液体定量吐出バルブ
【課題】ニードル弁体の進退による液体の定量吐出に当って、ニードル弁体の移動に起因する液室内の圧力変動を相殺して、高精度で安定した液体吐出および吐出停止を行うこと。
【解決手段】吐出口を閉止開放するニードル弁体の進退移動に同期して、その弁体の移動によって生じる液室内の圧力変動を相殺するような方向に、液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備える。
【解決手段】吐出口を閉止開放するニードル弁体の進退移動に同期して、その弁体の移動によって生じる液室内の圧力変動を相殺するような方向に、液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘性流体、粘稠物質等をも含む液体の定量吐出装置に用いられるのに好適な吐出バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体定量吐出装置は、たとえば半導体製造工程において、ペースト等の電子材料を基板上に規則的にまたは不規則にポイント塗布、線状塗布等するに当って使用されている。このような液体定量吐出装置において、液体貯留容器からピストンのような加圧手段によって押し出される液体は、吐出バルブの開閉量および開閉時間等によってその吐出量が制御されるようになっている。このような吐出バルブには各種タイプのものがあり、吐出されるべき液体の種類や単位時間当たりに吐出されるべき液体の量等によって適切な吐出バルブが使い分けされている。特に、ニードルバルブと呼ばれる吐出バルブは、液室内に移動可能に設けられた鋭角な先端を有するニードル弁体と、ニードル弁体の先端部を受けるように設けられ、吐出口に通じる小さな開口を中央部に形成した弁座とを含み、ニードル弁体の先端が弁座中央部の開口を塞ぐことによって液体吐出を停止させ、開口から離れることによって液体吐出を行うように構成されているため、ニードル弁体の微小なストローク調整に対する弁座開口の有効断面積の変化が少ないという特性を有しており、その特性のゆえに、液体の微量吐出に好適であるとされている。このようなニードルバルブは、本出願人によって出願された、「液体定量吐出装置」を表題とする特願平10-309179 号（出願日：平成10年10月29日）に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、このようなニードルバルブを用いて液体定量吐出を行う際には、液体吐出口に連通する開口を有して形成されている液体室内に占めるニードル弁体の割合が変化する、すなわち、液室内でのニードル弁体の占有体積の変化が起こるので、これによって液室内の液圧の変化が起こり、その結果、吐出される液体の吐出速度 (吐出量) が微妙に変化してしまうという問題がある。このようなニードル弁体の占有体積は、バルブ開放時には最小であるが、開放時から閉鎖時に向かう際には次第に増加し、閉鎖時には最大となり、液体の吐出量に影響を与えることになる。特に、吐出量が微量かつ一定であることが要求されている場合には、小さな体積変化でも吐出量の変動要素として大きく作用することになる。
【０００４】
本発明の主たる目的は、上記ニードルバルブが抱える問題点を解消することにあり、液体の微小吐出を高精度でしかも安定的に行うと共にその吐出停止をすばやく行うことができる液体定量吐出バルブを提供することにある。本発明の他の目的は、液体の吐出口を開閉させるニードル弁体の移動に伴う液室内の液圧の変化を相殺するように、液室の体積を増減させる圧力補償手段を備えた液体定量吐出バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の液体定量吐出バルブは、液体貯留容器に連通する入口孔と、その入口孔から導入された液体を収容する液室と、その液室の液体が吐出されるべき出口孔とを有して形成されたバルブ本体と、液室内において第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられたニードル状の弁体と、その弁体の第１位置において弁体の先端を受けて上記出口孔が閉鎖されるように形成された弁座と、上記弁体の移動に伴う液室内の液圧の変動を相殺するように、上記弁体の移動に同期して、液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
このような液体定量吐出バルブにおけるニードル状の弁体は、第１位置と第２位置との間の移動によって液体の吐出量を制御するように構成されるが、この移動によって生じる液室内における弁体の占有体積の変化、すなわち液圧の変化が圧力補償手段の作動によって同時に相殺されるので、液室内の液圧は常に所定の値に保持され、バルブ作動中の吐出流速を一定に保持することができる。特に、小さな寸法および体積のニードル弁体の移動による微小な液圧の変動を有効に吸収することができるので、液体吐出を高精度でかつ安定的に行うことができる。
【０００７】
本発明の液体定量吐出バルブは、そのバルブ本体をシリンダーの形態に構成することができ、そのような形態においては、ニードル弁体の後端は、シリンダー内のピストンに連結され、圧力補償手段は、上記ピストンと独立に設けられその一部が上記液室内に臨んで配設された圧力補償ピストンからなり、上記ピストンの移動によって生じる液室内における弁体の占有体積の変化は、上記圧力補償ピストンを上記ピストンの移動方向と反対の方向へ移動させることによって相殺されるように構成される。
【０００８】
このような構成によれば、圧力補償ピストンがシリンダーのピストンの進退変位と同時に作動し、圧力補償ピストンの液室内に臨ませた一端が液室内に占める体積がピストンの進退変位に伴って変化するので、吐出口およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、バルブが開放作動するときは、吐出口近傍部分に占めるニードル弁体の体積が減少し、逆に、バルブを閉止作動させるときはニードル弁体の占有体積が増加することになるので、前者の場合には、圧力補償ピストンを進出変位させて、その一端が液室内に進出させることで、吐出近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、その圧力補償ピストンを後退変位させて、その一端を液室から後退させることで、液圧の増加を防止することができる。
【０００９】
本発明においては、ニードル弁体の第1位置から第２位置までのストローク長を調整するための手段が設けられるのが好ましく、弁体のストローク長の調整によって液体の吐出流速を所望の値に設定することができる。
さらに、ニードル弁体の移動および圧力補償手段を形成するアクチュエータの駆動は、それぞれ電磁駆動手段によって行うように構成することもできる。このような場合には、ニードル弁体の後端は、バルブ本体の外側に配設した第１の電磁駆動手段に接続され、上記アクチュエータは、バルブ本体の外側に配設した第２の電磁駆動手段に接続される。
【００１０】
上記第１および第２電磁駆動手段のそれぞれは、ステップモータおよびその回転を直線運動に変換する機構とから構成することができる。
また、上記第１電磁駆動手段は、弁体の後端に接続された第１のプランジャーと、その第１のプランジャーを駆動させる第１の磁気コイルとから構成すると共に、上記第２電磁駆動手段は、アクチュエータの一端に接続される第２のプランジャーと、その第２のプランジャーを磁気的に駆動させる第２の磁気コイルとから構成することもできる。
