CN113543892B - 用于分配器控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于分配材料的涂覆器和方法。涂覆器包括：注射器(20)，该注射器(20)限定入口(354)、出口(358)、从入口延伸到出口的腔室(370)；柱塞(386)，该柱塞(386)设置在腔室内；以及活塞(382)，该活塞(382)附接到柱塞，其中，活塞被构造成使柱塞移动通过腔室。涂覆器还包括：致动机构(390)，该致动机构(390)被构造成将活塞线性平移通过腔室以便通过出口分配材料；传感器(390)，该传感器(390)附接到柱塞，其中，传感器被构造成感测柱塞的线性移动；以及控制器(14)，该控制器(14)被构造成基于由传感器感测到的线性移动来调节致动机构的操作，使得活塞在多个分配循环中从注射器的出口重复分配预定量的材料。

Description

用于分配器控制的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月21日提交的美国专利申请第62/794,914号的优先权，其教导通过引用结合于此，如在本文中完整阐述一样。

技术领域

本公开总体上涉及流体涂覆器，并且更具体地涉及构造成确保重复分配预定量的液体的流体涂覆器。

背景技术

用于喷射流体材料(诸如粘合剂、焊膏、保形涂层、密封剂、底部填充材料和表面安装粘合剂)的已知涂覆器通常操作以通过使针进行往复移动来将少量流体材料喷射到基底上。这种材料可以储存在包括涂覆器的一部分的注射器中，其中，预定量的材料从注射器间歇地分配到涂覆器的阀组件，然后该阀组件从涂覆器喷射材料。为阀组件提供一致量的材料是自动流体分配的最重要方面之一，因为分配的材料量的不一致可能导致材料浪费和无法销售的最终产品。

当前确保从注射器分配一致量的材料的方法可能是昂贵的、麻烦的和/或无效的。例如，可以中断喷射过程并且可以测量一定量的喷射材料的质量。但是，这种方法耗时、昂贵并且对整个制造过程具有破坏性。此外，可以通过视觉系统分析来分析喷射的材料量，这可能昂贵且难以设置和校准。此外，可以通过体积分配来监测喷射的材料量，这可能会减慢整个喷射过程。监测材料分配量的另一种方法是通过考虑预期变化来预期地改变分配的材料量。但是，这种方法需要对材料和喷射系统的其它方面进行独特且耗时的表征。

此外，用于确保从涂覆器注射器分配一致量的材料的系统应该能够解决不一致分配量的各种原因，因为在从注射器分配材料的过程期间，许多因素可能会影响分配体积和质量。例如，对注射器加压和减压所需的时间随着注射器排空而增加。喷射系统的温度变化可能影响材料的流动阻力，而这可以改变分配大小。例如，由于诸如固化等因素，某些类型的材料将随着时间的推移而改变粘度。同样，材料特性可能因一批材料而异。当试图控制从注射器分配材料时，除了多个其它因素之外，还必须考虑这些因素。

结果，需要这样一种涂覆器，该涂覆器重复分配一致量的材料并且可靠地解决可能影响材料分配的任何变化。

发明内容

本公开的实施例是一种用于分配材料的涂覆器，该涂覆器包括：注射器，该注射器限定入口和出口、从入口延伸到出口的腔室；柱塞，该柱塞设置在腔室内；以及活塞，该活塞附接到柱塞，其中，活塞被构造成使柱塞移动通过腔室。涂覆器还包括：致动机构，该致动机构被构造成使活塞线性平移通过腔室以便通过出口分配材料；传感器，该传感器附接到柱塞，其中，传感器被构造成感测柱塞的线性移动；以及控制器，该控制器被构造成基于由传感器感测到的线性移动来调节致动机构的操作，使得活塞在多个分配循环中从注射器的出口重复分配预定量的材料。

本公开的另一实施例是一种从注射器分配材料的方法，其包括：操作致动机构以使活塞和附接到其上的柱塞线性平移通过注射器的腔室，以便通过注射器的出口分配材料；以及经由传感器感测柱塞的线性移动。该方法还包括基于由传感器感测到的线性移动来调节致动机构的操作，使得活塞在多个分配循环中从注射器的出口重复分配预定量的材料。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下具体实施方式。附图示出了本公开的说明性实施例。但是，应当理解，该应用不限于所示的精确布置和手段。

图1是根据本发明的说明性实施例的涂覆器的立体图；

图2是沿着图1的线2-2截取的图1所示的涂覆器的截面图；

图2A是图2所示的涂覆器的阀组件的放大截面图，其示出了处于第一位置的针；

图2B是图2A所示的阀组件的放大截面图，其中，针处于第二位置；

图3是图1所示的涂覆器的压电装置的局部分解立体图；

图4是图3所示的压电装置的立体图，其中，某些元件以虚线示出以更好地示出内部细节；

图5是图3所示的压电装置的下部部分的侧视图；

图6是根据本公开的替代实施例的涂覆器的等距视图；

图7是沿着图6的线7-7截取的图6所示的涂覆器的一部分的截面图；

图8是图7所示的涂覆器的截面图的放大部分；

图9A是图6所示的涂覆器的阀组件的截面图的放大部分，其中，针处于第一位置；

图9B是图9A所示的阀组件的放大截面图，其中，针处于第二位置；

图10是图9A所示的阀组件的机械放大器的等距视图；

图11是图10所示的机械放大器的替代等距视图；

图12是图10所示的机械放大器的截面图，其中，机械放大器处于未变形构造；

图13是图10所示的机械放大器的截面图，其中，机械放大器处于变形构造；

图14是图10所示的机械放大器的截面图，其中，阀组件处于替代构造；

图15是图1至图14所示的涂覆器的一部分的示意图；以及

图16是根据本公开的实施例的从注射器分配材料的方法的工艺流程图。

具体实施方式

参考图1至图4，根据本发明的实施例的涂覆器10总体上包括与控制器14联接的喷射分配器12。喷射分配器12包括联接到致动器壳体18的流体本体16。更具体地，流体本体16被保持在流体本体壳体19内，取决于喷射操作的需要，该流体本体壳体可以包括一个或多个加热器(未示出)。流体本体16在压力下从注射器20接收材料(下面进一步详细讨论)。阀组件22联接到致动器壳体18并延伸到流体本体16中。机械放大器(例如，杠杆24)联接在压电装置26与阀组件22之间，如下文将进一步描述的。

