TWI477324B - 液體分配系統 - Google Patents

Description

液體分配系統

本發明關於一種液體分配系統及與其使用相關聯之方法。更尤其是，本發明與具有不同黏性之廣泛液體的該等應用相關聯，其中該液體分配量之精準與精確很重要。

各種黏性液體所分裝之一致、控制及精確量保持為有效率、精確及精準液體分配量支撐高品質產品之廠商及其他者的一項長期議題。

此處「精確」指的是分裝量有多精確，而「精準」指的是分裝量如何多次反覆。

此處之「點」或「滴珠(bead)」名稱指的是液體分配量，且「液體」指的是反應成點液滴之液滴或懸液。

在產品製造環境中，精確控制液體分配量很重要。例如，若分裝過於不黏，則組裝會不具品質產品之結構整合度；點或滴珠太大且過度會滲出，且與其它區域會有不想要的接觸且/或呈現不雅之成品。此外，低黏性液體在分裝點或滴珠後會漏液。為控制該種漏液，控制器可結合後移功能。在將注射筒活塞往前移動一設定距離以分裝點或滴珠之控制器實例中，該控制器則往後或使活塞「後移」產生部分真空，防止漏液。

已知之液體分配機可包含具有空氣壓力(氣壓式)驅動注射筒活塞之注射筒。該等系統常會漏液且失去空氣及真空(負)壓力，造成不精準且不精確之點及滴珠。

在氣壓式液體分配機中，藉由在活塞後產生真空，完成後移。活塞後之正空氣壓力驅動活塞前進，分裝液體，之後，真空，或負空氣壓力取代正空氣壓力，因此使活塞移動停止且倒退，自針孔拉回液體，防止漏液。在該等系統中使用多重氣閥及電磁圈。

在機械式系統中，藉由使馬達倒退一預定距離產生後移。然而，當分裝液體時，預定後移距離未造成注射筒中活塞後液體之減少與空氣空間之增加。已發現到當活塞後之空氣空間變化時，因預定距離造成不同壓力變化，故當注射筒液體耗盡時會遞送不精確、不精準之液體量。

本發明揭露一種液體分配系統及方法，其用以在當液體耗盡時，自壓力桶中之孔分裝具各種黏性之精確、精準液體點及滴珠。例如，利用本發明之實施例可精確及精準地分裝水、環氧化物、矽化物、黏著劑、焊錫膏、預充填匣等。

圖解地，該分裝可為在桶中具有活塞及末梢具開口之針的習知注射筒。注射筒可配置在固定分裝台上或手持裝置中。該液體分配機係由以微處理器為基礎之控制器來控制，其可程式化，依據液體特徵(黏性、表面張力等)、含桶子長度及內徑之注射筒大小、分裝量、分裝率等，以分裝精確、精準之液體量。

「控制器」名稱指的是裝在機箱內之可程式化處理器或微處理器電腦組件，當由此設計程式時，其決定分裝循環期及從而點或滴珠之大小。可使用控制器決定點或滴珠組態之路徑及配置。

如以上說明，可設計程式，令控制器驅動活塞前進以分裝點或滴珠，該控制器據此驅動活塞後退一距離，防止透過針漏液。在後移後之最佳情況下，液體退縮至形成彎月形之注射筒針孔。因不同液體之黏性及表面張力不同，其後移距離將相對應而異，其他則相同。然而，已發現到注射筒中之殘液亦造就最佳後移距離。

例如，裝滿之注射筒可含10 cc且可藉由步進馬達驅動活塞，其中100步遞送0.05 cc大小之點。若自注射筒分裝0.05 cc，馬達就每一該等點之淨移動為100步。自具備後移之裝滿注射筒分裝的實際作業可以驅動馬達前進125步且之後倒退(後移)25步。該淨移動為100步且若液體確切位於針孔處，則將已分裝精準0.05 cc之點。

在本發明之較佳實施例中，控制器可驅動步進馬達或伺服馬達(具適當轉軸編碼器或其它位置感測裝置)，但亦可使用其它馬達。該等馬達可驅動鉛螺絲或將馬達之旋轉轉換成線性移動之其它此種裝置。而且，驅動活塞前進且後退之手段可為任一此種裝置，其中可如此處之說明控制移動之精確及精準。不管驅動裝置，當執行時，電腦程式即驅動活塞前進且後退以符合此處所說明之驅動前進/後移數據曲線。

此外，已發現到當耗盡注射筒之內含物時，向來降低要達成精確、精準點之後移距離。例如，就在以上實例中，當只留1 cc在注射筒中時，0.05 cc點之分裝需要馬達驅動活塞前進110步且後移10步。圖解式地，可以啟發方式決定不同液體及點大小之後移距離(馬達步數)的數據曲線且當注射筒中之餘液改變時，可一步或連續方式改變驅動前進/後移數據曲線。圖解式地，可將針對注射筒中分裝之液體型、點大小及液體量的後移距離儲存在控制分裝驅動之電腦系統中。亦即，該後移可為用以分裝注射筒體積首先25%之量、且之後以不同量作為分裝次25%、且以第三量分裝次25%、且還以第四量分裝注射筒之最後內含物。然而，在其它應用中，後移距離可依每一後繼分裝量連續改變。

