專利名稱:液體定量排出方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及適合用于還包含粘性流體,粘稠物質(zhì)等的液體的定量排出的液體定量排出方法和設(shè)備。更具體地說,本發(fā)明涉及以微量排出或涂敷液體的領(lǐng)域中的,以高速并且以較高的精度控制液體的微量排出或涂敷的技術(shù),另外涉及下述技術(shù),該技術(shù)指將液體填充到液體存儲容器中,該填充作業(yè)涉及電子部件制造,電子部件裝配步驟等的,必須要求還包含粘性流體、粘稠物質(zhì)的液體的排出和涂敷步驟的全部步驟。
背景技術(shù):
為了將所需量的液體排出,一般人們采用液體定量排出設(shè)備,另外,為了按照所需形狀,涂敷液體,采用上述液體定量排出設(shè)備,以及采用借助使粘附體或噴嘴運(yùn)動的機(jī)器人的方法。
在排出液體的技術(shù)中,人們知道有向液體按照所需時間供給調(diào)整壓力的壓縮空氣的空氣壓縮式的方法,或下述柱塞式的方法,該方法指按照所需量,使設(shè)置于與驅(qū)動源連接的,與液體緊密接觸的按壓部件移動。
“空氣壓縮式”指采用壓縮空氣的簡單的方法,由于除去存儲容器以外,僅僅壓縮空氣與液體接觸,故具有可在保持清潔的狀態(tài)下使用該液體的優(yōu)點(diǎn),其為非常普通地被使用的方法。
“柱塞式”具有與液體接觸的按壓部件的截面面積,以及按照按壓部件的移動量排出的液體的體積確定的優(yōu)點(diǎn),其用于液體填充,分注作業(yè),涂敷極微量液體的方法。
為了按照所需形狀涂敷液體,對于存儲容器內(nèi)部的液體,通過這些方法,使液體流動,使液體從作為排出孔的噴嘴前端排出,使上述設(shè)備的排出孔與粘附體中的任何一個或兩個作相對移動,由此按照所需形狀描繪液體。但是,由于這些方法在液體獲得一定流速前需要花費(fèi)時間,故很難使到形成一定流速時的時間、涂敷線的繪制均勻。特別是在采用高粘性液體或高速涂敷時,該影響顯著,具體來說,按照涂敷線的起點(diǎn)部較細(xì)、斷開,終點(diǎn)部較粗,聚積的形狀呈現(xiàn)上述影響。
再比如半導(dǎo)體制造步驟中,作為每當(dāng)于基片上有規(guī)律地或無規(guī)律地以點(diǎn)狀或線狀涂敷電子材料等時所采用的過去的定量排出設(shè)備,例如,日本第49108/1992號專利申請公開公報公開的排出設(shè)備以螺桿的旋轉(zhuǎn)速度,旋轉(zhuǎn)時間等,對從排出孔排出的液體的排出量進(jìn)行控制,按照此設(shè)備,通過螺桿的旋轉(zhuǎn)速度和停止時期的精度良好的控制,不受到液體的粘度、流動性或存儲容器內(nèi)的液體量的影響,即使連續(xù)排出仍可使液體的排出量保持穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)定量排出。在這里,分別通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和停止,進(jìn)行液體的排出和停止,在排出停止時,排出孔處于物理性的打開狀態(tài)后,特別是在液體粘度較低、對存儲容器內(nèi)的液體施加壓力、在螺桿的外周面與螺桿外殼的內(nèi)周面之間的間隙較大等情況下,具有下述問題,該問題指液體的排出停止時的斷液性較差,另外,產(chǎn)生液體的重量和液體的施加壓力造成的液體的泄漏,其中,在減小螺桿的外周面和螺桿外殼的內(nèi)周面之間的間隙以便解決該問題,具有破壞例如電子材料中的填料的另一問題。
此外空氣壓縮式,為了采用壓縮性優(yōu)良的空氣,急速獲得所需壓力是極其困難的,該方法另外的困難在于按照與線中間部相同的形狀,形成線的起點(diǎn)或終點(diǎn)。此外,由于對應(yīng)于周邊氣氛的變化,或液體本身的化學(xué)反應(yīng)等,液體的粘度發(fā)生改變,故施加調(diào)整壓力的一定的空氣壓力的上述方法還具有對應(yīng)于粘度變化,排出量改變的問題。按照此方式,不可能通過空氣壓縮式排出機(jī),按照纖細(xì)的形狀,涂敷具有粘性變化的液體。
由于柱塞式在所需的體積量的排出方面,具有本質(zhì)的功能,故其主要用于正確地分注,填充所需的量。另外,由于為活塞移動量確定排出量的方法,具有精密性、定量性優(yōu)良的特征,故其排出作業(yè)一般極為慎重地,慢慢地進(jìn)行。按照此方式,由于該方法的技術(shù)核心在于正確地排出、涂敷一定量,如果即使在排出過程中的流速變化的情況下,涂敷量仍是均勻的,則該方法是良好的方法。另外,該方法禁止用于高粘性液體的排出。其原因在于由于使高粘性液體流動,故必須對液體施加非常大的力。這樣大的力造成存儲容器或活塞的膨脹、變形,另外甚至造成具有沒有彈性變形的液體的壓縮,這些變形是造成作為該方法的特征的精密性、定量性的破壞的原因。
特別是在高速地涂敷高粘性液體或低粘性液體時,在噴嘴較細(xì)時或較長時,由于必須對液體施加極高的壓力,故稱為上述膨脹、畸變、壓縮的變形顯著,另外,由于僅僅排出孔暴露于大氣中的本方法特有的特征,故對液體施加越高的壓力,并且排出孔的孔徑越小,則越容易受到這些變形的影響。具體來說,由于排出的遲緩、液體的垂落,在線狀涂敷中,由于斷開、聚集、歪斜的現(xiàn)象,呈現(xiàn)上述影響。這些變形是極其微小的,但是對于依賴于上述各種變形的影響,在進(jìn)行細(xì)微形狀的涂敷和微量涂敷以及高速進(jìn)行涂敷時,這些彈性變形的影響是致命的問題,按照上述方式,在必須要求較高壓力的情況下,完全不適合采用該方法。
另外,為了采用液體定量排出設(shè)備,將所需量的液體排出,人們采用下述液體定量排出設(shè)備,該液體定量排出設(shè)備將液體從存儲容器,經(jīng)排出閥,定量地排出,另外為了按照所需形狀,涂敷液體,一般采用上述液體定量排出設(shè)備,以及使用使粘附體或噴嘴運(yùn)動的機(jī)器人的方法,但是,在將例如中等粘度以上的液體,填充于液體存儲容器,特別是在注射器中,下述方法會良好地進(jìn)行,該方法指相對預(yù)先填充有液體的壓力容器,設(shè)置液體取出口,將液體存儲容器,特別是注射器以氣密方式與該取出口連接,通過對壓力容器施加加壓空氣,經(jīng)液體取出口,將液體填充到注射器中。
但是,已有技術(shù)較大的問題在于由于在對壓力容器施加加壓空氣,經(jīng)取出口,通過注射器連接口,朝向注射器內(nèi)部填充液體時,將液體朝向大氣壓排放,故當(dāng)特別是液體粘度越高,注射器的連接口的內(nèi)徑越大時,在排放液體后,在混入氣泡的同時,將液體填充到注射器中。由于填充側(cè)的注射器處于大氣壓狀態(tài),故所填充的液體處于自由狀態(tài)。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供一種適合用于定量地排出還包含粘性流體,粘稠物質(zhì)等的液體的液體定量排出方法和設(shè)備。
本發(fā)明的目的在于提供下述的方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備在微量地排出或涂敷液體時,不依賴于液體的粘度,高速地并且以較高的精度形成所需的涂敷形狀。特別是,本發(fā)明的目的在于提供下述的方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備即使在采用高粘度液體的情況下或以高速涂敷的情況下,仍可極容易地對線的起點(diǎn)始部與終點(diǎn)部的線形狀進(jìn)行控制,例如,在均勻的線形狀的涂敷方面,從線的起點(diǎn)到終點(diǎn),沒有線較細(xì)或較粗的情況,可形成均勻一致的線形狀。
本發(fā)明的目的在于提供下述的液體排出方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備沒有填料破壞的危險,排出停止時的斷液性提高,另外,充分地防止液體的泄漏。
本發(fā)明的目的在于提供下述的液體排出或涂敷的方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備在液體獲得一定的速度前,無需花費(fèi)時間,可均勻地繪制涂敷線。
本發(fā)明的目的在于提供下述的液體定量排出方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備可在于液體存儲容器中,特別是于注射器中,填充液體時,在不混入氣泡的情況下,填充液體,最好可完全自動地填充液體。
本發(fā)明涉及下述的液體定量排出方法,其特征在于每當(dāng)從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,進(jìn)行定量排出時,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,以便使來自排出孔的液體的排出流速為一定值。
上述預(yù)定的特定值最好通過下述方式形成,該方式為檢測排出孔附近部分的液壓,根據(jù)該檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力。另外,本發(fā)明的上述方法還涉及下述液體定量排出方法,該方法的特征在于對從液體存儲容器,供給排出閥的液體壓力進(jìn)行控制。該控制通過下述方式進(jìn)行,該方式為對存儲于液體存儲容器中的液體的壓力,最好是對存儲于液體存儲容器中的液體減小的速度進(jìn)行控制,最好按照形成一定的值或可變的方式進(jìn)行控制。
另外,本發(fā)明的上述方法涉及下述液體定量排出方法,該方法的特征在于對液體的溫度進(jìn)行控制,以便使液體存儲容器內(nèi)部與排出閥內(nèi)部的液體溫度為所需溫度。
此外,本發(fā)明的上述方法涉及下述液體定量排出方法,該方法的特征在于上述排出閥安裝有噴嘴,該噴嘴使該噴嘴本身帶有作為針形閥的功能。
即,本發(fā)明的上述方法的具體形式涉及下述液體定量排出方法,該方法的特征在于在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,以便使來自排出孔的液體的排出流速為一定值,最好每當(dāng)從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,實(shí)現(xiàn)定量排出時,檢測排出孔附近部分的液壓,根據(jù)該檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力,從而實(shí)現(xiàn)定量排出,另外通過對存儲于液體存儲容器中的液體壓力,最好是對已存儲液體減少的速度進(jìn)行控制,最好通過形成恒定值或可變化的方式,對它們進(jìn)行控制,對從液體存儲容器供給排出閥的液體的壓力進(jìn)行控制,對液體的溫度進(jìn)行控制,以便使液體存儲容器內(nèi)部與排出閥內(nèi)部的液體溫度為所需溫度,此外上述排出閥安裝有噴嘴,該噴嘴使該噴嘴本身帶有作為針形閥的功能。
還有,本發(fā)明的上述方法還涉及下述液體定量排出方法,該方法特征在于該方法具有在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充的液體填充方法,其中在從預(yù)先存儲有液體的壓力容器,向液體存儲容器填充液體時,將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力控制在小于施加給壓力容器中的空氣壓力的一定壓力。
上述液體填充方法的特征在于檢測液體存儲容器的滿量,自動停止填充。另外,上述液體填充方法的特征在于檢測壓力容器的很少殘余量,自動地停止填充。另外,上述液體填充方法的特征在于消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡。
即,上述的液體填充方法的具體形式涉及下述在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充的液體填充方法,該方法的特征在于在從預(yù)先存儲有液體的壓力容器,向液體存儲容器填充液體時,將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力控制在小于施加給壓力容器中的空氣壓力的一定壓力,另外消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡,根據(jù)需要,檢測液體存儲容器的滿量,或壓力容器的很少殘余量,自動地停止填充。
再有,本發(fā)明涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備包括液體存儲容器、液體存儲容器內(nèi)部的液體的加壓機(jī)構(gòu)以及與該液體存儲容器連通的排出閥,從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,定量地排出液體,其特征在于該設(shè)備設(shè)置有動作控制機(jī)構(gòu),該動作控制機(jī)構(gòu)對加壓機(jī)構(gòu)和排出閥的動作進(jìn)行控制;排出壓力控制機(jī)構(gòu),該排出壓力控制機(jī)構(gòu)自動地對液體的排出壓力進(jìn)行調(diào)整。
最好,上述排出壓力控制機(jī)構(gòu)包括輸入輸出部,運(yùn)算部,存儲部,該排出壓力控制機(jī)構(gòu)的作用是應(yīng)根據(jù)檢測排出孔附近部分的液壓的壓力傳感器的檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力。最好,上述排出閥包括該排出孔的機(jī)械型開閉機(jī)構(gòu)。另外,最好,上述加壓機(jī)構(gòu)為用于按照對應(yīng)于其粘度的壓力,對存儲于液體存儲容器中的液體施加壓力的機(jī)構(gòu),最好上述加壓機(jī)構(gòu)為以高精度的方式設(shè)置于所存儲液體中的按壓部件,特別是最好上述加壓機(jī)構(gòu)為下述按壓部件,該部件包括對其施加壓力的氣缸,該氣缸的孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑。最好,上述動作控制機(jī)構(gòu)包括壓力傳感器,該壓力傳感器在排出孔的附近部分,檢測液體壓力;促動機(jī)構(gòu),該促動機(jī)構(gòu)根據(jù)來自上述壓力傳感器的信號,使上述加壓機(jī)構(gòu)動作。
