(57)【要約】      （修正有）【課題】三方吐出モジュールを液体分配マニホルドに接続する再循環路内の逆流を抑制する方法及び装置。【解決手段】吐出モジュール１４及びマニホルド１２を互いに接続して、それにより、基材上に吐出するために液体をマニホルドから吐出モジュールに送るための吐出路を提供する。再循環路内に配置された逆止め弁により、吐出モジュールの吐出弁が開放状態から閉鎖状態に戻る時、液体が再循環路から吐出路に流れることができないようにする。このように逆流を防止することで、液体の吐出量の正確度が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に液体を塗布する方法であって、
液体を、マニホルドの吐出路を通して吐出モジュールに圧送する工程と、
前記吐出モジュールの吐出弁の状態を、液体を前記吐出モジュールから基材に塗布するための開放状態と液体を前記吐出モジュールからマニホルドの再循環路に戻すための閉鎖状態との間で間欠的に繰り返す工程と、
前記吐出弁が前記開放状態から前記閉鎖状態に戻された際に、該再循環路から該吐出モジュールへの液体の逆流を防止する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液体はホットメルト接着剤である請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項３】
前記吐出弁は、前記開放状態から前記閉鎖状態に戻る際、前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より高圧に維持することをさらに含む請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項４】
前記吐出弁が開放状態である際、前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より高圧に維持することをさらに含む請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項５】
前記吐出弁が閉鎖状態である時、前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より低圧に維持することをさらに含む請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項６】
液体の逆流を防止することは前記再循環路内に逆止め弁を配置することをさらに含む請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項７】
前記逆止め弁が開放または閉鎖のいずれであるかを検知することをさらに含む請求項６に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項８】
前記吐出弁を前記開放状態から前記閉鎖状態に戻した際、前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より高圧に維持することをさらに含む請求項６に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項９】
液体が供給チャネルから前記吐出路へ圧送され、前記再循環路は、液体を前記供給チャネルに戻す請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１０】
液体が供給チャネルから前記吐出路へ圧送され、前記再循環路は、液体を前記供給チャネルから隔離された再循環チャネルに戻す請求項１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１１】
基材に液体を塗布する方法であって、
複数のマニホルドセグメントが液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置した上で前記複数のマニホルドセグメントを連結する工程と、
前記複数のマニホルドセグメントの各々と複数の吐出モジュールの一つとを対応するように結合した吐出路を通して、液体を前記供給チャネルから圧送する工程と、
前記吐出モジュールの少なくとも１つの状態を、液体を前記吐出モジュールから基材に塗布するための開放状態と液体を前記吐出モジュールから再循環路を通して前記供給チャネルに戻すための閉鎖状態との間で間欠的に繰り返す工程と、
前記吐出弁を前記開放状態から前記閉鎖状態に戻した際、前記再循環路から前記吐出モジュールへの液体の逆流を防止する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記吐出弁が前記開放状態から前記閉鎖状態に戻る際、前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より高圧に維持する工程をさらに備える請求項１１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１３】
液体の逆流を防止する工程は前記再循環路内に逆止め弁を配置する工程をさらに含む請求項１１に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１４】
前記逆止め弁が開放または閉鎖のいずれであるかを検知する工程をさらに備える請求項１３に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１５】
前記再循環路内の液体の圧力を前記吐出路内の液体の圧力より高圧に維持することをさらに含む請求項１３に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１６】
前記液体はホットメルト接着剤である請求項１０に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項１７】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置された複数のモジュール式マニホルドであって、複数のモジュール式マニホルドの各々が前記供給チャネルと流体的に連通する状態に接続された再循環通路と、分配通路と、液体を前記供給チャネルから前記分配通路に圧送するように機能するポンプとを有する複数のモジュール式マニホルドと、
