(57)【要約】【課題】高い粘度の材料において、重要である。また、公知のシステムでは、それぞれの小出し動作で小出しにされる材料の体積にはかなりの変動がある。【解決手段】  広い範囲の粘度にわたって、精密かつ再現性のある量又は体積を小出しにするオプションを提供する、液体材料を小出しにする方法及び装置である。１つの実施形態においては、計量チャンバが設けられ、同時に充填され及び空にされ、小出し動作間の遅れ時間を解消している。材料には、圧力が加えられ、その圧力を使用して、計量チャンバを充填し及び空にする。別の実施形態においては、計量チャンバと共に制御装置が設けられ、制御装置は、加圧流体を計量チャンバへの２つの通路の間にて切り換えるように動作する。より特定の実施形態においては、制御装置は、例えば、バルブであり、より特別な１つの実施形態においては、空気圧作動式スプールバルブである。【選択図】図１
2010064072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料のための小出し装置であって、この装置が、
計量チャンバと、前記チャンバの中に配置された小出し部材とであって、前記チャンバは、第１及び第２の材料通路を有している、上記計量チャンバと、
前記小出し部材は、第１の位置と第２の位置との間を交互に動くことができ、前記小出し部材が前記第１の位置に向けて動くと、前記第１の材料通路から材料が流出し、前記小出し部材が前記第２の位置へ向けて動くと、前記第２の材料通路から前記材料が流出する、前記小出し部材と、を備え、
前記小出し部材は、前記第１及び第２の材料通路の流体圧力に応じて動き、一方の前記材料通路がチャンバの入口として動作しているときには、他方の材料通路がチャンバの出口として動作する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記小出し部材は、前記第１の位置に向けて動き、これは、
（ａ）前記小出し部材に対して作用する、前記第１の材料通路からの材料の流体圧力に応じて、及び、前記小出し部材は、前記小出し部材に対して作用する、前記第２の材料通路からの材料の流体圧力に応じて、前記第２の位置に向けて動き、又は、
（ｂ）材料が、前記第１の材料通路から前記計量チャンバに入り、前記計量チャンバを充填し、前記小出し部材を前記第１の位置へ駆動することによる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、以下のいずれか、すなわち、
（ａ）調整部材であって、前記小出し部材に対して位置決め可能であり、前記小出し部材の各ストロークで小出しにされる材料の体積を選択する、上記調整部材か、又は、
（ｂ）材料制御装置であって、制御信号に応じて、前記第１及び第２の材料通路に加圧材料の源を届け、前記材料制御装置は、第１及び第２のバルブ位置を有するバルブを備え、前記バルブが前記第１のバルブ位置にあるとき、加圧材料を前記第１の材料通路に流し、前記バルブが前記第２のバルブ位置にあるとき、加圧材料を前記第２の材料通路に流す、上記材料制御装置か、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記小出し部材は、検出可能な部材を有するピストンを備え、これは、前記ピストンが前記第１及び第２の位置にあるとき、検出部材によって信号で検出されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御信号は、センサ信号の関数であって、いつ、前記小出し部材が前記第１又は第２の位置にあるのかを指示することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記小出し装置が、
制御装置であって、加圧材料を前記第１の材料通路に届ける第１の状態と、加圧材料を前記第２の材料通路に届ける第２の状態とを有し、前記小出し部材は、前記第１の材料通路にある加圧材料に応じて、前記第１の位置から前記第２の位置へと移動する、上記制御装置、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記材料通路から流れる材料は、前記制御装置における共通のオリフィスを通って流れることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記制御装置は、第１のバルブ位置を有するバルブを備え、これは、加圧材料の源と前記第１の材料通路との間を連通させ、及び、第２のバルブ位置を有し、これは、加圧材料の源と前記第２の材料通路との間を連通させることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
（ａ）前記第１及び第２の材料通路に加圧材料を交互に届けるか、又は、
（ｂ）制御信号に応じて状態を切り換える、
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
液体材料を小出しにする方法であって、この方法が、
第２の材料通路から計量された体積を充填しつつ、計量された体積の材料を第１の材料通路から空にする段階と、第１の材料通路から計量された体積を充填しつつ、計量された体積の材料を第２の材料通路から空にする段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
体積の計量において材料を小出しにし、同時に、計量体積を追加的な材料で充填するように、加圧材料を使用する段階を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２の材料通路に交互に届けられる加圧材料を切り換えるために、加圧流体を使用する段階を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
加圧材料を前記第１及び第２の材料通路に交互に提供し、瞬間的に、入口圧力及び材料の流れを、前記材料通路よりもむしろ出口に接続する段階を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記小出し部材が、前記第１の位置と第２の位置との間を移動するとき、前記小出し部材の速度を制御する調速機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記調速機構は、サーボモータを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記小出し部材に作用する流体材料の圧力を制御する調圧装置を備え、装置は、ピストンで駆動される流量計の関数として働くことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
第２の計量チャンバを備え、前記第１及び第２の計量チャンバは、それぞれ、第１及び第２の材料を小出しにするための第１及び第２の小出し部材を備え、及び、第１及び第２の材料を表面に塗布するために統合する混合装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２の小出し部材は、所望の混合速度に基づいて、異なる速度にて材料を小出しにすることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記小出し部材が前記第１の位置と第２の位置との間を移動すると、調速機構は、前記第１及び第２の小出し部材を制御して、第１及び第２の材料の所定の混合比を発生させることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記小出し部材が前記第１の位置と第２の位置との間を移動すると、第１及び第２の調速機構は、それぞれ、前記第１及び第２の小出し部材を制御して、第１及び第２の材料の混合比を選択可能に発生させることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、一般的には、液体材料を小出しにする装置及び方法に関する。より詳しくは、本願は、例えば、広範囲の粘性にわたって、液体を小出しにできる装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を小出しにするために、様々に異なるタイプの小出し装置が使用されている。公知のシステム、例えば、エジェクターガンは、代表的に、チャンバを材料で充填し、次に、かかる材料を小出しし又は放出することで動作し、例えば、材料を基板上に塗布する。材料が小出しにされた後には、次の小出し動作を行う前に、チャンバを再充填するのに、最小限の遅れ時間だけが存在する。この遅れは、特に、高い粘度の材料において、重要である。また、公知のシステムでは、それぞれの小出し動作で小出しにされる、材料の体積には、かなりの変動がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
