KR100672733B1

KR100672733B1 - 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서

Info

Publication number: KR100672733B1
Application number: KR1020050043543A
Authority: KR
Inventors: 최희교; 권용인
Original assignee: 주식회사 세 바
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2007-01-24
Also published as: KR20060121393A

Abstract

본 발명은 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서 장치에 관한 것으로서, 정밀한 토출제어를 위해 스텝모터 또는 서보모터에 의한 펌프방식으로 구성하여 토출량의 산포가 적어 일정한 토출제어가 가능하며, 재질의 선택에 따라 적용분야의 다양화가 가능함은 물론, 제품의 선형성 및 작업성 향상시키도록 한 것이다. 본 발명은 또한 셧백(Suckback)기능을 통해 재료의 토출 후 모터의 역회전 스텝을 통해서 액 흘림정지 및 리턴(Return)을 시키도록 하며 이 모든 동작을 컨트롤러에서 제어가능토록 한다.

디스펜서, 셧백, 실린지, 컨트롤러

Description

모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서{SYRINGE PUMP TYPE DISPENSOR USING MOTOR}

도 1은 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 전체 개략도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 흡입/토출 동작도.

도 3은 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 평균 토출량을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜스의 제어 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 흡입구 3 : 토출구

4 : 입출력 전환밸브 6 : 실린지

7 : 플란져 8 : 볼스크류

9 : 모터 10 : 컨트롤러

11 : CPU 12 : 키입력부

13 : 디스플레이 14 : 메모리

15 : 출력부 16 : 전원부

본 발명은 토출장치인 디스펜서에 관한 것으로써, 모터(스텝모터 및 서보모터 등)를 이용하여 디스펜서의 기본 구조를 실린지 펌프방식으로 실현함으로써 제품의 선형성 및 작업성이 향상됨은 물론, 토출량의 산포가 적어 미세한 토출제어가 용이하며 재질의 선택에 따라 적용용도를 다양화 할 수 있도록 한 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서에 관한 것이다.

일반적으로 토출장치인 디스펜서는 현재 반도체 및 LCD 공정에서 원재료 주입이나, 의약품업계의 시약 혼석, 투입 및 식품업계 재료투입 등 기타 원료투입이 필요한 부분 등 산업 전반에 걸쳐 응용되고 있다.

가장 흔한 디스펜서로는 공기(AIR TYPE) 토출장치가 있는데 이는 공기를 이용하여 토출하고 부압을 발생시키는 것으로서, 액흘림 방지기능을 부가하여 사용하는 것이다.

