CN114029201B - 一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀及其喷胶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀及其喷胶方法。现有喷射点胶阀压电驱动方式驱动位移小。本发明的压电陶瓷致动器水平设置，并与中空柔性环内侧壁固定；中空柔性环顶端与点胶阀壳体固定，底端与连接杠杆一端固定；连接杠杆中部通过外球面球轴承支承在带臂轴承架上；带臂轴承架与点胶阀壳体固定；撞针顶端与连接杠杆的另一端通过铰链铰接，底端嵌入点胶阀壳体开设的撞针腔内；撞针的侧面与撞针腔之间设有密封垫；撞针和密封垫将撞针腔分隔成两个腔室，靠近撞针腔底部的腔室为胶腔；胶腔的侧壁开设有胶液通道；撞针腔的底部开设有与胶腔连通的出胶口。本发明结合中空柔性环和连接杠杆的二级放大作用，使得撞针位移大，出胶量大。

Description

一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀及其喷胶方法
技术领域
本发明涉及点胶技术领域，具体涉及一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀及其喷胶方法。
背景技术
流体点胶技术属于精密仪器技术，广泛应用于光学、光电、半导体制造与封装、医药等行业。点胶形式主要有接触式和喷射式，其中，喷射式点胶得益于其更高的点胶频率和更小的出胶体积，应用更为普遍。工作时，喷射点胶阀不与目标接触，通过阀体内部撞针的高频往复运动将出胶口附近胶液挤出，构造出点、线等喷胶轨迹，在目标位置实现涂覆。
目前，喷射点胶阀驱动方式主要有气力和压电两种。相比于气力驱动，压电材料能够提供更高的驱动频率，实现更高精度的胶量控制，但压电叠堆材料成本高、驱动位移小(微位移)、胶液喷射量小且出厂后难以调整。
例如，公开号为CN 105289934 A的专利公开了一种菱形放大机构，公开号为CN209189133 U的专利公开了一种三角放大机构，该两个专利旨在解决喷射点胶阀压电驱动方式驱动位移小的问题，但存在着几个弊端：1.放大机构及其附属部件占用空间过大；2.材料形变有限，为了达到预期的撞针行程，需要采用的压电陶瓷致动器耗材较多，导致成本较高；3.出胶量(撞针行程)难以调节；
为此，迫切需要一款放大机构占用空间小、压电陶瓷致动器耗材少并且能改变出胶量大小的新型点胶阀。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统点胶阀结构设计的不足，提出一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀及其喷胶方法，相比传统点胶阀，进一步放大撞针位移，增加出胶量。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种出胶量可调式紧凑型喷射点胶阀，包括点胶阀壳体、一级位移放大机构、二级位移放大机构和撞针组件；所述的一级位移放大机构包括压电陶瓷致动器和中空柔性环；所述的压电陶瓷致动器水平设置，两端与中空柔性环的两个内侧壁分别固定；中空柔性环的顶端与点胶阀壳体固定；所述的二级位移放大机构包括连接杠杆、带臂轴承架和球面球轴承；所述连接杠杆的中部通过外球面球轴承支承在带臂轴承架上，且连接杠杆的一端与中空柔性环的底端固定；中空柔性环上连接中空柔性环底部与中空柔性环侧壁的部分呈多个斜面或倒置的圆台面；所述的带臂轴承架与点胶阀壳体固定；所述的撞针组件包括撞针和密封垫；所述撞针的顶端与连接杠杆的另一端通过铰链铰接，底端嵌入点胶阀壳体开设的撞针腔内；带臂轴承架到连接杠杆与中空柔性环连接那端的距离小于到连接杠杆另一端的距离；所述的撞针垂直于压电陶瓷致动器的运动方向设置；撞针的侧面与撞针腔之间设有密封垫；所述的撞针和密封垫将撞针腔分隔成两个腔室，靠近撞针腔底部的腔室为胶腔；所述胶腔的侧壁开设有胶液通道；所述撞针腔的底部开设有与胶腔连通的出胶口。