出于冷却压电装置26的目的，可以将空气从源27引入到进气端口28中并从排气端口30排出。可替代地，取决于冷却需要，进气端口28和排气端口30两者都可以从源27接收冷却空气，如图2所示。在这种情况下，一个或多个其它排气端口(未示出)将设置在致动器壳体18中。温度和循环控制件36被设置用于在喷射操作期间使压电装置26循环，并用于控制由喷射分配器12承载的一个或多个加热器(未示出)，以将分配的材料维持在所需温度。作为另一种选择，温度和循环控制件36或另一控制件可以以闭环方式控制压电装置26的冷却需要。如图4进一步所示，压电装置26还包括压电元件的堆叠件40。该堆叠件40通过联接在堆叠件40的相对侧上的相应扁平压缩弹簧元件42、44而维持压缩。更具体地，设置有上销46和下销48，该上销和下销将板簧元件42、44彼此保持在一起，其中压电元件的堆叠件40位于其间。上销46被保持在压电装置26的上致动器部分26a内，而下销48直接或间接地接合堆叠件40的下端。上致动器部分26a牢固地容纳压电元件的堆叠件40，使得堆叠件40被稳定以防止任何侧向运动。在该实施例中，下销48联接到下致动器部分26b，并且更具体地，联接到机械电枢50(图2)。

机械电枢50的上表面50a支承抵靠压电堆叠件40的下端。弹簧元件42、44在销46、48之间被拉伸，使得弹簧元件42、44向堆叠件40施加恒定的压缩，如图4中的箭头53所示。更具体地，板簧元件42、44可以由线材EDM工艺形成。压电元件堆叠件40的上端保持抵靠上致动器部分26a的内表面。因此，上销46是固定的，而下销48随着弹簧元件42、44和机械电枢50而浮动或移动，如将要描述的。当电压波形施加到压电堆叠件40时，堆叠件40膨胀或伸长，而这使得机械电枢50克服弹簧元件42、44的力而向下移动。堆叠件40将随时间的推移而与所施加的电压波形的幅度成比例地改变长度。

如图2进一步所示，机械电枢50与机械放大器操作地联接，在该说明性实施例中，该机械放大器形成为杠杆24，该杠杆大体上在第一端24a附近联接到机械电枢50并且在第二端24b处联接到推杆68。杠杆24可以通过例如也在机械电枢50与杠杆24之间形成一系列槽56的EDM工艺由下致动器部分26b一体地形成。如下文将进一步讨论的，杠杆24或另一机械放大器将堆叠件40膨胀或伸长的距离放大一期望量。例如，在该实施例中，堆叠件40和机械电枢50的向下移动在杠杆24的第二端24b处被放大了约八倍。

现在更具体地参考图2、图2A、图2B和图5，屈曲部分60将杠杆24联接到机械电枢50。如图5最佳所示，杠杆24围绕枢转点62枢转，该枢转点大约在与杠杆24的第二端24b相同的水平高度处。枢转点62的该位置用于使杠杆24旋转通过的弧的影响最小化。该一系列槽56形成在下致动器部分26b中以形成屈曲部分60。当压电堆叠件40在控制器14施加的电压波形下伸长时，如图5中的箭头66所示，随着堆叠件40在机械电枢50上向下推动，杠杆24大体上围绕枢转点62顺时针旋转。杠杆24克服由屈曲部分60施加的弹性偏压而发生轻微旋转。随着第二端24b围绕枢转点62顺时针轻微旋转，它向下移动并且同样使所附接的推杆68向下移动(图2)，如图5中的箭头67所示。

控制器14可以包括任何合适的计算设备，该计算设备被构造成主导用于监测和控制如本文描述的涂覆器10的各种操作的软件应用程序。应当理解，控制器14可以包括任何适当的计算设备，其示例包括处理器、台式计算设备、服务器计算设备或便携式计算设备(诸如膝上型电脑、平板电脑或智能电话)。具体地，控制器14可以包括存储器15和人机接口(HMI)装置17。存储器15可以是易失性的(诸如某些类型的RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)或它们的组合。控制器14可以包括附加储存器(例如，可移动储存器和/或不可移动储存器)，包括但不限于带、闪存、智能卡、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光储存器、磁带、磁盘储存器或其它磁储存设备、通用串行总线(USB)兼容存储器或可以用于存储信息且可由控制器14访问的任何其它介质。HMI设备17可以包括提供控制控制器14的能力的输入，例如经由按钮、软键、鼠标、语音控制、触摸屏、控制器14的移动、视觉提示(例如，使手在控制器14上的摄像头前方移动)等。HMI设备17可以经由图形用户界面提供输出，包括视觉信息，诸如针76的当前位置和速度值的视觉指示，以及经由显示器提供的这些参数的可接受范围。其它输出可以包括音频信息(例如，经由扬声器)、机械(例如，经由振动机构)或它们的组合。在各种配置中，HMI设备17可以包括显示器、触摸屏、键盘、鼠标、运动检测器、扬声器、麦克风、摄像头或它们的任意组合。HMI设备17还可以包括任何合适的设备，以用于输入生物特征信息，例如指纹信息、视网膜信息、语音信息和/或面部特征信息，以便需要特定的生物特征信息来访问控制器14。

杠杆24的第二端24b使用合适的螺纹紧固件70、72固定到推杆68。推杆68具有下头部68a，该下头部在导向衬套74内行进并支承抵靠阀组件22的针76的上头部76a。导向衬套74通过与销75的压配合而保持在致动器壳体18中，如图2A和图2B中最佳可见。推杆68、导向衬套74和销75的组装允许一些“让步”以确保推杆68在操作期间的适当移动。此外，推杆68由以下材料制成，该材料在该推杆与针76和杠杆24的往复移动期间将以弹性方式略微侧向弯曲。阀组件22还包括卷簧78，该卷簧使用环形元件80安装在致动器壳体18的下部部分内。阀组件22还包括通过O形环84保持在流体本体16中的插入件82。环形元件80和插入件82包括一体元件，即，本实施例中的盒本体。交叉钻出的排水孔85与卷簧78的下端大致成一直线，以允许任何漏过O形环86的液体逸出。附加的O形环86密封挺杆或针76，使得被包含在流体本体16的流体孔88中的加压材料不会泄漏。材料通过流体本体16的入口90和流体通路92、94从注射器20供应到流体孔88。O形环84将由环形元件80和插入件82形成的盒本体的外部与流体孔88和通路94中的加压液体密封隔开。流体通路92、94由拧入到流体本体16中的插塞构件95密封。插塞构件95可以被移除以允许接近以清洁内部通路94。

