JP2009514055A - 圧力調節器 - Google Patents

Abstract

接着剤などの流体の消費装置の入口で作動圧力を調節するための流体源に結合可能な第１の分容積（１４）と、消費装置側の流体入口に結合可能であるような第２の分容積（２４）とを備える圧力調節器であって、第２の分容積（２４）は、大きさが可変である円筒形部分（２４ａ）と、第１の分容積（１４）と第２の分容積（２４）とを結合する結合流路（２２）と、結合流路を開閉すべく第１の分容積の内部に配設されてなるバルブとを備え、これはインサート（２３）と可動であるシールピストン（３２）とを備えて、その前端部は結合流路を閉じるためのシール本体（３４）を形成し、その後端部は第１の分容積に対して密封され、円筒形部分（２４ａ）の内部にはその容積を変化させるべく作動ピストン（５４）が配設され、その前端部（５９）は円筒形部分及びシールピストンに対面し、それを動かすピストンロッド（５６）が備えられ、これはシールピストンにおける前端部（５９）に係合し、該ピストンのための行き止まり端を形成し、シールピストンの後端部と作動ピストンの前端部とは、第２の分容積（２４）の内部の流体圧力に暴露され、バルブの閉位置と開位置との間においてバルブの開き具合を決定すべく、圧縮空気が与えられて行き止まり端に結合される可動な調整ピストン（９２）とを備えている。

Description

本発明は、消費装置の入口において、接着剤に代表される流体の作動圧力を調節するための２つの分容積を備えた圧力調節器に関する。

生産産業においては一般に、例えば、コールド・グルーを基板上に吐出する場合には、グルーポンプを用いて圧力を加え、１以上の吐出ヘッドへとグルーを輸送している。吐出ヘッドは、空気圧的に又は電気的に制御されて、制御装置によって定められた通りに、コールド・グルーを吐出する。グルーが吐出されているとき、基板は通常、吐出ヘッドに対して移動している。このような移動の速度に応じ、コールド・グルーを特定された厚みにて基板上に塗布するために予め定義された量のコールド・グルーを吐出ヘッドから吐出しなければならない。塗布中に速度が変化したならば、または、グルーの塗布が中断したならば、吐出ヘッド内のバルブを閉じたり、またはバルブの開度を小さくしたりしなければならない。これは、速度を下げ又は移動を止める前に、コールド・グルーの配管系統がグルーを吐出するのに必要な高圧レベル状態に維持されることを通常意味する。例えば新たな基板が挿入された後に、プラントを再始動するとき、これまでの所では、高圧の結果として過剰な量のグルーが吐出されるのを防ぐことは困難であった。このことは、接着された結合部の品質にとって有害であり、および／または、グルーを塗布された基板の外観的な品質にとって不利益である。このため、これまでは、プラントを停止させた後に遮断バルブを開いて、それにより、余分な圧力を下げて、過剰なグルーを装置から排出させていた。しかし、長時間運転では，この方法は求められるものではない。

従って、本発明の目的は、特に上述した事例に用いられる、圧力調節器を提供することであって、かかる手段によれば、流体を消費する装置が停止したときには、流体を損失させずに、吐出中の流体にピーク圧力が生じることを防ぐことができ、また、消費装置を再始動したときには、要求条件を満たすように最適に調節された量の流体が利用可能になる。

かかる目的は、請求項１の前文に準拠した圧力調節器に対して、請求項の特徴部分に記載した手段を適用することによって達成される。従属請求項には、好ましい実施形態を開示している。

本発明による圧力調節器について行った試験により、期待した結果が完全に満たされることが分かった。ここで、留意すべきは、本発明による圧力調節器は比較的低廉に製造可能であって、というのは、調整部分は、市場で普通に利用可能な空気圧装置だからである。

