KR101815625B1

KR101815625B1 - 고점성 재료의 정량 토출 장치 및 토출 방법

Info

Publication number: KR101815625B1
Application number: KR1020177002158A
Authority: KR
Inventors: 가즈마사 이쿠시마
Original assignee: 무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: JP2010284627A; CN102458685A; CN102458685B; TW201103641A; KR20170012600A; EP2444162A1; KR20120036347A; US20120145743A1; US8453886B2; WO2010147054A1; TWI530327B; EP2444162A4; JP5419556B2; EP2444162B1; HK1166287A1

Abstract

본 발명은, 고압 하에서 액체 이송되는 고점성(高粘性) 재료라도 양호한 정밀도로 토출(吐出)한다. 고점성 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 유닛(400); 고점성 재료를 저류(貯留)하는 저류 영역, 상기 저류 영역에 고점성 재료를 공급하기 위한 수취구(受取口), 및 상기 토출 유닛에 고점성 재료를 송출하기 위한 송출구를 가지는 저류 유닛(300); 용기에 충전된 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 제1 압력으로 공급하는 고압 공급 펌프(100)를 포함하고, 고점성 재료를 정량(定量) 토출하는 장치에 있어서, 상기 고압 공급 펌프(100) 및 상기 저류 유닛(300)을 연통시키는 유로(流路)에 펌프 기구 및 밸브 기구를 가지는 액체 이송 유닛(200)을 설치하고, 상기 액체 이송 유닛에 의해 상기 제1 압력보다 낮게 조정된 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급한다.

Description

고점성 재료의 정량 토출 장치 및 토출 방법{DEVICE AND METHOD FOR DISCHARGING CONSTANT AMOUNT OF HIGH-VISCOSITY MATERIAL}

본 발명은, 그리스(grease), 오일, 또는 페이스트상 재료 또는 크림상 재료라는 고점성(高粘性) 재료를 양호한 정밀도로 토출(吐出)하는 토출 장치 및 토출 방법에 관한 것이다.

그리스와 같은 고점성 재료를 정량적(定量的)으로 공급하는 공급 장치로서, 유동성(流動性)의 재료를 노즐로부터 토출하여 공급하는 재료의 공급 장치에 있어서, 재료를 수용하는 수용 수단과, 수용 수단으로부터 송출(送出)되는 재료를 토출하기 위한 토출 수단과, 수용 수단으로부터 토출 수단으로 재료를 배송(配送)하는 제1 배송 수단과, 수용 수단으로부터 송출되는 재료를 예비적으로 저장하여, 수용 수단 내의 재료가 없어졌을 경우에, 토출 수단에 예비 재료를 송출하기 위한 예비 재료 저장 수단과, 수용 수단으로부터 예비 재료 저장 수단으로 재료를 배송하는 제2 배송 수단을 포함하고, 제2 배송 수단은 예비 재료 저장 수단의 재료 수취구(受取口)와 접속되고, 예비 재료 저장 수단의 재료 공급구는 토출 수단측과 접속되어 있는 재료의 공급 장치가 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

또한, 수용 탱크 등의 저류부(貯留部)에 저류된 피(被)공급 재료를 흡인하여 고압 상태로 공급하는 공급 장치와, 공작물에 대하여 정량 공급하는 토출 장치와, 상기 공급 장치의 공급구와 토출 장치의 흡인구와의 사이를 접속하여 감압비(減壓比)의 설정이 가능한 감압 밸브 및 개폐 밸브가 설치되는 공급 라인과, 상기 토출 장치의 흡입구 부근의 압력을 검출하는 압력 센서와, 그 압력 센서로부터의 압력 신호에 기초하여 상기 토출 장치의 흡입구 부근의 압력이 설정 상한값을 초과한 경우에 상기 개폐 밸브를 닫고, 설정 하한값을 하회(下回)한 경우에 상기 개폐 밸브를 여는 제어 수단을 포함하는 재료 공급 시스템에 있어서, 상기 개폐 밸브와 상기 토출 장치의 흡입구와의 사이의 공급 라인에, 상기 감압 밸브의 감압비를 상기 토출 장치의 운전 시에 전량을 흐르게 하는 압력보다는 낮은 압력으로 설정한 상태에서 상기 토출 장치의 흡입구 부근의 압력이 단시간에 설정 상한값을 초과하거나 설정 하한값을 하회하거나 하는 것을 억제하는 어큐뮬레이터(accumulator)를 설치한 장치가 특허 문헌 2에 개시되어 있다.

일본공개특허 제1997-299861호 공보 일본공개특허 제2004-249243호 공보

이들 선행 기술에 개시된 장치는, 수용 수단이나 수용 탱크에 수용되는 고점성 재료를, 토출 수단이나 토출 장치에 액체 이송하는 데 있어서는, 상기 용기로부터 액체 재료를 펌핑 업(pumping up), 즉 퍼올리기 시작하는 펌프의 액체 이송 압력을 제어하여 액체를 이송하고 있다.

