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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zum Abgeben eines flüssigen Materials in einer Unterdruckumgebung. In dieser Beschreibung wird angenommen, dass der Begriff „Unterdruckumgebung“ eine Vakuumumgebung einschließt.
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Stand der Technik
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Falls Bläschen in einem flüssigen Harz (flüssiges Material) in einem Schritt (wie zum Beispiel Vergießen oder Unterfülllen) des Aufbringens des flüssigen Materials auf ein Substrat vorhanden sind, an das ein Halbleiterbauteil usw. montiert sind, treten verschiedene nachteilige Einflüsse; zum Beispiel variiert eine Abgabemenge, eine Form und eine Position des aufgebrachten flüssigen Materials sind nicht konstant (insbesondere werden Zuglinien ungeordnet), das flüssige Material wird verstreut, da die Bläschen zu der gleichen Zeit ausgestoßen werden, zu der das flüssige Material abgegeben wird, und das überflüssige Material haftet sich an den Umgebungen eines Abgabeanschlusses einer Düse an.
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Als ein Beispiel von Verfahren zum Entfernen der voranstehend erwähnten nachteiligen Einflüsse der Bläschen ist ein Verfahren bekannt, das flüssige Material zum Entgasen in eine Vakuumumgebung zu platzieren. Gemäß dem allgemeinsten Entgasungsverfahren wird vor dem Beginn der Arbeit ein Behälter (Spritze) der flüssiges Material enthält und tatsächlich in der Arbeit verwendet wird, wie er ist, in einen anderen eingeschlossenen Behälter gegeben, und der eingeschlossene Behälter wird in einen Vakuumzustand evakuiert, um das flüssige Material zu entgasen. Hinsichtlich eines anderen Verfahrens ist ein Aufbringungsgerät vorgeschlagen, das einen inneren Raum aufweist, in dem die Anwendung des flüssigen Materials durchgeführt wird, und der innere Raum ist als eingeschlossener Raum ausgebildet und wird zum Entgasen des flüssigen Materials in einen Vakuumzustand evakuiert.
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Zum Beispiel offenbart das Patentdokument 1 ein Aufbringungsgerät für flüssiges Material mit einer Speicher-Abgabeeinheit, die ein flüssiges Material speichert und das flüssige Material durch einen Abgabeanschluss abgibt, und das flüssige Material auf ein Aufbringungsziel aufbringt, wobei das Aufbringungsgerät außerdem einen Aufbringungsraum hat, der zumindest die Speicher-Abgabeeinheit und das Aufbringungsziel umgibt, und ein Evakuierungssystem, das den Aufbringungsraum in einen Unterdruckzustand evakuiert, und wobei das flüssige Material von der Speicher-Abgabeeinheit zu dem Aufbringungsziel abgegeben wird, während der Aufbringungsraum in dem Unterdruckzustand gehalten ist.
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Das Patentdokument 2 offenbart ein Vakuumaufbringungsgerät mit einer Vakuumkammer, in der ein Zielprodukt für die Aufbringung eines flüssigen Harzes vorgesehen ist, und Aufbringen des flüssigen Harzes in einem Vakuumzustand zu einer vorbestimmten Position des Aufbringungszielprodukts von einem Spender, der eine Zufuhrquelle des flüssigen Harzes ist, wobei die Vakuumkammer, die das Aufbringungszielprodukt enthält, durch einen ersten Behälterabschnitt bestimmt ist, der das Aufbringungszielprodukt enthält und stützt, und einen zweiten Behälterabschnitt, an dem eine Düse des Spenders angebracht ist, wobei der erste Behälterabschnitt und der zweite Behälterabschnitt bestimmt sind, in einer X-Y-Ebene relativ beweglich zu sein, ohne einen luftdichten Zustand der Vakuumkammer zu zerstören, und wobei ein X-Y-Antrieb, der zumindest einen aus den ersten und zweiten Behälterabschnitten in der X-Y-Ebene bewegt und ein relativ planares Positionsverhältnis zwischen dem Aufbringungszielprodukt und der Düse variabel verursacht, außerhalb der Vakuumkammer installiert ist.
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Zitierungsliste
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2005-211874
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2007-111862
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In dem Fall einer Durchführung einer Aufbringungsarbeit unter Verwendung eines Abgabegeräts, das in einem Unterdruckraum angeordnet ist, wird, da die Unterdruckkraft immer auf einen Abgabeanschluss des Abgabegeräts wirkt, der sogenannte Schließmechanismus der Nadelart zum Öffnen und Schließen des Abgabeanschlusses angenommen, um eine genaue Abgabe zu realisieren, indem ein Ventilelement (Ventilstange) dazu gebracht wird, mit einem eine Öffnung aufweisenden Ventilsitz in Berührung oder von diesem entfernt zu sein, der mit dem Abgabeanschluss in Verbindung ist.
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In dem Schließmechanismus der Nadelart, falls die Bearbeitungsgenauigkeit (wie zum Beispiel Flachheit und Rundheit) von Berührungsabschnitten des Ventilelements und des Ventilsitzes niedrig ist, oder falls ein Verschleiß aufgrund einer langzeitigen Verwendung auftritt, entsteht ein Problem darin, dass eine Flüssigkeit aus dem Abgabeanschluss sogar in einem geschlossenen Zustand ausfließt. Insbesondere, wenn das Ventilelement und der Ventilsitz beide aus einem Metall hergestellt sind, wird ein Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Abgabeanschluss ein ernstes Problem aus dem Grund, dass Verformungsgrößen des Ventilelements und des Ventilsitzes, wenn diese in den geschlossenen Zustand gebracht werden, relativ klein sind, und dass das Ventilelement und der Ventilsitz in einigen Bereichen in einen berührungsfreien Zustand geraten.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Abgabe eines flüssigen Materials und ein Verfahren, das in der Lage ist, das Problem des Ausfließens von Flüssigkeit zu begegnen, das durch einen Schließfehler verursacht wird, der auftreten kann, wenn das Abgabegerät in einer Unterdruckumgebung vorgesehen ist, bereitzustellen.
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Lösung des Problems
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Die Verwendung eines elastischen Materials (zum Beispiel Kautschuk) um den Ventilsitz auszuführen, ist erwünscht mit der Absicht, eine Schließleistungsfähigkeit (Dichtleistungsfähigkeit) in einem sitzenden Zustand des Ventilelements zu verbessern. Jedoch wurde herausgefunden, dass, da der aus dem elastischen Material hergestellte Ventilsitz aufgrund der wegen dem Ventilsitz stoßenden Ventilstange übermäßig verformt wird, der Ventilsitz zu einem derartigen Ausmaß verformt wird, dass er in den Abgabeströmungspfad gerät, und somit die folgenden Probleme verursacht. Wenn die Ventilstange abgesenkt wird, wird eine Flüssigkeit in einer Menge entsprechend der Verformung des Ventilsitzes übermäßig abgegeben, und wenn die Ventilstange angehoben wird, wird die Abgabe der Flüssigkeit aufgrund der Notwendigkeit verzögert, die Rückstellung von der Verformung mit dem Voranschreiten der Flüssigkeit zu kompensieren. Die voranstehend beschriebene übermäßige Abgabe der Flüssigkeit und die Verzögerung der Abgabe der Flüssigkeit können die Abgabegenauigkeit verschlechtern.
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Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass das Auftreten einer Verformung (hauptsächlich eine Ausdehnung) einer Spannung und einer Dehnung des Ventilsitzes aufgrund von Wärme weiter die Abgabegenauigkeit beeinträchtigt.
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Aus Versuchen, ein Ventilsitzelement auszubilden, das den Ventilsitz bestimmt, unter Verwendung eines Kunststoffs, der härter als Kautschuk ist, wurde bestätigt, dass die Schließleistungsfähigkeit in dem sitzenden Zustand des Ventilsitzes nicht ausreichend ist, und dass die Flüssigkeit aus dem Abgabeanschluss ausfließt. Das voranstehende Ergebnis ist vermutlich auf den Grund zurückzuführen, dass, wenn eine Dicke des Ventilsitzelementes in einer Wirkrichtung der Kraft, die von der Ventilstange aufgebracht wird, relativ groß ist, es schwierig ist, das Ventilsitzelement zu verformen, und die Schließleistungsfähigkeit reduziert ist. Wenn andererseits eine von der Ventilstange aufgebrachte Druckkraft erhöht wird, wird eine Verformungsgröße des Ventilsitzelements erhöht, und dieser Anstieg der Verformungsgröße wird geschätzt, nicht nur ähnliche Probleme zu denen zu verursachen, die in dem voranstehend beschriebenen Fall des Ventilsitzelements beschrieben wurden, das aus Kunststoff hergestellt ist, sondern auch als die Lebensdauer der Ventilstange und des Ventilsitzelements verkürzend eingeschätzt.