嫻熟該技術者將領會到儘管以下詳細說明將參照圖解實施例、圖示、及使用方法來進行，但本發明無意受限於該等實施例及使用方法。而是，本發明範圍寬廣且意在界定成僅在伴隨之申請專利範圍所陳述者。

第1圖說明具有控制器2及驅動注射筒6之分裝單元4之分裝系統，該注射筒6攜帶有供分裝用之液滴8。分裝單元4可包含手持裝置或固定裝置作為工作站(未示出)之一部分。該分裝單元可包含馬達，例如，附有電子器件之步進馬達，其中該步進馬達可以雙向7操作注射筒。該步進馬達向來為控制器2中之I/O(輸入/輸出)介面10所控制。

此處圖解地討論步進馬達系統，但具有附接或整合相位或其它型式距離之行進編碼器的類比伺服型系統可與其它應用中之適當電子器件使用。

控制器2可包含人體介面，如觸控銀幕12或其它已知供輸入命令及顯示狀態、資訊等之連接或無線裝置。例如，可使用小鍵盤或完整鍵盤。其它指示燈14，例如LEDs，係可與微處理器或DSP(數位信號處理器)16或其等效者，例如閘陣列等裝在控制器2中。記憶體18可包含緩衝器、快取及含執行碼之主記憶體。在某些應用中可使用快閃記憶體20。快閃記憶體20可包含上載且執行自主記憶體之作業系統軟體。在該等情況中，可移除快閃記憶體20，因作為軟體保護技術之緣故，無系統軟體留在控制器2中。

此外，可使用電子器件22與網路24連絡。網路可為區域或廣域(網際網路)以便通知主機26或主動監測分裝單元之狀態及運作性，且可透過網路下載更新軟體及資訊。

第2A圖說明活塞32移動之實例，其在針31末端之針孔30分裝注射筒6中液體8之淨點大小。例如，淨點大小可為0.05 cc且可需步進馬達100步以分裝0.05 cc。當活塞32位在A位置時，注射筒為裝滿。系統將驅動活塞125步至位置B且之後反向倒退25步至位置C。淨結果為活塞前進移動100步，分裝0.05 cc。分裝次0.05 cc從位置C將馬達驅動125步至位置D且後移25步至位置E。再一次，淨步數為前進100步且分裝0.05 cc。當注射筒內容物耗盡時，活塞會在位置G。此處，當分裝0.05 cc時，活塞移動115步至位置H且之後後移15步至位置I。活塞仍前進移動淨100步。當活塞32在位置M時，只差5步後移至位置O-再一次，分裝0.05 cc。

控制器起初知道使注射筒成空之馬達淨步數。故當分裝液體時，控制器知道注射筒中之餘液量。

第2B圖說明以上實例。在每一情況中，活塞之淨前進移動100步，分裝量將為0.05 cc。當活塞在位置X時，後移降為15步且在位置Y時，後移降為5步。

第2C圖說明數據曲線40，其中對於每次分裝之等量，因注射筒中之液體體積減少，故可連續變更後移。

留意到以上第2A、2B及2C圖之數字係為每一情況中所分裝之圖解式液體的圖解式體積。當液體型式改變時，該等數字及數據曲線可全部改變，且當分裝量改變時，該等數字及數據曲線可再次改變。在每一情況中，可針對每一液體型、每一分裝量及注射筒中之剩餘內容物，以嘗試錯誤方式決定該等數字。

在第2A、2B及2C圖中，於每一實例中，藉由驅動步進馬達100步以分裝特定之液體量(0.05 cc)。但是可分裝其它量且可產生後移數據曲線族。參照第2B及2C圖，若僅分裝0.025 cc液體則可適用步階數據曲線41或連續數據曲線42。

在某些應用中，對於每一後繼分裝之分裝量可相異。例如，若分裝一系列具以下大小之點：0.05 cc；0.025 cc；0.05 cc等，每一分裝之後移會交錯在第2B圖之軌跡43與41之間以及第2C圖之軌跡40與42之間。因此，可依序分裝不同量，其中實施來自諸數據曲線族之不同數據曲線以決定每一分裝點之後移步數。在該情況中，控制器會選取適用之後移數據曲線，其適用於自該等數據曲線族所分裝之每一特定點。

後移量可被保存在控制器記憶體之圖表或數據曲線中且在每次分裝一個點時加以參照。以圖解說明之圖表或數據曲線特定於液體型式(其特徵)、注射筒中之餘液量(活塞位置)、及待分裝之量。

第3圖為分裝程序之圖解式流程圖。注射筒裝滿50時，即從液體分配機請求一特定之點大小(或體積)。控制器將點大小轉換成前進之步進馬達的步數，且將該量加上後移量傳送至分裝單元。活塞移動所需步數，且控制器命令步進馬達後退後移步數56。步進馬達即遵從。在命令步進馬達後退前會有時序落後。對於每一應用可以嘗試錯誤方式決定任一時序落後。

