ
ストン11の吐出側スラスト端面の隙間の大きさを任意
に制御することができる。この機能を用いて、吸入口か
ら吐出ノズルに至るいかなる流通路の区間も機械的に非
接触の状態で、粉流体の遮断・開放ができる。
In this embodiment, by using the axial positioning function of the movable sleeve 2 and the piston 11, the gap between the discharge-side thrust end face of the movable sleeve 2 and the piston 11 is maintained while keeping both shafts in a constant rotation state. The size can be arbitrarily controlled. By using this function, it is possible to shut off and open the powder fluid in a state where any flow passage section from the suction port to the discharge nozzle is in a mechanically non-contact state.

【0048】両軸が軸方向に静止した定常状態で、かつ
可動スリーブ2の端面とその対向面間のギャップが十分
に狭いとき、動圧シールによって流体は遮断された状態
を保つ。ギャップが大きい状態では、動圧シールの効果
が低下し、流体は開放(流出)状態を保つ。
When both shafts are stationary in the axial direction and the gap between the end surface of the movable sleeve 2 and the opposing surface is sufficiently small, the fluid is kept shut off by the dynamic pressure seal. When the gap is large, the effect of the dynamic pressure seal is reduced, and the fluid remains open (outflow).

【0049】両軸が軸方向に移動する過渡状態において
は、流体の挙動は、可動スリーブ2に加えて、ピストン
11の動作が重要な役割を担う。
In a transient state in which both shafts move in the axial direction, the movement of the fluid plays an important role in the movement of the piston 11 in addition to the movement of the movable sleeve 2.

【0050】以下、まず両軸が軸方向に静止した定常状
態のシール原理を、ポンプ部29の詳細図2を用いて説
明する。
First, the principle of sealing in a steady state in which both shafts are stationary in the axial direction will be described with reference to FIG.

【0051】(1)定常状態におけるシール原理につい
て 図1及び図2において、30は可動スリーブ2の細径部
であり、ボルトにより着脱自在に可動スリーブ2に装着
される。31はこの可動スリーブ2の外表面に形成され
た流体を吐出側に圧送するためのラジアル溝、32は可
動スリーブ2を収納し、軸受ハウジング24に装着され
たシリンダである。
(1) Principle of Sealing in Steady State In FIGS. 1 and 2, reference numeral 30 denotes a small-diameter portion of the movable sleeve 2, which is detachably attached to the movable sleeve 2 by bolts. Numeral 31 denotes a radial groove formed on the outer surface of the movable sleeve 2 for pressure-feeding a fluid to a discharge side, and numeral 32 denotes a cylinder that houses the movable sleeve 2 and is mounted on the bearing housing 24.

【0052】この可動スリーブ細径部30とシリンダ3
2の間で、両部材の相対的な回転によってポンピング作
用を得るためのポンプ室33(流体輸送室)を形成して
いる。またシリンダ32には、ポンプ室33と連絡する
吸入孔34(流入口)が形成されている。35はシリン
ダ32の下端部に装着された吐出ノズル(流出口)、3
6はこの吐出ノズルに形成された吐出流通路、37は流
体シール、38は可動スリーブ2の細径部30に収納さ
れたピストン細径部38である。
The movable sleeve small diameter portion 30 and the cylinder 3
Between them, a pump chamber 33 (fluid transport chamber) for obtaining a pumping action by the relative rotation of both members is formed. The cylinder 32 is provided with a suction hole 34 (inflow port) communicating with the pump chamber 33. Reference numeral 35 denotes a discharge nozzle (outflow port) attached to the lower end of the cylinder 32;
6 is a discharge flow passage formed in the discharge nozzle, 37 is a fluid seal, and 38 is a piston small diameter portion 38 housed in the small diameter portion 30 of the movable sleeve 2.

【0053】可動スリーブ細径部30の吐出側端面39
とその対抗面40の相対移動面にシール用スラスト溝4
1が形成されている。このスラスト端面39の対向面4
0の中央部の吐出ノズル35の開口部42が形成されて
いる。43は液溜まり部である。
The discharge-side end surface 39 of the movable sleeve small-diameter portion 30
The thrust groove 4 for sealing is formed on the relative movement surface of the
1 is formed. Opposite surface 4 of this thrust end surface 39
The opening 42 of the discharge nozzle 35 at the center of the 0 is formed. 43 is a liquid pool part.

【0054】図2で説明したラジアル溝31は、スパイ
ラルグルーブ動圧軸受として知られている公知のもので
あり、またねじ溝ポンプとしても利用されている。
The radial groove 31 described with reference to FIG. 2 is a known one known as a spiral groove dynamic pressure bearing, and is also used as a screw groove pump.

【0055】またシール用スラスト溝41は、同様にス
ラスト動圧軸受として知られているものである。さて、
スラスト軸受が発生できる定常状態のシール圧力は次式
で与えられる。(1)式において、ωは回転角速度、R0
はスラスト軸受の外径、Riはスラスト軸受の内径、δは
対向面間の隙間、fは溝深さ、溝角度、グルーブ幅とリ
ッジ幅などで決まる関数である。
The sealing thrust groove 41 is also known as a thrust dynamic pressure bearing. Now,
The steady state seal pressure at which a thrust bearing can be generated is given by the following equation. In the equation (1), ω is a rotational angular velocity, R 0
Is the outer diameter of the thrust bearing, Ri is the inner diameter of the thrust bearing, δ is the gap between the opposing surfaces, f is a function determined by the groove depth, groove angle, groove width and ridge width, and the like.

【0056】[0056]

【式3】 (Equation 3)

【0057】図3のグラフにおける曲線(イ)は、下記
表1の条件下で、スパイラルグルーブ型スラスト溝を用
いた場合のギャップδに対するシール圧力PSの静特性を
示すものである。
[0057] curve in the graph of FIG. 3 (a) under conditions of Table 1 shows the static characteristics of the sealing pressure P S of gap δ when using the spiral groove type thrust groove.

【0058】ギャップδが変動している場合、及びピス
トンも可動スリーブに対して逆位相で変動している場合
の圧力の動特性については、後に詳細に述べる。
The dynamic characteristics of the pressure when the gap δ fluctuates and when the piston also fluctuates in the opposite phase with respect to the movable sleeve will be described later in detail.