优选地，所述的紧固螺栓一穿过中空柔性环开设的通孔一和点胶阀壳体开设的通孔一，并与一个螺母连接；紧固螺栓二穿过中空柔性环开设的通孔二和连接杠杆开设的通孔二，并与另一个螺母连接。
优选地，所述的带臂轴承架上一体成型的侧臂与点胶阀壳体开设的滑槽构成滑动副，且带臂轴承架上侧臂开设的螺纹孔与穿过滑槽的轴承架螺栓连接，轴承架螺栓压紧点胶阀壳体。
优选地，所述外球面球轴承的内圈与连接杠杆间隙配合，外球面球轴承的外圈与带臂轴承架间隙配合。
优选地，所述密封垫的内圈与撞针过盈配合，密封垫的外圈与撞针腔过盈配合。
优选地，所述密封垫的外圈与撞针腔之间设有内胀式密封圈。
该出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的喷胶方法，具体如下：
供胶装置从点胶阀壳体的胶液通道向胶腔供胶；压电陶瓷致动器输入反向电压时，压电陶瓷致动器产生水平位移使中空柔性环发生形变，从而中空柔性环的下端带动连接杠杆与中空柔性环连接的一端下降，产生竖直位移，且由于中空柔性环上连接中空柔性环底部与中空柔性环侧壁的部分具有位移放大效果，使中空柔性环的竖直位移大于压电陶瓷致动器的水平位移；连接杠杆与中空柔性环连接的一端下降，另一端则带动撞针竖直向上运动；由于带臂轴承架到连接杠杆与中空柔性环连接那端的距离小于到连接杠杆另一端的距离，连接杠杆的二次位移放大作用使得撞针的竖直位移大于中空柔性环的竖直位移；撞针竖直向上运动时，供胶装置中的胶液由胶液通道进入胶腔；随后，压电陶瓷致动器输入正向电压，中空柔性环的下端带动连接杠杆与中空柔性环连接的一端上升，撞针下降，挤压胶腔内的胶液，使胶腔内的胶液从出胶口挤出，同时关闭出胶口。压电陶瓷致动器输入的电压方向往复切换，则撞针不断将胶液从出胶口挤出。
优选地，压电陶瓷致动器启动前，先旋松轴承架螺栓，调整带臂轴承架在滑槽中的位置来改变连接杠杆的支承位置，然后旋紧轴承架螺栓，从而调节二次位移放大作用的位移放大倍数。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明使用中空柔性环上连接中空柔性环底部与中空柔性环侧壁的部分放大压电陶瓷致动器产生的微位移，再通过连接杠杆进行二次放大，由于采用连接杠杆进行压电陶瓷致动器位移的二级放大，相比传统点胶阀，进一步放大了撞针位移，增加了出胶量，并减少了压电叠堆材料的使用量，降低了制造成本。
2、本发明通过调节连接杠杆支承位置来改变二次位移放大的放大倍数，从而使点胶阀可以通过改变撞针的行程大小来控制胶液的出胶量，实现了喷射点胶阀储存后出胶量仍可调。
3、本发明通过往复切换压电陶瓷致动器输入电压的方向，实现压电陶瓷致动器的运动方向改变，相比现有通过弹簧实现压电陶瓷复位的结构，提高了工作效率，而且运动更精准。
4、本发明通过将撞针和连接杠杆通过铰链连接，减小了撞针和腔壁之间的摩擦，从而确保点胶阀的工作寿命和运动稳定性。
附图说明
图1为本发明出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的整体结构侧视图；
图2为本发明出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的整体结构立体图；
图3为图1的A-A剖视图；
图4为图1的B-B剖视图；
图5为本发明中带臂轴承架在不同的两个工作极限位置的机构简图；
图中：1.点胶阀壳体，2.中空柔性环，3.压电陶瓷致动器，4.紧固螺栓一，5.紧固螺栓二，6.连接杠杆，7.铰链，8.胶液通道，9.滑槽，10.带臂轴承架，11.外球面球轴承，12.轴承架螺栓，13.撞针，14.密封垫，15.内胀式密封圈，16.胶腔，17.出胶口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
