(57)【要約】【課題】流体吐出システムに使用される弁が提供される。【解決手段】弁は、内部空洞を有する弁本体と、弁本体内で開位置と閉位置との間を軸方向に移動するように取り付けられた弁棒とを有する。弁棒は、空気入口及び空気出口を有する作動空気通路を備え、空気入口は、加圧作動空気の供給源に接続されるようになっている。空気出口は、上記内部空洞に連通している。弁はまた、弁棒によって担持されて内部空洞内に配置されたピストン部材を備える。弁はさらに、液体入口、液体出口、並びに液体入口及び液体出口間に位置する弁座を備え、それにより、加圧作動空気が作動空気通路を通って内部空洞内に導入され、且つピストン部材に作用するとき、弁棒は、弁座に対して閉位置から開位置へ移動可能である。【選択図】  図２Ａ
2006097896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吐出システムに使用される弁であって、
内部空洞を有する弁本体と、
該弁本体内で開位置と閉位置との間を軸方向に移動するように取り付けられた弁棒であって、空気入口及び空気出口を有する作動空気通路を備え、前記空気入口は、加圧作動空気の供給源に接続されるようになっており、また、前記空気出口は、前記内部空洞に連通している、弁棒と、
該弁棒によって担持され、且つ前記内部空洞内に配置されたピストン部材と、
液体入口、液体出口、並びに前記液体入口と前記液体出口との間に位置する弁座と、
を備え、それにより、加圧作動空気が前記作動空気通路を通って前記内部空洞内に導入されて、前記ピストン部材に作用するとき、前記弁棒は、前記弁座に対して前記閉位置から前記開位置へ移動可能であることを特徴とする流体吐出システムに使用される弁。
【請求項２】
前記作動空気通路は、前記弁棒の一部分を軸方向に通って延在し、且つ前記ピストン部材を軸方向に貫通して延在していることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項３】
前記弁棒に固定され、且つ前記弁棒とともに軸方向に移動可能であるほぼ平坦なシール部材をさらに備え、
前記弁座は、ほぼ平坦であり、
前記弁棒が前記開位置にあるとき、前記ほぼ平坦なシール部材は、前記ほぼ平坦な弁座から間隔をおいて配置され、
前記弁棒が前記閉位置にあるとき、前記ほぼ平坦なシール部材は、前記ほぼ平坦な弁座に接触及び密封係合状態に配置され、それにより、前記液体出口が閉止されることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項４】
前記ピストン部材は、ディスクであり、前記加圧作動空気は、第１軸方向に作用する力を前記ディスクに与え、
前記弁はさらに、前記本体内に配置されたばねを備えており、前記ばねは、前記第１軸方向と反対の第２軸方向に作用する付勢力を前記ディスクに与え、
前記加圧作動空気が前記ディスクに与える該力が、前記ばねが前記ディスクに与える前記付勢力より大きいとき、前記弁棒は開位置に配置され、
前記ばねが前記ディスクに与える該付勢力が、前記加圧作動空気が前記ディスクに与える該力より大きいとき、前記弁棒は閉位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項５】
前記本体内に配置されたストローク制御キャップをさらに備え、前記ストローク制御キャップは前記本体に係合し、前記キャップは内部空洞及び軸向き表面を有し、前記軸向き表面は前記キャップの遠位端部に配置されており、
前記キャップの前記軸向き表面は、前記ディスクと向き合う関係に配置されており、
前記弁棒が前記閉位置にあるとき、前記キャップの前記軸向き表面は、前記ディスクから、前記弁のストロークに等しい距離の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項６】
前記本体内に形成された流体溜めをさらに備え、
前記流体溜めは、前記弁座を包囲する関係に配置されており、
前記弁棒が前記開位置にあるとき、及び前記弁が前記閉位置にあるとき、前記流体溜めは、前記液体入口と流体連通し、
前記弁棒が前記開位置にあるとき、前記流体溜めは、前記液体出口と流体連通し、前記弁が前記閉位置にあるとき、前記流体溜めと前記液体出口との間の流体連通が阻止されることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項７】
前記弁棒が前記開位置にあるとき、前記キャップの前記軸向き表面は、前記ディスクと接触係合していることを特徴とする請求項５に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項８】
前記本体は、前記内部空洞を画定する内面を有し、