그러나, 이 같은 공기 토출장치는 레귤레이터로 압력을 조절하여 출력하는 것으로써 진공발생을 위한 부압발생장치로 구성되기 때문에 제품의 토출량 산포가 커서 정밀 제어가 불가능할 뿐만 아니라, 압축 특성 때문에 공기압력 변화에 따른 출력 특성이 변화하거나 토출 시간이 경과함에 따라 토출량의 선형성이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 모터제어 방식을 이용하여 디스펜서의 기본 구조를 실린지 펌프방식으로 실현함으로써 제품의 선형성 및 작업성이 향상됨은 물론, 토출량의 산포가 적어 미세한 토출제어가 용이하며, 재질의 선택에 따라 적용용도를 다양화 할 수 있도록 한 모터를 이용한 디스펜서를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 셧백(Suckback)기능을 통해 재료의 토출 후 모터의 역회전 스텝을 통해서 액 흘림정지 및 리턴(Return)을 시키도록 함은 물론, 이 모든 동작을 컨트롤러로 제어토록 한 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서는, 재료 흡입을 위해 형성된 흡입구; 상기 흡입구를 통해 흡입된 재료의 칩/니들(NEEDLE)칩으로의 토출을 위해 형성된 토출구; 재료의 흡입 또는 토출시 상기 흡입구와 토출구에 전환 연결되도록 흡입구와 토출구 사이에 구성된 입출력 전환밸브; 상기 흡입구와 입출력 전환밸브를 통해 흡입된 재료를 토출구를 통해 칩 또는 니들칩으로 토출되도록 상기 입출력 전환밸브와 연결되어 재료 저장탱크 역할을 하는 실린지; 상기 실린지내 재료의 흡입량 및 토출량을 결정하도록 상기 실린지 하부에 결합 구성되고, 상하로 움직이는 상기 실린지내 재료의 밀봉을 위함과 동시에 아래쪽으로 동작시 재료의 셧백(suckback)동작을, 위쪽으로 동작시 칩쪽으로 토출동작되도록 오링과 결합된 스크류 모양의 플란져; 상기 플란져의 상하동작이 가능하도록 플란져 하단부에 구성된 볼스크류; 상기 실린지, 플란져 및 볼스크류의 동작을 위한 구동부 역할 및 역회전 스텝에 의한 셧백동작을 하도록 상기 볼스크류 하단부에 연결 구성된 모터; 및 상기 모든 동작을 제어가능하도록 제어 알고리즘이 내장되어 있는 CPU와, 사용자가 디스펜서의 동작을 셋팅하거나 필요한 동작을 입력 가능하도록 구성된 키입력부와, 상기 키입력부의 입력 상태를 상기 CPU의 제어에 의해 사용자가 인지가능토록 표시하는 디스플레이와, 작업공정에 있어 자동셋팅 또는 사용자가 작업공정에 맞게 직접 입력한 셋팅모드를 저장하거나 모터의 원점 위치정보를 저장하는 메모리와, 디스펜서의 이상유무 검지시 사용자에게 버저 등으로 인지시키도록 구성된 출력부 및 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 상기 CPU는 실린지내에 저장된 재료가 토출구를 통해 일정량씩 토 출된 후, 설정된 저장량 이하로 재료가 감소할 경우 토출동작을 정지하고, 이를 출력부와 디스플레이를 통해 잔량경보음과 잔량경보화면으로 출력하여 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플란져의 셧백동작은 재료의 점도 차이에 따라 그 량과 동작시간 및 횟수 등을 조절하여 액 흘림방지가 가능토록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 전체 개략도, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 흡입/토출 동작도, 도 3은 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 평균 토출량을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 제어 블록도이다.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서는, 디스펜서로의 재료(1) 흡입을 위해 형성된 흡입구(2)와, 상기 흡입구(2)를 통해 흡입된 재료(1)의 칩/니들(NEEDLE)칩(5)으로의 토출을 위해 형성된 토출구(3)와, 재료(1)의 흡입 또는 토출시 상기 흡입구(2)와 토출구(3)에 전환 연결되도록 흡입구(2)와 토출구(3) 사이에 구성된 입출력 전환밸브(4)와, 상기 흡입구(2)와 입출력 전환밸브(4)를 통해 흡입된 재료(1)를 토출구(3)를 통해 칩 또는 니 들칩(5)으로 토출되도록 상기 입출력 전환밸브(4)와 연결되어 재료(1) 저장탱크 역할을 하는 실린지(6)와, 상기 실린지(6)내 재료(1)의 흡입량 및 토출량을 결정하도록 상기 실린지(6) 하부에 결합 구성되어 상하로 움직이는 상기 실린지내 재료의 밀봉을 위한 오링과 결합된 스크류 모양의 플란져(7)와, 상기 플란져(7)의 상하동작이 가능하도록 플란져(7) 하단부에 구성된 볼스크류(8)와, 상기 실린지(6), 플란져(7) 및 볼스크류(8)의 동작이 가능하도록 구동부 역할을 하기 위하여 상기 볼스크류(8) 하단부에 연결 구성된 모터(9) 및, 상기 모든 동작을 제어하는 컨트롤러(10)로 구성된다.

상기 컨트롤러(10)는 본 발명의 모든 동작을 가능하도록 제어 알고리즘이 내장되어 있는 CPU(11)와, 사용자가 디스펜서의 동작을 셋팅하거나 필요한 동작을 입력 가능하도록 구성된 키입력부(12)와, 상기 키입력부(12)의 입력 상태 및 디스펜서의 동작상태를 상기 CPU(11)의 제어에 의해 사용자가 인지가능토록 표시하는 디스플레이(13)와, 작업공정에 있어 자동셋팅 또는 사용자가 작업공정에 맞게 직접 입력한 셋팅모드를 저장하거나 모터의 원점 위치정보를 저장하는 메모리(14)와, 디스펜서의 이상유무 검지시 사용자에게 버저 등으로 인지시키도록 구성된 출력부(15) 및, 컨트롤러(10)에 동작 전원을 인가하는 전원부(16)로 구성된다.