液体材料を小出しするための方法及び装置が提供される。方法及び装置は、広範囲の粘度にわたって、精密かつ再現性のある量又は体積の材料を小出しにするオプションを提供し、たとえ、機器の動作中の温度変化などに起因して粘度が変化しても差し支えない。１つの実施形態においては、計量チャンバが設けられ、同時に充填され及び空にされ、小出し動作間の遅れ時間を解消している。特定の例示的な実施形態においては、小出しにされる材料には、圧力が加えられ、かかる圧力を使用して、計量チャンバを充填し及び空にする原動力とする。別の実施形態においては、方向性制御装置が、計量チャンバに設けられ、方向性制御装置は、計量チャンバへの２つの通路の間にて、加圧流体を切り換えるように動作し、例えば、交互に又は順次的に切り換える。より特定の実施形態においては、方向性制御装置は、例えば、バルブであり、より特別な１つの実施形態においては、スプール又はスライドバルブである。さらに別の実施形態においては、スプール又はスライドバルブは、スプールバルブによって制御されている流体の流体圧力に応じて、部分的に動作する。
【０００４】
本願で開示される、本発明のこれらの及びその他の観点及び利点については、添付図面を参照して、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことで、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本願に開示される発明の観点に従った、実施形態による小出し装置を模式的に示した簡略図である。
【図２】図１に示すような、例示的な実施形態による小出し装置を示した斜視図である。
【図３】図２の小出し装置における、図２の線３−３に沿った長手方向の横断面を示した立面図であって、小出し部材が第１の位置にある様子を示している。
【図４】図２の小出し装置における、図２の線３−３に沿った長手方向の横断面を示した立面図であって、小出し部材が第２の位置にある様子を示している。
【図５Ａ】図５Ａ及び図５Ｂは、図２の小出し装置における、図２の線５−５に沿った長手方向の横断面を示した立面図であって、マニホールド通路を示している。
【図５Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂは、図２の小出し装置における、図２の線５−５に沿った長手方向の横断面を示した立面図であって、マニホールド通路を示している。
【図６Ａ】図１、図３、及び図４の方向性制御装置を示した模式的な簡略図であって、サーボ制御を使用した変形例による実施形態を示している。
【図６Ｂ】図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿った、軸部分における中央部分を示した断面図である。
【図６Ｃ】実施形態によるスプールバルブ軸を示した斜視図である。
【図６Ｄ】別の実施形態による、２つの構成要素の小出し装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
１．序論
本願は、液体材料を小出しする装置及び方法に関する。本願で使用される“小出し”という用語は、液体材料を塗布、堆積、又は放出する概念を参照する。例えば、液体材料は、表面上に小出しにされ、又は他の材料及び液体と混合するために小出しにされ、離散値の量の（いくつかの用途においては、材料のドーブと称される。）、又はより連続的な又はほぼ連続した小出し動作を行うように、液体材料を小出しにすることを含む。本願の様々な実施形態は、単一の小出し装置を例示しているけれども、２以上の小出し装置を互いに集めて又はグループ化して、液体材料をパターン状に、連続に、又は複数の成分を混合するために、小出しにできることを認識されたい。本願において、“計量”という用語及びそのバリエーションは、既知の、選択可能又は調整可能な体積又は量の材料が、材料が小出しにされる速度にかかわらず、及び粘度の変化から独立して、小出しにされるという着想を意味する。
【０００７】
本発明について、本願では、その装置及び方法の様々な特定の形態及び機能を参照して、図示して説明するけれども、そのような図示及び説明は、例示の性質を意図しており、制限的な意味に解釈されるべきでないことを理解されたい。例えば、本発明は、表面に液体材料を塗布する、任意の材料小出しシステムに利用され、小出し装置が静止しているか又は動いているか、及び、表面が静止しているか又は動いているかにかかわらない。本発明は、あらゆる特定のタイプの液体又は液化混合物に限られず、懸濁物、スラリーなどが含まれる。表面は、特定のタイプの表面又は材料である必要はなく、また、内面又は外面でよく、また、略平坦な、曲線状の、及びその他の表面幾何学形状、端部表面などが含まれる。本発明には、液体材料を表面に塗布する以外にも用途がある。例えば、小出し装置は、２以上の液体成分を混合するためにも使用される。
【０００８】
本発明の様々な発明的観点、概念、及び特徴について、例示的な実施形態の組合せとして実現されるものとして、本願に図示して説明したけれども、これらの様々な観点、概念、及び特徴は、多くの変形例による実施形態において、独立して又は様々な組合せ及び部分的組合せにて使用できる。本願において、明示的に排除されない限り、すべてのそのような組合せ及び部分的組合せは、本発明の範囲内にあると意図される。さらに、本発明の様々な観点、概念、及び特徴に関する、様々な変形例による実施形態、例えば、変形例による材料、構造、構成、方法、回路、デバイス及び要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、形成、合致、及び機能する変形例などは、本願において開示されるけれども、そのような説明は、現在公知であれ後日に開発されるものであれ、利用可能な変形例の実施形態について、完全な又は網羅的な列挙を意図するものではない。当業者は、本発明の１又は複数の観点、概念、又は特徴を、追加的な実施形態に容易に採用することができ、たとえ、そのような実施形態が本願において明示的に開示されていなくても、本発明の範囲内のものとして使用することができる。加えて、たとえ、本発明のいくつかの特徴、概念、又は観点が、好ましい構成又は方法であると本願に開示されていたとしても、そのような記述は、そのような特徴が要求され又は必要であること（そうであると明言しない限り）を示唆するものではない。さらにまた、本発明の理解を助けるために、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれていても、そのような値及び範囲は、制限的意味に解釈されるべきでなく、重要な値又は範囲は、そのように明言されている場合だけである。さらに、様々な観点、特徴、及び概念が、発明的であるか、又は本発明の一部を形成するものとして、本願に明白に指定されていたとしても、そのような指定は、排他的であることを意図せず、むしろ、明示的にそうであると指定され又は特定の発明の一部であるとされない限り、本願に完全に開示された発明的観点、概念、及び特徴が存在し、発明は、代わりに、特許請求の範囲によって明らかにされる。例示的な方法又は工程の説明は、すべての事例においてすべての段階が必要的に含まれるとは限られず、段階の順序は、要求され又は必要であると解釈されることも（そのように明言されない限り）ない。
【０００９】
２．詳細な説明
