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JP3590300B2 - Method and apparatus for discharging liquid at high speed and precision - Google Patents

Method and apparatus for discharging liquid at high speed and precision Download PDF

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JP3590300B2 JP15400099A JP15400099A JP3590300B2 JP 3590300 B2 JP3590300 B2 JP 3590300B2 JP 15400099 A JP15400099 A JP 15400099A JP 15400099 A JP15400099 A JP 15400099A JP 3590300 B2 JP3590300 B2 JP 3590300B2
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Description

【０００１】
【産業の属する技術分野】
本発明は、液体を微量に吐出または塗布する分野において、液体の微量吐出または塗布を高速にかつ精密に制御する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所望の量の液体を吐出させるには液体定量吐出装置を用い、また、所望の形状に液体を塗布するには前記液体定量吐出装置とさらに被着体をまたはノズルを動かすロボットを使用する方法を用いるのが一般的である。
液体を吐出する技術には、調圧した圧縮空気を液体に所望の時間与えるＡｉｒ式とよばれる方法や、駆動源に連接した押部材を液密に配接した押部材を所望の量だけ移動させるプランジャ式とよばれる方法が知られている。
Ａｉｒ式は、圧縮空気を利用する極めてシンプルな方法であり、貯留容器を除けば圧縮空気のみが液体に接触するため、液体をクリーンな状態に保ちつつ使用することが可能であるという利点があり、非常に一般的に使用されている方法である。
一方、プランジャ式は、接液する押部材の断面積と、押部材の移動量とで吐出される液体の体積を決められる利点があり、液体の充填・分注作業や、極めて微量な液体を塗布する場合に使用されている方法である。
【０００３】
所望の形状に液体を塗布するには、貯留容器内の液体にこれら方法により液体を流動させることで吐出口であるノズル先端より液体を吐出させ、この前記装置の吐出口と被着体のどちらか一方、または両方を相対的に移動させることにより、液体を所望の形状に描画させることで行われている。しかし、これら方法は、液体が一定の流速を得るまでに時間を要するため、一定流速となるまでの時間、塗布線の描画を均一ならしめることが非常に難しかった。特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合には、この影響が顕著で、具体的には塗布線の始点部の細り・切れ、終点部での太り・溜まりといった形でその影響が現れる。たとえば半導体製造工程において、電子材料を基板上に規則的にまたは不規則にポイント塗布、線状塗布等するに当って使用されている従来の定量吐出装置としては、たとえば特開平４−４９１０８号公報に開示された吐出装置は、吐出口から吐出される液体の吐出量を、スクリューの回転速度、回転時間等をもってコントロールするものであり、これによれば、スクリューの回転速度と停止時期の精度良い制御によって、液体の粘度、流動性や貯留容器内の液体量に影響されることなく、連続的な吐出においても液体の吐出量を安定させ、定量吐出を果たすことができるとする。ここでは、液体の吐出および停止を、スクリューの回転および停止のそれぞれによって行うこととしており、吐出の停止時においてなお、吐出口が物理的な開放状態にあることから、とくに、液体の粘度が低い場合、貯留容器内の液体を加圧する場合、スクリューの外周面とスクリューハウジングの内周面とのクリアランスが大きい場合等には、液体の吐出停止時の液切れが悪く、また、液体の重量および液体加圧力に起因する液体の洩出があるという問題があり、この一方で、かかる問題点の解決を図るべくスクリューの外周面とスクリューハウジングの内周面とのクリアランスを小さくした場合には、たとえば電子材料中のフィラーが破壊されるという他の問題があった。
【０００４】
さらにＡｉｒ式の場合、圧縮性に優れる空気を使用するために、急速に所望の圧力を得ることは極めて難しく、この方法で線の始点や終点を線中央部と同一の形状に形成させることはさらに困難であった。加えて、周辺雰囲気の変化や、液体自身の化学反応等に応じて液体の粘度が変化するために、調圧された一定の空圧を作用させるこの方法では、液体の粘度変化に応じて吐出量が変化してしまう問題もあった。このように、粘性変化を有する液体をＡｉｒ式吐出機で繊細な形状に塗成させることは不可能であった。
【０００５】
プランジャ式の場合は、所望体積量の吐出に本質的機能があるため、所望の量を正確に分注、充填する用途が主であった。また、ピストン移動量が吐出量を決める方法であり、精密性・定量性に優れた特徴があるため、その吐出作業は極めて慎重に、ゆっくりと行われるのが一般的である。このようにこの方法は、一定量を正確に吐出・塗布するところにその技術の本質を置くため、吐出中の流速に変化が起こっても、結果として塗布量が均一となればそれで良い方法である。さらに、その方法が高粘性液体の吐出に使用することは避けられている。これは、高粘性液体を流動させるためには、非常に大きな力を液体に作用させる必要があることに起因する。この大きな力は、貯留容器やピストンの膨張・歪み、さらには弾性変形のほとんど無い液体にまで圧縮を引き起こし、これらの変形がその方法の特徴である精密性・定量性を損なわせる原因となるためである。
特に、高粘性液体を高速に塗布する場合や、低粘性液体の場合でもノズルが細い場合や長い場合は、極めて高い圧力を液体に作用される必要があるため、前記膨張・歪み・圧縮といった変形が著しく、さらに吐出口のみが大気に露出しているというその方法特有の特徴から、これら変形の影響を、液体に高い圧力を作用させるほど、また吐出口が小径であるほど受けやすかった。具体的には、吐出の遅れ・液体のタレ、線形状の塗布においては切れ・溜まり・歪みといった現象でその影響が現れていた。これらの変形は極めてわずかなものであるが、前記諸変形に依存する影響は微細な形状の塗布を行う場合や、微量な塗布の場合、さらには高速に塗布を行う場合には、この弾性変形による影響は致命的な問題であり、このように高い圧力を必要とする場合にその方法を用いることは全くナンセンスである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液体を微量に吐出または塗布するに際し、液体の粘度に依存されず、高速にかつ精密に所望の塗布形状を形成する方法および装置の提供を目的とする。特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合であっても、線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御でき、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成ができる方法および装置を提供することを目的とする。
本発明は、フィラーの破壊のおそれなしに、吐出の停止時に液切れ性を高め、また、液体の洩れ出しを十分に防止した液体吐出方法を提供することを目的とする。本発明は、液体が一定の流速を得るまでに時間を要することなく、塗布線の描画を均一ならしめることが可能な液体の吐出または塗布方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【０００８】
吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにしており、したがって本発明は、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【０００９】
液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行っており、したがって本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行うことを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１０】
液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより行い、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御することを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１１】
液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御しており、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御すること、さらに液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御することを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
液体の塗布を線形状に行うことを特徴としており、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御すること、さらに液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御すること、さらにまた液体の塗布を線形状に行うことを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１２】
また、本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体を加圧するプランジャ、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、プランジャおよび吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１３】
上記の吐出圧制御手段は、入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整すべく機能する手段であり、したがって本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１４】
吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有しており、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１５】
上記のプランジャは、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材であり、さらに好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材であり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、さらに好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１６】
上記の作動制御手段が、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる手段であり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、好ましくは液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、さらに好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、最も好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１７】
さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けてなり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、好ましくは液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、さらに好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、最も好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、好ましくは吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段、さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、液体貯留容器から吐出バルブを経て定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする方法である。
以下にこの発明の実施の形態を、液体温度制御手段を備えた態様で説明する。
上記の方法における液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより、好ましくは貯留された液体の減少する速度を一定または可変に制御することにより行う。液体の温度の制御は、液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように制御することにより行う。
【００１９】
また、本発明は、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けたことを特徴とする装置である。Ａｉｒ式もプランジャ式も対象にする。以下、特に記述しない場合はプランジャ式についてあるいは共通のことについて説明するものである。
上記の吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有することを特徴とする。上記の加圧手段は、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段であり、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材である。上記記の押部材は、それを加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えたものである。上記の作動制御手段は、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなることを特徴とする。上記の液体温度制御手段は、液体貯留容器内と吐出バルブ内で液体温度をそれぞれ検出する温度センサと、温度センサからの信号に基づいて所望温度となる加熱冷却ユニットを設けてなることを特徴とする。
【００２０】
上記の液体温度制御手段について説明する。
液体の粘度変化は、温度変化によるものの他に、例えば化学反応によっても起こるが、この粘度変化により吐出量が微妙なレベルでばらつく。しかし、従来法においては、スクリューの回転速度と停止時期の精度良い制御に向けられおり、液体の粘度、流動性や貯留容器内の液体量について考慮することがなかった。
本発明者らは液体の温度が変化しないよう制御することは粘度変化を起こす一要因、それも主なる要因を抑えることであり有効であるはずだという仮説を立て、幾多の実験を行い、ついに温度変化による粘度変化が起こらないように、液体の温度を一定に制御することが定量的に液体を吐出するために有効であることを証明することができた。
上記の液体の温度の制御は、方法的には、液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように制御することにより行う。装置的には、液体貯留容器内と吐出バルブ内で液体温度をそれぞれ検出する温度センサと、温度センサからの信号に基づいて所望温度となる加熱冷却ユニットを設けてなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の特徴点である、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすること、装置的には吐出口を機械的に開閉することについて説明する。たとえば比較的少量の液体の定量吐出に当っては、吐出の終了後における流路内圧力、とくには吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることで、その後の液体吐出を常に一定の流路条件の下にて行うことができ、従って、液体貯留容器内の液体の加圧力、加圧時間等を設定することで、それらに応じた吐出量を、高い信頼性をもって繰返し再現することができる。この一方で、比較的多量の液体を定量吐出する場合には、上述したところに加え、液体吐出中にもまた、液体圧力の検出結果に基づいて、供給液体の圧力を、たとえば検出圧力の変動が小さくなるようにすることで、所期した通りの定量吐出を行うことができる。
【００２２】
またここでは、液体貯留容器内の液体の、加圧力の増加とタイミングを合わせて吐出バルブの吐出口を機械的に開放することで液体吐出をタイムラグ無しに開始することができる。そして、吐出の終了に際しては、加圧力の増加分を除去し、併せてバルブの吐出口を機械的に閉止することで、液体の洩出のおそれなしに、高い液切れ性をもって定量吐出を終了することができる。
このようにして一回の定量吐出を終えた後の、流路内の液体圧力は、前述したように、液体圧力に応じて、予め定めた特定値となるようにコントロールされる。
【００２３】
この発明の上記の装置では、加圧手段への圧力信号および加圧時間信号に基づいて、液体貯留容器内の液体を、圧力信号に応じた圧力に、加圧時間信号に応じた時間加圧するとともに、加圧手段の作動とタイミングを合わせて吐出バルブを開放して、その吐出口から液体を吐出することで、タイムラグなしに吐出を開始することができる。ここで、加圧手段による液体の加圧時間が所定の時間に達し、これによって液体の吐出量が所定量に達したときは、吐出バルブの機械的な閉止を、加圧手段の作動停止とタイミングを合わせて行う。吐出バルブはこの閉止によって、吐出口を物理的に閉止されることから、すぐれた液切れ性をもたらすとともに、その後の液体の不測の洩出を完全に防止することができる。このようにして一回の吐出を終えた後は、圧力センサをもって吐出近傍部分の液体圧力を検出するとともに、この時の圧力信号を制御手段へ入力する。制御手段はこの信号に基づいて、吐出口近傍部分の残圧を、予め定めた特定値とするべく、加圧手段をもって液圧の増加もしくは減少をもたらす。なおここで、検出液圧が上記特定値と一致するときは、加圧手段の再作動が不要であることはもちろんである。吐出終了後の吐出口近傍部分、ひいては、液体流路の内圧を、このように、常に一定値として流路条件の変動を除去した場合には、次回の定量吐出に際して、液体の加圧力、加圧時間等を、不確定要素を考慮することなく決定することができ、また、高精度の定量吐出を行うことができる。
