藥液供應系統的製作方法

2023-10-28 16:13:07

專利名稱：藥液供應系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及採用藥液供應泵供應藥液的藥液供應系統，其中藥液供應泵根據泵室中的容積變化進行藥液的吸引或排出。
背景技術：
在半導體製造裝置的藥液使用工藝中，為了將光致抗蝕劑溶液等藥液每次以預定量塗布於半導體晶圓，例如人們提出了專利文獻1所述的藥液供應系統。該專利文獻1的藥液供應系統中設有藥液供應泵，該藥液供應泵吸引藥液灌中容納的藥液，並且將吸引的藥液每次以預定量塗布在半導體晶圓上。詳細而言，該藥液供應泵具有將用於填充藥液的泵室和工作氣體流通的工作室隔開的隔膜，通過調節器向工作室供應空氣使隔膜朝向泵室側產生變形，從而排出藥液。另外，藥液供應泵與真空源連接，通過由該真空源向藥液供應泵施加負壓來增大泵室的容積，從而吸引藥液。專利文獻1 日本國專利申請公開公報「特開2006-46284號」

發明內容
這裡，藥液罐中容納的藥液的液面高度將隨著藥液的排出而發生變化，因此，藥液罐中的水頭壓力隨之變化。例如，如果水頭壓力的變化較大，在向藥液供應泵吸引藥液時， 吸引時間將發生較大變化，最終可能導致將藥液吸引到藥液供應泵中所需要的時間將發生較大的變化。對此，人們還考慮了下述結構，即在藥液罐中設置液面傳感器或重量傳感器，直接檢測水頭壓力的變化，根據此檢測結果對藥液供應泵的吸引動作進行控制。然而，根據這種結構，需要針對藥液罐和藥液供應泵分別進行系統上的變更，因此對現有系統進行變更的地方將變多。另外，儘管可以考慮在藥液罐側的位置而不是藥液供應泵設置針閥，每次對擠出量進行手動調整來減小水頭壓力的影響，但這種情況下無法自動地減小水頭壓力的影響。本發明是鑑於上述狀況而作出的，其主要目的是提供一種能夠簡化結構並能夠自動減小水頭壓力的影響的藥液供應系統。以下對用於解決上述課題的技術方案及其作用效果進行描述。本發明第1方面的藥液供應系統，其特徵在於，包括藥液供應泵，具有泵室和工作室，所述泵室由來自藥液罐的藥液填充，所述工作室通過容積可變部件與所述泵室分隔， 所述容積可變部件在所述工作室中的工作氣體的壓力作用下進行工作，當所述容積可變部件工作時所述泵室的容積發生變化，所述藥液供應泵根據所述泵室的容積變化吸引或排出藥液；壓力調整裝置，通過將施加於所述工作室的氣體壓力作為吸引用壓力，使得將藥液吸引到所述泵室；切換控制裝置，在排出側開閉閥處於關閉狀態且吸引側開閉閥處於關閉狀態的情況下，當開始向所述泵室內填充藥液時，所述切換控制裝置將所述吸引側開閉閥切換為打開狀態，其中，所述排出側開閉閥設置在與所述泵室相通的排出通道中，所述吸引側開閉閥設置在與所述泵室相通的吸引通道中；壓力檢測裝置，當所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室時，所述壓力檢測裝置檢測與所述工作室相通的空間的氣體壓力或所述工作室的氣體壓力；以及吸引控制裝置，根據所述壓力檢測裝置的檢測結果， 對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制。根據本發明的上述結構，根據壓力檢測裝置在吸引側開閉閥處於打開狀態時的檢測結果對由壓力調整裝置向工作室施加的吸引壓力進行控制，因此，可以在考慮了藥液罐的水頭壓力的情況下進行吸引壓力的施加。另外，壓力檢測裝置用來檢測與工作室連通的空間的氣體壓力或工作室的氣體壓力，因此，無需在藥液的流經路徑中藥液供應泵的上遊或下遊的位置作出結構變更。另外，由於採用了根據壓力檢測裝置在吸引側開閉閥處於打開狀態時的檢測結果來確定吸引用壓力的設定壓力的結構，因此，可以根據藥液吸引進行的過程執行如上所述的控制。本發明第2方面的藥液供應系統，在本發明第1方面的藥液供應系統中，所述吸引控制裝置進行控制使得在所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室的情況下所述壓力檢測裝置檢測到的壓力越小之後進行藥液吸引時的吸引用壓力的設定壓力也越小。根據該結構，由於水頭壓力越小吸引用壓力的設定壓力也越小，因此，即使水頭壓力減小，吸引藥液所需要的時間也不會過長。即，即使水頭壓力發生改變，水頭壓力與從泵室向吸引通道側施加的實際的吸引用壓力間的壓差也可以被控制為恆定或大致恆定，因此，吸引藥液所需要的時間不會過長。本發明第3方面的藥液供應系統，在本發明第1或第2方面的藥液供應系統中，具有對所述容積可變部件的位置進行檢測的位置檢測裝置，當所述位置檢測裝置的檢測結果為所述容積可變部件到達藥液吸引完成位置後所對應的結果時，所述切換控制裝置對所述吸引側開閉閥進行控制使其從打開狀態切換為關閉狀態，所述吸引控制裝置根據所述壓力檢測裝置的檢測結果，對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制， 使得每次吸引動作中所述容積可變部件的到達所述藥液吸引完成位置所需的時間恆定。根據位置檢測裝置的檢測結果判斷吸引動作是否完成，因此，無需為了判斷吸引動作是否已經完成而對時間進行測量。