図１を参照すると、本発明に従った例示的な実施形態による、小出し装置１０が示されている。小出し装置１０は、供給源１２から出口１４へ、液体材料を小出しにするために使用される。小出しにされた材料は、表面に塗布され、又は、他の材料又は液体と混合され、例えば、又はその他の目的に使用され、又はその他の工程及び装置と共に使用される。小出し装置１０は、高粘度の液体、八百万センチポアズ以上の液体に特に有効であるが、１センチポアズ以下の又は水などの低粘度の液体にも、その用途は見い出される。本願に開示される装置及び方法は、それぞれの小出し動作で小出しにされる、液体材料の体積又は量について再現性のある制御を提供する。
【００１０】
装置１０は、計量又は量の小出し装置１６と、制御装置１８とを具備している。計量装置１６は、計量又は小出しチャンバ２０を備え、チャンバ２０の内部に取り囲まれた計量体積２２を形成している（チャンバ体積は、“Ｃ”としても符号を付けられ、参照される。）。制御装置１８の主たる機能は、小出しにされる加圧液体材料を、小出し又は計量装置１６に導くことであり、計量装置１６からの流れを制御するために、例えば、計量装置１６と連通する２つの通路に関して、交互に導かれる。従って、制御装置１８は、本願においては、方向性制御装置１８とも称される。チャンバ２０は、例えば、略円筒形であるが、必要に応じて、他の幾何学形状も使用できる。小出し部材２４は、チャンバ２０内に配置され、軸線Ｘに沿って前後に動くように適合している。１つの実施形態においては、小出し部材２４は、ピストンの形態によって実現される。計量体積２２は、それぞれの小出し動作のために、小出しされる、計量された量の材料を確立する。計量体積は、実用的な用語であり、小出し部材２４の体積より少ない、チャンバ２０の体積である。“方向性”とは、制御装置１８が動作して、加圧液体材料の流れをチャンバ２０に出入りさせるように導く動作をする意味である。本願における説明の目的において、“小出し動作”とは、小出し部材２４の単一のストロークの結果として、液体材料が小出しにされることを意味する。しかしながら、この参照は、便宜上だけのものであり、というのは、小出し動作は、全体として、２以上の一連の小出し部材２４のストロークを備えているためである。
【００１１】
チャンバ２０は、第１の又は上側の通路２６と、第２の又は下側の通路２８とを具備している。それぞれの通路２６，２８、交互式に機能し、チャンバ２０を出入りして流れる材料の、入口及び出口として働く。しかしながら、２つの通路は、互いに対して、１８０゜の位相をずらして動作する。このことは、材料が一方の通路２６，２８を通してチャンバ２０に流入するとき、同一の時間期間中に、材料は他方の通路を通してチャンバ２０から流出することを意味する。小出し部材２４が動く限りは、材料は、チャンバ２０に流入すると共に、チャンバから押し出され又は小出しにされる。このように、チャンバ２０は、同時に充填され及び空にされ、小出し動作が完了するとすぐに、チャンバ２０は、充填され、次の小出し動作のために準備ができる。
【００１２】
例えば、小出し部材２４が（図１で見て）上方へ動いて、第１の停止位置３０に向かうと、小出し部材２４と第１の停止位置３０との間の体積Ａにあるすべての材料は、上側通路２６から押し出される。例えば、小出し部材２４が（図１で見て）下方へ動いて、第２の停止位置３２に向かうと、小出し部材２４と第２の停止位置３２との間の体積Ｂにあるすべての材料は、下側通路２８から押し出される。本願を通して、“上方”及び“下方”という参照用語及びそれらのバリエーションは、図面を見るときの単なる参照の枠組みであり、小出し装置１０が何らかの特定の向きで使用されることを必要とすることを含意する意味はない。
【００１３】
オプションである調整部材３４は、小出し動作中に小出しにされる材料の量又は体積を、オペレータが、変更、選択、又はその他の手段で調整することを許容する。例えば、調整部材３４は、ストッパ端部３６を有するピンの形態において実現され、ピンは、小出し部材２４に対してチャンバ２０の内部の異なる位置に位置決めされる。小出し部材２４は、調整部材３４に係合し、従って、小出し部材２４の行程又はストロークの量を制限する。最大限の体積の材料を小出しにするには、調整部材３４は、チャンバ２０から引っ込められ、ストッパ端部３６は、第２の停止位置３２と面一又はわずかに窪む位置にある。
【００１４】
従って、オプションとしての調整部材３４によれば、非常に精密で、選択可能な量の材料を小出しにできる。調整部材３４は、ねじ又はボルトの形態にて実現され、これにより、ストッパ端部３６の位置は、本質的に無限の調整が可能となり、オペレータは、小出し体積を、ゼロ立方センチメートル（ｃｃ）から、チャンバ２０が小出しにできる最大の体積の液体材料にまで調整できる。例示的な実施形態においては、チャンバ２０は、８立方センチメートル（ｃｃ）の材料を保持するが、必要に応じて、その他のサイズのチャンバを使用することもできる。
【００１５】
小出し部材２４は、必要的ではないが、好ましくは、小出しにされる液体材料によって小出し部材に加えられる力の方法を使用して動かされ、これは、供給源１２からチャンバ２０へ、圧力下において供給される。方向性制御装置１８は、加圧材料と、チャンバ２０のそれぞれの通路２６，２８との間の連通を交互に提供するのに使用される。従って、方向性制御装置１８は、小出しされる加圧材料を受け入れる入口３８を具備している。
【００１６】
方向性制御装置１８は、制御信号４０に応答して動作し、計量チャンバ２０の２つの通路２６，２８の間の加圧材料を切り換えるタイミングを決定する。これは、図１において、スイッチング機能４２によって模式的に示している。スイッチング機能４２は、様々なポート又は通路の間を小出しにされる材料の流れを導く。例示的な実施形態においては、これらのポートは、共通する入口ポートＡを具備し、通路Ｅを介して供給源１２から加圧材料を受入れ、また、共通する出口ポートＤを具備し、通路Ｆから小出しノズル（図示せず）などの構造を備えた出口１４に連通する。スイッチング機能４２は、さらに、第１及び第２の方向性又は分配ポート又は通路Ｂ及びＣを具備している。
【００１７】
この実施形態における制御信号４０は、第１及び第２の状態を有するので、スイッチング機能は、対応する第１及び第２の状態を有する。図１に示した第１の状態においては、共通する入口ポートＡは、第２の方向性ポートＣに連通し、ポートＣはチャンバ２０への下側通路２０に結合され、従って、チャンバ２０への入口として作用する。同時に、共通する出口ポートＤは、第１の方向性ポートＢに連通し、ポートＢは、チャンバ２０への上側通路２６に結合され、従って、チャンバ２０からの出口として作用する。
【００１８】
制御信号４０が、第２の状態にあるとき（図示せず）、スイッチング機能４２は、ＣからＡを係脱し、ＡをＢに結合するように動作する。同時に、ＤはＢから係脱されて、Ｃに結合される。制御信号及びスイッチング機能のこの第２の状態においては、加圧材料は、上側通路２６を介してチャンバ２０に流入し、下側通路２８を介してチャンバ２０から排出される。この交互の切り換えの特徴は、図１の矢印Ｇ及びＨによって模式的に示している。
【００１９】
制御信号４０が（図１に示すように）第１の状態にあるとき、加圧材料は、ＡからＣに流れ、下側通路２８を通って計量チャンバ２０に入る。同時に、反対側の上側通路２６は、基本的に、出口１４のための方向性制御装置である制御装置１８を通して、ＢからＤへそして出口１４へと通気され、加圧材料の移動力の下で、小出し部材２４は、第１の停止位置３０に向けて押し込まれ（図１では上方に見える）、これにより、上側体積Ａ内のすべての材料は、上側通路２６を通して排出され、これが、出口としての機能となる。この方法及び構造によって、加圧流体は、小出し部材２４に対して作用する駆動力になるので、体積Ａの材料が排出され、材料は、同時に、小出し部材２４が動くと、体積Ｂを充填する。
【００２０】
制御信号４０が第２の状態にあるとき、加圧流体と上側通路２６との間に連通が確立され、上側通路は、ここでは、チャンバ２０への入口と作用する。同時に、反対側の通路２８は、基本的に、出口１４のための方向性制御装置である制御装置１８を通って、出口１４へ通気され、加圧材料の移動力の下で、小出し部材２４は、第２の停止位置３２に向けて押し込まれ（図１では下方に見える）、これにより、下側体積Ｂ内のすべての材料は下側通路２８を通して排出され、これが、出口として機能する。加圧流体は、小出し部材２４に対して作用する駆動力になるので、体積Ｂの材料が排出され、材料は、同時に、小出し部材２４が動くと、体積Ａを充填する。この方法においては、小出し装置１０、及び、特に、小出し又は計量チャンバ２０は、常に充填され、現在の小出し動作の完了時に、次の小出し動作のために準備ができている。
