СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ТОЧНОЙ ПОДАЧИ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛИЧЕСТВ ВЯЗКОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ К УСТРОЙСТВУ ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2016 года по МПК G01F11/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к подаче вязкой текучей среды к распределителю текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Существует множество ситуаций, в которых желательно распределять малые управляемые количества текучей среды в конкретном местоположении. Одним примером является распределение адгезива в автоматизированной производственной линии, такое как распределение долей миллилитра отверждаемого ультрафиолетом адгезива к основанию иглы гиподермического узла, где адгезив отверждается для того, чтобы удерживать иглу на месте в пластмассовой основе. Существует множество других ситуаций, в которых малые управляемые количества текучей среды требуется распределять очень точно.

[0003] В производственной среде желательно иметь как можно меньше прерываний работы автоматизированной сборочной линии. Одно прерывание работы происходит, когда распределитель текучей среды должен быть снова наполнен или заменен; линия должна быть остановлена, распределитель текучей среды должен быть удален, а на его место должен быть помещен полный распределитель. Многие сборочные линии используют несколько распределителей текучей среды, каждый из которых должен содержать текучую среду. Эта ситуация приводит к потребности достаточно часто останавливать производство для того, чтобы заменить пустые распределители текучей среды. Таким образом, желательно проектировать систему распределения текучей среды так, чтобы она позволяла заменять распределители текучей среды как можно быстрее.

[0004] Адгезивы распределяются шприцами в различных производственных операциях. Желательно предварительно наполнять шприцы известным объемом текучей среды на производственном участке, отдельном от операции распределения текучей среды. Таким образом, по мере того, как шприцы опустошаются на операции распределения текучей среды, они могут быть быстро и легко заменены соответствующим образом наполненными шприцами. Кроме того, когда в одной системе используется множество раздаточных устройств и все шприцы предварительно заполняются одним и тем же количеством текучей среды, они все опустошаются в одно и то же время; это позволяет свести время простоя для перезагрузки к одной остановке производственной линии. Это возможно благодаря использованию шагового двигателя, а также тому, что все шприцы заполняются на одну и ту же высоту (объем). Результатом является сокращение времени простоя производства и сокращение отходов текучей среды из-за не полностью израсходованных шприцев.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В целом, один аспект настоящего изобретения описывает систему для точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды. Система включает в себя наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, выполненную с возможностью содержать текучую среду, подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может быть перемещен в пределах полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости, структуру, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, устройство, которое автоматически перемещает плунжер так, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры, структуру, взаимно соединяющую по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, и контроллер, который автоматически управляет работой устройства, которое перемещает плунжер для того, чтобы выдавать заданное количество текучей среды из наполнительной камеры в устройства подачи текучей среды. Устройства подачи текучей среды могут содержать шприцы, а текучая среда может быть адгезивом, который будет выдаваться из шприцев. Система может дополнительно содержать шприцевую стойку с местами для одного или более шприцев. Шприцевая стойка конструируется и выполняется так, чтобы удерживать с возможностью освобождения множество наполняемых шприцев, и имеет люэр-активируемый клапан, связанный с каждым местом для шприца. Шприцевая стойка может иметь корпус и множество люэр-активируемых клапанов в корпусе, находящихся в сообщении по текучей среде с проходом для текучей среды в корпусе, который завершается двумя раздельными отверстиями в корпусе, одно из которых используется в качестве впуска текучей среды, а другое используется в качестве выпуска текучей среды.

[0006] Система может дополнительно содержать вспомогательное средство на сжатом воздухе для передачи текучей среды из резервуара в наполнительную камеру. Устройство, которое перемещает плунжер, может включать в себя шаговый двигатель с выходным валом, который выполнен с возможностью механического соединения с плунжером. Система может дополнительно включать в себя систему клапанов, используемую для того, чтобы выборочно подавать и прекращать поток жидкости в наполнительную камеру и из нее, причем контроллер также автоматически управляет работой некоторых или всех клапанов системы клапанов. Плунжер может образовывать корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который располагается в полости наполнительной камеры, проход в корпусе плунжера, который начинается удаленно от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения, и выборочно действующий клапан в проходе, который может быть открыт для стравливания воздуха из полости. Выборочно действующий клапан может быть люэр-активируемым клапаном. Плунжер может образовывать разъемное соединение на его ближнем конце, которое выполнено с возможностью соединения с устройством, которое перемещает плунжер.

[0007] Структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, наполнительная камера и плунжер - все они могут быть частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды. Система может дополнительно содержать поддерживающую структуру, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменен как блок.

