CN115007409A - 双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法，该控制方法包括以下步骤：S1、设置第一电机的目标转速为V₁，第二电机的目标转速为V₂；S2、设置第一出胶机构的出胶量A与第二出胶机构的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；S3、根据目标转速V₁、V₂以及混合比m：1，控制器自动计算并设置第一电机的开启时间t₁和关闭时间t₂，以及第二电机的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。本发明通过精准控制两个电机的启停时间，使得实际出胶量之比保持在m：1；本发明基于常规类型的电机也能实现对微量出胶的精准控制，提高点胶质量，进而提升产品的合格率。

Description

双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及双组份螺杆阀技术领域，尤其涉及一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法。

背景技术

螺杆阀是一种常用的点胶阀，螺杆阀通过电机的转动带动螺杆旋转将较高粘度的流体输送到工件表面。双组份螺杆阀是针对双组份胶水的一种螺杆阀，双组份螺杆阀可以同时输送两种不同的胶水。双组份胶水相对于单组份胶水的具有更好的耐候性、附着力、韧性、可塑性等特性，常常被应用在微电子领域，例如手机、耳机的制造装配等。

随着微电子科技的飞速发展，元器件的尺寸大小也随之变小，这就要求元器件点胶的胶量也变得微小，更在某些工艺中，所需要的胶量仅为0.1微升。再加上流水线高速的工作效率，使得开关阀的频率相当快，2秒之内就要完成一个产品的点胶工作，即真正的出胶时间要在1秒左右。

双组份螺杆阀的出胶量是由小型电机旋转的角位移确定的，由于双组份螺杆阀的对称性，控制AB组份胶水的电机一般采用同一型号。一些高级的小型电机会自带闭环控制，可以调整电机的角位移加速度与减速度来确保电机的稳定输出，但是这种电机价格昂贵；另外一些常规的电机则不带有此项功能，角位移加速度与减速度会根据负载的不同而有所区别，导致两个小型电机不能确保角位移加速度与减速度一致。在现有技术中，双组份胶水的出胶量较大时，或者两个组份比例为1：1时，常规电机产生的这种差异可以忽略不计。

但是，本申请的双组份螺杆阀是应用于精密仪器，点胶量是极其微小的，因此，这种差异带来的影响会被显著放大，导致双组份的出胶量之比与预期设定产生显著的偏差。例如，用户设置的开始信号控制着电机的启动，结束信号控制着电机的停止，电机启动时会有一段加速时间，且电机停止时会产生一个减速时间，在角位移加速度相同的情况下，两个电机的加速时间会有所不同，从而产生一定的位移差，导致双组份的出胶比例与预期效果存在偏差，进而导致点胶效果变差。当出胶时间特别短且两个组份的胶水比例差特别大时，例如出胶比例为10：1时，两个电机之间的启动、停止带来的出胶时间的差别会导致出胶量比例差出现巨大偏差。如果双组份出胶比例失调，会导致点胶后胶水的粘接强度、固化时间、物理性质大打折扣，最终导致产品不良率升高，降低工作效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法，能够精准控制双组份胶水微量出胶的比例，提高点胶质量，提升产品合格率。

根据本发明实施例的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法：所述双组份螺杆阀包括：第一电机、第一出胶机构、第二电机、第二出胶机构以及控制器，所述第一电机与所述第一出胶机构连接，所述第二电机与所述第二出胶机构连接，所述第一电机与第二电机均与所述控制器信号连接；所述第一电机与第二电机的加速度均为a；

所述控制方法包括以下步骤：

S1、设置所述第一电机的目标转速为V₁，所述第二电机的目标转速为V₂；

S2、设置所述第一出胶机构的出胶量A与所述第二出胶机构的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；

S3、根据所述目标转速V₁、V₂以及混合比m：1，所述控制器自动计算并设置所述第一电机的开启时间t₁和关闭时间t₂，以及所述第二电机的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。

本发明的有益效果是，本发明通过精准控制两个电机的启停时间，使得实际出胶量之比保持在m：1；本发明基于常规类型的电机也能实现对微量出胶的精准控制，提高点胶质量，进而提升产品的合格率。

根据本发明一个实施例，所述开启时间t₁、关闭时间t₂、开启时间t₃和关闭时间t₄的关系为：t₁<t₃<t₄<t₂。

根据本发明一个实施例，t₃-t₁=t₂-t₄=∆t，∆t表示时间差。

根据本发明一个实施例，所述时间差∆t的计算过程包括以下步骤：

S3.1、计算所述第一电机达到目标转速V₁的第一加速时间；

S3.2、计算所述第二电机达到目标转速V₂的第二加速时间；

S3.3、计算所述第一电机在所述第一加速时间内的加速位移；

S3.4、计算所述第二电机在所述第一加速时间内的位移距离；

S3.5、根据所述加速位移与所述位移距离计算得到所述时间差∆t。

根据本发明一个实施例，

所述第一加速时间为V₁/a；

所述第二加速时间为V₂/a，其中，V₁=m×V₂；

所述第一电机的加速位移为：X₁=(V₁/a)×V₁÷2；

所述第二电机在所述第一加速时间内的位移距离为：

X₂=(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂；

根据本发明一个实施例，所述加速位移X₁和位移距离X₂满足关系式：X₁：X₂=m：1，即：(V₁/a)×V₁÷2=m×{(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂}

