(57)【要約】【課題】材料の吐出停止時における糸引きを確実に解消することができる材料吐出装置を提供すること。【解決手段】材料Ｍの吐出口１７Ａを有するノズル１７を備えた吐出ヘッド１２と、吐出口１７Ａを開閉する弁体と、材料の吐出を停止したときに吐出口１７Ａより空気を吐出する空気供給手段１５とを備えて材料吐出装置１０が構成されている。弁体は、吐出口を開閉するとともに先端開口部２９Ａを有する第１のニードル弁１３と、送気用隙間Ｃを形成する状態で第１のニードル弁１３と同一軸線上に位置して送気用隙間Ｃと吐出口１７Ａとの連通、遮断を行う第２のニードル弁１４とを備えている。第１のニードル弁１３が吐出口１７Ａを閉塞して材料の吐出が停止されたときに、第２のニードル弁１４が第１のニードル弁１３の先端開口部２９を開放して吐出口から空気が吐出され、これによって材料の糸引きが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の収容空間を備えているとともに吐出口を有するノズルを備えた吐出ヘッドと、前記吐出口を開閉する弁体と、材料の吐出を停止したときに前記吐出口より空気を吐出する空気供給手段とを備え、
前記弁体は、前記吐出口に離間接近して当該吐出口を開閉するとともに軸方向に延びて先端開口部を有する第１の弁と、当該第１の弁との間に送気用隙間を形成する状態で第１の弁と同一軸線上に位置して前記送気用隙間と吐出口との連通、遮断を行う第２の弁とを備え、
前記第１の弁により前記吐出口を閉塞して材料の吐出を停止したときに、前記第２の弁が第１の弁の先端開口部を開放することで、前記送気用隙間を通じて吐出口から空気が吐出されることを特徴とする材料吐出装置。
【請求項２】
材料の収容空間を備えているとともに吐出口を有するノズルを備えた吐出ヘッドと、前記吐出口の軸線上に位置するとともに、軸方向に進退可能に設けられて前記吐出口を開閉し、且つ、先端開口部を有する中空の第１のニードル弁と、当該第１のニードル弁との間に送気用隙間を介して当該第１のニードル弁内に配置されるとともに、軸線方向に相対移動可能に設けられて前記第１のニードル弁の先端開口部を開閉する第２のニードル弁と、前記送気用隙間内に空気を供給する空気供給手段とを備え、
前記第１のニードル弁が吐出口を開放して材料を吐出する際に、前記第２のニードル弁が第１のニードル弁の先端開口部を閉塞する位置に保たれ、
前記第１のニドル弁が吐出口を閉塞して前記収容空間からの材料吐出を停止したときに、前記第２のニードル弁が軸線方向に移動して第１のニードル弁の先端開口部を開放することで、前記送気用隙間の空気が吐出口から吐出されることを特徴とする材料吐出装置。
【請求項３】
前記空気供給手段は、前記送気用隙間に連通する空気室を備え、当該空気室の容積を変化させることで前記吐出口から空気を吐出する際の空気量が可変とされていることを特徴とする請求項２記載の材料吐出装置。
【請求項４】
前記空気供給手段は、前記送気用隙間に連通する空気室と、当該空気室内に配置されたピストンと、当該ピストンの一方の面に当接して当該ピストンを付勢するばねと、前記ピストンの他方の面に当接して当該ピストンの面位置を調整する接触子を備えたマイクロメータとを備え、前記ピストンの他方の面側を受圧面として空気圧を付与することで前記空気室内の空気に圧力を付与して第１のニードル弁の先端開口部から空気を吐出することを特徴とする請求項２又は３記載の材料吐出装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記第１のニードル弁が吐出口を閉塞して吐出動作を停止したときに、前記送気用隙間からの空気でノズル内の残留材料の吐出が同時に完了する長さに設定されていることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の材料吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は材料吐出装置に係り、更に詳しくは、粘性材料の吐出を停止したときに、当該材料の糸引き現象を回避して吐出動作と停止動作とを安定化させることのできる材料吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機械部品、電子部品等における部品間のシール材として、例えば、反応性シリコーン、エポキシ樹脂等の高粘度の樹脂材料が利用されている。このような高粘度の樹脂材料は材料吐出装置に供給された状態で、所定の圧力を付与することによって吐出口より吐出することができる。
