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ピエゾジェット技術 | 精密ディスペンサーのSSI Japan株式会社

ピエゾはジェットディスペンサーの新たな潮流

日本ではメカ式ジェットディスペンサーが広く使用されていますが、海外ではピエゾ素子によりジェットディスペンサーが主流となっています。エアー圧力とばねの弾性によるロッドの往復運動によって液剤を飛ばすメカ式ジェットディスペンサーは、エアー圧の変動やばねの劣化が吐出精度に影響することに加え、アナログで制御するため、液剤の特性に応じたパラメータを設定することが難しく、液の飛散や液だれ等の問題が頻繁に発生しやすい傾向があります。

一方、ピエゾ素子を使ったジェトディスペンサーは、スピード、安定性、操作性、耐久性等において優位性があります。SSIのピエゾジェットディスペンサーは、ドイツ・MARCO社製のピエゾ素子を使用しています。

ドイツ・MARCO社はピエゾ技術の専業メーカーとして、ディスペンサーに最適なピエゾ素子を世界で最初に開発し、高速かつ精密な微量塗布を実現しました。

ピエゾジェットディスペンサーのコア技術 

なぜピエゾジェットディスペンサーは高精度微量塗布に適しているのか

ピエゾジェットディスペンサーの心臓部は、電圧を加えると微細な変形をするピエゾ素子の特性を生かしたピエゾアクチュエータです。ピエゾ素子にによる微細な変位により、連結したロッドが往復運動を繰り返し、バルブを高速で開閉することによって、液剤を飛ばすことができます。(右図参照)
ピエゾアクチュエータは数十ミクロンの微細な変位を高速かつ正確に繰り返すことができるため、高精度微量塗布を実現するジェットディスペンサーに最適なアクチュエータです。

Marco社のピエゾアクチュエータは1200Hzで連続運転(最高2000Hz)という世界最速の性能を有しています。1秒間に1200ショットを吐出するため、1ショットあたりのサイクルタイムは1/1200秒、液剤を吐出している時間(バルブオープンタイム)は1/5000秒と非常に短いため、極微量塗布を実現することができます。
また、ピエゾ素子は性能が永続するため、メカ式ジェットディスペンサーのように部品の経年劣化による性能低下が起こりにくく、長期間にわたり高精度を持続することができます。

ピエゾジェットディスペンサーの構造

動作原理
(上がバルブ閉、下がバルブ開)

ピエゾジェットディスペンサーは低粘度~高粘度を1台で対応できます

ピエゾジェットアクチュエータは、電圧によりピエゾ素子の動作を正確に制御することができるため、バルブが開閉する際にロッドが上昇下降するストロークの長さ、速度、トルク等のパラメータをCPUによりデジタル設定することができます。
吐出量を自在に設定できることはもちろんのこと、液剤の特性や粘度に応じたバルブ開閉の最適なポートフォリオを設定できるため、気泡発生や液の飛散といったメカ式ジェットディスペンサーで発生しがちな問題を解決することができます。

一般的には、低粘度の液剤は飛散しやすいため、ロッドの下降速度を遅くして飛散を抑え、高粘度の液剤はロッド下降時のトルクを上げて、勢いよく液剤を飛ばす必要があります。一方で、気泡の発生を抑えるためには、ロッド上昇時の速度を遅くすることで空気の吸い込みを防ぐため、ロッド上昇時と下降時は異なるポートフォリオを作成する必要があります。

ピエゾジェットディスペンサーは液剤ごとに最適なポートフォリオを作成することできるため、水状の低粘度液剤からペースト状の高粘度液剤までを1台で対応することができます。

 

Closingslope control

バルブ閉のポートフォリオ設定

 

Openingslope control

バルブ開のポートフォリオ設定

ピエゾジェットディスペンサーのメンテナンス

接液部はピエゾアクチュエータとは分離されており、モジュール構造のため取り外しが容易で、洗浄やメンテナンスが非常に簡単です。
バルブシートとCR(右図参照)の摺動部分はセラミック製であり、長期間の高速吐出にも安定した性能を持続します。
ピエゾアクチュエータに関しては、経年劣化による定期的な部品交換が必要なメカ式ジェットディスペンサーに比べ、長期的な安定稼働を保証します。
ピエゾジェットディスペンサーのメンテナンス

接液部のモジュール構造

ディスペンサーに関するあらゆる課題を解決します。

以下のようなディスペンサーに関する問題でお困りではありませんか?

 

*エアー式ディスペンサーを使っているが、吐出量が不安定で困っている。

 →ピエゾジェットディスペンサーは、ピエゾ素子により吐出量を制御するため、

  エアー圧力の変動による影響を受けません。

 

*メカ式ジェットディスペンサーを使っているが、液の飛散や気泡発生により品質上問題がある。

 →ピエゾジェットディスペンサーは、液剤の特性に応じたポートフォリオを作成するため、

  飛散や気泡発生を最小化することができます。

 

*スクリュー式やプランジャー式ディスペンサーを使っているが、タクトタイムが上がらない。

 →ピエゾジェットディスペンサーは、非接触で吐出を行うため、ニードルとワークのクリアランス調整が不要となり、

  Z軸の高さを維持したまま連続吐出するため、タクトタイムを大幅に短縮できます。

 

*微少な溝や穴の中に液剤を充填したいが、ニードルが挿入できない。

 →ピエゾジェットディスペンサーが吐出する液滴の最小直径は50μmです。

  非接触で50μmの液滴を飛ばすため、100μm程度の溝や穴の中に液剤を充填することが可能となります。

 

*立体的なワークに液剤を均一に塗布したい。 

 →ピエゾジェットディスペンサーは、真横から水平方向に液剤を吐出できるだけではなく、

  下から真上に液剤を飛ばすことができます。

  多軸ロボットを使うことにより、あらゆる方向から吐出が可能となり、究極の3D塗布を実現します。

 

ピエゾジェットディスペンサーは、ディスペンサーに関する様々な課題を解決します。

ピエゾジェットディスペンサーの性能を体感して頂くため、SSI Japan株式会社はデモ用設備を常設しております。

テストのご依頼は、『お問い合わせフォーム』よりお願いします。

 

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