ところで、液体の一回の吐出が、液体の線状塗布等のように、比較的長い時間にわたって継続される場合には、その吐出の途中においても圧力センサによる圧力検出を行ない、この検出結果に基いて、加圧手段による液体加圧力をコントロールすることが好ましい。
【００２４】
このような装置において、好ましくは、吐出バルブをニードルバルブとする。ニードルそれ自体は、十分小型化できるので、たとえば、１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度の高圧下にても、比較的小さな駆動力によって、円滑にかつ迅速に開閉変位することができ、従って、吐出の終了時の液切れ性を高め、また、吐出の開始時のタイムラグをより有効に除去することができる。
しかも、駆動力が小さくて済むこととの関連において、吐出バルブの全体を小型化することもできる。
そして、より好ましくは、前記ニードルバルブに、液体圧力補償ピストンを設ける。
これによれば、液体圧力補償ピストンの進退変位をもって液体流路、なかでも吐出およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、ニードルバルブが開放作動させるときは、吐出口近傍部分に占めるニードルの体積が減少し、逆に、ニードルバルブを閉止作動させるときはニードルの占有体積が増加することになるので、前者の場合には、液体圧力補償ピストンを進出変位させることで、吐出近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、そのピストンを後退変位させることで液圧の増加を防止することができる。
従って、この液体圧力補償ピストンは、吐出の終了後における液体残圧を、予め定めた特性値とするために、前記加圧手段とともに、または、それに代えて適用することもできる。
さらに、このような装置において、ワークに対して吐出ノズルを移動させる必要がある場合には、その吐出ノズルを、たとえば直角座標型、即ち三次元方向へ変位させることができるマニピュレータに取付けることが好ましく、そして、このマニピュレータの制御を加圧手段の制御および吐出バルブの制御に同期させて制御することがさらに好ましい。
【００２５】
前記した通り、この発明の液体定量吐出装置は、Ａｉｒ型も対象にしている。以下、Ａｉｒ型装置について説明すると、前記の加圧手段が、液体貯留容器内へ進入させたプランジャの進退変位を司るエアシリンダにて構成されるとともに、このエアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より大きくしたものである。この装置では、制御手段からの信号に基づいて電磁切換弁を作動させて、たとえば複動型とすることができるエアシリンダ内へ所定圧力の加圧空気を導入して、液体貯留容器内の液体をプランジャをもって加圧するとともに、これとタイミングを合わせて吐出バルブを開放することで、エアシリンダへの供給圧力と対応する圧力の液体を、バルブの吐出口から、ほとんどタイムラグなしに吐出することができる。
この一方で、液体圧力、ひいては、シリンダへの供給圧力と、吐出時間等との関連で定まる液体吐出量が所定量に達した時には、制御手段の作用下で、エアシリンダへの加圧空気の供給停止と、吐出バルブの閉止とを同時に行わせることで、これもまたほとんどタイムラグなしに、液体の吐出を停止することができ、これによって、すぐれた定量吐出精度をもたらすことができる。
しかも、ここにおける吐出の停止は、吐出バルブの機械的な閉止によって行われるので、すぐれた液切れ性を実現できることはもちろん、その後の液体の洩出を極めて効果的に防止することができる。
【００２６】
ところで、このような液体の定量吐出を、短いタクトタイムにて繰返し行って吐出作業能率を高めるためには、プランジャによる液体の加圧力を高めて単位時間当たりの吐出量を多くすることが必要となるところ、一般的な工場のライン空気圧は５〜７ｋｇｆ／ｃｍ２ 程度の低圧であるので、その空気圧をそのままエアシリンダに供給するだけでは、液体圧力を所期するほどには高めることができず、従って、吐出作業能率にも自ずと限界があった。そこでこの装置では、エアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より十分大きくして、そこへの供給圧力が低くてもプランジャの圧下力を十分大ならしめることで、液体圧力の所要に応じた増加を可能として定量吐出のタクトタイムの短縮を担保する。
なお、この場合の液体圧力の調整、直接的にはエアシリンダへの供給圧力の調整は、空圧系に設けた減圧弁によって行うことができる。
このような装置において好ましくは、吐出バルブの吐出口近傍部分に、液体圧力を検出する圧力センサを設けるとともに、圧力センサからの信号に基づいてエアシリンダへの供給圧力を調整する調圧手段を設ける。
これによれば、圧力センサの検出信号を制御手段に入力し、そしてこの制御手段から調圧手段、好ましくは電空レギュレータに出力される調圧信号に基づいて調圧手段を作動させることで、エアシリンダへの供給圧力を所要に応じて自動的に調整することができ、併せて、液体の吐出中の圧力変動を、迅速かつ円滑に自動補正することもできる。
【００２７】
ここでまた好ましくは、前記吐出バルブをニードルバルブとする。
ニードルそれ自体は、十分小型化できるので、たとえば、１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２ 程度の高い液圧下にても、比較的小さな駆動力によって、液圧にほとんど影響されることなく、円滑かつ迅速に開閉変位させることができ、従って、吐出の停止時の液切れ性を高めるとともに、吐出の開始時および停止時のタイムラグをより有効に除去することができる。
しかも、駆動力が小さくて済むこととの関連において、吐出バルブの全体を小型化することもできる。
そして、より好ましくは、前記ニードルバルブに、液体圧力補償ピストンを設ける。
これによれば、液体圧力補償ピストンの進退変位をもって流体流路、なかでも吐出口およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、ニードルバルブを開放作動させるときは、吐出口近傍部分に占めるニードルの体積が減少し、逆に、ニードルバルブを閉止作動させるときはニードルの占有体積が増加することになるので、前者の場合には、液体圧力補償ピストンを進出変位させることで、吐出口近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、そのピストンを後退変位させることで液圧の増加を防止することができる。
従って、この液体圧力補償ピストンは、吐出の終了後における液体残圧を、予め定めた特性値とするために、前記エアシリンダとともに、または、それに代えて適用することもできる。
【００２８】
さらに好ましくは、液体貯留容器と吐出バルブとの間の液体流路に、プランジャに貫通する上向部分を設ける。
液体貯留容器へのプランジャの進入当初には、好ましくは液体貯留容器に気密に内接するプランジャと容器内液面との間に空気が封じ込められることになるも、流体流路に、プランジャに貫通する上向部分を設けた場合には、液体の定量吐出に先立つそのプランジャの押し込みにより、液面の上方に封じ込められたその空気は、上向部分を経て液体貯留容器から円滑に排出されるので、その後の定量吐出に先立って、封入空気の圧縮性等が液体圧力の増減に及ぼす影響を十分に除去することができる。
【００２９】
【作用】
（１）方法的には、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることにより、装置的には、吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有することにより、たとえば比較的少量の液体の定量吐出に当っては、吐出の終了後における流路内圧力、とくには吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることで、その後の液体吐出を常に一定の流路条件の下にて行うことができ、したがって、液体貯留容器内の液体の加圧力、加圧時間等を設定することで、それらに応じた吐出量を、高い信頼性をもって繰返し再現することができる。
液体の吐出が遅れる理由が、液体の圧力を上昇させる時間を要する点と、吐出に使われるべきエネルギーが前記変形に使用される点とにあるので、液体を与圧することは、短い時間で所望の力を液体に作用させることが可能であること、ならびに、予め前記変形を引き起こさせることは、吐出中にさらなる変形を防止させることが可能であること、のような効果をもたらし、液体を流動させるエネルギーを効果的に使用することが可能となる。与圧は吐出時に加える圧力と同等の力を与えること、ならびに、同等の力で吐出を終了させることが好ましい。
【００３０】
（２）液体の温度を一定に制御することにより、液体の粘度変化を起こす一要因、それも主たる要因を抑制することができ、液体を安定して定量的に吐出することができる。
（３）液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより、ノズル内で受ける管内抵抗に勝る推進力を液体に作用させることになり、液体の吐出流速が一定になるよう制御される。
液体は描画する塗布形状に最適なノズルの内を流動して吐出されるため、少なからずノズル内で管内抵抗を受けるが、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより、特に、高粘性流体を吐出するような極めて高い抵抗を液体が受ける場合に有効であり、この抵抗がいかに高くとも、前記抵抗に勝る推進力を液体に作用させることになり、液体の吐出流速が一定になるよう制御される。（４）貯留された液体の圧力の制御は、貯留された液体の減少する速度を制御する、より具体的には一定または可変に制御することにより、吐出開始から吐出終了に至るまで、液体の吐出流速を一定または所望にすることができる。
貯留された液体の減少する速度を制御する、より具体的には一定または可変に制御するということは、所望の体積量に到達さえすれば時間は問わないという従来法に、時間的概念を加え、所望の体積量に到達させるその過程においても、所望の量ずつ吐出体積量を増加させることを可能としたことを意味する。これにより、液体の粘度に依存せずに塗布が可能となったことに加えて、従来好まれなかった高粘度液体を用いた吐出においても、押部材、貯留容器の弾性による影響を効果的に排除することができ、その使用を可能ならしめ、安定した塗布形状を容易に形成させることを可能とし、さらに液圧を大気圧に戻す必要が無いために作業を高速に行うことが可能となったものである。
【００３１】
（５）容器に貯留された液体に精密に配設された押部材の、移動量で液体の吐出量を、移動速度で吐出流速を制御することにより、かつ、吐出開始前には液体を一定に与圧し、吐出終了時には大気圧より高圧な液圧で、好ましくは吐出開始前の与圧と同圧となったときに、吐出を終了するよう液体を制御することにより、粘度の変化による影響を排除できることで、ノズル先端から吐出される液体の流速を常に一定になるように制御することことが可能となった。さらに、特に、従来問題となっていた線形状の塗布における始点部・終点部の形状形成を容易にならしめるものである。特に、これは線形状に塗布を行うとその効果が顕著に現れ、従来技術では不安定であった線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御可能となり、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成が可能となった。
（６）押部材を加圧するエアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より十分大きくすることで、そこへの供給圧力が低くてもプランジャの加圧力を十分大ならしめることで、液体圧力の所要に応じた増加を可能として定量吐出のタクトタイムの短縮を担保することが可能となった。
（７）押部材を加圧する動力源としてモータを用いることにより、モータが発生するエネルギーが液体を流動させるために必要なエネルギーに比べはるかに高いため、押部材の移動速度を一定に保つことが可能である。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例を図面に示すところに基づいて説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
図１〜図３に基づいて説明する。
図１、図３は、本発明の液体定量吐出装置一実施の形態を示す要部断面図である。図２は自動調圧装置の処理手順示すフローチャート図である。
図１に示す実施例は、図４の液体温度制御手段を付加する対象となる装置であり、図１中、１は液体貯留容器を、２は、吐出バルブとしてのニードルバルブをそれぞれ示す。
図４は液体温度制御手段を備えた液体定量吐出装置の説明図であり、貯留容器内と吐出バルブ内とに液体の温度を測定する温度センサーと、温度センサーからの信号を入力し加熱冷却ユニットへ信号を出力する温度制御部と、温度制御部からの信号により所望の温度となる加熱冷却ユニットとを、例えば図１の装置に付加した装置であり、加熱冷却ユニットで液体貯留容器と吐出バルブとを覆った例である。液体の温度は常に所望の温度となるよう制御されており、貯留容器内の液体温度と、吐出バルブ内の液体温度とが温度制御部により管理されている。貯留容器と吐出バルブとを連通する液送チューブの距離が長くなる場合や、吐出間隔が長く、液体の温度が変化し得るほどの時間を掛けて、液体が液送チューブを通過する場合は、液送チューブ内に温度センサーを配設し、さらに液送チューブの一部または全長に渡って加熱冷却ユニットで覆うことが望ましい。この場合、液送チューブの長さや吐出間隔に応じて、液送チューブ内に配設する温度センサーの数を決めることが望ましい。また、環境温度を所望の温度に制御可能な恒温槽内に本装置すべてを収納しても同様な効果が得られる。
【００３４】
図１に示すように、液体貯留容器１は、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、ホルダ４は、シリンジ３の着脱を可能ならしめる。また、液体貯留容器１には、圧力センサ１８ａを設け、液体貯留容器１内の圧力を計測し、その計測結果を制御信号として出力すべく構成する。
そして、かかる液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加圧する加圧手段５は、モータ６の出力軸に取付けたボールねじ７に螺合され、ボールねじ７の回転に伴って昇降変位する雌ねじ部材８に、ロッド９を介してプランジャ１０を連結することによって構成してなり、ここでプランジャ１０は、好ましくは、シリンジ３に液密に内接する。
またここで、液体貯留容器１に、液体流路１２を介して接続したニードルバルブ２は、流路１２に連通して吐出口１３に至るアウトレットスペース１４内で進退変位して、その吐出口１３を開閉するニードル１５と、このニードル１５の進退作動をもたらす、ここでは複動型のシリンダ１６とからなり、ニードル１５をシリンダ１６のピストン１７に連結してなる。
さらにここでは、前記吐出口１３の近傍部分、図に示すところでは、ニードルバルブ２への流路１２の接続部に、その流路１２内の液体の圧力を検出する圧力センサ１８ｂを配設するとともに、この圧力センサ１８ｂによる検出信号を入力する制御手段１９を設ける。
ここにおけるこの制御手段１９は入出力部、演算部、記憶部を備え、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出結果に基づいて、吐出開始時の吐出圧の自動調整や、流路１２内、特には吐出口近傍部分の液圧が、吐出の停止時に、より好ましくは吐出時にもまた、予め定めた特定値となるように、モータ６の作動をコントロールする他、液体の吐出に当っての、モータ６の回転速度、回転時間等とともに、ニードルバルブ２の切換弁２０の作動をもコントロールすべく機能する。
【００３５】
以上のように構成してなる装置による液体の定量吐出に当っては、たとえば、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出圧力に基づき、制御手段１９をもってモータ６を作動させて、シリンジ３内のプランジャ１０を下降もしくは上昇させ、吐出開始時の吐出圧の自動調整を行い、さらには、これによって液体流路１２内の液体圧力を、予め定めた特定値として、吐出開始前の流路条件を常に一定のものとする。
その後は、制御手段１９から吐出開始信号および吐出圧力信号を出力して、モータ６の所定速度で定速回転させて、シリンジ３内の液体を所要の圧力に加圧するとともに、そのモータ６の作動とタイミングを合わせて、シリンダ１６のピストン１７、ひいては、ニードル１５の後退変位をもたらして吐出口１３を開放し、その吐出口１３からの液体の吐出を開始する。
ところで、この吐出が比較的長い時間にわたる場合には、その吐出中にもまた、圧力センサ１８ｂによる圧力検出を行ない、その結果をモータ６の作動にフィードバックして回転速度等を修正することが、定量吐出精度を高める上で好ましい。
そして、液体の所定量の吐出に見合った所定時間の経過時には、制御手段１９から、モータ６および切換弁２０のそれぞれに、吐出終了信号を出力してモータ６の回転停止と、ニードルバルブ２の閉止作動とを同時に行わせ、これによって一回の定量吐出が終了する。
この場合、特にニードルバルブ２のニードル１５は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に進出作動して吐出口１３を機械的に閉止するので、すぐれた液切れ性をもたらすとともに、吐出口１３の完全閉止を実現して不測の液洩れを十分に防止することができる。
【００３６】
図３は、この発明に係る装置の他の実施形態（図９〜図１１参照）を示す図である。
これはとくに、液体貯留容器１には、圧力センサ１８ａを設け、さらに液体圧力補償ピストン２１を設けたまたは設けないニードルバルブ２の吐出口１３の近傍部分、図ではニードルバルブ２への液体流入部に、液体圧力を検出する圧力センサ１８ｂを設けるとともに、圧力センサ１８ａおよび１８ｂのそれぞれの検出信号を制御手段１９に入力し、その制御手段１９では、エアシリンダ２７への供給圧力、ひいては液体圧力の外部設定信号３３に基づき、加圧空気供給経路に設けた調圧手段、好ましくは電空レギュレータ３４に、前記検出信号に応じた圧力調整信号を出力するべく構成したものである。
この装置では、液体の定量吐出中における圧力変動を圧力センサ１８ａまたは圧力センサ１８ｂで検出した場合に、電空レギュレータ３４の作動によって、エアシリンダ２７への供給圧力を調整することで、液体圧力の変動を、外部設定信号３３に基づいて自動的に補正することができる。
加えて、外部設定信号それ自体を変更した場合には、ニードルバルブ２に供給される液体の圧力を所要に応じて変更することができる。
【００３７】
次の上記構成の自動調圧装置の処理手順を図２のフローチャートにもとづいて説明する。
制御手段１９に吐出目標圧Ｐｍを入力して、スタートさせると、圧力センサー１８ａが吐出前の液体貯留容器１内の圧力ＰＢを検出し、検出した値を制御手段１９に送る（ステップ３）。その入力信号にもとづきニードルバルブ２の吐出口１３より短時間液を吐出し、その吐出後圧力センサ１８ａは容器内圧力ＰＡを検出し、検出した値を制御手段に送る（ステップ５）。制御手段１９の演算部は、入力された圧力値にもとづき吐出前後の液体貯留容器１内の圧力の変化を演算し（ステップ６）、両者が一致しない時には、加圧手段５に対して作動信号を発し、加圧手段５のプランジャ１０を微動させて液体貯留容器１内の圧力を微調整し、ステップ３に戻り再度液体貯留容器１内の圧力の比較を行い、その結果に応じ上記と同様の処理を行う。この処理は、圧力ＰＡと圧力ＰＢが一致するまで繰り返し行われる。