前記弁は、前記本体の前記内面に形成された溝内に配置されたスナップリングをさらに備え、前記スナップリングは、前記内面から半径方向内向きに延出し、また前記スナップリングは、前記ディスクから、前記弁の前記ストロークより大きい第２距離の間隔をおいて配置された軸向き環状表面を有することを特徴とする請求項５に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項９】
前記本体に固定された第１部分、前記弁棒に固定された第２部分、および前記第１部分と前記第２部分とを相互連結する可撓性の第３部分を有するダイアフラムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１０】
前記ダイアフラムの前記第２部分は、中央に配置された中空円筒形部分であり、
前記ダイアフラムの前記第１部分は、前記中空円筒形部分の半径方向外側に配置された環状部分であり、
前記ダイアフラムの前記第３部分は、前記環状部分と前記中空円筒形部分とを相互連結する可撓性ウェブであることを特徴とする請求項９に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１１】
前記本体は、第１本体部分と、前記第１本体部分にねじ結合された第２本体部分とを有し、
前記ダイアフラムの前記環状部分は、前記第１本体部分と前記第２本体部分との間に保持されていることを特徴とする請求項１０に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１２】
前記ストローク制御キャップ内に形成された溝内に配置されたＯリングをさらに備え、前記Ｏリングは、前記本体に接触係合しており、
前記Ｏリングは、前記ストロークの偶発的な変化を防止するのに機能的に有効であることを特徴とする請求項５に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１３】
前記本体内に形成された第２空洞であって、前記ダイアフラムに隣接した位置にある第１軸向き端部を有する環状空洞である第２空洞と、
前記本体内に形成されて、前記本体の外面を貫通して延在している通気通路であって、前記第２空洞と流体連通している通気通路と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１４】
流体吐出システムに使用される弁であって、
内部空洞を有する弁本体と、
前記弁本体内で開位置と閉位置との間を軸方向に移動するように取り付けられた弁棒と、
作動空気入口及び作動空気出口を有する作動空気通路であって、前記空気入口は、加圧作動空気の供給源に接続されるようになっており、また、前記空気出口は、前記内部空洞に連通している作動空気通路と、
前記弁棒によって担持され、且つ前記内部空洞内に配置されたピストン部材と、
前記弁棒に固定され、前記弁棒とともに軸方向に移動可能であるほぼ平坦なシール部材と、
液体入口、液体出口、及び前記液体入口と前記液体出口との間に位置するほぼ平坦な弁座と、
を備え、それにより、加圧作動空気が前記作動空気通路を通って前記内部空洞内に導入され、且つ前記ピストン部材に作用するとき、前記弁棒及び前記シール部材は、前記弁座に対して前記閉位置から前記開位置へ移動可能であることを特徴とする流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１５】
前記作動空気通路は、前記弁棒の一部分を軸方向に通って延在しており、且つ前記ピストン部材を軸方向に貫通して延在していることを特徴とする請求項１４に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１６】
前記弁棒に固定されて前記弁棒とともに軸方向に移動するようにした、中央に配置された中空円筒形部分を有するダイアフラムをさらに備え、
前記シール部材は、前記ダイアフラムの前記中空円筒形部分のほぼ平坦な円形端部分であることを特徴とする請求項１５に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１７】
前記ダイアフラムは、前記中空円筒形部分の半径方向外側に配置された環状部分、及び可撓性ウェブをさらに有し、前記可撓性ウェブは、前記環状部分と前記中空円筒形部分とを相互連結することを特徴とする請求項１６に記載の流体吐出システムに使用される弁。
【請求項１８】
弁と、前記弁に連結され且つ中空吐出ニードルを有する液体吐出チップとを備える流体吐出システムに使用される弁組立体であって、
前記弁は、
内部空洞を有する弁本体と、
前記弁本体内で開位置と閉位置との間を軸方向に移動するように取り付けられた弁棒であって、空気入口及び空気出口を有する作動空気通路を備え、前記空気入口は、加圧作動空気の供給源に接続されるようになっており、また、前記空気出口は、前記内部空洞に連通している弁棒と、