【００２１】
本願で説明したような方向性制御装置１８の使用は、計量体積２２を充填し及び空にする、多くの異なる方法及び構造の一例に過ぎないことに留意されたい。便宜上、ポートＡは、図５Ａにおけるポート１６４に機能的に対応し、ポートＢは、図３及び図４における第１の分配キャビティ１１４及び第１の通路９８に機能的に対応し、ポートＣは、図３及び図４における第２の分配キャビティ１１６及び第２の通路１００に機能的に対応し、ポートＤは、図３及び図４における出口ポート１１０及び出口キャビティ１１２に機能的に対応し、スイッチング機能４２は、図３及び図４におけるスプールバルブの構成に機能的に対応し、これらのすべてについて、以下に詳述されることに留意されたい。
【００２２】
制御信号４０は、方向性制御装置１８の設計及び動作に応じて、任意の形態を呈する。本願における例示的な実施形態において、方向性制御装置１８は、スプールバルブの形態において実現され、例えば、空気圧作動式スプールバルブなどである。そのような実施形態においては、制御信号４０は、以下に説明するように、空気圧信号である。しかし、方向性制御装置１８は、スプールバルブである必要はなく、さらに、空気圧作動式バルブである必要もない。代替例には、限定はしないが、液圧又は電磁作動式のバルブ、又はソレノイド駆動バルブなどのその他の制御装置が含まれる。任意の１又は複数の装置を使用して、加圧材料を、例えば、交互に、計量チャンバ２０の２つの通路２６，２８の間にて切り換える。方向性制御装置１８は、（この例示的な実施形態においては）出口１４への共通する出口経路を提供するが、これは必要的ではなく、むしろ、出口１４への出口流路は、方向性制御装置１８以外の、異なる装置又は構造によって達成される。そのような変形例による設計においては、複数の装置が、そのような方向性流れ制御に使用され、それらは、統合され同期した機能を有し、機能は単一の装置を意味し、チャンバ２０と供給源１２と出口１４との間の適切な結合を用いて、チャンバ２０への流れの出入りを切り換える。
【００２３】
制御信号４０は、任意の制御回路（図示せず）によって、例えば、小出しシステム、生産機器などの全体的動作の制御に使用される、制御回路又はシステムによって生成する。例えば、混合システムの事例においては、制御信号は、制御回路又はシステムから発生され、小出し動作のタイミングを制御するだけでなく、必要なとき、様々なコンテナを位置決めし、小出し装置１０を移動する。好ましくは、必要的ではないが、制御信号４０は、少なくとも部分的に、小出し部材２４が第１の又は第２のストッパ３０，３２に達する毎回の関数である信号に応答して、状態を切り換える。本願における例示的な実施形態においては、これらの事象を検出するためのセンサが設けられる。例えば、第１及び第２の近接センサ（図１には不図示）を、第１及び第２の停止位置３０，３２に配置して、いつ小出し部材２４がこれらの位置に達したのかを検出し、従って、小出し動作の終了の信号を発生する。センサの信号は、制御信号４０が状態を切り換えると、装置１０が次の小出し動作を実行する準備ができたことを指示するために使用される。
【００２４】
計量チャンバ２０は、小出し動作中に、充填されると同時に空にされるので、装置１０は、そのように望むならば、動作間に著しい遅れを伴わずに連続的な小出し動作を実行するように動作でき、小出し部材２４が方向を反転するためのわずかな遅れだけが生じる（“ウインク”と通称される）。従って、装置１０は、そのように望むならば、基本的に連続的な小出し機能を提供するように使用されるが、しかしながら、装置１０は、小出し動作の間に待ち時間を容易に設けることができ、例えば、小出し装置１０を再配置する必要がある場合、又は、ワークピースが再配置される必要がある場合に適合する。２つの小出し装置を共通する出口について、タンデムに運転することで、小出し部材２４の瞬間的な方向反転中にも、なんらウインクを伴わずに、連続的な小出し機能が実現される。基本的に容積形ポンプである計量チャンバを使用すると、粘度や温度の変化などにかかわらず、それぞれの小出し動作中に小出しにされる材料の体積又は量について、精密な制御と再現性とが得られる。装置１０は、低い及び高い粘度の液体材料のために良好に適している。
【００２５】
別の例として、計量体積２０は、８立方センチメートル（ｃｃ）の容量を有するが、小出し動作は、１３立方センチメートル（ｃｃ）の材料を必要とすると仮定する。装置１０は、以下の方法によって、この要求条件に容易に適合できる。調整部材３４は、チャンバの調整された容量を、例えば、６．６立方センチメートル（ｃｃ）に設定し、次に、装置１０を２回発射することで、合計１３立方センチメートル（ｃｃ）を小出しにできる。
【００２６】
残りの図面は、例示的な実施形態による小出し装置１０をより詳細に示している。図２を参照すると、全体的な装置１０は、小出し部分５０と、オプションであるマニホールド部分５２とを具備している。小出し装置１０は、必要的ではないが、好ましくは、モジュール式構造を有しており、例えば、様々な部分が必要に応じて交換され又は維持される。小出し部分５０は、小出しチャンバ２０のための第１の部分５４と、方向性制御装置１８のための第２の部分５６とを具備している。適切な端部コネクタ５８ａを備えた電気ケーブル５８が設けられ、１又は複数のセンサに外部アクセスするために、例えば、小出し部材２４の位置を指示する近接センサのために用いられる。対向する端部キャップ６０，６２は、制御信号４０の動作の一部として、加圧空気の結合のためのアクセスポートを提供するが、これについては、後述する。マニホールド部分５２は、方向性制御装置１８への加圧材料のための流路を提供する。また、マニホールド部分５２は、小出し出口６４を提供し、小出しノズル（図示せず）を受入れ、又は、ホース、コネクタなどを介して、小出しノズルと連通する。図２において、オプションである調整部材３４の一部分が見えているが、これは、この図面においては、調整部材３４は、完全に引っ込んだ位置にあるためである。目盛り又はその他の一連の視覚的な境界又は指示６６が、視認スロット又は窓６８に設けられ、これを通して、オペレータは、調整部材３４の設定又は位置を決定でき、それにより、装置１０の小出し体積を調整する。変形例としては、電気フィードバック、メータなどを含む、より洗練されたフィードバックを使用しても、小出し体積を読み出し及び調整するために使用できる。
【００２７】
図３及び図４を参照すると、小出し装置１０は、小出しハウジング７０を具備し、方向性制御装置１８、例えば、空気圧作動式スプールバルブ７２を取り囲んでいる。小出しハウジング７０内には、開いたシリンダ７４の形態にて実現された、計量チャンバ２０が配置されている。計量チャンバ２０は、小出し部材を内部に配置されており、この実施形態においては、環状のピストン７６の形態であって、小出しチャンバシリンダ７４の内部を摺動式に移動する。ピストン７６の上向き（図４で見て）の運動は、ストッパプラグ又はキャップ７８の下側表面７８ａ（図３）によって制限される。ピストン７６の下向きの運動（図３）は、体積調整部材３４の端面８０の位置によって制限され、この実施形態においては、ストッパプラグ８２の形態にて実現され、ハウジング７０に螺入されたジャッキねじ８４などの協働装置の回転によって、軸線方向に動くことができる。図３及び図４において、ストッパプラグ８２は、その引っ込んだ位置にて示され、シリンダ７４の全体的な使用可能な体積２２（ピストン７６の体積を引いた体積）は、小出し動作中に小出しされる材料の小出し体積又は量である。ジャッキねじ８４が回転すると、ストッパプラグ８２との当接係合は、シリンダ７４の内部空間の中に軸線方向に前進し、端面８０は、適切に配置されてピストン７６のストロークを制限し、それにより、所望の小出し体積を設定するが、というのは、ピストン７６のストロークによって、どの位の量の材料が、小出し動作中に実際に小出しにされるのかを制限するためである。
