TWI827933B - 配給系統及使用其之方法 - Google Patents

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Abstract

一種配給系統可包含一個材料輸送組件,其包含一個具有管狀延伸之管狀儲存槽,該管狀儲存槽包含一個縱向軸;一個噴嘴本體,該管狀延伸以流體相將管狀儲存槽與該噴嘴本體耦合;及一個轉子聯軸器,有效地與該材料輸送組件耦合以使該管狀儲存槽於其縱向軸旋轉。

Description

配給系統及使用其之方法
本說明書內容揭露關於一般製作商品之配給系統。
一個配給系統可用於以可控制的方式將材料分配至例如基材上。在該例子,材料可作為生產過程的一部分進行處理以製造一個商品。
一種配給系統可包含一個材料輸送組件,其包含一個具有管狀延伸之管狀儲存槽,該管狀儲存槽包含一個縱向軸;一個噴嘴本體,該管狀延伸以流體相將管狀儲存槽與該噴嘴本體耦合;及一個轉子聯軸器,有效地與該材料輸送組件耦合以使該管狀儲存槽於其縱向軸旋轉。
圖1表示一個配給系統100之例子,包含一個材料輸送組件160及一個噴嘴本體180,其可包含一個控制閥。如圖所示,可用各種座標系統描述配給系統100之各種特徵。例如,可使用具有座標X、Y及Z的笛卡兒座標系,其中圖1之截面圖位於X、Z平面。如圖所示,一個具有座標zd、rd及Θd(軸向、徑向、方位角)之圓柱座標系統可用來說明噴嘴本體180之各種特徵,及另一個具有座標zp、rp及Θp(軸向、徑向、方位角)之圓柱座標系統可用來說明材料輸送組件160之各種特徵。
在圖1的例子中,材料輸送組件160包含一沿著zp 軸之縱向軸,及噴嘴本體180包含一沿著zd 軸之縱向軸,其可能為一個材料配給軸。如圖所示,材料輸送組件160可被配置在噴嘴本體180之側臂。一個側臂角度可藉由一個或更多座標系統定義。例如,將角度Θ視為藉由zp 軸及X軸所定義的側臂角度,該X軸可為與zd 軸(例如,材料配給軸)正交的軸。在圖1排列的例子中,角度Θ約為10度;值得注意的為在各種例子中,可調整側臂角度如在一個側臂角度範圍中選擇側臂角度(如手動、半自動、自動等)。舉例而言,一個固定的或可調整的側臂角度可能與重力的加速方向有關,由一個箭頭及標籤G所示,其中箭頭實質上對齊Z軸及圖1的zd 軸。舉例而言,一個側臂角度可在操作間及/或操作過程調整角度(如圖9A、9B、9C及9D的各個例子等)。
在操作時,材料輸送組件160所裝載的材料可流動至噴嘴本體180進行配給。如前所述,可在噴嘴本體180包含一個控制閥,以控制材料流進及流出噴嘴本體180。例如,控制閥可包含一個填充模式定向以從材料輸送組件160接收材料,及一個配給模式定向以從噴嘴本體180配給材料。在該例子中,該材料可為單一材料或不同材料之混合。
在圖1的例子中,材料輸送組件160包含一個管狀儲存槽200、管狀延伸300、及可將管狀延伸300流體地耦合至噴嘴本體180的聯軸器組件400。圖1亦表示一個馬達組件500作為一個區塊(虛線),其中該馬達組件500之轉子聯軸器可有效地耦合在材料輸送組件160以旋轉於縱向軸zp 。例如,可致動馬達組件500以提供至少管狀儲存槽200旋轉於縱向軸zp 。管狀儲存槽200的材料為材料之混合及/或材料之不同大小及/或形狀之混合,管狀儲存槽200位於縱向軸zp 之旋轉可以,例如協助保持材料等所期望的分配。舉例而言,當一個分配為不理想及/或傾向於不理想的,前述旋轉可用來使分配更理想。如前所述,已分配的材料可用來製造產品。若一或多個態樣的品質不被接受及/或傾向不被接受(如人工檢驗、機器檢驗等),可用一或多個的調整改善品質。例如,可以考慮對旋轉做調整、調整側臂角度等。
在圖1的例子中,噴嘴本體180包含控制閥本體600及噴嘴組件700。如圖所示,噴嘴組件700被耦合在控制閥本體600。控制閥本體600可有效地耦合或包含一個致動器,用於控制至少部分由控制閥本體600所涵蓋的控制閥。例如,可將步進器馬達使用在旋轉切換桿上,使切換桿在填充模式定向及配給模式定向間轉換。
在圖1的例子中,表示控制器900可控制一或多個配給系統100的特徵。例如,控制器900可控制馬達組件500,使該馬達組件500可將材料輸送組件160於其縱向軸zp 旋轉。如圖所示,控制器900可根據控制指示操作,可為至少一部分的材料輸送組件160之旋轉提供一個或多個控制計畫。舉例而言,一個控制計畫可提供順時針方向、逆時針方向、或順時針及逆時針方向之旋轉。
舉例而言,控制器900可提供材料輸送組件160針對噴嘴本體180之側臂角度之控制。在該例子中,一個馬達或其他類型的致動器可用來調整側臂角度,其可能影響受重力影響之材料流動、影響受重力影響之氣體流動及影響材料之混合等。
舉例而言,控制器900可包含一或多個處理器、記憶體及可藉由至少一個處理器執行之指示。在該例子中,當執行該等指示時,控制器900可接收及/或發布一或多個訊號,以控制至少一部分之配給系統100。舉例而言,該控制器900可包含一或多個介面,可包含有線及/或無線介面。舉例而言,控制器900可有效地耦合至一或多個品質控制(如品質保證等)系統,其可包含機器視覺設備,該機器視覺設備可因此在製造過程中、製造之後等將一個或部分產品成像。控制器900可為一個反饋控制器,該控制器900可接收一或多個訊號並對配給系統100做出一或多個調整(如物理上、操作上等)。
如前所述,配給系統100可包含材料輸送組件160,其包含具有管狀延伸300之管狀儲存槽200,其中該管狀儲存槽200沿著縱向軸zp 對齊;噴嘴本體180,其中該管狀延伸300以流體相將該管狀儲存槽200與該噴嘴本體180耦合;及馬達組件500之轉子聯軸器,有效地與該材料輸送組件160耦合以使該管狀儲存槽200於其縱向軸zp 旋轉。
圖1亦表示各種角度,包含角度Θ及角度Φ,其中如前所述顯示重力G加速度方向供參考。相對於水平方向顯示角度Θ,前述水平方向可以與X軸吻合;應注意可能會依噴嘴本體180之縱向軸zd 而訂。該角度Φ顯示為管狀儲存槽200之錐角,其可依zp 軸而定義。
在各種例子中,在不需要流動的重力助推及/或當不需要消除氣體浮力的情況下,管狀儲存槽200可實質上為水平(例如水平正負3度)。在管狀儲存槽200的一個材料易於沉積(例如分離等)的情況下,一個水平方向可能為有利的,因沉積方向為向下(如與重力對齊),可與管狀儲存槽200之旋轉相抗衡。當存在氣體的情況下,可選擇傾斜角度(如側臂角度),以便在給定黏性、伴隨氣體的力量等情況下,氣體可能因浮力而上升以減少分配氣體的風險,此可能導致材料滴落(例如,而不是分配連續的材料劑量)。舉例而言,可部分基於使用率選擇傾斜角度,該使用率可以是從管狀儲存槽流出材料的體積流率。當管狀儲存槽200中的材料停留時間較長(如較低流速),可能需要更多時間將氣體從材料中移出(如取決於黏性等),可使用較接近水平的傾斜角度;然而,當材料停留時間越短,越大傾斜角度較有利。
圖2A、2B、2C及2D表示一個方法2000例子,包含用於填充一定劑量的材料的填充模式2020(參照如圖2A及2C)及用於分配一定劑量的材料的配給模式2040(參照如圖2B及2D)。
如圖所示,控制閥本體600包含具有穿透內孔612的直立軸套610、有穿透內孔622的角度軸套620、有穿透內孔632的側軸套630、有穿透內孔642的閥軸套640及有穿透內孔652的噴嘴軸套650。內孔612、622、632、642及652可作為通道,其中藉由配置在至少部分閥軸套640之穿透內孔642中的切換桿680的操作,各種通道可以流體相通或不流體相連通。例如,內孔632可為材料接收通道,藉由連接到聯軸器組件400的儲存槽接收材料。如圖1所示,材料輸送組件160可藉由聯軸器組件400有效地與控制閥本體600耦合,使管狀儲存槽200之儲存槽可以與內孔632流體相通。
