CN1886204A - 手持式流体分配系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种包括用于支撑容纳了待分配流体的容器(22)的封装壳(12)的手持式流体分配器(10)，以及一种操作所述手持式流体分配器的方法。第一接近传感器(14a)布置在封装壳(12)内紧邻所述封装壳(12)的一侧，第二接近传感器(14b)布置在封装壳(12)内紧邻所述封装壳(12)的相对侧。启动电路(44)支撑于封装壳(12)内，并电连接第一和第二接近传感器(14a、14b)。一旦检测到操作员的相对手指同时紧邻第一和第二接近传感器(14a、14b)，启动电路(44)就产生启动信号。

Description

手持式流体分配系统及其操作方法

相关申请

本发明要求享有2003年11月26日提出申请的美国临时专利申请No.60/525,486的权益，因此在此完全参引所述专利申请的全部披露内容。

技术领域

本发明总体上涉及流体分配系统，更具体地是涉及用于流体分配系统的把手、使用所述把手的流体分配系统以及操作所述分配系统的方法。

背景技术

用于流体分配系统的常规把手具有许多种不同的形状和构造。对于一些系统，操作员握住封装有流体筒或喷射器的把手，通过脚踏板启动分配操作。对于另外的系统，流体喷射器安装在被操作员把持的把手中，分配操作由操作员起动流体喷射器一侧上的指按开关来启动。然而，所有这些公知的分配系统都使用某种机械开关来启动分配操作。但机械开关并不擅于可靠地长期操纵。此外，上述机械开关必须与流体以及工作环境下的其它物料中的环境污染物保持密封。

在长期的运行中，要求施加体力来启动分配操作会使操作员感到疲劳和紧张。而且，利用施加体力来启动分配操作常造成喷射头不注意地离开其理想分配位置。此外，许多流体分配器设计成只是用来保持喷射器，而对于把持所述把手操作流体分配系统的操作员的舒适度却考虑得很少。

因此，需要有一种没有上述缺点以及其它缺点的、用于流体分配系统的把手以及操作流体分配系统的方法。

发明内容

本发明提供用于流体分配系统的一种改进把手，当使用握柄时提供中性的手持位置(neutral hand position)，从而使其对于操作员而言更加舒适。另外，所述把手不需要向机械开关施加体力来启动流体分配系统，从而减少了操作员的疲劳和紧张。这也消除了在施加体力时操作员移动流体分配系统的喷嘴头的倾向，提高了分配准确度。另外，把手按人机工程学设计成能舒适地适合大范围内不同大小的手。此外，所述把手不依靠机械开关来启动分配系统，因为本发明的接近开关不存在移动部件，不会受到分配流体的污染，从而提高了其可靠性。因此，所述把手把持舒适、容易使用、非常可靠，并且不象常规把手那么让人感到疲劳和紧张，其特别适用于分配准确度和精度要求较高的流体分配系统的那些应用。

按照本发明的实施例，流体分配系统的把手包括适于操作员把持的封装壳。所述封装壳还可适于支撑装有待分配流体的容器。第一和第二接近传感器布置在所述封装壳内。支撑在封装壳内的启动电路电连接第一接近传感器和第二接近传感器。一旦检测到操作员的一个手指处于第一接近传感器附近以及操作员的另一手指处于第二接近传感器附近，所述启动电路就产生能有效地使流体分配系统分配适量的流体的启动信号。

本发明的另一方面，分配流体的方法包括检测操作员的第一手指接近流体分配系统的把手。所述方法还包括检测操作员的第二手指接近所述把手，以及一旦同时检测到第一手指接近所述把手和第二手指接近所述把手，就使所述流体分配系统分配适量的流体。

结合以下的详细说明和此中的附图，将更容易地清楚本发明的这些和其它目的和优点。

附图说明

图1是按照本发明的流体分配系统的透视图；

图2是显示图1的流体分配系统的把手的内部构造的透视图；

图3A是用于图1的流体分配器把手的接近开关的向外侧面的正视图；

图3B是用于图1的流体分配器把手的接近开关的向内侧面的正视图；

图4是布置在图1的流体分配器把手内的控制电路的示意图；

图5和图6是显示图1的流体分配器的运行的示意图。

具体实施方式

参看图1和图2，用于流体分配系统的把手10包括以密封方式封装一对接近传感器或开关14a、14b以及启动控制器72(图4)的封装壳12。启动控制器72通过电缆18电连接流体分配系统的分配控制器16，以形成流体分配系统。可从美国罗得岛州东普洛维敦士市的EFD公司(EFD Inc.，East Providence，Rhode Island)的购买的一族Ultra^TM2400系列分配工作站，是一种能电连接把手10的示范性分配控制器16。来自封装壳12的电缆18的出口17(图2)的端部设计为防止与用于接受分配流体的工件牵连在一起，并包括在其上模制成一整体的应变消除部件20。封装壳12由用常规紧固件21装配在一起的两个相对的零件12a、12b组成。