[0008] Дополнительно в настоящем документе описывается система для точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды. Система содержит наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, способную содержать текучую среду, и подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может быть перемещен в пределах полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости. Плунжер образует корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который располагается в полости наполнительной камеры. В корпусе плунжера имеется проход, который начинается удаленно от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения. В проходе имеется выборочно действующий клапан; клапан может быть открыт для стравливания воздуха из полости. Плунжер образует разъемное соединение на его проксимальном конце. Имеется структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой. Имеется шаговый двигатель с выходным валом, который способен механически соединяться с разъемным соединением плунжера, причем шаговый двигатель выполнен с возможностью автоматического управления перемещением плунжера для того, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры. Имеется структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, и система клапанов, используемая для того, чтобы выборочно подавать и прекращать поток жидкости в наполнительную камеру и из нее. Имеется контроллер, который автоматически управляет работой устройства, которое перемещает плунжер, а также автоматически управляет работой некоторых или всех клапанов системы клапанов для того, чтобы выдавать заданное количество текучей среды из наполнительной камеры к устройствам подачи текучей среды. Структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды и с наполнительной камерой, и плунжер - все они являются частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды. Имеется поддерживающая структура, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменена как блок.

[0009] Дополнительно в настоящем документе описывается способ точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды. Способ включает в себя следующие этапы: (i) обеспечение наполнительной системы, включающей в себя наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, способную содержать текучую среду, подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может быть перемещен в пределах полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости, структуру, включающую в себя один или более клапанов, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, шаговый двигатель, который управляется для автоматического перемещения плунжера так, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры, структуру, включающую в себя один или более клапанов, взаимно соединяющую по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, и контроллер, который автоматически управляет работой шагового двигателя и по меньшей мере некоторых из клапанов; (ii) использование контроллера для того, чтобы автоматически управлять клапанами так, чтобы открывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из резервуара в наполнительную камеру, и в то же самое время закрывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды, и, как только устройство подачи текучей среды будет наполнено, закрывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из резервуара в наполнительную камеру, а затем открывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды; и (iii) в то время, как клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды, открыты, использование контроллера для работы шагового двигателя так, чтобы перемещать плунжер для выталкивания текучей среды из наполнительной камеры, чтобы переместить текучую среду в устройства подачи текучей среды.

[00010] Плунжер может образовывать корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который располагается в полости наполнительной камеры. В теле плунжера также может иметься проход, который начинается вдали от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения, и выборочно действующий клапан в проходе, который может быть открыт для стравливания воздуха из полости. Выборочно действующий клапан может быть люэр-активируемым клапаном. Плунжер может образовывать разъемное соединение на его ближнем конце, которое способно соединяться с выходным валом шагового двигателя. Структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, наполнительная камера и плунжер - все они могут быть частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды. Наполнительная система может дополнительно содержать поддерживающую структуру, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменен как единый блок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00011] Фиг. 1 представляет собой схематическую блок-схему системы, которая точно доставляет управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды. Система также может использоваться для реализации способа, который точно доставляет управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды.

[00012] Фиг. 2 представляет собой увеличенное поперечное сечение наполнительной камеры для системы, которая точно подает управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды.

[00013] Фиг. 3a, Фиг.3b и Фиг.3c представляют собой вид в перспективе, вид сбоку и поперечное сечение, соответственно, двух шприцев и шприцевой стойки для системы, которая точно подает управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды.

[00014] Фиг. 4 показывает систему, которая выдает текучую среду из устройства подачи текучей среды, и включает в себя детализированное поперечное сечение устройства подачи текучей среды, которое может использоваться вместе с описанными системой и способом, которые точно подают управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды.

[00015] Фиг. 5 показывает другой плунжер.

[00016] Фиг. 6 иллюстрирует систему, которая использует плунжер, изображенный на Фиг. 5.

[00017] Фиг. 7 показывает часть системы, изображенной на Фиг. 6, в частично разобранном виде.

[00018] Фиг. 8 показывает часть изображения Фиг. 7 в еще более разобранном виде.

[00019] Фиг. 9 показывает сменную смачиваемую структуру системы, изображенной на Фиг. 6.

[00020] Фиг. 10 показывает описанную систему, использующую другой распределитель.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[00021] Варианты осуществления, изображенные на чертежах, реализуют систему и способ, которые точно подают управляемые количества вязкой текучей среды к устройству подачи текучей среды. В одном примере устройство подачи текучей среды является шприцем. В другом примере устройство подачи текучей среды является распределителем текучей среды, таким как распределяющий наконечник (например, игла шприца). Система может иметь резервуар текучей среды, наполнительную камеру с переменным объемом и структуру, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар и наполнительную камеру, которая используется для того, чтобы передать образованный объем текучей среды из резервуара в наполнительную камеру. Имеется одно или более устройств подачи текучей среды, которые наполняются текучей средой из наполнительной камеры или снабжаются текучей средой из наполнительной камеры. Может иметься одна или более структур, каждая из которых удерживает одно или более заполняемых устройств подачи текучей среды. Приводимый в движение шаговым двигателем плунжер может использоваться для того, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры. Система клапанов используется для направления потока текучей среды из резервуара в наполнительную камеру, и система клапанов используется для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к одному или более устройств подачи текучей среды. Контроллер автоматически управляет работой шагового двигателя. Контроллер может также автоматически управлять системой клапанов. Текучая среда может быть вязким адгезивом. Текучая среда может выдаваться из заполненных шприцев или может выдаваться непосредственно из распределяющих наконечников. Поток текучей среды из резервуара в наполнительную камеру может быть обеспечен с помощью вспомогательного средства на сжатом воздухе, которое проталкивает вязкую текучую среду через линии, трубопроводы, трубы или другие подобные передающие жидкость структуры, такие как линии или трубопроводы.

