CN1312135A - 流体排放装置及流体排放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流体排放装置,其包括一个轴向驱动装置,该驱动装置用于在活塞和缸体之间产生轴向的相对位移,一个驱动旋转的装置,及一个流体压力供给装置。排放流速的开/关控制可以利用轴向驱动装置通过改变排放通路的流体阻力来实现。

Description

流体排放装置及流体排放方法

本发明涉及一种流体排放装置，该装置用于电子元件，家用电器等领域的生产过程中，以一个特定量排放和供给多种液体，如导电胶，黏结剂，焊接剂，油脂，涂料，热融体，化学制品和食物，或用于给CTR,PDP或其他类似件的显示表面上均匀地涂着荧光材料或类似物并具有高的精度。

传统上流体排放装置(分配器)被应用在许多领域。为了应对近年来对于小尺寸和高储存密度电子元件的需要，出现了对容许稳定地供给极小量流体材料并具有高精度的技术的需求。

另外，对在CTR,PDP或类似件的显示表面上均匀地涂着荧光材料的流体排放方法也有很大的需求。

以表面固定技术(SMT)领域为例，为适应更高固定速度，小型化，更高密度，更高精度及自动化的趋势，将有关分配器的问题总结如下

(1)更高精度的涂层量；

(2)排放时间的降低；

(3)每点上更少的涂层量

传统上，如图17所示的空气脉冲系统分配器被广泛地用作流体排放装置。例如在“自动化工程，1993,VOL.25 No.7(AUTOMATEDENGERRING93,VOL.25,No.7)”中对该项技术作了介绍。

该系统中的分配器应用脉冲把一定量的空气从一个恒压源内供给到容器(缸体)150内，从而从喷嘴151排放出一个特定量的液体，排出的液体量同缸体150内的压力升高一致。

为了以一个极小的流速供给流体，现在已有了一种使用一个压电元件的微型泵。例如，“超声波技术，June Issue,59(SUPERSONICTECHNO,June Issue,59)”中介绍了如下内容。图18所示为其原理图，而图19所示为其具体的结构。当一个电压施加给层叠压电致动器200时，其产生一个机械伸张，该伸张通过一个位移放大机构201被增大。另外，一个隔板203被一个推杆202在图中被向上推动，并且泵室204内的容积减小。这时，入口205的止回阀206关闭，出口207的止回阀208打开并排放泵室204内的流体。接着，当施加电压降低，机械伸张随电压降低而降低。隔板203被螺旋弹簧209拉回(恢复作用)，由此，泵室204内的容积增加从而在泵室204内产生一个负压。入口止回阀206由于该负压而打开并往泵室204内注入流体。这时，出口止回阀208关闭。除了起到拉回隔板203的作用，螺旋弹簧在通过位移放大机构201施加给层叠压电元件一个机械预负载中也起着重要的作用。其中上述操作将重复进行。

采用一个压电元件能够实现一个小尺寸，极小流速的泵并具有极佳的流速精度。

上述现有技术例子中的空气脉冲系统的分配器存在下列问题：

(1)由于排放压力的波动造成排放速度的变化

(2)由于落差的不同造成排放速度的变化

(3)由于液体粘度的变化造成排放速度的变化

问题(1)中的现象在循环时间变短和排放时间变短的情况下出现的更明显。相应地，实践中已采取了一些措施如提供一个稳定器回路来均衡空气脉冲的高度。

问题(2)产生的原因可归于缸体内空气空隙部分152的容积随剩余液体量H的不同而不同，并且当供给一个特定量的高压空气时，液体量H大大改变了空气空隙部分152内压力变化的程度。现存的一个问题就是涂层量的减小，例如同最大值相比，当剩余液体量更低时涂层量会减少大约50％到60％。相应地，实践中也采取了一些措施例如在排放的每一时刻对剩余液体量H进行探测并调整脉冲的时间段以便排放速度均匀。

问题(3)的出现例如材料中包含了大量的溶剂，经过一段时间其粘度发生变化。作为解决该问题的对应措施，一种方法是把粘度变化的趋势依据时间预先在计算机中程序化，例如脉冲宽度，由此矫正粘度变化带来的影响。

解决这些问题的所有对应措施都会导致产生一个包括计算机在内的复杂控制系统并且不能适应环境条件的不规则变化(如温度及其他类似条件)。因此，这些应对措施都不是解决问题的最好方案。

另外，如图18和19所示，当采用上述层叠压电致动器的高压泵用于表面固定技术领域或类似领域内高粘度流体的高速间歇式涂着时，或是在一个连续的涂着后要求突然停止排放流体时，就会产生下列问题。

在表面固定技术领域，近来，例如对分配器的要求是在不超过0.1秒的时间内立即涂着不超过0.1mg的黏结剂(粘度：十万到几百万CPS)。因此，在泵室204内需要产生高的流体压力，并且通过泵室204相互连通的进口止回阀206和排放止回阀28需要有高的反应特性。然而，要在具有被动的排放止回阀和进口止回阀的泵室204内高速间歇地排放低流动性，高粘度的流变流体并具有高的流速精度是极其困难的。

为了以极小流速涂着高粘度流体，人们提出螺旋凹槽型分配器并应用于实践，其中这些螺旋凹槽型分配器为粘度泵。螺旋凹槽型分配器利用能够对泵的特性进行选择而较少依赖喷嘴的阻力因此在连续涂着中能得到较好的效果，但是由于粘度泵的特征使其对于间歇式涂着不是特别适合。相应地，传统的螺旋凹槽型分配器具有如下结构：

(1)在电机和泵的主轴之间具有一个电磁离合器，且该电磁离合器在排放打开或排放关闭时吸合或打开；或

(2)使用一个直流伺服电机来快速启动或快速停止旋转。

然而，在两种情况下，由于反应特性是由机械系统的时间常数决定的，因此对于高速间歇式操作仍有限制。同样，因为在反应的瞬间(旋转启动和停止)，主轴的旋转特性具有一些不确定的因素，因此要严格控制流速和限定涂层精度有诸多困难。

为解决上述空气脉冲系统的缺点，压力系统采用了一个层叠压电致动器，或是螺旋凹槽型的泵，本发明者在未实质审查的日本专利公告No.10-128217(日本专利申请No.8-289543)中提出了一种具有极小流速的泵，下面对此进行描述。

其通过利用独立的致动器使活塞和缸体之间产生相对的直线运动和旋转运动从而获得泵的吸入作用和排放作用，其中分别且同时对致动器的运行进行电控。

在图20中，标号301表示一个第一致动器，其由一个层叠压电元件制成。标号302表示一个活塞，它由第一致动器301驱动并与泵中直的部分一致。在该活塞302和一个下部壳体303之间形成了一个泵室304，它的容积通过活塞302的轴向运动而改变。在下部壳体303上具有一个进入孔305和外出孔306a及306b，它们通过泵室304连通。

数字307表示一个第二致动器，用于使活塞302与下部壳体303之间产生相对的旋转和摆动并由一个脉冲电机，一个直流伺服电机或类似件制成。数字308表示构成第二致动器307的电机转子，而309表示一个定子。

一个旋转件310通过一个圆盘形的板簧311同活塞302连接。为了把用作第一致动器301的压电元件的轴向伸缩传递给活塞302，板簧311的形状使其轴向很容易变形。利用这种结构，泵的活塞302能够同时且独立地实现旋转运动和直线运动。

数字312表示一个联轴器连接其用于从外部供给实现旋转运动的第一致动器301电源。

在下部壳体303的一个下端部分上安装了一个排放套筒314，该套筒在其口边具有一个排放喷嘴313。在该排放套简314的内表面上具有流体通路315其用于使排出孔306a,306b和排放喷嘴313彼此连通。在活塞302与下部壳体303相对运动的表面上具有流体通路凹槽316b和317b，通过下部壳体303和活塞302之间的相对转动使泵室304交替地与进入孔305和外出孔306a,306b连通。该流体通路凹槽起到普通泵的进口止回阀和出口止回阀的作用。

标号318表示一个位移传感器，而319表示一个通过活塞302固定的旋转圆盘。活塞302的轴向位置通过该位移传感器318和旋转圆盘319探测到。在这种方案中，压电致动器用于直线运动而电机用于旋转运动。

这种情况下，为了电能和机械能的转换需要给产生旋转运动的压电元件供电，其中通过压电元件电极(联轴器连接)的一个电刷把电供给该压电元件。为驱动该压电元件需要一个几百到几千伏的高电压。因此，需要一个大直径的联轴器连接，这将导致构件的增多和装置的复杂。同时电刷具有机械滑动，这严重限制了旋转速度的提高。

在上述分配器的专利说明书中，为了除去导电刷，提出的一种方法是把压电元件安置在固定侧且仅旋转活塞侧，通过一个立式止推轴承把压电元件的轴向位移传递给活塞。

然而，这种情况下，由于立式止推轴承部分的磨损导致轴向位置的改变成为一个严重的问题。

而且，在近来已发展到更高精度和更小尺寸的电路板制造领域中，或在PDPs,CTR或其他显像管的电极和带状电缆的制造领域中及液晶，光盘或其他类似件的生产工艺中，对有关精确涂着技术的需求如下：

(1)连续和间歇式的涂层都能够满足，其中，例如，能够连续进行涂层然后突然停止，过一段时间连续涂层突然开始。为此，理想的应在不超过0.01秒的数量级下对流速进行控制；

(2)在两种模式中都可以实现高精度的涂层，其中在间歇式模式中还能够实现极高速度的涂层；及

(3)适于粉末和颗粒材料；可以消除例如由于流动通路的机械式关闭造成的粉末挤压破碎和流动通路的堵塞等故障。

本发明提供了一种流体排放装置，其大大提高了现有技术领域内的极小流速分配器并满足了对精确涂层技术的要求。

这即是，通过使活塞和缸体之间具有相对的直线和旋转运动，并且除了通过旋转运动提供流体传送装置，还通过利用直线运动使固定侧与旋转侧之间的一个相对空隙能够改变，由此来控制流体排放的速度。

本发明能够实现一种流体排放装置，不论是间歇式还是连续涂层，该装置能够以高速度排放和涂着例如极小量的流动性差的高粘度流体。

在实现本发明上述及其他方面中，根据本发明的第一方面，提供一种流体排放装置，该装置包括：

一个轴；

一个容放所述轴的壳体，该壳体具有一个进入口和一个排放口用于排放流体并使得由所述轴和该壳体确定的一个泵室同外界连通；

一个用于使所述轴和所述壳体相对转动的装置；

一个轴向驱动装置，用于使所述轴与所述壳体之间产生轴向相对位移从而改变轴与壳体之间的空隙；及

一个用于把流进泵室的流体压力供给到排放侧的装置，

其中轴与壳体之间的空隙通过轴向驱动装置可以变化，以便使泵室与排放口之间的流体阻力升高或降低。

根据本发明的第二方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中排放流体是导电糊膏，黏合剂，焊接剂或荧光材料。

根据本发明的第三方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中在轴的排放口侧端面上和一个相对运动的表面上都具有一个和排放口连通的排放流动通路的开口，其中相对运动的表面与轴的排放口侧端面相对。

根据本发明的第四方面，依照第三方面提供一种流体排放装置，其中轴与壳体之间的空隙是轴的排放口侧端面与其相对面之间的一个空隙，通过轴向驱动装置可以改变该空隙。

根据本发明的第五方面，依照第四方面提供一种流体排放装置，其中在轴的排放口侧端面的相对运动表面上具有一个浅的凹槽用于径向压力供给流体。

根据本发明的第六方面，依照第五方面提供一种流体排放装置，其中用于朝着排放口侧压力供给流体的装置是一个螺旋凹槽，该凹槽是在轴的外圆周部分和壳体内表面的相对运动表面上形成，该相对运动表面与轴的外圆周部分相对。