在圖2A、2B、2C及2D的例子中,內孔642與內孔612及內孔652正交。如圖所示,內孔612及內孔652與一個共用軸(參照如圖1之zd 軸)對齊。噴嘴組件700藉由一個配件710與噴嘴軸套650耦合,該配件710將含有選定噴嘴730的噴嘴基座720鎖定至噴嘴軸套650。如圖所示,噴嘴基座720包含一個穿透內孔722,噴嘴730包含一個穿透內孔732,其中內孔722及732的共用軸與內孔652之軸對齊。噴嘴730包含噴嘴開口734,其為內孔732之開口。噴嘴730之形狀、大小等包含其內孔732及開口734,可依據使用、材料等做選擇(如程序參數)。
內孔642包含各種內孔壁開口643、644及645。內孔壁開口643為內孔612之開口,內孔壁開口644為內孔622之開口,內孔壁開口645為內孔652之開口。
切換桿680包含具有開口683及685之穿透內孔682及槽684。圖2A及2C中,切換桿680為填充方向,且在圖2B及2D中切換桿680為配給方向,其中切換桿680可由圓柱座標系統之軸向座標zs 、徑向座標rs 及方位角角度Θs 定義。圖2A、2B、2C及2D的例子中,槽684並非與內孔682以流體相連通;應注意可使用一或多種切換桿裝置類型,該切換桿裝置類型之一或多種可包含內孔或槽,與穿透內孔如內孔682流體相連通。
在圖2A及2C之填充模式2020中,切換桿680之定向使槽684與開口643及644以流體相連通,材料可從內孔622流至槽684及從槽684流至內孔612。一旦內孔612填滿理想的材料量,將轉換成圖2B及2D之配給模式2040,其中切換桿680於其縱向軸旋轉約90度,使穿透內孔682與內孔612對齊。切換桿680在內孔642的定向中,內孔612中的材料可通過內孔682流至內孔652。當噴嘴組件700耦合如圖2A及2B所示,材料可自內孔652流至噴嘴730,當材料自噴嘴730之開口734向外流動時,可發生配給。在該例子中,材料,為流體,可將材料理想的劑量以連續不被中斷流體串流形式流至沉積至一元件(如基材等)上。
方法2000可重複多次,例如將材料配給到元件上,其中可對各元件執行填充及配給循環。
為了控制切換桿680作為閥桿,切換桿680可有效地耦合至馬達,如步進器馬達。在該例子中,步進器馬達可對一個時間表、訊號等致動地反應,使切換桿680旋轉並依控制閥本體之內孔特徵定向該切換桿之特徵。該馬達可有效地與控制器耦合,該控制器至少可部分藉由定向切換桿來控制填充及配給。
例如,圖1之控制器900可配置為控制配給系統100之一個或多個特徵,其可包含一個致動器,該致動器能夠控制該控制閥本體600之控制閥。例如,圖1之控制器900可有效地與致動器耦合,可控制切換桿680在圖2A及2C之填充定向與圖2B及2D之配給定向間轉換。該致動器可為,例如,電子致動器、電磁致動器等。
例如,配給系統100可適合配給粉末狀態的材料。例如,配給系統可適合於配給液體,該液體可包含或不包含分散於其中的材料。例如,配給系統100可適合配給一混合物,其中該混合物可包含分散在流體中如液體的顆粒。例如,配給系統100可適合配給一凝膠,其可為顆粒分散於凝膠中的混合物。
例如,凝膠可為膠體網路、聚合物網路或膠體及聚合物網路。一個凝膠可具有有限的屈服應力,可能相對較小。例如,凝膠可包含共價聚合物網路,可能是藉由交聯聚合物鏈結或非線性聚合作用而形成的一個網路。例如,一個凝膠可包含聚合物網路,該聚合物網路藉由氫鍵、結晶、螺旋形成、錯合化等引起的聚合物鏈的物理堆積所形成,導致以局部有序區域作為網路連結處。例如,凝膠可包含由玻璃狀連接處(如一個基於嵌段共聚合物等)所形成的聚合物網路。例如,凝膠可包含一或多種類型的層狀結構。例如,凝膠可包含微粒無序結構。
例如,材料可包含由矽氧烷構成聚合物的矽酮或聚矽氧烷(如聚合矽氧烷或聚矽氧烷等)。例如,材料可包含一個或多個無機矽-氧骨幹鏈,可包含連接到各矽中心的有機基團(如甲基等)。例如,材料可為環狀或聚合的。例如,可配製矽酮材料以展示理想特性(例如液體、凝膠等)。例如,材料可包含矽酮流體,其中一個或多個物質分散於矽酮流體。
例如,材料可為包含各種組分的混合物。例如,配製的材料包含粉末及載體流體及可選地一或多種分散劑。配製的材料可為配製的流體材料,對重力、壓力或重力及壓力表現流動反應。例如,配製的材料可具有理想特性如密度、黏性等。例如,配製的材料可包含配製以達成密度匹配,有助於減少顆粒在配製的材料中沉積。例如,配製的材料可包含配製以達成理想黏性,有助於減少顆粒在配製的材料中沉積。例如,配製材料可包含配製以達成理想的密度匹配及黏性,有助於減少顆粒在配製的材料中沉積。
在各種例子,儘管材料配製可能有助於減少有害的粒子現象,但重力、流體力學等可能以複雜形式發生作用,使配給系統中存在有害粒子現象之風險。有害粒子現象可能包含如沉積、聚集、破裂、分離等。
再次參照圖1,顯示管狀儲存槽200以角度Θ設置,且亦顯示錐角度Φ。對於各種物理現象之類型,例如,管狀儲存槽200可被視為材料如流體中的粉末的料斗或儲倉。在各類型的料斗或儲倉中,材料可為空中的粒子(例如作為流體的空氣),使得當與縱向軸(如錐軸)定向並與重力對齊時,可能會發生一或多種類型的流動,其中流動的類型取決於各種因素。
圖3A、3B及3C表示一個漏斗(如儲存槽)及兩種類型的流動,包含圖3B中的質量流動及圖3C中的漏斗流動。在圖3A中,顯示具有各種尺寸的漏斗範例,包含軸向尺寸Lc1 (圓柱體高度)、Ls (錐體高度)及Lc2 (噴口高度)、直徑D1 (錐體直徑)及D2 (噴口直徑)及角度Φ(錐角度)及Θ(傾斜角度),其中中央軸可為圖1之配給系統100的軸zp
根據實驗室所量測的材料流動屬性,可將儲存槽設計為質量流動或漏斗流動。在質量流動中,每個顆粒在釋放過程中皆在動;否則,流動為漏斗流動。質量流動提供多種優點。例如,質量流動可保證在流動速率為可預測時,完整地釋放內容物。當成功設計後,質量流動儲存槽可在釋放過程中提供大塊固體的重新混合,此等大塊固體在儲存槽填充期間可能已分離。在各種例子中,可主要藉由質量流動解決分離問題;應注意當不期望分離時可用謹慎的填充程序作為額外的或取代的措施。
漏斗流動較傾向發生於具有蹲式料斗幾何或平底部的儲存槽;應注意該幾何構造相較於相同高度及直徑之質量流動儲存槽可儲存較多材料。減少的頂部空間及因而減少的資本支出可在特定情況使漏斗流動儲存槽成為有利的解決方案。例如,當顆粒固體的分離非為緊迫問題時。設計一個漏斗流動儲存槽需特別關注為避免不穩定流動(如導孔的形成)及在釋放過程中確保固體可完整地清除(例如少許至幾乎沒有殘留固體剩餘,經濟上有效益並有助於避免批次間的交叉等)。
如圖3A所示,錐角度Φ與重力一起對齊(傾斜角度Θ=90度)表示重力可作用在顆粒上,迫使其貼合在錐壁(如圓錐面),而在縱向軸zp 上及靠近縱向軸zp 的顆粒具有較通暢的通道至開口,其中重力可促成沿著此通道的流動。
圖4A及4B表示一個漏斗例子(如儲存槽)之傾斜使縱向軸zp 不與重力對齊。在傾斜定向中,一部分的錐壁相對於垂直具有更大角度,而錐壁的相反部分相對於垂直具有較小角度。在該定向中,如圖所示漏斗流動為非對稱的。在該定向中,可能形成死角(如停滯區),因材料根據其特性被分離而不從儲藏槽流出。一個死角可能需要特定的操作來清除死角的材料;否則,該材料可能會干擾後續批次。該清除過程可為清潔過程,其中死角的材料可能為廢料(如無法用於其預期目的)或需要回收(如混合入另一個或多個批次)。
關於圖3A、3B、3C及4A、4B之例子中各種類型的現象可應用在一材料上,該材料可為粉末或包含顆粒在流體內的材料,流體如液體、凝膠等。