如图1、2和3所示，一种出胶量可调式紧凑型喷射点胶阀，包括点胶阀壳体1、一级位移放大机构、二级位移放大机构和撞针组件；一级位移放大机构包括压电陶瓷致动器3和中空柔性环2；压电陶瓷致动器3水平设置，两端与中空柔性环2的两个内侧壁分别固定；中空柔性环2的顶端与点胶阀壳体1固定；二级位移放大机构包括连接杠杆6、带臂轴承架10和球面球轴承11；连接杠杆6中部通过外球面球轴承11支承在带臂轴承架10上，且连接杠杆6的一端与中空柔性环2的底端固定；中空柔性环2上连接中空柔性环2底部与中空柔性环2侧壁的部分呈多个斜面或倒置的圆台面，使得中空柔性环2的竖直位移相比水平位移具有放大效果；中空柔性环2的两端均固定后，需对压电陶瓷致动器3有预紧力；带臂轴承架10与点胶阀壳体1固定；如图1、2和4所示，撞针组件包括撞针13和密封垫14；撞针13的顶端与连接杠杆6的另一端通过铰链7铰接，底端嵌入点胶阀壳体1开设的撞针腔内；带臂轴承架10到连接杠杆6与中空柔性环2连接那端的距离小于到连接杠杆6另一端的距离；撞针13垂直于压电陶瓷致动器3的运动方向设置；撞针13的侧面与撞针腔之间设有密封垫14；撞针13和密封垫14将撞针腔分隔成两个腔室，靠近撞针腔底部的腔室为胶腔16；胶腔16的侧壁开设有胶液通道8，用于连通供胶装置(采用现有成熟技术)；撞针腔底部开设有与胶腔16连通的出胶口17。
作为一个优选实施例，紧固螺栓一4穿过中空柔性环2开设的通孔一和点胶阀壳体1开设的通孔一，并与一个螺母连接；紧固螺栓二5穿过中空柔性环2开设的通孔二和连接杠杆6开设的通孔二，并与另一个螺母连接。通过调节紧固螺栓一4和紧固螺栓二5上的螺母，可以实现对压电陶瓷致动器3预紧力的调节。
作为一个优选实施例，带臂轴承架10上一体成型的侧臂与点胶阀壳体1开设的滑槽9构成滑动副，且带臂轴承架10上侧臂开设的螺纹孔与穿过滑槽9的轴承架螺栓12连接，从而将带臂轴承架10锁死在点胶阀壳体1上；能实现连接杠杆6支承位置的改变，以调节撞针位移放大比。
作为一个优选实施例，外球面球轴承11的内圈与连接杠杆6间隙配合，外球面球轴承11的外圈与带臂轴承架10间隙配合。
作为一个优选实施例，密封垫14的内圈与撞针13过盈配合，密封垫14的外圈与撞针腔过盈配合。
作为一个优选实施例，密封垫14的外圈与撞针腔之间设有内胀式密封圈15；内胀式密封圈15能将密封面顶出压住被密封的撞针腔以生成非常优异的密封效果，也促使密封垫14对撞针13达到更优异的密封效果，从而防止带压胶液内泄进入点胶阀壳体1，造成污染。
该出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的喷胶方法，具体如下：
供胶装置从点胶阀壳体1的胶液通道8向胶腔16供胶；压电陶瓷致动器3输入反向电压时，压电陶瓷致动器3产生(微小)水平位移使中空柔性环2发生形变，从而中空柔性环2的下端带动连接杠杆6与中空柔性环2连接的一端下降，产生竖直位移，且由于中空柔性环2上连接中空柔性环2底部与中空柔性环2侧壁的部分具有位移放大效果，使中空柔性环2的竖直位移大于压电陶瓷致动器3的水平位移；连接杠杆6与中空柔性环2连接的一端下降，另一端则带动撞针13竖直向上运动；由于带臂轴承架10到连接杠杆6与中空柔性环2连接那端的距离小于到连接杠杆6另一端的距离，连接杠杆6的二次位移放大作用(杠杆原理)使得撞针13的竖直位移大于中空柔性环2的竖直位移；撞针13竖直向上运动时，供胶装置中的胶液由胶液通道8进入胶腔16；随后，压电陶瓷致动器3输入正向电压，中空柔性环2的下端带动连接杠杆6与中空柔性环2连接的一端上升，撞针13下降，挤压胶腔16内的胶液，使胶腔16内的胶液从出胶口17挤出，同时关闭出胶口17。压电陶瓷致动器3输入的电压方向往复切换，则撞针13不断将胶液从出胶口17挤出，实现稳定喷射点胶。
作为一个优选实施例，如图5所示，压电陶瓷致动器启动前，先旋松轴承架螺栓12，调整带臂轴承架10在滑槽9中的位置来改变连接杠杆6的支承位置，然后旋紧轴承架螺栓，从而调节二次位移放大作用的位移放大倍数。