【００２８】
ピストン７６は、適当な１又は複数のシール装置によって、シリンダ７４の内壁８６に対してシールされる。この実施形態においては、従来のクワドリング８８が使用されている。単一のシール要素８８が使用され、液体材料からの全流体圧力がピストン７６に加えられるので、ピストン７６は、加圧材料の力の下で移動し、ほとんど圧力損失なしに又は力の減少なしに、単一のシール８８を引きずるだけ少なくなる。
【００２９】
ピストン７６は、ロッド９０を支持し、ロッドは、上に延びて、端部キャップ７８を通り、検出部分９２に入る。ロッド９０は、端部キャップ７８に対して、リップシールなどのシール９１（図４）を用いてシールされる。検出部分９２は、センサを収容し、ロッド９０の位置を検出し、これは、チャンバ７４の内部のピストン７６の軸線方向に直接対応している。この実施形態においては、近接センサ組立体９４ａ及び９４ｂ（図２をも参照）が設けられ、図面には一部分だけが示されている。２つのセンサ組立体９４は、ロッド９０の端部を検出するために使用される。ピストン７６が完全に上昇した位置にて、ストッパ７８に当接すると（図４）、ロッド９０は、両方のセンサ組立体９４ａ，９４ｂによって検出される。ピストン７６が完全に下降した位置にて、ストッパ８０に当接すると（図３）、ロッド９０は、いずれのセンサ組立体９４ａ又は９４ｂによっても検出されなくなる。ピストン７６が、ストッパの限界の間にあるとき、一方のセンサ組立体は、ロッド９０を検出し、他方は検出しない。センサ組立体９４は、適当な電気的信号を発生し、スプール又はスライドバルブ７２の動作を制御するために使用され、そのために、ピストン７６が１つの停止位置にあることを知らせる信号によって、いつ小出し動作が完了したのかを指示する。オプションである調整部材３４が使用される、代替的な実施形態においては、それぞれのセンサ組立体９４は、調整可能なブラケット構造９６（図２）に取り付けられ、センサ９４のピストンを調整するのに使用されるが、というのは、ピストン７６は、調整部材３４が設定された後に、必ずしも常に、同一のストロークを有しないためである。
【００３０】
小出しチャンバ７４は、片端にて第１の流体通路９８（図１の第１の通路２６と機能的に対応する。）に連通し、小出しチャンバは、他端にて第２の流体通路１００（図１の第２の通路２８に機能的に対応する。）に連通している。加圧材料は、スプールバルブ７２の形態である方向性制御装置１８の位置に基づいて、それぞれのこれらの通路９８，１００に選択的に供給される。加圧材料が、上側又は第１の通路９８を通過するとき、それは、小出しチャンバ７４に流入し、ピストン７６を下側ストッパ８０に向けて下向きに押す。この間、第２の又は下側の通路１００は、すべての実用的な目的のために、出口１４に通気され、小出しチャンバ７４の内部体積２２（本願では“内部体積Ｃ”とも称される。）をそれまで充填していた材料は、第２の又は下側の通路１００から排出され、（後述されるような）様々なその他の通路を通って出口１４に出る。加圧材料が、下側又は第２の通路１００を通過するとき、それは、小出しチャンバ７４に流入し、ピストン７６を上側ストッパ７８ａに向けて上向きに押す。この間、第１の又は上側の通路９８は、すべての実用的な目的のために、出口１４に通気され、小出しチャンバ７４における内部体積Ｃをそれまで充填していた材料は、第１の又は上側の通路９８から排出され、（後述するような）様々なその他の通路を通って出口１４に出る。両方の小出し動作において、加圧材料は、ピストン７６を動かすために使用されているので、小出し動作中に、チャンバ２０は再充填し、現在の１つが完了すると（完了は、ピストン７６がいずれか１つのストッパ７８ａ，８０に達することで、又はなにか別の機構によって、指示される。）直ちに、次回の小出し動作のために準備される。
【００３１】
小出しハウジング７０は、さらに、方向性制御装置１８を具備し、これは、この実施形態においては、スプールバルブ７２の形態にて実現される。また、ハウジング７０は、計量装置１６を出入りする材料の流れのために、関連するポート及び通路を具備している。第１のバルブ入口ポート１０２（図４）は、マニホールド部分５２の通路（マニホールド通路は図５Ａ及び図５Ｂに示されて説明される。）を介して、加圧材料の源に連通し、第１の入口キャビティ１０４に開かれている。第２のバルブ入口ポート１０６（図３）は、マニホールド部分５２の通路を介して、加圧材料の源に連通し、第２の入口キャビティ１０８に開かれている。バルブ出口ポート１１０は、マニホールド部分５２の通路を介して、出口１４に連通し、出口キャビティ１１２に開かれている（図４）。計量チャンバ７４の第１の流体通路９８は、第１の分配キャビティ１１４（図３）に開かれ、計量チャンバ７４の第２の流体通路１００は、第２の分配キャビティ１１６（図３）に開かれている。様々なキャビティ１０４，１０８，１１２，１１４，１１６は一般的に環状である。
【００３２】
スプールバルブ７２は、さらに、バルブ部材又はスプール１１８を具備し、これは、例示的な実施形態においては、ツーピースの軸１２０を具備し、（図４で見て）上側軸部分１２０ａと下側軸部分１２０ｂとを有している。ツーピースの構成は、好ましくは、組立体に軸部分を軸受けするのを簡易化するが、単一ピースでも同様に、追加的なピースが、必要に応じてバルブの長さに基づいて使用される。それぞれの軸部分は、いくらか、スプライン軸に類似して構成され、一般的に円筒形の端部１２２，１２４，１２６，１２８と、スプライン状の軸部分又はアーム１３０，１３２を有している。円筒形の端部１２４及び１２６は、互いに突き合わせの当接において接触し、スプールバルブ７２の移動中に接触を維持する。最も上の円筒形の端部１２２は、第１のバルブプッシュロッド１３４に接触し、最も下の円筒形の端部１２８は、第２のバルブプッシュロッド１３６に接触している。プッシュロッド１３４及び１３６は、それぞれ、空気圧駆動ピストン１３８，１４０に結合され、これらは、それぞれ、ピストンハウジング１４２，１４４に配置されている。上側駆動ピストン１３８は、第１のピストンチャンバ１４６内に配置され、下側駆動ピストンは、第２のピストンチャンバ１４８内に配置される。従って、１つの実施形態においては、バルブ部材１１８は、多部品のスプールであり、この例においては、４つの部品は、２つの軸部分１２０ａ及び１２０ｂと共に、２つのプッシュロッド１３４及び１３６を具備している。変形例としては、バルブ部材により多くの部品を具備してもよく（例えば、より多くの軸部分）、単一部品のバルブ部材、３部品のバルブ部材（例えば、単一部品の軸１２０と２つのプッシュロッド）などでもよい。
【００３３】
それぞれのピストンチャンバ１４６，１４８は、加圧空気の源１５０，１５２への接続を具備している。この例における制御信号４０（図１）は、空気圧信号であって、上側接続部１５０と下側接続部１５２との間を交互する。空気圧制御信号は、適切な制御回路（図示せず）から提供され、それらは、例えば、適切な時間に、２つのポート１５０，１５２に加圧空気を供給する、１又は複数の制御バルブなどである。また、それぞれのバルブチャンバ１４６，１４８は、通気又は排気され、同一のポート１５０，１５２を通るバルブ動作を容易にしている。ばね１３９又はその他の適当な付勢部材は、上側駆動ピストン１３８の加圧側に設けられ、別のばね１４１又はその他の適当な付勢部材は、下側駆動ピストン１４０の加圧側に設けられる。これらのばねは、スプールバルブが空気圧に関連して上下する動きを助けるが、詳しくは後述する。
【００３４】
スプールバルブ７２は、さらに、ブッシング１５４，１５６，１５８，１６０を具備し、これらは、いくらかバルブ軸１２０を軸支し、スプールバルブ軸１２０の円筒形の端部１２２，１２４，１２６，１２８のそれぞれの部分に液密シールを提供する。軸１２０とブッシングとの間には、密な公差が維持され、これらの液密シールを構成する。
【００３５】