前記弁棒によって担持され、且つ前記内部空洞内に配置されたピストン部材と、
液体入口、液体出口、および前記液体入口と前記液体出口との間に位置する弁座であって、それにより、加圧作動空気が前記作動空気通路を通って前記内部空洞内に導入され、且つ前記ピストン部材に作用するとき、前記弁棒は前記弁座に対して前記閉位置から前記開位置へ移動可能である、液体入口、液体出口及び弁座と、
前記本体に固定されたチップ保持ナットであって、前記液体吐出チップを保持するチップ保持ナットと、
を備え、前記液体吐出チップは、前記弁の前記液体出口と流体連通している中空ニードルを有することを特徴とする流体吐出システムに使用される弁組立体。
【請求項１９】
前記チップ保持ナットは、環状くぼみ部を有し、
前記液体吐出チップは、前記環状くぼみ部内に配置されたハブを有することを特徴とする請求項１８に記載の流体吐出システムに使用される弁組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁に関し、特に、ダイアフラム弁に関する。
【０００２】
［相互参照］
本出願は、２００４年９月２８日に出願された「小型ダイアフラム弁」と題する米国特許仮出願第６０／６１３，６９２号の優先権の利益を主張し、その出願はこの引用によってそのすべてが本明細書に明示的に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
空気圧制御ダイアフラム弁を含めたダイアフラム弁は、当該技術では既知である。この形式の弁は通常、空気圧を利用して、ピストンをばねの力に逆らって上昇させ、それにより、弁を閉位置から開位置へ変化させて、流体を弁から吐出することができるようにする。この空気圧は通常、ピストンの下方で弁の側部に連結された継手を通して与えられる。この形式の弁は流体吐出産業において好都合に使用されてきたが、側部取り付け形空気供給部によって、弁の重量及び弁の全体寸法が増加される。これは、空気供給システムの一部である従来型雄ねじ付き流体継手と組み合わせるべき雌ねじ付きポートを収容する必要に応じて弁本体の壁厚を増加させるために、そうでなければ必要である以上に弁の外径を大きくしなければならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これは、寸法及び重量が重要な構造的考慮事項である適用例では、特に問題になる可能性がある。たとえば、ＸＹＺ軸を中心にして回動し、且つ加工物上に流体を吐出するロボットアームに取り付けられた弁では、ロボットアーム及び弁の複雑な移動を、他の装置が加工物にアクセスする必要性と合わせて考えたとき、そのような弁に使用可能な空間は限られるであろう。また、当業者であれば理解できるように、弁の質量の増加は、ロボットアームが多軸を中心に回転するとともに生産ライン環境において必要とされる時間内に１つの位置から別の位置へ移動する能力を妨害する可能性がある。また、弁の質量増加は、ロボットアームに加わる動作負荷を増加させ、それはロボットの耐用寿命を短くする可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した内容を鑑みて、流体吐出システムに使用される弁が提供される。弁は、内部空洞を有する弁本体と、弁本体内で開位置と閉位置との間を軸方向に移動するように取り付けられた弁棒を備える。弁棒は、空気入口及び空気出口を有する作動空気通路を備え、空気入口は、加圧作動空気の供給源に接続されるようになっている。空気出口は、内部空洞に連通している。弁は、弁棒によって担持され、且つ内部空洞内に配置されたピストン部材をさらに備える。弁はまた、液体入口と、液体出口と、液体入口と液体出口との間に位置する弁座と、を備え、それにより、加圧作動空気が作動空気通路を通って内部空洞内に導入され、且つピストン部材に作用するとき、弁棒は、弁座に対して閉位置から開位置へ移動可能である。
【０００６】
弁を動作させる、すなわち、弁位置を変化させるという目的のために、加圧気体等の加圧流体をピストン棒内に形成された通路を通して供給することにより、側部に取り付けられた空気接続具を有する従来型弁よりも弁を小型且つ軽量にすることができる。これは、空気供給システムの一部である従来型雄ねじ付き流体継手と結合する雌ねじ付きポートを収容するように弁本体の壁厚を増加させるために、側部に取り付けられた空気継手を有する従来型弁の外径は、本発明の弁の外径より大きくならざるを得ないからである。
【０００７】
