JPH11586A - 改良型スプレー・ノズルで液体被覆を塗布する方法および装置 - Google Patents
改良型スプレー・ノズルで液体被覆を塗布する方法および装置Info
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Abstract
出された、球状または噴霧化した円錐形または渦巻状吹
付パターンの液体被覆材料で、回路基板などの基板を被
覆し、先行技術のシステムの問題および限界を回避する
装置および方法を提供する。 【解決手段】 細長いノズル・チップから分配される液
体被覆材料の球を、加圧空気の噴射を球に方向付けるこ
とによって噴霧化し、回路基板の選択区域に吹き付けら
れる円錐形の渦巻状吹付パターンを形成する。
Description
た、または噴霧化しない吹付パターンとして基板に塗布
することに関する。特に、本発明は、被覆せずに残すべ
き領域に被覆材料を付着させることなく、回路基板のよ
うな基板の所望の領域に被覆材料を選択的に塗布する改
良型の方法および装置に関する。
必要がある回路基板は、揮発溶液中に溶解したアクリ
ル、ポリウレタン、シリコンまたはエポキシ合成樹脂な
ど、相似被覆として知られる防湿絶縁膜で被覆される。
清浄な回路基板に塗布されると、溶液が蒸発するにつ
れ、均一な厚さでピンホールのない絶縁樹脂膜が形成さ
れる。
る絶縁被覆法である。吹付は、液体被覆材料が吹付ノズ
ルを出た後に、液体被覆材料の流れに空気の流れを衝突
させ、噴霧化した吹付パターンを形成する空気吹付、ま
たはノードソン コーポレーションに譲渡され、全体を
参照により本明細書に組み込む米国特許第5,294,459号
で開示されているように、被覆材料が非噴霧化吹付パタ
ーンとして分配される無気吹付に類別することができ
る。
9号の特許に記載されているように、被覆材料を、平坦
な非噴霧パターンとして回路基板に吹き付ける。ノズル
と回路基板との間で、ノズルから放出される平坦なパタ
ーンの面を横切る方向で、相対的な移動を実行する。被
覆せずに残すべき回路基板や回路の構成要素の領域に、
液体皮膜が付着するのが妨げられるよう、ノズルへの被
覆材料の供給は、断続的に中断される。
料の流れに衝突し、吹付ノズルを出た後に材料を噴霧化
し、第5,294,459号の特許で開示されるように、基板に
材料を塗布する有効な手段であることが証明されている
が、回路基板の生産費を上昇させる過剰吹付がまだ多少
ある。無気吹付でも、ノズルから回路基板までの距離に
よって、被覆しないで残すべき領域に被覆材料が被覆さ
れることがある。
けられたノズルから放出された、球状または噴霧化した
円錐形または渦巻状吹付パターンの液体被覆材料で、回
路基板などの基板を被覆し、先行技術のシステムの問題
および限界を回避する装置および方法を提供すること
が、本発明の目的である。
液体被覆材料の球、または細長いノズル・チップを通し
て放出された液体被覆材料の球に、比較的高圧の空気の
噴射を方向付けることによって形成した噴霧化した円錐
形の吹付パターン、またはノズルを通して放出された液
体被覆材料の球に比較的低圧の空気の噴射を方向付ける
ことによって形成した、噴霧化されていない軟渦巻状吹
付パターンで、回路基板などの基板を選択的に被覆す
る、3つの操作モードを有する装置および方法を提供す
ることが、本発明のさらなる目的である。
液体被覆材料の球に、加圧空気の噴射の一部を向け、ノ
ズル・チップに加圧空気の一部を向けて、ノズル・チッ
プを安定化させることが、本発明の別の目的である。
小限に抑え、その結果、始動時の滴下および滴りを最小
限に抑えるか、実質的に除去することが、本発明の別の
目的である。
クを最小限に抑え、その結果、始動時の飛散を最小限に
抑えるか、実質的になくすことが、本発明の別の目的で
ある。
によると、液体被覆材料で基板に吹付被覆するシステム
および方法は、液体被覆材料を供給するための液体送出
通路と加圧空気を供給するための空気送出通路とを含
む。液体吹付装置に取り付けられたノズルは、外側に延
在する細長いノズル・チップ、および液体送出通路と流
れが連絡している通し穴を有する。通り穴の端部に配置
されたノズル・オリフィスは、液体被覆材料を、液体被
覆材料の球として放出する。ノズルは、空気送出通路と
流体連絡している複数の穴を含む。穴はそれぞれ、通し
穴に対して角度をつけて形成されて、加圧空気を細長い
ノズル・チップと、細長いノズル・チップから放出され
る液体被覆材料の球の外周との両方に向け、液体被覆材
料を、噴霧化した円錐形の渦巻状吹付パターンに形成す
る。液体吹付装置の空気送出通路を断続的に開閉するた
めに、液体吹付装置には弁制御装置が接続され、これに
よって、ノズル・オリフィスから放出される液体被覆材
料の球は、噴霧化した円錐形の渦巻状吹付パターンの形
か、球状の液体被覆材料の形で、基板に塗布される。
