TWI680808B - 用於施配黏滯性材料之小珠粒的裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之一黏滯性混合流體材料之小珠粒之裝置及方法。該裝置包含依一往復方式移動之第一計量桿及第二計量桿，使得該第一計量桿延伸至一第一流體通路中，且該第二計量桿延伸至一第二流體通路中。一混合通道與該第一流體通路及該第二流體通路連通以從該第一流體通路及該第二流體通路接收該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。一施配通路與該混合通道流體連通，且施配由該等經混合之第一及第二黏滯性流體形成之黏滯性混合流體材料之一小珠粒。一控制器使該第一計量桿及該第二計量桿縮回以防止在一施配循環之後該黏滯性混合流體材料從該施配通路流涎。

Description

用於施配黏滯性材料之小珠粒的裝置及方法 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2014年9月5日申請之美國臨時專利申請案第62/046,499號(申請中)之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於一種用於混合及施配兩種黏滯性流體且特定言之用於準確地施配混合黏滯性材料之微小珠粒之施配裝置及方法。
在施配領域中，常見的是，混合兩種或更多種黏滯性流體組分以在施配之前不久形成一混合流體。例如，第一黏滯性流體及第二黏滯性流體(諸如第一流體黏合劑組分及第二流體粘合劑組分)可經混合以形成用於塗敷至一工件或基板上之一可固化流體黏合劑。流體最初可包含於單獨筒中且在輕微壓力下引導至各自的第一流體通路及第二流體通路。各通路中之一計量桿可用來推動或引導來自第一流體通路及第二流體通路之第一流體及第二流體並使其進入一混合通道中。混合通道將在一噴嘴中含有一靜態混合器。據此，第一黏滯性流體及第二黏滯性流體行進通過噴嘴內之靜態混合器以從一施配通路之噴嘴尖端處進行施配以便塗敷至工件或基板上。雖然此特定實例形成一可固 化液體施配粘合劑，但數種流體組分可類似地經混合以產生包含供終端使用者使用之任何種類之所期望性質。
在嘗試施配非常小或微小材料珠粒時，出現各種挑戰。例如，此等微小材料珠粒可具有介於約0.2mm與約0.4mm之間的一直徑及約0.02cc或更大之一總容積。在施配此等小容積之此等黏滯性材料時，在要求高準確度之一應用中，對在施配循環結束時乾脆利落地切斷一給定珠粒之需要係至關重要的，此係因為需要防止隨著經施配之循環結束經施配之量發生任何非期望容積變更。
在一闡釋性實施例中，本發明提供一種用於施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之一黏滯性混合流體材料之小珠粒之裝置。該裝置包括一流體施配本體，該流體施配本體包含一第一流體通路及一第二流體通路。該裝置進一步包括第一計量桿及第二計量桿，使得該第一計量桿延伸至該第一流體通路中，且該第二計量桿延伸至該第二流體通路中。一混合通道包含一混合器，且與該第一流體通路及該第二流體通路連通以在該第一計量桿及該第二計量桿移動至該第一流體通路及該第二流體通路中時從該第一流體通路及該第二流體通路接收該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。一施配通路與該混合通道流體連通，且經結構設計以施配由該等經混合之第一及第二黏滯性流體形成之黏滯性混合流體材料之一小珠粒。一控制器進行操作以使該第一計量桿及該第二計量桿縮回達足以防止在一施配循環結束時該黏滯性混合流體材料從該施配通路向外流涎之一距離。
