JPH0768203A - 微量の粘性材料を迅速に分配するための装置および方法 - Google Patents

微量の粘性材料を迅速に分配するための装置および方法

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ドン・ラ
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ロバート・エル・シアーデラ
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カルロス・イー・ボウラス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微量の接着剤および他の粘性材料を迅速に分
配するための方法および装置を提供する。 【構成】 粘性材料貯蔵器（１０）と連通するチャンバ
（１２）は、その外壁を形成する柔軟な弾力性のダイヤ
フラム（３０）を有する。ソレノイド（３６）により駆
動されるハンマ（３４）を含み得る衝撃メカニズムは、
予め定められた運動量をダイヤフラム（３０）に与え
て、ノズル（３８）によりチャンバ（１２）から予め定
められた微量な粘性材料を迅速に計る。貯蔵器（１０）
はガスにより加圧されて粘性材料をチャンバ（１２）に
強制的に送りそれを補給する。チャンバ（１２）は加熱
されて材料の粘度を制御する。１秒当り４滴を超える分
配速度が達成され得る。ワークピースの表面からのノズ
ル（３８）の高さの変化は迅速な分配を均一にするに際
しては重要ではない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は粘性材料の分配に関し、より
特定的にはハンダリフローに先立って回路板上に電子部
品を取り付ける際の微量の接着剤の迅速な分配に関す
る。
【０００２】回路板の製造において、微量の粘性材料、
すなわち粘度が５０センチポアズよりも大きい粘性材料
を与えることがしばしば必要である。そのような材料に
は接着剤、ハンダペースト、ハンダフラックス、ハンダ
マスク、グリース、オイル、封止材、埋込み用混合物、
インキ、シリコン、ＲＴＶおよびシアノアクリレートが
ある。従来、一般的な適用方法にはふるい分け、ピン移
送、および注入器またはバルブからの分配が含まれてい
た。ふるい分けはテンプレートを必要とし、かつ適用パ
ターンを変化させることは簡単にはできない。ピン移送
は比較的迅速に行なわれるが、工具が固いので曲げられ
ない。注入器による分配方法は広く利用されかつ空気作
用によるメカニズムまたは確実な変位バルブにより達成
される。注入器ディスペンサにより１秒につき４滴より
多くの粘性材料を分配することは困難である。そのよう
なディスペンサにとっては、針または他の分配チップの
高さがワークピースに対応して注意深く調整されること
は重要であり、さもなければ粘性材料の小滴は誤って形
成されるか、または針チップから離れないだろう。した
がって複雑な高さ検知メカニズムは、ロウド（Rhode)ら
による米国特許第4,661,368 号、バーギンジュニア(Bur
gin, Jr.) らによる米国特許第4,762,578 号、マイオル
カ(Maiorca) らによる米国特許第4,967,933 号、および
マイオルカらによる米国特許第5,110,615 号に示される
ように要求される。
【０００３】注入器ディスペンサは通常、先端を基板に
非常に近接して位置づける、すなわち非常に小さな小滴
に対しては０．００５インチ、大きな小滴に対しては
０．０６０インチ離す。粘性材料はチップから押し出さ
れかつそれがまだチップにつながっている間に基板に接
触する。粘性材料が基板に接触し損なうと、それは基板
にくっつかず、結果としてまずく形成された小滴が生じ
る。基板との接触は「濡れ(wetting) 」と呼ばれる。粘
性材料が基板の表面に接触した後、チップは引き戻さ
れ、結果として生じる筋は切り離されて小滴を形成す
る。
【０００４】先行の粘性材料ディスペンサは典型的に、
貯蔵器、送り通路、ピンチポイント、ゲートまたは逆止
め弁、チャンバおよび出口ポートを含んでいた。これら
は粘性材料が迅速に流れることを妨げることができる。
それらは詰まることもある。
【０００５】したがって、特定的にはハンダリフローに
先立って表面に取り付けられる電子部品のＰＣ板への付
