CN106984489A - 模块化喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模块化喷射装置，更具体地涉及用于喷射流体材料的模块化装置和用于模块化喷射装置的部件。装置可包括加压空气或容积泵流体供给模块以供给流体模块入口。注射器可将材料通过止回阀送给到容积泵，容积泵将材料通过另一个止回阀送给到流体模块。阀元件在流体模块内移动以接触阀座，且通过在外部驱动销和流体模块的可移动元件之间的接触喷射材料滴。压电促动器、气动促动器或另一个促动器可移动驱动销。控制器可使从容积泵的流体供给与喷射材料的流速相协调。流体模块和容积泵可容易地从喷射装置去除。

Description

模块化喷射装置

分案申请说明

本申请是申请日是2012年8月24日、申请号是201210306701.9、发明名称为“模块化喷射装置”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及与之同日提交的且名称为“具有可变分配速率的气动驱动分配阀(PNEUMATICALLY-DRIVEN DISPENSING VALVES WITH VARIABLE DISPENSING VELOCITY)”的申请No.13/219,070(代理人案号No.NOR-1447US)，由此通过引用将其整体并入在此处。

技术领域

本发明总体涉及流体材料的施加，且具体地涉及用于喷射流体材料的装置。

背景技术

喷射装置可能要求不同类型的分配阀或分配阀部件，它们专用于电子工业应用中的不同类型的分配应用，其中微小量的流体材料施加在基片上。“喷射装置”是从分配器排出或“喷射”材料的微滴以使其落在基片上的装置，其中微滴从分配器喷嘴分离，然后与基片接触。因此，在喷射类型的分配器中，对于分配器和基片之间的距离的至少部分，所分配的微滴在分配器和基片之间“飞行”且所述微滴不与分配器或基片接触。喷射装置存在多种应用，其分配底部填料、封装材料、表贴粘合剂、焊膏、导电粘合剂和阻焊层、助焊剂和热化合物。当喷射装置的施加类型改变时，喷射装置的类型也必须改变以与应用的改变相匹配。

一种类型的喷射装置包括带有构造为选择性地与阀座相接合的顶部的针阀。在喷射操作期间，喷射装置的针阀通过驱动机构相对于阀座移动。针阀的顶部和阀座之间的接触密封了在压力下被供给流体材料的流体室的排放路径。因此，为分配流体材料的微滴，阀元件从与阀座的接触被退回，以允许流体材料的有限的量流过新形成的间隙且进入到排放通道内。针阀的顶部然后迅速向阀座移动以关闭间隙，这生成了使通过排放通道的流体材料的有限的量加速的压力，且导致流体材料的微滴被从排放通道的出口排出或喷射。

喷射装置构造为用于在基片上方的受控的移动，且流体材料被喷射以落在基片的意图中的施加区域上。通过“在飞行中”(即，在喷射装置处于运动的状态下)迅速地喷射材料，被分配的微滴可结合以形成连续的线。喷射装置因此可容易地程序化以分配流体材料的希望的图案。该多用性使得喷射装置适于在电子工业中的宽范围的应用。例如，可使用喷射装置施加底部填充材料，以靠近芯片的一个或更多个边缘分配流体材料，然后材料在芯片下方通过毛细作用流动。

在常规的喷射装置中，接触阀座的针阀顶部暴露于喷射的流体材料。因此，针阀必须包括提供了针阀的驱动机构从针阀顶部位于其内的流体室的流体隔离的各种密封件，同时允许针阀的顶部接触阀座以导致流体材料喷射。密封件促使了磨损和摩擦，同时针阀要求明显的行程以建立用于与阀座撞击的足够的速度，这产生喷射流体材料的微滴所需的能量。

经常需要清洁喷射装置的被喷射的流体材料润湿的内表面。因为这些内表面难于用清洁工具接近，常规的喷射装置还需要大量时间来清洁。常规喷射装置的部件的拆卸和再组装是困难的过程，这涉及多种工具。由于喷射装置的复杂性，拆卸和再组装是长时间的过程，即使对于高度专业化的技师也是如此。

虽然已经证明常规的喷射装置足以胜任其预定的目的，但仍需要改进的喷射装置，该改进的喷射装置解决了对于在维修喷射装置中的更短的停机时间的需要，同时引入额外程度的灵活性程度以使得该喷射装置可相对容易地构造用于多种喷射应用。

发明内容

在如下的发明内容中提供了副标题以帮助引导读者阅读本发明的多种实施例的一些实施例。

流体供给模块

在一个实施例中，模块化喷射装置包括流体模块，所述流体模块具有：流体室，流体室的流体入口，将流体入口与液体材料的外部供给源相连接的流体连接接口，流体室的流体出口，和定位在流体入口和流体出口之间的阀座。模块化喷射装置进一步包括构造为使阀元件的至少一部分相对于阀座往复移动的驱动模块。流体接口允许不同的流体供给模块将流体供给到流体模块。可连接到流体连接接口的第一流体供给模块能够构造为使用加压空气将流体材料引导到流体模块的流体入口。替代地可连接到流体连接接口的第二流体供给模块能够包括容积泵，该容积泵构造为将流体材料泵送到流体模块的流体入口。第一流体供给模块或第二流体供给模块、或另一个类型的流体供给模块连接到流体连接接口。

容积泵

容积泵可使用在本发明的某些实施例中。容积泵可包括第一活塞泵和第二活塞泵，所述第一活塞泵和第二活塞泵构造为按时间顺序将流体材料供给到流体室的流体入口。第一止回阀在第一流动路径内可定位在流体室的流体入口和第一活塞泵之间。第一止回阀可包括弹簧加载的可移动体，该可移动体控制从流体室到第一活塞泵的反向流动。第二止回阀可在第二流动路径内定位在流体室的流体入口和第二活塞泵之间。第二止回阀可包括弹簧加载的可移动体，该可移动体控制从流体室到第二活塞泵的反向流动。

与第一和第二止回阀类似的第二组止回阀可包括在容积泵内，以控制在第一和第二活塞泵和流体供给源之间的反向流动，该流体供给源比如是被填充流体的注射器。具体地，第三止回阀在第一流动路径内可定位在流体供给源和第一活塞泵之间。第一止回阀可包括弹簧加载的可移动体，该可移动体控制流体材料从第一活塞泵到流体供给源的反向流动。第四止回阀在第二流动路径中可定位在第二活塞泵和流体供给源之间。第四止回阀可包括弹簧加载的可移动体，该可移动体控制流体材料从第二活塞泵到流体供给源的反向流动。在该第二组中的第三止回阀与第一止回阀协作设定打开和关闭，并且在该第二组中的第四止回阀与第二止回阀协作设定打开和关闭，以允许由第一活塞泵和第二活塞泵交替地将流体材料的量从流体供给源泵送到流体模块。

模块化喷射装置的活塞泵中的每一个活塞泵可包括：活塞缸，布置在活塞缸内的活塞，构造为使活塞相对于活塞缸移动以将流体材料吸入到活塞缸内且将流体材料从活塞缸排出的机动的载架，和连接到载架以将载架与每个泵的活塞可释放地连接的夹具。夹具可从活塞释放，以允许泵被容易地移除。

模块化喷射装置的流体模块可包括将流体入口与流体室联接的流体通路。模块化喷射装置可进一步包括与流体通路连通的膈膜和与膈膜联接的载荷传感器。膈膜构造为接收或感测在流路内从流体入口到流体室流动的流体材料的压力。被膈膜接收的压力被作为力传递到载荷传感器。

在其中使用容积泵的一个优选实施例中，供给流体的注射器被连接到通向容积泵的第一止回阀，所述容积泵通过第二止回阀连接到流体室。

被外部驱动销促动的流体模块

在另一个实施例中，为喷射装置提供了流体模块，该喷射装置具有在流体模块外部的被促动器往复移动的驱动销。流体模块包括带有流体出口的喷嘴、模块体、阀座、可移动元件、和阀元件。模块体包括带有流体入口的第一部分、构造为支承喷嘴的第二部分，和流体室。阀座的开口与流体出口连通，并且可移动元件的部分限定流体室的边界。阀元件可被封闭在流体室内且附接到可移动元件。替代地，阀元件和可移动元件可包括单独的元件。阀元件通过驱动销和可移动元件之间的接触向阀座移动。

流体模块可进一步包括偏置元件，该偏置元件接触可移动元件，且构造为将轴向弹簧力施加到可移动元件。阀元件和可移动元件在被驱动销接触后且在轴向弹簧力的作用下能够移动背离阀座。

模块体的第一部分可包括将流体入口与流体室联接的流体通路。流体模块可进一步包括与流体通路连通的膈膜。膈膜构造为接收在流体通路内从流体入口向流体室流动的流体材料的压力，且将该压力作为力传递到载荷传感器。