このように構成された吐出バルブは、液室内の弁座近傍に圧力センサーを配置して液圧を検出し、この検出結果に基づいて、第１電磁駆動手段と第２電磁駆動手段の駆動方向および駆動時間をそれぞれ制御するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、液体の吐出口を開閉させるニードルバルブ弁体の移動に際して、圧力補償手段がニードル弁体の移動によって生じる液圧の変動を相殺する如く液室の体積を増減させるので、液体の微小吐出を高精度でしかも安定的に行うことができる。特に、従来のような、液体吐出時の液室の圧力低下による現象、たとえば液体に大気が混入したり、吐出口から液室方向へ液体が戻ってしまうといった不都合が解消され、ニードル弁体を作動させた直後から一定の吐出流速での液体吐出を行うことができると共にすばやく液体吐出を停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の液体定量吐出バルブの実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図であり、図中１０は吐出バルブとしてのニードルバルブの全体を示す。このニードルバルブは複動型のエアシリンダー１２の形態に構成されたバルブ本体を有し、このバルブ本体内には、液体貯留容器 (図示を省略する) に連通する入口孔、すなわち液体導入口１４を介して液室１６に導入される加圧液体を吐出口１８から定量的に排出させるためのニードル弁体２０が配設されている。このニードル弁体２０は、エアシリンダー１０内のピストン２４によって昇降されるように構成され、ニードル状の先端が弁座２２中央部の開口に接触して液体の吐出を停止させている第１の位置と、第１の位置から上方に向かって所定の距離だけ離れた位置であって、吐出口から排出される液体の最大吐出量を与えるような第２位置との間でスムーズに移動できるようになっている。
【００１３】
すなわち、ニードル弁体２０の後端はピストン２４に接続され、その先端は弁座２２の中央部に形成した吐出口１８に通じる開口に向けて配置されている。このようなニードル弁体２０を移動させるピストン２４は、バルブ本体に設けた空気室３０内にスライド可能に配設され、ポートａ１から圧縮空気を供給することによってニードル弁体２０を降下させ、ポートａ２から圧縮空気を供給することによってニードル弁体２０を上昇させるように構成される。
【００１４】
また、隔壁２５によって空気室３０と区画されると共に隔壁２７によって液室１６と区画される他の空気室３２には、ピストン２４と独立に他のピストン２６（以下、圧力補償ピストン）がスライド可能に配設されている。この圧力補償ピストン２６は、その中央部においては、ピストン２４に固定されたニードル弁体２０が挿通され、ニードル弁体２０のスムーズな移動を妨げないように構成される。圧力補償ピストン２６は、隔壁２７に設けた開口を通過して液室１６内へ突出する突出部２６ａを有しており、空気室３２に設けたポートｂ１から圧縮空気を供給することによって上昇され、ポートｂ２から圧縮空気を供給することによって下降されるように構成される。
【００１５】
このような圧力補償ピストン２６は、その突出部２６ａがニードル弁体２０の移動に際して、液室内で生じるニードル弁体２０の占有体積の変化を相殺するように突出量が調整される。すなわち、ニードル弁体２０が図１に示されるような第１位置を離れて、第２位置に向かう場合には、液室１６内に占めるニードル弁体２０の体積が減小して液室１６の液圧が上昇するので、その圧力上昇を相殺するために、圧力補償ピストン２６を下降させて突出量を増加させ、一方、ニードル弁体２０が第２位置から第１位置に向かう場合には、液室16内に占めるニードル弁体２０の体積が増加して液室１６の液圧が降下するので、その圧力降下を相殺するために、圧力補償ピストン２６を上昇させて突出量を減少させるように構成される。
【００１６】
上記ピストン２４の移動およびその移動に同期した圧力補償ピストン２６の移動は、エアコンプレッサ３４から供給される圧縮空気を電磁切換弁３６によって流路ＸおよびＹを相互に切換えることで行われる。流路Ｘはピストン２４側の空気室３０のポートａ１と圧力補償ピストン２６側の空気室３２のポートｂ１に接続され、一方、流路Ｙはピストン２４側の空気室３０のポートａ２と圧力補償ピストン２６側の空気室３２のポートｂ２に接続されるように構成する。
【００１７】
上記の如く構成された本発明の液体定量吐出バルブは、ニードル弁体２０の作動と圧力補償ピストンの作動とを同期して行なうことができるので、吐出流速を常に一定に保つことができる。特に、閉鎖状態にあるニードル弁体２０が開放される際に、液室内の圧力低下による現象、たとえば液体に大気が混入したり、吐出口から液室方向へ液体が戻ってしまうといった不都合を解消できるので、ニードル弁体２０を作動させた直後から一定の吐出流速での液体吐出を行うことができると共にすばやく液体吐出を停止することができる。
【００１８】
なお、ピストン２４の外周面と空気室３０の側壁面との間、ニードル弁体２０と隔壁２５との間、圧力補償ピストン２６の外周面と空気室３２の側壁面との間、突出部２７の外周面と隔壁２７との間、およびニードル弁体２０と圧力補償ピストン２６の挿通孔との間の各シーリングはＯリングによって行われる。
【００１９】
図２は本発明の第２の実施形態を示す断面図であり、第１の実施態様と同一または類似の部分は同一の符号で示される。
この実施態様は、ピストン２４と圧力補償ピストン２６のそれぞれについて、ストローク長を調整する手段を設けた例を示す。
ニードルバルブ本体１２の上部から空気室３０内にねじ込まれた雄ねじ４４は、ピストン２４の変位量、すなわちニードル弁体２０の第１位置から第２位置までのストローク長を調整するためのものである。ねじ４４を所定の距離だけねじ込むことによって、ニードル弁体２０の第２位置をより下方にシフトさせることができ、したがって、ニードルバルブの開度を所望の値に調整することができる。
【００２０】
また、空気室３０と空気室３２とを区画する隔壁２５の外側から空気室３２内にねじ込まれた雄ねじ４６は、同じく圧力補償ピストン２６の変位量を調整するためのものであり、このような調整は、上記ピストン２４の変位量の調整に伴って行われることが望ましい。たとえば、ねじ４４の先端を空気室３０内に突出させてニードル弁体２０のストロークを小さくした場合 (開度を小さくした) には、ニードル弁体２０の液室１６内で占める体積の増減幅も小さくなるので、そのような増減幅に見合った圧力補償ピストン２６のストローク長の調整が必要となるからである。
【００２１】
上記のようなストローク長を調整する手段としての、雄ねじ４４および４６にマイクロメータを取り付けると、各ピストンのストローク量を手動でしかも定量的に調整することができる。
上述した第１および第２の実施態様においては、圧力補償手段としてピストンを用いたが、これに限定されるべきでなく、ニードル弁体２０の移動に伴う液室１６内における占有体積の変化を相殺するように、弁体の移動に同期して液室の体積を変化させることができる手段、たとえば、ダイアフラムやベローズで構成してもよい。
【００２２】
図３は本発明の第１の実施態様にかかるニードルバルブを液体定量吐出システムに適用した場合のシステム概略図である。図において、符号１は液体貯留容器を示し、ここでは、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、ホルダ４は、シリンジ３の着脱を可能ならしめている。