【０００３】
前記材料吐出装置は、材料吐出の停止時における糸引き現象を防止するための構成が採用されている。特許文献１には、容器内に一定量の塗布剤を収容しておき、容器の吐出口を開閉する弁体を開放して塗布剤の吐出を可能とし、吐出停止時に、吐出口に連通するノズル内に空気を供給可能として塗布剤の糸引きを防止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８７７０９号公報
【特許文献２】実開昭６０−０３５７８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に開示された材料吐出装置は、弁体を閉じて容器内の材料とノズル内の材料との遮断を行った際に、材料の吐出方向に対して横方向から空気を供給することでノズル内に残る材料を吐出させる構成となっている。従って、材料をビード状に連続的に塗布した際の末端形状を安定化させることが難しく、例えば、閉ループ状のビードを形成するように材料の塗布を行ったときに特許文献１、２の発明は、材料吐出側のバルブを閉じた後に材料吐出用の空気をノズル内に流している為、ビード形状を崩してしまうので繋ぎ目を綺麗に形成できなくなり、これがシール性を低下させる、という不都合を招来する。
また、特許文献１、２は、材料の粘度や、吐出口の開口径に応じて空気量を調整する必要性について何ら考慮されておらず、材料の粘度や吐出口の開口径が変化した場合には、糸引きを確実に防止することができなくなる、という不都合がある。
【０００６】
［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、材料の吐出停止時における糸引きを確実に解消することができるとともに、適用する材料の粘度等に応じて供給する空気量を調整する機能等を備えた材料吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は特許請求の範囲記載の構成を採用した。すなわち、本発明に係る材料吐出装置は、材料の収容空間を備えているとともに吐出口を有するノズルを備えた吐出ヘッドと、前記吐出口を開閉する弁体と、材料の吐出を停止したときに前記吐出口より空気を吐出する空気供給手段とを備え、
前記弁体は、前記吐出口に離間接近して当該吐出口を開閉するとともに軸方向に延びて先端開口部を有する第１の弁と、当該第１の弁との間に送気用隙間を形成する状態で第１の弁と同一軸線上に位置して前記送気用隙間と吐出口との連通、遮断を行う第２の弁とを備え、
前記第１の弁により前記吐出口を閉塞して材料の吐出を停止したときに、前記第２の弁が第１の弁の先端開口部を開放することで、前記送気用隙間を通じて吐出口から空気が吐出される、という構成を採っている。
【０００８】
また、本発明は、材料の収容空間を備えているとともに吐出口を有するノズルを備えた吐出ヘッドと、前記吐出口の軸線上に位置するとともに、軸方向に進退可能に設けられて前記吐出口を開閉し、且つ、先端開口部を有する中空の第１のニードル弁と、当該第１のニードル弁との間に送気用隙間を介して当該第１のニードル弁内に配置されるとともに、軸線方向に相対移動可能に設けられて前記第１のニードル弁の先端開口部を開閉する第２のニードル弁と、前記送気用隙間内に空気を供給する空気供給手段とを備え、
前記第１のニードル弁が吐出口を開放して材料を吐出する際に、前記第２のニードル弁が第１のニードル弁の先端開口部を閉塞する位置に保たれ、
前記第１のニドル弁が吐出口を閉塞して前記収容空間からの材料吐出を停止したときに、前記第２のニードル弁が軸線方向に移動して第１のニードル弁の先端開口部を開放することで、前記送気用隙間の空気が吐出口から吐出される、という構成を採ることが好ましい。
【０００９】
前記材料吐出装置において、前記空気供給手段は、前記送気用隙間に連通する空気室を備え、当該空気室の容積を変化させることで前記吐出口から空気を吐出する際の空気量が可変とされている。
【００１０】