在替代实施例中，能够调整用于可移动元件的上止动件的位置和阀下方的喷嘴座的间隔。

用于流体模块的联接机构

在再一个实施例中，模块化喷射装置包括：促动器体，从促动器体延伸的驱动模块，流体模块，和至少部分绕流体模块布置的传热构件。流体模块具有：流体室，流体室的流体入口，阀元件，带有流体室的流体出口的喷嘴，和定位在阀元件和喷嘴之间的阀座。流体模块通过促动器体支承。阀元件从驱动模块分开且构造为通过驱动模块相对于阀座往复移动。模块化喷射装置进一步包括联接机构，该联接机构具有将传热构件和流体模块联接到促动器体的至少一个臂。该至少一个臂构造为在第一位置和第二位置之间竖直移动。在第一位置中，该至少一个臂将传热构件和流体模块联接到促动器体。在第二位置中，该至少一个臂在传热构件和流体模块与促动器体之间提供非接触的关系，使得传热构件和流体模块能够从该至少一个臂和促动器体分离。

模块化喷射装置的联接机构例如可进一步包括与该至少一个臂相连的可手动促动的杆。杆可被移动以使该至少一个臂在第一位置和第二位置之间移动。作为另一个替代，与可螺纹连接到该至少一个臂的螺纹构件相固定的螺纹旋钮能够被旋转以使该至少一个臂在第一位置和第二位置之间移动。

模块化喷射装置的流体室可具有构造为被驱动模块往复移动的壁。壁的往复移动导致阀元件相对于阀座往复移动。

可与不同驱动模块一起使用的流体模块

在再一个实施例中，模块化喷射装置包括流体模块，该流体模块包括：流体室，流体室的流体入口，流体出口，和定位在流体入口和流体出口之间的阀座，以及相对于阀座可往复移动的阀元件。模块化喷射装置进一步包括可用于导致阀元件的移动的第一驱动模块和可替代地用于导致阀元件的移动的第二驱动模块。第二驱动模块构造为以与第一驱动模块不同的动力操作，且模块化喷射装置可构造为使用第一驱动模块或第二驱动模块。

模块化喷射装置的第一驱动模块可以是压电式驱动模块，且模块化喷射装置的第二驱动模块可以是电动气压驱动模块。

控制器

在另一个实施例中，模块化喷射装置包括流体模块，该流体模块具有：构造为容纳流体材料的流体室，流体室的流体入口，流体室的流体出口，和定位在流体入口和流体出口之间的阀座。模块化喷射装置进一步包括构造为使阀元件的至少部分相对于阀座在打开位置和关闭位置之间往复移动的驱动模块，在打开位置中，阀元件的部分从阀座被退回以允许流体材料从流体出口排出，且在所述关闭位置中，阀元件接合阀座以停止流体材料从流体出口的流动。模块化喷射装置进一步包括连接到流体连接接口的流体供给模块。流体供给模块包括构造为将流体材料泵送到流体室的入口的容积泵。控制器将开始时间信号发送到容积泵，从而指示容积泵将流体材料泵送到流体室的入口的开始时间，并且所述控制器发送泵送流速信号，所述泵送流速信号被用以将实际流速与希望的流速进行比较，且用以实现流速修正。控制器同时发送开始时间信号到驱动模块，以在所述开始时间信号之后的预定的第一延迟阶段时将阀元件移动到打开位置以开始分配操作，且然后在分配操作期间且以与流速相关的预定的循环速度使阀元件在打开位置和关闭位置之间重复移动。控制器将结束时间信号发送到容积泵以停止将流体材料泵送到流体室的入口。控制器同时将结束时间信号发送到驱动模块，从而导致阀元件在结束时间之后的第二预定的延迟阶段时保持在关闭位置以停止分配操作。

模块化喷射装置可进一步包括构造为测量压力且将压力作为信号传送到控制器的载荷传感器。载荷传感器联接到与流体模块的将流体入口与流体室联接的流体通路连通的膈膜。膈膜构造为接收在流体通路内从流体入口流动到流体室的流体材料的力，且将所述力传送到载荷传感器。

容积泵可包括第一活塞泵和第二活塞泵，所述第一活塞泵和第二活塞泵构造为将流体材料按时间顺序供给到流体室的流体入口。控制器可构造为响应于来自载荷传感器的信号以控制第一活塞泵和第二活塞泵之间的过渡。

模块化的一些优点

本发明的多种实施例的喷射装置的设计架构降低了维修停机时间，且改进了喷射装置的灵活性和可使用性。具体地，不同的部件模块可基于应用要求组装。模块化设计包括与机械驱动分开的湿路径，这允许作为不同的选择使用例如压电驱动模块、气压驱动模块或电磁驱动模块的不同机械驱动器。因此，可选择适于应用的驱动模块和对于使用者的具体喷射装置产品型号的目标售价。模块化设计也可容许不同的流体供给模块，也优化了针对应用的喷射装置和对于使用者的售价。

由于模块化提供了组装的喷射装置的部件，喷射装置的机械驱动模块不包括湿部分。换言之，被喷射装置分配的流体材料与喷射装置的驱动模块分开且隔离。流体模块包括用于分配的流体材料的湿路径，但构造为将流体材料与机械驱动模块分开。作为结果，喷射装置更容易组装、拆卸、清洁和维护。喷射装置的部件易于互换，这也简化了组装、清洁和维护，且减少了喷射装置的停机时间。

对于常规的喷射装置的这些改进将流体材料的量限制在湿路径内，且消除了流体密封件的滑动密封/摩擦/磨损，同时使得撞击机构可更快地加速，因为撞击机构处在流路的外侧且因此不受流体阻力对于运动的影响或不受流体密封件的阻力。本发明允许一个流体模块容易地与具有不同特征的流体模块的互换，例如是不同尺寸的阀元件和阀座和/或喷嘴的不同尺寸的排放孔，以在喷射操作期间促进最优的微滴尺寸以及从喷嘴的分离。

在使泵能够被容易地移除的方面，如上所述，除流体模块外，这包括第二湿部件，该第二湿部件能够容易地移除，以用于清洁或维护或以同样或不同的流体模块替换。

附图说明

被合并且形成了该说明书的部分的附图图示了本发明的典型实施例，且与上文中给出的本发明的实施例的概述以及下面给出的详细描述一起用于解释本发明的实施例的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的模块化喷射装置的透视图。

图1A是类似于图1的透视图，其中为描述目的将模块化喷射装置的外部壳体去除。

图2是总体上沿图1A中的线2-2截取的横截面图。

图2A是压电驱动模块的部分的视图。

图2B示出了模块化喷射装置的替代实施例。

图2C示出了模块化喷射装置的替代实施例。

图3是图2的部分的放大横截面图。

图3A示出了替代实施例。

图4是根据本发明的替代实施例的模块化喷射装置的透视图。

图4A是类似于图4的透视图，其中为描述目的将模块化喷射装置的外部壳体去除。

图5是总体上沿图4中的线5-5截取的横截面图，且示出了在吸入循环期间的容积泵的第一活塞泵。

图5A是类似于图5的横截面图，其中与容积泵的第一活塞泵相关的止回阀在排放循环期间被再定位。

图5B是总体上沿图4中的线5B-5B截取的横截面图，且示出了在吸入循环期间的容积泵的第二活塞泵。

图5C是类似于图5B的横截面图，其中与容积泵的第二活塞泵相关的止回阀在排放循环期间被再定位。

图6是总体上沿图4A中的线6-6截取的横截面图。

图7是类似于图4A的透视图，但为图示的目的将部件去除，图中图示了流体模块的释放机构。

图8A是总体上沿图7中的线8A-8A截取的部分横截面图。

图8B是类似于图8A的视图，其中释放机构的杆已被促动到其中流体模块相对于促动器体被降低的位置。

图8C示出了替代实施例。

图9A是类似于图8A的总体上沿图7中的线9A-9A截取的横截面图。

图9B是类似于图9A的视图，其中释放机构的杆已被促动到其中流体模块相对于促动器体被降低的位置。

图10A是总体上沿图8A中的线10A-10A截取的部分横截面图。

图10B是类似于图10A的且总体上沿图8B中的线10B-10B截取的视图。

图11A是总体上沿图8A中的线11A-11A截取的视图。

图11B是类似于图11A的且总体上沿图8B中的线11B-11B截取的视图。

图12A是总体上沿图8A中的线12A-12A截取的横截面图。

图12B是类似于图12A的且总体上沿图8B中的线12B-12B截取的视图。

图13是根据本发明的替代实施例的模块化喷射装置的透视图。

图13A是类似于图13的透视图，其中为描述目的，已经除去模块化喷射装置的外部壳体。

图14是总体上沿图13A中的线14-14截取的示意性横截面图，图中仅示出了流体模块、加热器和驱动模块。

具体实施方式

在如下一些章节中提供了副标题以有助于引导读者阅读本发明的各种实施例、特征和部件中的一些。

总体上，本发明的实施例主要针对在若干方面是模块化的模块化喷射装置的形式的分配阀。一个方面在于：模块化喷射装置的流体模块内部的阀可通过气压驱动模块、电磁驱动模块或压电驱动模块促动。另一个方面在于：流体材料可从包括加压注射器或容积泵的流体供给模块供给到模块化喷射装置的流体模块的流体室。另一个方面在于：模块化喷射装置包括将所有湿部分从阀驱动模块密封的流体模块。通过使用该设计，阀驱动模块不穿过流体模块，而是与流体室模块的壁或部分接合以使布置在流体模块内的阀元件往复移动。这使得流体模块可容易地移除以用于清洁或维修，或用用于不同应用的不同流体模块替换。例如，最适于分配助焊剂喷射的应用的流体模块可用于该应用，且最适于在底部填充应用中分配粘合剂的应用的不同的流体模块可用于该应用的不同要求。另外，提供了快速释放联接机构，所述快速释放联接机构使得流体模块可快速地从模块化喷射装置释放以用于清洁或维修，或用不同流体模块替换。另外，弹簧偏置的夹具使得泵可容易地移除，这将在下文中更详细地解释。