그러나, 유로(流路)가 액체 재료로 채워진 액체 이송로에 의해 액체 이송되는 액체 재료의 맥동(脈動) 등에 의한 압력 변동을 충분히 제거하는 것이 어려워, 토출 수단에 공급하는 액체 재료의 압력 변동이 액체 재료의 토출량의 불균일을 일으키고 있었다.

즉, 특허 문헌 1의 실시형태 1에 개시된 장치에서는, 토출 밸브와 연통되는 유로의 역단(逆端)에 위치하는 액체 재료 압송(壓送) 펌프에 의한 압력에 의해 토출되는 것이며, 유로에 있어서 토출 밸브로부터 가장 이격(離隔)되어 위치하는 토출 밸브 근방의 압력을 일정하게 유지하는 것이 어렵고, 특허 문헌 2의 발명의 실시형태에 개시된 장치에서는, 플런저(plunger) 펌프(공급 장치)에 의한 압력을 어큐뮬레이터를 통하여 토출 장치에 공급하므로, 동 문헌 [0033]에 기재된 바와 같이, 재료의 압력에 변동이 생긴다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 고압 하에서 액체 이송되는 고점성 재료라도 양호한 정밀도로 토출하는 토출 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.

[1] 고점성 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 유닛; 고점성 재료를 저류시키는 저류 영역, 상기 저류 영역에 고점성 재료를 공급하기 위한 수취구, 및 상기 토출 유닛에 고점성 재료를 송출하기 위한 송출구를 가지는 저류 유닛; 용기에 충전된 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 제1 압력으로 공급하는 고압 공급 펌프; 및 제어부를 포함하는 고점성 재료의 정량 토출 장치에 있어서, 상기 고압 공급 펌프 및 상기 저류 유닛을 연통시키는 유로에 액체 이송 유닛을 설치하고, 상기 액체 이송 유닛에 의해 상기 제1 압력보다 낮게 조정된 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는 것을 특징으로 하는 고점성 재료의 정량 토출 장치.

[2] 상기 저류 유닛은, 상기 저류 영역의 위쪽에 제3 압력으로 압력이 조정된 공간을 유지하여 고점성 재료를 저장하고, 상기 액체 이송 유닛은, 상기 제1 압력 미만 또한 상기 제3 압력을 초과하는 상기 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는 것을 특징으로 하는 [1] 기재의 고점성 재료의 정량 토출 장치.

[3] 상기 송출구를 상기 저류 영역의 아래쪽에 설치하고, 상기 수취구를 상기 저류 영역의 상기 송출구보다 위쪽에 설치하고, 상기 저류 영역의 단면적(斷面的)을 상기 송출구의 단면적보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 장치.

[4] 상기 저류 유닛에, 상기 수취구보다 위쪽 위치에서 저류된 고점성 재료의 저류량을 감시하는 센서를 설치하고, 상기 제어부가, 상기 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 액체 이송 유닛을 작동시켜 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 보충하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 장치.

[5] 상기 액체 이송 유닛은, 상기 고압 공급 펌프로부터 공급된 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 송출하는 펌프 기구(機構)와, 상기 고압 공급 펌프와 연통시키고 또한 상기 저류 유닛과의 연통을 차단시키는 제1 위치 및 상기 저류 유닛과 연통시키고 또한 상기 고압 공급 펌프와의 연통을 차단시키는 제2 위치를 가지는 밸브 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 장치.

상기 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 방법은 다음과 같이 구성되어 있다.

[6] 고점성 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 유닛; 고점성 재료를 저류시키는 저류 영역, 상기 저류 영역에 고점성 재료를 공급하기 위한 수취구, 및 상기 토출 유닛에 고점성 재료를 송출하기 위한 송출구를 가지는 저류 유닛; 용기에 충전된 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 제1 압력으로 공급하는 고압 공급 펌프를 포함하고, 고점성 재료를 정량 토출하는 방법에 있어서, 상기 고압 공급 펌프 및 상기 저류 유닛을 연통시키는 유로에 펌프 기구 및 밸브 기구를 가지는 액체 이송 유닛을 설치하고, 상기 액체 이송 유닛에 의해 상기 제1 압력보다 낮게 조정된 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는 것을 특징으로 하는 고점성 재료의 정량 토출 방법.

[7] 상기 저류 유닛은, 상기 저류 영역의 위쪽에 제3 압력으로 압력이 조정된 공간을 유지하여 고점성 재료를 저장하고, 상기 액체 이송 유닛은, 상기 제1 압력 미만 또한 상기 제3 압력을 초과하는 상기 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는 것을 특징으로 하는 [6]에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 방법.

[8] 상기 송출구를 상기 저류 영역의 아래쪽에 설치하고, 상기 수취구를 상기 저류 영역의 상기 송출구보다 위쪽에 설치하고, 상기 저류 영역의 단면적을 상기 송출구의 단면적보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 [6] 또는 [7]에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 방법.

[9] 상기 저류 유닛에, 상기 수취구보다 위쪽 위치에서 저류된 고점성 재료의 저류량을 감시하는 센서를 설치하고, 상기 제어부가, 상기 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 액체 이송 유닛을 작동시켜 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 보충하는 것을 특징으로 하는 [6] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 고점성 재료의 정량 토출 방법.