複数の吐出モジュールであって、複数の吐出モジュールの各々が前記モジュール式マニホルドの１つの前記分配通路および前記再循環通路にそれぞれ流体的に連通状態に接続された入口および再循環出口を有する複数の吐出モジュールと、
複数の逆止め弁であって、前記複数の逆止め弁の各々が前記複数の吐出モジュールの対応する１つの前記再循環出口の内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項１８】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置された複数のモジュール式マニホルドであって、複数のモジュール式マニホルドの各々が前記供給チャネルに流体連通状態に接続された再循環通路、分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路に圧送するように機能するポンプを有する複数のモジュール式マニホルドと、
複数の吐出モジュールであって、前記複数の吐出モジュール各々が、前記モジュール式マニホルドの１つの前記分配通路及び前記再循環通路にそれぞれ流体連通状態に接続された入口及び再循環出口を有する複数の吐出モジュールと、
複数の逆止め弁であって、複数の逆止め弁の各々は前記複数のマニホルドセグメントの対応する１つの前記再循環通路の内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項１９】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネル、再循環通路、分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路に圧送するように機能するポンプを有するマニホルドと、
前記分配通路に流体連通状態に接続された入口、及び前記再循環通路に流体連通状態に接続された再循環出口を有する吐出モジュールと、
前記再循環出口および前記再循環通路の少なくとも一方に配置された逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項２０】
前記再循環通路は前記供給チャネルに流体連通状態に接続されている請求項１９に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２１】
前記逆止め弁が開放して、液体が前記分配通路から前記再循環通路に流入できるようにする時を検出するように、前記逆止め弁に対して配置された逆止め弁位置センサをさらに備えた請求項１９に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２２】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネル、複数の再循環通路、複数の分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路の各々に圧送するように機能する少なくとも１つのポンプを有するマニホルドと、
前記分配通路の１つに流体連通状態に接続された入口、及び前記再循環通路の１つに流体連通状態に接続された再循環出口をそれぞれ有する複数の吐出モジュールと、
複数の逆止め弁であって、複数の逆止め弁の各々が、前記マニホルドの前記再循環通路の対応する１つの内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項２３】
前記複数の再循環通路の各々は前記供給チャネルに流体連通状態に接続されている請求項２２に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２４】
複数の逆止め弁センサであって、複数の逆止め弁センサの各々は前記逆止め弁の対応する１つが開放して、液体が前記再循環通路の対応する１つ及び前記分配通路の対応する１つに流入できるようにする時を検出するように、前記逆止め弁の対応する１つに対して配置された複数の逆止め弁位置センサをさらに備えた請求項２２に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２５】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネル、複数の再循環通路、複数の分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路の各々に圧送するように機能する少なくとも１つのポンプを有するマニホルドと、
前記分配通路の１つに流体的に連通した状態で接続された入口と前記再循環通路の１つに流体的に連通した状態で接続された再循環出口とをそれぞれ有する複数の吐出モジュールと、
複数の逆止め弁であって、複数の逆止め弁の各々は対応する前記吐出モジュールの１つの前記再循環出口の内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項２６】
前記複数の再循環通路の各々は前記供給チャネルに流体連通状態に接続されている請求項２５に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２７】
複数の逆止め弁センサであって、複数の逆止め弁センサの各々が、前記逆止め弁の対応する１つが開放して、液体が前記再循環通路の対応する１つ及び前記分配通路の対応する１つに流入できるようにする時を検出するように、前記逆止め弁の対応する１つに対して配置された複数の逆止め弁位置センサをさらに備えた請求項２５に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項２８】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置された複数のモジュール式マニホルドであって、複数のモジュール式マニホルドの各々は前記供給チャネルに流体連通状態に接続された再循環通路、分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路に圧送するように機能するポンプを有する複数のモジュール式マニホルドと、
複数の吐出モジュールであって、複数の吐出モジュールの各々は前記モジュール式マニホルドの１つの前記分配通路及び前記再循環通路にそれぞれ流体連通状態に接続された入口及び再循環出口を有する複数の吐出モジュールと、