另外,本發(fā)明的上述設(shè)備涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備的特征在于該設(shè)備設(shè)置有對液體的溫度進(jìn)行控制的液體溫度控制機(jī)構(gòu)。
即,本發(fā)明的上述設(shè)備的具體形式涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備其具有液體存儲容器,液體存儲容器內(nèi)部的液體的加壓機(jī)構(gòu),最好為用于按照對應(yīng)于其粘度的壓力,對存儲于液體存儲容器中的液體施加壓力的加壓機(jī)構(gòu),特別是最好為以高精度的方式設(shè)置于所存儲液體中的按壓部件,尤其是最好為對按壓部件施加壓力的,其孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑的氣缸的按壓部件,以及與液體存儲容器連通,以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)排出孔的排出閥,從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,將液體定量排出,其特征在于該設(shè)備包括對加壓機(jī)構(gòu)和排出閥的動作進(jìn)行控制的動作控制機(jī)構(gòu),最好為壓力傳感器,該壓力傳感器在排出孔的附近部分,檢測液體壓力;動作控制機(jī)構(gòu),該動作控制機(jī)構(gòu)根據(jù)來自上述壓力傳感器的信號,使上述加壓機(jī)構(gòu)動作;對液體的排出壓力自動地進(jìn)行控制的排出壓力控制機(jī)構(gòu),最好為下述排出壓力控制機(jī)構(gòu),該排出壓力控制機(jī)構(gòu)包括輸入輸出部、運(yùn)算部、存儲部,該排出壓力控制機(jī)構(gòu)的作用是應(yīng)根據(jù)檢測排出孔附近部分的液壓的壓力傳感器的檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力;液體溫度控制機(jī)構(gòu),液體溫度控制機(jī)構(gòu)對液體的溫度進(jìn)行控制。
還有,本發(fā)明的上述設(shè)備涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備的特征在于上述排出閥安裝有在其主體內(nèi)部設(shè)置有閥機(jī)構(gòu)的噴嘴。
再有,本發(fā)明的上述設(shè)備涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備的特征在于上述排出閥包括閥主體,該閥主體具有與上述液體存儲容器連通的進(jìn)孔,接納從該進(jìn)孔送入的液體的液室,應(yīng)排出該液室的液體的出孔;針狀的閥體,該針狀的閥體按照可在第1位置和第2位置之間移動的方式設(shè)置于上述液室內(nèi)部;閥座,該閥座按照在該閥體的第1位置,接受閥體的前端,將上述出孔關(guān)閉的方式形成;壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),該壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)按照下述方式,與上述閥體的移動同步地,改變液室的體積,該方式為抵消因上述閥體的移動產(chǎn)生的液室內(nèi)的液壓的變化。
另外,本發(fā)明的上述設(shè)備涉及下述液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備的特征在于該設(shè)備設(shè)置有可在不混入氣泡的情況下,自動地填充液體的液體存儲容器用的填充裝置,其包括液體存儲容器,該液體存儲容器具有以氣密方式插入的柱塞;預(yù)先存儲有液體的壓力容器;柱塞的直線移動控制機(jī)構(gòu)部,該直線移動控制機(jī)構(gòu)部將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力保持在小于施加給壓力容器的空氣壓力的一定壓力。
上述填充裝置的特征在于其包括檢測液體存儲容器的滿量的機(jī)構(gòu),和/或檢測壓力容器的很少殘余量的機(jī)構(gòu),根據(jù)已檢測的信號,自動地停止填充。另外,上述的液體填充裝置的特征在于其設(shè)置有閥結(jié)構(gòu),該閥結(jié)構(gòu)具有排氣孔,該排氣孔從插入液體存儲容器的柱塞連通到外部,該閥結(jié)構(gòu)在任何時均可關(guān)閉該孔,可消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡。
即,上述液體填充設(shè)備的具體形式涉及下述液體存儲容器用的填充裝置,該填充裝置包括液體存儲容器,該液體存儲容器具有以氣密方式插入的柱塞;預(yù)先存儲有液體的壓力容器;柱塞的直線移動控制機(jī)構(gòu)部,該直線移動控制機(jī)構(gòu)部將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力保持在小于施加給壓力容器的空氣壓力的一定壓力,根據(jù)需要,該填充裝置包括檢測液體存儲容器的滿量的機(jī)構(gòu),和/或檢測壓力容器的很少殘余量的機(jī)構(gòu),根據(jù)已檢測的信號,自動地停止填充,另外,上述填充裝置設(shè)置有閥結(jié)構(gòu),該閥結(jié)構(gòu)具有排氣孔,該排氣孔從插入液體存儲容器的柱塞連通到外部,該閥結(jié)構(gòu)在任何時均可關(guān)閉該孔,可消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡,可在不混入氣泡的情況下,自動地填充。
下面通過具有液體溫度控制機(jī)構(gòu)的形式,對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。如上面所述,本發(fā)明涉及下述液體定量排出方法,該方法的特征在于每當(dāng)從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,進(jìn)行定量排出時,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,以便使來自排出孔的液體的排出流速為一定值。上述方法的液體的壓力的控制通過對存儲于液體存儲容器中的液體的壓力進(jìn)行控制,最好是通過按照形成恒定值,或可變的方式對已存儲液體的減少的速度進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)。上述液體的溫度控制通過按照下述方式進(jìn)行,該方式為液體存儲容器內(nèi)和排出閥內(nèi)的液體溫度達(dá)到所需溫度。另外,本發(fā)明涉及下述設(shè)備,該設(shè)備的特征在于該設(shè)備設(shè)置有對加壓機(jī)構(gòu)和排出閥的動作進(jìn)行控制的動作控制機(jī)構(gòu),以及對液體的溫度進(jìn)行控制的液體溫度控制機(jī)構(gòu)??諝鈮嚎s式和柱塞式均構(gòu)成本發(fā)明的對象。下面,在非特別描述的情況,對柱塞式或通用的方式進(jìn)行描述。
上述排出閥的特征在于具有排出孔的機(jī)械式開閉機(jī)構(gòu)。上述加壓機(jī)構(gòu)為用于按照對應(yīng)于其粘度的壓力,對存儲于液體存儲容器中的液體進(jìn)行加壓的機(jī)構(gòu),最好為以較高的精度設(shè)置于已存儲液體中的按壓部件。上述按壓部件具有氣缸,該氣缸對該按壓部件施加壓力,其孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑。上述動作控制機(jī)構(gòu)的特征在于其設(shè)置有壓力傳感器,該壓力傳感器在排出孔的附近部分,檢測液體壓力;促動機(jī)構(gòu),該促動機(jī)構(gòu)根據(jù)來自壓力傳感器的信號,使上述加壓機(jī)構(gòu)動作。上述液體溫度控制機(jī)構(gòu)的特征在于其設(shè)置有溫度傳感器,該溫度傳感器分別在液體存儲容器內(nèi)部和排出閥內(nèi)部,檢測液體溫度;加熱冷卻機(jī)構(gòu),該加熱冷卻機(jī)構(gòu)根據(jù)來自溫度傳感器的信號,形成所需的溫度。
下面對上述的液體溫度控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述。
液體的粘度變化是因溫度變化,以及例如,化學(xué)反應(yīng)而造成的,但是,由于該粘度變化,排出量產(chǎn)生微量變化。然而,在過去的方法中,著眼于螺桿的旋轉(zhuǎn)和停止時期的精度良好的控制,未考慮液體的粘度,流動性或存儲容器內(nèi)的液體量,然而本發(fā)明人設(shè)立了下述假定,進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn),該假定指按照不變化的方式控制液體的溫度會有效地抑制造成粘度變化的一個原因,而且是主要的原因,接著,可證明按照不產(chǎn)生溫度變化造成的粘度變化的方式,將液體的溫度控制在一定值會有效地將液體定量地排出。
上述液體的溫度的控制從方法方面來說,通過下述方式進(jìn)行,該方式為按照形成所需的溫度的方式,對液體存儲容器內(nèi)部和排出閥內(nèi)部的液體溫度進(jìn)行控制。從設(shè)備方面來說,其特征在于其設(shè)置有溫度傳感器,該溫度傳感器分別檢測液體存儲容器內(nèi)部和排出閥內(nèi)部的液體溫度;加熱冷卻機(jī)構(gòu),該加熱冷卻機(jī)構(gòu)根據(jù)該溫度傳感器傳送來的信號,形成所需的溫度。
下面對下述本發(fā)明的特征方面進(jìn)行描述,該特征方面指在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,從設(shè)備方面來說,以機(jī)械方式對排出孔進(jìn)行開閉。
例如,每當(dāng)定量排出較少量的液體時,通過使排出結(jié)束后的流路內(nèi)的壓力,特別是排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特征值,故平時可在一定的流路條件下,進(jìn)行此后的液體的排出,于是,可通過設(shè)定液體存儲容器內(nèi)的液體的壓力,加壓時間等,可以較高的可靠性反復(fù)地再現(xiàn)對應(yīng)于這些值的排出量。其中,在定量排出較大量的液體時,在上述時刻,以及液體排出過程中,根據(jù)液體壓力的檢測結(jié)果,按照例如,檢測壓力的變化較小的方式形成供給液體的壓力,由此可進(jìn)行所需的定量排出。
另外,在這里,通過下述方式,可在沒有時間滯后的情況下開始液體排出,該方式為對應(yīng)于液體存儲容器內(nèi)部的液體的,施加壓力的增加的時刻,以機(jī)械的方式打開排出閥的排出孔。另外,在排出結(jié)束時去除施加壓力的增加量,并且以機(jī)械方式關(guān)閉閥的排出孔,由此,沒有液體的泄漏的危險,可以較高的斷液性,結(jié)束定量排出。
按照上述方式進(jìn)行,象前述那樣,以根據(jù)液體壓力,形成預(yù)定的特定值的方式,對在結(jié)束一次的定量排出后的,流路內(nèi)的液體壓力進(jìn)行控制。在本發(fā)明的上述設(shè)備中,根據(jù)送向加壓機(jī)構(gòu)的壓力信號和加壓時間信號,按照對應(yīng)壓力信號的壓力,對應(yīng)于加壓時間信號的時間,對液體存儲容器內(nèi)部的液體進(jìn)行加壓,并且對應(yīng)于加壓機(jī)構(gòu)的動作的時刻,打開排出閥,從該排出孔,排出液體,由此,可在沒有時間滯后的情況下,開始排出。在這里,當(dāng)加壓機(jī)構(gòu)的液體的加壓時間達(dá)到規(guī)定時間,由此,液體的排出量達(dá)到規(guī)定量時,對應(yīng)于加壓機(jī)構(gòu)的動作停止的時刻,以機(jī)械方式將排出閥關(guān)閉。由于通過將排出閥關(guān)閉,以物理方式將排出孔關(guān)閉,故獲得優(yōu)良的斷液性,并且完全防止此后的液體的意外的泄漏。按照上述方式進(jìn)行,在結(jié)束一次排出后,通過壓力傳感器,檢測排出孔附近部分的液體壓力,將此時的壓力信號輸入控制機(jī)構(gòu)。該控制機(jī)構(gòu)根據(jù)此信號,按照排出孔附近部分的殘余壓力應(yīng)為預(yù)定的特定值的方式,通過加壓機(jī)構(gòu),使液壓增加或減少。另外,在這里,當(dāng)檢測液壓與上述特定值保持一致時,顯然,無需加壓機(jī)構(gòu)的再次動作。在象上述那樣,使排出結(jié)束后的排出孔附近部分,進(jìn)而使液體流路的內(nèi)部壓力在平時為一定值,去除流路條件的變化,在進(jìn)行下次定量排出時,可在不考慮不確定要素的情況下,確定液體的施加壓力,加壓時間等,另外,可進(jìn)行較高精度的定量排出。
但是,在象液體的線狀涂敷等的那樣,在較長的時間,連續(xù)進(jìn)行液體的一次排出,最好同樣在該排出的過程中,進(jìn)行壓力傳感器的壓力檢測,根據(jù)該檢測結(jié)果,對加壓機(jī)構(gòu)的液體施加壓力進(jìn)行控制。