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Durch einen Versuch- und Irrtumprozess hat der Erfinder eine Idee erlangt, einen Harzfilm zu verwenden, um die Schließleistungsfähigkeit mit einer minimalen Verformungsgröße zu verbessern, und hat die vorliegende Erfindung erlangt. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung ist durch die folgenden technischen Merkmale bestimmt.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Gerät zur Abgabe eines flüssigen Materials bereit, das in einem Unterdruckraum verwendet wird, wobei das Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials einen Speicherbehälter umfasst, der ein flüssiges Material speichert, eine Zufuhrquelle für verdichtetes Gas, die einen Speicherbehälter mit einem Druck beaufschlagt, eine Düse, die einen Abgabeströmungspfad aufweist, eine sich hin- und herbewegende Ventilstange, ein Stellgerät, das die Ventilstange antreibt, einen Ventilsitz, der eine Verbindungsbohrung aufweist, die mit dem Abgabeströmungspfad in Verbindung ist, und ein Abgabesperrgerät, das das Stellglied steuert, die Verbindungbohrung durch ein unteres Ende der Ventilstange zu öffnen und zu schließen, wobei das Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials außerdem einen Harzfilm umfasst, der an dem unteren Ende der Ventilstange vorgesehen ist, und einen Harzfilm, der an einer oberen Oberfläche des Ventilsitzes vorgesehen ist, wobei der spätere Harzfilm eine Durchgangsbohrung aufweist, der mit der Verbindungsbohrung in Verbindung ist.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann der Harzfilm aus einem Harz hergestellt sein, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das untere Ende der Ventilstange und der Ventilsitz aufweist.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe eines flüssigen Materials kann der Harzfilm eine Dicke von 10 bis 1000 µm aufweisen.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann das untere Ende der Ventilstange oder die obere Oberfläche des Ventilsitzes mit dem Harzfilm in eine ebene Berührung geraten. In diesem Fall ist bevorzugt das untere Ende der Ventilstange flach, und die obere Oberfläche des Ventilsitzes ist flach.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann die Zugspannung des Harzfilms nicht weniger als 50 MPa sein. In diesem Fall ist der Harzfilm bevorzugt aus einem Ingenieurkunststoff hergestellt, und/oder das untere Ende der Ventilstange und des Ventilsitzes sind jeweils aus einem Metall hergestellt.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann der Ventilsitz durch ein Ventilsitzelement bestimmt sein, das mechanisch befestigt ist. In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann das Abgabesperrgerät eine Beschleunigungszeit Au steuern, in der das Anheben der Ventilstange durch das Stellglied innerhalb eines Bereichs von 2 bis 300 [ms] zu halten ist, und somit die Erzeugung von Bläschen verhindern, die mit dem Ansteigen der Ventilstange verursacht werden. In diesem Fall steuert bevorzugt das Abgabesteuergerät eine Sollgeschwindigkeit V1 , dass das Anheben der Ventilstange durch das Stellglied innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 30 [mm/s] zu halten ist, und/oder steuert eine Beschleunigungszeit Ad in dem Absenken der Ventilstange durch das Stellglied, das sich innerhalb eines Bereichs von 2 bis 300 [ms] gehalten ist.
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In dem voranstehend erwähnten Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials steuert das Abgabesteuergerät die Beschleunigungszeit Au in dem Anheben der Ventilstange und die Beschleunigungszeit Ad in dem Absenken der Ventilstange durch das Stellglied, dass sie gleich sind.
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In dem voranstehend beschriebenen Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann das Stellglied unter Verwendung aus einer Antriebsquelle eines Motors angetrieben sein, der in der Lage ist, eine vorgerückte Position der Ventilstange mit dem Abgabesteuergerät zu steuern. In diesem Fall wird das Stellglied bevorzugt durch Verwendung als Antriebsquelle von Einem angetrieben, das aus einem Schrittmotor, einem Servomotor und einem Linearmotor ausgewählt ist.
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Das voranstehend beschriebene Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials kann außerdem einen Positionserfassungsmechanismus umfassen, der erfasst, dass das untere Ende der Ventilstange sich an einer den Ventilsitz schließenden Position befindet. In diesem Fall umfasst bevorzugt der Positionserfassungsmechanismus ein Gleitelement, das mit dem Stellglied verbunden ist, einen Rutscher, der mit dem Gleitelement verbunden ist, einen Sensormechanismus, der erfasst, dass das Gleitelement sich in einer vorbestimmten Position befindet, ein Stangenverbindungselement, das mit der Ventilstange verbunden ist, und in Berührung mit dem Rutschelement in einer brennbaren Weise angeordnet ist, und ein elastisches Element, das eine Vorspannkraft aufbringt, um das Stangenverbindungselement und das Rutschelement miteinander in einer trennbaren Weise in Berührung zu halten, wobei, wenn eine Kraft zum Wirken zum weiteren Vorrücken der Ventilstange durch das Stellglied aufgebracht wird, nachdem die Ventilstange mit dem Ventilsitz in Berührung gebracht worden ist, das Rutschelement von dem Stangenverbindungselement weg nach unten bewegt wird, und das untere Ende der Ventilstange, das sich an der den Ventilsitz schließenden Position befindet, durch Erfassen der Bewegung des Rutschelements nach unten mit dem Sensormechanismus erfasst wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Aufbringungsgerät bereit, das das voranstehend beschriebene Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials umfasst, einen Arbeitstisch, auf dem ein Werkstück zu platzieren ist, ein Relativantriebsgerät, das das Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials und den Werktisch relativ zueinander bewegt, eine Abdeckung, die einen Unterdruckraum bestimmt, in dem das Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials, der Werktisch und das Relativantriebsgerät angeordnet sind, ein Druckherabsetzungsgerät, das innerhalb der Abdeckung einen Unterdruck erzeugt, und ein Antriebssteuergerät, das das Relativantriebsgerät steuert.
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In dem voranstehend erwähnten Aufbringungsgerät kann das Druckherabsetzungsgerät eine Vakuumpumpe sein.
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Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Aufbringungsverfahren unter Verwendung des voranstehend beschriebenen Aufbringungsgeräts bereit, wobei das flüssige Material auf das Werkstück aufgebracht wird, während das Werkstück und das Gerät zur Abgabe des flüssigen Materials relativ zueinander in einem Zustand bewegt werden, in dem ein innerer Raum der Abdeckung unter dem Unterdruck durch das Druckherabsetzungsgerät gehalten ist.
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In dem voranstehend erwähnten Aufbringungsverfahren kann der innere Raum der Abdeckung im Wesentlichen sich unter einem Vakuum befinden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Problem des Ausfließens von Flüssigkeit aus einem Abgabeanschluss in einem Zustand geschlossenen Ventils in einer Unterdruckumgebung gelöst werden, da die Ventilstange den Ventilsitz mit dem dazwischen befindlichen Harzfilm berührt.
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Außerdem können nachteilhafte Einflüsse auf die Abgabegenauigkeit minimiert werden, da in dem Zustand geschlossenen Ventils im Wesentlichen lediglich der Harzfilm verformt wird, um die Schließleistungsfähigkeit zu verbessern.
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Figurenliste
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- Die 1 ist eine teilweise Schnittansicht eines Abgabegeräts gemäß einer ersten Ausgangsform.
- Die 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C in der 1, wenn sie in einer durch einen Pfeil bezeichneten Richtung betrachtet wird.
- Die 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs A in der 1.
- Die 4 ist eine erläuternde Ansicht, die bezeichnet wird, um einen Betrieb eines Anhebens einer Ventilstange in dem Abgabegerät gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern.
- Die 5 ist eine erläuternde Ansicht, die bezeichnet wird, um einen Betrieb eines Absenkens der Ventilstange in dem Abgabegerät gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern.
- Die 6 ist eine erläuternde Ansicht, die bezeichnet wird, um einen Betrieb einer Erfassung einer Berührung der Ventilstange in dem Abgabegerät gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern.
- Die 7 ist ein Graph (Diagramm), das bezeichnet wird, um Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten zu erläutern, wenn die Ventilstange angehoben wird.
- Die 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufbringungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform.