複数の再循環通路を有するアダプタプレートであって、複数の再循環通路を有するアダプタプレートの各々が前記複数のモジュール式マニホルドの１つの前記再循環通路を前記吐出モジュールの対応する１つの前記再循環出口に接続するアダプタプレートと、
複数の逆止め弁であって、複数の逆止め弁の各々が、前記アダプタプレートの前記再循環通路の対応する１つの内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項２９】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネル、再循環通路、分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路に圧送するように機能するポンプを有するマニホルドと、
前記分配通路に流体連通状態に接続された入口と、前記再循環通路に流体連通状態に接続された再循環出口とを有する吐出モジュールと、
前記再循環通路を前記再循環出口に接続される再循環通路を有するアダプタプレートと、
前記アダプタプレートの前記再循環通路内に配置された逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項３０】
前記複数の再循環通路の各々は前記供給チャネルに流体的に連通した状態に接続されている請求項２９に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項３１】
基材に液体を塗布する装置であって、
液体を搬送する供給チャネル、複数の再循環通路、複数の分配通路、及び液体を前記供給チャネルから前記分配通路の各々に圧送するように機能する少なくとも１つのポンプを有するマニホルドと、
前記分配通路の１つに流体連通状態に接続された入口、及び前記再循環通路の１つに流体連通状態に接続された再循環出口をそれぞれ有する複数の吐出モジュールと、
複数の再循環通路を有するアダプタプレートであって、複数の再循環通路を有するアダプタプレートの各々が、前記マニホルドの１つの前記再循環通路を前記吐出モジュールの対応する１つの前記再循環出口に接続する、アダプタプレートと、
複数の逆止め弁であって、複数の逆止め弁の各々が、前記アダプタプレートの前記再循環通路の対応する１つの内部に配置されている複数の逆止め弁と、
を備えた基材に液体を塗布する装置。
【請求項３２】
前記複数の再循環通路の各々は前記供給チャネルに流体連通状態に接続されている請求項３１に記載の基材に液体を塗布する装置。
【請求項３３】
基材に液体を塗布する方法であって、
マニホルド及び吐出モジュールを貫通する吐出路を通して液体を圧送する工程と、
前記吐出モジュールを開放状態に戻す工程であって、それによって液体を前記吐出モジュールから基材に吐出する工程と、
前記吐出モジュールを再循環状態に戻す工程であって、基材上への液体の吐出を防止し、戻す工程と、
前記吐出モジュールが閉鎖状態にある間、液体を前記吐出モジュールから前記マニホルド内の再循環路に戻す工程と、
前記吐出モジュールが前記再循環状態にあることを表示する信号を前記吐出モジュールに接続された制御装置に、送る工程と、
を含む基材に液体を塗布する方法。
【請求項３４】
前記吐出モジュールは、前記吐出モジュールを前記再循環状態に選択的に入れるように構成された可動弁部材をさらに備え、
前記可動弁部材の位置の変化を磁気的に検知する工程と、
前記可動弁部材の位置の変化を磁気的に検知した後に前記信号を送る工程と、
をさらに含む請求項３３に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項３５】
前記吐出モジュールは、前記吐出モジュールを前記再循環状態に選択的に入れるように構成された可動弁部材をさらに備えており、
前記可動弁部材の位置の変化を電気的に検知する工程と、
前記可動弁部材の位置の変化を電気的に検知した後に前記信号を送る工程と
をさらに含む請求項３３に記載の基材に液体を塗布する方法。
【請求項３６】
前記吐出モジュールは、前記吐出モジュールを前記再循環状態に選択的に入れるように構成された可動弁部材をさらに備えており、
前記可動弁部材の位置の変化を音響的に検知する工程と、
前記可動弁部材の位置の変化を音響的に検知した後に前記信号を送る工程、
をさらに含む請求項３３に記載の基材に液体を塗布する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には液体の吐出に、特に液体を基材に塗布するための液体ディスペンサ及びディスペンサノズルに関する。
[関連出願の相互参照]本出願は、２００３年１月３１日に出願された米国特許仮出願第６０／４４４，３００号の利益を主張し、これらの書類の開示内容は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
制限的ではないがホットメルト接着剤を含む液体が、おむつ、衛生ナプキン、外科用滅菌布と共に多くの他のものの製造を含めた様々な状況で吐出されて使用される。一般的に、液体塗布器には、意図した付着パターンを塗布するための１つまたは複数の個別吐出モジュールと、吐出モジュールに液体を供給するマニホルドとが組み込まれるであろう。多くの吐出用例では、液体の流れを定期的に中断して、吐出パターンを形成する。したがって、吐出モジュールは、弁座、及び弁座に選択的に係合することができる弁部材を備えた弁構造体を有する。開放位置では、弁部材が弁座から離脱して、それにより、液体が弁座の下流側の放出口から放出される。閉鎖位置では、弁部材が弁座に係合して、放出口への流体の流れを遮断する。開閉位置を高速で繰り返すことによって流れを断続させて、塗布要求に従った間欠流を与える。
【０００３】
三方吐出モジュールは、開閉状態を繰り返す弁構造体を組み込んでいる。吐出モジュールは、吐出パターンの間欠特徴を与えるために液体を放出口から吐出するのに十分な吐出時間にわたって開放状態に維持される。閉鎖状態では、吐出モジュールは、再循環モードまたは状態に入って、液体はモジュールの入口から再循環出口に送られる。
【０００４】