根据本发明的第七方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其还包括一个用于探测壳体与轴之间轴向相对位移的位移传感器，其中利用该传感器的一个信号通过轴向驱动装置来调整轴向相对位移。

根据本发明的第八方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置通过一个电磁无接触电源运动或伸缩，该电磁无接触电源通过一个电磁无接触电力供给装置供给。

根据本发明的第九方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置是一个大型磁致伸缩件。

根据本发明的第十方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中在中空的外围轴内穿入一个中心轴，该中心轴在与外围轴相反的方向上作相对运动，并且在外围轴运动期间，由外围轴，中心轴的排放侧端面及与排放侧端面相对的一个面限定的一个空隙的尺寸变化率减小。

根据本发明的第十一方面，依照第十方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置通过其两个端部被弹性支撑，并且外围轴和中心轴分别同所述的两个端部相固定。

根据本发明的第十二方面，依照第四方面提供一种流体排放装置，其中假如流体中所含的精细微粒的平均尺寸为Φd，而轴的排放口侧端面与其相对面之间的空隙的最小值为δmin，那么它遵循δmin＞Φd。

根据本发明的第十三方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中用于朝着排放口侧压力供给流体的装置是一个推力型凹槽，该凹槽是在轴的一个端面上及与其相关的一个相对移动的表面上形成的。

根据本发明的第十四方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中在轴的排放口侧端面上或在容放该轴的壳体内具有一个空隙部分。

根据本发明的第十五方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中轴与壳体之间的相对运动改变了泵室与排放口之间的流动通路的面积，且其中的相对运动是通过轴向驱动装置实现的。

根据本发明的第十六方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其中排放流速是通过流体阻力控制和电机转速控制相结合进行控制的，其中流体阻力控制是通过利用轴向驱动装置使轴和壳体之间相对运动实现的。

根据本发明的第十七方面，提供一种流体排放方法，该方法包括：

通过电机的转速控制和流体阻力控制相结合来控制排放流速，其中流体阻力的控制是使轴和容放该轴的壳体之间相对运动以改变轴与壳体之间的空隙，从而使泵室与壳体排放口之间的流体阻力升高或降低来实现的，其中泵室由轴和与壳体限定并与外部连通。

根据本发明的第十八方面，依照第八方面提供一种流体排放装置，其中利用穿过一个圆筒形的大型磁致伸缩件中心部分的一个旋转传递轴，或利用一个旋转套筒，其中一个实心的大型磁致伸缩件容放该套筒内，把旋转传递给位于泵室内的轴。

根据本发明的第十九方面，提供一种流体排放装置，该装置包括：

一个轴；

一个容放所述轴的壳体，该壳体具有用于增加流体的一个进入口和一个排放口，并使得由所述轴和该壳体或由所述轴与所述套筒确定的一个泵室同外界连通；

一个用于使所述轴和所述壳体相对转动的装置；

一个套筒，其中所述轴放置在该套筒内或者至少在该套筒的一部分上具有与所述轴相对的一个相对表面；及

一个轴向驱动装置，放置在壳体与套筒之间或放置在壳体或套筒上面并用于使所述轴与所述套筒之间产生轴向的相对位移，

其中轴与套筒之间的空隙通过轴向驱动装置可以变化以便使泵室与排放口之间的流体阻力升高或降低。

根据本发明的第二十方面，依照第十九方面提供一种流体排放装置，该装置还包括一个把流进泵室的流体朝着排放口侧压力供给的装置。

根据本发明的第二十一方面，依照第十九方面提供一种流体排放装置，其中在轴的排放口侧端面上和一个相对运动的表面上具有一个和排放口连通的排放流动通路开口，其中相对运动表面与轴的排放口侧端面相对。

根据本发明的第二十二方面，依照第二十一方面提供一种流体排放装置，其中轴的排放侧端面和与其相对的面之间的空隙通过轴向驱动装置是可以变化的。

根据本发明的第二十三方面，依照第二十二方面提供一种流体排放装置，其中在轴的排放口侧端面的相对运动表面上具有一个浅的凹槽用于径向压力供给流体。

根据本发明的第二十四方面，依照第二十方面提供一种流体排放装置，其中用于朝着排放口侧压力供给流体的装置是一个螺旋凹槽，该凹槽是在轴的外圆周部分和套筒内表面的相对运动表面上形成的，其中该相对运动表面与轴的外圆周部分相对。

根据本发明的第二十五方面，依照第一方面提供一种流体排放装置，其还包括一个用于探测套筒与轴之间轴向相对位移的位移传感器，其中利用该传感器的一个信号通过轴向驱动装置来调整轴向相对位移。

根据本发明的第二十六方面，依照第十九方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置是一个电子磁致伸缩件。

根据本发明的第二十七方面，依照第二十六方面提供一种流体排放装置，其中把所述电子磁致伸缩件的一端作为一个固定端且另一端作为一个移动端，该固定端同壳体固定而移动端通过套筒固定。

根据本发明的第二十八方面，依照第二十二方面提供一种流体排放装置，其中假如流体中所含的精细微粒的平均尺寸为Φd，轴的排放口侧端面与其相对面之间的空隙的最小值为δmin，那么它遵循δmin＞Φd。

根据本发明的第二十九方面，依照第二十六方面提供一种流体排放装置，其中在电子磁致伸缩件的驱动上添加高频或是超声波振荡。

根据本发明的第三十方面，依照第十九方面提供一种流体排放装置，用于使轴和壳体相对转动的装置是一个烛形电机，并且运送流体的流动通路限定在电机的转子和定子之间。

根据本发明的第三十一方面，提供一种流体排放方法包括：

将单个涂层点所需的排放流体的涂着量预先程序化；及

控制排放流体的排放流速，该控制是通过下面方式实现的，在轴与容放该轴的套筒之间有一个轴向相对位移，以便轴与套筒之间的空隙能够通过该轴向相对位移改变，因此泵室与壳体排放口之间的流体阻力能够增大或减小，其中泵室是由轴和壳体或由轴和套筒限定的并与外界连通。

根据本发明的第三十二方面，依照第十九方面提供一种流体排放装置，其中所述套筒包括一个推力板和一个排放喷嘴，该推力板具有一个与轴相对的相对面。

根据本发明的第三十三方面，依照第三十二方面提供一种流体排放装置，其中所述推力板通过轴向驱动装置变形并产生一个轴向相对位移。

根据本发明的第三十四方面，依照第三十三方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置是一个放置在壳体侧的电磁线圈。

根据本发明的第三十五方面，依照第三十三方面提供一种流体排放装置，其中轴向驱动装置是一个放在推力板上的光电元件。

根据本发明的第三十六方面，提供一种流体排放装置包括：

一个由第一致动器直线方向驱动的活塞；

一个用于容放所述活塞的壳体，壳体具有一个进入孔和一个排放孔，它们用于排放的流体并位于壳体内，在壳体与活塞之间形成一个泵室并与进入孔和排放孔连通；

一个与所述活塞同心放置的缸体；

一个用于使活塞和缸体之间相对转动的第二致动器，

其中活塞相对于缸体的直线运动或旋转运动对泵室起到一个抽吸作用，并且第一致动器通过一个电磁无接触电力供给装置外形上移动或伸缩。

根据本发明的第三十七方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中泵室的容积通过活塞的运动变化。

根据本发明的第三十八方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中第一致动器的一个运转部分同活塞连成一体。

根据本发明的第三十九方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中电源从外部以一种无接触的方式供给到第一致动器。

根据本发明的第四十方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中第一致动器是一个大型磁致伸缩件。

根据本发明的第四十一方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中用于产生泵的吸入作用和泵的排出作用的流动通路凹槽是在壳体和活塞或缸体的相对运动表面上形成的。

根据本发明的第四十二方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中第一致动器的直线运动和第二致动器的旋转运动是通过一个电信号同时给予的。

根据本发明的第四十三方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中第二致动器的旋转运动是摆动。

根据本发明的第四十四方面，依照第三十六方面提供一种流体排放装置，其中第二致动器是一个扫描电机。

根据本发明的第四十五方面，提供一种流体排放方法包括：

通过一个活塞和一个容放该活塞的壳体之间的相对旋转运动打开和关闭流动通路的进入口或排放口，其中活塞由一个电子磁致伸缩致动器驱动；及

通过供应电磁无接触电能使电子磁致伸缩致动器在外型上伸张或收缩来排放流体。

根据本发明的第四十六方面，依照第三十五方面提供一种流体排放方法，其中所述电子磁致伸缩致动器由一个大型磁致伸缩件组成。

本发明的这些方面及其它方面和特征从下面参考附图并结合其中优选实施例的详细描述中将会得到更清楚地理解。其中：

图1A和1B为显示本发明原理的模型图，其中图1A为主视剖面图，图1B为轴的端面图；

图2为根据本发明第一实施例的分配器的主视剖面图；

图3A和3B为显示本发明原理的模型图，其中图3A为主视剖面图，图3B为轴的端面图；

图4A和4B为显示本发明原理中排放处于开启状态的模型图；

图5A和5B为显示本发明原理中排放处于关闭状态的模型图；

图6为显示本发明原理中密封压力与空隙之间关系的曲线图；

图7A和7B为显示本发明原理的模型图，其中图7A为主视剖面图，图7B为轴的端面图；

图8为显示本发明原理中排放处于开启状态的模型图；

图9为显示本发明原理中排放处于关闭状态的模型图；

图10为根据本发明第三实施例的分配器的主视剖面图；

图11A和11B为不传给大型磁致伸缩件扭转压力的设计的简图，其中图11A为主视剖面图，图11B为轴的端面图；

图12A和12B为其中一个螺纹槽用于抽吸作用的例子的模型图，其中图12A为主视剖面图，图12B为轴的端面图；

图13为中心轴上具有一个轴向移动装置的分配器的主视剖面图；

图14为用于在轴端部分增大松弛压力的设计的模型图；

图15A和15B为其中密封部分位于轴向流动通道上的例子的简图，图15A为排放处于开启状态的模型图，图15B为排放处于关闭状态的模型图；

图16A和16B为其中电机控制和轴向移动装置控制结合在一起的例子的曲线图；其中图16A为电机旋转速度和时间的关系曲线图，图16B为推力端面缝隙与时间的关系曲线图；

图17为传统分配器的主视剖面图；

图18为传统压力型分配器的原理图；

图19为传统压电型分配器的原理图；

图20为现有技术方案和使用一个层叠型压电元件和电机旋转的分配器主视剖面图；

图21为根据本发明第十实施例的分配器的主视剖面图；

图22为第十实施例分配器排放部分的放大图；

图23为本发明原理的曲线图；

图24为为根据本发明第十一实施例的分配器的主视剖面图；

图25为为根据本发明第十二实施例的分配器的主视剖面图；

图26为为根据本发明第十三实施例的分配器的主视剖面图；

图27为第十三实施例的电机部分沿线A-A的截面图；

图28A、28B和28C为第十三实施例抽吸部分的吸入过程图；及

图29A、29B和29C为第十三实施例抽吸部分的排放过程图。

在描述本发明之前，需要指出的是在所有附图中类似的件使用类似的标号来表示。

下面，分两部分对本发明实施例进行描述：

Ⅰ．具有一个粘度泵的“连续和间歇式”分配器；及

Ⅱ．具有一个正位移泵的“间歇式”分配器。

第Ⅰ部分结合第一到第十二实施例进行描述，第Ⅱ部分结合第十三

实施例进行描述。

(第一实施例)

(本发明原理说明(1))

在对本发明第一实施例进行详细描述之前，先结合图1A和图1B对本发明的原理进行说明。

如图1A所示，标号500表示一根轴，501表示一个套筒，502表示一个在轴500上形成的径向凹槽，用于通过压力排放流体，503表示一个密封的径向凹槽，504表示一个进入口，505表示一个排放喷嘴。