【００２３】
このような液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加る加圧手段５は、エアシリンダ６にて構成してなり、それのピストンロッド７の先端に、好ましくはシリンジ３に気密に内接してそこへ進入するプランジャ８を取付ける。このような液体貯留容器１は、液体流路９を介して、ニードルバルブのバルブ本体に接続される。図４においては、バルブ本体の内部構造は省略しているが、ここでは第１の実施態様で説明したようなニードルバルブが採用される。流路９はバルブ本体１２に形成された液体導入口１４に接続され、液室１６は弁座２２の中央部に形成した開口を介して吐出口１８に至っている。この液室１６内で進退変位して吐出口１８を開閉するニードル弁体２０は、エアシリンダ１０によって作動されるように構成され、ニードル弁体２０の先端は弁座２２の中央開口に向けて配置されると共にその後端はシリンダ１０のピストン２４に連結されている。さらに、液室１６とピストン２４との間に、ピストン２４から独立した液体圧力補償ピストン２６が配設されている。この圧力補償ピストン２６は、ピストン２４の空気室３２へ加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、液室１６の容積を低減すべく、そして、液室１６側の空気室２７へ加圧空気を供給してそれを後退変位させた場合には、液室１６の容積を増加させるべく機能する。
【００２４】
従って、吐出口１８の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２６を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２６を幾分後退変位させることにより所期した通りの液圧を実現することが可能となる。
さらにここでは、液体貯留容器１を加圧するエアシリンダ６およびニードル弁体２０を進退させる複動型のエアシリンダ１０を、それぞれの電磁切換弁５２,３６に接続するとともに、これらの電磁切換弁５２, ３６を、予め入力された時間信号に基づいて作動コントロールする制御手段５４に接続し、また、エアシリンダ６への加圧空気の供給を司る一方の電磁切換弁５２を、たとえば手動減圧弁５６を介して加圧空気供給源３３に、そして、他方の電磁切換弁３６を加圧空気供給源３４に直接的に、それぞれ接続する。
【００２５】
このように構成してなる定量吐出装置では、液体の定量吐出に当たり、制御手段５４からそれぞれの電磁切換弁５２, ３６に信号を出力して、エアシリンダ６に、手動減圧弁５６によって設定された空気圧力を供給して、プランジャ８を所要の力で圧下すると共に、それとタイミングを合わせて、エアシリンダー１０の入力ポートａ２およびｂ２に、予め設定された空気圧力を供給して、ピストン２４を上昇させてニードル弁体２０を第１位置から第２位置まで上昇させ、かつそのニードル弁体２０が液室１６内で占める体積の減少分を相殺するように圧力補償ピストン２６を下降させることによって、所要の圧力に加圧された液体を、吐出口１８から、それの開口面積との関連で特定される一定時間吐出させることができるので、液体の定量吐出をタイムラグなしに高い精度で行うことができる。
【００２６】
この一方で、定量吐出の終了に当たっては、制御手段５４から電磁切換弁５２, ３６への吐出終了信号に基づいて、エアシリンダ６への加圧空気の供給を停止すると同時に、エアシリンダー１０のポートａ１およびｂ１に加圧空気を供給して、ピストン２４を下降させてニードル弁体２０を第２位置から第１位置まで下降させ、かつニードル弁体２０が液室１６内で占める体積の増加分を相殺するように圧力補償ピストン２６を上昇させることによって、吐出口１８をニードル弁体２０をもって機械的に確実に閉止する。従って、吐出口１８からの液体の流出は、ニードルバルブ１０の閉止をもって完全に停止されることになり、ニードルバルブ１０の閉鎖中の液洩れのおそれは十分に除去されることになる。
【００２７】
なお、この場合、ニードルバルブ１０を構成する、小さな寸法および体積のニードル弁体２０は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に後退および進出して吐出口１８の開閉を行うので、ニードルバルブ１０の開閉の確実性と併せて、すぐれた応答性を実現することができる。
【００２８】
上述したようなニードルバルブを用いた液体定量吐出装置においては、液体の吐出の開始に伴うニードル弁体２０の後退変位によって、そのニードル弁体２０の液室１６内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２６を進出させ、逆に、ニードル弁体２０の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２６を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
【００２９】
図４は本発明の第３の実施態様を示す断面図である。この実施態様においては、液室１６内でのニードル弁体２０の第１位置と第２位置との間の移動は、モータ駆動によって行われ、ニードル弁体２０の後端は、モータ４２の回転を直線運動に変換する機構４４に接続される。さらに圧力補償手段としては、モータ駆動されるアクチュエータ４６により構成され、アクチュエータ４６の一端を液室16内に臨ませ、他端をモータ４８の回転を直線運動に変換する機構５０に接続してなる。ニードル弁体２０およびアクチュエータ４６とバルブ本体１２との間のシーリングはＯリングによって行われている。
【００３０】
このようなモータ駆動によるニードル弁体２０の昇降（進退）およびアクチュエータ４６の液室１６内への進退動作は、制御装置３７によって制御される。ニードル弁体２０の第１位置から第２位置までの移動(液体の吐出)に際しては、ニードル弁体２０の液室１６内に占める体積の減少分を相殺すべく、アクチュエータ４６が液室１６内に進入し、反対に、ニードル弁体２０の第２位置から第１位置までの移動（液体の吐出停止）に際しては、ニードル弁体２０の液室１６内に占める体積の増加分を相殺すべく、アクチュエータ４６が液室１６内から後退するように、それぞれのモータ４２および４８が同期して駆動される。
【００３１】
図５は本発明の第４の実施態様を示す概略的断面図である。この実施態様においては、液室１６内でのニードル弁体２０の第１位置と第２位置との間の移動は、電磁駆動装置５９によって行われる。この電磁駆動装置５９は、ニードル弁体２０の後端に接続されたプランジャー６０を磁気駆動するための磁気コイル６２と、磁気コイル６２により発生される磁界の安定化のための固定コア６４とを備える。プランジャー６０は、その下端および上端においてそれぞれコイルスプリング６６、６８よって支持され、図示した状態では、コイルスプリング６６はプランジャー６０を押し上げ、コイルスプリング６８は押し下げており、全体としては、プランジャー６０に連結されたニードル弁体２０が吐出口１８を閉じるように構成されている。すなわち、このようなプランジャー６０は、常態では、コイルスプリング６８による優勢なばね力の作用で下方に押し下げられている。この状態からプランジャー６０を上方に移動させて、吐出口１８を開放するには、前記ばね力に抗して移動できるような電流を、制御装置８０から磁気コイル６２に対して供給することにより行われる。また、このような電流の供給を停止した際には、プランジャー６０はコイルスプリング６８のばね力によって押し下げられるので、吐出口１８は即座に閉鎖される。