本發明之實施例包含對實行目的及改良具有重要性之各種其他替代或額外態樣。例如，該裝置可進一步包括：一托架支撐件；一托架，其經安裝以依一往復方式相對於該托架支撐件移動；及一致動器，其耦合至該托架以依該往復方式移動該托架。該第一計量桿及該 第二計量桿耦合至該托架以依該往復方式同時移動。該混合通道與該第一流體通路及該第二流體通路連通以在該第一計量桿及該第二計量桿藉由運用該致動器致動該托架而同時移動至該第一流體通路及該第二流體通路中時從該第一流體通路及該第二流體通路接收該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。該控制器耦合至該致動器。在一進一步實例中，一旋轉閥定位於該第一計量桿及該第二計量桿與該混合通道之間，且經安裝以在一第一位置與一第二位置之間旋轉，該第一位置允許分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通且該第二位置防止分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通。該控制器進行操作以在使該旋轉閥在該第一位置與該第二位置之間旋轉之前使該第一計量桿及該第二計量桿同時縮回。該第一計量桿及該第二計量桿以及該第一通路及該第二通路經定大小以依超過1：1且更佳介於1：1與10：1之間的一比率施配該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。該裝置對施配依非常低容積之黏滯性材料之非常微小珠粒特別有利。例如，該等珠粒可具有0.2mm至0.4mm之一直徑。一珠粒中所施配之總容積可低達約0.002cc。該混合通道上游之總通路容積對一珠粒之經施配容積之比率可為200：1或更小。
在另一態樣中，本發明提供一種用於施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之一黏滯性混合流體材料之小珠粒之方法。例如，在一闡釋性實施例中，該方法包含：將第一計量桿及第二計量桿分別移動至第一流體通路及第二流體通路中以將該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體從該第一流體通路及該第二流體通路引導至一混合通道中。運用一混合器將該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體混合於該混合通道中。施配由該等經混合之第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之黏滯性混合流體材料之一小珠粒。接著，使該第一計量桿 及該第二計量桿縮回達足以切斷該小珠粒之施配且防止該黏滯性混合流體材料流涎之一距離。在一個態樣中，分別將該第一計量桿及該第二計量桿同時移動至該第一流體通路及該第二流體通路中，且使該第一計量桿及該第二計量桿同時縮回。作為一進一步態樣，在使該第一計量桿及該第二計量桿縮回之後，可使定位於該第一計量桿及該第二計量桿與該混合通道之間的一閥從一第一位置旋轉至一第二位置，該第一位置允許分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通，且該第二位置防止分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通。本發明之方法亦可或替代地包含如上文所概述及/或本文中更詳細所述之其他態樣。
在檢視結合隨附圖式所作之闡釋性實施例之下文詳細描述之後，一般技術者變得更加明白本發明之各種額外特徵及優點。
10‧‧‧裝置
12‧‧‧托架支撐件
14‧‧‧安裝台
16‧‧‧外蓋
20‧‧‧托架
22‧‧‧致動器
30‧‧‧滾珠螺桿
32‧‧‧滾珠螺母
40‧‧‧軸承
42‧‧‧桿
44‧‧‧桿
50‧‧‧流體施配本體
52‧‧‧第一流體通路
54‧‧‧第二流體通路
62‧‧‧第一計量桿
64‧‧‧第二計量桿
70a‧‧‧下游通路
70b‧‧‧下游通路
70c‧‧‧下游通路
72a‧‧‧下游通路/流體通路
72b‧‧‧下游通路
72c‧‧‧下游通路
80‧‧‧混合通道
82‧‧‧施配通路
84‧‧‧噴嘴尖端
90‧‧‧旋轉閥
90a‧‧‧靜止閥元件
90b‧‧‧可旋轉閥元件/旋轉閥元件
90c‧‧‧靜止閥元件
100‧‧‧伺服馬達
102‧‧‧齒輪減速器
104‧‧‧控制器