図３と図４を比較すると、空気圧駆動ピストン１３８，１４０は、どちらの駆動ピストンが圧力下にあるのかに基づいて、バルブ部材１１８を上下に動かすように協働することに留意されたい。従って、図３において、空気圧は、下側又は第２のピストンチャンバ１４８に加えられ、これは、下側駆動ピストン１４０を押し上げて、従って、バルブ部材１１８をその最も上の位置に位置決めする。図４においては、空気圧は、上側又は第１のピストンチャンバ１４６に加えられ、これは、上側駆動ピストン１３８を押し下げて、従って、バルブ部材１１８をその最も下の位置に位置決めする。片方の駆動ピストンに空気圧が加えられるとき、他方の駆動ピストンチャンバは加圧されず、ピストンは、バルブ部材１１８と共に互いに移動するようになっている。ばね１３９，１４１は、ピストン１３８，１４０に付勢力を与え、バルブ部材１１８を動かすのに必要なピストンのサイズを小さくしている。詳しくは後述するように、ばね付勢は、バルブ部材１１８が多部品の構造であるために、利用可能になっている。
【００３６】
図３を参照すると、下側ピストンチャンバ１４８に加えられた空気圧は、関連するピストン１４０（と共に上側ピストン１３８）を押し上げている。これは、バルブ軸１２０を図示のように位置決めすることになる。最も下の円筒形の端部１２８は、液密シールと共に摺動して、最も下のブッシング１６０に入り、最も下の入口キャビティ１０８を、第２の分配キャビティ１１６から、シールして分離する。従って、第２のバルブ入口ポート１０６にあるすべての加圧流体は、チャンバ２０の下側又は第２の流体通路１００に入ることを防止され、第２のバルブ入口ポート１０６における加圧流体は、ピストン７６に作用しない。最も下の円筒形の端部１２８とは反対側にある、軸１３２上の円筒形の端部１２６は、そのそれぞれのブッシング１５８による液密シールから、摺動して外れる。これは、第２の流体通路１００と、出口キャビティ１１２と、バルブ出口ポート１１０との間の連通を許容する。小出し部材又はピストン７６が下向きに動くと、材料は、チャンバ２０から出て、（出口として機能する）第２の流体通路１００を通り、第２の分配キャビティ１１６を通り、軸１３２とブッシング１５８との間の隙間を（後述するように軸１３２のスプライン部分に沿って）通り、バルブ出口ポート１１０から出る（図４）。最も上の円筒形の端部１２２は、それぞれのブッシング１５４から滑り出て、加圧流体は、第１のバルブ入口１０２から通過し、軸１３０のスプライン部分に沿って、第１の分配キャビティ１１４及び（いまはチャンバ２０への入口として作用している）第１の流体通路９８に入って、ピストン７６に作用して、図３に示した位置へ、ピストンを押し下げる。最も上の円筒形の端部１２２とは反対側にある、円筒形の端部１２４は、それぞれのブッシング１５６に滑り入りシールして、第１の分配キャビティ１１４を、出口キャビティ１１２からシールして隔離する。
【００３７】
図４を参照すると、上側ピストンチャンバ１４６に加えられる空気圧は、関連するピストン１３８（と共に下側ピストン１４０）を押し下げる。この結果、バルブ軸１２０は、図示のように位置決めされる。最も下の円筒形の端部１２８は、液密シールから滑り出て、最も下のブッシング１６０に入って、最も下の入口キャビティ１０８と、第２の分配キャビティ１１６との間を連通させる。従って、第２のバルブ入口ポート１０６にあるすべての加圧流体は、入口キャビティ１０８を通って流れ、軸１３２のスプライン部分を通り、第２の分配キャビティ１１６に入り、（いまはチャンバ２０への入口として機能している）第２の流体通路１００に入り、ピストン７６に対して作用して、ピストン７６を押し上げる。最も下の円筒形の端部１２８とは反対側にある、軸１３２の円筒形の端部１２６は、そのそれぞれのブッシング１５８を備えた液密シールに滑り入り、第２の分配キャビティ１１６を出口キャビティ１１２から隔離する。ピストン７６が上昇すると、材料は、チャンバ２０から流出し、（いまはチャンバ２０の出口として機能している）第１の流体通路９８を通り、第２の分配キャビティ１１６を通り、軸１３２とブッシング１５８との間の隙間を（軸１３２のスプライン部分に沿って）通り、バルブ出口ポート１１０から排出される。最も上の円筒形の端部１２２は、そのそれぞれのブッシング１５４に滑り入り、シールして、第１のバルブ入口１０２を、第１の分配キャビティ１１４及び第１の流体通路９８から隔離する。これにより、第１の流体通路９８と、第１の分配キャビティ１１４と、出口キャビティ１１２と、バルブ出口ポート１１０との間は連通する。流体材料は、ピストン７６が、図４の位置に上昇することで放出され、材料は、チャンバ体積Ｃから押し出され、第１の流体通路９８を通って流れ、軸１３０のスプライン部分に沿って、出口ポート１１０から出る。最も上の円筒形の端部１２２とは反対側にある、円筒形の端部１２４は、そのそれぞれのブッシング１５６との係合から外れ、第１の分配キャビティ１１４と出口キャビティ１１２との間を連通させる。
【００３８】
このように、図３及び図４に示すように、スプールバルブ７２は、加圧流体が適用されて、ピストン７６を上又は下に押すのかを制御する。
【００３９】
従って、駆動ピストン１３８，１４０の簡単な空気圧制御によって、例示的には空気圧スプールバルブ７２の形態である方向性制御装置１８が、計量装置１６に流体圧力を交互に加え、小出し部材７６を上下に押し、同時に、材料が小出しにされている間に、チャンバを充填する。計量チャンバ７４は、その最も簡単な形態においては、２つの流体通路を有し、方向性制御装置１８の状態に応じて、計量チャンバ７４の入口及び出口として切り換えるように機能する。
【００４０】
図５Ａ及び図５Ｂは、加圧流体を計量装置１６及び方向性制御装置１８を出入りさせる、多くの方法のうちの１つを示している。この例においては、マニホールド部分５２は、マニホールドブロック１６２を具備している。図５Ａは、流入を示し、図５Ｂは、流出を示している。マニホールドブロック１６２は、単一の入口１６４を具備し、加圧材料がマニホールドに入るのを許す（入口１６４は、図１の入口３８及びポートＡに機能的に対応することに留意されたい。）。この共通する入口１６４は、共通する供給通路１６８と連通している。共通する供給通路１６８は、２つの通路１７０，１７２を通して、小出し部分５０に連通し、特に、第１及び第２のバルブ入口ポート１０２，１０６のそれぞれに連通する。出口流れ（図５Ｂ）のために、出口１４は、共通する出口通路１７４と連通し、小出し部分５０、特に出口ポート１１０と、交差通路１７６を備える。図５Ａ及び図５Ｂの両方において、スプールバルブ７２の位置は、図４に示した位置に対応している。
【００４１】
図６Ａを参照すると、スプールバルブ７２の動作を模式的な簡略図に示している。この図は、ツーピースの軸１２０ａ及び１２０ｂを有してなるバルブ部材１１８を含んでいる。バルブ部材１１８は、空気圧駆動ピストン１３８，１４０と、プッシュロッド１３４，１３６との動作によって、軸線方向に（図６Ａで見ると上下に）移動する。空気圧の力は、それぞれの付勢ばね１３９，１４１によって補助される。また、ブッシング１５４，１５６，１５８，１６０も模式的に示されている。
【００４２】
図６Ａに示した位置は、図３に示した位置に対応し、上側ばね１３９は圧縮され、下側ばね１４１は伸びている。
【００４３】
多部品の軸１２０、この実施形態においては、２つの部分１２０ａ，１２０ｂは、単一部品の軸の代わりに設けられ、軸１２０をブッシング１５４，１５６，１５８，１６０に軸支及び支持するのを簡易化している。４つのブッシングは、単一のチャンバ内にあり、共通の軸線上に配置されている。軸１２０が代わりに単一部品であるとするならば、ブッシングは、すべてほとんど完璧に中心線に沿って整列されなければ、軸１２０を円筒形の端部に適切にシールすると共に、軸１２０が、例えば、任意の側の荷重又は整列誤差に起因して、束縛されることを防ぐことができない。従って、それぞれの軸部分１２０ａ，１２０ｂは、２つだけのブッシングによって支持され、軸のシャフトが中心線を形成する。これは、かなり組立体及び整列を簡易にし、特に、例えば、円筒形の端部１２２，１２４，１２６，１２８とそれらのそれぞれのブッシング１５４，１５６，１５８，１６０との間における、金属対金属のシール（金属ブッシングと金属の軸部分）など、密なシール公差を許容するので有用である。
【００４４】