参考图2和图3至图5，涂覆器10可以包括在第二端24b附近附接到杠杆24的基准部件69，以及设置在致动器壳体18内的位置传感器71。位置传感器71被配置成随着杠杆24在压电堆叠件40的伸长和收缩时枢转而检测并监测基准部件69的位置。位置传感器71与控制器14电子通信，并且可以连续地或周期性地监测基准部件69的位置并将基准部件69的位置传送到控制器14。通过监测基准部件69的位置，位置传感器71还监测在分配操作期间基准部件69所附接到的杠杆24的位置。在一个实施例中，基准部件69是磁体并且位置传感器71是霍尔效应传感器，但是也可以设想到其它配置。同样，虽然基准部件69被描绘为附接到杠杆24，但基准部件69可以附接到杠杆24、推杆68或针76中的任一个。杠杆24、推杆68和针76可以统称为致动器的“移动零件”。由于基准部件69可以不同地定位，所以位置传感器71可以类似地重新定位在致动器壳体18内以便最佳地监测基准部件69的位置。将在下面进一步描述用于使用位置传感器71和基准部件69来控制涂覆器10的方法。

通过回顾图2至图4将最佳地理解涂覆器10喷射液滴或少量材料的操作。图2A示出了当压电堆叠件40的电压波形已经被充分移除时针76升高到收回的第一位置。这导致堆叠件40收缩。随着堆叠件40收缩，板簧元件42、44向上拉动机械电枢50并且这使杠杆24的第二端24b升高，并且还使推杆68升高。因此，然后，阀组件22的卷簧78可以向上推动针76的上头部76a并将针76的远端76b升离固定到流体本体16的阀座96。在该位置，流体孔88和针76的远端76b下方的区域填充有附加材料以对喷射分配器12进行“填充”并为下一个喷射循环准备喷射分配器12。

当压电堆叠件40被激活时，即，当电压波形被控制器14(图1)施加到压电堆叠件40时，堆叠件40膨胀并推靠机械电枢50。这使杠杆24顺时针旋转并且使第二端24b向下移动，还使推杆68向下移动。如图2B所示，推杆68的下头部68a在针76的上头部76a上向下推动，并且针76克服卷簧78的力而快速向下移动，直到远端76b在第二位置接合抵靠阀座96。在移动过程中，针76的远端76b迫使材料的液滴97从排放出口98排出。然后，从压电堆叠件40移除电压并且这使这些部件中的每一个的移动反向以使针76升高以用于下一个喷射循环。

应当理解，压电装置26可以相反地使用以喷射液滴。在这种情况下，包括杠杆24的各种机械致动结构将被不同地设计，使得当从压电堆叠件40移除电压时，堆叠件40的所产生的收缩将导致针76朝向阀座96和排放出口104移动以排放材料的液滴97。然后，在将电压波形施加到堆叠件40时，放大系统和其它致动部件将使针76升高，以便用附加材料填充流体孔88以用于下一次喷射操作。在该实施例中，针76将是常闭的，即，当没有电压施加到压电堆叠件40时，它会接合阀座96。

如图2进一步所示，上致动器部分26a与下致动器部分26b是分离的并且这些相应部分26a、26b由不同材料形成。具体地，形成上致动器部分26a的材料的热膨胀系数比形成下致动器部分26b的材料的热膨胀系数低。上致动器部分26a和下致动器部分26b中的每一个使用从下致动器部分26b延伸到上致动器部分26a中的螺纹紧固件(未示出)牢固地紧固在一起。然后，上致动器部分26a和下致动器部分26b的组件通过多个螺栓99紧固到壳体。更具体地，下致动器部分26b可以由17-4PH不锈钢形成，而上致动器部分26a可以由镍铁合金(诸如因瓦合金)形成。17-4PH不锈钢具有非常高的耐久性极限或疲劳强度，这增加了屈曲部分60的寿命。这种不锈钢的热膨胀系数约为10μm/mC，而因瓦合金的热膨胀系数约为1μm/mC。热膨胀的比率可能高于或低于这些材料的大约10:1的比率。与上致动器部分26a和下致动器部分26b相关联的热膨胀系数有效地提供彼此偏移特性。上致动器部分26a和下致动器部分26b的不同热膨胀系数由此允许压电装置26在更宽的温度范围内一致地操作。具体地，该温度范围允许压电装置26以更高的频率和更加激进的波形运行。同样，压电堆叠件在高占空比下操作时可以生成大量热量。因瓦合金的使用提供了压电装置26的端部的更绝对的定位，并且因此提供更准确和可用的行程。

参考图6至图14，示出了用于将材料喷射到基底上的涂覆器的另一实施例。涂覆器100被示出为具有联接到致动器壳体118的流体本体116。流体本体116被保持在流体本体壳体119内，取决于应用的需要，该流体本体壳体可以包括一个或多个加热器(未示出)。流体本体116被构造成在压力下从注射器20接收材料，如下文将进一步讨论的。阀组件122联接到致动器壳体118并延伸到流体本体116中。机械放大器206联接在压电装置126与阀组件122之间，如下文将进一步描述的。压电装置126可以通过多个螺栓(未示出)或其它合适的紧固件紧固到致动器壳体118。压电装置126可以包括各种材料，例如但不限于不锈钢或镍铁合金。

如图7至图8进一步所示，压电装置126包括压电元件的堆叠件140、近端218和与近端218相对的远端220。压电元件被构造成在应用电压波形时和/或移除电压波形变形。该堆叠件140通过联接到压电装置126的压缩弹簧144而维持压缩。