実施形態のシステムおよび方法を、細長いノズル・チッ
プを付けずに作成したノズルと一緒に使用することがで
きる。
ンを非圧力補助操作モードで操作する場合、吹付ノズル
に供給される加圧空気は、排気口に転換される。
助操作モードで吹付ガンの操作を開始する時に、吹付ノ
ズルに供給される加圧空気は流体緩衝システムと反応す
る。本発明の現在好ましい実施形態の構造、操作および
利点は、添付図面と組み合わせて以下の説明を考察する
ことにより、さらに明白になる。
板を、防湿絶縁材料で選択的に被覆する被覆システム1
0が図示されている。被覆システム10は、ノズル・ア
センブリ14を取り付けた円筒形の延長部(すなわち、
バレル)12を有する吹付ガン(図示せず)を含む。吹
付ガン、空気源および被覆材料源を含む被覆システム1
0の全体的な構造は、本質的に本発明の一部を形成せ
ず、本明細書では簡単にしか説明しない。ノズル・アセ
ンブリ14は、たとえば米国特許第5,294,459号で開示
されている吹付ガンなどの吹付ガンの延長部のねじ付き
端部などに取り付けることができた。この特許は、全体
として参照によって本明細書に組み込む。吹付ガンは、
吹付ガンのx、yおよびz軸の動きを制御する従来から
のロボットによって操作される。
を収容する通し穴16を有する。通し穴16は、加圧被
覆材料20の源(図示せず)に接続される(図2参
照)。被覆材料は、粘度範囲が約10cps(センチポ
アズ)ないし約1000cpsの多種多様な材料を含
む。本発明は、溶剤がないか、または溶剤の割合が低い
相似材料とともに使用すると、最も有利である。しか
し、業界で周知の典型的な割合の溶剤を有する相似被覆
材料とともに本発明を使用することは、本発明の条件に
入る。適宜、他のタイプの液体または粘性材料を吹き付
けることも、本発明の範囲内である。
端で通し穴16に導入され、弁軸18の外側に沿って、
延長部12の出口端22を通って流れる。弁軸18の下
端は、先細りで、通し穴16の下端で、円筒形延長部1
2の出口端22に隣接して形成された座ぐり内に配置さ
れた弁座24と嵌合するよう形成することが好ましい。
弁軸18は、図1に示すように、下端が弁座24と嵌合
せず、弁座の放出口28を開放する引っ込んだ開位置
と、弁軸18の下端が座24と嵌合して、放出口28を
遮断する延長した閉位置との間で往復する。放出口28
の開閉は、回路基板などの基板11上に付着させるた
め、通し穴16から出てノズル・アセンブリ14へと入
る被覆材料の放出を制御する。
4は、垂直中心線36を中心とする段付き通し穴34を
有するノズル支持体32を含む。通し穴34は、延長部
12の下端にある外ねじと噛み合う上部ねじ付き穴区画
38を有する。通し穴34は、ねじ付き穴区画38の下
で、外側に傾斜した直円錐形表面42によってこれに接
合する第2穴区画40を有する。第2穴区画40は、図
1で図示するように、座24と嵌合して、ノズル・アセ
ンブリ14と円筒形延長部12との間に流体密封材を形
成するOリングなどのシールを担持する。通し穴34
は、第2穴区画40と、ノズル支持体32の出口端50
に隣接して配置された座ぐり48との間に、第3穴区画
46を有する。
に配置された空気入口穴52を有する。入口穴52は、
空気線56に接続された入口区画54を有する。空気線
56は、電磁弁で作動する弁66などの制御装置の出口
64に接続される。弁66は、空気線68によって、通
常は空気である加圧気体の源に接続される。外部制御装
置(図示せず)による弁の開閉が、ノズル支持体32か
ら放出される被覆材料に衝突する空気の噴射を制御す
る。入口52は、ノズル支持体32の出口端50で、輪
形の出口開口部74と接続する。
32の出口端50に配置され、図1に示すように、ノズ
ルアセンブリ14のねじ付き下端にねじで固定されたノ
ズル・ナット77で、ノズル支持体に取り外し可能な状
態で固定された吹付ノズル76を含む。図1、図2およ
び図3を参照すると、吹付ノズル76が詳細に図示され
ている。吹付ノズル76は、第1すなわち上面80で形
成された一方側と、上面から間隔をあけた第2すなわち
下面82で形成された反対側とを有する環状板78であ
る。ボス84が、上面80から外側に延在し、ノズル・
ヘッド86が、ボス84と同心円の下面82から外側に
延在する。通し穴88は、放出口90を有するノズル・
ヘッド86とボス(すなわち突起部)84との間で、吹
付ノズル76内に形成される。吹付ノズル76は、ボス
84が通し穴34の座ぐり48内に延在するように、ノ
ズル支持体32の出口端50に突き当てて取り付けられ
る。通し穴88の入口端92は、通し穴88の縦軸94
に対して半径方向内側に先細りの側壁を付けて形成さ
れ、おおむね直円錐形を有する。環状のV字溝96が、
吹付ノズル76の上面80に形成され、下面82に向か
って内向きに延在する。溝96は、出口74と流体連絡