ステップ６において、吐出後の液体貯留容器１内の圧力ＰＡと吐出前の液体貯留容器１内の圧力ＰＢとが一致したと判断されると、そのときの圧力値を制御手段１９の記憶部に一時的に記憶させると共に、一致回数を計数するカウンターの数値を１にし、次いで一致信号が連続して入力され、その回数が予め定められた値に一致したかどうか判断に進む（ステップ７）が、作業開始時にはカウンターの数値は１である。ところで、予め定めた値は、圧力ＰＡと圧力ＰＢの一致が瞬間的なものなのか継続的なものかを判断するためのものであるから、その一致が瞬間的なものなのか継続的なものの一瞬なのか判断の不可能な１という値は採用することはないので、一致回数が１ということは、予め定めた値と一致しない。一定数に達していないときは、ステップ３に戻り上記の操作を繰り返し、ステップ６において両者が一致したと判定されると、そのときの圧力値が前回の圧力値と一致しているかどうか判定され、一致しているとカウンターの数値を＋１し、一致しないと判定されると、ステップ３に戻ると同時にカウンターをリセットする。このような処理を繰り返し、一致回数が予め定められた値と一致すると、そのときの容器内圧力が自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍとしてメモリーに記憶され（ステップ８）、この自動調圧目標値が決定すると次のステップに進み、ニードルバルブ２の吐出口１３近傍に設けられた圧力センサー１８ｂは吐出圧ＰＴＥＭＰを検出し、制御手段に入力し、この値を自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍと比較し、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍより小さいときにはプランジャを下降させるべく信号を発信し（ステップ９）、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍより大きいときにはプランジャを上昇させるべき信号を発信し（ステップ１０）てプランジャを規定量作動させて、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍに一致するまで、上記処理を繰り返し行う。また、本実施例では、ステップ１１において、吐出圧ＰＴＥＭＰと自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍとが一致するかどうかを判断して調圧をより確実なものにしている。
以上の操作で作業初期における吐出圧の調整を行うことができるが、自動調圧モードにしておくと、ステップ１２で作業中においてもステップ９〜ステップ１１の処理が行われるので、より正確な吐出圧の調整が行われる。
【００３８】
図５は、液体流路の他の構成態様を示す断面図であり、これは、液体貯留容器１の上部でプランジャ１０に貫通して延びる液体流路１２を形成したものである。この液体流路１２によれば、沈殿物が多い液体において、その沈殿物の吐出を有効に防止することができる。
【００３９】
図６は、液体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
ここでは、シリンジ３のホルダ４に、シリンジ３の下端開口とニードルバルブ２とのそれぞれに連通する液体流路１２を設ける。これによれば、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成することで、流路形成用のチューブを不要ならしめることができ、流路が長いことに起因する圧力応答性の低下を防止することができる。
【００４０】
図７は、ニードルバルブ２の他の構成態様を示す断面図である。
このニードルバルブ２は、アウトレットスペース１４と複動型のシリンダ１６との間に、シリンダ１６からは独立して、アウトレットスペース１４の区画に寄与する液体圧力補償ピストン２１を配設したものである。このピストン２１は、シリンダ１６側の室２２への加圧流体、たとえば加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積は低減すべく、そして、アウトレットスペース１４側の室２３へ加圧空気を供給してそれを後退変位させて場合には、アウトレットスペース１４の容積を増加させるべく機能する。
従って、圧力センサ１８で検出した、吐出口１３の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２１を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２１を幾分後退変位させることにより所期した通りの液圧を実現することが可能となる。
ちなみに、液体の吐出の開始に伴うニードル１５の後退変位によって、そのニードル１５の、アウトレットスペース１４内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２１を進出させ、逆に、ニードル１５の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２１を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
【００４１】
ところで、図示のニードルバルブおよび先に述べたニードルバルブのそれぞれにおいて、吐出口１３の閉止時の液切れ性を高めるためには、吐出口１３の、ニードル１５の着座位置より下方側への突出長さを極力短くして、吐出口１３の閉止後においてなお、その吐出口１３内に残留する液体を実質的に零とすることが好ましい。
このような液体定量吐出装置は、液体の塗布対象物としてのワークが、液体の吐出タイミング等との関連の下で適宜に変位する場合には、吐出バルブとしてのニードルバルブ２の位置を固定して使用に供することができる。
しかるに、ワークが特定位置に位置決め固定されるものであるときは、ニードルバルブ２を所要の位置および方向へ移動させることが必要となる。図８は、かかる場合の、実施形態を示すものであり、これは、ニードルバルブ２を直角座標型の三次元マニピュレータ２５に取付け、このマニピュレータ２５を、前記制御手段１９からの信号に基づいて位置信号を出力するコントローラ２６によって作動させることで、ニードルバルブ２の吐出口１３を三次元座標系の所要の位置にもたらすものである。
このような装置は、たとえばコンベアにてタクト搬送されるワークに用いて、すぐれた塗布効率をもたらすことができる。
【００４２】
実施例２
図９は、本発明の液体定量吐出装置の別の一実施の形態を示す要部断面図である。図９に示す実施例は、図３の吐出圧制御手段、場合によってはさらに図４の液体温度制御手段を付加する対象となる装置であり、図中、１は液体貯留容器を、２は、吐出バルブとしてのニードルバルブをそれぞれ示す。
ここにおける液体貯留容器１は、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、このホルダ４は、シリンジ３の所要に応じた着脱を自在ならしめる。
かかる液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加圧する加圧手段５は、ここでは、シリンジ内径の約２〜１０倍のボア径を有するエアシリンダ２７にて構成してなり、それのピストンロッド９の先端に、好ましくはシリンジ３に液密に内接してそこへ進入するプランジャ１０を取付ける。
またここでは、液体貯留容器１に、液体流路１２を介して接続したニードルバルブ２を、流路１２に連通して吐出口１３に至るアウトレットスペース１４と、このアウトレットスペース内で進退変位して、その吐出口１３を開閉するニードル１５と、このニードル１５の進退作動をもたらす、たとえば複動型のシリンダ１６とで構成してなり、ニードル１５の後端はシリンダ１６のピストン１７に連結してなる。
さらにここでは、複動型とすることができるエアシリンダおよび複動型シリンダ１６のそれぞれを、それぞれの電磁切換弁２８，２９に接続するとともに、これらの電磁切換弁２８，２９を、予め入力された時間信号に基づいて作動コントロールする制御手段１９に接続し、また、エアシリンダ２７への加圧空気の給排を司る一方の電磁切換弁２８を、たとえば手動減圧弁３０を介して加圧空気供給源３１に、そして、他方の電磁切換弁２９を加圧空気供給源３１に直接的に、それぞれ接続する。
【００４３】
このように構成してなる定量吐出装置では、液体の定量吐出に当たり、制御手段１９からそれぞれの電磁切換弁２８，２９に信号を出力して、エアシリンダ２７に、手動減圧弁３０によって設定された空気圧力を供給して、プランジャ１０を所要の力で圧下するとともに、それとタイミングを合わせてニードルバルブ２を開放して、所要の圧力に加圧された液体を、吐出口１３から、それの開口面積との関連で特定される一定時間吐出することにより、液体の定量吐出をタイムラグなしに高い精度で行うことができる。
この一方で、定量吐出の終了に当たっては、制御手段１９から電磁切換弁２８，２９への吐出終了信号に基づいて、エアシリンダ２７への加圧空気の供給を停止すると同時に、ニードルバルブ２の吐出口１３をニードル１５をもって機械的に確実に閉止する。従って、吐出口１３からの液体の流出は、ニードルバルブ２の閉止をもって完全に停止されることになり、ニードルバルブ２の閉止中の液洩れのおそれは十分に除去されることになる。
なお、この場合、ニードルバルブ２の、小さな寸法および堆積のニードル１５は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に後退および進出して吐出口１３の開閉を行うので、バルブ２の開閉の確実性と併せて、すぐれた応答性を実現することができる。
【００４４】
この実施の形態においても、図５は、液体流路の他の構成態様を示す断面図であり、これは、液体貯留容器１の上部でプランジャ１０に貫通して延びる上向部分を有する液体流路１２を形成したものである。
この液体流路１２によれば、沈殿物が多い液体において、その沈殿物の吐出を有効に防止することができる他、プランジャ１０のシリンジ３への挿入当初に、そのプランジャ１０と液体との間に封じ込められる空気を、液体の吐出に先立つプランジャ１０の押し込みに基づいて、液体流路１２の上向部分を経て十分に排出することができる。
【００４５】
図１０は、プランジャおよび液体流路の他の構成態様を示す図であり、これはプランジャ１０の下面の形状をシリンジ３の底部形状に近づけたものである。
これによれば、プランジャ１０をそれの下限位置まで下降させたときの、シリンジ内の残留空間を小ならしめて、液体の消費効率を高めることができる。また、図示のように、プランジャ１０の側部に液体流路１２を開口させたバルブには、封入空気の排出を一層容易に、かつ確実に行うことができる。
【００４６】
この実施の形態においても、図６は、液体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
これは、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成したところにおいて、シリンジ３のホルダ４に、シリンジ３の下端開口とニードルバルブ２とのそれぞれに連通する液体流路１２に設けたものである。これによれば、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成することで、流路形成用のチューブを不要ならしめることができ、流路が長いことに起因する圧力応答性の低下を防止することができる。
【００４７】
図１１は、ニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
このニードルバルブは、アウトレットスペース１４と複動型シリンダ１６との間に、シリンダ１６からは独立して、アウトレットスペース１４の区画に寄与する液体圧力補償ピストン２１を配設したものである。このピストン２１は、シリンダ１６側の室２２へ加圧流体、たとえば加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積を低減すべく、そして、アウトレットスペース１４側の室２３へ加圧空気を供給してそれを後退変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積を増加させるべく機能する。
従って、吐出口１３の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２１を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２１を幾分後退変位させることにより所期した通りの減圧を実現することが可能となる。
ちなみに、液体の吐出の開始に伴うニードル１５の後退変位によって、そのニードル１５の、アウトレットスペース１４内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２１を進出させ、逆に、ニードル１５の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２１を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
ところで、図示のニードルバルブおよび先に述べたニードルバルブのそれぞれにおいて、吐出口１３の閉止時の液切れ性を高めるためには、吐出口１３の、ニードル１５の着座位置より下方側への突出長さを極力短くして、吐出口１３の閉止後においてなお、その吐出口１３内に残留する液体を実質的に零とすることが好ましい。
【００４８】
以上のような液体定量吐出装置は、液体の塗布対象物としてのワークが、液体の吐出タイミング等との関連の下で適宜に変位する場合には、吐出バルブとしてのニードルバルブ２の位置を固定して使用に供することができる。
しかるに、ワークが特定位置に位置決め固定されるものであるときは、ニードルバルブ２を所要の位置および方向へ移動させることが必要となる。
かかる場合には、たとえば、ニードルバルブ２を直角座標型の三次元マニピュレータに取付け、このマニピュレータを、前記制御手段１９からの信号に基づいて位置信号を出力するコントローラによって作動させることで、ニードルバルブ２の吐出口１３を三次元座標系の所要の位置にもたらすことができ、コンベヤにてタクト搬送等されるワークに用いて、すぐれた塗布効率をもたらすことができる。
【００４９】
【発明の効果】
液体の粘度に依存されず、微量の液体を高速にかつ精密に所望の塗布形状に吐出または塗布する方法および装置を提供することができる。
特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合であっても、線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御でき、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成ができる方法および装置を提供することができる。
フィラーの破壊のおそれなしに、吐出の停止時に液切れ性を高め、また、液体の洩れ出しを十分に防止した液体吐出方法および装置を提供することができる。
液体が一定の流速を得るまでに時間を要することなく、塗布線の描画を均一ならしめることが可能な液体の吐出または塗布方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい液体定量吐出装置の態様を示す要部断面図である。
【図２】自動調圧装置の処理手順示すフローチャート図である。
【図３】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい液体定量吐出装置のさらに別の態様を示す要部断面図である。
【図４】液体温度制御手段を備えた液体定量吐出装置の態様を説明する図面である。
【図５】図１の装置の流体流路の他の構成態様を示す断面図である。
【図６】図１の装置の流体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
【図７】図１の装置のニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
【図８】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい装置の他の実施の形態を示す概略的斜視図である。
【図９】図３の吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい装置の別の態様を示す要部断面図である。
【図１０】図９の装置のプランジャおよび液体流路の他の構成態様を示す断面図である。
【図１１】図９の装置のニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 液体貯留容器
２ ニードルバルブ
３ シリンジ
４ ホルダ
５ 加圧手段
６ モータ
７ ボールねじ
８ 雌ねじ部材
９ ロッド
１０ プランジャ
１２ 液体流路
１３ 吐出口
１４ アウトレットスペース
１５ ニードル
１６ シリンダ
１７ ピストン
１８ 圧力センサ
１９ 制御手段
２０、２８、２９ （電磁部）切換弁
２１ 液体圧力補償ピストン
２２、２３ 室
２５ 三次元マニピュレータ
２６ コントローラ
２７ エアシリンダ
３０ 手動減圧弁
３１ 加圧空気供給源
３３ 外部設定信号
３４ 電空レギュレータ[0001]
[Technical field to which industry belongs]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for precisely and quickly controlling the discharge or application of a small amount of liquid in the field of discharging or applying a small amount of liquid.
[0002]
[Prior art]
In order to discharge a desired amount of liquid, a liquid dispensing apparatus is used, and in order to apply a liquid in a desired shape, a method using the liquid dispensing apparatus and a robot that moves an adherend or a nozzle is used. It is generally used.
Techniques for discharging liquid include a method called Air-type, which applies regulated compressed air to the liquid for a desired period of time, and a pressing member connected to a drive source that moves in a liquid-tight manner by moving a pressing member by a desired amount. A method called a plunger type is known.
