JP2005508011A - Valve that measures continuous positive displacement - Google Patents
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Abstract
Description
【技術分野】
【0001】
〔関連する先行出願〕
本出願は、2000年4月19日に出願された仮出願シリアル番号:60/198594の出願日の米国特許法第119条(e)に基づく利益を要求するものであり、その出願は、ここに明示的に参考として組み入れられる。
【0002】
〔本発明の背景〕
本発明は、連続的な正変位の計測用弁に関し、より特定的には、改良された線型の計測用弁に関するものであって、それは、他方の計測チャンバが充満している間に、弁が一方の計測チャンバから分配することを可能とする革新的な2つのラックアンドピニオンの設計を有する。
【背景技術】
【0003】
微小弁(microvalves)は、接着剤、エポキシ、ポッティング混合物、SMT接着剤、2部分の接着剤、および半田ペースト(その中に分散された固体とともに)などの流体材料を、繰り返しかつ正確に分配する従来技術において知られている。
代表的には、流体材料に対するこれらの分配物は、電子装置の組み立てや修理、位置ガスケット(place gasket)における型、コンポーネントの組み立てや密閉、型製作、鋳物、ツールや機械および機器の製作と組み立て、SMTリペア、様々な他の用途などの広く様々な産業に適用される。
【0004】
このタイプの現存している正変位の分配システムは、回転構造のものであり、たとえば米国特許第5931355号に開示されている弁であって、その米国特許は、ここに参考として明示的に組み入れられ、本出願とともに一般にアサインされる。それ故、これらの分配システムは、真に容積測定の正変位技術に基づいていない。
【0005】
第2の計測チャンバが充満している間に、弁が第1の計測チャンバから分配することを可能とし、また、その逆も可能とする真の容積正変位技術に基づく計測用弁を利用することは、少なくともいくつかの分配用の用途にとって、有利となるであろう。
その結果は、充満または詰め替え(reload)の期間の必要性の欠如のため、より大きい分配サイクルレートを伴った連続的な動作サイクルとなるであろう。
【0006】
〔本発明の概要〕
本発明は、真に容積測定の正変位技術に基づいた連続作動の計測用弁を有する。
従来の計測用弁と異なり、その独創的な弁は、革新的なデュアルのラックおよび駆動ピニオンの設計を適用し、その設計は、他方の計測チャンバが充満している間に、一方の計測チャンバから弁が分配することを可能とする。このことは、充満または詰め替えの期間を必要としないので、より大きい分配サイクルレートを提供する。選択的にエンコーダ制御型モータを用いると、その本発明による独創的な弁は、「休む間もない(on−the−fly)」調整能力により、ほとんど無限の精度の分配が可能である。
【0007】
計測用弁は、ステンレススチールのウェット通路部品と最も広範囲な化学的互換性のためにテフロンシールを用い、容易に分解され洗浄される。
弁の側面に搭載される集積型電子基板は、(ロータリエンコーダ制御を使用しない場合に)ユニーク4方向の指向性弁とモータの方向を制御するために利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
〔好適な実施形態の記述〕
本発明は、付加的な特徴とその利益とともに、添付する図解的図面に関連付けた下記の記述を参照することにより最良に理解される。
【0009】
より特定的に図面を参照すると、図1〜3には、連続的な計測用弁10が示され、本発明の原理に従って構成されている。計測用弁10は、モジュール方式において有利に構成され、弁ブロック12、計測ブロック14、およびモータブロック16を含む。
【0010】
弁ブロックは、ステンレス鋼や他の好適な材料によって構築することが可能であり、また、好適な実施形態においては、傾斜型(tapered)ボア18を有しており、そこに傾斜型指向性弁20が挿入するためである。指向性弁20は、好適には、4方向の傾斜型シート弁を有し、それは公知の構造からなり、ナット・ワッシャアセンブリ22を使用してボア18の中に固定されている。しかしながら、選択的に、たとえば、4方向の円柱形のシート弁と、対応する円柱形のボアとを利用されうるとともに、他の公知の指向性弁の構成の使用もまた、本発明の範囲内である。
【0011】
指向性弁20は、図解した実施形態においては、枢軸(pivot)アーム24を使用して駆動され(図3)、それは、枢軸板26に応じて順に行われる。エアシリンダ28は、枢軸板26を駆動するために利用され、それは、制御回路/スイッチ30、または他の好適な手段からの命令によって順に駆動される電磁弁(図示しない)の駆動に応じてなされる。
【0012】
計測ブロック14もまた、ステンレス鋼や他の好適な材料から構築され得る。計測ブロック14内の一組のボア32は、一組の計測ロッド34の対応する計測ロッドを収容するために適合される。一組の計測ロッド34のそれぞれは、各計測チップ36を含み、それは、ボア32とそれに対応する計測用チャンバ37に収容された流体に対して変位圧(displacement pressure)を適用するように特に適合される。
【0013】
かかる流体は、分配すべき流体であり、それは本出願の技術的背景部分において上記した通りであって、たとえば、接着剤、エポキシ、ポッティング混合物、SMT接着剤、2部分の接着剤、および半田ペースト(その中に分散された固体とともに)などや他の所望の流体を含んでもよい。
流体は、流体注入ポート38を介して弁10に導入され、流体注入ポート38は、好適には、雌型ルアロック(Luer Lock)や10−32インレット(inlet)を有する。
注入器(syringe)搭載ブラケット40が使用されることが可能であり、それは、分配されるべき、かつ、注入ポート38を通して弁に導入されるべき流体を含む産業用注入器を収容するためである。代表的には、かかる注入器は、35ccまでの流体収容力を有する。
【0014】
モータブロック16に関連して、このハウジング要素(housing element)は、工具鋼で構築されることが可能であり、たとえば、改善された摩損(wear)抵抗を提供するために硬クロム仕上げのめっきをすることが可能である。モータブロック16に対しては、モータ42が取り付けられ、それは、一の好適な実施形態において、6ワット、24V直流の歯車モータを有するようにしてもよい。
モータ42は、モータハウジング16内の駆動歯車44を駆動し、そのハウジングは、平/遊び(spur/idler)歯車46とスラストワッシャ48を含む。
【0015】