【0059】図3のグラフにおける曲線(ロ)は、軸方
向流動が無い場合について、ラジアル溝のポンピング圧
力と軸先端のギャップδの関係を示す一例である。この
ラジアル溝のポンピング圧力は、上記スラスト溝同様、
ラジアル隙間、溝深さ、溝角度の選択によって広い範囲
で選ぶことができる。しかし定性的には、ラジアル溝の
ポンピング圧力Prは軸先端の空隙の大きさ(すなわちギ
ャップδの大きさ)に依存しない。
The curve (b) in the graph of FIG. 3 is an example showing the relationship between the pumping pressure of the radial groove and the gap δ at the tip of the shaft when there is no axial flow. The pumping pressure of this radial groove is the same as the thrust groove described above.
A wide range can be selected by selecting the radial gap, groove depth and groove angle. However, qualitatively, the pumping pressure Pr of the radial groove does not depend on the size of the gap at the tip of the shaft (that is, the size of the gap δ).

【0060】さて、シール用スラスト溝のギャップδが
十分大きいとき、たとえばギャップδ=15μmのと
き、発生圧力はPS =0.06kg/mm2(ゲージ圧)[0.69Mp
a(絶対圧)]である。
When the gap δ of the sealing thrust groove is sufficiently large, for example, when the gap δ is 15 μm, the generated pressure is P S = 0.06 kg / mm 2 (gauge pressure) [0.69 Mp
a (absolute pressure)].

【0061】軸を回転させたままで、主軸2の端面を固
定側の対向面に接近させる。ギャップδ<10.0μmなる
と、シール圧力PSがラジアル溝のポンピング圧力Prより
大きくなり、流体の吐出口側への流出は遮断される。
While the shaft is being rotated, the end face of the main shaft 2 is brought closer to the opposing surface on the fixed side. Gap [delta] <becomes 10.0 [mu] m, the sealing pressure P S is larger than the pumping pressure Pr of the radial groove, flowing out to the discharge port side of the fluid is blocked.

【0062】図2は流体の流出が遮断された状態を示
し、吐出ノズルの開口部42近傍の流体は、スラスト溝
38によって遠心方向のポンピング作用[図2の矢印]を
受けているために、開口部42近傍は負圧(大気圧以
下)となる。この効果により、遮断後、吐出ノズル35
内部に残存していた流体の一部は再びポンプ内部に吸引
される。その結果、吐出ノズル先端で表面張力による流
体魂ができることはなく、糸引き、洟垂れが解消される
のである。
FIG. 2 shows a state in which the outflow of the fluid is cut off. The fluid near the opening 42 of the discharge nozzle is subjected to a centrifugal pumping action [arrows in FIG. The vicinity of the opening 42 is at a negative pressure (atmospheric pressure or lower). Due to this effect, after shutting off, the discharge nozzle 35
Part of the fluid remaining inside is sucked into the pump again. As a result, a fluid soul is not formed due to surface tension at the tip of the discharge nozzle, and stringing and dropping are eliminated.

【0063】以上、本発明の実施例では、可動スリーブ
2を10〜数10μm程度軸方向に移動させることによ
り、定常時における流体の吐出状態(ON,OFF)を自在に
選択することができる。そのポイントを要約すれば、ス
ラスト溝によるシール圧力は、ギャップδが小さくなる
と急激に増大するのに対して、ラジアル溝のポンピング
圧力はギャップδの変化に対して極めて鈍感である、と
いう点にある。
As described above, in the embodiment of the present invention, the movable state of the fluid (ON, OFF) in the steady state can be freely selected by moving the movable sleeve 2 in the axial direction by about 10 to several tens of μm. To summarize the point, the sealing pressure by the thrust groove increases sharply as the gap δ decreases, whereas the pumping pressure of the radial groove is extremely insensitive to the change in the gap δ. .

【0064】なをラジアル溝、スラスト溝いずれも回転
側、固定側のどちらに形成してもよい。
The radial groove and the thrust groove may be formed on either the rotating side or the fixed side.

【0065】また微少粒子が含まれた接着材のような粉
流体を塗布する場合は、ギャップδの最小値δminは微
少粒子径φdよりも大きく設定すればよい。
When a powder fluid such as an adhesive containing fine particles is applied, the minimum value δmin of the gap δ may be set to be larger than the fine particle diameter φd.

【0066】[0066]

【式4】 (Equation 4)

【0067】同一の発生圧力に対して、より大きなギャ
ップを得るためには、回転数を高くするか、可動スリー
ブ2にスラストシールのつばを設け、このつばの外径を
大きくかつ溝深さ、溝角度等に適切な値を選べば良い
(図示せず)。
In order to obtain a larger gap for the same generated pressure, increase the number of revolutions or provide a flange of a thrust seal on the movable sleeve 2 to increase the outer diameter of the collar and the groove depth, An appropriate value may be selected for the groove angle or the like (not shown).

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】超磁歪素子に加えた入力電流と変位は比例
するため、変位センサーなしのオープンループ制御で
も、前記可動スリーブ2の軸方向位置決め制御は可能で
ある。しかし本実施例のような位置検出手段を設けてフ
ィードバック制御をすれば、超磁歪素子のヒステリシス
特性も改善できるため、より高い精度の位置決めができ
る。
Since the input current applied to the giant magnetostrictive element is proportional to the displacement, the open sleeve control without the displacement sensor can control the axial positioning of the movable sleeve 2. However, if feedback control is performed by providing the position detecting means as in the present embodiment, the hysteresis characteristic of the giant magnetostrictive element can be improved, and positioning with higher accuracy can be performed.

【0070】さらに本実施例では、中空の超磁歪ロッド
5とバイアス永久磁石6,7にピストン11を貫通さ
せ、かつ超磁歪ロッド5のフロント側とリア側を共に可
動端として、可動スリーブとピストンの2軸を駆動させ
る構成となっている。
Further, in this embodiment, the piston 11 is made to penetrate the hollow giant magnetostrictive rod 5 and the bias permanent magnets 6 and 7, and both the front side and the rear side of the giant magnetostrictive rod 5 are movable ends. Are driven.

【0071】実施例では省略しているが、ピストン11
の変位を検出する場合は、ピストン軸のリア側端部(エ
ンコーダ24側)に変位センサーを配置すればよい。
Although omitted in the embodiment, the piston 11
In order to detect the displacement of the piston shaft, a displacement sensor may be arranged at the rear end (the encoder 24 side) of the piston shaft.

【0072】(2)過渡状態におけるシール原理につい
て 可動スリーブ2及びピストン11が軸方向に静止した定
常状態におけるシール原理については、上述した通りで
ある。
(2) Sealing Principle in Transient State The sealing principle in the steady state in which the movable sleeve 2 and the piston 11 are stationary in the axial direction is as described above.