着に関して、正確に形成された微量の接着剤および他の
粘性材料を迅速に分配するための方法および装置を提供
することが望ましい。これにより、回路板上に部品を設
置する前に、たとえば小滴のラインのような、様々なパ
ターンの接着剤が迅速に落とされることが可能となる。
特定的には表面に取り付けられる電子部品のＰＣ板への
付着に関して、微量の接着剤および他の粘性材料を迅速
に分配するための方法および装置を提供することがさら
に望ましく、それはＰＣ板の反りのような、ワークピー
スの高さの変化に対しては感度が鈍い。
【０００６】
【発明の概要】したがって、この発明の主な目的は、特
にハンダリフローの前に表面に装着される電子部品のＰ
Ｃ板への付着に関して、微量の接着剤および他の粘性材
料を迅速に分配するための方法および装置を提供するこ
とである。
【０００７】この発明の他の目的は、特に、ＰＣ板の反
りに起因するもののような、加工物の高さの変動に対し
てあまり影響を受けない、表面に装着される電子部品の
ＰＣ板への付着に関して、微量の接着剤および他の粘性
材料を迅速に分配するための方法および装置を提供する
ことである。この発明の他の目的は、運動量移動を利用
する、非常に粘性のある材料の高速噴出のための方法を
提供することである。
【０００８】この発明の他の目的は、基板またはワーク
ピースを「濡らす」または分配チップを引き戻す必要な
く、粘性材料を切り離して液滴を形成する、粘性材料を
分配するための方法を提供することである。
【０００９】この発明の他の目的は、流体経路に沿って
ゲート、バルブまたはプラグを使用せずに流体の流れを
制御し、これにより分配動作の速度を向上しかつ詰まる
可能性を最小限にすることである。
【００１０】この発明のさらに他の寄与は、粘性材料と
接触する部分を使い捨て可能なものにして、危険な化学
薬品を使用して行なわなければならない粘性材料の除去
の必要をなくすことである。
【００１１】この発明は、材料の高速噴出によって微量
の粘性材料を迅速に分配するための装置を提供する。そ
れは、材料の筋が基板またはワークピースに接触してか
ら分配チップを引き戻して材料の小滴を切り離さなけれ
ばならない従来の粘性材料ディスペンサとは異なる。
【００１２】本出願人の発明の第１の実施例は、予め定
められた体積の粘性材料を保持する貯蔵器を含む。チャ
ンバは、そこから粘性材料を連続的に受けるための貯蔵
器と通じている。チャンバは、その外壁を形成する柔軟
な弾力性のダイヤフラムを有する。ソレノイドによって
駆動されるハンマを含み得る衝撃メカニズムは、予め定
められた運動量をダイヤフラムに与えて、予め定められ
た微量の粘性材料をチャンバから高速でノズルを通るよ
うに促す。この微量のものは、流体の非常に小さい噴射
の形状をとる。ストップによって衝撃エネルギが取り除
かれると、チャンバの圧力と噴射の前方向の運動量との
急激な減少によって、噴射が「切り離され」液滴または
小滴を形成する。多くの粘性材料に関するこの発明の重
要な局面は、チャンバを加熱して材料の粘度を制御する
ことである。ダイヤフラムは、合成材料で作られてもよ
く、または薄い金属シートで作られてもよい。後者の場
合、ハンマで打たれた後シートのもとの外形を素早く回
復させるために、金属シートの下にＯリングのような弾
力性の圧縮可能なバンパが設けられる。貯蔵器は好まし
くはガスで加圧され、チャンバに補給するために粘性材
料をチャンバに押しやる。毎秒４滴を上回る分配速度を
達成することができる。ワークピースの表面からのノズ
ルの高さの変動は、迅速な分配を均一にするためには重
要ではない。
【００１３】本出願人の発明の第２の実施例は、ダイヤ
フラムを排除しその代わりに流体送り導管に対してノズ
ルを素早く引き戻し、粘性材料の非常に小さい液滴また
は小滴を噴出する。歪み計は、ノズルの内部にあるチャ
ンバの補給を検出しかつ信号を送って補給論理回路を制
御する。光ファイバ液滴検出器は、噴射の有無を検出す
るために使用される。
【００１４】
【好ましい実施例の説明】本出願人の装置の第１の実施
例は、予め定められた体積の粘性材料を保持する注入器
カートリッジ１０（図１）等の貯蔵器を含む。このカー
トリッジは市場で入手可能な標準のものである。チャン
バ１２は、そこから粘性材料を連続的に受けるための貯
蔵器に通じている。流体をチャンバに押しやるために、
貯蔵器は１３で概略的に示されるソースからのガスで加
