(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状材料を蓄積及び放出する第１の供給手段と、前記第１の供給手段に接続され、前記第１の供給手段が放出する液状材料の少なくとも一部を蓄積又は放出する第２の供給手段と、前記第２の供給手段に接続され、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料を順次吐出する吐出手段と、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を制御する制御手段とを備えた液状材料吐出装置において、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段は、圧縮空気の加圧が並列に接続されており、
前記第１の供給手段から前記第２の供給手段に供給される液状材料の流れを通過又は遮断する第１のバルブと、前記第２の供給手段から前記吐出手段に供給される液状材料の流れを通過又は遮断する第２のバルブと、前記第２の供給手段に対して圧縮空気を供給又は遮断する第３のバルブとを設け、
前記第２の供給手段は、一部透光性を有し、前記蓄積又は放出する液状材料の液面を含む一部と共に受光及び投影可能に構成された液料表示手段を有し、
前記制御手段は、前記液料表示手段が表示する前記蓄積又は放出する液状材料に対応する制御信号を光学的に検出する検出手段を有し、前記検出手段が検出する前記制御信号に応じて前記第１，第２，第３のバルブを開閉制御して、前記第１の供給手段が放出する液状材料の量及び、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を適宜制御することにより、前記吐出手段が順次吐出する液状材料の量を制御することを特徴とする液状材料吐出装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１ないし第３のバルブが全て閉じた状態から、吐出動作開始指令に伴って前記第１のバルブを開いて前記第１の供給手段から前記第２の供給手段に１回の吐出設定量より多い量の液状材料を移動させて前記第１のバルブを閉じ、前記第３のバルブを開いて前記第２の供給手段に前記圧縮空気による吐出圧を加え、前記第２のバルブを開き吐出設定量だけ前記吐出手段から液状材料を吐出して前記第２のバルブを閉じることを特徴とする請求項１記載の液状材料吐出装置。
【請求項３】
前記第２の供給手段の圧縮空気供給側に加圧空気タンクを設けることを特徴とする請求項１又は２記載の液状材料吐出装置。
【請求項４】
前記液料表示手段は、断面が中空に形成されたほぼ円筒状の管により形成され、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料が、前記管の中空部分を一部充填することにより、前記蓄積又は放出する液状材料の液面が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液状材料吐出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、所定の波長からなる光を、前記液料表示手段の所定の範囲を照射する照射部と、前記照射部によって照射され、前記液料表示手段を透過する光を所定範囲において受光する受光部とを備え、前記受光部が、前記液料表示手段又は、前記液料表示手段及び前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の液面を含む一部、からの透過光を受光し、前記受光する透過光の光量に応じて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液状材料吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液状の潤滑油や接着剤などを所定量繰り返し吐出し、ポッティングまたは塗布させる自動機などに用いる液状材料吐出装置に関し、特に、微量の液状材料を正確に吐出させる液状材料吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動機に用いられる液状材料吐出装置には、図５に示すものがあった。図５は、従来の自動機に用いられる液状材料吐出装置を示す概略ブロック図である。同図において、１０１は液状の吐出用のオイル１０２を貯蔵し供給するタンクであり、圧縮された空気（エアー）が圧力調整バルブ１０３により所定の空気圧に調整されてタンク内が一定の圧力で加圧されるように構成されている。
【０００３】