計測ロッド34の上端は、図4においてより良く視認でき、ラックアンドピニオンシステムにおけるラックとして構成される。換言すると、この部位の計測ロッド34の外周部は、歯50を有し、それは駆動歯車44の外周部上の対応する歯と噛み合うために適合され、それにより、ラックアンドピニオンシステムにおいて、モータ42による駆動歯車44の回転は、上方および下方において、計測ロッド34の直線的な作動をもたらす。
【0016】
有利なことには、第1の方向におけるモータ42の回転は、各計測ロッド34aおよび34bを、反対方向に直線的に移動させ、それは一方は上方に他方は下方に移動することをもって行われる。そして、上方に移動する計測ロッド34a,34bがモータブロック16の上端に配設されたスイッチ板52に接触した時、リミットスイッチが駆動され、それが順にモータ42の方向を逆転させる。そして、上方に移動していた計測ロッド34aは下方に移動し始め、計測ロッド34bは上方に移動し始める。
【0017】
動作においては、駆動モータ42に対する制御信号は、駆動歯車44を回転させ、その駆動歯車44は2つのラック、または、2つの計測ロッド34の一方を分配方向(下方)に順に押し、他方を充満方向(上方)に順に押す。2つの計測ロッド34は、化学的互換性を提供するためのカップシール、流体シールでアセンブリされる。この直線的なラックの移動は、正の容積上の流体変位をもたらす。モータ42に対する低電圧信号は、低分配比をもたらす。小電圧信号は、小ショットサイズ(shot size)をもたらす。
【0018】
2つの計測チャンバ弁のそれぞれの側は、1ccの流体容量を保持するが、より小さい、または、より大きい容量の計測用弁は、ある用途に適しているかもしれない。一方の計測用チャンバ37とボア34が空になる時、スイッチ板52上のリミットスイッチは、モータの極性を逆転させ、他方の計測用チャンバから分配を開始する。モータの極性の逆転と同時的に、弁20は交互の位置に駆動され、それによって、他方の計測用チャンバは、流体出口54との流体接触が確立され、その流体出口54は、好適には、雄型ルアロックを有する。
【0019】
モータ42上のロータリエンコーダは、閉ループ信号を提供することができ、その信号は、制御された離散的な角度移動においてモータを回転させ、その移動は、正確な直線的変位をもたらす。
【0020】
本発明の特別の利益は、簡易な保守と洗浄のために、システムの構成部品を容易に分解することができることである。3つのスクリューだけが分解を完了させるために除去される必要がある。一旦分解されると、ボアは、それを洗浄するために単にブラシをかけるだけでよい。
【0021】
他の実施形態においては、独創的な計測用弁についてディスポーザブルな通路の改良型が使用されてもよく、その改良型において、計測ブロックと弁ブロックのアセンブリが低価格の射出成形型のプラスチックによりいくつの用途のために提供され、それらの用途としては、2つの部分の材料が組み立てられる場合や、危険物質を含んでいるというように洗浄が安全ではない場合であり、または、そのようなアセンブリは、価格効果がなくてもよい。
ステッパモータは、必要とされれば、利用され得る。さらに、微小ショット(microshot)の改良型は、特別のカップリング設計を使用して利用することができ、その設計においては、より小さい計測ロッドチップが標準の計測ロッドに対して取り付けられる。
【0022】
従って、本発明の例示的な実施形態が示され、記述されたが、多くの変更、改変並びに代替は、本発明の精神と特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によってなし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の原理に基づいて構成された計測用弁の断面の正面図である。
【図2】図1に類似した部分的な断面図である。
【図3】図1および図2に図解された計測用弁の部分的な断面の側面図である。
【図4】本発明の一部を構成する測定ロッド単体の平面図である。
【図5】図4に示す測定ロッドの端部の図である。
【図6】本発明の一部を構成する弁ブロックの背面図である。
【図7】図6に図解された弁ブロックの側面図である。
【図8】図6および図7に示す測定ブロックの正面図である。
【図9】図8の線9−9に沿って取られた、図6〜図8に図解された弁ブロックの断面図である。
【図10】図8の線10−10に沿って取られた、図6〜図9に図解された弁ブロックの断面図である。
【図11】本発明の一部を構成する指向性弁の概略の平面図である。
【図12】図11に示された指向性弁の端部の図である。
【図13】図11の線13−13に沿って取られた断面図である。
【符号の説明】
【0024】
10…計測用弁
12…弁ブロック
14…計測ブロック
16…モータブロック
18…傾斜型ボア
20…傾斜型指向性弁
22…ナット・ワッシャアセンブリ
24…枢軸アーム
26…枢軸板
28…エアシリンダ
30…制御回路/スイッチ
32…一組のボア
34…計測ロッド
36…計測チップ
37…計測チャンバ
38…注入ポート
40…注入器搭載ブラケット
42…モータ
44…駆動歯車
46…平/遊び歯車
48…スラストワッシャ
50…歯
52…スイッチ板【Technical field】
[0001]
[Related prior applications]
This application claims benefit under 35 USC 119 (e) as of the filing date of provisional application serial number 60/198594 filed on April 19, 2000, which is hereby incorporated by reference Explicitly incorporated by reference.
[0002]
[Background of the present invention]
The present invention relates to a continuous positive displacement measuring valve, and more particularly to an improved linear measuring valve, which can be used while the other measuring chamber is full. Has two innovative rack and pinion designs that allow dispensing from one measurement chamber.
[Background]
[0003]
Microvalves repeatedly and accurately dispense fluid materials such as adhesives, epoxies, potting mixtures, SMT adhesives, two-part adhesives, and solder paste (with solids dispersed therein) Known in the prior art.