【0073】以下、本ディスペンサーを用いて、流体を
遮断・開放させる過渡状態のときのポンプ部の流体挙動
について説明する。
Hereinafter, the fluid behavior of the pump unit in a transient state in which the fluid is shut off and opened using the present dispenser will be described.

【0074】既に、本発明者が特願2000-188899号「流
体供給装置及び流体供給方法」で提案しているように、
生産タクトの向上を図るために、本発明のディスペンサ
ーの流量遮断時間を極力短縮した場合、2つの出力軸
(可動スリーブ2とピストン11)を持つ「2重ピスト
ン方式」は流量精度を確保するために極めて有効であ
る。また上記提案以降の研究によって、1重ピストン構
造では吐出流量を高速で開放させる際にも不具合が生
じ、2重ピストンがその不具合を解消する有力な手段と
なることが明らかとなった。
As already proposed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 2000-188899 “Fluid supply device and fluid supply method”,
When the flow interruption time of the dispenser of the present invention is shortened as much as possible in order to improve the production tact, the "double piston type" having two output shafts (movable sleeve 2 and piston 11) is required to secure the flow accuracy. It is extremely effective. In addition, research after the above proposal has revealed that a problem occurs even when the discharge flow rate is released at a high speed in the single piston structure, and the double piston is an effective means for solving the problem.

【0075】この2重ピストン式について、1重ピスト
ン式との対比のもとで、厳密な理論解析をおこなった結
果、さらに新たな知見を得ることができた。これについ
て詳しく説明する。
Strict theoretical analysis was performed on the double piston type in comparison with the single piston type. As a result, further new knowledge was obtained. This will be described in detail.

【0076】対向して配置された平面間の狭い隙間に粘
性流体が介在し、かつその隙間の間隔が時間と共に変化
する場合の流体圧力は、スクイーズ作用(Squeeze acti
on)の項を持つ次のReynolds方程式を解くことにより得
られる。
When a viscous fluid is interposed in a narrow gap between the opposing planes and the interval between the gaps changes with time, the fluid pressure becomes squeeze action (Squeeze acti
It is obtained by solving the following Reynolds equation with the term on).

【0077】[0077]

【式5】 (Equation 5)

【0078】(1)式において、Pは圧力、μは流体の
粘性係数、hは対向面間の隙間、rは半径方向位置、t
は時間、Uはx方向相対速度、Vはy方向相対速度、であ
る。また右辺が、隙間が変化するときに発生するスクイ
ーズアクション効果をもたらす項である。
In the equation (1), P is a pressure, μ is a viscosity coefficient of a fluid, h is a gap between opposed surfaces, r is a radial position, t is
Is time, U is the relative velocity in the x direction, and V is the relative velocity in the y direction. The right side is a term that provides a squeeze action effect that occurs when the gap changes.

【0079】さらに吐出ノズル入口部に液溜り部43を
設けた場合について、液溜り部の圧力、すなわちノズル
の上流側圧力Pnは、流体の圧縮性を考慮して、
Further, in the case where the liquid reservoir 43 is provided at the inlet of the discharge nozzle, the pressure of the liquid reservoir, that is, the pressure Pn on the upstream side of the nozzle is determined in consideration of the compressibility of the fluid.

【0080】[0080]

【式6】 (Equation 6)

【0081】(4)式において、Qsは液溜り部への流入
量、Qnは液溜り部から吐出ノズル35を経て大気に排出
される流出量である。また、kは流体の体積弾性係数、
Vは液溜り部43の容積である。
In the equation (4), Qs is the amount of inflow into the liquid reservoir, and Qn is the amount of outflow discharged from the liquid reservoir through the discharge nozzle 35 to the atmosphere. K is the bulk modulus of the fluid,
V is the volume of the liquid reservoir 43.

【0082】吐出流量を求めるのに必要なノズルの上流
側圧力Pnは、上記(3)(4)の方程式を連立して解くこと
により求められる。
The upstream pressure Pn of the nozzle required for obtaining the discharge flow rate is obtained by simultaneously solving the above equations (3) and (4).

【0083】以下、流体の粘度:μ=10,000cps、体積
弾性係数:K=500kg/cm2(4.9×107N/m2)、境界部(スラ
スト溝外周部45の外周部)圧力:Ps0=20kg/cm2(2.
06Mpa)(一定)として、ポンプ部29が下記表2の条
件で構成された場合について、吐出圧力を求める解析を
おこなった。
Hereinafter, the viscosity of the fluid: μ = 10,000 cps, the bulk modulus: K = 500 kg / cm 2 (4.9 × 10 7 N / m 2 ), the boundary (the outer peripheral portion of the outer peripheral portion 45 of the thrust groove), the pressure: Ps0 = 20kg / cm 2 (2.
06Mpa) (constant), an analysis was performed to determine the discharge pressure when the pump unit 29 was configured under the conditions shown in Table 2 below.

【0084】[0084]

【表2】 [Table 2]

【0085】上記条件下で得られる解析結果を以下に要
約する。
The analysis results obtained under the above conditions are summarized below.

【0086】(1)各出力軸の変位曲線 可動スリーブ2とピストン11の変位曲線を図4に示
す。t=0.02秒で可動スリーブが上昇(吐出流路を開放)
と同時にピストンも下降を開始する。t=0.03秒で両軸共
停止し、t=0.03〜0.07秒の間一定の位置を保つ。t=0.07
秒で可動スリーブの下降(吐出流路を遮断)と同時にピ
ストンも上昇を開始し、t=0.08秒で両軸は停止する。
(1) Displacement Curve of Each Output Shaft FIG. 4 shows a displacement curve of the movable sleeve 2 and the piston 11. The movable sleeve rises at t = 0.02 seconds (discharge flow path is opened)
At the same time, the piston starts to descend. Both axes stop at t = 0.03 seconds and maintain a constant position from t = 0.03 to 0.07 seconds. t = 0.07
In seconds, the piston starts to rise simultaneously with the lowering of the movable sleeve (cut off the discharge flow path), and both axes stop at t = 0.08 seconds.

