(57)【要約】【課題】吐出量の誤差を少なくでき、かつ、弾性体の永久変形を容易に防止できるダイアフラムやチューブなどの弾性体を用いた液体吐出装置の提供。【解決手段】液体吐出装置は、ケースと、ケース内に設けられた駆動装置本体と、ケースに装着されたダイアフラム８とを備える。駆動装置本体は、ダイアフラム８に近づく第１方向およびダイアフラム８から離れる第２方向に移動可能に設けられた複数の押圧ロッド３３〜３５と、各押圧ロッド３３〜３５を第１方向に付勢する皿バネ５７と、前記皿バネ５７の付勢力に抗して、前記各押圧ロッド３３〜３５を個別に前記第２方向に移動させる駆動手段と、前記皿バネ５７による付勢力を解除する付勢力解除手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、前記ケース内に設けられた駆動装置本体と、前記ケースに装着された弾性体とを備える液体吐出装置であって、
前記弾性体は、ダイアフラムまたはチューブで構成され、
前記駆動装置本体は、
前記弾性体に近づく第１方向および前記弾性体から離れる第２方向に移動可能に設けられた複数の押圧部材と、
各押圧部材を前記第１方向に付勢する押圧部材付勢手段と、
前記押圧部材付勢手段の付勢力に抗して、前記各押圧部材を個別に前記第２方向に移動させる駆動手段と、
前記押圧部材付勢手段による付勢力を解除する付勢力解除手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記ケース内には、各押圧部材をガイドするガイドブロックが設けられ、
前記駆動手段は、回転駆動源と、この回転駆動源の出力軸に対して回転軸方向に移動可能にかつ出力軸と一体に回転可能に設けられたカムと、前記ガイドブロック内に配置されて各押圧部材を第２方向に付勢して前記カムのカム面に当接させる当接用付勢手段とを備えて構成され、
前記付勢力解除手段は、前記カムの第２方向側に配置され、かつ、第１方向および第２方向に沿って所定範囲内でスライド移動可能に設けられたバネ受け部材を備えて構成され、
前記押圧部材付勢手段は、前記カムと前記バネ受け部材との間に配置されたバネで構成され、
前記バネ受け部材が第１方向側のストロークエンド位置に移動された状態では、前記押圧部材は、前記押圧部材付勢手段によって第１方向に付勢され、
前記バネ受け部材が第２方向側のストロークエンド位置に移動された状態では、前記押圧部材は、前記押圧部材付勢手段による付勢力が解除され、かつ、前記当接用付勢手段によって第２方向に付勢され、押圧部材の第１方向側の端部がガイドブロックから突出しない位置まで移動されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体吐出装置において、
前記弾性体はダイアフラムで構成され、
前記ガイドブロックは、ガイドブロック付勢手段によって第１方向に付勢され、前記ダイアフラムに密着されていることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラムやチューブを用いた液体吐出装置に係り、特に、設定された所定量の液体を移送するダイアフラムポンプやチューブポンプに利用できる。
【背景技術】
【０００２】
ダイアフラム（ダイヤフラム）やチューブを用いたダイアフラムポンプ、チューブポンプは、ダイアフラムやチューブを合成樹脂製にすることなどで、送る液にダメージを与えず、各種フィラー入りの液体の吐出も可能となり、液漏れ防止用のシール材を用いる必要がなく、液が金属に触れない構造も可能などの利点があり、化学・薬品、半導体、印刷などの広い分野で使用されている。
このようなポンプは、ダイアフラムやチューブに対して複数の押圧ロッドを順次往復駆動させてダイアフラムやチューブを押圧したり、その押圧を解除することで液体の吸入、計量、吐出動作を繰り返すことで液を吐出している。そして、押圧ロッドの駆動には、エアシリンダを用いたものが知られているが、本出願人は、エアシリンダ駆動に比べて高速駆動が可能であるモータで回転されるカムを利用したものを開発した（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記特許文献１のダイアフラムポンプでは、押圧部材をダイアフラム側に常時付勢する皿バネを設けていたため、次のような課題があった。
すなわち、押圧部材の先端がガイドブロックから突出するため、ガイドブロックと、このガイドブロックに対向配置されるベースブロックとの間にダイアフラムをセットする際に、ダイアフラムを平らにセットすることができなかった。すなわち、ダイアフラムのセット時に、ダイアフラムにおいて押圧部材の先端が当接する部分は変形した状態のままセットされていた。このため、ダイアフラムポンプにおいて周期的な吐出量誤差が大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、押圧部材をダイアフラム側に常に付勢しているため、ダイアフラムは押圧部材で押圧される部分が常に変形した状態となり、ダイアフラムが元の状態に戻らない状態、つまり永久変形になってしまうという問題もあった。
このような問題は、ダイアフラムを用いた液体吐出装置（ポンプ）に限らず、ダイアフラムの代わりにチューブを用いたチューブポンプなどの液体吐出装置においても同様であった。
【０００６】