圖5表示一個配給系統1000之例子,包含管狀儲存槽1200、聯軸器組件1400、馬達1500、控制閥本體1600及噴嘴組件1700。如圖所示,配給系統1000包含一個固定托架1650,可將管狀儲存槽1200固定在一個角度。如圖所示,馬達組件1500距離噴嘴組件1700一個距離(如至少為管狀儲存槽1200之縱向軸長度的距離),其中馬達組件1500可包含相對較密的元件,此等元件增加質量,使得固定托架1650亦需要支撐馬達組件1500的質量。例如,馬達可為包含各種相對較密材質的馬達,可以是金屬材質,可以包含永久磁鐵、電線繞組等。該馬達可與攪拌器或放入儲存槽的其他形狀的混合元件密合(如成為一個內部混合元件),如一個注射器中馬達的轉子旋轉地驅動混合元件。可將馬達轉子的旋轉定為以超過1000rpm轉速之速度旋轉。例如,參考SR-TEK注射混合器(SR-TEK,Milton Keynes,英國),對於注射容量為10cc、30cc、50cc,其額定最低轉速20rpm及最高轉速5000rpm,其中輸入電壓為24VDC,扭力21mNm及質量0.4公斤(400克或約0.9磅)。因此,馬達的質量將設計為夠大以處理混合元件時可能超過1000rpm之旋轉速度,其中馬達可對內部混合元件提供足夠的扭力以克服內部混合元件與管狀儲存槽1200內材料間的阻力,其在配給過程可能不同(如當級別降低,阻力可能降低)。此外,馬達之質量可超過儲存槽有效負載之質量。例如,當給定55cc的注射器及密度為每cc為1克之材料,儲存槽有效負載質量為55克,少於馬達質量的15%(如0.4公斤)。
至於標準尺寸的注射器的部分例子,參考5cc容量具有軸長度約為7.2公分(如2.83英吋)、10cc容量具有軸長度約為9.1公分(如3.58英寸)、30cc容量具有軸長度約為11.9公分(如4.67英寸)及55cc容量具有軸長度約為17.6公分(如6.91英寸)。因此,當注射器體積增加時,注射器之軸長度一般會增加,使馬達質量距離注射器之材料出口較遠。以扭力而言,注射器之軸長度可做槓桿臂,其中基於馬達質量的扭力可用公式T = mgL*sin(α)估計,其中m為質量、g為重力加速度、L為槓桿臂長度及α為與垂直方向(如重力加速度之方向)之角度。如此,當角度α接近水平時,扭力增加至最大值。扭力對於一個或多個配件、聯軸器等可能有結構要求,且可能要求為了維修、重新填充等遵循一個特定程序,以確保與馬達質量相關的重力扭力不會造成一或多個元件的故障。此外,當注射器軸長度增加時,攪拌器或其他形狀混合元件之長度一般會增加(如為了更深地伸入注射器)。增長的長度可在馬達上施加更多旋轉扭力(如當內部混合元件與更多材料接觸等)。進一步地,具有混合器之配給系統可能需要具有各種軸長度的各種混合元件。換句話說,可能需要依據儲存槽之體積而做相對應的改變。此外,當混合元件的軸長增加時,混合元件的行為動力學較為明顯。例如,參考在特定旋轉速度下發生的彎曲模式、共振模式等。各種模式可能為有害的並導致材料耗損、不理想流動等。如圖5所示,可能需要固定托架1650做為夠穩健的設計,以支持馬達質量、槓桿臂長度及被放入材料儲存槽並由馬達旋轉以混合材料之混合元件之理想與不理想的行為。
如圖5所示,馬達組件1500可旋轉位於管狀儲存槽1200內的內部槳式混合器1250。藉由內部槳式混合器1250在靜止管狀儲存槽1200中之旋轉,可至少部分緩和圖4A及4B所示漏斗流動之類型。例如,攪拌器寬度可與儲存槽直徑及軸長度相對應, 使內部槳式混合器1250與材料之機械交互作用可翻攪至少一部份區域,否則該區域可能成為死角。然而,具有更大外直徑時,馬達所需之旋轉扭力可能會增加,例如內部槳式混合器被卡住的風險更大。
在圖5之範例中,管狀儲存槽1200及內部槳式混合器1250之構造之材料必須考慮管狀儲存槽1200內的填充材料。進一步地,內部槳式混合器1250之形狀、邊緣輪廓等可能會影響性能、材料特性、粉末中顆粒的分布等。例如,易碎顆粒可能遭受到不理想地剪切,可能導致該顆粒破碎並進而改變顆粒大小。在該例子中,引入可能最終影響填充模式、配給模式、配給材料處理等的額外的變數。換句話說,內部槳式混合器方法可使製造一個產品之一或多個過程更複雜。
此外,內部槳式混合器為另一個可能需要維修、清潔、插入或移除的空間等的元件。使用內部槳式混合器會增加非生產時間(如停機時間),因將使重新填充的工作流程更加複雜進而費時。進一步地,在放入內部槳式混合器1250之前,材料可存在於管狀儲存槽1200中。當此放入動作是由使用者執行時,關於如何放入、清洗內部槳式混合器1250等,使用者與使用者之間將存在差異。例如,一位使用者可能用相對大的力量將內部槳式混合器1250快速插入,可能會使顆粒破裂、聚合等;然而另一位使用者可能緩慢及輕地放入內部槳式混合器1250,可能有助於保持材料完整性但會增加停機時間。在企圖快速操作以再次填充時,基於各種原因內部槳式混合器可能出現問題。在各種例子中,內部槳式混合器可為尖銳(如刀狀),可能對使用者或器材產生危險。進一步地,當材料在內部槳式混合器上時,該材料可能在移動時從內部槳式混合器掉落,可能會需要特殊清潔過程(如在地上、桌上、工作台等)。若材料為有害的,過程可能更加複雜。
如前所述,配給系統100可包含材料輸送組件160,包含具有管狀延伸300之管狀儲存槽200,其中管狀儲存槽200沿著其縱向軸zp 與之對齊;噴嘴本體180,其中管狀延伸300流體地將管狀儲存槽200與噴嘴本體180耦合;及馬達組件500之轉子聯軸器,有效地與材料輸送組件160耦合以使管狀儲存槽200旋轉於其縱向軸zp
配給系統100可在無內部槳式混合器的情況下操作,因旋轉機構可用來攪拌容器內的材料;然而,內部槳式混合器之方法需要與容器中材料直接接觸。
在各種例子,一個間接接觸的旋轉機制以攪拌分配的材料可有助於節省材料,因為例如,間接接觸表示沒有任何材料黏在操作元件如內部槳式混合器,使得更大比例的材料可用於配給(如考慮提高使用率,可減少填充次數等)。進一步地,旋轉容器的方法有助於減少沉積,可以延長材料壽命及減少因沉積所造成的材料浪費。
例如,在各種例子,與內部槳式混合器方法相比,間接接觸的旋轉機制方法可至少部分藉由減少停機時間來省時。在一例子中,當材料用盡,可以藉由更換儲存槽(如注射器)重新填充,而不需要停止生產進行、等待內部槳式混合器清潔等。
至於維修部分,例如,旋轉機制可將材料橋接器(如管狀延伸)與儲存槽(如注射器)一起旋轉,使儲存槽更容易清潔。例如,可將材料橋接器設計為容易組裝及拆卸,僅有特定部分需要拆解清潔。
如圖5之配給系統1000所描述,內部槳式混合器1250方法使攪拌器系統的設計在更換材料時產生問題,例如,當空著時,操作者更換材料時須完全停止配給系統1000,如此操作者可拆解攪拌器並分離內部槳式混合器,以進行相對較長時間的清潔,然後操作者才能提供用於配給的新材料。若沒清潔,材料可能會黏在內部槳式混合器,並被帶到新的一批材料,導致批次間的顆粒特性不同。
如前所述,一個內部槳式混合器取決於各種參數,此等參數對於適當的操作為重要的。例如,在設計中的錯誤或因清潔、運輸等對內部槳式混合器所造成的損害,可能造成被攪拌的材料在各配給劑量(如點、線等)有不均勻的顆粒分布。該不均勻度可能造成不良率的提升,例如,因產品性能不一致(如參考LED產品標準測試CIE 127-1997等)。
在內部槳式混合器方法中,內部槳式混合器傾向於具有可重複使用的元件,可以與材料有長時間接觸。在該方法中,內部槳式混合器及材料間的摩擦可產生熱及靜電,可造成部分材料受到影響,例如固化、附著至內部槳式混合器等,其可能會隨著攪拌時間影響材料顆粒含量。一般而言,較長的攪拌時間會在交互作用中導致更多材料損耗,可能因不理想的現象如固化及附著,導致材料顆粒濃度隨著時間經過而減少。
雖然內部槳式混合器之目標為減少死角的形成與持久性,使用內部槳式混合器的攪拌方法可能造成材料附著在筒子側壁,對於一個透明壁而言,將造成視覺上問題(如難以辨識目前材料量)。進一步地,如前所述,在附著、死角等發生時可能會有不均勻的顆粒濃度。至於附著在壁上,考慮到材料被推向筒子壁,可能會導致碰撞及摩擦並產生靜電使材料附著在筒壁上。