如图1B所示，506代表从轴500排放侧端面突出的一个推力端面，同时在与推力端面506相对的面507上具有一个排放喷嘴506的开口508。

径向凹槽503是一个如公知的螺旋凹槽流体动力轴承，也用作一个螺纹槽泵。

标号509表示一个用于驱动轴500旋转的电机。数字510表示驱动旋转轴500做轴向往复运动的轴向驱动装置。

通过使用例如一个大型磁致伸缩件，旋转轴伸张和收缩的电动力可以从外部以一种无接触的方式供给(图中未显示电机和大型磁致伸缩件)。

当推力端面506与其相对面507之间的缝隙δ足够大时，排放的速度不受该缝隙δ的影响。即排放速度由径向凹槽参数(凹槽深度，径向空隙，凹槽角度等)，旋转速度，流体粘度，及排放喷嘴505的流体阻力决定。

为了降低流体排放速度，在轴500保持旋转的同时，旋转轴推力端面506通过轴向定位装置510向与其相对的固定面507靠近。当缝隙δ变小，推力端面506外围与排放喷嘴508之间的粘性阻力R迅速增加并与空隙δ的三次方成反比关系，如下面方程式所示：

R=P/Q=бμ/πδ³lnR_o/R_l              (1)

在方程(1)中，P是推力端面506内部周围与外部周围之间的压力差，Q是流速，μ是流体的粘滞系数，R_o是推力端面506的外部直径，R_l是排放喷嘴508的半径。

通过利用一个位移传感器511来探测一个轴向位置X，并通过实现该轴向定位以使缝隙δ能维持一个最可能小的值(几微米)，在维持旋转状态和保持非接触状态时流体排放速度可以降低到一个可以忽略不计的水平。

相应地，在本发明中，在一个旋转件和一个固定件之间通过利用粘性流体的“空隙-流速”的非线性特性提供一个“非接触式的密封”，也就是它的特性即流体阻力同空隙的三次方成反比关系。

重点考虑这样的因素，即由于空隙δ的一个微小增加就会引起流体阻力大幅度增加，因此轴向定位装置的行程可以足够小大约为几十微米。所以，用例如一个大型磁致伸缩件或一个压电件作为一个致动器并用于轴向定位装置，就能够实现从持续涂着状态迅速转到涂着停止或从涂着停止迅速转到持续涂着。

(第一实施例的详细描述)

下面结合图2对具体的第一实施例进行描述，其中本发明适于一个用于电子元件表面固定的分配器。

标号1表示第一致动器，它是一个大型磁致伸缩件或类似件中的一个电子磁致伸缩致动器，一个静电致动器，一个电磁螺线管或类似件。

在第一实施例中，为了能高速、高精度、间歇地供给极小量的高粘度流体(排放流体)，使用的是一个大型磁致伸缩件，其能获得高的定位精度，具有高的反应特性，并能获得一个大的负载输出。标号2表示一个由致动器1驱动的主轴。第一致动器1放在壳体3内，一个用于容纳主轴2的圆筒4固定在壳体3的下端部上。标号5表示在主轴2的外表面上形成的径向凹槽并用于把流体通过压力供给到排放侧，及数字6表示用于密封的径向凹槽。

在主轴2和圆筒4之间，具有一个泵室7，用于通过主轴2与圆筒4之间的相对转动来实现抽吸作用。同样，在圆筒4内，具有一个和泵室7连通的进入口8。数字9表示一个和圆筒4的下端部相固定的排放喷嘴，其中在中心部分具有一个排放口10。数字11表示一个主轴2排放侧的推力端面，其中在和推力面11相对的一个面50上具有一个开口50。

标号12表示第二致动器，它使得主轴2和圆筒4之间产生相对的转动。

一个电机转子13和一个上部主轴14固定，一个定子15容放在壳体16内。上部主轴14由滚珠轴承17支撑，该滚珠轴承17的外环放在壳体18内。

标号19表示一个大型磁致伸缩件，该磁致伸缩杆19的上部和上部主轴14紧固，其下部和主轴12紧固。

标号20表示一个磁场线圈，用于沿着大型磁致伸缩杆19的长度方向产生一个磁场。数字21表示一个放在壳体3内的永磁铁用于产生一个偏磁场。

永磁铁21是预备产生一个磁场给大型磁致伸缩杆19以提高磁场的作用点。该磁性偏移使大型磁致伸缩的线性度能够抵抗磁场的强度得以改善。数字22表示一个圆筒形的轭件A，数字23表示一个轭件B，在其下端具有一个薄的推力圆盘24。回路19→22→21→23→19形成一个密封的磁力回路用于控制大型磁致伸缩杆19，同时回路19→22→21→23→19形成的密封磁力回路还产生一个偏磁场。

相应地，件19-23构成一个已知的大型磁致伸缩致动器1，通过供给磁力线圈电流其可以控制大型磁致伸缩杆19的轴向伸缩。

大型磁致伸缩材料是一种稀有元素同铁的合金，已知的如包括TbFe₂,DyFe₂,SmFe₂等，它们近些年来已经得到很快的发展并应用于实践。

标号25表示一个套筒，其被压进滚珠轴承26的内环中，滚珠轴承26的外环放在壳体3内。数字27表示固定在推力圆盘24与套筒25之间的一个偏动弹簧。

偏动弹簧27轴向(图1A中向上)施加给大型磁致伸缩杆19一个压力，这克服了大型磁致伸缩件在重复的张力作用下易损坏的缺点。

同时，偏动弹簧27还具有刚性以支撑主轴2。因此，尽管主轴2和大型磁致伸缩杆19在两个滚珠轴承27,26的支撑下能自由地转动，然而由件2,19,14组成的轴线的中心位置通过高的刚性还可以得到调整。因此，利用上述结构，在本发明第一实施例的流体旋转装置中，泵的主轴2的旋转运动和直线的微小移动都可以同时独立地进行控制。

另外，在第一实施例中，第一致动器应用了一个大型磁致伸缩件，使大型磁致伸缩杆19(和主轴2)做直线微小移动的驱动力可以从外部以无接触的方式供给。

标号28表示安装在壳体3上的位移传感器，主轴2的轴向确切位置通过该位移传感器28和推力圆盘24探测到。

当大型磁致伸缩件被应用为第一致动器1时，大型磁致伸缩件的输入电流和位移彼此成比例，因此，主轴2的轴向位置控制即使是打开控制回路不同任何位移传感器也可以得到实现。然而，如果第一实施例中的位置探测装置用于执行反馈控制，大型磁致伸缩件的滞后特性也能够得到改善，因此可以实现高精度的定位。

通过利用该定位功能，主轴2的排放侧推力端面11和与其相对的固定侧的面50之间的空隙δ就能够得到控制。

如本发明原理(1)所描述的，对于要实现微小流速的抽吸，用于实现一个“无接触的密封”的空隙δ的行程只能有例如几十微米，其中大型磁致伸缩件、压电件及相同件的行程限度则无关紧要。

同样，当排放高粘度的流体时，可以断定由于通过径向凹槽产生的抽吸作用会产生一个大的排放压力。这种情况下，由于第一致动器1需要对高的流体压力施加一个大的推力，因此，一个能够容易地输出几百到几千牛顿力的电子磁致伸缩致动器是最好的。

作为使用偏动弹簧27来调整活塞2的径向位置的替代，在套筒25的内表面和主轴2之间可以形成一个滑动轴承以支撑主轴2。同样，套筒25的内表面和主轴2可以在径向方向是相对自由的，但在旋转方向受到控制。

在第一实施例中，大型磁致伸缩件用作一个轴向驱动装置。

在这种结构中，由于总的结构要比传统的方案(日本专利申请08-289543)简单，就能够运转部件的惯性力矩达到最小，从而使得分配器的直径变小。同样，同使用压电元件的情况相比，由于可以省去传导电刷，从而可以减少电机上的负载(旋转装置)。由于电子磁致伸缩件具有不低于几兆赫兹的充分高的反应特性的优点，因此其对直线运动可以表现出高的反应特性。所以，高粘度流体的排放可以在高反应、高精度下得到控制。

(第二实施例)

(本发明原理描述(2))

下面结合图3A到图6对本发明第二实施例进行一般性的描述，该第二实施例是对第一实施例的进一步改进。

在第一实施例中，排放速度的降低已经通过把主轴2定位来实现，通过主轴的定位使导引到排放喷嘴的流动通路内的流体阻力在排放端变得尽可能的大，也就是推力端面的空隙δ变得更小。

在这种情况下，由于通路没有完全关闭，在运送低粘度流体的过程中，一定程度的泄漏是不可避免的，或在这样的情况下即从一个涂着过程结束到下一个涂着过程的等待时间长。通常，当发生少量的泄漏时，已经从排放喷嘴流出的流体由于表面张力附着在喷嘴的口边，并逐渐膨胀的像个球体。如果在这种状态下往在固定板或同类物上进行操作，将会导致诸如形成和下滴细丝的问题。

同样，当涂层流体是包括如荧光物质或导电颗粒等精细微粒的粉末和颗粒材料时，如果推力端面的空隙δ比这些粉末材料或颗粒材料的外径小的话将会导致粉末被机械地挤压和粉碎，在某些情况下这可能会导致分配器体的损坏。

第二实施例大大地改进了这些问题，能够在排放关闭时使任何泄漏的通路完全关闭，即使当涂层流体是粉末和颗粒材料时，所以能够实现非常尖的涂着件而避免形成螺旋和下滴。

如图3A所示，标号600表示一根轴，601表示一个套筒，602表示在轴600上形成的径向凹槽用于流体的压力供给，603表示一个密封的径向凹槽，604表示进入口，605表示一个排放口，606表示轴600排放侧端面，及607表示在端面606形成的密封推力凹槽。在与推力端面606相对的面608上形成有一个排放喷嘴610和一个排放喷嘴开口609。

径向凹槽602是一个如第一实施例中已知的螺旋凹槽动力轴承并同样作为一个螺旋凹槽泵。密封推力凹槽607是一个通常所知的人字形止推动力轴承。

标号611表示一个电机，用于将旋转611A传递给轴600。数字612表示一个轴向驱动装置，用于通过位移传感器613的一个输出值X在旋转轴600上实现轴向定位612A，同时还提供有例如一个大型磁致伸缩件，一个压电件或如第一实施例所述的相同件(电机和元件未示出)。

通过位移传感器613，轴向驱动装置612，及放置在外面的控制和驱动回路(图中未显示)可以控制推力端面606的空隙δ能够控制到任何任意值。

图4A到5B模型图说明了通过改变空隙δ排放通路可以完全打开或完全关闭。

图4A和4B所示情况为当空隙δ足够大时，排放通路可以几乎不受密封推力凹槽607的作用而打开。在这种情况下，给定径向凹槽的抽吸压力为Pr，那么喷嘴610的开口609周围的压力P变为PPr。

图5A和5B所示情况为当空隙δ足够小时，排放通路在密封推力凹槽的作用下关闭。这种情况下，由于人字形止推动力轴承的作用会产生一个很大的密封压力Ps，其中Ps＞Pr(径向凹槽的抽吸压力)，所以没有径向流动的流体。

喷嘴610的开口609周围的流体具有一个负压(低于大气压力)，并通过密封凹槽607受到离心的抽吸作用(在图3中用箭头“a”表示)。通过这种作用，仍留在排放喷嘴610内的流体又被吸进泵内。因此，由于表面张力的作用在排放喷嘴610的口边没有流体，从而消除了形成螺旋和下滴。

在止推轴承上产生的密封压力可以用下面的方程式给出：

P=f(ω/δ²)(R⁴ _o-R⁴ _l)            (2)