본 발명에 의하면, 수용 탱크에 수용되는 고점성 재료를 퍼올리기 시작하는 고압 펌프와는 압력적으로 분리된 새로운 압력 공급원을 이용하므로, 압력 변동이 극히 작은 상태에서 토출 유닛에 고점성 재료를 공급할 수 있어, 토출 유닛으로부터 불균일없이 고정밀도로 고점성 재료를 토출시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 정량 토출 장치의 한 형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 실시예에 관한 고압 공급 펌프의 정면 개략적 구성도이다.
도 3은 실시예에 관한 고압 공급 펌프의 측면 개략적 구성도이다.
도 4는 고압 공급 펌프에 의한 압송 작업 개시 시의 상태 설명도이다.
도 5는 고압 공급 펌프에 의한 압송 작업 종료 시의 상태 설명도이다.
도 6의 (a)는 팔로우(follow) 플레이트부의 셔블(shovel) 본체 상승 시의 확대 단면도, (b)는 팔로우 플레이트부의 셔블 본체 하강 시의 확대 단면도이다.
도 7은 실시예에 관한 액체 이송 유닛의 측면 개략적 구성도이다.
도 8은 실시예에 관한 저류 유닛의 개략 단면도이다.
도 9는 액체 이송 유닛으로부터 재료 공급이 행해지고 있지 않은 상태의 저류 영역의 설명도이다.
도 10은 액체 이송 유닛으로부터 재료 공급가 행해지고 있는 상태의 저류 영역의 설명도이다.
도 11은 실시예에 관한 정량 토출 장치의 각각의 부위에서의 압력 변동 등을 나타낸 타임 차트이다.

본 발명의 고점성 재료의 정량 토출 장치는, 고압 공급 펌프(100), 액체 이송 유닛(200), 저류 유닛(300), 토출 장치(400) 및 제어부(500)를 주요한 구성 요소로 한다. 이들의 각 요소는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 고압 공급 펌프(100), 액체 이송 유닛(200), 저류 유닛(300), 토출 장치(400)은, 상기 순서로 액체 이송관을 통하여 연통된다. 즉, 고압 공급 펌프(100)와 액체 이송 유닛(200)이 액체 이송관 A(810)를 통하여 연통되고, 액체 이송 유닛(200)과 저류 유닛(300)이 액체 이송관 B(820)를 통하여 연통되고, 저류 유닛(300)과 토출 장치(400)가 액체 이송관 C(830)를 통하여 연통된다.

고압 공급 펌프(100)는, 고점성 재료가 충전된 용기(공급원)로부터 고점성 재료를 펌핑 업 액체 이송 유닛(200)으로 액체를 이송한다. 상기 용기는, 예를 들면, 페일 캔(pail can), 그리스 캔, 한 말들이 캔 등이다. 고압 공급 펌프로서는, 예를 들면, 출원인이 일본공개특허 제2004-332638에 개시한 고점성 재료용의 압송 장치를 사용할 수 있다.

액체 이송 유닛(200)은, 고압 공급 펌프(100)로부터 고압 하에서 액체 이송된 고점성 재료를, 고압 공급 펌프(100)로부터의 압력(제1 압력)보다 낮게 압력이 조정된 압력(제2 압력)으로 저류 유닛(300)으로 액체 이송하기 위한 장치이다.

액체 이송 유닛(200)은, 고압 공급 펌프(100)로부터 공급된 고점성 재료를 저류 유닛(300)으로 송출하는 펌프 기구와, 밸브 기구를 구비하고 있다. 밸브 기구는, 펌프 기구가 고압 공급 펌프로부터 고점성 재료를 공급받을 때는, 펌프 기구와 저류 유닛(300)과의 연통을 차단하고, 펌프 기구가 저류 유닛(300)에 고점성 재료를 공급할 때는, 펌프 기구와 고압 공급 펌프(100)과의 연통을 차단시키는 전환 밸브이며, 예를 들면, 슬라이드형, 일방향 회전형, 또는 왕복이동 회전형의 전환 밸브를 사용할 수 있다.

상기 제2 압력은, 상기 제1 압력보다 충분히 낮고, 또한 후술하는 저류 유닛(300)의 저류 영역(70)의 위쪽에 설치된 공간의 압력(제3 압력)을 초과하는 압력으로 하는 것이 바람직하다.

저류 유닛(300)은, 토출 유닛(400)에 고점성 재료를 공급하기 위해, 일시적으로 고점성 재료를 저류하기 위한 것이다. 저류 유닛(300)은, 고점성 재료를 저류시키는 저류 영역(70)을 가지고 있고, 저류 영역(70)의 상부에는 항상 공간이 형성되도록 되어 있다. 그리고, 저류 영역(70)의 위쪽 공간은, 감압 밸브(75)를 통하여 접속되는 가압원(加壓源)에 의해 항상 일정한 압력으로 압력이 조정되어 있다.