Typically, these distributions for fluid materials are used in assembly and repair of electronic devices, molds in place gaskets, assembly and sealing of components, mold fabrication, castings, tooling and machinery and equipment fabrication and assembly. Applied to a wide variety of industries such as SMT repair, various other uses.
[0004]
An existing positive displacement dispensing system of this type is of rotary construction, for example the valve disclosed in US Pat. No. 5,931,355, which is hereby expressly incorporated herein by reference. And generally assigned with this application. Therefore, these dispensing systems are not truly based on volumetric positive displacement techniques.
[0005]
Utilize a metering valve based on true volumetric positive displacement technology that allows the valve to dispense from the first metering chamber while the second metering chamber is full and vice versa This would be advantageous for at least some dispensing applications.
The result will be a continuous operating cycle with a higher dispensing cycle rate due to the lack of a need for a full or reload period.
[0006]
[Outline of the Invention]
The present invention has a continuously actuated measuring valve based on truly volumetric positive displacement technology.
Unlike traditional metering valves, the ingenious valve applies an innovative dual rack and drive pinion design, which is designed so that one metering chamber is filled while the other metering chamber is full. Allows the valve to dispense from. This provides a greater dispensing cycle rate since no filling or refilling period is required. With the selective use of an encoder-controlled motor, the inventive valve according to the invention can be distributed with almost infinite accuracy due to its “on-the-fly” adjustment capability.
[0007]
The metering valve is easily disassembled and cleaned using a Teflon seal for the widest chemical compatibility with stainless steel wet passage parts.
An integrated electronic board mounted on the side of the valve can be used to control the direction of the unique 4-way directional valve and motor (when not using rotary encoder control).
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0008]
DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
The invention, together with additional features and advantages thereof, are best understood by referring to the following description taken in conjunction with the accompanying schematic drawings.
[0009]
Referring more particularly to the drawings, FIGS. 1-3 show a
[0010]
The valve block can be constructed of stainless steel or other suitable material and, in the preferred embodiment, has a
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
Such fluid is the fluid to be dispensed, as described above in the technical background part of the present application, for example, adhesives, epoxies, potting mixtures, SMT adhesives, two part adhesives, and solder pastes (As well as solids dispersed therein) and other desired fluids.
