KR101916575B1 - 유량 측정형 점성 용액 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 측정형 점성 용액 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브 로드를 승강시키는 방식으로 점성 용액을 도포하는 방식의 펌프에 있어서 유량을 제어하기 위한 유량 측정형 점성 용액 펌프에 관한 것이다.
본 발명에 의한 유량 측정형 점성 용액 펌프는, 점성 용액의 디스펜싱 용량을 측정하여 밸브 로드의 스트로크를 자동으로 보정함으로써 점성 용액을 정량 도포할 수 있는 장점이 있다.

Description

유량 측정형 점성 용액 펌프{Flowrate Measuring Type Viscous Liquid Pump}

본 발명은 유량 측정형 점성 용액 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브 로드를 승강시키는 방식으로 점성 용액을 도포하는 방식의 펌프에 있어서 유량을 제어하기 위한 유량 측정형 점성 용액 펌프에 관한 것이다.

LED 칩에 형광액을 도포하거나 반도체 칩의 패키지에 인캡슐레이터를 도포하는 공정에 점성 수지를 도포하는 펌프가 널리 사용된다.

점성 용액 도포용 펌프에는 리니어 펌프 방식과 제트 펌프 방식이 대표적으로 사용된다. 리니어 펌프와 제트 펌프는 각각 장단점이 있고, 공정 특성에 따라 적절한 방식의 펌프가 선택되어 사용된다.

다양한 점성과 특성을 지닌 점성 용액마다 다른 방식의 펌프를 사용하거나 작업의 대상이 되는 자재의 특성에 따라 매번 다른 종류의 펌프를 선택해서 사용하는 것은 공정 비용을 상승시키는 원인이 된다.

특히, 밸브 몸체의 노즐에 대해 밸브 로드를 승강시키는 방식으로 점성 용액을 도포하는 펌프의 경우 노즐 통해 디스펜싱되는 점성 용액의 유량을 일정하게 유지하고 제어하는 것이 중요하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 만족시키기 위하여 안출된 것으로, 노즐을 통해 디스펜싱되는 점성 용액의 유량을 측정하여 밸브 로드의 스트로크를 자동으로 보정할 수 있는 구조를 가진 유량 측정형 점성 용액 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유량 측정형 점성 용액 펌프는, 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 대해 상하로 슬라이딩 가능하게 설치되는 승강 부재; 상기 메인 프레임에 설치되어 상기 승강 부재를 상기 메인 프레임에 대해 슬라이딩시키는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor); 점성 용액이 저장되는 저장부와, 상기 저장부로 점성 용액을 공급할 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 유입구와, 상기 저장부에 저장된 점성 용액이 토출될 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 노즐 구멍을 구비하고 상기 메인 프레임에 설치되는 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 저장부에 승강 가능하게 삽입되는 밸브 로드를 구비하고, 상기 승강 부재와 연결되는 밸브 부재; 상기 승강 부재의 변위를 측정할 수 있도록 상기 메인 프레임에 설치되는 리니어 스케일; 상기 노즐 몸체를 통해 배출되는 점성 용액의 유량을 측정하여 전기적 신호를 발생시키는 유량 센서 모듈; 및 상기 유량 센서 모듈의 신호와 상기 리니어 스케일의 신호를 전달 받아 상기 보이스 코일 모터의 작동을 제어하여 상기 노즐을 통해 배출되는 점성 용액의 유량을 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 의한 유량 측정형 점성 용액 펌프는, 점성 용액의 디스펜싱 용량을 측정하여 밸브 로드의 스트로크를 자동으로 보정함으로써 점성 용액을 정량 도포할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유량 측정형 점성 용액 펌프의 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유량 측정형 점성 용액 펌프의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 유량 측정형 점성 용액 펌프의 일부분에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프의 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유량 측정형 점성 용액 펌프의 분리 사시도이다.

도 1을 참조하면 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프는 메인 프레임(100)과 보이스 코일 모터(300)와 승강 부재(200)와 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)를 포함하여 이루어진다.

메인 프레임(100)은 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프의 구성들을 전체적으로 지지한다. 메인 프레임(100)은 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 이송하는 이송부에 결합될 수 있도록 구성된다. 메인 프레임(100)은 유량 측정형 점성 용액 펌프의 구성들을 안정적으로 지지할 수 있도록 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 메인 프레임(100)은 안착부(110)와 고정 볼트(120)를 구비한다. 도 2를 참조하면, 안착부(110)는 전방이 개방되어 상하로 연장되도록 형성된다. 노즐 몸체(500)가 안착된다. 안착부(110)에는 고정 볼트(120)가 설치되어 노즐 몸체(500)를 안착부(110)에 고정한다. 고정 볼트(120)는 안착부(110)의 측방향에 설치된다.