参考图1、图1A、图2和图3且根据本发明的实施例，模块化喷射装置10的代表性实施例中的分配阀包括流体模块12，流体模块12具有流体连接接口20，阀元件14，压电驱动模块16，与压电驱动模块16联接的可移动针阀或驱动销36，和容纳了压电驱动模块16的外部壳体18。外部壳体18由薄金属板组成，且通过常规紧固件紧固到模块化喷射装置10的促动器体。模块化喷射装置10的主要支承结构由下部构件115、上部构件113和将下部构件115和上部构件113结合的支承壁111提供。

模块化喷射装置10被供给来自注射器22的加压流体材料，所述注射器22通过作为附件安装到外部覆盖件18的注射器保持器26支承。通常，注射器22内的流体材料可以是本领域普通技术人员已知的适合于喷射的任何材料或物质，且可包括但不限于助焊剂、焊膏、粘合剂、阻焊剂、热化合物、油、封装剂、封装化合物、墨和硅胶。注射器22作为模块化喷射装置10的流体供给模块工作。

模块化喷射装置10可安装在机器或系统(未示出)内，用于将流体材料的量间歇地喷射到基片上，且当喷射流体材料的量时可相对于基片移动。模块化喷射装置10可操作使得流体材料的连续的喷射量作为分开的材料点的线沉积在基片上。模块化喷射装置10的目标基片可支承多个表贴式电子部件，该电子部件需要迅速且位置精确地以非接触方式喷射微小量的流体材料，以将流体材料沉积在基片上的目标位置处。如在下文中论述，流体模块12可不使用工具而从模块化喷射装置10的底部容易地移除。

流体模块

如在图3中最好地可见，流体模块12包括喷嘴28、模块体30、和与流体连接接口20连通的流体室38。模块体30的第一区或第一部分40包括流体入口42和将流体入口42与流体室38联接的通路47、47a。流体管道44(图1、图1A)从注射器22延伸到流体入口42以使流体模块12与容纳在注射器22内侧的流体材料流体连通，并用于在压力下将流体材料从注射器22供给到流体连接接口20。在该实施例中，流体管道44典型地是直接将注射器22的出口与流体连接接口20连接而无任何介入结构的一段管路。在一个实施例中，流体连接接口20包括鲁尔接头。

注射器22可构造为使用加压空气来将流体材料引导为向流体入口42流动，且最终向流体模块12的流体室38流动。供给到容纳在注射器22内的流体材料的上方的顶部空间的加压空气的压力可从五(5)磅/平方英寸(psig)到六十(60)磅/平方英寸的范围内变化。典型地，刮拭器或柱塞(未示出)布置在顶部空间内的空气压力和注射器22内侧的流体材料面之间，且密封盖(未示出)固定到注射器筒的开放端以用于供给空气压力。

模块体30的第二部分45构造为支承喷嘴28。对中件46将喷嘴28中的流体出口48与延伸通过模块体30的第二部分45的通路50对齐。阀座52布置在流体入口42和流体出口48之间。阀座52具有与流体出口48流体连通的开口56。对中件46使喷嘴28中的流体出口48、模块体30的第二部分45中的通路50以及阀座52中的开口56保持同心对齐。这些件45、46、52和28可通过部件之间的粘性结合而保持到位。替代地，元件45、46、52和28的一些或全部可制成为单个的整体件。图2B示出了其中全部的元件45、46和52被制成单个的整体件400，且喷嘴402通过例如粘合剂或通过螺纹连接附接到整体件400。

流体模块12可进一步包括采用可移动元件60的壁62的形式的撞击板。沿外围与可移动元件60相接触的偏置元件68构造为将轴向弹簧力施加到可移动元件60。

密封圈64提供了插入件63和可移动元件60的外部之间的密封接合。可移动元件60的位于密封圈或O型圈64下方的部分限定了流体室38的边界的部分。阀元件14附接到可移动元件60，且位于流体室38内侧在可移动元件60的壁62和阀座52之间的位置。替代地，包括撞击板62的可移动元件60和阀元件14可构造为单个的整体件，如在图2C中所示。

模块体的第三部分32可以通过摩擦配合附接到插入件63的顶部。模块体的第二部分45通过摩擦配合附接到模块体的第一部分40，以封闭流体模块的所有其它部件。即，一旦第一部分40和第二部分45被压在一起，则它们封闭了流体模块的如下这些部分：喷嘴28，阀座52，对中件46，阀元件14，可移动元件60，密封圈64，偏置元件68，插入件63和模块体的第三部分32。因此，在优选实施例中，流体模块包括元件45、40、28、52、46、14、60、64、68、63和32。

虽然流体模块的某些部件已描述为通过摩擦配合连接，但这些部件之间的摩擦配合可通过螺纹替代以允许部件被拆卸和再组装。

在以上所述的且在图3中示出的组装位置中，将流体入口42与流体室38流体连通地联接的通路47和47a如下提供。环形通路47a通过提供在模块体30的第一部分40和第三部分32之间的空间形成。通路47通过形成在插入件63的外侧上的沟槽或通道提供。当插入件63压力配合在模块体30的第二部分45内时，插入件63的外部上的沟槽和第二部分的内表面形成了通路47。在其中插入件33螺纹连接到部分45的实施例中，可通过插入件33钻孔，以提供流体入口42和流体室38之间的流动通道。

在图3A中示出的流体模块的替代实施例中，第三部分32通过螺纹32a螺纹连接到插入件63。该螺纹接合允许调整第三部分32的作为可移动元件60的上部止动件的下表面32b的位置。表面32b定位在偏置元件68上方的距离越大，则阀14的撞击越强。另外，该实施例允许阀座350的位置被调整。阀座350和喷嘴352保持在保持筒354内，保持筒354在螺纹356处螺纹连接到第二部分45内。保持筒354向上螺纹连接到第二部分45内越多，则阀座350定位成相对于阀元件14越近。设置锁紧螺母358，以在保持筒354已拧入到第二部分45内希望的距离时立即固定阀座350相对于阀元件14的位置。

通过外部驱动销促动流体模块

驱动销36突出通过流体模块体30的第三部分32中的孔66。驱动销36的顶部34布置成邻近可移动元件60的壁62且在壁62的相对于阀元件14的相对侧上。

在阀元件14暴露于容纳在流体室38内侧的流体材料的同时，容纳驱动销36的孔66与流体室38中的流体材料隔离，使得驱动销36不被流体材料润湿。结果，模块化喷射装置10的构造可省略常规的流体密封件，这允许在将驱动销36的驱动或促动机构(例如，压电驱动模块16)与流体室38内的流体材料隔离的状态下实现驱动销36的动力运动。

驱动销36间接地与阀元件14联接，且作为压电驱动模块16或其它驱动模块的部件工作。驱动销36和阀元件14联合地协作以通过喷射从模块化喷射装置10分配流体材料。当驱动销36移动以导致阀元件14接触阀座52时，驱动销36的顶部34的操作更类似于锤的操作，以通过撞击可移动元件60的壁62来将其力和动量传递到壁62，这又导致阀元件14迅速地撞击阀座52且从喷射装置喷射材料的微滴。具体地，不与驱动销36直接连接的阀元件14构造为通过由被促动的驱动销36的顶部34施加到可移动元件60的壁62的脉冲而移动以与阀座52接触。结果，驱动销36被促动且流体材料的量从流体室38被喷射，而不使驱动销36的任何部分-包括但不限制于顶部34-被喷射的流体材料润湿。当驱动销36和壁62之间的接触被移除时，由偏置元件68施加的轴向弹簧力作用以在与驱动销36的纵向轴线对齐的方向上将阀元件14和可移动元件60移动背离阀座52。驱动销36和阀元件14中的每个往复循环喷射流体材料的微滴。重复该循环以按要求喷射连续的流体材料的微滴。

阀元件14的面向阀座52的表面可具有曲率，以匹配阀座52的环绕开口54的表面的形状。由于该形状匹配，当在喷射期间阀元件14具有与阀座52的接触关系时，临时地形成流体密封。在阀元件14运动期间的流体密封的建立使流体材料从流体室38经过阀座52的流动停止。

在其中使用图2C中所示的整体的可移动元件300的实施例中，驱动销34将接触元件300的上部部分302，以导致下端304接触阀座且喷射材料滴。如在图2C中所指示，与如前文所公开的实施例中的方式相同，元件300的外表面将被密封靠着O型圈64，且弹簧68在元件300上提供向上的偏置力。