三方吐出モジュールと共に使用される液体塗布器は通常、分配通路及び再循環通路を備えたマニホルドを有する。液体を分配通路で吐出モジュールに圧送するために、１つまたは複数のポンプが使用される。各吐出モジュールが閉鎖状態にある時、各再循環通路が対応の吐出モジュールの再循環出口から液体を受け取る。
【０００５】
一部の液体塗布器は、並列関係に配置された複数のマニホルドセグメントから構成されている。各マニホルドセグメントは、三方吐出モジュールと容積式ポンプとを備えている。並列マニホルドセグメントを貫通する共用供給チャネル内を液体が流れて、各ポンプに分配される。ポンプは、液体を対応の吐出モジュールに個別に送る。各マニホルドセグメントは、吐出モジュールが閉鎖状態にある時、三方吐出モジュールの再循環出口から受け取った液体流を供給チャネルに戻す再循環通路を組み込んでいる。マニホルドセグメント及び吐出モジュールの数によって塗布器の有効吐出長さが決まるので、最終ユーザは、それぞれ個別の吐出用途に従って液体塗布器を構成することができる。
【０００６】
三方吐出モジュールを組み込んだ液体塗布器に見られる問題は、間欠吐出中で、弁部材が開放状態から閉鎖状態へ移動する時、液体が誤って再循環通路を流れることである。その結果、塗布器は、材料の粘度に関係なく、高速流量で液体の吐出量が予測可能かつ再現可能であるような容積式計量ヘッドとして機能しない。再循環通路を誤って流れることは、液体塗布器の異なった三方吐出モジュール間で液体流量が異なり、変化する時、液体塗布に最も重大な影響を与える。そのような液体塗布器に見られる別の問題は、歯車ポンプにその入口側及び出口側間の大きい圧力差によって発生する滑りである。
【０００７】
発生する別の問題は、ノズル及び／またはモジュールの故障または詰まりのいずれかの検出に関する。現在の検出方法は、最適とは言えず、問題を検出して解決するまでに、相当な製品くずが生じるであろう。そのような検出方法に対する現在の取り組み方は、最終製品検査による検出の問題であるか、または製品上の接着剤欠損による機械誤動作のいずれかを伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、少なくとも１つの三方吐出モジュールを備えた液体塗布器であって、吐出モジュールの状態を開放状態から閉鎖状態に戻す際に、再循環路を通って吐出モジュールに逆流することが起こり難い液体塗布器を提供することが望ましいであろう。また、ノズルの故障または詰まり状態のいずれかをより迅速かつより正確に表示して、そのような状態における製品及び生産性の損失をできる限り防止するのを助ける表示器を提供することも望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、これまでに既知である液体塗布器の上記及び他の欠点及び問題を解決する。本発明を一定の実施形態に関連して説明するが、本発明がこれらの実施形態に制限されないことは理解されるであろう。特に、本発明の原理は、１つまたは複数の再循環路を組み込んだ、制限的ではないがホットメルト接着剤を含めた任意の液体の吐出用のいずれの形式の液体マニホルドまたは塗布システムにも適用可能である。逆に、本発明は、本発明の思想および範囲内に含まれるすべての代替、変更及び同等物を含む。
【００１０】
包括的には、本発明の１つの態様は、三方吐出モジュールの再循環出口をマニホルド内の液体供給チャネルに流体連通状態に接続する再循環路内に逆止め弁を導入することに関する。逆止め弁は、たとえば、吐出モジュール内の再循環路の一部、マニホルド内の再循環路の一部、または、アダプタプレート内か、または吐出モジュール及びマニホルド間に位置する他の構造体内の再循環路の一部に導入することができる。本発明では、三方吐出モジュールの再循環出口をマニホルド内の、供給チャネルまたは通路と別で、個別の液体流を有する再循環チャネルまたは通路に接続する再循環路内に逆止め弁を挿入することも考えられる。
【００１１】
本発明の原理によれば、基材に液体を塗布する方法が提供される。本方法は、液体を、マニホルドの吐出路を通して吐出モジュールに圧送すること、吐出モジュールの吐出弁を、液体を吐出モジュールから基材に塗布するための開放状態、及び液体を吐出モジュールからマニホルドの再循環路に戻すための閉鎖状態間で間欠的に繰り返すこと、吐出弁を開放状態から閉鎖状態に戻す時、再循環路から吐出モジュールへの液体の逆流を防止することとを含む。
【００１２】
本発明の原理によれば、基材に液体を塗布する方法は、複数のモジュール式マニホルドセグメントを並列関係に連結することであって、該マニホルドセグメントは、液体を搬送する供給チャネルを共用する、連結すること、液体を供給チャネルから、モジュール式マニホルドセグメントの各々を複数の吐出モジュールの対応する１つに接続する吐出路を通して圧送することとを含む。本方法はさらに、吐出モジュールを、液体を吐出モジュールから基材に塗布するための開放状態、及び液体を吐出モジュールから再循環路を通して供給チャネルに戻すための閉鎖状態間で間欠的に繰り返すこと、吐出弁を開放状態から閉鎖状態に戻す時、再循環路から吐出モジュールへの液体の逆流を防止することとを含む。
【００１３】
本発明の原理によれば、装置の一形態は、液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置された複数のモジュール式マニホルドであって、各々が、供給チャネルに流体連通状態に接続された再循環通路、分配通路、及び液体を供給チャネルから分配通路に圧送するように機能するポンプを有する複数のモジュール式マニホルドを備える。本装置はさらに、複数の吐出モジュールであって、各々が、モジュール式マニホルドの１つの分配通路及び再循環通路にそれぞれ流体連通状態に接続された入口及び再循環出口を有する複数の吐出モジュールと、複数の逆止め弁とを備える。一実施形態において、逆止め弁の各々は、吐出モジュールの対応する１つの再循環出口の内部に配置されている。代替的な実施形態において、逆止め弁の各々は、マニホルドセグメントの対応する１つの再循環通路の内部に配置されている。
【００１４】
本発明による装置の他の形態は、液体を搬送する供給チャネル、再循環通路、分配通路、及び液体を供給チャネルから分配通路に圧送するように機能するポンプを有するマニホルドを備える。該装置はさらに、分配通路に流体連通状態に接続された入口、及び再循環通路に流体連通状態に接続された再循環出口を有する吐出モジュールと、再循環出口および再循環通路の一方に配置された逆止め弁とを備える。