- Die 9 stellt in einem vergrößerten Maßstab ein Ventilsitzelement und darum herum eine teilweise Schnittansicht eines Abgabegeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform dar.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Ein Abgabegerät 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Abgabegerät der Art, das ein flüssiges Material durch eine Öffnung einer Verbindungsbohrung 7 in einem Ventilsitzelement 6 und eine Durchgangsbohrung 302 in einem Harzfilm 301 mit einer Betätigung eines Anhebens einer Ventilstange 21 abgegeben wird, und das die Abgabe des flüssigen Materials durch Schließen der Verbindungsbohrung 7 und der Durchgangsbohrung 302 mit einer Betätigung einer Absenkung der Ventilstange 21 angehalten wird. Das Abgabegerät 1 wird in einem Unterdruckraum in einem an ein Aufbringungsgerät 101 montierten Zustand verwendet. Das Abgabegerät 1 kann die Erzeugung von Bläschen verhindern, indem es eine Betätigung eines elektrischen Stellglieds 28 mit einem Abgabesteuergerät 33 steuert, und dabei eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung der Ventilstange 21 anpasst. Das Abgabegerät 1 hat einen Positionserfassungsmechanismus 34, um eine Position zu erfassen, wo die Ventilstange 21 mit dem Harzfilm 301 in Berührung gerät. Somit können die Verbindungsbohrung in dem Ventilsitzelement 6 und die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 sogar zuverlässig geschlossen werden, wenn ein Verschleiß der Ventilstange 21 oder in dem Ventilsitzelement 6 auftritt.
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Im Folgenden wird eine Struktur des Abgabegeräts 1 zuerst beschrieben, und dann wird ein Betrieb des Abgabegeräts 1 beschrieben.
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Struktur
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Die 1 ist eine teilweise Schnittansicht des Abgabegeräts gemäß einer ersten Ausführungsform. Die 2 ist eine Spätansicht entlang einer Linie C-C in der 1, wenn sie in einer durch einen Pfeil bezeichneten Richtung betrachtet wird. Die 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in der 1. In der folgenden Beschreibung ist die Stellgliedseite (rechte Seite) in der 2 eine „Rückseite“ genannt, die Seite (linke Seite) gegenüber der Stellgliedseite relativ zu einer Mittelachse wird eine „Vorderseite“ genannt, und rechte und linke Oberflächen, die zwischen einer rückwärtigen Oberfläche und einer vorderen Oberfläche positioniert sind, werden in einigen Fällen „seitliche Oberflächen“ genannt.
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Das Abgabegerät 1 hat einen Speicherbehälter (Spritze) 2, eine Düse 3, ein Düsenanbringungselement 5, das Ventilsitzelement 6, den Harzfilm 301, ein unteres Körperelement 10, den Positionserfassungsmechanismus 34 und den Harzfilm 301.
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Der in der ersten Ausführungsform verwendete Speicherbehälter 2 ist allgemein eine aus Harz hergestellte Spritze, die einen Flansch 9 an einem oberen Ende und ein inneres Rohr 8 an einem unteren Ende aufweist. Jedoch kann stattdessen eine aus Metall hergestellte Spritze (zum Beispiel aus rostfreiem Stahl) stattdessen verwendet werden. Die Ventilstange 21 ist durch den Speicherbehälter 2 eingefügt, und ein innerer Raum des inneren Rohrs 8 definiert eine Stangenspitzeneinfügebohrung. Das Düsenanbringungselement 5, das Ventilsitzelement 6, der Harzfilm 301 und die Düse 3 sind an dem inneren Rohr 8 angebracht. Die Düse 3 ist ein rohrartiges Element, und ein innerer Raum der Düse 3 definiert einen Abgabeströmungsapparat 4. Das Düsenanbringungselement 5 ist in das untere Ende der Spritze 2 geschraubt, wodurch die Spritze 2 und der Abgabeströmungsapparat 4 in der Düse 3 miteinander über das Ventilsitzelement 6 und den Harzfilm 301 in Verbindung sind.
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Das Düsenanbringungselement 5 ist ein zylindrisches Metallelement, und es weist in einem hohen Abschnitt eine Durchgangsbohrung auf, in die die Düse 3 eingefügt ist.
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Das Ventilsitzelement 6 ist ein scheibenförmiges Element, das eine obere Oberfläche aufweist, die einen Ventilsitz bestimmt. Das Ventilsitzelement 6 ist an eine Aussparung in dem Düsenanbringungselement 5 gepasst, und ist mechanisch in einem zwischen dem Düsenanbringungselement 5 und dem inneren Rohr 8 an dem unteren Ende der Spritze 2 eingefügten Zustand befestigt. Das Ventilsitzelement 6 weist die Verbindungsbohrung 7 auf, die einen Durchmesser ∅ von zum Beispiel 0,05 bis 0,3 mm aufweist, und verbindet die Spritze 2 und den Abgabeströmungspfad 4 in der Düse 3 miteinander. Das Ventilsitzelement 6 ist bevorzugt aus einem Material zum Beispiel einem Metall hergestellt, das im Wesentlichen durch ein Drücken der Ventilstange 21 nicht verformt wird.
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Der Harzfilm 301 ist ein scheibenförmiger Film und ist zwischen dem Ventilsitzelement 6 und der Ventilstange 21 vorgesehen. Der Harzfilm 301 ist fest in einem zwischen dem Ventilsitzelement 6 und dem inneren Rohr 8 an dem unteren Ende der Spritze 2 eingefügten Zustand gehalten. Details des Harzfilms 301 werden später beschrieben.
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Das untere Körperelement 10 ist ein scheibenartiges Element mit einem Einfügeabschnitt 12, der nach unten gerichtet ist, einem vorspringenden Abschnitt 207, der nach oben gerichtet ist, und einer sich vertikal erstreckenden zweiten Buchseneinfügebohrung 213. Ein Gaszufuhrgelenk 19 ist mit einer seitlichen Oberfläche des unteren Körperelements 10 verbunden. Ein Flanschstützelement 11, das eine hakenartige Form aufweist, ist an einer unteren Oberfläche des unteren Körperelements 10 vorgesehen, und es hält den an dem oberen Ende der Spritze 2 ausgebildetem Flansch 9. Die Einfügebohrung 12 weist eine kreisförmige Säulenform auf, die den gleichen Durchmesser wie der innere Durchmesser der Spritze 2 aufweist, und ist in die Spritze 2 eingepasst.
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Ein Raum oberhalb des unteren Körperelements 10 ist bevorzugt mit einer nicht dargestellten Abdeckung zum Sicherstellen von Sicherheit, Staubsicherheit usw. bedeckt.
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Die Ventilstange 21 ist ein lineares Element, das eine Länge aufweist, die sich von einer Position nahe des Ventilsitzelements 6 zu einer Position nahe des Stellglieds 28 erstreckt, und ist durch eine erste Buchse 208, eine zweite Buchse 209, ein Stangenverbindungselement 221, ein erstes Befestigungselement 222, ein zweites Befestigungselement 223 und ein elastisches Element 224 eingefügt. Ein unterer Endabschnitt der Ventilstange 21 weist eine kleinere Breite (Durchmesser) als das innere Spritzenrohr 8 auf, und ein Spalt zwischen einer inneren Wand des inneren Rohrs 8 und einer seitlichen Randoberfläche der Ventilstange 21 ist mit dem flüssigen Material gefüllt. Die Ventilstange 21 in dieser Ausführungsform ist durch eine mit Stufen ausgebildete Stange bestimmt, die einen oberen Abschnitt in der Form eines säulenartigen Elements großen Durchmessers und einen unteren Abschnitt in der Form eines Kreissäulenelements kleinen Durchmessers aufweist. Jedoch kann die Ventilstange 21 durch ein stangenartiges Element bestimmt sein, das über seine gesamte Länge den gleichen Durchmesser aufweist. Die Ventilstange 21 ist bevorzugt aus einem Material hergestellt, zum Beispiel aus einem Metall, das im Wesentlichen nicht verformt wird, indem die Ventilstange 21 gegen das Ventilsitzelement 6 und den Harzfilm 301 sitzt.