The Air method is a very simple method using compressed air, and has the advantage that it can be used while keeping the liquid in a clean state because only the compressed air contacts the liquid except for the storage container. This is a very commonly used method.
On the other hand, the plunger type has the advantage that the volume of the liquid to be discharged is determined by the cross-sectional area of the pressing member that comes into contact with the liquid and the amount of movement of the pressing member. This is the method used when applying.
[0003]
In order to apply the liquid in a desired shape, the liquid is discharged from the nozzle tip which is a discharge port by flowing the liquid to the liquid in the storage container by these methods, and either the discharge port of the apparatus or the adherend is used. This is performed by drawing one or more liquids in a desired shape by relatively moving one or both. However, in these methods, it takes time until the liquid obtains a constant flow rate, and it is very difficult to uniformly draw the application line during the time until the liquid reaches the constant flow rate. In particular, when using a highly viscous liquid or when applying at high speed, this effect is remarkable.Specifically, the effect is in the form of thinning / cutting at the start point of the coating line and thickening / pooling at the end point. Appears. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-49108 discloses a conventional fixed-quantity discharge apparatus used for applying a point application or a linear application of an electronic material to a substrate regularly or irregularly in a semiconductor manufacturing process. The discharge device disclosed in (1) controls the discharge amount of the liquid discharged from the discharge port with the rotation speed of the screw, the rotation time, and the like.Accordingly, the rotation speed of the screw and the accuracy of the stop timing are accurate. It is assumed that the control can stabilize the discharge amount of the liquid and perform the constant discharge even in the continuous discharge without being affected by the viscosity and the fluidity of the liquid and the liquid amount in the storage container. Here, the discharge and stop of the liquid are performed by the rotation and stop of the screw, respectively.When the discharge is stopped, since the discharge port is in a physically open state, the viscosity of the liquid is particularly low. In the case, when the liquid in the storage container is pressurized, when the clearance between the outer peripheral surface of the screw and the inner peripheral surface of the screw housing is large, liquid shortage at the time of stopping the discharge of the liquid is poor, and the weight and There is a problem that there is leakage of the liquid due to the liquid pressure, while, on the other hand, when the clearance between the outer peripheral surface of the screw and the inner peripheral surface of the screw housing is reduced in order to solve such a problem, For example, there is another problem that a filler in an electronic material is destroyed.
[0004]
Further, in the case of the Air type, it is extremely difficult to quickly obtain a desired pressure because air having excellent compressibility is used. In this method, it is difficult to form the starting point and the ending point of the line in the same shape as the center of the line. It was even more difficult. In addition, since the viscosity of the liquid changes in response to changes in the surrounding atmosphere, chemical reactions of the liquid itself, etc., this method of applying a regulated constant air pressure discharges the liquid in accordance with the change in the viscosity of the liquid. There was also a problem that the amount changed. As described above, it was impossible to apply a liquid having a change in viscosity in a delicate shape using an Air-type discharger.
[0005]
In the case of the plunger type, since the discharge of a desired volume has an essential function, it is mainly used for accurately dispensing and filling a desired amount. In addition, the amount of piston movement is a method of determining the amount of discharge, and is characterized by excellent precision and quantification. Therefore, the discharge operation is generally performed very carefully and slowly. In this way, this method puts the essence of the technology in precisely discharging and applying a certain amount, so that even if the flow rate during discharge changes, as long as the applied amount becomes uniform, it is a good method. is there. Furthermore, the method is avoided from being used for discharging highly viscous liquids. This is because a very large force needs to be applied to the liquid in order to flow the highly viscous liquid. This large force causes expansion and distortion of the storage container and piston, and even compression to a liquid that has almost no elastic deformation, and these deformations cause the precision and quantitative characteristics that are characteristic of the method to be impaired. It is.
In particular, when a high-viscosity liquid is applied at a high speed, or when a low-viscosity liquid is used, if the nozzle is thin or long, an extremely high pressure must be applied to the liquid. Due to the characteristic feature of the method that only the discharge port is exposed to the atmosphere, the effect of these deformations is more susceptible to the higher the pressure applied to the liquid and the smaller the diameter of the discharge port. More specifically, the effects have been manifested by phenomena such as ejection delay, liquid sagging, and cutting, pooling, and distortion in linear coating. Although these deformations are very slight, the effects depending on the above-mentioned various deformations may be affected by the application of a fine shape, the application of a very small amount, and the application at a high speed. Is a lethal problem and using such a method when such high pressures are required is completely nonsense.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming a desired application shape at high speed and precisely without depending on the viscosity of the liquid when a small amount of liquid is ejected or applied. In particular, even when using a highly viscous liquid or applying at a high speed, the line shape at the start and end points of the line can be controlled very easily.For example, a uniform line shape is applied from the start point to the end point of the line. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of forming a uniform line shape without thinning and thickening of the line up to.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid ejecting method that enhances the liquid-discharging property at the time of stopping ejection and sufficiently prevents liquid from leaking out without fear of destruction of the filler. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of ejecting or applying a liquid that can make the drawing of an application line uniform without requiring a long time until the liquid obtains a constant flow velocity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventionLiquid storage containerFrom discharge valveLiquid filled up toBefore starting the discharge, make sure that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant when performing the quantitative discharge.Of a specific valueKeeping pressure and / orControlling the forward and backward movement of the plunger, and ensuring that the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge becomes a predetermined specific value.The liquid dispensing method is characterized by the following.
[0008]
By detecting the liquid pressure near the discharge port and automatically adjusting the discharge pressure of the liquid based on the detection result, before starting dischargeOf a specific valueKeeping pressure and / orControlling the reciprocation of the plunger; andThe pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is set to a predetermined specific value.Liquid filled up toIn performing the constant discharge, the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result, so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant. Before you startOf a specific valueKeeping pressure and / orControlling the reciprocation of the plunger; andThe gist of the present invention is a liquid quantitative discharge method in which the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge becomes a predetermined specific value.