従来型弁と結合する継手及び本発明の弁と結合する継手を考えたとき、さらなる重量の減少が達成される。たとえば、側部に取り付けられた空気供給部を用いる従来型弁では、通常は９０°エルボーが弁の側部の雌ねじ付きポートにねじ込まれるが、それは、そのようなエルボー接続具は、弁の中心線にほぼ平行に配置すべき主空気供給管を収容することができるからである。そのようなエルボーは、本発明の弁のピストン棒内に形成された通路と結合するために使用することができる通常の流体継手より重く、且つかさばる。本発明の弁の重量及び寸法が従来型弁に比べて減少する結果、さまざまな利点が得られる。たとえば、本発明の弁をロボットアームに取り付けるとき、弁の重量が減少することにより、ロボットアームが多軸を中心にして回転し、且つ生産ライン環境において必要とされる時間内に１つの位置から別の位置へ移動する能力が向上する。さらに、弁の重量の減少により、ロボットの耐用寿命を増加させることができる。
【０００８】
また、ロボットアームに取り付けられたとき、弁の寸法が減少することにより、本発明の弁から吐出される液体を受け取る加工物への他の装置のアクセス性が向上する。
【０００９】
本発明の上記及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付図面からより良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで図面を参照すると、図１は、本発明の一実施例に従った弁１０を示す斜視図である。弁１０は、１２で表された本体を有し、本体１２は、１８で互いにねじ係合された第１本体部分１４及び第２本体部分１６を有する。本体１２は、第１本体部分１４内に形成された内部空洞２０を有する。弁１０は、軸方向に延在した弁棒２４をさらに有し、弁棒２４は、弁１０の開位置及び閉位置に応じて弁本体１２内で開位置と閉位置との間を軸方向移動するように取り付けられている。ピストン部材２６は、弁棒２４によって担持され、且つ内部空洞２０内に配置されている。図示の実施例では、ピストン部材２６はディスクである。一実施例において、弁本体１２、弁棒２４及びピストン部材２６は、３０３ステンレス鋼で形成されている。しかしながら、他の適当な材料を使用することもできる。たとえば、弁本体１２用の代替材料として、３１６ステンレス鋼、及び超高分子量（ＵＨＭＷ）プラスチックがある。弁棒２４及びピストン２６に関する代替材料として、３１６ステンレス鋼及びアルミニウムがある。
【００１１】
弁棒２４は、継手３０等の従来型流体継手を受け取るように構成された近位端部分２８を有する。ディスク２６は、弁棒２４の近位端部分２８から離れる方向に面する第１軸向き表面３２を有し、また、弁棒２４の近位端部分２８に向かう方向に面する第２軸向き表面３４をさらに有する。弁１０は、ディスク２６の外周縁部４０内に形成された溝３８内に配置されたＯリング３６をさらに有する。Ｏリング３６は、ゴム等のエラストマー材料で形成される。したがって、ディスク２６は、内部空洞を画定する第１本体部分１４の内面４２に密封係合した状態に配置される。
【００１２】
弁棒２４は、図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、弁棒２４の一部分を軸方向に通り、且つディスク２６を軸方向に貫通する作動空気通路４４を有する。通路４４は、作動空気入口を提供する近位端部４５と、作動空気出口を提供する遠位端部４６とを有する。当該技術分野で従来から使用されているように、「気体」及び「空気」という用語は同義語であって、たとえば、潤滑の目的のために存在し得る気化又は霧化液体を含有するようなものも含めて、いずれの気体成分（元素）をも網羅する。出口４６は、内部空洞２０の、ディスク２６の第１軸向き表面３２に隣接した位置にある部分４８と流体連通している。したがって、通路４４は空洞２０の部分４８と流体連通している。通路４４は、さらに詳細に後述するように、加圧空気供給源と、継手３０等の継手で終端している１つ又は複数の流体導管とを介して加圧作動空気を受け取るのに機能的に有効である。空洞２０の部分４８内の加圧空気は、矢印１１５によって表される軸方向に作用する力をディスク２６の第１軸向き表面３２に与える。
【００１３】
弁１０は、図示の実施例では耐摩耗性ポリマーから形成されたダイアフラム５２をさらに有する。ダイアフラム５２は、中央に配置された中空円筒形部分５４を有し、これは弁棒２４の遠位端部分５６上にねじ結合されている。ダイアフラム５２は、中空円筒形部分５４及び遠位端部分５６の半径方向外側に位置する環状部分５８も有する。ダイアフラム５２の環状部分５８は、本体１２内に固定されている。さらに詳しく言うと、図示の実施例では、環状部分５８は、図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、本体部分１４と１６との間に保持されている。加えて、ダイアフラム５２は、ダイアフラム５２の中空円筒形部分５４及び環状部分５８を相互連結する可撓性ウェブ６０を有する。