プッシュロッド１３４，１３６は、それらのそれぞれの円筒形の軸の端部１２２，１２８にて、突き合わせに当接している。これは、入口１０２，１０６からの流体圧力を、それぞれのプッシュロッドに対して作用させ、プッシュロッドを駆動するピストンに関連したばねの力を打ち消す。例えば、下側入口１０６における流体圧力は、プッシュロッド１３６を下向きに押し込む。プッシュロッド１３６に加わるかかる液圧力は、上側ピストン１３８に空気圧が加わるとき（下側ピストン１４０のチャンバは通気されることを思い出して）、下側ばね１４１のばね付勢に打ち勝つ助けになる。液圧力の利益がなければ、２つのばね１３９，１４１は、単に互いに打ち消し合うであろう。ばね１３９，１４１が望ましい理由は、それらが、駆動ピストン１３８，１４０を動かすために加えられた空気圧を補助するためであり、それにより、小出し装置１０のためのより小さいピストンとより小さいパッケージが得られることになる。
【００４５】
従って、図６Ａの位置から、空気圧が、上側ピストン１３８に加えられたと仮定する。下側ピストンチャンバは通気され、下側プッシュロッド１３６に作用する液体材料からの液圧は（矢印１４３にて示す）、下側ばね１４１の付勢を克服し、スプールバルブ７２は下向きに移動する。上側プッシュロッド１３４に対して作用する液圧力１４５によって、スプールバルブが上方へ動くとき、逆のことが起こる。この流体圧力は、ピストン１３８，１４０に働くばね付勢を補助し、従って、スプールバルブ７２の動きを容易にする。システムの流体圧力は、通常の動作中には、入口１０２，１０６に常に存在することを留意されたい。プッシュロッド１３４，１３６の断面積は、液圧力が、関連するばね１３９，１４１の力をわずかにオフセットするように選択される。
【００４６】
入口１０２，１０６における流体材料からの液圧を使用することは、単一部品の軸１２０と２つのプッシュロッド１３４，１３６からなる３部品のスプールバルブ（図示せず）でも同様に実現できる。軸１２０は、代わりに、図示した２つよりも多くの部分を有してもよい。
【００４７】
多部品のシャフトによって支持されるベアリングは一般的に知られているけれども、一般的な知識は、スプールバルブの技術に容易に移行しておらず、発明者は、実際に大きなピストン及び／又は高い空気圧（しばしば工場の空気圧に実用的に限定される）を必要とする、液圧特性に導入する多部品の軸１２０の使用を見い出した。また、ばねで補助される空気ピストンは一般的に知られているけれども、この場合にも、かかる知識は、二重端部の駆動スプールバルブには容易に移行せず、というのは、ばねが互いに打ち消し合うためである。しかし、私の例示的な実施形態においては、ばねの使用は、この液圧を克服する助けになり、従って、設計者は、液圧を利用しつつ、別の方法で要求されるのに比べて、ピストンサイズを小さく維持できる。スプールバルブの運動中に、バルブ部材１１８に作用する液圧力と共に、ばねを使用することによって実現される共同作用が存在する。従って、一方のばねが延びて（その関連するピストンに作用する空気圧力に加えて）、その関連するプッシュロッドに作用する液圧力の補償を助けるけれども、同時に、対向するプッシュロッドに作用する液圧力は、対向するピストンによって圧縮されるピストンのばね力に打ち勝つために有利に使用される。
【００４８】
引き続き図６Ａを参照すると、別のオプションである特徴が提示され、それぞれの小出し動作の後におけるピストン７６の方向逆転によって生じる、出口又は小出し流れにおけるウインク効果は解消される。図６Ａには、内側の円筒形の端部１２４，１２６の間の寸法Ｘと、出口ポート１１０を取り囲む、内側ブッシング１５６，１５８の対面シールの端部の間の寸法Ｙとが注記されている。寸法が、Ｘ＞Ｙであるならば、出口１１０は、入口１０２及び１０６の箇所における液体材料の入口圧力から、常に隔離される。これは、本願における例示的な実施形態の構造である。
【００４９】
他方においては、寸法がＸ＜Ｙ（図示せず）であるならば、ブッシングシール箇所２０２に対する円筒形部分１２４のシール箇所２００は、他方のブッシングシール箇所２０６に対する他方の円筒形部分１２６のシール箇所２０４の前に開く。これは、一瞬、入力圧力を結合又は交差させ、入口１０２から出口１１０に直接的に流す。この交差流れを使用して、Ｘ＞Ｙのとき、隔離された出力のために生じるであろう、洗い流し又はウインクを打ち消す。この瞬間的な状態は、非計量の量を出口に排出させるけれども、この効果は、スプールバルブの運動速度を適切に制御することで最小化できる。
【００５０】
図６Ｂ及び図６Ｃを参照すると、この例示的な実施形態においては、それぞれの軸部分１２０（図６Ｂ及び図６Ｃは、図３及び図４のツーピースの軸の実施形態に用いられる、２つの軸部分のうちの１つを示している。）は、略円筒形のシャフトであって対向する円筒形の端部１２２，１２４を有している。中央部分２１０は、凹部２１２が形成されている点で、スプライン状に形成されている。この例において、３つの凹部２１２が設けられ、３つの弓形の隆起部２１４が残されている。これらの隆起部２１４は、スプールバルブ７２が軸線方向に動くとき、軸シャフト１３０と、関連するブッシングとの間の接触を維持し、従って、軸１２０をブッシングの中心に保持する。これは、ブッシングと軸の円筒形の端部との間に、密な公差の金属対金属のシールがある場合に、特に、有効である。凹部２１２は、溝部２１６をもたらし、これにより、流体材料は、シャフトに沿って、ブッシングの中心を通って流れることができる図６Ｂは、例えば、図３のブッシング１５４のための、ブッシングの内壁を含むことに留意されたい。
【００５１】
図３及び図４における圧力ベースの実施形態の１つの特徴は、小出しされる材料の流量は、システム圧力、粘度、シールの引きずりなどの関数として変化することである。たとえ、材料の量が精密に計量されるとしても、材料が小出しにされる速度は変化する。従って、装置１０は、小出し速度の公知の制御で動作するのでなく、離散値の量を小出しにすることが極めて望ましい。再び図６Ａを参照すると、別の代替的な実施形態において、検出部分９２に置き換えて、例えば、小出し速度制御構造３００などの速度機構を用いてもよい。図６Ａの例示的な実施形態においては、小出し速度制御構造３００は、サーボモータの形態にて実現されるけれども、任意のその他の構造を、必要に応じて使用して、小出し部材２４の移動速度を制御し、もって、小出し装置からの材料の小出し速度を制御してもよい。
【００５２】
サーボモータの使用は、精密に計量された量の材料を得るだけでなく、制御された小出し速度を得るための、１つのアプローチである。むしろ（又は代替的に加えて）、センサ９２の使用（小出し部材２４が、いつストッパに達したかを検出するが、どの位の速さで小出し部材２４が移動したかは検出しない。）、サーボモータ又はその他の電気機械的、空気圧的、又は液圧的な装置は、小出し動作中に、いつ小出し部材２４がその移動を完了したのかを決定するために使用されるのみならず、部材２４が移動する速度を制御し、もって、液体材料が小出しされる速度を決定するためにも使用される。
【００５３】
図６Ａの例示的な実施形態においては、サーボモータ３０２は、適当な連結機構３０４によって、ピストンロッド９０に結合され、これは、小出し部材又はピストン７６と共に移動する。ピストン７６に働く主たる原動力は、本願で開示する他の実施形態と同様に、供給源１２（図１）からの液体材料の流体圧力であり、制御装置１８は、同様な方法で機能して、第１の流体通路９８又は第２の流体通路１００に導かれた加圧流体を、チャンバ２０から出入りさせるように制御する。しかしながら、この事例においては、空気圧制御信号４０（図１）は、例えば、サーボモータ制御回路３０６からの位置ベースの信号に応答して、状態を変化させ、いつ小出し動作が完了したのかを指示する。この位置ベースの信号は、例えば、位置又は近接センサからのハードの信号でもよいし、又は、サーボモータのソフトウェア制御によって発生する“ソフト”の信号でもよく、というのは、制御回路３０６は、サーボモータ３０２の精密な既知の位置に基づいて、小出し部材２４の位置を精密に決定できるためである。例えば、制御回路３０６は、小出し部材２４の方向が変化（図１）したのと同時に、方向変化信号４０を制御装置１８に発行する。制御回路３０６は、同じく又は代替的に、サーボモータ３０２の動作に基づいて、加速及び減速情報に基づき、制御装置１８のために制御信号４０を発生する。サーボモータ３０２と関連する制御回路３０６とは、当業者に知られている任意の適当な装置でよい。制御回路３０６は、代表的に、モータ３０２と共に入手可能である。１つの適当なサーボモータシステムの例は、回転を直動に変換するアクチュータシリーズであって（例えば、ＴＲＩＴＥＸ（登録商標）シリーズ）、ミネソタ州のチャンハッセンにある、ＥＸＬＡＲ社から入手可能である。