圧される。チャンバは、結合された矩形の頂部カバー１
４と矩形のベース１６とから形成される。カバーおよび
ベースは一般に平坦であり、適切なプラスチック材料か
ら機械加工または成形され得る。貯蔵器の雌のねじ切り
されたハブ１８は、カバー１４の円筒形の入口２２に取
り付けられたねじ切りされた雄の取付具２０の周りを回
してはめ込まれる。Ｏリング２４は、取付具２０と入口
２２との間のシールとなる。
【００１５】チャンバ１２はその中に形成される細長い
水平方向の通路２６（図１および図２）を有し、これは
円筒形の入口２２から円筒形の段付きチャンバ部分２８
に通じる。柔軟な弾力性のダイヤフラム３０は、このチ
ャンバ部分の頂部の上にあり、その外壁を形成する。こ
のダイヤフラムは、登録商標ＶＩＴＯＮの下で販売され
ているもののような合成材料で作られてもよい。ＶＩＴ
ＯＮシートの厚さは、０．０３２インチが可能である。
示された実施例では、ダイヤフラムは、厚さ０．００１
インチのステンレススチール等の薄い金属シートで作ら
れる。
【００１６】ソレノイド３６によって駆動される垂直方
向に往復運動可能なハンマ３４を含む衝撃メカニズム
は、予め定められた運動量をダイヤフラム３０に与え
る。これにより、予め定められた微量の粘性材料（流体
の噴射）３７（図４）が、高速噴射を形成するノズル３
８を介してチャンバから迅速に噴出される。垂直方向の
ハンマ３４の下方の端部によって打たれた後、シートの
もとの外形を素早く回復させるために、金属シート３０
の下にＶＩＴＯＮのＯリング３２等の弾力性の圧縮可能
なバンパが設けられる。Ｏリングは、貯蔵器１０からの
粘性材料をチャンバ部分２８に補給することができるよ
うにベース１６の通路２６と整列されるギャップまたは
カット３３（図２）をその中に有する。
【００１７】ノズル３８は、ベース１６の下面の上にあ
りかつ図１では１つしか見えないねじ３９でそこに固定
される別の一片の矩形のステンレススチールを含む。ノ
ズル３８は、上方に円錐形オリフィス３８ａおよび下方
に円筒形の通路３８ｂを有する。オリフィス３８ａは、
円筒形の段付きチャンバ部分２８の下方の端部と通じて
いる。例として、ノズルの円筒形通路３８ｂの直径は、
０．０２０インチ以下が可能である。
【００１８】チャンバ１２は好ましくは加熱され、ノズ
ル３８を介して分配される材料の粘度を制御する。これ
は、図１では１つしか見えないねじ４２でノズル３８に
固定されるヒータブロック４０（図１）によって達成さ
れる。抵抗器４４および熱電対４６は、ヒータブロック
４０にあけられる対応する大きさの穴に装着される。抵
抗器および熱電対は、図１の４８で概略的に示されるコ
ントローラに接続される。熱電対はヒータブロックの温
度を表わすフィードバック信号を発生し、ヒータブロッ
クを、したがってチャンバ部分２８およびノズル３８
を、周囲の温度よりも高い予め選択された一定の温度に
維持するために、抵抗器に与えられる熱付与信号のレベ
ルを絶えず調節する。
【００１９】熱電対４６（図１）は好ましくは、感知接
合部で物理的に接合される１対の鉄−コンスタンタンワ
イヤを有するＪ型熱電対である。ワイヤは、熱電対の接
合部をコントローラ４８に接続するケーブル（図示せ
ず）の内部で、間隔のあけられた平行な関係で支持され
る。熱電対の接合部はヒータブロック４０と物理的に接
触しており、その電流がブロックの温度に比例するフィ
ードバック信号を発生する。抵抗器４４は、たとえば１
００オームの値を有する標準の抵抗器が可能である。抵
抗器は、そこに与えられる付与信号の出力に比例する熱
を発生する。抵抗器の末端子（図示せず）は、ケーブル
（図示せず）を介してコントローラ４８に接続される。
【００２０】コントローラ４８は、比例積分差動（ＰＩ
Ｄ）制御を与える。コントローラはヒータブロック４０
の抵抗器４４に電流を与える。コントローラ４８はＪ型
熱電対４６から温度を読取り、抵抗器４４への電流をＯ
ＮおよびＯＦＦにしてブロック４０を一定の温度に維持
する。コントローラのマイクロプロセッサは、ＰＩＤ制
御の方程式を使用して加熱時間を制御するためにブロッ
ク４０の大きさおよび熱の伝達の特性に関して１組の応
答定数を使用する。ヒータブロック４０からチャンバ１
２およびノズル３８への一定の熱伝達によって、分配バ
ルブソレノイドによって駆動されるハンマの付勢の際