以下、本発明について、添付図面を参照しつつ、詳細に説明する。
圧力調節器１０は、コールド・グルーや、ホットメルト接着剤、及びその他の流体など、異なる種類の流体の圧力を調節するために使用できる。以下の説明においては、コールド・グルーの圧力調節に関して説明する。

図１に示すように、圧力調節器１０は、主として、調節部分１２と、調整部分９０とが共通の軸線Ｚ−Ｚに沿って配置されて構成されている（図２参照）。調節部分１２は、液体コールド・グルーやその他の類似の流体のための、流体入口１６と、流体出口２６とを有していて，アングルブラケット８４を利用して取り付けられる。調整部分９０は、調節部分１２の上方に配置され、圧縮空気供給結合部９６を介して圧縮空気が供給される。

図２に示すように、圧力調節器１０は、調節部分１２において、流体入口１６に結合された第１の分容積１４と、流体出口２６に結合された第２の分容積２４とを有している。第２の分容積２４は、円筒形部分２４ａと、流路２４ｂと、出口部分２４ｃとから構成される。流体入口１６は、入口孔１８と入口結合部材２０とから形成され、流体出口２６は、出口孔２８と出口結合部材３０とから形成されている。結合流路２２は、第１の分容積１４から第２の分容積２４へと通じている。

図４は、第１の分容積１４と第２の分容積２４とのまわりの調節部分１２の断面を拡大して示した図である。第１の分容積１４には、シール本体３４と案内部材３６とを有する２部品から構成されたシールピストン３２が、円筒形のバルブ案内３８の中に可動に配置されている。シール本体３４は、シールリング４２が組み込まれたシール面４０を備えている。案内部材３６の背面は、シール本体３４に挿入されている。シール本体３４と案内部材３６との間には、案内シールリング４４が設けられている。案内部材３６の背面４６は、第２の分容積２４に面しており、その圧力にさらされている。バルブ案内３８が第２の分容積２４に対して開かれるように構成されているために、働かない容積部が生じないようになっている。シール本体３４は、バルブバネ４８を介して、閉じる方向へ弱い力で付勢されている。

第１の分容積１４は、その底部において、中間ベース５０とベースシールリング５２とにより、第２の分容積２４から隔離されている。
結合流路２２は、シールリング４２に対向して配置されたセラミック製のインサート２３を貫通して、バルブを形成している。
作動ピストン５４は、Ｚ−Ｚ軸線に沿ってシリンダ２５の内部に変位可能に配設されていて（図２参照）、流体出口２６から離れた側を向いている端部にて、第２の分容積２４を閉じ込めている。ピストンロッド５６は、作動ピストン５４を貫通し、結合流路２２を通って延在し、シール本体３４におけるシール面４０の上に乗ることができる。また作動ピストン５４は、前ピストンディスク５８及び後ピストンディスク６０を備え、これらはロックナット６２によって作動ピストン５４に固定されている。前ピストンディスク５８及び後ピストンディスク６０の間には、シリンダ壁２５に対して作動ピストン５４をシールするための環状形状のリップシール６４が設けられている。

図２は、調節部分１２について、全体的な構造のデザインを示している。第１の分容積１４と第２の分容積２４とは、ほぼ、調節器のハウジング６６の内部に形成されている。調節器ハウジング６６は、その底部で，調節器ベース６８によって封止されている。調整ベースは、中間シール７０と共に、調節器ハウジング６６に取り付けられている。調節器ハウジング６６の上端は、カバー板７２によって形成される。このカバー板は６本の六角孔ソケットネジ７４を介して、調節器ハウジング６６に固定される。カバー板７２には、ピストンロッド５６の後方部分を介して、作動ピストン５４を案内するための貫通孔７６が設けられ、この貫通孔は摺動ベアリング７８が設けられている。