堆叠件140可以在远端220处的压缩弹簧144与刚性表面(未示出)之间保持压缩，例如抵靠致动器壳体18的内表面。刚性表面可以接触近端218。在一些方面，堆叠件140可以由多个压缩弹簧144保持，例如在近端218处的第一压缩弹簧144和在远端220处的第二压缩弹簧144。

压电装置126与推杆168操作地接合并且被构造成使推杆168在第一方向上移动。参考图9A至图9B，推杆168具有下头部168a，该下头部在导向衬套174内行进并支承抵靠与阀组件122相关联的针176的近端176a，其中，针176可以是可移动轴。导向衬套174可以通过与销175的压配合而保持在致动器壳体118中。推杆168、导向衬套174和销175的组装允许一些“让步”以确保推杆168在操作期间的适当移动。

阀组件122还可以包括卷簧178，该卷簧使用环形元件180安装在致动器壳体118的下部部分内。插入件182可以通过O形环184保持在流体本体116中。环形元件180和插入件182包括一体元件，即，在所描绘的方面中的盒本体。

附加O形环186密封针176，使得包含在流体本体116的流体孔188中的加压材料不会泄漏。材料通过流体本体116的入口190和通路192、194从注射器20供应到流体孔188。O形环184将由环形元件180和插入件182形成的盒本体的外部与流体孔188和通路194中的加压液体密封隔开。交叉钻出的排水孔185与卷簧178的下端大致成一直线，以允许任何漏过O形环186的液体逸出。

当电压波形施加到堆叠件140时，压电元件变形，并且堆叠件140膨胀或伸长，导致远端220克服由压缩弹簧144施加的力而在远离近端218的方向上移动。堆叠件140可以被构造成随着时间的推移而与施加到其上的电压波形的幅度成比例地改变长度。当所施加的电压被移除或充分降低时，堆叠件140收缩或缩短至与施加电压之前的长度基本相同。

堆叠件140的移动导致操作地联接到压电装置126的推杆168的移动。推杆168可以操作地联接到设置在阀组件122上的针176。随着推杆168移动，针176也移动以打开或关闭阀组件122上的排放出口204。堆叠件140的重复移动导致针176的往复移动并导致材料的液滴或少量材料通过涂覆器100的排放出口104分配或喷射。

再次参考图7至图8，机械放大器206可以设置在涂覆器100内以成比例地放大堆叠件140的移动。放大器206联接到堆叠件140和阀组件122，使得堆叠件140的移动导致放大器206的至少一部分移动，这继而导致针176移动。当电压波形被施加到堆叠件140时，堆叠件140的移动将力施加到放大器206上并导致放大器206也移动并使针176移动。应当理解，如果期望放大原始移动，则由放大器206引起的针176的移动幅度将大于堆叠件140的移动幅度。

参考图10至图11，放大器206可以是具有基本圆形截面的盘。但是，应当理解，放大器206可以是任何合适的形状，例如具有矩形、三角形或其它多边形截面形状。

放大器206可以与涂覆器100成一体，要么是单个整体部件的一部分，要么是固定到涂覆器100的单独部件。在一些方面，放大器206可以是可移除地联接到涂覆器100的单独部件，并且被构造成选择性地与堆叠件140和阀组件122接合或脱离接合。涂覆器100可以被构造成在放大器接合或放大器不接合的情况下操作。在一些方面，涂覆器100可以包括多个放大器206，该多个放大器可以选择性地接合或脱离接合以导致不同程度的放大。涂覆器100可以被构造成在多个放大器206同时接合的情况下操作。在一些方面，放大器206可以与另一放大器206互换以导致不同程度的放大。

仍参考图10至图11，放大器206包括本体208，该本体具有主表面210和与主表面210相对的次表面212。本体208可以包括可变形材料，该可变性材料可以在施加力时变形。该可变形材料应该具有足够的弹性，使得当导致变形的力减小或移除时，本体208基本上恢复到其未变形的形状。本体208应该足够刚性以接收来自堆叠件140的力并将力施加到针176上而不会造成持续损坏(例如，不会造成破裂或折断)。应当理解，没有材料是完全弹性且无限耐用的，并且本领域技术人员将认识到可以在适当程度上执行期望功能的材料。

放大器206可以包括延伸穿过本体208并将主表面210与次表面212连接的开口214。中心轴线A延伸穿过开口214的几何中心。中心轴线A也可以是与堆叠件140和推杆168的中心轴线相同的。在一些方面，一个或多个叶瓣216可以从本体208的周朝向中心轴线A径向向内延伸到开口214中。当放大器206未处于变形构造时，叶瓣216可以基本垂直于中心轴线A。放大器206可包括2个、3个、……、10个或其它合适数量的叶瓣。可替代地，放大器206可以包括零个从本体208延伸的叶瓣，并且该放大器可以是圆环形状的。

放大器206可以操作地联接到推杆168，使得当放大器206移动时，推杆168也移动。应当理解，推杆168可以以任何合适的方式联接到放大器206，例如经由摩擦配合、使用粘合剂、使用紧固件等。推杆168可以可替代地与放大器206一体地形成。参考图11中描绘的方面，推杆168可以延伸穿过放大器本体208的开口214。在这些方面，推杆168的至少一部分的形状和尺寸应被设定成使得其能够自由地穿过开口214。推杆168的上头部168b可以例如在主表面210处接触放大器206。上头部168b的大小和尺寸可以被设定成大于开口214，使得防止该上头部穿过开口214。在放大器206变形的一些方面，开口214可以比放大器206未变形时大。在这些方面，上头部168b的大小也应被设定成大于变形的放大器206的开口214。

上头部168b一体地附接到推杆168的构造成穿过开口214的部分。放大器206可以将力施加到上头部168b上，该力继而被传递到推杆168的其余部分。

放大器206可以作为杠杆机构操作以接收来自堆叠件140的力并将力施加到推杆168上。放大器206可以设置在压电装置126的远端220与基部230之间。再次参考图7至图8，主表面210可以邻近于远端220，而次表面212可以邻近于基部230。