Claims (7)

1.一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀，包括点胶阀壳体、一级位移放大机构和撞针组件，其特征在于：还包括二级位移放大机构；所述的一级位移放大机构包括压电陶瓷致动器和中空柔性环；所述的压电陶瓷致动器水平设置，两端与中空柔性环的两个内侧壁分别固定；中空柔性环的顶端与点胶阀壳体固定；所述的二级位移放大机构包括连接杠杆、带臂轴承架和外球面球轴承；所述连接杠杆的中部通过外球面球轴承支承在带臂轴承架上，且连接杠杆的一端与中空柔性环的底端固定；中空柔性环上连接中空柔性环底部与中空柔性环侧壁的部分呈多个斜面或倒置的圆台面；所述的带臂轴承架与点胶阀壳体固定；所述的撞针组件包括撞针和密封垫；所述撞针的顶端与连接杠杆的另一端通过铰链铰接，底端嵌入点胶阀壳体开设的撞针腔内；带臂轴承架到连接杠杆与中空柔性环连接那端的距离小于到连接杠杆另一端的距离；所述的撞针垂直于压电陶瓷致动器的运动方向设置；撞针的侧面与撞针腔之间设有密封垫；所述的撞针和密封垫将撞针腔分隔成两个腔室，靠近撞针腔底部的腔室为胶腔；所述胶腔的侧壁开设有胶液通道；所述撞针腔的底部开设有与胶腔连通的出胶口；
所述的带臂轴承架上一体成型的侧臂与点胶阀壳体开设的滑槽构成滑动副，且带臂轴承架上侧臂开设的螺纹孔与穿过滑槽的轴承架螺栓连接，轴承架螺栓压紧点胶阀壳体。
2.根据权利要求1所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀，其特征在于：紧固螺栓一穿过中空柔性环开设的通孔一和点胶阀壳体开设的通孔一，并与一个螺母连接；紧固螺栓二穿过中空柔性环开设的通孔二和连接杠杆开设的通孔二，并与另一个螺母连接。
3.根据权利要求1所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀，其特征在于：所述外球面球轴承的内圈与连接杠杆间隙配合，外球面球轴承的外圈与带臂轴承架间隙配合。
4.根据权利要求1所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀，其特征在于：所述密封垫的内圈与撞针过盈配合，密封垫的外圈与撞针腔过盈配合。
5.根据权利要求1所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀，其特征在于：所述密封垫的外圈与撞针腔之间设有内胀式密封圈。
6.根据权利要求1所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的喷胶方法，其特征在于：该方法具体如下：
供胶装置从点胶阀壳体的胶液通道向胶腔供胶；压电陶瓷致动器输入反向电压时，压电陶瓷致动器产生水平位移使中空柔性环发生形变，从而中空柔性环的下端带动连接杠杆与中空柔性环连接的一端下降，产生竖直位移，且由于中空柔性环上连接中空柔性环底部与中空柔性环侧壁的部分具有位移放大效果，使中空柔性环的竖直位移大于压电陶瓷致动器的水平位移；连接杠杆与中空柔性环连接的一端下降，另一端则带动撞针竖直向上运动；由于带臂轴承架到连接杠杆与中空柔性环连接那端的距离小于到连接杠杆另一端的距离，连接杠杆的二次位移放大作用使得撞针的竖直位移大于中空柔性环的竖直位移；撞针竖直向上运动时，供胶装置中的胶液由胶液通道进入胶腔；随后，压电陶瓷致动器输入正向电压，中空柔性环的下端带动连接杠杆与中空柔性环连接的一端上升，撞针下降，挤压胶腔内的胶液，使胶腔内的胶液从出胶口挤出，同时关闭出胶口；压电陶瓷致动器输入的电压方向往复切换，则撞针不断将胶液从出胶口挤出。
7.根据权利要求6所述一种出胶量可调的紧凑型喷射点胶阀的喷胶方法，其特征在于：压电陶瓷致动器启动前，先旋松轴承架螺栓，调整带臂轴承架在滑槽中的位置来改变连接杠杆的支承位置，然后旋紧轴承架螺栓，从而调节二次位移放大作用的位移放大倍数。
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Address after: 200160 building 39, 615 Lianhe Road, Chedun Town, Songjiang District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Shengpu fluid equipment Co.,Ltd.

Applicant after: Shanghai Shengpu Intelligent Equipment Co.,Ltd.

Address before: 200160 building 39, 615 Lianhe Road, Chedun Town, Songjiang District, Shanghai

Applicant before: SHANGHAI SHENGPU MACHINERY MANUFACTURING CO.,LTD.

Applicant before: Shanghai Shengpu Intelligent Equipment Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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