在這樣的設(shè)備中,最好該排出閥為針形閥。由于針本身可形成足夠的小的尺寸,即使在例如,100~200kgf/cm2的高壓下,仍通過較小的驅(qū)動力,順利地并且快速地實(shí)現(xiàn)開閉移動,因此,可提高排出結(jié)束時的斷液性,另外,可更加有效地去除排出開始時的時間滯后,另外對應(yīng)于驅(qū)動力的減小,還可減小排出閥的整體尺寸。此外,特別是最好,在上述針形閥中,設(shè)置液體壓力補(bǔ)償活塞,故可以液體壓力補(bǔ)償活塞的進(jìn)退移動,更加簡單地,快速地,并且確實(shí)地應(yīng)對液體流路,其中在排出孔和其附近部分的壓力變化。例如,當(dāng)使針形閥進(jìn)行打開動作時,針占據(jù)排出孔附近部分的體積減少,反之,當(dāng)使針形閥進(jìn)行關(guān)閉動作時,針的占有體積增加,由此在前述情況下,使液體壓力補(bǔ)償活塞進(jìn)行進(jìn)出移動,從而可防止排出孔附近部分的液壓的降低,另外在后者的情況下,通過使該活塞進(jìn)行后退移動,可防止液壓的增加,于是,為了使排出結(jié)束后的液壓殘余壓力為預(yù)定的特性值,該液體壓力補(bǔ)償活塞也可與上述加壓機(jī)構(gòu)一起使用,或替代該機(jī)構(gòu)使用。
此外,在這種設(shè)備中,必須使排出噴嘴相對工件移動的情況,最好在操縱器上安裝該排出噴嘴,該操縱器可使該噴嘴,例如沿直角坐標(biāo),即三維方向移動,另外,特別是最好按照與加壓機(jī)構(gòu)的控制和排出閥的控制同步的方式,對該操縱器進(jìn)行控制。
如上所述,本發(fā)明的液體定量排出設(shè)備也可以空氣壓縮型為對象。下面對空氣壓縮型設(shè)備進(jìn)行描述,上述加壓機(jī)構(gòu)由氣缸形成,該氣缸使進(jìn)入液體存儲容器內(nèi)部的柱塞實(shí)現(xiàn)進(jìn)退移動,另外該氣缸的孔徑大于液體存儲容器的內(nèi)徑。
在該設(shè)備中,根據(jù)來自控制機(jī)構(gòu)的信號,使電磁切換閥動作,將規(guī)定壓力的加壓空氣,送入可為例如,雙作用型的氣缸內(nèi)部,通過柱塞,對液體存儲容器內(nèi)部的液體施加壓力,對應(yīng)于此動作的時刻,將排出閥打開,由此可在幾乎沒有時間滯后的情況下,從閥的排出孔,排出與氣缸的供給壓力相對應(yīng)的壓力的液體。
其中,在對應(yīng)于液體壓力,進(jìn)而,缸的供給壓力,以及排出時間等而確定的液體排出量達(dá)到規(guī)定量時,在控制機(jī)構(gòu)的作用下,同時進(jìn)行氣缸的加壓空氣的供給停止,以及排出閥的關(guān)閉,由此也可在幾乎沒有時間滯后的情況下,停止液體的排出,這樣,可獲得優(yōu)良的定量的排出精度。
還有,由于這里的排出的停止通過排出閥的機(jī)械式關(guān)閉實(shí)現(xiàn),故可獲得的優(yōu)良的斷液性,由此,顯然可極有效地防止此后的液體的泄漏。
但是,為了按照較短的間隔時間,反復(fù)地進(jìn)行這樣的液體的定量排出,提高排出作業(yè)效率,在必須提高柱塞的液體的加壓力,增加單位時間的排出量時,由于一般的工場的管線空氣壓力為在5~7kgf/cm2的范圍內(nèi)的較低壓力,故僅僅照原樣向氣缸供給該空氣壓力,不能夠按照所需程度提高液體壓力,因此,排出作業(yè)效率本身也具有界限。于是,在本設(shè)備中,使氣缸的孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑,即使在其內(nèi)的供給壓力較低的情況下,仍可使柱塞的下壓力充分地大,由此,可根據(jù)需要使液體壓力增加,確保定量排出的間隔時間的縮短。
再有,此情況的液體壓力的調(diào)整,直接對氣缸進(jìn)行的供給壓力的調(diào)整可通過設(shè)置于空氣壓力系統(tǒng)中的減壓閥進(jìn)行。
在這樣的設(shè)備中,最好在排出閥的排出孔附近部分,設(shè)置檢測液體壓力的壓力傳感器,并且設(shè)置根據(jù)壓力傳感器發(fā)出的信號,調(diào)整氣缸的供給壓力的調(diào)壓機(jī)構(gòu),將壓力傳感器的檢測信號輸入到控制機(jī)構(gòu)中,另外,根據(jù)從控制機(jī)構(gòu),向調(diào)壓機(jī)構(gòu),特別是向電動氣壓調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)壓信號,使調(diào)壓機(jī)構(gòu)動作,可根據(jù)需要,自動地調(diào)整氣缸的供給壓力,并且可快速,順利地自動補(bǔ)償液體的排出過程中的壓力變化。
在這里,最好上述排出閥為針形閥。
由于針本身可形成充分小的尺寸,故即使在例如,在100~200kgf/cm2的范圍內(nèi)的較高的液壓下,仍可借助較小的驅(qū)動力,在幾乎不受到液壓影響的情況下,順利地并且快速地進(jìn)行開閉移動,因此,可提高排出停止時的斷液性,并且可更加有效地去除排出開始時和停止時的時間滯后。
另外,對應(yīng)于驅(qū)動力較小的情況,還可減小排出閥的整體尺寸。
此外,特別是最好在上述針形閥中,設(shè)置液體壓力補(bǔ)償活塞。
按照此方式,可通過液體壓力補(bǔ)償活塞的進(jìn)退移動,更加簡單地,快速地并且確實(shí)地應(yīng)對流體流路,尤其是排出孔和其附近部分的壓力變化。例如,當(dāng)使針形閥進(jìn)行打開動作時,針占據(jù)排出孔附近部分的體積減小,反之,當(dāng)使針形閥進(jìn)行關(guān)閉動作時,針的占有體積增加,由此,前者通過使液體壓力補(bǔ)償活塞實(shí)現(xiàn)進(jìn)出移動,可防止排出孔附近部分的液壓的降低,另后者通過使該活塞進(jìn)行后退移動,可防止液壓的增加。
因此,為了使排出結(jié)束后的液體剩余壓力為預(yù)定的特性值,該液體壓力補(bǔ)償活塞還可與上述氣缸一起使用,或替代該氣缸而使用。
特別是最好在液體存儲容器和排出閥之間的流體流路中,設(shè)置柱塞穿過的朝上部分。
在柱塞進(jìn)入液體存儲容器中的最初,最好在以氣密方式從內(nèi)部與液體存儲容器接觸的柱塞與容器內(nèi)液面之間密封有空氣,在流體流路中,設(shè)置柱塞穿過朝上部分,通過將先于液體的定量排出的柱塞壓入,密封于液面上方的空氣經(jīng)過朝上部分,從液體存儲容器中順利地排出,由此,在此后的定量排出前,可充分地消除密封的空氣的壓縮性等對液體壓力的增加減少造成的影響。
按照上述方式構(gòu)成的本發(fā)明具有下述的作用。
(1)在方法方面,由于在開始排出前,對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,在設(shè)備方面,由于排出閥具有排出孔的機(jī)械式開閉機(jī)構(gòu),故每對例如,定量排出較少量的液體時,排出結(jié)束后的流路內(nèi)部壓力,特別是排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,從而可在平時,在一定的流路條件下進(jìn)行此后的液體排出,于是,通過設(shè)定液體存儲容器內(nèi)部的液體的施加壓力,加壓時間等,可以較高的可靠性反復(fù)地再現(xiàn)與這些值相對應(yīng)的排出量。
液體的排出慢的原因在于要求使液體的壓力上升的時間,并且按照上述變形,應(yīng)用于排出的能量用于上述變形,故對液體施加壓力可按照較短的時間,對液體作用所需的力,另外,預(yù)先造成上述的變形便獲得可防止在排出過程中的進(jìn)一步的變形這樣的效果,可有效地使用使液體流動的能量。最好,施加壓力提供與在排出時所施加的壓力相同的力,并且按照該相同的力,結(jié)束排出。
(2)通過將液體的溫度控制在一定值,則可抑制造成液體的粘度變化的一個原因,并且是主要的原因,穩(wěn)定地,定量地排出液體。
(3)通過控制存儲于液體存儲容器中的液體的壓力,將大于在噴嘴內(nèi)部承受的管內(nèi)阻力的推進(jìn)力作用于液體上,按照形成一定值的方式,對液體的排出流速進(jìn)行控制。
因液體在與繪制的涂敷形狀最適合的噴嘴內(nèi)流動并被排出,所以在噴嘴內(nèi)受到不少管內(nèi)阻力。通過控制存儲在液體存儲容器中的液體的壓力,特別是液體在受到象排出高粘性流體這樣極高阻力的情況下有效,這樣的阻力無論多高,高于上述阻力的推進(jìn)力會作用于液體,使液體的排出流速被控制為恒定值。
(4)被存儲液體的壓力的控制通過控制被存儲液體的減少速度,以及更具體地將其控制為恒定值或可變化,從排出開始到排出結(jié)束,可使液體的排出流速為恒定值或所希望的。
控制被存儲液體減少的速度,更具體地控制為恒定值或可變化,這是指在只要達(dá)到所希望的體積量而不管時間這樣的以往方法中,加入時間的概念,在使其達(dá)到所希望的體積量的過程中,也可根據(jù)所希望的量而增加排出體積量。由此,在不根據(jù)液體的粘度而可涂敷的基礎(chǔ)上,在使用以往所不喜歡的高粘度液體的排出時,也可有效地排除由按壓部、存儲容器的彈性所產(chǎn)生的影響,使其使用成為可能,并可容易地形成穩(wěn)定的涂敷形狀,再有,因不需要使液壓返回至大氣壓,因此,可以高速地進(jìn)行作業(yè)。
(5)通過以較高的精度設(shè)置于存儲在容器中的液體中的按壓部件的移動量,對液體的排出量進(jìn)行控制,通過該按壓部件的移動速度,對該液體的排出速度進(jìn)行控制,并且通過在排出開始前,對液體施加一定壓力,在排出結(jié)束時,按照大于大氣壓的液體壓力,最好當(dāng)為與在排出開始前的施加壓力相同的壓力時,對要結(jié)束排出的液體進(jìn)行控制,由此可排除粘度變化造成的影響,可在平時將從噴嘴前端排出的液體的流速控制一定值。還有,特別是,容易形成構(gòu)成過去問題的線狀的涂敷的起點(diǎn)部與終點(diǎn)部的形狀。特別是,如果呈線狀涂敷,則其效果顯著,在已有技術(shù)中不穩(wěn)定的線的起點(diǎn)部和終點(diǎn)部的線狀可以很容易地控制,例如,對于均勻的線狀的涂敷,從線的起點(diǎn)到終點(diǎn),沒有線的較細(xì)、較粗,可形成均勻一致的線狀。
(6)由于液體存儲容器的內(nèi)徑充分地大于對按壓部件施加壓力的氣缸的孔徑,即使在其供給壓力較低的情況下,柱塞的施加壓力仍足夠大,故可根據(jù)需要增加液體壓力,可確保定量排出的間隔時間的縮短。
(7)由于對按壓部件施加壓力的動力源采用電動機(jī),電動機(jī)所產(chǎn)生的能量高于使液體流動所必需的能量,故可使按壓部件的移動速度保持一定。
(8)另外,本發(fā)明在對液體存儲容器,特別是對注射器填充液體時,消除了氣泡的混入。另外,由于消除氣泡的混入,故取消了作業(yè)人員在于填充過程中進(jìn)行監(jiān)視的同時,對填充速度進(jìn)行調(diào)整的情況。本發(fā)明的特征在于完全自動地填充。本發(fā)明涉及液體定量排出技術(shù)。
(9)特別是最好采用下述目的的液體存儲容器,該目的指可應(yīng)用于填充中等粘度以上的液體的全部作業(yè)步驟,通過液體存儲容器壓出而使用液體。
填充有液體的液體存儲容器形成下述設(shè)備中的液體存儲容器,該設(shè)備包括液體存儲容器;液體的加壓機(jī)構(gòu),該加壓機(jī)構(gòu)用于以對應(yīng)于液體粘度的壓力,對存儲于該液體存儲容器中的液體施加壓力;排出閥,該排出閥與液體存儲容器連通,該設(shè)備將液體從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,定量地排出。
具有上述方案的本發(fā)明可期待獲得下述的效果。
(1)可提供下述方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備不依賴于液體的粘度,以較高的速度和較高的精度,按照所需涂敷形狀,排出或涂敷微量的液體,特別是即使在采用高粘度的液體的情況下或在以高速涂敷的情況下,線的起點(diǎn)部與終點(diǎn)部仍可極容易地控制,對于例如,用的線狀涂敷,從線的起點(diǎn)到終點(diǎn),沒有線的較細(xì)、較粗部,可形成均勻一致的線狀。
(2)由于沒有填料破壞的危險,在排出停止時,可提高斷液性,另外可充分地防止液體的泄漏。
(3)可提供下述液體的排出或涂敷方法和設(shè)備,該方法和設(shè)備在液體獲得一定流速前,無需花費(fèi)時間,可均勻地繪制涂敷線。
(4)在向液體存儲容器,特別是注射器中填充液體時,可消除氣泡的混入,另外可自動地進(jìn)行處理。
附圖的簡要說明
圖1為表示加壓機(jī)構(gòu)采用螺紋傳送裝置的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的實(shí)施例的主要部分的剖視圖。
圖2為該實(shí)施例的處理步驟的流程圖,圖中PA表示排出后的液體存儲容器的內(nèi)部壓力,PB表示排出前的液體存儲容器的內(nèi)部壓力,CN表示條件成立次數(shù),N表示條件成立次數(shù)判斷值,PTEMP表示測定壓力,PA(M)表示已存儲的壓力數(shù)據(jù)(自動調(diào)壓目標(biāo)值)。
圖3為表示加壓機(jī)構(gòu)采用氣缸的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的實(shí)施例的主要部分的剖視圖。
圖4為表示加壓機(jī)構(gòu)采用氣缸的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的另一實(shí)施例的主要部分的剖視圖。
圖5為說明在圖1,圖3和圖4所示的設(shè)備中添加液體溫度控制機(jī)構(gòu)的形式的示意圖。
圖6為表示本發(fā)明適合用于三維操縱器的實(shí)施例的簡要透視圖。
圖7和圖8為表示本發(fā)明的液體存儲容器的另一結(jié)構(gòu)形式的剖視圖。
圖9為表示本發(fā)明的液體存儲容器與針形閥的設(shè)置的另一結(jié)構(gòu)形式的剖視圖。