在各種例子中,內部槳式混合器方法可導致材料的凝結,因攪拌的材料溫度可能高於外部溫度。
在各種例子中,內部槳式混合器方法可能伴隨氣體(如生成氣泡等)。例如,當內部槳式混合器在材料中旋轉,其可以在材料內部產生擾動或波動,可能導致材料重疊並伴隨微氣泡。已知發生氣體夾帶的情況下存在滴落問題。
如前所述,旋轉儲存槽的旋轉方法可以藉由如內部槳式混合器的混合元件,而避免與材料直接接觸。如前所述,旋轉機制可以驅動連接到注射器(如儲存槽)的材料橋接器(如管狀延伸),可使得材料黏在壁與混合元件(如內部槳式混合器)的問題,同時改善材料更換。
圖6表示圖1中配給系統100,其中材料輸送組件160包含作為管狀儲存槽的注射器210,可以自一個近端212延伸至一個遠端214,在近端212及遠端214之間,一個錐壁216與管狀壁220相交於轉換區域218。注射器210沿著縱向軸zp 位於中間並說明其各種特徵。例如,管狀壁220包含內直徑Di及外直徑Do,可以藉由軸zp 量測內直徑及外直徑,其中可利用直徑差定義牆壁的厚度。可以藉由相對於軸zp 所量測的各軸長度而特徵化注射器210。
在近端212,注射器210包含圓柱壁222及224,其中圓柱壁222為內圓柱壁及圓柱壁224為外圓柱壁。如圖所示,壁222及224為同心並定義一個可以接收元件的環狀容器。例如,注射器210可包含魯爾(Luer)型的容器,以將注射器210耦合至管狀延伸300之管310。在該例子中,管310可包含管腔(如通道等),可與由注射器210界定的儲存槽空間流體相通。例如,內圓柱壁222、錐壁216及管狀壁220可定義儲存槽空間,可作為儲存槽體積。在所示圖中大部分儲存槽空間由管狀壁220所界定。
如圖所示,注射器210包含在近端212具有一個近開口223,及遠端214具有一個遠開口225。當使用開口223及225其一將材料引進注射器210,使用開口223將材料從注射器210流動至管狀延伸300之管310,該管狀延伸自注射器210延伸並藉由魯爾型連接與之相耦合。
在圖6之例子中,至少部分藉由注射器210之遠端214之遠開口225接收塞子271(如穩定的塞子或一個柱塞)。如圖所示,塞子271可包含通道274(如內孔等)及可包含位於溝槽278內的密封元件276,例如,考慮將O環做為位於環型溝槽間的密封元件,使得O環與注射器210的內表面之間形成密封條。在該例子中,氣體可藉由通道274排出儲存槽空間(如將材料除氣等),可藉由通道274引入的氣體對儲存槽空間加壓等。例如,塞子271可包含一或多個注射器柱塞的特徵,其可延著zp 軸平移。至於重新填充儲存槽空間,塞子271可以是可拆卸及可替換的。
如圖所示,管狀延伸300可包含各種元件,包含彈簧壓縮配件312、一個或多個環狀元件314及316及聯軸器318。如前所述,馬達組件500可包含一個轉子聯軸器,其可接合管狀延伸300之一個或多個元件。例如,考慮可接合環狀元件314、環狀元件316或環狀元件314及316的轉子聯軸器。例如,為了藉由轉子聯軸器達到旋轉目的,各種元件可被附加、耦合、干涉配合、壓縮貼合等。如前所述,轉子聯軸器可直接及/或間接提供儲存槽的旋轉。例如,當管310藉由轉子聯軸器之旋轉而旋轉,耦合至管310之儲存槽可藉由轉子聯軸器之旋轉而旋轉(如由一個馬達接合等)。
在一例子中,環狀元件314可包含輪齒,馬達組件500可包含馬達510,馬達510有效地與傳輸裝置520耦合,其中傳輸裝置包含一個或多個齒輪522及524,其具有可繞各自的軸523及525旋轉的相對應的輪齒組。例如,一個或多個齒輪522及524之一組輪齒可接合於環狀元件314之輪齒。當環狀元件314牢固地固定在環狀元件316(如一個軸套),及當環狀元件316牢固地固定在管310,環狀元件314藉由馬達組件500一個或多個特徵的接合可導致管310旋轉。當管310可牢固地固定在注射器210上,注射器210可與管310一致地旋轉。
因此,如前所述,可以用馬達組件500旋轉注射器210。儘管圖6的例子表示馬達組件500與管狀延伸300接合,然而作為例子,馬達組件可與注射器210的一個或多個特徵接合,可能為直接接合而不是藉由管狀延伸300。在圖5的例子中,儘管描述齒輪,但可以額外或取代性地使用一個或多個其他方法。例如,考慮將一個輸送帶有效地直接或間接地耦合在管狀延伸300及/或注射器210,一個或多個橡膠輪有效地直接或間接地耦合在管狀延伸300及/或注射器210等。
如關於圖4A及4B所述,一個錐體可以一個角度配置(如傾斜的錐體),對於從開口流出錐體的材料而言,在該角度處可能形成死角。如關於圖5所述,內部槳式混合器1250可以減輕形成死角的趨勢;然而,此方法可能會複雜化配給系統的操作。如關於配給系統100所述,馬達組件可用來旋轉包含傾斜錐體的儲存槽。例如,注射器可為含有沿著錐軸定義的錐體之儲存槽,其中錐軸可傾斜在一個角度使錐體成為傾斜錐體。傾斜錐體可定義為錐軸與重力沒對齊(如垂直方向)。例如,傾斜錐體之角度可大於水平,使得材料部份地因重力加速度流向一個方向。例如,傾斜錐體可傾斜的角度為大於0度(水平)並小於90度(垂直且與重力對齊)。例如,傾斜錐體可為水平,並例如施加壓力使材料流動。
至於注射器的各種特徵,注射器可包含柱塞、柱塞封條、柱塞凸緣,其中柱塞凸緣可承受柱塞推動器的負載(例如含針的醫療注射器使用的拇指)。例如,注射器可包含筒凸緣,筒凸緣位於注射器的筒子上(如注射器的管狀本體)。
如前所述,注射器可包含魯爾型特徵。例如,將魯爾鎖視為將元件附著在注射器上的螺絲配件,使得元件不會因注射器的筒子被施壓而脫落。例如,注射器可包含魯爾接頭,其中例如魯爾滑動元件可符合魯爾接頭的尺寸,使得用摩擦力固定配件而不是用匹配螺紋。
圖6亦表示馬達組件800之例子之近似代表,該馬達組件800可與切換桿680接合,使切換桿680定向為填充模式定向及使切換桿680定向為配給模式。如前所述,控制器如圖1的控制器900可用來控制一個或多個部分的配給系統。
例如,馬達組件500之馬達及/或馬達組件800之馬達可為一個步進器馬達或另一種馬達。例如步進器馬達可為永磁步進器馬達(如永磁轉子等)、可變磁阻步進器馬達或混合步進器馬達(例如永磁步進器馬達及可變磁阻步進器馬達之特徵)。例如,馬達組件500及馬達組件800可能包含常用的馬達類型。再次參考圖5之配給系統1000,馬達組件1500可為與切換桿致動馬達不同的一種馬達。如前所述,馬達組件1500之馬達可定為超過1000rpm之轉速,其中將相對較長及窄的混合元件插入注射器並旋轉。在該方法中,需要多種不同類型的控制設備,一個用於馬達組件1500,另一個用於切換桿致動馬達。相反地,例如當馬達組件500及馬達組件800包含一個常用的馬達類型,可將其配置為進行相對精確、小於完整的360度旋轉,控制器的配置可被簡化。關於圖1、圖2A、2B、2C及2D所述,控制器可控制致動器以旋轉切換桿約90度以改變方向(如或約270度,當已轉90度方向後欲再回到特定方向等)及可以控制另一個致動器以小於或等於360度(如單次旋轉或更少)的增量轉動儲存槽。
例如,馬達組件之馬達可配置為以順時針方向及/或逆時針方向旋轉。例如,控制器可根據一個時程表操作馬達組件之馬達,例如從初始位置0度,在第一方向將注射器旋轉180度(π),接著將注射器依第一方向或相反方向轉回0度,該流程可以重複。在該例子中,等待時間、旋轉速度、週期間隔等可以作為可調整及/或依回饋做校正之控制參數(如感測輸入等)。
圖7表示一個次組件之例子之剖面圖,包含管狀延伸300、聯軸器組件400及控制閥本體600之特徵。如圖7之例子所示,聯軸器組件400可包含座椅表面401,控制閥本體600可包含座椅表面601(由虛線表示),其中座椅表面401及601可接觸。
