专利名称：粘性液体计量输送的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序部分中所述类型的粘性液体计量输送的装置。
这种装置有两个缺点。当用于涂覆粘合剂时，可能出现粘合剂中含有的片状银粉跑到泵体之外，并从这里进入容有导轨的钻孔中，导致导轨带有粘性。另外，导轨在钻孔内的摩擦也会增大。
所述目的根据权利要求1和11中的技术方案得以解决。
本发明一方面示出了一种经过改进的驱动机构和某些能够防止粘附驱动机构的构造方式，另一方面，还示出了一种特别适合对含有片状银粉的粘合剂进行计量输送的泵体。这种泵体的区别点在于，用于连接吸入室与排出室的钻孔被延长，从而使在钻孔中来回移动的两个活塞在钻孔两端形成一个狭槽密封。为了使狭槽密封具有足够的紧密性，活塞与泵体或装入带有钻孔的泵体中的套筒一方面配置合适的材料，另一方面制成具有很高的精度。
在下文中，将按照附图对本发明的一个实施例进行较为详细的解释。
图1示出一个粘性液体计量输送装置的横剖面，图2示出沿图1线I-I计量装置的剖面，图3A-F示出不同工作阶段的计量装置，图4示出计量装置的另一示例，和图5示出适合含有片状银粉的粘合剂的泵体。
泵体1钻孔4的侧面各有一个凹槽，有一支承块9嵌入其中。支承块9有一个与钻孔4同心布置的钻孔，该钻孔呈漏斗状向外扩宽。另外，支承块9还装有一个弹性变形密封件10。密封件10包括一个密封唇11，它上面的中心孔用于容入活塞2或3。密封唇11的开口小于活塞2和3的直径。因此，密封唇11以紧配合方式环绕在相应活塞2或3的周围。随着相应活塞2或3的来回移动，密封唇11发生弹性变形。
在所示示例中，泵体1已准备好用作记录头，其中用作排出的室6形成一个记录喷嘴12，或用于装设一个记录喷嘴。粘性液体通过一根软管从一个未示出的贮液槽被送到吸入室。
下面根据图2对驱动机构7作较为详细的解释，图2示出了计量装置沿图1线I-I位置的剖面。该驱动机构7包括有一个马达13，在该马达13的轴14上装有两个凸轮盘15和16；两个旋转臂17和18，旋转臂17或18各带有一个滚珠轴承19或20及一个弹簧21。第一旋转臂17的一端可在与图平面垂直布置的轴22上旋转，而活塞2可单独固定在第一旋转臂17的另一端。同样，第二旋转臂18的一端可在与第一轴22平行布置的轴23上旋转，而另一活塞3则可单独固定在第二旋转臂18的另一端。活塞2和3最好用螺钉固定在相应的旋转臂17和18上。第一旋转臂17的滚珠轴承19包括一个圆盘，该圆盘能在轴24上旋转，并且靠在第一凸轮盘15上。第二旋转臂18的滚珠轴承20包括一个圆盘，该圆盘能在轴25上旋转，并且靠在第二凸轮盘16上。弹簧21连接两个旋转臂17和18，确保滚珠轴承19和20与相应的凸轮盘15或16保持永久接触。
马达或固定在马达轴14上的凸轮盘15和16旋转一圈会使活塞2和3完成一次来回运动。凸轮盘15和16的半径变化被转换成旋转臂17和18的旋转运动，从而变成活塞2和3的来回运动。由于凸轮盘15和16的半径变化并不相同，故活塞2和3的来回运动会根据它们之间形成的狭槽8的宽度变换而叠加。
支承块9最好由一种耐磨塑料制成，而活塞2和3最好用钢制成。支承块9上的钻孔用来引导相应的活塞2或3。由于旋转臂17和18环绕轴22或23作旋转运动，因此如果不加以限制，活塞2和3的末端则沿圆周轨道运动。支承块9钻孔的作用是这样引导相应的活塞，即要使活塞的末端在钻孔4内尽可能地沿着一条直线路径运动。在支承块9的钻孔中对活塞的引导和支承作用会使活塞仅在旋转臂与支承块9的钻孔之间的区域发生弹性变形，而在支承块9的钻孔中间区域和钻孔4内部活塞保持平直状态。
