JPS6336870A - Micro-discharge device for liquid - Google Patents
- ️Wed Feb 17 1988
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ペースト状粘性流体吐出／分配装置、特に＠
量の粘性流体を吐出するペースト吐出ノズルを有するこ
の種の液体微量吐出装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a pasty viscous fluid dispensing/dispensing device, particularly @
The present invention relates to this type of liquid micro-volume discharging device having a paste discharging nozzle for discharging a large amount of viscous fluid.
例えば接着剤や各特殊用途ペースト剤等のこの種の粘性
流体は、広範囲の産業分野に使用されており、その分配
装置も、従来、種々の形式のものが利用されている。Viscous fluids of this type, such as adhesives and special purpose pastes, are used in a wide range of industrial fields, and various types of dispensing devices have been used.
一例として、半導体産業において、アルミナ基板等の耐
熱性セラミック基版上に、厚膜回路パターンを形成する
場合には、高温Ｋｔ成用導体ペーストをスクリーン印刷
し、これを高温で焼成することにより導体回路とし、各
導体路間にグレーズ抵抗ペーストをスクリーン印刷し、
同様に、これを高温焼成して抵抗体を形成するという方
法が採用されている。For example, in the semiconductor industry, when forming a thick film circuit pattern on a heat-resistant ceramic substrate such as an alumina substrate, a high-temperature Kt forming conductor paste is screen printed and then fired at a high temperature to form a conductor. As a circuit, screen print glaze resistor paste between each conductor track,
Similarly, a method has been adopted in which a resistor is formed by firing this at a high temperature.
しかしながら、以上のような方法は、同一パターンの導
体回路を、大量に生産するのには適しているが、回路パ
ターンが変るたびにスクリーン版を製作する必要がある
。さらに、パターンの変更が、基板サイズの変更を伴う
ことも多く、電子回路の多種少量生産に迅速に対応する
ことができないとか、試作検討、あるいは、納期遅れ等
の開閉を包蔵していた。However, although the above method is suitable for mass producing conductor circuits with the same pattern, it is necessary to produce a screen plate each time the circuit pattern changes. Furthermore, changing the pattern often involves changing the board size, which means that it is not possible to respond quickly to the production of a wide variety of electronic circuits in small quantities, and this can lead to delays in prototyping and delivery.
そこで、描画ヘッドを、プロゲラ４ ングされたコンピ
ュータ制御により、所定の回路パターンを回路の設計情
報に基すいて、直接的に自由に描画し得るようにした装
置が使用されるようになり、多種少量生産や試作検討あ
るいは納期の大幅短縮等に貢献している。Therefore, devices have come into use in which the drawing head can be directly and freely drawn on a predetermined circuit pattern based on the circuit design information using a computer controlled by a programmer. This contributes to small-volume production, prototyping, and significantly shortened delivery times.
第４図に、従来のこの種の装置の一実施例の要部縦断面
図を示す。１は、描画ヘッドとして垂直上／下方向（Ｚ
方向）に移動可能にノズルホルダ６に搭載されたペース
ト吐出ノズル、１０ハフ’ｌ：１グラム制御によるＸ−
Ｙ駆動装置のテーブルＴ上に載置された前記基板（ワー
ク）である。ノズル１の円筒状の本体は、頂部を、カバ
ー３により閉鎖され、内部には、例えば回路要素形成粉
体と樹脂成分ならびに溶剤等とより成るペースト状粘性
流体９が充填され、上メクズル１の円筒状本体の２内壁
とＯリングによりシールされているフロート２が配設さ
れている。フロート２の上部室１１にハ、ｊ）／＜−３
上の継手４を介してフレキシブルホース５により外部源
Ａから圧縮空気が導入され、フロート２を押すことによ
り、流体（ペースト）９を、ノズル１の先端のオリフィ
スから基板１゜上へ吐出させるよう構成されている。こ
の種の描画すべきパターンの線幅は、少くとも０．５ｆ
ｌ以下、０２〜０．３部程度が望ましいため、吐出量は
極めて微量である。また、ノズル１のＺ方向上下運動は
、ノズルホルダ６部のボールねじ軸７を回転駆動してボ
ールナツト８の直線運動に転換することによって行われ
る。FIG. 4 shows a longitudinal cross-sectional view of a main part of an embodiment of a conventional device of this type. 1 is a drawing head that moves vertically upward/downward (Z
The paste discharging nozzle is mounted on the nozzle holder 6 so as to be movable in the direction of