に、ノズルを通過する粘性材料の温度が一定に維持され
る。粘性の流体の温度およびしたがって粘度は、ノズル
を介する送り出し速度が変動しても実質的に一定に維持
される。
【００２１】１つの適切な温度調節器は、コネチカット
州スタムフォードのオメガエンジニアリング社（Omega
Engineering)から入手可能であるＣＮ９０００シリーズ
の温度調節器である。適切なパワーモジュールもまたＣ
Ｎ９０００シリーズの温度調節器と併用するための、同
社から入手可能なものである。ＣＮ９０００は、オペレ
ータによるセットアップを可能にするユーザインタフェ
ースを備える、マイクロプロセッサベースの温度調節器
である。動作制御の選択は、フロントパネル上の３つの
キーによって行なわれる。パラメータが設定されると、
それは前枠（front bezel)の下に配置されるジャンパを
取り除くことによって固定される。オペレータは、制御
モードおよびパラメータ表示解像度を選択することがで
きる。オペレータはまた、設定点を選択できる範囲を制
限する、器具の範囲を特定する特徴を使用すること、ま
たはオペレータが設定点を変えることができないように
することができる。ＣＮ９０００コントローラの第２の
設定点および出力は比例制御またはＯＮ／ＯＦＦの制御
を有し、かつ設定点は最初の設定点からのずれとして設
定される。サイクル時間、比例帯およびＯＮ／ＯＦＦデ
ッドバンドは、最初の設定点とは無関係に設定される。
【００２２】ハンマ３４（図１）は、その下方の端部が
Ｌ字型の装着ブラケット５２の垂直方向のボアに固定さ
れる中空のガイドスリーブ５０の内側をスライドする。
装着ブラケットの水平方向の脚５２ａは、ハンマ３４の
下方の端部がカバーの穴５４を通ってスライドしダイヤ
フラム３０を打つことができるように、チャンバのカバ
ー１４の頂部に固定される。ソレノイド３６は、ハンマ
３４の上方の端部に装着される円筒形のアーマチュア５
６を含む。ソレノイドは、それを通ってアーマチュアが
往復運動する音声コイルアセンブリ５８をさらに含む。
音声コイルアセンブリは、ボルト６０によって装着ブラ
ケットの垂直方向の脚５２ｂに装着される。ハンマは、
ばね６１によって図１および図３に示される持ち上げら
れた位置へとバイアスされる。６２で概略的に示される
衝撃アクチュエータ回路は、衝撃付与信号をソレノイド
コイル５８に与えてアーマチュア５６をばね６１のバイ
アスに対して素早く下方向に動かすために使用される。
これにより、図４に示されるようにハンマ３４の丸い下
方の端部がダイヤフラム３０に当たる。ストップ６４
は、ガイドスリーブ５０の上方の端部の外側の周りで回
してはめ込まれ、かつ運動量の移動、すなわちダイヤフ
ラムに対するハンマ３４の衝撃の深さを調節するために
回転され得る。ハンマの衝撃の深さによって、チャンバ
から噴出される液滴３７の大きさ（体積）が決まる。
【００２３】上述の装置で、毎秒４滴を上回る分配速度
を達成することができる。ワークピースの表面からノズ
ルまでの高さの変動は、迅速な分配を均一にするために
は重要ではない。液滴３７は、粘性材料をまずワークピ
ースの表面に接触させてから引き上げる必要なく形成さ
れる。好ましい実施例で、一貫して均一の組の粘性材料
を置くことができる。
【００２４】図５は、Ｏリング３２がない第１の実施例
の代替の形状を示している。ダイヤフラム３０は、弾力
を与えてそれ自身の平坦な外形を回復させる。
【００２５】図６および図７は、柔軟なダイヤフラムを
使用しない本出願人の分配装置の第２の実施例を示して
いる。その代わりに、第２の実施例では、ノズル７０
は、ノズルの内部の液滴発生チャンバ７４から高速で粘
性材料の非常に小さい液滴または小滴を噴出するため
に、流体送り導管７２に関して上方向に迅速に引っ込め
られる。ノズル７０および流体送り導管７２はともに一
般に円筒形である。液滴発生チャンバ７４が液体送り導
管７２に関して往復運動ができるように、液滴発生チャ
ンバ７４の内径は流体送り導管７２の外径よりも僅かに
大きい。流体送り導管７２の下部を囲む円筒形のエラス
トメリックシーリングガスケット７６は導管７２とノズ
ル７０との間のシールを形成する一方で、それらの間の
相対的な往復運動を可能にしている。流体送り導管７２
の下部に関してノズル７０が上方向に動くことによっ
て、送り導管７２の下方の端部は液滴発生チャンバ７４