[00022] Фиг. 1 представляет собой схематическую блок-схему варианта осуществления системы 10 для точного заполнения шприцев текучей средой; в этом случае шприцы должны обычно использоваться в качестве устройств подачи текучей среды. Текучая среда обычно представляет собой вязкую текучую среду, такую как адгезив, но она не обязана быть вязкой, и она не обязана быть адгезивом. Адгезивы выдаются из шприцев или из распределительных наконечников на различных производственных операциях. Когда используются шприцы, желательно предварительно наполнять шприцы известным объемом текучей среды на производственном участке, отдельном от операции распределения текучей среды. Таким образом, по мере того, как шприцы опустошаются на операции распределения текучей среды, они могут быть быстро и легко заменены соответствующим образом наполненными шприцами. Кроме того, когда в одной системе используется множество раздаточных устройств и все шприцы предварительно заполняются одним и тем же количеством текучей среды, они все опустошаются в одно и то же время, что позволяет свести время простоя для перезагрузки к одной остановке производственной линии. Это возможно благодаря использованию шагового двигателя, а также тому, что все шприцы заполняются на одну и ту же высоту (объем). Результатом является сокращение времени простоя производства и сокращение отходов текучей среды из-за не полностью опустошенных шприцев.

[00023] Система 10, изображенная на Фиг. 1, обеспечивает подачу определенного количества текучей среды, содержащейся в резервуаре 12, в наполнительную камеру 18. Текучая среда затем подается (отмеряется) из камеры 18 к шприцам или непосредственно к распределительным наконечникам. При использовании шприцевых стоек каждая шприцевая стойка 14 и 16 (см. детали на Фиг. 3) удерживает один или более шприцев таким образом, который позволяет им заполняться. Обычно шприцевая стойка 14 или 16, изображенная на Фиг. 3, включает в себя один или более люэр-активируемых клапанов 30 и/или других компонентов наполнительных отверстий, к которым шприц 31 может быть быстро и легко присоединен по текучей среде. Люэр-активируемый клапан закрывает линию наполнения, когда шприц отсутствует, и автоматически открывает линию наполнения, когда стандартный шприц с люэровским замком присоединяется к шприцевой стойке посредством клапана.

[00024] Резервуар 12 обычно содержит достаточно текучей среды для того, чтобы наполнить наполнительную камеру 18 более чем один раз. Очень часто заполняемые шприцы имеют объем от 3 до 30 мл. Резервуар 12 может обычно иметь объем от 1 до 5 л, или система может быть связана с отдельной системой перекачки текучей среды с большим резервуаром, таким как резервуар объемом от 5 до 55 галлонов. Объемы шприцев, резервуара и наполнительной камеры, однако, не являются ограничением, поскольку технология может быть применена в других ситуациях.

[00025] Наполнительная камера 18 является по существу промежуточным резервуаром, который способен удерживать определенное количество текучей среды, взятой из резервуара 12. Обычно вся текучая среда, содержащаяся в наполнительной камере 18, затем выдается из наполнительной камеры 18 в один или более шприцев в одной или более шприцевых стойках, или она отмеряется под автоматическим контролем непосредственно к одному или более распределяющим наконечникам. Однако настоящее изобретения также предусматривает наполнение одного или более устройств подачи текучей среды количеством текучей среды меньшим, чем вся текучая среда в наполнительной камере 18. Настоящее изобретение также предусматривает наполнение одного или более устройств подачи текучей среды объемом, который включает в себя больше чем один объем наполнительной камеры 18.

[00026] Текучая среда, вытекающая из резервуара 12 в наполнительную камеру 18 и затем из наполнительной камеры 18 в наполняемый шприц (шприцы), или к распределительным наконечникам, направляется клапанами 22 и 24. Клапаны могут управляться вручную, либо один или более из них могут находиться под автоматическим управлением микропроцессорного контроллера 28. Они также могут приводиться в движение приводом на шаговом двигателе (не показан). Кодирующее устройство может быть добавлено для проверки шагового перемещения.