ピストンロッドの後端には、Ｚ−Ｚ軸線に対して垂直に、ネジ孔５５が設けられ、その中には、図３に示す如く、指示ネジ５７が固定されている。指示ネジ５７は、シリンダジャケット１０６に設けた溝の中で可動であるように配置され、図１に示す如く、作動ピストン５４の位置を読み取ることができるように外部から視認できる。これにより、配管系統内に気泡が存在するか否かを知ることもできる。図３に示すように、シリンダ２５は圧力補償孔８０を有しており、作動ピストン５４の背面には保護フラップ８２を備え、前記キャップは輸送中の保護として働く。調節器の使用される際には、圧力補償孔８０により、調節部分１２におけるシリンダ２５に、潤滑剤を供給することができる。

図２に示すように、調整部分９０における調整シリンダ９３の内部には調整ピストン９２が設けられ、圧縮空気供給結合部９６が通じている圧力チャンバ９４の可変的な境界を形成している。調整ピストン９２は、前端にネジプラグ１０４が螺入されているロッドの軸方向のネジ孔１０２を有する調整ピストンロッド１００を備えている。調整ピストン９２は、ネジプラグ１０４およびピストンロッド１００を介して、作動ピストン５４に対して力を加えることができる。ネジプラグ１０４を有する調整ピストンロッド１００は、部分的に、シリンダジャケット１０６によって取り囲まれている。調整ピストン９２は、丁テンションバネ１１２を利用して、圧力チャンバ９４の方向へ弱い力で付勢されている。

圧力チャンバ９４には、圧縮空気コネクタ１１４と圧縮空気孔１１６とを備える圧縮空気供給結合部９６を介して、圧縮空気が供給される。調整シリンダ９３は、ハウジング１１８の内部に配置される。ハウジング１１８は、調節部分１２の方向に、ベース１２４によって封止されている。ハウジング１１８は、ベース１２４の上方で、ベース１２４と調整ピストン９２との間に設けられるチャンバ１２８の圧力を補正するための圧力補償孔１２６が設けられている。

調整部分９０と調節部分１２とは、スタッドボルト１３０によって互いに結合されていて、これらは４つのキャップ形ナットによって固定されている。
次に、本発明による圧力調節器の機能及び動作を説明するために、まず、図３を参照し、図面とは異なり、バルブ２３及び３２が閉じられているものと仮定する。バルブがこのような設定になる可能性は、圧力チャンバ９４の内部に圧力がかかっておらず、調整ピストン９２がバネ１１２の付勢力によってハウジング１１８内の上端へと位置して圧力チャンバが最小の容積になった場合と、ネジ１０４を有する調整ピストンロッド１００が調節部分１２において作動ピストン５４のピストンロッド５６から結果的に離間して、バルブバネ４８が作動ピストン５４をわずかに上昇させて、シール本体３４とインサート２３との間の隙間がバルブバネ４８の付勢によって閉じられた場合とである。
作動ピストン５４が上昇位置は、指示ネジ５７によって外部から視認できる。

図４から分かるように、バルブが閉じられたときには、シール面４０とシールリング４２で、シール本体３４はセラミックのインサートに対して密封される。シールピストン３２は、閉位置へと動いて、バルブバネ４８によってかかる位置に維持される。

圧力チャンバ９４の内部に圧力がかかっておらず、それゆえにコールド・グルーが圧力下で流体入口１６（図２参照）から、バルブ２３及び３２が閉位置になっている第１の分容積１４へと流入すると、バルブバネ４８で付勢されているシール本体３４は、セラミックのインサート２３に対して、コールド・グルーの圧力によって更に押し付けられる。従って、バルブ２３及び３２の密封効果は補強される。このようにバルブ２３及び３２の閉位置においては、第１の分容積１４の中にあるコールド・グルーは、第２の分容積２４に行き着くことはなく、従って、装置を始動するときには、第２の分容積２４には圧力がかかっておらず、コールド・グルーが無い状態である。