저류 영역(70)에 저류되는 고점성 재료의 양은, 저류량 센서(74)에 의해 항상 소정 범위 내로 되도록 조정된다.

저류 유닛(300)을 설치할 때 중요한 것은, 저류 영역(70)으로부터 토출 유닛(400)에 고점성 재료를 송출하는 송출구를 수취구보다 아래쪽에 설치하고, 또한 송출구의 단면적(유로 직경)과 비교하여 저류 영역(70)의 단면적(저류 용기의 직경)을 충분히 크게 구성한다(예를 들면, 단면적을 수배 이상으로 한다). 이와 같은 구성으로 함으로써, 저류 영역(70)의 위쪽[즉, 액면(液面)] 방향에 대한 유동(流動) 저항이 송출구 방향에 대한 유동 저항과 비교하여 충분히 작아지므로, 액체 이송 유닛(200)으로부터 고점성 재료가 공급될 때 생기는 압력 변동이나 맥동의 영향을 최소한으로 하는 것이 가능하기 때문이다 .

토출 유닛(400)은, 종래부터 알려진 토출 장치를 사용할 수 있다. 예를 들면, 일본공개특허 제2002-282740에 개시된 Jet식, 일본공개특허 제2002-326715에 개시된 스크루식(screw type), WO2007/046495에 개시된 플런저식 등의 토출 장치를 사용할 수 있다.

상기 저류 유닛(300)과의 거리는 가까운 것이 바람직하다. 또한, 상기 저류 유닛(300)과는 상대 위치를 바꾸지 않고 일체로 구성되는 것이 바람직하고, SUS 등의 경질 재료로 구성되는 액체 이송관 C를 통하여 연통되는 것이 바람직하다.

제어부(500)는, 고압 공급 펌프(100), 액체 이송 유닛(200), 저류 유닛(300), 및 토출 장치(400)와 전기적으로 접속되고, 이들의 작동을 제어한다.

이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 한정되는 것은 아니다.

{실시예}

≪구성≫

본 실시예의 고점성 재료의 정량 토출 장치의 구성은, 도 1과 같고, 고압 공급 펌프(100), 액체 이송 유닛(200), 저류 유닛(300), 토출 장치(400) 및 제어부(500)를 주요한 구성 요소로 한다. 이하, 이들 각 요소의 구체적인 구성을 설명한다.

[고압 공급 펌프(100)]

본 실시예의 고압 공급 펌프(100)를 구성하는 압송 장치에 대하여, 도 2 내지 도 6을 참조하면서 설명한다.

이 장치는, 캔체(21)에 저류되어 있는 고점성 재료를 캔체(21) 내로부터 인출하여 압송하기 위해, 상기 고점성 재료를 가압하여 상기 캔체(21)의 상면을 봉지(封止)하는 팔로우 플레이트(20)를, 상기 캔체(21)에 대하여 승강하는 펌핑 수단(18)의 하단에 구비하는 고점성 재료 압송 장치에 있어서, 상기 펌핑 수단을 지시하는 가동판(可動板)(16)과, 가동판(16)을 승강시키는 실린더(15)와, 가동판(16)의 이동을 안내하는 승강 가이드(13)를 구비하고, 상기 승강 가이드(13)를, 상기 펌핑 수단(18)의 배면 또한 상기 실린더(15)의 전면에 위치하도록 구성한다.

펌핑 수단(18)은, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 캔체(21) 내의 고점성 재료의 상면을 봉지 및 가압하고, 상기 가동판(16)의 하면에 고정되는 팔로우 플레이트(20)와, 상기 팔로우 플레이트(20)의 하단에 셔블 플레이트(28)를 구비한다.

셔블 본체(27)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 셔블 플레이트(28)와, 상기 셔블 플레이트(28)로부터 연장된 축(29)을 구비한다. 축(29)은, 펌핑 수단(18) 내에 형성되는 송출관(23)에 삽입되고, 가동판(16)의 상면에 고정된 에어 모터(30)에 연결되고, 에어 모터(30)의 동작에 연동하여, 상하 방향으로 이동하고, 송출관(23)에 고점성 재료를 그러넣는다. 이와 같이 하여, 펌핑 수단(18)은, 고점성 재료에 고압을 부여하여 고점성 재료를 송출한다.

본 실시예의 고압 공급 펌프(100)는, 고압 공급 펌프(100)와 액체 이송 유닛(200)을 연통시키는 액체 이송관 A(810)에 설치된 압력 센서(101)가 90kgf/㎠로 되면 작동하고, 110kgf/㎠를 넘으면 작동을 정지한다. 즉, 액체 이송관 A(810) 내의 고점성 재료의 압력은, 100kgf/㎠ 전후의 고압으로 유지된다. 액체 이송관 A(810)는 상기 고압에 견딜 수 있는 관에 의해 구성되는 것은 물론이다.

[액체 이송 유닛(200)]

액체 이송 유닛(200)은, 고압 공급 펌프(100)로부터 고압 하에서 액체 이송된 고점성 재료를, 고압 공급 펌프(100)로부터의 압력보다 낮은 압력(예를 들면 3~7 kgf/㎠ 정도)으로 저류 유닛(300)으로 액체를 이송한다.