加热器

具有作为传热构件工作的主体80的加热器76至少部分地围绕流体模块12。加热器76可包括常规的加热元件(未示出)，例如被置于在主体80中限定的孔中的筒式电阻加热元件。加热器76也可装配有常规的温度传感器(未示出)，例如电阻热装置(RTD)，热敏电阻或热电偶，从而提供反馈信号用于由温度控制器使用以调节供给到加热器76的电力。加热器76包括销79，所述销79接触与引导块74b(后文中描述)相关的各软性导电触点59，以提供温度传感器的信号路径，且提供用于将电力传送到加热元件和温度传感器的电流路径。如将在下文中更详细地描述，流体模块12安放在加热器76内，且当加热器76被保持器臂(后文中描述)拉靠于促动器体74时，流体模块在加热器76和促动器体74之间被压缩保持。

压电驱动模块

参考图1A、图2和图2A，在一个实施例中，压电驱动模块16用于促动流体模块12的阀14。用于分配阀的压电驱动模块是已知的。例如，美国专利5,720,417示出了用于促动流体分配器的阀的压电驱动器，且该专利的全部内容通过引用被合并于此以用于所有目的。在本实施例中，压电驱动模块16包括压电堆92a和92b、柱塞93、非对称柔性件94。柔性件94是促动器体74的一体部分且包括将柔性件94连接到柱塞93的联接元件97。弹簧96将弹簧力施加到柱塞93和压电堆92a和92b，以将其保持为压缩。如在图1A和图4A中最好地示出的，促动器体74夹在引导块74a和74b之间，这将在将在下文中更详细地描述。引导块74a和74b通过常规紧固件附接到促动器体74。压电堆92a、92b、柱塞93和弹簧96作为组件限制在由具有上部延伸56和下部延伸58的C形支架55提供的机械约束之间。在图1A中以假想线所示的支架55被支承在附接到下部构件115的载荷传感器垫115a和附接到上部构件113的支承构件111a之间。

柱塞93用作将压电堆92与非对称柔性件94连接的机械接口。弹簧96在组装时被压缩，使得弹簧96生成的弹簧力在压电堆92上施加恒定的载荷，这为压电堆92施加预载。可包括金属的非对称柔性件94具有臂95，所述臂95与驱动销36的与其顶部34相对的端部物理地固定。非对称柔性件94作为机械放大器，其将压电堆92的相对小的位移转化为驱动销36的有用的位移，该有用的位移显著地大于压电堆92的位移。

如本领域中的常规技术那样，压电驱动模块16的压电堆92是包括与导体层交替的压电陶瓷层的层叠件。弹簧96的弹簧力将压电堆92的层叠的层维持为处于稳态压缩。压电堆92中的导体与驱动器电路98电联接，驱动器电路98以现有技术中已知的方式提供带有脉宽调制、频率调制或其组合的电流限制的输出信号。当从驱动器电路98周期性地供给电力时，建立了电场，从而改变压电堆92中的压电陶瓷层的尺寸。

压电堆92所经历的尺寸改变被非对称柔性件94机械地放大，使驱动销36在平行于其纵向轴线的方向上线性地移动。当压电堆92的压电陶瓷层膨胀时，弹簧96被膨胀的力压缩，且非对称柔性件94围绕固定的枢转轴线枢转，以导致驱动销36的顶部34在图2中向上移动背离可移动元件60的壁62。这允许偏置元件68将阀元件14移动背离阀座52。当促动力被去除且压电堆92的压电陶瓷层被允许收缩时，弹簧96膨胀且非对称柔性件94枢转以将驱动销36在图2中向下移动，使得顶部34移动为与壁62接触，从而导致阀元件14接触阀座52且喷射材料的微滴。因此，在断电的状态中，压电堆组件将阀维持在常闭位置。在正常操作中，当堆92a、92b被加电和断电时非对称柔性件94间歇地在相反的方向上围绕固定的枢转轴线摇动，以将驱动销36的顶部34移动为与可移动元件60的壁62接触和脱离接触，从而快速喷射材料的微滴。

用于压电驱动模块16的驱动器电路98通过控制器99控制。控制器99可包括构造为基于一个或更多个输入控制一个或更多个变量的任何电控设备。控制器99可使用从微处理器、微控制器、微型计算机、数字信号处理器、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于存储在存储器172内的操作指令处理(模拟和/或数字)信号的任何其它装置中选择的至少一个处理器170实施。存储器172可以是单个存储装置或多个存储装置，包括但不限制于随机存储器(RAM)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)、闪存存储器、高速缓冲存储器和/或可存储数字信息的任何其它装置。控制器99具有大容量存储装置174，该大容量存储装置174可包括一个或更多个硬盘驱动器、软盘驱动器或其它活动磁盘驱动器、直接访问存储装置(DASD)、光学驱动器(例如，CD驱动器、DVD驱动器等)和/或磁带驱动器等。

控制器99的处理器170在操作系统175的控制下操作，且执行或另外地依赖计算机程序代码，所述计算机程序代码以多种计算机软件应用程序、组件、程序、对象、模块、数据结构等实现。驻留在存储器172内且存储在大容量存储装置174中的程序代码176也包括控制算法，所述控制算法当在处理器170上执行时控制压电驱动模块116的操作，且具体地将控制信号提供到驱动器电路98以用于驱动压电驱动模块16。计算机程序代码典型地包括在不同的时间驻留在存储器172内的一个或更多个指令，当处理器170读取和执行搜集时，所述指令导致控制器99实施执行本发明的多种实施例和方面所必需的步骤或元素。

在该描述的多种程序代码可基于应用来识别，在所述应用中，程序代码在本发明的具体实施例中实施。然而，应理解，下面的任何具体程序术语仅为方便的目的使用，且因此本发明不应限制于仅用在由所述术语表示和/或暗示的任何具体应用中。此外，对于典型地其中计算机程序可组织为线程、进程、方法、模块、对象等的无尽方式以及其中程序功能性可被分配在驻留于典型计算机内的不同软件层(例如，操作系统、库、API、应用程序、分支程序等)的多种方式，应认识到，本发明不限制于在此所述的具体组织和程序功能性的分配。

控制器99可包括以常规方式操作地连接到处理器170的人机接口(HMI)。HMI(未示出)可包括输出装置、输入装置和控制器，所述输出装置例如是字母数字显示器、触摸屏和其它视觉指示器，所述输入装置和控制器能够从操作者接收指令或输入且将进入的输入传送到处理器170并且向操作者显示信息，例如是字母数字键盘、指点装置、小键盘、按键、控制钮等。

控制器99可以可选地用以控制如下装置的操作：该装置支持实现本发明的实施例的模块化喷射装置10的制造工具的操作。例如，控制器99与载荷传感器166联接，所述载荷传感器166通过其借助于杆164与膈膜162的连接而产生压力测量值，如下文所述。这些压力测量值作为反馈被传送到控制器99，用以在采用容积泵102时控制模块化喷射装置10的操作。

容积泵

参考图4、图4A、图5、图5A-5C以及图6，其中类似的附图标号指示与图1至图3中类似的特征，且根据本发明的替代实施例，模块化喷射装置10可包括在注射器22和流体连接接口20之间的位置处可连接到流体连接接口20的供给模块100。供给模块100包括容积泵102、歧管块103和在歧管块103内侧的在流路内的多个止回阀104、106、108、110。图示为往复式容积泵的容积泵102可通过常规的紧固件安装到下部构件115。

容积泵102构造为将流体材料泵送到流体模块12的流体室38的入口。为此目的，容积泵102包括第一活塞泵112和第二活塞泵114，所述第一活塞泵112和第二活塞泵114构造为以协作方式被控制，以将流体材料按时间顺序供给到流体模块12的流体连接接口20。控制器99执行程序代码，所述程序代码提供了次序定时且协调第一活塞泵112和第二活塞泵114的操作。

第一活塞泵112具有活塞缸116、布置在活塞缸116内的活塞118、和载架120。活塞118的一端包括头部119和一组夹具或颚部122。颚部122枢转地附接到载架120，且以可释放的夹紧动作抓住头部119。颚部122中的每个具有相应的钩121，当颚部122闭合以夹住头部119时所述钩121接合头部119的侧缘。被例如扭转弹簧弹簧偏置到关闭位置的颚部122可通过施加克服该弹簧偏置且将颚部122分开的手动力被打开。当手动力移除时，颚部122闭合以夹住活塞118的头部119。替代地，固定的止动件(未示出)可安装到支承元件115c。支承元件115c接触泵102的顶部且刚性地附接到支承壁111。当颚部122移动为与固定的止动件接触时，固定的止动件可打开颚部122以脱离活塞顶部119。

与活塞118相关的载架120跨在直线轴承126上用作线性运动约束，且通过导螺杆128相对于直线轴承126线性移动。直线轴承126在其底端处附接到支承元件115c且在其上端处附接到上部构件113。导螺杆128的旋转运动通过马达130驱动且被载架120的运动转化为活塞118在活塞缸116内的线性运动。马达130可被控制器99的指令双向驱动，使得导螺杆128在两个旋转方向上旋转，且活塞118可通过导螺杆128的旋转相对于活塞缸116在相反的直线方向上移动。