상기 CPU(11)에 내장되어 있는 제어 알고리즘은 실린지(6)내에 저장된 재료가 토출구(3)를 통해 일정량씩 토출된 후, 설정된 저장량 이하로 재료가 감소할 경우 토출동작을 정지한 후, 이를 출력부(15)와 디스플레이(13)를 통해 잔량경보음과 잔량경보화면으로 출력하여 사용자가 인지하도록 하는 잔량검출기능이 있다.

상기 입출력 전환밸브(4)는 도 2a 내지 2b에 기재된 바와 같이 모터(9)의 구동에 의해 플란져(7)가 아래쪽으로 이동시 입출력 전환밸브(4)는 흡입구(2)와 연결되어 재료(1)를 실린지(6)내로 흡입하고, 상기 플란져(7)가 위쪽으로 이동시 실린지(6)내에 저장되어 있는 재료(1)를 토출구(3)를 통해 토출하도록 토출구(3)로 연결 전환되며, 원재료에 따라 여러 종류(예를 들어 PVC류, PTFE, PFA 등)의 밸브재료의 선택이 가능하다.

한편, 흡입구와 토출구를 번갈아 연결되어 실린지(6) 내로의 재료 흡입 및 니들칩(5)으로의 재료 토출을 제어하는 방식을 상기 입출력 전환밸브(4) 대신에 흡입구를 통해 실린지(6)내로 흡입되는 재료의 량과 토출구를 통해 니들칩(5)으로 토출되는 재료의 량을 조절하는 방식 등으로 재료 흡입과 토출이 동시에 이루어지도록 하는 밸브를 구성하여도 된다.

상기 실린지(Syringe)(6)는 원기둥 형태로 크기가 5㎕ ~ 50㎖ 혹은 그 이상도 가능하며, 공급되는 원재료에 따라 GLASS류, PVC류, PTFE 등 다양한 재질로 제작이 가능함은 물론, 세정에 의해 재사용이 가능하고, 착탈이 원터치로 가능하다.

상기 플란져(7)는 실린지(6)의 시일링(Sealing) 역할과 함께 볼 또는 슬라이드(Slide) 스크류에 연결되어 아래쪽으로 동작시 재료의 흡입 및 셧백(SUCKBACK) 동작을, 위쪽으로 동작시 칩(5)쪽으로 토출동작되며 토출되는 토출량의 분포는 도 3에 도시한 바와 같다.

상기 플란져(7)와 연결된 오링(도시 생략)은 재료(1)의 점도에 따라 MBR오링, 바이톤(VITON)오링 등 여러 종류의 오링을 선택 사용하여 실린지(6)내 재료(1) 를 밀봉시킨다.

상기 셧백(SUCKBACK)은 재료 토출시 액 흘림방지를 위한 기능으로, 도 3에 도시한 바와 같이 재료(1)의 점도에 따라 조금씩 다르게 나타나지만 실린지(6)내에 있는 재료를 토출구(3)를 통해 토출 후 바로 정지했을시 액 흘림현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 재료의 토출 후, 바로 모터의 역회전 스텝을 통해서 액 흘림정지 및 리턴(Return)을 시킨다. 이때 역회전 스텝은 재료(1)의 점도에 따라 역회전 시키는 량과 시간을 달리하거나 역회전 스텝을 같은 동작을 두 번 동작시키는 방법을 채택함으로써, 액 흘림방지를 가능하도록 한다.

상기 모터(9)는 서보모터 및 스텝모터 등으로 구성되며, 마이크로 스텝모터를 사용하여도 무방하다.

스텝모터의 경우 한바퀴 역회전시 토출을 하게 되고, 정회전시 흡입 및 백(SUCKBACK) 동작을 하는데, 실린지(6)의 크기에 따라 스텝모터가 한바퀴 이동시 최소 토출량이 결정된다. 예를 들어, 10㎕ 실린지 사용시 최소모터 이동량은 0.11133㎕이고, 50㎖ 실린지 사용시 최소모터 이동량은 0.001㎖이다.

상기 모터(9), 볼스크류(7), 플란져(8), 실린지(6) 및 입출력 전환밸브(4)는 상기 컨트롤러(10)에 사용자가 자동 셋팅 또는 작업 공정에 맞게 직접 입력된 제어 알고리즘의 셋팅모드에 의해 자동제어된다.