将V₁=m×V₂代入公式中，得到：

∆t=(m-1)×(V₂/2a)。

根据本发明一个实施例，m≥5。

根据本发明一个实施例，

所述第一电机的总位移为：

D₁=[(t₂-t₁)+(t₂-t₁-2V₁/a)]×V₁÷2 （2）

所述第二电机的总位移为：

D₂=[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2 （3）

实际出胶量A与B的比值等于第一电机的总位移D₁与第二电机的总位移D₂的比值。

根据本发明一个实施例，所述实际的出胶量A与出胶量B的比值计算过程包括：

将t₁=t₃-∆t，t₂=t₄+∆t，以及V₁=m×V₂代入公式中，得到

D₁=(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a

实际的出胶量A与B的比值为：

A：B=D₁：D₂={(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a}：{[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2}

将∆t=(m-1)×(V₂/2a)代入公式中，得到A：B=m：1。

本发明还提供了一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置，用于实现上述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，所述控制装置包括：

设置模块，所述设置模块用于设置第一电机的目标转速为V₁，第二电机的目标转速为V₂；设置第一出胶机构的出胶量A与第二出胶机构的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；

调控模块，所述调控模块与所述设置模块连接，所述调控模块用于调控所述第一电机的开启时间t₁和关闭时间t₂，所述第二电机的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的双组份螺杆阀的结构示意图。

图2是本发明的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法的流程图。

图3是本发明的时间差计算的流程图。

图4是本发明的第一电机和第二电机的转速随之间变化的曲线。

图5是现有技术的第一电机和第二电机的转速随之间变化的曲线。

图6是本发明的双组份螺杆阀的微量出胶控制装置的结构框图。

图中：1、第一电机；2、第一出胶机构；3、第二电机；4、第二出胶机构；5、控制器；10、设置模块；20、调控模块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的双组份螺杆阀包括：第一电机1、第一出胶机构2、第二电机3、第二出胶机构4以及控制器5，第一电机1与第一出胶机构2连接，第二电机3与第二出胶机构4连接，第一电机1与第二电机3均与控制器5信号连接，第一电机1与第二电机3的加速度均为a。需要说明的是，本发明的第一电机1和第二电机3均为常规电机，不具备调控加速度的功能。第一电机1和第二电机3的默认加速度均为a。

如图2所示，双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，包括以下步骤：

S1、设置第一电机1的目标转速为V₁，第二电机3的目标转速为V₂。

S2、设置第一出胶机构2的出胶量A与第二出胶机构4的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1。

S3、根据目标转速V₁、V₂以及混合比m：1，控制器5自动计算并设置第一电机1的开启时间t₁和关闭时间t₂，以及第二电机3的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。

也就是说，本发明的双组份螺杆阀对于两种胶水预期的出胶比例为m：1，本发明通过精准设置两个电机的启停时间，使得实际出胶量之比保持在m：1。本发明基于常规类型的电机也能实现对微量出胶的精准控制，提高点胶质量，进而提升产品的合格率。本方法可在应用于企业现有设备上，不会给企业增加额外的成本，有利于提高企业的经济效益。

具体的，第一电机1和第二电机3的启停时间满足以下关系。开启时间t₁、关闭时间t₂、开启时间t₃和关闭时间t₄的关系为：t₁<t₃<t₄<t₂，且t₃-t₁=t₂-t₄=∆t，∆t表示时间差。也就是说，第一电机1先开启，然后第二电机3再启动，第二电机3先关闭，然后第一电机1再关闭。在本发明中，第一电机1用于大组份胶水的输出，第二电机3用于小组份胶水的输出。第一电机1和第二电机3的开启时间之间和关闭时间之间的时间差均为∆t，即时间差∆t的大小是精准控制出胶比例的重要因素。

如图3所示，时间差∆t的计算过程包括以下步骤：S3.1、计算第一电机1达到目标转速V1的第一加速时间。S3.2、计算第二电机3达到目标转速V2的第二加速时间。S3.3、计算第一电机1在第一加速时间内的加速位移。S3.4、计算第二电机3在第一加速时间内的位移距离。S3.5、根据加速位移与位移距离计算得到时间差∆t。换言之，已知加速度a和目标转速，可以计算第一电机1和第二电机3的加速时间（即第一加速时间和第二加速时间），在本发明中，由于第一出胶机构2的出胶量要比第二出胶机构4的出胶量大很多，因此将目标转速V₁设置为目标转速V₂的m倍。

