ITBO20060397A1 - Macchina per la deposizione automatizzata di materiale mediante un aerografo - Google Patents
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Description
D E SC R IZ ION E
La presente invenzione è relativa ad una macchina per la deposizione automatizzata di materiale mediante un aerografo.
In particolare, la presente invenzione si riferisce alla realizzazione di sensori chimici, a cui la descrizione farà esplicito riferimento, senza per questo perdere in generalità.
Generalmente, il materiale chimico per la realizzazione di sensori viene depositato sul trasduttore mediante la tecnica denominata "spray casting", la quale prevede che il materiale chimico sia solubilizzato in un opportuno solvente e spruzzato attraverso un ugello sotto l'azione di un flusso di azoto. In particolare, 1'aerografo ed il trasduttore vengono fissati su di una piccola struttura di sostentamento sotto una cappa di aspirazione. L'aerografo, orientato verso la superficie di deposito del trasduttore, viene controllato manualmente dall'operatore sia per quanto riguarda la composizione della miscela azoto-soluzione sia per quanto riguarda la chiusura dell'aerografo stesso.
Come può risultare ovvio, con la tecnica sopra riportata risulta molto difficile, se non impossibile, poter riprodurre le caratteristiche di deposizione, la qual cosa per i sensori chimici si traduce nella impossibilità di disporre di sensori in grado di fornire una medesima risposta.
Scopo della presente invenzione è quella di realizzare una strumentazione in grado di garantire delle deposizioni riproducibili effettuate mediante un aerografo .
Oggetto della presente invenzione è una macchina per la deposizione automatizzata caratterizzata dal fatto di comprendere una camera di deposito, un aerografo, almeno parte del quale è alloggiato all'interno della detta camera di deposito, una struttura di supporto per un substrato di deposito ed alloggiata nella detta camera di deposizione, un risonatore al quarzo alloggiato nella detta camera di deposito e disposto all'interno del cono di azione del detto aerografo, mezzi di lettura atti a leggere la frequenza del detto risonatore al quarzo ed una centralina di comando e controllo connessa sia ai detti mezzi di lettura sia al detto aerografo ed atta a ricevere un inpostazione circa la quantità di sostanza da depositare sul detto substrato; la detta centralina di comando e controllo essendo atta in successione a ricevere dai detti mezzi di lettura i valori delle frequenze del detto risonatore al quarzo confrontare tali valori con una serie di valori di corrispondenza biunivoca tra la frequenza del detto risonatore e la quantità di sostanza depositata sul detto substrato, e
- comandare il detto aerografo in funzione del confronto effettuato e della quantità di sostanza che si è impostato di depositare sul detto substrato.
Secondo una preferita forma di realizzazione, la macchina della presente invenzione comprende mezzi di trattamento termico alloggiati nella detta camera di deposito e connessi alla detta centralina di comando e controllo.
Secondo una ulteriore preferita forma di realizzazione, la macchina oggetto della presente invenzione comprende mezzi di posizionamento atti a ruotare la detta struttura di supporto onde consentire il deposito su entrambe le facce del substrato.
L'esempio che segue serve a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione con l'ausilio della figura del disegno annesso, la quale illustra in forma schematizzata la macchina oggetto della presente invenzione.
In figura è indicata nel suo complesso con 1 la macchina oggetto della presente invenzione.
La macchina 1 comprende una camera di deposito 2 in cui sono alloggiati una struttura di sostegno 3 per un substrato 4 e presentante una base girevole 5, un risonatore al quarzo 6, ed una lampada di riscaldamento 7.
La macchina 1 comprende, inoltre, una aerografo 8, la cui porzione di erogazione 9 è anch'essa alloggiata all'interno della camera di deposito 2, un primo dispositivo elettromeccanico 10 connesso alla struttura di sostegno 3, un secondo dispositivo elettromeccanico 11 connesso all'aerografo ed un dispositivo di lettura 12 connesso al risonatore 6 ed atto a leggerne la frequenza attraverso un circuito oscillante indicato schematicamente con 13. In particolare, il secondo dispositivo elettromeccanico 11 è atto ad interrompere l'azione dell'aerografo e ad intervenire sulla miscela azoto-soluzione agendo su di una valvola comandata elettricamente nota e non illustrata per semplicità.
