CN2646416Y - 级联柱塞泵精密释控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对粘性介质精确释控的级联柱塞泵精密释控装置，属微机械电子装配领域。它由机械与控制电路两部分构成，机械部分为以管线串连连接的两级柱塞泵。第一级柱塞泵为金属缸体及柱塞结构，由伺服电机传动，通过控制缸体中活塞的运动实现中间介质的吸入与排出；第二级柱塞泵采用弹性薄膜实现与柱塞类似的功能，并用弹性薄膜隔离中间介质和粘性介质。避免了单级柱塞泵粘性介质与缸体直接接触，使缸体内部清洗困难，而导致控置精度降低，以及气动控制结构由于气体存在较大的压缩性，导致装置的释控精度下降的不足。该释控装置能够适应多种粘性材料，具有控制精度高、操作、维护简单的特点，广泛适用于微机械、电子装配领域。

Description

级联柱塞泵精密释控装置

所属技术领域：

本实用新型涉及一种对粘性介质精确释控的级联柱塞泵精密释控装置，属微机械电子装配领域。

背景技术：

在微机械电子装配领域中，粘性介质的释控是否精确，直接影响到产品的质量和性能。传统结构的粘性介质释控装置具有多种结构形式，如单级柱塞泵、气动控制结构形式等。在单级柱塞泵结构形式中，粘性介质直接存放在缸体中，通过对活塞的进给速度或者进给量控制实现介质的精确释控，其优点为装置结构简单，其不足之处在于粘性介质与缸体直接接触，因而，缸体内部清洗困难，还可能导致装置控制精度降低，另外，也不方便更换粘性介质。在气动控制结构形式中，采用压缩气体驱动粘性介质，由于气体存在较大的压缩性，当介质粘性较大时，其流体非线性特性导致装置的释控精度下降；另外，当粘性材料消耗后，会相应增加空间，必将导致其内部的实际压力特性曲线发生变化，从而影响控制精度，而且，为克服重力影响，装置必须引入负压得以保证粘性介质不自然滴液，因此，该负压的大小也应当随粘性介质消耗而减小，然而，该负压的大小很难得到控制。

发明内容：

本实用新型的目的在于：提供一种采用两级柱塞泵串联结构，既能保证粘性介质精确释控，又能够实现粘性介质更换方便；且维护、使用简单的级联柱塞泵精密释控装置。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：

该级联柱塞泵精密释控装置由管线、排气阀、金属缸体、柱塞、伺服电机、滚珠丝杠、螺母、中间介质、针管、弹性薄膜、端盖、针头、控制器、电机驱动器、压力传感器、前向行程开关及后向行程开关组成，管线以串联形式连接由金属缸体和柱塞构成的第一级柱塞泵和由针管与针头构成的第二级柱塞泵，柱塞通过螺母和滚珠丝杠连接伺服电机，伺服电机通过电机驱动器连接控制器，其特征在于：在针管内的上端装有通过端盖连接的弹性薄膜，弹性薄膜内及金属缸体与柱塞的空腔内装有中间介质；管线上装有排气阀；弹性薄膜内的中间介质充满后可完全占据针管的内腔。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

该级联柱塞泵精密释控装置综合了单级柱塞泵和气动控制结构对粘性材料释控的优点，既能保证粘性介质精确释控，又能够实现粘性介质更换方便，而且能够适应多种粘性材料。具有控制精度高，操作简便，维护容易的特点，广泛适用于微机械、电子装配领域。

附图说明：

附图为级联柱塞泵精密释控装置的结构示意图。

图中：1.管线，2.排气阀，3.金属缸体，4.柱塞，5.伺服电机，6.滚珠丝杠，7.螺母，8.中间介质，9.针管，10.粘性介质，11.弹性薄膜，12.端盖，13.针头，14.控制器，15.电机驱动器，16.状态显示器，17.操作键盘，18.压力传感器，19.前向行程开关，20.后向行程开关。

具体实施方式：

该级联柱塞泵精密释控装置由机械与控制电路两部分构成，机械部分为两级柱塞泵串联结构，并用管线(1)连接。在该管线(1)上安装有排气阀(2)。第一级柱塞泵由金属缸体(3)和柱塞(4)构成，由伺服电机(5)传动滚珠丝杠(6)与螺母(7)，准确控制缸体(3)中活塞(4)的运动方向、速度及精确定位。电机(5)正反转实现活塞(4)的前进与后退，以实现介质(8)的吸入与排出。本级金属缸体(3)中的液体为中间介质(8)，起压力传导作用，它具有粘性低、无腐蚀、无污染、稳定性好的特点，第二级为低成本的针管(9)，一般为塑胶材料，保存用于粘接的粘性介质(10)；第二级柱塞泵中不使用刚性柱塞，而采用弹性薄膜(11)实现与柱塞类似的功能，并用端盖(12)加以固定，弹性薄膜(11)既隔离中间介质(8)和粘性介质(10)，又可实现液体压力传递与定量控制。针头(13)安装在针管(9)的前端，按工艺要求和粘性介质(10)的理化指标不同，选装不同内径的针头(13)。控制器(14)的控制信号经由电机驱动器(15)功率放大后，实现对伺服电机(5)的运动控制。该控制器(14)使用独立的参数、状态显示器(16)与操作键盘(17)，以简化操作过程。控制器(14)可以以单片处理器为核心构成，而电机(5)则可以采用步进电机或者交流伺服电机，甚至普通交流异步功率电机。为提高系统安全性，该装置配有压力传感器(18)，以防止过压并使系统按设定的压力曲线运行。此外，在第一级柱塞泵有效行程的两端安装有前向行程开关(19)与后向行程开关(20)。该释控装置在运行过程中，控制器(14)不断检测前向行程开关(19)与后向行程开关(20)的状态，使柱塞(4)运行在安全行程范围内。

