CN1104290C - 液体定量排出方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种以机械方式开闭排出阀的排出口不会让填料破坏，排出停止时提高液体切断性，且可有效防止液体泄漏的液体排出方法及装置。其是从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出时，相应于排出阀的排出口附近部分的液体压力，对从液体贮存容器供给到排出阀的液体压力进行控制并机械地开闭排出口。而且，在从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出的装置中，其液体贮存容器带有将贮存的液体对应于其粘度施加压力的加压装置，与该液体贮存容器连通设置的排出阀具有机械开闭排出口的结构。

Description

液体定量排出方法及装置
本发明涉及一个适合于将粘性液体、含有粘性物质的液体定量排出用的液体定量排出方法以及装置。
在半导体制造工艺中，作为将电子材料进行规则或者不规则的点状涂布、线状涂布所使用的以往的定量排出装置，是例如日本专利公开第49106/1992号公报所公开的螺杆式排出装置，它将从排出口排出的液体的排出量由螺杆的旋转速度、转动时间等来控制，由此，通过螺杆的旋转速度和停止时的高精度的控制，使其不受液体的粘度、流动性或者贮存在容器内的液体量的影响，在连续的排出操作中，也能稳定液体的排出量和获得定量排出的效果。
然而，这种以往的技术，其液体排出及停止是分别通过螺杆的旋转或者停止进行的，在排出停止时，排出口由于处于物理开放状态，特别是在液体的粘度底的情况下、贮存在容器内的液体加压的情况下、螺杆外周面与螺杆壳的内周面的间隙大的情况下，液体排出停止时的液体切断性变差，另外，由于液体的重量及经液体施加压力的原因，还会出现液体泄漏的问题，与此相对，为了解决这一问题而将螺杆的外周面与螺杆壳的内周面间的间隙做小的情况下，又会出现例如电子材料中的填料受损等其它问题。
在此，本发明以解决以往技术在所带有的问题为课题，作为其目的，提供了一种基于以机械方式开闭排出阀的排出口，不会让填料破坏，还可提高排出停止时液体的切断性，而且有效地防止了液体泄漏的液体排出方法及装置。
本发明的液体定量排出方法是在从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出时，对应于排出阀排出口附近部分的液体压力，对从液体贮存容器供给到排出阀的液体压力进行控制，同时，机械地开闭排出口。
根据这种方法，例如在将较少量的液体定量排出时，排出终了后的流通通路内的压力，特别是排出口附近部分的压力被控制在预定的特定值上，从而能够让其后的液体排出始终在一定的流通通路条件下进行，这样，通过设定施加在液体贮存容器内的液体上的压力、加压的时间等，就能够将与之对应的排出量以高的可靠性反复再现。
另一方面，在定量排出较多量的液体的情况下，除了上述之外，还在液体排出中，也根据液体压力检测结果，将供给液体的压力加以控制，例如将检测压力变化等，从而能够按照预期进行定量排出。
而且，在此通过将液体贮存容器内的液体按照所施加的压力增加的时刻机械地开放排出阀的排出口，使液体的排出没有时间滞后地开始。因此，在排出结束时，通过除去施加压力增加的部分，并且将阀门排出口机械关闭，就不会出现液体的泄漏，从而能够以高的液体切断性终止定量排出。
而在这样终止了一次定量排出之后，流通通路内的液体压力如上所述，被控制在与液体压力对应的预定特定值上。
本发明的液体定量排出装置是一种从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出的装置，其特征在于，该装置的液体贮存容器带有将贮存的液体对应于其粘度压力而加压的装置，具有与该液体贮存容器连通设置的排出阀具有机械开闭排出口的结构。
另外，本发明的液体定量排出装置具有：液体贮存容器，能直接或间接加压液体贮存容器内的液体的加压装置，与液体贮存容器相连通的机械开闭排出口的排出阀，检测排出口附近部分的液体压力的压力传感器，以及根据来自压力传感器的信号控制加压装置的动作的控制装置。
在该装置中，根据传送到加压装置的压力信号以及加压的时间信号，将液体贮存容器内的液体以对应于压力信号的压力，对应于加压时间信号的时间进行加压，同时，让加压装置的动作与时刻相配合打开排出阀，通过从其排出口排出液体，从而能够无滞后地开始排出。