圖10a和圖10b為表示本發(fā)明的針形閥的另一結(jié)構(gòu)形式的剖視圖。
圖11為表示本發(fā)明的針形閥的又一結(jié)構(gòu)形式的剖視圖。
圖12為圖11所示的針形閥的驅(qū)動回路的示意圖。
圖13為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的另一實(shí)施例的示意圖。
圖14為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的再一實(shí)施例的示意圖。
圖15為圖14所示的針形閥的驅(qū)動回路適用于液體定量排出系統(tǒng)的示意圖。
圖16為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的第3實(shí)施例的示意圖。
圖17為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的第4實(shí)施例的示意圖。
圖18為本發(fā)明的液體存儲容器用的液體填充裝置的示意圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。本發(fā)明不為這些第1實(shí)施例下面根據(jù)圖1~圖18,對用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備和它們的具體結(jié)構(gòu)及其動作進(jìn)行描述。
圖1表示加壓機(jī)構(gòu)采用螺紋傳送裝置的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的實(shí)施例的主要部分的剖視圖,如圖1所示,該液體存儲容器1由注射器3和保持器4構(gòu)成,該注射器3可由例如,合成樹脂材料形成,該保持器4從外面與上述注射器3接觸,固定該注射器3,該保持器4可將注射器3拆下。另外,液體存儲容器1應(yīng)按照下述方式構(gòu)成,該方式為其內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器18a,對液體存儲容器1內(nèi)部的壓力進(jìn)行測定,將該測定結(jié)果作為控制信號輸出。另外,對上述液體存儲容器1內(nèi)部的液體施加所需壓力的加壓機(jī)構(gòu)5通過下述方式構(gòu)成,該方式為通過桿9,將柱塞10與內(nèi)螺紋部件8連接,該內(nèi)螺紋部件8與安裝于電動機(jī)6的輸出軸上的螺桿7螺紋嵌合,隨該螺桿7的旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)升降移動,在這里,最好柱塞10以液體密封方式從內(nèi)面與注射器3接觸。
另外,在液體存儲容器1中,通過液體流路12連接的針形閥2由針15和在這里為雙作用型的驅(qū)動缸16構(gòu)成,該針15在與流路12連通,延伸到排出孔13的排放空間14內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)進(jìn)退位移,實(shí)現(xiàn)該排出孔13的開閉,該驅(qū)動缸16使針桿15進(jìn)行進(jìn)退動作,針桿15與驅(qū)動缸16的活塞17連接。
此外,在上述排出孔13的附近部分,圖1所示的地方,在針形閥2的流路12的連接部,設(shè)置有檢測該流路12內(nèi)部的液體的壓力的壓力傳感器18b,并且設(shè)置有輸入該壓力傳感器18b的檢測信號的控制機(jī)構(gòu)19。
這里的控制機(jī)構(gòu)19包括輸入輸出部、運(yùn)算部、存儲部,其作用應(yīng)是根據(jù)壓力傳感器18a,18b的檢測結(jié)果,進(jìn)行排出開始時的排出壓力的自動調(diào)整,或按照流路12內(nèi)部的,特別是排出孔附近的液壓在排出停止時,特別是最好在排出時,為預(yù)定的特征值的方式,對電動機(jī)6的動作進(jìn)行動作,此外還與液體排出時的,電動機(jī)6的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時間等一起,對針形閥2的切換閥20的動作進(jìn)行控制。
每當(dāng)采用按照上述方式構(gòu)成的設(shè)備將液體進(jìn)行定量排出時,例如根據(jù)壓力傳感器18a,18b的檢測壓力,通過控制機(jī)構(gòu)19,使電動機(jī)6動作,使注射器3內(nèi)部的柱塞10下降,或上升,進(jìn)行排出開始時的排出壓力的自動調(diào)整,此外,由此,使液體流路12內(nèi)部的液體壓力為預(yù)定的特定值,在平時使排出開始前的流路條件為一定的值,然后,從控制機(jī)構(gòu)19,輸出排出開始信號和排出壓力信號,按照規(guī)定速度,使電動機(jī)6恒速旋轉(zhuǎn),按照規(guī)定壓力,對注射器3內(nèi)部的液體施加壓力,與該電動機(jī)6的動作同步,使驅(qū)動缸16的活塞17,進(jìn)而使針桿15實(shí)現(xiàn)進(jìn)退移動,將排出孔13打開,開始將液體從該排出孔13排出。
在這里,上述液體的排出經(jīng)歷較長時間,在該液體排出過程中,還通過壓力傳感器18b進(jìn)行壓力檢測,將該結(jié)果反饋給電動機(jī)6的動作,對旋轉(zhuǎn)速度等進(jìn)行補(bǔ)償,但是最好提高定量排出精度。此外,在經(jīng)過與液體的規(guī)定量的排出相對應(yīng)的規(guī)定時間時,由控制機(jī)構(gòu)19,分別向電動機(jī)6和切換閥20,輸出排出結(jié)束信號,同時進(jìn)行電動機(jī)6的旋轉(zhuǎn)停止,針形閥2的關(guān)閉動作,由此,一次的定量排出結(jié)束。
在這種情況下,由于特別是針形閥2中的針桿15無論液體壓力的大小,在平時順利地,并且快速地進(jìn)行進(jìn)出動作,以機(jī)械方式將排出孔13關(guān)閉,故獲得優(yōu)良的斷液性,可實(shí)現(xiàn)排出孔13的完全封閉,充分地防止液體意外泄漏。
圖2為表示上述結(jié)構(gòu)的自動調(diào)壓裝置的處理步驟的流程圖,如果將輸出目標(biāo)壓力Pm輸入到控制機(jī)構(gòu)19中,開始動作,則壓力傳感器18a檢測排出前的液體存儲容器1內(nèi)部的壓力PB,將檢測到的值發(fā)送給控制機(jī)構(gòu)19(步驟3)。根據(jù)該輸入信號,通過針形閥2的排出孔13,在較短時間,排出液體,在排出后,壓力傳感器18a檢測容器內(nèi)部壓力PA,將所檢測的值發(fā)送給控制機(jī)構(gòu)(步驟5)??刂茩C(jī)構(gòu)19的運(yùn)算部根據(jù)已輸入的壓力值,對排出前后的液體存儲容器1內(nèi)部的壓力變化進(jìn)行運(yùn)算(步驟6),當(dāng)兩者不一致時,將動作信號發(fā)送給加壓機(jī)構(gòu)5,使加壓機(jī)構(gòu)5的柱塞10微動,對液體存儲容器1內(nèi)部的壓力進(jìn)行細(xì)微調(diào)整,返回到步驟3,再次對液體存儲容器1內(nèi)部的壓力進(jìn)行比較,根據(jù)其結(jié)果,進(jìn)行與上述相同的處理。反復(fù)進(jìn)行該處理,直至壓力PA與壓力PB保持一致。如果在步驟6,判定排出后的液體存儲容器1的內(nèi)部壓力PA與排出前的液體存儲容器1的內(nèi)部壓力PB保持一致,則暫時將此時的壓力值存儲于控制機(jī)構(gòu)19的存儲部,對一致次數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)數(shù)器的數(shù)值為1,接著,連續(xù)地輸入一致信號,進(jìn)行對此次數(shù)是否與預(yù)定的值保持一致進(jìn)行判斷(步驟7),但是在動作開始時,計(jì)數(shù)器的數(shù)值為1。然而,由于預(yù)定的值用于對壓力PA與壓力PB保持一致是瞬間,還是連續(xù)的情況進(jìn)行判斷,故不采用不可能對上述一致是瞬間,還是連續(xù)的一致的瞬間的1的值,由此,一致次數(shù)為1的情況不與預(yù)定的值不一致。當(dāng)未達(dá)到一定數(shù)時,返回到步驟3,反復(fù)進(jìn)行上述操作,如果在步驟6,判定兩者一致,則對此時的壓力值是否與前次的壓力值保持一致進(jìn)行判斷,如果一致,則將計(jì)數(shù)器的數(shù)值定為+1,如果判定不一致,則在返回到步驟3的同時,重新設(shè)定計(jì)數(shù)器。反復(fù)進(jìn)行這樣的處理,如果一致次數(shù)與預(yù)定值一致,則將此時的容器的內(nèi)部壓力作為自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M存儲于存儲器(步驟8)。如果確定該自動調(diào)壓目標(biāo)值,則進(jìn)行下一步驟,設(shè)置于針形閥2的排出孔13附近的壓力傳感器18b檢測排出壓力PTEMP,將其輸入到控制機(jī)構(gòu),將該值與自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M進(jìn)行比較,當(dāng)排出壓力PTEMP小于自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M時,發(fā)送應(yīng)使柱塞下降的信號(步驟9),當(dāng)排出壓力PTEMP大于自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M時,發(fā)燒應(yīng)使柱塞上升的信號(步驟10),使柱塞進(jìn)行規(guī)定量動作,反復(fù)進(jìn)行上述處理,直至排出壓力PTEMP與自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M一致。另外,在本實(shí)施例中,在步驟11,對排出壓力PTEMP是否與自動調(diào)壓目標(biāo)值P(A)M保持一致進(jìn)行判斷,更加確實(shí)地進(jìn)行壓力調(diào)整。
雖然在上述的操作中,可進(jìn)行作業(yè)初期的排出壓力的調(diào)整,但是如果處于自動調(diào)壓模式,由于在步驟12,同樣在作業(yè)中進(jìn)行步驟9~11的處理,故實(shí)現(xiàn)更加正確的排出壓力的調(diào)整。
圖3為表示加壓機(jī)構(gòu)采用氣缸的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的實(shí)施例的主要部分的剖視圖,圖3的液體存儲容器1由注射器3和保持器4構(gòu)成,該注射器3可由例如,合成樹脂材料形成,該保持器4從外面與該注射器3接觸,保持該注射器,該保持器4可根據(jù)需要將注射器3拆下。另外,在這里,對上述液體存儲容器1內(nèi)部的液體施加所需壓力的加壓機(jī)構(gòu)5由氣缸27構(gòu)成,該氣缸27的孔徑為注射器的內(nèi)徑的約2~10倍,最好在其活塞桿9的前端,安裝柱塞10,該柱塞10以液體密封方式從內(nèi)面與注射器3接觸,進(jìn)入其中。
還有,通過液體流路12與液體存儲容器1連接的針形閥2由下述部分構(gòu)成,該部分包括排放空間14,該排放空間14與流路12連通,延伸至排出孔13;針桿15,該針桿15在排放空間14的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)進(jìn)退移動,實(shí)現(xiàn)排出孔13的開閉;例如,雙作用型的驅(qū)動缸16,該雙作用型的驅(qū)動缸16使該針桿15實(shí)現(xiàn)進(jìn)退動作,該針桿15的后端與驅(qū)動缸16的活塞17連接。
再有,可為雙作用型的氣缸和雙作用型驅(qū)動缸16分別與相應(yīng)的電磁切換閥28,29連接,這些電磁切換閥28,29根據(jù)預(yù)先輸入的時間信號,與控制動作的控制機(jī)構(gòu)19連接,另外,用于將加壓空氣相對氣缸27供給排出的其中一個電磁切換閥28通過例如,手動減壓閥30,與加壓空氣供給源31連接,另外,另一電磁切換閥29直接與加壓空氣供給源31連接。
在按照上述方式的定量排出設(shè)備中,每當(dāng)進(jìn)行液體的定量排出時,從控制機(jī)構(gòu)19,向相應(yīng)的電磁切換閥28,29輸出信號,向氣缸27,供給通過手動減壓閥30設(shè)定的空氣壓力,按照所需壓力,將柱塞10下壓,與此同時,將針形閥2打開,從排出孔13,按照與其開口面積相對應(yīng)的方式而指定的一定時間,排出加壓到所需壓力的液體,由此可在沒有時間滯后的情況下以較高精度進(jìn)行液體的定量排出。
其中,每當(dāng)定量排出結(jié)束時,根據(jù)從控制機(jī)構(gòu)19送向電磁切換閥28,29的排出結(jié)束信號,停止氣缸27的加壓空氣的供給,與此同時,通過針桿15,以機(jī)械方式確實(shí)地將針形閥2的排出孔13關(guān)閉。于是,液體相對排出孔13的流出通過針形閥2的關(guān)閉而完全停止,充分地消除針形閥2的關(guān)閉過程中的液體泄漏的危險。
另外,由于針形閥2中的較小尺寸和體積的針桿15無論液體壓力的大小,在平時順利地,并且快速地進(jìn)行后退和進(jìn)出,實(shí)現(xiàn)排出孔13的開閉,故可確實(shí)實(shí)現(xiàn)閥2的開閉,并且可獲得優(yōu)良的靈敏性。