する。図2および図3で示すように、縦軸102を有す
る12個の空気噴射穴100が、環状板78に形成され
る。穴100は、環状溝96と交差する入口開口部10
3、および30度の間隔で下面82と交差する出口開口
部105を有する。好ましい実施形態では、穴100
は、約0.013インチ(13ミル)ないし約0.02
4インチ(24ミル)の直径を有する。図3で示すよう
に、各空気噴射穴100を通る縦軸は、通し穴88の縦
軸94に対して約30度の角度「a」で形成することが
好ましい。しかし、異なるサイズのノズル・チップ86
に対応するため、角度「a」を変更することは、本発明
の条件内である。また、図示された実施形態は、12個
の等間隔の噴射穴100を用いて述べているが、図6に
示すように、6個以上の等間隔の噴射穴100を使用す
ることも、本発明の条件内である。
ッド86は、入口端106および出口端108を有する
管104で構成された細長いノズル・チップ87を有
し、通し穴88内に取り付けられ、ろう付けなどの従来
通りの手段で、通し穴内に固定される。管104の入口
端106は、入口端94と通し穴88の交差部に延在す
ることが好ましい。出口端108は、ノズル・ヘッド8
6の放出口90から外側に延在し、ノズル・オリフィス
107で終了する。好ましい実施形態では、管104
は、放出口90から約0.250インチないし約1.0
インチの距離延在する。直径約0.008インチないし
約0.050インチの管を通って延在する穴は、ノズル
・オリフィス107で終了する。管104は、吹付ノズ
ル76の穴88内に取り付けられるよう図示されている
が、管104を有するノズル76を一体要素として製造
することも、本発明の条件内である。
れぞれを通る縦軸102は、放出端90から外側に突き
出す管104の一部と、管の出口端108から放出され
る被覆材料20の球112との両方と交差するような角
度をとる。噴射穴100からの空気流は、管104に対
して方向付けられて、管を安定させ、その振動を軽減す
る。以下で詳細に検討するように、等間隔の空気噴射穴
100のそれぞれを通過する空気の噴射は、被覆材料2
0の球112の外側に衝突して、被覆材料を噴霧化し、
これによって、噴霧化した被覆材料は、基板11に付着
するよう円錐形の吹付パターンを形成する。さらに、空
気の噴射によって、噴霧化した被覆材料は、円錐形吹付
パターン内で渦巻状になる。出口90から突き出す管1
04の区画の長さに応じて、穴88を通して延在する軸
94に対する軸102の角度を増減し、細長いノズル・
チップ87および球112に衝突する空気流の割合を制
御することができる。また、必要に応じて、通し穴88
を通る軸94からの噴射穴100の出口105の間隔を
増減させて、細長いノズル・チップ87および球112
に衝突する空気流の割合を、さらに制御することができ
る。
から、ノズル・アセンブリ14まで延在し、ノズル・ア
センブリ14は延長部12内の通し穴16、弁座24の
放出口28、ノズル・アセンブリ14内の通し穴34、
およびオリフィス107で終了する細長いノズル・チッ
プ87を通る穴を含む。この流路を通る被覆材料の流れ
は、弁座24の放出口28に対して引っ込んだ開位置
と、放出口28に対して閉じた延長位置との間で移動す
る弁軸18によって制御される。
覆材料20を吹き付けるのに使用され、被覆せずに残し
ておく領域に被覆材料を塗布せずに、回路基板の選択的
区域に被覆材料を塗布するため、2つの操作モードを有
する。細長いノズル・チップ87のノズル・オリフィス
107から放出される被覆材料の球に空気噴射を方向付
ける本発明の第1モードでは、高品質でピンホールがな
く、約0.5ミル(0.0005インチ)ないし約5ミ
ル(0.005インチ)の材料の薄膜を、基板11に塗
布することができる。空気噴射を止めた本発明の第2モ
ードでは、約5ミルないし約10ミルの球状材料皮膜
を、基板11に塗布することができる。
空気の噴射を空気穴100に方向付ける。次に、弁軸1
8を、弁座24の放出口28に対して延長した閉位置か
ら、放出口28に対して引っ込んだ開位置に移動させる
ことにより、液体被覆材料の流れを開始する。次に、液
体の被覆材料は、源(図示せず)から延長部12の通し
穴16に入り、弁座24の放出口28を通り、ノズル・
アセンブリ14の通し穴34を通り、管104を通っ
て、被覆材料の球112として細長いノズル・チップ8
7のノズル・オリフィス107から出る。第1モード
で、円筒形延長部12に分配される液体被覆材料の圧力
は、約5psi(ポンド/平方インチ)ないし約60p
siで、約10psiないし30psiが好ましい。空
気の噴射は、細長いノズル・チップ87のノズル・オリ
フィス107から放出される被覆材料の球112の外周
に、ほぼ正接方向で衝突し、液体被覆材料を小滴に破壊