封装壳12支撑图示为喷射器22的流体容器，其通过摩擦夹以公知方式保持在适当的位置，所述摩擦夹在每个不同大小的喷射器上都具有共同的外径零件。喷射器22包含待分配的流体，并可以容纳大约3～50毫升的流体体积。可选地，由封装壳12支撑的流体容器可以是任何喷射桶、喷射筒或其它能够包含待分配流体并且物理上形成为由封装壳12保持的其它结构。在另外可选实施例中，把手10可以不支撑流体容器，而是改为从远程流体供应源产生分配流体，把手只包括用于分配从远程流体供应源供应的流体的分配头。

适配器24与喷射器22的开口端相结合，以在适配器24和喷射器22内的活塞之间形成密封空间。适配器24也电连接分配控制器16。分配控制器16以公知方式提供通过适配器24到密封空间的加压空气的定时脉冲，引起喷射器22内的活塞运动，迫使封闭在喷射器22中的适量流体从分配头26流出。分配头26将流体从喷射器22输送到工件(如图6所示)，并且在各种分配应用的多种公知构造中可以获得所述分配头。

把手10包括灯30，其可选择寿命长效率高的白色发光二极管(LED)。灯30通过封装壳12中的安装零件定向和定位，使得灯泡30发出的光指向并照亮分配头26和/或任何附近的分配点，以提高分配点的可视性和对于分配的控制。灯30能有效地照亮具有提供了多种分配点的表面特征的工件。

封装壳12具有主体部分32，以及大体上以直角方向从所述主体部分32延伸的把持部分34。把持部分34适于由操作员的一只手把持和操作。把持部分34的尺寸和设计对于多种操作员的手大小都提供舒适的把持，并且防止多余的掌压。把持部分34的长度设计成长得足以使具有较大手的操作员能舒适地把持，而当由具有较小手的操作员使用时，所述保持部分的长度短得足以防止其与工件表面发生干涉。

一对相对的、纵向对齐的凹口36(图1中只能看到一个凹口36)布置在主体部分32的各自的相对侧面上。如图2所示，一对接近开关14a、14b中的一个开关布置为紧邻每个凹口36的内侧。凹口36容许操作员布置接近开关14a、14b的有效面积，而不必考虑把手10。封装壳12密封接近开关14a、14b，使其免于流体污染。

凹口36设计为容纳相对的手指，例如如下所述的抓紧把持部分34的操作员的拇指和食指。凹口36的尺寸和设计适于多种操作员的手大小，并且适于操作员习惯用手(左手或右手)的差别。主体部分32形成的宽度促使操作员处于中性钳形位置(neutral pincer position)。

两个接近开关14a、14b连接到包括如图4所示的启动控制电路的电子印刷电路(“PC”)板44上。印刷电路板44和接近开关14a、14b通过模制在封装壳12中的安装销和毂保持在适当的位置上。接近开关14a、14b上的开口54提供用于将接近开关14a、14b固定到把手10上的安装销的通道。

参看图3A和3B，与接近开关14b相同的接近开关14a由双侧PC板35形成。每个PC板35向外的一侧具有定形的传感器电极37，该传感器电极37的形状设计成在与相应一个凹口36相重叠的区域中最为敏感。外侧保护环路39通过通道(vias)41连接到内侧保护板33(图3B)上，所述保护板33延伸通过每块PC板35的相对的、向内侧的相当大的区域。内侧保护板33充当电气保护，并降低内侧对于潜在误触发的灵敏度，例如当喷射器22中存在流体或手指并未接近时引起的误触发。因此，每个接近开关14a、14b只在其外侧具有灵敏性。在已装配的把手10中，接近开关14a的保护板33面对接近开关14b的保护板33。由于接近开关14a、14b不具有移动零件，所以减少了磁场失效以及其它可靠性问题。