110‧‧‧流體通路
112‧‧‧流體通路
114‧‧‧下游通路
120‧‧‧氣缸致動器/氣缸
122‧‧‧內部活塞桿
122a‧‧‧旋轉臂/控制桿
124‧‧‧旋轉臂/控制桿
130‧‧‧控制器
132‧‧‧增壓空氣供應器
圖1為繪示根據本發明之一項闡釋性實施例建構之一施配器或裝置之一透視圖。
圖2A為大體上沿圖1之線2A-2A截取之一截面視圖。
圖2B為沿圖2A之線2B-2B截取之一截面視圖。
圖3A為沿圖2A之線3-3截取且展示處於一打開狀態之旋轉閥之一截面視圖。
圖3B為類似於圖3A但繪示處於一關閉狀態之旋轉閥之一截面視圖。
圖4A及圖4B為繪示關閉閥狀態及打開閥狀態之示意圖解。
大體上參考圖1，圖中展示一裝置10且裝置10對施配一黏滯性混合流體材料之微小珠粒特別有用。例如，在電子器件製造應用中(諸如將顯示螢幕黏附至智慧型電話或平板器件上)可需要此等黏合劑珠 粒。裝置10通常包含一托架支撐件12，托架支撐件12例如可包括外殼及其他支撐結構組件，諸如安裝台14及一外蓋16。裝置10進一步包含經安裝以相對於托架支撐件12往復移動之一托架20。一致動器22耦合至托架20以依一往復方式(即，在如圖1中所見之一上下方向上)移動托架20。亦參考圖2A及圖2B，致動器22藉由一滾珠螺桿30及滾珠螺母32耦合至托架20，且托架20在軸承40上滑動且沿桿42、44引導。替代地，裝置10可包含一個以上托架20。類似地，裝置10可包含一個以上致動器22。例如，一裝置可包含分別耦合至第一致動器及第二致動器之第一托架及第二托架。一流體施配本體50固定至托架支撐件12且包含第一流體通路52及第二流體通路54。第一計量桿62及第二計量桿64固定至托架20以依往復方式同時移動，使得第一計量桿62延伸至第一流體通路52中，且第二計量桿64延伸至第二流體通路54中。第一流體通路52及第二流體通路54與通往固持一混合元件(未展示)(諸如一靜態混合器)之一混合通道80之額外下游通路70a、70、70c及72a、72b、72c連通。最後，一施配通路82定位於一噴嘴尖端84中以施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體組成之混合黏滯性流體材料。
由各自靜止閥元件90a、90c及一可旋轉閥元件90b組成之一旋轉閥90定位於第一流體通路52及第二流體通路54與混合通道80之間以依一開/關方式且在不推動或拉動旋轉閥90下游之黏滯性材料之情況下控制第一黏滯性流體及第二黏滯性流體之流動，若使用一往復閥元件，則將常常係上述情況)。致動器22可由與一齒輪減速器102耦合以使滾珠螺桿30旋轉之一伺服馬達100組成。一控制器104經提供以操作伺服馬達100以根據需要移動托架20(此為完成施配循環所需)。依此方式，托架20將經由滾珠螺母32沿滾珠螺桿30行進，且將第一計量桿62及第二計量桿64同時移動或延伸至第一流體通路52及第二流體通路54中。只要旋轉閥元件90b處於圖2A中所展示之施配位置中，則流體 將從第一流體通路52及第二流體通路54擠出通過旋轉閥90且通過下游通路70a、70b、70c及72a、72b、72c至混合通道80中，使得流體最終施配為來自施配通路82之噴嘴尖端84處之一微小珠粒。如上文所論述，一裝置可包含一個以上托架及/或一個以上致動器。一裝置包含例如第一托架及第二托架以及第一致動器及第二致動器，托架可經結構設計以同時或獨立移動。據此，第一計量桿62及第二計量桿64可同時或獨立移動至第一流體通路52及第二流體通路54中。
圖3A及圖3B更佳地繪示旋轉閥元件90b之兩個位置。即，圖3A繪示旋轉閥元件90b之施配位置，其中流體通路54與閥元件90b中之一流體通路110對準使得流體流動通過通路112、114至下游通路72a。圖3B繪示旋轉90°至一非施配或再裝載位置之旋轉閥元件90b，其中旋轉閥元件90b內之通路未與下游通路114、72a對準。因此，來自一供應筒(未展示)之流體向上引導至流體通路112、54中以「再裝載」該流體通路54用於下一珠粒施配循環。
