CN204523408U - 基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀及点胶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀及点胶装置，属于点胶领域，包括撞针、柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构，柔性放大器包括基座和与基座柔性连接的悬臂梁，撞针连接在悬臂梁的远端，并采用压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在悬臂梁上。本实用新型的喷射阀实现了高频率、高精度的喷胶效果的同时，也避免了现有技术中由两个压电陶瓷致动器共同致动导致的动作冲突，减少了系统的开发难度，降低了系统的故障发生率，使喷射阀能够稳定运行，同时也减少了制造成本。

Description

基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀及点胶装置

技术领域

本实用新型涉及点胶领域，特别是指一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀及具有该喷射阀的点胶装置。

背景技术

根据点胶原理不同，点胶技术可分为接触式点胶和非接触式点胶，接触式点胶依靠点胶针头引导胶液与基板接触，延时一段时间使胶液浸润基板，然后点胶针头向上运动，胶液依靠和基板之间的黏性力与点胶针头分离，从而在基板上形成胶点。接触式点胶工作精度低、频率慢，并且接触式点胶技术需要配置高精度的传感器,以准确控制针头下降和抬起的高度，配置要求高，制造成本高。

非接触式点胶则以一定方式使胶液受到高压作用,由此获得足够大动能后以一定速度喷射到基板上,喷射胶液过程中,喷嘴不需要上下方向的位移，简化了点胶系统的结构。近年来,点胶技术正在经历一场由接触式向非接触式的转变。目前，国内的现有技术中存在的非接触式(喷射)点胶系统，例如，中国专利文献CN102935416A公开了一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大臂的点胶阀，它采用两个压电陶瓷致动器，工作时需要对两个压电陶瓷致动器同时配合驱动，才能实现喷胶过程，使系统的结构复杂，加大了系统的开发难度，实现困难，提高了系统的故障发生率的同时也增加系统的制造成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够稳定运行，结构简单，易于实现，降低制造成本的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀及点胶装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，包括撞针、柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构，其中：

所述柔性放大器包括基座和与所述基座柔性连接的悬臂梁，所述撞针连接在所述悬臂梁的远端，所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在所述悬臂梁上。

进一步的，所述悬臂梁与所述基座的连接处位于所述悬臂梁的近端，所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在所述悬臂梁的近端和远端之间；所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构分别位于所述悬臂梁的上下两侧，或者位于所述悬臂梁的相同一侧。

进一步的，所述压电陶瓷致动器为压电堆叠陶瓷，所述压电陶瓷致动器上设置有摩擦触点，所述摩擦触点与所述悬臂梁为弧面接触、面接触或线接触。

进一步的，所述弹性复位机构为螺旋弹簧或弹性片，所述弹性复位机构的数量为至少一个。

进一步的，所述喷射阀还包括带有内腔的阀体，所述柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构均设置在所述阀体的内部。

进一步的，所述喷射阀还包括喷嘴，所述喷嘴设置在所述阀体的外部位于所述撞针的下方。

进一步的，所述喷嘴的胶液出口处的内侧采用锥形、半球形、弧形或碗形凹槽结构，所述撞针的底端与所述喷嘴的凹槽结构密封配合。

进一步的，所述撞针通过上下两个螺母预紧固定在所述悬臂梁的远端；

所述柔性放大器的基座通过螺栓或者卡槽固定在所述阀体的内部；

所述阀体的内部设有定位槽口，所述压电陶瓷致动器粘接固定在所述定位槽口中，所述阀体的体壁内设有隔热槽口；

所述喷嘴通过螺栓或者卡槽连接于所述阀体的下部。

进一步的，所述柔性放大器为采用简支梁原理的弹性机构，材质采用弹簧钢，所述喷嘴的材料采用PEEK或陶瓷。

一种点胶装置，包括上述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀。

本实用新型具有以下有益效果：

与现有技术相比，本实用新型的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，包括撞针、柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构，柔性放大器包括基座和与基座柔性连接的悬臂梁，撞针连接在悬臂梁的远端，并采用压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在悬臂梁上。本实用新型的喷射阀实现了高频率、高精度的喷胶效果的同时，也避免了现有技术中由两个压电陶瓷致动器共同致动导致的动作冲突，减少了系统的开发难度，降低了系统的故障发生率，使喷射阀能够稳定运行，同时也降低了制造成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的剖视图；

图2为本实用新型实施例2的剖视图；

图3为本实用新型实施例3的一种结构方式的剖视图；

图4为本实用新型实施例3的另一种结构方式的剖视图；

图5为本实用新型实施例4的一种结构方式的剖视图；

图6为本实用新型实施例4的另一种结构方式的剖视图；

图7为本实用新型实施例5的一种结构方式的剖视图；

图8为本实用新型实施例5的另一种结构方式的剖视图；

图9为本实用新型实施例5的再一种结构方式的剖视图；

图10为本实用新型实施例5的又一种结构方式的剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，如图1-10所示，包括撞针1、柔性放大器7、8、压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33，其中：