【００３２】
一方、上記ニードル弁体２０の移動に伴う液室１６の体積変化を相殺するための圧力補償手段は、電磁駆動装置６９によって進退されるアクチュエータ７０から構成される。この電磁駆動装置６９は、アクチュエータ７０と一体的に形成されたプランジャー７１と、このプランジャー７１を磁気駆動するための磁気コイル７２と、磁気コイル７２により発生される磁界の安定化のための固定コア７４とを備える。
【００３３】
電磁駆動装置６９の作動は、制御装置８０から磁気コイル７２に所定の電流を供給することによって行なわれ、プランジャー７１は電流の供給を受けた磁気コイル７２が発生する磁場との相互作用で左方または右方に移動されるように構成される。
このプランジャー７１は、その両端において板ばね７６およびコイルスプリング７８によってそれぞれ支持されている。図示した状態では、板ばね７６はプランジャー７１を右方に押し、スプリングコイル７８は左方に押しているが、板ばね７６の優勢なばね力によってプランジャー７１は右方に付勢されており、アクチュエータ７０の先端が液室１６内に若干突出するように配設されている。
【００３４】
このような状態から、ニードル弁体２０を液室１６内で上方に移動させる際には、制御装置８０から電磁駆動装置５９に所定の電流が供給されて、磁気コイル６２が励磁されると共に、それに同期して、電磁駆動装置６９にも所定の電流が供給されて、磁気コイル７２が励磁される。制御装置８０から磁気コイル６２に供給される電流は、ニードル弁体２０を第１位置から第２位置までの距離だけ移動させるような値に予め設定され、同様に、磁気コイル７２に供給される電流は、液室１６内においてニードル弁体２０が占める体積の減少分を相殺するような距離だけ、アクチュエータ７０を移動させるような値に予め設定されているので、ニードル弁体２０の上方移動による液室１６内の圧力変動は、アクチュエータ７０の液室１６内への進入により相殺されることになる。
【００３５】
このような電流の供給を停止した際には、ニードル弁体２０は、コイルスプリング６８のばね力によって、第２位置から第１位置まですばやく押し下げられると同時に、プランジャー７１は、板ばね７６のばね力によって、元の位置に向かって右方にすばやく移動される。このようなニードル弁体２０の下方への移動に際しても、プランジャー７１によって液室１６内の圧力変動が相殺されるので、液室１６内の圧力は常に一定に保たれる。
したがって、バルブが開放の状態から閉止の状態に移る際に、従来のようにペースト等の液体吐出速度が増加することがないので、均一幅の線描画塗布に好適である。
【００３６】
以上説明したようなニードルバルブを液体定量吐出装置に適用する場合には、液体の塗布対象物としてのワークが、液体の吐出タイミング等との関連の下で適宜に変位する場合には、吐出バルブとしてのニードルバルブの位置を固定して使用に供することができる。
【００３７】
しかるに、ワークが特定位置に位置決め固定されるものであるときは、ニードルバルブを所要の位置および方向へ移動させることが必要となる。
かかる場合には、たとえば、ニードルバルブ２を直角座標型の三次元マニピュレータに取付け、このマニピュレータを、上述した制御装置からの信号に基いて位置信号を出力するコントローラによって作動させることで、ニードルバルブの吐出口１８を三次元座標系の所要の位置にもたらすことができ、コンベアにてタクト搬送等されるワークに用いて、すぐれた塗布効率をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】第１の実施態様にかかるニードルバルブを液体定量吐出システムに適用した場合の概略的な説明図である
【図４】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 液体貯留容器
３ シリンジ
４ ホルダ
５ 加圧手段
６ シリンダー
７ ロッド
８ プランジャ
９ 液体流路
１０ ニードルバルブ
１２ バルブ本体
１４ 液体導入口
１６ 液室
１８ 吐出口
２０ ニードル弁体
２２ 弁座
２４ ピストン
２５，２７ 隔壁
２６ 圧力補償ピストン
３０，３２ 空気室
３４ 圧縮空気供給源
３６ 電磁切換弁
３７ 制御装置
３８，４０ 調整ねじ
４２ モータ
４４ 変換機
４６ アクチュエータ
４８ モータ
５０ 変換機
５２ 電磁切換弁
５４ 制御装置
５６ 手動減圧弁
５９、６９ 電磁駆動装置
６０、７１ プランジャー
６２、７２ 磁気コイル
６４、７４ 固定コア
６６、６８、７８ コイルスプリング
７０ アクチュエータ
８０ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘性流体、粘稠物質等をも含む液体の定量吐出装置に用いられるのに好適な吐出バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体定量吐出装置は、たとえば半導体製造工程において、ペースト等の電子材料を基板上に規則的にまたは不規則にポイント塗布、線状塗布等するに当って使用されている。このような液体定量吐出装置において、液体貯留容器からピストンのような加圧手段によって押し出される液体は、吐出バルブの開閉量および開閉時間等によってその吐出量が制御されるようになっている。このような吐出バルブには各種タイプのものがあり、吐出されるべき液体の種類や単位時間当たりに吐出されるべき液体の量等によって適切な吐出バルブが使い分けされている。特に、ニードルバルブと呼ばれる吐出バルブは、液室内に移動可能に設けられた鋭角な先端を有するニードル弁体と、ニードル弁体の先端部を受けるように設けられ、吐出口に通じる小さな開口を中央部に形成した弁座とを含み、ニードル弁体の先端が弁座中央部の開口を塞ぐことによって液体吐出を停止させ、開口から離れることによって液体吐出を行うように構成されているため、ニードル弁体の微小なストローク調整に対する弁座開口の有効断面積の変化が少ないという特性を有しており、その特性のゆえに、液体の微量吐出に好適であるとされている。このようなニードルバルブは、本出願人によって出願された、「液体定量吐出装置」を表題とする特願平10-309179 号（出願日：平成10年10月29日）に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、このようなニードルバルブを用いて液体定量吐出を行う際には、液体吐出口に連通する開口を有して形成されている液体室内に占めるニードル弁体の割合が変化する、すなわち、液室内でのニードル弁体の占有体積の変化が起こるので、これによって液室内の液圧の変化が起こり、その結果、吐出される液体の吐出速度 (吐出量) が微妙に変化してしまうという問題がある。このようなニードル弁体の占有体積は、バルブ開放時には最小であるが、開放時から閉鎖時に向かう際には次第に増加し、閉鎖時には最大となり、液体の吐出量に影響を与えることになる。特に、吐出量が微量かつ一定であることが要求されている場合には、小さな体積変化でも吐出量の変動要素として大きく作用することになる。
【０００４】