本発明の目的は、ダイアフラムやチューブなどの弾性体を用いた液体吐出装置において、吐出量の誤差を少なくでき、かつ、弾性体の永久変形を容易に防止できる液体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】
本発明の液体吐出装置は、ケースと、前記ケース内に設けられた駆動装置本体と、前記ケースに装着された弾性体とを備える液体吐出装置であって、前記弾性体は、ダイアフラムまたはチューブで構成され、前記駆動装置本体は、前記弾性体に近づく第１方向および前記弾性体から離れる第２方向に移動可能に設けられた複数の押圧部材と、各押圧部材を前記第１方向に付勢する押圧部材付勢手段と、前記押圧部材付勢手段の付勢力に抗して、前記各押圧部材を個別に前記第２方向に移動させる駆動手段と、前記押圧部材付勢手段による付勢力を解除する付勢力解除手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、複数の押圧部材は、弾性体に近づく第１方向には前記押圧部材付勢手段の付勢力で移動し、弾性体から離れる第２方向には駆動手段によって移動される。すなわち、各押圧部材は、押圧部材付勢手段および駆動手段によって往復移動される。
ここで、押圧部材が第１方向に移動すると弾性体が押圧される。このため、ダイアフラムとダイアフラムが取り付けられた取付面間に形成された液体流路や、中空のチューブ内に形成された液体流路が閉塞される。
一方、弾性体を押圧していた押圧部材が第２方向に移動すると、押圧が解除されて弾性体が元の状態に戻る。このため、前記液体流路は閉塞状態から開放状態に戻る。
従って、複数の押圧部材で弾性体を順次押圧したり、押圧を解除することで、ダイアフラムポンプやチューブポンプのように液体を順次吐出することができる。
【０００９】
また、押圧部材付勢手段の付勢力を付勢力解除手段で解除すると、押圧部材による弾性体の付勢が解除されるため、押圧部材を案内するガイドブロックなどから押圧部材が突出しない状態にすることが可能となる。このため、弾性体を液体吐出装置にセットする際に、押圧部材がガイドブロックなどから突出することを防止でき、弾性体としてダイアフラムを用いた場合には、ダイアフラム全体を平らにセットでき、ダイアフラムの一部が変形してセットされるために生じる吐出量の誤差を低減できる。同様に、弾性体としてチューブを用いた場合も、チューブの一部が変形してセットされることも無く、その変形によって生じる吐出量の誤差を低減できる。
さらに、液体吐出装置を停止している場合には、付勢力解除手段で押圧部材の付勢を解除できるため、弾性体が押圧部材で常に付勢されることを防止でき、弾性体の永久変形を少なくできる。このため、弾性体を交換するまでの期間を延長でき、交換コストも低減できる。
【００１０】
本発明の液体吐出装置において、前記ケース内には、各押圧部材をガイドするガイドブロックが設けられ、前記駆動手段は、回転駆動源と、この回転駆動源の出力軸に対して回転軸方向に移動可能にかつ出力軸と一体に回転可能に設けられたカムと、前記ガイドブロック内に配置されて各押圧部材を第２方向に付勢して前記カムのカム面に当接させる当接用付勢手段とを備えて構成され、前記付勢力解除手段は、前記カムの第２方向側に配置され、かつ、第１方向および第２方向に沿って所定範囲内でスライド移動可能に設けられたバネ受け部材を備えて構成され、前記押圧部材付勢手段は、前記カムと前記バネ受け部材との間に配置されたバネで構成され、前記バネ受け部材が第１方向側のストロークエンド位置に移動された状態では、前記押圧部材は、前記押圧部材付勢手段によって第１方向に付勢され、前記バネ受け部材が第２方向側のストロークエンド位置に移動された状態では、前記押圧部材は、前記押圧部材付勢手段による付勢力が解除され、かつ、前記当接用付勢手段によって第２方向に付勢され、押圧部材の第１方向側の端部がガイドブロックから突出しない位置まで移動されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、バネ受け部材をスライド移動するだけで、押圧部材に付勢力を加える状態と、押圧部材の付勢力を解除した状態とに容易に切り替えることができる。
【００１２】
本発明の液体吐出装置において、前記弾性体はダイアフラムで構成され、前記ガイドブロックは、ガイドブロック付勢手段によって第１方向に付勢され、前記ダイアフラムに密着されていることが好ましい。
このような構成によれば、ガイドブロック付勢手段を備えているので、ガイドブロックを確実にダイアフラムに密着させることができる。
【００１３】
本発明の液体吐出装置において、流路ブロックと、この流路ブロックに密着して設けられたダイアフラムと、このダイアフラムを往復駆動する駆動手段とを備え、前記流路ブロックおよびダイアフラムで区画形成され、かつ、液体の吸入流路および吐出流路を連通する少なくとも３本以上の液体流路が設けられ、前記流路ブロックは、前記ダイアフラムが密着されるダイアフラム密着面の中心軸部分に吸入流路または吐出流路の一方が形成され、前記ダイアフラム密着面の外周側に吸入流路または吐出流路の他方が形成され、各液体流路の途中には、前記吸入流路に連通された吸入側バルブ室と、前記吐出流路に連通された吐出側バルブ室と、吸入側バルブ室および吐出側バルブ室の間に形成されて各バルブ室に連通された計量室とがそれぞれ設けられ、前記駆動手段は、前記吸入側バルブ室に対しダイアフラムを挟んで配置されて前記吸入側バルブ室に対応して設けられた吸入側押圧部材と、前記吐出側バルブ室に対しダイアフラムを挟んで配置されて前記吐出側バルブ室に対応して