在本说明书的使用中，例如“外侧的”“外部”“向外”这样的术语表示离开或远离把手10的纵向中心线的方向或方位。反之，“内侧的”“内部”和“向内”表示指向或更接近所述纵向中心线的方向或方位。

参看图4，启动控制器72包括通过电缆18接收来自分配控制器16的24伏电压的电源74。输入变阻器76充当防止启动控制器72中的设备处于噪声引起的过压状态的浪涌抑制器。第一稳压器78提供12伏输出80，第二稳压器82提供5伏输出84。双接触开关控制器90按照电荷转移原理运行，其通过测量检测电极37对地电容的变化来检测操作员手指的存在。控制器90能够在存在很大的背景电容的情况下，识别很小的例如毫微微法拉范围的电容变化。人体自然地带有几百皮法拉的对地固有寄生电容(图4)，并且局部的供应源地面也具有对地寄生电容。

控制器90的各种芯片参数，例如灵敏度、频率和数字滤波等能利用连接器92编写到控制器90的永久存储器中。控制器90探测相应的一个接近开关14a、14b的定形的检测电极37(图3)和包括操作员的手指与背景对地电容的另一板之间电容变化。通过在凹口36位置处形成封装壳12的材料(典型地为塑料)厚度来检测电容的变化。控制器90可使用可市购的集成电路来实现，例如可从美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的量子研究组(Quantum Research Group of Pittsburgh，Pennsylvania)购买的、设有两个检测通道的可编程传感器集成电路零件No.QT3201S。

因此，每个接近开关14a、14b充当具有未知对地电容的一块板，当操作员将手指接近相应一个接近开关14a、14b附近的相应凹口36时，所述对地电容增加。当操作员将手指移近到相应凹口36时，控制器90探测到的电容变化足以造成控制器90改变状态。控制器90的灵敏度代表产生使得控制器90改变状态的电容变化的、每个接近开关14a、14b和相应一个操作员手指之间的距离，所述灵敏度是可调的。通过改变电容器94、96和/或通过如前所述的连接器92改变可编程芯片参数，能够调节所述灵敏度。从而，灵敏度能调节到适应具体分配应用的独特要求。然而，要着重指出的是，接近开关14a、14b的启动能在操作员不向把手10施加体力的情况下发生。

在使用中，参看图5和图6，操作员在抓起把手10时，如果需要，就将手指110(例如拇指)移到接近于或放在第一接近开关14a附近的凹口36。当拇指110移近接近开关14a时，控制器90(图4)检测或探测到电容的变化，并提供致使灯30发亮的第一输出信号。从而把手10被用来从喷射器22分配适量的流体。灯光向操作员提供开关关闭的指示，还帮助操作员将分配头26定位到理想位置上。当获得理想位置时，操作员只要将另一手指112(例如食指)移向第二接近开关14b附近的凹口36。当食指112移近接近开关14b时，控制器90检测或探测到电容的变化，并提供第二输出信号。第一和第二输出信号的同时发生致使晶体管98和100改变状态，从而改变通过电缆18从启动控制器72提供给分配控制器16的启动信号的状态。接下来，分配控制器16探测启动信号状态的变化。这就引起喷射控制器16以公知方式运行适配器24(图1)来将脉冲空气提供给喷射器22，并将适量114的流体分配到基片116上。

在可选运行方法中，食指112可以用于在第一接近开关14a触发之前触发第二接近开关14b。在那种情况下，灯30发亮指示开关关闭；而启动信号在用拇指110触发第一接近开关14a后产生。

总之，根据用于引起分配的方法，一旦控制器90探测到操作员的手指110、112接近任一接近开关14a、14b，灯30就发亮。此外，一旦检测到操作员的手指110、112同时接近两个接近开关14a、14b，控制器90就向分配控制器16提供启动信号。

在本发明的又一另外可选实施例中，灯30可连续发光，并且指示操作员的手指110、112接近任一接近开关14a、14b附近的开关关闭，可以按本领域普通技术人员理解的不同方式进行指示。在又一另外可选实施例中，可以省略灯30，在可选地指示操作员或没有指示操作员的情况下，使得任一接近开关14a、14b附近存在第一手指用来使把手10的运行处于待命状态，而第二手指112接近另一接近开关14a、14b使得流体得到分配。在本发明的又一另外实施例中，当检测到第一手指110接近了接近开关14a附近时，控制器90可与分配控制器16通信。