为了使所述装置用作记录头，将粘合剂涂到装有半导体芯片的基片上，这种装置的尺寸必须尽可能地小，因为在记录过程中，记录头要承受很高的加速度。因此，滚珠轴承19和20必须很轻，而且旋转臂17和18作用到滚珠轴承19和20上的载荷不应超过一定限值，否则将会损坏滚珠轴承19和20。把旋转臂17和18拉在一起的弹簧21的力，一方面必须足够大，使得滚珠轴承与相应凸轮盘的接触永远不会松脱，另一方面，由于必须不能超过滚珠轴承19，20的载荷能力，因此要设定一个上限。在工作过程中，马达以每分钟1000至10000转的高速旋转。作用在旋转臂17，18上的离心力与旋转臂17，18的重量成正比。弹簧21的作用力必须大于最大的离心力，以便使旋转臂17，18不会脱离凸轮盘15和16。显而易见，旋转臂17，18所用的材料的相对密度必须低于铝的相对密度。因此，两个旋转臂17和18最好由塑料制成。而且，这种塑料必须具有很高的刚度，以便使旋转臂17和18不会发生摇摆，否则会导致活塞2与3之间的狭槽8宽度发生意外变化。
图3A-F概略地示出凸轮盘15和16转动一圈过程中在六个不同相对位置的活塞2和3的相对位置。起初，活塞2和3的端面均位于第一室5中，因而在活塞2和3的两个端面之间形成一个小狭槽(图3A)。首先，只有活塞3运动，才使两个活塞2与3之间的狭槽扩大。扩大后的狭槽立即充满液体(图3B)。接着，两个活塞2和3一起从第一室5移向第二室6，从而使狭槽的宽度保持不变(图3C)。这样，预定量的液体从室5被输送到室6。此后，活塞3保持静态(图3D)，同时活塞2继续运动，直至两个活塞2和3端面之间的狭槽再次回到初始的狭小宽度(图3E)。在这个阶段中，位于活塞2与3之间狭槽内的定量液体被压入室6中。接着，两个活塞2和3一起返回，从而使活塞端面之间的狭槽仍保持狭小宽度(图3F)，直至马达旋转一整圈后，它们再次处于起始位置(图3A)。所以在活塞2和3来回运动过程中，它们端面之间的距离会发生变化，从而使得前进行程中的距离大于返回行程中的距离，这样就将预定量的液体从第一室5输送至第二室6。
已经证明，当两个活塞2与3之间的距离总是大于零时才显出优越性。通常，活塞2与3之间的狭槽宽度在0.4毫米和0.7毫米之间变化。因此，吸入室中的粘合剂会快速注满狭槽8。另外，该装置对装配公差要求甚高。
本发明的装置适合多种液体的计量输送。由于液体在泵体1钻孔4内的剪力作用，有的粘合剂在马达高速转动时产生的摩擦导致泵体1发热。为了将泵体1的发热现象保持在限定范围，下面提出三种可以单独使用或者组合使用的措施
1.为了减少摩擦，钻孔4的直径可以选择得大于活塞2和3的直径。实际上，这样做会造成钻孔4一定程度的泄漏，其中钻孔4将用作吸入室的第一室5与用作排出室的第二室6连接起来。但是，当与液体的泵送速率相比泄漏速率较小时，可以接受这种程度的泄漏。当钻孔4的直径只稍微大于活塞2和3的直径，而且第一室中的主导压力也不太大时，在大多数情况下，液体的粘度依然会防止发生泄漏。此外，在没有液体需要计量和排出的暂停过程中，要么降低作用到第一室中的压力，要么使马达以与泄漏速率相适应的较低转速反向旋转，显而易见，钻孔4的直径最好至少比第一活塞2的直径大20微米。
2.泵体1可以由一种导热性良好的材料制成，比如金属，因为这种泵体比用塑料制成的泵体能更好地把钻孔4内产生的热量传导至其外表面，再传送到周围大气中。如果泵体1由金属制成，那么如图4所示那样，在泵体1钻孔4中要内衬塑料，例如用一根塑料管26插入钻孔，以便使钢制活塞2和3保持低磨损。
3.可以在泵体1上设置一个对泵体1进行有效冷却的冷却元件27，例如珀尔帖(Peltier)元件。冷却元件27最好设置得尽量靠近产生热量的钻孔4。
所述计量装置适用于所有类型的粘合剂，但含有用作填充材料的片状银粉的粘合剂除外。也就是说，片状银粉具有沉积在活塞2和3上的不良特性。这将导致缓慢不断地磨损密封唇，并逐步损坏。下面按照图5所述的泵体1适用于这种类型的粘合剂。