圖4A及圖4B之示意視圖中進一步繪示閥90之操作。如圖4A中所展示，旋轉閥元件90b處於非施配或再裝載位置中，其中來自一供應器(諸如一筒)之流體流動至流體施配本體50中且至流體通路54中以在一施配循環之後對通路54填充或再裝載額外流體，以便為下一施配循環做準備。圖4B繪示旋轉至一打開或施配位置之旋轉閥元件90b，其中旋轉閥元件90b中之通路110與旋轉閥90上游及下游兩者之流體通路54、72a對齊。雖然閥元件90b處於此位置中，但計量桿64經延伸或移動通過流體通路54以擠出流體使其通過旋轉閥90及下游通路72a、72b、72c(圖2A)且隨後至混合通道80中。在一施配循環結束時且在使旋轉閥元件90b從圖2A、圖3A及圖4B中所展示之施配位置旋轉至圖3B及圖4A中所展示之再裝載位置之前，計量桿52、54稍微縮回諸如達約0.030英寸。此在下游通路70a、70b、70c及72a、72b、72c(圖 2A)以及混合通道80及施配通路82中釋放微正壓，以便在噴嘴尖端84處吸回流體材料且防止在一施配循環結束時流涎。流涎通常將由於正壓而發生，且在需要非常微小量之流體施配之應用中，甚至一非常小量之流涎將負面地影響應用。例如，此等為要求每次循環之一總施配容積例如低達0.002cc之應用。
再次參考圖2B，圖中最佳地展示用於使閥旋轉之總成及致動器。此總成包含一氣缸致動器120，氣缸致動器120具有一內部活塞桿122，內部活塞桿122承載藉由氣壓操作以上下移動且藉此使一旋轉臂或控制桿124樞轉之一活塞122a。控制桿耦合至旋轉閥元件90b且使閥元件90b在先前所論述之兩個位置之間旋轉。氣缸120受任何合適控制器130控制，控制器130與一增壓空氣供應器132耦合以在活塞122a之相對側上選擇性地引入增壓空氣以藉此使活塞122a及桿122在相對方向上往復，且因此，使控制桿124及閥元件90b在相對方向上旋轉，如上文所論述。
混合通道80上游之總通路容積對一珠粒之經施配容積之比率為200：1或更小。計量桿62、64與各自通路52、54之間的間隙應為0.010英寸或更小。此外，應消除用於捕獲任何大小之氣泡之任何區域，且在使用之前所有空氣應從裝置10中之流體路徑流出。
雖然本發明已藉由其特定實施例之描述予以闡釋且雖然實施例已作相當詳細描述，但並非意欲於將隨附申請專利範圍之範疇約束於或以任何方式限於此細節。可單獨地或依任何組合使用本文中所論述之各種特徵。熟習此項技術者將容易明白額外優點及修改。因此，本發明之更廣態樣不限於所展示及所述之特定細節、代表性裝置及方法以及闡釋性實例。據此，在不背離一般發明概念之範疇或精神之情況下，可背離此等細節。
10‧‧‧裝置
12‧‧‧托架支撐件
14‧‧‧安裝台
16‧‧‧外蓋
20‧‧‧托架
22‧‧‧致動器
44‧‧‧桿
50‧‧‧流體施配本體
62‧‧‧第一計量桿
64‧‧‧第二計量桿
84‧‧‧噴嘴尖端
100‧‧‧伺服馬達
102‧‧‧齒輪減速器

Claims (15)

  1. 一種用於施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之一黏滯性混合流體材料之小珠粒之裝置，該裝置包括：一流體施配本體，其包含一第一流體通路及一第二流體通路；第一計量桿及第二計量桿，該第一計量桿延伸至該第一流體通路中，且該第二計量桿延伸至該第二流體通路中；一混合通道，其包含一混合器，該混合通道與該第一流體通路及該第二流體通路連通以在該第一計量桿及該第二計量桿移動至該第一流體通路及該第二流體通路中時從該第一流體通路及該第二流體通路接收該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體；一旋轉閥，其定位於該第一計量桿及該第二計量桿與該混合通道之間，該旋轉閥經安裝以在一第一位置與一第二位置之間旋轉，該第一位置允許分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通，該第二位置防止分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通；一施配通路，其與該混合通道流體連通，且經結構設計以施配由該等經混合之第一及第二黏滯性流體形成之黏滯性混合流體材料之一小珠粒；及一控制器，其進行操作以使該第一計量桿及該第二計量桿縮回。