具有代表性的旋转编码器131形式的检测器跟踪马达130的运动，且因此允许控制器99跟踪载架120沿导螺杆128的长度的位置。被旋转编码器131检测到的且(例如作为光信号或电信号)从旋转编码器131供给到控制器99的马达编码器计数的数量有效地跟踪了活塞118的位移，且可与被排放的流体材料的量相关。控制器99可使用旋转编码器131的信号用于对容积泵102的操作的闭环反馈控制，具体地用于对第一活塞泵112的操作的控制。

可与第一活塞泵112相同地构造成的第二活塞泵114包括活塞缸132、活塞134、和载架136。活塞134的一端包括头部141和枢转地附接到载架136并且以可释放的夹紧动作抓住头部119的一组夹具或颚部138。颚部138中的每个具有相应的钩143，当颚部138闭合以夹住头部141时，钩143接合头部141的侧缘。被例如扭转弹簧弹簧偏置到关闭位置的颚部138可通过施加克服弹簧偏置且将颚部138分开的手动力被打开。当手动力移除时，颚部138闭合以夹住活塞134上的头部141。固定的止动件也可替代地用以在接触时打开颚部138。

与活塞134相关的载架136跨在作为线性运动约束的直线轴承140上，且通过导螺杆142相对于直线轴承140线性地移动。直线轴承140在其下端处附接到支承元件115c且在其上端处附接到上部构件113。导螺杆142的旋转运动通过马达144驱动且通过载架136的运动转化为活塞134在活塞缸132内的线性运动。马达144可被控制器99的指令双向驱动，使得导螺杆142在两个旋转方向上旋转，且活塞134能够通过导螺杆142的旋转相对于活塞缸132在相反的直线方向上移动。

旋转编码器145跟踪第二活塞泵114的马达144的运动，且因此允许控制器99跟踪载架136沿导螺杆142的长度的位置。被旋转编码器145检测到的且(例如作为光信号或电信号)供给到控制器99的马达编码器计数的数量有效地跟踪了活塞134的位移，且可与被排放的流体材料的量相关联。控制器99可使用旋转编码器145的信号用于对容积泵102的操作的闭环反馈控制，并且具体地用于对第二活塞泵114的操作的控制。

歧管块

活塞泵112、114与歧管块130协调地操作，歧管块103可由铝制成。活塞泵112、114通过常规的紧固件(未示出)附接到歧管块103。如在图5、图5A至图5C中最好地示出，在歧管块103内布置了供给通路150、排放通路152、第一分支通路154和第二分支通路156。排放通路152与流体连接接口20流体连通地联接。第一分支通路154将供给通路150与排放通路152流体连通地联接。第二分支通路156将供给通路150与排放通路152流体连通地联接。通路150、152、154形成了与第一活塞泵112联接的第一流路。通路150、152、156形成了与第二活塞泵114联接的第二流路。

第一活塞泵112的活塞缸116的内部容积与第一分支通路154流体连通。止回阀104、106(图5、图5A)定位在活塞缸116和第一分支通路154之间的对中定位的流体连接的相对侧上。

如在图5、图5A和图6中最好地示出，止回阀104在流路内布置在注射器22和与第一活塞泵112的活塞缸116的流体连接之间。止回阀104具体地定位在从供给通路150的出口之一到第一分支通路154的入口的过渡处。止回阀104包括弹簧加载的可移动体182，所述可移动体182可通过前进流从座183移开，使得流体材料可从注射器22传送到第一活塞泵112且在第一活塞泵112的吸入循环期间以流体材料填充活塞缸116，如在图5中所示。在如在图5A中所示的第一活塞泵112的排放循环期间，止回阀104的定向抑制流体材料从第一活塞泵112向注射器22的反向流动。具体地，止回阀104的弹簧加载的可移动体182将通过第一分支通路154内的流体压力而支承靠着座183，所述流体压力通过在排放循环期间活塞118在活塞缸116内侧的运动而生成。

止回阀106在流路中布置在流体室38的流体入口42和与第一活塞泵112的活塞缸116的流体连接之间，且因此在流路中也布置在流体连接接口20和第一活塞泵112之间。止回阀106具体地定位在从排放通路152的入口之一和第一分支通路154的出口的过渡处。止回阀106包括弹簧加载的可移动体184，可移动体184可通过前进流从座185移开，使得在排放循环期间流体材料可被第一活塞泵112泵送到流体室38，如在图5A中所示。在如在图5中所示的第一活塞泵112的吸入循环期间，止回阀106的定向抑制了流体材料从流体室38到第一活塞泵112的反向流动。具体地，止回阀106的弹簧加载的可移动体184将通过第一分支通路154内的流体压力支承靠着座185，该流体压力通过在吸入循环期间活塞118在活塞缸116内侧的运动而生成。

活塞118在活塞缸116内通过由马达130驱动的载架120的运动而在方向190上移动，以从供给通路150吸入流体材料，如在图5中所示。响应于活塞118的运动，止回阀104打开，且流体材料如通过附图标记192示意性地所示地经过打开的止回阀104、通过第一分支通路154而从供给通路150流动到活塞缸116的内部内。流体材料填充了活塞缸116内的被活塞118抽空的空间。受止回阀106抑止的流体材料从流体室38的反向流动的势源在活塞缸116被流体材料填充且抽吸被施加在第一活塞泵112的出口侧上时发生。

当活塞缸116包含合适量的流体材料并且处于行程的结束时，马达130使载架120的运动反向。载架120的反向运动导致活塞118在图5A中所描述的方向191上移动。活塞118相对于活塞缸116的运动将活塞缸116内的流体材料在压力下向流体连接接口20推出，如通过附图标记193示意性地示出。止回阀106打开以允许流体材料流过第一分支通路154到达排出通路152。止回阀104关闭以抑制从活塞缸116向注射器22的反向流体流动。

第二活塞泵114的活塞缸132的内部容积在供给通路156的出口和排放通路152的入口之间的位置处与第二分支通路156连通。止回阀108、110(图5B、图5C)位于第二分支通路156内。

如在图5B、图5C和图6中最好地示出，止回阀108在流路内布置在注射器22和与第二活塞泵114的活塞缸132的流体连接之间。止回阀108具体地定位在供给通路150的出口之一到第二分支通路156的入口的过渡处。止回阀108包括弹簧加载的可移动体186，所述可移动体186可通过前进流从座187被移开，使得流体材料可从注射器22传送到第二活塞泵114且在第二活塞泵114的吸入循环期间以流体材料填充活塞缸132，如在图5B中所示。在如在图5B中所示的第二活塞泵114的排放循环期间，止回阀108的定向抑制流体材料从第二活塞泵114向注射器22的反向流动。具体地，止回阀108的弹簧加载的可移动体186将通过第二分支通路156内的流体压力而支承靠着座187，所述流体压力通过在排放循环期间活塞116在活塞缸132内侧的运动而生成。

止回阀110在流路内布置在流体室38的流体入口42和与第二活塞泵114的活塞缸132的流体连接之间，且因此在流路内也布置在流体连接接口20和第二活塞泵114之间。止回阀110具体地定位在从排放通路152的入口之一和第二分支通路156的出口的过渡处，且因此在流路内也布置在流体连接接口20和第二活塞泵114之间。止回阀106包括弹簧加载的可移动体188，所述可移动体188可通过前进流从座189被移开，使得在排放循环期间流体材料可被第二活塞泵114泵送到流体室38，如在图5C中所示。在如在图5B中所示的第二活塞泵114的吸入循环期间，止回阀110的定向抑制流体材料的从流体室38到第二活塞泵114的反向流动。具体地，止回阀110的弹簧加载的可移动体188将通过第二分支通路156内的流体压力支承靠着座189，所述流体压力通过在吸入循环期间活塞134在活塞缸132内侧的运动而生成。

活塞134在活塞缸132内通过由马达144驱动的载架136的运动而在方向194上移动，以将流体材料从供给通路150吸入，如在图5B中所示。响应于活塞134的运动，止回阀108打开，且流体材料如通过附图标记196示意性所示地经过打开的止回阀108、通过第二分支通路156而从供给通路150流动到活塞缸132的内部内。流体材料填充活塞缸132内的被活塞134抽空的空间。被止回阀110抑制的、流体材料从流体室38的反向流动的势源在活塞缸132被流体材料填充且抽吸被施加在第二活塞泵114的出口侧上时发生。

当活塞缸132包含合适量的流体材料且在行程的结束处，马达144使载架136的运动反向。载架136的反向运动导致活塞134在方向195上移动，如图5C中所示。活塞134相对于活塞缸132的运动将活塞缸132内的流体材料在压力下向流体连接接口20推出，如附图标记197示意性地所示。止回阀110打开以允许流体材料流过第二分支通路156到达排出通路152。止回阀108关闭以抑制流体材料从活塞缸132向注射器22的反向流动。

泵终止的控制

容积泵102的第一活塞泵112和容积泵102的第二活塞泵114之间的交替切换了供给到排放通路152和流体入口42的流体材料的源。换言之，活塞泵112、114在操作中在吸入循环和排放循环之间交替。除非采取谨慎措施，否则在容积泵102从活塞泵112切换到活塞泵114时且当容积泵102从活塞泵114切换到活塞泵112时，在吸入循环和排放循环之间能够发生流体压力和流量的终止或降低。吸入循环和排放循环都是被控制器99引导的伺服操作，且有效地相互独立。控制器99仅用于在吸入循环和排放循环之间的过渡期间协调活塞泵112、114的操作。包括膈膜162、杆164和载荷传感器166的压力传感器获取在流路中位于容积泵102下游和流体室38上游处的位置处的流体压力。