La macchina 1 comprende una centralina di comando e controllo 14 connessa alla lampada di riscaldamento 7, al dispositivo di lettura 12 e ad una unità di controllo 15, la quale gestisce il primo 10 ed il secondo dispositivo elettromeccanico 11.
Nella centralina di comando e controllo 14 è implementato un particolare algoritmo, il quale sulla base di parametri fisici inseriti fornisce una serie di valori che relazionano la frequenza del risonatore al quarzo 6 con la quantità di sostanza depositata sul substrato 4. Tali parametri fisici posso essere ad esempio la disposizione relativa del risonatore 6 e del substrato 4 in riferimento all'aerografo 8.
In questo modo, la centralina 14, conosce a quale frequenza del risonatore corrisponde una determinata quantità di sostanza depositata sul substrato.
La macchina 1 comprende uno switch 16 in grado di applicare il circuito oscillante 13 direttamente al substrato 4 anziché al risonatore 6. Un tale spstamento è possibile qualora il substrato 4 stesso sia di quarzo e conforta una opportuna modifica dei parametri impostati nell'algoritmo e quindi una diversa serie di valori a disposizione della centralina 14. Lo switch 16 può essere connesso direttamente con la centralina 14 e azionato tramite software.
Come sopra riportato, la centralina 14 è connessa con la lampada di riscaldamento 7, al fine di comandare un trattamento termico durante e/o dopo la deposizione. Inoltre, la centralina 14 attraverso la sua connessione con l'unità di controllo 15 comanda il primo dispositivo elettromeccanico 10 per attuare la rotazione della struttura di sostegno 3 e consentire il deposito su entrambe le facce del substrato 4. Come può risultare ovvio, la centralina 14 terrà conto della avvenuta rotazione, spostando la soglia "dello zero" per controllare la quantità di massa depositata sulla nuova faccia del substrato.
Come illustrato in figura, la centralina 14 può essere interfacciata con un utente mediante una tastiera-display 17 oppure mediante un PC 18 dotato di un software dedicato.
Infine, la macchina 1 comprende dei mezzi di aspirazione 19 i quali sono anch'essi connessi alla centralina 14 e garantiscono un elevato livello di pulizia all'interno della camera di deposizione 2.
In uso, all'algoritmo dedicato vengono forniti i parametri fisici relativi al risonatore 6 ed al substrato 4, in maniera tale da ottenere una serie di valori che relazionano le frequenze del risonatore 6 e la quantità di sostanza depositata sul substrato 4. Tale serie di valori costituisce la base sulla quale procede la deposizione regolata dalla centralina di comando e controllo 14. Inoltre, nella centralina di comando e controllo 14 verranno inpostati i parametri di lavoro relativi alla tolleranza accettabile espressa in Hz del risonatore ed alla stabilità, anche questa espressa in Hz, che il sensore deve presentare per prendere in esame la frequenza letta. L'impostazione relativa alla stabilità deriva dalla evaporazione del solvente che viene depositato sul substrato unitamente alla sostanza di interesse.
Una volta che la centralina dispone della serie di valori di cui sopra, l'operatore inserisce nella centralina stessa le seguenti impostazioni di deposito:
quantità di sostanza da depositare sul substrato;
- se la deposizione deve avvenire su una o su entrambe le facce del substrato; e
trattamento termico, ossia il profilo di temperatura a cui viene sottoposto il deposito durante e/o dopo la deposizione.
Durante il procedere della deposizione la centralina 14 riceve in continuo i valori provenienti dal dispositivo di lettura 12, e quando riscontra la frequenza del risonatore che secondo la serie di valori ottenuti dall'algoritmo corrisponde alla quantità di sostanza da depositare impostata, ordina la chiusura dell'aerografo 8 attraverso l'unità di controllo 15 ed il secondo dispositivo elettromeccanico 11.
Inoltre, la centralina 14 comanda la lampada di riscaldamento 7 come impostato dall'utente e ordina periodicamente l'azionamento dei mezzi di aspirazione 19 in particolare tra una deposizione e l'altra.