【００１４】
弁１０は、第２本体部分１６のほぼ平坦な内面である弁座６２を有する。弁１０は、弁棒２４に連結されたシール部材すなわちプラグ６４をさらに有する。シール部材すなわちプラグ６４は、ダイアフラム５２の中空円筒形部分５４のほぼ平坦な円形端部分である。弁座６２及びシール部材すなわち弁プラグ６４の特殊な形状の利点については後述する。
【００１５】
弁１０は、内部通路７０を有する継手６８等の従来型ねじ付き継手を受け取るのに適したねじ付き流体入口ポート６６をさらに有する。弁１０は、弁座６２から離れて第２本体部分１６の一部分を通って軸方向に延在する第２通路７２を有する。通路７２は、その近位端部に、弁座６２によって包囲された開口７４を有する。弁１０が図２Ｂに示されているような開位置にあるとき、通路７２は弁座６２と流体連通している。しかし、弁１０が図２Ａに示されているような閉位置にあるとき、弁棒２４はシール部材すなわちプラグ６４を弁座６２に押し付けて、通路７２の開口７４を閉止する。さらに詳細に後述するように、通路又は液体出口７２は、弁が開位置にあるとき、加圧液体等の流体を受け取って、続いて液体を弁１０から放出するのに機能的に有効である。
【００１６】
第３通路すなわち液体入口７６は、弁１０の第２本体部分１６内に形成され、且つ弁座６２の周囲に配置された液溜め７８と流体連通している。液溜め７８は、ダイアフラム５２の中空円筒形部分５４の一部分を包囲する関係にあり、且つダイアフラム５２のウェブ６０の一方の表面まで延在している。通路７６及び液溜め７８は、加圧液体等の流体を外部供給源から１つ又は複数の導管を通し、続いて継手６８の通路７０等の流体継手の内部通路を通して受け取るのに機能的に有効である。液溜め７８の特殊なボウル形の形状は、弁１０が開位置にあるとき、流れ矢印７９で示されているように、流体が通路７６を通って液溜め７８に入り、通路７２へ流出するときの流体の向きの変更により、液溜め７８内に受け取られた加圧流体内に存在し得る乱流及びそれに伴う泡を好都合に減少させるか、又はなくす。吐出中の液体内の気泡をなくすことは、特定用途によっては特に好都合であろう。たとえば、吐出される液体がデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）の接着処理のものである場合、気泡は望ましくない。
【００１７】
弁１０が図２Ｂに示された開位置、又は図２Ａに示された閉位置のいずれにあるかに関係なく、通路７６は液溜め７８と流体連通している。しかしながら、通路７６及び液溜め７８は、弁１０が開位置にあるときには通路７２と流体連通しているが、弁１０が閉位置にあるときには通路７２と流体連通していない。
【００１８】
弁１０は、８４で示されているように、本体部分１６のほぼ円筒形の部分８２にねじ結合するチップ保持ナット８０を有する。チップ誘引部（ルアー）８６は、本体部分１６のほぼ円筒形の部分８２を越えて延出している。チップ保持ナット８０は、環状くぼみ部８８を有し、環状くぼみ部８８は、液体吐出チップ９２のハブ９０を受け取るのに有効である。したがって、ナット８０は、チップ９２が誘引部８６から滑り落ちるのを防止する。吐出チップ９２は弁１０の一部分を形成しない。吐出チップ９２は、本発明の出願人の完全所有子会社であるEFD, Inc.が製造している先端縮小形チップ（tip-small tip）にすることができ、選択する吐出チップの個々の寸法は、吐出される液体の粘度と関係がある。しかし、本発明の弁１０には広範な種類の液体吐出チップを使用することができることを理解されたい。弁１０及び液体吐出チップ９２の組み合わせは、弁組立体を構成している。
【００１９】
弁１０はさらに、本体１２内に配置されたストローク制御キャップ１００を有する。ストローク制御キャップ１００は、１０４で示されているように、本体１２の本体部分１４にねじ結合可能に係合した第１軸端部分１０２を有する。キャップ１００はさらに、内部空洞１０６と、キャップの遠位端部の軸向き表面１０８とを有する。キャップ１００の軸向き表面１０８は、ディスク２６の第２軸向き表面３４と向き合う関係に配置されている。弁１０が図２Ａに示されているような閉位置にあるとき、キャップ１００の軸向き表面１０８は、ディスク２６の第２軸向き表面３４から距離１１０の間隔をおいた位置にある。距離１１０は、弁１０のストロークに等しい。弁１０が開位置にある、すなわち、図２Ｂに示されているように全開すなわち完全開放しているとき、キャップ１００の表面１０８はディスク２６の表面３４に接触係合している。
【００２０】