設けられた吐出側押圧部材と、前記計量室に対しダイアフラムを挟んで配置されて前記計量室に対応して設けられた計量室用押圧部材と、前記各押圧部材の駆動を制御する駆動装置本体と、を備えて構成され、前記駆動装置本体は、回転駆動源と、この回転駆動源で回転されるカムと、前記各押圧部材をカムのカム面に当接させる当接用付勢手段と、前記各押圧部材を第１方向に付勢する押圧部材付勢手段とを有するとともに、前記吸入側押圧部材を第１方向に移動してダイアフラムの吸入側バルブ室に対応する部分を流路ブロックに密着するまで動かして前記吸入側バルブ室を密閉する吸入側バルブ密閉動作、前記吐出側押圧部材を第１方向に移動してダイアフラムの吐出側バルブ室に対応する部分を流路ブロックに密着するまで動かして前記吐出側バルブ室を密閉する吐出側バルブ密閉動作、前記吸入側押圧部材を第２方向に移動して流路ブロックに密着しているダイアフラムの吸入側バルブ室に対応する部分を流路ブロックから離して前記吸入側バルブ室を開放する吸入側バルブ開放動作、前記吐出側押圧部材を第２方向に移動して流路ブロックに密着しているダイアフラムの吐出側バルブ室に対応する部分を流路ブロックから離して前記吐出側バルブ室を開放する吐出側バルブ開放動作、計量室用押圧部材を第１方向に移動してダイアフラムの計量室に対応する部分を流路ブロックに近づけて前記計量室内の容積を徐々に小さくする容積減少動作、および、計量室用押圧部材を第２方向に移動してダイアフラムの計量室に対応する部分を流路ブロックから遠ざけて計量室の容積を徐々に大きくする容積増大動作を、前記カムを回転駆動源で回転させて各押圧部材をカム面に追従して往復駆動させることで、各押圧部材毎に設定された所定のタイミングで実行させることを特徴とするものでもよい。
【００１４】
このような本発明においては、各液体流路に設けられた各バルブ室や計量室に対応する押圧部材を所定のタイミングで往復駆動することで、各バルブ室を開閉したり、計量室の容積を増大させたり、減少させることができる。このため、各押圧部材を所定のタイミングで動かすことで、チェック弁を用いなくても逆流を防止でき、液体を移送できる。従って、チェック弁を備えていないので、各押圧部材の駆動を逆転させて液体を逆流させることができる。
また、３本以上の液体流路を形成し、各液体流路にそれぞれ前記各バルブ室や計量室を設け、かつ各バルブ室や計量室に対応する押圧部材を設けて各液体流路毎に液体の移送タイミングを設定できるので、各液体流路毎の液体移送タイミングを所定位相だけずらすことで、一定量の液体を連続して移送することができ、脈動の少ないポンプにすることができる。
さらに、本発明は、従来のダイアフラムポンプのように、ダイアフラム全体を進退駆動するのではなく、１枚のダイアフラムにおいて、各バルブ室や計量室に対応する部分を個別に駆動しているので、ダイアフラム全体に比べて非常に狭い領域のみを駆動すればよく、ダイアフラム自体の変形等による液移送量の誤差を小さくできる。このため、液移送量が微量であっても、精度よく移送することができる。
その上、ダイアフラムを設けることで、押圧部材等の駆動手段側を、液体流路やバルブ室、計量室等の液体が流れる側と区画できる。従って、シール材を設ける必要が無く、その分、部品点数も少なくできる。
さらに、ダイアフラムは弾性変形可能なゴム等で構成されるため、銀ペーストやはんだペースト、シリカ粉が混入された樹脂などの粒子を含む液体であっても、粒子を潰すことなく吐出でき、液体にダメージを与えることなく移送できる。
また、本発明では、ダイアフラム密着面の中心軸部分に吸入流路または吐出流路の一方を形成し、ダイアフラム密着面の外周側に吸入流路または吐出流路の他方を形成しているので、吸入流路および吐出流路間を連通する３本以上の流体流路を中心軸部分から外周に向かって放射状や螺旋状に形成できる。さらに、各流体流路に対応して設けられた各押圧部材は、回転駆動源によってカムを回転させるだけで、カム面に追従して往復駆動される。このため、駆動装置本体は、端面にカム面を有するカムと、このカムを回転させるモータ等の回転駆動源と、各押圧部材をカム面に当接させるバネ等の当接用付勢手段と、各押圧部材を第１方向に付勢する押圧部材付勢手段とを備えて構成でき、ダイアフラムポンプを小型・軽量化できる。従って、各種製品の生産ラインにおいて、接着剤や各種ペースト等の吐出に本発明のダイアフラムポンプを利用する際にも、ロボットのアームに取り付けて、高速、高加速度で移動させることができ、生産ラインのタクトタイムの短縮を実現でき、生産性向上に寄与することができる。
さらに、本発明では、モータ等からなる回転駆動源でカムを回転させるだけで、各押圧部材を所定のタイミングで繰り返し動作させることができる。この際、各押圧部材の１サイクル動作毎の液体移送量は一定に設定できるため、カムの回転速度を調整するだけで、単位時間当たりの液体移送量を調整できる。従って、ダイアフラムポンプにおける液移送量の制御を非常に簡単に行うことができ、使い勝手の良いダイアフラムポンプ（ディスペンサ）を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１，２には、本発明の第１実施形態のダイアフラムポンプ１が示されている。
ダイアフラムポンプ１は、吸入ブロック２と、ポンプブロック３と、保持ブロック４と、モータ取付ブロック５と、駆動ユニット６とを備えている。各ブロック２〜５でダイアフラムポンプ１のケースが構成されている。
【００１６】