This is the substrate (work) placed on the table T of the Y drive device. The top of the cylindrical body of the nozzle 1 is closed by a cover 3, and the inside is filled with a paste-like viscous fluid 9 made of, for example, circuit element forming powder, a resin component, a solvent, etc. A float 2 is provided which is sealed by an O-ring with the 2 inner walls of the cylindrical body. In the upper chamber 11 of the float 2, j)/<-3
Compressed air is introduced from an external source A through a flexible hose 5 through the upper joint 4, and by pushing the float 2, fluid (paste) 9 is discharged from the orifice at the tip of the nozzle 1 1° above the substrate. It is configured. The line width of this type of pattern to be drawn is at least 0.5f
The amount to be discharged is extremely small, as it is preferably about 0.2 to 0.3 parts. Further, the vertical movement of the nozzle 1 in the Z direction is performed by rotating the ball screw shaft 7 of the nozzle holder 6 and converting it into linear movement of the ball nut 8.
しかしながら、以上のような従来例にあっては、吐出す
べき流体は温度に対して指数関数的に粘度が変化するた
め、図例のようなエヤーによる方式の場合、同一の空気
送給量においても、周囲温度やノズルの径や長さ、もし
くはオリフィス形状等によって吐出■が大きく影響を受
けるため、微少量の安定吐出を行うためにはエヤーの圧
力／流量制御が極めて微妙となり制御が困難である。ま
た、吐出量を変化させたいとき、エヤーの信号と吐出量
とは一次遅れ系（エヤー信号に対して吐出量が時間的に
遅れて立上ること）となるため時間制御が困難であると
いう問題点があった。However, in the conventional example described above, the viscosity of the fluid to be discharged changes exponentially with temperature, so in the case of the air system as shown in the figure, the viscosity of the fluid to be discharged changes exponentially with temperature. However, the discharge ■ is greatly affected by the ambient temperature, the diameter and length of the nozzle, or the shape of the orifice, etc., so in order to stably discharge a minute amount, the air pressure/flow rate control is extremely delicate and difficult to control. be. Another problem is that when you want to change the discharge amount, the air signal and the discharge amount are a first-order lag system (the discharge amount rises with a time delay with respect to the air signal), making time control difficult. There was a point.
本発明は、以上のような従来例の問題点にかんがオヘさ
れたもので、エヤ一方式による不安定要士を取除くため
、ピストン（あるいはプランジャ）ストロークによる容
積制御方式によって、吐出ピストン（プランジャ）をペ
ースト状粘性流体方向に微少移動させれば周囲温度と無
関係にストローク量に比例する実質的に遅れのない安定
吐出が可能である。The present invention has been made in view of the problems of the conventional examples as described above, and in order to eliminate the instability caused by the one-air air system, the present invention uses a volume control method using the piston (or plunger) stroke. By slightly moving the plunger) in the direction of the pasty viscous fluid, stable discharge with virtually no delay in proportion to the stroke amount is possible regardless of the ambient temperature.
更に、ノズルホルダ上に吐出ピストン駆動機構を搭載し
て、ノズルを上下運動させると共に吐出ピストン駆動機
溝をも上下動させると、可動部の質量が増大し、吐出ピ
ストン駆動機溝系の慣性抵抗が大となり、生産性向上に
必要な高速の上下駆動が困難となる。従って、本発明に
おいては、ノズル上下動時にも実質的に余分の移動質量
増加を招来することのないような手段を備えたピストン
駆動装置の提供を目的としている。Furthermore, if a discharge piston drive mechanism is mounted on the nozzle holder to move the nozzle up and down and also move the discharge piston drive groove up and down, the mass of the movable part increases and the inertia of the discharge piston drive groove system increases. becomes large, making it difficult to perform high-speed vertical movement necessary to improve productivity. Therefore, an object of the present invention is to provide a piston drive device that is equipped with a means that does not substantially increase the moving mass even when the nozzle moves up and down.
