CN101119804A - 用于喷射粘性液体的系统、阀和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于间歇喷射例如焊锡膏的粘性材料的系统(10)、阀和方法，包括阀(12)，该阀(12)带有具有供给通道(50)的阀体。阀杆(26)被安装为用于在阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并包括逐渐变细的端部(28)。阀座(30)与阀杆(26)的端部邻近定位，并包括与阀体的出口通道(40)连通的贯通通道(36)。在关闭位置中阀杆(26)的端部延伸到贯通通道(36)中。定位器装置(20)可承载阀(12)，并能在喷射操作期间相对于基板(18)沿多个方向移动阀(12)。在阀杆(26)的冲程期间从出口通道(40)喷射的材料的量比贯通通道(36)和出口通道(40)的总组合体积的大约25％小。

Description

用于喷射粘性液体的系统、阀和方法
技术领域
本发明大体上涉及液体分配阀，并且尤其涉及用于间歇喷射粘性液体的阀。
背景技术
带有往复阀元件的阀已经用于喷射液体材料，尤其是在需要非常少量的液体的间歇涂敷的应用中，如电子生产领域。由于这些材料在重复操作之后倾向于堵塞阀，所以该领域中使用的焊锡膏材料尚未很好地适用于喷射操作。具体地，该焊锡膏倾向于在分配通道内变得压实，从而堵塞阀的出口。出于该原因，螺旋式阀已经例如较好地适用于焊锡膏分配应用。不幸的是，螺旋式阀较慢并具有各种其它缺点。因此，在本领域中存在改进的阀的需要，该阀能够可靠地喷射如焊锡膏的粘性液体，同时成功地解决过去经历的问题。
发明内容
在第一实施例中，本发明大体上包括用于在各种应用中间歇喷射如焊锡膏的粘性材料的阀。例如，焊锡膏在许多电子元件生产操作中使用。此处公开的阀和喷射方法可以具有此处公开的各种独特特征中的一个或多个。该阀包括具有供给通道的阀体。安装阀杆或针，用于在阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并且所述阀杆或针包括可以以小于大约40度的夹角逐渐变细的端部。阀座与阀杆的端部相邻定位，并包括与阀体的出口通道连通的贯通通道。在关闭位置，该阀杆的端部延伸到贯通通道中。一方面，在阀杆的冲程期间从出口通道喷射的材料的量比贯通通道和出口通道的总组合体积的大约25％小。
在本发明的另一方面中，该出口通道具有的直径小于贯通通道的直径。在说明性实施例中，出口通道的直径有利地为贯通通道的直径的大约三分之一。
另一方面，该出口通道具有的长度为贯通通道的长度的大约三分之二。
阀杆的逐渐变细的端部处的夹角在第一实施例中可以更加具体地为大约30度和大约40度之间。
在本发明的另一方面中，逐渐变细的端部的最宽部分处阀杆或针具有直径Nd，并且贯通通道或内座直径Sd也具有一直径。在这方面，Sd选择成比Nd小大约10％至大约30％，用于例如焊锡膏的粘性材料的有效喷射。在具体实施例中，Nd可以等于或小于大约1.5mm，而Nd和Sd之间的差可以为大约0.2mm。
在分配系统中，定位器装置能够承载所述阀，并且优选地能够在喷射操作期间相对于基板沿多个方向移动该阀。在说明性实施例中，该定位器为机电x-y-z定位器或机械人。
本发明还设想利用如此处大体描述的具有一个或多个其公开特征的阀用于间歇喷射粘性材料的方法。一方面，该方法能够包括在压力作用下将粘性材料供给到供给通道的初始步骤。该阀杆移动到打开位置，使得阀杆的端部从部分容纳在贯通通道中的位置移动到至少部分从贯通通道去除的位置。该贯通通道填满粘性材料，并且阀杆移动到关闭位置。这将粘性材料从与贯通通道连通的出口通道喷射。从出口通道喷射的材料的量可以比贯通通道和出口通道的总组合体积的大约25％小。更优选地，喷射的量为贯通通道和出口通道的总组合体积的大约20％。该粘性材料优选地还包括焊锡膏。该方法还能包括用定位器装置相对于材料所喷射到其上的基板承载和移动阀。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的特征和目的将变得更加显而易见。
附图说明
附图1是包括根据本发明构造的针阀和联接到该阀上的x-y-z定位器装置的分配系统的示意图。
附图2是大体上沿着该阀的轴线截取的剖视图，并示出其分配部分。
附图2A是附图2的圆圈部分的放大视图。
附图3是类似于附图2A的放大剖视图，但示出了阀分配部分的另一实施例。
具体实施方式
如附图1所示，结合本发明的典型分配系统10可以包括阀12，该阀12气动或电动操作，用于通过阀控制器14间歇喷射如焊锡膏的粘性液体，并接收来自材料源16的粘性液体。
在第一实施例中，通过例如机械人或其它机电定位器的适当的定位器20，阀12相对于基板18沿x、y和z方向定位。除了如附图2和2A中更详细示出的分配部分22之外，该阀12可以是传统的。在这点上，阀12包括具有逐渐变细的端部部分28的往复针或阀杆26，该逐渐变细的端部部分28接触座30，以建立关闭位置，并且离开座30而移动到打开位置(未示出)。如将在下面描述地，当针26从打开位置移动到关闭位置时，发生粘性材料的喷射动作。座30包括圆形横截面的贯通通道36，该贯通通道36与阀12的喷嘴部分44中的圆形横截面出口通道40连通。将意识到的是，阀12可以由各种部件的本体或结构形成。
如附图2A所示，针26的逐渐变细的端部部分28优选地以大约30°至大约40°的夹角α逐渐变细。已经示出的该角度α有助于减小对通道36中焊锡膏材料的机械冲击，并从而减弱这种材料的压实和通道36产生的堵塞。组合通道36、40的总体积为例如1.0微升，而焊锡膏的喷射体积为0.2微升。也就是，在阀元件的每个冲程喷射的材料的体积为组合通道36、40的总体积的大约20％。通过减小阀座30的内径(也就是贯通通道36的直径)可进一步减小该百分比，以便因此可以减小堵塞的机会。如附图2A所示分配部分22的说明性实施例的代表性尺寸为：