本発明の主たる目的は、上記ニードルバルブが抱える問題点を解消することにあり、液体の微小吐出を高精度でしかも安定的に行うと共にその吐出停止をすばやく行うことができる液体定量吐出バルブを提供することにある。本発明の他の目的は、液体の吐出口を開閉させるニードル弁体の移動に伴う液室内の液圧の変化を相殺するように、液室の体積を増減させる圧力補償手段を備えた液体定量吐出バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の液体定量吐出バルブは、液体貯留容器に連通する入口孔と、その入口孔から導入された液体を収容する液室と、その液室の液体が吐出されるべき出口孔とを有して形成されたバルブ本体と、液室内において第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられたニードル状の弁体と、その弁体の第１位置において弁体の先端を受けて上記出口孔が閉鎖されるように形成された弁座と、上記弁体の移動に伴う液室内の液圧の変動を相殺するように、上記弁体の移動に同期して、液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
このような液体定量吐出バルブにおけるニードル状の弁体は、第１位置と第２位置との間の移動によって液体の吐出量を制御するように構成されるが、この移動によって生じる液室内における弁体の占有体積の変化、すなわち液圧の変化が圧力補償手段の作動によって同時に相殺されるので、液室内の液圧は常に所定の値に保持され、バルブ作動中の吐出流速を一定に保持することができる。特に、小さな寸法および体積のニードル弁体の移動による微小な液圧の変動を有効に吸収することができるので、液体吐出を高精度でかつ安定的に行うことができる。
【０００７】
本発明の液体定量吐出バルブは、そのバルブ本体をシリンダーの形態に構成することができ、そのような形態においては、ニードル弁体の後端は、シリンダー内のピストンに連結され、圧力補償手段は、上記ピストンと独立に設けられその一部が上記液室内に臨んで配設された圧力補償ピストンからなり、上記ピストンの移動によって生じる液室内における弁体の占有体積の変化は、上記圧力補償ピストンを上記ピストンの移動方向と反対の方向へ移動させることによって相殺されるように構成される。
【０００８】
このような構成によれば、圧力補償ピストンがシリンダーのピストンの進退変位と同時に作動し、圧力補償ピストンの液室内に臨ませた一端が液室内に占める体積がピストンの進退変位に伴って変化するので、吐出口およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、バルブが開放作動するときは、吐出口近傍部分に占めるニードル弁体の体積が減少し、逆に、バルブを閉止作動させるときはニードル弁体の占有体積が増加することになるので、前者の場合には、圧力補償ピストンを進出変位させて、その一端が液室内に進出させることで、吐出近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、その圧力補償ピストンを後退変位させて、その一端を液室から後退させることで、液圧の増加を防止することができる。
【０００９】
本発明においては、ニードル弁体の第1位置から第２位置までのストローク長を調整するための手段が設けられるのが好ましく、弁体のストローク長の調整によって液体の吐出流速を所望の値に設定することができる。
さらに、ニードル弁体の移動および圧力補償手段を形成するアクチュエータの駆動は、それぞれ電磁駆動手段によって行うように構成することもできる。このような場合には、ニードル弁体の後端は、バルブ本体の外側に配設した第１の電磁駆動手段に接続され、上記アクチュエータは、バルブ本体の外側に配設した第２の電磁駆動手段に接続される。
【００１０】
上記第１および第２電磁駆動手段のそれぞれは、ステップモータおよびその回転を直線運動に変換する機構とから構成することができる。
また、上記第１電磁駆動手段は、弁体の後端に接続された第１のプランジャーと、その第１のプランジャーを駆動させる第１の磁気コイルとから構成すると共に、上記第２電磁駆動手段は、アクチュエータの一端に接続される第２のプランジャーと、その第２のプランジャーを磁気的に駆動させる第２の磁気コイルとから構成することもできる。
このように構成された吐出バルブは、液室内の弁座近傍に圧力センサーを配置して液圧を検出し、この検出結果に基づいて、第１電磁駆動手段と第２電磁駆動手段の駆動方向および駆動時間をそれぞれ制御するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、液体の吐出口を開閉させるニードルバルブ弁体の移動に際して、圧力補償手段がニードル弁体の移動によって生じる液圧の変動を相殺する如く液室の体積を増減させるので、液体の微小吐出を高精度でしかも安定的に行うことができる。特に、従来のような、液体吐出時の液室の圧力低下による現象、たとえば液体に大気が混入したり、吐出口から液室方向へ液体が戻ってしまうといった不都合が解消され、ニードル弁体を作動させた直後から一定の吐出流速での液体吐出を行うことができると共にすばやく液体吐出を停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の液体定量吐出バルブの実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図であり、図中１０は吐出バルブとしてのニードルバルブの全体を示す。このニードルバルブは複動型のエアシリンダー１２の形態に構成されたバルブ本体を有し、このバルブ本体内には、液体貯留容器 (図示を省略する) に連通する入口孔、すなわち液体導入口１４を介して液室１６に導入される加圧液体を吐出口１８から定量的に排出させるためのニードル弁体２０が配設されている。このニードル弁体２０は、エアシリンダー１０内のピストン２４によって昇降されるように構成され、ニードル状の先端が弁座２２中央部の開口に接触して液体の吐出を停止させている第１の位置と、第１の位置から上方に向かって所定の距離だけ離れた位置であって、吐出口から排出される液体の最大吐出量を与えるような第２位置との間でスムーズに移動できるようになっている。
【００１３】
すなわち、ニードル弁体２０の後端はピストン２４に接続され、その先端は弁座２２の中央部に形成した吐出口１８に通じる開口に向けて配置されている。このようなニードル弁体２０を移動させるピストン２４は、バルブ本体に設けた空気室３０内にスライド可能に配設され、ポートａ１から圧縮空気を供給することによってニードル弁体２０を降下させ、ポートａ２から圧縮空気を供給することによってニードル弁体２０を上昇させるように構成される。
【００１４】
また、隔壁２５によって空気室３０と区画されると共に隔壁２７によって液室１６と区画される他の空気室３２には、ピストン２４と独立に他のピストン２６（以下、圧力補償ピストン）がスライド可能に配設されている。この圧力補償ピストン２６は、その中央部においては、ピストン２４に固定されたニードル弁体２０が挿通され、ニードル弁体２０のスムーズな移動を妨げないように構成される。圧力補償ピストン２６は、隔壁２７に設けた開口を通過して液室１６内へ突出する突出部２６ａを有しており、空気室３２に設けたポートｂ１から圧縮空気を供給することによって上昇され、ポートｂ２から圧縮空気を供給することによって下降されるように構成される。
【００１５】