[0009]
Controls the pressure of the liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valveIs performed by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container.Therefore, the present invention, before starting the discharge so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constantOf a specific valueKeeping pressure and / orControlling the reciprocation of the plunger; andThe pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is set to a predetermined specific value, preferably from a liquid storage container to a discharge valve.Liquid filled up toIn performing the constant discharge, the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result. ControlIs performed by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container.The present invention is directed to a liquid quantitative discharge method characterized in that:
[0010]
The control of the pressure of the liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valve is preferably controlled to be constant or variable by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, preferably the decreasing speed of the stored liquid. In this case, the present invention provides a method for starting the discharge so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant.Of a specific valueKeeping pressure and / orControlling the reciprocation of the plunger; andThe pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is set to a predetermined specific value, preferably from a liquid storage container to a discharge valve.Liquid filled up toIn performing the constant discharge, the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result, and further, the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, preferably Controlling the pressure of the liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valve by controlling the decreasing speed of the stored liquid, preferably by controlling it to be constant or variable. The gist is.
[0011]
The temperature of the liquid is controlled so that the temperature of the liquid in the liquid storage container and the temperature of the liquid in the discharge valve become the desired temperature.In this case, the present invention controls the discharge so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant. Before you startOf a specific valueKeeping pressure and / orControlling the reciprocation of the plunger; andThe pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is set to a predetermined specific value, preferably from a liquid storage container to a discharge valve.Liquid filled up toIn performing the constant discharge, the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result, and further, the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, preferably Controlling the pressure of the liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valve by controlling the decreasing speed of the stored liquid, preferably by controlling it to be constant or variable, and further discharging the liquid within the liquid storage container The gist of the present invention is a liquid dispensing method in which the temperature of the liquid is controlled so that the liquid temperature in the valve becomes a desired temperature.
It is characterized in that the application of the liquid is performed in a linear shape, and in this case, the present invention provides a method in which a predetermined specific pressure is applied to the liquid before starting the discharge so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant. And / or controlling the reciprocation of the plunger, and such that the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge becomes a predetermined specific value, preferably from the liquid storage container to the discharge valve. In discharging the filled liquid, the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result. The liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valve by controlling the pressure of the stored liquid, preferably by controlling the decreasing speed of the stored liquid, preferably by controlling the pressure to be constant or variable. Controlling the pressure, controlling the temperature of the liquid so that the temperature of the liquid in the liquid storage container and the temperature of the liquid in the discharge valve become a desired temperature, and performing the liquid application in a linear shape. The gist of the discharge method.
[0012]
The present invention also provides a liquid storage container, a plunger for pressurizing the liquid in the liquid storage container, and a discharge valve communicating with the liquid storage container.Filled upAn apparatus for discharging a fixed amount of liquid, comprising an operation control means for controlling the operation of a plunger and a discharge valve, andBefore and after dischargeThe discharge pressure of the liquidTo be a specific valueThe gist of the present invention is a liquid fixed-rate discharge device including discharge pressure control means for automatically adjusting.
[0013]
The discharge pressure control means includes an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit, and functions to automatically adjust the discharge pressure of the liquid based on a detection result of a pressure sensor that detects a liquid pressure in the vicinity of the discharge port. Therefore, the present invention provides a liquid storage container-to-discharge valve comprising a liquid storage container, means for pressurizing the liquid in the liquid storage container, and a discharge valve communicating with the liquid storage container.Filled upAn apparatus for discharging liquid in a fixed amount, comprising: an operation control means for controlling the operation of a pressurizing means and a discharge valve; and a pressure sensor comprising an input / output part, a calculation part, and a storage part, for detecting a liquid pressure near a discharge port. Based on the detection resultsBefore and after dischargeThe discharge pressure of the liquidTo be a specific valueThe present invention provides a liquid dispensing apparatus characterized in that a discharge pressure control means functioning for automatic adjustment is provided.
[0014]
The discharge valve has a mechanical opening / closing means for the discharge port. In this case, the present invention provides a liquid storage container, a means for pressurizing the liquid in the liquid storage container, and a method for mechanically opening and closing the discharge port in communication with the liquid storage container. Discharge valve from liquid storage container with discharge valve that opens and closes automaticallyFilled upAn apparatus for discharging a fixed amount of liquid, an operation control means for controlling operation of a pressurizing means and a discharge valve, and a discharge pressure control means for automatically adjusting a discharge pressure of the liquid, preferably an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit. Based on the detection result of the pressure sensor that detects the liquid pressure near the discharge port.Before and after dischargeThe discharge pressure of the liquidTo be a specific valueThe present invention provides a liquid dispensing apparatus characterized in that a discharge pressure control means functioning for automatic adjustment is provided.
[0015]
abovePlungerIs a means for pressurizing the liquid stored in the liquid storage container with a pressure corresponding to the viscosity thereof, preferably a pressing member precisely disposed on the stored liquid, and more preferably pressurizing the pressing member A push member provided with an air cylinder having a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container. In this case, the present invention provides a liquid storage container, in which the liquid stored in the liquid storage container is pressurized with a pressure corresponding to its viscosity. Pressurizing means for the liquid, preferably a pressing member precisely arranged on the stored liquid, more preferably a pressing member provided with an air cylinder having a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container for pressing the pressing member, And a discharge valve communicating with the liquid storage container and mechanically opening and closing the discharge port.Filled upAn apparatus for discharging a fixed amount of liquid, an operation control means for controlling operation of a pressurizing means and a discharge valve, and a discharge pressure control means for automatically adjusting a discharge pressure of the liquid, preferably an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit. Based on the detection result of the pressure sensor that detects the liquid pressure near the discharge port.Before and after dischargeThe discharge pressure of the liquidTo be a specific valueThe present invention provides a liquid dispensing apparatus characterized in that a discharge pressure control means functioning for automatic adjustment is provided.
[0016]
The above-mentioned operation control means is a means comprising a pressure sensor for detecting a liquid pressure in the vicinity of the discharge port, and means for operating the pressurizing means based on a signal from the pressure sensor. Is a liquid storage container, a liquid pressurizing means in the liquid storage container, preferably a liquid pressurizing means for pressurizing the liquid stored in the liquid storage container at a pressure according to its viscosity, more preferably stored liquid A push member precisely arranged in the liquid, and most preferably a push member provided with an air cylinder having a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container for pressurizing the push member, and a discharge port communicating with the liquid storage container. Discharge valve from liquid storage container with discharge valve that opens and closes mechanicallyFilled upAn apparatus for discharging a fixed amount of liquid, comprising: a pressure sensor for detecting a liquid pressure near a discharge port; and a means for operating the pressurizing means based on a signal from the pressure sensor. Operation control means for controlling the operation of the valve, and discharge pressure control means for automatically adjusting the discharge pressure of the liquid, preferably a pressure sensor including an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit for detecting the liquid pressure in the vicinity of the discharge port Based on the detection resultsBefore and after dischargeLiquid discharge pressureTo be a specific valueThe present invention provides a liquid dispensing apparatus characterized in that a discharge pressure control means functioning for automatic adjustment is provided.
[0017]
Further provided is a liquid temperature control means for controlling the temperature of the liquid, in which case, the present invention provides a liquid storage container, a means for pressurizing the liquid in the liquid storage container, preferably the viscosity of the liquid stored in the liquid storage container Liquid pressurizing means for pressurizing at a pressure corresponding to the pressure, more preferably a pressing member precisely arranged on the stored liquid, most preferably a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container for pressing the pressing member. A pressure member provided with an air cylinder, and a discharge valve communicating with the liquid storage container and mechanically opening and closing a discharge port.Filled upAn apparatus for dispensing a fixed amount of liquid, an operation control means for controlling the operation of a pressurizing means and a discharge valve, preferably a pressure sensor for detecting liquid pressure in a portion near a discharge port, and a signal from the pressure sensor. An operation control unit provided with a unit for operating the pressurizing unit, and a discharge pressure control unit for automatically adjusting the discharge pressure of the liquid, preferably an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit, and the liquid in the vicinity of the discharge port is provided. Based on the detection result of the pressure sensor that detects the pressureBefore and after dischargeThe discharge pressure of the liquidTo be a specific valueThe gist of the present invention is a liquid dispensing apparatus characterized by comprising a discharge pressure control means functioning for automatic adjustment and a liquid temperature control means for controlling the liquid temperature.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, when a fixed amount of liquid is discharged from a liquid storage container via a discharge valve, pressure is applied to the liquid before starting discharge so that the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant. Alternatively, the method is characterized in that the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge becomes a predetermined specific value.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in an aspect including a liquid temperature control unit.
The control of the pressure of the liquid in the above method is performed by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, preferably by controlling the rate of decrease of the stored liquid to be constant or variable. The control of the liquid temperature is performed by controlling the liquid temperature in the liquid storage container and the liquid temperature in the discharge valve to a desired temperature.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus provided with operation control means for controlling operations of a pressurizing means and a discharge valve and liquid temperature control means for controlling a temperature of a liquid. Both Air and plunger expressions are targeted. In the following, the plunger formula or common features will be described unless otherwise specified.
The discharge valve has a mechanical opening / closing means for the discharge port. The above-mentioned pressurizing means is a means for pressurizing the liquid stored in the liquid storage container with a pressure corresponding to the viscosity thereof, and is preferably a pressing member precisely arranged on the stored liquid. The above-mentioned pressing member is provided with an air cylinder having a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container for pressurizing the pressing member. The operation control means includes a pressure sensor for detecting the liquid pressure near the discharge port, and means for operating the pressurizing means based on a signal from the pressure sensor. The liquid temperature control means includes a temperature sensor for detecting a liquid temperature in the liquid storage container and a liquid temperature in the discharge valve, and a heating / cooling unit that reaches a desired temperature based on a signal from the temperature sensor. I do.
[0020]
The liquid temperature control means will be described.
The viscosity change of the liquid occurs not only due to the temperature change but also due to, for example, a chemical reaction, and the discharge amount varies at a delicate level due to the viscosity change. However, the conventional method is directed to accurate control of the rotation speed and the stop time of the screw, and does not consider the viscosity, fluidity, and amount of liquid in the storage container.
The present inventors have hypothesized that controlling the temperature of the liquid so as not to change is one factor that causes a change in viscosity, which also suppresses the main factor and should be effective, and conducted a number of experiments. It has been proved that controlling the temperature of the liquid to be constant so as not to cause the viscosity change due to the temperature change is effective for quantitatively discharging the liquid.
The temperature of the liquid is controlled by controlling the temperature of the liquid in the liquid storage container and the temperature of the liquid in the discharge valve to a desired temperature. The apparatus is characterized in that a temperature sensor for detecting the liquid temperature in each of the liquid storage container and the discharge valve is provided, and a heating / cooling unit that reaches a desired temperature based on a signal from the temperature sensor is provided.
[0021]
A feature of the present invention is that a pressure is applied to the liquid in advance before the discharge is started and / or that the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is a predetermined specific value. Mechanically opening and closing the discharge port in terms of the device will be described. For example, when a fixed amount of a relatively small amount of liquid is discharged, the pressure in the flow path after the end of the discharge, particularly, the pressure in the vicinity of the discharge port is set to a predetermined specific value so that the subsequent liquid discharge is performed. Can be always performed under a constant flow path condition, and therefore, by setting the pressure of the liquid in the liquid storage container, the pressurizing time, etc., the discharge amount according to them can be obtained with high reliability. Can be reproduced repeatedly. On the other hand, when a relatively large amount of liquid is discharged in a fixed amount, in addition to the above, the pressure of the supply liquid is also changed during the liquid discharge based on the detection result of the liquid pressure. Is reduced, it is possible to perform a predetermined quantitative discharge.
[0022]
Further, here, the liquid discharge can be started without a time lag by mechanically opening the discharge port of the discharge valve in synchronization with the increase in the pressing force of the liquid in the liquid storage container. At the end of discharge, the increase in pressure is removed, and the discharge port of the valve is mechanically closed. can do.
As described above, the liquid pressure in the flow path after one fixed-quantity discharge is completed is controlled to a predetermined specific value according to the liquid pressure as described above.