這種情況下，根據藥液罐的水頭壓力來確定吸引用壓力的設定壓力，從而可以進行控制使得每次吸引動作中容積可變部件到達吸引動作完成後所對應的位置所需要的時間恆定。由此，採用如上所述根據位置檢測來判斷吸引動作是否已經完成的結構，能夠將每次吸引動作時間控制為恆定。本發明第4方面的藥液供應系統，在本發明第1至第3中的任意一方面的藥液供應系中，所述壓力調整裝置具有阻止或允許向所述工作室施加排出用壓力的第1開閉閥、 和阻止或允許向所述工作室施加所述吸引用壓力的第2開閉閥，所述壓力調整裝置被配置以使得在所述壓力檢測裝置進行的壓力檢測完成之前，使所述第1開閉閥和第2開閉閥兩者處於關閉狀態，並使與所述工作室連通的空間以及該工作室成為密閉空間，其中，所述壓力檢測裝置進行的壓力檢測用於供所述吸引控制裝置確定所述吸引用壓力的設定壓力。根據該結構，在被設定為檢測用壓力的情況下，當吸引側開閉閥處於打開狀態時， 可以直接檢測出工作室中的氣體壓力的變化。本發明第5方面的藥液供應系統，在本發明第1至第4中的任意一方面的藥液供應系統中，具有檢測用控制裝置，所述檢測用控制裝置將所述壓力調整裝置的設定壓力控制為檢測用壓力，所述檢測用壓力可供所述壓力檢測裝置對藥液流入所述泵室時產生的壓力變化進行檢測，其中，所述藥液是在所述排出側開閉閥處於關閉狀態且所述吸引側開閉閥處於關閉狀態的情況下所述吸引側開閉閥被所述切換控制裝置切換為打開狀態後流入所述泵室的；所述吸引控制裝置根據所述壓力檢測裝置的檢測結果對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制，該檢測結果是在設定壓力被設定為所述檢測用壓力的情況下所述壓力檢測裝置對所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室後的氣體壓力進行檢測所得到的檢測結果。。根據本結構，較之於在積極對藥液供應泵施加吸引用壓力的情況下檢測水頭壓力的影響的結構，本發明的該結構能夠直接獲取水頭壓力的影響，從而能夠根據水頭壓力的變化良好地進行吸引用壓力的設定。本發明第6方面的藥液供應系統，在本發明第5方面的藥液供應系統中，所述檢測用壓力是可確保藥液在所述吸引側開閉閥處於打開狀態時在所述藥液罐的水頭壓力作用下流入所述泵室的壓力。根據該結構，在利用壓力檢測結果獲取水頭壓力變化的情況下能夠抑制因其他影響所導致的壓力變化的發生，並能夠直接獲得水頭壓力的變化。本發明第7方面的藥液供應系統，在本發明第1至第6中的任意一方面的藥液供應系統中，所述壓力調整裝置根據由所述吸引控制裝置確定的所述吸引用壓力的設定壓力與所述壓力檢測裝置檢測到的實際壓力之間的偏差，對施加於所述工作室的壓力進行調整使得所述實際壓力成為所述設定壓力。根據該結構，可利用壓力檢測裝置來減少水頭壓力的影響，該壓力檢測裝置用於對吸引用壓力的實際壓力進行反饋控制使其等於設定壓力。由此，能夠實現結構的簡化。本發明第8方面的藥液供應系統的特徵在於，包括藥液供應泵，具有泵室和工作室，所述泵室由來自藥液罐的藥液填充，所述工作室通過容積可變部件與所述泵室分隔，所述容積可變部件在所述工作室中的工作氣體的壓力作用下進行工作，當所述容積可變部件工作時所述泵室的容積發生變化，所述藥液供應泵根據所述泵室的容積變化吸引或排出所述藥液；壓力調整裝置，通過將施加於所述工作室的氣體壓力作為吸引用壓力，將藥液吸引到所述泵室；工作量檢測裝置，在與所述工作室相通的所述工作氣體的流經路徑或所述藥液供應泵處檢測工作量，其中，所述工作量由藥液流入所述泵室後所述工作室的容積減少量唯一地確定；吸引控制裝置，根據所述工作量檢測裝置的檢測結果，對由所述壓力調整裝置施加於所述工作室的吸引用壓力進行控制。在該結構中，根據由工作室的容積減少量唯一確定的工作量，確定藥液吸引時的吸引用壓力的設定壓力，因此，能夠考慮藥液罐的水頭壓力的影響來確定該吸引用壓力的設定壓力。另外，檢測上述工作量的工作量檢測裝置設在與工作室相通的工作氣體的流經路徑或藥液供應泵處，因此，無需改變藥液的流經路徑中藥液供應泵上遊或下遊處的結構。 另外，如上所述，可以根據藥液吸引的進行過程來確定吸引用壓力的設定壓力以減小水頭壓力的影響。本發明第9方面的藥液供應系統，在本發明第8方面的藥液供應系統中，所述吸引控制裝置設定基準值並根據所述基準值與由所述工作量檢測裝置的檢測結果求得的數值之間的偏差對所述壓力調整裝置調整的吸引用壓力的設定壓力進行控制使得所述求得的數值等於所述基準值，其中，所述基準值用於在向所述泵室吸引藥液被時使所述容積可變部件的位移速度等於基準位移速度。根據該結構，能夠使吸引用壓力的設定壓力追隨藥液罐的水頭壓力的變化。本發明第10方面的藥液供應系統，在本發明第8或第9方面的藥液供應系統中， 包括切換控制裝置，所述切換控制裝置對吸引側開閉閥進行控制，使得在向泵室吸引藥液時所述吸引側開閉閥處於打開狀態，並且在所述容積可變部件到達藥液吸引完成位置時所述吸引側開閉閥處於閉合狀態，其中，所述吸引側開閉閥設置在與所述泵室相通的吸引通道中；所述工作量檢測裝置是將所述容積可變部件的位置作為所述工作量進行檢測的位置檢測裝置，用於供所述切換控制裝置確認所述容積可變部件的位置是否為藥液吸引完成位置。根據該結構，能夠利用位置檢測裝置來減小水頭壓力的影響，其中，所述位置檢測裝置用於判斷吸引動作是否已經完成。因此，能夠實現結構的簡化。