在一些方面，为了提高力传递的精度，放大器206由设置在远端220和基部230上的特定接触区域接触。如图8所示，例如，主突起222可以设置在远端220上并在朝向放大器206的主表面210的方向上从该远端延伸。类似地，基部230可以包括次突起232，该次突起在朝向放大器206的次表面212的方向上从该基部延伸。虽然主突起222和次突起232可以以任何可接受的角度分别从远端220和基部230延伸，但应当理解，延伸角的至少一分量应分别基本垂直于主表面210和次表面212。

在一些替代方面，主突起222可以与放大器本体208的主表面210成一体并从放大器本体的主表面朝向远端220延伸。类似地，次突起232可以与放大器本体208的次表面212成一体并从放大器本体的次表面朝向基部230延伸。在其它方面，突起可以从放大器206、远端220和/或基部230中的一个或多个延伸，并且本公开不限于如上所述的突起的特定布置。

在操作中，涂覆器100被构造成喷射材料的液滴或少量材料，其中，材料从附接到流体本体116的注射器20提供(下面将详细描述注射器20)。当堆叠件140被激活时，即，当电压波形通过主电子控制件(未示出)施加到压电元件时，堆叠件140膨胀并在主表面210处推靠放大器206。基于如上所述的主突起222和次突起232的位置，放大器206变形并将力施加到推杆168的上头部168b上。这迫使推杆168在朝向压电装置126的打开方向上移动。上头部168b由放大器206移动的距离优选地大于由堆叠件140的远端220移动的距离。与推杆168成一体的下头部168a也在相同的打开方向上移动。随着下头部168a移动远离针176，针176也被允许在打开方向上移动到第一位置。针176可以被卷簧178朝向打开方向偏压，并且当推杆168移动远离针176时，卷簧178也使针176在打开方向上移动。

当电压从堆叠件140移除或充分降低时，上述移动反向。堆叠件140的长度减小，因此减小了施加到放大器206的力。然后，放大器206可以返回到其基本未变形的状态，这继而减小了施加到推杆168的上头部168b上的力。推杆168可以在与打开方向相反的关闭方向上被卷簧169偏压。随着由放大器206施加到推杆168上的力减小到低于卷簧169的偏压力，卷簧169使推杆168在关闭方向上移动。下头部168a接触针176的近端176a并克服卷簧178的力在关闭方向上推动针176，直到设置在针176上的与近端176a相对的远端176b在与第一位置间隔开的第二位置接合抵靠阀座200。卷簧178可以具有比卷簧169低的刚度，使得在没有外力的情况下，由卷簧169在关闭方向上施加的力大于由卷簧178在打开方向上施加的力。

在将针176从第一位置移动到第二位置的过程中，当远端176b撞击排放出口204的阀座200时，针176的远端176b可以迫使材料的液滴202从排放出口204排放。此外，在该分配操作期间，涂覆器100可以监测系统的移动零件中的一个的移动。为此，涂覆器100可以包括在上头部168b处附接到推杆168的基准部件148，以及设置在致动器壳体118内的位置传感器150。位置传感器150被构造成随着推杆168在压电堆叠件140的伸长和收缩时向上和向下移动而检测并监测基准部件148的位置。位置传感器150与控制器14电通信，并且可以连续地或周期性地监测基准部件148的位置并将该基准部件的位置传送到控制器14。通过监测基准部件148的位置，位置传感器150还监测在分配操作期间与其接触的机械放大器206的位置。在一个实施例中，基准部件148是磁体并且位置传感器150是霍尔效应传感器，但也可以设想到其它配置。同样，虽然基准部件148被描绘为附接到推杆168，但基准部件148可以附接到机械放大器206、推杆168或针176中的任一个。机械放大器206、推杆168和针176可以统称为致动器的移动零件。由于基准部件148可以不同地定位，所以位置传感器150可以类似地重新定位在致动器壳体118内以便最佳地监测基准部件148的位置。将在下面进一步描述用于使用基准部件148和位置传感器150来控制涂覆器100的方法。

应当理解，压电装置126可以相反地使用以喷射液滴。在这种情况下，可以不同地设计各种机械致动结构，使得当电压波形被施加到堆叠件140时，堆叠件140的所产生的膨胀导致针176朝向阀座200的移动并且导致排放出口104排放材料的液滴102。然后，在移除堆叠件140的电压时，放大系统和其它致动部件将使针176升高以便用附加材料填充流体孔188以用于下一次喷射操作。在这些方面，当没有电压施加到堆叠件140时，针176将是常开的，即，不接合阀座200。

放大器206的变形量(并因此，堆叠件140的移动的放大程度)部分地由主突起222和次突起232在它们分别接触主表面210和次表面212时的相对定位来确定。当电压波形被施加到堆叠件140时，堆叠件140使远端220伸长并且使该远端移动以向放大器206施加力。远端220处的主突起222可以在远离延伸通过放大器206的几何中心的中心轴线A的第一距离D1处接触放大器206的主表面210。基部230设置在放大器206的另一侧上，使得其被构造成接触次表面212。次突起232可以在远离中心轴线A的第二距离D2处接触次表面212。为了产生合适的杠杆作用以放大远端220移动的距离，第一距离D1和第二距离D2应当不同。

参考图12至图13，第一距离Dl可以大于第二距离D2。当力通过主突起222被施加到主表面210时，次突起232用作支点。因此，随着放大器206的比第二距离D2更远离中心轴线A的部分被主突起222在一个方向上(例如，向下)推动，放大器206的比第二距离D2更靠近中心轴线A的另一部分在相反方向上(例如，向上)被杠杆抬起。因此，与放大器操作地联接的推杆168例如在主表面210或叶瓣216与上头部168b的相互作用处在相同方向上移动。图13描绘了堆叠件140伸长并且力被施加到放大器206的主表面210上的示例性方面。放大器206因此变形，并且上头部168b与推杆168的其余部分一起沿着中心轴线A轴向地移动。

推杆168移动的距离取决于第一距离Dl和第二距离D2。随着第二距离D2增加(即，随着支点远离中心轴线A)，推杆168移动的距离也将增加。放大的量可以通过增加或减少第二距离D2来控制。例如，图14描绘了包括基部230'的替代实施例，该基部具有设置在与中心轴线A相距第二距离D2'处的次突起232'。第二距离D2'小于第二距离D2。如此，在具有基部230'的实施例中，推杆168将移动比在利用基部230的方面中小的距离，导致较小的可比放大(将所有其它因素视为相同的情况下)。