[0023]
In the above apparatus of the present invention, the liquid in the liquid storage container is pressurized to a pressure corresponding to the pressure signal for a time corresponding to the pressurization time signal, based on the pressure signal and the pressurization time signal to the pressurizing means. At the same time, by discharging the liquid from the discharge port by opening the discharge valve in synchronization with the operation of the pressurizing means, the discharge can be started without a time lag. Here, when the pressurizing time of the liquid by the pressurizing means reaches a predetermined time, and thereby the discharge amount of the liquid reaches a predetermined amount, the mechanical closing of the discharge valve is performed by stopping the operation of the pressurizing means. The timing is adjusted. By closing the discharge valve, the discharge port is physically closed, so that the liquid can be excellently drained and accidental leakage of the liquid thereafter can be completely prevented. After one discharge in this way, the pressure sensor detects the liquid pressure in the vicinity of the discharge with a pressure sensor and inputs a pressure signal at this time to the control means. Based on this signal, the control means causes the pressurizing means to increase or decrease the hydraulic pressure so that the residual pressure in the vicinity of the discharge port becomes a predetermined specific value. Here, when the detected hydraulic pressure coincides with the specific value, it is needless to say that it is not necessary to restart the pressurizing means. If the internal pressure of the liquid outlet near the discharge port after the end of the discharge, and thus the internal pressure of the liquid flow path, is thus constantly kept at a constant value and fluctuations in the flow path conditions are removed, the pressure and the pressure of the liquid will be increased in the next quantitative discharge. The pressure time and the like can be determined without considering uncertain factors, and high-precision quantitative discharge can be performed.
By the way, when one ejection of liquid is continued for a relatively long time, such as linear application of liquid, pressure detection by a pressure sensor is performed even during the ejection, and Based on this, it is preferable to control the liquid pressure by the pressurizing means.
[0024]
In such an apparatus, the discharge valve is preferably a needle valve. Since the needle itself can be sufficiently miniaturized, for example, even under a high pressure of about 100 to 200 kgf / cm 2, the needle can be smoothly and quickly opened and closed by a relatively small driving force. It is possible to improve the liquid shortage at the time of discharge and to more effectively remove the time lag at the start of the discharge.
In addition, the entire discharge valve can be reduced in size in relation to the need for a small driving force.
And more preferably, a liquid pressure compensating piston is provided in the needle valve.
According to this, the liquid pressure compensating piston can easily and promptly and accurately cope with the pressure fluctuation of the liquid flow path, especially the discharge and the vicinity thereof, by the forward and backward displacement. For example, when the needle valve is opened, the volume of the needle occupying the portion near the discharge port decreases, and conversely, when the needle valve is closed, the volume occupied by the needle increases. In this case, the liquid pressure compensating piston is advanced and displaced to prevent a decrease in hydraulic pressure near the discharge, and in the latter case, the piston is retracted to prevent an increase in hydraulic pressure. can do.
Therefore, the liquid pressure compensating piston can be applied together with or instead of the pressurizing means in order to set the liquid residual pressure after the end of the discharge to a predetermined characteristic value.
Further, in such an apparatus, when it is necessary to move the discharge nozzle with respect to the work, it is preferable to attach the discharge nozzle to, for example, a rectangular coordinate type, that is, a manipulator that can be displaced in a three-dimensional direction. It is more preferable to control the manipulator in synchronization with the control of the pressurizing means and the control of the discharge valve.
[0025]
As described above, the liquid dispensing apparatus of the present invention also targets the Air type. In the following, the Air type device will be described. The pressurizing means is constituted by an air cylinder that controls the forward and backward displacement of a plunger that has entered the liquid storage container, and the bore diameter of the air cylinder is determined by the liquid storage container. It is larger than the inner diameter of. In this device, the electromagnetic switching valve is operated based on a signal from the control means, and pressurized air of a predetermined pressure is introduced into an air cylinder, which can be, for example, a double-acting type, and the liquid in the liquid storage container is By pressing the plunger with the plunger and opening the discharge valve at the same time, the liquid with the pressure corresponding to the supply pressure to the air cylinder can be discharged from the discharge port of the valve with almost no time lag. .
On the other hand, when the liquid discharge amount, which is determined by the liquid pressure, and eventually the supply pressure to the cylinder, and the discharge time, etc., reaches a predetermined amount, under the action of the control means, the pressurized air to the air cylinder is released. By simultaneously stopping the supply and closing the discharge valve, the discharge of the liquid can be stopped with almost no time lag, thereby providing excellent quantitative discharge accuracy.
In addition, since the discharge is stopped by mechanically closing the discharge valve, excellent liquid drainage can be realized, and the subsequent leakage of the liquid can be extremely effectively prevented.
[0026]
By the way, in order to increase the discharge work efficiency by repeatedly performing such a fixed amount discharge of the liquid with a short tact time, it is necessary to increase the pressure of the liquid by the plunger to increase the discharge amount per unit time. However, since the line air pressure in a general factory is as low as about 5 to 7 kgf / cm2, the liquid pressure cannot be increased to the expected level by simply supplying the air pressure to the air cylinder as it is. Therefore, there is naturally a limit in the discharge work efficiency. Therefore, in this device, the bore diameter of the air cylinder is made sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container, and even if the supply pressure to the liquid cylinder is low, the plunger rolling force is sufficiently increased to meet the liquid pressure requirements. In addition, it is possible to reduce the takt time of the fixed-quantity discharge by ensuring the increase.
In this case, the adjustment of the liquid pressure, that is, the adjustment of the supply pressure to the air cylinder can be performed by a pressure reducing valve provided in the pneumatic system.
Preferably, in such a device, a pressure sensor for detecting the liquid pressure is provided in the vicinity of the discharge port of the discharge valve, and pressure regulating means for adjusting the supply pressure to the air cylinder based on a signal from the pressure sensor is provided. .
According to this, a detection signal of the pressure sensor is input to the control unit, and the pressure adjustment unit is operated from the control unit, preferably by operating the pressure adjustment unit based on a pressure adjustment signal output to the electropneumatic regulator. The supply pressure to the air cylinder can be automatically adjusted as necessary, and the pressure fluctuation during the discharge of the liquid can be automatically corrected quickly and smoothly.
[0027]
Here, preferably, the discharge valve is a needle valve.
Since the needle itself can be sufficiently miniaturized, even under a high hydraulic pressure of, for example, about 100 to 200 kgf / cm2, the opening and closing displacement can be performed smoothly and quickly by a relatively small driving force without being substantially affected by the hydraulic pressure. Therefore, it is possible to improve the liquid drainage property when the discharge is stopped, and to more effectively remove the time lag when the discharge is started and when the discharge is stopped.
In addition, the entire discharge valve can be reduced in size in relation to the need for a small driving force.
And more preferably, a liquid pressure compensating piston is provided in the needle valve.
According to this, it is possible to more easily, promptly, and accurately cope with pressure fluctuations in the fluid flow path, in particular, the discharge port and the vicinity thereof, with the reciprocating displacement of the liquid pressure compensating piston. For example, when opening the needle valve, the volume of the needle occupying the portion near the discharge port decreases, and conversely, when closing the needle valve, the volume occupied by the needle increases. In this case, it is possible to prevent a decrease in the liquid pressure in the vicinity of the discharge port by displacing the liquid pressure compensation piston, and in the latter case, to increase the liquid pressure by displacing the piston backward. Can be prevented.
Therefore, the liquid pressure compensating piston can be applied together with or instead of the air cylinder in order to set the liquid residual pressure after the end of the discharge to a predetermined characteristic value.
[0028]
More preferably, an upward portion penetrating the plunger is provided in the liquid flow path between the liquid storage container and the discharge valve.
At the beginning of the plunger entry into the liquid storage container, air will be sealed between the liquid surface in the container and the plunger, which is preferably airtightly inscribed in the liquid storage container. When the upward portion is provided, the air trapped above the liquid level is smoothly discharged from the liquid storage container via the upward portion by pushing the plunger prior to the fixed amount discharge of the liquid, Prior to the subsequent quantitative discharge, it is possible to sufficiently remove the influence of the compressibility of the sealed air on the increase and decrease of the liquid pressure.
[0029]
[Action]
(1) In terms of method, by applying a pressure to the liquid before starting the discharge and / or by setting the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge to a predetermined specific value. In terms of the apparatus, the discharge valve has mechanical opening / closing means for the discharge port. For example, in the case of quantitative discharge of a relatively small amount of liquid, the pressure in the flow path after the end of the discharge, especially the discharge port By setting the pressure in the vicinity to a predetermined specific value, the subsequent liquid discharge can always be performed under constant flow path conditions, and therefore, the pressure of the liquid in the liquid storage container, By setting the pressurizing time and the like, a discharge amount corresponding to the pressurizing time can be repeatedly reproduced with high reliability.
The reason why the ejection of the liquid is delayed is that it takes time to increase the pressure of the liquid and that the energy to be used for the ejection is used for the deformation, so that pressurizing the liquid is desired in a short time. And applying the force to the liquid, and causing the deformation in advance can prevent the liquid from being further deformed during ejection. The energy to be used can be used effectively. It is preferable that the pressurization gives a force equivalent to the pressure applied at the time of discharge, and that the discharge be terminated with the same force.
[0030]
(2) By controlling the temperature of the liquid to be constant, one factor that causes a change in the viscosity of the liquid, which is also a major factor, can be suppressed, and the liquid can be stably and quantitatively discharged.
(3) By controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, a propulsive force exceeding the in-pipe resistance received in the nozzle is applied to the liquid, and the discharge speed of the liquid is controlled to be constant. .
Since the liquid flows and is discharged inside the nozzle that is optimal for the application shape to be drawn, it receives not less than the internal resistance in the nozzle, but by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container, This is effective when the liquid receives an extremely high resistance such as discharging a high-viscosity fluid.No matter how high this resistance is, the propulsive force exceeding the resistance acts on the liquid, and the discharge flow rate of the liquid becomes constant. Is controlled. (4) The pressure of the stored liquid is controlled by controlling the decreasing speed of the stored liquid, more specifically, by controlling the liquid to be constant or variably, from the start of discharge to the end of discharge. The discharge flow rate can be constant or desired.
Controlling the rate of decrease of the stored liquid, more specifically constant or variable, adds the concept of time to the conventional method, which does not matter for as long as the desired volume is reached. Means that it is possible to increase the ejection volume by a desired amount in the process of reaching the desired volume. As a result, in addition to being able to apply without depending on the viscosity of the liquid, the effect of the elasticity of the pressing member and the storage container can be effectively reduced even in the discharge using the high-viscosity liquid which has not been favored conventionally. It can be used, making it possible to use it, making it possible to easily form a stable coating shape, and it is not necessary to return the liquid pressure to atmospheric pressure, so it is possible to work at high speed It is something.
[0031]
(5) By controlling the discharge amount of the liquid by the movement amount and the discharge flow rate by the movement speed of the pressing member precisely arranged on the liquid stored in the container, and keeping the liquid constant before the start of the discharge. Influence due to the change in viscosity by controlling the liquid so that the discharge is terminated when the discharge is completed and the liquid pressure is higher than the atmospheric pressure at the end of discharge, and preferably when the pressure becomes the same as the pre-pressurized pressure. Can be controlled so that the flow velocity of the liquid discharged from the nozzle tip is always constant. Furthermore, the present invention facilitates the formation of the shape of the start point and the end point in the application of the linear shape, which has been a problem in the past. In particular, this effect is remarkable when the coating is performed in a linear shape, and the line shape of the start point and the end point of the line, which was unstable in the conventional technology, can be controlled very easily, for example, a uniform line shape The application did not cause the line to be thin or thick from the start point to the end point of the line, and it was possible to form a uniform line shape.
(6) By making the bore diameter of the air cylinder for pressurizing the pressing member sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container, the pressure of the plunger can be sufficiently increased even when the supply pressure to the liquid storage container is low. Can be increased as required, thereby shortening the takt time for fixed-quantity discharge.
(7) Since the energy generated by the motor is much higher than the energy required for flowing the liquid by using the motor as the power source for pressing the pressing member, it is possible to keep the moving speed of the pressing member constant. It is possible.
[0032]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by these examples.
[0033]
Example 1
This will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 and FIG. 3 are cross-sectional views of a main part showing one embodiment of the liquid metering apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the automatic pressure adjusting device.
The embodiment shown in FIG. 1 is an apparatus to which the liquid temperature control means of FIG. 4 is added. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a liquid storage container, and 2 denotes a needle valve as a discharge valve.