圖1為概略示出第1實施方式的藥液供應系統的結構圖2為第1實施方式的吸引處理的流程圖3為說明如何使第1實施方式中吸引所需時間恆定的時序圖4為示出第2實施方式的藥液吸引時的運算處理的框圖5為說明如何使第2實施方式中吸引所需時間恆定的時序圖6為示出第3實施方式中與電動氣動調節器相關的電路的電路說明圖
圖7為示出第3實施方式的藥液吸引時的運算處理的框圖。
符號說明
10藥液供應泵
13隔膜
14泵室
15工作室
23吸引閥
27藥液罐
30電動氣動調節器
43進氣用電磁閥
44排氣用電磁閥
46運算電路
52壓力傳感器
55位置檢測傳感器
60控制器
71流量傳感器
72電動氣動側控制器
具體實施方式
下面，結合附圖對具體體現本發明的第1實施方式進行說明。本實施方式是對半導體裝置等生產線上所使用的藥液供應系統的具體體現，根據圖1說明該系統的基本結構。圖1的藥液供應系統中包括用於進行藥液吸引和排出的藥液供應泵10。藥液供應泵10具有分割為左右2部分的主體11、12，各主體11、12在彼此相向的面上形成有凹部。 由撓性膜構成的隔膜13作為容積可變部件介於各主體11、12之間，該隔膜13的周緣部由兩主體11、12夾持。在此情況下，各主體11、12的凹部之間由隔膜13的分隔區域13a分隔開，一個主體11側的凹部與分隔區域13a之間形成泵室14，另一個主體12側的凹部與分隔區域13a之間形成工作室15。上述的一個主體11中形成有與泵室14連通的吸引口 16和排出口 17，吸引口 16 連接有吸引配管21，排出口 17連接有排出配管22。吸引配管21上設有吸引閥23作為吸引側開閉閥，吸引閥23根據電磁閥M的通電狀態進行開閉。另外，排出配管22上設有排出閥25作為排出側開閉閥，排出閥25根據電磁閥沈的通電狀態進行開閉。例如，吸引閥 23和排出閥25由利用空氣壓力實現開閉的氣動閥構成，根據電磁閥MJ6的通電狀態對作用於各閥23、25的空氣壓力進行調節，從而各閥23、25相應地開閉。吸引配管21構成用於向泵室14供應抗蝕液等藥液的吸引通道，藥液罐27中儲存的藥液通過吸引配管21供應給泵室14，由此藥液填充於泵室14內。在這種情況下，從藥液罐27側流向泵室14側的藥液的水頭壓力根據藥液罐27中儲存的藥液量而改變。另外，排出配管22構成用於將泵室14中填充的藥液排出的排出通道，從泵室14排出的藥液通過排出配管22供應給藥液排出嘴觀。上述的另一個主體12上形成有與工作室15連通的進排氣口 18，該進排氣口 18連接有作為壓力調整裝置而設置的電動氣動調節器30。電動氣動調節器30構成向工作室15 中提供正壓的正壓提供裝置和向工作室15中提供負壓的負壓提供裝置。具體而言，電動氣動調節器30的進氣口 31通過供應配管32與供應源33連接，並且，電動氣動調節器30的排氣口 34通過排氣配管35與作為負壓產生源的真空產生源36連接。在電動氣動調節器30中，自進氣口 31延伸的進氣通道37通過作為第1開閉閥的進氣用電磁閥43與輸出通道42連通，其中，輸出通道42通向電動氣動調節器30的輸出口 41。 另外，在電動氣動調節器30中，自排氣口 34延伸的排氣通道38通過作為第2開閉閥的排氣用電磁閥44與上述輸出通道42連通。通過設於電動氣動調節器30的運算電路46來控制進氣用電磁閥43和排氣用電磁閥44的開閉。當進氣用電磁閥43處於打開狀態時，供應源33中被壓縮的工作氣體通過輸出口 41供應給藥液供應泵10的工作室15，結果，對工作室15提供正壓以作為排出用壓力。另一方面，當排氣用電磁閥44處於打開狀態時，通過輸出口 41對工作室15提供負壓以作為吸引用壓力，從而對該工作室15的工作氣體進行吸引。通過上述結構，在工作室15內被提供負壓的狀態下，隔膜13的分隔區域13a朝工作室15側的凹部發生彎曲變形，由此，泵室14中的容積增大。在產生這種彎曲變形的情況下，吸引閥23打開且排出閥25關閉，由此，藥液通過吸引配管21被吸引到泵室14中。另一方面，在工作室15中被提供正壓的狀態下，隔膜13的分隔區域13a朝泵室14側的凹部(圖1中雙點劃線表示的位置)發生彎曲變形，由此，泵室14的容積減小。在產生這種彎曲變形的情況下，吸引閥23關閉且排出閥25打開，從而使泵室14中填充的藥液通過排出配管22排出。這裡，對輸出通道42設有從該輸出通道42分支而成的檢測通道51，該檢測通道 51設有作為壓力檢測裝置的壓力傳感器52。利用該壓力傳感器52檢測輸出通道42中的空氣壓力，將該壓力檢測信號輸出給運算電路46。另外，運算電路46從後述的控制器60輸入包含設定壓力的指令信息的調整指令信號。而且，運算電路46根據由該調整指令信號讀取的設定壓力與由上述壓力檢測信號求出的實際壓力之間的偏差量，分別對進氣用電磁閥 43和排氣用電磁閥44處於打開狀態的時間進行控制，使得輸出通道42中的工作氣體的壓力與調整指令信號的設定壓力一致。在藥液供應泵10中，設有上述進排氣口 18的主體12中收納有呈大致圓柱狀的杆 53，杆53的一端與隔膜13的分隔區域13a連結，另一端安裝有傳感磁體M。