ここで、運転を始めるために、所定の圧力で空気が圧縮空気結合部９６を介して圧力チャンバ９４に供給されたならば、調整シリンダ９３には、調整ピストン９２を（図中の）下方へ押圧するような調節力が発生する。この動きと、この調節力とは、ネジプラグ１０４を介してピストンロッド５６へと伝達され、また、作動ピストン５４が動くことによって、シール本体３４へと伝達される。作動ピストン５４は、バルブバネ４８の力に抗してバルブ２３及び３２を開き、またシール本体３４に対する行き止まり端が形成されて、シール本体３４とインサート２３との間の隙間の大きさが決定される。

図４の拡大図は、バルブ２３及び３２が開いた状態を示している。バルブ２３及び３２が開いているときには、ポンプ（図示せず）によって、一定の予備圧力下にて第１の分容積１４にポンプ送出されたコールド・グルーは、シールリング４２とセラミックのインサート２３との間に形成されている隙間を通り抜け、結合流路２２を通って第２の分容積２４へ入り、流体出口２６を通って吐出ヘッド（不図示）へ供給される。第１の分容積１４の内部におけるコールド・グルーの圧力は、第２の分容積２４においても有効であり、従って、吐出ヘッドにおいても有効である。吐出ヘッドによるコールド・グルーの要求は、とりわけコールド・グルーを吐出すべき基板の供給速度に依存する。吐出される量は、吐出ヘッドにおいて、例えば圧縮空気によって制御される。基板の供給速度に応じて、本実施形態では、調整部分９０における圧力チャンバ９４に比例バルブが圧縮空気を供給する。

調節部分１２の内部においては、バルブ２３及び３２が開いた後に、コールド・グルーの圧力は、シールピストン３２のシール面４０に作用するのみではなく、シールピストン３２の案内部材３６の背面４６までにも作用する。シールピストン３２に作用する圧力は、ほぼ釣り合っている。閉じる方向に作用する力は、バルブバネ４８による付勢力のみによるものであるが、バネの力は比較的小さい。従って、シール本体３４は、ピストンロッド５６によって形成された行き止まり端に対して、わずかな力にて押圧されることになる。前述した隙間は、認識可能であるほどまで小さくなることはない。

コールド・グルーの圧力は、ただ単に、シールピストン３２にのみ作用するだけでなく、作動ピストン５４の前面５９（図面では下向きである）に、特にピストンディスク５８にも作用し、従って、かかる圧力は、圧力チャンバ９４内の圧縮空気が発生させた調節力に抗する。

もしも、第２の分容積２４内のコールド・グルーの圧力によって作動ピストン５４に作用する力の大きさが調節力を越えるならば、作動ピストン５４は図４における上方へと動くことになり、従って前述した行き止まり端も同様に動く。従って、シール本体３４を有するシールピストン３２もまた、閉じる方向へと移動して、シールリング４２とセラミックのインサート２３との間の隙間ないし逃げ孔の大きさが小さくなる。その結果、第１の分容積１４から第２の分容積２４へのコールド・グルーの流れは止められて、第２の分容積２４内のコールド・グルーの圧力は維持出来なくなって、低下する。これと同時に、作動ピストン５４が動くことで、第２の分容積２４における円筒形部分２４ａは拡張して、第２の分容積２４の内部圧力をさらに低下させる助けになる。

しかしながら、第２の分容積２４の内部においてコールド・グルーの圧力が低下すると、作動ピストン５４の前方側５９に及ぼしていた圧力によって生じる調節力に対する相殺力も弱くなる。このことは、調節力と、第２の分容積２４の内の圧力による作動ピストン５４上の力とが釣り合うまで、作動ピストン５４の動きは同様に相殺される意味する。従って、第２の分容積２４の内部におけるコールド・グルーの圧力は、前記調節力に比例することになる。