具体的，第一加速时间为V₁/a；第二加速时间为V₂/a，其中，V₁=m×V₂；第一电机1的加速位移为：X₁=(V₁/a)×V₁÷2；第二电机3在第一加速时间内的位移距离为：X₂=(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂；其中，加速位移X₁和位移距离X₂应满足关系式：X₁：X₂=m：1，即：

(V₁/a)×V₁÷2=m×{(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂} （1）

将V₁=m×V₂代入公式1中，得到：∆t=(m-1)×(V₂/2a)。

换言之，时间差∆t与双组份出胶比m是直接相关的，不同的出胶比例设置的时间差∆t会有所不同。因此，本发明中的时间差∆t并不是随便设置的，而是需要根据双组份的出胶比例进行计算。本发明的控制方法中已分析得到时间差∆t的计算公式，在后续应用中，可以根据预期的出胶比例（即m值）快速得到第一电机1和第二电机3的启停时间的设置方案，有利于提高工作效率。需要说明的是，本发明的m≥5，主要针对大出胶比且出胶量微小的应用方案。

具体的，第一电机1的总位移为：

D₁=[(t₂-t₁)+(t₂-t₁-2V₁/a)]×V₁÷2 （2）

第二电机3的总位移为：

D₂=[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2 （3）

实际出胶量A与B的比值等于第一电机1的总位移D₁与第二电机3的总位移D₂的比值。

实际的出胶量A与出胶量B的比值计算过程包括：将t₁=t₃-∆t，t₂=t₄+∆t，以及V₁=m×V₂代入公式（2）中，得到

D₁=(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a （4）

实际的出胶量A与B的比值为：

A：B=D₁：D₂={(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a}：{[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2} （5）

将∆t=(m-1)×(V₂/2a)代入公式（5）中，得到A：B=m：1。

换言之，根据本发明的第一电机1和第二电机3的启停时间的设置方案，可以使得第一出胶机构2和第二出胶机构4的实际出胶比保持在m：1，使得实际出胶比例与预期效果一致，能够保证点胶质量，降低产品不良率。

实施例1

第一电机1和第二电机3的默认加速度为a=25000rad/s²，第一电机1的目标转速设为500rad/s，第二电机3的目标转速设为50rad/s，第一出胶机构2的出胶量A与第二出胶机构4的出胶量B之间的混合比设为A：B=10：1。

根据时间差∆t的计算公式可以得到∆t=(10-1)×50÷(25000×2)=0.009s=9ms，即t₃-t₁=t₂-t₄=9ms。即，第二电机3的开启时间比第一电机1延迟9ms，第二电机3的关闭时间比第一电机1提前9ms。请参考图4，曲线一表示第一电机1的转速随时间的变化关系，曲线二表示第二电机3的转速随时间的变化关系，第一电机1和第二电机3实际的总位移分别为曲线一和曲线二围绕形成的面积。即，第一出胶机构2和第二出胶机构4的出胶量之比为曲线一和曲线二之间的面积之比。

第一电机1的总位移D₁=[(t₂-t₁)+(t₂-t₁-2V₁/a)]×V₁÷2=(100+100-2×20)×500÷2=40000，第二电机3的总位移D₂=[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2=(100-2×9)+(100-2×11)×50÷2=4000，因此，实际出胶比例A：B=40000：4000=10：1，符合预期要求。

对比例

对比例与实施例1的不同之处在于，第一电机1和第二电机3为同时开启和同时关闭。请参考图5，曲线三为第一电机1的转速随时间变化的关系曲线，曲线四为第二电机3的转速随时间变化的关系曲线。第一电机1的加速时间为500÷25000=0.02s=20ms，第二电机3的加速时间为50÷25000=0.002s=2ms。双组份实际的出胶比例为：[(100+100-20×2)×500÷2]：[(100+100-2×2)×50÷2]=40000：4900≈8.16：1，实际的出胶比例与期望的出胶比例相差18.4%，存在较大偏差。

根据实施例1与对比例的结果可知，本发明的控制方法能够使得双组份螺杆阀的实际出胶比例与预期保持一致，并且不会额外增加成本，操作方便。

如图6所示，本发明还提供了一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置，用于双组份螺杆阀的微量出胶控制方法。该控制装置包括：设置模块10和调控模块20，设置模块10与调控模块20连接，设置模块10用于设置第一电机1的目标转速为V₁，第二电机3的目标转速为V₂；设置第一出胶机构2的出胶量A与第二出胶机构4的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；调控模块20用于调控第一电机1的开启时间t₁和关闭时间t₂，第二电机3的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。设置模块10例如是人机交互界面，工作人员可以在界面上设置电机的目标转速和出胶混合比，调控模块20例如是内置处理器，可以根据计目标转速V1、V2以及混合比m：1，自动计算出第一电机1的开启时间t₁和关闭时间t₂，以及第二电机3的开启时间t₃和关闭时间t₄。