본 실시예에 있어서의 액체 이송 유닛(200)은, 상기 고압 공급 펌프(100)에 의하지 않고 저류 유닛(300)에 액체 이송하는 펌프 기능을 가진다.

본 실시예의 액체 이송 유닛(200)은, 도 7에 나타낸 바와 같이 구성된다.

전환 밸브(50)는, 액체 이송관 A(810)와 계량공(計量孔)(51)을 연통시키는 제1 위치, 또는 계량공(51)과 액체 이송관 B(820)를 연통시키는 제2 위치의 두 위치를 전환하도록 작동한다.

플런저(52)는, 전환 밸브(50)로부터 이격되는 방향(상방향)으로 이동하여 계량공(51)에 고점성 재료를 흡입시키고, 전환 밸브(50)를 향하는 방향(아래 방향)으로 이동하여 계량공(51)에 흡입된 고점성 재료를 배출한다.

액체 이송 동작에 대하여 설명한다.

전환 밸브(50)를 제1 위치에 위치시키고, 플런저(52)를 전환 밸브(50)로부터 이격되는 방향으로 이동시켜 고압 공급 펌프(100)로부터 액체 이송된 고점성 재료를 계량공(51)에 흡입시킨다.

다음에, 전환 밸브(50)를 제2 위치로 전환하고, 그 후에 플런저(52)를 전환 밸브(50)를 향하는 방향으로 이동시켜 계량공(51)에 흡인된 고점성 재료를 배출함으로써, 액체 이송 유닛(200)으로부터 저류 유닛(300)에 고점성 재료를 액체 이송한다.

이와 같이, 전환 밸브(50)가 제1 위치와 제2 위치를 전환하도록 작동하기 때문에, 고압 공급 펌프(10)와 저류 유닛(300)이 직접적으로 연통되지 않는다. 따라서, 고압 공급 펌프(10)에 의한 고압이, 저류 유닛(300)에 직접적으로 작용하지 않는다.

바꾸어 말하면, 고압 공급 펌프(100)에 의한 액체 이송 압력은, 상기 고압 공급 펌프(100)로부터 액체 이송 유닛(200)까지 고점성 재료를 액체 이송하기 위해 작용하는 것이며, 액체 이송 유닛(200)에 의한 액체 이송 압력은, 상기 액체 이송 유닛(200)으로부터 저류 유닛(300)까지 고점성 재료를 액체 이송하기 위해 작용하는 것이며, 고압 공급 펌프(100)로부터 액체 이송 유닛(200)까지의 액체 이송 압력과 액체 이송 유닛(200)으로부터 저류 유닛(300)까지의 액체 이송 압력은, 압력적으로 분단(分斷)되어 있다.

그리고, 액체 이송 유닛(200)은, 도 7에 개시된 장치에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들면, 토출 장치에 내장 가능한 밸브가 부착된 플런저 펌프이며, 플런저 흡인 동작 시에는 상류측에, 플런저 배출 동작 시에는 하류측으로, 연통되도록 한 밸브(단, 상하류는 직접적으로 연통되지 않음)로서 작용하는 정량 밸브를 사용할 수도 있다.

[저류 유닛(300)]

저류 유닛(300)은, 액체 이송 유닛(200)과 토출 유닛(400)과의 사이에, 일시적으로 고점성 재료가 저류하도록 설치되는 것이며, 도 8에 나타낸 바와 같이, 고점성 재료가 저류하는 저류 영역(70)을 가진다.

상기 저류 영역(70)의 상하 방향의 중앙보다 하부에는 액체 이송 유닛(300)으로부터 고점성 재료가 공급되는 수취구(71)가 설치되고, 최하부에는 고점성 재료를 토출 유닛(400)으로 송출하는 송출구(72)가 설치되어 있다.

또한, 상기 저류 영역(70)의 최상부에는 기압(氣壓) 조정구(73)가 설치되고, 상기 저류 영역(70)의 기압은 상기 기압 조정구(73)를 통하여 연통되는 감압 밸브(75)에 의해 항상 일정압으로 압력이 조정된다. 그리고, 이 압력이 조정된 압력에 의해, 저류 영역(70)에 저류하는 고점성 재료가 토출 장치(400)로 액체 이송된다.

그리고, 감압 밸브(75)에 의해 압력이 조정된 저류 영역(70)의 기체 압력은, 액체 이송 유닛(200)으로부터 액체 이송되는 액체 이송 압력보다 작게 압력이 조정된다.

저류 영역(70)에 저류되는 고점성 재료의 양은, 그 수두(水頭) 위치의 위쪽으로 항상 공간이 형성되는 양으로 한다. 즉, 저류 유닛(300) 내의 저류 영역(70)에 저류되는 고점성 재료는, 기압 조정구(73)가 도달하는 높이까지 고점성 액체 재료를 저류하지는 않는다. 그래서, 저류 유닛(300)에는, 저류 영역(70) 내의 고점성 재료의 액면 위치를 검출하는 액면 센서(74)를 설치하고 있다. 이로써, 상기 수취구(71)가 설치된 높이보다 액면 위치가 저하되는 것을 방지하고, 또한 저류 영역(70)에 저류되는 고점성 재료의 수두 위치의 위쪽은 항상 공간이 형성되는 것을 유지하고 있다.