[00027] Текучая среда предпочтительно перемещается из резервуара 12 в наполнительную камеру 18 следующим образом. Сжатый воздух или другой источник давления подается в резервуар 12 в качестве движущей силы для текучей среды, чтобы заставить вязкую текучую среду через клапан 22, который был открыт контроллером 28 (клапан 24 был закрыт контроллером 28 для этой фазы), перемещаться в камеру 18. Камера 18 обычно имеет внутреннюю полость вполне определенного объема. Эффективный объем, который нужно заполнить текучей средой, может изменяться посредством подвижного плунжера в полости. Положение плунжера управляется шаговым двигателем 20 с выходным валом. В одном примере наполнительная камера 18 включает в себя полость 38 объемом 30 мл, см. Фиг. 2. Полость 38 может (или не может) быть сменным/одноразовым резервуаром, который препятствует перекрестному загрязнению, когда наполнительная камера 18 последовательно используется для различных текучих сред. Эти резервуары могут быть изготовлены из такого материала, как нержавеющая сталь, Тефлон, Ацетил и Делрин или других. Резервуар также помогает предотвратить образование наростов текучей среды или отвердевшей текучей среды в полости 18, особенно в том случае, если текучая среда представляет собой вещество, которое либо затвердевает со временем, либо имеет достаточную вязкость для образования наростов на стенках полости.

[00028] Шаговый двигатель 20 перемещается шагами или с приращением, число которых прямо пропорционально скорости двигателя; которая в свою очередь прямо пропорциональна частоте импульсов, поступающих от привода. Например, скорость шагового двигателя 20, получающего импульсы с частотой 1000 Гц, составляет 300 об/мин.

[00029] В этом примере ходовой винт, который является неотъемлемой частью шагового двигателя 20, перемещает сцепленную муфту и выходной вал с приращением 0,000625 дюйма на один шаг со скоростью 1000 шагов в секунду. Для полости объемом 30 мл каждый шаг соответствует объему около 0,005 мл.

[00030] В одном не ограничивающем примере имеются серии из трех раздаточных устройств (шаговых двигателей), каждое из которых может работать со шприцами объемом 3, 5, 10 и 30 мл. Одно раздаточное устройство (раздаточное устройство “SDAV”) дает перемещение величиной 0,000125 дюйма на один шаг. Второе раздаточное устройство (раздаточное устройство “MDAV”) дает перемещение на один шаг, в два раза большее, чем раздаточное устройство SDAV, или 0,00025 дюйма на один шаг. Третье раздаточное устройство (раздаточное устройство “LDAV”) дает перемещение на один шаг, в два раза большее, чем раздаточное устройство MDAV, или 0,0005 дюйма на один шаг. Приведенная ниже информация указывает объем на один шаг для каждого из четырех объемов шприца для каждой из этих трех моделей раздаточных устройств.

Раздаточное устройство SDAV

1 шаг с емкостью шприца 3 кубических сантиметра приведет к выдаче 0,00023 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 5 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00039 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 10 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00065 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 30 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00129 кубических сантиметров текучей среды.

Раздаточное устройство MDAV

1 шаг с емкостью шприца 3 кубических сантиметра приведет к выдаче 0,00045 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 5 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00079 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 10 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00131 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 30 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00257 кубических сантиметров текучей среды.

Раздаточное устройство LDAV

1 шаг с емкостью шприца 3 кубических сантиметра приведет к выдаче 0,00090 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 5 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00158 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 10 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00261 кубических сантиметров текучей среды.

1 шаг с емкостью шприца 30 кубических сантиметров приведет к выдаче 0,00514 кубических сантиметров текучей среды.

[00031] Система 10 и шаговый двигатель 20 также способны работать в микрошаговом режиме, который обеспечивает намного более высокую точность и более плавную работу, но за счет более медленной скорости.

[00032] Во время работы камера 18 остается закрытой для входа любой текучей среды до тех пор, пока к резервуару 12 не будет приложена движущая сила текучей среды. Выполняя алгоритм объема/высоты, контроллер 28 тогда изменяет направление вращения шагового двигателя 20 на противоположное, втягивая соединенный с ним выходной вал и плунжер 36, см. Фиг. 2, со скоростью, сопоставимой со скоростью потока текучей среды из резервуара 12, до точной высоты, которая приведет к желаемому объему, на который должен быть в конечном счете заполнен шприц (шприцы) или распределительный наконечник (наконечники). Текучая среда заполняет полость 38 позади плунжера 36 по мере того, как плунжер втягивается. Это препятствует образованию пустот в полости, которые оказывали бы негативное влияние на точность объемного выхода. Наполнительная камера 18 имеет крышку 39 с отверстиями, изображенную на Фиг. 2. Отверстия в крышке 39 находятся выше плунжера для того, чтобы обеспечить легкость хода плунжера, гарантируя при этом, что полость 38 не будет содержать воздуха и свободных пустот. При использовании движущего механизма необходимая высота заполнения вычисляется и устанавливается вручную.