圖4為表示加壓機(jī)構(gòu)采用氣缸的本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備的另一實(shí)施例的主要部分的剖視圖,在本實(shí)施例中,在液體存儲容器1中,設(shè)置有壓力傳感器18a,另外在下述部位,設(shè)置有檢測液體壓力的壓力傳感器18b,該下述部位指設(shè)置或未設(shè)置液體壓力補(bǔ)償活塞21的針形閥2的排出孔13的附近部分,圖4中的針形閥2的液體流入部,將上述壓力傳感器18a和18b的相應(yīng)檢測信號輸入控制機(jī)構(gòu)19,該控制機(jī)構(gòu)19按照下述方式構(gòu)成,該方式為應(yīng)根據(jù)氣缸27的供給壓力,進(jìn)而液體壓力的外部設(shè)定信號33,向設(shè)置于加壓空氣供給通路上的調(diào)壓機(jī)構(gòu),最好是電動氣壓調(diào)節(jié)器34,發(fā)出對應(yīng)于上述檢測信號的壓力調(diào)整信號。
在該設(shè)備中,通過壓力傳感器18a,或壓力傳感器18b檢測到液體的定量排出過程中的壓力變化,通過電動氣壓調(diào)節(jié)器34的動作,調(diào)整氣缸27的供給壓力,由此可根據(jù)外部設(shè)定信號33,自動地對液體壓力的變化進(jìn)行補(bǔ)償,此外,改變外部設(shè)定信號33本身的情況,可根據(jù)需要,改變供給針形閥2的液體的壓力。
圖5為說明在圖1、圖3和圖4所示的設(shè)備中添加液體溫度控制機(jī)構(gòu)的形式的示意圖,在該實(shí)例中,設(shè)置有溫度傳感器,該溫度傳感器測定存儲容器內(nèi)部和排出閥內(nèi)部的液體的溫度;溫度控制部,該溫度控制部輸入來自溫度傳感器的信號,向加熱冷卻機(jī)構(gòu)輸出信號;加熱冷卻機(jī)構(gòu),該加熱冷卻機(jī)構(gòu)根據(jù)來自溫度控制部的信號,形成所需的溫度,通過加熱冷卻機(jī)構(gòu),覆蓋液體存儲容器和排出閥。按照在平時形成所需的溫度的方式,對液體的溫度進(jìn)行控制,通過溫度控制部,對存儲容器內(nèi)的液體溫度,排出閥內(nèi)的液體溫度進(jìn)行控制。下述情況最好在液送管的內(nèi)部,設(shè)置溫度傳感器,另外,通過加熱冷卻機(jī)構(gòu),覆蓋液送管的局部或整個長度范圍,下述情況指將存儲容器與排出閥連通的液送管的距離較長,或排出間隔較長,花費(fèi)液體的溫度可變化的時間,液體通過液送管。最好在此情況,根據(jù)液送管的長度或排出間隔,確定設(shè)置于液送管內(nèi)部的溫度傳感器的數(shù)量。另外,即使在可將環(huán)境溫度控制在所需溫度的恒溫槽內(nèi)接納整個上述的設(shè)備的情況下,仍可獲得相同的效果。
圖6為表示本發(fā)明適合用于三維操縱器的實(shí)施例的簡要透視圖,如該圖所示,具有上述閥機(jī)構(gòu)的液體定量排出設(shè)備可按照下述情況,將用作排出閥的噴嘴的位置固定的方式使用,該情況指在與液體的排出時刻等相對應(yīng)的條件下適當(dāng)使作為液體的涂敷對象的工件發(fā)生位移。
然而,當(dāng)工件定位而固定于特定位置時,必須使噴嘴朝向所需位置和方向移動。這種情況將噴嘴安裝于直角坐標(biāo)型的3維操縱器上,通過根據(jù)上述控制機(jī)構(gòu)發(fā)出的信號而輸出位置信號的控制器,使該操縱器動作,由此,使噴嘴的噴口位于三維坐標(biāo)系的所需位置,這樣的設(shè)備可用于通過例如,傳送器實(shí)現(xiàn)管道傳送的工件,可獲得優(yōu)良的涂敷效率。
圖7為表示本發(fā)明的液體存儲容器的另一實(shí)施例的剖視圖,在液體存儲容器1的頂部,形成有穿過柱塞10而延伸的液體流路12,如果采用該液體流路12,對于沉淀物較多的液體,可有效地防止排出沉淀物。
圖8和圖7相同,為表示本發(fā)明的液體存儲容器的另一實(shí)施例的剖視圖,柱塞10的底面的形狀接近注射器3的底部形狀,可使柱塞10下降到其最低的位置時的,注射器內(nèi)部的剩余空間減小,提高液體的消耗效率。另外,如圖所示,可在于柱塞10的側(cè)部使液體流路12開口的閥中,進(jìn)一步容易并且確實(shí)地將密封的空氣排出。
圖9為表示本發(fā)明的液體存儲容器與針形閥的設(shè)置的另一實(shí)施例的剖視圖,在注射器3的保持器4中,設(shè)置有分別與注射器3的底端開口和針形閥2分別連通的液體流路12,液體存儲容器1和針形閥2成整體形成,由此,可無需流路形成用的管,防止由于流路較長而造成的壓力靈敏性的降低。
圖10a和圖10b為表示本發(fā)明的針形閥的另一結(jié)構(gòu)形式的剖視圖,該針形閥2在排放空間14和雙作用型的驅(qū)動缸16之間,設(shè)置有液體壓力補(bǔ)償活塞21,該液體壓力補(bǔ)償活塞21與驅(qū)動缸16獨(dú)立,有助于排放空間14的分隔。該活塞21的作用是在向驅(qū)動缸16一側(cè)的室22,供給加壓流體,例如加壓空氣,使其實(shí)現(xiàn)進(jìn)出移動,應(yīng)減小排放空間14的容積,另外在向排放空間14一側(cè)的室23供給加壓空氣,使其后退移動,應(yīng)增加排放空間14的容積。
于是,在通過壓力傳感器18檢測到的,排出孔13的附近部分的液體壓力小于規(guī)定值,通過使該壓力補(bǔ)償活塞21進(jìn)行稍稍的進(jìn)出移動,另外,在上述壓力大于上述規(guī)定值,通過使壓力補(bǔ)償活塞21進(jìn)行稍稍的后退移動,可獲得所希望的液壓。
順便說一下,通過伴隨液體的排出的開始的針桿15的后退移動,與該針桿15占據(jù)排放14內(nèi)部的體積減少而造成的液壓降低相對,使壓力補(bǔ)償活塞21進(jìn)出,反之,通過針桿15的進(jìn)出移動,相對停止排出時的占有體積的增加,使該活塞21后退,由此可有效地吸收微小的壓力變化。但是,在圖示的針形閥和前面已描述的針形閥的每個中,為了提高排出孔13的關(guān)閉時的斷液性,最好極力地縮小排出孔13的針桿5的落座位置的下方側(cè)的突出長度,排出孔13的關(guān)閉后的,殘留于該排出孔13內(nèi)部的液體實(shí)質(zhì)上為零。
這種液體定量排出設(shè)備可按下述情況,將作為排出閥的針形閥2的位置固定的方式使用,這種情況指作為液體的涂敷對象的工件在與液體的排出時刻等相對應(yīng)的條件下適當(dāng)?shù)匾苿印?br>
然而,當(dāng)工件定位而固定于特定位置時,必須使針形閥2朝向所需位置和方向移動。
圖11為表示本發(fā)明的針形閥的又一實(shí)施例的剖視圖,圖12為表示在液體定量排出設(shè)備中安裝象圖11那樣形成的,具有閥功能的噴嘴的實(shí)施例的示意圖。在分別對這些附圖進(jìn)行描述前,對這些附圖共同的事項(xiàng)進(jìn)行描述。
該液體定量排出設(shè)備用于在例如,半導(dǎo)體制造步驟中,于基片上有規(guī)律地或無規(guī)律地以點(diǎn)狀方式涂敷,以線狀方式涂敷焊錫膏等的電子材料等情況。在這樣的液體定量排出設(shè)備中,對于從液體存儲容器,通過活塞這樣的加壓機(jī)構(gòu)擠出的液體的排出量,通過排出閥的開閉量和開閉時間等進(jìn)行控制。這樣的排出閥具有各種形式,根據(jù)應(yīng)排出的液體的種類或單位時間應(yīng)排出的液體的量等,靈活地使用適合的排出閥。特別是,稱為“針形閥”的排出閥包括針形閥體,該針形閥體具有以可移動的方式設(shè)置于液室內(nèi)部的銳角的前端;閥座,該閥座按照接受針形閥體的前端部的方式設(shè)置,在中間部形成有與排出孔連通的較小的開口,該排出閥按照下述方式構(gòu)成,該方式為該針形閥體的前端通過堵塞閥座中間部的開口,使液體的排出停止,通過與該開口離開,將液體排出,由此,具有相對針形閥體的微小行程調(diào)整的閥座開口的有效截面面積的變化很小的特性,由于具有該特性,故特別適合液體的微量排出。在本申請人提出的名稱為“液體定量排出設(shè)備”的日本第309179/1998號專利申請(申請日1998年10月29日)中公開了這樣的針形閥。
然而,在采用這樣的針形閥,進(jìn)行液體定量排出時,目前的情況是在將適合于各種排出作業(yè)的噴嘴(極細(xì)管)安裝于排出孔處后,進(jìn)行涂敷,填充的作業(yè)。
在安裝這樣的噴嘴,進(jìn)行液體定量排出,特別是在進(jìn)行中高粘度的液體排出,在實(shí)現(xiàn)閥的開閉,對液體排出進(jìn)行控制時,盡管將閥關(guān)閉,仍會顯著地看到液體連續(xù)地從極細(xì)管的前端排出的現(xiàn)象(在后面稱為“垂落”)。
經(jīng)確認(rèn),這樣的現(xiàn)象是在與在液體中是否混入氣泡無關(guān)的情況下發(fā)生的,人們認(rèn)為作為主要原因,從閥座到作為排出末端孔的噴嘴的管內(nèi)阻力導(dǎo)致排出液體所必需的液體施加壓力的殘壓現(xiàn)象,在殘壓排除前的期間,排出液體。
在從涂敷作業(yè)的觀點(diǎn)來看這種情況,呈現(xiàn)排出后的斷液性變差。特別是在排出高粘度液體材料具有下述問題,該問題指在將極細(xì)管從某個涂敷點(diǎn)朝向另一涂敷點(diǎn)移動時,產(chǎn)生稱為“拉絲”的現(xiàn)象,將涂敷工件弄臟,形成不良制品等。
本發(fā)明的本實(shí)施例的主要目的在于消除安裝上述噴嘴,進(jìn)行液體定量排出的已有設(shè)備所具有的問題,特別是一舉解決伴隨液體的斷液性或泄漏的問題,提供可以較高精度實(shí)現(xiàn)液體的微小排出和停止的液體定量排出設(shè)備用的噴嘴。
本發(fā)明的本實(shí)施例涉及進(jìn)行送入液體接納部中的加壓液體的排出和排出停止的液體定量排出設(shè)備用的噴嘴,其特征在于在與上述液體接納部連通的噴嘴主體內(nèi)部,具有閥機(jī)構(gòu)。
如果采用這樣的方案,可完全消除過去的液垂落或拉絲的問題,獲得良好的斷液性,可完全防止此后的液體的意外的泄漏。
在上述噴嘴中,最好其主體具有液體的排出孔,在該排出孔附近,設(shè)置有閥機(jī)構(gòu)。
此外,最好上述閥機(jī)構(gòu)由閥體和閥座形成,該閥體按照可在噴嘴主體內(nèi)部移動的方式設(shè)置,該閥座形成于排出孔附近的內(nèi)壁面。
還有,最好上述閥體的前端呈針桿狀,其前端部周面按照相對上述噴嘴內(nèi)壁面,在基本上呈圓形的接觸線上實(shí)現(xiàn)緊密接觸的方式形成。
如果采用這樣的方案,則可在實(shí)質(zhì)上相同的位置,形成閥的開閉位置,液體的排出端口的位置,由于可直接地以物理方式實(shí)現(xiàn)排出端口的開閉,故可按照所需形狀,以較高速度和較高精度,將液體定量排出。
圖11為表示本發(fā)明的針形閥的又一實(shí)施例的剖視圖,在本實(shí)施例中,通過氣缸,使進(jìn)行閥的開閉動作的針桿狀的閥體動作。在該圖中,標(biāo)號40表示噴嘴主體,在其底端部,設(shè)置有液體的排出孔42。在該噴嘴40的內(nèi)部,設(shè)置有可沿上下方向移動的針桿狀的閥體44,并且在上述排出孔42附近處的內(nèi)壁面上,設(shè)置有接納閥體的前端的閥座46,由閥體44和閥座46形成閥機(jī)構(gòu)。即,該閥按照下述方式構(gòu)成,該方式為使噴嘴40的排出孔42附近處的內(nèi)壁面的一部分,具有作為閥座46的功能,由于通過使閥體44的前端部的周面與該部分實(shí)現(xiàn)線接觸或面接觸,閥關(guān)閉,故使液體停止排出,通過解除這樣的接觸,閥處于打開狀態(tài),使液體的排出開始。
在本實(shí)施例的噴嘴中,針桿狀的閥體44與閥座46的接觸位置,即閥的開閉位置形成于液體的排出孔42的附近,實(shí)質(zhì)上,閥的開閉位置和排出孔位置可按照基本上相同的方式形成。下面進(jìn)行具體描述。
上述閥體44的頂部呈外徑d基本上相等的細(xì)長的圓柱狀,但是其前端部呈隨著逐漸靠近該前端部,外徑d線性地減小的針桿狀。另外,噴嘴40的內(nèi)壁面在延伸到中間部附近時,呈管狀,但是從此處,呈管徑線性地減小的研缽狀,排出孔附近處的內(nèi)壁面按照用作閥座46的方式形成。更具體地說,為了使這樣的閥體44和噴嘴40的內(nèi)壁面具有閥功能,在沿與排出孔42附近處的噴嘴40的軸向保持平行的截面上,閥體44的前端部與噴嘴40的內(nèi)壁面必須按照它們分別與軸向之間的夾角不同的方式形成,在本實(shí)施例中,閥體44的前端部與軸向之間的夾角小于噴嘴40的內(nèi)壁面與軸向之間的夾角θ,在閥關(guān)閉的狀態(tài),閥體40的外周面與噴嘴內(nèi)壁面在與噴嘴軸向相垂直的平面內(nèi),在基本上呈圓形的接觸線或接觸面上實(shí)現(xiàn)緊密接觸。還有,通過改變這樣的閥體44的外周面和噴嘴40的內(nèi)壁面與軸向之間的夾角,則可調(diào)節(jié)從排出孔42到作為閥的開閉位置的接觸面的距離,實(shí)質(zhì)上,可形成于相同的位置。還有,構(gòu)成噴嘴的噴嘴主體40和針桿狀的閥體44的材料可為實(shí)現(xiàn)閥功能的材料,但是,最好從密封性,加工精度,耐久性等的方面,選擇適合的材料,例如,通過樹脂或黃銅這樣的軟質(zhì)材料,形成噴嘴40或閥體44中的任何一個,通過硬質(zhì)的金屬材料,形成另一個,由此,可提高密封性。
圖12為表示在液體定量排出設(shè)備中安裝按照上述方式構(gòu)成的,具有噴嘴功能的噴嘴40的實(shí)施例的圖。本發(fā)明的噴嘴40作為液體定量排出設(shè)備中的閥裝置50的一部分安裝。在該閥裝置50中,設(shè)置有從液體存儲容器(圖中未示出),經(jīng)流路而送入的液體的進(jìn)孔52,以及與噴嘴40連通的出孔54,從進(jìn)孔52到噴嘴前端的排出孔42的空間構(gòu)成液體接納部56。
構(gòu)成本實(shí)施例的噴嘴的閥體44的前端部位于噴嘴40的排出孔42附近,其后端部與后面描述的那樣的驅(qū)動缸58的活塞60連接,由此,可沿上下方向?qū)崿F(xiàn)主體移動。
上述驅(qū)動缸本身是公知的,例如可采用雙作用型驅(qū)動缸。這種情況,相應(yīng)的流體口通過電磁切換閥62與空氣源64連接。即,按照下述方式構(gòu)成,該方式為通過從控制機(jī)構(gòu)(圖中未示出)向電磁切換閥62發(fā)送的控制切換信號S,將從空氣源64供給的加壓空氣供給任何一個口,由此,對針桿狀的閥體44的移動進(jìn)行控制。