본 실시예의 액면 센서(74)는, 액면 위치가 검출 위치보다 저하되면 신호를 제어부(500)로 송출하고, 액면 위치가 검출 위치보다 상승하면 상기 신호의 송출을 정지하는 것이며, 상기 검출 위치가, 수취구(71) 위쪽의 액면 위치를 검출하도록 조정되어 있다.

이와 같이, 액면 센서(74)의 액면 검지에 의해, 상기 수취구(71)가 설치된 높이보다 액면 위치가 저하되는 것을 방지하고, 또한 기압 조정구(73)까지 고점도 재료가 채워지는 것을 방지한다.

그리고, 액면 센서(74)를 2개의 액면 센서에 의해 구성하고, 고점성 재료의 수두 위치의 하한 및 상한을 각각 규정하고, 이 범위 내에 고점성 재료가 저류되도록 해도 된다.

[토출 유닛(400)]

토출 유닛(400)은, 고점성 재료를 목적 위치에 토출하기 위한 토출 장치이다. 토출 유닛(400)을 구성하는 토출 장치는, Jet식, 스크루식, 플런저식, 등의 토출 장치를 사용할 수 있다.

본 실시예의 토출 장치는, 저류 유닛(300), 액체 이송관 C(830) 및 토출 유닛(400)을 도포 로봇의 헤드에 탑재하여 사용된다.

그리고, 개폐 밸브를 토출 유닛으로서 사용할 수도 있고, 이 경우에는, 상기 감압 밸브(75)에 의해 압력이 조정된 압력이 토출 압력으로서 작용하여, 고점성 재료가 토출된다.

[제어부(500)]

제어부(500)는, 저류 유닛(300)의 액면 센서로부터의 신호를 수신하고, 토출 유닛(400)의 작동, 액체 이송 유닛(200)의 작동 및 고압 공급 펌프(100)의 작동을 제어한다.

＜동작＞

용기 내의 고점성 재료가, 고압 공급 펌프(100)에 의해 액체 이송 유닛(200)으로 이송되고, 액체 이송 유닛(200)으로부터 저류 유닛(300)으로 이송되고, 저류 유닛(300)으로부터 토출 유닛(400)으로 이송되고, 토출 유닛(400)으로부터 원하는 양의 고점성 재료가 토출되는 수순에 대해서는 전술한 바와 같다.

이어서, 토출 유닛(400)으로부터의 고점성 재료의 토출이 반복되면, 그에 따라 저류 유닛(300) 내의 고점성 재료의 수두 위치도 서서히 저하된다. 그리고, 액면 센서(74)의 검지 위치보다 상기 수두 위치가 저하되면, 액면 센서(74)로부터 제어부(500)로 신호가 송출되고, 제어부(500)는 액체 이송 유닛(200)을 작동시킨다. 액체 이송 유닛(200)이 작동함으로써, 저류 유닛(300) 내의 고점성 재료의 수두 위치가 상승하고, 상기 액면 센서(74)의 검지 위치를 넘으면, 상기 액면 센서(74)는 신호의 송출을 정지한다. 제어부(500)는 액면 센서(74)로부터의 신호가 정지되면, 상기 액체 이송 유닛(200)의 작동을 정지시킨다. 상기 액체 이송 유닛(200)은, 제어부(500)로부터 작동의 정지 명령이 나올 때까지, 플런저(52)의 진퇴(進退) 이동 및 전환 밸브(50)의 전환 동작을 반복 계속한다.

이 동안, 액체 이송 유닛(200)으로부터 저류 유닛(300)이 고점성 재료의 공급과 병행하여, 토출 유닛(400)은 토출 작업은 실시되고 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 그리고, 도 9 및 도 10에서는, 설명의 편의상, 액면 위치의 변화를 강조하여 묘사하고 있다.

도 9는 액체 이송 유닛(200)으로부터 재료 공급이 행해지고 있지 않은 상태의 저류 영역(70)을 설명하는 것이다.

저류 유닛(300)의 저류 영역(70)에 저류되는 고점성 재료는, 감압 밸브(75)에 의해 압력이 조정된 압력에 의해, 송출구(72)로부터 액체 이송관 C(830)를 통하여 토출 유닛(400)으로 송출된다. 여기서, 본 실시예의 액체 이송 유닛(200)을 가지는 구성에서는, 저류 유닛(300)과 고압 공급 펌프(100)는 직접적으로 연통되어 있지 않으므로, 저류 유닛(300)과 액체 이송 유닛(200)을 연통시키는 액체 이송관 C(830) 내의 고점성 재료도, 감압 밸브(75)에 의해 압력이 조정된 압력 하(예를 들면, 1.5~3.0 kgf/㎠ 정도)에 있다.