このような圧力補償ピストン２６は、その突出部２６ａがニードル弁体２０の移動に際して、液室内で生じるニードル弁体２０の占有体積の変化を相殺するように突出量が調整される。すなわち、ニードル弁体２０が図１に示されるような第１位置を離れて、第２位置に向かう場合には、液室１６内に占めるニードル弁体２０の体積が減小して液室１６の液圧が上昇するので、その圧力上昇を相殺するために、圧力補償ピストン２６を下降させて突出量を増加させ、一方、ニードル弁体２０が第２位置から第１位置に向かう場合には、液室16内に占めるニードル弁体２０の体積が増加して液室１６の液圧が降下するので、その圧力降下を相殺するために、圧力補償ピストン２６を上昇させて突出量を減少させるように構成される。
【００１６】
上記ピストン２４の移動およびその移動に同期した圧力補償ピストン２６の移動は、エアコンプレッサ３４から供給される圧縮空気を電磁切換弁３６によって流路ＸおよびＹを相互に切換えることで行われる。流路Ｘはピストン２４側の空気室３０のポートａ１と圧力補償ピストン２６側の空気室３２のポートｂ１に接続され、一方、流路Ｙはピストン２４側の空気室３０のポートａ２と圧力補償ピストン２６側の空気室３２のポートｂ２に接続されるように構成する。
【００１７】
上記の如く構成された本発明の液体定量吐出バルブは、ニードル弁体２０の作動と圧力補償ピストンの作動とを同期して行なうことができるので、吐出流速を常に一定に保つことができる。特に、閉鎖状態にあるニードル弁体２０が開放される際に、液室内の圧力低下による現象、たとえば液体に大気が混入したり、吐出口から液室方向へ液体が戻ってしまうといった不都合を解消できるので、ニードル弁体２０を作動させた直後から一定の吐出流速での液体吐出を行うことができると共にすばやく液体吐出を停止することができる。
【００１８】
なお、ピストン２４の外周面と空気室３０の側壁面との間、ニードル弁体２０と隔壁２５との間、圧力補償ピストン２６の外周面と空気室３２の側壁面との間、突出部２７の外周面と隔壁２７との間、およびニードル弁体２０と圧力補償ピストン２６の挿通孔との間の各シーリングはＯリングによって行われる。
【００１９】
図２は本発明の第２の実施形態を示す断面図であり、第１の実施態様と同一または類似の部分は同一の符号で示される。
この実施態様は、ピストン２４と圧力補償ピストン２６のそれぞれについて、ストローク長を調整する手段を設けた例を示す。
ニードルバルブ本体１２の上部から空気室３０内にねじ込まれた雄ねじ４４は、ピストン２４の変位量、すなわちニードル弁体２０の第１位置から第２位置までのストローク長を調整するためのものである。ねじ４４を所定の距離だけねじ込むことによって、ニードル弁体２０の第２位置をより下方にシフトさせることができ、したがって、ニードルバルブの開度を所望の値に調整することができる。
【００２０】
また、空気室３０と空気室３２とを区画する隔壁２５の外側から空気室３２内にねじ込まれた雄ねじ４６は、同じく圧力補償ピストン２６の変位量を調整するためのものであり、このような調整は、上記ピストン２４の変位量の調整に伴って行われることが望ましい。たとえば、ねじ４４の先端を空気室３０内に突出させてニードル弁体２０のストロークを小さくした場合 (開度を小さくした) には、ニードル弁体２０の液室１６内で占める体積の増減幅も小さくなるので、そのような増減幅に見合った圧力補償ピストン２６のストローク長の調整が必要となるからである。
【００２１】
上記のようなストローク長を調整する手段としての、雄ねじ４４および４６にマイクロメータを取り付けると、各ピストンのストローク量を手動でしかも定量的に調整することができる。
上述した第１および第２の実施態様においては、圧力補償手段としてピストンを用いたが、これに限定されるべきでなく、ニードル弁体２０の移動に伴う液室１６内における占有体積の変化を相殺するように、弁体の移動に同期して液室の体積を変化させることができる手段、たとえば、ダイアフラムやベローズで構成してもよい。
【００２２】
図３は本発明の第１の実施態様にかかるニードルバルブを液体定量吐出システムに適用した場合のシステム概略図である。図において、符号１は液体貯留容器を示し、ここでは、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、ホルダ４は、シリンジ３の着脱を可能ならしめている。
【００２３】
このような液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加る加圧手段５は、エアシリンダ６にて構成してなり、それのピストンロッド７の先端に、好ましくはシリンジ３に気密に内接してそこへ進入するプランジャ８を取付ける。このような液体貯留容器１は、液体流路９を介して、ニードルバルブのバルブ本体に接続される。図４においては、バルブ本体の内部構造は省略しているが、ここでは第１の実施態様で説明したようなニードルバルブが採用される。流路９はバルブ本体１２に形成された液体導入口１４に接続され、液室１６は弁座２２の中央部に形成した開口を介して吐出口１８に至っている。この液室１６内で進退変位して吐出口１８を開閉するニードル弁体２０は、エアシリンダ１０によって作動されるように構成され、ニードル弁体２０の先端は弁座２２の中央開口に向けて配置されると共にその後端はシリンダ１０のピストン２４に連結されている。さらに、液室１６とピストン２４との間に、ピストン２４から独立した液体圧力補償ピストン２６が配設されている。この圧力補償ピストン２６は、ピストン２４の空気室３２へ加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、液室１６の容積を低減すべく、そして、液室１６側の空気室２７へ加圧空気を供給してそれを後退変位させた場合には、液室１６の容積を増加させるべく機能する。
【００２４】
従って、吐出口１８の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２６を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２６を幾分後退変位させることにより所期した通りの液圧を実現することが可能となる。
さらにここでは、液体貯留容器１を加圧するエアシリンダ６およびニードル弁体２０を進退させる複動型のエアシリンダ１０を、それぞれの電磁切換弁５２,３６に接続するとともに、これらの電磁切換弁５２, ３６を、予め入力された時間信号に基づいて作動コントロールする制御手段５４に接続し、また、エアシリンダ６への加圧空気の供給を司る一方の電磁切換弁５２を、たとえば手動減圧弁５６を介して加圧空気供給源３３に、そして、他方の電磁切換弁３６を加圧空気供給源３４に直接的に、それぞれ接続する。
【００２５】
このように構成してなる定量吐出装置では、液体の定量吐出に当たり、制御手段５４からそれぞれの電磁切換弁５２, ３６に信号を出力して、エアシリンダ６に、手動減圧弁５６によって設定された空気圧力を供給して、プランジャ８を所要の力で圧下すると共に、それとタイミングを合わせて、エアシリンダー１０の入力ポートａ２およびｂ２に、予め設定された空気圧力を供給して、ピストン２４を上昇させてニードル弁体２０を第１位置から第２位置まで上昇させ、かつそのニードル弁体２０が液室１６内で占める体積の減少分を相殺するように圧力補償ピストン２６を下降させることによって、所要の圧力に加圧された液体を、吐出口１８から、それの開口面積との関連で特定される一定時間吐出させることができるので、液体の定量吐出をタイムラグなしに高い精度で行うことができる。
【００２６】