また、前記空気供給手段は、前記送気用隙間に連通する空気室と、当該空気室内に配置されたピストンと、当該ピストンの一方の面に当接して当該ピストンを付勢するばねと、前記ピストンの他方の面に当接して当該ピストンの面位置を調整する接触子を備えたマイクロメータとを備え、前記ピストンの他方の面側を受圧面として空気圧を付与することで前記空気室内の空気に圧力を付与して第１のニードル弁の先端開口部から空気を吐出するように設けられる、という構成を採っている。
【００１１】
更に、前記ノズルは、前記第１のニードル弁が吐出口を閉塞して吐出動作を停止したときに、前記送気用隙間からの空気でノズル内の残留材料の吐出が同時に完了する長さに設定されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１のニードル弁が閉塞位置となって材料吐出が停止したときに、第２のニードル弁が第１のニードル弁の先端開口部を開放して空気を吐出する構成であるため、材料の吐出停止と空気吐出とが同期させることができ、材料の糸引きを効果的に防止することができる。
また、空気供給手段は吐出する空気量を可変としているため、材料の粘度や吐出口の開口径が変化しても、それに対応して最適な空気量の供給することができ、汎用的に利用可能な材料吐出装置を提供することができる。
更に、ノズルが材料の吐出動作停止と残留材料の吐出完了とを同時に行う長さに設定されて高応答性の装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る材料吐出装置の概略断面図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本実施形態の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示されるように、材料吐出装置１０は、吐出ヘッド１２と、当該吐出ヘッド１２内に延びる弁体としての第１のニードル弁１３（第１の弁）と、この第１のニードル弁１３内に収容された状態で第１のニードル弁１３の内周面との間に送気用隙間Ｃを形成する弁体としての第２のニードル弁１４（第２の弁）と、送気用隙間Ｃ内に空気を供給する空気供給手段１５とを備えて構成されている。
【００１６】
前記吐出ヘッド１２は、反応性シリコーン、エポキシ樹脂等の高粘度の樹脂材料からなる材料Ｍの収容空間Ｓと、この収容空間Ｓに連通する吐出口１７Ａを先端に備えたノズル１７と、図示しない材料圧送タンクと吐出ヘッド１２とを接続する供給ホースの接続部１８とを備えて構成されている。この吐出ヘッド１２は、平面形状が略方形の外形を備えており、その下面中央部にテーパ部２０を設けることで前記ノズル１７が形成されている。本発明において、ノズル１７の長さＬは５ｍｍ、吐出口１７Ａの開口径は３ｍｍが例示できる。
なお、吐出ヘッド１２は、その上部側に位置するシリンダ本体２２の下端面に突き合わされた状態で、ボルト２４を介してシリンダ本体２２に連結されている。また、吐出ヘッド１２とシリンダ本体２２との合わせ面間には、前記収容空間Ｓ内の上部側を封止するためのダイヤフラム２５の外縁部が挟持されている。
【００１７】
前記第１のニードル弁１３は概して中空の筒状体に設けられている。この第１のニードル弁１３は、前記吐出口１７Ａの軸線上に位置するとともに、軸方向（上下方向）に進退可能に設けられて吐出口１７Ａを開閉可能となっている。また、第１のニードル弁１３は、下部材１３Ａと上部材１３Ｂとを軸方向にねじ連結することで形成され、その連結部間に、前記ダイヤフラム２５の内縁部が挟持されている。
前記下部材１３Ａの下部は、テーパ部２７と、これに連なって吐出口１７Ａ内に位置可能な細筒部２８とを備え、当該細筒部２８の下端に先端開口部２９が形成されている。
【００１８】
前記第１のニードル弁１３を構成する上部材１３Ｂには第１ピストン３０が一体に形成されている。この第１ピストン３０は、シリンダ本体２２に形成された上昇用空気供給ポート３１Ａ及び下降用空気供給ポート３１Ｂからシリンダ室内２２Ａに供給される空気によって昇降可能となっている。上部材１３の軸方向中間部には内外に連通する穴３２が形成され、この穴３２はシリンダ本体２２の内外に延びる通路穴３３に連通し、これにより、空気供給手段１５からの空気が通路穴３３及び穴３２を介して送気用隙間Ｃ内に供給できるようになっている。なお、前記空気供給ポート３１Ａ、３１Ｂは図示しない空気ポンプに接続されている。
【００１９】