这里，通过加压装置使液体加压时间达到预定时间，由此使液体的排出量到达预定量时，排出阀的机械关闭是通过让加压装置动作的停止与时刻相配合进行的。通过排出阀的关闭，物理地关闭了排出口，从而很好的实现了液体的切断性，同时，能够完全防止之后液体的意外泄漏。
在这样结束一次排出之后，由压力传感器检测出排出口附近部分液体的压力，同时，将这时的压力信号输入到控制装置中。控制装置根据该信号，为了将排出口附近部分的残余压力维持在预定的特定值，由加压装置形成液压的增加或者减少。而且，这里的检测液压在与上述特定值一致时，当然不需要加压装置再次动作。
这样，使得排出终了后的排出口附近部分，也就是将液体流通通路的内部压力除去流通通路条件变动因素而恒定一定值的情况下，在下次定量排出时，在对液体的压力、加压时间等方面，可以不考虑不确定因素而确定下来，另外，可以进行高精度的定量排出。
而液体的一次排出象液体线状涂布等那样，经过较长时间连续进行的情况下，在该排出的中途也不用加压传感器进行压力检测，而最好是根据上述检测结果，用加压装置很好地控制液体的压力。
在这种装置中，最好是将排出阀做成针阀。针阀本身由于能够非常小型化，例如在100～200kgf/cm2左右的高压下，由于较小的驱动力就能够圆滑迅速地开闭变位，因此，排出结束时的液体切断性高，而且能够有效地除去排出开始时的滞后。
而且，还与驱动力大小相关联，能够使排出阀的整体小型化。
这样，最好在上述针阀上设置液体压力补偿活塞。
由此，按照液体压力补偿活塞的进退变化，液体流通通路、其中的排出及其附近部分的压力变化能够更加简单、迅速而且有效地对应。例如，在针阀开启动作时，占据排出口附近部分的阀针体积减少，反之，在针阀关闭动作时，由于阀针占据的体积增加，在前者的情况下，通过让液体压力补偿活塞推进变位，能够防止排出口附近部分液体压力降低，而在后者的情况下，通过该活塞的后退变位，能够防止液体压力的增加。
另外，该液体压力补偿活塞由于使排出终了后的液体残余压力维持在预定的特定值上，因而可以与上述加压装置一起，或者取代其进行使用。
而且，在这种装置中，在对工件有必要移动排出喷嘴时，将该排出喷嘴最好以例如能够在直角坐标型，即三维立体方向变位的方式安装在控制器上，这样，可以使该控制器的控制与加压装置的控制和排出阀的控制同时进行控制。
如上所述，根据本发明，通过将排出阀的排出口机械开闭，使混合在液体中的检测头没有破坏，从而能够提高液体排出停止时的液体切断性，而且能够有效地防止液体从排出口泄漏出去。
此外，作为液体加压手段的气缸孔的直径通过做得比液体贮存容器的内径足够大，即使在一般工厂管线的空气压力低的情况下，液体压力也能够提高到与所需相应，其结果是能够按照期望提高液体排出作业的效率。
根据该方法发明，在较少量的液体定量排出时，排出终了后的流通通路内的压力，特别是排出口附近部分的压力控制在预定的特定值上，从而能够让其后的液体排出始终在一定的流通通路条件下进行，这样，通过设定液体贮存容器内的液体加压力、加压时间等，就可以以高的可靠性反复再现与之对应的排出量，而另一方面，在定量排出较多量的液体的情况下，除了上述之外，在液体排出的中途，还根据压力检测结果将供给的液体压力以例如检测压力变动变小的方式进行控制，从而能够按照所希望的流通量进行定量排出，另外，让液体贮存容器内的液体的施加压力的增加与时间相配合机械地开放排出阀的排出口，从而能够使液体的排出毫无延迟地开始。这样，在排出终了时，除去施加压力增加的部分，并通过机械地关闭阀门的排出口，能够无液体泄漏地以高的液体切断性终结定量排出。
而且，根据该装置发明，通过机械地开闭排出阀的排出口，不会破坏混合在液体中的检测头，从而能够提高液体排出停止时的液体切断性，此外，也能够有效地防止从排出口泄漏液体，除此之外，将作为液体加压装置的气缸的孔径做得比液体贮存容器的内径还要足够大，即使在一般工厂的生产线上空气压力低的情况下，也能够将液体压力提高在与所需相应，其结果是能够按照预期提高液体排出作业的效率。
根据以上的特征，本发明的液体定量排出方法及装置，是含有粘性流体、粘性物质等的液体定量排出所必须的装置，可以适用于例如将电子材料规则地或者不规则地涂布在基板上的点状涂布、线状涂布等。
下面根捂附图说明本发明的实施例。