在方程(2)中，ω为角速度，R_o为止推轴承的外直径，f为一个由凹槽深度、凹槽的角度、凹槽的宽度和凸脊的宽度确定的系数。

曲线图6中的曲线A表示当图3中所示的人字形推力凹槽在下面表1中的条件下使用时，密封压力Ps对空隙δ的特性。

曲线图6中的曲线C显示了径向凹槽的抽吸压力与没有径向流动的轴端的空隙δ之间的关系。径向凹槽的抽吸压力依靠选择径向空隙，凹槽深度和在推力凹槽内的凹槽角度可以在一个很宽的范围内进行选择。然而，性质上，径向凹槽的抽吸压力Pr不依赖于轴端空隙的大小(即空隙δ的大小)。

利用一个充分大的密封推力凹槽的空隙δ，例如空隙δ=10微米，产生的压力是非常小的，P＜0.01kg/mm²。

当轴保持旋转时，旋转轴的一个端面向与其相对的固定端面靠近。当空隙δ变为3-4微米时，在推力凹槽506上产生的密封压力迅速增加。当δ＜2.5时，密封压力变得比径向凹槽的抽吸压力高，并关闭流体向外流向排放侧。

因此，在本发明第一实施例中，流体排放的开/关状态通过在大约10微米的范围内轴向移动旋转轴可以得到自由的控制。

总之，本发明的要点在于在空隙δ下降时推力凹槽产生的密封压力迅速增加，而径向凹槽的抽吸压力对空隙δ变化的反应相当迟钝。

需要说明的是，径向凹槽或推力凹槽可以在旋转侧上或固定侧上形成。

当包含精细微粒的粉末或颗粒材料作为黏合剂涂着时，空隙δ的最小值δmin可以适当地设置的比精细微粒尺寸Φd大。

Δmin＞Φd                (3)

通过提高旋转速度或选择一个大的推力凹槽506半径及凹槽深度、凹槽角度等合适的值，对于相同的产生压力可以得到一个更大的空隙。

同样，当旋转轴的端面上具有一个比旋转轴直径大的轴颈和在轴颈和排放侧相对移动的表面上都具有凹槽时，对于相同的产生压力可以维持一个大的空隙δ(图中未显示)。

                           表1：

参数		符号	设定值
				旋转速度		N	400rpm
流体粘度系数		μ	1000cps
				密封推力凹槽	凹槽深度	hg	5μm
半径	Ro	2.5mm
			Ri		1.0mm
	凹槽角度	α				30deg
凹槽宽度			bg		1.0mm
	凸脊宽度	br				1.0mm

(第二实施例的详细描述)

除了在轴端推力凹槽的周围不同，实现本发明第二实施例(2)的具体模式同第一实施例相似。因此，详细的描述在此就省略了。(第三实施例)(本发明原理(3)的描述)

下面结合图7A到图9对本发明第三实施例进行大体上的描述，它是在第一和第二实施例上进一步的改进。

在本发明第一和第二实施例中，其中排放开/关状态是通过轴向移动旋转轴而改变推力端面的空隙来控制的方法已经显示了。

在利用本发明分配器的涂着过程中，当排放打开和关闭状态之间的时间间隔设置为一个尽可能短的值以改进生产的循环时间时，在一些情况下，可以会发生下列问题。

对于第二实施例，参考图5A和图5B，例如，当轴600迅速向下以关闭排放状态，在轴600和套筒601之间邻近轴端部的空隙614迅速减小。因此，排放侧端面606和轴600上与其相对的面608之间的流体614的压力由于压缩作用或所谓的挤压作用而迅速升高。由于径向凹槽602和低压进入侧相通，高压流体就流向进入侧，所以稳固状态的原始抽吸压力通过一段时间得到恢复。

然而，压力增高的同时，通过排放喷嘴609外流的排放流速增大，对于所需的涂层量其会造成误差因素。

第三实施例在这些问题上已经进行了改进，并解决了在快升或快降时轴端部压力变化对涂层精度的影响。第三实施例能够在关闭时使泄漏通路完全关闭，因此能够避免形成螺旋和下滴从而得到非常尖的、高速的和高精度的涂层。

如图7A所示，标号700表示外围轴，701表示一个套筒，702表示在外围轴上形成的径向凹槽，用于利用压力供给流体，703表示密封的径向凹槽，704表示一个进入口，705表示一个排放口，706表示外围轴排放侧的端面，707表示端面706上密封推力凹槽。在与推力端面706相对的面708上形成有一个排放喷嘴开口709和一个排放喷嘴710。

径向凹槽702像第一和第二实施例中的是一个熟知的螺旋凹槽动力轴承，也用作一个螺旋凹槽泵。密封推力凹槽707是一个通常熟知的螺旋凹槽止推动力轴承。

标号711表示一个中心轴，其插入中空的外围轴700内并在其中可以作轴向的相对移动。中心轴711的排放侧端部712对着排放喷嘴710的开口709。中心轴711上的相对一侧同另一个后面描述的大型磁致伸缩件上的可移动侧相固定。因此，相对于具有排放关闭的绝对坐标系外围轴700和中心轴711在相反方向上运动。

标号714表示一个用于给予轴700旋转运动714A的电机，并同时驱动外围轴700和中心轴711旋转。数字715和716表示轴向驱动装置用于根据旋转的外围轴700上位移传感器717的一个输出值X来完成轴向定位715A和716A，其具有例如一个如第一实施例中的大型磁致伸缩件(图中没有显示电机和大型磁致伸缩件)。

通过位移传感器717，轴向驱动装置715和放在外面的控制和驱动回路，推力端面的空隙δ可以控制到任何值。

模型图8和9表示的是通过改变空隙δ排放通路完全打开或完全关闭，并且外围轴确定的空隙、中心轴排放侧端面及相对的面708的尺寸都没有改变。

图8所示情况为当空隙δ足够大时，排放通路可以几乎不受密封推力凹槽707的作用而打开。在这种情况下，给定径向凹槽702的抽吸压力为Pr，那么喷嘴的开口609周围的压力P变为PPr。

在这种情况下，外围轴700与其相对面之间的空隙δmax和外围轴700与中心轴711之间端面位置上的差值h1决定了由每个轴的排放侧端面和其相对的面708所限定的空隙的容积V。

图9所示是外围轴700通过轴向驱动装置715从图8中的位置下降后的一个位置。这种情况下，中心轴711沿着外围轴700向上运动。

这种情况下，空隙δ足够小时，排放通路在密封推力凹槽的作用下关闭。同样，通过螺旋止推动力轴承的作用会产生一个很大的密封压力Ps，所以没有径向流动的流体。

此时，外围轴700与其相对面之间的空隙从δmax减小到δmin，外围轴700与中心轴711之间的端面位置差从h1增加到h2，由此总的容积V保持不变。因此，由于压缩作用或挤压作用造成的任何流体压力增高都可以得到抑制。

这同样适用于其中外围轴700迅速上升使流体开始外流的情况。

因此，利用该实施例的分配器，即使是高速操作时也能够得到高的排放流速精度。

图7B中的止推动力轴承对空隙δ产生压力特性在图6中的曲线B中显示出来。

(第三实施例的详细描述)

下面结合图10对本发明第三实施例进行描述，其中本发明应用了一个用于电子元件表面固定的分配器。

标号801表示一个第一致动器，为其使用了一个如第一和第二实施例中的大型磁致伸缩件。数字802表示一个由第一致动器801驱动的外围轴。第一致动器801放在壳体803内，一个用于容放外围轴802的圆筒804同壳体803的下端部固定。数字805表示在外围轴802的外表面上形成的径向凹槽并用于流体到排放侧的压力供给，806表示用于密封的径向凹槽。

在外围轴802和圆筒804之间形成了一个泵室807，用于通过外围轴802与圆筒804之间的相对转动实现抽吸作用。同样，在圆筒804内，具有一个和泵室相通进入孔808。数字809表示一个喷嘴，其固定在圆筒804的下端部，其中中间具有一个排放孔810。数字811表示外围轴802的排放侧推力端面，在与推力端面811相对的面850上具有一个排放喷嘴开口851。

标号812表示第二致动器，它使主轴802与圆筒804之间产生相对的转动。

一个电机转子813同一个上部主轴814固定，一个电机定子815放在一个壳体816内。

标号817表示一个上部套筒，其通过压力安装到滚珠轴承818的内环内，改滚珠轴承的外环放在壳体819内。数字820表示一个致动弹簧，它固定在一个推力圆盘821和一个上部套筒817之间。

上部主轴814由上部主轴814与上部套筒817之间形成的一个滑动轴承822支撑。

标号823表示一个由中空的大型磁致伸缩件形成的大型磁致伸缩杆，该大型磁致伸缩杆823通过上下的一个轭件A824和一个轭件B825夹在中间。数字826表示一个磁场线圈，用于沿大型磁致伸缩杆长度方向产生磁场。数字827表示一个放在壳体803内的永磁铁，用于产生一个偏磁场。

标号828表示一个下部套筒，其通过压力安装在滚珠轴承829的内环内，该滚珠轴承829的外环放置在壳体803内。数字830表示一个下部偏动弹簧，其安装在一个下部推力圆盘831与下部套筒829之间。

标号832表示一个安装在壳体803内的位移传感器，通过该位移传感器832和下部推力圆盘831可以探测到外围轴802的轴向绝对位置。

标号833表示一个中心轴，其从中空大型磁致伸缩件中伸出，其上端部和轭件A824固定。中心轴833的下端部伸进外围轴802的里面以至于对着排放喷嘴851，如模型图8和9所示。

在这种结构中，位于大型磁致伸缩杆823上部的上部偏动弹簧和位于其下部的下部偏动弹簧对大型磁致伸缩杆的两端沿轴向施加偏负荷。因此，当对大型磁致伸缩杆823施以一个磁场，大型磁致伸缩杆823的两端伸张。在外围轴802的排放喷嘴侧推力端面之间的空隙变小，而在中心轴833的排放喷嘴侧端面之间的空隙变大。因此，推力端面之间的总容积V可以保持不变。

除此之外，通过设定两个偏动弹簧820和830的弹簧常数，外围轴802和中心轴833的位移量可以设定为任何值。

当推力面之间的总容积V适当地减少，上部偏动弹簧820的刚度同下部偏动弹簧830相比要大以便中心轴833的轴向位移变小。

相反，当总容积V增大时，上部偏动弹簧820的弹簧刚度最好是设的小些以便中心轴833的轴向位移变大。

(其他实施例的描述)

下面对上述三个实施例的修改方案和其他的实施例进行描述。

图11A和11B所示为通过一个大型磁致伸缩件有效地把电机的转矩传递给抽吸部分主轴的方法，并作为本发明第四实施例。在第一到第三实施例中，表面具有形成的径向凹槽的任何主轴都是即作旋转运动也作直线运动。在这种情况下，从电机传递给主轴的转矩最好没有作用在脆性材料制成大型磁致伸缩件上。这种情况同样适用于脆性材料制成的压电元件以代替大型磁致伸缩件。

标号901表示由一个中空大型磁致伸缩件形成的大型磁致伸缩杆，该大型磁致伸缩杆901被轭件A902和轭件B903从上下部夹在中间。数字904表示一个磁场线圈用于沿大型磁致伸缩杆901长度方向产生磁场。数字905表示一个永磁铁用于产生偏磁场。

标号906表示一个下部套筒，其被压进滚珠轴承907的内环内且滚珠轴承907的外环放在壳体908内。数字909表示一个偏动弹簧其安装在轭件B903和套筒906之间。

标号910表示一个旋转传递轴其能够从大型磁致伸缩杆901的中心部分伸出。旋转传递轴910的上端部和轭件A902固定，其下端部的形状(见图7B)制成使其在作轴向相对运动时能够把旋转传递给轭件B903。