吸入ブロック２は、図３に示すように、平面略円形に形成され、周囲４箇所の貫通孔２１を介してポンプブロック３にねじ込まれるネジ１０によって、ポンプブロック３に着脱可能に取り付けられている。
また、ポンプブロック３および保持ブロック４は、保持ブロック４側からポンプブロック３にねじ込まれるネジ（図示略）によって互いに着脱可能に取り付けられている。
【００１７】
さらに、保持ブロック４およびモータ取付ブロック５は、図２に示すように、モータ取付ブロック５側からねじ込まれるネジ１１によって取り付けられている。
また、保持ブロック４には、モータ取付ブロック５を貫通して抜け止め用のネジ１２がねじ込まれている。
なお、各ネジ１１，１２はそれぞれ２本設けられ、各ネジ１１同士やネジ１２同士は、それぞれ各ブロック４，５の平面位置において略対角線上の位置に設けられている。
これらの各ブロック３，４，５には中心軸部分に貫通孔がそれぞれ形成され、後述するガイド部材３０やカム５１等が配置されている。
【００１８】
吸入ブロック２のポンプブロック３に対向する面（上面）には、図３に示すように、環状（リング状）のダイアフラム係止溝２２が形成されている。
ダイアフラム係止溝２２の内周側には、円弧状の吸入流路２３が形成されている。吸入流路２３および吸入ブロック２の側面間には、液供給孔となるポート２４が貫通して形成されている。
吸入ブロック２の側面には、継ぎ手１３が袋ナット１４で取り付けられ、前記ポート２４は継ぎ手１３に連通されている。継ぎ手１３には、図示略のシリンジやチューブが取り付けられ、吐出用の液体が供給される。
【００１９】
吸入ブロック２の上面において、吸入流路２３の内側には取付孔２５が複数形成されている。
また、吸入ブロック２の上面における中心軸部分には、吸入ブロック２の下面まで連続する貫通孔２６が形成されている。
貫通孔２６は、小径部と、その小径部の上面側および下面側にそれぞれ形成された大径部とを備えている。
【００２０】
この貫通孔２６には、吸入ブロック２の下面側から段付きのパイプ２７が挿入されている。パイプ２７と貫通孔２６間にはＯリング２７１が配置され、貫通孔２６とパイプ２７との隙間からの液漏れを防止している。
さらに、貫通孔２６には、ノズル２８が下面側から挿入されている。ノズル２８は、貫通孔２６にねじ込まれる固定ネジ２９で固定されている。
【００２１】
前記取付孔２５には、ベース部材７が取り付けられている。ベース部材７は、図４にも示すように、略円盤状に形成され、その下面に突設された５本のピンを前記取付孔２５に挿入することで取り付けられている。
ベース部材７の上面には、ポンプブロック３に対向するダイアフラム密着面である凹部形成面７１が設けられている。凹部形成面７１は、略円形に形成された平面部分で構成されている。この凹部形成面７１には、その中心軸部分に前記パイプ２７に挿通されるポート７２が形成され、その周囲に複数の凹部７３〜７５が形成されている。
すなわち、凹部形成面７１には、凹部形成面７１の外周に沿って形成された第１凹部７３と、その内周側に形成された第２凹部７４と、その内周側つまりポート７２の周囲に配置された第３凹部７５とが設けられている。各凹部７３〜７５は球面状の凹部とされている。
【００２２】
ベース部材７の側面には、第１凹部７３に連通する切欠７６が形成されている。各切欠７６は、吸入流路２３に連通され、吸入流路２３に供給された液体は切欠７６を介して各第１凹部７３に供給可能にされている。このため、吸入流路２３は、ポート２４に連通する部分から、少なくともベース部材７に設けられた５つの切欠７６に連通可能な位置まで延長されて、平面略Ｃ字状に形成されている。
第２凹部７４は、連通溝７７を介して第１凹部７３に連通され、連通溝７８を介して第３凹部７５に連通されている。第３凹部７５は、連通溝７９を介してポート７２つまり前記パイプ２７に連通されている。
【００２３】
従って、ベース部材７のダイアフラム密着面である凹部形成面７１に形成された第１凹部７３、第２凹部７４、第３凹部７５、切欠７６、連通溝７７〜７９により、ダイアフラム密着面に形成される凹溝が構成され、この凹溝およびダイアフラム８で区画される空間により液体流路が形成されている。この液体流路は、本実施形態では５個（５セット）設けられている。
【００２４】
各凹部７３，７４，７５は、ポート７２の中心から各凹部７３，７４，７５の中心までの長さが、徐々に小さくなるように設定されている。従って、各凹部７３，７４，７５は、ポート７２を中心として螺旋状（スパイラル状）に配置されている。
また、本実施形態においては、凹部７３〜７５は５セット配置され、各第１凹部７３同士はポート７２の周囲に３６０／５＝７２度ピッチで配置されている。他の第２凹部７４同士、第３凹部７５同士も７２度ピッチで配置されている。
さらに、本実施形態では、第１凹部７３により吸入側バルブ室用凹部が構成され、第２凹部７４により計量室用凹部が構成され、第３凹部７５により吐出側バルブ室用凹部が構成されている。
【００２５】
吸入ブロック２およびベース部材７の上面には、図２に示すように、ダイアフラム８が取り付けられている。すなわち、吸入ブロック２のリング状のダイアフラム係止溝２２にダイアフラム８の周端縁が配置されている。このダイアフラム８の端縁は、ネジ１０で固定された吸入ブロック２およびポンプブロック３で挟持されている。
【００２６】