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Die erste Buchse 208 und die zweite Buchse 209 sind rohrförmige Elemente zum Stützen der Ventilstange 21, während sie die äußere Randoberfläche der Ventilstange 21 gleitfähig berührt, und sie funktionieren als Führungselemente, um ein Taumeln der Ventilstange 21 zu verhindern. Mit anderen Worten ist mit der Führung der ersten Buchse 208 und der zweiten Buchse 209 eine Stabilität der geraden Bewegung der Ventilstange 21 verbessert, und die Berührungsposition zwischen dem unteren Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitzelement 6 ist an einer Verschiebung verhindert. Somit sind die entsprechenden Mitten der Spitze der Ventilstange 21, der Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6 und der Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 gerade miteinander ausgerichtet, und das Auftreten eines Ausfließens von Flüssigkeit ist verhindert-
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Die zweite Buchseneinfügebohrung 213 dringt durch eine Mitte des unteren Körperelements 10 von einer oberen Oberfläche des vorspringenden Abschnitts 207 zu einer unteren Oberfläche des Einfügeabschnitts 12 durch, die untere Oberfläche entspricht einem unteren Ende der zweiten Buchseneinfügebohrung 213. Ein Durchmesser der zweiten Buchseneinfügebohrung 213 ist im Wesentlichen gleich zu dem der zweiten Buchse 209, aber ein Abschnitt der zweiten Buchseneinfügebohrung 213 näher an seinem unteren Ende weist einen kleineren Durchmesser als den der zweiten Buchse 209 und größer als den der Ventilstange 21) auf. Eine durch diesen Abschnitt ausgebildete Stufe stützt die zweite Buchse 209. Ein zweiter Buchsenhalter 211 zum festen Halten der zweiten Buchse 209 ist an einem oberen Ende der zweiten Buchseneinfügebohrung 213 vorgesehen.
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Eine nicht dargestellte Verbindungsbohrung zum Verbinden des Inneren der Spritze 2 und eines Strömungspfads 18 für verdichtetes Gas miteinander ist in dem Einfügeabschnitt 12 ausgebildet, und verdichtetes Gas wird durch die Verbindungsbohrung in die Spritze 2 zugeführt. Ein Dichtelement 214 zum Verhindern eines Ausfließens des verdichteten Gases nach außen ist über einer äußeren Oberfläche der Einfügebohrung 12 nahe von deren unterem Ende vorgesehen.
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Ein äußerer Rahmen 201, der im Wesentlichen eine rechteckige Parallelepipedform mit einem inneren Raum aufweist, ist oberhalb des unteren Körperelements 10 vorgesehen, und er hat einen später beschriebenen Positionserfassungsmechanismus 34.
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Eine Passbohrung 202 ist in einem unteren Abschnitt des äußeren Rahmens 201 ausgebildet, und der vorspringende Abschnitt 207, der von einer oberen Oberfläche des unteren Körperelements 10 vorspringt, ist fest an die Passbohrung 202 gepasst.
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Ein Erstreckungsabschnitt 204 ist auf einer oberen Oberfläche des äußeren Rahmens 201 bereitgestellt, und die erste Buchse 208 zum Stützen der Ventilstange 21 in einer linearbeweglichen Weise ist in dem Erstreckungsabschnitt 204 vorgesehen. Eine erste Buchseneinfügebohrung 212 in Verbindung mit dem inneren Raum des äußeren Rahmens 201 ist in dem Erstreckungsabschnitt 204 vorgesehen. Hinsichtlich der voranstehend beschriebenen zweiten Buchseneinfügebohrung 213 ist die erste Buchseneinfügebohrung 212 ebenfalls durch einen Abschnitt großen Durchmessers und einen Abschnitt kleinen Durchmessers bestimmt, und eine Stufe zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers stützt die erste Buchse 208. Ein erster Buchsenhalter 210 zum festen Halten der ersten Buchse 208 ist an einem oberen Ende der ersten Buchseneinfügebohrung 212 vorgesehen. Eine Öffnung 206, durch die eine Stellgliedstange 31 und ein Stellgliedstützelement 215 einzufügen sind, ist in einem oberen Abschnitt des äußeren Rahmens 201 an der Rückseite des Erstreckungsabschnitts 204 ausgebildet.
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Eine seitliche Oberfläche des äußeren Rahmens 201 (linke seitliche Oberfläche in der 1, aber es kann auch eine rechte seitliche Oberfläche sein, ohne auf die linke seitliche Oberfläche begrenzt zu sein) ist geöffnet, und eine Anbringungsscheibe 44 ist vorgesehen, um die geöffnete seitliche Oberfläche über eine bestimmte Größe zu bedecken, während sie eine Öffnung 203 ausbildet. Der Sensor 43 ist fest an einer inneren Oberfläche der Anbringungsscheibe 44 vorgesehen. Der Sensor 43 in der ersten Ausführungsform ist ein Photosensor, aber eine andere Art von Sensor wie zum Beispiel ein Fasersensor, ein photoelektrischer Sensor oder ein Annäherungssensor (einer mit hoher Frequenz oszillierender Art oder einer Kondensatorart) kann ebenfalls verwendet werden.
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Der äußere Rahmen 201 ist nahezu vollständig auf der Vorderseite geöffnet, und die Arbeit für Wartung und Anpassung kann durch eine vorderseitige Öffnung durchgeführt werden (siehe die 2).
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Ein rückwärtiger Abschnitt 205 des äußeren Rahmens 201 ist nach oben zu einer weiter rückwärts liegenden Position als das untere Körperelement 10 vorragend (siehe 2). Das Stellgliedstützelement 215 in der Form einer Scheibe ist auf der vorderen (inneren) Seite des rückwärtigen Abschnitts 205 vorgesehen. Das Stellgliedstützelement 215 erstreckt sich von einer Position nahe einem unteren Ende eines Rutschers 216 zu einer Position oberhalb des Erstreckungsabschnitts 204, und stützt das Stellglied 28 oberhalb des äußeren Rahmens 201. Der Rutscher 216, der in der Lage ist, sich über eine Gleitschiene 217 zu bewegen, ist an der Vorderseite des Stellgliedstützelements 215 vorgesehen. Der Rutscher 216 ist mit der Stellgliedstange 31 und dem inneren Rahmen 218 gekoppelt.
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Zum Beispiel können ein Schrittmotor, ein Servomotor oder ein linearer Motor als das Stellglied 28 verwendet werden. Die Verwendung eines derartigen Motors als das Stellglied 28 ist es, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung in der Betätigung der Ventilstange 21 zu steuern, die durch das Stellglied 28 angetrieben ist. In dieser Ausführungsform ist das Stellglied 28 durch einen mit einem Drehmelder ausgestatteten Schrittmotor bestimmt, und die Geschwindigkeit und die Beschleunigung in der Betätigung der Ventilstange 21 werden gesteuert. Eine Steuerverdrahtung 32 für eine Verbindung mit dem Abgabesteuergerät 33, das die Betätigung des Stellglieds 28 steuert, ist mit einem oberen Endabschnitt des Stellglieds 28 verbunden.
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Der innere Rahmen 218 ist eine Größe kleiner als der äußere Rahmen 201 und weist eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform mit einem inneren Raum auf. Der innere Rahmen 218 ist mit dem Rutscher 216 gekoppelt, und funktioniert als ein zusammen mit dem Rutscher 216 sich bewegendes Rutschelement.
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Der innere Rahmen 218 ist nahezu vollständig auf der Vorderseite ähnlich zu dem äußeren Rahmen 201 geöffnet.
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Eine erste Durchgangsbohrung 219 ist in einem oberen Abschnitt des inneren Rahmens 218 ausgebildet, und eine zweite Durchgangsbohrung 220 ist in einem unteren Abschnitt des inneren Rahmens 218 ausgebildet. Die Ventilstange 21 erstreckt sich, um durch beide Durchgangsbohrungen (219, 220) durchzuführen. Ein Durchmesser der ersten Durchgangsbohrung 219 ist größer als der der Ventilstange 21, und ermöglicht somit der Ventilstange 21 sich vertikal durch die erste Durchgangsbohrung 219 in einem berührungslosen Verhältnis durchzubewegen. Das zweite Befestigungselement 223, das einen kleineren Durchmesser als die zweiten Durchgangsbohrung 220 aufweist, ist durch die zweite Durchgangsbohrung 220 eingefügt.
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Das Stangenverbindungselement 221 ist an dem inneren Raum des inneren Rahmens 218 angeordnet, und die Ventilstange 21 ist fest durch eine Durchgangsbohrung in dem Stangenverbindungselement 221 eingefügt. Wenn der Rutscher 216 vertikal bewegt wird, wird der mit dem Rutscher 216 gekoppelte innere Rahmen 218 zusammen bewegt, wodurch die Ventilstange 21 ebenfalls vertikal über das Stangenverbindungselement 221 bewegt wird.