도 10은, 액체 이송 유닛(200)으로부터 재료 공급이 행해지고 있는 상태의 저류 영역(70)을 설명하는 것이다.

액체 이송 유닛(200)이 작동하면, 상기 액체 이송관 B(820)의 고점성 재료의 압력은 상승하고, 상기 액체 이송관 B(820) 내의 고점성 재료는, 저류 유닛(300)의 수취구(71)를 거쳐 저류 영역(70)에 유입된다. 여기서, 저류 영역(70)에 유입된 고점성 재료는, 유동 저항이 적은 방향으로 우선적으로 흐르기 때문에, 가는 직경으로 좁혀진 송출구(72)를 통과하는 것보다도, 송출구(72)보다 큰 직경[수평 단면적(斷面績)]으로 형성된 저류 영역(70)의 수두 위치를 상승시키도록 흐르고, 그 결과 수두 위치가 상승한다. 다른 한편, 액체 이송관 C(830)로부터 토출 유닛(400)으로 유입된 고점성 재료의 액체 이송 압력은, 상기 수두 위치의 상승(액면 상승)에 의해 개방된다.

이와 같이, 본 실시예의 장치에서는, 저류 유닛(300)이 액체 이송 유닛(200)으로부터 고점성 재료의 공급을 받아도, 저류 유닛(300)으로부터 토출 유닛(400)으로의 고점성 재료의 액체 이송 압력에 영향을 주지 않는다. 따라서, 토출 유닛(400)으로부터 토출되는 고점성 재료의 토출량 정밀도에, 액체 이송 유닛(200)으로부터 공급된 고점성 재료에 의한 액체 이송 압력 변동이 악영향을 주는 것을 회피할 수 있다. 본 실시예에서는, 저류 영역(70)의 수평 단면적을 송출구(72)의 수평 단면적의 10배로 구성하였지만, 이들 수평 단면적비가 5배 정도에서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 액체 이송 유닛(200)으로부터 고점성 재료가 저류 유닛(300)에 공급되어도, 토출 유닛(400)의 액체 이송 압력에 영향을 주지 않으므로, 액체 이송 유닛(200)의 플런저(52)의 반복 동작 등에 의해, 저류 유닛(70)의 수취구(71)로부터 맥동을 수반한 고점성 재료가 유입되어도, 토출 유닛(400)의 액체 이송 압력에 영향을 주지 않고, 그 결과 상기 맥동을 제거할 수 있다.

액체 이송 압력이, 토출 유닛(400)에 의해 토출되는 고점성 재료의 토출량 정밀도에 영향을 주지 않는다.

또한, 고압 공급 펌프(100)는, 토출 유닛(400)의 토출 동작과 동기하지 않고, 액체 이송관 A(810)이 규정 압력 범위로 되도록, 압력 센서(101)의 계측량에 기초하여 작동한다. 규정 압력 범위로부터 내리면, 고점성 재료가 충전된 용기로부터 고점성 재료를 펌핑 업 액체 이송관 A(810) 내의 압력을 상승시키고, 규정 압력 범위를 넘으면 그 동작을 정지시킨다.

도 11은, 본 실시예의 정량 토출 장치에 있어서의 각각의 부위의 압력 변동 등을 나타낸 타임 차트이다. 도 11 중, 부호 "400"으로 나타낸 최상단은 토출 장치의 ON/OFF의 타이밍을 나타내고, 제2 단은 저류 영역(70)에서의 수두위의 검출 위치를 나타내고, 부호 "74"로 나타낸 제3 단은 액면 센서로부터의 신호 출력의 ON/OFF의 타이밍을 나타내고, 부호 "200"으로 나타낸 제4 단은 액체 이송 유닛의 작동의 ON/OFF의 타이밍을 나타내고, 부호 "101"로 나타낸 제5 단은 압력 센서에서의 압력 변동을 나타내고, 부호 "100"으로 나타낸 제6 단은 고압 공급 펌프의 작동 ON/OFF의 타이밍을 나타내고 있다.

이상에서 설명한 본 실시예의 정량 토출 장치에 의하면, 상기 고압 펌프에 의한 압력과는 압력적으로 분리된 액체 이송 유닛을 이용하므로 압력 변동이 극히 적은 상태로 토출 장치에 고점성 재료가 공급되므로, 토출 장치로부터 불균일 없이 고정밀도로 고점성 재료를 토출시키는 것이 가능하다.

또한, 액체 이송 유닛은 토출 장치의 가까이에 배치할 수 있으므로, 액체 이송로를 짧게 할 수 있고, 이로써, 더욱 맥동 등의 압력 변동을 최소한으로 억제할 수도 있다.