圖7中,各種元件可旋轉而其他元件保持靜止。至於旋轉元件,考慮管310、環狀元件314及316、聯軸器318。例如,管310及聯軸器318可互相固定,例如藉由硬焊(如當管310及聯軸器318由適合的金屬材料所製成)。如圖所示,可使用襯套或軸承320引導管狀延伸300之可旋轉元件之旋轉。該方法目的在於保持管狀延伸300之特徵及聯軸器組件400之特徵的同軸對齊。
如圖7之例子所示,聯軸器組件400包含各種元件如聯軸器本體410及密封條440且控制閥本體600包含配件660及聯軸器670。圖7的例子中,聯軸器670可固定於配件660,例如藉由硬焊(如當聯軸器670及配件660由合適的金屬材料製成)。如圖所示,密封條440位於聯軸器本體410間,可能藉由干涉配合 (例如具有足夠的尺寸對應溫度變化所造成的膨脹及/或收縮等)。例如,密封條440可由聚合物材料、複合材料等形成。在圖7的例子中,從管310流出的材料可能會接觸密封條440。在該例子中,密封條440由與流出的材料相兼容的材料所製成,使得交互作用(如物理化學等)不會實質上影響處理過程等。
例如,密封條440可靜止於聯軸器本體410內,其中聯軸器318的旋轉發生於密封條440之內孔。如圖所示,密封條440可包含一個具有反向的柱坑的穿透內孔,其中柱坑之一之直徑可大於其他柱坑之直徑。在圖7之例子中,柱坑之軸向深度大約相同,具有較大直徑的柱坑的表面積可以比另一個柱坑之表面積更大。在該例子中,聯軸器318之旋轉所導致的力可能小於聯軸器670在其密封條440的相對應柱坑之間的摩擦力。該方法有助於當聯軸器318旋轉時保持密封條440靜止。
在圖7的例子中,配件660包含具有彎曲部之穿透內孔,可以使流動路徑從第一角度改變至第二角度。在該例子中,第一角度可以為注射器之錐形部分之傾斜角度,第二角度可實質上為水平。
如圖1及圖7之例子所示,儲存槽與控制閥(如切換桿680)之距離可相對較短,使得移開儲存槽時保留在配給系統中的材料較少(如與儲存槽體積相比)。
例如,管310之大小相對較小有助於減少沉澱。例如,管310可具有相對較小的直徑與相對較短長度,使其沉澱空間有限,同時為了攪動目的而旋轉可減少沉澱。
例如,可使用氣體(如空氣、氮氣等)壓力加壓至注射器,該氣體壓力可作為驅使力量(如結合傾斜角度產生的重力),該驅使力量使材料從注射器移至控制閥本體、噴嘴組件等。
圖8顯示圖1配給系統100之透視圖,作為包含馬達組件500之例子及馬達組件800之例子。在圖8之例子中,馬達組件500可致動並藉由定子轉動轉子,使轉子聯軸器與材料輸送組件160接合並轉動管狀儲存槽200。在圖8之例子中,馬達組件800可致動並藉由定子轉動轉子,使切換桿在填充模式方向及配給模式方向間轉換,例如關於圖2所述。
如圖8所示,配給系統100包含一個連接器或多個連接器690,可提供一個或多個數據、訊號、電力。例如,考慮藉由一個或多個連接器感測數據傳輸、控制訊號傳輸及電力傳輸。
圖8表示一個管道260可有效地藉由聯軸器組件270與注射器210耦合,使注射器210可以旋轉而不需旋轉管道260。例如,塞子271可作為聯軸器組件270之一部分,或另外的例如,有效地耦合至聯軸器組件。如前所述,可用氣體加壓注射器210,該氣體可藉由管道260供給。管道260可藉由一個或多個馬達組件500之特徵固定,顯示為包含可以用來穩固氣體來源(如加壓氣體)之配件262。例如,當塞子可平移時,朝著注射器配給端方向平移時,氣體可以由管道,如管道260排出。
圖8亦表示一個可以固定至馬達組件500及/或聯軸器組件400之延伸280,該延伸280包含一個或多個支撐特徵282,其可以引導注射器210在藉由馬達組件500旋轉時沿順時針或逆時針方向旋轉,該馬達組件500與馬達軸zm1 一起顯示。在圖8之例子中,一個或多個支撐特徵282可能提供相對低的摩擦力,使注射器210轉動時不會損害其外部(如磨損、凹槽等)。例如,一個或多個支撐特徵282可包含一個或多個彎曲表面,可以引導注射器210的圓形外表面。如圖所示,延伸280亦可包含管道260所需的一個架座或導引284。
如圖8所示,可以用各種螺栓相對於噴嘴本體180對齊及/或固定材料輸送組件160。在圖8的例子中,各種螺栓包含工具槽及/或輥紋,其中輥紋便於用手鎖緊及/或鬆開。例如,材料輸送組件160可包含一個或多個座椅表面,其接觸並抵靠噴嘴本體180之一個或多個座椅表面。在圖8的例子中,控制閥本體600包含座椅表面601(參照例如圖7),其設置於一個角度,及聯軸器包含座椅表面401(參照如圖7),其中軸Zp 實質上垂直於座椅表面401。如圖所示,因座椅表面601之角度,材料輸送組件160質量之一部分可藉由與座椅表面401接觸而抵靠在座椅表面601上;然而,若兩個表面皆為垂直則沒有力向量(如考慮靜力學及重力)。如圖所示,馬達組件500相對離接觸座椅表面401及601較近,且位於接觸座椅表面401及601之上,使得因重力而產生的力可能會向下壓在座椅表面401及601上(如提供部分負重等)。如圖7之例子所示,配件660可包含由聯軸器本體410之內孔所接收的軸套,其中配件660提供通道角度的轉換(如流動路徑)。
如圖8所示,各種組件可由馬達組件500支撐,其中馬達組件500可以位於靠近控制閥本體600。在該例子中,配給系統100質量中心可更靠近控制閥本體600;然而,在圖5的內部槳式混合器1250之方法中,馬達組件1500位於控制閥本體1600之一段距離,其中該距離至少約為管狀儲存槽1200之長度。在圖5之方法中,因馬達組件1500質量位在離控制閥本體1600一定距離處,故重力之中心(如質量中心)轉移。該方法使配給系統1000的處理變得尷尬,因大質量的元件沒有集中。該系統可能更容易造成掉落、意外移動等。如前所述,當管狀儲存槽1200需要重新填充時,使用者必須從管狀儲存槽1200移除馬達組件1500,包含內部槳式混合器1250。
在圖8的例子中,注射器210之重新填充可以藉由移除聯軸器組件270達成。例如,可釋放一個卡勾配件272以將管道260與聯軸器組件270分離,其中聯軸器組件270可輕易地與注射器210分離以露出注射器210之遠端214之開口225。再次參考圖6,顯示聯軸器組件270之一部分具有密封環及內孔,可藉由卡勾配件272與管道260流體相通。
例如,管道260可為彈性管道如具有足夠鬆弛度的聚合材料管道,因此當在重新填充注射器210時,不需要藉由卡勾配件等分離。例如,再次填充方法可包含僅移除用於注射器210端部的聯軸器組件270。
例如,再次填充方法可包含注射器210從管狀延伸300分離。如前所述,可使用一個魯爾類型連接器,其可為螺紋連接或摩擦連接。
例如,可以以不需要工具的方式再次填充,使用者的手可用來直接移除聯軸器組件270並用材料再次填充注射器210,接著更換聯軸器組件270以進一步配給操作。該不需要工具的再次填充方法可省時並減少工具量等。
如圖8所示,馬達組件500及馬達組件800可包含常用馬達類型,可以互相交換,有助於更換、備品需求、控制等。使用常用類型的馬達可導致製造成本減少,因為常用類型馬達的訂單量較高,且為使用兩種類型馬達之配給系統的兩倍,例如圖5之配給系統1000。進一步地,常用馬達類型可提供簡化控制器,因作為一個或多個常用控制電路之實例,可使用控制程序、控制應用程式,此有助於維持、更新等。
在圖8之例子中,可包含位準感測器290並位於注射器210附近。例如,位準感測器290可向控制器發出一個或多個訊號,該訊號可以代表注射器210內之材料的一個或多個位準。例如,注射器210可包含由適於與位準感測器290一起使用的構造材料製成的壁。例如,壁可由透明的構造材料製成,其在至少一部份的可見光譜對電磁(EM)輻射透明。該感測器可包含一個或多個發射體及一個或多個偵測器。例如,考慮一個可發射EM輻射的發射體,其中該EM輻射之反射可由一個或多個偵測器感測。在該例子中,材料位準由一個狀態變為另一個狀態,該反射的EM輻射可能以一種或多種感測器可以感測的方式改變。例如,空的注射器可能產生與滿的注射器不同的EM反射訊號。