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Das Stangenverbindungselement 221 ist an der Ventilstange 21 in einem Zustand befestigt, in dem das erste Befestigungselement 222 und das zweite Befestigungselement 223 fest das Stangenverbindungselement 221 von oberhalb und unterhalb zwischen sich aufnehmen. Noch genauer sind Gewinde in der äußeren Randoberfläche der Ventilstange 21 in ihren Abschnitten ausgebildet, an denen die Befestigungselemente (222, 223) angebracht sind, und diese Gewinde können mit in den inneren Randoberflächen der Befestigungselemente (222, 223) ausgebildeten Gewinden in Eingriff sein. Deswegen kann das Stangenverbindungselement 221 durch Anpassen der Position der Befestigungselemente (222, 223) an einer gewünschten Position befestigt werden. Die Position des Stangenverbindungselements 221 ist bevorzugt derart angepasst, dass, wenn das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitzelement 6 in Berührung gerät (nämlich, wenn es die voranstehend beschriebene Berührungsposition erreicht), eine Bodenoberfläche des Stangenverbindungselements 221 mit einer inneren Bodenoberfläche (obere Oberfläche des unteren Abschnitts) des inneren Rahmens 218 in Berührung gerät (wie durch einen Zustand dargestellt ist, der in der 1 oder in der 2 gezeigt ist).
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Ein Verfahren der Befestigung des Stangenverbindungselements 221 ist nicht auf das voranstehend beschriebene begrenzt. Das Stangenverbindungselement 221 kann in zwei Teile geteilt sein und durch festes dazwischen Aufnehmen der Ventilstange 21 zwischen den zwei Teilen von vorne und hinten befestigt sein.
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Das elastische Element 224, durch das die Ventilstange 21 und das erste Befestigungselement 222 eingefügt sind, ist zwischen dem Stangenverbindungselement 221 und einer obersten Oberfläche des inneren Rahmens 218 vorgesehen. Ein Ende des elastischen Elements 224 ist gegen die oberste Oberfläche des inneren Rahmens 218 in Anlage, und das andere Ende des elastischen Elements 224 ist gegen eine obere Oberfläche des Stangenverbindungselements 221 in Anlage, und spannt somit die Ventilstange 21 über das Stangenverbindungselement 221 nach unten vor. Eine Aussparung, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das elastische Element 224 aufweist, ist in der oberen Oberfläche des Stangenverbindungselements 221 ausgebildet, und ein Endabschnitt des elastischen Elements 224 ist an die Aussparung gepasst, um in einer nicht verschieblichen Weise gestützt zu sein. Ungleich zu dieser Ausführungsform kann eine Aussparung, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das elastische Element 224 aufweist, in der obersten Oberfläche des inneren Rahmens 218 ausgebildet sein, gegen die das obere Ende des elastischen Elements 224 in Anlage ist. Das elastische Element 224 in dieser Ausführungsform ist eine Spiralfeder und weist eine repulsive (kompressive) Kraft Pii gleichwertig zu der Kraft auf, die erforderlich ist, um die Ventilstange 21, das Stangenverbindungselement 221, das erste Befestigungselement 222 und das zweite Befestigungselement 223 zu bewegen.
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Da in der ersten Ausführungsform die erste Buchse 208, das elastische Element 224, das Stangenverbindungselement 221, die zweite Buchse 209, das Ventilsitzelement 6 und die Düse koaxial mit einer Mittelachse 225 der Ventilstange 21 vorgesehen sind, ist keine Momentlast auf die Ventilstange 21 aufgebracht. Deswegen ist die Stabilität der geraden Bewegung der Ventilstange 21 verbessert, ein Taumeln des unteren Endes der Ventilstange 21 ist reduziert, und eine Verschiebung der Berührungsposition der Ventilstange 21 mit sowohl dem Ventilsitzelement 6 wie auch dem Harzfilm 301 ist reduziert. Mit anderen Worten, die Spitze der Ventilstange 21 kann zuverlässig die Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6 und die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 schließen.
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Darüber hinaus sind die Buchsen (208, 209) zum Stützen der Ventilstange 21 in einer linearbeweglichen Weise nicht nur in einem Mittelabschnitt der Ventilstange 21 (wie durch die zweite Buchse 209 dargestellt) angeordnet, sondern ebenfalls in einem Endabschnitt der Ventilstange 21 (wie durch die erste Buchse 208 dargestellt ist). Diese Anordnung trägt zum weiteren Verbessern der Stabilität der geraden Bewegung der Ventilstange 21 bei, reduziert das Taumeln des unteren Endes der Ventilstange 21, und reduziert die Verschiebung der Berührungsposition der Ventilstange 21 sowohl mit dem Ventilsitzelement 6 wie auch dem Harzfilm 301.
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Zusätzlich kann das Taumeln des unteren Endes der Ventilstange 21 in einigen Fällen weiter reduziert werden, indem ein Abstand von der ersten Buchse 208 zu der zweiten Buchse 209 im Wesentlichen gleich einem Abstand von der zweiten Buchse 209 zu einem Punkt geschlossenen Ventils (das heißt einem Berührungspunkt zwischen dem Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitzelement 6) eingestellt wird.
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Die 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in dem Abgabegerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform in der 1. Der Harzfilm 301 wird im Folgenden im Detail mit Bezug auf die 3 beschrieben.
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Der Harzfilm 301, der eine scheibenartige Form aufweist, ist zwischen dem Ventilsitzelement 6 und der Ventilstange 21 vorgesehen, und ist fest in einem Zustand gehalten, indem er zwischen dem Ventilsitzelement 6 und dem inneren Rohr 8 an dem unteren Ende der Spritze 2 eingefügt ist. Wenn Bauteile mechanisch befestigt sind, wie es in dieser Ausführungsform der Fall ist, ist das Austauschen von Verbrauchsgütern wie zum Beispiel dem Ventilsitzelement 6 und dem Harzfilm 301 erleichtert.
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Die Durchgangsbohrung 302, die die gleiche Form aus einer Draufsicht (gleicher Durchmesser in dieser Ausführungsform) wie die Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6 aufweist, ist an einer Mitte des Harzfilms 301 ausgebildet. Der Speicherbehälter 2 und der Abgabeströmungspfad 4 sind miteinander durch die Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6 und der Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 in Verbindung.
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Eine Dicke des Harzfilms 301, das heißt eine Größe des Harzfilms 301 in einer Bewegungsrichtung der Ventilstange 21 ist eingestellt, relativ dünn zu sein, um eine geeignete Verformung des Harzfilms 301 zu verursachen. Noch genauer ist hierin offenbart, dass die Dicke des Harzfilms 301 zum Beispiel 10 bis 1000 µm und bevorzugt 50 bis 100 µm beträgt. Aus einem anderen Gesichtspunkt betrachtet ist hierin offenbart, dass die Dicke des Harzfilms 301 zum Beispiel auf 1/10 oder weniger und bevorzugt 1/100 oder weniger einer Dicke des Ventilsitzelements 6 eingestellt ist. Durch das Einstellen der Dicke des Harzfilms 301, dünn zu sein, wird der Harzfilm 301 durch die Druckkraft der Ventilstange 21 leicht verformt, während eine Verformungsgröße des Harzfilms 301 auf einen kleineren Wert unterdrückt werden kann. Die Einfachheit der Verformung des Harzfilms 301 ist wirkungsvoll dem Ausfließen des flüssigen Materials zu begegnen und eine kleinere Verformungsgröße ist wirkungsvoll zu einer Verbesserung der Abgabegenauigkeit beizutragen.
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Der Harzfilm 301 ist bevorzugt aus einem Ingenieurkunststoff hergestellt, dessen mechanische Festigkeit und Wärmewiderstand überlegen sind. Der Ingenieurkunststoff ist ein allgemeiner Begriff für Kunststoffe, der eine hohe mechanische Festigkeit (zum Beispiel 50 bis 200 MPa) und einen hohen Wärmewiderstand aufweisen. Beispiele des Ingenieurkunststoffs sind Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyacetal (POM), Polybutylen-Terephtalat (PBT), modifizierter Polyethyleneter (m-PPE), glasfaserverstärktes Polyethylenterephtalat (GF-PET), Flurharz (FR), Polyphenylensulfid (PPS), flüssiges Kristallpolymer (LCP), Polyarylat (PAR), Polysulfon (PSF), Polyetersulfon (PES), Polyeter-Etherketon (PEEK), Polyimid (PI), Polyetherimid (PEI), Polyamidemid (PAE), Polyethylen mit einem sehr hohen Molekülgewicht (UHPE) und syndiotaktisches Polystyren (SPS). Bevorzugt ist eines dieser Beispiele als geeignet abhängig von physikalischen Eigenschaften des flüssigen Materials, das verwendet wird, und anderen erforderlichen Eigenschaften (wie zum Beispiel mechanischer Festigkeit, Wärmewiderstand und Verschleißwiderstand) ausgewählt. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform Polyimid verwendet.