に押しつけられる。これにより流体送り導管７２の下方
の端部は、液滴発生チャンバ７４の容積を迅速に低減す
るプランジャまたはピストンとして作用する。これによ
り、微量の粘性の流体が液滴発生チャンバ７４から出口
オリフィス７８を通って高速で押し出される。
【００２６】拡大して示されている液体送り導管７２の
上部は、幅の狭い送り通路８２を介して液滴発生チャン
バ７４と通じるチャンバ８０を有する。従来の分配注入
器８４の下方の端部は、注入器の内部がチャンバ８０と
通じるように、拡大して示されている送り導管７２の上
方の端部にねじ込まれる。注入器８４内のプランジャ８
６は、加圧された空気貯蔵器９０からライン８８を介し
て送られる空気によって駆動される。加圧された空気
は、ライン９６を介して補給制御論理回路９４に接続さ
れるソレノイドバルブ９２の駆動によって、計量され注
入器８４に選択的に供給される。
【００２７】液体送り導管７２の上方の端部は、フレー
ム部材９８に形成される穴に装着される。ノズル７０
は、上方にラジアルフランジ１００を有する。フランジ
１００の下側は、通常、複数の片持ばり１０２によって
支持される。これらのはり１０２の外側の端部は、フレ
ーム部材９８に接続される。片持ばり１０２の内側の端
部は上方向に向いた三角形の突起を有し、その頂部はフ
ランジ１００の下側に接触する。衝撃ハンマ１０４は、
ビボットアセンブリ１０８によってフレーム部材９８に
枢軸的に装着される第１の端部１０６を有する。衝撃ハ
ンマ１０４は、それを介してノズル７０の下方の端部が
突き出る穴１１０を有する。
【００２８】ソレノイド１１２は、そのロッド１１４を
ピン１１８によって衝撃ハンマ１０４の第２の端部１１
６に接続できるように、フレーム部材９８の穴に装着さ
れる。ソレノイド１１２は、ライン１２２を介してコン
トローラ回路１２０に接続される。コントローラ１２０
は、ソレノイド１１２を付勢してそのロッド１１４を上
方向に引き上げることができる。これにより、穴１１０
のまわりのハンマの部分がノズルの肩７０ａに突き当た
るのに十分な量だけ衝撃ハンマ１０４は上方向に旋回す
る。これによりノズルは突然上方向に僅かに動き、エラ
ストメリックシーリングガスケット７６を圧縮する。
【００２９】ソレノイド１１２が消勢され重力とシーリ
ングガスケット７６およびソレノイドの戻しばねの復原
力とによって衝撃ハンマが下方向に動くと、衝撃ハンマ
の末端１１６ａはフレーム部材の棚９８ａの上に載る。
【００３０】ストローク調整マイクロメートルねじアセ
ンブリ１２４は、ソレノイド１１２に隣接するフレーム
部材９８の別の穴に装着される。マイクロメートルねじ
アセンブリ１２４は、ストローク調整モータ１２６によ
って駆動される。ストローク調整モータはまた、ライン
１２８を介してコントローラ回路１２０によって駆動さ
れる。コントローラ回路１２０はモータ１２６を付勢し
てマイクロメートルねじアセンブリ１２４を駆動しその
ストップロッド１３０を伸ばすまたは引っ込めることが
できる。これにより、衝撃ハンマ１０４の動きの上限が
調整できる。
【００３１】ノズル７０は、周りにあるヒータリング１
３２と接触している。加熱抵抗器１３４および熱電対ま
たはサーミスタ１３６は、ヒータリング１３２の穴に装
着される。抵抗器１３４およびサーミスタ１３６はライ
ン１４０および１４２を介してノズル温度調節器回路１
３８に接続される。ノズル温度調節器回路１３８は液滴
発生チャンバ７４内に含まれる流体が予め定められた粘
度に達するようにノズル７０の温度を正確に調節する。
これは、熱電対１３６からの出力信号を基にしたフィー
ドバック制御を利用して、所望の量の電流を加熱抵抗器
１３４に送ることによって達成される。液滴発生チャン
バ７４内の粘性の流体の温度の正確な調整は、粘性材料
の高速で均一な噴出のために非常に重要である。
【００３２】歪み計１４４は、コントローラ回路１２０
の一部を形成する歪み計増幅器１４８にライン１４６を
介して接続される。ノズル７０が重力およびシーリング
ガスケット７６の膨張力によって下降すると、そのラジ
アルフランジ１００は片持ばり１０２にあたる。これに
より歪み計１４４は信号を発生し、これは歪み計増幅器
１４８によって増幅され、補給制御論理９４に送られ
る。補給制御論理は、貯蔵器９０からライン８８を介し
て注入器８４に押しやられる加圧された空気を遮断す
る。