【００１５】
別の形態において、本装置は、液体を搬送する供給チャネルを共用するように並置された複数のモジュール式マニホルドであって、その各々が供給チャネルに流体連通状態に接続された再循環通路、分配通路、及び液体を供給チャネルから分配通路に圧送するように機能するポンプを有する複数のモジュール式マニホルドを備える。本装置はさらに、複数の吐出モジュールであって、その各々がモジュール式マニホルドの１つの分配通路及び再循環通路にそれぞれ流体連通状態に接続された入口と再循環出口とを有する複数の吐出モジュールを備える。各々が、モジュール式マニホルドの１つの再循環通路を吐出モジュールの対応する１つの再循環出口に接続する複数の再循環通路と、各々が、アダプタプレートの再循環通路の１つの内部に配置されている複数の逆止め弁とを有するアダプタプレートが提供される。
【００１６】
別の形態において、本装置は、液体を搬送する供給チャネル、再循環通路、分配通路、及び液体を供給チャネルから分配通路に圧送するように機能するポンプを有するマニホルドを備える。該装置はさらに、分配通路に流体連通状態に接続された入口、及び再循環通路に流体連通状態に接続された再循環出口を有する吐出モジュールと、再循環出口に接続する再循環通路を有するアダプタプレートと、アダプタプレートの再循環通路内に配置された逆止め弁とを備える。
【００１７】
装置の別の形態は、液体を搬送する供給チャネル、複数の再循環通路、複数の分配通路、及び液体を供給チャネルから分配通路の各々に圧送するように機能する少なくとも１つのポンプを有するマニホルドを備える。本装置はさらに、分配通路の１つに流体連通状態に接続された入口、及び再循環通路の１つに流体連通状態に接続された再循環出口をそれぞれ有する複数の吐出モジュールを備える。さらに本装置は、複数の再循環通路を有するアダプタプレートであって、各々が、マニホルドの再循環通路を吐出モジュールの対応する１つの再循環出口に接続する、アダプタプレートと、複数の逆止め弁であって、各々が、アダプタプレートの再循環通路の１つの内部に配置されている複数の逆止め弁とを備える。
【００１８】
本明細書に記載されているものすべてを含むさまざまな液体塗布システムに適用可能である本発明の別の態様によれば、逆止め弁の開閉位置を検知し、それによって、ノズルの詰まりまたは故障状態があるか否かを制御装置に表示する。さらに詳しくは、好ましくは逆止め弁位置センサを逆止め弁に対して、逆止め弁が開放して、液体が分配通路から再循環通路に流入できるようにする時を検出できるように配置する。多数の逆止め弁を有するシステムの場合、多数の対応の逆止め弁位置センサを同様に使用することができる。検出またはセンサシステムは、たとえば、様々な電磁、誘導、容量、音響、光学または他の形式の検知技術を使用することができる。好適な実施形態では、再循環弁部材は、吐出弁部材と切り離して移動可能である。吐出弁部材が閉鎖位置に移動する時、再循環弁部材が開放状態に移動し、それにより、上記のように液体が再循環路に流入する。再循環弁部材はまた吐出弁部材に無関係に移動することから、ノズルが詰まり、したがって再循環弁部材を押し付ける圧力が増加する場合、再循環弁部材が開いて圧力を逃がし、この場合も同様に液体を再循環路に流入させることができる。再循環弁部材のこの移動は、たとえば上記のように検出されて、次に制御装置がその状態をオペレータに表示することができる。このシステムは、吐出弁部材の開閉に使用されるソレノイドの誤動作、すなわち、誤作動を検出することもできる。
【００１９】
本発明の上記及び他の目的及び利点は、添付の図面及びその説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示しており、上記の本発明の全体説明及び以下の実施形態の詳細な説明と合わせて、本発明の原理を説明することができる。
【００２１】
図１を参照すると、モジュール式接着剤塗布器１０は、複数のマニホルドセグメント１２と、対応数の三方吐出モジュール１４とを有し、そのうちの１つのマニホルドセグメント１２及び１つの吐出モジュール１４が図示されている。例示的な吐出モジュールが、米国特許第６，０８９，４１３号に開示されており、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、その開示内容は、参照により本明細書に全体的に援用される。例示的なモジュール式接着剤塗布器及びマニホルドセグメントが、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されており、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、その開示内容は、参照により本明細書に全体的に援用される。
【００２２】
続けて図１を参照すると、マニホルドセグメント１２は、各セグメント１２を貫通しているそれぞれの供給チャネル２０に整合するように、並列関係に取り付けられている。整合供給チャネル２０は、溶融室２２から加熱供給管２３を介して液体流を受け取る。各マニホルドセグメント１２はさらに、対応数の歯車ポンプ２４の１つを備えている。各歯車ポンプ２４内のポンプ室２５が、１対の駆動歯車２６、２８を収容している。ポンプ室２５の流入側が、マニホルドセグメント１２を貫通している供給通路３０によって供給チャネル２０に接続されている。駆動歯車２６、２８は、測定された正確な量の液体を、マニホルドセグメント１２を貫通して対応の吐出モジュール１４まで伸びた分配通路３２に送る。液体の測定量は、駆動歯車２６、２８をどの程度の速度で回転させるかによって決まる。再循環通路３４が、マニホルドセグメント１２を貫通して吐出モジュール１４から供給チャネル２０まで伸びている。再循環通路３４は、モジュール１４が閉鎖状態にある時に吐出モジュール１４から液体を受け取る。本発明では、整合供給チャネル２０とは別であって、液体を再循環通路３４から受け取って溶融室２２に戻す整合再循環チャネル（図示せず）をマニホルドセグメント１２に組み込むことができると考えられる。
【００２３】