ばね１１２は、弁１０の本体１２内に配置されている。図示の実施例では、ばね１１２は、コイルばねであり、且つキャップ１００の内部空洞１０６内に配置されている。ばね１１２は、弁棒２４の周囲に同軸的に配置され、且つキャップ１００によって画定された内部ランド１１４とディスク２６の第２軸向き表面３４との間に軸方向に延在している。ばね１１２は、ディスク２６の第２軸向き表面３４に付勢力を連続的に付与する寸法にされており、この力は、図２Ａに示されている矢印１１６によって示されているような第２軸方向に作用し、この方向は、前述した矢印１１５によって示されている方向と反対である。したがって、非作動状態において、すなわち加圧空気が通路４４を経て空洞２０の部分４８に供給されず、そのため、空洞２０の部分４８内に大気圧が存在するとき、ばね１１２がディスク２６の表面３４に与える付勢力は、弁プラグ６４を弁座６２に押し付けて密封係合させ、それにより、第２通路７２を閉止して、弁１０を図２Ａに示されているような閉位置にする。後述するように、空洞２０の部分４８内の圧力がディスク２６の表面３２に、ばね１１２がディスク２６の表面３４に与える付勢力より大きい力を付与するとき、弁１０は、図２Ｂに示されているような開位置に押し進められる。
【００２１】
ストローク制御キャップ１００内に形成された溝１２０内にＯリング１１８が配置されて、弁１２の本体部分１４の内面４２に接触係合している。本体部分１４内におけるストローク制御キャップ１００の位置を調節することにより、弁１０のストローク１１０を変化させることができる。さらに詳しく言うと、ストローク１１０の大きさを減少させるには、ストローク制御キャップ１００を本体部分１４内にさらにねじ込めばよく、又は、ストローク１１０の大きさを増すには、本体部分１４内へのキャップ１００のねじ込み係合を減少させる方向にキャップ１００を回せばよい。キャップ１００の表面１２２上の１つ又は複数のいたずら防止キー溝穴（図示せず）によって、キャップ１００をねじって本体部分１４の内外へ進めることが容易になる。エラストマーＯリング１１８と本体部分１４の内面４２との接触係合により、キャップ１００をねじって本体部分１４の内外のいずれかに進めるために克服しなければならない摩擦力が発生する。したがって、Ｏリング１１８は、たとえば振動環境で発生し得る弁１０のストローク１１０が不本意に変化することを防止するのに有効である。
【００２２】
本体部分１４の内面４２内に形成された溝１２６内にスナップリング１２４が配置されて、表面４２から半径方向内向きに延出している。スナップリング１２４は、ディスク２６の第２軸向き表面３４から第２距離１３０の間隔をおいた位置にある軸向き環状表面１２８を有する。第２距離１３０は、通常動作中に予想される弁１０のさまざまなストローク１１０のためのストローク１１０より大きい、すなわち、距離１３０は、ストローク１１０の最大期待値より大きい。したがって、スナップリング１２４は、通常動作中にはディスク２６の第２軸向き表面３４と接触しない。スナップリング１２４は、弁棒２４とピストン部材すなわちディスク２６とを弁１０の本体１２内に保持するための重複バックアップ機能を与える。
【００２３】
第２空洞１３２が本体部分１４内に形成されている。第２空洞１３２は、環状空洞であり、且つダイアフラム５２のウェブ６０に隣接して配置された第１軸向き端部１３４を有する。第４の、すなわち通気、通路１３６が、弁１０の本体１２内に形成されている。図示の実施例では、通路１３６が本体部分１４内に形成され、且つ第２空洞１３２と流体連通している。空洞１３２及び通路１３６の組み合わせは、以下の２つの機能を果たす。第１例において、空洞１３２及び通路１３６は、空洞１３２内のウェブ６０付近に存在する加圧空気を通路１３６から弁１０の外に逃がすことができることにより、ダイアフラム５２のウェブ６０がそのような流体の背圧を受けることを防止する。ウェブ６０が背圧を受けるようなことがある場合、ウェブ６０がたわむ能力が損われ、弁１０の動作の以下の説明によって理解されるように、このことは望ましくないであろう。また、動作中にウェブ６０が裂けるようなことがある場合、通路７６を通って弁１０に入る加圧液体はすべて、空洞１３２及び通路１３６を通って弁１０から流出し、それにより、弁１０を組み込んだいずれのシステムの作業員にも問題の発生を知らせるであろう。
【００２４】
Ｏリング１３８は、内部空洞２０の部分４８と環状空洞１３２との中間の軸方向位置で弁棒２４を取り囲む関係で本体部分１４内に配置され、それにより、いずれの加圧空気も空洞２０の部分４８から逃げないようにしている。Ｏリング１３８は、ワッシャ１４０及びスナップリング１４２によって所定位置に保持されている。
【００２５】