封装壳12的人机工程学设计促使当使用把手10时，使其处于中性手持位置，从而使得把手10对于操作员更为舒适。另外，不要求操作员弯曲手指110、112或向把手10施加外力来启动接近开关14a、14b。接近开关14a、14b通过靠近或接近凹口36的操作员的手指110、112启动，所述启动不会干扰分配头26的位置。此外，封装壳12的人机工程学设计能舒适地适应大范围的手大小，灯30照亮分配头26。因此，把手10把持舒适、容易使用、非常可靠，并且不象常规手持流体分配器那么让人感到疲劳和紧张，其特别适用于分配准确度和精度要求较高的那些应用。

尽管本发明已通过一个实施例的说明进行了阐释，并且尽管已相当详细地说明了所述实施例，但是不试图将所附权利要求的范围局限或以任何方式限制在所述细节中。本领域技术人员将容易清楚另外的优点和修改。因此，本发明在其广义方面不限于所示和所述的具体细节。因此，在不背离以下权利要求的精神和范围的情况下，可以脱离在此所述的细节。

Claims (15)

1.一种用于分配流体的流体分配系统的操作员的把手，包括：

适于由所述操作员把持的封装壳；

布置在所述封装壳内的第一接近传感器；

布置在所述封装壳内的第二接近传感器；以及

支撑在所述封装壳内并电连接所述第一接近传感器和所述第二接近传感器的启动电路，一旦检测到所述操作员的第一手指处于所述第一接近传感器附近以及所述操作员的第二手指处于所述第二接近传感器的附近，所述启动电路就产生能有效地使所述流体分配系统分配适量的流体的启动信号。

2.如权利要求1所述的流体分配器，其中，所述封装壳还包括电连接所述启动电路的灯，一旦探测到第一手指接近所述第一接近传感器，所述启动电路就供电给所述灯。

3.如权利要求1所述的流体分配器，其中，所述封装壳包括主体部分以及从所述主体部分延伸的把持部分，所述主体部分具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧，所述把持部分适于由所述操作员把持。

4.如权利要求3所述的流体分配器，其中，所述第一凹口和所述第二凹口每个都成形为容纳所述操作员的第一和第二手指中的一个手指。

5.如权利要求1所述的流体分配器，其中，所述主体部分的所述第一侧包括通过所述主体部分的第一区域与所述第一接近传感器隔开的第一凹口，所述主体部分的所述第二侧包括通过所述主体部分的第二区域与所述第二接近传感器隔开的第二凹口。

6.如权利要求5所述的流体分配器，其中，所述第一接近传感器布置在所述封装壳内，并邻近所述封装壳的所述第一侧且接近所述第一凹口，所述第二接近传感器布置在所述封装壳内，并邻近所述封装壳的所述第二侧且接近所述第二凹口。

7.如权利要求6所述的流体分配器，其中，所述第一接近传感器包括面向所述第一凹口的电极，并且所述第二接近传感器包括面向所述第二凹口的电极。

8.如权利要求1所述的流体分配器，其中，所述封装壳还适于支撑容纳待分配流体的容器。

9.一种从操作员把持的流体分配系统的把手操作用于分配流体的流体分配系统的方法，包括：

检测所述操作员的第一手指接近所述把手；

检测所述操作员的第二手指接近所述把手；以及

一旦同时检测到第一手指接近所述把手以及第二手指接近所述把手，就使所述分配系统分配适量的流体。

10.如权利要求9所述的方法，其中，在检测到第二手指的接近之前检测到第一手指的接近。

11.如权利要求9所述的方法，其中，在检测到第一手指的接近之前检测到第二手指的接近。

12.如权利要求9所述的方法，还包括：

一旦检测到第一手指的接近，就给所述流体分配器装有的灯通电。

13.如权利要求9所述的方法，其中，检测第一手指的接近还包括：

检测所述第一手指的接近，其中第一手指以非接触的关系与所述流体分配器隔开。

14.如权利要求9所述的方法，其中，检测第二手指的接近还包括：

检测所述第二手指的接近，其中第二手指以非接触的关系与所述流体分配器隔开。

15.如权利要求9所述的方法，其中，所述把手装有容纳流体的贮液器的容器，并且使所述流体分配系统分配适量的流体还包括：

一旦探测到所述操作员的第一手指处于所述第一接近传感器的附近以及所述操作员的第二手指处于所述第二接近传感器的附近，就产生启动信号；以及

将所述启动信号传递到所述流体分配系统，该启动信号能有效地使所述流体分配系统从所述容器分配适量的流体。