図２及び図３を参照すると、三方吐出モジュール１４は通常、モジュール胴部４０と、モジュール胴部４０内を移動するように取り付けられた弁棒４２と、モジュール胴部４０内に形成された供給室４４と、やはりモジュール胴部４０内に形成された再循環室４６とを有する。入口４９及び放出通路５０間で供給室４４及び放出通路５０の接合部に弁座４８が配置されている。弁棒４２上に球形弁部材５４が配置されており、吐出モジュール１４が閉鎖状態（図３）にある時、弁座４８に係合する。吐出モジュール１４が開放状態（図２）にある時、弁部材５４は弁座４８から離れている。開放状態では、液体が入口４９から供給室４４と弁部材５４及び弁座４８間の環状隙間とを通過して放出通路５０に流れ込み、基材上に吐出することができる。
【００２４】
通常、供給室４４及び再循環室４６間に弁座５２が配置されており、これに弁棒４２上の弁部材５６が選択的に係合する。吐出モジュール１４が開放状態（図２）にあり、弁部材５４が弁座４８から離脱している時、弁部材５６が弁座５２に係合して、供給室４４及び再循環室４６間の流れを防止する。吐出モジュール１４が閉鎖状態（図３）にあり、弁部材５４が弁座４８に接触した関係に係合している時、弁部材５６が弁座５２から離脱している。その結果、入口４９を通って供給室４４に流れ込む液体が、弁座５２及び弁部材５６間の環状隙間を通って再環状室４６に流れ込む。再循環室４６に流入した液体は、再循環出口５８を通って排出されて、マニホルドセグメント１２の再循環通路３４に受け取られ、供給チャネル２０に戻される。
【００２５】
続けて図２及び図３を参照すると、ピストンアセンブリ６２に空気圧を選択的に加えることによって、弁棒４２が移動して、開閉状態を与える。コイルばね６４が、弁部材５４を弁座４８と接触する関係に付勢する力を弁棒４２に加える。モジュール胴部４０は、開閉状態を与えるのに十分な加圧空気をピストンアセンブリ６２の両側に供給する１対の空気入口６６、６８を有する。空気入口６６、６８はそれぞれ、マニホルドセグメント１２内の、ピストンアセンブリ６２を移動させるのに適するように空気圧力を供給する空気通路７０、７２に流体連通状態に接続している。マニホルドセグメント１２内の空気入口７４は、処理空気を処理空気通路７６に供給し、この通路は処理空気を放出通路５０の放出出口付近に排出して、吐出液体の性質を操作する。
【００２６】
吐出モジュール１４が開放状態にある時、吐出路が、ポンプ２４の出口側から分配通路３２、入口４９、供給室４４及び放出通路５０によって定められる。吐出モジュール１４が閉鎖状態にある時、供給チャネル２０までの再循環路が、分配通路３２、入口４９、供給室４４、再循環室４６、再循環出口５８及び再循環通路３４によって定められる。
【００２７】
本発明の原理に従って、図１から図３に示されているように、マニホルドセグメント１２の再循環通路３４内に逆止め弁８０が挿入されている。逆止め弁８０は、弁部材すなわちボール８４を弁座８６に押し付けるばね８２を有する。ばね８２のばね力は、加えられた圧力によってボール８４が偏向させられて(deflected)弁座８６に対して非接触関係になるようにする固有クラッキング圧力を与えるように選択する。また、弁部材５４が弁座４８に接触する関係に達して吐出モジュール１４を閉鎖状態にする時点近くまで、供給チャネル２０内の、したがって再循環通路３４内の液体は、吐出モジュール１４の再循環出口５８（したがって、供給及び再循環室４４、４６）内の液体より高い流体圧力に維持される。
【００２８】
言い換えると、吐出モジュール１４が開放状態から閉鎖状態に戻るのに必要な固有閉鎖時間中、供給室４４内の流体圧力は、再循環通路３４内（したがって、供給チャネル２０内）の流体圧力及びクラッキング圧力の合計より高く維持される。弁部材５４が弁座４８に近づいて接触すると、再循環出口５８内の液体の流体圧力が、再循環通路３４内の液体の流体圧力及びクラッキング圧力の合計を超えるまで、流体圧力が供給及び再循環室４４、４６内で増加する。弁部材５４が弁座４８に接触した後だけ、逆止め弁８０が開く。実際に、固有閉鎖時間中に再循環通路３４から再循環出口５８に入る液体の流れが防止される。
【００２９】
図１から図３を参照すると、溶融室２２によって供給室２０に供給される液体の圧力を制御することによって、供給チャネル２０内（したがって、再循環通路３４内）の液体の流体圧力が調整される。吐出モジュール１４が開放状態にある時の供給室４４内の流体圧力は、放出通路５０の流体流絞りによって決定される。弁部材５６が弁座５２から離脱すると、供給及び再循環室４４、４６内の流体圧力が平衡状態になり、弁部材５４が弁座４８に接近すると、増加し始める。したがって、溶融室２２によって供給チャネル２０及び再循環通路３４に供給中の液体の流体圧力は、弁部材５４が弁座４８に接触するまで、再循環室４６及び再循環出口５８内に存在する流体圧力からクラッキング圧力を減じた圧力を超えなければならない。
【００３０】
再循環出口５８内の液体の流体圧力が再循環通路３４内の液体の流体圧力及び逆止め弁８０のクラッキング圧力の合計を超える時、逆止め弁８０は、流体流が再循環出口５８から再循環通路３４へ前進できるようにする。この状況では、ばね８２が圧縮されて、ボール８４が弁座８６から離脱してその間に環状流路を形成し、入口４９を通ってモジュール胴部４０に流入した液体を再循環させることができる。したがって、吐出モジュール１４が閉鎖状態にある時、液体は再循環路を通って流れる。
【００３１】
逆止め弁８０は、流体圧力によって閉鎖されて戻り流を防止する任意の適当な弁でよい。本発明に使用するのに適した例示的な逆止め弁８０は、Ｔｈｅ  Ｌｅｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（コネチカット州、ウェストブルック）から市販されている。本発明に使用するのに特に適した逆止め弁８０は、同じくＴｈｅ  Ｌｅｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（コネチカット州、ウェストブルック）から市販されている前進流６ｐｓｉｄクラッキング圧力の５５８シリーズＣｈｅｋ  Ｖａｌｖｅである。
【００３２】
図１から図３を参照しながら使用を説明すると、液体が、溶融室２２から接続マニホルドセグメント１２の整合供給チャネル２０に圧送される。液体は、マニホルドセグメント１２に対応した歯車ポンプ２４によって供給チャネル２０から供給通路３０を通して引き込まれる。測定量の液体が、歯車ポンプ２４によってマニホルドセグメント１２に対応した三方吐出モジュール１４に供給される。