して、図1に示すように、ほぼ円錐形の形状を有する噴
霧化したスプレーを形成する。第1操作モードでは、空
気は約10psiないし約70psiの圧力で送出さ
れ、これは約10psiないし約20psiが好まし
い。噴霧化したスプレーは、ノズルから放出された液体
材料の球に、空気穴100からの加圧空気の噴射が反対
側から衝突する方向のために、円錐形の内部で渦を巻く
傾向があり、これによって基板上の皮膜の密度が高くな
る。通常、被覆材料20の塗膜中、基板11は静止位置
に保持され、吹付ガンを取り付けたロボットが、ガンを
予めプログラムされたパターンで移動させる。本発明の
特定の利点は、ロボットがz軸方向に移動でき、したが
って管104の端部108を回路基板に非常に近く、つ
まり基板11から約0.250インチないし約1.0イ
ンチに位置することができ、したがって噴霧化した円錐
形の吹付パターンを厳格に制御し、回路基板11の縁付
近や、基板の上面110に取り付けられた回路構成要素
109に塗布することができることである。第1操作モ
ードは、回路基板の一般的な吹付に有効であるが、円錐
形の吹付パターンによって、小さいが明瞭な吹付過剰や
飛沫が生じることがあり、縁沿い、または被覆せずに残
す領域(通常、スイッチなどの回路構成要素を有する領
域)のすぐ近傍で被覆材料を吹き付ける場合には、空気
を衝突させることができない。
材料を非噴霧状の球112として塗布する第2操作モー
ドを使用する。第2操作モードでは、被覆材料を、約3
0psiないし約60psiの圧力で円筒形延長部12
に送出する。本発明の特定の利点は、ロボットが管10
4の端部108を、回路基板11の非常に近くに移動で
きることである。たとえば、回路要素109が、図4に
示すように、回路基板11の上面110から上方向に突
き出している場合、被覆材料とまったく接触せずに、回
路要素のすぐ隣に被覆材料の球112を塗布できるよ
う、管104を基板の非常に近くに配置することができ
る。次に、管が要素109と干渉せずに、要素を横切っ
て移動できるよう、ロボットは、管104の端部108
を上昇させて表面110から離すことができる。選択し
て塗布する場合は、球112を、回路基板11の縁に沿
って塗布することもできる。
は、ロボットで自動制御できる吹付ガンに使用すること
になっていることが理解できる。回路基板の一部が絶縁
皮膜を必要とする場合は、第1モードを操作して、好ま
しくは約0.5ミルないし約5ミルの厚さを有する噴霧
化した絶縁材料皮膜を塗布することが好ましい。しか
し、吹き付ける区域が、被覆せずに残すべき領域のすぐ
隣にある場合は、常に、システムを第2モードに切り替
え、噴霧化していない被覆材料の球を塗布する。第2モ
ードからの皮膜は、所望の厚さより厚く、つまり約5ミ
ルないし約10ミルあるが、これは通常、制限された小
さい区域にしか塗布されず、全体的な被覆プロセスは経
済的である。
ように、吹付ノズル76を吹付ノズル120と交換す
る。これはノズル76と同一であるが、ノズル・ヘッド
87からの細長いノズル・チップ87が削除される。被
覆システム10は、第1の実施形態で述べたように吹付
ノズル120を操作するが、ただし、被覆材料は通し穴
88’を通り、ノズル・ヘッド86’の放出口90’か
ら放出される。第1の実施形態と同様、空気噴射は、ノ
ズル・ヘッド86’から放出される被覆材料の球の外周
に、ほぼ正接方向の空気穴100’を通るよう方向付け
られる。本明細書全体で、ダッシュ記号付きの数字は、
ダッシュなしの同じ数字が表す構造的要素とほぼ等しい
構造的要素を表す。
きたが、所望のタイプの気体を使用することも、本発明
の条件内である。
作モードで操作可能であり、第1モードは、円錐形の噴
霧化した被覆材料のスプレーを分配し、第2モードは、
噴霧化していない被覆材料を分配して、回路基板などの
基板上に、相似(たとえば保護)皮膜を選択的に分配す
る。
場合は、伝達効率が可能な限り高いことが重要で、回路
基板の構成要素に隣接して被覆材料を塗布することに関
する困難がある。
ステム10を提供することが、本発明の目的である。
追加の第3操作モードで操作することができ、3つの操
作モードのいずれにも(1つの基板の被覆中に)迅速に
切り替えることができる。
ードで基板上に生成した被覆材料のパターンを示す。吹
付ガン(図示せず)が、基板の表面に沿って直線状に移
動するにつれ、第1位置130(実線で図示)から第2
位置130’(点線で図示)まで、完全に塗り込められ
た円形パターンの被覆材料が塗布される。上記で検討し
たように、第1(噴霧化)モードは、少なくとも10p
siの空気圧で開始するのが適切である。
表面に沿って直線状に移動するにつれ、被覆材料の球が
基板上に塗布される。
ないし10psiの範囲の空気圧が提供され、これは、
基板上の一連の選択位置に被覆材料を方向付けるが、そ
れを噴霧化しないのに十分な圧力である。