利用这种结构，放在轭件A902上面的电机(图中未显示)的转矩能够在不给大型磁致伸缩杆901施加任何扭力的情况下传递给泵室的主轴911。

由此，对利用一个中空大型磁致伸缩杆的方法已经进行了描述，其中旋转传递轴插入该大型磁致伸缩杆并从中伸出以防止传递给大型磁致伸缩杆扭力。另外，通过一个容放在圆筒形的套筒内的实心大型磁致伸缩杆，转矩可以利用该旋转传递套筒进行传递。这种情况下，旋转传递套筒可以相应地制成能相对于轭件B903作轴向运动但可以传递旋转运动(图11B)(未示出)。

图12A和12B为通过利用一个推力凹槽作为运送流体的装置和通过上下移动该推力凹槽来实现对排放打开/关闭状态的控制的方法，并把它作为本发明第五实施例。

标号950表示一个中心轴，951表示一个外围轴，952表示一个壳体，953表示一个进入口，954表示一个排放喷嘴。数字955表示一个轴向驱动装置，956表示驱动中心轴950和外围轴951旋转的装置，957表示一个密封凹槽，其在中心轴950排放侧端部的相对运动的表面上形成，958表示一个抽吸凹槽，其在外围轴951排放侧端部的相对运动的表面上形成。

通过外围轴951向下运动，如果其相对面的空隙足够窄，那么抽吸凹槽958就可以抵抗着密封凹槽的抽吸压力有效地把流体压力供给到排放喷嘴侧。通过外围轴951向上运动，抽吸凹槽958的抽吸压力降低，因此流体的外流被密封凹槽957关闭。

利用第五实施例的结构，不但能通过电机的转动速度来调整排放的流速，也可以通过外围轴951的端面和其相对面之间的空隙的尺寸来调整。

外围轴951的外表面可以是完整的圆形而没有任何凹槽，或另外，在外围轴951上具有径向凹槽以协助抽吸凹槽958产生的抽吸作用〔未示出〕。

图13所示的结构中，伸过中空的外围轴的中心轴具有一个轴向驱动装置，并把该结构作为本发明第六实施例。

标号750表示一个第一致动器，为其使用了一个大型磁致伸缩件或是一个压电元件。数字751表示一个由第一致动器750驱动的中心轴。第一致动器750放在壳体752的上面。数字753表示一个第二致动器，其使外围轴754与圆筒755作相对的旋转运动。

标号756表示一个径向凹槽，其在外围轴754的外表面上形成并用于把流体压力供给到排放侧。在外围轴754与圆筒755之间，具有一个泵室756用于通过外围轴754与圆筒755之间的相对旋转实现抽吸作用。同样，在圆筒755内，具有一个和泵室相通的进入孔757。数字758表示一个排放喷嘴其安装在圆筒755的下端部，在该喷嘴的中心具有一个排放孔759。数字760表示中心轴751的排放侧推力端面，在与推力端面760相对的面761上具有一个排放喷嘴开口。

电机转子762固定在外围轴754上，电机定子763容放在壳体764内。数字765,766表示用于支撑外围轴754的滚珠轴承。

当一个大型磁致伸缩件用于第一致动器1时，像第一到第三实施例中，一个大型磁致伸缩杆可以适当地安装在中心轴751上，以便能作轴向运动和旋转运动。〔未示出〕。

这种情况下，在推力端面的相对运动的表面上制出螺旋凹槽推力动态密封使得能够通过中心轴的运动来实现排放流速的开/关控制。

图14所示为减缓由于轴的推力端面和其相对面靠近所造成的压力增加的方法，并作为本发明第七实施例。该方法可以应用于本发明所有的

实施例中。

标号850表示一个轴，851表示一个圆筒，852表示一个进入口，853表示一个排放喷嘴。轴850由如前面实施例中的轴向驱动装置854和旋转驱动装置855驱动。数字856表示泵室内在圆筒侧形成的一个固定侧空隙部分，857表示运动侧空隙部分。空隙部分856和857都具有蓄压器的作用用于减缓流体压力的增高，特别对使用高压流体时有效。

本发明上述实施例的基本描述都是基于一种方法即通过轴的排放侧端面与其相对面之间空隙的改变来实现排放流速的控制。然而，在本发明中，只有轴与壳体之间的空隙可以改变排放的流速才是可以控制的。

图15A和15B为通过轴向驱动装置不是改变推力端面而是改变轴向流体流动通路的开口面积的方法，并作为本发明第八实施例。

标号650表示一个轴，651表示一个圆筒，652表示一个排放喷嘴，653表示一个推力动态密封，654表示在圆筒内表面形成的一个密封，655表示在轴端形成的一个小直径部分，656表示一个轴向驱动装置，657表示一个旋转装置。

在图15A中，密封部分654的开口面积足够大从而使排放流速处于打开状态。在图15B中，由于窄的开口面积，排放流速处于关闭状态。

推力动态密封653的作用是协助产生离心的抽吸作用(图中箭头所示)，因此具有防止发生如前面实施例中的流体下滴和形成螺旋的效果。同样，由于通过密封部分654已经得到充分的密封效果，动态密封653的密封动力就需要的相当小。即推力端面之间的最小空隙δ2min就可以充分大。

在这样的情况下，即粘结剂中混合有大尺寸〔例如粉末外径Φd=20-30μm〕的微粒或同类物的粉末时，通过设定密封部分654满足δ1min＜Φd可以避免粉末在密封部分的被挤压碎。同样，推力端面间的最小空隙值可以适当地设定为δ2min＞＞Φd。

根据使用的目的，动态密封可以省略。

尽管上述实施例使用一个螺旋凹槽泵作为把流体压力供给到泵室内的装置，同样也可以使用其他型式的泵而不用螺旋凹槽泵，例如所知的正位移型，离心型或其他可以使用的泵。

另外，用于压力供给流体的泵可以放在装置的外面。另外，当使用正常的分配器时，流体可以利用高压空气注射或压力供给到分配器内。这种情况下，螺旋凹槽泵可以省略空气作为把流体压力供给到排放侧的装置。

图16为把利用旋转轴的轴向运动与直流电机的速度控制结合起来实现排放流速打开/关闭的控制的方法，并作为本发明第九实施例。

例如，一些粘结剂或同类物在高压下一段很长的时间可能会发生特性变化。这种情况下，其优点是在进行没有涂着的一个工序期间可以停止电机的旋转。然而，如在本说明书开始所描述的，在通过电机转速控制〔转数〕来控制排放流速打开/关闭状态控制的情况下，从瞬时反应的角度来看，在流速精度方面有诸多局限。

图16A为电机转速和时间的关系图，图16B为推力端面的尺寸设和时间的关系图。

对于排放流速的关闭，电机速度的降低和利用轴向驱动装置减小推力端面的空隙的操作同时开始。利用其同直流电机相比具有更快反应的特点，排放流速瞬时迅速关闭。因此通过降低电机的速度，轴的旋转慢慢地停止。

相反，对于排放流速的打开，在预先启动的电机已进入稳定的旋转状态后，利用轴向移动装置增加推力端面空隙的操作开始。因此，流体排放能够迅速地开始。

在本发明中，在采用止推动力轴承作为流体密封的第二和第三实施例中，利用排放流速的开到关的间隔可以实现流速的连续控制。这种情况下，轴端部分与其相对面之间的空隙和流速是一对一的关系，通过利用位移传感器的输出值适当地对轴定位以便能得到上述空隙。为此，流速与位移传感器输出值之间的关系最好预先确定。

尽管改变电机的转速也能够实现流速控制，如前所述在反应方面有诸多的局限。利用一个大型电子磁致伸缩件作为轴向驱动装置能够以极其快速的反应来控制任何流速。

在本发明的实施例中，所有情况下，通过轴向驱动装置改变轴与壳体之间的空隙来实现排放流速的控制的方法都已给出。

改变轴与壳体之间空隙的目的在于增加或降低泵室与排放部分之间流体阻力。作为增加或降低流体阻力的装置有如实施例1所示的改变通路阻力的方法(1)。也有如实施例2所示的形成动态密封的方法(2)。另外，(3)是通过利用一个负压作用降低排放流速，其可归于这样的因素即通过轴的运动在推力侧轴与其相对面之间形成了一个空隙。这些方法在此都包括在“在本发明中增高或降低流体阻力的作用”中。

例如在上述(3)的情况下，如利用图3A和3B所进行的描述，在轴与壳体之间可能没有形成密封推力凹槽607，并且空隙δ可能充分大。在这种情况下，流体通过挤压作用效果或通过轴的迅速向下所产生的压缩作用间歇地排放。通过利用轴迅速上升所产生的负压效果关闭流体。作为一个例子，螺旋凹槽602可以用来作为流体的供应源。

尽管第二致动器(电机)放置在第一致动器(大型磁致伸缩件)的上面，然而在实施例中，这些致动器可以相反地放置。另外，第一致动器可以容纳在第二致动器内。

在高的反应和负荷输出不是必需的情况下，能够得到一个大的行程的音圈电机可以代替大型磁致伸缩件。

另外，即使一个其中转子是一个磁铁的直流伺服电机也能产生轴向的吸引力，因此，利用伺服电机的这个功能，通过调整流过定子绕组的电流也能够使旋转的轴轴向运动。

在使用一个压电元件的情况下，压电元件可以放置在旋转侧，利用一个电刷把电供给旋转侧。

在这些实施例中，为了驱动大型磁致伸缩件(第一致动器)，用于产生偏磁场的永磁铁21放置在磁场绕组20的外围。当把该永磁铁省略并通过流过磁场绕组的偏流来产生偏磁场时，分配器的壳体在外尺寸方面可以进一步的减小(无图示)。

因此，多个分配器可以并列地放置，其中本发明也适用于把荧光材料或相同材料涂着到一个平板上的工艺。这种情况下，尽管涂层材料的进入侧供给通路是共同提供的，但是这些分配器中的排放流速(及其开和关)能够单独地控制，因此就可以高度自由地实现一个平板表面的涂层。

另外，当多个分配器放置在一个共同的壳体内，就可以提供一个结构更简单的多喷嘴涂层装置(无图示)。

除了第六实施例外，在上述所有实施例中，用于改变固定侧与旋转侧之间空隙的轴向驱动装置都是放置在旋转侧。

下面所示是本发明第十实施例，其中，轴向驱动装置放置在固定侧以便能够得到更高的精度和更简化的装置。

下面结合图21对本发明第十实施例进行描述，本发明第十实施例适用于用于电子元件表面固定的分配器。

标号1001表示一个电机，它使旋转轴1002与上部壳体1003相对转动，其中电机1001放置在壳体1003中。电机转子1004同旋转轴1002固定，电机定子1005放在壳体1003中。

旋转轴1002通过一个轴承A1007和一个轴承B1008支撑，两个轴承的外环分别由上部板1006和上部壳体1003支撑。数字1009表示一个编码器，其放置在上部板1006的上端部并探测旋转轴1002的旋转信息。

数字1010表示一个中部壳体，1011表示一个下部壳体，1012表示一个可移动的套筒用于容纳旋转轴1002的下端部。

数字1013表示一个径向凹槽，其在旋转轴1002的外表面上形成并用于朝排放侧压力供给流体，1014表示在中部壳体1010中形成的一个进入口，1015表示排放部分。

数字1016表示一个中空层叠的压电元件，其是一个轴向驱动装置并装配在下部壳体1011和可移动套筒1012之间。数字1017表示套筒1012的套环，1018表示一个盘簧，其装配在套环1017和下部壳体1011之间。通过盘簧1017，对层叠压电元件1016一个轴向预负荷。

数字1019表示可移动套筒1012与中部壳体1010之间的一个流体密封件，1020表示可移动套筒1012与下部壳体1011之间的一个流体密封件，1021表示中部壳体1010与旋转轴1002之间的一个密封件。

层叠压电元件1016的上端固定侧同下部壳体1011固定，它的下端可移动侧同可移动套筒1012固定。当层叠压电元件1016通过施加电压而扩张和收缩时，可移动套筒1012在压电元件1016扩张和收缩的范围内轴向扩张和收缩。数字1022表示一个位移传感器用于探测可移动套筒1012的轴向移动量，其放置在中部壳体1010内。