図２は、調節力がどのように発生するのかを示している。円筒形の圧力チャンバ９４には、圧縮空気結合部９６を介して、圧縮空気が供給される。圧縮空気結合部９６は、圧縮空気コネクタ１１４と圧縮空気孔１１６とを備えている。圧力チャンバ９４の内部に蓄積する調節圧力は、調整ピストン９２の調整ピストンヘッド９８に作用して、これが作動ピストン５４に向いて作用する調節力をもたらす。もしも調節力が、第２の分容積２４の内部において、作動ピストン５４に作用する圧力が発生させる力に比べて等しい強さであるならば、平衡状態が得られる。

バネ１１２の力は小さいので、圧力が低いとき、特に無加圧状態においてにのみ重要になる。前述した平衡状態においては、円筒形の圧力チャンバ９４の調節圧力と、第２の分容積２４の調節圧力との間における圧力比率は、本質的には、作動ピストン５４の前側５９の実効面積と、調整ピストン９２における調整ピストンヘッド９８の実効面積との間の比率と同一となる。図示の実施形態では、この比率は１：３になっていて、圧力チャンバ９４の内部が１バールであるとき、第２の分容積２４の内部において、コールド・グルーの圧力は３バールになる。第２の分容積２４の内部におけるコールド・グルーの圧力は、しかるに吐出ヘッドの入口における圧力は、調整シリンダ９３に加わる圧力によって定められる。特定の事例に応じて面積の比率を特別に定めれば、吐出ヘッドに用いられる空気制御圧力を直接、調整部分の設定に用いて、第２の分容積２４を所望の圧力にすることもできる。

例えば非常停止など、塗布工程中にコールド・グルーの塗布を停止させる場合には、または、吐出させる体積を大きく低下させなければならない場合には、円筒形の圧力チャンバ９４の内部の調節圧力を低下させる（図２）。例えば、６バールから１．５バールへと圧力を低下させる。このように圧力が低下すると、調整ピストン９２、及び同様に前述した行き止まり端を備えた作動ピストン５４は、図中の上方向へと移動する。シール本体３４を有するシールピストン３２は行き止まり端に追従して閉位置へ向かって動く。

調整シリンダの内部の空気圧が充分に低下したならば、第１の分容積１４と第２の分容積２４との連結関係は遮断される。この場合には、第２の分容積２４の内部におけるコールド・グルーの圧力も低下する。作動ピストン５４が動くため、円筒形部分２４ａが第２の分容積２４の増加につながる。こうして拡大した空間において、吐出工程が停止（又は遮断）されたために、吐出ヘッドにつながるグルー供給配管の中に蓄積していたコールド・グルーは、これまでは排出バルブを用いて外部へ排出されていたところであるが、当座の間、かかる空間に貯蔵することができる。こうして当座の貯蔵が得られる結果、装置の内部のグルー圧力が低下して、吐出ヘッドを再始動させるとき、流体入口には過剰圧力のコールド・グルーが存在することはなくなる。

吐出工程を停止させた後に、再び吐出を開始するには、圧力チャンバ９４（図２）における調節圧力を高める。これに対応して、調節力が大きくなって、調整ピストン９２は図中下方へ移動して、作動ピストン５４は前述した行き止まり端と共に下方へ移動する。この動きによって、まず、円筒形部分２４ａにおける第２の分容積２４の大きさが小さくなり、その内部圧力が高まる。当座の間、第２の分容積２４に貯蔵されていた液体コールド・グルーは流体出口２６を介して第２の分容積２４から押し出されて、直ちに吐出ヘッドにおいて利用可能になる。前述した作動ピストン５４の動きによって、行き止まり端を介して、シール本体３４は開位置の方向へ動く。こうして、液体コールド・グルーは、再び、第１の分容積１４から第２の分容積２４へと流れられるようになる。

円筒形部分２４ａに貯蔵されていたコールド・グルーが放出されることにより刺激されて生じる第２の分容積２４から吐出ヘッドへのコールド・グルーの流れは、第１の分容積１４から第２の分容積２４の中へとコールド・グルーが続いて流れ込むことによって持続される。これに続いて要求されるコールド・グルーは、流体入口１６を通ってポンプによって運ばれる。