而且，主體12 上安裝有能夠對傳感磁體M的磁力進行檢測的位置檢測傳感器55作為檢測裝置。位置檢測傳感器陽對傳感磁體M隨杆53的位移而產生的磁場變化進行檢測，並將與杆53的位置即分隔區域13a的位置相應的位置檢測信號輸出給控制器60。控制器60是以由CPU和各種存儲器等組成的微型計算機為主體構成的電子控制裝置，並對藥液供應泵10的藥液吸引和排出狀態進行控制。吸引指令信號和排出指令信號從未圖示的管理計算機輸入控制器60中，而且，位置檢測信號從位置檢測傳感器55輸入控制器60中，其中，管理計算機對整個本系統進行綜合管理。而且，控制器60根據每次輸入的信號使電磁閥24 J6處於通電或非通電的狀態，從而對吸引閥23和排出閥25的開閉狀態進行控制。另外，控制器60將上述調整指令信號輸出給電動氣動調節器30從而對該電動氣動調節器30的狀態進行控制。此時，控制器60特別對電動氣動調節器30的狀態進行控制，使得藥液供應泵10進行藥液吸引所需的時間恆定而不受藥液罐27的水頭壓力的影響。下面，參照圖2的流程圖對控制器60執行的吸引處理的內容進行說明。當吸引指令信號從管理計算機輸入控制器60時，啟動該吸引處理。另外，在以下的說明中，一邊參照圖3 —邊還對執行吸引處理所產生的作用進行說明，圖3為示出壓力傳感器52的檢測壓力的變化情況的時序圖。首先，在步驟Sl中執行檢測用的壓力設定處理。在該檢測用的壓力設定處理中， 將設定壓力指示給電動氣動調節器30，使得能夠利用電動氣動調節器30的壓力傳感器52 的檢測結果來推測藥液罐27的水頭壓力，其中，所述設定壓力用於使施加給藥液供應泵10 的壓力等於檢測用壓力。該檢測用壓力優選為小於水頭壓力的假定最小壓力。具體而言， 檢測用壓力為大氣壓，在步驟Sl中，將用於使工作室15的壓力等於大氣壓的調整指令信號輸出給運算電路46。在步驟S2中，待機直至來自壓力傳感器52的壓力檢測信號成為與大氣壓相應的信號。如圖3的時間tl所示那樣，當壓力傳感器52的檢測結果為大氣壓時，在步驟S3中執行密閉空間的設定處理。具體而言，將指示進氣用電磁閥43和排氣用電磁閥44兩者均處於關閉狀態的調整指令信號輸出給運算電路46。由此，不僅藥液供應泵10的工作室15 成為密閉空間，而且與該工作室15連通的空氣配管45以及輸出通道42也成為密閉空間。即，與工作氣體連通的空間以及工作室15內成為密閉空間。之後，在步驟S4中使吸引閥23處於打開狀態。附帶而言，在吸引閥23就要成為打開狀態之前，隔膜13的分隔區域13a處於靠近泵室14側的凹部的位置。通過使吸引閥23處於打開狀態，因而，即使藥液供應泵10的工作室15處於近似大氣壓狀態，吸引配管21中的藥液也將受藥液罐27的水頭壓力推壓而流入藥液供應泵10 的泵室14中。在這種情況下，工作室15中的工作氣體被推向電動氣動調節器30側，因而， 如圖3中期間tl t2所示，壓力傳感器52所檢測的壓力上升。而且，在時間t2壓力傳感器52的檢測壓力為最大值(正壓的峰值)。成為該最大值的檢測壓力對應於本次的水頭壓力。在吸引處理(圖2)中，在步驟S4中使吸引閥23處於打開狀態後，在步驟S5中待機直至壓力傳感器52的檢測壓力開始下降。而且，在開始下降的情況下，在步驟S6中執行吸引用壓力的導出處理。在吸引用壓力的導出處理中，用該時間點的壓力傳感器52的檢測壓力作為水頭壓力的推定壓力，並導出本次吸引工作中吸引用壓力的設定壓力，具體為負壓的設定壓力。 具體而言，預先存儲其中設定有與壓力傳感器52的檢測壓力對應的負壓的設定壓力的數據表，從該數據表讀出與本次獲得的檢測壓力對應的負壓的設定壓力。然而，並不限於此， 還可以構成為預先存儲有與水頭壓力的基準推定壓力對應的基準設定壓力，並根據上述基準設定壓力對壓力傳感器52的檢測壓力與上述基準推定壓力的比例進行修正，由此算出負壓的設定壓力。在步驟S6中導出的吸引用壓力的設定壓力為電動氣動調節器30中能夠設定的吸引用壓力範圍內的任意壓力。在步驟S7中，將在步驟S6中導出的吸引用壓力的設定壓力的信息作為調整指令信號輸出給運算電路46。由此，在運算電路46中，對要施加於工作室15的負壓進行調整使其成為上述負壓的設定壓力。具體而言，運算電路46對排氣電磁閥44進行控制使得如圖3 中期間t2 t3所示那樣提供負壓並使其逐漸接近上述設定壓力，之後，運算電路46對排氣電磁閥44進行控制所提供的負壓如期間t3 t4所示那樣大致維持在設定壓力的狀態。這裡，對上述導出處理中導出的吸引用壓力的設定壓力進行設定，使得無論水頭壓力的推定壓力為何值，上述水頭壓力與從泵室14向吸引配管21側施加的實際吸引壓力之間的壓差均恆定或近似恆定。具體而言，對上述導出處理中導出的吸引用壓力的設定壓力進行設定，使得無論水頭壓力的推定壓力為何值，隔膜13的分隔區域13a到達與吸引完成狀態相應的位置所需的時間均恆定或近似恆定。更具體而言，對上述導出處理中導出的吸引用壓力進行設定，使得無論水頭壓力的推定壓力為何值，分隔區域13a的位移速度達到近似恆定所需的加速度和其過渡期所需要的時間(圖3中期間t2 t3)均恆定或近似恆定，而且，在分隔區域13a的位移速度近似恆定後，無論水頭壓力的推定壓力為何值，該位移速度均維持恆定或近似恆定。