图5示出泵体1的横剖面，图的右边部分被切掉。泵体1具有一个带纵向钻孔4的套筒28，钻孔4容有两个活塞2和3。钻孔4的两端被扩宽，以便在制做该泵时，活塞2和3可以容易地插入其中。套筒28还包含有与钻孔4相互垂直布置的钻孔29和30，其中一端通向钻孔4，另一端则通向泵体1内的吸入室5或者排出室6。因此，钻孔4横向延伸到吸入室5和排出室6以外。钻孔4用于支承两个活塞2和3和密封泵的路径。因此，在本实施例中，钻孔4还具有第一实施例密封唇11的功能。钻孔4和相应的活塞2或3形成狭槽密封。为了获得足够紧固密封的效果，套筒28与活塞2和3必须制成很高的精度，并且由彼此相配的材料制成。当活塞2和3以及套筒28均用硬金属制作，或者活塞2和3用工具钢制作，而套筒28则由陶瓷制作时，曾获得良好效果。钻孔4的半径被制成201微米(正负0.5微米)，而活塞2和3的半径被制成200微米(正负0.15微米)。理想情况下，形成的狭槽宽度为1微米。适用的硬金属经过烧结处理，例如有WC(碳化钨)，TiC(碳化钛)，TaC(碳化钽)或者这些碳化物的混合物与Co(钴)的混合物。陶瓷材料的优点在于具有很高的耐磨性能，但缺点是导热性低于硬金属。
钻孔29和30的直径最好大于钻孔4的直径，以便粘合剂能够尽快地被压入或压出活塞2与3对立面之间形成的狭槽8。
泵体1有两个垂直布置的盲孔31和32，它们被设置在套筒28的两侧，并与钻孔4连通。这些盲孔31和32用于接收有时因狭槽密封的密封作用可能不足而从钻孔4排出的粘合剂。如果定期对泵进行清洁，那么可以在该泵其他部件被污染之前将粘合剂从盲孔31和32中清除。
按照图2所述的驱动机构7的特征在于，端点33在一条圆周轨道上来回运动，在端点33处第一旋转臂17的旋转运动被转换成活塞2的来回运动。同样的特性也适用于第二旋转臂18上的端点，在该处第二旋转臂18的旋转运动被转换成活塞3的来回运动。为了把套筒28与活塞2和3的磨损尽量降低，这些固定点和与其固定的活塞2和3不应沿圆周轨道来回运动，而是沿直线运动。为了实现活塞2和3的直线运动，为活塞2和3预置一个结构相同的分离机构，不过只按照活塞2作较为详细的描述。如在第一实施例中，泵体1或装入泵体1的独立支承块9有一与钻孔4同心布置的钻孔34，其中有一可移动支撑的套筒35。钻孔34形成套筒35的支承。套筒35有一纵向钻孔36，它的一端容入活塞2的一端。纵向钻孔36与钻孔4同心布置。纵向钻孔36远离活塞2的侧面被扩宽，并形成延长的空腔37。轴销38将旋转臂17与套筒35连接起来。一方面，轴销38通过一个连接件39单独地被固定在旋转臂17上，另一方面，又被刚性固定在套筒35的纵向钻孔36里。当旋转臂17的端部沿圆周轨道来回运动时，套筒35也来回运动，与它一起运动的还有活塞2。这样，支承块9就确保套筒35作直线运动。在这种情况下，轴销38便在旋转臂17到套筒35纵向钻孔36的路径上弯曲。但是，由于活塞2的运动靠支撑在支承块9上的套筒35进行引导，所以不会因为旋转臂17沿圆周轨道运动而加载。
连接件39有一个环绕套筒35端部的突边，从而使连接件39的边缘与套筒35被一个小狭槽隔开。由于连接件39的边缘在轴销38可能过度弯曲之前到达套筒35上的止挡，所以这种构造能够确保轴销38在对泵的维护过程中免遭损坏。
套筒35最好在其前端制有螺纹，通过盲孔31放入一螺母40，拧到前端螺纹。这样就能在泵体1维护时防止活塞2脱落。
这种泵体1的独特优点在于活塞2和3的末端总是保持在钻孔4内。
在这种实施例中，泵体1、套筒28以及两个支承块9均为单独制造的独立部件。这种设计的优点在于可对套筒28及两个活塞2和3所用的材料进行最佳匹配。同样，对支承块9和套筒35所用材料也可进行最佳匹配。另外，用于泵体1的材料可以选择得能使泵体1具有最佳特性，例如有高的导热性，或者易于制造。但是，也可用整体材料制造泵体1和套筒28。同样，也可用整体材料制造泵体1和支承块9。另外一种形式是用相同的材料制造套筒28和35，因而成为整体。
在按照图5的实施例中，也可使用另外一种驱动机构，例如中国专利申请CN 1250022中所述的驱动机构，用于活塞2和3来回运动。活塞2和3也可被直接驱动，也就是说，只要沿着钻孔4规定的轴线方向驱动，就可省去支承块9和套筒35。
权利要求