图1是在加压装置中采用螺杆传导装置的本发明液体定量排出方法及装置实施例主要部分的剖视图；
图2是表示本发明中液体贮存容器另外的结构的剖视图；
图3是表示本发明液体贮存容器再一种结构的剖视图；
图4是表示本发明液体贮存容器与针阀配置的另外的结构的剖视图；
图5(a)和图5(b)是表示本发明针阀的另外的结构的剖视图；
图6是表示适用于本发明三维控制器的实施例的立体图；
图7是在加压装置中采用气缸的本发明液体定量排出方法及装置实施例的主要部分剖视图；
图8是在加压装置中采用气缸的本发明液体定量排出方法及装置另外一个实施例的主要部分剖视图。
如图1所示，这里的液体贮存容器1由例如可用合成树脂材料制成的注射器3、与该注射器3外接的保持它用的保持器4，保持器4可从气注射器缸体3上拆下及装上。
这样，将该液体贮存容器1内的液体加压到所需压力的加压装置5拧在安装于电机6输出轴上的圆头螺栓7上，随着圆头螺栓7的旋转而升降变位的雌螺纹部件8上通过杆9连接着柱塞10来构成，这里，柱塞10最好液体密闭地内接在注射器3上。
另外，在液体贮存容器1上通过液体流通通路12连接的针阀2在直到与流通通路12相连通的排出口13的排出空间14内进退变位，它由开闭其排出口13的阀针15，以及进行该阀针15的进退动作，在此的复动型缸体16构成，将阀针15连接在缸体16的活塞17上。
而且，在上述排出口13附近部分图中表示之处，在朝针阀2的流通通路12的连接部上配置着检测出该流通通路12内液体压力的压力传感器18，同时，设置有将该压力传感器18检测出的信号进行输入的控制装置19。
这里所述的控制装置19根据压力传感器18检测出的结果将流通通路12内，特别是排出口附近部分的液体压力，在排出停止时，最好是也在排出时，按照预定的特定值的控制电机6的动作，此外，液体的排出时，还具有控制电机6的旋转速度、旋转时间等，同时控制针阀2的切换阀20的动作的功能。
在用上述结构的装置进行液体的定量排出时，例如，根据压力传感器18检测出的压力，驱动通过控制装置19驱动电机6，让注射器3内的柱塞10下降或者上升，由此使液体流通通路12内的液体压力始终稳定地维持在作为预定特定值的排出开始的流通通路条件下。
之后，从控制装置19输出排出开始信号及排出压力信号，以电机6的预定速度定速旋转，将注射器3内的液体加压到所需的压力，同时，将其电机6的动作与时间相配合，让缸体16的活塞17，进而是阀针15后退变位，打开排出口13，来自该排出口13的液体开始排出。
其中，在该排出持续比较长的时间的情况下，在该排出的中途也能够由压力传感器18进行压力检测，将其结果反馈到电机的动作中，修正旋转速度等，从而提高定量排出的精度。
这样，按照液体预定量的排出而经过预定的时间时，从控制装置19分别向电机6以及切换阀20输出排出终结信号，停止电机6的旋转，同时进行针阀2的关闭动作，由此终结了一次的定量排出。
在这种情况下，特别是针阀2的阀针15，不管液体压力的大小，始终圆滑并且迅速地进行推进动作，机械地关闭排出口13，从而具有卓越的液体切断性能，同时，实现了排出口13的完全关闭，能够有效地防止意外泄漏。
图2是表示液体流通通路另外的结构的剖视图，它由在液体贮存容器1上部形成贯通柱塞10延伸的液体流通通路12。根据该液体流通通路12，对于沉淀物多的液体，能够有效地防止该沉淀物的排出。
图3是表示柱塞及液体流通通路另外的结构图，它将柱塞10下面的形状做得与注射器3底部的形状相近似。
这样，柱塞10下降到其下限位置时注射器内残留的空间变小，从而能够提高液体的耗费效率。另外，根据图示，在柱塞10的侧部开有液体流通通路12的开口的阀上能够更容易、有效地进行封入空气的排出。
图4是表示液体流通通路再一个结构的剖视图。
这里，在注射器3的保持器4上设置在分别连通注射器3下端开口与针阀2的液体流通通路12。这样，通过将液体贮存容器1与针阀2构成一体，可以不需要形成流通通路用的管道，从而能够防止由于流通通路过长而引起的压力响应性降低。
图5(a)和图5(b)是表示针阀2的另外结构的剖视图。
该针阀2在排出空间14与复动型缸体16之间，以与缸体16独立的方式配置着划分出排出空间14的液体压力补偿活塞21。该活塞21具有这样的功能，在将加压流体，例如加压空气朝着缸体16一侧的室22中供给，而进行推进变位的情况下，排出空间14的容积减小，而在将加压空气朝排出空间14一侧的室23中供给，而进行后退变位的情况下，排出空间14的容积增大。