【００３３】第２の実施例はまた、光ファイバエミッタ
１５２および検出器１５４の形状の液滴検出器を含む。
これらの構成要素は、エミッタ１５２からのビームが穴
１１０を横切りかつ検出器１５４によって受け取られる
ように、衝撃ハンマ１０４の下側に装着される。エミッ
タおよび検出器は、エミッタからのビームがノズル７０
の出口オリフィス７８と整列されるように配置される。
エミッタおよび検出器は、リード（図示せず）を介して
コントローラ１２０に接続される。粘性材料の小滴また
は液滴がノズル７０から噴出されるたびに、それはエミ
ッタ１５２からのビームをさえぎる。その後検出器１５
４は光ファイバ電子回路１５５を介して信号をコントロ
ーラ１２０に送る。
【００３４】図８ないし図１０は、第２の実施例のノズ
ルおよびそのまわりの構造の一連の垂直方向の拡大断面
図であり、液滴の形成と噴出、およびノズルチャンバの
補給を示している。最初に装置は図１１に示される状態
である。ノズル７０の上部の内部にあるチャンバ８０
は、粘性の流体１５６で満たされる。送り通路８２は粘
性の流体１５８で満たされる。ノズル７０の下部の液滴
発生チャンバ７４および出口オリフィス７８は、粘性の
流体１６０で満たされる。ソレノイド１１２は、コント
ローラ回路１２０によって付勢される。これによりソレ
ノイドのロッド１１４は素早く上方向に引き上げられ、
図８に示されるようにノズルの肩７０ａに対して衝撃ハ
ンマ１０４が旋回する。これによりノズル７０が上方向
に動き、シーリングガスケット７６を僅かに圧縮する。
ノズル７０が上方向に動くことによって、液滴発生チャ
ンバ７４内の圧力が急速に上昇する。これは、流体送り
導管７２の下方の端部が液滴発生チャンバ７４に押し込
まれプランジャとして作用するためである。液滴発生チ
ャンバ７４内の流体１６０は出口オリフィス７８を通っ
て押し出され、細長い小滴または噴射１６２を形成す
る。粘性の流体のうちの幾らかは送り経路を通って注入
器８４内の流体貯蔵器１５０に戻る。しかしながら、流
体送り経路の寸法および外形によって逆流率は制限され
かつ粘性の流体の噴射１６２の形成が強いられる。
【００３５】衝撃ハンマの端部１１６は、マイクロメー
トルねじアセンブリ１２４のストップロッド１３０に当
たる。このように衝撃ハンマ１０４が突然止まることに
よって、液滴発生チャンバ７４の内部で急速な圧力降下
が生じる。この圧力降下によって出口オリフィス１７８
から出ていく粘性の流体の流れが止まる。既に噴出され
た流体の噴射１６２の慣性によって、その噴射は分離し
て高速の液滴１６２′をつくり出す（図９）。
【００３６】次に、ソレノイド１１２が消勢される。シ
ーリングガスケット７６の膨張力、ソレノイド１１２の
戻しばねの力および重力によって、衝撃ハンマ１０４は
図１０に示されるその水平方向の位置に迅速に戻る。同
時に、重力とともにシーリングガスケット７６の膨張に
よって、ノズル７０は図１０に示されるその位置まで下
降する。ガスケットのラジアルフランジ１００は、片持
ばり１０２の頂部の上に載るようになる。ノズル７０が
下降すると、流体送り導管７２の下方の端部は液滴発生
チャンバ７４から引き上げられる。空気が出口オリフィ
ス７８に、さらに液滴発生チャンバ７４に取り入れら
れ、ボイド１６４をつくり出す。ノズル７０に取り込ま
れる空気の体積は、以前に噴出された粘性の流体の体積
および送り通路８２を通って液体送り導管７２の上方の
端部の中のチャンバ８０に戻った量に対応する。
【００３７】このとき、補給制御論理回路９４はライン
９６を介して信号を送り、ソレノイドバルブ９２を開
く。これにより、空気貯蔵器９０からの加圧された空気
がライン８８を介して注入器８４に通過することが可能
となる。プランジャ８６は、流体貯蔵器１５０の内部に
ある粘性材料に対して押し下げられる。これにより注入
器からの粘性材料は、流体送り導管７２の上方の端部内
のチャンバ８０に押しやられ、送り通路８２を通って液
滴発生チャンバ７４に押しやられる。これにより液滴発
生チャンバは補給される。歪み計１４４は、粘性の流体
が液滴発生チャンバ７４を補給したときに生じる圧力上
昇を検出する。歪み計１４４からの信号は、ライン１４
６を介して歪み計増幅器１４８に送られる。歪み計増幅
器からの増幅信号は補給制御論理回路９４に送られ、こ
れはソレノイドバルブ９２を消勢して空気貯蔵器９０か