柔性放大器7、8包括基座71、81和与基座71、81柔性连接的悬臂梁72、82，撞针1连接在悬臂梁72、82的远端，压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33配合设置在悬臂梁72、82上。

本实用新型中，仅采用压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33，即实现了撞针的致动和动作还原，进而完成喷射阀的喷胶动作。系统的结构简单，容易实现，与现有技术相比，保证了高频率、高精度的喷胶效果的同时，减少了压电陶瓷致动器2的使用数量，由此，减少了系统的开发难度，降低了系统的故障发生率，使喷射阀能够稳定运行，同时也降低了制造成本。

作为本实用新型的一种改进，悬臂梁72、82与基座71、81的连接处位于悬臂梁72、82的近端，压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33配合设置在悬臂梁72、82的近端和远端之间；压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33分别位于悬臂梁72、82的上下两侧，或者位于悬臂梁72、82的相同一侧。本实施例中，进一步优化了喷射阀的结构，使悬臂梁能够充分受力，能量利用率高。

本实用新型中，压电陶瓷致动器2优选为压电堆叠陶瓷，数量为一条或多条，压电陶瓷致动器2还可以采用其他结构形式，例如在金属本体上粘贴压电陶瓷片等。优选的，压电陶瓷致动器2的截面为方形或圆形。进一步的，压电陶瓷致动器2上可以设置有摩擦触点4，摩擦触点4与悬臂梁72、82为弧面接触、面接触或线接触，摩擦触点4与压电陶瓷致动器2通过粘接的方式连接。优化了压电陶瓷致动器2与悬臂梁72、82的连接结构。

优选的，弹性复位机构31、32、33为螺旋弹簧31、32或弹性片33，弹性复位机构31、32、33的数量为至少一个。

本实用新型中，为了稳固喷射阀的各构件的相对位置和加强对各构件的保护，喷射阀还可以包括带有内腔的阀体6，柔性放大器7、8、压电陶瓷致动器2和弹性复位机构31、32、33均设置在阀体6的内部。

作为本实用新型的一种改进，喷射阀还可以包括喷嘴5，喷嘴5设置在阀体6的外部位于撞针1的下方。

另外，本实用新型提供的喷嘴5的胶液出口处的内侧优选采用锥形、半球形、弧形或碗形凹槽结构，撞针1的底端与喷嘴5的凹槽结构密封配合，这样优化了喷嘴5和撞针1的配合结构。

为了进一步加强喷射阀结构的固定，撞针1通过上下两个螺母预紧固定在所述悬臂梁72、82的远端；柔性放大器7、8的基座71、81通过螺栓或者卡槽固定在阀体6的内部，优选的，柔性放大器7、8的一侧靠紧阀体6的内壁；阀体6的内部设有定位槽口，压电陶瓷致动器2通过螺栓预紧，并用粘接剂固定在定位槽口中，优选的，压电陶瓷致动器2的侧面贴紧阀体6内部框架的定位槽口，并且压电陶瓷致动器2的数量可以为一条或多条；阀体6的体壁内设有隔热槽口；喷嘴5通过螺栓或者卡槽连接于阀体6下部，可以快速、方便的拆卸、更换。基座71、81的大小可选，弹性复位机构的固定位置也可变。

优选的，柔性放大器7、8为采用简支梁原理的弹性机构，材质采用弹簧钢，喷嘴5的材料采用PEEK或陶瓷。

本实用新型还提供了一种点胶装置，包括上述的任一基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀。

本实用新型提供了四种实施例，作为本实用新型最佳的具体实施方式，下面分别对四种实施例进行说明。

实施例1：

如图1和图2所示，弹性复位机构31、32、33固定安装在柔性放大器7、8上，设置有一个或多个。

实施例2：

如图3和图4所示，弹性复位机构31、32、33固定安装在阀体6上，设置有一个或多个，区别于实施例1中，固定安装在柔性放大器7、8上，其他结构与实施例1相同。

实施例3：

如图5和图6所示，弹性复位机构31、32、33采用弹性片33，固定安装在阀体6上，设置有一个或多个，区别于实施例1和实施例2中采用的螺旋弹簧31、32，其他结构与上述实施例相同。