【0087】(2)2重ピストン式と1重ピストン式の
圧力特性比較 図5において、曲線(イ)は、1重ピストン式(ピス
トンを静止させ、可動スリーブのみを軸方向に駆動させ
た場合)の吐出ノズルの上流側圧力Pnを示す。この場
合、可動スリーブが上昇開始直後、吐出ノズルの上流側
圧力Pnは急降下する。圧力が急降下する理由は、可動ス
リーブの急上昇によって生じたスラスト端面の空隙部の
外周部から中心部の間で、求心方向の流体抵抗があるか
らである。この流体抵抗により、容易には外周部から流
体は補給されず、圧力は降下する。理論的には、Reynol
ds方程式(3式)のdh/dt>0となる逆スクイーズ作用と
も言うべき効果による。そのため,圧力Pnが吐出開放時
の定常状態の圧力に到達するのは、t≒0.035秒である。
(2) Comparison of pressure characteristics between double piston type and single piston type In FIG. 5, curve (a) shows a single piston type (when the piston is stationary and only the movable sleeve is driven in the axial direction). 3) shows the upstream pressure Pn of the discharge nozzle. In this case, immediately after the movable sleeve starts to rise, the pressure Pn on the upstream side of the discharge nozzle drops rapidly. The reason why the pressure drops suddenly is that there is a fluid resistance in the centripetal direction between the outer peripheral portion and the central portion of the gap portion of the thrust end surface caused by the sudden rise of the movable sleeve. Due to this fluid resistance, fluid is not easily replenished from the outer peripheral portion, and the pressure drops. In theory, Reynol
This is due to an effect that can be called an inverse squeezing effect where dh / dt> 0 in the ds equation (3 equations). Therefore, it takes t ≒ 0.035 seconds for the pressure Pn to reach the steady state pressure when the discharge is released.

【0088】大きなマイナス圧力となっているのは、Re
ynolds方程式(3式)が流体の圧縮性を考慮していない
からである。実際は気泡などの発生により流体圧力は絶
対圧力ゼロ以下(Pn<0.0MPa)にはならない。
The reason for the large negative pressure is that Re
This is because the ynolds equation (Equation 3) does not consider the compressibility of the fluid. Actually, the fluid pressure does not become less than zero absolute pressure (Pn <0.0MPa) due to the generation of bubbles and the like.

【0089】しかし、負圧発生の間は吐出ノズルから流
体の流出はないために、流出が始まる条件:Pnが大気圧
以上となるのは、吐出開始の指令が出てから0.02秒遅れ
となる。 実験の結果、この負圧発生によって、吐出ノ
ズル出口から空気が流入し、通常吐出ノズルの流通路に
充填されていた塗布流体の一部が空気と入れ替わるた
め、塗布流体の流出開始はさらに遅れることが分かっ
た。
However, since the fluid does not flow out of the discharge nozzle during the generation of the negative pressure, the condition at which the flow starts is that Pn becomes higher than the atmospheric pressure by 0.02 seconds after the discharge start command is issued. . As a result of the experiment, the generation of this negative pressure caused air to flow in from the outlet of the discharge nozzle, and a part of the coating fluid normally filled in the flow passage of the discharge nozzle was replaced with air, so that the start of the flow of the coating fluid was further delayed. I understood.

【0090】以降、0.035<t<0.07秒の間は、連続塗布の
状態を保つ。
Thereafter, for 0.035 <t <0.07 seconds, the state of continuous application is maintained.

【0091】T=0.07秒で可動スリーブが下降を開始する
と、吐出ノズルの上流側圧力Pnは急上昇する。その理由
は、dh/dt<0のとき発生するスクイーズ作用によるもの
である。このときの急峻な圧力上昇(図イ)により、吐
出遮断直前で過剰の流体が吐出される。
When the movable sleeve starts lowering at T = 0.07 seconds, the pressure Pn on the upstream side of the discharge nozzle rapidly increases. The reason is due to the squeezing effect that occurs when dh / dt <0. Due to the steep pressure increase at this time (FIG. 1A), an excessive fluid is discharged immediately before the discharge is shut off.

【0092】以上の解析結果から、吐出の開放・遮断の
1サイクルにおいて、1重ピストン式の場合は、吐出ノ
ズルの上流側圧力は急降下と急上昇を伴うことがわかっ
た。これらは吐出開始時間の遅延と流量精度の低下をも
たらすことになる。
From the above analysis results, it was found that in one cycle of opening and closing of the discharge, in the case of the single piston type, the pressure on the upstream side of the discharge nozzle is accompanied by a sharp drop and a sharp rise. These cause a delay in the discharge start time and a decrease in flow rate accuracy.

【0093】曲線(ロ)は、2重ピストン式の場合の
吐出ノズルの上流側圧力特性を示す。可動スリーブのス
トローク:Xst=20μm、ピストンのストローク:Xpt=
30μmである。1重ピストン式と異なり、圧力の急降下
と急上昇はほとんど生じない。圧力の過渡特性は両軸の
変位曲線(図4)に対してほとんど時間遅れなく、むし
ろ変位曲線以上のスピードで、定常状態に到達する。
The curve (b) shows the pressure characteristics on the upstream side of the discharge nozzle in the case of the double piston type. Stroke of movable sleeve: Xst = 20 μm, stroke of piston: Xpt =
30 μm. Unlike the single piston type, there is almost no sudden drop and sudden rise in pressure. The pressure transients reach a steady state with little time lag with respect to the displacement curves of both axes (FIG. 4), but rather at a speed greater than the displacement curves.

【0094】これはピストンを可動スリーブに対して逆
位相で駆動させることにより、スクイーズ効果と逆スク
イーズ効果を同時に作用させ、それぞれがもたらす圧力
上昇と圧力降下を相殺しているからである。すなわち、
ピストンは動圧シールをダイナミックに利用する場合
の、動特性の不具合を補償する効果を有するのである。
This is because the squeeze effect and the reverse squeeze effect are simultaneously operated by driving the piston in the opposite phase with respect to the movable sleeve, thereby canceling the pressure rise and pressure drop caused by each. That is,
The piston has the effect of compensating for the failure of the dynamic characteristics when the dynamic pressure seal is used dynamically.

【0095】(3)2重ピストン式でピストンストロー
クを変えた場合の比較 上記(2)において、2重ピストン式を採用することに
より、圧力(すなわち吐出流量)の過渡特性を大幅に改
善できることがわかった。ここで2重ピストン式の効果
を評価するために、次の動特性補償パラメータ:φ(無
次元)を定義する。
(3) Comparison when the piston stroke is changed in the double piston type In the above (2), by adopting the double piston type, the transient characteristics of the pressure (that is, the discharge flow rate) can be greatly improved. all right. Here, in order to evaluate the effect of the double piston type, the following dynamic characteristic compensation parameter: φ (dimensionless) is defined.