指示将发生终止的情况是：活塞泵112、114中的一个在接近吸入循环的结束时的活塞缸填满时刻处被加载流体材料以及活塞泵112、114中的另一个在接近排放循环的结束时的再填充时刻处几乎被排空流体材料时的情况。再填充时刻通过旋转编码器131的基于编码器计数的地址来表示，该地址表示活塞118已从活塞缸116排放了目标量的流体材料，或替代地通过旋转编码器134的基于编码器计数的地址来表示，该地址表示活塞134已从活塞缸132排放了目标量的流体材料。相反，活塞缸填满时刻是如通过旋转编码器131的基于编码器计数的地址表示的活塞118的位置，该位置表示活塞缸116内包含了最大量的流体材料，或是如通过旋转编码器145的基于编码器计数的地址表示的活塞134的位置，该位置表示活塞缸132内包含了最大量的流体材料。活塞泵112、114中的每个包括高和低光学限位开关，所述限位开关可选择地用于标示再填充指示或活塞缸填满指示。

一旦控制器99断定接近活塞泵112和活塞泵114之间的过渡且同时监测压力传感器的输出，则控制器99将使活塞泵112、114中的填满的一个活塞泵开始驱动流体离开其活塞缸到流体模块12，且同时将使活塞泵112、114中的另一个活塞泵反向使其停止将流体驱动出其活塞缸到流体模块12并且相反地开始再填充其活塞缸。压力传感器可在过渡期间感受和测量流体压力的升高和降低，控制器99根据压力传感器传送的信号将感测该升高和降低。响应于在过渡期间流体压力的升高或降低，控制器99可对于马达130、144提供速度修正以维持恒定的压力和恒定的流量。在控制器99上执行的程序代码可计算所需的速度修正，并且调整马达130、144的操作以提供速度修正。

压力传感器

已描述了压力传感器的功能，现在将描述其构造细节。参考图1A、图2、图5和图6，流体入口42和将流体连接接口20与流体室38连接的通路47包括多个相互连接的具有多种长度和定向的段。在流体材料通过流体连接接口20之后的短时间内，在流体入口42内流动的流体材料与膈膜162相互作用。膈膜162包括固定地锚定的外围环和其外周被外围环围绕的薄的半刚性薄膜。膈膜162的薄膜的前侧被流体入口42内流动的流体材料润湿，且膈膜162的薄膜的背侧不被润湿。越过膈膜162的薄膜的相对侧的流体压力差导致薄膜与由流体材料施加到膈膜162上的流体压力的大小成比例地挠曲。使流体入口42内的流体压力升高导致更大量的挠曲。

杆164从膈膜162的薄膜的背侧延伸以接触载荷传感器166。膈膜162的薄膜的变形与流体压力成比例地变化。当流体压力改变时，膈膜162通过中间杆164将与流体压力成比例的力传递到载荷传感器166。载荷传感器166将压力测量值传送到模块化喷射装置10的控制器99。以此方式，膈膜162和载荷传感器66协作以作为压力传感器工作，该压力传感器测量且评价流体入口42内的流体压力以用于控制模块化喷射装置10的操作。

供给模块的去除

颚部122、138允许包括泵102和歧管块103的供给模块100容易地在注射器22和流体连接接口20之间从流体连接接口20断开且从喷射装置10断开以用于清洁或维护。为移除供给模块100，将载架120、136向下驱动到其在图4A中的最低点，以将活塞缸116、132内的任何流体推出。在其最低点处，颚部可如上所述地通过固定的止动件自动打开或可手动打开，以脱离活塞头部119、141。然后，将带有内螺纹的流体联接件26a、20a(见图5B)分别从注射器22和流体连接接口20分离。最后，将泵102连接到下部构件115的例如螺栓的常规的紧固件(未示出)被移除，使得包括泵102和歧管块103的供给模块100可作为单元被移除以用于以类似的供给模块100替换或用于维护和清洁其湿表面。因此，不仅流体模块12容易从喷射装置10断开以用于维护、清洁和替换，而且供给模块100也容易从喷射装置10断开以用于维护、清洁和替换。因为流体模块和供给模块包括喷射装置10的所有湿表面，所以能够快速移除和替换这两个部件是非常有利的。

另外，当供给模块100断开时，注射器22可使用流体管道44直接与流体连接接口20流体连通地连接，使得两个流体供给模块的任一个可用于将流体材料提供到流体模块12。因此，注射器22可直接与流体连接接口20连接，以限定流体喷射装置10的一个流体供给模块(图1至图3)。类似地，包括注射器22的模块化喷射装置10的供给模块100(图4至图7)可与流体平均接口20连接以限定另一个流体供给模块。

活塞泵与驱动模块的协调

活塞112、114的操作可被协调以使活塞118、134在相应的活塞缸116、132中移动，使得通过流体连接接口20供给到流体模块12的流体材料的流可大体上是连续的和不中断的，且其流速大体上与液体材料从流体模块12喷射的速度相同。控制器99可从编码器131、145接收泵送流速信号，所述信号指示了容积泵102将材料泵送到流体入口42且最终泵送到流体室38内的流速。

在使用中，控制器99将开始时间信号发送到容积泵102，从而指示容积泵102将流体材料泵送到流体室38的流体入口42的开始时间，并且控制器99发送希望的泵送流速信号，所述希望的泵送流速信号代表了从流体模块12喷射材料的速度。使用编码器，实际的泵送流速可与希望的泵送流速进行对比以实现流速修正。当控制器99将开始时间信号发送到容积泵102时，控制器99同时将开始时间信号传送到在图14的实施例(在后文中描述)中示出的压电驱动模块16或气压驱动模块202，以使阀元件14在开始时间信号之后预定的第一延迟阶段时移动到打开位置以起动容积泵102。控制器99然后在喷射操作期间以与流速相关的预定的循环速度使阀元件44在打开位置和关闭位置之间重复移动。控制器99还利用了指示在当前喷射操作期间待通过流体模块12喷射的材料的体积的数据，且如从编码器131、145所确定的，一旦材料的量已被喷射，则控制器99将结束时间信号发送到容积泵102，以停止将流体材料泵送到流体室38的流体入口42。控制器99同时将结束时间信号传递到压电驱动模块16或气压驱动模块202，从而导致阀元件14在结束时间之后预定的第二延迟阶段时维持在关闭位置，以停止喷射操作。

从容积泵为喷射阀供给流体的一个优点是更好的“点对点”精度。这意味着例如同样大小的点可被一致地喷射，而与参数的变化无关，参数变化例如是被喷射的材料的(由温度变化引起的)粘性的变化，或被喷射的材料的流体压力的变化。原因在于容积泵泵送确保被供给到流体模块的全部材料均都被喷射出流体模块。因此，假定材料到流体模块内的流速恒定且以每分钟点数的喷射频率恒定，则被喷射出流体模块的材料的每个微滴或点的尺寸应相同。对比之下，例如在从注射器供给喷射阀的情况中，如果注射器内的压力升高，则将喷射出更大的点，且如果注射器内的压力降低，则将喷射出更小的点。类似地，如果注射器内的材料的温度降低从而导致材料的粘性增加，则被喷射的点将变得更小，且如果注射器内的材料的温度升高从而导致材料的粘性降低，则被喷射的点将变得更大。使用本发明的容积泵实施例，减小了喷射的点尺寸或微滴尺寸的这些变化。

流体模块和加热器的释放机构

参考图7、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、图10B、图11A、图11B、图12A和图12B，这些附图仅示出了喷射装置10的与释放机构相关的部件，模块化喷射装置10的流体模块12和加热器76构造为带有如下的释放机构72：该释放机构72便于迅速地附接和移除加热器76和流体模块12，而不干扰模块化喷射装置10的其它部件，且不需要使用工具来松开和紧固常规的紧固件。加热器76和流体模块12在其中流体模块12与模块化喷射装置10操作地联接的升起的第一位置(图8A、图9A、图10A、图11A、图12A)和其中流体模块12从模块化喷射装置10可移除的降低的第二位置(图8B、图9B、图10B、图11B、图12B)之间可移动。

起始参考图7、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、图10B、图11A、图11B和图12A、图12B，释放机构可包括杆86，杆86具有凸轮84和将凸轮84与拉杆81相联的棒87。杆86枢转地支承在模块化喷射装置10的促动器体的上部构件113上。凸轮84是接触弯曲的座85的平滑曲面，并且当杆86绕枢转销248在第一位置和第二位置之间被手动枢转时，凸轮84跨放在弯曲的座85上。棒87具有与枢转销248对中相联的带有螺纹的端部和与拉杆81联接的另一个带有螺纹的端部。凸轮84和弯曲的座85配合以将杆86的旋转运动转化为棒87的线性运动。枢转销248相对于凸轮84的几何中心横向偏移。当杆86绕枢转销248从第一位置(图7、图8A、图9A和图10A)向第二位置(图7、图8B、图9B和图10B)被手动旋转时，如通过图7、图8A中可见的单向箭头53所指示的，并且凸轮84越过弯曲的座85跨接时，棒87向下移动，如图7、图8A、图9A和图10A中可见的单向箭头所指示。