[00033] Подача желаемого объема текучей среды из наполнительной камеры 18 к одному или более шприцам или к одному или более другим распределителям, таким как распределительные наконечники, обычно осуществляется следующим образом. Контроллер 28 закрывает клапан 22 и открывает клапан 24. Контроллер 28 затем задействует шаговый двигатель 20 для того, чтобы опустить вал (контроллер 28 перемещает вал вверх для заполнения и вниз для распределения), так что плунжер движется по направлению к выпускному отверстию 42 полости 38, тем самым выдавливая текучую среду через клапан 24. Текучая среда может затем переместиться в шприцевую стойку 14 и/или шприцевую стойку 16, изображенные на Фиг. 3. Выход клапана 24 связан волюметрически сбалансированным образом с его выходами, например, со шприцевой стойкой 14 и/или со шприцевой стойкой 16 для того, чтобы гарантировать абсолютно одинаковое распределение текучей среды между шприцами или другими распределителями. Когда заполняется только один шприц, люэр-активируемые клапаны 30, присоединенные к каждому наполнительному отверстию на шприцевой стойке 14 и шприцевой стойке 16, автоматически закрываются. В этом состоянии контроллер 28 управляет шаговым двигателем 20 так, чтобы он продвинул привод только на достаточное число шагов (на достаточное расстояние), необходимое для того, чтобы выдать соответствующий объем.

[00034] Если для заполнения одного или более шприцев требуется более одного объема наполнительной камеры, контроллер заставляет шаговый двигатель выдвигать плунжер до выдавливания всей текучей среды из полости 38. Затем процесс повторяется до достижения желаемого суммарного объема заполнения.

[00035] Один не ограничивающий вариант осуществления наполнительной камеры 18 показан на Фиг. 2. Полость 38 создается в структуре или корпусе 40. Проход 42 и дополнительные проходы 44 и 45 направляют текучую среду в и из полости 38. Приспособления и/или интегральные признаки 46 и 47 обеспечивают соединения для присоединения трубопроводов или других структур передачи текучей среды к структуре 40 для того, чтобы обеспечить поток текучей среды в и из проходов 42, 44 и 45. Плунжер 36 имеет на себе одно или более уплотнительных колец или другие уплотнения (37a, 37b) и располагается в полости 38 на дальнем конце вала 34 привода плунжера, который соединен с выходным валом шагового двигателя 20.

[00036] Вариант осуществления шприцевых стоек 14 или 16 показан на Фиг. 3a, Фиг. 3b и Фиг. 3c, где Фиг. 3c представляет собой поперечное сечение вдоль линии A-A на Фиг. 3b. Проход 46 направляет текучую среду волюметрически сбалансированным образом из приспособлений и/или интегрального признака 48, обеспечивая соединение для присоединения трубопроводов или других структур передачи текучей среды к люэр-активируемым клапанам 30 и/или к другим компонентам наполнительных отверстий, к которым шприц 31 может быть быстро и легко соединен по текучей среде. Текучая среда течет из наполнительной камеры 18 в шприцы 31, наполняя их до заданного объема/высоты.

[00037] Фиг. 4 изображает систему 50 для подачи текучей среды из предварительно наполненного шприца 52 к устройству 70, расположенному на поверхности 58. Это устройство является всего лишь одним типом устройства подачи текучей среды, рассматриваемым в настоящем документе. Шприц 52 имеет камеру 54, заполненную текучей средой, и плунжер 64, который перемещается посредством ходового винта 62 вверх и вниз в направлении стрелки “A” шаговым двигателем 60. Контроллер 66 управляет шаговым двигателем 60. Цифровая память 68 может быть сменной картой памяти, которая способна предоставлять оперативную информацию контроллеру 66. Альтернативно, контроллер 66 и память 68 могут быть реализованы микропроцессором. Микропроцессор может, но не обязан быть включенным в сеть для того, чтобы получать оперативную информацию. Оперативная информация может включать в себя число шагов, которое необходимо сделать шаговому двигателю 60 для того, чтобы выдать определенное количество текучей среды 54 через распределительный наконечник (гиподермическую иглу) 56.

[00038] Для того чтобы полностью использовать всю текучую среду в распределителе текучей среды и при этом не допустить попытки выдачи текучей среды из пустого шприца, контроллер 66 должен знать точный объем текучей среды в шприце 52. Кроме того, перед первой операцией выдачи текучая среда должна полностью заполнить весь распределительный наконечник 56 таким образом, чтобы один маленький шаг двигателя 60 обеспечивал выдачу текучей среды. Другими словами, в системе не должно быть никакого воздуха, сжимаемого или выталкиваемого наружу текучей средой прежде, чем будет выдана первая капля текучей среды. Для того чтобы достичь этого, в память 68 системы 50 может быть загружено число шагов, которые двигатель 60 должен выполнить для того, чтобы полностью опустошить шприц 52 от текучей среды 54.