このため、本発明においては、ノズルの上下駆動時に、
ピストン駆動系の主要部が軸方向に移動しないような軸
方向変位吸収手段を設けることにより、前記目的を達成
しようとするものである。Therefore, in the present invention, when driving the nozzle up and down,
The above objective is achieved by providing an axial displacement absorbing means that prevents the main part of the piston drive system from moving in the axial direction.
上記のような構成により、本発明装置のノズルを上下さ
せたときに、ピストン駆動部の主要機溝の質量は、独立
して静止状態にあるため、ノズル上下動の高速作動を妨
げることがなくなる。With the above configuration, when the nozzle of the device of the present invention is moved up and down, the mass of the main machine groove of the piston drive unit is independently stationary, so it does not interfere with the high-speed movement of the nozzle up and down. .
以下に、本発明を実施例に基すいて説明する。 The present invention will be explained below based on examples.
第１図（α）は、本発明に係る液体微量吐出装置のピス
トン１５およびノズル（本体）１の全体組立体の垂直上
下方向（ＢおよびＺ方向）移動機構を示す要部側面図で
ある。前出従来例第４図におけると同一（または相当）
構成要素は同一符号で表わす。FIG. 1(α) is a side view of essential parts showing a mechanism for vertically moving the entire assembly of the piston 15 and nozzle (main body) 1 in the vertical up-down direction (B and Z directions) of the liquid discharge device according to the present invention. Same as (or equivalent to) the previous conventional example shown in Fig. 4.
Components are represented by the same symbols.
（構 成）
本実施例においては、吐出ピストン（プランジャ）１５
９駆動モ一タＭ２および減速機Ｒ（特に、極く少量の吐
出を必要とする場合には減速機等を必要とする）−会≠
虫→とをノズルホルダ６部材上に代えて、装置本体フレ
ーム２０上に載置し、その出力軸Ｓを、たわみ継手Ｃを
介して、スプライン１Ｔｌｊ ２ Ｂをフレーム２０上
に軸支し、一方、ノズルホルダ６上に軸支したピストン
駆動用のボールねじ軸２６の先端部に、前記スプライン
軸２８と摺動的に係合するめすスプライン穴を有する部
材２７をキーで固設して円筒部材２６を取付け、両部材
２８．２７により回転運動のみを伝達し、軸方向運動は
摺動して逃げる（吸収する）よう構成しである。(Configuration) In this embodiment, the discharge piston (plunger) 15
9 Drive motor M2 and reducer R (particularly when a very small amount of discharge is required, a reducer etc. is required) - meeting≠
The insect → and are placed on the device body frame 20 instead of on the nozzle holder 6 member, and the output shaft S is pivotally supported on the frame 20 via the flexible joint C, and the spline 1Tlj 2 B is supported on the frame 20, while A member 27 having a female spline hole that slidably engages with the spline shaft 28 is fixed with a key to the tip of a ball screw shaft 26 for driving a piston supported on the nozzle holder 6 to form a cylindrical member. 26 is attached, and both members 28 and 27 transmit only rotational motion, and are constructed so that axial motion escapes (absorbs) by sliding.
また、１６はノズル（本体）１をノズルホルダ乙に固定
するためのレバーである。ノズルホルダ６は、装置本体
フレーム２０上の垂直移動ガイド１９と、フレーム２０
に垂直に回転可能に立設されたボールねじ軸１７と、こ
のボールねじ軸１７と係合するノズルホルダ６上のボー
ルナツト１８とを介してフレーム２０に支持され、ボー
ルねじ軸１７の上部軸受の頂部は、ノズル上下駆動モー
タＭ１に結合されるいる。Further, 16 is a lever for fixing the nozzle (main body) 1 to the nozzle holder B. The nozzle holder 6 is connected to a vertical movement guide 19 on the device body frame 20 and a frame 20.
The upper bearing of the ball screw shaft 17 is supported by the frame 20 via a ball screw shaft 17 rotatably installed perpendicular to the ball screw shaft 17 and a ball nut 18 on the nozzle holder 6 that engages with the ball screw shaft 17. The top part is coupled to a nozzle vertical drive motor M1.