  2. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一托架支撐件；一托架，其經安裝以依一往復方式相對於該托架支撐件移 動；及一致動器，其耦合至該托架以依該往復方式移動該托架，其中該第一計量桿及該第二計量桿耦合至該托架以依該往復方式同時移動，該混合通道與該第一流體通路及該第二流體通路連通以在該第一計量桿及該第二計量桿藉由運用該致動器致動該托架而同時移動至該第一流體通路及該第二流體通路中時從該第一流體通路及該第二流體通路接收該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體，且該控制器耦合至該致動器。
  3. 如請求項1之裝置，其中該控制器進行操作以在使該旋轉閥在該第一位置與該第二位置之間旋轉之前使該第一計量桿及該第二計量桿同時縮回。
  4. 如請求項1之裝置，其中該第一計量桿及該第二計量桿以及該第一流體通路及該第二流體通路經定大小以依超過1：1之一比率施配該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。
  5. 如請求項4之裝置，其中該比率介於1：1與10：1之間。
  6. 如請求項1之裝置，其中該施配通道經定大小以施配具有一0.2mm至0.4mm之直徑之該黏滯性混合流體材料之一微小珠粒。
  7. 如請求項1之裝置，其中該混合通道上游之總通路容積對經施配容積之一比率為200：1或更小。
  8. 如請求項1之裝置，其中該控制器經結構設計以使該第一計量桿及該第二計量桿縮回足以防止該黏滯性混合流體材料在一施配循環結束時從該施配通路向外流涎之一距離。
  9. 一種用於施配由第一黏滯性流體及第二黏滯性流體形成之一黏滯性混合流體材料之小珠粒之方法，該方法包括：將第一計量桿及第二計量桿分別移動至第一流體通路及第二流體通路中以將該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體從該第 一流體通路及該第二流體通路引導至一混合通道中；運用一混合器將該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體混合於該混合通道中；施配由該等經混合之第一及第二黏滯性流體形成之黏滯性混合流體材料之一小珠粒；使該第一計量桿及該第二計量桿縮回；及在使該第一計量桿及該第二計量桿縮回之後，使定位於該第一計量桿及該第二計量桿與該混合通道之間的一閥旋轉，使得該閥從一第一位置移動至一第二位置，該第一位置允許分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通，該第二位置防止分別在該第一流體通路及該第二流體通路與該混合通道之間的流體連通。
  10. 如請求項9之方法，其中移動第一計量桿及第二計量桿包含同時移動第一計量桿及第二計量桿，且使該第一計量桿及該第二計量桿縮回包含使該第一計量桿及該第二計量桿同時縮回。
  11. 如請求項9之方法，其中依超過1：1之一比率從該第一流體通路及該第二流體通路引導該第一黏滯性流體及該第二黏滯性流體。
  12. 如請求項11之方法，其中該比率介於1：1與10：1之間。
  13. 如請求項9之方法，其中該黏滯性混合流體材料之該小珠粒具有一0.2mm至0.4mm之直徑。
  14. 如請求項9之方法，其中該混合通道上游之該總通路容積對該經施配容積之一比率為200：1或更小。
  15. 如請求項9之方法，其中使該第一計量桿及該第二計量桿縮回包括使該第一計量桿及該第二計量桿縮回達足以切斷該小珠粒之該施配且防止該黏滯性混合流體材料流涎之一距離。
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