实施例1、实施例2和实施例3具有相同的工作原理：

未通电时，撞针1与喷嘴5之间有微小间隙，不能密封喷嘴5，工作之前，先给压电陶瓷致动器2输入一定的电压，在逆压电效应的作用下，压电陶瓷致动器2输出一个位移，驱动撞针1向下移动，与喷嘴5的底部紧密贴合，密封胶液通道，之后给胶液通道施加压力，使胶液充满胶液通道和喷嘴5内部，然后给压电陶瓷致动器2施加周期性的矩形脉冲，首先施加低电压，压电陶瓷致动器2复位到初始状态，没有位移输出，在复位弹性机构31、32、33的作用下，柔性放大器7、8快速的回复到初始状态，撞针1下端与喷嘴5喷孔脱离接触，胶液在压力作用下，填满喷嘴5的储胶腔。当处于高电压时，压电陶瓷致动器2快速输出位移，驱动柔性放大器7、8快速向下运动，带动撞针1下端球体运动，最后贴紧喷嘴5，胶液在这一过程中被快速运动的撞针1驱动，当撞针1与喷嘴5形成密封配合时，动压效果明显，压力急剧增大，使胶液快速从喷孔5喷出并形成胶滴，完成喷射胶液的过程。压电陶瓷致动器2处于周期性的脉冲作用下，撞针1在压电陶瓷致动器2的驱动下进行周期性的往复运动，进而实现精确、定量控制的微量喷胶、大粘度喷胶作业的目的。

实施例4：

如图7、图8、图9、图10所示，复位弹簧机构8安装于阀体6的顶部，区别于实施例1、实施例2和实施例3安装于阀体6底部，采用螺旋弹簧31、32或弹性片33，设置有一个或多个。压电陶瓷致动器2设置于阀体6的底部，区别于实施例1、实施例2和实施例3安装于阀体6的顶部，设置有一条或多条。柔性放大器8设置于阀体6的顶部，区别于实施例1、实施例2和实施例3安装于阀体6的底部，通过调节固定于阀体6顶部的螺栓调节柔性放大器8与压电陶瓷致动器2的预紧力，其他与实施例1、实施例2和实施例3相同。

实施例4的工作原理：

未通电时，在弹性复位机构32、33的推力下，撞针1与喷嘴5紧密贴合，喷嘴5密封，给胶液通道施加压力，使胶液充满胶液通道和喷嘴5内部，然后给压电陶瓷致动器2施加周期性的矩形脉冲，当处于高电压时，压电陶瓷致动器2快速输出位移，驱动柔性放大器8快速向上运动，撞针1与喷嘴5离开微小距离，胶液在压力作用下，填满喷嘴的储胶腔。施加低电压时，压电陶瓷致动器2复位到初始状态，没有位移输出，在弹性复位机构32、33的作用下，柔性放大器8快速向下运动，带动撞针1下端球体运动，最后贴紧喷嘴5，胶液在这一过程中被快速运动的撞针1驱动，当撞针1与喷嘴5形成密封配合时，动压效果明显，压力急剧增大，使胶液快速从喷孔喷出并形成胶滴，完成喷射胶液的过程。压电陶瓷致动器2处于周期性的脉冲作用下，撞针1在压电陶瓷致动器2的驱动下进行周期性的往复运动，进而实现精确、定量控制的微量喷胶、大粘度喷胶作业的目的。

以上述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，包括撞针、柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构，其中：

所述柔性放大器包括基座和与所述基座柔性连接的悬臂梁，所述撞针连接在所述悬臂梁的远端，所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在所述悬臂梁上。

2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述悬臂梁与所述基座的连接处位于所述悬臂梁的近端，所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构配合设置在所述悬臂梁的近端和远端之间；所述压电陶瓷致动器和弹性复位机构分别位于所述悬臂梁的上下两侧，或者位于所述悬臂梁的相同一侧。

3.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述压电陶瓷致动器为压电堆叠陶瓷，所述压电陶瓷致动器上设置有摩擦触点，所述摩擦触点与所述悬臂梁为弧面接触、面接触或线接触。

4.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述弹性复位机构为螺旋弹簧或弹性片，所述弹性复位机构的数量为至少一个。

5.根据权利要求1-4中任一所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括带有内腔的阀体，所述柔性放大器、压电陶瓷致动器和弹性复位机构均设置在所述阀体的内部。

6.根据权利要求5所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括喷嘴，所述喷嘴设置在所述阀体的外部位于所述撞针的下方。

7.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述喷嘴的胶液出口处的内侧采用锥形、半球形、弧形或碗形凹槽结构，所述撞针的底端与所述喷嘴的凹槽结构密封配合。

8.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述撞针通过上下两个螺母预紧固定在所述悬臂梁的远端；

所述柔性放大器的基座通过螺栓或者卡槽固定在所述阀体的内部；

所述阀体的内部设有定位槽口，所述压电陶瓷致动器粘接固定在所述定位槽口中，所述阀体的体壁内设有隔热槽口；

所述喷嘴通过螺栓或者卡槽连接于所述阀体的下部。

9.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀，其特征在于，所述柔性放大器为采用简支梁原理的弹性机构，材质采用弹簧钢，所述喷嘴的材料采用PEEK或陶瓷。

10.一种点胶装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一所述的基于压电陶瓷驱动和柔性放大机构的喷射阀。