前記第２のニードル弁１４は、前記第１のニードル弁１３内に延びる軸状をなし、その上端に第２ピストン３５が連結されている。第２のニードル弁１４は、第１のニードル弁１３との間に送気用隙間Ｃを形成することのできる直径とされ、下端部に先細となるテーパ部３７を備えている。そして、このテーパ部３７が下部材１３Ａの下部に形成されたテーパ部２７の内面側下端に接することで、第１のニードル弁１３の先端開口部２９を閉塞した状態とする一方、テーパ部３７が上記接触位置から上方に離れたときに、前記閉塞を解除するようになっている。
【００２０】
前記第２のニードル弁１４は、シリンダ本体２２内に位置する環状ブロック４０の中心を通るように延び、当該環状ブロック４０は、その上部外周に連なるねじ溝付きの連結用筒部４１と、当該連結用筒部４１の上端に連なるフランジ部４２とを一体に備えている。このフランジ部４２の上面側には、ボルト４５を介してばね受けヘッド４４が固定されており、当該ばね受けヘッド４４と前記第２ピストン３５との間にコイルばね４７を介装することで、第２のニードル弁１４が下方に付勢されて前記先端開口部２９を常に閉塞するようになっている。
【００２１】
前記フランジ部４２には、図示しない空気ポンプに接続される上部空気供給ポート４９が設けられ、また、連結用筒部４１には、その軸線方向に延びて前記上部空気供給ポート４９に連通する縦穴５０及びこれに連なる横穴５１を含む通路５２が形成されている。従って、上部空気供給ポート４９及び通路５２を通じて供給される空気により第２ピストン３５がコイルばね４７の付勢力に抗して上昇し、これによって第２のニードル弁１４が上昇可能となり、上部空気供給ポート４９からの空気供給を停止することで第２のニードル弁１４は、第２ピストン３５と共にばね圧により下降可能となっている。
【００２２】
前記空気供給手段１５は、前記シリンダ本体２２に空気供給用ブロック６０をボルト６１で連結することによって構成されている。この空気供給手段１５は、空気供給用ブロック６０内で上下方向に延びる空気室６５と、当該空気室６５の底部に連なるとともに前記シリンダ本体２２の通路穴３３に連通する送気穴６６と、この送気穴６６を通じて空気室６５に空気供給のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うチェック弁６７と、前記空気室６５内に配置された空気吐出用ピストン６９と、当該空気吐出用ピストン６９を常時は押し上げる方向に付勢するコイルばね７０と、空気吐出用ピストン６９の位置を規制するマイクロメータ７２とを備えて構成されている。ここで、前記空気室６５は、その中間高さ位置に段部６５Ａが形成されており、当該段部６５Ａにより、空気吐出用ピストン６９の下降限が形成されている。
【００２３】
空気供給用ブロック６０は、上部に蓋部材７４を備え、当該蓋部材７４により空気室６５が形成されるようになっている。この蓋部材７４の下端外周には、図示しない空気ポンプに接続される空気供給ポート７６に連通する円環状の通路７５が形成されている。従って、空気供給ポート７６から空気を供給したときに、空気吐出用ピストン６９の上面が受圧面となって当該ピストン６９に押し下げ力が付与され、これにより、空気室６５内の空気に押出圧力が付与される。
なお、前記マイクロメータ７２は、空気吐出用ピストン６９の受圧面に接する接触子７２Ａを伸長させることで空気室６５の容積を縮小することができ、これにより、吐出口１７Ａの開口径や、材料の粘度に応じて空気量が調整できるようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態に係る材料吐出装置の動作について、図２をも参照しながら説明する。なお、ここでは、材料吐出装置１０が図示しない三次元ロボット等の移動手段に支持されて図示しない被塗布面に沿って移動可能に設けられているものとする。
【００２５】
前記材料吐出装置１０を用いて材料Ｍを吐出させる場合には、吐出ヘッド１２の側面に設けられた接続部１８に、図示しない材料圧送タンクとの間に延びるホースの一端を接続し、当該ホースを通じて収容空間Ｓ内に材料Ｍを圧送して充填させておく。
この際、下降用空気供給ポート３１Ｂよりシリンダ室２２Ａ内に空気を供給して第１ピストン３０及び第１のニードル弁１３を下降させて吐出口１７Ａを閉塞する。なお、第２のニードル弁１４は、コイルばね４７の付勢力により、常に下方に付勢されているため、第１のニードル１３の先端開口部２９は閉塞した状態に保たれている（図２（Ａ）参照）。また、空気室６５内にはチェック弁６７を介して空気が導入され、当該空気が空気室６５に連通する送気穴６６、穴３２及び送気用隙間Ｃ内に充満した状態にある。