13: 승강 가이드
15: 실린더
16: 가동판
18: 펌핑 수단
20: 팔로우 플레이트
21: 캔체
23: 송출관
27: 셔블 본체
28: 셔블 플레이트
29: 축
30: 에어 모터
50: 전환 밸브
51: 계량공
52: 플런저
70: 저류 영역
71: 수취구
72: 송출구
73: 기압 조정구
74: 액면 센서(저류량 센서)
75: 감압 밸브
100: 고압 공급 펌프
101: 압력 센서
200: 액체 이송 유닛
300: 저류 유닛
400: 토출 유닛(토출 장치)
500: 제어부
810: 액체 이송관 A
820: 액체 이송관 B
830: 액체 이송관 C

Claims

고점성(高粘性) 재료를 토출(吐出)하는 토출구를 가지는 토출 유닛;
상기 고점성 재료를 저류(貯留)하는 저류 영역, 상기 저류 영역에 상기 고점성 재료를 공급하기 위한 수취구(受取口), 및 상기 토출 유닛에 고점성 재료를 송출(送出)하기 위한 송출구를 가지는 저류 유닛;
용기에 충전된 상기 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 제1 압력으로 공급하는 고압 공급 펌프; 및
제어부
를 포함하는 고점성 재료의 정량(定量) 토출 장치로서,
상기 고압 공급 펌프 및 상기 저류 유닛을 연통시키는 유로(流路)에 액체 이송 유닛을 설치하고, 상기 액체 이송 유닛에 의해 상기 제1 압력보다 낮게 조정된 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하고, 또한 상기 저류 영역의 위쪽에 일정한 압력인 제3 압력으로 계속적으로 압력이 조정되는 공간을 유지하여 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 저류하는, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
제1항에 있어서,
상기 저류 영역의 위쪽에 압력이 조정되는 기체를 공급하는 감압 밸브를 설치하고, 상기 감압 밸브에 의해 상기 저류 영역의 위쪽에 일정한 압력인 제3 압력으로 계속적으로 압력이 조정되는 공간을 유지하여 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 저류하는, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액체 이송 유닛은, 상기 제1 압력 미만 또한 상기 제3 압력을 초과하는 상기 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 송출구를 상기 저류 영역의 아래쪽에 설치하고,
상기 수취구(受取口)를 상기 저류 영역의 상기 송출구보다 위쪽에 설치하고,
상기 저류 영역의 단면적(斷面績)을 상기 송출구의 단면적보다 크게 구성한, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저류 유닛에, 상기 수취구보다 위쪽 위치에서 저류된 고점성 재료의 저류량을 감시하는 센서를 설치하고,
상기 제어부는, 상기 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 액체 이송 유닛을 작동시켜 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 보충하는, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액체 이송 유닛은, 상기 고압 공급 펌프로부터 공급된 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 송출하는 펌프 기구(機具)와, 상기 고압 공급 펌프와 연통시키고 또한 상기 저류 유닛과의 연통을 차단시키는 제1 위치 및 상기 저류 유닛과 연통시키고 또한 상기 고압 공급 펌프와의 연통을 차단시키는 제2 위치를 가지는 밸브 기구를 구비하는, 고점성 재료의 정량 토출 장치.
고점성 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 유닛;
상기 고점성 재료를 저류하는 저류 영역, 상기 저류 영역에 고점성 재료를 공급하기 위한 수취구, 및 상기 토출 유닛에 상기 고점성 재료를 송출하기 위한 송출구를 가지는 저류 유닛;
용기에 충전된 상기 고점성 재료를 상기 저류 유닛에 제1 압력으로 공급하는 고압 공급 펌프를 포함하고, 상기 고점성 재료를 정량 토출하는 방법으로서,
상기 고압 공급 펌프 및 상기 저류 유닛을 연통시키는 유로에 펌프 기구 및 밸브 기구를 가지는 액체 이송 유닛을 설치하고, 상기 액체 이송 유닛에 의해 상기 제1 압력보다 낮게 조정된 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하고, 또한 상기 저류 영역의 위쪽에 일정한 압력인 제3 압력으로 계속적으로 압력이 조정되는 공간을 유지하여 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 저류하는, 고점성 재료의 정량 토출 방법.
제7항에 있어서,
상기 저류 영역의 위쪽에 압력이 조정되는 기체를 공급하는 감압 밸브를 설치하고, 상기 감압 밸브에 의해 상기 저류 영역의 위쪽에 일정한 압력인 제3 압력으로 계속적으로 압력이 조정되는 공간을 유지하여 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 저류하는,
고점성 재료의 정량 토출 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 액체 이송 유닛은, 상기 제1 압력 미만 또한 상기 제3 압력을 초과하는 상기 제2 압력에 의해 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 공급하는, 고점성 재료의 정량 토출 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 송출구를 상기 저류 영역의 아래쪽에 설치하고,
상기 수취구를 상기 저류 영역의 상기 송출구보다 위쪽에 설치하고,
상기 저류 영역의 단면적을 상기 송출구의 단면적보다 크게 구성한, 고점성 재료의 정량 토출 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 저류 유닛에, 상기 수취구보다 위쪽 위치에서 저류된 고점성 재료의 저류량을 감시하는 센서를 설치하고,
상기 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 액체 이송 유닛을 작동시켜 상기 저류 유닛에 고점성 재료를 보충하는, 고점성 재료의 정량 토출 방법.