らの加圧された空気を遮断する。正しい液滴噴出の確認
として、検出器１５４は、液滴１６２′を形成するとき
にノズル７０から出ていき、そこから離れる粘性の流体
の分離を検出する。検出器１５４からの信号は、流体の
中に気泡があるために生じ得る不適切な液滴噴出によっ
てつくり出される欠陥のある分配を正すために使用され
得る。
【００３８】微量の粘性材料を迅速に分配するためのこ
の発明の方法および装置の好ましい実施例を説明した
が、当業者によってこの発明に変更および修正を加える
ことができることが理解されるはずである。たとえば、
衝撃アクチュエータ回路は、チャンバからノズルを通る
粘性材料の噴出を最適化する特定の持続時間およびプロ
ファイルを有する音声コイルに衝撃付与信号を与えるこ
とも可能である。チャンバおよび／またはノズルは、粘
性材料の噴出を促進するために音波の振動に晒されても
よい。したがって、この発明に与えられる保護は、前掲
の特許請求の範囲に従ってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦断された部分を備える当方の分配装置の第１
の実施例についての横から見た立面図である。
【図２】図１に示される第１の実施例のチャンバのベー
スについての上面図である。
【図３】第１の実施例の衝撃メカニズムの動作を示す、
拡大された縦断図である。
【図４】第１の実施例の衝撃メカニズムの動作を示す、
拡大された縦断図である。
【図５】第１の実施例のチャンバの代わりとなる形態を
示す縦断図である。
【図６】当方の分配装置の第２の実施例についての、部
分的には縦断図でありかつ部分的には概略図である。
【図７】第２の実施例の流体送り導管、ノズル、衝撃ハ
ンマおよび隣接構造を示す拡大図である。
【図８】液滴の形成を示す第２の実施例のノズルおよび
そのまわりの構造の拡大された縦断図である。
【図９】液滴の噴出を示す第２の実施例のノズルおよび
そのまわりの構造の拡大された縦断図である。
【図１０】ノズルチャンバの補給を示す第２の実施例の
ノズルおよびそのまわりの構造の拡大された縦断図であ
る。
【図１１】図８ないし図１０の一連の動作に関して、最
初の状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ カートリッジ ３４ ハンマ ３８ ノズル ４０ ヒータブロック ４８ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エル・シアーデラ アメリカ合衆国、92024 カリフォルニア 州、エンシニタス、パッシフローラ・アベ ニュ、1036 (72)発明者 アレック・ジェイ・ベイビアーツ アメリカ合衆国、92024 カリフォルニア 州、エンシニタス、バーガンディ・ロー ド、1544 (72)発明者 カルロス・イー・ボウラス アメリカ合衆国、92024 カリフォルニア 州、エンシニタス、ビレッジ・センター・ ドライブ、407

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 微量の粘性材料を迅速に分配するための
    装置であって、 予め定められた体積の粘性材料を保持するための手段
    と、 保持手段に接続されてその保持手段から予め定められた
    量の粘性材料を計るためのノズル手段と、 予め定められた運動量をノズル手段に与えて、予め定め
    られた量の粘性材料が速やかにノズル手段から噴出され
    るようにするための衝撃手段とを含む、装置。
  2. 【請求項２】 保持手段が流体送り導管を含み、かつノ
    ズル手段が流体送り導管の端部で往復運動をする、請求
    項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 保持手段が保持手段の外壁を形成する弾
    力性ダイヤフラムを含み、かつ衝撃手段がダイヤフラム
    を打つためのハンマ手段を含む、請求項１に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 保持手段に熱的に結合され、粘性流体を
    加熱しかつそこに熱付与信号を与えるとノズル手段によ
    り分配された粘性流体の粘度を制御するための電気ヒー
    タ手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 電気ヒータ手段の温度を表わすフィード