根据实际需要或者装配工艺对该释控装置的性能指标要求，控制系统可以采用开环或者闭环结构。如果实际对象要求粘性介质的释控量变化范围大，或者要求释控精度较高，第一级柱塞泵可以采用位置控制半闭环结构，一般采用交流伺服电机作执行元件；如果实际对象所要求的技术指标不是特别高，则可以采用位置控制开环结构，一般采用步进电机就可以满足要求。该级联柱塞泵精密释控装置既能够独立工作，又能够与运动控制平台联合运行，以实现更复杂的控制要求。

该级联柱塞泵精密释控装置的具体操作方法如下：

(1)介质填充：介质填充分为两个过程，即中间介质(8)吸入过程与粘性介质(10)吸入过程。

中间介质(8)吸入过程：在使用前，首先断开第一级柱塞泵与第二级柱塞泵之间的连接管线(1)；控制器(14)对伺服电机驱动器(15)输出信号，电机(5)正转，第一级柱塞泵中的柱塞(4)前进，以排出第一级柱塞泵中的残留介质，当活塞(4)运动到与前向行程开关(19)相对应的位置时，电机(5)停止运行；将管线(1)一端浸入装有中间介质(8)的容器中，然后控制器(14)使电机(5)反转，第一级柱塞泵中的柱塞(4)后退，以吸入中间介质(8)，直到吸入足够量的中间介质(8)后电机(5)停转。

粘性介质(10)吸入过程：取下第二级柱塞泵上的针头(13)，在第二级柱塞泵上安装好弹性薄膜(11)，并锁紧端盖(12)；用管线(1)连接第一级柱塞泵与第二级柱塞泵，关闭排气阀(2)；控制器(14)对电机驱动器(15)输出信号，电机(5)正转，第一级柱塞泵中的活塞(4)前进，使第一级柱塞泵中的中间介质(8)进入第二级柱塞泵中，当第二级柱塞泵中完全充满中间介质(8)后，电机(5)停止运行；将第二级柱塞泵的前端直接浸入存放粘性介质(10)的容器中，或者连接另外管线后，将管线的另一端浸入粘性介质(10)的容器，然后控制器(14)使电机(5)反转，第一级柱塞泵中的活塞(4)后退，带动第二级柱塞泵吸入粘性介质(10)，当装置吸入适量的粘性介质(10)后电机(5)停转。在整个吸入过程中，适当控制电机(5)的转速，尽量避免空气吸入。

(2)排气：打开第一级柱塞泵与第二级柱塞泵之间连接管线(1)上的排气阀(2)，并封住第二级柱塞泵的前端与针头(13)的连接部；电机(5)正转，第一级柱塞泵中的活塞(4)前进，待排净第一级柱塞泵中所有空气后，电机(5)停转；关闭排气阀(2)，并在第二级柱塞泵上安装上针头(13)；电机(5)正转，第一级柱塞泵中的活塞(4)继续前进，待排净第二级柱塞泵中所有空气后电机(5)停转。

(3)精密释控：在完成上述的介质填充、排气过程后，级联柱塞泵精密释控装置就可以进入正式运行阶段。在实际使用中，对象可能要求级联柱塞泵精密释控装置按指定的粘性介质释控量运行，如点胶工艺，也可能要求级联柱塞泵精密释控装置按指定的排量输出粘性介质，如线状粘接。从控制的角度上看，上述两种要求可以分别看成是第一级柱塞泵的活塞(4)的位置控制与进给速度的控制。

Claims (1)

1.一种级联柱塞泵精密释控装置，它由管线、排气阀、金属缸体、柱塞、伺服电机、滚珠丝杠、螺母、中间介质、针管、弹性薄膜、端盖、针头、控制器、电机驱动器、压力传感器、前向行程开关及后向行程开关组成，管线以串联形式连接由金属缸体和柱塞构成的第一级柱塞泵和由针管与针头构成的第二级柱塞泵，柱塞通过螺母和滚珠丝杠连接伺服电机，伺服电机通过电机驱动器连接控制器，其特征在于：在针管内的上端装有通过端盖连接的弹性薄膜，弹性薄膜内及金属缸体与柱塞的空腔内装有中间介质；管线上装有排气阀；弹性薄膜内的中间介质充满后可完全占据针管的内腔。