虽然改变第二距离D2是调节放大量的合适方法，但放大可以以多种方式改变。在一些方面，放大器206可以包括被构造成更容易变形的材料(例如，该材料更软或更有弹性)或被构造成更刚性的材料(例如，该材料更硬或弹性更小)。本体208的厚度可以增加(以增加刚性)或减少(以增加柔性)。在一些方面，叶瓣216的厚度、材料性质和/或长度(即，叶瓣216从本体208延伸到中心轴线A的距离)可以改变。

放大器206的本体208可以具有穿过其中的可变厚度(即，主表面210与次表面212之间的距离)。在一些方面，例如，本体208可以处于最远离开口214的最大厚度处并且处于最靠近开口214的最小厚度处，其中，厚度从最大厚度逐渐减小到最小厚度。可替代地，本体208可以包括一个或多个台阶(未示出)，每个台阶具有不同的厚度，其中例如，最远离开口214的台阶处于最大厚度，并且最靠近开口214的台阶处于最小厚度。

现在参考图15，将更详细地讨论注射器20和相关部件。注射器20可以包括在第一端350a和与第一端350a相对的第二端350b之间延伸的本体350。本体350可以在其整个长度上限定基本圆柱形截面形状，但是可以设想到其它实施例。本体350还可以限定从第一端350a到第二端350b的大部分的基本恒定的直径，但本体350可以在第二端350b的一部分上向内逐渐变细。但是，本公开并不旨在限于该实施例。第二端350b可以包括附接部分366，该附接部分被构造成可释放地附接到流体本体16、116的一部分。本体350可以在其中限定从第一端350a延伸到第二端350b的腔室370，其中，腔室370被构造成接收并储存一定量的材料374a。材料374可以是润滑剂、粘合剂、环氧树脂或生物材料，但本公开并不旨在限于这些示例。凸缘362可以从本体350的第一端350a向外周向地延伸，其中，凸缘362可以允许由系统操作者手动致动注射器20的柱塞386，其中，将在下面进一步描述柱塞386和活塞382。

本体350还可以限定位于本体350的第一端350a处的入口354和与入口354相对且位于本体350的第二端350b处的出口358，其中，腔室370从入口354延伸到出口358。腔室370可以被构造成接收活塞382，其中，活塞382设置在腔室370内并且被构造成线性平移通过腔室370。活塞382可以包括金属或塑料材料，并且可以限定在形状和尺寸上与腔室370的截面基本相同的截面，以便防止在分配操作期间任何材料374移行(migration)经过活塞382。注射器20还可以包括围绕活塞382设置的密封件(未示出)，诸如O形环，以便进一步防止材料374移行经过活塞382。柱塞386可以整体地、一体地或可释放地附接到活塞382。柱塞386可以被构造成与活塞382一起移动通过腔室370，同时活塞382通过注射器20的出口358分配材料374的离散体积378。离散体积378可以被限定为材料374的离散量，并且其量可以在从材料374的单个液滴到延长流的范围内。

为了使活塞382线性平移通过腔室370，涂覆器10、100可以包括致动机构390。致动机构390可以是与腔室370流体连通(并因此与活塞382流体连通)的气动致动器。致动机构390可以被构造成在脉冲压力分配操作中通过腔室370施加气动脉冲并将该气动脉冲直接施加到活塞382上。可替代地，致动机构可以将恒定压力施加到活塞382上。但是，也可以设想到除气动致动器之外的其它类型的致动机构。致动机构390可以通过信号连接394a与控制器14信号通信，使得控制器14能够控制致动机构390的操作，如下面将进一步讨论的。信号连接394a可以包括有线连接和/或无线连接。致动机构390可以被构造成使活塞382以及柱塞386线性平移通过腔室370，以便从具有已知(以及一致)尺寸、形状和体积的注射器20分配离散体积378。但是，随着分配操作的进行，这种一致的分配会变得困难。例如，材料374的性质可以随时间的推移而改变，这可能需要改变致动机构390的操作以确保离散体积378保持一致。

为了确保分配材料374的特性维持一致性，涂覆器10、100可以包括附接到柱塞386的传感器392。随着活塞382和柱塞386移动通过注射器20的腔室370，传感器392可以被构造成感测柱塞386的线性移动，并因此感测活塞382的线性移动。传感器392可以是线性位置传感器、线性电压位移传感器(LVDT)、激光或绝对线性编码器，但也可以设想到其它类型的传统位置传感器。传感器392可以通过信号连接394b与控制器14信号通信，使得控制器14可以接收指示柱塞386的线性移动的信号。信号连接394b可以包括有线连接和/或无线连接。结果，控制器14可以被构造成当由传感器392感测到的线性移动与产生具有所需体积的离散体积378所需的移动不匹配时，基于由传感器392感测到的线性移动来调节致动机构390的操作，其中该致动机构调节活塞382的移动。由于这种反馈，控制器14可以确保活塞382在多个分配循环中从注射器20的出口358一致地且重复地分配预定量的材料374。由控制器14执行的调节可以自动完成，或者可以在经由HMI设备17从操作者接收到提示时完成。每个分配循环可以被限定为材料374的单个离散体积378的分配。在利用从传感器392接收的信息之前，通过信号连接394b提供的信号可以由放大器396处理。放大器396可以是所描绘的控制器14的一部分，或者可以是与控制器14分离的部件。此外，涂覆器10、100的操作者可以输入离散体积378的所需体积和活塞382的起始位置以限定分配操作的初始参数。

用于调节活塞382的移动的线性移动可以不是柱塞386的单个线性移动，而可以是在多个分配循环中的相应各个分配循环期间感测到的多个线性移动的平均幅度。换句话说，随着活塞382执行各种分配循环，控制器14可以感测柱塞386随时间推移的线性移动，将该信息存储在存储器15中，并且对每个分配循环的线性移动的幅度求平均以用于调节致动机构390的操作和活塞382的移动，以便重复分配预定量的材料374。在一个实施例中，该平均可以采用的多个分配循环是50个分配循环。但是，可以设想到其它数量的分配循环。可选地，涂覆器10、100的操作者可以通过HMI设备17手动输入多个分配循环的数量。通过使用多个分配循环内的线性移动的平均值而不是一次分配循环之后的单个线性移动来控制致动机构390的操作，控制器14可以考虑并有效地消除在单个分配循环期间发生的任何不可重复的不规则性，同时仍然考虑注射器20的腔室370内的随时间推移的各种变化条件。控制器14可以在算法中使用该平均值来表征柱塞386随时间推移通过腔室370的移动模式，以便确保由活塞382从出口358分配的离散体积378的尺寸保持一致。