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Eine Oberfläche (obere Oberfläche) des Harzfilms 301, der mit der Ventilstange 21 in Berührung gerät, ist flach. Andererseits ist das untere Ende der Ventilstange 21 ebenfalls flach und weist einen größeren Durchmesser als die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 auf. Deswegen gerät das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Harzfilm 301 in ebene Berührung. Das untere Ende der Ventilstange 21 muss nicht notwendigerweise flach sein (es kann nämlich zum Beispiel kugelförmig sein). Jedoch kann die Schließleistungsfähigkeit verbessert werden, indem das untere Ende der Ventilstange 21 in ebene Berührung mit einem Kantenabschnitt der Durchgangsbohrung 302 gebracht wird, anstelle des unteren Ende der Ventilstange 21 in einer Punktberührung mit dem Kantenabschnitt der Durchgangsbohrung 302 zu bringen.
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Die untere Endoberfläche der Ventilstange 21 muss gerade eine Größe aufweisen, die in der Lage ist, die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 zu schließen. Zum Beispiel ist hierin offenbart, dass die untere Endoberfläche der Ventilstange 21 einen Durchmesser aufweist, der 1,5 bis 20 Mal und bevorzugt 3 bis 15 Mal dem Durchmesser der Durchgangsbohrung 302 entspricht. Durch das Bringen des unteren Endes der Ventilstange 21 in einen ebenen Berührungszustand kann ein größerer Berührungsbereich mit einer kleineren Kraft erhalten werden, und die zum zuverlässigen Schließen erforderliche Druckkraft kann angewendet werden, während die Verformungsgröße des Harzfilms 301 klein gehalten ist.
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Mit dem voranstehend beschriebenen Abgabegerät 1 gemäß dieser Ausführungsform kann, da der Harzfilm 301 in relativ dünner Dicke unter Verwendung des Ingenieurkunststoffs ausgebildet ist, der überlegen in mechanischer Festigkeit und Wärmewiderstand ist und mit der Ventilstange 21 in ebener Berührung gebracht ist, eine zufriedenstellende nahe Berührung (Schließleistungsfähigkeit) erhalten werden, während die Verformungsgröße des Harzfilms klein gehalten bleibt. Es ist somit möglich, ein Ausfließen des flüssigen Materials aus dem Abgabeanschluss in dem Zustand geschlossenen Ventils zu verhindern, und die Abgabegenauigkeit zu verbessern. Insbesondere ist diese Ausführungsform sehr wirkungsvoll darin, ein Ausfließen des flüssigen Materials aus dem Abgabeanschluss zu verhindern, wenn das Abgabegerät 1 sich in einer Vakuumumgebung befindet.
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In dem Fall, dass der Bodenabschnitt des Düsenanbringungselements 5 eine ausreichende Dicke (Festigkeit) aufweist, können ähnliche vorteilhafte Wirkungen zu den voranstehend beschriebenen ebenfalls erhalten werden, sogar wenn der Ventilsitz durch das Anbringen des Harzfilms 301 an einer inneren Bodenoberfläche des Düsenanbringungselements 5 bestimmt ist, ohne das Ventilsitzelement 6 vorzusehen.
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Funktionen
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Funktionen des Abgabegeräts 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die 4, 5 und 6 beschrieben.
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(Anhebebetätigung)
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Zuerst wird eine Betätigung, die Ventilstange 21 von einer Position anzuheben, in der das untere Ende der Ventilstange 21 den Harzfilm 301 berührt, mit Bezug auf die 4 beschrieben. Wenn das Stellglied 28 betätigt wird, um die Stellgliedstange 31 zusammenzuziehen, steigt der mit der Stellgliedstange 31 verbundene Rutscher 216 (wie durch das Bezugszeichen 226 bezeichnet ist) an. Mit dem Ansteigen des Rutschers 216 steigt der innere Rahmen 218, der an dem Rutscher 216 befestigt ist, zusammen an (wie durch das Bezugszeichen 227 bezeichnet ist). Mit dem Ansteigen des inneren Rahmens 218 verursacht die innere Bodenoberfläche des inneren Rahmens 218, dass das Stangenverbindungselement 221 zusammen ansteigt (wie durch das Bezugszeichen 228 bezeichnet ist), und somit steigt ebenfalls die Ventilstange 21 an, die durch das Stangenverbindungselement 221 gehalten ist (wie durch das Bezugszeichen 229 bezeichnet ist). Aufgrund des unteren Endes der Ventilstange 21, das sich von dem Harzfilm 301 entfernt, strömt das durch den Abgabeströmungspfad 4 durchgegangene flüssige Material aus dem Abgabeanschluss aus.
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Erster Absenkevorgang
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Eine Betätigung des Absenkens der Ventilstange 21, bis das untere Ende der Ventilstange 21 des Ventilsitzelements 6 berührt, wird nun mit Bezug auf die 5 beschrieben. Wenn das Stellglied 28 betätigt wird, um die Stellgliedstange 31 nach unten auszustrecken, sinkt der Rutscher 216 ab (wie durch das Bezugszeichen 230 bezeichnet ist). Mit dem Absenken des Rutschers 216 sinkt der innere Rahmen 218, der an dem Rutscher 216 befestigt ist, zusammen ab (wie durch das Bezugszeichen 331 bezeichnet ist), und verursacht somit dass das Stangenverbindungselement 221 sich über das elastische Element 224 absenkt (wie durch das Bezugszeichen 232 bezeichnet ist). Bei dieser Gelegenheit, da die Festigkeit (Pii) der Verdichtungsfeder, die das elastische Element 224 bestimmt, eingestellt ist, gleichwertig zu der Kraft zu sein, die erforderlich ist, um die Ventilstange 21, das Stangenverbindungselement 221, das erste Befestigungselement 222 und das zweite Befestigungselement 223 zu bewegen, wird die Feder 224 im Wesentlichen nicht zusammen gedrückt (somit bleibt die Bodenoberfläche des Stangenverbindungselements 221 mit der inneren Bodenoberfläche des inneren Rahmens 218 während des ersten Absenkevorgangs in Berührung).
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Mit dem Absenken des Stangenverbindungselements 221 sinkt die Ventilstange 21 ebenfalls ab (wie durch das Bezugszeichen 233 bezeichnet ist), und das untere Ende der Ventilstange 21 gerät mit dem Harzfilm 301 in Berührung. Entsprechend ist die Verbindung zwischen dem Abgabeströmungspfad 4 und dem Speicherbehälter 2 abgeschnitten, wodurch das flüssige Material angehalten wird, aus dem Abgabeanschluss auszuströmen.
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Zweiter Absenkevorgang
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Ein Absenkevorgang, die Position der Ventilstange 21 in eine sicher geschlossene Position zu bringen, wird nun mit Bezug auf die 6 beschrieben. Wenn die Stellgliedstange 31 fortfährt, sich nach unten zu erstrecken, nachdem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Harzfilm 301 in Berührung geraten ist, sinkt der Rutscher 216 weiter ab (wie durch das Bezugszeichen 234 bezeichnet ist), und der an dem Rutscher 216 befestigte innere Rahmen 218 sinkt ebenfalls zusammen ab (wie durch das Bezugszeichen 235 bezeichnet ist). Mit dem Absenken des inneren Rahmens 218 entfernt sich eine an dem inneren Rahmen 218 angebrachte Erfassungsscheibe 45 von dem Sensor 43. Aufgrund des Erfassens eines derartigen Zustands sendet der Sensor 43 ein Erfassungssignal zu dem Abgabesteuergerät 33 aus. Das Abgabesteuergerät 33 speichert als anfänglich erfasste Position (oder eine Berührungsposition) eine Position, in der die Erfassungsscheibe 45 sich von dem Sensor 43 wegbewegt.
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Wenn der Rutscher 216 sich in dem Zustand absenkt, in dem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Harzfilm 301 in Berührung ist, wie voranstehend beschrieben wurde, wird das elastische Element 224 zusammengezogen und erzeugt eine Repulsivkraft, die wirkt, um das Stangenverbindungselement 221 nach unten vorzuspannen (wie durch das Bezugszeichen 236 bezeichnet ist). Die Vorspannkraft wird, um die Ventilstange 21 gegen den Harzfilm 301 zu drücken (wie durch das Bezugszeichen 237 bezeichnet ist), und bringt dabei die Stellgliedstange 31 in die sicher geschlossene Position, in der sie von der anfänglich erfassten Position um einen vorbestimmten Abstand (zum Beispiel 1 mm) weiter abgesenkt wird. Als Ergebnis ist das Schließen des Harzfilms 301 durch die Ventilstange 21 sichergestellt.