在按照上述方式構(gòu)成的閥裝置中,每當(dāng)液體定量排出時,從圖中未示出的控制機(jī)構(gòu),向電磁切換閥62,輸出信號S,按照使針桿狀的閥體44向上方移動,將加壓空氣供給底側(cè)的口的方式進(jìn)行切換。由此,在閥體44與閥座46脫開,將排出孔42釋放的同時,施加規(guī)定壓力的液體從排出孔42,按照對應(yīng)于其開口面積而指定的一定時間,實(shí)現(xiàn)排出,以較高的精度,無時間滯后地進(jìn)行液體的定量排出。
其中,每當(dāng)定量排出結(jié)束時,根據(jù)從圖中未示出的控制機(jī)構(gòu)朝向電磁切換閥62給出的排出結(jié)束信號S,按照使針桿狀的閥體44朝向下方移動,向頂側(cè)的口供給加壓空氣的方式進(jìn)行切換。由此,針形閥體44快速地下降,與閥座46接觸,排出孔42通過該針形閥體44,確實(shí)以機(jī)械方式關(guān)閉。
因此,來自排出孔42的液體的排出通過針形閥體44與閥座46之間的接觸而完全停止,充分地消除噴嘴的關(guān)閉過程中的液體泄漏的危險。
按照上述方式,構(gòu)成本發(fā)明的噴嘴的噴嘴主體和針桿狀的閥體具有非常小的尺寸和體積,無論液體壓力的大小,在平時順利地并且快速地實(shí)現(xiàn)后退(上升)和進(jìn)出(下降),實(shí)現(xiàn)排出孔42的開閉,因此,不但確實(shí)實(shí)現(xiàn)閥的關(guān)閉,而且獲得優(yōu)良的靈敏性。
再有,在圖示的噴嘴中,為了進(jìn)一步提高排出孔42的關(guān)閉時的斷液性,最好極大地縮短排出孔42朝向針形閥體44的落座位置的下方側(cè)的突出長度,使預(yù)想到會在排出孔42的關(guān)閉后,殘留于該排出孔內(nèi)部的微量的液體實(shí)質(zhì)上為零。
在具有這樣的本實(shí)施例的閥功能的噴嘴中,作為使針桿狀的閥體動作的機(jī)構(gòu),在本實(shí)施例中,采用氣缸,但是其不為應(yīng)限于此機(jī)構(gòu)的類型,其可采用液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu),電氣驅(qū)動機(jī)構(gòu),磁性驅(qū)動機(jī)構(gòu)等的各種驅(qū)動機(jī)構(gòu),另外可適合用于全部類型的液體定量排出設(shè)備。
首先,對圖13~圖17共同的事項(xiàng)進(jìn)行描述,然后對各附圖進(jìn)行描述。
在采用上述日本第309179/1998號的專利申請(申請日1998年10月29日)那樣的針形閥,進(jìn)行液體定量排出時,針形閥體占據(jù)按照具有與液體排出孔連通的開口的方式形成的液體室內(nèi)部的比例變化,即液室內(nèi)的針形閥體的占有體積產(chǎn)生變化,由此,液室內(nèi)的液壓發(fā)生變化,其結(jié)果是,具有所排出的液體的排出速度(排出量)發(fā)生細(xì)微的變化的問題。這樣的針形閥體的占有體積在閥打開時為最大,但是在從打開時到關(guān)閉時的期間,上述體積逐漸增加,在關(guān)閉時達(dá)到最小,對液體的排出量造成影響。特別是在要求排出量是微量的并且恒定的情況,即使在較小的體積變化的情況下,作為排出量的變化要素,仍產(chǎn)生較大作用。
于是,本發(fā)明的本實(shí)施例的主要目的在于消除上述針形閥所具有的問題,提供一種液體定量排出閥,該液體定量排出閥可以較高的精度并且穩(wěn)定地進(jìn)行液體的微量排出,另外可快速地實(shí)現(xiàn)該液體排出的停止。本發(fā)明的另一目的在于提供一種液體定量排出閥,該液體定量排出閥具有壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),該壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)使液室的體積變化,以便抵消伴隨開閉液體的排出孔的針形閥體的移動的液室內(nèi)的液壓的變化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的本實(shí)施例的液體定量排出閥的特征在于其閥主體,該閥主體按照具有與液體存儲容器連通的進(jìn)孔,接納從上述進(jìn)孔送入的液體的液室,應(yīng)排出上述液室的液體的出孔的方式形成;針桿狀的閥體,該針桿狀的閥體按照可在第1位置和第2位置之間移動的方式設(shè)置于液室內(nèi);閥座,該閥座按照在該閥體的第1位置,接納閥體的前端,將上述出孔關(guān)閉的方式形成;壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),該壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)按照抵消伴隨上述閥體的移動的液室內(nèi)的液壓的變化的方式,與上述閥體的移動保持同步,使液室的體積變化。
這樣的液體定量排出閥的針桿狀的閥體按照下述方式構(gòu)成,該方式為通過在第1位置和第2位置之間的移動,對液體的排出量進(jìn)行控制,但是由于因上述移動而產(chǎn)生的液室內(nèi)的閥體的占有體積的變化,即液壓的變化同時為壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的動作而抵消,故液室內(nèi)的液壓在平時保持在規(guī)定的值,可將閥動作過程中的排出流速保持在一定值。特別是由于可有效地吸收較小尺寸和體積的針形閥體的移動造成的微小的液壓的變化,故可以較高的精度,穩(wěn)定地進(jìn)行液體排出。
本發(fā)明的本實(shí)施例的液體定量排出閥可通過驅(qū)動缸的形式,形成閥主體,在這樣的形式中,針形閥體的后端與驅(qū)動缸內(nèi)部的活塞連接,壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由按照獨(dú)立于上述活塞而設(shè)置的一部分與上述液室內(nèi)部面對的方式設(shè)置的壓力補(bǔ)償活塞形成,該壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)這樣形成,以便通過使上述壓力補(bǔ)償活塞沿與上述活塞的移動方向相反的方向移動,抵消上述活塞的移動而產(chǎn)生的液室內(nèi)的閥體的占有體積的變化。
如果采用這樣的方案,由于壓力補(bǔ)償活塞與驅(qū)動缸的活塞的進(jìn)退移動同時地動作,壓力補(bǔ)償活塞中的面對液室內(nèi)的一端占據(jù)液室內(nèi)的體積伴隨活塞的進(jìn)退移動而變化,故可更加簡單地,快速地,并且確實(shí)地相對排出孔和其附近的部分的壓力變化,作出處理。例如,當(dāng)閥進(jìn)行打開動作時,占據(jù)排出孔附近部分的針形閥體的體積減小,反之,當(dāng)進(jìn)行閥關(guān)閉動作時,針形閥體的占有體積增加,由此,前者使壓力補(bǔ)償活塞進(jìn)出移動,其一端在液室內(nèi)進(jìn)出,這樣可防止排出附近部分的液壓的降低,另外后者使該壓力補(bǔ)償活塞后退移動,將其一端相對液室后退,由此,可防止液壓的增加。
在本實(shí)施例中,最好設(shè)置用于調(diào)整針形閥體的第1位置到第2位置的行程長度的機(jī)構(gòu),通過閥體的行程長度的調(diào)整,可將液體的排出流速設(shè)定在所需值。
另外,還可按照針形閥體的移動和形成壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的促動器的驅(qū)動分別通過電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行的方式構(gòu)成。在這種情況下,針形閥體的后端與設(shè)置于閥主體的外側(cè)的第1電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接,上述促動器與設(shè)置于閥主體的外側(cè)的第2電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接。
上述第1和第2電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別可由步進(jìn)電動機(jī)和將其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)形成。
此外,上述第1電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)由與閥體的后端連接的第1插棒式鐵芯,以及驅(qū)動該第1插棒式鐵芯的第1磁性線圈構(gòu)成,上述第2電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)由與促動器的一端連接的第2插棒式鐵芯,以及以磁性方式驅(qū)動該第2插棒式鐵芯的第2磁性線圈形成。
按照上述方式構(gòu)成的排出閥按照下述方式構(gòu)成,該方式為在液室內(nèi)的閥座附近,設(shè)置壓力傳感器,檢測液壓,根據(jù)該檢測結(jié)果,分別控制第1電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第2電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方向和驅(qū)動時間。
圖13為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的另一實(shí)施例的示意圖。
圖中的標(biāo)號70表示作為排出閥的針形閥的整體。該針形閥包括按照雙作用型的氣缸72的形式形成的閥主體,在該閥主體內(nèi)部,設(shè)置有針形閥體80,該針形閥體80用于將通過與液體存儲容器(圖中省略)連通的進(jìn)孔,即液體送入孔74而送入液室76的加壓液體從排出孔78,定量地排出。該針形閥體80按照通過氣缸72內(nèi)部的活塞84實(shí)現(xiàn)升降的方式構(gòu)成,其可在下述第1位置,以及第2位置之間順利地移動,該第1位置指針桿狀的前端與閥座82的中間部的開口接觸,使液體的排出停止,該第2位置指距第1位置,朝向上方離開規(guī)定距離的位置,可提供從排出孔排出的液體的最大排出量。
因此,針形閥體80的后端與活塞84連接,其前端朝向與形成于閥座82的中間部的排出孔78連通的開口設(shè)置。
使這樣的針形閥體80移動的活塞84按照下述方式構(gòu)成,該方式為其可滑動地設(shè)置于設(shè)在閥主體中的空氣室90內(nèi)部,通過從口a1,供給壓縮空氣,使針形閥體80下降,通過從口a2供給壓縮空氣,使針形閥體80上升。
還有,在由隔壁85與空氣室90隔開,并且由隔壁77與液室76隔開的另一空氣室92中,可滑動地設(shè)置有獨(dú)立于活塞84的另一活塞86(下面稱為“壓力補(bǔ)償活塞”)。該壓力補(bǔ)償活塞86按照下述方式構(gòu)成,該方式為在其中間部,穿過有固定活塞84上的針形閥體80,不對針形閥體80的順利移動造成妨礙。壓力補(bǔ)償活塞86按照下述方式構(gòu)成,該方式為其具有通過開設(shè)于隔壁77中的開口,朝向液室76的內(nèi)部突出的突出部86a,通過從開設(shè)于空氣室92中的口b1,供給壓縮空氣,使該活塞86上升,通過從b2供給壓縮空氣,使該活塞86下降。
這樣的壓力補(bǔ)償活塞86的突出部86a的伸出量按照下述方式調(diào)整,該方式為在針形閥體80移動時,抵消在液室內(nèi)產(chǎn)生的針形閥體80的專有體積的變化。因此,該活塞86按照下述方式構(gòu)成,該方式為在針形閥體80離開圖13所示的第1位置朝向第2位置,由于固定在液室76內(nèi)的針形閥體80的體積減少,液室76的液壓下降,故使該壓力補(bǔ)償活塞86下降,使伸出量增加,以便抵消該壓力的上升,在針形閥體80從第2位置朝向第1位置,由于固定于液室76的內(nèi)部的針形閥體80的體積增加,液室76的液壓上升,故使壓力補(bǔ)償活塞86上升,減小伸出量,以便抵消該壓力的上升。
上述活塞84的移動和與該移動同步的壓力補(bǔ)償活塞86的移動通過下述方式實(shí)現(xiàn),該方式為通過電磁切換閥96,對從空氣壓縮機(jī)94供給的壓縮空氣,對流路X和Y進(jìn)行相互切換。另外按照下述方式構(gòu)成,該方式為流路X與活塞84側(cè)的空氣室90的口a1和壓力補(bǔ)償活塞86側(cè)的空氣室92的口b1連通,流路Y與活塞84側(cè)的空氣室90的口a2和壓力補(bǔ)償活塞86側(cè)的空氣室92的口b2連通。
由于按照上述方式構(gòu)成的液體定量排出閥可同步地進(jìn)行針形閥體80的動作和壓力補(bǔ)償活塞的動作,故可在平時將排出流速保持在一定值。特別是在將處于關(guān)閉狀態(tài)的針形閥體80打開時,由于可消除液室內(nèi)的壓力的降低造成的現(xiàn)象,例如,在液體中混入大氣,或液體從排出孔朝向液室方向返回的不利情況,故可在使針形閥體80動作后,馬上進(jìn)行一定的排出流速的液體排出,可良好地停止液體的排出。
此外,通過密封環(huán),實(shí)現(xiàn)活塞84的外周面與空氣室90的側(cè)壁面之間,針形閥體80與隔壁85之間,壓力補(bǔ)償活塞86的外周面與空氣室92的側(cè)壁面之間,突出部86a與外周面和隔壁77之間,以及針形閥體80與壓力補(bǔ)償活塞86的通孔之間的相應(yīng)密封。