上述平均线性移动可能不是线性移动的静态数量的平均值。例如，平均值可以限定移动平均值，使得柱塞386的多个线性移动的平均值是紧接在前的多个线性移动的平均值。当平均值包括50个分配循环的线性移动的平均值时，该平均值可以包括使致动机构390移动活塞382的紧接在前的分配循环前的50个分配循环的线性移动的平均值。当平均值包括移动平均值时，必须随着时间的推移固有地重新计算平均值。例如，可以在每个分配循环之后重新计算移动平均值，或者可以在分配循环的设定间隔之后重新计算平均值。在一个实施例中，间隔可以是每10个分配循环。在另一实施例中，控制器14可以基于在前100个分配循环中的瞬时位置的平均值来调节每20个分配循环的致动机构390的操作和活塞382的移动。但是，本公开设想到控制器14可以在各种不同数量的分配循环上并且以分配循环的各种间隔对柱塞386的瞬时位置求平均，如操作者经由HMI设备17选择的或由控制器14自动确定的。

控制器14可以调节致动机构390的操作，以便无论何时在柱塞386的被感测到的线性移动的幅度或多个线性移动的平均幅度与预期的线性移动不匹配时改变活塞382的移动。可替代地，控制器14可以在仅当柱塞386的被感测到的线性移动的幅度或多个线性移动的平均幅度在预定范围之外时调节致动机构390的操作。该范围可以包括与预期幅度的线性范围或百分比偏差。该范围可以由控制器14基于诸如注射器20内的材料374的类型、正在执行的分配操作的类型、待分配的离散体积378的尺寸等因素自动计算。可替代地，该范围可以由操作者通过HMI设备17基于线性移动的范围提供给控制器14，该线性移动仍将产生具有满足特定分配操作的要求的尺寸的离散体积378。

随着时间的推移，控制器14还可以追踪随着活塞382前进通过注射器20的腔室370的柱塞386所经历的总线性移动。根据总线性移动，控制器14可以计算已经被活塞382从腔室370中压出的材料374的总量。材料374的该总剩余量(以及可选地，所分配的材料的总量)可以经由HMI设备17显示以供操作者参考。结果，操作者可以不断地知晓注射器20的腔室370有多满，并且可以当注射器20排空并且必须更换时做好准备。此外，当注射器20排空并且必须更换时，控制器14可以自动地向操作者报告。

继续图16，将描述从注射器20分配材料的方法400。方法400包括步骤402，其中，致动机构390被致动以使活塞382和附接到该活塞上的柱塞386线性平移通过注射器20的腔室370，以便通过注射器20的出口358分配材料374。该步骤可以由控制器14执行，该控制器可以引导致动机构390以使活塞382线性平移。然后，在步骤406中，HMI设备17可以接收用户输入，该用户输入设定将对线性移动的幅度将求平均的多个分配循环的数量。可替代地，该数量可以由控制器14确定或从存储器15中调用。在步骤406之后，传感器392可以在步骤410中的多个分配循环中感测柱塞386的线性移动，并因此感测活塞382的线性移动。

一旦传感器392在步骤410中感测到柱塞386的线性移动，传感器392就可以在步骤414中将指示线性移动的信号传输到控制器14。该信号可以通过信号连接394b传输，该信号连接可以是有线连接和/或无线连接。然后，在步骤418中，放大器396可以放大提供给控制器14的线性移动信号。然后，在步骤422中，控制器14可以计算多个分配循环中的相应各个分配循环期间的多个线性移动的平均幅度。如上所述，该平均幅度可以采用的分配循环的数量可以是50个分配循环。但是，该分配循环的数量可以变化，并且可以由控制器14调节或通过由涂覆器10、100的操作者输入到HMI设备17中来调节。然后，在步骤426中，控制器14可以将感测到的线性移动与产生具有特定性质的离散体积378所需的理想或预定线性移动进行比较，并在需要时基于由传感器392感测到的线性移动来调节致动器390的操作和活塞382的移动。这样做是为了确保活塞382在多个分配循环中从注射器20的出口358重复分配预定量的材料374。

可以基于在步骤422中确定的多个线性移动的平均幅度来进行调节。如果柱塞386的瞬时或平均线性移动不同于预定线性移动，则可以进行调节。可替代地，如果瞬时线性移动在预定范围之外，则可以进行调节。该范围可以包括与预期幅度的线性范围或百分比偏差。该范围可以由控制器14基于诸如注射器20内的材料374的类型、正在执行的分配操作的类型、待分配的离散体积378的大小等因素自动计算。可替代地，该范围可以由操作者通过HMI设备17提供给控制器14。

在步骤426中进行调节之后，在步骤430中，控制器14可以重新计算多个线性移动的平均幅度。这可以以规定间隔、以材料分配中的离散基准或以操作者的指示来完成。这允许平均幅度包括移动平均值，使得由控制器14在任何时间使用的多个线性移动的平均幅度是紧接在前的多个线性移动的平均值。在一个实施例中，间隔是每10个分配循环，但可以设想到各种其它间隔。

在步骤434中，控制器14还可以被构造成追踪柱塞386通过注射器20的腔室370的总线性移动。使用该信息，在步骤438中，控制器14可以确定由活塞382从注射器20分配的材料的总量。该总分配量和/或留在腔室370内的材料374的相反量可以经由HMI设备17显示以保持操作者不断地了解注射器20内的状况。

如上所述，使用来自传感器392的反馈来控制活塞382的移动以从注射器20分配材料374具有若干优点。使用这种分配方法，从注射器20分配的离散体积378的变化可以保持最小。此外，与已知的反馈系统相比，无论体积变化的来源如何，都可以考虑对这些体积变化的校正。使用上述传感器392对柱塞移动进行反馈控制具有与脉冲压力和阀分配系统兼容的灵活性。此外，与其它反馈系统相比，上述用于活塞移动控制的系统和方法具有成本有效、用户友好的优点，并且提供了在不需要附加校准的情况下由终端用户设置的能力。