また、タンク１０１は、バルブ１０４を介して液状材料を吐出するためのノズル１０５に接続されている。従来の液状材料吐出装置は以上のように構成されて、所定の圧力が加わったタンク内のオイルを、図示しない制御装置を用いてバルブ１０４を断続的に開閉することにより、一定量のオイルをノズル１０５から順次吐出させて、塗布対象物に塗布するように制御していた。
【０００４】
ここで、ノズルから吐出するオイルの量は、タンク１０１に加えるエアー圧や、ノズル１０５の射出径や、バルブ１０４の開閉時間等を調整することにより変化するので、予め、エアー圧、ノズル射出径、バルブ開閉時間等により塗布量を間接的に設定することにより、塗布対象物に塗布するオイルの量を管理していた。
【０００５】
近年、電子機器等が小形化され、精密な構造のものが要求されている、このような機器に用いられる構造部品の各部には、潤滑油や接着剤などが随所に用いられている。これらの潤滑油や接着剤などは、微量でしかも適格な量を用いることによりその性能が効果的に発揮される。
【０００６】
ところが、これらの潤滑油や接着剤を従来の液状材料吐出装置を用いて吐出しようとすると、吐出するオイルの量は直接測定することができず、実際に塗布された量を正確に確認することができなかった。
【０００７】
また、エアー圧や、ノズル射出径、バルブ開閉時間等が予め安定するように固定されるので、吐出される量は一定であり、同一塗布対象物の異なる部位にそれぞれに対応する量のオイルを塗布する場合、エアー圧や、ノズル射出径、バルブ開閉時間等を再設定するか、または、吐出装置を複数台用いなければならず、塗布に時間がかかり、製造コストが増大してしまうといった欠点があった。また、従来の調整方法で行う場合に、調整に時間がかかり、安定して吐出することができる量を微量に調整するのにも限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、微量の液状材料を正確にしかも安定して吐出させることのできる液状材料吐出装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、液状材料を蓄積及び放出する第１の供給手段と、前記第１の供給手段に接続され、前記第１の供給手段が放出する液状材料の少なくとも一部を蓄積又は放出する第２の供給手段と、前記第２の供給手段に接続され、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料を順次吐出する吐出手段と、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を制御する制御手段とを備えた液状材料吐出装置において、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段は、圧縮空気の加圧が並列に接続されており、前記第１の供給手段から前記第２の供給手段に供給される液状材料の流れを通過又は遮断する第１のバルブと、前記第２の供給手段から前記吐出手段に供給される液状材料の流れを通過又は遮断する第２のバルブと、前記第２の供給手段に対して圧縮空気を供給又は遮断する第３のバルブとを設け、前記第２の供給手段は、一部透光性を有し、前記蓄積又は放出する液状材料の液面を含む一部と共に受光及び投影可能に構成された液料表示手段を有し、前記制御手段は、前記液料表示手段が表示する前記蓄積又は放出する液状材料に対応する制御信号を光学的に検出する検出手段を有し、前記検出手段が検出する前記制御信号に応じて前記第１，第２，第３のバルブを開閉制御して、前記第１の供給手段が放出する液状材料の量及び、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を適宜制御することにより、前記吐出手段が順次吐出する液状材料の量を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の液状材料吐出装置において、前記制御手段は、前記第１ないし第３のバルブが全て閉じた状態から、吐出動作開始指令に伴って前記第１のバルブを開いて前記第１の供給手段から前記第２の供給手段に１回の吐出設定量より多い量の液状材料を移動させて前記第１のバルブを閉じ、前記第３のバルブを開いて前記第２の供給手段に前記圧縮空気による吐出圧を加えて前記第２のバルブを開き吐出設定量だけ前記吐出手段から液状材料を吐出して前記第２のバルブを閉じることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液状材料吐出装置において、前記第２の供給手段の圧縮空気供給側に加圧空気タンクを設けることを特徴とする。