针外径(Nd)＝1.5mm
座内径或贯通通道(36)直径(Sd)＝1.0mm
出口通道直径(Od)＝0.34mm
出口通道长度(O1)＝1.0mm
贯通通道长度(P1)＝1.5mm
在使用中，在来自例如注射器54的压力作用下，供给通道50充满例如焊锡膏的粘性材料。该粘性材料可以呈多种不同形式，并可以在多种不同应用中使用。在印刷电路板或该发明原理尤其适用的其它电子产品的生产中，例如经常需要将包括焊剂和焊锡膏的少量或微滴液体材料涂敷到基板或工件上。这些小滴可以在0.10英寸直径和更小的数量级上。这种材料能够大体上具有大于25000厘泊的粘度，并且在焊锡膏的情况下，例如可以具有300000厘泊或更高的粘度。这些液体和粘性材料除了焊剂和焊锡膏之外，还包括粘合剂、焊接掩模、油脂、油、密封剂、灌注混合物、墨水和硅酮。当阀杆26从附图2和2A所示的关闭位置提升，然后快速返回关闭位置时，已经充满贯通通道36的焊锡膏将被强迫地从出口通道40以小量喷射材料的形式(例如，0.2微升)喷射到基板18上(附图1)。
附图3示出可以用在阀10(附图1)上的分配部分22’的可选实施例。尤其地，针66设置成具有在喷射操作期间以如上所述相同的方式接触阀座70的逐渐变细的端部部分68。该阀座70包括圆形横截面的贯通通道76，该贯通通道76与喷嘴部分84中圆形横截面的出口通道80连通。该逐渐变细的端部部分68可以以大约30°至大约90°之间的夹角β逐渐变细。在本实施例中，与第一实施例相比，针或阀杆形成尖点，还如第一实施例所示，间隙G形成在针26的尖端和出口通道80的上游端部之间。已发现期望的是，防止例如焊锡膏的粘性材料在喷嘴区域和贯通通道的区域中的堵塞，以建立针66的外径Nd相对于座Sd的内径(或者，换句话说，贯通通道76的直径)之间的最优关系。
例如，提供这些尺寸的以下例子：
Nd Sd
    1.5mm     1.3mm
    1.2mm     1.0mm
    1.0mm     0.8mm
    0.9mm     0.7mm
    0.7mm     0.5mm
于是，在所有情况中，座70的内径或贯通通道76的直径Sd比针66的外径Nd小0.2mm。通常，Sd比Nd小10％和大约30％之间。针导向件90的内径Gd在与阀座70邻近的位置处应比针66的外径Nd大2mm。当针66冲击阀座70时，这帮助减小对焊锡膏的负面冲击。针66的尖端和阀座70或者贯通通道76的底部之间的距离或间隙G应小于大约5mm，以从出口通道80有效地喷射或射出焊锡膏。如果针66的尖端太靠近或接近阀座70或贯通通道76的底部，则针66可能关闭出口通道80，并妨碍喷射动作。附图3所示的其它尺寸可以与以上相对于附图2A描述的其它尺寸相同。与阀12相关的分配部分22’的使用如上所述，使得粘性材料(未示出)从针或阀杆66至少部分驻留的供给通道100供给到贯通通道76。
尽管已经通过优选实施例的描述说明了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了该实施例，但是申请人的意图不是将所附权利要求的范围限制或者以任何方式局限到这些细节。其它优点和改进对于本领域技术人员将很容易显现。本发明的各种特征可以根据用户的喜好或需求单独或者以各种组合使用。连同如与当前已知的实践本发明的优选方法一起，已成为本发明的说明书。然而，本发明本身应当只由所附权利要求限定。

Claims (25)

1.一种用于间歇喷射粘性材料的系统，该系统包括：
阀，所述阀包括：具有供给通道的阀体；阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部；和具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的逐渐变细的端部延伸到所述贯通通道中，及
定位器装置，所述定位器装置承载所述阀，并能够在喷射操作期间相对于基板沿多个方向移动所述阀，
其中，在所述阀杆的冲程期间从所述出口通道喷射的材料的量比所述贯通通道和所述出口通道的总组合体积的大约25％小。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述阀杆的端部以小于大约40度的夹角逐渐变细。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述阀杆的端部以大约30°和大约90°之间的夹角逐渐变细。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一直径，并且所述出口通道的直径小于所述贯通通道的直径。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述出口通道的直径为所述贯通通道的直径的大约三分之一。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一长度，并且所述出口通道的长度为所述贯通通道的长度的大约三分之二。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述阀杆的端部以大约30度和大约40度之间的夹角逐渐变细。
8.一种用于间歇喷射粘性材料的系统，该系统包括：
阀，所述阀包括：具有供给通道的阀体；阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部；和具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的逐渐变细的端部延伸到所述贯通通道中，及