【0096】[0096]

【式7】 Equation 7

【0097】上式において、as, Xstは可動スリーブの
面積とストローク、ap,Xptはピストンの面積とストロー
クである。すなわちφはピストンを可動スリーブに対し
て逆位相で駆動させて圧力過渡特性を補償する、その補
償量の大きさを示している。
In the above equation, a s and Xst are the area and stroke of the movable sleeve, and a p and Xpt are the area and stroke of the piston. That is, φ indicates the magnitude of the compensation amount for driving the piston in the opposite phase with respect to the movable sleeve to compensate for the pressure transient characteristic.

【0098】φ=0のときが補償作用の無い1重ピスト
ンのみの場合であり、またφ=1は両軸のそれぞれが縮
小あるいは拡大する空間の大きさが等しく、総容積の変
化率がゼロの場合に相当する。φ=∞は可動スリーブを
静止させ、ピストンのみを可動させた極端な場合であ
る。
When φ = 0, it is the case of only a single piston having no compensating action, and when φ = 1, the size of the space in which each of the two shafts is reduced or expanded is equal, and the rate of change of the total volume is zero. Corresponds to the case of φ = ∞ is an extreme case where the movable sleeve is stationary and only the piston is movable.

【0099】図6にこのパラメータ:φを各種設定した
場合の吐出ノズルの上流側圧力特性を示す。
FIG. 6 shows the pressure characteristics on the upstream side of the discharge nozzle when this parameter: φ is variously set.

【0100】φが0.375以下になると、可動スリーブ上
昇時(吐出ON)における圧力低下と、下降時(吐出OF
F)における圧力増大が始まる。逆にφが0.375以上にな
ると、1重ピストン式とは逆の現象が生じる。すなわ
ち、可動スリーブの上昇時(吐出ON)に圧力が増大し、
下降時(吐出OFF)に圧力が急降下する。
When φ becomes 0.375 or less, the pressure decreases when the movable sleeve rises (discharge ON) and decreases when the movable sleeve lowers (discharge OF).
The pressure increase in F) begins. Conversely, when φ becomes 0.375 or more, a phenomenon opposite to that of the single piston type occurs. That is, when the movable sleeve rises (discharge ON), the pressure increases,
When dropping (discharge OFF), the pressure drops rapidly.

【0101】たとえばφ=0.375のときを見れば、図7か
ら実に驚くべき2重ピストンの効果が得られることがわ
かる。
For example, when φ = 0.375 is seen, it can be seen from FIG. 7 that a surprisingly double piston effect can be obtained.

【0102】吐出の開放時においては、可動スリーブが
上昇する動作が終了(t=0.03秒)する前に、Δt1=0.004
秒の立ち上がり時間で、吐出ノズルの上流側圧力Pnは定
常圧力に到達している。
At the time of discharge release, Δt 1 = 0.004 before the operation of raising the movable sleeve ends (t = 0.03 seconds).
With the rise time of second, the upstream pressure Pn of the discharge nozzle has reached the steady pressure.

【0103】また吐出遮断時においては、可動スリーブ
が下降に要する時間(0.1秒)の約1/3のΔt2=0.003秒で、
圧力Pnは流量が遮断される条件,すなわち大気圧以下に
降下している。
At the time of discharge interruption, Δt 2 = 0.003 seconds, which is about 3 of the time required for the movable sleeve to descend (0.1 seconds),
The pressure Pn drops under the condition that the flow rate is cut off, that is, below the atmospheric pressure.

【0104】以上の結果は、本ディスペンサーはメカニ
カルな要素で決まる流量制御バルブの応答時間の限界よ
りも早いスピードで、塗布流体の開放・遮断ができるこ
とを意味する。
The above results indicate that the dispenser can open and shut off the application fluid at a speed faster than the limit of the response time of the flow control valve determined by mechanical elements.

【0105】この効果は、吐出圧力の過渡特性を補正す
る2重ピストンの作用が、スクイーズ・アクション効果
を利用していることに起因する。
This effect is due to the fact that the action of the double piston for correcting the transient characteristic of the discharge pressure utilizes the squeeze action effect.

【0106】すなわち、式3におけるスクイーズ・アク
ション作用をもたらす項(dh/dt)が変位hの時間微分項
であり、これがあたかもメカニカルな「フイード・フォ
ーワード制御」を施したような応答性向上の効果をもた
らすのである。
That is, the term (dh / dt) that gives the squeeze action effect in equation 3 is the time derivative term of the displacement h, and this is an improvement in response as if a mechanical “feed forward control” was performed. It has an effect.

【0107】さて、上記理論解析から得られた結果をも
とに、過渡特性の補償パラメータ:φを各種変えて実験
をおこなった。
Now, based on the results obtained from the above theoretical analysis, experiments were conducted by changing the compensation parameter of transient characteristics: φ.

【0108】 0<φ<0.15の場合 吐出開始時において、描画開始までの立ち上がりにある
程度スピードアップの効果はみられる。但し高速化を図
る場合には不充分である。
In the case of 0 <φ <0.15 At the start of ejection, the effect of speeding up to some extent at the start up to the start of drawing is seen. However, it is not sufficient when increasing the speed.

【0109】 0.15≦φ<0.25の場合 通常の使用方法では、十分な効果が得られた。高速の塗
布開始と遮断が要求されるプロセスにも十分に対応でき
る。
In the case of 0.15 ≦ φ <0.25 A sufficient effect was obtained by a normal use method. It can sufficiently cope with processes requiring high-speed coating start and shut-off.

【0110】φ≧0.25の場合 吐出開始と終了時共、顕著な効果が得られた。塗布終了
時に洟垂れ、糸引きの効果も著しい。これは、終了直後
において、吐出ノズル上流側圧力に負圧が発生し、この
負圧が吐出ノズル先端の流体魂を瞬時にノズル内部に吸
引する作用をもたらすからである。
When φ ≧ 0.25 A remarkable effect was obtained at both the start and end of the ejection. At the end of application, dripping and stringing are remarkable. This is because a negative pressure is generated in the pressure upstream of the discharge nozzle immediately after the termination, and this negative pressure has an effect of instantly sucking the fluid soul at the tip of the discharge nozzle into the nozzle.