圖9A表示配給系統100之側視圖,圖9B表示橋接器402,圖9C表示橋接器404,圖9D表示橋接器406。在圖9A的例子中,示出材料輸送組件160之約略質量中心,且示出其他元件的另一個約略質量中心,該其他元件包含噴嘴本體180。如圖所示,材料輸送組件160之質量中心與座椅表面401及601相對較近。如前所述,馬達可包含相對較密的各種元件,例如,永久磁鐵、電線繞組等。使用此馬達旋轉位在儲存槽的一端與控制閥本體之間的位置的儲存槽,馬達可位於離控制閥本體較近,進而可提供更加機械平衡的配給系統(例如與轉動內部槳式混合器之馬達相反,其中藉由儲存槽之遠端進入內部槳式混合器)。如圖9A之例子所示,馬達組件500在軸向上比遠端214更靠近近端212,其中馬達組件500在軸向上與管310重疊(參照例如圖6)。
在9B、9C及9D的例子中,可以用一個或多個托架穩定材料輸送組件160。例如,考慮一個可能包含一個或多個伸縮功能、一個或多個鉸鏈等的可調節托架,使托架的角度是可調整的。該可調節托架可能包含一個可讓注射器旋轉之支撐。例如,考慮一個襯套或導引,使注射器於襯套或導引內相對較低摩擦力的旋轉。例如,可調節托架可有效地與元件如延伸280耦合,如圖8所示。例如,可以控制一個或多個伸縮功能從而可選擇角度(例如伸縮功能的一個或多個調整)。例如,考慮與可旋轉齒輪嚙合的帶齒線性構件,使得該線性構件可以延伸或縮回以調整其角度,同時其中一端可於樞軸線鉸接。如前所述,圖5表示固定托架1650,其具有至少4個螺栓(各臂各有2個螺栓)可以支撐馬達1500之質量,馬達1500之質量與噴嘴組件1700相距相當遠(例如向外移動質量中心遠離噴嘴組件1700)。
在圖9B之例子中,橋接器402可為一個旋轉的橋接器或靜止的橋接器。例如,橋接器402可為透明或半透明,使裡面材料的移動可由人類視覺或機器視覺偵測。如前所述,流體通道可能相對較短以減少停留時間、流體通道之材料量等。例如,橋接器402可能少於約20公分及可能少於5公分。例如,一個或多個感測器可能位於離橋接器402較近,例如,檢測其中的材料或其中缺少的材料。例如,可以用一個或多個感測器偵測材料、材料的移動及氣體的存在等。
在圖9C的例子中,橋接器404包含可以提供繞軸旋轉的接頭,可以選擇性地調整角度Θ。例如,致動器可有效地耦合在材料輸送組件160,角度Θ可選擇性的調整。例如,控制器可有效地耦合至該致動器(如馬達等),使得可以藉由控制器調整角度Θ。在該例子中,可以在操作過程進行一個或多個調整,可以在裝載前、裝載中、裝載後、填充中、填充後、配給中、配給後等。例如,控制器可根據時間表操作。例如,控制器可對應於感測器輸入而操作,例如,偵測到不理想氣體或其他材料行為可能導致控制器調整一個角度(例如考慮增加角度Θ使氣體向上流動等)。
在圖9D之例子中,橋接器406為彈性的,在彎曲限度內可折疊。例如,各種類型的管道皆有彎曲半徑的限制,其中彎曲幅度超過彎曲半徑時可能造成管道的變形。在圖9D之例子中,如前所述,可使用可調節托架支撐材料輸送組件。在圖9B、9C及9D的例子中,如前所述,為了其中材料的人類視覺或機器視覺之目的,橋接器402、404及406可為透明或半透明。例如,一個或多個橋接器402、404及406為可旋轉的;應注意橋接器406之旋轉可能導致橋接器406的屈曲。
圖10表示配給系統100之一部分之側視圖。在圖10中,表示注射器210之長度或高度尺寸Lr 。如前所述,注射器210可相對於一個或多個直徑所定義,如外直徑Do及內直徑Di。
圖11表示配給系統2010之例子,包含材料輸送組件2060及噴嘴本體2080。如圖所示,材料輸送組件2060可包含管狀儲存槽2200、管狀延伸2300及聯軸器組件2400,該聯軸器組件2400可流體地將管狀延伸2300耦合至噴嘴本體2080。圖11亦表示馬達組件2500,其中馬達組件2500之轉子聯軸器可有效地耦合在材料輸送組件2060以旋轉於其縱向軸(例如儲存槽旋轉於其縱向軸)。
在圖11之例子中,噴嘴本體2080包含控制閥本體2600及噴嘴組件2700。如圖所示,噴嘴組件2700耦合至控制閥本體2600。控制閥本體2600可有效地耦合至或包含一個致動器2800,用於控制一個至少部分由控制閥本體2600所容納的控制閥。例如,考慮使用步進器旋轉一個切換桿,在填充模式方向及配給模式方向間轉換切換桿。
在圖11之例子中,包含材料橋接器2406,例如圖9D之橋接器406。如圖所示,托架2650可以使用各種功能2652進行調整(如套筒、摩擦元件等),使材料輸送組件2060之角度可相對於噴嘴本體2080做調整。例如,一個或多個軸可沿著軸za 對齊,該軸za 為樞軸線,材料輸送組件2060之角度可依該樞軸線作調整。
在圖11之例子中,管狀儲存槽2210由虛線指示,意旨其大小可選自各種大小。如圖所示,聯軸器組件2270包含塞子2271,該塞子可為放入管狀儲存槽2210之柱塞或活塞。例如,塞子2271之位置可在管狀儲存槽2210中做軸向調整,例如為了匹配管狀儲存槽2210中材料的體積。例如,該位置可藉由壓力做調整(如移向內、移向外等)。例如,塞子可為固體塞子或具有通道或複數個通道之塞子。例如,塞子可能會因材料離開管狀儲存槽而移動(例如減少頂部空間等)。
例如,一個注射器如注射器210之體積的範圍為大約1立方公分至大約1000立方公分。在各種例子中,注射器210之體積可為大約10立方公分(如10cc筒子)。如前所述,注射器大小可為標準化大小,包含例如3cc、5cc、10cc、30cc、55cc。例如,大小範圍可以從小於1cc至大約250cc。例如,可以使用具有200cc體積之注射器,其中注射器內的材料密度可為小於約2克/cc。例如,可以藉由下列顆粒數表徵欲配給的劑量,例如各劑量的顆粒數(如各劑量之磷光體及矽酮流體的混合物中,磷光體顆粒數等)。在該例子中,配給系統如配給系統100有助於確保材料劑量與顆粒數之間保持相對恆定,例如藉由控制作為材料儲存槽的注射器的旋轉。
圖12表示方法2100之例子,包含一個填充儲存槽的填充區塊2110、耦合儲存槽至管狀延伸之耦合區塊2120、致動馬達之致動區塊2130、控制旋轉計畫以旋轉至少儲存槽之控制區塊2140。例如,方法2100可包含用於調整氣體壓力之調整區塊(例如在致動馬達之前、之時或之後)。
例如,方法可包含藉由將材料緩慢倒入儲存槽側壁方式,獨立地填充儲存槽,使材料流動到期望的位準。在該例子中,該方法可包含將筒子活塞放入儲存槽的末端,並用手指末端、鉛筆、工具等向下推動活塞,以清除儲存槽末端所困住的氣體。例如,考慮藉由在末端組件(參見如聯軸器組件270、聯軸器組件2270等)的管道清除氣體。例如,方法可包含將材料流入儲存槽後進行脫氣。
例如,方法可包含將儲存槽拴緊在管狀延伸,可以藉由魯爾型機構將儲存槽鎖在管狀延伸。
例如,方法可包含致動馬達以引起儲存槽中材料的攪拌,其中該方法可包含緩慢調整氣壓直到材料開始從儲存槽流至管狀延伸(例如從注射器筒子至材料轉移橋接器)。例如,一個或多個元件可包含窗戶,由透明材料等製成,使材料的流動可由人眼或機器視覺系統(例如相機、感測器等)看到。例如,配給系統可包含一段在管狀延伸及控制閥本體之間的透明管。在各種準備動作之後,配給系統可以處於準備配給狀態。
例如,配給系統可包含一個或多個控制器。例如,考慮一個速度控制器用來控制旋轉機構的速度。
如前所述,配給系統可包含一個或多個位準感測器。例如,考慮使用一個材料位準偵測器用來感測材料位準。在該例子中,若材料位準降至或低於設定位準則可停止攪拌,可選為自動的,並且可能會發出一個或多個關於重新填充的通知等。