圖14為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的又一實(shí)施例的示意圖,在本實(shí)施例中,分別針對活塞84與壓力補(bǔ)償活塞86,設(shè)置調(diào)整相應(yīng)行程長度的機(jī)構(gòu),在本實(shí)施例中,從針形閥主體70的頂部擰入空氣室90內(nèi)部的螺釘98用于調(diào)整活塞84的位移量,即針形閥體80的從第1位置到第2位置的行程長度。通過將螺釘98擰入規(guī)定距離,可將針形閥體80的第2位置移動到更下方,因此,可將針形閥的打開程度調(diào)整到所需值。
另外,從分隔空氣室90和空氣室92的隔壁85的外側(cè),擰入空氣室92內(nèi)部的螺釘100用于調(diào)整上述壓力補(bǔ)償活塞86的位移量,最好這樣的調(diào)整伴隨上述活塞84的位移量的調(diào)整而進(jìn)行。其原因在于例如,在使螺釘98的前端在空氣室90的內(nèi)部突出,減小針形閥體80的行程(減小打開程度),由于針形閥體80占據(jù)液室76內(nèi)部的體積的增減幅度也減小,故必須進(jìn)行這樣的增減幅度相對應(yīng)的壓力補(bǔ)償活塞86的行程長度的調(diào)整。
如果在作為調(diào)整上述的行程長度的機(jī)構(gòu)的,螺釘98和100上,安裝分厘卡尺,則還可通過手動方式定量地調(diào)整相應(yīng)活塞的行程量。
在上述的第1和第2實(shí)施例中,壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)采用活塞,但是不應(yīng)限于此機(jī)構(gòu),其也可由下述機(jī)構(gòu),例如隔薄,或波紋管形成,該下述機(jī)構(gòu)與閥體的移動同步地使液室的體積變化,從而抵消伴隨針形閥體80的移動的液室76的內(nèi)部的占有體積的變化。
圖15為圖14所示的針形閥的驅(qū)動回路適合用于圖3所示的液體定量排出設(shè)備的系統(tǒng)的示意圖,在圖中,標(biāo)號1表示液體存儲容器,其由可通過例如,合成樹脂形成的注射器3,以及從外面與該注射器3接觸,保持該注射器3的保持器4形成,該保持器4可將注射器3拆下。
對這樣的液體存儲容器1內(nèi)部的液體施加所需壓力的加壓機(jī)構(gòu)5由氣缸27構(gòu)成,在該氣缸的活塞桿9的前端,安裝有柱塞10,該柱塞10最好以氣體密封方式從內(nèi)面與注射器3接觸,進(jìn)入其中。這樣的液體存儲容器1通過液體流路12,與針形閥中的閥主體70連通。流路12與形成于閥主體70上的液體送入74連通,液室76通過形成于閥座82的中間部的開口,延伸至排出孔78。在液室76內(nèi)部實(shí)現(xiàn)進(jìn)退移動,而實(shí)現(xiàn)排出孔78的開閉的針形閥體80按照通過氣缸72動作的方式構(gòu)成,針形閥體80的前端朝向閥座82的中間開口設(shè)置,其后端與氣缸72的活塞84連接。此外,在液室76與活塞84之間,設(shè)置有獨(dú)立于活塞84的液體壓力補(bǔ)償活塞86。該壓力補(bǔ)償活塞86的作用是在向活塞84的空氣室92供給加壓空氣,使其進(jìn)行進(jìn)出移動,應(yīng)減小液室76的容積,另外在向液室76側(cè)的空氣室77供給加壓空氣,使其進(jìn)行后退移動,應(yīng)使液室76的容積增加。
于是,通過在排出孔78的附近部分的液體壓力小于規(guī)定值,使該壓力補(bǔ)償活塞86實(shí)現(xiàn)稍稍的進(jìn)出移動,另外通過大于規(guī)定值,使壓力補(bǔ)償活塞86實(shí)現(xiàn)稍稍的后退移動,則可實(shí)現(xiàn)所需的液壓。
此外,在這里,對液體存儲容器1施加壓力的氣缸27和使針形閥體80進(jìn)退的雙作用型的氣缸72與相應(yīng)的電磁切換閥28,96連接,這些電磁切換閥28,96與基于預(yù)先輸入的時間信號而進(jìn)行動作控制的控制機(jī)構(gòu)19連接,此外,用于向氣缸27供給加壓空氣的其中一個電磁切換閥28通過例如,手動減壓閥30與加壓空氣供給源31連接,另外另一電磁切換閥96直接與加壓空氣供給源94連接。
在按照上述方式構(gòu)成的定量排出設(shè)備中,由于每當(dāng)將液體定量排出時,從控制機(jī)構(gòu)19,向相應(yīng)的電磁切換閥28,96輸出信號,向氣缸27,提供由手動減壓閥30設(shè)定的空氣壓力,按照規(guī)定壓力將柱塞10下壓,與此同時,向氣缸72的進(jìn)口a2和b2,供給預(yù)先設(shè)定的空氣壓力,使活塞84上升,使針形閥體80從第1位置上升到第2位置,并且按照抵消該針形閥體80在液室76內(nèi)部所占據(jù)的體積減少量的方式,使壓力補(bǔ)償活塞86下降,因此可從排出孔78,按照對應(yīng)于其開口面積而指定的一定時間,排出加壓到規(guī)定壓力的液體,故可以較高的精度,沒有時間滯后地進(jìn)行液體的定量排出。每當(dāng)定量排出結(jié)束時,根據(jù)從控制機(jī)構(gòu)19發(fā)送給電磁切換閥28,96的排出結(jié)束信號,停止向氣缸27,供給加壓空氣,與此同時,向氣缸72的口a1和b1,供給加壓空氣,使活塞84下降,使針形閥體80從第2位置下降到第1位置,并且按照抵消該針形閥體80在液室76內(nèi)部所占據(jù)的體積的增加量的方式,使壓力補(bǔ)償活塞86上升,因此,通過針形閥體80,以機(jī)械方式確實(shí)將排出孔78關(guān)閉。因此,來自排出孔78的液體的流出通過針形閥70的關(guān)閉而完全停止,充分地消除針形閥70的關(guān)閉過程中的液體泄漏的危險。
還有,由于在這種情況下,構(gòu)成針形閥70的較小尺寸和體積的針形閥體80無論液體壓力的代價,在平時頁利地,并且快速地實(shí)現(xiàn)后退和進(jìn)出,進(jìn)行排出孔78的開閉,故確實(shí)實(shí)現(xiàn)針形閥70的開閉,并且可獲得良好的靈敏性,此外,在采用上述那樣的針形閥的液體定量排出設(shè)備中,通過伴隨液體的排出的開始的針形閥體80的后退移動,相對該針形閥體80在液室76內(nèi)所占據(jù)的體積減少而造成的液壓降低,使壓力補(bǔ)償活塞86進(jìn)出,反之,通過針形閥體80的進(jìn)出移動,相對停止排出時的占有體積的增加,使活塞86后退,由此,可有效地吸收微小的壓力變化。
圖16為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的第3實(shí)施例的示意圖,在本實(shí)施例中,在液室76內(nèi)部的針形閥體80在第1位置與第2位置的移動之間的移動通過電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)行,針形閥體80的后端與將電動機(jī)102的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)104連接。另外,作為壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),電動機(jī)驅(qū)動的促動器106構(gòu)成,使促動器106的一端面對液室76的內(nèi)部,其另一端與將電動機(jī)108的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)110連接。針形閥體80和促動器106與針形閥體70之間的密封通過密封環(huán)實(shí)現(xiàn)。
通過這樣的電動機(jī)驅(qū)動的針形閥體80的升降(進(jìn)退)和促動器106朝向液室76內(nèi)部的進(jìn)退動作通過控制裝置97控制。同步地對相應(yīng)的電動機(jī)102和108進(jìn)行驅(qū)動,以便在針形閥體80從第1位置移動到第2位置(液體的排出)時,按照應(yīng)抵消針形閥體80在液室76內(nèi)所占據(jù)的體積的減少量的方式,促動器106進(jìn)入液室76內(nèi)部,與此相反,在針形閥體80從第2位置移動到第1位置(液體的排出停止)時,按照應(yīng)抵消針形閥體80在液室76內(nèi)部所占據(jù)的體積的增加量的方式,促動器106從液室76內(nèi)部后退。
圖17為本發(fā)明的針形閥的驅(qū)動回路的第4實(shí)施例的示意圖,在該實(shí)施例中,在液室76內(nèi)部的針形閥體80于第1位置和第2位置之間的移動通過電磁驅(qū)動裝置119進(jìn)行。該電磁驅(qū)動裝置119包括磁性線圈122,該磁性線圈122用于通過磁性方式驅(qū)動與針形閥體80的后端連接的插棒式鐵心120;固定鐵心124,該固定鐵心124用于使由磁性線圈122產(chǎn)生的磁場保持穩(wěn)定。該插棒式鐵心120的底端和頂端分別通過螺旋彈簧126,128支承,在圖示的狀態(tài),螺旋彈簧126將插棒式鐵120上推,螺旋彈簧128將該插棒式鐵心120下推,該插棒式鐵心120的整體按照與該插棒式鐵心120連接的針形閥體80關(guān)閉排出孔78的方式構(gòu)成。即,在平時的狀態(tài),在螺旋彈簧128的占優(yōu)的彈力的作用下,將這樣的插棒式鐵心120朝向下方下推。為了從此狀態(tài),使插棒式鐵心120朝向上方移動,將排出孔78打開,則通過下述方式進(jìn)行,該方式為從控制裝置140,向磁性線圈122,供給抵抗上述彈力而可移動的電流。此外,在停止這樣的電流的供給時,由于通過螺旋彈簧128的彈力,將插棒式鐵心120下推,故立即將排出孔78關(guān)閉。
用于抵消伴隨上述針形閥體80的移動的液室76的體積變化的壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),由通過電磁驅(qū)動裝置129進(jìn)退的促動器130形成。該電磁驅(qū)動裝置129包括插棒式鐵心131,該插棒式鐵心131與促動器130成整體成形;磁性線圈132,該磁性線圈132用于通過磁性方式驅(qū)動該插棒式鐵心131;固定鐵心134,該固定鐵心134用于使由磁性線圈132產(chǎn)生的磁場保持穩(wěn)定。
電磁驅(qū)動裝置129的動作通過從控制裝置140向磁性線圈132供給規(guī)定的電流的方式實(shí)現(xiàn),插棒式鐵心131按照下述方式構(gòu)成,該方式為在與接收電流的供給的磁性線圈132所產(chǎn)生的磁場的相互作用下,使該鐵心朝向左方或右方移動。
該插棒式鐵心131的兩端分別通過板簧136和螺旋彈簧138支承。在圖示的狀態(tài),板簧136將插棒式鐵心131向右推動,螺旋彈簧138將其向左推動,但是在板簧136的占優(yōu)的彈力的作用下,使插棒式鐵心131朝向右方偏置,促動器130的前端按照在液室76內(nèi)部突出一定程度的方式設(shè)置。
在從這樣的狀態(tài),使針形閥體80在液室76內(nèi)部朝向上方移動時,從控制裝置140,向電磁驅(qū)動裝置119,供給規(guī)定的電流,激勵磁性線圈122,與此保持同步,還向電磁驅(qū)動裝置129供給規(guī)定的電流,激勵磁性線圈132。由于從控制裝置140供給磁性線圈122的電流預(yù)先設(shè)定在使針形閥體80移動從第1位置到第2位置之間的距離的值,同樣,供給磁性線圈132的電流預(yù)先設(shè)定在使促動器130剛好移動下述距離的值,該距離指抵消在液室76的內(nèi)部,針形閥體80所占據(jù)的體積的減少量的距離,故針形閥體80朝向上方的移動造成的液室76內(nèi)部壓力變化通過促動器130進(jìn)入到液室76的內(nèi)部而抵消。在停止這樣的電流的供給時,在螺旋彈簧128的彈力的作用下,將針形閥體80快速地從第2位置下壓到第1位置,與此同時,在板簧136的彈力的作用下,插棒式鐵心131快速地朝原始位置向右移動。即使在這樣的針形閥體80朝向下方移動時的情況下,由于通過插棒式鐵心131,抵消液室76內(nèi)部的壓力變化,故在平時液室76內(nèi)部的壓力保持在一定值,由此,在閥從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換到關(guān)閉狀態(tài)時,不象過去那樣,焊錫膏等的液體排出速度增加,從而適合于均勻的寬度的線描制涂敷。
圖18為本發(fā)明的液體存儲容器用的液體填充裝置的示意圖,在圖示的實(shí)施例中,預(yù)先將具有氣密性的柱塞插入液體存儲容器中,該柱塞與直線移動機(jī)構(gòu)連接,該直線移動機(jī)構(gòu)與下述驅(qū)動部連接,該驅(qū)動部通過脈沖電動機(jī)等的控制信號,進(jìn)行正反向動作。將預(yù)先存儲有液體的壓力容器(也可為注射器)的液體取出口,與其中一個液體存儲容器的端部連接,在該連通的管線上,連接檢測機(jī)構(gòu),該檢測機(jī)構(gòu)測定壓力傳感器等的壓力,將該測定結(jié)果發(fā)送給向上述驅(qū)動部傳送信號的控制部。
如果向驅(qū)動部,發(fā)送正向運(yùn)轉(zhuǎn)信號,則推動柱塞。如果向驅(qū)動部發(fā)送反向運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán),則拉動該柱塞。如果向壓力容器,施加空氣壓力,則壓力容器側(cè)的柱塞將其中的液體壓出。如果安裝于壓力容器側(cè)的柱塞上的檢測儀到達(dá)很少殘余量的等級,則很少殘余量傳感器向控制部,發(fā)送很少殘余量信號。如果安裝于液體存儲容器側(cè)的柱塞上的檢測儀達(dá)到滿量等級,則滿量傳感器向控制部發(fā)送滿量信號。液體取出口管線中的壓力傳感器將平時測定壓力數(shù)據(jù)信號發(fā)送給控制部。
如圖所示,將液體存儲容器與液體取出口連接。將柱塞插入液體存儲容器內(nèi)部,將其與直線移動機(jī)構(gòu)連接。將預(yù)先填充有液體的壓力容器與液體取出口連接。對壓力容器施加空氣壓力。