ダイアフラム８は、弾性変形可能なゴム（合成ゴム、天然ゴム）等で構成された弾性体であり、略円盤状に形成されている。ダイアフラム８の上下両面は平面（フラット）状に形成されている。また、ダイアフラム８の厚さは約１mm程度とされている。
この際、吸入ブロック２の上面と、ポンプブロック３の下面との間は、例えば０．９mmなどと前記ダイアフラム８の厚さ寸法よりも僅かに小さくされている。このため、各ブロック２，３をネジ１０で組み付けた際には、ダイアフラム８の周縁部は、ブロック２，３で挟持されて圧縮され、ダイアフラム８は所定の圧力で保持される。
【００２７】
ポンプブロック３の中心の貫通孔部分にはガイド部材３０が配置されている。また、保持ブロック４の中心の貫通孔にはガイド押しリング４０および皿バネ４１が配置されている。そして、ガイド部材３０は、ガイド押しリング４０を介して皿バネ４１によってダイアフラム８側に付勢されている。
このため、ダイアフラム８は、ベース部材７の凹部形成面７１において凹部７３〜７５や連通溝７７〜７９以外の平面部分に所定の圧力で押し付けられる。従って、各凹部７３〜７５は、凹部形成面７１に密着されたダイアフラム８で区画され、切欠７６、連通溝７７〜７９のみで吸入流路２３、他の凹部７３〜７５、パイプ２７と連通可能に構成されている。このため、第１凹部７３およびダイアフラム８で区画された空間により吸入側バルブ室が構成され、第２凹部７４およびダイアフラム８で区画された空間により計量室が構成され、第３凹部７５およびダイアフラム８で区画された空間により吐出側バルブ室が構成されている。また、切欠７６や各連通溝７７〜７９およびダイアフラム８で区画された空間により、各連通路が構成されている。そして、液体流路は、これらの各バルブ室、計量室および連通路を備えて構成されている。
【００２８】
ガイド部材３０は、略円柱状に形成され、かつ、ベース部材７の各凹部７３〜７５の形成位置に対応するガイド孔３２が軸方向に貫通して形成されている。各ガイド孔３２は、軸方向の中間部に段差が形成されて直径が異なっており、下面側が小径孔部、上面側が小径孔部よりも径の大きな大径孔部とされている。
【００２９】
各ガイド孔３２には、押圧部材である押圧ロッド３３〜３５が挿入されている。すなわち、第１凹部７３に対応するガイド孔３２には、第１押圧ロッド３３がそれぞれ挿入され、第２凹部７４に対応するガイド孔３２には、第２押圧ロッド３４がそれぞれ挿入され、第３凹部７５に対応するガイド孔３２には、第３押圧ロッド３５がそれぞれ挿入されている。そして、吸入側バルブ室に対応して設けられた第１押圧ロッド３３により吸入側押圧部材が構成され、計量室に対応して設けられた第２押圧ロッド３４により計量室用押圧部材が構成され、吐出側バルブ室に対応して設けられた第３押圧ロッド３５により吐出側押圧部材が構成されている。
各押圧ロッド３３〜３５は、段付き形状とされ、ガイド孔３２内に配置されたコイルバネ３８によってダイアフラム８から離れる方向に付勢されている。
【００３０】
各押圧ロッド３３〜３５のダイアフラム８側の端面は球面状に形成されている。このため、各押圧ロッド３３〜３５をダイアフラム８側に移動すると、ダイアフラム８は各凹部７３〜７５の球面に密着するように構成されている。但し、連通溝７７〜７９は幅寸法が小さいため、連通溝７７〜７９内にダイアフラム８が入り込むことはなく、連通溝７７〜７９は常時連通状態に維持される。
一方、押圧ロッド３３〜３５の他方の端面には、略半球状の凹部が形成され、この凹部にはボール３９が収納されている。
【００３１】
モータ取付ブロック５は、保持ブロック４の貫通孔内に挿入される円筒状の挿入部５Ａと、前記ネジ１１，１２が挿通される貫通孔が形成されたフランジ部５Ｂとを備えて構成されている。また、モータ取付ブロック５の中心軸部分にも断面略円形の貫通孔が形成されている。
これらの保持ブロック４およびモータ取付ブロック５の貫通孔部分には、前記押圧ロッド３３〜３５を駆動する駆動手段が配置されている。
すなわち、保持ブロック４の内部貫通孔には駆動ユニット６で回転駆動されるカム５１が配置されている。このカム５１は、駆動ユニット６の出力軸６１に直接取り付けてもよいが、本実施形態では、スプラインボス５２、スプライン軸５３を介して出力軸６１に取り付けられている。すなわち、出力軸６１にはスプライン軸５３がピン５４により一体的に回転可能に取り付けられている。また、カム５１にはスプラインボス５２が圧入されている。スプラインボス５２およびカム５１は、スプライン軸５３に対して出力軸６１の軸方向にスライド移動可能に、かつスプライン軸５３および出力軸６１と一体に回転可能に構成されている。
【００３２】
カム５１およびスプラインボス５２は、ボールベアリング５５によってモータ取付ブロック５に対して回動自在に支持されている。ボールベアリング５５、スプラインボス５２およびカム５１は、スペーサリング５６を介して皿バネ５７によってガイド部材３０側に付勢されている。また、押圧ロッド３３〜３５はコイルバネ３８でカム５１側に付勢されているので、カム５１のカム面５１１は常にボール３９に当接されている。
皿バネ５７の付勢力は、各コイルバネ３８による付勢力の合計値よりも大きく設定されており、押圧ロッド３３〜３５は、カム５１、スプラインボス５２、ボールベアリング５５を介して皿バネ５７によってダイアフラム８に近づく方向つまり第１方向に付勢されている。従って、皿バネ５７によって、押圧部材である押圧ロッド３３〜３５を第１方向に付勢する押圧部材付勢手段が構成されている。