また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液状材料吐出装置において、前記液料表示手段は、断面が中空に形成されたほぼ円筒状の管により形成され、前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料が、前記管の中空部分を一部充填することにより、前記蓄積又は放出する液状材料の液面が形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液状材料吐出装置において、前記検出手段は、所定の波長からなる光を、前記液料表示手段の所定の範囲を照射する照射部と、前記照射部によって照射され、前記液料表示手段を透過する光を所定範囲において受光する受光部とを備え、前記受光部が、前記液料表示手段又は、前記液料表示手段及び前記第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の液面を含む一部、からの透過光を受光し、前記受光する透過光の光量に応じて、前記制御信号を生成することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明は以上のように構成したので、所定量の液状材料を吐出する場合に、第１の供給手段に蓄積されている液状材料を放出して、一旦、第２の供給手段に蓄積する場合に、検出手段が有する照射部によって、液状材料が一部蓄積される液料表示手段を、液状材料の液面を含む一部と共に所定範囲照射し、検出手段が有する受光部によって、液料表示手段を透過する光を所定範囲において受光し、受光する透過光の光量に応じて生成される制御信号によって、制御手段が、第１の供給手段が放出する液状材料の量及び、第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を適宜制御するようにしたので、吐出手段から順次吐出する液状材料を微量に設定することができ、その量は正確にしかも安定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図１乃至図３に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における液状材料吐出装置の概略ブロック図である。同図において、１は、図示しない塗布対象物に塗布するための例えば潤滑油や接着剤からなる液状材料２を貯蔵し供給するタンクであり、圧縮された空気（エアー）が圧力調整バルブ３により所定の空気圧に調整されてタンク１内が一定の圧力で加圧されるように構成されている。
【００１５】
液状材料２は、屈折率がガラスに近い値を有し、透明な材料で形成されている。また、タンク１は、バルブ（Ｖ１）４及びバルブ（Ｖ２）５を介して液状材料２を供給し吐出するためのノズル６に接続されている。バルブ（Ｖ１）４及びバルブ（Ｖ２）５は、それぞれ開閉可能に構成され、液状材料２の流れを、通過または停止可能に構成する。
【００１６】
また、７は平滑タンクであり、圧縮された空気（エアー）が先に述べた圧力調整バルブ３と並列に接続された圧力調整バルブ８により、所定の空気圧に調整されて平滑タンク７内が一定の圧力で加圧されるように構成されている。また、平滑タンク７は、バルブ（Ｖ３）９を介してガラス管１０の一端に接続され、さらにガラス管１０の他端はバルブ（Ｖ１）４とバルブ（Ｖ２）５の中間に連通し接続される。
【００１７】
したがって、バルブ（Ｖ３）９は開閉可能に構成されていて、バルブ（Ｖ１）４が閉状態でかつ、バルブ（Ｖ２）５が開状態の場合に、バルブ（Ｖ３）９を開くと、平滑タンク７に蓄えられた所定圧の空気によってガラス管１０内を加圧して、ガラス管１０内部に充填された液状材料を押し出すように構成する。
【００１８】
ガラス管１０は、透光性を有し、所定の長さを有する直線状の細い中空管で形成され、管内部の中空部分に液状材料２が通過可能に構成されている。
また、ガラス管１０の両側には、レーザ照射部１１及び受光部１２が設けられている。レーザ照射部１１は、所定の波長を有するレーザ光が生成され、コリメータレンズ等を用いて所定の範囲でほぼ平行に放出されるように光路補正されて、ガラス管１０の片側の所定の領域を均一に照射するように構成されている。
【００１９】
また、受光部１２は、集光レンズ１５及び受光素子１６を有し、ガラス管１０を介してレーザ照射部１１と対向配置され、レーザ照射部１１によって照射されたガラス管１０を通過する光を集光レンズ１５及び受光素子１６によって所定範囲で集光し、受光した光を変換器１３に供給する。
【００２０】