【００３３】
吐出モジュール１４が開放状態にある時、再循環通路３４内の液体の流体圧力が再循環出口５８内の液体の流体圧力を超えるので、逆止め弁８０は閉じたままである（ボール８４が弁座８６に着座している）。また、弁部材５６が弁座５２に係合しており、それにより、液体が吐出路を通って流れる。その結果、液体は再循環通路３４から再循環室４６または供給室４４内へ逆流することができず、代わりに、再循環通路３４を流れて供給チャネル２０に戻るように進められる。入口４９から供給室４４内に受け取られた液体だけが放出通路５０へ送られて基材上に吐出されるので、このことは、正確な量の液体を基材上に確実に吐出することを助ける。
【００３４】
吐出モジュール１４が開放状態から閉鎖状態に戻る時、逆止め弁８０のボール８４は、弁座８６に接触した関係に係合したままである。その結果、液体はマニホルド１２の再循環通路３４から再循環出口５８を通って再循環室４６に、最終的に供給室４４に流れることができない。これによりさらに、入口４９から供給室４４内に受け取られた液体だけが放出通路５０に送られるので、正確な量の液体を基材上に確実に吐出することができる。その結果、モジュール式接着剤塗布器１０は、材料の粘度に関係なく、高速流量で液体の吐出量が予測可能かつ再現可能である容積式計量ヘッドとして機能する。
【００３５】
吐出モジュール１４が閉鎖状態にある時、供給及び再循環室４４、４６及び再循環出口５８内の液体の流体圧力が、逆止め弁８０のクラッキング圧力を超える。ボール８４が流体圧力によって弁座８６から離脱して、逆止め弁８０を開き、それにより、液体が入口４９から供給及び再循環室４４、４６、再循環出口５８及び再循環通路３４を通って供給チャネル２０に戻る。吐出モジュール１４が閉鎖状態から開放状態に戻る時、逆止め弁８０は着座したままである。その結果、吐出モジュール１４の状態がこのように遷移する間、液体は再循環通路３４から再循環出口５８に流れることができない。
【００３６】
図１から図３の同様な機構を同様な参照番号で表す、本発明の代替の実施形態に従った図４を参照すると、マニホルドセグメント１２及び吐出モジュール１４間に配置されたアダプタプレート９４内に設けられた再循環通路９２内に逆止め弁９０を配置することができる。再循環通路９２は、再循環通路３４を再循環出口５８に接続する流体路を提供する。逆止め弁９０は、構造及び動作が図１から図３に関連して上述した逆止め弁８０と同一である。アダプタプレート９４内の入口通路９６が、入口４９を分配通路３２に接続する。さまざまな異なった空気流用に、追加通路９７から９９がアダプタプレート９４に設けられている。
【００３７】
図４Ａは、同様な参照番号が図４の同様な機構を表す代替の実施形態を示し、プライム記号（’）を付けた同様な参照番号は、図４Ａに示された実施形態で変更されている図４の対応部材を表す。この代替の実施形態では、上述したように、通路３４及び再循環出口５８間の流体の流れを制御するために、逆止め弁９０’が、弁座１１２に係合するボールの形の弁部材１１０を備えている。好ましくは、ボールすなわち弁部材１１０に連結された弁棒部分１１４が、磁性材料製の部材１１６を保持している。出口５８内の圧力が、十分に増加した時、コイルばね１１８の力に逆らって弁部材１１０を図４Ａにおいて右方向に移動させ、それにより、部材１１６も移動させる。この移動、すなわち位置の変化は、部材１１６に巻装されている電磁コイル１２０内の磁界を乱す。これは、コイル１２０内に電流を誘導し、それが適当な制御装置１２２によって検出される。吐出弁部材５４が開放状態にある、またはあるはずであることも制御装置が検出する場合、これは、ノズルが詰まっているか、その他の故障状態にあることを表示して、これに関してオペレータに適当に指示することができる。検出システムは、吐出モジュール１４の作動部分の故障も表示することができる。これに関して図４を参照すると、作動空気が空気通路７２を通して導入される時に弁棒４２が開くことができないか、システム制御が少なくとも弁開放モードに入っているが、逆止め弁９０’が開放状態を検出しない場合、これは、弁作動の故障を表す。これに関して、適当な修正動作をとるように、やはりオペレータに適当に指示することができる。電磁コイル１２０の代わりに他の誘導性または容量性近接センサなどの他の検知技術を使用できることは、理解されるであろう。適当な検知システムのさらなる例を、図６、図６Ａ及び図６Ｂに関連させて説明する。
【００３８】
図１から図３の同様な機構を同様な参照番号で表す、本発明の代替の実施形態に従った図５を参照すると、逆止め弁１００を再循環出口５８の部分１０２内に配置することができる。逆止め弁１００は、構造及び動作が図１から図４に関連して上述した逆止め弁８０及び９０と同一である。部分１０２の直径は、図５に示されているように、再循環出口５８の残り部分より大径でもよいが、再循環出口５８の残り部分とほぼ同一の直径にしてもよい。
【００３９】
本発明では、マニホルドセグメント１２の代わりに、多数の異なった分配通路及び多数の異なった再循環通路を有する従来型マニホルドを用いてもよいと考えられる。分配通路の各々が、１つまたは複数の歯車ポンプから圧送された液体を受け取って、その液体を三方吐出モジュールの１つの入口に送る。マニホルド内の各再循環通路が、本明細書に記載したように、本発明の原理に従って逆止め弁を配置する再循環路の部分を構成する。
【００４０】
図６、図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、本発明の態様に従って構成された代替の弁モジュールであって、特に、図４Ａに関連して上述したものとほぼ同様な目的で、再循環弁部材の移動すなわち位置の変化を検出するために異なった形式の検知システムを有する代替の弁モジュールを概略的に示している。
【００４１】