図２Ａ、図２Ｂ、及び弁組立体１５２を組み込んだ液体吐出システム１５０の簡単な概略図である図３を参照することにより、弁１０の動作をさらに理解することができる。弁組立体１５２は、本発明の弁１０と、弁１０に固定された液体吐出チップ９２とを有する。液体吐出システム１５０は、加圧空気供給源１５４を有する。加圧空気は、供給源１５４を出て管１５５を通り、１５６で概略的に表されたコントローラに達し、そこから、コントローラ１５６と３ポート２方電動式電磁弁１６２の第１圧力入口ポート１６０とを流体が通るように結合する別の管１５８を通る。弁１６２はまた、第２通気ポート１６４及び第３ポート１６６も有する。弁１６２が消勢されているとき、通気ポート１６４がポート１６６に流体を通すように結合され、それにより、後述するように、弁１０の空洞２０の部分４８内の加圧空気を大気に排出することができる。弁１６２が励起されると、弁１６２のポート１６０及び１６６が流体を通すように結合され、それにより、加圧空気が弁１６２からポート１６６を通って吐出され、導管１６８を通って、弁１０に接続された継手３０に流れることができる。
【００２６】
コントローラ１５６は、本発明の出願人によって製造されたＶａｌｖｅＭａｔｅ（登録商標）７０００にするか、又はさまざまな他のコントローラにすることができる。コントローラ１５６は、さまざまな操作ボタン、１つ又は複数のデジタルインジケータ、圧力調整器、及び、弁１６２の開弁時間、したがって弁１０の開弁時間等のさまざまなパラメータをプログラムすることができるようにする内部ロジックを有する。コントローラ１５６の上記構成要素は、当業者には容易に理解されるので、それらについて図示及び説明を行っていない。コントローラ１５６及び弁１６２は、ケーブル１７０で電気接続されている。弁１０の開弁時間は、液体を弁１０及び吐出チップ９２から吐出した後の、１７２で概略的に表された加工物上の液体付着寸法の主要な制御要因である。
【００２７】
液体吐出システム１５０は、液体１７６を保持する液留め１７４をさらに有する。液体１７６は、さまざまな液体にすることができる。加工物１７２がＤＶＤである一用途では、液体１７６は、接着工程で使用される紫外線硬化性樹脂又は同様な流体であってもよい。加工物１７２がコンパクトディスク（ＣＤ）である別の用途では、液体１７６は、被覆工程で使用される紫外線硬化性樹脂又は同様な流体であってもよい。
【００２８】
システム１５０にはさらに、加圧気体供給源１７８が設けられており、加圧気体供給源１７８は、管１８０、圧力調整器１８２及び管１８４を通して液溜め１７４に気体を供給し、それにより、その気体が液溜め１７４内の液体１７６を加圧できるようにする。液溜め１７４の過剰加圧を防止するために、液溜め１７４は圧力逃がし弁１８６を有する。
【００２９】
加圧液体１７６は、液溜め１７４から、弁１０に接続された流体継手６８と流体連通している管１８８を通って吐出される。加圧液体はそれから、通路７０及び７６を通り、液溜め７８の開口を経て液溜め７８に流れる。弁１０が図２Ａに示されているように閉位置にあるとき、液溜め７８は通路７２と流体連通しておらず、加圧液体１７６は液溜め７８内に滞留する。
【００３０】
また、弁が図２Ａに示された閉位置にあるとき、内部空洞２０の部分４８内の加圧気体（すなわち、大気圧以上に加圧されている）は、通路４４、継手３０、管１６８、及び弁１６２のポート１６６を通って、弁１６２のポート１６４から大気に排出される。したがって、ばね１１２がディスク２６の軸向き表面３４を押し付ける付勢力であって、矢印１１６で示された第２軸方向に作用する付勢力は、弁１０のプラグ６４を弁座６２に押し付け、それにより、通路７２が閉止されて、流体１７６が弁１０から吐出されるのを防止する。
【００３１】
電磁弁１６２が励起されると、加圧空気が管１６８を通って継手３０に達し、弁１０の通路４４に流れ込む。空気は、脚部分４６を含めた通路４４を通って内部空洞２０の部分４８に流入し、この部分４８は、ピストン２２のディスク２６の軸向き表面３２に隣接した位置にある。加圧空気は、矢印１１５によって表されるような第１軸方向に作用する力を表面３２に与える。一実施例では、空気の圧力が少なくとも４．８２６５×１０５Ｐａ（７０ｐｓｉｇ）であるとき、表面３２に作用する力は、ばね１１２によって表面３４上に与えられる付勢力より大きい。したがって、弁棒２４及びディスク２６は本体１２に対して方向１１５に軸方向移動し、それにより、弁１０は、図２Ｂに示されているような開位置にある。しかしながら、他の実施例では、弁棒２４及びディスク２６を本体１２に対して方向１１５に移動させるために必要な空気圧を、ばね１１２に関連したパラメータやディスク２６の寸法等に応じて変化させることができることは、理解されるであろう。
【００３２】