因此，由压力传感器18检测出的排出口13附近部分的液体压力在低于预定值的情况下，通过将该压力补偿活塞21进行若干推进变位，而在高于预定值的情况下，将压力补偿活塞21进行若干后退变位，从而能够实现所期望的流通液体压力。
因而，通过随着液体排出的开始的阀针15的后退变位，该阀针15对于因排出空间14内所占据的体积的减小而引起的液体压力的降低，让压力补偿活塞21推进，反之，对于由阀针15的推进变位而停止排出时占有体积的增加，通过让该活塞21后退，能够有效地吸收细微的压力变动。
因此，在图中所示的针阀以及先前所述的针阀中，为了提高排出口13封闭时的液体切断性，要将排出口13的比阀针15的落座位置更朝下方一侧突出的长度尽量做短，在排出口13关闭之后，最好让该排出口13内残余的液体基本上为零。
这种液体定量排出装置，在让作为液体涂布对象物的工件与液体排出时刻等相关联下进行适宜的变位的情况下，可以将作为排出阀的针阀2的位置固定以供使用。
这样，在工件是那种被定位固定在特定位置的工件时，必须将针阀2朝所需要的位置方向移动。
图6是表示这种情况下的实施例，这里，将针阀2安装在直角坐标型的三维控制器25上，让该控制器25根据来自上述控制装置19的信号输出位置信号，控制器26进行动作，从而将针阀2的排出口13处于三维坐标系的所需的位置，这种装置例如用在传送带输送的工件上，能够获得优异的涂布效率。
图7是表示本发明实施例主要部分的剖视图部，图中1表示的是液体贮存容器，2表示的是作为排出阀的针阀。
这里的液体贮存容器1例如由可用合成树脂材料制成的注射器3，以及外接在注射器3上保持它的保持器4构成，该保持器4按照注射器3的需要而可自由安上及卸下。
将该液体贮存容器1内的液体加压到所需压力的加压装置5在此由具有注射器内径大约2～10倍的孔径的气缸27构成，在其活塞9的前端最好安装与注射器3气密内接的进入到其中的柱塞10。
另外，在液体贮存窗容器1上，将通过液体流通通路12连接的针阀2由连通流通通路12而到达排出口13的排出空间14，在该排出空间14内进退变位，开闭其排出口13的阀针15，以及让该阀针15进退动作的例如复动型缸体16构成，阀针15的后端连接在缸体16的活塞17上。
而且，将可作为复动型的气缸27和复动型缸体16分别连接在各自的电磁切换阀28、29上，同时，将这些电磁切换阀28、29连接在根据预定输入的时间信号进行动作控制的控制装置30上，另外，将用作朝气缸16供给及排出加压空气的一侧电磁切换阀28例如通过手动减压阀31连接在加压空气供给源33上，而将另一侧的电磁切换阀29直接连接在空气供给源33上。
在这种结构的定量排出装置中，在液体定量排出时，从控制装置30分别将信号输出到电磁切换阀28、29中，在气缸27上供给通过手动减压阀31设定的空气压力，在将柱塞10以所需要的力压下的同时，将其与时间相配合打开针阀2，加压到所需压力的液体通过从排出口13以与其开口面积相关联而特定的一定时间排出，使液体的定量排出能够毫无延迟地以高精度进行。
另一方面，定量排出终了时，根据从控制装置30朝电磁切换阀28、29发出的排出终结信号，停止朝气缸27供给的加压空气，同时，将针阀2的排出口13用阀针15机械地有效关闭。这样，液体从排出口13的流出由针阀2的关闭而完全停止，从而完全排除了针阀2关闭过程中的液体泄漏。
此外，在这种情况下，针阀2的小尺寸及小体积的阀针15不管液体压力的大小，始终能够圆滑且迅速地后退及推进，进行排出口13的开闭，因此能够实现开闭的准确性的同时，实现优异的响应性。
图8是表示本发明的装置另外实施例的图。
它特别是在设置或者不设置液体压力补偿活塞的针阀2的排出口13附近部分，图中是朝针阀2流入液体的部分上，设置检测液体压力的压力传感器18，同时，将压力传感器18的检测信号输入到控制装置30中，在该控制装置30中，根据朝气缸27的供给压力，也就是液体压力的外部设定信号34，设置于加压空气供给路径上的调压机构，最好是电动气压调节器32上，输出对上述检测信号相对应的压力调整信号来构成的。
在该装置中的液体定量排出中的压力变动被压力传感器18检测出来的情况下，通过电动气压调节器32的动作，来调整朝气缸16的供给压力，从而将液体压力的变动能够根据外部设定的信号34自动进行补正。