승강 부재(200)는 메인 프레임(100)에 대하여 상하로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 승강 부재(200)는 연결홈(210)을 구비한다. 연결홈(210)은 안착부(110)와 마찬가지로 전방이 개방되도록 형성된다. 본 실시예의 경우 연결홈(210)은 도 1에 도시한 것과 같이 T자 형태의 홈으로 형성된다.

보이스 코일 모터(300, VCM; Voice Coil Motor)는 메인 프레임(100)에 설치되어 고정된다. 보이스 코일 모터(300)는 코일과 영구 자석을 포함하여 이루어진다. 보이스 코일 모터(300)는 코일에 흐르는 전류에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 모터의 기계적 움직임을 만든다. 보이스 코일 모터(300)는 크게 변위 제어 모드(position control mode)와 포스 제어 모드(force control mode)로 작동이 가능하다. 변위 제어 모드는 펄스 신호 형태의 입력 전압에 의해 정해진 변위만큼 선형적인 움직임 발생하도록 보이스 코일 모터(300)를 제어하는 방식이다. 포스 제어 모드는 압력 제어 방식 또는 가압 제어 방식이라고도 불리는 방식이다. 일반적인 포드 제어 모드는 입력 전류를 고정한 상태에서 입력 전압을 증감시킴으로써 그 전압에 비례하는 힘(force)으로 보이스 코일 모터(300)가 선형적으로 움직이도록 제어하는 방식이다. 포스 제어 모드에서는 사용자가 원하는 힘의 크기로 보이스 코일 모터(300)가 작동하게 된다.

승강 부재(200)는 보이스 코일 모터(300)에 연결된다. 승강 부재(200)는 보이스 코일 모터(300)의 작동에 의해 메인 프레임(100)에 대해 상하로 슬라이딩하며 움직이게 된다.

리니어 스케일(400)은 승강 부재(200)의 변위를 측정하도록 메인 프레임(100)에 설치된다. 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프에서는 리니어 스케일(400)은 메인 프레임(100)의 측면에 설치되고 승강 부재(200)와 연결된다. 승강 부재(200)의 승강에 따라 승강 부재(200)와 연결된 리니어 스케일(400)은 승강 부재(200)의 변위를 측정한다.

노즐 몸체(500)는 도 3에 도시한 것과 같이 저장부(510)와 유입구(520)와 노즐 구멍(530)과 고정홈(540)과 걸림 돌기(550)를 구비한다.

저장부(510)는 노즐 몸체(500)에 상하로 연장되도록 형성된다. 노즐 구멍(530)은 노즐 몸체(500)의 하부에 형성되고 저장부(510)에 연결된다. 저장부(510)에는 노즐 구멍(530)을 통해 토출하고자 하는 점성 용액(L)이 저장된다. 유입구(520)는 저장부(510)에 연결되도록 노즐 몸체(500)에 형성된다. 외부로부터 공급되는 점성 용액(L)은 유입구(520)를 통해서 저장부(510)로 전달된다. 유입구(520)는 저장부(510)의 측면에 연결되도록 형성된다. 유입구(520)에는 유입관(522)이 연결되고 유입관(522)에는 유입관(522)을 개폐하는 유입 밸브(521)가 설치된다. 노즐 구멍(530)에도 노즐 구멍(530)을 개폐하는 노즐 밸브(531)가 설치된다.

노즐 몸체(500)는 메인 프레임(100)의 안착부(110)에 안착되어 고정 볼트(120)에 의해 고정된다. 노즐 몸체(500)의 측면에는 고정홈(540)이 형성된다. 고정홈(540)은 안착부(110)에 설치된 고정 볼트(120)와 대응하는 위치에 형성된다. 고정홈(540)은 고정 볼트(120)의 끝부분이 끼워질 수 있도록 원추형으로 형성된다. 노즐 몸체(500)가 안착부(110)에 안착되고, 고정 볼트(120)가 안착부(110)의 측방향에서 진입하여 노즐 몸체(500)의 고정홈(540)에 끼워진다. 그 결과 노즐 몸체(500)는 메인 프레임(100)의 안착부(110)에 대한 위치가 정렬된 상태로 고정된다.

노즐 몸체(500)의 상부에는 걸림 돌기(550)가 형성된다. 노즐 몸체(500)의 걸림 돌기(550)는 노즐 몸체(500)가 안착부(110)에 걸려 있게 하는 역할을 한다.