虽然本发明的各个发明方面、概念和特征在本文中可被描述和说明为在示例性实施例中组合体现，但这些各个方面、概念和特征可以单独地或以其各种组合和子组合用于许多替代实施例中。除非在本文中明确排除，否则所有这些组合和子组合都旨在在本发明的范围内。更进一步，虽然关于本发明的各个方面、概念和特征的各种替代实施例(诸如替代材料、结构、配置、方法、电路、设备和部件、软件、硬件、控制逻辑、关于形式的替代，配件和功能等)可以在本文中描述，这样的描述不旨在是可用替代实施例的完整或详尽列表，无论是目前已知的或是以后开发的。此外，尽管本发明的一些特征、概念或方面在本文中可能被描述为优选的布置或方法，但除非明确说明，否则这种描述并不旨在暗示这种特征是必需的或必要的。更进一步地，可以包括示例性或代表性的值和范围以帮助理解本公开；但是，这些值和范围不应被解释为限制性的，并且仅在明确说明的情况下才旨在是临界值或范围。此外，虽然在本文中可以明确地将各个方面、特征和概念标识为具有创造性或形成发明的一部分，但这种标识并非旨在是排他性的，而是可能存在于本文中充分描述的创造性方面、概念和特征，而没有被明确地标识为特定发明或作为特定发明的一部分，本发明的范围替代地在所附权利要求或相关或继续申请的权利要求中阐述。示例性方法或过程的描述不限于包括在所有情况下都需要的所有步骤，除非明确说明，否则呈现步骤的顺序也不被解释为是必需的或必要的。

虽然本文使用有限数量的实施例描述了本发明，但这些特定实施例并不旨在限制本发明的范围，如本文中另外描述和要求保护的。本文描述的文章和方法的各种元件的精确布置和步骤的顺序不应被视为限制。例如，尽管参考附图中的参考符号的顺序系列和块的进展描述了方法的步骤，但是可以根据需要以特定顺序实施该方法。

Claims (23)

1.一种用于分配材料的涂覆器，所述涂覆器包括：

注射器(20)，所述注射器(20)限定入口(354)、出口(358)和从所述入口延伸到所述出口的腔室(370)；

活塞(382)，所述活塞(382)被设置在所述腔室内；

柱塞(386)，所述柱塞(386)被附接到所述活塞，其中，所述活塞被构造成与所述柱塞一起移动通过所述腔室；

致动机构(390)，所述致动机构(390)被构造成使所述活塞线性平移通过所述腔室以便通过所述出口分配材料；

传感器(392)，所述传感器(392)被附接到所述柱塞，其中，所述传感器被构造成感测所述柱塞的多个线性移动；以及

控制器(14)，所述控制器(14)被构造成基于在多个分配循环中的相应分配循环期间由所述传感器感测到的所述多个线性移动的平均幅度来调节所述致动机构的操作，使得所述活塞在所述多个分配循环中从所述注射器的出口重复分配预定量的材料。

2.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述多个分配循环包括50个分配循环。

3.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述控制器包括人机接口，所述人机接口被构造成接收用户输入，所述用户输入确定所述多个分配循环的数量。

4.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述多个线性移动的平均幅度是移动平均值，使得在任何时间的所述多个线性移动的平均幅度是紧接在前的多个线性移动的平均幅度。

5.根据权利要求4所述的涂覆器，其中，在10个分配循环的间隔之后重新计算所述移动平均值。

6.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述控制器被构造成当所述线性移动在预定范围之外时调节所述致动机构的操作。

7.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述传感器是线性位置传感器。

8.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述控制器被构造成自动调节所述致动机构的操作。

9.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述控制器包括放大器，所述放大器被构造成处理指示所述线性移动的信号。

10.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述控制器被构造成追踪所述柱塞通过所述腔室的总线性移动。

11.根据权利要求10所述的涂覆器，其中，所述控制器被构造成基于所述总线性移动来确定由所述活塞分配的材料的总量。

12.根据权利要求1所述的涂覆器，还包括：

阀组件，所述阀组件包括阀座和针，所述针被构造成在从所述阀组件喷射材料的分配操作中在第一位置与第二位置之间平移，在所述第一位置中所述针与所述阀座隔开，在所述第二位置中所述针接触所述阀座；以及

压电装置，所述压电装置用于响应于接收到电压来移动所述针，

其中，所述注射器被构造成向所述阀组件提供所述材料。

13.根据权利要求1所述的涂覆器，其中，所述致动机构是气动致动器。

14.一种从注射器(20)分配材料的方法，所述方法包括：

操作致动机构(390)以使活塞(382)和附接到所述活塞的柱塞(386)线性平移通过所述注射器的腔室(370)，以便通过所述注射器的出口(358)分配材料；

经由传感器(392)感测所述柱塞的多个线性移动；

计算多个分配循环中的相应分配循环期间的所述多个线性移动的平均幅度；以及

基于由所述传感器感测到的所述多个线性移动的平均幅度来调节所述致动机构的操作，使得所述活塞在所述多个分配循环中从所述注射器的出口重复分配预定量的材料。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个分配循环包括50个分配循环。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括：

接收用户输入，所述用户输入设定所述多个分配循环的数量。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括：

以规则间隔重新计算所述多个线性移动的平均幅度，使得在任何时间的所述多个线性移动的平均幅度是紧接在前的多个线性移动的平均幅度。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述规则间隔是每10个分配循环。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，调节所述致动机构的操作包括：当所述线性移动在预定范围之外时，调节所述致动机构的操作。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，调节所述致动机构的操作包括：经由控制器自动调节所述致动机构的操作。

21.根据权利要求14所述的方法，还包括：

将指示所述线性移动的信号传输到控制器；以及

放大所述信号。

22.根据权利要求14所述的方法，还包括：

追踪所述柱塞通过所述腔室的总线性移动。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

基于所述总线性移动来确定由所述活塞分配的材料的总量。

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