当杆86绕枢转销248从第二位置向第一位置在与单向箭头53相反的旋转方向上被手动旋转时，棒87在与箭头51相反的线性方向上向上移动。棒87通过下部构件115中的间隙开口65。在拉杆81和下部构件115之间被压缩的弹簧69提供了弹簧偏置，当杆86绕枢转销248向第二位置旋转时，所述弹簧偏置辅助促使拉杆81向下移动。

L形臂88、90通过相应的枢转销73枢转地连接到下部构件115，且沿下部构件115的相反侧面布置。L形臂88、90在构造上是类似的。L形臂88、90中的每个具有相应的臂部分89a、89b，所述臂部分89a、89b从与下部构件115的相应枢转点背离突出。拉杆81布置在臂部分89a、89b之间，臂部分89a、89b以平行方式与拉杆81的相对侧面邻近地延伸的。臂部分89a、89b中的每个包括C形指101，所述指101与拉杆81的部分固定。当拉杆81相对于下部构件115移动时，拉杆81的运动使臂88、90以相同的旋转方向绕由每个枢转销73限定的枢转轴线枢转。

L形臂88具有与臂部分89a结合的臂部分91a，且L形臂90具有与臂部分89b结合的臂部分91b。臂部分91a、91b以平行的方式横向于臂部分89a、89b突出且分开使得加热器76和流体模块12的组件可大体上配合在臂88和90之间。如在图11A和图11B中最好地示出，臂部分91a通过引导构件74a内的槽74c，且臂部分91b通过引导构件74b内的槽74d。当杆86向第二位置枢转时，拉杆81移动背离下部构件115且臂88、90中的每个围绕其相应的枢转销73枢转，使得臂部分91a、91b向下移位，如通过单向箭头61(图7)所指示。因为臂部分91a、91b附接到加热器76，如将在后文中描述，且因为流体模块12如前所述安放在加热器76的顶部上，所以臂88、90的向下位移使得流体模块12和加热器76向下且从促动器体74背离地降低。具体地，在促动器体74和包括流体模块12和加热器76的组件之间形成了间隙G。

如在图11A、图11B和图12A、图12B中最好地示出，臂88的端部带有凹口70，所述凹口70从壁部分91a的顶部略分开。类似地，臂90的端部带有凹口71，所述凹口71从壁部分91b的顶部略分开。加热器76包括限定在主体80内的槽82、83和槽82、83内侧的受弹簧加载的闩锁77、78。闩锁77、78通过限定了枢转轴的相应枢转销178、180固定到主体80。闩锁77、78与臂88、90的臂部分91a、91b中的凹口70、71协作以将加热器76固定到臂80、90。在流体模块12和加热器76降低背离促动器体74以形成间隙G之后，与凹口70、71协作的闩锁77、78继续将加热器76和安放在加热器76的顶部上的流体模块12固定到模块化喷射装置10的剩余部分。组件的降低是移除流体模块12和加热器76的初始阶段。

压缩弹簧148将闩锁77从槽82向外弹簧偏置，且使其与臂88的臂部分91a中的凹口70接合。闩锁77被压缩弹簧148施加的弹簧偏置促使与臂88中的凹口70接合，且比该弹簧偏置更大的相反的力必须手动施加以将闩锁77从凹口70分离。压缩弹簧146将插销78从槽83向外弹簧偏置，且使其与臂88、90接合。插销78被压缩弹簧146施加的弹簧偏置促使与臂90的臂部分91b内的凹口71接合，且比弹簧偏置更大的相反的力必须手动施加以将插销78从凹口71分离。在通过L形臂88、90的枢转运动的最初降低之后，闩锁77和臂88之间的物理接触以及插销78和臂90之间的物理接触共同阻止流体模块12和加热器76的组件的释放。

一旦组件被降低离开促动器体74，则通过执行另外的手动动作将流体模块12和加热器76从模块化喷射装置10移除。在代表性实施例中，通过单向箭头67(图12A)示意性地指示的向内的手动力可通过操作者的手的手指的夹紧或挤紧运动施加到闩锁77、78，以将闩锁77、78从凹口70、71释放。闩锁77、78中的每个包括槽和被槽引导的销，使得在施加向内的手动力时闩锁77、78以弧形移动。由压缩弹簧146、148中的每个施加的力与向内的手动力相反，使得降低的组件被保持，除非向内的手动力超过压缩弹簧146、148对闩锁77、78的弹簧偏置。当如在图11B、图12B中所示，闩锁77、78通过该夹紧运动而被手动释放时，障碍被移除且流体模块12和加热器76可相对于臂88、90自由地进一步向下手动移动，且可作为组件从臂88、90被手动移除。在流体模块12和加热器76被移除之后，在加热器体80的中心孔内滑动配合或略微干涉配合的流体模块12可被推出加热器76的主体80以被清洁或以相同的流体模块替换，或以不同的流体模块替换以用于不同的喷射应用。

为在清洁之后安装流体模块12，将移除过程颠倒。具体地，已清洁的流体模块12被推到加热器76的主体80内。加热器76和流体模块12的组件被朝压电驱动模块16向上移动且移动到臂88、90上方。在按压闩锁77、78使得闩锁77、78不阻碍该组件相对于臂88、90的竖直移动时，加热器76和流体模块12的组件被升高直至加热器76接触促动器体74。闩锁77、78被释放且闩锁77、78和凹口70、71之间的接合通过在加热器76上施加适当的向下的力被验证。杆86旋转到关闭位置以将流体模块夹紧为与促动器体74压缩接触。具体地，杆86从第二位置向第一位置的反向运动使拉杆81升起，这又使臂88、90在相反的旋转方向上枢转以使加热器76和流体模块12升起且将其夹紧为与促动器体74接触。注意到在该夹紧位置中，臂89a、89b的与枢转销73相对的端部类似于弹簧地向下偏转，以保持加热器76和流体模块12与促动器体74贴合地接触。在夹紧的位置中，加热器76上的受弹簧加载的销79接触引导块74b内的相应的软性的导电触点59，如在图9A中最好地示出。

在可选实施例中，如在图8C中示出，一旦杆86已旋转到第一位置以将流体模块12夹紧为与促动器体接触，则形状锁定特征可被激活，以将杆86保持在第一位置。例如，弹簧偏置捕获件构件400可被滑动地接收在杆86中的室402内。构件400包括在其下侧的捕获件404且被弹簧406偏置到图8C中的左侧。当杆86旋转到第一位置时，捕获件404的圆化下表面导致其移动到图8C中的右侧且压缩弹簧406直至捕获件404通过在上部构件113的上表面中设置的开口410。在捕获件404通过开口410之后，弹簧将捕获件404移动到图8C中的左侧，以接合从上部构件113突出的突片408。该特征自动地将杆86锁定在第一位置。为从第一位置释放杆，构件400将被手动地推动到图8C中的右侧以压缩弹簧406并且将捕获件404移动到右侧，使得捕获件404可通过上部构件113内的开口410。杆86可然后移动到图8C中以假想线示出的第二位置以释放流体模块12。

电动气压驱动模块

参考图13、图13A和图14，其中类似的附图标号指示了与图1至图12中类似的特征，且根据替代实施例，模块化喷射装置200包括电动气压驱动模块202，所述驱动模块202构造为通过与压电驱动模块16不同类型的原动力操作。原动力是产生或导致在某个方向上的移动的力。在该情况中，由原动力产生或导致的移动是往复移动且被移动的物体是驱动销36、阀元件14和/或可移动元件60。电动气压驱动模块202的原动力是作用在气压活塞204上的空气压力，且压电驱动模块16的原动力是在压电堆92内发生的尺寸改变。取决于喷射装置10的模型，在带有流体模块102的喷射装置10内合并了压电驱动模块16或电动气压驱动模块202。在任一情况中，流体模块12的设计是相同的。因此，流体模块12可容易地与任一驱动模块一起使用。

电动气压驱动模块202包括：气压活塞204，通过气压活塞204相互分开的一对空气室216、218，第一电磁阀206和第二电磁阀210。气压活塞204与驱动销236的一端物理连接。气压活塞204根据空气室216、218的加压可移动，且因此，空气室216、218的容积取决于气压活塞204的位置。电磁阀206、210调节了空气室216、218的加压。电磁阀206、210每个均可以是任何的三通阀或四通阀，它们操作以切换加压空气在流动路径中的流动，如本领域普通技术人员所理解的。

第一电磁阀206的机械阀通过穿透驱动模块202的主体201的第一通路208与气压活塞204的一侧上的空气室216联接。第一电磁阀206的机械阀构造为将空气压力从空气供给222通过第一通路208传输到空气室216，且将空气压力从空气室216排出。第二电磁阀210的机械阀通过穿透驱动模块202的主体的第二通路212与气压活塞204的相对侧上的空气室218联接。第二电磁阀210的机械阀构造为将空气压力从空气供给222通过第二通路212传输到空气室218，且将空气压力从空气室218排出。