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Während diese Ausführungsform entworfen ist, die Ventilstange 21 von der anfänglich erfassten Position weiter abzusenken, in der die Erfassungsscheibe 45 sich von dem Sensor 43 weg entfernt, kann die Position der Erfassungsscheibe 45 derart angepasst werden, dass die Erfassungsscheibe 45 sich von dem Sensor 43 und einer Position weg entfernt, an der eine Feder 42 um eine bestimmte Länge ausgedehnt wird, nachdem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Harzfilm 301 in Berührung geraten ist und dann weiter abgesenkt wurde. Der Positionserfassungsmechanismus 34 kann ebenfalls bestimmt sein, ohne den Sensor 43 zu verwenden. Die Berührungsposition der Ventilstange 21 kann zum Beispiel durch Erfassen eines Drehwinkels oder einer Bewegungsgröße einer Motorwelle mit der Hilfe von zum Beispiel einem Encoder, der an dem Motor für das Stellglied 28 angebracht ist, und durch Einsetzen einer vorgezogenen oder zurückgezogenen Position der Ventilstange 21, die aus dem erfassten Drehwinkel oder der Bewegungsgröße erhalten wird, erfasst werden.
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Steuerung der Beschleunigungszeit
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In dieser Ausführungsform werden ein Abfall eines Flüssigkeitsdrucks, der nahe dem unteren Ende der Ventilstange 21 erzeugt wird, und die Erzeugung von Bläschen aufgrund des Abfallens des Flüssigkeitsdrucks durch Steuern einer Anstiegsgeschwindigkeit und einer Beschleunigung (Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten in dieser Ausführungsform) in dem Vorgang des Anhebens der Ventilstange 21 durch das Stellglied 28 unterdrückt.
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Die 7 ist ein Graph (Diagramm), auf das Bezug genommen wird, um die Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten zu erläutern, wenn die Ventilstange angehoben wird. Eine vertikale Achse V stellt die Geschwindigkeit dar, und eine horizontale Achse t stellt die Zeit dar. Wenn t null ist, befindet sich die Ventilstange 21 an der anfänglich erfassten Position (Berührungsposition), und die Bewegungsgeschwindigkeit V nach oben beträgt null. In der 7 bezeichnet A eine Beschleunigungszeit, und B bezeichnet eine Verzögerungszeit. Falls eine Beschleunigungszeit Au in der Anstiegsbetriebsart, ist die Sollgeschwindigkeit V1 erreicht ist, kleiner als ein bestimmter Wert ist, tritt das Problem der Erzeugung von Bläschen auf. Als Ergebnis des Durchführens von Abgabeversuchen unter Verwendung eines Unterfüllmaterials wurde bestätigt, dass das flüssige Material unter Abgabebedingungen abgegeben werden kann, ohne Bläschen zu erzeugen, in der die Sollgeschwindigkeit V1 zum Beispiel 0,2 bis 30 [mm/s] (bevorzugt 0,5 bis 20 [mm/s]) beträgt, und die Beschleunigungszeit Au in der Anstiegsbetriebsart zum Beispiel 2 bis 300 [ms] (bevorzugt 5 bis 200 [ms]) betragen. In einem Gerät gemäß dem Stand der Technik wird das flüssige Material unter Bedingungen abgegeben, dass die Sollgeschwindigkeit V1 ungefähr 10 Mal die voranstehend erwähnten Werte beträgt, und die Beschleunigungszeit A ungefähr 1/10 der voranstehend erwähnten Werte beträgt.
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Eine Anstiegsbetriebsartverzögerungszeit BU ist auf den gleichen Wert wie die Anstiegsbetriebsartbeschleunigungsart Au eingestellt, oder einen Wert innerhalb des möglichen Bereichs (zum Beispiel 2 bis 300 [ms]) der Beschleunigungszeit.
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Eine Antriebsbetriebsartbeschleunigungszeit Ad und eine Absenkbetriebsartverzögerungszeit Bd in dem Vorgang, die Ventilstange 21 abzusenken, sind auf die gleichen Werte wie die Anstiegsbetriebsartbeschleunigungszeit Au beziehungsweise die Anstiegsbetriebsartverzögerungszeit BU eingestellt, oder auf Werte innerhalb des möglichen Bereichs (zum Beispiel 2 bis 300 [ms]) der Beschleunigungszeit. Der Absenkvorgang so schnell wie in dem Gerät gemäß dem Stand der Technik ist nicht bevorzugt, da dies einen unsteuerbaren Anstieg der Abgabemenge verursacht.
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Abgabevorgang
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Ein Vorgang zum Abgeben von flüssigem Material mit dem voranstehend beschriebenen Anhebevorgang und Absenkvorgang ist wie folgt.
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Zuerst wird das verdichtete Gas von einer Quelle für verdichtetes Gas zu dem Gaszufuhrgelenk 19 über ein Zuführrohr 20 für verdichtetes Gas zugeführt, und somit das in der Spitze 2 gespeicherte flüssige Material über den Fließpfad 18 für verdichtetes Gas und eine nicht dargestellte Verbindungsbohrung mit Druck beaufschlagt. Wenn das Stellglied 28 ein Abgabebeginnsignal von dem Abgabesteuergerät 33 empfängt, wird die Ventilstange 21 gemäß der gesteuerten Geschwindigkeit und den gesteuerten Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten angehoben, wodurch das flüssige Material von dem Abgabeanschluss abgegeben wird. Nach dem Verstreichen einer Zeit entsprechend der gewünschten Abgabemenge senkt aufgrund des Empfangens eines Abgabeendsignals von dem Abgabesteuergerät 33 das Stellglied 28 die Ventilstange 21 ab und schließt die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 (und die Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6) durch das untere Ende der Ventilstange 21 (erster Absenkvorgang). Das voranstehend Beschriebene ist ein Zyklus eines grundsätzlichen Abgabevorgangs.
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Der Druck des zugeführten verdichteten Gases, ein Anstiegsabstand der Ventilstange 21, eine Ventilöffnungszeit usw. sind geeignet abhängig von physikalischen Eigenschaften und Zuständen (wie zum Beispiel Viskosität und Temperatur) des verwendeten flüssigen Materials eingestellt. Der Durchmesser und die Länge der Düse 3, die Durchmesser der Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6 und der Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 usw. können ebenfalls abhängig von den Bedingungen geändert werden.
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Wie voranstehend beschrieben wurde, kann in dem Abgabegerät 1 gemäß dieser Ausführungsform, indem das flüssige Material durch Bewegen der Ventilstange 21 nach oben und unten abgegeben wird, und die Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 (und die Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6) zu öffnen und zu schließen, die mit dem Abgabeströmungspfad 4 der Düse 3 in Verbindung sind, die an dem Ende der Spritze 2 angebracht ist, die Erzeugung von Bläschen in dem inneren Rohr 8 (das heißt in der Stangenspitzeneinfügebohrung) aufgrund eines Druckabfalls, der durch das Anheben der Ventilstange 21 verursacht wird, unter Verwendung des elektrischen Stellglieds 28 vermieden werden, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung (oder die Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten) in den Anhebe- und Absenkbewegungen der Ventilstange 21 und durch geeignetes Steuern dieser Parameter vermieden werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Probleme zu lösen, zum Beispiel, dass das abgegebene flüssige Material verstreut wird und die Zuglinien aufgrund des Vorhandenseins von Bläschen in dem flüssigen Material ungeordnet werden.
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Weil darüber hinaus das Abgabegerät 1 die Struktur aufweist, die die vorhandene Spritze verwendet, und der Ventilstange 21 gestattet, einfach angebracht und abgenommen zu werden, ist eine Wartungsarbeit wie zum Beispiel Reinigen und ein Zusammenbau einfach auszuführen.
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Da darüber hinaus das flüssige Material unter Druck und der Verwendung des verdichteten Gases zugeführt wird, und die Öffnungs- und Schließvorgänge durch die Ventilstange 21 durchgeführt werden, kann das flüssige Material stabil mit einer hohen Geschwindigkeit (hohe Strömungsrate) mit einer guten Erwiderung abgegeben werden.
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Mit der Bereitstellung des Positionserfassungsmechanismus 34 kann das Schließen der Durchgangsbohrung 302 in dem Harzfilm 301 (und der Verbindungsbohrung 7 in dem Ventilsitzelement 6) durch das untere Ende der Ventilstange 21 zuverlässig sichergestellt werden. Da die Berührungsposition zwischen dem unteren Ende der Ventilstange 21 und dem Harzfilm 301 genau durch den Positionserfassungsmechanismus 34 erfasst wird, ist somit das Risiko eines Ausfließens des flüssigen Materials sogar nach einer Langzeitverwendung ausgeschlossen.