【0111】φの上限値については、スラストシール4
1に必要な面積と超磁歪素子が実用的にとりうるストロ
ークから決まる。たとえば、可動スリーブの吐出側端面
の外径をDs=6mmとすれば、ピストンの外径はせいぜいDp
=4.5mmが限界である。また可動スリーブのストロークXs
tに対して、ピストンのストロークXptもXstの2倍程度が
限界である。したがって、φ≦(4.5/6)2×(2/1)≒1.2で
ある。
Regarding the upper limit of φ, the thrust seal 4
1 and the stroke that the giant magnetostrictive element can take practically. For example, if the outer diameter of the end face on the discharge side of the movable sleeve is Ds = 6 mm, the outer diameter of the piston is at most Dp
= 4.5mm is the limit. In addition, the stroke Xs of the movable sleeve
The limit of the piston stroke Xpt is about twice as large as Xst with respect to t. Therefore, φ ≦ (4.5 / 6) 2 × (2/1) ≒ 1.2.

【0112】さて本実施例では、軸方向駆動手段に超磁
歪素子を用いているが、微少流量を扱っているため、
「非接触シール」を構成するためのギャップδのストロ
ークは、大きくとも数十ミクロンのオーダでよく、超磁
歪素子、ピエゾ素子などの電磁歪素子のストロークの限
界は問題とならなかった。
In this embodiment, the giant magnetostrictive element is used for the axial driving means.
The stroke of the gap δ for forming the “non-contact seal” may be on the order of at most several tens of microns, and the limit of the stroke of the magnetostrictive element such as the giant magnetostrictive element and the piezo element did not matter.

【0113】また、高粘度流体を吐出させる場合、ラジ
アル溝によるポンピング作用と、軸端面に発生するスク
イーズ圧力によって大きな吐出圧の発生が予想される。
この場合、第1のアクチェータ1には高い流体圧に抗す
る大きな推力が要求されるため、数百〜数千Nの力が容
易に出せる電磁歪型アクチェータが好ましい。電磁歪素
子は、数MHz以上の周波数応答性を持っているため、各
軸を高い応答性で直線運動させることができる。そのた
め、高粘度流体の吐出量を高いレスポンスで高精度に制
御できる。
When a high-viscosity fluid is discharged, a large discharge pressure is expected due to the pumping action of the radial groove and the squeeze pressure generated on the shaft end face.
In this case, since the first actuator 1 is required to have a large thrust against high fluid pressure, it is preferable to use an electromagnetic strain type actuator capable of easily producing a force of several hundred to several thousand N. Since the magnetostrictive element has a frequency response of several MHz or more, each axis can be linearly moved with high response. Therefore, the discharge amount of the high-viscosity fluid can be controlled with high response and high accuracy.

【0114】また軸方向駆動手段に超磁歪素子を用いた
場合、圧電素子を用いる場合と比べて、伝導ブラシも省
略できることから、モータ(回転手段)の負荷を軽減で
きると共に、全体構成が極めてシンプルとなるため、稼
動部の慣性モーメントを極力小さくでき、ディスペンサ
ーの細径化が可能である。
Further, when a giant magnetostrictive element is used for the axial driving means, the conductive brush can be omitted as compared with the case where a piezoelectric element is used, so that the load on the motor (rotating means) can be reduced and the overall structure is extremely simple. Therefore, the moment of inertia of the moving part can be minimized, and the diameter of the dispenser can be reduced.

【0115】ちなみに、超磁歪素子、圧電素子などの電
磁歪素子の場合、通常、10―4secのオーダーの応答性
が得られる。
[0115] Incidentally, super-magnetostrictive element, the case of an electromagnetic strain element such as a piezoelectric element, typically, the order response of the 10- 4 sec is obtained.

【0116】電磁ソレノイド等のアクチェータも本発明
に適用可能であり、電磁歪素子と比べて応答性は一桁程
悪くなるが、ストロークの制約(すなわち許容停止時
間)は大幅に緩和される。
An actuator such as an electromagnetic solenoid can also be applied to the present invention. Although the response is reduced by an order of magnitude as compared with an electromagnetic strain element, the restriction on the stroke (that is, the allowable stop time) is greatly eased.

【0117】実施例では、一つの超磁歪アクチュエータ
を用いて、2つの出力軸を取り出していたが、2つの独
立したアクチュエータを配置して、それぞれ個別に制御
してもよい。あるいはアクチュエータのメカ部分のみは
2つ用いて、制御ドライバーは共通でもよい。また動圧
シールを構成する可動スリーブは非接触で動力伝達ので
きる超磁歪アクチュエータを用いて、ピストンを駆動す
るアクチュエータは圧電素子を用いて、固定側に配置し
てもよい。
In the embodiment, two output shafts are taken out by using one giant magnetostrictive actuator. However, two independent actuators may be arranged and controlled individually. Or only the mechanical part of the actuator
Using two, the control driver may be common. Further, the movable sleeve constituting the dynamic pressure seal may use a giant magnetostrictive actuator capable of transmitting power in a non-contact manner, and the actuator for driving the piston may use a piezoelectric element and be arranged on the fixed side.

【0118】可動スリーブの運動がもたらす不具合を補
償するピストンは、可動スリーブの中心部に配置した
が、この逆の構成でもよい。すなわち、ピストン側のス
ラスト端面に動圧シールを形成し、このピストンの移動
により吐出量のON,OFFを制御すると共に、可動ス
リーブでこのピストンがもたらす圧力の急上昇・急降下
を相殺してもよい。この場合、ピストンの断面積と変位
をas,Xst及び、前記スリーブの断面積と変位をap,Xptと
して評価する。
Although the piston for compensating for the trouble caused by the movement of the movable sleeve is disposed at the center of the movable sleeve, the configuration may be reversed. That is, a dynamic pressure seal may be formed on the thrust end face on the piston side to control ON / OFF of the discharge amount by movement of the piston, and offset a sudden increase / decrease in pressure caused by the piston by the movable sleeve. In this case, the cross-sectional area and displacement of the piston are evaluated as as and Xst, and the cross-sectional area and displacement of the sleeve are evaluated as ap and Xpt.

【0119】動圧シールの溝は可動スリーブとピストン
のいずれの端面とその対向面の相対移動面に形成しても
よい。
The groove of the dynamic pressure seal may be formed on any end surface of the movable sleeve and the piston and the relative movement surface thereof.