例如,配給系統可包含固定傾斜角度或包含可調整傾斜角度。例如,考慮一個可調整傾斜角度配給系統,包含可調節托架,其可用來解決材料中氣泡的堆積、重力的影響等。例如,當在橋接器使用彈性管(如將管狀延伸橋接至控制閥本體),傾斜角度可由彎曲彈性管的方式調整,並避免扭結。
例如,配給系統可包含傾斜角度調整機構,可自動調整傾斜角度(例如對應於控制訊號等)。
例如,可調節托架可用於達成攪拌系統所需的傾斜角度。在該例子中,若具有斜向角度,填充所造成的氣泡形成或困住的氣體傾向於堆積在儲存槽較高處,可能為活塞之頂端。可以用僅影響儲存槽遠端材料之方式進行重新填充,可降低配給系統將氣泡引入通道進而導致滴落的風險。
例如,可以使用塞子,可為柱塞或活塞,以降低回流及浪費。例如,塞子可為雨刷,有助於降低不理想流體流動並提供有效率的拭牆動作。例如,當顛倒或斜向時,塞子可配置為有助於防止材料進入管道等。例如,塞子有助於確保多餘氣體不會進入並困在材料中;應注意可在壓縮時將困住的氣體排出。
例如,用於攪拌材料以旋轉儲存槽的旋轉機構有助於減少沉澱,並可用一個或多的旋轉速率、方向等控制該旋轉機構,可以依不同特性的攪拌作訂製。例如,生產LED時考慮不同黏性材料及磷光體重量。
例如,儲存槽可用水平或大於水平的傾斜角定向。例如,可用馬達控制至少一個儲存槽之一個或多個旋轉頻率、速度、方向。在該例子中,可以控制馬達以減少儲存槽中材料的沉澱、分離、死角形成等。
例如,配給系統可提供儲存槽旋轉及可選的材料橋接器旋轉(例如管狀延伸等),可能同時旋轉。
例如,配給系統100可用來配給材料,該材料包含用於製造一個或多個發光電路的磷光體,例如發光二極體(LED)。
一個磷光體為一個表現發光現象的物質。此包含兩種,一為磷光材料,其會表現出緩慢亮度衰退(> 1 ms),及另一種為螢光材料,其發光衰減可發生在數十奈秒內。磷光材料已知使用在雷達螢幕及夜光材料,然而,螢光材料常用於陰極射線管(CRT)及電漿影像顯示螢幕、螢光燈、感測器及白光發光二極體(LED)。磷光體通常為各種類型的過渡金屬化合物或稀土化合物。
磷光體具有發光行為,其中因化學發光而發光。在無機磷光體中,可以藉由添加微量的一種或多種摻雜劑、被稱為活化劑的雜質,來產生晶體結構中的不均勻性;應注意錯位或其他晶體缺陷可以做到雜質的作用。發射中心發射的波長取決於原子本身以及周圍的晶體結構。
無機材料中的閃爍過程歸因於晶體中發現的電子能帶結構。傳入的粒子可以將電子從共價帶激發至傳導帶或激子帶(位於傳導帶下方並藉由能隙與共價帶區隔)。該過程將在共價帶留下相關孔洞。雜質將在禁隙中產生電子能階。激子為鬆散結合的電子-電洞對,在晶格中徘徊直到該激子被雜質中心所整體捕捉。後者接著藉由發射閃爍光(快速元件)以快速去激化。在無機閃爍過程的例子中,可以選擇活化劑雜質,使發射的光在可見光範圍內或接近紫外光(UV),為光電倍增管有效處。在傳導帶中與電子相關的孔洞與後者獨立。該等孔洞及電子由雜質中心連續捕捉,激發激子無法輕易到達的特定介穩態。藉由仰賴低概率的禁制機制延緩該介穩雜質態的延遲去激化,再次導致光發射(緩慢元件)。
磷光體可定義為一種從一波長類性吸收能量,並在不同波長釋放能量的材質。例如白光LED可以具有藍色氮化鎵(GaN)半導體晶粒、激發黃色磷光塗層,該塗層由分散在凝膠或黏著劑如矽膠黏著劑中的摻鈰釔鋁石榴石(YAG:Ce)粉末製成。產物為黃光混合未被吸收的藍光以生成白光。
一個磷光體顆粒大小範圍為約2微米至約20微米(如直徑)並具有比重約4.5。各種磷光體對可見光的折射率約為1.7至2.3。例如,可以將磷光體與分散劑一起使用,該分散劑如鈦酸鋇、氧化鈦或氧化鋁。
例如,磷光體材料可以為粉末形式並分散進入矽膠系統(例如矽膠流體等),可用來作為封裝晶粒的材料(例如以重量計約30%位準時)。可以定製磷光體分散所需的矽膠系統,以產生理想特性的各種類型的產品。例如,磷光體-矽膠層之厚度可為數十微米的量(例如10微米或更多)。在各種例子中,矽膠層厚度的微小變化與不均勻的磷光體分布將產生LED中明顯及不理想的顏色改變,進而導致失敗(例如浪費相對昂貴的晶粒)。
當過程包含在矽膠流體中分散磷光體顆粒混合物,該過程可從儲存槽的設計方法開始。然而,因分離作用,隨著時間推移,混合物密度可能會增加,接著當儲存槽中材料使用量接近耗盡時,密度會降低。
在各種例子中,隨著朝向小型化的努力,工業流體應用中的沉澱作用將成為更顯著的問題,當配給尺寸越小,導致使用率低(例如劑量體積),可能會導致儲存槽中消耗材料的時間增加(例如一批填滿的儲存槽)。例如,在小型化過程中,藉由配給系統所輸送的劑量可能為百分之幾微升或更少(例如0.10微升或更少等)。
在旋轉計畫中,例如,旋轉間距可定在旋轉週期的時間範圍大約為20秒到60秒。例如,較高的頻率可能導致混合物中固體的整體密度更均勻(例如流體中的顆粒)。然而,旋轉可能會產生一定程度的震動,將有可能影響配給過程。在一個例子中,馬達可為相對減震之馬達,使得發生斜升及斜降以縮小震動能量的產生。
關於磷光體的前述例子係為了說明可以配給之東西及配給如何影響產品特性的部分態樣。如前所述,可以藉由旋轉管狀儲存槽提供材料攪拌的配給系統,可以改善產品的產品特徵,其中在產品的製作過程中配給該材料。
如前所述,配給系統100可包含材料輸送組件160,可包含具有管狀延伸300之管狀儲存槽200,其中管狀儲存槽200沿著縱向軸zp 對齊;噴嘴本體180,其中管狀延伸300流體地將管狀儲存槽200耦合至噴嘴本體180;及馬達組件500之轉子聯軸器有效地耦合至材料輸送組件160以使管狀儲存槽200於其縱向軸zp 旋轉。
例如,一種配給系統可包含一個材料輸送組件,包含一個具有管狀延伸之管狀儲存槽,該管狀儲存槽包含一個縱向軸;一個噴嘴本體,該管狀延伸以流體相將管狀儲存槽與該噴嘴本體耦合;及一個轉子聯軸器,有效地與該材料輸送組件耦合以使該管狀儲存槽於其縱向軸旋轉。在該例子中,噴嘴本體可包含一個具有材料配給軸之噴嘴,例如,考慮一個角度,該角度由管狀儲存槽之縱向軸及與噴嘴之材料配給軸所正交的軸所定義,其中該角度大於或等於0度(如水平)並少於90度(如垂直)。在該例子中,角度可以少於60度。例如,該角度可為側臂角。例如,圖1表示角度Θ為側臂角,其由水平線所定義,該水平線可為與軸zd 所正交之軸,該軸zd 可為噴嘴之材料配給軸。如前所述,在操作時,圖1之配給系統100可以定向為使軸zd 實質上與重力加速度之方向(如垂直)對齊,其中側臂角表徵材料輸送組件160之軸zp (例如從水平線量測)。在圖1之例子中,側臂角Θ約為10度。例如,側臂角Θ可以等於0,約為水平(例如+/-3度),或可能例如約60度或少於約60度。如前所述,配給系統可包含一個可調整側臂角,可為手動、半自動或自動可調整(參見例如圖9A、9B、9C、9D、圖11等)。例如,可調整側臂角可在一定角度範圍內做調整,可以為少於0度至90度或更多(如取決於材料橋接器之配置,橋接器是否耦合等)。例如,圖11之配給系統2010可提供管狀儲存槽2210之角度範圍,取決於材料橋接器2406之一個或多個特徵、材料橋接器2406之一個或多個聯軸器及/或材料橋接器2406是否與一個或多個其他元件耦合。
例如,配給系統可包含馬達有效地耦合至轉子聯軸器,其中例如配給系統包含控制器有效地耦合至馬達。
例如配給系統可包含管狀延伸,該管狀延伸固定於管狀儲存槽以旋轉於管狀儲存槽之縱向軸。
例如,管狀儲存槽可包含一近端及一遠端,其中一個配件有效地耦合至管狀儲存槽之近端。例如,考慮一個魯爾配件。例如管狀儲存槽可包含一個塞子及/或另一個可以藉由管狀儲存槽之遠端固定之配件。
例如,管狀儲存槽可為注射器之管狀儲存槽。
例如,管狀儲存槽可包含部分由漏斗角度(如錐角等)所定義之漏斗。