一方、吐出ピストン１５は、たわみ継手２１を介して、
ピストン駆動部材２２に連結される。ピストン駆動部材
２２は、ノズルホルダ６上の垂直リニアガイド２５およ
びピストン駆動部材２２に配線した相手ボールナツト２
４とを介してボールねじ軸２３に支持される。尚、第１
図（Ａ）は、この種の方式のノズル部要部縦断面図を示
す。１はノズル（本体）、１αはノズルの円筒状バレル
部。On the other hand, the discharge piston 15 is connected via a flexible joint 21.
The piston drive member 22 is connected to the piston drive member 22 . The piston drive member 22 includes a vertical linear guide 25 on the nozzle holder 6 and a mating ball nut 2 wired to the piston drive member 22.
4 and supported by the ball screw shaft 23. Furthermore, the first
Figure (A) shows a vertical sectional view of the main part of a nozzle part of this type of system. 1 is the nozzle (main body), and 1α is the cylindrical barrel part of the nozzle.
１ｂはノズル取付は金具、３αは頂部カバー、１５は吐
出ピストン（プランジャ）、９は流体（ペースト）、１
５．ｚおよび９αはシール用Ｑ 、−ＩＪングである。1b is a metal fitting for mounting the nozzle, 3α is a top cover, 15 is a discharge piston (plunger), 9 is a fluid (paste), 1
5. z and 9α are sealing Q, -IJ rings.
また、９ｈはノズルの円筒状バレル部内壁と吐出ピスト
ン１５とにより形成される流体バイパスである。Further, 9h is a fluid bypass formed by the inner wall of the cylindrical barrel portion of the nozzle and the discharge piston 15.
（動 作）
以上のような構成によって自明のように、ピストン駆動
モータＭｚの回転は、スプライン部２８／２７を介して
、ボールねじ軸２３／ナツト２４゜ピストン駆動部材２
２により吐出ピストン１５を駆動でき、一方、ボールね
じ軸２３の軸方向位置は、ノズル１に対して常に一定の
相対位置を保ち、ノズル上下フ動モータＭ１．ボールね
じ軸１７／ボールナツト１８によるノズルホルダ乙の上
下運動は、前記スプライン部２８／２７により吸収され
て、ピストン駆動モータ、「２および減速機Ｒ等ノ、ヒ
ストン駆動系の主要質量部分は、ノズルの上下運動と無
関係となるため、前記発明目的が達成される。(Operation) As is obvious from the above configuration, the rotation of the piston drive motor Mz is caused by the rotation of the ball screw shaft 23/nut 24° piston drive member 2 via the spline portions 28/27.
2 can drive the discharge piston 15, while the axial position of the ball screw shaft 23 always maintains a constant relative position with respect to the nozzle 1, and the nozzle vertical movement motor M1. The vertical movement of the nozzle holder O by the ball screw shaft 17/ball nut 18 is absorbed by the spline parts 28/27, and the main mass parts of the histone drive system, such as the piston drive motor 2 and the reducer R, The above-mentioned object of the invention is achieved because it is independent of the vertical movement of.
この実施例は、第１１正おけるピストン駆動部材２２と
、リニヤガイド２５部との構成に代えて、ボールねじ軸
２”、αを、直接、ノズルホルダ６にり、第１実施例（
第 ？と同様の動作／効果を有することは自明である。In this embodiment, the ball screw shaft 2'', α is directly connected to the nozzle holder 6 instead of the piston drive member 22 and the linear guide 25 in the 11th embodiment.
No. ? It is obvious that it has the same operation/effect as .