控制装置相关部分的说明请参见本发明的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明的双组份螺杆阀的微量出胶控制装置及其控制方法，通过精准设定第一电机1和第二电机3的启停时间，能够保证双组份的出胶比例与期望值保持一致，并且不会增加额外的成本。本发明不仅能够提高点胶质量，提高产品合格率；而且操作简单，通用性强，易于实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，所述双组份螺杆阀包括：第一电机（1）、第一出胶机构（2）、第二电机（3）、第二出胶机构（4）以及控制器（5），所述第一电机（1）与所述第一出胶机构（2）连接，所述第二电机（3）与所述第二出胶机构（4）连接，所述第一电机（1）与第二电机（3）均与所述控制器（5）信号连接；所述第一电机（1）与第二电机（3）的加速度均为a；

所述控制方法包括以下步骤：

S1、设置所述第一电机（1）的目标转速为V₁，所述第二电机（3）的目标转速为V₂；

S2、设置所述第一出胶机构（2）的出胶量A与所述第二出胶机构（4）的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；

S3、根据所述目标转速V₁、V₂以及混合比m：1，所述控制器（5）自动计算并设置所述第一电机（1）的开启时间t₁和关闭时间t₂，以及所述第二电机（3）的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。

2.如权利要求1所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，所述开启时间t₁、关闭时间t₂、开启时间t₃和关闭时间t₄的关系为：t₁<t₃<t₄<t₂。

3.如权利要求2所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，t₃-t₁=t₂-t₄=∆t，∆t表示时间差。

4.如权利要求3所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，所述时间差∆t的计算过程包括以下步骤：

S3.1、计算所述第一电机（1）达到目标转速V₁的第一加速时间；

S3.2、计算所述第二电机（3）达到目标转速V₂的第二加速时间；

S3.3、计算所述第一电机（1）在所述第一加速时间内的加速位移；

S3.4、计算所述第二电机（3）在所述第一加速时间内的位移距离；

S3.5、根据所述加速位移与所述位移距离计算得到所述时间差∆t。

5.如权利要求4所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，

所述第一加速时间为V₁/a；

所述第二加速时间为V₂/a，其中，V₁=m×V₂；

所述第一电机（1）的加速位移为：X₁=(V₁/a)×V₁÷2；

所述第二电机（3）在所述第一加速时间内的位移距离为：

X₂=(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂。

6.如权利要求5所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，

所述加速位移X₁和位移距离X₂满足关系式：X₁：X₂=m：1，即：

(V₁/a)×V₁÷2=m×{(V₂/a)×V₂÷2+[(V₁/a)-(V₂/a)-∆t]×V₂} （1）

将V₁=m×V₂代入公式（1）中，得到：

∆t=(m-1)×(V₂/2a)。

7.如权利要求6所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，m≥5。

8.如权利要求6所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，

所述第一电机（1）的总位移为：

D₁=[(t₂-t₁)+(t₂-t₁-2V₁/a)]×V₁÷2 （2）

所述第二电机（3）的总位移为：

D₂=[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2 （3）

实际出胶量A与B的比值等于第一电机（1）的总位移D₁与第二电机（3）的总位移D₂的比值。

9.如权利要求8所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，其特征在于，所述实际的出胶量A与出胶量B的比值计算过程包括：

将t₁=t₃-∆t，t₂=t₄+∆t，以及V₁=m×V₂代入公式（2）中，得到

D₁=(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a （4）

实际的出胶量A与B的比值为：

A：B=D₁：D₂={(t₄-t₃)×mV₂+2∆t×mV₂-m²V₂ ²/a}：{[(t₄-t₃)+(t₄-t₃-2V₂/a)]×V₂÷2} （5）

将∆t=(m-1)×(V₂/2a)代入公式（5）中，得到A：B=m：1。

10.一种双组份螺杆阀的微量出胶控制装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-9任一项所述的双组份螺杆阀的微量出胶控制方法，所述控制装置包括：

设置模块（10），所述设置模块（10）用于设置第一电机（1）的目标转速为V₁，第二电机（3）的目标转速为V₂；设置第一出胶机构（2）的出胶量A与第二出胶机构（4）的出胶量B之间的混合比为A：B=m：1；

调控模块（20），所述调控模块（20）与所述设置模块（10）连接，所述调控模块（20）用于调控所述第一电机（1）的开启时间t₁和关闭时间t₂，所述第二电机（3）的开启时间t₃和关闭时间t₄，使得实际的出胶量A与出胶量B的比值保持m：1。

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