図２は、レーザ照射部１１から放出されたレーザ光が、ガラス管１０を通過して受光部１２に受光される様子をレーザ光の進行方向を示す矢印を用いて、ガラス管１０の断面方向で表した図であり、（ａ）は、ガラス管１０の中空部分に空気が存在する場合を表し、（ｂ）は、ガラス管１０の中空部分に液状材料２が充填されている場合を表している。
【００２１】
同図からわかるように、ガラス管１０の中空部分に空気が存在する場合は、ガラス管１０を通過する光は、中空部分において、ガラスの屈折率と空気の屈折率の急激な変化によってその通過経路を大きく変えて散乱してしまうので、受光素子１６に到達する光の量が減少することがわかる。また、液状材料２がガラス管１０中空部分に充填されている場合は、液状材料２の屈折率が空気の屈折率よりも遥かに大きくなり、ガラスの屈折率に近づくため、ガラス管１０を通過する光は、中空部分において屈折率の大きな変化を受けることなく通過するので、受光素子１６に到達する光の量が増大することがわかる。
【００２２】
したがって、レーザ照射部１１から放出されたレーザ光を受光する受光素子１６の受光量は、ガラス管１０の中空部分に占める液状材料１２の量が多いほど増大し、空気の占める割合が多いほど減少する。したがって、中空部分の断面積を一定にすれば、受光素子１６が検出する受光量は、ガラス管１０の中空部分に注入された液状材料１２の液面の高さに正確に比例する。また、中空部分の断面積を小さく形成することにより、液状材料が微量に変化しても、ガラス管内の中空部分を充填する割合は大きくなる。
【００２３】
変換器１３では、このようにして供給された光量を検出して電圧変換し、得られた電圧を、デジタル変換して制御信号を生成し、制御器１４に出力する。
制御器１４は、ガラス管１０の中空部分に注入された液状材料１２の液面の高さに対応する制御信号の値を複数記憶して、変換器１３から供給される制御信号の値と比較することにより、液状材料の体積の変化を検出することができ、制御信号の値に対応してバルブ（Ｖ１）４、バルブ（Ｖ２）５、バルブ（Ｖ３）９を適宜開閉制御することによりガラス管１０の中空部分に注入された液状材料１２を所定量だけノズル６から吐出させるように制御する。
【００２４】
本発明の一実施形態における液状材料吐出装置は、以上のように構成されるが、次に本装置を用いて液状材料が所定量づつ、順次吐出する動作を説明する。
図３は、本発明の一実施形態における液状材料吐出装置の制御器１４が、制御信号に基づいて、バルブ（Ｖ１）４、バルブ（Ｖ２）５、バルブ（Ｖ３）９を適宜開閉制御して所定量の液状材料を吐出させる動作のフローチャートである。なお、液状材料吐出装置は、初期状態において、バルブ（Ｖ１）４、バルブ（Ｖ２）５、バルブ（Ｖ３）９は全て閉じられているものとする。
【００２５】
図３において、装置の制御器１４が吐出動作開始指令を受けると、バルブ（Ｖ１）４を開いてタンク１に貯蔵される液状材料２を放出させる（ステップＳ１）。この場合、バルブ（Ｖ２）５は閉じられているので、液状材料２は、ガラス管１０に順次流れ込み、ガラス管１０の中空部分を充填開始する（ステップＳ２）。液状材料２が、ガラス管１０の中空部分に順次流れ込み、液状材料２の液面が移動するにつれて受光部１２が受光する光量が増大する。
【００２６】
したがって、変換器１３は、受光する光量に対応する制御信号を制御器１４に供給し、制御器１４では、供給される制御信号の値を読取りながら予め設定された値（データＡ）と比較し（ステップＳ３）、一致したらバルブ（Ｖ１）４を閉じるように制御する（ステッブＳ４）。データＡは、バルブ（Ｖ２）５からガラス管１０内まで充填される液状材料２の量を、装置の１回の吐出量よりも多くなるように、しかも、液状材料２の液面が、少なくともレーザ照射部１１からの照射光を横切るように設定された制御値である。
【００２７】
次に、制御器１４は、バルブ（Ｖ３）９を開き、ガラス管１０内に平滑タンク７からの圧縮空気が緩やかに供給され、ガラス管１０内の液状材料２に吐出圧を加える（ステッブＳ５）。この場合、バルブ（Ｖ３）９とガラス管１０内の液状材料２の液面との間にすでに平滑タンク７からの圧縮空気の圧力とは異なる圧力の空気が存在していても、バルブ（Ｖ３）９が開けられることによって、液面に加わる吐出圧は、圧力調整バルブ８によって調整された圧力となり、液面はその分変位した後静止する。
【００２８】
次に、制御器１４は、吐出圧が加わった静止状態の液面の高さにおいて、変換器１３から出力される制御信号の値を読取り、吐出前の液面の高さに対応する基準値（データＢ）として記憶する（ステップＳ６）。ここで、制御器１４は、装置がノズル６から１回に吐出する液状材料２の液量に対応する制御値（Ｔ）が記憶されていて、基準値（データＢ）が記憶されると、記憶された制御値（Ｔ）が基準値（データＢ）との差分となる目標制御値（データＣ）を算出し記憶する（ステップＳ７）。