상기 컨트롤러(10)의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

1. 오토 모드(AUTO SHOT MODE) 기능

스타트 신호를 입력하면 작업의 공정도에 맞게 설정되어진 토출설정 데이터(토출량, 토출시간, 원점복귀, 샷백량, 샷백시간 등)에 따라 자동적으로 토출 동작을 한다.

2. 매뉴얼 모드(MANUAL MODE) 기능

스타트 신호를 입력하고 있는 동안 설정되어진 단위 시간당 토출량으로 동작한다.

3. 원점복귀 모드(ORGIN MODE) 기능

모터의 원점(실린지 상부)으로 이동하는 모드이다.

원점복귀 후, 실린지 위치정보를 초기화하고 흡입, 토출시 마다 모터의 위치정보를 저장함은 물론, 전원이 끊어졌을 경우에는 위치정보를 메모리에 백업시키며 전원이 다시 인가된 경우 모터의 이전 상태부터 재동작시키도록 한다.

4. 점도보정설정 모드 기능

재료에 따른 고, 저 점도의 차이에 의해 토출 오차 발생을 방지하기 위해 재료의 점도에 맞게 점도보정을 하는 모드이다.

또한, 본 발명의 디스펜서는 작업 효율을 높이기 위해 상기 컨트롤러(10)를 통신으로(USB 드라이브) 호스트 컴퓨터와 연결하여 시스템장치에서 제어하거나 작업장을 직접 방문하지 않고도 사무실에서 네트워크(network) 또는 직접 무선으로 콘트롤러(10)를 조작하도록 하여도 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원부(16)로부터 동작전원을 인가받는 상태에서 컨트롤러(10)의 메모리(14)에 저장된 제어 알고리즘을 키입력부(12)를 통해 작업 공정에 맞게 흡입/토출 셋팅 한다.

상기 셋팅을 마친 후 키입력부(12)에 형성된 스타트 버튼을 누르면 CPU(11)의 제어에 의해 모터(9)가 구동된다.

상기 모터(9)가 구동되면 서로 연결되어 있는 볼스크류(8)와 플란져(7)가 구동되어 디스펜서가 작동하게 된다.

따라서 상기 모터(9)의 회전(정회전 또는 역회전)에 따라 흡입구(2) 및 토출구(3)를 통한 재료의 흡입 및 토출동작이 수행된다.

모터(9)의 역회전시에는 입출력 전환밸브(4)가 흡입구(2)와 연결되고(도 2a) 모터(9)의 회전에 의해 볼스크류(8)가 회전되어 볼스크류(8)가 연결된 플란져(7)가 아래쪽으로 이동됨으로써 상기 흡입구(2)를 통해 재료가 실린지(6)내로 흡입된다.

상기 흡입구(2)를 통해 흡입되어 실린지(6)내에 저장된 재료(1)는 CPU(11)의 제어에 의한 모터(9)의 정회전에 의해 토출구(3)를 통해 토출된다.

즉, CPU(11)의 제어에 의해 입출력 전환밸브(4)가 흡입구(2)에서 토출구(3)로 변환 연결되며(도 2b), 모터(9)와 연결되어 있는 볼스크류(8)의 정회전에 의해 플란져(7)가 위쪽으로 이동하게 된다. 이에 따라 상기 실린지(6)내에 저장되어 있던 재료가 토출구(3)를 통해 니들칩(5)으로 토출되는 것이다.

이 과정중에 설정된 저장량 이하로 재료가 감소할 경우 CPU(11)의 제어에 의해 토출동작을 정지하고, 이를 출력부(15)와 디스플레이(13)를 통해 잔량경보음과 잔량경보화면으로 출력하여 사용자가 인지하도록 한다.

한편, 상기 토출동작시 상기 플란져(7)는 실린지(6)의 시일링(Sealing) 역할과 함께 볼 또는 슬라이드(Slide) 스크류에 연결되어 셧백(SUCKBACK) 동작을 수행하는 바, 도 2b에 도시한 바와 같이 실린지(6)내에 있는 재료를 토출구(3)를 통해 토출 후 바로 모터(9)의 구동을 정지했을시 CPU(11)의 제어에 의해 바로 모터(9)의 역회전 스텝이 수행되도록 함으로써 액 흘림정지 및 리턴(Return)을 시킨다.