通過如此設定吸引用壓力，較之於圖3中實線所示水頭壓力的推定壓力高的情況，在圖3中單點劃線所示水頭壓力的推定壓力低的情況下，上述吸引用壓力的設定壓力較低，其結果是，即使藥液罐27的水頭壓力發生了變化，吸引藥液所需的時間都恆定為T。在吸引處理(圖幻中，執行步驟S7的處理後，在步驟S8中待機直至完成藥液的吸引。具體而言，執行待機直到根據位置檢測傳感器陽的檢測結果確定分隔區域13a到達靠近工作室15側的凹部的預定位置，具體而言，到達與吸引量為預定量的狀態相應的預定位置。當完成藥液的吸引時，在步驟S9中使吸引閥23處於關閉狀態，然後結束本吸引處理。根據以上詳細敘述的本實施方式，能夠獲得下述良好的效果。水頭壓力減小時，將藥液從藥液罐27側壓向藥液供應泵10的力減弱，因此，如果向工作室15提供的吸引用壓力恆定，那麼，完成藥液的吸引所需的時間將會變長，而且，越是後面的吸引動作所需的時間就會越長，從而導致進行藥液吸引所需要的發生變化。對此， 在開始進行藥液吸引時先推定水頭壓力，根據推定的水頭壓力對吸引用壓力進行設定，使得在每一次吸引動作中分隔區域13a的位移速度恆定。由此能夠自動地將吸引所需的時間設定為恆定。另外，在此構成中，為了檢測出水頭壓力的影響，將施加給工作室15的壓力設定為大氣壓側的檢測用壓力，具體設定為大氣壓，而不是吸引用壓力，在設定為上述大氣壓的狀態下，開始向泵室14填充藥液，根據此時的壓力傳感器52的壓力檢測結果確定本次吸引動作的吸引用壓力。與在向藥液供應泵10積極地施加吸引用壓力的情況下檢測水頭壓力的影響的結構相比，能夠直接地獲取水頭壓力的影響，並且能夠根據水頭壓力的變化良好地設定吸引用壓力。另外，在本構成中，在進行藥液的排出動作後吸引閥23處於打開狀態的情況下， 進行如上所述的檢測用壓力的設定，並且，根據壓力傳感器52在吸引閥23處於打開狀態以開始進行藥液吸引動作時實施檢測後所得到的檢測結果確定出吸引用壓力的設定壓力。因此，能夠根據藥液供應泵10中藥液吸引的進行過程來確定出吸引用壓力的設定壓力。另外，在獲取壓力傳感器52的檢測結果以推定水頭壓力期間，進氣用電磁閥43 和排氣用電磁閥44都維持關閉狀態，工作室15和與該工作室15連通的空間為密閉空間。 由此能夠直接地獲取水頭壓力的影響，從而能夠根據水頭壓力的變化良好地設定吸引用壓力。另外，水頭壓力影響的這種直接獲取也可以通過根據壓力傳感器52的檢測結果設定吸引用壓力的方式來實現。特別是，由於壓力傳感器52用於在運算電路46中根據設定壓力對實際壓力進行反饋控制，因此，採用該壓力傳感器52來設定吸引用壓力，只需對現有的藥液供應系統的硬體結構做很少的變更即可。另外，也可以設置電動氣動側控制器(electropneumatic-side controller)，以代替電動氣動調節器30的運算電路46，並由該電動氣動側控制器執行吸引處理中的檢測用壓力設定處理或吸引用壓力的導出處理。在本實施方式中，用於在藥液吸引動作中免受藥液罐27的水頭壓力的影響的結構與上述第2實施方式中的結構不同。下面，對其不同的結構進行說明。本實施方式的藥液供應系統與圖1所示的系統基本相同，所不同的是，在本實施方式中，在確定吸引用壓力的設定壓力時，利用位置檢測傳感器55的檢測結果，而非利用壓力傳感器52的檢測結果。圖4示出了控制器60中藥液吸引時的運算處理的內容。另外，在藥液吸引時以較短的時間間隔反覆執行下述的運算處理。目標位移速度讀取部Bl根據來自管理計算機的吸引指令信號從控制器60的非易失性存儲器中讀出使隔膜13的分隔區域13a位移以進行吸引時的位移速度的目標值。另外，可以構成為目標位移速度以多個模式(pattern)存儲，並根據吸引指令信號對採用哪個目標位移速度進行指示。實際位移速度計算部B2根據來自位置檢測傳感器55的位置檢測信號存儲分隔區域13a每次的位置履歷，並由該履歷信息計算出分隔區域13a的位移量。而且，根據所算出的位移量的時間微分，算出分隔區域13a的實際位移速度。偏差計算部B3計算目標位移速度和實際位移速度之差。吸引用壓力計算部B4計算出吸引用壓力的設定壓力的信息，該吸引用壓力的設定壓力為用於將實際位移速度反饋控制為目標位移速度的吸引用操作量。將所算出的吸引用壓力的設定壓力的信息作為調整指令信號輸出給電動氣動調節器30的運算電路46。在運算電路46中，根據該調整指令信號對排氣用電磁閥44進行控制，使分隔區域13a的實際位移速度成為目標位移速度。這裡，在控制器60中，當根據位置檢測傳感器55的檢測結果檢測出下述情況時， 藥液吸引動作完成，排出動作開始，所述被檢測出的情況為分隔區域13a到達靠近工作室 15側的凹部的預定位置，具體地，分隔區域13a到達預先確定的、與吸引量成為預定量時所對應的位置。在此情況下，如上所述，由於使分隔區域13a的實際位移速度成為目標位移速度，所以藥液吸引所需的時間恆定。另外，參與上述反饋控制的調整指令信號的輸出在1次吸引動作中反覆進行多次。另外，目標位移速度讀取部Bi、實際位移速度計算部B2、偏差計算部B3和吸引用壓力計算部B4相當於本實施方式中的負壓控制裝置。下面一邊參照圖5的時序圖一邊對如何使吸引所需的時間恆定的情況進行說明。 