例如,一種方法可包含提供一種配給系統,包含材料輸送組件,包含具有管狀延伸之管狀儲存槽,其中管狀儲存槽包含縱向軸;噴嘴本體,其中管狀延伸流體地將管狀儲存槽耦合至噴嘴本體;及轉子聯軸器有效地耦合至材料輸送組件使管狀儲存槽於其縱向軸旋轉;及致動一個馬達,有效地與轉子聯軸器耦合,使管狀儲存槽於其縱向軸旋轉。在該例子中,致動可包含以逆時針或順時針方向旋轉管狀儲存槽、停止旋轉及重新開始旋轉。例如,致動可持續以旋轉角度大於360度旋轉管狀儲存槽。例如,致動可持續以旋轉角度小於360度旋轉管狀儲存槽。
例如,配給系統控制器可包含電子馬達介面;一控制時間表,藉由該電子馬達介面指示一個或更多控制訊號,以致動一個馬達使一個管狀儲存槽以順時針或逆時針方向之旋轉角度旋轉,接著停止該管狀儲存槽之旋轉,及接著將該管狀儲存槽以相同方向或相反方向旋轉,其中該管狀儲存槽以流體相與一個噴嘴本體耦合,該噴嘴本體包含一個噴嘴以自該管狀儲存槽配給材料,其中由該管狀儲存槽之縱向軸及與噴嘴之材料配給軸所正交的軸定義一個角度,其中該角度大於等於0度並小於60度。在該例子中,該材料包含不同大小之顆粒之混合。至於旋轉方向,順序可以沿相同的方向旋轉,或順序可以沿相反的方向旋轉。例如,旋轉方向之決定基於混合物所期望之效果,該混合物包含流體中的顆粒,其中流體可為氣體、液體、凝膠等。當使用相反方向時,可以使用馬達旋轉管狀儲存槽,其中可以控制馬達以第一方向旋轉,及以第二、相反方向旋轉。例如,該馬達可為步進器馬達。如前所述,例如,可控制步進器馬達以相對精確地旋轉一定角度,作為順序的一部分(例如一個循環等),可能等於或少於一個旋轉(例如少於或等於360度)或可能少於多個旋轉(例如少於或等於3600度)。在該例子中,旋轉速度可能少於1000rpm。例如,對於10個旋轉(如約3600度)而言,時間可能多於約0.6秒(例如旋轉速度小於1000rpm)。
儘管在附加圖式及先前詳細說明中描述方法、設備、系統、裝置等的一些例子,應當理解上述所揭露之實施例不應限於,但可做多項調整、修改及取代。
100:配給系統 160:材料輸送組件 180:噴嘴本體 200:管狀儲存槽 210:注射器 212:近端 214:遠端 216:錐壁 218:轉換區域 220:管狀壁 222:內圓柱壁 223:近開口 224:外圓柱壁 225:遠開口 260:管道 270:聯軸器組件 271:塞子 272:卡勾配件 274:通道 276:密封元件 278:溝槽 280:延伸 282:支撐特徵 284:架座或導引 290:位準感測器 300:管狀延伸 310:管 312:彈簧壓縮配件 314:環狀元件 316:環狀元件 318:聯軸器 400:聯軸器組件 401:座椅表面 402:橋接器 404:橋接器 406:橋接器 410:聯軸器本體 440:密封條 500:馬達組件 510:馬達 520:傳輸裝置 522:齒輪 523:軸 524:齒輪 525:軸 600:控制閥本體 601:座椅表面 610:直立軸套 612:內孔 620:角度軸套 622:內孔 630:側軸套 632:內孔 640:閥軸套 642:內孔 643,644, 645:內孔壁開口 650:噴嘴軸套 652:內孔 660:配件 670:聯軸器 680:切換桿 682:內孔 683,685:開口 690:連接器 700:噴嘴組件 710:配件 720:噴嘴基座 722:內孔 730:噴嘴 732:內孔 734:開口 800:馬達組件 900:控制器 1000:配給系統 1200:管狀儲存槽 1250:內部槳式混合器 1400:聯軸器組件 1500:馬達組件 1600:控制閥本體 1650:固定托架 1700:噴嘴組件 2000:方法 2010:配給系統 2020:填充模式 2040:配給模式 2060:材料輸送組件 2080:噴嘴本體 2100:方法 2110:填充區塊 2120:耦合區塊 2130:致動區塊 2140:控制區塊 2210:管狀儲存槽 2270:聯軸器組件 2271:塞子 2300:管狀延伸 2400:聯軸器組件 2406:材料橋接器 2500:馬達組件 2600:控制閥本體 2650:托架 2700:噴嘴組件 2800:致動器
當結合以下圖式中所示之示例時,藉由參考下述實施方式,能夠對本說明書所記載之各種方法、設備、組件、系統、布置等及其均等形式具有更完整理解。
〔圖1〕為配給系統例子之圖。
〔圖2A、2B、2C及2D〕為操作一個配給系統之方法例子之圖。
〔圖3A、3B及3C〕為流動類型例子之圖。
〔圖4A及4B〕為一個流動類型例子之圖。
〔圖5〕為一個配給系統例子之圖,該配給系統仰賴一個內部槳式混合器並在固定貯槽內旋轉。
〔圖6〕為包含圖1配給系統特徵之一個配給系統例子之圖。
〔圖7〕為一個配給系統例子之各種組件之例子之圖。
〔圖8〕為一個配給系統例子之透視圖。
〔圖9A、9B、9C及9D〕分別為圖8之配給系統、配給系統橋接器之例子、配給系統旋轉橋接器之例子、配給系統彈性橋接器之例子之側視圖。
〔圖10〕為圖8配給系統一部分之側視圖。
〔圖11〕為配給系統例子之透視圖。
〔圖12〕為一個方法例子之圖。
100:配給系統
180:噴嘴本體
200:管狀儲存槽
300:管狀延伸
400:聯軸器組件
500:馬達組件
600:控制閥本體
700:噴嘴組件
900:控制器

Claims (13)

  1. 一種配給系統,其特徵係包含:一材料輸送組件,包含一管狀延伸之管狀儲存槽,其中該管狀儲存槽包含一縱向軸,其中,該管狀延伸包含耦合至該管狀儲存槽之一管,及其中,該管狀延伸包含一軸套,該軸套接收該管並耦合至該管;一噴嘴本體,其中藉由連接到該噴嘴本體之一聯軸器組件將該管狀延伸以流體相將該管狀儲存槽耦合到該噴嘴本體之一材料內孔;及其中,該噴嘴本體包含一切換桿,該切換桿在填充方向以從該材料內孔接收材料及配給方向以藉由該噴嘴本體之一噴嘴配給材料之間選擇性地切換;及一馬達組件,包含一馬達,一軸承可旋轉地支撐靠近該管狀延伸之一聯軸器組件端之該管狀延伸,及一轉子聯軸器,有效地將該馬達耦合至該材料輸送組件之該管狀延伸,以使該管狀延伸之旋轉與該管狀儲存槽於其縱向軸旋轉一致。
  2. 如請求項1所述之配給系統,其中,該噴嘴包含一個材料配給軸。
  3. 如請求項2所述之配給系統,其中,包含一個角度,該角度由該管狀儲存槽之縱向軸及與該噴嘴之該材料配給軸所正交之軸所定義,其中該角度大於或等於0度及小於90度。
  4. 如請求項3所述之配給系統,其中,該角度小於60度。
  5. 如請求項1所述之配給系統,其中,包含一個控制器有效地與該馬達耦合。
  6. 如請求項1所述之配給系統,其中,該管狀儲存槽包含一個近端及一個遠端,及包含一個配件有效地與該管狀儲存槽之近端耦合,以將該管耦合至該管狀儲存槽。
  7. 如請求項1所述之配給系統,其中,該管狀儲存槽包含一個注射器之管狀儲存槽。
  8. 如請求項1所述之配給系統,其中,該管狀儲存槽包含一個部分由一個漏斗角度所定義之漏斗。
  9. 一種使用配給系統之方法,其特徵係包含:提供如請求項1所述之配給系統;及致動該馬達,使該管狀儲存槽於其縱向軸旋轉。
  10. 如請求項9所述之使用配給系統之方法,其中,該致動為使該管狀儲存槽以逆時針或順時針方向旋轉、停止旋轉及重新開始旋轉。
  11. 如請求項9所述之使用配給系統之方法,其中,該致動使該管狀儲存槽持續以大於360度之旋轉角度旋轉。
  12. 如請求項1所述之配給系統,其中,該配給系統包含一配給系統控制器,包含:一電子馬達介面;一控制時間表,藉由該電子馬達介面指示一或多個控制訊號,以致動該馬達使該管狀儲存槽以一個順時針或逆時針方向之旋轉角度旋轉,接著停止該管狀儲存槽之旋轉,及接著將該管狀儲存槽以相同方向或相反方向旋轉。
  13. 如請求項12所述之配給系統,其中,該材料包含不同顆粒大小之混合。
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