이와 같은 디스펜서의 토출동작시 이상유무가 검지되면 CPU(11)의 제어에 의해 버저 등으로 구성된 출력부(15)가 동작하여 사용자에게 인지시킨다.

상술한 본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적사상의 범주내에서는 수정 및 변형실시가 가능하다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 따른다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서는 다음과 같은 여러 가지 뛰어난 효과가 있다.

첫째, 모터를 이용한 펌프방식으로 안정된 재현성을 가진 재료 도포가 가능하다.

둘째, 모터의 정회전 및 역회전 제어에 의해 재료의 흘림 및 리턴 기능이 가능하여 정확한 량의 재료 산포가 가능하다.

셋째, 호스트컴퓨터와의 연결에 의한 원격제어가 가능하며, 통신모드 기능에 의해 도포상태를 호스트 컴퓨터에 송신할 수 있도록 하여 생산관리에 도움이 된다.

넷째, 디스플레이 및 경보기능에 의해 디스펜서의 동작상태 및 이상유무를 용이하게 식별할 수 있다.

Claims

재료(1) 흡입을 위해 형성된 흡입구(2);

상기 흡입구(2)를 통해 흡입된 재료(1)의 칩/니들(NEEDLE)칩(5)으로의 토출을 위해 형성된 토출구(3);

재료(1)의 흡입 또는 토출시 상기 흡입구(2)와 토출구(3)에 전환 연결되도록 흡입구(2)와 토출구(3) 사이에 구성된 입출력 전환밸브(4);

상기 흡입구(2)와 입출력 전환밸브(4)를 통해 흡입된 재료(1)를 토출구(3)를 통해 칩 또는 니들칩(5)으로 토출되도록 상기 입출력 전환밸브(4)와 연결되어 재료(1) 저장탱크 역할을 하는 실린지(6);

상기 실린지(6)내 재료(1)의 흡입량 및 토출량을 결정하도록 상기 실린지(6) 하부에 결합 구성되고, 상하로 움직이는 상기 실린지(6)내 재료(1)의 밀봉을 위함과 동시에 아래쪽으로 동작시 재료의 셧백(suckback)동작을, 위쪽으로 동작시 칩(5)쪽으로 토출동작되도록 오링과 결합된 스크류 모양의 플란져(7);

상기 플란져(7)의 상하동작이 가능하도록 플란져(7) 하단부에 구성된 볼스크류(8);

상기 실린지(6), 플란져(7) 및 볼스크류(8)의 동작을 위한 구동부 역할 및 역회전 스텝에 의한 셧백동작을 하도록 상기 볼스크류(8) 하단부에 연결 구성된 모터(9); 및

상기 모든 동작을 제어가능하도록 제어 알고리즘이 내장되어 있는 CPU(11)와, 사용자가 디스펜서의 동작을 셋팅하거나 필요한 동작을 입력 가능하도록 구성된 키입력부(12)와, 상기 키입력부(12)의 입력 상태를 상기 CPU(11)의 제어에 의해 사용자가 인지가능토록 표시하는 디스플레이(13)와, 작업공정에 있어 자동셋팅 또는 사용자가 작업공정에 맞게 직접 입력한 셋팅모드를 저장하거나 모터의 원점 위치정보를 저장하는 메모리(14)와, 디스펜서의 이상유무 검지시 사용자에게 버저 등으로 인지시키도록 구성된 출력부(15) 및 전원을 인가하는 전원부(16)를 포함하는 컨트롤러(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서.
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제1항에 있어서, 상기 CPU(11)는 실린지(6)내에 저장된 재료가 토출구(3)를 통해 일정량씩 토출된 후, 설정된 저장량 이하로 재료가 감소할 경우 토출동작을 정지하고, 이를 CPU(11)의 제어에 의해 출력부(15)와 디스플레이(13)를 통해 잔량경보음과 잔량경보화면으로 출력하여 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서.
삭제
제1항에 있어서, 상기 플란져(7)의 셧백동작은 재료의 점도 차이에 따라 그 량과 동작시간 및 횟수 등을 조절하여 액 흘림방지가 가능토록 한 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 실린지 펌프방식 디스펜서.