液體取出口管線中的壓力傳感器測定壓力,向控制部發(fā)送信號??刂撇繌膲毫鞲衅鹘o出的信號中,減去預(yù)先設(shè)定的壓力差值,形成減法運(yùn)算后的壓力數(shù)據(jù),向直線移動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部,發(fā)送拉回的動作信號,按照預(yù)定的移動速度,拉到柱塞。當(dāng)液體取出口管線中的壓力傳感器到達(dá)減算后的壓力值時,停止柱塞的移動速度。自動地反復(fù)進(jìn)行以上的動作,直至設(shè)置于液體存儲容器中的液體滿量的傳感器動作?;蛘撸词乖趬毫θ萜鱾?cè)的很少殘余量檢測傳感器動作的情況下,仍停止填充動作。
因此,本實(shí)施例的液體填充裝置消除了在向液體存儲容器,特別是向注射器填充液體時,氣泡的混入,特別是,可應(yīng)用于填充中等粘度以上的液體的全部作業(yè)步驟,適合于從液體存儲容器端部壓出,采用液體的目的的液體存儲容器的液體填充。
產(chǎn)業(yè)上的使用可能性按照方法的發(fā)明,每當(dāng)較少量的液體的定量排出時,按照排出結(jié)束后的流路內(nèi)部壓力,特別是排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值的方式進(jìn)行控制,由此,可在平時于一定的流路條件下進(jìn)行此后的液體的排出,因此,通過設(shè)定液體存儲容器內(nèi)部的液體的施加壓力,加壓時間等,可以較高的可靠性,反復(fù)地再現(xiàn)對應(yīng)于這些數(shù)值的排出量。其中,定量地排出較大量的液體,在以上的時刻,以及液體排出過程中,根據(jù)液體壓力的檢測結(jié)果,按照例如,檢測壓力的變化減小的方式對供給液體的壓力進(jìn)行控制,由此,可進(jìn)行所需的定量排出,此外,通過對應(yīng)于液體存儲容器的液體的施加壓力的增加的時刻,以機(jī)械方式打開排出閥的排出孔,可在沒有時間滯后的情況下開始液體的排出。另外,在排出結(jié)束時,通過將施加壓力的增加量去除,并且以機(jī)械方式將閥的排出孔關(guān)閉,由此沒有液體泄漏的危險,可以較高的斷液性,結(jié)束定量的排出。
另外,如果采用設(shè)備的發(fā)明,通過以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)排出閥的排出孔,不會破壞混合于液體中的填料,可提高液體的排出停止時的斷液性,另外可充分地防止來自排出孔的液體的泄漏,還有,通過使作為液體的加壓機(jī)構(gòu)的氣缸的孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑,則即使在一般的工場的管線空氣壓力較低的情況下,仍可根據(jù)需要,提高液體壓力,作為其結(jié)果,可按照需要,提高液體排出作業(yè)效率。
靈活地使用以上的特性,本發(fā)明的液體定量排出方法和設(shè)備可應(yīng)用于必須進(jìn)行還包含粘性流體,粘稠物質(zhì)等的液體的定量排出的設(shè)備,例如,在基片上有規(guī)律地或無規(guī)律地以點(diǎn)狀或線狀方式涂敷電子材料等。
權(quán)利要求
1.一種液體定量排出方法,其特征在于每當(dāng)從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,進(jìn)行定量排出時,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值,以便使來自排出孔的液體的排出流速為一定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于檢測排出孔附近部分的液壓,根據(jù)該檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力,由此在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于通過對從液體存儲容器,向排出閥供給的液體的壓力進(jìn)行控制,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于通過對存儲于液體存儲容器中的液體的壓力進(jìn)行控制,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于通過對存儲于液體存儲容器中的液體減小的速度進(jìn)行控制,控制該液體的壓力,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于通過按照形成恒定值或可變化的方式,對存儲于液體存儲容器中的液體減小的速度進(jìn)行控制,控制該液體的壓力,在開始排出前,預(yù)先對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近部分的壓力為預(yù)定的特定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于對液體的溫度進(jìn)行控制,以便使液體存儲容器內(nèi)部與排出閥內(nèi)部的液體溫度為所需溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,其特征在于上述排出閥安裝有噴嘴,該噴嘴使該噴嘴本身帶有作為針形閥的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,該方法帶有在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充的液體填充方法,其特征在于在從預(yù)先存儲有液體的壓力容器,向液體存儲容器填充液體時,將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力控制在小于施加給壓力容器中的空氣壓力的一定壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,該方法帶有在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充的液體填充方法,其特征在于在從預(yù)先存儲有液體的壓力容器,向液體存儲容器填充液體時,將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力控制在小于施加給壓力容器中的空氣壓力的一定壓力,檢測液體存儲容器的滿量和/或壓力容器的很少殘余量,自動地停止液體的填充。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體定量排出方法,該方法帶有在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充的液體填充方法,其特征在于在從預(yù)先存儲有液體的壓力容器,向液體存儲容器填充液體時,將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力控制在小于施加給壓力容器中的空氣壓力的一定壓力,消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡。
12.一種液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備包括液體存儲容器,液體存儲容器內(nèi)部的液體的加壓機(jī)構(gòu),以及與該液體存儲容器連通的排出閥,從液體存儲容器,經(jīng)排出閥,定量地排出液體,其特征在于該設(shè)備設(shè)置有動作控制機(jī)構(gòu),該動作控制機(jī)構(gòu)對加壓機(jī)構(gòu)和排出閥的動作進(jìn)行控制;排出壓力控制機(jī)構(gòu),該排出壓力控制機(jī)構(gòu)自動地對液體的排出壓力進(jìn)行調(diào)整。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述排出壓力控制機(jī)構(gòu)包括輸入輸出部,運(yùn)算部,存儲部,該排出壓力控制機(jī)構(gòu)的作用是應(yīng)根據(jù)檢測排出孔附近部分的液壓的壓力傳感器的檢測結(jié)果,自動地調(diào)整液體的排出壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于排出閥包括該排出孔的機(jī)械型開閉機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述加壓機(jī)構(gòu)為以對應(yīng)于其粘度的壓力,對存儲于液體存儲容器中的液體施加壓力的機(jī)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述加壓機(jī)構(gòu)為以高精度的方式配設(shè)于被存儲液體中的按壓部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述加壓機(jī)構(gòu)為以高精度的方式設(shè)置于所存儲液體中的按壓部件,該部件包括對其施加壓力的氣缸,該氣缸的孔徑充分地大于液體存儲容器的內(nèi)徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述動作控制機(jī)構(gòu)包括壓力傳感器,該壓力傳感器在排出孔的附近部分,檢測液體壓力;促動機(jī)構(gòu),該促動機(jī)構(gòu)根據(jù)來自上述壓力傳感器的信號,使上述加壓機(jī)構(gòu)動作。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于該設(shè)備還對液體的溫度進(jìn)行控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述排出閥安裝有在其主體內(nèi)部設(shè)置有閥機(jī)構(gòu)的噴嘴。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,其特征在于上述排出閥包括閥主體,該閥主體具有與上述液體存儲容器連通的進(jìn)孔,接納從該進(jìn)孔送入的液體的液室,應(yīng)排出該液室的液體的出孔;針狀的閥體,該針狀的閥體按照可在第1位置和第2位置之間移動的方式設(shè)置于上述液室內(nèi)部;閥座,該閥座按照在該閥體的第1位置,接受閥體的前端,將上述出孔關(guān)閉的方式形成;壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu),該壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)按照下述方式,與上述閥體的移動同步地,改變液室的體積,該方式為抵消因上述閥體的移動產(chǎn)生的液室內(nèi)的液壓的變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備設(shè)置有可在不混入氣泡的情況下,自動地填充液體的液體存儲容器用的填充裝置,其特征在于該設(shè)備還包括液體存儲容器,該液體存儲容器具有以氣密方式插入的柱塞;預(yù)先存儲有液體的壓力容器;柱塞的直線移動控制機(jī)構(gòu)部,該直線移動控制機(jī)構(gòu)部將液體存儲容器內(nèi)的液體壓力保持在小于施加給壓力容器的空氣壓力的一定壓力。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備設(shè)置有可在不混入氣泡的情況下,自動地填充液體的液體存儲容器用的填充裝置,其特征在于該設(shè)備還包括液體存儲容器,該液體存儲容器具有以氣密方式插入的柱塞;預(yù)先存儲有液體的壓力容器;柱塞的直線移動控制機(jī)構(gòu)部,該直線移動控制機(jī)構(gòu)部使液體存儲容器內(nèi)的液體壓力保持在小于施加給壓力容器的空氣壓力的一定壓力;檢測機(jī)構(gòu),該檢測機(jī)構(gòu)檢測根據(jù)已檢測的信號,自動地停止液體填充的液體存儲容器的滿量和/或壓力容器的很少殘余量。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體定量排出設(shè)備,該設(shè)備設(shè)置有可在不混入氣泡的情況下,自動地填充液體的液體存儲容器用的填充裝置,其特征在于該設(shè)備還包括液體存儲容器,該液體存儲容器具有以氣密方式插入的柱塞;預(yù)先存儲有液體的壓力容器;柱塞的直線移動控制機(jī)構(gòu)部,該直線移動控制機(jī)構(gòu)部使液體存儲容器內(nèi)的液體壓力保持在小于施加給壓力容器的空氣壓力的一定壓力,另外該設(shè)備設(shè)置有閥結(jié)構(gòu),該閥結(jié)構(gòu)具有排氣孔,該排氣孔從插入液體存儲容器的柱塞連通到外部,該閥結(jié)構(gòu)在任何時均可關(guān)閉,此外該設(shè)備具有可消除因意外而產(chǎn)生于液體存儲容器內(nèi)部的氣泡的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種在微量地排出或涂敷液體時,不依賴于液體的粘度,高速地并且以較高的精度形成所需的涂敷形狀的方法及設(shè)備。本發(fā)明的液體定量排出方法和/或設(shè)備的特征在于每當(dāng)從液體存儲容器1,經(jīng)排出閥2,進(jìn)行定量排出時,按照來自排出孔的液體的排出流速為一定值的方式,在開始排出前,預(yù)先通過加壓機(jī)構(gòu)5,對液體施加壓力,和/或使排出結(jié)束后的排出孔附近的壓力為預(yù)定的特定值,對液體的溫度進(jìn)行控制,和/或在不混入氣泡的情況下,自動地進(jìn)行填充。
文檔編號H01L51/40GK1332657SQ9981510
公開日2002年1月23日 申請日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月28日
發(fā)明者生島和正 申請人:武藏工業(yè)株式會社