に、第3(軟渦巻)モードで吹付ガンを操作した結果生
じる皮膜パターンを示す。その結果、吹付ノズル76の
中心線36を中心とした、被覆材料の小さく塗り込めら
れた円132の被覆パターンが生じる。被覆材料の通路
を点線で示す。この結果、基板上に、中空の区域がある
ドーナツ形の被覆区域が生じる。
で図示)から、第1位置からずれた第2位置134’
(点線で図示)まで基板の表面に沿って直線状に移動し
た場合に、第3(軟渦巻)操作モードで生じる結果を示
す。吹付ガンを基板の表面に沿って移動させる速度に応
じて、これは基板上に、被覆材料のシヌソイド・ループ
すなわち重複したループ(軟渦巻)のパターンをもたら
す。このように軟渦巻状に(第3モードで)被覆材料を
塗布すると、被服材料が噴霧化せずに100%の伝達効
率を呈し、これは、回路基板表面上の構成要素の隣に被
覆材料を塗布する場合に、おおむね好ましい。第3(軟
渦巻)操作モードで基板上に付着した被覆材料のパター
ンは、1990年11月13日に発効された共同所有の
米国特許第4,969,602号および1993年3月16日に
発効された共同所有の米国特許第5,194,115号のノズル
で生成される接着剤の渦巻パターンに匹敵する。
テムについて述べてきた。つまり、被覆材料を噴霧化し
た円錐形の吹付パターンとして基板に塗布する第1圧力
補助(少なくとも10psi)モードと、被覆材料の球
を基板に塗布する第2非加圧モードと、被覆材料を噴霧
化せず、軟渦巻パターンで基板に塗布する第3圧力補助
(少なくとも4psiで10psi未満)モードであ
る。この3つのモードを選択的に開始して、1枚の基板
の被覆中に使用し、基板の選択区域に無駄なく高度に相
似の皮膜を付着させることができ、したがって被覆材料
に伴う費用が最小限に抑えられる。3つのモードのうち
いずれか一つで操作した吹付ガンで、基板の様々な区域
を被覆することができる。
たような、下端が弁座24と嵌合しない引っ込んだ開位
置と、弁軸18の下端が座24と嵌合して放出口28を
遮断する延長した閉位置との間で往復する。
に被覆材料の残留量がある。その後、放出口28を開放
すると(つまり弁軸18を、弁座24から離すと)、始
動時に吹付ノズル76が被覆材料を滴下することが観察
されている。
最小限に抑えることが、本発明の目的である。
座のすぐ近傍に配置され、したがって通し穴に残る被覆
材料の体積が最小限に抑えられ、その結果、その後の始
動中に、滴下が最小限になるか、なくなる。
システム140の該当部分を示す。被覆システム140
と被覆システム10との特定の共通要素は、図面の明快
さを期して、被覆システム10に関連する数字(カッコ
内)を参照番号とする。
延長部(すなわちバレル)144(12に相当)の端部
に配置され、その一体部品である。吹付ノズル142
は、出口開口部(105)で終了する空気噴射穴(10
0)を有し、入口端(92)、通し穴(88)および放
出口(90)を有し、吹付ノズル76および87に関し
て上述した方法で、管(104)を設けることができ
る。以下の説明では、吹付ノズル142は吹付ノズル7
6と同じである。
円筒形部材146がバレル144内に配置され、弁軸1
48(18に相当)が円筒形部材146内に配置され
る。円筒形部材146は、流体の送出通路の働きをする
通し穴150(16に相当)を有する。弁座152(2
4に相当)は、円筒形部材146の端部に配置される。
44、弁座152および吹付ノズル142はすべて、縦
の中心線156(36に相当)を中心とする同心状であ
る。
ように、下端が弁座152から離れて放出口154(2
8に相当)を開放する引っ込んだ開位置と、弁軸148
の下端が弁座152と嵌合して、放出口154を遮断す
る延長した閉位置(図示せず)との間で往復運動する。
放出口154の開閉が、回路基板などの基板11に付着
させるために液体送出通路154を通って吹付ノズル1
42へ至る吹付材料の流れを制御する。この実施形態で
は、ろう付けなどで、ボール158を弁軸148の下端
に取り付け、弁軸148が延長した閉位置で、弁座15
2の放出口154に対して弁軸148を密閉する。
含む被覆システム140の全体的な構造は、本質的に、
本発明の一部を形成せず、本明細書では簡潔に述べるに
とどめる。吹付ガンは、吹付ガンのx、yおよびz軸の
動作を制御する従来通りのロボットによって操作され
る。
吹付ノズル142を、弁座152にすぐ隣接して配置
し、したがって弁座152と吹付ノズル142との間の
体積に蓄積する残留被覆材料を基本的になくす。吹付ノ
ズル142は、弁座152の下面にある対応する座ぐり
(48)にはまるボス(84)を、上面(80)上に有
する。吹付ノズル142と弁座152との間に良好な密
閉を確保するため、吹付ノズル142の上面と弁座15
2の下面との間に、ワッシャ160を配置する。ワッシ