[00039] В альтернативном варианте осуществления система 10 может работать без распределителей текучей среды, таких как шприцы и шприцевые стойки, и текучая среда может выдаваться непосредственно из наполнительной камеры к тому месту, где текучая среда должна быть использована (например, к устройству 70), например, распределительным наконечником, а не шприцем. До тех пор, пока полость наполнительной камеры и линии между ней и местом выдачи текучей среды не содержат воздушных пустот или других сжимаемых текучих сред, работой шагового двигателя 20 можно управлять так, чтобы выдать желаемое количество текучей среды к распределительному наконечнику (например, к соплу или к игле для подкожных инъекций), тем же самым образом, как описано выше в отношении шагового двигателя 60.

[00040] Описанные варианты осуществления не являются ограничивающими, а предназначены для поддержки формулы изобретения. Другие варианты осуществления и возможности также находятся в области, охватываемой формулой изобретения. Распределительные камеры и распределительные наконечники могут принимать формы, отличные от показанных и описанных в настоящем документе, как известные в настоящее время в данной области техники, так и те, которые будут разработаны в будущем. Кроме того, когда используется распределитель текучей среды, он не обязан быть шприцем, равно как он не обязан приводиться в действие шаговым двигателем. Распределитель может приводиться в действие любым известным в настоящее время средством или тем средством, которое будет разработано в будущем, таким как пневматическое средство или средство объемного вытеснения, известные в настоящее время в данной области техники.

[00041] Другой вариант осуществления показан на Фиг. 5 - 9. Фиг. 5 показывает альтернативный вариант осуществления плунжера 100 для наполнения полости, такой как наполнительная полость, показанная на Фиг. 2, и наполнительная полость, показанная в этом втором варианте осуществления. Плунжер 100 включает в себя уплотнительный конец 103, который спроектирован так, чтобы вписаться в полость наполнительной камеры, и в этом варианте осуществления имеет на себе два кольцевых уплотнителя 104a и 104b, которые осуществляют уплотнение со стенками камеры для того, чтобы жидкость оставалась ниже уплотнения. Структура 103 расположена на конце структуры 102, которая сама расположена на конце вала 112, который имеет соединение 114 на верхнем конце, которое может быть повернуто по часовой стрелке и против часовой стрелки посредством ручки 116 с накаткой для того, чтобы обеспечить возможность плунжеру быть присоединенным и отсоединенным от шагового двигателя. Одним отличием этого плунжера от предыдущего плунжера является способ, с помощью которого воздух удаляется через плунжер. В этом случае структура 102 содержит внутренний проход (не показан), который открыт к концу 105. Люэр-активируемый клапан 106 располагается на другом конце этого прохода. Соединительная часть 108 обеспечивает возможность люэровскому замку, несущему гиподермическое тело 110, быть присоединенным к структуре 102 посредством клапана 106. Когда это соединение установлено, образуется путь для воздушного потока из отверстия 105 в пустое гиподермическое тело 110. Такая конструкция позволяет удалить воздух, находящийся в полости наполнительной камеры, через проход при первом заполнении полости текучей средой. Как только весь воздух будет удален, тело 110 может быть удалено, что закрывает клапан 106 и таким образом поддерживает безвоздушную среду в наполнительной камере.

[00042] Фиг. 6 показывает систему 120, которая использует конструкцию наполнительной камеры, показанную на Фиг. 5. Шаговый двигатель 130 с приводным винтом в кожухе 131 и дистальным соединением 132 механически соединяется с соединением 116. Физическое замкнутое пространство 200 показано без передней крышки или верхней крышки. Это замкнутое пространство не является необходимым для работы системы, но закрепляет и защищает систему в данном варианте осуществления. Основа 121 является частью замкнутого пространства 200 и поддерживает фланцевый элемент 122. Также показаны подача 126 мощности и программируемый логический контроллер (PLC) 124. Узел 140 обработки текучей среды, показанный более подробно на последующих чертежах, содержит оборудование для обработки текучей среды, которое в этом варианте осуществления легко заменяется как блок для того, чтобы этот вариант осуществления мог использоваться с различными типами текучих сред. Этот чертеж показывает шприцевую стойку, удерживающую шприцы 161 и 162, хотя, как описано выше, наполнительная камера может альтернативно использоваться для того, чтобы непосредственно питать распределительные наконечники или другие устройства, которые распределяют текучую среду, которая отмеряется из наполнительной камеры. Поддерживающий узел 150 содержит поддерживающую структуру для наполнительной камеры и узла 140, как более подробно показано ниже.

[00043] Узлы 140 и 150 показаны более подробно на Фиг. 7 - 9. Узел 140 содержит наполнительную камеру 152, которая включает в себя узел 100 плунжера. Впуск 171 текучей среды присоединяется к большему резервуару или к системе подачи текучей среды, как описано выше. Клапан 172 может быть закрыт для того, чтобы облегчить удаление и замену узла 140. Трубу или трубку 173 вводят в камеру 152. Труба или трубка 174 представляет собой выпуск камеры 152 и ведет к клапану 175. Труба или трубка 176 и 177 ведут к узлам клапана с люэровским замком, к которым присоединяются тела 161 и 162 шприцев.