I dati inseriti dall 'utilizzatore tramite tastiera-display sono immagazzinati in una memoria in maniera tale che allo spegnimento della macchina non vadano persi e quindi possano essere nuovamente utilizzati. In particolare, il trattamento termico può consentire l'ottenimento di una specifica morfologia del materiale depositato e, quindi, le relative impostazioni possono essere registrate nella centralina e richiamate qualora si desideri l'ottenimento di quella determinata morfologia.
Qualora l'interfaccia sia il software, lo stesso può gestire tutti i dati relativi all'impostazione della deposizione. Tale software oltre a gestire la comunicazione con la centralina 14 può anche consentire la visualizzazione dell'andamento della deposizione sullo schermo del PC. Inoltre, con tale software sarà anche possibile salvare le inpostazioni relative alla deposizione per poterle richiamare successivamente, nonché salvare il tracciato temporale della deposizione e confrontarlo con gli altri presenti in archivio.
Come risulta evidente dalla descrizione di cui sopra, la macchina della presente invenzione consente di realizzare una deposizione di sostanza automatizzata e ripetibile attraverso la tecnica spray casting. Sarà, quindi, possibile realizzare diversi sensori chimici presentanti tutti le medesime caratteristiche.
Come precedentemente detto, i vantaggi di cui sopra sono ottenibili grazie ad un utilizzo combinato di un risonatore al quarzo e di una centralina di comando e controllo la quale dispone di una serie di valori relativi alla corrispondenza biunivoca tra frequenza del risonatore e sostanza depositata sul substrato .
Claims (8)
- R IV EN D ICA Z ION I 1. Macchina (1) per la deposizione automatizzata caratterizzata dal fatto di comprendere una camera di deposito (2), un aerografo (8), almeno parte (9) del quale è alloggiato all'interno della detta camera di deposito (2), una struttura di supporto (3) per un substrato (4) di deposito ed alloggiata nella detta camera di deposizione (2), un risonatore al quarzo (6) alloggiato nella detta camera di deposito (2) e disposto all'interno del cono di azione del detto aerografo (8), mezzi di lettura (12, 13) atti a leggere la frequenza del detto risonatore al quarzo (6) ed una centralina di comando e controllo (14) connessa sia ai detti mezzi di lettura (12, 13) sia al detto aerografo (8) ed atta a ricevere un iirpostazione circa la quantità di sostanza da depositare sul detto substrato (4); la detta centralina di comando e controllo essendo atta in successione a - ricevere dai detti mezzi di lettura (12, 13) i valori delle frequenze del detto risonatore al quarzo (6), - confrontare tali valori con una serie di valori di corrispondenza biunivoca tra la frequenza del detto risonatore (6) e la quantità di sostanza depositata sul detto substrato (4), e - comandare il detto aerografo (8) in funzione del confronto effettuato e della quantità di sostanza che si è impostato di depositare sul detto substrato (4).
- 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di trattamento termico (7) alloggiati nella detta camera di deposito (2) e connessi alla detta centralina di comando e controllo (14).
- 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto di conprendere mezzi di posizionamento (10, 5) atti a ruotare la detta struttura di supporto (3) onde consentire il deposito su entrambe le facce del substrato (4).
- 4. Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere un primo dispositivo elettromeccanico (10) atto a comandare una base girevole (5) della detta struttura di supporto (3) ed un secondo dispositivo elettromeccanico (11) atto a comandare il detto aerografo (8); il detto primo (10) ed il detto secondo (11) dispositivo elettromeccanico essendo connessi alla detta centralina di comando e controllo (14).
- 5. Macchina secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di comprendere una unità di controllo (12) la quale gestisce il primo (10) ed il secondo (11) dispositivo elettromeccanico ed è connessa alla detta centralina di comando e controllo (14).
- 6. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di aspirazione (19) connessi alla centralina (14) ed atti a garantire un elevato livello di pulizia all'interno della detta camera di deposizione (2).
- 7. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento a switch (16) atto a deviare i detti mezzi di lettura (12, 13) dal detto risonatore al quarzo (6) al detto substrato (4).
- 8. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta centralina (14) è interfacciata con un utente mediante una tastiera-display (17) oppure mediante un PC (18) dotato di un software dedicato.
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