除此之外，在外部设定信号其本身变更的情况下，可以将供给到针阀2上的液体压力按照需要进行变更。

Claims (16)

1.一种液体定量排出方法，其特征在于：在从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出时，为了从排出口的液体排出流速形成一定的方式，对从液体贮存容器供给到排出阀的液体压力进行控制，同时，机械地开闭排出口。
2.如权利要求1所述的液体定量排出方法，其特征在于：通过对贮存在液体贮存容器中的液体压力进行控制，从而对从液体贮存容器中供给到排出阀的液体压力进行控制。
3.如权利要求1所述的液体定量排出方法，其特征在于：对贮存在液体贮存容器中的液体减少速度进行控制，通过控制其液体的压力，从而对从液体贮存容器中供给到排出阀的液体压力进行控制。
4.如权利要求1所述的液体定量排出方法，其特征在于：将贮存在液体贮存容器中的液体减少速度恒定或者可变地进行控制，通过控制这种液体压力，从而对从液体贮存容器中供给到排出阀的液体压力进行控制。
5.一种液体定量排出装置，具有液体贮存容器内的液体的加压装置，以及与液体贮存容器相连通的排出阀等结构的一种从液体贮存容器经排出阀将液体定量排出的装置，其特征在于：上述排出阀具有机械开闭排出口的结构，而且，设置有控制上述加压装置以及排出阀的动作的动作控制装置。
6.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置是将贮存在液体贮存容器中的液体以对应于其粘度的压力进行加压。
7.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置由具有比对其加压的液体贮存容器的内径足够大的孔径的气缸，和精密地配置在贮存的液体中的推压部件构成。
8.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置由具有比对其加压的液体贮存容器的内径足够大的孔径的气缸，和精密地配置在贮存液体中的推压部件构成，同时，上述动作控制装置由检测出排出口附近液体压力的压力传感器，以及根据来自压力传感器的信号使上述加压装置进行运作。
9.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置由用来使朝液体贮存容器内进入的柱塞进退变位的气缸构成，同时，将该气缸的孔径做得比液体贮存容器的内径还要大。
10.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置由用来使朝液体贮存容器内进入的柱塞进退变位的气缸构成，同时，将该气缸的孔径做得比液体贮存容器的内径还要大，而且，上述动作控制装置由检测出排出口附近液体压力的压力传感器，以及根据来自压力传感器的信号调整供向气缸的供给压力的调压机构构成。
11.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述加压装置由用来使朝液体贮存容器内进入的柱塞进退变位的气缸构成，同时，将该气缸的孔径做得比液体贮存容器的内径还要大，而且，上述动作控制装置由检测出排出口附近液体压力的压力传感器，以及根据来自压力传感器的信号调整供向气缸的供给压力的电动气压调节器构成。
12.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述排出阀是针阀。
13.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：上述排出阀是设置有液体压力补偿活塞的针阀。
14.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：在液体贮存容器与排出阀之间的液体流通通路上设置有贯通柱塞的朝上流动的部分。
15.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：排出阀设置在三维立体方向变位的控制器上。
16.如权利要求5所述的液体定量排出装置，其特征在于：还设置有同时进行加压装置的控制、排出阀的控制、让排出阀在三维立体方向变位的控制器控制用的控制部。
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