また、コイルバネ３８により、押圧ロッド３３〜３５をダイアフラム８から離れる方向つまり第２方向に付勢してカム５１のカム面５１１に当接させる当接用付勢手段が構成されている。
【００３３】
カム５１は、端面にカム面５１１が形成された端面カム（立体カム）で構成され、カム面５１１は、所定のカム線図に応じたカム形状を有している。すなわち、カム５１は、中心軸部分に貫通孔が形成され、その周囲にリング状にカム面５１１が形成されている。
本実施形態では、カム面５１１は９０°で１サイクルとされ、９０°から１８０°、１８０°から２７０°、２７０°から３６０°はその繰り返しであるため、０°から９０°の部分で説明する。なお、下記の説明において、ｙはカム面５１１の軸方向の位置を表し、カム面５１１が最もダイアフラム８側に近い部分をカム最低位置（ｙ＝０）、最も遠い部分をカム最高位置（本実施形態の一例では、例えばｙ＝０．５mm）とする。一方、ｘは、カム最低位置（ｙ＝０）に第１押圧ロッド３３のボール３９が当接されている状態を０°とし、その位置からのカム５１の回転角度つまりボール３９に対するカム面５１１の相対回転角度である。
【００３４】
カム５１の回転角度が０°から１２°までのカム面５１１は最低位置（ｙ＝０）の状態のままである。つまり、その部分のカム面５１１は、カム５１の回転軸に直交する平面で構成されている。
１２°から２４°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝(ｘ−12)2/864で表される二次曲線とされている。
２４°から３０°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝ｘ/36-1/2で表される直線である。
【００３５】
３０°から４２°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝-(ｘ−42)2/864+1/2で表される二次曲線である。
４２°から４８°までのカム面５１１は、カム最高位置（ｙ＝0.5）の状態のままである。
４８°から６０°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝-(ｘ−42)2/864+1/2で表される二次曲線である。
【００３６】
６０°から６６°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝-ｘ/36+2で表される直線である。
６６°から７８°までのカム面５１１は、円周方向の形状が、例えば、
ｙ＝(ｘ−78)2/864で表される二次曲線である。
７８°から９０°まではカム面５１１は、最低位置（ｙ＝０）の状態のままである。
【００３７】
上記の各カム面は、カム面５１１の中心軸から放射状に形成されている。すなわち、各カム面５１１の境界線は、カム面５１１の中心軸から放射状に配置される直線である。
【００３８】
従って、駆動ユニット６によってスプライン軸５３、スプラインボス５２、カム５１が回転すると、前記カム面５１１の形状に沿って、前記ボール３９および押圧ロッド３３〜３５は軸方向に進退する。押圧ロッド３３〜３５が凹部７３〜７５側に移動すると、ダイアフラム８の凹部７３〜７５に対応する部分（ダイアフラム８において押圧ロッド３３〜３５が当接する凹部対応部）および凹部７３〜７５で区画形成される各バルブ室や計量室の容積が減少し、最終的には凹部対応部が凹部７３〜７５の内面に密着する。すなわち、押圧ロッド３３〜３５は、容積減少動作を行う。
また、この状態から押圧ロッド３３〜３５が凹部７３〜７５から離れる方向に移動すると、ダイアフラム８の凹部対応部は密着していた凹部７３〜７５の内面から離れ、凹部７３〜７５およびダイアフラム８間に区画形成される各バルブ室や計量室の容積が増大する。すなわち、押圧ロッド３３〜３５は、容積増大動作を行う。
このため、本実施形態では、駆動ユニット６、スプライン軸５３、スプラインボス５２、カム５１、当接用付勢手段であるコイルバネ３８を備えて駆動手段が構成されている。
【００３９】
ここで、押圧ロッド３３〜３５とボール３９との摩擦係数は、ボール３９とカム面５１１の摩擦係数よりも低くなるように、各押圧ロッド３３〜３５、ボール３９、カム５１の材質、コーティング処理の有無、コーティング方法等が設定されている。
具体的には、ボール３９はタングステンカーバイト等の超硬質合金等で構成された硬質ボールとされている。また、カム５１も焼き入れ研磨された炭素工具鋼等の金属等で構成され、カム面５１１は硬質なものとされている。
一方、各押圧ロッド３３〜３５およびスプラインボス５２は、プラスチック（合成樹脂）などで構成されたものが利用できる。ここで、押圧ロッド３３〜３５は、通常、ボール３９に比べて軟質な樹脂材で構成されるが、その表面をＤＬＣコーティング等でボール３９と同程度の硬度としたものを利用しても良い。要するに、ボール３９との摩擦係数が、カム面５１１に比べて各押圧ロッド３３〜３５側が低くなるように、各材質等が選定されていればよい。なお、各押圧ロッド３３〜３５は、軟質といってもボール３９に比較してのことであり、カム面５１１の変位をボール３９および各押圧ロッド３３〜３５を介してダイアフラム８に伝達しなければならないため、そのような当接によって変形しないような強度は確保されている。
【００４０】
駆動ユニット６は、出力軸６１を回転可能な回転駆動源であればよく、各種モータが利用できる。本実施形態では、減速機付のサーボモータで構成されている。