ャ160は、吹付ノズル142の上面にあるボスの周囲
にぴったりはまるのに十分な大きさの内径を有し、外径
は、空気噴射穴(100)の入口開口部(103)を遮
断しないよう、十分に小さい。
出通路162(52に対応)が、円筒形部材146の外
面とバレル144の内面との間に形成される。空気通路
162の上端は密封される。空気送出通路162の下端
は、吹付ノズル142の空気噴射穴(100)と流体連
絡する。上記のような適切な源(図示せず)から、バレ
ル144を通って延在する空気入口164を通って空気
通路162へと、加圧空気が空気通路に提供され、した
がって、被覆システム140は、本明細書で述べる3つ
の操作モードのいずれでも操作することができる。
ード)、加圧空気を提供しなかったりする(第2操作モ
ード)など、様々な操作モードで作動する被覆システム
について、以上で説明した。空気圧を提供するモードの
開始時には、最大で所望の流量の約6倍にもなる開始時
圧力スパイクがあることが観察されている。その結果、
基板上に望ましくない被覆材料の飛散をもたらすことが
ある。
始時に生じる圧力スパイクという、上述した問題を示す
グラフである。x軸は時間、y軸は圧力である。このグ
ラフ170は、吹付ガンにt0での初期圧力0psiか
ら10ミリ秒(10ms)後に、25単位(たとえば2
5psi)の空気圧力を提供することが望ましいことを
示す。線172で描かれたように、圧力スパイクは10
msで開始し、10msから約27msの間の間隔で、
125psi以上まで上昇し続ける。ここで、27ms
と約35msの間で、圧力は所望の25psiの流量に
安定し、圧力補助モード(つまり第1の噴霧化モード)
で吹付ガンを操作する。したがって、開始時の圧力スパ
イクがあり、これは開始時から15ms続き、所望の流
量の約6倍までになることがあるのは明白である。その
結果、基板に望ましくない被覆材料の飛散が生じる。必
要とされるのは、圧力補助操作モードの開始時に、軟開
始を提供する技術である。
圧力スパイクを大幅に減少させるか、除去することが、
本発明の目的である。
向付けられる空気流(圧力)は、非被覆モード(または
第2の非加圧、非噴霧化球状被覆モード)では、弁によ
って排気口に向けられ、したがって被覆材料の分配を開
始するか、圧力補助操作モード(つまり上述した圧力補
助操作モードまたは第3軟渦巻操作モード)を開始して
も、静圧から動圧への変化は生じない。圧力補助モード
を実行可能にすると、弁は、単純に空気流を排気口では
なく被覆ガンに方向付け直す。
174を示し、ここで、吹付ガンに方向付けられる空気
流(圧力)は、弁176によって、非被覆モード(また
は第2の非加圧、非噴霧化球状被覆モード)で線178
上を排気口に方向付けられ、したがって圧力補助操作モ
ードが開始しても、静圧から動圧への変化は生じない。
圧力補助モードを実行可能にすると、弁176は、単純
に出口64(図1参照)を通って被覆ガンに至る空気流
を、排気口178ではなく線56(図1参照)に方向付
け直す。弁176は、電磁弁で起動する弁が適切であ
り、空気線68によって、通常は空気である加圧気体の
源に接続される。外部制御装置(図示せず)による弁1
76の開閉は、ノズル(76、142)から放出される
被覆材料に衝突する空気噴射を制御する。
給源182から線56を通って吹き付けガンへの空気流
を切り換えた場合に、圧力スパイクを除去する軟開始技
術の別の実施形態180を示す。通常、以下の主要な構
成要素および構造を有する流体緩衝システムが設けられ
る。
内に配置される。ばね188が、ピストン184の頂部
に配置され、棒190がピストン184の下面から延在
する。棒190の(図示方向で)下端は、弁座194の
オリフィスの入口側に突き当たって密閉するような形
(たとえば先細り)であると適切である。棒190は、
弁座192に対して「閉」位置で図示され、ピストン1
84に(図示方向で)下向きに閉じる力をかけるばね1
88によって、閉位置方向にバイアスがかかる。線56
は、弁座192の出口側に接続される。
気調整器194によって調整され、線196を通って、
弁座に隣接するチャンバ198に提供される。この方法
で、棒190が「開」位置(図示せず)にあると、加圧
気体の源182からの調整済みの加圧空気は、線56を
通って吹付ガンに流れることができる。
184の底側に十分な空気圧力をかけて、ばね188の
閉じる力を克服するような何らかの適切な方法で、開位
置への上方向に移動する。そのため、電磁弁200は、
加圧気体の源182から非調整の(調整器194で調整
する前の)空気圧力を受け、電磁弁200の出口は、線
202を介して、円筒形チャンバ186のピストン18
4の下の部分に接続する。電磁弁200は、弁66の開
閉を制御するのと同様の方法(つまり、図示されていな
い外部制御装置)で、オン(開)およびオフ(閉)に切