【0120】また可動スリーブの内部にピストンを収納
する構成ではなく、たとえば、可動スリーブの対向面に
ピストンに相当する可動部材を配置する構成でもよい。
要は、動圧シールを構成する1軸の運動機構に、逆位相
で駆動しスラスト対向面の容積変化を相殺するもう1軸
の運動機構を配置すればよい。
Further, instead of the structure in which the piston is housed inside the movable sleeve, for example, a structure in which a movable member corresponding to the piston is arranged on the opposing surface of the movable sleeve may be used.
In short, the one-axis motion mechanism constituting the dynamic pressure seal may be provided with another axis motion mechanism which is driven in the opposite phase and cancels the volume change of the thrust-facing surface.

【0121】実施例では、可動スリーブとピストンで構
成される流体制御部に塗布流体を供給する圧力源として
ねじ溝ポンプを用いているが、ねじ溝式以外のポンプで
も本発明を適用することができる。たとえば、ツイン・
スクリュー式、トロコイド式、モーノ式、ギヤ式、ピス
トン式などの種類のポンプを適用できる。あるいは、高
圧エアーを塗布流体に印加するエアー式でもよい。これ
らの流体加圧源の最大圧力以上の圧力を発生する動圧シ
ールを、可動スリーブあるいはピストンとこれらの対向
面に形成すればよい。
In the embodiment, the thread groove pump is used as the pressure source for supplying the application fluid to the fluid control section composed of the movable sleeve and the piston. However, the present invention can be applied to pumps other than the thread groove type. it can. For example, twin
A pump of a type such as a screw type, a trochoid type, a mono type, a gear type, and a piston type can be applied. Alternatively, an air type in which high-pressure air is applied to the application fluid may be used. A dynamic pressure seal that generates a pressure equal to or higher than the maximum pressure of these fluid pressurizing sources may be formed on the movable sleeve or the piston and their opposing surfaces.

【0122】本発明の実施例に適用したスラスト動圧シ
ールは、あくまで定常状態の流体の完全遮断に効果があ
るものである。塗布の待機状態で、吐出ノズルからの流
体の若干のリークが許容されるようなプロセスの場合
は、この動圧シールは省略してもよい。この場合は、可
動スリーブに相当する部材を回転させる必要はなく、モ
ータは不要である。流体が加圧されていることを利用し
て塗布を行えばよい。
The thrust dynamic pressure seal applied to the embodiment of the present invention is effective for completely shutting off fluid in a steady state. In a process in which a slight leak of the fluid from the discharge nozzle is allowed in the standby state of the application, the dynamic pressure seal may be omitted. In this case, there is no need to rotate the member corresponding to the movable sleeve, and no motor is required. The application may be performed using the fact that the fluid is pressurized.

【0123】[0123]

【発明の効果】本発明を用いた流体回転装置により、次
の効果が得られる。 1.流体の高速吐出遮断と開始ができる。 2.粉体の圧搾破損による流路の詰まり、流体の特性変
化などのトラブルが発生しない。 3.さらに以下示す特徴を、本発明のポンプは合わせ持
つことができる。
According to the fluid rotating device using the present invention, the following effects can be obtained. 1. High-speed discharge interruption and start of fluid can be performed. 2. No troubles such as clogging of the flow channel and change in fluid characteristics due to powder compression damage occur. 3. Further, the pump of the present invention can have the following features.

【0124】高粘度流体の高速塗布ができる。A high-viscosity fluid can be applied at a high speed.

【0125】超微少量を高精度で吐出できる。An extremely small amount can be discharged with high precision.

【0126】本発明を例えば表面実装のディスペンサ
ー、PDP,CRTディスプレイの蛍光体塗布、液晶パ
ネルのシール材塗布等に用いれば、その長所をいかんな
く発揮でき、効果は絶大なものがある。
If the present invention is applied to, for example, a surface mount dispenser, a phosphor coating for a PDP or CRT display, or a sealant coating for a liquid crystal panel, the advantages can be fully exhibited and the effect is enormous.

【0127】さらに本発明のもたらす波及効果は微少流
量ディスペンサーに留まらないと思われる。流体動圧軸
受の原理を利用した動圧シールはさまざまな分野で用い
られているが、そのほとんどは静的な状態しか考慮され
ていない。本発明の実施例のような、動圧シールをダイ
ナミックに切り替えて用いるような用途において、本発
明が提示したシールの基本原理とメカニズムは、動圧シ
ールの過渡状態の特性改善を図るものとして多いに有用
と思われる。
Further, it is believed that the ripple effect of the present invention is not limited to micro flow dispensers. Dynamic pressure seals using the principle of a fluid dynamic bearing are used in various fields, but most of them consider only a static state. In applications where the dynamic pressure seal is dynamically switched and used, as in the embodiment of the present invention, the basic principle and mechanism of the seal presented by the present invention are often used to improve the characteristics of the dynamic pressure seal in the transient state. Seems useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例によるディスペンサーを
示す正面断面図
FIG. 1 is a front sectional view showing a dispenser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の吐出部の拡大断面図FIG. 2 is an enlarged sectional view of a discharge section of the embodiment.

【図3】本発明の原理を説明するグラフFIG. 3 is a graph illustrating the principle of the present invention.

【図4】可動スリーブとピストンの変位曲線を示すグラ
FIG. 4 is a graph showing displacement curves of a movable sleeve and a piston.

【図5】1重ピストン式と2重ピストン式の圧力特性の
解析結果を示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing analysis results of pressure characteristics of a single piston type and a double piston type.

【図6】2重ピストン式でピストンのストロークを各種
変えた場合の圧力特性の解析結果を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing an analysis result of a pressure characteristic when a piston stroke is variously changed in a double piston type.