在旋转轴1002和可移动套筒1012之间，形成了一个泵室1023，其用于通过件1002和1004之间的相对转动实现抽吸作用。

利用这种结构，在该实施例的流体排放装置中，旋转轴1002与可移动套筒1012之间的相对转动和相对直线运动可以同时和单独地进行控制。

另外在该实施例中，层叠压电元件1016被用作一个轴向驱动装置，压电元件1016的一端放置在壳体一侧上，该侧是固定侧。因此，可以得到高的定位精度。

由于施加给压电元件1016的一个输入电压和一个位移彼此是成比例的，即使没有任何位移传感器通过断开的回路控制也可以实现可移动套筒1012的轴向定位控制。然而，如果提供一个如本实施例中的位置探测装置1022用于执行反馈控制，就可以改善层叠压电元件1016的滞后特性以便能实现高精度的定位。

在本实施例中，通过利用可移动套筒1012的轴向定位功能，当旋转轴1002保持稳定的旋转状态时，旋转轴1002的排放侧端面与其相对面之间的空隙量，例如排放侧推力端面之间的空隙，可以任意地进行控制。利用这个功能，粉末和颗粒状材料在从入口1014到排放喷嘴的流动通路的任何部分都可以以一种机械地无接触的方式关闭或打开。结合图22对该原理进行解释，其中图22为排放部分1015的一个详细图。

如图22所示，标号1024表示旋转轴1002的排放侧端面，1025表示同可移动套筒1012的排放侧端面相固定的排放平板。在排放侧端面1024和其相对面1026(在可移动套筒1012侧)的相对移动表面上具有密封推力凹槽1027。在相对面1026的中心部分具有排放喷嘴1028的一个开口1029。

图23中的一条曲线(A)表示当在下面表2中的条件下使用一个螺旋凹槽型推力凹槽时密封压力Ps对空隙δ的特性。图23中的一条曲线(B)表示没有轴向流动时径向凹槽的抽吸压力和轴端部空隙δ之间的关系。然而，定性的说，径向凹槽的抽吸压力Pr不依赖于轴端处的空隙量(例如空隙δ的量)。

对于密封推力凹槽的充分大的空隙δ，例如，空隙δ=15μm，产生的压力很小P＜0.1kg/mm²。

当轴保持旋转时，使该旋转轴的一个端面向固定侧相对的表面靠近。当空隙变为δ＜10.0μm时，密封压力升高超过径向凹槽的抽吸压力Pr，并导致朝排放口侧的流体外流关闭。

图22所示为流体外流关闭的状态，其中排放喷嘴的开口1029周围通过推力凹槽1027受到一个离心的抽吸作用(图22中箭头所示)的流体在开口1029周围具有一个负压(低于大气压力)。利用这个效果，在关闭后，仍留在喷嘴1028内的流体又被吸进泵内。因此，由于表面张力在喷嘴的端部没有流体，从而消除了形成螺旋和下滴。

在本发明的实施例中，通过只在大约5-10μm的范围内轴向移动旋转轴可以随意地控制流体排放的开/关状态。

同样，连续涂层期间改变空隙δ使得能够连续改变流速。通过使用一个电子磁致伸缩件作为轴向移动装置可以相当迅速地获得流速的变化。本实施例的这个特征对于在液晶板上涂着密封材料能够产生效果。在排放喷嘴在拐角部分上运行时，由于要变化运行速度所以通常很难保持线的宽度一致。通过使用该分配器，由于流速可以设定(程序化的)以便在必要的点上高速灵敏地变化，使得能够在任何点上都可以得到一致的涂层线宽。

尽管用于容纳旋转轴的套筒(可移动套筒)在本实施例中是圆筒形的，但是在本发明中并不限于圆筒形。只要在可移动套筒上有一个允许对着旋转轴的空隙能够改变的位置，该可移动套筒可以是任何形状而不局限于诸如圆柱形套筒的偏置图形。

同样，止推动力轴承也可以是锥面型或球面型而不是本实施例中的平面型。

同平面型轴承相比，对于同样的压力，球面止推动力轴承允许选择更大的空隙，因此，适于微粒尺寸更大的粉末和颗粒材料。

然而，球面和锥面型动力轴承对于轴向空隙产生压力的特性迟钝，在这种情况下，上部空隙(在泵室侧)可以适当的设定的比底面(在排放喷嘴侧)周围的空隙大。例如，固定侧球面(在凹入侧)的半径可以设定的比旋转侧球面(在凸出侧)的半径大。

在锥面和球面型的情况下，从泵室1007到排放喷嘴1028的流动通路形状上更平滑，其对于防止粉末的沉积是有效的(未示出)。

另外，诸如比螺旋凹槽型和人字型轴承更能产生动态压力效果的立式止推轴承或斜垫轴承，或通过朝着轴承空隙给予高的振荡来提供动态效果的挤压作用轴承，或是同类物都是可以使用的(未示出)。

前述的实施例的模式也适用于第一到第九实施例的结构。

                           表2：

参数		符号	设定值
				旋转速度		N	200rpm
流体粘度系数		μ	1000cps
				密封推力凹槽	凹槽深度	hg	10μm
半径	Ro	3.0mm
			Ri		1.5mm
	凹槽角度	α				30deg
凹槽宽度			bg		1.5mm
	凸脊宽度	br				0.5mm

尽管在上面的实施例中使用了一个层叠压电元件作为轴向驱动装置，但是也可以使用一个由稀有元素和铁合金制成的大型磁致伸缩致动器。这种情况下，有必要提供一个电子磁致伸缩线圈和一个偏永磁铁，其中最大行程比层叠型的大两倍。同样，对于提供小流速的泵，构成一个“非接触式密封”的空隙δ的行程最大只能大约为几十微米，其中诸如大型磁致伸缩件的电子磁致伸缩件的行程的限度则没有无关紧要。

同样，在排放高粘度流体的情况下，可以预知由于通过径向凹槽的抽吸作用会产生大的排放压力。这种情况下，由于轴向驱动装置要抵抗着高的流体压力施加一个大的推力，一个能容易地输出几百到几千牛顿的力的电子磁致伸缩致动器是最好的。通过具有不低于几赫兹频率反应的特点，电机磁致伸缩件使得可移动套筒在很高的反应特性下施加直线运动。因此，高粘度流体的排放速度能够高精度地控制。

利用电子磁致伸缩件作为轴向驱动装置的优点，如果给可移动套筒的驱动叠加高频振荡，那么轴向振荡就可以直接给到排放喷嘴1028。因此，由于表面张力通常堆积在排放喷嘴口边周围的流体就消除了，由此能够得到非常尖的涂层。这个效果是通过把使旋转轴有相对轴向位移的轴向驱动装置(如电子磁致伸缩件)放置在壳体和可移动套筒之间取得的(图中未显示)。

同前面第一到第九(除了第六)实施例相比，通过轴向驱动装置不放置在旋转部分的特点，该实施例对旋转速度的限制小，容许高速操作。因此，推力动态密封和径向凹槽泵在性能上可以提高。

例如，当传送的流体是其他材料而不是具有挤压和破碎的粉末和颗粒材料时，在旋转轴的排放侧端而就不需要提供动态凹槽密封。例如，对于排放速度的降低，依据流体阻力和相对面之间的空隙的三次方成反比关系，通过使空隙变小可以使流体阻力增大。

(第十一实施例)

下面结合图24对本发明第十一实施例进行描述。

在上述十个实施例中，螺旋凹槽作为把流体压力供给到泵室内的装置。然而，在下面该实施例中，压力供给装置在流体排放装置的外面，其中本发明用作密封从外面以无接触方式供给的高压流体的装置。

标号1101表示一个电机，它使一个旋转轴1102和一个上部壳体1103之间相对转动并且电机1101放置在壳体1103中。电机转子1104安装在旋转轴1102上，定子1105放置在上部壳体1103中。旋转轴1102通过轴承A1106和轴承B1107支撑。

数字1108表示一个中部壳体，1109表示一个止推动态密封环，其安装在旋转轴1102的排放侧端部，1110表示一个进入口，1111表示一个下部壳体，1112表示一个推力板(套筒)，其安装在中部壳体1108和下部壳体1111之间。该推力板1112具有一个铰状部分1113以便推力板1112能够在轴向弹性地变形。在该实施例中，推力板1112轴向移动，因此同第十实施例中的可移动套筒相对应。

数字1114表示一个在环1109的端面上行程的推力动态密封的凹槽，1115表示在推力板1111中心部分形成的排放通路，1116表示一个吸附在推力板1111上的电磁线圈。这样一个电磁系统可以应用在不要求高流速控制反应特性的情况下。

标号1117表示用于进入口1110和排放通路1115相互连通的泵室，1118表示一个流体密封，其用于防止流体渗进电机1101和轴承1107内。

在电磁线圈1116没有通电时，密封环1109的端面和其相对面之间的空隙δ充分小，因此排放通过动态密封作用关闭。当给电磁线圈1116通电，推力板1112被电磁吸引，由此使空隙δ抵抗着铰状部分1113的弹力增大。当推力动态密封产生的压力降低到低于供给流体的压力时，动态流体密封就失去其作用，并使排放通路打开。

在使用烛状电机的情况下，其中运送流体的通路限定在电机定子和转子之间，并且旋转件通过动力轴承支撑并把运送的流体作为润滑液，机械式的密封部分可以除去(图中未显示)。

(第十二实施例)

图25所示例子为在推力板上安装一个薄板形压电元件(例如双层晶体型)以代替给带有电磁线圈的推力板一个轴向位移，因此通过该压电元件的伸缩作用轴向驱动推力板(电机，轴承及同第十一实施例类似的其他件在图中都省略了)。

标号1301表示一个旋转轴，1302表示一个壳体，1303表示一个进入口，1304表示薄板的推力板(套筒)，1305和1306表示安装在推力板1304上的薄膜压电元件，1306表示一个和推力板1304成一体的排放喷嘴，1307表示在旋转轴1301端面形成的推力动态密封的凹槽，1308表示在旋转轴1301和容纳旋转轴1301的壳体1302的相对运动表面上形成的螺旋凹槽，1309表示一个泵室(图甲螺旋凹槽被涂黑)。

通过给薄膜压电元件1305,1306施加一个电压，该压电元件径向伸缩并使推力板1304轴向变形。因此，旋转轴1301与其相对面之间的空隙部分1310的空隙尺寸改变。

这种情况下，驱动件只有推力板提供，并在作为致动器的压电元件上施加一个轻负荷，从而实现高频下的间歇式操作。通过高频的驱动，在空隙部分1310产生一个大的挤压力，因此通过利用该挤压力可以实现高速的间歇式涂层工艺。

由于使用了薄板形的压电元件，所以能够制造结构简单和尺寸小的分配器。因此，当在一个壳体内紧凑地放置多个分配器时，就能够提供一种多头涂层装置，并且能够单独地控制每个头的流速(图中未显示)。

因此，通过应用本发明，在从进入口到排放通路的所有流动通路处于机械式无接触阶段的同时，能够传送粉末和颗粒材料并任意控制它们的流速。因此，对于粉末和颗粒材料的流速控制本发明相当有效，对于这些粉末和颗粒材料，机械挤压和破碎不会导致由于流体通路关闭而产生的问题，例如，黏合剂，导电糊膏，焊接剂，荧光材料，人造血液，磁性流体，及其他同类物。

作为本发明应用的一个具体装置，并不限于包含小流速的实施例中的分配器，对于上述粉末和颗粒材料的生产工艺，本发明可以应用多种类型的设备和装置。

(第十三实施例)