り換えられる。ピストン184の上方向のストローク
は、円筒形チャンバ186の頂部に入ってピストン18
4の上面に作用するつまみねじなどの止めねじ204に
よって制限される。
以下の方法で減衰される。円筒形チャンバ186のピス
トン184頂部の部分は、油溜め206から供給される
作動油などの流体(図示せず)で満たされる。油溜め2
06は、線208を介して流量制御弁(オリフィス)2
10を通り、流量制御弁210からは線212を介して
チャンバ186に接続される。減衰は、チャンバ186
と油溜め206との間の油の前後の自由な流れを制限す
る流量制御弁210によって実行される。流量制御弁2
10は、ピストン184の動作にかかる減衰の量を制御
するよう、調節可能である。
すると、無調整の空気圧力がピストン184および棒1
90を開位置に移動させ、調整済みの空気圧が、線56
を介して吹付ガンに提供されて、圧力遷移は、ピストン
184が上昇するにつれ、流量制御弁210を通って移
動する油の減衰メカニズムによって吸収され、したがっ
て、圧力補助モードで吹付ガンを操作すると、上述した
圧力遷移と飛散が回避される。
始時に発生する圧力スパイクという上述の問題が克服さ
れる、実施形態174または180の軟開始技術を使用
することによって達成された結果を示すグラフである。
図11と同様に、x軸は時間、y軸は圧力である。この
グラフ210(170に相当)は、吹付ガンにt0での
初期圧力0psiから10ミリ秒(10ms)後に、2
5単位(たとえば25psi)の空気圧力を提供するこ
とが望ましいことを示す。線212(172に相当)で
描かれたように、圧力は、10msから約18msの間
の間隔で、所望の例証的な25psiまで滑らかに上昇
し、圧力補助モード(たとえば第1の噴霧化モード)で
吹付ガンを操作する。したがって、開始時の圧力スパイ
クと、それに伴う始動時の被覆材料の飛散とを生じる問
題が、完全に除去されないまでも、大幅に軽減される。
領域を被覆せず、液体被覆材料で回路基板の選択区域を
被覆し、上述した目的、手段および利点を満足する装置
および方法が提供されたことが明らかである。本発明の
第1の実施形態の第1操作モードでは、空気の噴射を球
に方向付けることによって、細長いノズル・チップから
分配される液体被覆材料の球を噴霧化し、過剰吹付が重
大な懸念とならない回路基板の選択区域に吹き付けられ
る円錐形の渦巻状吹付パターンを形成する。第2のモー
ドでは、細長いノズル・チップを通して分配される液体
被覆材料の噴霧化していない球を、過剰吹付が許容され
ない回路基板の選択区域に塗布する。本発明の第2の実
施形態では、細長いノズル・チップのないノズルから液
体被覆材料の球を分配し、空気の噴射を球に方向付け
て、過剰吹付が重大な懸念とならない回路基板の選択区
域に吹き付けられる円錐形の渦巻状吹付パターンを形成
することにより、第1モードを操作する。第2の実施形
態の第2モードでは、細長いノズル・チップがないノズ
ルから分配される液体被覆材料の球を、過剰吹付が許容
されない回路基板の選択区域に塗布する。
述べてきたが、当業者には、上記に鑑みて変更例が明白
である。したがって、本発明は、そのような代替方法、
修正および変形を、添付の特許請求の範囲の精神および
広い範囲内に入るものとする。
ノズルを有する被覆システムの部分断面側面図である。
噴霧化した円錐形の渦巻状パターンとして塗布される被
覆材料の帯と、被覆システムを第2モードで操作した場
合に塗布される被覆材料の球とを有する回路基板の上面
図である。
ている吹付ノズルの第2の実施形態である。
ある。
板に塗布した被覆材料のパターンの図である。
板に塗布した被覆パターンのパターンの図である。
板に塗布した被覆パターンのパターンの図である。
部の断面図である。
を示すグラフである。
ある。
図である。
ンを操作する場合の、空気の蓄積を表すグラフである。
Claims (10)
- 【請求項1】 基板に液体被覆材料を吹付被覆するシス
テムで、 液体被覆材料を提供する液体送出通路と加圧空気を供給
する空気送出通路を有する液体吹付装置と、 外側に延在する細長いノズル・チップを有し、ノズル・
オリフィスを有する前記液体送出通路と流体連絡した通
し穴を有し、該ノズル・オリフィスは前記通し穴の端部
に配置され、前記液体被覆材料を液体被覆材料の球とし
て放出する、前記液体吹付装置に取り付けられたノズル
と、前記ノズルは、前記空気送出通路と流体連絡する複
数の空気穴を含み、前記細長いノズル・チップから放出
された液体被覆材料の前記球の外周に加圧空気を向け
て、前記液体被覆材料を噴霧化した吹付パターンにし、 前記吹付装置の前記空気送出通路を断続的に開閉するた
めに、前記液体吹付装置に、動作可能な状態で接続した
制御装置とを備え、これによって前記ノズル・オリフィ
スから放出される液体被覆材料の前記球が、噴霧化した