保持ブロック４の側面には、ダイアフラムポンプ１を各種製造装置やロボットアーム等に取り付けるためのネジ穴が形成されている。
【００４１】
なお、本実施形態では、５系統の液体流路毎に液体の移送が実行されるため、各液体流路毎にポンプが構成されているといえる。つまり本実施形態では、液体流路に設けられた各バルブ室、計量室（凹部７３〜７５）、押圧ロッド３３〜３５、連通路（切欠７６、連通溝７７〜７９）、ダイアフラム８によって液体移送用の各ポンプが構成され、これら複数のポンプによって一定量の液体を脈動少なく連続的に移送できるダイアフラムポンプ１が構成されている。
【００４２】
このような本実施形態のダイアフラムポンプ１は、各押圧ロッド３３〜３５がカム５１のカム面５１１の形状に応じた動作を行うことで特許文献１のポンプと同様に動作する。
すなわち、各押圧ロッド３３〜３５の進退に応じて前記ダイアフラム８が凹部７３〜７５に密着する方向に移動して各バルブ室や計量室の容積を小さくしたり、凹部７３〜７５から離れる方向に移動して各バルブ室や計量室の容積を大きく広げることで、各バルブ室や計量室内への液体の吸入や各バルブ室や計量室からの液体の吐出が行われる。
具体的には、カム５１を回転させることで、前記計量室に対応して設けられた計量室用押圧部材である第２押圧ロッド３４を第１方向に移動してダイアフラム８の計量室に対応する部分を第２凹部７４に密着させて計量室を密閉し、かつ、吸入側バルブ室に対応して設けられた吸入側押圧部材である第１押圧ロッド３３を第２方向に移動してダイアフラム８の吸入側バルブ室に対応する部分を第１凹部７３から離して吸入流路２３から吸入側バルブ室に液体を吸入する吸入工程と、吐出側バルブ室に対応して設けられた吐出側押圧部材である第３押圧ロッド３５を第１方向に移動してダイアフラム８の吐出側バルブ室に対応する部分を第３凹部７５に密着させて吐出側バルブ室を密閉し、かつ、前記第２押圧ロッド３４を第２方向に移動してダイアフラム８の計量室に対応する部分を第２凹部７４から離して計量室の容積を増大させるとともに、第１押圧ロッド３３を第１方向に移動してダイアフラム８の吸入側バルブ室に対応する部分を第１凹部７３側に移動させて吸入側バルブ室の容積を減少させて吸入側バルブ室から計量室に液体を移送する第１移送工程と、前記吐出側バルブ室を密閉した状態のまま、前記第１押圧ロッド３３を第１方向に移動してダイアフラム８の吸入側バルブ室に対応する部分を第１凹部７３に密着させて吸入側バルブ室を密閉し、液体を吸入側バルブ室および吐出側バルブ室間に区画して計量する計量工程と、前記吸入側バルブ室を密閉した状態のまま、前記第２押圧ロッド３４を第１方向に移動して計量室の容積を減少させるとともに、第３押圧ロッド３５を第２方向に移動して吐出側バルブ室の容積を増大させて計量室から吐出側バルブ室に液体を移送する第２移送工程と、前記計量室を密閉し、第３押圧ロッド３５を第３凹部７５に近づく方向に移動して吐出側バルブ室の容積を減少させて吐出側バルブ室から吐出側のポート７２に液体を移送し、パイプ２７を経由してノズル２８から液体を吐出させる吐出工程とが、各ポンプで順次実効され、液体との吐出が行われる。
【００４３】
［押圧ロッドに対する付勢力の解除］
ダイアフラムポンプ１を組み立てる場合や、ポンプの駆動を停止している場合には、図５に示すように、前記ネジ１１を緩め、モータ取付ブロック５を保持ブロック４に対して第２方向にスライド移動させる。この際、モータ取付ブロック５は、ネジ１２の頭に係止されるまで移動可能である。
【００４４】
モータ取付ブロック５を第２方向に移動させると、皿バネ５７が配置されていたボールベアリング５５とモータ取付ブロック５との間隔も広がるため、皿バネ５７によってカム５１に加わる付勢力が解除される。従って、本実施形態では、モータ取付ブロック５によりバネ受け部材が構成され、このモータ取付ブロック５、前記ネジ１１，１２等を備えて付勢力解除手段が構成されている。
皿バネ５７の付勢力が解除されると、各押圧ロッド３３〜３５は、コイルバネ３８の付勢力で第２方向に移動される。そのため、押圧ロッド３３〜３５の下端（ダイアフラム８側の端部）は、ガイド部材３０の端面よりも上方に移動し、少なくとも押圧ロッド３３〜３５の下端がガイド部材３０から突出しない状態になる。
このため、ダイアフラム８を吸入ブロック２に装着する際に、モータ取付ブロック５を移動させて皿バネ５７の付勢力を解除しておけば、ダイアフラム８を平らな状態にセットできる。また、製造ラインなどで使用されるダイアフラムポンプ１は、夜間などのラインの停止時間帯に、前記モータ取付ブロック５を移動させて皿バネ５７の付勢力を解除しておけば、ダイアフラム８に押圧ロッド３３〜３５による押圧力が常時加わることを防止できる。
【００４５】
このような本実施形態によれば、特許文献１と同様の効果が得られる他、次のような効果がある。
（１）押圧ロッド３３〜３５をダイアフラム８側に向かって付勢する皿バネ５７の付勢力を解除できるように構成したので、ガイド部材３０から押圧ロッド３３〜３５が突出していない状態でダイアフラム８をセッティングできる。このため、押圧ロッド３３〜３５が突出した状態でダイアフラム８をセットしていたために、周期的な吐出量誤差が生じていた従来のダイアフラムポンプに対し、本実施形態のダイアフラムポンプ１は、ダイアフラム８を平らにセットできるので、周期的な吐出量誤差の発生を防止できる。
【００４６】