    バック信号を生成しかつ熱付与信号のレベルを調整して
    電気ヒータ手段を周囲の温度より上の予め選択された一
    定の温度で維持するための制御手段をさらに含む、請求
    項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 衝撃手段は、そこに衝撃付与信号が与え
    られるとハンマ手段がダイヤフラムを打つようにするた
    めの電磁手段をさらに含む、請求項３に記載の装置。
  7. 【請求項７】 ハンマ手段に結合されて、ダイヤフラム
    に送られる予め定められた運動量を制限するための調整
    可能なストップをさらに含む、請求項３に記載の装置。
  8. 【請求項８】 ダイヤフラムが金属シートである、請求
    項３に記載の装置。
  9. 【請求項９】 ダイヤフラムに組合わされ、衝撃手段に
    よる予め定められた運動量の与えた後にダイヤフラムを
    元の形状に戻すのを助けるための弾力性の圧縮可能なバ
    ンパ手段をさらに含む、請求項３に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 予め定められた運動量を与えるとノズ
    ル手段により予め定められた量の粘性材料の測定を検出
    するための手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 保持手段は、ダイヤフラムがその第１
    の側面の上にあり、かつノズル手段がその第２の側面の
    上にある、カットアウト領域を備えた平坦な部材を含
    む、請求項３に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 粘性材料を保持手段からノズル手段に
    強制的に送るための加圧手段をさらに含む、請求項１に
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 衝撃手段が、ハンマ、ハンマを取り付
    けてノズル手段へおよびノズル手段から動かすための手
    段、およびハンマがノズル手段を打つようにするための
    手段を含む、請求項２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 微量の粘性材料を迅速に分配するため
    の方法であって、 予め定められた体積の粘性材料を保持するための貯蔵器
    を設けるステップと、 粘性材料を貯蔵器から受け取るためのチャンバを設ける
    ステップと、 チャンバに接続されたノズルを設けるステップとを含
    み、ノズルがワークピース表面上に位置づけられた出口
    オリフィスを有し、 さらに、 チャンバの体積を速やかに減じて、ノズルのオリフィス
    から出る粘性材料を噴出させ、離れてワークピース表面
    に運ばれる予め定められた大きさの液滴を形成するステ
    ップを含む、方法。
  15. 【請求項１５】 チャンバにおいて粘性材料を予め定め
    られた温度に加熱して予め定められた粘度を達成するス
    テップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 粘性材料の液滴が１秒につき４回より
    も速い速度でオリフィスを通して噴出される、請求項１
    ５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 オリフィスからの粘性材料の噴出を検
    出しかつチャンバが貯蔵器からの粘性材料により補給さ
    れるようにするためのステップをさらに含む、請求項１
    ４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 歪み計が、チャンバが粘性材料により
    補給されるとき起こる圧力増加を検出するのに用いられ
    る、請求項１７に記載の方法。
JP5287125A 1992-11-19 1993-11-17 微量の粘性材料を迅速に分配するための装置および方法 Pending JPH0768203A (ja)

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