【００２９】
次に、制御器１４は、バルブ（Ｖ２）５を開き、バルブ（Ｖ２）５とバルブ（Ｖ３）９の間に保持していた液状材料２をノズル６に加圧供給し、ノズル６から吐出開始させる（ステップＳ８）。
液状材料２が吐出すると、ガラス管１０内の液状材料が次第に減るので液面が移動し、それに伴って、受光部１２が受光する光量も変化するため、制御器１４に出力される制御信号の値は変化して行く。
【００３０】
したがって、制御器１４は、供給される制御信号の値が、すでに記憶している目標制御値（データＣ）と一致するのを検出し、即ち、供給される制御信号の値と基準値（データＢ）との差分が制御値（Ｔ）と一致するのを検出し（ステップＳ９）、一致した場合は、バルブ（Ｖ２）５及びバルブ（Ｖ３）９を閉じる（ステップＳ１０）。この結果、ノズル６からは、液状材料２が予め微量に指定されても、指定された液量が正確に吐出される。以降これらを繰り返すことにより、液状材料２が予め指定された量で順次吐出される。
【００３１】
なお、本発明の上記実施の形態においては、液状材料吐出装置の制御器は、１回に吐出させる液料が一定となるように、液量に対応する制御値（Ｔ）を記憶して、制御値（Ｔ）に基づいて目標制御値（データＣ）を一定の値で算出するようにしたが、吐出する液量は必ずしも一定に指定する必要はなく、例えば図４のその他の実施の形態に示すように、予めマイコン１７が、塗布対象物の塗布位置に対応して塗布量の制御値を記憶し、塗布位置に応じて、制御器にその都度対応する制御値を更新供給するようにしても良い。
【００３２】
また、本実施の上記実施の形態においては、液状材料を透明な材料で形成したが、必ずしも透明である必要はなく、ガラス管の中空部分に充填されることによって、受光部によって受光される光量が、中空部分が空気によって満たされている場合と比較して十分な光量差で検出できるのであれば、半濁または不透明な材料で形成されていて良いし、屈折率も必ずしもガラスに近いものである必要はない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したため、所定量の液状材料を吐出する場合に、第１の供給手段に蓄積されている液状材料を放出して、一旦、第２の供給手段に蓄積する場合に、検出手段が有する照射部によって、液状材料が一部蓄積される液料表示手段を、液状材料の液面を含む一部と共に所定範囲照射し、検出手段が有する受光部によって、液料表示手段を透過する光を所定範囲において受光し、受光する透過光の光量に応じて生成される制御信号によって、制御手段が、第１の供給手段が放出する液状材料の量及び、第２の供給手段が蓄積又は放出する液状材料の量を適宜制御するようにしたので、吐出手段から順次吐出する液状材料を微量に設定することができ、その量は正確にしかも安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における液状材料吐出装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における液状材料吐出装置レーザ照射部から放出されたレーザ光が、ガラス管を通過して受光部に受光される様子をレーザ光の進行方向を示す矢印を用いて、ガラス管の断面方向で表した図である。
【図３】本発明の一実施形態における液状材料吐出装置が有する制御器が、制御信号に基づいて、装置の各バルブを適宜開閉制御して所定量の液状材料を吐出させる動作のフローチャートである。
【図４】本発明のその他の実施形態における液状材料吐出装置の概略ブロック図である。
【図５】従来の自動機に用いられる液状材料吐出装置を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１・・・・・タンク
２・・・・・液状材料
３・・・・・圧力調整バルブ
４・・・・・バルブ（Ｖ１）
５・・・・・バルブ（Ｖ２）
６・・・・・ノズル
７・・・・・平滑タンク
８・・・・・圧力調整バルブ
９・・・・・バルブ（Ｖ３）
１０・・・・ガラス管
１１・・・・レーザ照射部
１２・・・・受光部
１３・・・・変換器
１４・・・・制御器
１５・・・・集光レンズ
１６・・・・受光素子
１７・・・・マイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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