參照第2A及3圖，若第3圖之程序實施第2A圖之步階次序，則其自動這麼做。亦即，對於注射筒活塞32之每一位置，一旦知道分裝及後移步數，作業將會自動運轉。該活塞在位置A且需另一分裝時，處理器將載入125步及25步後移，據此，馬達驅動將遵循最終使活塞位在C點之指令。一旦在位置C時，處理器可自動載入125步及25步後移以驅動活塞至位置D且接著至位置E。一旦在位置E且需另一分裝時，處理器將載入115步及15步後移，且馬達將驅動活塞至位置I。留意到該作業係自動產生，且在分裝已預定之數據曲線後將這麼做。

當活塞停在新位置58時，它夠接近其不再有液體可供分裝之行進末端。若在60完成，則在64作業停止。若否，則可在54繼續分裝。

應該了解的是此處所提出中之該等上述實施例係作為實例且可能有其許多的變動及替代。因此，應將本發明廣泛視為只界定在此後添附之申請專利範圍中所陳述者。

2．．．控制器

4．．．分裝單元

6．．．注射筒

8．．．液滴

7．．．方向

10．．．輸入/輸出介面

12．．．觸控銀幕

14．．．指示燈

16．．．數位信號處理器

18．．．記憶體

20．．．快閃記憶體

22．．．電子器件

24．．．網路

26．．．主機

32．．．活塞

31．．．針

30．．．針孔

8．．．液體

40．．．數據曲線

41．．．數據曲線

42．．．數據曲線

40．．．軌跡

41．．．軌跡

42．．．軌跡

43．．．軌跡

第1圖為固定位置之液體分配機的方塊圖；

第2A至2C圖為分裝期間之活塞位置圖；以及

第3圖為分裝作業之流程圖。

2．．．控制器

4．．．分裝單元

6．．．注射筒

8．．．液滴

7．．．方向

12．．．觸控銀幕

14．．．指示燈

16．．．數位信號處理器

18．．．記憶體

20．．．快閃記憶體

22．．．電子器件

24．．．網路

26．．．主機

32．．．活塞

31．．．針

Claims (13)

1. 一種液體分配機，包括：壓力桶(reservoir)，其裝有液體(fluid)；活塞，其配置用以驅動液體；針孔，自該針孔分裝被驅動之液體；馬達，其連接至活塞，其中該馬達雙向驅動該活塞；其中驅動活塞前進之距離決定液體分配量，且因此決定壓力桶內之餘液量，而驅動活塞後退之距離決定後移距離，其中選定該後移距離以防止在可反覆位置裝液體時或接近針孔處漏液；電腦處理器及記憶體，其裝有程式及數據曲線組，每一數據曲線將壓力桶內液體量及被分裝的液體量與一對應的後移距離相關聯，其中當執行程式時，該電腦處理器選取對應壓力桶內液體量及被分裝的液體量的數據曲線，驅動馬達前進以分裝特定液體量，且之後驅動馬達後退由該選取的數據曲線所規定的該後移距離。
2. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，其中該電腦處理器自動載入活塞遵循數據曲線要移動之次前進步數及後移步數。
3. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，其中該壓力桶包括注射筒，該針孔包括具有開口之針，且其中該可反覆位置係在該針孔處。
4. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，其中該馬達為步進馬達，且驅動馬達前進之步數決定液體分配量，且驅 動馬達後退之步數決定後移距離。
5. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，其中該等數據曲線組係步數型態，其中該後移距離為一系列常數，每一常數適用於一範圍內之注射筒內的餘液量。
6. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，其中該等數據曲線組為後移距離與注射筒內餘液量之連續軌跡。
7. 如申請專利範圍第1項之液體分配機，更包括數據曲線組供相異型式之液體分配用。
8. 一種用以分裝液體之方法，其中該方法包括步驟：決定壓力桶內之餘液量；產生與壓力桶內之餘液量及被分裝的液體量相關聯之後移距離的數據曲線；藉由驅動活塞前進以分裝液體量；藉由在曲線中的後移距離使活塞倒退移動一後移量，其中該液體退回至該壓力桶內之一可反覆位置；決定該壓力桶內之新餘液量；以及反覆分裝液體量之以上步驟。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中反覆分裝液體量之步驟係自動產生，且該後移步驟接在後移距離的數據曲線之後。
10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該數據曲線為後移距離係一系列常數之一種步驟組態，其中每一後移距離係與壓力桶內之餘液量範圍相關聯。
11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該數據曲線為使後移距離與壓力桶內之餘液量相關聯的連續軌跡。
12. 如申請專利範圍第8項之方法，更包括產生數據曲線族之步驟，其每一者針對待分裝之特定液體量使後移距離與壓力桶內之液體量相關聯。
13. 一種電腦程式產品，其儲存在電腦可讀取媒體中以實施如申請專利範圍第8項之方法。