【図7】図6におけるφ=0.375の場合の圧力特性のグラ
FIG. 7 is a graph showing pressure characteristics when φ = 0.375 in FIG. 6;

【図8】従来例のエアーパルス方式を示す図FIG. 8 is a diagram showing a conventional air pulse method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 軸 7 ポンプ室 8 吸入口 9 吐出口 11 回転を与える手段 16 電磁歪素子 17 吸入孔 2 shaft 7 pump chamber 8 suction port 9 discharge port 11 means for giving rotation 16 electromagnetic distortion element 17 suction hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 修治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西川 英信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山内 大 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 洋一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3H075 AA17 BB03 BB11 BB15 BB30 CC11 CC16 CC26 CC30 DA03 DA04 DA06 DA11 DA15 DA19 DB02 4F041 AA02 AA05 AB02 AB05 BA02 BA10 BA34 4F042 AA06 BA03 BA12 CB02 CB07 CB11 CB19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shuji Ono 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Yamauchi Dai 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Yoichi Nakamura 1006 Okadoma Makoto Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. BB15 BB30 CC11 CC16 CC26 CC30 DA03 DA04 DA06 DA11 DA15 DA19 DB02 4F041 AA02 AA05 AB02 AB05 BA02 BA10 BA34 4F042 AA06 BA03 BA12 CB02 CB07 CB11 CB19

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストンを収納するスリーブと、前記ピ
ストンと前記スリーブのそれぞれを概略逆位相で駆動す
る軸方向駆動手段と、前記スリーブを収納するハウジン
グと、前記スリーブと前記ハウジングで形成される流体
輸送室と、この流体輸送室と外部を連絡する前記ハウジ
ングに形成された流体の吸入口及び流出口と、前記流体
輸送室と前記吐出口の間の流体抵抗の増減を図るため
に、前記軸方向駆動手段によって前記スリーブと前記ハ
ウジング間で形成される流路の間隙が変化するように構
成されていると共に、前記ピストンの断面積と変位をa
p,Xpt及び、前記スリーブの断面積と変位をas,Xstとし
て、下記(1)式のパラメータ:φ(無次元)を定義し
たとき、 【式1】 φ≧0.15となるように構成されていることを特徴とする
流体吐出装置。
1. A sleeve for accommodating a piston, axial driving means for driving the piston and the sleeve in substantially opposite phases, a housing for accommodating the sleeve, and a fluid formed by the sleeve and the housing. In order to increase or decrease fluid resistance between the fluid transport chamber and the discharge port, the transport chamber, a fluid inlet and an outlet formed in the housing communicating the fluid transport chamber with the outside, The directional drive means is configured to change the gap of the flow path formed between the sleeve and the housing, and the cross-sectional area and displacement of the piston are changed by a
Assuming that p, Xpt and the cross-sectional area and displacement of the sleeve are as and Xst, the following equation (1) parameter: φ (dimensionless) is defined as follows: A fluid ejection device, characterized in that φ ≧ 0.15.
【請求項2】 0.15≦φ≦1.2であることを特徴とする
請求項1記載の流体吐出装置。
2. The fluid ejection device according to claim 1, wherein 0.15 ≦ φ ≦ 1.2.
【請求項3】 前記スリーブと前記ハウジングを相対的
に回転させる手段が設けられていることを特徴とする請
求項1記載の流体吐出装置。
3. The fluid ejection device according to claim 1, further comprising means for relatively rotating the sleeve and the housing.
【請求項4】 流体抵抗の増減を図る手段は、前記スリ
ーブと前記ハウジングの間に形成された動圧シールであ
ることを特徴とする請求項3記載の流体吐出装置。
4. The fluid ejection device according to claim 3, wherein the means for increasing or decreasing the fluid resistance is a dynamic pressure seal formed between the sleeve and the housing.
【請求項5】 前記スリーブと前記ハウジングの相対的
な回転によって、前記流体輸送室内の流体を加圧するポ
ンプ手段が設けられていることを特徴とする請求項3記
載の流体吐出装置。
5. The fluid discharge device according to claim 3, wherein a pump means for pressurizing the fluid in the fluid transport chamber by a relative rotation of the sleeve and the housing is provided.
【請求項6】 軸方向駆動手段は電磁歪素子であること
を特徴とする請求項1記載の流体吐出装置。
6. The fluid discharge device according to claim 1, wherein the axial driving means is an electromagnetic strain element.
【請求項7】 電磁歪素子の両端の出力軸を利用して、
前記ピストンと前記スリーブを駆動したことを特徴とす
る請求項6記載の流体吐出装置
7. Using the output shafts at both ends of the electromagnetic distortion element,
7. The fluid ejection device according to claim 6, wherein the piston and the sleeve are driven.
【請求項8】 一端をフロント側としもう一方の端部を
リア側とする電磁歪素子と、この電磁歪素子を貫通しか
つこの電磁歪素子の前記リア側に押圧されたピストン
と、前記電磁歪素子と前記ピストンを収納するハウジン
グと、このピストンのリア側を回転自在に支持するリア
側スリーブと、前記ピストンのフロント側を収納しかつ
前記電磁歪素子の前記フロント側に押圧されたスリーブ
と、このスリーブを回転自在に支持するフロント側シリ
ンダと、前記ピストン及び前記スリーブを軸方向に移動
可能に構成すると共に、前記ピストンと前記スリーブの
いずれかに回転を与える手段と、前記スリーブと前記フ
ロント側シリンダで形成される流体輸送室と外部を連絡
する加圧流体の流入口及び流出口から構成される流体吐
出装置において、前記流体輸送室内室と前記流出口の間
の流体抵抗の増減を図るために、前記電磁歪素子の駆動
によって前記スリーブと前記ハウジング間で形成される
流路の間隙が変化するように構成されていることを特徴
とする請求項1記載の流体吐出装置。
8. An electrostrictive element having one end as a front side and the other end as a rear side, a piston penetrating through the electrostrictive element and pressed against the rear side of the electrostrictive element, A housing that houses the strain element and the piston, a rear sleeve that rotatably supports the rear side of the piston, and a sleeve that houses the front side of the piston and is pressed against the front side of the electromagnetic strain element. A front-side cylinder that rotatably supports the sleeve, a means for axially moving the piston and the sleeve, and a means for imparting rotation to one of the piston and the sleeve; In a fluid discharge device comprising an inlet and an outlet for a pressurized fluid that communicates with a fluid transport chamber formed by a side cylinder and the outside, In order to increase or decrease the fluid resistance between the fluid transport chamber and the outlet, the gap of the flow path formed between the sleeve and the housing is changed by driving the electrostrictive element. The fluid ejection device according to claim 1, wherein:
【請求項9】 前記ピストンのフロント側端面と、その
対向面の相対移動面に流出口へ連絡する流路の開口部が
形成されていることを特徴とする請求項8記載の流体吐
出装置。
9. The fluid discharge device according to claim 8, wherein an opening of a flow passage communicating with an outlet is formed on a front end surface of the piston and a movement surface of the piston opposite to the front end surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386999B1 (en) 2006-11-15 2014-04-18 무사시 엔지니어링 가부시키가이샤 Method and device for discharging liquid material

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KR101386999B1 (en) 2006-11-15 2014-04-18 무사시 엔지니어링 가부시키가이샤 Method and device for discharging liquid material

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