ダイアフラム５２のウェブ６０は、図２Ｂに示されているようにたわんで、ダイアフラム５２の中空円筒形部分５４を、したがってシール部材すなわち弁プラグ６４も弁棒２４及びディスク２６と一緒に方向１１５に移動させることができる。これにより、弁１０のプラグ６４は弁座６２から変位し、それにより、液溜め７８及び通路７０及び７６が通路７２と流体連通する。結果的に、加圧液体１７６が通路７２を通って流れ、そこで弁１０から吐出チップ９２内へ送られる。通路７２は、チップ９２の中空吐出ニードル９３と流体連通している。したがって、加圧液体１７６は次に、チップ９２の中空吐出ニードル９３から加工物１７２上に吐出される。
【００３３】
弁１０は、ロボット（図示せず）のロボットアーム（図示せず）に取り付けられることができ、システム１５０の他の構成要素、たとえば、コントローラ１５６、弁１６２及び管１５８及び１６８は、ロボットの部品に取り付けられる。システム１５０のさらに他の構成要素、たとえば液溜め１７４は、ロボットに隣接した床又は他の表面に取り付けられることができる。システム１５０の導管の少なくとも一部に可撓性ホースを使用して、可動ロボットアームに取り付けられている弁１０に適用できるようにしてもよい。
【００３４】
弁座６２及びシール部材すなわちプラグ６４がほぼ平坦な構造であることにより、弁１０は、本発明の出願人の完全所有子会社であるEFD, Inc.が製造している７５０シリーズの弁等の現時点で通常の液体吐出弁のストロークの約半分で、全流量を与えることができる。これは、７５０シリーズでは、弁１０の弁座６２及びシール部材すなわちプラグ６４のほぼ平坦な構造とは異なり、テーパ状の弁プラグ／弁座形状が使用されているからである。したがって、弁１０では、吐出すべき流体の全流量をより迅速に達成することができる。
【００３５】
一実施例では、弁１０は、ストローク１１０が比較的小さい小型ダイアフラム弁である。たとえば、ストローク１１０は、約０．６３５ｍｍ（約０．０２５インチ）であり得る。本実施例では、弁１０はさらに、比較的小さい全体寸法、すなわち外装を有する。たとえば、本実施例では、本体部分１２及び１４の外径に対応する弁１０の最大幅が約０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）である。本実施例では、弁棒２４の近位端部分２８の端面２９と誘引部８６の遠位端面８７との間を測定した弁１０の全長が、約２．５インチ（６３．６１ｍｍ）である。本実施例では、弁１０の重量が約１．６２オンス（４５．９ｇ）である。これは、制御気体が弁の側壁を通して与えられる７５０シリーズの従来型ダイアフラム弁の寸法及び重量、すなわち、約１．０６インチ（２６．９７ｍｍ）の最大幅、約３．１８インチ（８０．９１ｍｍ）の全長、及び約６．４オンス（１８１．３ｇ）の重量と比較される。本発明の弁１０は、従来の７５０シリーズの弁とほぼ同一の性能特徴を与えながら、従来の７５０シリーズの弁に比べて上記の寸法及び重量の減少を達成する。たとえば、弁１０は、最大流量を含めてほぼ同一の流れ特性を与えるとともに、液体付着ごとにほぼ同一の均一性を達成し、且つ気泡を含まない液体吐出を行う。さらに、確実な弁遮断が、流体流量の調節能力とともに維持され、設けられているダイアフラム５２と７５０シリーズの弁に使用されているダイアフラムとの間には耐用寿命に実質的な変化がない。
【００３６】
上記の従来型弁に比べて弁１０の重量及び寸法が大幅に減少する結果、さまざまな利点が得られる。弁１０をロボットアームに取り付けるとき、弁の重量が減少することにより、ロボットアームが多軸を中心にして回転し、且つ生産環境において必要とされる時間内に１つの位置から別の位置へ移動する能力が向上する。さらに、弁１０の重量の減少により、弁１０を使用しているロボットの耐用寿命を増加させることができる。
【００３７】
また、ロボットアームに取り付けられたとき、弁１０は、加圧液体１７６等の液体を弁１０から受け取る加工物への他の装置のアクセス性を向上させる。
【００３８】
以上に本発明の好適な実施例を特に詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変更、代替及び変形を行うことができることは、理解されたい。したがって、本発明は、説明した特定の実施例に制限されることはなく、添付の特許請求の範囲による規定によって制限されるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例による弁の斜視図である。
【図２Ａ】図１に示された弁を閉位置で示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａと同様であるが、弁を開位置で示す断面図である。
【図３】図１、図２Ａ、及び図２Ｂに示された弁を組み込んだ液体吐出システムの概略図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【外国語明細書】
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