FIG. 4 is an explanatory view of a liquid fixed-rate discharge device provided with a liquid temperature control means. A temperature sensor for measuring the temperature of the liquid in the storage container and the discharge valve, and a heating / cooling unit which receives a signal from the temperature sensor and inputs a signal. A temperature control unit that outputs a signal to the control unit and a heating / cooling unit that achieves a desired temperature by a signal from the temperature control unit are added to, for example, the apparatus of FIG. 1. The heating / cooling unit includes a liquid storage container and a discharge valve. This is an example that covers the following. The temperature of the liquid is always controlled to be a desired temperature, and the temperature controller controls the liquid temperature in the storage container and the liquid temperature in the discharge valve. When the distance of the liquid feed tube communicating the storage container and the discharge valve is long, or when the discharge interval is long, and the liquid passes through the liquid feed tube over a time period that can change the temperature of the liquid, It is desirable to dispose a temperature sensor inside the liquid feed tube and further cover the liquid feed tube with a heating / cooling unit over a part or the entire length. In this case, it is desirable to determine the number of temperature sensors provided in the liquid feeding tube according to the length of the liquid feeding tube and the discharge interval. Further, the same effect can be obtained even if all of the present apparatus is housed in a constant temperature bath capable of controlling the environmental temperature to a desired temperature.
[0034]
As shown in FIG. 1, the liquid storage container 1 includes a syringe 3 made of, for example, a synthetic resin material, and a holder 4 that circumscribes and holds the syringe 3. Make it possible to attach and detach In addition, the liquid storage container 1 is provided with a pressure sensor 18a to measure the pressure in the liquid storage container 1 and output the measurement result as a control signal.
A pressurizing means 5 for pressurizing the liquid in the liquid storage container 1 to a required pressure is screwed to a ball screw 7 attached to an output shaft of a motor 6, and moves up and down with the rotation of the ball screw 7. It is constituted by connecting a plunger 10 to a female screw member 8 via a rod 9, wherein the plunger 10 is preferably inscribed in a liquid-tight manner with the syringe 3.
Here, the needle valve 2 connected to the liquid storage container 1 via the liquid flow path 12 moves forward and backward within an outlet space 14 that communicates with the flow path 12 and reaches the discharge port 13. The needle 15 is connected to a piston 17 of the cylinder 16, and the needle 15 is a double-acting cylinder 16 that causes the needle 15 to move forward and backward.
Further, here, a pressure sensor 18b for detecting the pressure of the liquid in the flow path 12 is provided at a portion in the vicinity of the discharge port 13 and, as shown in the figure, at a connection portion of the flow path 12 to the needle valve 2. In addition, a control means 19 for inputting a detection signal from the pressure sensor 18b is provided.
The control unit 19 here includes an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit. Based on the detection results of the pressure sensors 18a and 18b, the control unit 19 automatically adjusts the discharge pressure at the start of discharge, and controls the discharge pressure In addition to controlling the operation of the motor 6 so that the liquid pressure in the vicinity of the outlet becomes a predetermined specific value at the time of stopping the discharge, more preferably also at the time of the discharge, the motor 6 controls the discharge of the liquid. It functions to control the operation of the switching valve 20 of the needle valve 2 as well as the rotation speed and rotation time of the needle valve 2.
[0035]
In the constant discharge of the liquid by the apparatus having the above-described configuration, the motor 6 is operated by the control means 19 based on the detection pressures of the pressure sensors 18a and 18b, and the plunger 10 in the syringe 3 is moved. The discharge pressure is automatically adjusted at the start of the discharge by lowering or raising the pressure. Further, the liquid pressure in the liquid flow path 12 is set to a predetermined specific value, and the flow path conditions before the start of the discharge are always fixed. Shall be.
Thereafter, a discharge start signal and a discharge pressure signal are output from the control means 19, and the motor 6 is rotated at a predetermined speed at a constant speed to pressurize the liquid in the syringe 3 to a required pressure and to operate the motor 6 At the same time, the piston 17 of the cylinder 16 and, consequently, the needle 15 are retracted to open the discharge port 13 and discharge of the liquid from the discharge port 13 is started.
By the way, when the discharge is performed for a relatively long time, the pressure is also detected by the pressure sensor 18b during the discharge, and the result is fed back to the operation of the motor 6 to correct the rotation speed and the like. This is preferable for improving the accuracy of the quantitative discharge.
When a predetermined time corresponding to the discharge of a predetermined amount of liquid has elapsed, the control means 19 outputs a discharge end signal to each of the motor 6 and the switching valve 20 to stop the rotation of the motor 6 and to stop the rotation of the needle valve 2. The closing operation is performed at the same time, whereby one fixed amount discharge is completed.
In this case, in particular, the needle 15 of the needle valve 2 always smoothly and rapidly advances regardless of the magnitude of the liquid pressure to mechanically close the discharge port 13, thereby providing excellent liquid drainage. In addition, it is possible to completely close the discharge port 13 and sufficiently prevent unexpected liquid leakage.
[0036]
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the device according to the present invention (see FIGS. 9 to 11).
In particular, the liquid storage container 1 is provided with a pressure sensor 18a, and a portion near the discharge port 13 of the needle valve 2 with or without a liquid pressure compensating piston 21; Is provided with a pressure sensor 18b for detecting the liquid pressure, and the respective detection signals of the pressure sensors 18a and 18b are input to the control means 19, and the control means 19 controls the supply pressure to the air cylinder 27, and hence the liquid pressure. Based on the external setting signal 33, the pressure adjusting means provided in the pressurized air supply path, preferably an electropneumatic regulator 34, is configured to output a pressure adjustment signal corresponding to the detection signal.
In this device, when the pressure fluctuation during the fixed amount discharge of the liquid is detected by the pressure sensor 18a or the pressure sensor 18b, the supply pressure to the air cylinder 27 is adjusted by the operation of the electropneumatic regulator 34, so that the liquid pressure is reduced. The fluctuation can be automatically corrected based on the external setting signal 33.
In addition, when the external setting signal itself is changed, the pressure of the liquid supplied to the needle valve 2 can be changed as required.
[0037]
Next, the processing procedure of the automatic pressure control device having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the discharge target pressure Pm is input to the control means 19 and started, the pressure sensor 18a detects the pressure PB in the liquid storage container 1 before discharge, and sends the detected value to the control means 19 (step 3). Based on the input signal, the liquid is discharged from the discharge port 13 of the needle valve 2 for a short time. After the discharge, the pressure sensor 18a detects the pressure PA in the container and sends the detected value to the control means (step 5). The calculating section of the control means 19 calculates the change of the pressure in the liquid storage container 1 before and after the discharge based on the input pressure value (step 6). And the pressure in the liquid storage container 1 is finely adjusted by slightly moving the plunger 10 of the pressurizing means 5, returning to step 3 and comparing the pressure in the liquid storage container 1 again. Is performed. This process is repeated until the pressure PA and the pressure PB match.
In step 6, when it is determined that the pressure PA in the liquid storage container 1 after discharge matches the pressure PB in the liquid storage container 1 before discharge, the pressure value at that time is stored in the storage unit of the control means 19. While temporarily storing the value, the value of the counter for counting the number of matches is set to 1, then a match signal is continuously input, and the process proceeds to a determination as to whether the number of matches matches a predetermined value (step 7). At the start of the work, the value of the counter is 1. By the way, the predetermined value is used to determine whether the coincidence between the pressure PA and the pressure PB is instantaneous or continuous, and therefore, whether the coincidence is instantaneous or continuous. Since a value of 1 for which it is impossible to judge whether it is for a moment is not adopted, the fact that the number of matches is 1 does not match a predetermined value. If the number has not reached the predetermined number, the process returns to step 3 and the above operation is repeated. If it is determined in step 6 that the two values match, it is determined whether the pressure value at that time matches the previous pressure value. If they match, the value of the counter is incremented by one, and if they do not match, the process returns to step 3 and resets the counter. Such processing is repeated, and when the number of matches matches a predetermined value, the pressure in the container at that time is stored in a memory as an automatic pressure adjustment target value P (A) M (step 8), and this automatic pressure adjustment is performed. When the target value is determined, the process proceeds to the next step, in which the pressure sensor 18b provided near the discharge port 13 of the needle valve 2 detects the discharge pressure PTEMP and inputs it to the control means. A) Compared with M, when the discharge pressure PTEMP is smaller than the automatic pressure regulation target value P (A) M, a signal is sent to lower the plunger (step 9), and the discharge pressure PTEMP is adjusted to the automatic pressure regulation target value P (A). If the pressure is larger than M, a signal to raise the plunger is transmitted (step 10), the plunger is operated by a specified amount, and the discharge pressure PTEMP is equal to the automatic pressure regulation target value P (A) M. To repeat the above process. Further, in the present embodiment, in step 11, it is determined whether or not the discharge pressure PTEMP and the automatic pressure adjustment target value P (A) M match, thereby making the pressure adjustment more reliable.
The discharge pressure can be adjusted in the initial stage of the work by the above operation. However, if the automatic pressure adjustment mode is set, the process of Steps 9 to 11 is performed even during the work in Step 12, so that more accurate discharge pressure can be obtained. The pressure is adjusted.
[0038]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the liquid flow path, in which a liquid flow path 12 that extends through the plunger 10 above the liquid storage container 1 is formed. According to the liquid channel 12, it is possible to effectively prevent the discharge of the sediment in the liquid having a large amount of sediment.
[0039]
FIG. 6 is a sectional view showing still another configuration of the liquid flow path.
Here, the holder 4 of the syringe 3 is provided with a liquid flow path 12 communicating with each of the lower end opening of the syringe 3 and the needle valve 2. According to this, by integrally configuring the liquid storage container 1 and the needle valve 2, the tube for forming the flow path can be made unnecessary, and the pressure responsiveness is reduced due to the long flow path. Can be prevented.
[0040]
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another configuration of the needle valve 2.
The needle valve 2 has a liquid pressure compensating piston 21 that contributes to a section of the outlet space 14 disposed between the outlet space 14 and a double-acting cylinder 16 independently of the cylinder 16. When the piston 21 supplies a pressurized fluid, for example, pressurized air to the chamber 22 on the side of the cylinder 16 and displaces the same, the volume of the outlet space 14 is reduced. When the pressurized air is supplied to the side chamber 23 and is displaced backward, it functions to increase the volume of the outlet space 14.
Therefore, when the liquid pressure in the vicinity of the discharge port 13 detected by the pressure sensor 18 is lower than a predetermined value, the pressure compensation piston 21 is slightly advanced and displaced, and when the liquid pressure is higher than the predetermined value, In this case, the desired hydraulic pressure can be realized by slightly retreating the pressure compensating piston 21.
By the way, the pressure compensating piston 21 is advanced to cope with a decrease in hydraulic pressure due to a decrease in the volume of the needle 15 occupying in the outlet space 14 due to the retreat displacement of the needle 15 accompanying the start of liquid ejection. Conversely, with respect to an increase in the occupied volume when the discharge is stopped due to the advance displacement of the needle 15, by moving the piston 21 backward, a delicate pressure fluctuation can be effectively absorbed.
[0041]
By the way, in each of the illustrated needle valve and the above-described needle valve, in order to increase the liquid drainage property when the discharge port 13 is closed, the protruding length of the discharge port 13 downward from the seating position of the needle 15 is required. It is preferable to minimize the amount of liquid remaining in the discharge port 13 after closing the discharge port 13 as much as possible.
Such a liquid dispensing apparatus fixes the position of the needle valve 2 as a discharge valve when a workpiece as a liquid application target is appropriately displaced in relation to a liquid discharge timing or the like. And can be used.
However, when the workpiece is to be positioned and fixed at a specific position, it is necessary to move the needle valve 2 to a required position and direction. FIG. 8 shows an embodiment in such a case, in which the needle valve 2 is attached to a three-dimensional manipulator 25 of a rectangular coordinate system, and the manipulator 25 is positioned based on a signal from the control means 19. By operating the controller 26 that outputs a signal, the discharge port 13 of the needle valve 2 is brought to a required position in the three-dimensional coordinate system.
Such an apparatus can provide excellent coating efficiency when used, for example, for a work that is tact-conveyed on a conveyor.
[0042]
Example 2
FIG. 9 is a cross-sectional view of a principal part showing another embodiment of the liquid metering apparatus of the present invention. The embodiment shown in FIG. 9 is a device to which the discharge pressure control means of FIG. 3 and, in some cases, the liquid temperature control means of FIG. 4 are further added, wherein 1 is a liquid storage container, 2 is A needle valve as a discharge valve is shown.
The liquid storage container 1 here comprises a syringe 3 which can be made of, for example, a synthetic resin material and a holder 4 which circumscribes and holds the syringe 3. Can be freely attached and detached.