吹付パターンもしくは前記液体の球として、前記基板に
塗布されることを特徴とするシステム。 - 【請求項2】 前記ノズルには、前記空気送出通路と流
体連絡する少なくとも6個の穴が形成され、前記空気穴
は、前記通し穴に対して角度をつけて形成されることを
特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 【請求項3】 前記ノズルに、前記空気送出通路と流体
接続した少なくとも12個の空気穴が形成されることを
特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記細長いノズル・チップが、前記ノズ
ルから外側に延在する管を含み、前記管は、一方端に配
置された前記ノズル・オリフィスを有し、前記液体被覆
材料を液体被覆材料の球として放出することを特徴とす
る請求項2に記載のシステム。 - 【請求項5】 前記ノズルが、 一方側に第1面を有し、第2の反対側に外側に延在する
ノズル・ヘッドを有する第2面を有する環状板を備え、
前記板は、前記一方側と前記ノズル・ヘッドとの間に延
在して前記管を受ける通し穴を有し、 前記板に、前記第1面と前記第2面との間に延在する前
記空気穴が形成されたことを特徴とする請求項2に記載
のシステム。 - 【請求項6】 液体被覆材料を基板に塗布する方法で、 液体吹付装置の液体送出通路を通して液体被覆材料を供
給し、前記液体吹付装置の空気送出通路に加圧空気を供
給するステップと、 前記液体送出通路からの前記液体被覆材料を、前記吹付
装置に取付られたノズルと前記ノズルから外側に延在す
る細長いノズル・チップとを通って延在する通し穴の中
に方向付けるステップと、前記液体被覆材料を、液体被
覆材料の球としてノズル・オリフィスから放出するため
に、前記通し穴は前記ノズル・オリフィスで終了し、 前記空気送出通路からの前記加圧空気を、前記ノズル内
に形成された複数の空気穴の中に選択的に方向付けて、
該液体吹付装置を3つの操作モードで実行するステップ
とを備え、 第1圧力で前記空気穴を通って流れる加圧空気が、液体
被覆材料の前記球の該外周に方向付けられて、基板に付
着させるために、噴霧化した液体被覆材料の吹付パター
ンを形成する第1操作モードと、 前記空気穴を通って空気が流れず、前記液体被覆材料が
球として塗布される第2操作モードと、 該第1圧力より低い第2圧力で前記空気穴を通って流れ
る加圧空気が、液体被覆材料の前記球の外周に方向付け
られて、基板に付着させるために、噴霧化していない液
体被覆材料の吹付パターンを形成する第3操作モードで
あることを特徴とする方法。 - 【請求項7】 該第1圧力が10psiより大きく、該
第2圧力が4psiと10psiとの間であることを特
徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記液体被覆材料が相似被覆材料で、前
記基板が回路基板であることを特徴とする請求項6に記
載の方法。 - 【請求項9】 該第1および該第3操作モードで、前記
加圧空気を、液体被覆材料の前記球の前記外周に方向付
け、噴霧化された液体被覆材料の円錐形の渦巻状吹付パ
ターンを形成するステップを含むことを特徴とする請求
項6に記載の方法。 - 【請求項10】 液体被覆材料を基板に塗布する方法
で、 液体吹付装置の液体送出通路を通して液体被覆材料を供
給し、前記液体吹付装置の空気送出通路に加圧空気の供
給源からの加圧空気を供給するステップと、 前記液体送出通路からの前記液体被覆材料を、前記吹付
装置に取付られたノズルと前記ノズルから外側に延在す
る細長いノズル・チップとを通って延在する通し穴の中
に方向付けるステップと、前記通し穴は前記液体被覆材
料を、液体被覆材料の球としてノズル・オリフィスから
放出するために、前記ノズル・オリフィスで終了し、さ
らに、 前記空気送出通路からの前記加圧空気を、前記ノズル内
に形成された複数の空気穴の中に方向付けて、液体吹付
装置を少なくとも2つの操作モードで実行するステップ
とを備え、 加圧空気が前記空気穴を通って流れ、液体被覆材料の前
記球の該外周に方向付けられる少なくとも一つの圧力補
助操作モードと、 空気が前記空気穴を通って流れない非圧力補助モード
と、 少なくとも2つの操作モードのそれぞれで、前記液体吹
付装置の前記空気送出通路を断続的に開閉し、それによ
って前記ノズル・オリフィスから放出される液体被覆材
料の前記球が、噴霧化した吹付パターン、噴霧化してい
ない吹付パターンまたは球として前記基板に塗布される
ステップと、 さらに、 加圧空気の該供給源と前記液体吹付装置の該空気送出通
路との間の線に流体緩衝システムを配置するステップと
を備えることを特徴取るむ方法。
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