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Da der Harzfilm 301 zwischen dem Ventilsitzelement 6 und der Ventilstange 21 vorgesehen ist, ist es zusätzlich möglich, ein Ausfließen des flüssigen Materials von dem Abgabeanschluss in dem Zustand geschlossenen Ventils zu verhindern, und die Abgabegenauigkeit zu verbessern.
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Aufbringungsgerät
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Die 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufbringungsgeräts 101 mit dem Abgabegerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Das Aufbringungsgerät 101 gemäß der ersten Ausführungsform hat auf einer Basis 102 einen Tisch 104, auf dem ein Werkstück 103, zum Beispiel ein Aufbringungsziel) zu platzieren ist, wie auch ein X-Antriebsgerät 105, ein Y-Antriebsgerät 106 und ein Z-Antriebsgerät 107, um das voranstehend beschriebene Abgabegerät 1 relativ zu dem Werkstück 103 zu bewegen. Die Relativantriebsgeräte (105, 106, 107) sind in Richtungen beweglich, die durch die Bezugszeichen 108, 109 beziehungsweise 110 bezeichnet sind. Das Abgabesteuergerät 33 zum Steuern der voranstehend beschriebenen Vorgänge des Abgabegeräts 1 und ein Antriebssteuergerät 111 zum Steuern der Vorgänge der Antriebsgeräte (105, 106, 107) sind innerhalb der Basis 102 vorgesehen. Ein Raum oberhalb der Basis 102 ist durch eine Abdeckung 112 umgeben, die durch punktierte Linien bezeichnet ist, und ein innerer Raum der Abdeckung kann unter Verwendung von zum Beispiel einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in eine Unterdruckumgebung gebracht werden. Die Abdeckung 112 kann eine Tür umfassen, die einen Zugang zu dem inneren Raum ermöglicht. Obwohl der innere Raum in dieser Ausführungsform in die Unterdruckumgebung gebracht wird, kann die Aufbringungsarbeit unter Umgebungsdruck stattfinden.
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Zweite Ausführungsform
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Ein Gerät 1 zum Abgeben eines flüssigen Materials gemäß einer zweiten Ausführungsform, die in der 9 dargestellt ist, ist hauptsächlich darin unterschiedlich zu der ersten Ausführungsform, dass ein Harzfilm 303 an dem unteren Endabschnitt der Ventilstange 21 befestigt ist. In dem Folgenden werden unterschiedliche Punkte zu der ersten Ausführungsform hauptsächlich beschrieben, und die Beschreibung von gemeinsamen Elementen wird ausgelassen.
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Die 9 stellt in einem vergrößerten Maßstab ein Ventilsitzelement und darum herum eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Abgabegeräts 1 gemäß der zweiten Ausführungsform dar.
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Die Ventilstange 21 in der zweiten Ausführungsform ist wie in der ersten Ausführungsform derart bestimmt, dass ihr unterer Endabschnitt eine Säulenform mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Der Harzfilm 303 ist ein kartenförmiges oder ausgespartes Element, das den unteren Endabschnitt der Ventilstange 21 bedeckt, und ist mechanisch unter Verwendung eines nicht dargestellten Befestigungselements (zum Beispiel ein ringförmiges Element) befestigt. Ein Vorsprung oder eine Aussparung, die mit dem Befestigungselement in Eingriff gebracht werden können, können auf oder in einer seitlichen Oberfläche der Ventilstange 21 bereitgestellt sein.
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Der Harzfilm 303 in der zweiten Ausführungsform weist ungleich zu dem Harzfilm in der ersten Ausführungsform keine Verbindungsbohrung auf. Der Harzfilm 303 wird zusammen mit der Ventilstange 21 nach oben und unten bewegt, und gegen das Ventilsitzelement 6 durch die untere Endoberfläche der Ventilstange 21 aufgrund des Sitzens der Ventilstange 21 gegen das Ventilsitzelement 6, das den Ventilsitz bestimmt, gedrückt. Andere Punkte sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform.
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Ungleich zu der ersten Ausführungsform geraten in der zweiten Ausführungsform das Ventilsitzelement 6 und der Harzfilm 303 mit der Betätigung der Ventilstange 21 in einen Berührungs- oder entfernten Zustand. Jedoch können ähnlich vorteilhafte Wirkungen zu denen der ersten Ausführungsform mit dem Vorhandensein des Harzfilms 303 erhalten werden, da zwischen dem Ventilsitzelement 6 und dem Harzfilm 303 positioniert ist. Mit anderen Worten, da der Harzfilm 303 in einer dünnen Dicke unter Verwendung des Ingenieurkunststoffs ausgebildet ist, der Überlegen in mechanischer Festigkeit und Wärmewiderstand ist, und mit der Ventilstange 21 in ebene Berührung gebracht ist, kann eine zufriedenstellende nahe Berührung (Schließleistungsfähigkeit) erhalten werden, während die Verformungsgröße des Harzfilms klein gehalten bleibt. Es ist somit möglich, ein Ausfließen des flüssigen Materials aus dem Abgabeanschluss in dem Zustand geschlossenen Ventils zu verhindern, und die Abgabegenauigkeit zu verbessern. Die zweite Ausführungsform ist ebenfalls sehr wirkungsvoll darin, das Ausfließen des flüssigen Materials von dem Abgabeanschluss zu verhindern, wenn das Abgabegerät 1 sich in einer Unterdruckumgebung befindet.
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In dem Fall, in dem der Bodenabschnitt des Düsenanbringungselements 5 eine ausreichende Dicke (Festigkeit) aufweist, können ähnlich vorteilhafte Wirkungen zu den voranstehend beschriebenen sogar ebenfalls erhalten werden, wenn der Ventilsitz durch eine innere Bodenoberfläche des Düsenanbringungselements 5 bestimmt ist, ohne das Ventilsitzelement 6 vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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1: Abgabegerät, 2: Speicherbehälter/ Spritze, 3: Düse, 4: Abgabeströmungspfad, 5: Düsenanbringungselement, 6: Ventilsitzelement,7: Verbindungsbohrung, 8: inneres Rohr (Stangenspitzeneinfügebohrung), 9: Flansch, 10: unteres Körperelement, 11: Flanschstützelement, 12: Einfügeabschnitt, 18: Strömungspfad für verdichtetes Gas, 19: Gaszufuhrgelenk, 20: Zufuhrrohr für verdichtetes Gas, 21: Ventilstange, 28: Stellglied, 31: Stellglied, 32: Steuerverdrahtung, 33: Abgabesteuergerät, 34: Positionserfassungsmechanismus, 43: Sensor, 44: Anbringungsscheibe, 45: Erfassungsscheibe, 101: Anbringungsgerät, 102: Basis, 103: Aufbringungsziel/Werkstück, 104: Tisch, 105: X-Antriebsgerät, 106: Y-Antriebsgerät, 107: Z-Antriebsgerät, 108: X-Bewegungsrichtung, 109: Y-Bewegungsrichtung, 110: Z-Bewegungsrichtung, 111: Antriebssteuergerät, 112: Abdeckung, 201: äußerer Rahmen, 202: Passbohrung, 203: Öffnung (seitliche Oberfläche), 204: Erstreckungsabschnitt, 205: rückwärtiger Abschnitt, 206: Öffnung (rückwärtige Oberfläche), 207: vorspringender Abschnitt, 208: erste Buchse, 209: zweite Buchse, 210: erster Buchsenhalter, 211: zweiter Buchsenhalter, 212: erste Buchseneinfügebohrung, 213: zweite Buchseneinfügebohrung, 214: Dichtelement, 215: Stellgliedstützelement, 216: Rutscher, 217: Gleitschiene, 218: innerer Rahmen, 219: erste Durchgangsbohrung, 220: zweite Durchgangsbohrung, 221: Stangenverbindungselement, 222: erstes Befestigungselement, 223: zweites Befestigungselement, 224: elastisches Element, 225: Mittelachse, 226: Anstieg des Rutschers, 227: Anstieg des inneren Rahmens, 228: Anstieg des Stangenhalters, 229: Anstieg der Ventilstange, 230: Absenken des Rutschers, 231: Absenken des inneren Rahmens, 232: Absenken des Stangenhalters, 233: Absenken der Ventilstange, 234: Absenken des Rutschers, 235: Absenken des inneren Rahmens, 236: den Stangenhalter nach unten vorspannende Kraft, 237: die Ventilstange gegen den Harzfilm drückende Kraft, 301: Harzfilm, 302: Durchgangsbohrung (Harzfilm), 303: Harzfilm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005211874 [0005]
- JP 2007111862 [0005]