図６は、モジュール胴部１３２と、任意の所望の基材上に液体を吐出するためのノズル１３４とで構成された弁モジュール１３０を示している。液体は、供給チャネルまたは通路１３６を通ってモジュール胴部１３２に流入する。吐出弁部材１３８が図示の開放状態にあって、弁座１４０から離脱している時、液体が放出通路１４２を通ってノズル１３４から流れ出る。通常の動作中は、ばね１１８の力によって再循環弁部材１４４が図示の閉鎖状態にあって、弁座１４６に押し付けられるであろう。たとえば、加圧空気が空気通路１５０内へ導入されなくなり、したがって、コイルばね１５６によって発生する力のためにダイアフラム部材１５２が弁棒１５４を閉鎖位置に移動させる時、液体が再循環通路１４８に流入するであろう。これにより、弁部材１３８が弁座１４０に押し付けられ、また、弁棒１５８が図６において右方向に押し付けられ、それにより、再循環弁部材１４４が弁座１４６から離脱する。運動用シール１５９が、弁モジュール１３０の作動及び吐出部分間での空気及び液体の置換を防止する。
【００４２】
再循環弁部材１４４の開放状態への移動すなわち位置の変化を検出するために、センサ１６０が弁モジュール１３０内に組み込まれている。さらに詳しく言うと、センサ１６０は、コイルばね１６６によって電気接点部材１６４から離脱した位置に常時保持されている導電性部材１６２を含むシステムを有する。電気接点部材１６４は、モジュール胴部１３２から電気絶縁されて、接地されている。別の導電性部材１６８が部材１６２に連結されて、モジュール胴部１３２から電気絶縁されている導電性部材１７０と接触した状態で摺動する。電圧検出器１７２が、部材１７０に電気接続されており、部材１６２、１６４が接触または非接触状態にある時の閉鎖及び開放回路状態をそれぞれ表す０及びＶｓ間の電圧変化を検出する。回路状態が制御装置１８４に伝達され、それによって、再循環弁部材１４４が閉鎖または開放のいずれであるかを表示する。吐出弁部材１３８が開放状態にある、すなわち、あるはずである(is or should be)と制御装置１８４が判定するが、部材１６２、１６４間が接触していることをセンサ１６０によって指示される場合、それに応じて、制御装置は故障モード及びモジュール１３０について修正動作をとる必要性を表示することなどによってオペレータにプロンプトを表示する(prompts)。この場合、たとえば、ノズル１３４が詰まっているか、吐出弁１３８に関連した作動構造体または部材が故障しているであろう。
【００４３】
図６Ａは、弁モジュール１３０に接続された代替の検出システムを示している。図６Ａの同様の番号は、図６の同様な部材を表す。図６Ａは、図６に関連して記載したように、再循環弁部材１４４の開放状態を表す部材１６２の位置の変化すなわち移動を検出することができる音響変換器または光学変換器１８０の代替の使用例を示す。部材１６２は、たとえば、別の表面に衝突し、それによって、音響変換器によって検出される音波を発生する位置へ、または、光学変換器によって検出される光の反射率を変化させる位置へ移動することができる。音響変換器または光学変換器１８０によって検出されるそのような状態を適当な従来型検出用電子機器１８２によって処理して、適当な信号または表示を制御装置１８４に伝達することができる。そのような場合、好ましくは制御装置１８４は、上述したように、オペレータに教えて、弁モジュール１３０が故障モードにあることを表示するであろう。
【００４４】
図６Ｂは、同様の参照番号が図６及び図６Ａの構造の同様の部材を表す別の代替の実施形態を示している。本実施形態では、圧電素子１９２を保持したインサート１９０の形の代替の検出器が用いられている。再循環弁部材１４４の開放中（図６）に部材１６２が圧電素子１９２に衝突すると、衝突によって発生する電圧が電圧検出器１９４によって検出されて、これが制御装置１８４に伝達され、これにより、同じプロンプト、指示、修正動作または他の適当な活動が可能な限り早い時点に行われるであろう。任意選択で、図６Ａに示された変換器と同様に、圧電素子１９２をモジュール胴部１３２内の流体キャビティから隔離してもよい。
【００４５】
図４Ａ、図６、図６Ａ及び図６Ｂにさらに示されているように、制御装置１２２、１８４は、弁作動信号２００を、すなわち、弁要素である所の部材５４または部材１５４が開放位置にある、またはあるはずであるかを監視する。上述したように、制御装置１２２、１８４がこの情報を受け取り、それにより、モジュールが故障モードにあるか否かを判定することができる。
【００４６】
さまざまな実施形態の記載によって本発明を説明し、これらの実施形態を相当に詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に限定するか、何らかの意味で制限することは、本出願人の意図するところではない。当該技術分野の技術者には、追加の利点及び変更が容易に明らかになるであろう。したがって、本発明の広範な態様は、具体的な詳細、代表的な装置及び方法、図示して説明した実例に制限されない。したがって、本出願人の包括的な発明的概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細に変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の原理に従ったモジュール式接着剤塗布器の概略図である。
【図２】図１のモジュール式接着剤塗布器の、吐出モジュールが開放状態にある時の断面図である。
【図３】図１のモジュール式接着剤塗布器の、吐出モジュールが閉鎖状態にある時の断面図である。
【図４】本発明の原理に従ったモジュール式接着剤塗布器の代替の実施形態の概略図である。
【図４Ａ】図４に示された逆止め弁領域の、逆止め弁の位置を表示するための検出器またはセンサの１つの形式を示す拡大図である。
【図５】本発明の原理に従ったモジュール式接着剤塗布器の代替の実施形態の概略図である。
【図６】本発明に従った別の検出システムを組み込んだ弁モジュールを示す概略断面図である。
【図６Ａ】図６に示された概略的吐出弁モジュールの一部の、別形式の検出システムを示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａと同様であるが、別の代替の検出システムを示す破断断面図である。
【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４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【外国語明細書】
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