圖5(a)示出了藥液供應泵10的動作狀況，圖5(b)示出了藥液罐27的水頭壓力，圖5 (c) 示出了施加於藥液供應泵10的工作室15中的壓力。在時間tl，藥液供應系統處於ON狀態，在藥液供應泵10中反覆交替地進行藥液吸引動作和藥液排出動作。在這種情況下，在期間t3 t4和期間t7 偽，工作室15被施加正壓以進行排出動作，在由排出動作向吸引動作切換的過渡期即的期間t4 t5和期間 W t9，逐漸減小壓力以避免在轉為吸引動作時出現壓力的急劇下降。並且，在吸引動作開始的時間工作室15處於大氣壓。但是，在該時間，隔膜13的分隔區域13a仍然位於靠近泵室14側的凹部的位置。在期間tl t2、期間t5 t6以及期間t9 tlO分別進行藥液吸引動作，由於每次進行該吸引動作時藥液罐27中的藥液量將減少，所以藥液罐27的水頭壓力也減小。 而且，當水頭壓力減小時，從藥液罐27側向藥液供應泵10壓出藥液的力減弱。對此，如前文所述，通過反饋控制對吸引用壓力的設定壓力進行調整以使分隔區域13a的位移速度恆定，其中，所述反饋控制基於位置檢測傳感器陽對隔膜13的分隔區域13a進行的檢測。因此，越是後面的吸引動作，施加給工作室15的吸引用壓力越向負壓側減小，S卩，水頭壓力與從泵室14向吸引配管21側施加的實際吸引壓力之間的壓差恆定或近似恆定，所以，吸引所需的時間恆定為T。根據以上詳細描述的本實施方式能夠獲得下述良好的效果。由於水頭壓力下降時從藥液罐27側向藥液供應泵10壓出藥液的力減弱，因此，如果施加給工作室15的吸引用壓力恆定，那麼，完成藥液的吸引所需的時間將會變長，而且，越是後面的吸引動作所需的時間就會越長，從而將導致進行藥液吸引所需的時間發生變化。對此，在吸引動作中利用位置檢測傳感器55檢測隔膜13的分隔區域13a的位置，並根據該位置檢測傳感器55的檢測結果對吸引用壓力的設定壓力進行調整，使得分隔區域13a 的位移速度恆定。由此，能夠自動地使吸引所需的時間恆定。另外，在進行吸引動作時反覆執行調整指令信號的輸出，其中，該調整指令信號是與基於位置檢測傳感器55檢測結果的實際位移速度和預先確定的目標位移速度之間的偏差相應的信號，因此，易於使吸引用壓力的設定壓力追隨藥液罐27的水頭壓力的變化，並能夠在藥液的吸引動作過程中使吸引用壓力的設定壓力追隨上述水頭壓力的變化。另外，位置檢測傳感器55用於在控制器60中確定分隔區域13a的位置是否為藥液吸引完成時的位置，即吸引動作是否已經完成，因此，利用該位置檢測傳感器陽的檢測結果對吸引用壓力進行設定，僅需對現有藥液供應系統的硬體結構做很少的變更即可。在本實施方式中，用於避免在藥液吸引動作中受藥液罐27的水頭壓力影響的結構與第1實施方式中不同。以下，對該不同的結構進行說明。本實施方式的藥液供應系統與圖1中所示的系統基本相同。不同之處在於，在確定吸引用壓力的設定壓力時未利用壓力傳感器52的檢測結果，此外，電動氣動調節器30的結構也不同。具體而言，如圖6所示，電動氣動調節器30的排氣通道38的中途位置設有流量傳感器71。通過設置流量傳感器71，能夠檢測在向藥液供應泵10的工作室15施加吸引用壓力並吸引該工作室15中的工作氣體後該工作氣體的流量，所以能夠把握施加吸引用壓力後的工作室15的容積變化。另外，電動氣動調節器30中，設有以由CPU和各種存儲器等組成的微計算機為主體而構成的電動氣動側控制器72，以代替運算電路46，流量傳感器71 的檢測結果作為流量檢測信號輸入電動氣動側控制器72。然後，在該電動氣動側控制器72 中，根據來自系統側控制器60的吸引指令信號的輸入來確定吸引動作時的吸引用壓力的設定壓力。圖7為示出電動氣動側控制器72中藥液吸引時的運算處理內容的框圖。目標位移速度讀取部Bll與上述第2實施方式的目標位移速度讀取部Bl同樣地讀取目標位移速度。實際位移速度計算部B12根據來自流量傳感器71的流量檢測信號計算隔膜13的分隔區域13a的位移量。並且，然後，根據所算出的位移量的時間微分計算分隔區域13a的實際位移速度。偏差計算部B13計算目標位移速度與實際位移速度之差。吸引用壓力計算部B14 計算吸引用壓力的設定壓力的信息，其中，所述吸引用壓力的設定壓力為用於將實際位移速度反饋控制為目標位移速度的吸引用操作量。然後，根據所算出的設定壓力對排氣用電磁閥44進行控制，使分割區域13a的實際位移速度成為目標位移速度，從而使吸引所需的時間恆定。根據上述的本實施方式，也能與上述第1實施方式同樣地避免受藥液罐27的水頭壓力的影響並使吸引所需的時間恆定。另外，僅需變更電動氣動調節器30的結構就能夠獲得上述效果。〈其他實施方式〉