The pressurizing means 5 for pressurizing the liquid in the liquid storage container 1 to a required pressure is constituted by an air cylinder 27 having a bore diameter of about 2 to 10 times the inner diameter of the syringe. At the tip of the rod 9 is mounted a plunger 10 which preferably inscribes and enters the syringe 3 in a liquid-tight manner.
Further, here, the needle valve 2 connected to the liquid storage container 1 via the liquid flow path 12 is connected to the outlet space 14 which is connected to the flow path 12 and reaches the discharge port 13, and is moved forward and backward within the outlet space. A double-acting cylinder 16 for moving the needle 15 forward and backward. The rear end of the needle 15 is connected to a piston 17 of the cylinder 16. Become.
Further, here, each of the double-acting air cylinder and the double-acting cylinder 16 is connected to the respective electromagnetic switching valves 28 and 29, and these electromagnetic switching valves 28 and 29 are input in advance. One electromagnetic switching valve 28 for controlling the supply and discharge of the pressurized air to and from the air cylinder 27 is connected to the control means 19 for controlling the operation based on the time signal. The supply source 31 and the other electromagnetic switching valve 29 are connected directly to the pressurized air supply source 31, respectively.
[0043]
In the constant-rate discharging device having the above-described configuration, a signal is output from the control means 19 to the respective electromagnetic switching valves 28 and 29 in the constant-rate discharging of the liquid, and the signal is set to the air cylinder 27 by the manual pressure reducing valve 30. The air pressure is supplied to lower the plunger 10 with a required force, and at the same time, the needle valve 2 is opened, and the liquid pressurized to the required pressure is discharged from the discharge port 13 through the opening thereof. By discharging the liquid for a certain period of time specified in relation to the area, it is possible to discharge the liquid quantitatively with high accuracy without a time lag.
On the other hand, when terminating the fixed amount discharge, the supply of the pressurized air to the air cylinder 27 is stopped based on the discharge end signal from the control means 19 to the electromagnetic switching valves 28 and 29, and at the same time, the discharge of the needle valve 2 is stopped. The outlet 13 is securely closed mechanically with the needle 15. Therefore, the outflow of the liquid from the discharge port 13 is completely stopped when the needle valve 2 is closed, and the possibility of liquid leakage while the needle valve 2 is closed is sufficiently removed.
In this case, the needle 15 of the needle valve 2 having a small size and accumulation always retreats and advances smoothly and quickly to open and close the discharge port 13 regardless of the magnitude of the liquid pressure. Excellent responsiveness can be realized in addition to the certainty of opening and closing of the motor.
[0044]
Also in this embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the liquid flow path, which is a liquid flow path having an upward portion extending through the plunger 10 at the upper part of the liquid storage container 1. The road 12 is formed.
According to the liquid flow path 12, in a liquid having a large amount of sediment, the discharge of the sediment can be effectively prevented. In addition, when the plunger 10 is inserted into the syringe 3, the liquid between the plunger 10 and the liquid can be prevented. Can be sufficiently discharged through the upward portion of the liquid flow path 12 based on the depression of the plunger 10 prior to the discharge of the liquid.
[0045]
FIG. 10 is a diagram showing another configuration of the plunger and the liquid flow path, in which the shape of the lower surface of the plunger 10 is close to the shape of the bottom of the syringe 3.
According to this, the residual space in the syringe when the plunger 10 is lowered to its lower limit position can be reduced, and the liquid consumption efficiency can be increased. Further, as shown in the figure, the valve having the liquid flow path 12 opened on the side of the plunger 10 can discharge the sealed air more easily and reliably.
[0046]
Also in this embodiment, FIG. 6 is a sectional view showing still another configuration of the liquid flow path.
This is because when the liquid storage container 1 and the needle valve 2 are integrally formed, the holder 4 of the syringe 3 is provided in the liquid flow path 12 communicating with the lower end opening of the syringe 3 and the needle valve 2 respectively. Things. According to this, by integrally configuring the liquid storage container 1 and the needle valve 2, the tube for forming the flow path can be made unnecessary, and the pressure responsiveness is reduced due to the long flow path. Can be prevented.
[0047]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another configuration of the needle valve.
In this needle valve, a liquid pressure compensating piston 21 that contributes to the section of the outlet space 14 is provided between the outlet space 14 and the double-acting cylinder 16 independently of the cylinder 16. This piston 21 reduces the volume of the outlet space 14 when a pressurized fluid, for example, pressurized air is supplied to the chamber 16 on the side of the cylinder 16 and displaced therefrom. When the pressurized air is supplied to the chamber 23 and displaced backward, it functions to increase the volume of the outlet space 14.
Therefore, when the liquid pressure in the vicinity of the discharge port 13 is lower than a predetermined value, the pressure compensating piston 21 is slightly advanced and displaced. It is possible to realize the expected pressure reduction by slightly retreating.
By the way, the pressure compensating piston 21 is advanced to cope with a decrease in hydraulic pressure due to a decrease in the volume of the needle 15 occupying in the outlet space 14 due to the retreat displacement of the needle 15 accompanying the start of liquid ejection. Conversely, with respect to an increase in the occupied volume when the discharge is stopped due to the advance displacement of the needle 15, by moving the piston 21 backward, a delicate pressure fluctuation can be effectively absorbed.
By the way, in each of the illustrated needle valve and the above-described needle valve, in order to increase the liquid drainage property when the discharge port 13 is closed, the protruding length of the discharge port 13 downward from the seating position of the needle 15 is required. It is preferable to minimize the amount of liquid remaining in the discharge port 13 after closing the discharge port 13 as much as possible.
[0048]
The liquid dispensing apparatus as described above fixes the position of the needle valve 2 as a discharge valve when a workpiece as a liquid application target is appropriately displaced in relation to a liquid discharge timing or the like. And can be used for use.
However, when the workpiece is to be positioned and fixed at a specific position, it is necessary to move the needle valve 2 to a required position and direction.
In such a case, for example, the needle valve 2 is attached to a rectangular coordinate type three-dimensional manipulator, and this manipulator is operated by a controller that outputs a position signal based on a signal from the control means 19, thereby obtaining the needle valve 2 Discharge port 13 can be brought to a required position in a three-dimensional coordinate system, and can be used for a workpiece conveyed by a tact on a conveyor, thereby providing excellent application efficiency.
[0049]
【The invention's effect】
It is possible to provide a method and an apparatus for discharging or applying a small amount of liquid at a high speed and precisely to a desired application shape without depending on the viscosity of the liquid.
In particular, even when using a highly viscous liquid or applying at a high speed, the line shape at the start and end points of the line can be controlled very easily.For example, a uniform line shape is applied from the start point to the end point of the line. To provide a method and an apparatus capable of forming a uniform line shape without thinning and thickening of the line.
It is possible to provide a liquid discharging method and apparatus which can enhance liquid drainage when discharging is stopped and sufficiently prevent liquid from leaking out without fear of destruction of the filler.
It is possible to provide a method and an apparatus for discharging or applying a liquid, which can make the drawing of an application line uniform without requiring time until the liquid obtains a constant flow velocity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an embodiment of a preferable liquid metering apparatus to which a discharge pressure control unit is added.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the automatic pressure adjusting device.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing still another aspect of a preferable liquid fixed-quantity discharge device to which a discharge pressure control unit is added.
FIG. 4 is a view for explaining an embodiment of a liquid fixed-quantity discharge device provided with a liquid temperature control means.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the fluid flow path of the apparatus of FIG.
6 is a cross-sectional view showing still another configuration of the fluid flow path of the apparatus shown in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration of the needle valve of the apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing another preferred embodiment to which a discharge pressure control means is added.
9 is a cross-sectional view of a main part showing another embodiment of a preferable apparatus to which the discharge pressure control unit of FIG. 3 is added.
10 is a cross-sectional view showing another configuration of the plunger and the liquid flow path of the apparatus shown in FIG.
11 is a cross-sectional view showing another configuration of the needle valve of the device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Liquid storage container
2 Needle valve
3 syringe
4 Holder
5 Pressurizing means
6 motor
7 Ball screw
8 Female thread member
9 Rod
10 plunger
12 Liquid flow path
13 Discharge port
14 outlet space
15 Needle
16 cylinders
17 piston
18 Pressure sensor
19 control means
20, 28, 29 (electromagnetic part) switching valve
21 Liquid pressure compensation piston
22, 23 rooms
25 Three-dimensional manipulator
26 Controller
27 Air cylinder
30 Manual pressure reducing valve
31 Compressed air supply source
33 External setting signal
34 Electro-pneumatic regulator

Claims (15)

液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法。 The liquid filled from the liquid tank to the discharge valve per To dispensing, as the discharge flow rate of the liquid from the discharge port is constant, the pressure of a predetermined specific value to the liquid before starting the ejection added And / or controlling the movement of the plunger forward and backward, and the pressure in the vicinity of the discharge port after the end of the discharge is set to a predetermined specific value . 吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整する請求項１の液体定量吐出方法。2. The liquid quantitative discharge method according to claim 1, wherein the liquid pressure in the vicinity of the discharge port is detected, and the discharge pressure of the liquid is automatically adjusted based on the detection result. 液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行う請求項１または２の液体定量吐出方法。3. The method according to claim 1, wherein the control of the pressure of the liquid supplied from the liquid storage container to the discharge valve is performed by controlling the pressure of the liquid stored in the liquid storage container. 貯留された液体の圧力の制御は、貯留された液体の減少する速度を制御することにより行う請求項３の液体定量吐出方法。4. The liquid dispensing method according to claim 3, wherein the control of the pressure of the stored liquid is performed by controlling a decreasing speed of the stored liquid. 上記の減少する速度を、一定または可変に制御する請求項４の液体定量吐出方法。5. The method according to claim 4, wherein the decreasing speed is controlled to be constant or variable. 液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御する請求項１ないし５のいずれかの液体定量吐出方法。6. The liquid dispensing method according to claim 1, wherein the liquid temperature is controlled so that the liquid temperature in the liquid storage container and the liquid temperature in the discharge valve become a desired temperature. 液体の塗布を線形状に行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの液体定量吐出方法。7. The method according to claim 1, wherein the liquid is applied in a linear shape. 液体貯留容器、液体貯留容器内の液体を加圧するプランジャ、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、プランジャおよび吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置。A liquid storage container, comprising a plunger that pressurizes the liquid in the liquid storage container, and a discharge valve that communicates with the liquid storage container, a device for quantitatively discharging the liquid filled from the liquid storage container to the discharge valve, the plunger and A liquid metering apparatus comprising: an operation control means for controlling the operation of a discharge valve; and a discharge pressure control means for automatically adjusting a discharge pressure of a liquid before and after discharge to a predetermined specific value . 上記の吐出圧力制御手段が、入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整すべく機能する請求項８の液体定量吐出装置。The discharge pressure control means includes an input / output unit, a calculation unit, and a storage unit, and functions to automatically adjust the discharge pressure of the liquid based on a detection result of a pressure sensor that detects a liquid pressure in the vicinity of the discharge port. Item 10. A liquid fixed-quantity discharge device according to Item 8. 吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有する請求項８または９の液体定量吐出装置。10. The liquid dispensing apparatus according to claim 8, wherein the discharge valve has mechanical opening / closing means for the discharge port. 上記のプランジャは、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段である請求項８，９または１０の液体定量吐出装置。The liquid dispensing device according to claim 8, 9 or 10, wherein the plunger is means for pressurizing the liquid stored in the liquid storage container with a pressure corresponding to the viscosity of the liquid. 上記のプランジャは、貯留された液体に精密に配設された押部材である請求項１１の液体定量吐出装置。The liquid dispensing apparatus according to claim 11, wherein the plunger is a push member precisely arranged on the stored liquid. 上記押部材が、それを加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えたものである請求項１２の液体定量吐出装置。13. The liquid dispensing apparatus according to claim 12, wherein the pressing member includes an air cylinder having a bore diameter sufficiently larger than the inner diameter of the liquid storage container for pressurizing the pressing member. 上記の作動制御手段が、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる請求項８ないし１３のいずれかの液体定量吐出装置。14. The apparatus according to claim 8, wherein the operation control means includes a pressure sensor for detecting a liquid pressure near a discharge port, and means for operating the pressure means based on a signal from the pressure sensor. Liquid metering device. さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設ける請求項８ないし１４のいずれかの液体定量吐出装置。15. The liquid dispensing device according to claim 8, further comprising a liquid temperature control means for controlling the temperature of the liquid.
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