以上のように、本発明による圧力調節器１０によれば、吐出ヘッドの入口におけるコールド・グルーの作動圧力を容易に所望の値に調節することができる。本発明による圧力調節器を用いるならば、同様に、簡単かつ有利なやり方で、材料の吐出工程を中断したり再始動したりすることができ、不要なピーク圧力が生じることもない。

圧力調節器の斜視図である。 圧力調節器の断面図である。 圧力調節器の断面図であって、図２の垂直方向軸Ｚ−Ｚまわりに９０゜回転させた断面である。 図３の断面図を拡大した図である。

Claims (7)

1. 消費装置の入口において，特に接着剤などの流体の作動圧力を調節するための、流体源に結合可能な第１の分容積（１４）と、消費装置側の流体入口に結合可能であるような第２の分容積（２４）とを有する上記圧力調節器であって、
   第２の分容積は、大きさが可変である円筒形部分（２４ａ）と、第１の分容積と第２の分容積とを結合している結合流路（２２）と、該結合流路を開閉するための第１の分容積の内部に配設されるバルブとを備え、前記バルブは、インサート（２３）と可動であるシールピストン（３２）とを有し、該シールピストンの前端部は、該結合流路を閉じるためのシール本体（３４）を形成し、その後端部は第１の分容積に対して密封されるものであって、
   円筒形部分（２４ａ）の内部には、円筒形部分および該シールピストンに対面するように配設されそれらの容積を変化させる前端部（５９），および該シールピストンを動かし，該シールピストンにおける前端部に係合して行き止まり端を形成するピストンロッド（５６）を有する作動ピストン（５４）と、
   該シールピストンの後端部と作動ピストンの前端部とは、第２の分容積の内部の流体圧力に暴露され、
   圧縮空気が与えられ、該バルブの閉位置と開位置との間において該バルブの開き具合を決定する行き止まり端に結合される可動な調整ピストン（９２）を備えていることを特徴とする圧力調節器。
2. 請求項１に記載の圧力調節器であって、
   該シールピストン（３２）は、バネ（４８）に代表される張力手段により、該閉位置へ向けて付勢されていることを特徴とする圧力調節器。
3. 請求項１または２に記載の圧力調節器であって、
   該調整ピストン（９２）は、バネ（１１２）に代表される張力手段により、該閉位置へ向けて付勢されていることを特徴とする圧力調節器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力調節器であって、
   該調整ピストン（９２）から該シールピストン（３２）に調節力を伝達するために、該調整ピストンに固定して取り付けられた調整ピストンロッド（１００）と、それらと分離され、該作動ピストン（５４）に固定して取り付けられたピストンロッド（５６）を備え、
   両方のピストンロッドは共通軸線（Ｚ−Ｚ）に沿って変位可能であって、
   該ピストンロッド（５６）は該作動ピストン（５４）を貫通し、その端部は調整ピストンロッド（１００）と離れた側を向いている端部が該作動ピストン（５４）を越えて突出し、
   該突出箇所は、該シール本体で行き止まり端を形成していることを特徴とする圧力調節器。
5. 請求項４に記載の圧力調節器であって、
   該調整ピストンと離れた側を向いている該ピストン（５６）の端部は、該結合流路（２２）を貫通していることを特徴とする圧力調節器。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の圧力調節器であって、
   該ピストン（５６）は表示手段（指示ネジ５７）を有し、該表示手段は、圧力調節器の外部から読み取ることが可能に配置されていることを特徴とする圧力調節器。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧力調節器であって、
   該圧力調節器の空気圧調節部分（９０）における実効ピストン面積と、該圧力調節器の液圧調整部分（１２）における実効ピストン面積とは、１：３に代表される所定の比率であることを特徴とする圧力調節器。
   

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