本發明不限於上述各實施方式的記載內容，例如，還可以如下實施。在上述第1實施方式中，利用壓力傳感器52在工作室15的設定壓力為大氣壓且吸引閥23處於打開狀態時的正壓側峰值來確定吸引用壓力的設定壓力。但不限於此，例如，也可以構成為計算吸引閥23處於打開狀態後的壓力的上升率，利用該上升率來確定吸引用壓力的設定壓力。在此情況下，由於能夠提前確定吸引用壓力的設定壓力，因而能夠在整體上縮短各次吸引動作所需要的時間。在上述第1實施方式中，為了根據壓力傳感器52的檢測結果推定水頭壓力而將檢測用壓力設定為大氣壓。但並不限於此，只要能夠獲取水頭壓力隨藥液罐27中的藥液量變化而變化的程度，也可以是預定的正壓或預定的負壓。但是，在將其設定為大氣壓的情況下可以易於進行檢測用壓力的設定。即，如果採用其中包括用於使電動氣動調節器30向大氣開放的口、使該口與輸出通道連通的通道、以及對該通道進行開閉的電磁式開閉閥的結構， 只要使該電磁式開閉閥處於打開狀態就能夠設定為檢測用壓力。在上述第1實施方式中，根據水頭壓力的推定壓力改變吸引用壓力的設定壓力。 但並不限於此，也可以採用下述結構來代替上述結構，即在水頭壓力的推定壓力處於預定壓力以下的情況下使藥液供應系統的動作停止。如上述第1實施方式那樣，在將施加於工作室15的壓力設定為檢測用壓力的狀態下，開放吸引閥23時，藥液將會通過自身的水頭壓力流入泵室14，利用這種現象來獲得用於確定吸引用壓力的設定壓力的工作量。第1實施方式的該結構也可以適用於如上述第 2實施方式那樣根據位置檢測傳感器55的檢測結果來獲得分隔區域13a的實際位移速度的結構，或者，如上述第3實施方式那樣根據流量傳感器71的檢測結果來獲得分隔區域13a 的實際位移速度的結構。在上述第2實施方式和上述第3實施方式中，在藥液的吸引動作過程中連續地改變吸引用壓力的設定壓力。但並不限於此，作為該結構的替代結構，也可以構成為斷續地進行變更以使吸引用壓力的設定壓力的改變為階躍式。另外，也可以根據工作室15的容積變化的目標值與容積變化的實際變化值間的偏差來確定吸引用壓力的設定壓力，以取代根據目標位移速度與實際位移速度的偏差來設定吸引用壓力的設定壓力的結構，其中，所述實際變化值是基於位置檢測傳感器陽或流量傳感器71的檢測結果所得的容積變化值。在上述各實施方式中，控制器60或電動氣動側控制器72確定吸引用壓力的設定壓力，但並不限於此，也可以構成為對排氣用電磁閥44保持打開狀態的期間進行確定。但是，由於排氣用電磁閥44保持打開狀態的期間與所設定的吸引用壓力對應，因此，即使是該結構也能夠確定吸引用壓力的設定壓力。在上述各實施方式中，藥液供應泵10在藥液吸引時施加負壓。但本發明並不限於此結構，例如，也可以構成為設置將隔膜13推向靠近工作室15側的凹部的位置的彈簧等施壓裝置，並在藥液排出時對工作室15施以正壓而在藥液吸引時使工作室15減壓。在此情況下，也可以如上述各實施方式那樣為減小藥液罐27的水頭壓力影響而對上述減壓的設定壓力進行確定。另外，例如，也可以構成為在藥液供應泵10中，在使隔膜13位移以排出藥液時和使隔膜13位移以吸引藥液時均對工作室15施以正壓。在此情況下，也可以如上述各實施方式那樣為減小藥液罐27的水頭壓力影響而對上述藥液吸引時的正壓的設定壓力進行確定。
在上述各實施方式中，在用於判斷是否已經完成藥液吸引的方法中，利用了對分隔區域13a的位置進行檢測的位置檢測傳感器55。但並不限於此，上述判斷方法可以是任意的方法。例如，也可以採用下述結構，即設置當隔膜13的分隔區域13a處於吸引完成位置時處於ON狀態的開關，當確認開關已處於ON狀態時就判斷為吸引動作已經完成。另外，還可以構成為預先確定吸引動作足以完成所需的吸引動作用時間，當從吸引動作開始時起經過上述吸引動作用時間後就判斷為吸引動作完成。即使是這樣通過時間的測量來進行吸引動作管理的結構，也能夠像上述各實施方式那樣實現吸引所需時間的恆定化，因此， 能夠在上述吸引動作用時間經過之前完成藥液的吸引，即使水頭壓力暫時由於某些原因超出預想地減小，也能夠防止在藥液吸引尚未完成時就轉為排出作業的情況發生。在上述各實施方式中，藥液供應泵10中所設的容積可變部件不限於隔膜13，也可以是波紋管。另外，電動氣動調節器30不限於設置真空產生源36作為負壓產生源的結構， 例如，也可以是設有利用由供應源33所供應的壓縮氣體來產生負壓的噴射器的結構。另外，電動氣動調節器30也可以是比例控制式電動氣動調節器。
權利要求
1.藥液供應系統，其特徵在於，包括藥液供應泵，具有泵室和工作室，所述泵室由來自藥液罐的藥液填充，所述工作室通過容積可變部件與所述泵室分隔，所述容積可變部件在所述工作室中的工作氣體的壓力作用下進行工作，當所述容積可變部件工作時所述泵室的容積發生變化，所述藥液供應泵根據所述泵室的容積變化吸引或排出所述藥液；壓力調整裝置，通過將施加於所述工作室的氣體壓力作為吸引用壓力，使得將藥液吸引到所述泵室；切換控制裝置，在排出側開閉閥處於關閉狀態且吸引側開閉閥處於關閉狀態的情況下開始向所述泵室內填充所述藥液時將所述吸引側開閉閥切換為打開狀態，其中，所述排出側開閉閥設置在與所述泵室相通的排出通道中，所述吸引側開閉閥設置在與所述泵室相通的吸引通道中；壓力檢測裝置，當所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室時，檢測與所述工作室連通的空間的氣體壓力或所述工作室的氣體壓力；以及吸引控制裝置，根據所述壓力檢測裝置的檢測結果，對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制。
2.如權利要求1所述的藥液供應系統，其特徵在於，所述吸引控制裝置進行控制使得在所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室的情況下所述壓力檢測裝置所檢測到的壓力越小，之後進行藥液吸引時的吸引用壓力的設定壓力也越小。