【００５４】
注記したように、流体圧力は、小出し動作中にピストン７６を移動させる（すなわち、チャンバ２０の端から端まで、又は複数の移動における、ピストン７６のそれぞれの移動させる）主たる原動力である。従って、サーボモータ３０２は、ピストン７６に対する電気機械的なブレーキとして機能し、ピストン７６は所望の速度にて移動し、従って、所望の小出し速度を得ることを保証する。周知の如く、サーボ制御３０６は、サーボモータの直線位置を非常に正確に決定する。従って、この実施形態では、この情報は、ピストン７６の位置と直接的に相関して、小出し動作の開始及び終了を決定する。
【００５５】
サーボモータ制御３０６は、適当な制御信号を発生させて、スプールバルブ７２の空気圧系統によって、小出し動作の終了時に、スプールバルブの運動方向を切り換える。変形例としては、センサ（図示せず）を使用して、いつスプールバルブ７２がその行程の端部に達したのかを検出し、サーボモータ制御３０６に、ピストン７６を解放する信号を発生し、次回の小出し動作の動きを確実にする。サーボモータの実施形態は圧力に対して鈍感であるので（スプールバルブ７２への適切な入口圧力があると仮定する。）、この実施形態は、必要に応じて、ほぼ連続的な小出しの制御された小出し速度にて、制御された又は計量された体積を有するような、小出し動作を得るために使用される。たとえ、ピストン７６が方向を反転するとき、それぞれの小出し動作の間に、依然としてウインクが存在したとしても、例えば、小出し装置１０からノズルへの長い出口経路（長いホースなど）を使用することで、又は他の例として上述したＸ＜Ｙの交差特徴を使用することで、このウインクは最小化され又は解消される。特に、ピストン７６に制御された位置と移動速度を使用する、代替的な実施形態（例えば、サーボモータの実施形態）においては、交差する特徴は有用であり、というのは、交差する持続時間は、精密に既知であり、サーボモータで制御され、１つの入口が出口に直接結合されているとき、交差時間中に小出しにされた液体材料の瞬間的な“非計量”の量からのあらゆる効果を最小化するためである（例えば、図１において、Ｘ＜Ｙの状態はＡとＤとの間の瞬間的結合によって実現される。）。
【００５６】
別の変形例による実施形態として、サーボモータよりもむしろ、圧力調整装置（図１に破線で符号４００にて示す）を使用して、供給源１２からの液体材料の圧力を制御し、小出し部材２４に対して作用させる（図１）。圧力を（例えば粘度の変化を相殺するために）制御することで、事実上、ピストン７６は、制御された速度にて移動し、センサ９４は、図３及び図４の実施形態において使用され、スプールバルブ７２の方向を切り換える。この代替的な構成は、事実上、ピストンタイプの流量計を提供する。
【００５７】
図６Ｄを参照すると、２つの要素からなる小出し装置又はシステム４５０が示されている。この実施形態においては、システム４５０は、２つの小出し装置４５２，４５４を利用し、これらは、個々に、本願において上述した実施形態による小出し装置１０と類似している。従って、それぞれの小出し装置４５２，４５４は、制御装置４５６と、計量装置４５８とを具備している（図６Ｄにおいて、制御装置４５６は、図６Ｄでは見えない制御装置１８と共に、オプションであるマニホールド構造を具備するものとして指示される。）。また、この２つの要素からなるシステム４５０は、図６Ａの実施形態と同様に、２つの速度制御構造４６０，４６２を使用しており、例えば、サーボモータ又はステッピングモータを用いて、それぞれの材料の小出し速度を制御する。モータ４６０，４６２は、共通の制御システム４６４を共有する。図６Ｄに示した２つの小出し速度制御構造４６０，４６２の利点は、制御システム４６４が使用されて、２つの材料の小出し速度を独立に制御するために使用される。この小出し速度の独立した制御は、従って、２つの要素の混合比を制御又は選択するのに使用され、これらは続いて一緒に混合される。小出し速度は、所望の混合比を達成するように制御され、一方、２つの材料の圧縮性の差、粘度の差、圧力の差などを補償する。変形例としては、他のシステムにおいては、２つの小出し装置４５２，４５４のために、小出し速度の独立した制御を有する必要はないが、代わりに、制御システム４６４は、小出し装置４５２，４５４を同一の速度にて動作させる。
【００５８】
例えば、サーボモータ又はステッピングモータを使用して、コーティング材料の小出し速度を制御するための構造を使用することは、図６Ｄの実施形態において、容易になる。小出し部材２４の動き又は変位の速度を速度制御しなければ、所望の精度の程度まで、２つの材料の混合比を、精密又は正確に制御するのは、より困難である。この困難は、小出しにされ混合される材料の粘度、入口圧力、温度などの変化に起因して発生する。
【００５９】
別の変形例による実施形態として、例えば、単一のサーボモータ又はステッピングモータなど、単一の小出し速度制御構造を使用しても、２つの材料の小出し速度を制御できる。そのような構成は、例えば、２つの材料の比率が事前に定められて、一定であるときに使用できる。そのような事例においては、例えば、適当な歯車装置又は変位調整装置（例えば、変位調整部材３４の位置）を介して、２つの計量装置４５８が単一のモータによって駆動されるが、所定の一定の比率を達成するために、異なる速度にて小出しにする。比率は、異なる比率に変化又は選択するために、歯車装置を調整し、又は、一方又は双方の変位調整部材３４（図１）の位置を調整し、２つの材料の比率を変化させるという意味において、一定している。これは、例えば、２つの別々の小出し速度制御構造４６０，４６２（図６Ｄ）を使用するのとは対照的であり、２つの材料の比率は、制御３０６を介したプログラマブルな変化によって選択及び変化でき、一方又は双方の計量装置４５８の小出し速度を調整又は変化させる。
【００６０】
全体的なシステム４５０において、第１の供給源４６６は、第１の要素のために使用され、第２の供給源４６８は、第２の要素のために使用される。２つの要素のシステムの代表的な例は、例えば、充填材料として、又は接着剤として、使用される２成分のエポキシである。それぞれのポンプ４７０ａ，４７０ｂは、そのそれぞれの供給源４６６，４６８から、それぞれの小出し装置４５２，４５４における入口１６４（図２及び図５Ａ参照）に、それぞれの成分を届けるために使用される。それぞれの小出し装置４５２，４５４は、移送ホース４７４，４７６によって、混合ステーション４７８に接続される、それぞれの出口４７０，４７２を有している。変形例としては、移送ホースは、２つの成分の材料を、表面に適用するまえに、材料を一緒に混合するハンドガンに届ける。混合ステーション４７８は、例えば、適用前に２成分を結合させるための混合要素４８０を使用する、静的混合ステーションである。混合器要素４８０は、混合された成分を適用表面に届けるノズルとして使用され、又は混合器要素４８０は、混合材料を離れた位置にあるノズルへ移送する可撓性ホースとして適合する。
【００６１】
図６Ｄに示した２つの要素の実施形態は、２つを越える要素に容易に拡張されることができ、そのためには、単に多くの小出しユニットを追加し、所望の混合比を達成するために、小出し速度を所望に制御するように設計すればよい。
【００６２】
本発明について、例示的な実施形態を参照して説明した。この明細書を読んで理解すれば、変形例及び応用例が思い浮かぶ。すべてのそのような変形例及び応用例は、特許請求の範囲又はその均等物の範囲内に包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【外国語明細書】
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