下面结合图26到29C对具有一个正位移泵的“间歇式分配器”Ⅱ的

实施例进行描述。

依靠所采用的一个正位移泵，本实施例的分配器能够实现相当高精度的间歇式涂层。即如下面所述的，由于一定体积的流体可靠地被排放出且该体积相当于活塞面积与活塞行程的乘积，所以一个特定量的流体能够在不受流体粘度，喷嘴阻力，排放时间，或其他类似条件的影响下应用于涂层。

图26为一个用于电子元件表面安装的分配器并作为本发明的第十三

实施例。

图26中，标号2001表示一个第一致动器，该致动器是一个使用了大型磁致伸缩件或同类件的电子磁致伸缩致动器，一个静电致动器，一个电磁线圈或其他同类件。

在第十三实施例中，采用了一个大型磁致伸缩件，其能够得到高的定位精度，高的反应特性和一个大输出负荷，以便能够间歇地高速地排出一个很小量的高粘度流体并具有高的精度。

标号2002表示一个活塞，其由第一致动器2001驱动并与往复式(直接作用)泵的直接作用部分一致。第一致动器2001放在壳体2003内并且活塞2002的缸体2004安装在壳体2003的下端部。在活塞2002和缸体2004之间形成有一个泵室2005，它的容积随活塞2002的轴向运动而改变。在缸体2004内有一个进入孔2006和一个排放孔2007，它们通过泵室2005连通。数字2008表示一个安装在缸体2004下端部的排放喷嘴。

标号2009表示一个第二致动器，其使得活塞2002与缸体2004之间产生相对转动并由一个脉冲电机，一个直流伺服电机，一个谐振扫描器，或其他同类物制成。

在第十三实施例中，第二致动器2009是一个摆动型电机。为了增加该摇摆运动的反应特性，此处采用了一个公知的扫描电机，其由转子2010构成并具有一个如图27(图26沿线A-A剖开的剖面图)所示的扁平形的永磁铁且产生一个小的惯性，还具有一个固定侧电磁铁2011。

在本说明中，假设旋转运动包括一个方向的旋转又包括旋转方向发生改变的摇摆运动。

转子2010和摆动轴2012固定，同时定子2011放在壳体2013里面。摆动轴2012通过一个滚珠轴承2014支撑，该滚珠轴承2014的外环容放在壳体2015内。

标号2016表示由一个大型磁致伸缩件形成的大型磁致伸缩杆，并且该大型磁致伸缩杆2016的上部和摆动轴2012固定，其下部和活塞2002固定。

标号2017表示一个磁场绕组用于沿大型磁致伸缩杆2016的长度方向产生磁场。数字2018表示一个永磁铁用于产生一个偏磁场并放置在壳体2003内。

该永磁铁2018预备施加一个磁场给大型磁致伸缩杆2016以提高磁场的工作点。该磁力的偏斜使得大型磁致收缩的线性抵抗着磁场强度得到改善。数字2019表示一个圆筒形的轭件A,2020表示一个轭件B，在其下部具有一个薄推力盘2021。件2016→2019→2017→2020→2016构成的回路形成一个封闭的磁力回路用于控制大型磁致伸缩杆2016的伸缩，而2016→2019→2018→2020→2016形成的封闭磁力回路用于产生一个偏磁场。

因此，件2016-2020构成一个公知的大型磁致伸缩致动器2001，通过供给磁场绕组电流其能够控制大型磁致伸缩杆2016的轴向伸缩。

大型磁致伸缩材料是一种稀有元素和铁的合金，所知的例子包括TbFe₂,DyFe₂,SmFe₂等，近年来它们已得到迅速的发展并应用到实践中。

标号2022表示一个套筒，其被压力安装进滚珠轴承2023的内环，并且滚珠轴承2023的外环放置在壳体2003内。数字2024表示一个偏动弹簧，其装在推力盘2021和套筒2022之间。

偏动弹簧2024总是对大型磁致伸缩杆2016施加一个轴向(图26中向上)的压力。这克服了大型磁致伸缩杆在重复张力的作用下易损坏的缺点。

偏动弹簧2024还具有抵抗活塞2002的径向刚性。因此，尽管活塞2002和大型磁致伸缩杆2016在两个滚珠轴承2014和2023的支撑下能够自由地旋转，但是件2002,2016和2012的轴线所组成的中心位置能够被限定并具有高的刚性。因此，利用上述结构，在本实施例的流体旋转装置中，泵的活塞2002能够同时和独立地控制旋转运动和小位移的直线运动。

另外，在该实施例中，第一致动器采用了大型磁致伸缩件，因此驱使大型磁致伸缩件2016作线性运动的驱动力能够以无接触的方式从外部供给。

标号2025表示安装在壳体2003上的位移传感器，活塞2002轴向的绝对位置通过该位移传感器2025和推力盘2021探测到。

当大型磁致伸缩件用在第一致动器2001上，大型磁致伸缩件的输入电压和位移彼此成正比，因此活塞2002的行程控制(流速控制)仅通过断开的回路控制而无任何位移传感器也能实现。然而，如果如本实施例中采用了一个位置探测装置用于执行反馈控制，那么就可以实现高精度的流速控制。

标号2026表示一个编码器，其放置在摆动轴2012的上部用于探测轴2012旋转的角度。

在维持小流速的泵中，活塞的轴向位移仅需要一个很小的位移，范围在几微米到几十微米。依据只需要一个小的位移，大型磁致伸缩件的行程限度则无关紧要。

当以高速排放高粘度的流体时，第一致动器2001需要产生很大的推力以抵抗高的流体压力。这种情况下，使用能容易地产生几百到几千牛顿的力的电子磁致伸缩致动器是最好的。

不用偏动弹簧2024来限定活塞2002的径向位置，在套筒2022的内表面和活塞之间可以形成一个滑动轴承来径向支撑活塞2002。同样，套筒2022的内表面和活塞2002可以制成轴向相对自由而在径向则被限定。

为了理想地实现抽吸作用以吸进和排放特定量的流体，最好是两个操作，(1)在吸进阶段关闭排放通路和(2)在排放阶段关闭吸进通路都能完成。

图28A-28C和图29A-29C是本发明第十三实施例图26中抽吸部分2003的详细视图，显示出了分配器的吸进过程(图28A-28C)和排放过程(图29A-29C)。标号2027表示一个活塞的小直径部分，2028a,2028b，表示在活塞2002上形成的上部流动通路凹槽。数字2029a,2029b表示在缸体2004侧形成的上部流动通路凹槽，2030a,2030b表示在活塞小直径部分2027的下端面上形成的下部流动通路凹槽。数字2031a,2031b表示在缸体2004侧形成的下部流动通路凹槽。另外还提供了泵的上游空隙部分2032且流体流过该空隙部分，一个中游空隙部分2033，一个下游通路2034和一个密封件2035。

在图28A-28C中的吸进过程中，活塞2002以箭头所示方向(28A)向上运动同时保持活塞2002与缸体2004之间的一个恒定相对角。下面注意中游空隙部分2032，出口侧变得禁闭如图28C所示，而进口侧变得打开如图28B所示。因此，流体流进中游空隙部分2033如图28A中箭头所示。当活塞2002在吸进过程已经完成阶段旋转，就会进入这样的一种状态，该状态同排放过程开始后立刻出现的状态一致。这时，在下游通路2034中排放喷嘴2008的端部，由于小直径活塞2027的上升会形成一个空隙部分，其高度为Δh如图28A所示。

活塞2002的旋转位置和轴向位置及两个位置的时间安排都根据编码器2026和位移传感器2025的输出值通过一个外部控制单元(未示出)来控制。

在图29A-29C所示的排放过程中，活塞2002向下运动如图29A所示。

中游空隙部分2033的进口侧关闭，如图29B所示，相反，出口侧打开(如图29C所示)。因此，已被限定在空隙部分2033内的流体流进下游侧通路2034内，其流进的量同活塞2022下降的量成正比。同时小直径活塞2027朝排放喷嘴2008一侧推动流体，并由此排放出流体，排放出流体的体积是活塞2002与小直径活塞2027的面积差乘以行程。

在上面的实施例中，第一致动器(直线运动)和第二致动器(旋转运动)不是同时运行而是顺序操作，在两个操作之间的转换依照这样的顺序即直线运动→旋转运动→直线运动。然而，为了提高排放速度，也可以在第二致动器(电机)保持正常旋转时进行第一致动器的直线运动。

这种情况下，旋转运动可以是如本实施例中所述的摆动或是单向的旋转。电机的旋转速度不要求总是连续，根据工艺条件旋转速度可以任意地变化。

如果在活塞2002相对运动的表面上和缸体2004的内表面上行程的是浅的螺旋凹槽，那么该凹槽可以同时起到两个作用，一个是运送流体另一个是防止流体泄漏到外面(图中未显示)。

例如，如果在图29B所示阶段活塞上移很小，那么通过所产生的负压作用也可以防止流体的下滴(图中未显示)。

在排放马上开始前的阶段当排放通路保持关闭而活塞下移很小，接着，排放通路打开，其中流体已被压缩。然后被排放的流体能够喷出(图中未显示)。

尽管在第十三实施例中第二致动器(电机)是放置在第一致动器(大型磁致伸缩件)的上面，然而它们也可以相反地放置。另外，第一致动器也可以放置在第二致动器内部。

在第十三实施例中，尽管通过利用第二致动器使活塞和缸体之间产生相对的旋转移动从而得到进口阀门和排放阀门的作用，然而，两个阀门中可以使用其中任一个。例如，除去排放阀门，在活塞保持旋转时仅通过打开和关闭进口阀门来连续地排放流体，其中通过活塞的往复运动来打开和关闭进口阀门(图中未显示)。

泵的型式也不仅限于正位移泵，通过利用例如活塞和缸体的相对转动和通过活塞的竖直运动得到进口阀门和排放阀门的作用而构成一个螺旋凹槽泵也是可以的。这种情况下，第一和第二致动器的作用同实施例中的作用是相反的(未示出)。

当应用本发明时，同现有技术方案相比(日本专利申请NO.08-289543)，运转部分的惯性力矩可以尽可能地小。当本发明应用一个小流速泵时，容许活塞具有一个小的直径以便活塞从泵的一侧受到的轴向和旋转方向上的负载阻力能够降低。电刷也可以省去，同时也使电机(第二致动器)的负载降低以及使对旋转的反应充分提高。利用其具有不低于几赫兹的充分高的反应特性，电子磁致伸缩件对直线运动和旋转运动都显示了高的反应特性。因此，能够提供一种高精度分配器，其能够高速间歇地排放高粘度流体，这是迄今为止任何通过任何装置都无法达到的。

关于电机，如果采用的是一个使用了一个多边镜或同类物的扫描电机，那么电机转子的惯性力矩还能够进一步降低。假如，例如采用的是一个动圈式扫描电机，那么惯性力矩仍能够进一步降低并且电机的转动负载也降低(未示出)。

在该实施例中，为了驱动大型磁致伸缩件(第一致动器)，用于产生偏磁场的永磁铁2018放置在磁场绕组2017的外围。当省掉该永磁铁2018并且利用流过磁场绕组2017的偏流来提供偏磁场时，分配器的外形尺寸可以进一步减小(未示出)。

因此，可以并列地放置多个分配器，其中本发明同样适于把荧光材料或类似材料涂着到一个平板上的工艺。这种情况下，尽管涂层材料的进口侧排放通路可能共同提供，但是排放流速(及打开和关闭)在这些分配器中能够单独地控制，所以可以高度自由地在一个平面上进行涂层。

另外，当多个分配器的组件放置在一个共同的壳体内时，还可以提供一种结构更简单的多喷嘴涂层装置(未示出)。

另外，利用本发明原理，当第一和第二致动器都采用或其中一个采用了静电致动器时，该致动器能够对一个特定容积产生一个大的输出负载，主体的尺寸能够显著地减小。即在小型设备中或微型设备中也可以使用正位移型微型泵。