3.如權利要求1或2所述的藥液供應系統，其特徵在於，具有對所述容積可變部件的位置進行檢測的位置檢測裝置，當所述位置檢測裝置的檢測結果為所述容積可變部件到達藥液吸引完成位置後所對應的結果時，所述切換控制裝置對所述吸引側開閉閥進行控制使其從打開狀態切換為關閉狀態，所述吸引控制裝置根據所述壓力檢測裝置的檢測結果對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制，使得在每次吸引動作中所述容積可變部件到達所述藥液吸引完成位置所需的時間恆定。
4.如權利要求1或2所述的藥液供應系統，其特徵在於，所述壓力調整裝置具有阻止或允許向所述工作室施加排出用壓力的第1開閉閥、以及阻止或允許向所述工作室施加所述吸引用壓力的第2開閉閥，在所述壓力檢測裝置進行的壓力檢測完成之前，所述壓力調整裝置使所述第1開閉閥和第2開閉閥兩者處於關閉狀態，並使與所述工作室連通的空間以及該工作室成為密閉空間，其中，所述壓力檢測裝置進行的壓力檢測用於供所述吸引控制裝置確定所述吸引用壓力的設定壓力。
5.如權利要求1或2所述的藥液供應系統，其特徵在於，具有檢測用控制裝置，所述檢測用控制裝置將所述壓力調整裝置的設定壓力控制為檢測用壓力，所述檢測用壓力能夠供所述壓力檢測裝置對藥液流入所述泵室時產生的壓力變化進行檢測，其中，所述藥液是在所述排出側開閉閥處於關閉狀態且所述吸引側開閉閥處於關閉狀態的情況下所述吸引側開閉閥被所述切換控制裝置切換為打開狀態後流入所述泵室的，所述吸引控制裝置根據所述壓力檢測裝置的檢測結果對由所述壓力調整裝置施加給所述工作室的吸引用壓力進行控制，該檢測結果是在設定壓力被設定為所述檢測用壓力的情況下所述壓力檢測裝置對所述吸引側開閉閥處於打開狀態且藥液開始流入所述泵室後的氣體壓力進行檢測所得到的檢測結果。
6.如權利要求5所述的藥液供應系統，其特徵在於，所述檢測用壓力是能夠確保藥液在所述吸引側開閉閥處於打開狀態時在所述藥液罐的水頭壓力作用下流入所述泵室的壓力。
7.如權利要求1或2所述的藥液供應系統，其特徵在於，所述壓力調整裝置根據由所述吸引控制裝置確定的所述吸引用壓力的設定壓力與由所述壓力檢測裝置檢測到的實際壓力之間的偏差，對施加於所述工作室的壓力進行調整使得所述實際壓力成為所述設定壓力。
8.藥液供應系統，其特徵在於，包括藥液供應泵，具有泵室和工作室，所述泵室由來自藥液罐的藥液填充，所述工作室通過容積可變部件與所述泵室分隔，所述容積可變部件在所述工作室中的工作氣體的壓力作用下進行工作，當所述容積可變部件工作時所述泵室的容積發生變化，所述藥液供應泵根據所述泵室的容積變化吸引或排出所述藥液；壓力調整裝置，通過將施加於所述工作室的氣體壓力作為吸引用壓力，使得將藥液吸引到所述泵室；工作量檢測裝置，在與所述工作室連通的所述工作氣體的流經路徑或所述藥液供應泵處檢測工作量，其中，所述工作量由藥液流入所述泵室時的所述工作室的容積減少量唯一地確定；以及吸引控制裝置，根據所述工作量檢測裝置的檢測結果，對由所述壓力調整裝置施加於所述工作室的吸引用壓力進行控制。
9.如權利要求8所述的藥液供應系統，其特徵在於，所述吸引控制裝置設定基準值並根據所述基準值與由所述工作量檢測裝置的檢測結果求得的數值之間的偏差對所述壓力調整裝置調整的吸引用壓力的設定壓力進行控制使得所述求得的數值等於所述基準值，其中，所述基準值用於在向所述泵室吸引藥液時使所述容積可變部件的位移速度等於基準位移速度。
10.如權利要求8或9所述的藥液供應系統，其特徵在於，包括切換控制裝置，所述切換控制裝置對吸引側開閉閥進行控制，使得在向所述泵室吸引藥液時所述吸引側開閉閥處於打開狀態，並且在所述容積可變部件到達藥液吸引完成位置時所述吸引側開閉閥處於閉合狀態，其中，所述吸引側開閉閥設置在與所述泵室相通的吸引通道中；所述工作量檢測裝置是將所述容積可變部件的位置作為所述工作量進行檢測的位置檢測裝置，用於供所述切換控制裝置確認所述容積可變部件的位置是否為藥液吸引完成位置。
全文摘要
本發明提供一種能夠使結構簡化並自動減小水頭壓力影響的藥液供應系統。在藥液供應泵(10)中，一對主體(11、12)中容納有作為容積可變部件的隔膜(13)，泵室(14)和工作室(15)由該隔膜(13)分隔形成。工作室(15)連接有電動氣動調節器(30)。在開始吸引藥液時，控制器(60)將工作室(15)中的壓力設定為大氣壓，並在該狀態下使吸引閥(23)處於打開狀態。並且，控制器(60)通過壓力傳感器(52)讀取工作室(15)中的壓力並根據所讀取的壓力對電動氣動調節器(30)進行控制，其中，當藥液在藥液罐(27)的水頭壓力作用下流入泵室(14)時，工作室(15)中的壓力發生變化。
文檔編號F04B49/00GK102269152SQ201110084870
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月29日 優先權日2010年3月30日
發明者豐田哲也, 伊藤彰浩, 長崎功 申請人:Ckd株式會社