[00044] Узел 150 включает в себя поворачивающиеся скобы 154 и 155, которые удерживаются на месте посредством сборок винтов 156 и 157 с барашком. Скобы 154 и 155 плотно удерживают наполнительную камеру 152 на месте относительно узла кожуха. Полукруглая корпусная структура 162 удерживает наполнительную камеру на месте, когда скобы 154 и 155 затягиваются вокруг наполнительной камеры.

[00045] Для того чтобы заменить смачиваемые части (то есть, заменить узел 140), соединения 116 и 132 с накаткой поворачиваются против часовой стрелки, чтобы освободить конец 114 узла 100 плунжера от ходового винта шагового двигателя. Затем скобы 154 и 155 освобождаются и поворачиваются в открытое состояние. Клапаны 172 и 175 закрываются. Входная линия удаляется из соединения 171. Затем весь узел 140 может быть вынут из замкнутого пространства и заменен другим аналогичным узлом, который выполнен с возможностью использования другой текучей среды. Когда этот новый узел установлен на место, клапан 172 открывается, и воздух удаляется из наполнительной камеры (по мере необходимости), как описано выше. Клапан 175 затем может быть открыт. Наполнительная камера затем может использоваться для того, чтобы подавать текучую среду к шприцевой стойке или непосредственно к другим распределителям текучей среды, как описано в настоящем документе.

[00046] Фиг. 10 показывает систему 120a, в которой наполнительная камера напрямую распределяет текучую среду через распределительный наконечник 206 вместо того, чтобы подавать текучую среду в отдельные устройства распределения, такие как шприцы, как описано выше. Шланг или линия 202 проходит от выходного управляющего клапана 204 к распределительному наконечнику 206, который может быть, например, иглой. Распределительный наконечник 206 удерживается на месте монтажным блоком 208, который в свою очередь удерживается на стойке 210. Эта конструкция позволяет использовать наполнительную камеру в качестве распределителя, а не для наполнения отдельного распределителя.

[00047] В настоящем документе описан ряд вариантов осуществления и возможностей. Модификации могут быть сделаны без отступления от сущности и области охвата настоящего изобретения.

[00048] Соответственно другие варианты осуществления находятся в объеме формулы изобретения.

Предложенная группа изобретений относится к средствам дозирования вязкой текучей среды. Система (10) для точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам (31) подачи текучей среды содержит резервуар (12) текучей среды, наполнительную камеру (18) с переменным объемом и структуру (171, 173), которая взаимно соединяет по текучей среде резервуар (12) с наполнительной камерой (18). Система (22) клапанов используется для направления потока текучей среды из резервуара (12) к наполнительной камере (18). Также используется устройство (20), которое выдает текучую среду из наполнительной камеры (18). Система (24) клапанов используется для направления потока текучей среды из наполнительной камеры (18) к устройству (31) подачи текучей среды. Контроллер (28) автоматически управляет работой устройства (20), которое выдает текучую среду из наполнительной камеры (18), и может также управлять работой систем (22, 24) клапанов. Описанная выше система также реализует соответствующий способ подачи вязкой текучей среды. Предложенная группа изобретений позволяет сократить время простоя производства и сократить отходы текучей среды из-за не полностью израсходованных шприцев. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система для точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды, содержащая:
наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, способную содержать текучую среду;
подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может перемещаться внутри полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости;
структуру, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар с наполнительной камерой;
устройство, которое автоматически перемещает плунжер так, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры;
структуру, взаимно соединяющую по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды; и
контроллер, который автоматически управляет работой устройства, которое перемещает плунжер для того, чтобы выдавать заданное количество текучей среды из наполнительной камеры в устройства подачи текучей среды,
причем плунжер образует корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который расположен в полости наполнительной камеры, и дополнительно образует проход в корпусе плунжера, который начинается удаленно от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения, и дополнительно образует выборочно действующий клапан в проходе, который может быть открыт для стравливания воздуха из полости.

2. Система по п. 1, в которой устройства подачи текучей среды содержат шприцы, а текучая среда является адгезивом, подлежащим выдаче из шприцев.

3. Система по п. 2, дополнительно содержащая шприцевую стойку, которая выполнена и установлена так, чтобы удерживать с возможностью освобождения множество шприцев, подлежащих наполнению, и содержит люэр-активируемый клапан, связанный с каждым местом для шприца.

4. Система по п. 3, в которой шприцевая стойка имеет корпус и множество люэр-активируемых клапанов в корпусе, находящихся в сообщении по текучей среде с проходом для текучей среды в корпусе, причем проход для текучей среды завершается двумя раздельными отверстиями в корпусе, одно из которых используется в качестве впуска текучей среды, а другое используется в качестве выпуска текучей среды.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая вспомогательное средство на сжатом воздухе для передачи текучей среды из резервуара в наполнительную камеру.