いては、Ｃストン駆動モータＭ ２軸と、ボールねじ軸
２３／２３αとの回転運動のみを伝達し、軸方向変位を
吸収する手段として、スプライン機構を用いたが、この
目的を達する機構は、スプライン機構のみに限定される
ことがなく、例えば、フェザ−キー等を用いるものであ
ってもよいことはもちろんであり、また、図示は省略す
るが、一方の歯幅を広くした一対のすぐ両歯車の噛み合
わせ機構、もしくは遊星歯車機構等を使用すれば、上記
機能を達成し得ると同時に、ピストン駆動モータＭ ２
の減速装置Ｒを兼ねさせることも可能である。In the above, a spline mechanism was used as a means for transmitting only the rotational motion between the two shafts of the Cstone drive motor M and the ball screw shafts 23/23α and absorbing axial displacement, but the mechanism that achieves this purpose is as follows. It goes without saying that the spline mechanism is not limited to only a spline mechanism, and for example, a feather key may be used.Also, although not shown, If a gear meshing mechanism or a planetary gear mechanism is used, the above function can be achieved, and at the same time, the piston drive motor M2
It is also possible to have it also serve as the speed reduction device R.
サラニまた、これらの軸方向変位吸収手段としては、上
記のような機械的手段に代って、例えば第６図に示すよ
うに、前記第１例（第１７におけるスプライン機構２６
，２７．２８を省略して、ピストン駆動モータＭ２の出
力軸Ｓを、たわみ継手Ｃを介して、ピストン駆動用ボー
ルねじ軸２３と直結し、ノズル上下駆動用モータ＆ ＋
と、ピストン駆動モータＭ２とを、電気回路的に制御し
て、ノズル１を上下させるとき、同期して、ピストン、
叔動部材２２を、ノズル上下変位を吸収するよう、反対
方向に上下させるよう、ピストン駆動モータＭ２を作動
させても同様の効果が得られる。この方法により、機械
式による吸収機構を簡素化することができる。In addition, as these axial displacement absorbing means, instead of the above-mentioned mechanical means, for example, as shown in FIG.
, 27 and 28 are omitted, the output shaft S of the piston drive motor M2 is directly connected to the piston drive ball screw shaft 23 via the flexible joint C, and the nozzle vertical drive motor & +
When the nozzle 1 is moved up and down by controlling the piston drive motor M2 and the piston drive motor M2 in an electric circuit, the piston,
A similar effect can be obtained by operating the piston drive motor M2 to move the sliding member 22 up and down in the opposite direction so as to absorb the vertical displacement of the nozzle. This method allows the mechanical absorption mechanism to be simplified.
以上、説明してきたように、本発明によれば、液体微量
吐出装置のノズルの上下変位を、吐出ピストン駆動系の
主要部の質量と独立に行うことがテキルので、ノズルの
上下駆動を高速化して生産性を向上させることができる
ようになった。As explained above, according to the present invention, the vertical displacement of the nozzle of the liquid micro-volume discharge device can be performed independently of the mass of the main part of the discharge piston drive system, so the vertical movement of the nozzle can be accelerated. Now you can improve your productivity.
第１図（αＬ（ＩＩ）は、本発明に係る液体微量吐出装
置の第１実施例の要部側面図とノズル部要部縦ｍ１面図
、第２図および第６図は、それぞれ同第２および価の実
施例図、第４図は、従来のノズル部の要部縦断面図であ
る。
１・・・ノズル（本 体）
６・・・ノズルホルダ（ノズル保持部材）１５・・・吐
出ピストン
１７．２３・・・ボールねじ軸 （２３・・・吐出ピス
トン駆動用軸）
１８、．２４・・・ポールナツト
２７・・・めすスプライン部材
２８・・・スプライン軸
Ｍｌ・・・ノズル上下駆動モータ
Ｍｌ・・・ピストン駆動モータ （吐出モータ）Ｓ・・
・出 力 軸FIG. 1 (αL(II) is a side view of the main part of the first embodiment of the liquid minute discharge device according to the present invention and a vertical plane view of the main part of the nozzle part, and FIGS. 2 and 6 are the same side view and FIG. 6, respectively. 2 and 4 are longitudinal sectional views of main parts of a conventional nozzle part. 1... Nozzle (main body) 6... Nozzle holder (nozzle holding member) 15... Discharge piston 17.23...Ball screw shaft (23...Discharge piston drive shaft) 18,.24...Pole nut 27...Female spline member 28...Spline shaft Ml...Nozzle vertical drive Motor Ml... Piston drive motor (discharge motor) S...
・Output shaft