この一方で、定量吐出の終了に当たっては、制御手段５４から電磁切換弁５２, ３６への吐出終了信号に基づいて、エアシリンダ６への加圧空気の供給を停止すると同時に、エアシリンダー１０のポートａ１およびｂ１に加圧空気を供給して、ピストン２４を下降させてニードル弁体２０を第２位置から第１位置まで下降させ、かつニードル弁体２０が液室１６内で占める体積の増加分を相殺するように圧力補償ピストン２６を上昇させることによって、吐出口１８をニードル弁体２０をもって機械的に確実に閉止する。従って、吐出口１８からの液体の流出は、ニードルバルブ１０の閉止をもって完全に停止されることになり、ニードルバルブ１０の閉鎖中の液洩れのおそれは十分に除去されることになる。
【００２７】
なお、この場合、ニードルバルブ１０を構成する、小さな寸法および体積のニードル弁体２０は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に後退および進出して吐出口１８の開閉を行うので、ニードルバルブ１０の開閉の確実性と併せて、すぐれた応答性を実現することができる。
【００２８】
上述したようなニードルバルブを用いた液体定量吐出装置においては、液体の吐出の開始に伴うニードル弁体２０の後退変位によって、そのニードル弁体２０の液室１６内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２６を進出させ、逆に、ニードル弁体２０の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２６を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
【００２９】
図４は本発明の第３の実施態様を示す断面図である。この実施態様においては、液室１６内でのニードル弁体２０の第１位置と第２位置との間の移動は、モータ駆動によって行われ、ニードル弁体２０の後端は、モータ４２の回転を直線運動に変換する機構４４に接続される。さらに圧力補償手段としては、モータ駆動されるアクチュエータ４６により構成され、アクチュエータ４６の一端を液室16内に臨ませ、他端をモータ４８の回転を直線運動に変換する機構５０に接続してなる。ニードル弁体２０およびアクチュエータ４６とバルブ本体１２との間のシーリングはＯリングによって行われている。
【００３０】
このようなモータ駆動によるニードル弁体２０の昇降（進退）およびアクチュエータ４６の液室１６内への進退動作は、制御装置３７によって制御される。ニードル弁体２０の第１位置から第２位置までの移動(液体の吐出)に際しては、ニードル弁体２０の液室１６内に占める体積の減少分を相殺すべく、アクチュエータ４６が液室１６内に進入し、反対に、ニードル弁体２０の第２位置から第１位置までの移動（液体の吐出停止）に際しては、ニードル弁体２０の液室１６内に占める体積の増加分を相殺すべく、アクチュエータ４６が液室１６内から後退するように、それぞれのモータ４２および４８が同期して駆動される。
【００３１】
図５は本発明の第４の実施態様を示す概略的断面図である。この実施態様においては、液室１６内でのニードル弁体２０の第１位置と第２位置との間の移動は、電磁駆動装置５９によって行われる。この電磁駆動装置５９は、ニードル弁体２０の後端に接続されたプランジャー６０を磁気駆動するための磁気コイル６２と、磁気コイル６２により発生される磁界の安定化のための固定コア６４とを備える。プランジャー６０は、その下端および上端においてそれぞれコイルスプリング６６、６８よって支持され、図示した状態では、コイルスプリング６６はプランジャー６０を押し上げ、コイルスプリング６８は押し下げており、全体としては、プランジャー６０に連結されたニードル弁体２０が吐出口１８を閉じるように構成されている。すなわち、このようなプランジャー６０は、常態では、コイルスプリング６８による優勢なばね力の作用で下方に押し下げられている。この状態からプランジャー６０を上方に移動させて、吐出口１８を開放するには、前記ばね力に抗して移動できるような電流を、制御装置８０から磁気コイル６２に対して供給することにより行われる。また、このような電流の供給を停止した際には、プランジャー６０はコイルスプリング６８のばね力によって押し下げられるので、吐出口１８は即座に閉鎖される。
【００３２】
一方、上記ニードル弁体２０の移動に伴う液室１６の体積変化を相殺するための圧力補償手段は、電磁駆動装置６９によって進退されるアクチュエータ７０から構成される。この電磁駆動装置６９は、アクチュエータ７０と一体的に形成されたプランジャー７１と、このプランジャー７１を磁気駆動するための磁気コイル７２と、磁気コイル７２により発生される磁界の安定化のための固定コア７４とを備える。
【００３３】
電磁駆動装置６９の作動は、制御装置８０から磁気コイル７２に所定の電流を供給することによって行なわれ、プランジャー７１は電流の供給を受けた磁気コイル７２が発生する磁場との相互作用で左方または右方に移動されるように構成される。
このプランジャー７１は、その両端において板ばね７６およびコイルスプリング７８によってそれぞれ支持されている。図示した状態では、板ばね７６はプランジャー７１を右方に押し、スプリングコイル７８は左方に押しているが、板ばね７６の優勢なばね力によってプランジャー７１は右方に付勢されており、アクチュエータ７０の先端が液室１６内に若干突出するように配設されている。
【００３４】
このような状態から、ニードル弁体２０を液室１６内で上方に移動させる際には、制御装置８０から電磁駆動装置５９に所定の電流が供給されて、磁気コイル６２が励磁されると共に、それに同期して、電磁駆動装置６９にも所定の電流が供給されて、磁気コイル７２が励磁される。制御装置８０から磁気コイル６２に供給される電流は、ニードル弁体２０を第１位置から第２位置までの距離だけ移動させるような値に予め設定され、同様に、磁気コイル７２に供給される電流は、液室１６内においてニードル弁体２０が占める体積の減少分を相殺するような距離だけ、アクチュエータ７０を移動させるような値に予め設定されているので、ニードル弁体２０の上方移動による液室１６内の圧力変動は、アクチュエータ７０の液室１６内への進入により相殺されることになる。
【００３５】
このような電流の供給を停止した際には、ニードル弁体２０は、コイルスプリング６８のばね力によって、第２位置から第１位置まですばやく押し下げられると同時に、プランジャー７１は、板ばね７６のばね力によって、元の位置に向かって右方にすばやく移動される。このようなニードル弁体２０の下方への移動に際しても、プランジャー７１によって液室１６内の圧力変動が相殺されるので、液室１６内の圧力は常に一定に保たれる。
したがって、バルブが開放の状態から閉止の状態に移る際に、従来のようにペースト等の液体吐出速度が増加することがないので、均一幅の線描画塗布に好適である。
【００３６】
以上説明したようなニードルバルブを液体定量吐出装置に適用する場合には、液体の塗布対象物としてのワークが、液体の吐出タイミング等との関連の下で適宜に変位する場合には、吐出バルブとしてのニードルバルブの位置を固定して使用に供することができる。
【００３７】
しかるに、ワークが特定位置に位置決め固定されるものであるときは、ニードルバルブを所要の位置および方向へ移動させることが必要となる。