6. Система по п. 1, в которой устройство, которое перемещает плунжер, содержит шаговый двигатель с выходным валом, который способен механически соединяться с плунжером.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая систему клапанов, используемую для того, чтобы выборочно подавать и прекращать поток текучей среды в наполнительную камеру и из нее, причем контроллер также автоматически управляет работой некоторых или всех клапанов системы клапанов.

8. Система по п. 1, в которой выборочно действующий клапан является люэр-активируемым клапаном.

9. Система по п. 8, в которой плунжер образует разъемное соединение на своем проксимальном конце, который способен соединяться с устройством, которое перемещает плунжер.

10. Система по п. 1, в которой структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, наполнительная камера и плунжер являются частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды, причем система дополнительно содержит поддерживающую структуру, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменен как блок.

11. Система для точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды, содержащая:
наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, способную содержать текучую среду;
подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может перемещаться внутри полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости, причем плунжер образует корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который расположен в полости наполнительной камеры, и разъемное соединение на его дистальном конце;
проход, образованный в корпусе плунжера, который начинается удаленно от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения;
выборочно действующий клапан в проходе, который может быть открыт для стравливания воздуха из полости;
структуру, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар с наполнительной камерой;
шаговый двигатель с выходным валом, который способен механически соединяться с возможностью разъединения с разъемным соединением плунжера, причем шаговый двигатель способен автоматически управляться для перемещения плунжера для того, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры;
структуру, взаимно соединяющую по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды;
систему клапанов, используемую для того, чтобы выборочно подавать и прекращать поток жидкости в наполнительную камеру и из нее;
контроллер, который автоматически управляет работой устройства, которое перемещает плунжер, а также автоматически управляет работой некоторых или всех клапанов системы клапанов для того, чтобы выдавать заданное количество текучей среды из наполнительной камеры к устройствам подачи текучей среды;
в которой структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, наполнительная камера и плунжер являются частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды; и
поддерживающую структуру, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменен как блок.

12. Способ точной подачи управляемых количеств вязкой текучей среды из резервуара текучей среды к одному или более устройствам подачи текучей среды, содержащий этапы, на которых:
(i) обеспечивают наполнительную систему, содержащую:
наполнительную камеру с переменным объемом, которая образует полость, способную содержать текучую среду;
подвижный плунжер в полости наполнительной камеры, который может перемещаться внутри полости для того, чтобы изменить эффективный объем полости;
структуру, включающую в себя один или более клапанов, взаимно соединяющую по текучей среде резервуар с наполнительной камерой;
шаговый двигатель, который управляется для автоматического перемещения плунжера так, чтобы выдавать текучую среду из наполнительной камеры;
структуру, включающую в себя один или более клапанов, взаимно соединяющую по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды; и
контроллер, который автоматически управляет работой шагового двигателя и по меньшей мере некоторых из клапанов;
(ii) используют контроллер для того, чтобы автоматически управлять клапанами так, чтобы:
открывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из резервуара в наполнительную камеру, и закрывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды; и
как только устройство подачи текучей среды будет наполнено, закрывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из резервуара в наполнительную камеру, и открывать клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды;
(iii) в то время как клапаны, используемые для направления потока текучей среды из наполнительной камеры к устройству подачи текучей среды, открыты, используют контроллер для работы шагового двигателя так, чтобы перемещать плунжер для выталкивания текучей среды из наполнительной камеры, чтобы переместить текучую среду в устройства подачи текучей среды, причем плунжер образует корпус плунжера, который имеет на себе уплотнение ближе к своему дистальному концу, который расположен в полости наполнительной камеры, и дополнительно образует проход в корпусе плунжера, который начинается удаленно от уплотнения и завершается вблизи от уплотнения, и дополнительно образует выборочно действующий клапан в проходе, причем клапан может быть открыт для стравливания воздуха из полости.

13. Способ по п. 12, в котором выборочно действующий клапан является люэр-активируемым клапаном.

14. Способ по п. 13, в котором плунжер образует разъемное соединение на своем проксимальном конце, которое способно соединяться с выходным валом шагового двигателя.

15. Способ по п. 14, в котором структура, взаимно соединяющая по текучей среде резервуар с наполнительной камерой, структура, взаимно соединяющая по текучей среде текучую среду, вытекающую из наполнительной камеры, с одним или более устройствами подачи текучей среды, наполнительная камера и плунжер являются частями взаимосвязанного узла обработки текучей среды, в котором система наполнения текучей средой дополнительно содержит поддерживающую структуру, которая поддерживает с возможностью освобождения и удерживает узел обработки текучей среды таким образом, что он может быть удален из системы и заменен как блок.