定位器装置，所述定位器装置承载所述阀，并能够在喷射操作期间相对于基板沿多个方向移动所述阀，
其中，所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一直径，并且所述出口通道的直径为所述贯通通道的直径的大约三分之一。
9.一种用于间歇喷射粘性材料的系统，该系统包括：
阀，所述阀包括：具有供给通道的阀体；阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部；和具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，及
定位器装置，所述定位器装置承载所述阀，并能够在喷射操作期间相对于基板沿多个方向移动所述阀，
其中，所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一长度，并且所述出口通道的长度为所述贯通通道的长度的大约三分之二。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一直径，并且所述出口通道的直径为所述贯通通道的直径的大约三分之一。
11.一种用于间歇喷射粘性材料的系统，该系统包括：
阀，所述阀包括：具有供给通道的阀体；阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部部分，该逐渐变细的端部部分在具有直径Nd的近端和远部尖端之间延伸；和具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，及
定位器装置，所述定位器装置承载所述阀，并能够在喷射操作期间相对于基板沿多个方向移动所述阀，
其中，所述贯通通道包括一直径Sd，并且Sd比Nd小大约10％和大约30％之间。
12.如权利要求11所述的系统，其中Nd等于或小于大约1.5mm。
13.如权利要求12所述的系统，其中Nd和Sd之间的差为大约0.2。
14.一种用于利用阀间歇喷射粘性材料的方法，该阀包括：供给通道；阀杆，所述阀杆被安装为用于相对于具有贯通通道的阀座在打开位置和关闭位置之间往复运动，该阀杆具有逐渐变细的端部；以及阀座，所述阀座具有与阀体的出口通道连通的贯通通道，该方法包括：
在压力作用下将粘性材料供给到供给通道，
将阀杆移动到打开位置，使得阀杆的端部从部分容纳在贯通通道中的位置移动到至少部分地从贯通通道移出的位置，
用粘性材料充满贯通通道，
将阀杆移动到关闭位置，使得阀杆的端部从打开位置移动到关闭位置，及
从与贯通通道连通的出口通道喷射粘性材料。
15.如权利要求14所述的方法，其中该粘性材料还包括焊锡膏。
16.如权利要求15所述的方法，其中该焊锡膏喷射到电子元件上。
17.如权利要求14所述的方法，其中从出口通道喷射的材料的量比贯通通道和出口通道的总组合体积的大约25％小。
18.如权利要求14所述的方法，还包括：
将阀承载在定位器装置上，
使阀与定位器装置一起相对于基板移动，及
将粘性材料喷射到基板上。
19.一种用于间歇喷射粘性材料的阀，包括：
具有供给通道的阀体，
阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部，和
具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，及
其中，在所述阀杆的冲程期间从所述出口通道喷射的材料的量比所述贯通通道和所述出口通道的总组合体积的大约25％小。
20.一种用于间歇喷射粘性材料的阀，包括：
具有供给通道的阀体，
阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部，和
具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，
其中，所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一直径，并且所述出口通道的直径为所述贯通通道的直径的大约三分之一。
21.一种用于间歇喷射粘性材料的阀，该系统包括：
具有供给通道的阀体，
阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部，和
具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，
其中，所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一长度，并且所述出口通道的长度为所述贯通通道的长度的大约三分之二。
22.如权利要求21所述的阀，其中所述出口通道和所述贯通通道每个都具有一直径，并且所述出口通道的直径为所述贯通通道的直径的大约三分之一。
23.一种用于间歇喷射粘性材料的阀，包括：
具有供给通道的阀体，
阀杆，所述阀杆被安装为用于在所述阀体中在打开位置和关闭位置之间往复运动，并具有逐渐变细的端部部分，该逐渐变细的端部部分在具有直径Nd的最宽部分和远部尖端之间延伸，和
具有贯通通道的阀座，当所述阀杆处于打开位置时，该贯通通道与所述阀体的出口通道连通，并且与所述供给通道连通，在所述关闭位置中所述阀杆的端部延伸到所述贯通通道中，
其中，所述贯通通道包括一直径Sd，并且Sd比Nd小大约10％和大约30％之间。
24.如权利要求23所述的阀，其中Nd等于或小于大约1.5mm。
25.如权利要求24所述的系统，其中Nd和Sd之间的差为大约0.2mm。
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