1.一种用于粘性液体计量输送的装置，该装置带有一个泵体(1)，该泵体(1)带有一个容纳有两个活塞(2，3)的第一钻孔(4)，该第一钻孔(4)连接一个用作吸入室的第一室(5)和一个用作排出室的第二室(6)，并且该装置还带有一个驱动机构(7)，该驱动机构(7)带有一个第一和第二凸轮盘(15，16)，从而使凸轮盘(15，16)的旋转运动转换成两个活塞(2，3)的来回运动，其特征在于所述驱动机构(7)还包括一个第一旋转臂(17)和一个第二旋转臂(18)；所述第一旋转臂(17)的一端可在一根第一轴(22)上旋转，并且在其另一端连接第一活塞(2)，所述第二旋转臂(18)的一端可在一根与第一轴(22)平行布置的第二轴(23)上旋转，并且在其另一端连接第二活塞(3)；第一旋转臂(17)和第二旋转臂(18)各有一个滚珠轴承(19，20)，并且第一凸轮盘(15)与第一旋转臂(17)的滚珠轴承(19)永久接触，第二凸轮盘(16)与第二旋转臂(18)的滚珠轴承(20)永久接触。
2.根据权利要求1中所述的装置，其特征在于所述的两个旋转臂(17，18)均由塑料制成。
3.根据权利要求1或2中所述的装置，其特征在于所述第一钻孔(4)的直径至少比第一活塞(2)的直径大20微米。
4.根据前述权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于所述泵体(1)由金属制成，而第一钻孔(4)内衬有塑料。
5.根据权利要求1或2中所述的装置，其特征在于所述泵体(1)包括一个套筒(28)，该套筒(28)具有第一钻孔(4)和另外两个钻孔(29，30)，这两个钻孔(29，30)布置得与第一钻孔(4)相互垂直，其中一端通向第一钻孔(4)，而另一端则通向泵体(1)内的第一室(5)或第二室(6)。
6.根据权利要求5中所述的装置，其特征在于所述泵体(1)有两个盲孔(31，32)，而且套筒(28)的第一钻孔(4)的端部通向盲孔(31，32)。
7.根据权利要求5或6中所述的装置，其特征在于所述泵体(1)具有两个支承，在这两个支承中可移动地支撑有一个第二或第三套筒(35)，从而使得第一活塞(2)的一端被固定在第二套筒(35)上，而第二活塞(3)的一端则被固定在第三套筒上，并且有一轴销(38)将第二套筒(35)与第一旋转臂(17)连接起来，而另一轴销则将第三套筒与第二旋转臂(18)连接起来。
8.根据权利要求5至7中之一所述的装置，其特征在于所述第一套筒(28)由硬金属或陶瓷制成，而活塞(2，3)则由硬金属或工具钢制成。
9.根据权利要求5至8中之一所述的装置，其特征在于所述第一套筒(28)和泵体(1)由整体材料制成。
10.根据前述权利要求1至9中之一所述的装置，其特征在于在所述泵体(1)上设置一个冷却元件，用于泵体(1)的有效冷却。
11.一种用于粘性液体计量输送的装置，该装置带有一个有第一钻孔(4)的泵体(1)，该第一钻孔(4)容纳有两个活塞(2，3)并连接一个用作吸入室的第一室(5)和一个用作排出室的第二腔室(6)，其特征在于所述泵体(1)包括一个套筒(28)，该套筒(28)具有第一钻孔(4)和另外两个钻孔(29，30)，这两个钻孔(29，30)与第一钻孔(4)相互垂直布置，所述两个钻孔的一端通向第一钻孔(4)，而另一端则通向泵体(1)内的第一室(5)或者第二室(6)。
12.根据权利要求11中所述的装置，其特征在于所述泵体(1)具有两个盲孔(31，32)，并且所述第一钻孔(4)的两端通向盲孔(31，32)。
13.根据权利要求11或12中所述的装置，其特征在于套筒(28)由硬金属或陶瓷制成，而活塞(2，3)则由硬金属或工具钢制成。
14.根据权利要求11至13中之一所述的装置，其特征在于所述套筒(28)和泵体(1)由整体材料制成。
全文摘要
一种粘性液体计量输送装置，具有一个带钻孔(4)的泵体(1)，该钻孔(4)容有两个活塞(2，3)并将一个用作吸入室的第一室(5)和一个用作排出室的第二室(6)连接起来。用两个凸轮盘(15，16)驱动的两个旋转臂(17，18)被用作驱动机构(7)，使两个活塞(2，3)来回运动。为了计量输送含有片状银粉的粘合剂，设计的钻孔(4)能引导活塞(2，3)，并能密封泵的路径。
文档编号F04B13/00GK1394692SQ0212496
公开日2003年2月5日 申请日期2002年6月27日 优先权日2001年6月28日
发明者克里斯托弗·克斯特, 马蒂亚斯·克里格 申请人:Esec贸易公司