电磁阀206、210的线圈通过在控制器99监控下操作的相应驱动器电路224、226电促动。驱动器电路224、226具有已知的设计，带有将电信号分别提供到电磁阀206、210的电源切换电路。驱动器电路224、226可整合到电磁阀206、210的构造中。响应于从驱动器电路224供给到电磁阀206的线圈的电信号，电磁阀206切换机械阀内的流动路径，使得第一通路208与空气供给222联接且加压空气从空气供给222流动到空气室216内。当通向电磁阀206的线圈的电信号断开时，电磁阀206切换机械阀内的流动路径，使得电磁阀206的排出与第一通路208联接且空气压力从空气室216排出。因此，与电磁阀206结合的机械阀在螺线管不加电的状态中被常设为将室216通风到大气。类似地，响应于从驱动器电路226供给到电磁阀210的线圈的电信号，电磁阀210切换机械阀内的流动路径，使得第二通路212与空气供给222联接且加压空气从空气供给222流动到空气室218内。当通向电磁阀210的电信号断开时，电磁阀210切换机械阀内的流动路径，使得电磁阀210的排出与第二通路212联接且空气压力从空气室218排出。因此，与电磁阀210结合的机械阀在螺线管不加电的状态中同样地被常设为将室218通风到大气。

电磁阀206、210的操作可被协调以打开和关闭模块化喷射装置200，用于从流体模块12喷射流体材料。控制器99可发送一个控制信号到用于电磁阀206的驱动器电路224从而导致空气室216被加压，且另一个独立的控制信号被发送到用于电磁阀210的驱动器电路226从而导致空气室218被加压。空气室218的加压将力施加到气压活塞204，这使驱动销236移动背离可移动元件60的壁62。空气室216的加压将力施加到气压活塞204，这使驱动销236朝可移动元件60的壁62移动。当控制信号的任一个不存在时，空气室216、218中的相应的一个如前所述与环境压力相联。

压缩弹簧228被捕获在弹簧保持器229和气压活塞204之间。由压缩弹簧228施加到弹簧保持器229的力以与空气室216内的空气压力作用在气压活塞204上的力相同的方向作用在气压活塞204和驱动销236上。作为结果，压缩弹簧228的作用在气压活塞204上的力和空气室216的加压作用在气压活塞204上的力大致共线且方向相同。相反地，压缩弹簧228作用在气压活塞204上的力和空气室218的加压作用在气压活塞204上的力大致共线且方向相反。通常，因为两个电磁阀206和210都不被加电且处于将其相应的室216、218连接到排出口的状态，所以弹簧228通常是作用在活塞204上的唯一的力，且将活塞204下压以促使驱动销236向下，这又促使阀元件14处于靠着阀座52的关闭位置。

为打开所述阀，空气压力被供给到活塞204下方的室218，这将活塞升起且因此将驱动销236升起而离开与壁62的接触。这导致流体模块的内部弹簧68将阀元件14从与阀座52的接触退回。为关闭阀，空气压力被提供到活塞204上方的室216，这与弹簧228一起作用以将活塞向下推，以导致驱动销236接触壁62以将阀元件14靠着阀座关闭且喷射流体材料的微滴。通过以该方式重复地打开和关闭阀，可喷射连续的微滴。如果在空气压力施加到室216之后室218内的空气压力被相对快速地通风，则活塞204和驱动销236将以相对高的速度移动。如果在空气压力施加到室216之后室218内的空气压力不被相对快速地通风，则活塞204和驱动销236将以更低的速度移动。一般地，当喷射更粘性的或更稠的材料时，最好使驱动销236以相对更快的速度移动，以提供足够的能量来导致材料作为微滴被喷射，且当喷射较不粘性的或较稀的材料时，最好以相对较低的速度移动驱动销236，以避免所喷射的微滴溅射在基片上。

在存储器172内的且在控制器99上执行的计算机程序代码可包括用于操作电磁阀206、210的指令。电动气压驱动模块202可在300Hz或更高的速度下操作，从而以300Hz或更高的速度从喷射装置10喷射微滴。

替代的释放机构

与模块化喷射装置200结合使用的流体模块12和与模块化喷射装置10结合使用的流体模块12相同，且因此具有以上所述的可互换性。流体模块12和加热器76使用替代的释放结构从电动气压驱动模块202可释放。在释放机构的该替代实施例中，旋钮250替代了杆86来竖直地移动臂288、290，以释放流体模块12和加热器76以从电动气压驱动模块202移除。

臂288、290在其下端处包括与前述释放机构的实施例的臂89a和89b相同的槽。因为流体模块12相同，所以槽以与上文所述相同的方式与闩锁77、78协作。

为在该替代实施例中降低流体模块12和加热器76，将旋钮250在第一方向上旋转以使固定到旋钮250的螺钉260旋转。螺钉260的在该第一方向上在附接到臂288和290的内螺纹构件270内的旋转导致臂288和290竖直向下移动以将流体模块12和加热器76从主体201分开且在其间形成间隙，这类似于图9B中示出的间隙G。流体模块12和加热器76现在可从臂288和290以与上文相对于臂89a和89b所述相同的方式移除。

类似地，流体模块12和加热器76可通过与上文相对于臂89a和89b所述相同的方式再附接到臂288和290。一旦附接，则旋钮250在相反的方向上旋转以导致螺钉262在内螺纹构件270内在相反的方向上旋转，这又将臂288和290升起。一旦流体模块12牢固地与主体201接触，则旋钮250的旋转停止。

在此，对于例如“竖直”、“水平”、“上部”、“下部”、“升起”、“降低”等的参考是示例性且不是限制性的，以建立参考坐标系。本领域普通技术人员应理解的是多种其它参考坐标系可等价地用于描述本发明的实施例的目的。

将理解的是当元件被描述为“附接”、“连接”或“联接”到另一个元件或与之“附接”、“连接”或“联接”时，所述元件可直接连接或联接到另一个元件，或替代地可存在一个或更多个中间元件。相比之下，当元件被描述为“直接附接”、“直接连接”或“直接联接”到另一个元件时，不存在中间元件。当元件被描述为“间接附接”、“间接连接”或“间接联接”到另一个元件时，存在至少一个中间元件。

在此使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，且不意图于限制本发明。如在此所使用，单数形式“a”、“an”和“the”意图于也包括复数，除非上下文明确地另外指出。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在该说明书中使用时指出所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除存在或添加一个或更多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。此外，对于术语“包括”、“具有”、“具有”、“带有”、“包含”或其变体在详细描述或权利要求中的使用范围，这样的术语意图于以类似于开放式术语“包含”相类似的方式是包容性的。

虽然本发明已通过多种实施例的描述图示，且同时这些实施例已相当详细地描述，但申请人不意图于约束或以任何方式限制附带的权利要求的范围到该细节。另外的优点和修改将对于本领域普通技术人员容易地显见。例如，在替代实施例中，与模块化喷射装置10、200结合使用的驱动模块可以是机电促动器，该机电促动器不依赖于作用在泵活塞上的空气压力或不依赖于压电堆内引起的的尺寸改变作为原动力来用以促动驱动销36的。替代地，机电促动器包括与驱动销36联接的电枢和被驱动以导致电枢移动的电磁体。由此，本发明在其更广义的范围上不限制于所示出及所述的具体细节、代表性设备和方法和例证性示例。因此，在不偏离本申请人的一般发明构思的精神或范围的情况下，可偏离这样的细节。

Claims (5)

1.一种用于与喷射装置一起使用的流体模块，所述喷射装置具有在所述流体模块的外部的驱动销，所述驱动销通过促动器往复移动，所述流体模块包括：

具有流体出口的喷嘴；

模块体，所述模块体包括具有流体入口的第一部分、构造为支承所述喷嘴的第二部分、和流体室；

阀座，所述阀座具有与所述流体出口连通的开口；

可移动元件，所述可移动元件的至少一部分限定所述流体室的边界；

封闭在所述流体室内且附接到所述可移动元件的阀元件，所述阀元件通过所述驱动销和所述可移动元件的一部分之间的接触而朝向所述阀座移动，其中所述阀元件被构造成当所述阀元件在朝向所述阀座的方向上移动时导致所述流体的微滴从所述流体出口喷射，和

偏置元件，所述偏置元件沿外围接触所述可移动元件，且被构造成将轴向弹簧力施加到所述可移动元件，所述阀元件和所述可移动元件被构造成在接触后且在所述轴向弹簧力的作用下移动离开所述阀座。

2.根据权利要求1所述的流体模块，其中所述阀座的位置能够朝向所述阀元件和离开所述阀元件调整。

3.根据权利要求1所述的流体模块，进一步包括：

止动件，

其中在所述驱动销和所述可移动元件之间的接触被去除后，所述偏置元件使所述可移动元件移动靠着所述止动件。

4.根据权利要求3所述的流体模块，其中所述止动件的位置是可调整的。

5.根据权利要求1所述的流体模块，其中所述模块体的第一部分包括将所述流体入口与所述流体室联接的流体通路，且进一步包括：

载荷传感器；和

与所述流体通路连通的膈膜，所述膈膜被构造成接收来自在所述流体通路中从所述流体入口向所述流体室流动的流体材料的压力，并且将所述压力作为力传递到所述载荷传感器。