本发明所应用的流体旋转装置可以得到以下效果：

1．可以实现一种间歇式涂层和连续式涂层都适用的分配器；

2．可以实现极高速度反应的高速间歇式涂层，这是通过传统的螺旋凹槽型很难实现的；

3．由于是滑动磨损或类似的磨损，因此该装置具有很高的可靠性而不会老化；及

4．本发明的泵还具有如下特征：

(1)可以实现高粘度流体的高速涂层。

(2)可以实现高精度的微量排放。例如，在一个工件上如电路板CB上(见图1)涂着粘结剂时，可以间歇地形成每个直径为0.5mm及高度为0.2-0.25mm的圆点，和/或连续地形成每个宽度为0.5mm的带或线。再如，在一个工件上如电路板CB上(见图1)涂着焊接剂中，可以间歇地形成每个长为0.5mm及高度为100-150μm的方点，和/或连续地形成每个宽度为0.5mm的带或线。例如，在为CTR涂着荧光材料时，可以连续地形成每个每个宽度为100μm及高度为A中高度的带或线。

(3)可以容易地防止形成螺旋和下滴。

(4)利用泵轴与其相对面之间的无接触关系，该泵能够适应颗粒材料，这种颗粒材料由小的精细微粒如每个直径为5μm的小精细微粒或每个直径为7-9μm的小的精细荧光材料混合而成。

当把本发明应用于如表面固定分配器或PDPs或CTR显示器的荧光涂层时，本发明的优点就能够完全展示并产生巨大的功效。

尽管结合优选实施例并参考附图对本发明进行了充分的描述，需要说明的是对于本领域的熟练人员而言，能容易地对其作出许多的修改和变形。因此，在不脱离本发明思想和范围内，这种修改和变形都落在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (46)

1．一种流体排放装置，该装置包括：

一个轴(500,2,600,700,802)；

一个壳体(501,3,601,701,803)，其中所述轴放置在该壳体内，该壳体具有一个进入口(504,8,604,704,808)和一个排出口(505,10,606,705,810)，它们用于排放流体并使由轴和壳体限定的泵室(7,807)同外界连通；

一个用于使所述轴和所述壳体相对旋转的装置(509,12,611,714,812)；

一个轴向驱动装置(510,1,612,715,716,801)，该装置用于使轴和壳体之间产生轴向的相对位移以改变轴与壳体之间的空隙(δ)；及

一个用于把流进泵室内的流体朝着排放口侧压力供给的装置(502,5,602,702,805)，

其中，通过所述轴向驱动装置可以改变所述轴与所述壳体之间的空隙从而使泵室与排放口之间的流体阻力增大或减小。

2．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述排放流体是导电糊膏，黏合剂，焊接剂或荧光材料。

3．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，在所述轴的排放口侧端面上和一个相对运动的表面上(506,11,606,706,811)都具有一个和排放口连通的排放流动通路开口(508,51,609,709,851)，其中相对运动的表面是一个与排放口侧端面相对的面(507,50,608,708,850)。

4．根据权利要求3所述的流体排放装置，其中，所述轴与壳体之间的空隙是轴的排放口侧端面和它的相对面之间的一个空隙，该空隙通过轴向驱动装置是可以改变的。

5．根据权利要求4所述的流体排放装置，其中，在所述轴的排放口侧端面的相对运动表面上具有一个浅凹槽(607,707)，该凹槽用于径向压力供给流体。

6．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述用于向着排放口侧压力供给流体的装置是一个螺旋凹槽(503,602,702)，该凹槽是在轴的外圆周部分和壳体的内表面中的相对运动表面上形成的，其中该相对运动表面是与轴的外圆周部分相对的一个面。

7．根据权利要求1所述的流体排放装置，该装置还包括一个用于探测轴与壳体之间轴向相对位移的位移传感器(511,613,717,832)，其中，利用该传感器的一个信号，通过一个轴向驱动装置来调整所述轴向相对位移。

8．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置通过一个电磁无接触电源运动或伸缩，该电磁无接触电源通过一个电磁无接触电源供给装置供给。

9．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置是一个大型磁致伸缩件。

10．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，在所述中空的外围轴(700)内插入一个中心轴(711)，该中心轴在与外围轴相反的方向上作相对运动，并且在外围轴运动期间，由外围轴，中心轴的排放侧端面(706)及与排放侧端面相对的一个面(708)限定的一个空隙的尺寸变化率减小。

11．根据权利要求10所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置通过其两个端部被弹性支撑，并且所述外围轴和中心轴分别同所述两个端部相固定。

12．根据权利要求4所述的流体排放装置，其中，假如流体中所含的精细微粒的平均尺寸为Φd，而轴的排放口侧端面与其相对面之间的空隙的最小值为δmin，那么它遵循δmin＞Φd。

13．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述用于向着排放口侧压力供给流体的装置是一个推力型凹槽，其中该凹槽是在轴的一个端面上和与其相关的一个相对运动表面上形成的。

14．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，在所述轴的排放口侧端面上或在容放该轴的壳体内具有一个空隙部分。

15．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述轴与壳体之间的相对运动改变了泵室与排放口之间流动通路的面积，其中相对运动是通过轴向驱动装置实现的。

16．根据权利要求1所述的流体排放装置，其中，所述排放流速是通过流体阻力控制和一个电机的转速控制(307)相结合进行控制的，其中流体阻力控制是通过利用轴向驱动装置使轴和壳体之间相对运动实现的。

17．一种流体排放方法，该方法包括：

通过所述电机(509,12,611,714,812)的转速控制和流体阻力控制相结合来控制排放流速，其中流体阻力的控制是通过使轴(500,2,600,700,802)和容放该轴的壳体(501,3,601,701,803)之间相对运动以改变轴与壳体之间的空隙，从而使泵室与壳体排放口之间的流体阻力升高或降低来实现的，其中泵室由轴和与壳体限定并与外界连通。

18．根据权利要求8所述的流体排放装置，其中，利用穿过一个圆筒形大型磁致伸缩件中心部分的一个旋转传递轴，或利用一个旋转套筒，其中一个实心大型磁致伸缩件容放在该套筒内，把旋转传递给放置在泵室内的轴。

19．一种流体排放装置，该装置包括：

一个轴(1002)；

一个容放所述轴的壳体(1003)，该壳体具有一个进入口(1014)和一个排放口(1015)，其中所述进入口和排放口用于增压流体并使由所述轴和该壳体或由所述轴与所述套筒限定的一个泵室与外界连通；

一个用于使所述轴和所述壳体相对转动的装置(1001)；

一个套筒(1012)，其中所述轴放置在该套筒内或者至少在该套筒的一部分上具有与所述轴相对的一个相对表面；及

一个轴向驱动装置(1016)，该驱动装置放置在壳体与套筒之间或放置在壳体或套筒上面并用于使所述轴与所述套筒之间产生轴向相对位移，

其中，所述轴与所述套筒之间的空隙(δ)通过轴向驱动装置可以改变从而泵室与排放口之间的流体阻力能够升高或降低。

20．根据权利要求19所述的流体排放装置，其中，所述装置还包括一个用于把流进泵室内的流体朝着排放口侧压力供给的装置(1013)。

21．根据权利要求19所述的流体排放装置，其中，在轴的排放口侧端面上和一个相对运动表面上都具有一个与排放口连通的排放流动通路开口，其中所述相对运动表面与轴的排放口侧端面相对。

22．根据权利要求21所述的流体排放装置，其中，所述轴的排放侧端面和与其相对的面之间的空隙通过轴向驱动装置是可以改变的。

23．根据权利要求22所述的流体排放装置，其中，在所述轴的排放口侧端面的相对运动表面上具有一个浅的凹槽，该凹槽用于径向压力供给流体。

24．根据权利要求20所述的流体排放装置，其中，所述用于朝着排放口侧压力供给流体的装置是一个螺旋凹槽，该螺旋凹槽是在轴的外圆周部分上和套筒内表面中的相对运动表面上形成的，其中所述相对运动表面是与轴的外圆周部分相对的一个相对面。

25．根据权利要求1所述的流体排放装置，该装置还包括一个用于探测套筒与轴之间轴向相对位移的位移传感器(1022)，其中，利用该传感器的一个信号，通过所述轴向驱动装置来调整轴向相对位移。

26．根据权利要求19所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置是一个电子磁致伸缩件。

27．根据权利要求26所述的流体排放装置，其中，把所述电子磁致伸缩件的一端作为一个固定端另一端作为一个移动端，其中固定端同壳体固定而移动端同套筒固定。

28．根据权利要求22所述的流体排放装置，其中，假如流体中所含精细微粒的平均尺寸为Φd，而轴的排放口侧端面与其相对面之间的空隙的最小值为δmin，那么它遵循δmin＞Φd。

29．根据权利要求26所述的流体排放装置，其中，在所述电子磁致伸缩件的驱动上添加高频或是超声波振荡。

30．根据权利要求19所述的流体排放装置，其中，所述用于使轴和壳体相对转动的装置是一个烛形电机，并且运送流体的流动通路限定在电机的转子和定子之间。

31．一种流体排放方法，该方法包括：

将单个涂着点所需的排放流体涂层量预先程序化；及

控制排放流体的排放流速，其中排放流速的控制是通过下面的方式实现的，使轴(1002)与容放该轴的套筒(1012)之间有一个轴向的相对位移以便轴与套筒之间的空隙(δ)能够通过该轴向相对位移而改变从而泵室与壳体的排放口(1015)之间的流体阻力能够增大或减小，其中泵室由轴和壳体(1003)或由轴和套筒限定并与外界连通。

32．根据权利要求19所述的流体排放装置，其中，所述套筒包括一个推力板和一个排放喷嘴，其中所述推力板具有一个与轴相对的相对面。

33．根据权利要求32所述的流体排放装置，其中，所述推力板通过轴向驱动装置变形并产生一个轴向相对位移。

34．根据权利要求33所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置是一个放置在壳体侧的电磁线圈。

35．根据权利要求33所述的流体排放装置，其中，所述轴向驱动装置是一个放置在推力板上的光电元件。

36．一种流体排放装置，该装置包括：

一个由第一致动器(2001)直线方向驱动的活塞(2002)；

一个用于容放所述活塞的壳体(2003)，该壳体具有一个进入孔(2006)和一个排放孔(2007)，其中所述进入孔和排放孔用于排放流体并位于壳体内，在壳体与活塞之间形成有一个泵室(2005)，其中该泵室与进入孔和排放孔连通；

一个与所述活塞同心放置的缸体(2008)；及

一个用于使活塞与缸体之间相对转动的第二致动器(2009)，

其中，活塞相对于缸体的直线运动或旋转运动对泵室起到一个抽吸作用，并且第一致动器通过一个电磁无接触电源供给装置在外形上移动或伸缩。

37．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述泵室的容积通过活塞的运动改变。

38．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述第一致动器的一个运转部分和活塞连成一体。

39．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述电源从外部以一种无接触的方式供给到第一致动器。

40．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述第一致动器是一个大型磁致伸缩件。

41．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述用于产生泵的吸入作用或泵的排出作用的流动通路凹槽(2028a,2028b,2030a,2030b)是在壳体和活塞或缸体的相对运动表面上形成的。

42．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述第一致动器的直线运动和所述第二致动器的旋转运动是通过一个电信号同时给予的。

43．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述第二致动器的旋转运动是一个摆动。

44．根据权利要求36所述的流体排放装置，其中，所述第二致动器是一个扫描电机。

45．一种流体排放方法，该方法包括：

通过一个活塞和一个容放该活塞的壳体之间的相对转动打开和关闭流动通路的进入口或排放口，其中所述活塞由一个电子磁致伸缩致动器驱动；及

通过供应电磁无接触电源使电子磁致伸缩致动器在外形上伸张或收缩来排放流体。

46．根据权利要求45所述的流体排放方法，其中，所述电子磁致伸缩致动器由一个大型磁致伸缩件组成。

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