（２）また、ダイアフラムポンプ１を使用していない際に、前記モータ取付ブロック５を移動させておけば、ダイアフラム８に押圧ロッド３３〜３５による押圧力が加わることを解除できる。このため、ダイアフラム８が押圧ロッド３３〜３５で常時押圧されている場合には、ダイアフラム８に永久変形が生じ、ダイアフラム８を交換する期間も短縮されてしまうが、本実施形態ではダイアフラムポンプ１の未使用時には押圧ロッド３３〜３５による押圧力が加わることがなく、ダイアフラム８も永久変形し難くできる。このため、ダイアフラム８を交換するまでの期間も長くでき、ダイアフラム８の交換コストも低減できる。
【００４７】
（３）さらに、モータ取付ブロック５の第２方向への移動を規制するネジ１２を設けているので、前記ネジ１１を外した際にモータ取付ブロック５と、保持ブロック４とが完全に離れてしまうことを容易に防止できる。このため、再度、モータ取付ブロック５および保持ブロック４を接合する際には、前記ネジ１１を締め付けるだけでよく、ダイアフラムポンプ１を簡単な操作で使用可能な状態に戻すことができる。
【００４８】
（４）また、モータ取付ブロック５は、挿入部５Ａを保持ブロック４内の貫通孔に挿入しているので、前記ネジ１１を緩めることで、モータ取付ブロック５を保持ブロック４に対して容易にスライド移動することができる。このため、ネジ１１を緩めるという簡単な操作で皿バネ５７の付勢力を解除でき、操作性も向上できる。その上、皿バネ５７の付勢力を解除するための構造も簡単であるため、コストも低減できる。
【００４９】
（５）皿バネ５７とは別に、ガイド部材３０をダイアフラム８側に付勢する皿バネ４１を設けているので、ダイアフラム８をベース部材７の凹部形成面７１に所定の押圧力で密着させることができる。このため、ガイド部材３０やベース部材７の加工精度が多少低くても、ベース部材７の各凹部７３〜７５を確実に区画でき、液体の移送量の精度低下を防止できる。
【００５０】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５１】
本発明の液体吐出装置は、弾性体としてダイアフラム８を用いたものに限らず、弾性体としてチューブを用いたチューブポンプでもよい。すなわち、押圧部材をチューブに近づく第１方向に移動してチューブを押し潰すことでチューブを閉塞したり、チューブから離れる第２方向に移動して押し潰されていたチューブを開放することで、吸入側バルブや吐出側バルブを開閉し、また、各バルブ間に配置された計量室の容積を変化させて、液体の吸入や吐出を行えばよい。
【００５２】
カム５１を駆動する駆動機構の構造としては前記実施形態のものに限らない。例えば、スプラインボス５２やスプライン軸５３を用いずにカム５１を直接出力軸に固定してもよい。
また、モータとしては、ステッピングモータ、サーボモータ、シンクロナスモータ、ＤＣモータ、インダクションモータ、レバーシブルモータ、エアモータ等の種々のモータを利用することができる。
【００５３】
また、ダイアフラム８の材質は、ゴム製のものに限らず、フッ素樹脂等とゴム等を積層したものでもよい。このような構成によれば、ダイアフラム８の液に接する面を耐薬品性能が高いフッ素樹脂等で構成することで、使用できる液体の種類を大幅に増やすことができ、各種用途に利用できる。要するに、ダイアフラム８としては、押圧ロッド３３〜３５による押圧力で変形可能であり、かつ押圧ロッド３３〜３５の押圧力が解除された際には元の状態に戻ることができる弾性変形可能な材質であればよい。
なお、フッ素樹脂等のゴムに比べて変形し難い材質のものを利用した場合には、凹部７３〜７５の深さ寸法を例えば０．１mm程度に小さくしたり、形状等を工夫して、変形量の少ないダイアフラム８でも凹部７３〜７５に密着できるように構成すればよい。要するに、凹部７３〜７５の形状、寸法は、使用するダイアフラム８の材質や液体の移送量に応じて適宜設定すればよい。
【００５４】
前記実施形態は、ベース部材７を吸入ブロック２と別体に構成していたが、吸入ブロック２にダイアフラム８に密着する凹部形成面を形成してもよい。但し、ベース部材７を吸入ブロック２と別体で構成すれば、例えば、ベース部材７を樹脂製成形品などで構成でき、例えば金属製とされる吸入ブロック２に切削加工などで各凹部７３〜７５を形成する場合に比べて、加工精度を向上できる。
また、押圧部材付勢手段の構成は皿バネ５７に限らず、押圧部材を第１方向に付勢できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】前記実施形態の要部の断面図である。
【図３】前記実施形態の吸入ブロックを示す平面図である。
【図４】前記実施形態のベース部材の凹部形成面を示す平面図である。
【図５】前記実施形態の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ダイアフラムポンプ、２…吸入ブロック、３…ポンプブロック、４…保持ブロック、５…モータ取付ブロック、６…駆動ユニット、７…ベース部材、８…ダイアフラム、３０…ガイド部材、３３…第１押圧ロッド、３４…第２押圧ロッド、３５…第３押圧ロッド、３８…コイルバネ、４１…皿バネ、５１…カム、５７…皿バネ、７１…凹部形成面、７３…第１凹部、７４…第２凹部、７５…第３凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009007980.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009007980.tif 000007