Fluid is introduced into the
A
[0014]
In connection with the
The
[0015]
The upper end of the
[0016]
Advantageously, rotation of the
[0017]
In operation, a control signal for the
[0018]
Each side of the two metering chamber valves holds a fluid volume of 1 cc, but smaller or larger volume metering valves may be suitable for certain applications. When one measurement chamber 37 and the
[0019]
A rotary encoder on the
[0020]
A particular benefit of the present invention is that system components can be easily disassembled for easy maintenance and cleaning. Only three screws need to be removed to complete the decomposition. Once disassembled, the bore need only be brushed to clean it.
[0021]
In other embodiments, a disposable passage modification may be used for the original metering valve, where the metering block and valve block assembly is made of low cost injection mold plastic. Such as when the two-part material is assembled, or when it is not safe to clean, such as containing hazardous materials, or such an assembly is There is no need for price effects.
Stepper motors can be utilized if required. In addition, an improved version of the microshot can be utilized using a special coupling design, in which a smaller measuring rod tip is attached to a standard measuring rod.
[0022]
Accordingly, although exemplary embodiments of the invention have been shown and described, many changes, modifications and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention and the scope of the claims. is there.
[Brief description of the drawings]
[0023]
FIG. 1 is a front view of a cross section of a measuring valve constructed according to the principle of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view similar to FIG.
3 is a partial cross-sectional side view of the measurement valve illustrated in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 4 is a plan view of a single measuring rod constituting a part of the present invention.
FIG. 5 is a view of the end of the measuring rod shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a rear view of a valve block constituting a part of the present invention.
FIG. 7 is a side view of the valve block illustrated in FIG.
8 is a front view of the measurement block shown in FIGS. 6 and 7. FIG.
9 is a cross-sectional view of the valve block illustrated in FIGS. 6-8 taken along line 9-9 of FIG.
10 is a cross-sectional view of the valve block illustrated in FIGS. 6-9 taken along line 10-10 of FIG.
FIG. 11 is a schematic plan view of a directional valve constituting a part of the present invention.
12 is a view of the end of the directional valve shown in FIG. 11. FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 of FIG.
[Explanation of symbols]
[0024]
10 ...
Claims (2)
流体を分配する2つのチャンバと、
前記2つのチャンバの各々に配設された計測ロッドであって、各計測ロッドが前記それぞれの流体分配用チャンバに収容されている流体を加圧するための計測チップを有し、当該2つの計測ロッドは、対向する2つの線型方向に移動可能である計測ロッドと、
前記2つの流体分配チャンバの各々への流体の流入を選択的に許可する流体注入ポートと、
前記2つの計測ロッドを同時的に対向する線型の方向に直線的に駆動するモータと、
前記モータの動作方向を逆転するスイッチであって、それにより、前記計測ロッドの各々のそれぞれの線型移動方向を逆転させるスイッチと、
前記モータの動作方向に応じて、前記2つの流体分配チャンバの各々から流体を交互に分配する指向性弁と
を具備する、連続的な線型正変位を計測する弁。A valve that measures continuous linear positive displacement,
Two chambers for distributing fluid;
A measuring rod disposed in each of the two chambers, each measuring rod having a measuring chip for pressurizing a fluid contained in the respective fluid distribution chamber, the two measuring rods Is a measuring rod movable in two opposing linear directions;
A fluid injection port that selectively permits the inflow of fluid into each of the two fluid distribution chambers;
A motor that linearly drives the two measuring rods in a linear direction facing each other simultaneously;
A switch for reversing the operating direction of the motor, thereby reversing the respective linear movement direction of each of the measuring rods;
A valve that measures continuous linear positive displacement, comprising a directional valve that alternately distributes fluid from each of the two fluid distribution chambers according to the direction of operation of the motor.
第1のボアに配設される第1の計測用ロッドを、直線的に上方に駆動させ、
流体分配チャンバに、前記第1のボアとの流体連通によって分配されるべき流体を充満し、
第2の計測用ロッドを、前記第1の計測用ロッドの駆動と同時的に、直線的に下方に駆動させ、
前記第1の計測用ロッドの上端が上限に達した時に前記第1および第2の計測用ロッドのそれぞれの移動の直線方向を逆転させ、これにより、第1の計測用ロッドが直線的に下方に移動し始め、それによって前記流体分配チャンバを加圧し、前記チャンバから流体を分配する
線型正変位の計測用弁から連続的に流体を分配する方法。A method of continuously distributing fluid from a linear positive displacement measuring valve,
The first measuring rod disposed in the first bore is linearly driven upward,
A fluid dispensing chamber is filled with fluid to be dispensed by fluid communication with the first bore;
The second measuring rod is driven linearly downward simultaneously with the driving of the first measuring rod,
When the upper end of the first measuring rod reaches the upper limit, the linear directions of the movement of the first and second measuring rods are reversed, whereby the first measuring rod is linearly lowered. A method of continuously dispensing fluid from a linear positive displacement measuring valve that begins to move to, thereby pressurizing the fluid dispensing chamber and dispensing fluid from the chamber.
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