かかる場合には、たとえば、ニードルバルブ２を直角座標型の三次元マニピュレータに取付け、このマニピュレータを、上述した制御装置からの信号に基いて位置信号を出力するコントローラによって作動させることで、ニードルバルブの吐出口１８を三次元座標系の所要の位置にもたらすことができ、コンベアにてタクト搬送等されるワークに用いて、すぐれた塗布効率をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】第１の実施態様にかかるニードルバルブを液体定量吐出システムに適用した場合の概略的な説明図である
【図４】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 液体貯留容器
３ シリンジ
４ ホルダ
５ 加圧手段
６ シリンダー
７ ロッド
８ プランジャ
９ 液体流路
１０ ニードルバルブ
１２ バルブ本体
１４ 液体導入口
１６ 液室
１８ 吐出口
２０ ニードル弁体
２２ 弁座
２４ ピストン
２５，２７ 隔壁
２６ 圧力補償ピストン
３０，３２ 空気室
３４ 圧縮空気供給源
３６ 電磁切換弁
３７ 制御装置
３８，４０ 調整ねじ
４２ モータ
４４ 変換機
４６ アクチュエータ
４８ モータ
５０ 変換機
５２ 電磁切換弁
５４ 制御装置
５６ 手動減圧弁
５９、６９ 電磁駆動装置
６０、７１ プランジャー
６２、７２ 磁気コイル
６４、７４ 固定コア
６６、６８、７８ コイルスプリング
７０ アクチュエータ
８０ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯留容器に連通する入口孔と、その入口孔から導入された液体を収容する液室と、その液室の液体が吐出されるべき出口孔とを有して形成されたバルブ本体と、液室内において第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられたニードル状の弁体と、その弁体の第１位置において弁体の先端を受けて上記出口孔が閉鎖されるように形成された弁座と、上記弁体の移動によって生じる液室内の液圧の変動を相殺するように、上記弁体の移動に同期して液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備える液体定量吐出バルブ。
【請求項２】
上記バルブ本体はシリンダーの形態に構成され、弁体の後端はシリンダーのピストンに連結され、上記圧力補償手段は上記ピストンと独立に設けられ、その一部が上記液室内に臨んで配設された圧力補償ピストンからなり、上記液室内の液圧の変動は、上記ピストンの移動方向と反対の方向への上記圧力補償ピストンの移動によって相殺されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項３】
上記弁体の第１位置から第２位置までのストローク長を調整するための手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項４】
上記弁体は、バルブ本体の外側に配設した第１の電磁駆動手段によって駆動され、上記圧力補償手段は、一端を液室内に臨ませたアクチュエータから構成され、そのアクチュエータの他端はバルブ本体の外側に配設した第２の電磁駆動手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項５】
上記第１および第２電磁駆動手段のそれぞれは、モータおよびその回転を直線運動に変換する機構から構成されることを特徴とする請求項４に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項６】
上記第１電磁駆動手段は、弁体の後端に接続された第１のプランジャーと、その第１のプランジャーを駆動させる第１の磁気コイルとから構成されると共に、上記第２電磁駆動手段は、アクチュエータの一端に接続される第２のプランジャーと、その第２のプランジャーを磁気的に駆動させる第２の磁気コイルとから構成されることを特徴とする請求項４に記載に液体定量吐出バルブ。
【請求項１】
液体貯留容器に連通する入口孔と、その入口孔から導入された液体を収容する液室と、その液室の液体が吐出されるべき出口孔とを有して形成されたバルブ本体と、液室内において第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられたニードル状の弁体と、その弁体の第１位置において弁体の先端を受けて上記出口孔が閉鎖されるように形成された弁座と、上記弁体の移動によって生じる液室内の液圧の変動を相殺するように、上記弁体の移動に同期して液室の体積を変化させる圧力補償手段とを備える液体定量吐出バルブ。
【請求項２】
上記バルブ本体はシリンダーの形態に構成され、弁体の後端はシリンダーのピストンに連結され、上記圧力補償手段は上記ピストンと独立に設けられ、その一部が上記液室内に臨んで配設された圧力補償ピストンからなり、上記液室内の液圧の変動は、上記ピストンの移動方向と反対の方向への上記圧力補償ピストンの移動によって相殺されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項３】
上記弁体の第１位置から第２位置までのストローク長を調整するための手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項４】
上記弁体は、バルブ本体の外側に配設した第１の電磁駆動手段によって駆動され、上記圧力補償手段は、一端を液室内に臨ませたアクチュエータから構成され、そのアクチュエータの他端はバルブ本体の外側に配設した第２の電磁駆動手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項５】
上記第１および第２電磁駆動手段のそれぞれは、モータおよびその回転を直線運動に変換する機構から構成されることを特徴とする請求項４に記載の液体定量吐出バルブ。
【請求項６】
上記第１電磁駆動手段は、弁体の後端に接続された第１のプランジャーと、その第１のプランジャーを駆動させる第１の磁気コイルとから構成されると共に、上記第２電磁駆動手段は、アクチュエータの一端に接続される第２のプランジャーと、その第２のプランジャーを磁気的に駆動させる第２の磁気コイルとから構成されることを特徴とする請求項４に記載に液体定量吐出バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３０８１０５（Ｐ２００６−３０８１０５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６２７６４（Ｐ２００６−１６２７６４）
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【分割の表示】特願平１０−３７３６４１の分割
【原出願日】平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．２８）
【出願人】（３９００２６３８７）武蔵エンジニアリング株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【分割の表示】特願平１０−３７３６４１の分割
【原出願日】平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．２８）
【出願人】（３９００２６３８７）武蔵エンジニアリング株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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