【００２６】
所定の吐出動作指令が与えられることにより、材料吐出装置１０が予め設定された移動軌跡に沿って移動を開始する。この移動と同時に、上昇用空気供給ポート３１Ａから空気が供給されて第１ピストン３０が上昇して吐出口１７Ａが開放され、材料圧送タンクからの材料圧送力によって収容空間Ｓ内の材料が吐出口１７Ａより吐出され、ビード状に材料Ｍの塗布が行われることとなる（図２（Ｂ）参照）。
【００２７】
材料Ｍの吐出動作を停止する場合には、第１ピストン３０が下降するようにシリンダ室２２Ａ内に空気供給を行って第１のニードル弁１３を下降させればよい。このとき、第２ピストン３５を上昇させるべく、上部空気供給ポート４９及び通路５２を通じて空気供給を行い、第２のニードル弁１４を上昇させて第１のニードル弁１３の先端開口部２９を開放させる。この時、空気供給手段１５側において、空気供給ポート７６に空気供給が行われてピストン６９を段部６５Ａに当接する下降限まで下降させ、その容積減少量に対応した空気量が送気用隙間Ｃを通じて前記先端開口部２９から吐出し、その吐出空気によってノズル１７内の材料が既に吐出された材料と切れることなく続いて吐出され、これによって、材料の糸引きを防止した状態での材料吐出を完了する。
【００２８】
このようにして空気の吐出が行われた後に初期状態に復帰するときは、第２のニードル弁１４が第１のニードル弁１３の先端開口部２９を閉塞し、空気供給手段１５の空気供給ポート７６からの空気供給を停止することでコイルばね７０の付勢力で空気吐出用ピストン６９が上昇する。そして、空気吐出用ピストン６９が上昇するときに、空気室６５内が負圧化することで、チェック弁６７を開放して空気室６５内に次の吐出に必要な空気が取り込まれる。
【００２９】
なお、吐出口１７Ａの開口径が相対的に大きく設定され、また、粘度の低い材料が用いられるような場合は、糸引きを防止するために吐出する空気量を少なくすることができる。この場合には、マイクロメータ７２の接触子７２Ａを伸長させて空気吐出用ピストン６９を図示例の位置より低い位置に設定することができる。
【００３０】
従って、このような実施形態によれば、第１のニードル弁１３と第２のニードル弁１４が同軸線上に位置し、第１のニードル弁１３が吐出口１７Ａの開閉を行う一方、第２のニードル弁１４が第１のニードル弁１３の先端開口部２９の開閉を行って空気の吐出を可能としたから、材料の吐出動作を停止したときにノズル１７内の材料を同時に吐出して糸引きを効果的に防止することができる、という効果を得る。
【００３１】
以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
【００３２】
例えば、第１及び第２のニードル弁１３、１４の駆動は、図示構成例に限定されるものではなく、モータ駆動によって軸方向に進退可能に設けることもできる。
また、ノズル１７の長さや吐出口１７Ａの開口径は特に限定されるものではなく、適用する材料等に応じて変更することを妨げない。但し、ノズル１７の長さは、空気室６５内をピストン６９が下降する１回の動作によって、ノズル内に材料を残留させることがない程度の長さが好ましい。
【００３３】
また、樹脂材料に接する材料吐出装置１０、特にノズル１７は、テフロン（登録商標）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）等の材質を用いるか、又はフッ素などでコーティングされた部材を用いることが好ましい。これにより、材料吐出装置内での樹脂材料の移動がスムーズになり、材料吐出装置内部でのスケールの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  材料吐出装置
１２  吐出ヘッド
１３  第１のニードル弁
１４  第２のニードル弁
１５  空気供給手段
１７Ａ  吐出口
１７  ノズル
２９  先端開口部
６５  空気室
６９  ピストン
７０  コイルばね
７２  マイクロメータ
７２Ａ  接触子
Ｃ  送気用隙間
Ｍ  材料
Ｓ  収容空間
【図１】
2013146692.tif 000003
【図２】
2013146692.tif 000004