밸브 부재(600)는 걸림부(610)와 밸브 로드(620)를 구비한다. 걸림부(610)는 연결홈(210)의 홈 모양과 대응되는 형상으로 형성된다. 본 실시예 경우 상술한 바와 같이 연결홈(210)은 T자 형상으로 형성되므로, 걸림부(610)도 밸브 부재(600)를 정면에서 바라봤을 때 T자 형태로 형성된다. 걸림부(610)는 승강 부재(200)의 연결홈(210)에 끼워짐으로써, 밸브 부재(600)와 승강 부재(200)를 연결한다. 그에 따라 밸브 부재(600)는 승강 부재(200)와 함께 상하로 승강하게 된다. 도 3을 참조하면, 밸브 로드(620)는 노즐 몸체(500)의 저장부(510)에 승강 가능하게 삽입된다. 밸브 부재(600)가 승강 부재(200)와 함께 상하로 승강하면, 밸브 로드(620)는 노즐 몸체(500)의 저장부(510)에 대하여 승강한다.

본 실시예의 유량 센서 모듈(710)은 도 4에 도시한 것과 같은 구조의 유량 센서를 사용한다. 유량 센서 모듈(710)은 노즐 몸체(500)의 유입구(520)에 연결되는 유입관(522)에 설치된다. 유량 센서 모듈(710)은 노즐 몸체(500)의 저장부(510)로 흘러가는 점성 용액(L)의 유량을 측정하게 된다.

본 실시예의 유량 센서 모듈(710)은 측정관(711)과 히터(713)와 2개의 온도 센서(712, 714)와 연산부(134)를 구비한다. 측정관(711)은 노즐 몸체(500)의 유입구(520)에 연결되는 유로의 일부분에 해당한다. 측정관(711)은 길이 방향을 따라 내경이 일정하게 형성된다. 히터(713)는 측정관(711)의 내부에 설치되어 측정관(711) 내부의 점성 용액(L)을 가열한다. 2개의 온도 센서(712, 714)는 히터(713)와 인접하는 위치의 측정관(711) 내부에 서로 이격되도록 설치된다. 도 4에 도시한 것과 같이 2개의 온도 센서(712, 714)는 히터(713)를 사이에 두고 측정관(711)의 상류측과 하류측에 배치되는 것이 좋다. 연산부(134)는 온도 센서(712, 714)에서 각각 측정된 온도 값의 차이를 이용하여 측정 내부 점성 용액(L)의 유속을 계산할 수 있다. 점성 용액(L)의 유속과 측정관(711)의 내경을 이용하면 점성 용액(L)의 유량을 계산하는 것이 가능하다. 유량 센서 모듈(710)의 온도 센서(712, 714)의 개수와 위치는 다양하게 변형 가능하다.

제어부(800)는 리니어 스케일(400)에서 측정하는 승강 부재(200)의 변위 정보와 유량 센서모듈에서 측정된 점성 용액(L)의 유속을 전달 받아 보이스 코일 모터(300)의 작동을 제어한다. 제어부(800)는 측정관(711)의 내경과 유량 센서 모듈(710)에서 측정된 유속을 이용하여 유량을 정확하게 계산할 수 있다.

또한, 제어부(800)는 유입구(520)와 노즐 구멍(530)을 각각 개폐하도록 유입 밸브(521)와 노즐 밸브(531)의 작동을 제어한다. 제어부(800)는 밸브 부재(600)의 끝부분이 노즐 몸체(500)의 저장부(510)에 대해 접촉할 수 있는 위치까지 보이스 코일 모터(300)를 작동시켜 노즐 몸체(500)에 대한 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 파악한다. 제어부(800)는 이와 같은 방법으로 파악한 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 이용하여 보이스 코일 모터(300)에 의한 밸브 부재(600)의 작동 스트로크를 제어한다.

제어부(800)는 유량 센서 모듈(710)로부터 유속을 피드백 받아 보이스 코일 모터(300)에 의한 밸브 부재(600)의 작동 범위, 속도, 승강 빈도 등을 조절하는 방법으로 다양하게 점성 용액 도포량을 정밀 제어할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프의 작동에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 노즐 몸체(500)는 메인 프레임(100)에 착탈 가능하게 설치된다. 밸브 부재(600) 역시 노즐 몸체(500)의 저장부(510)의 내경 크기에 맞는 외경을 가지는 밸브 로드(620)의 형태로 제작되어 노즐 몸체(500)와 한 세트로 사용된다. 사용자는 작업 대상 자재, 도포 대상 점성 용액(L)의 성질, 작업 환경 등의 다양한 조건에 적절한 형태로 제작된 노즐 몸체(500)와 밸브 부재(600)를 메인 프레임(100)에 설치하여 사용한다.

본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프는 노즐 몸체(500)와 밸브 부재(600) 세트가 새롭게 교체되어 메인 프레임(100)에 설치될 때마다 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 자동으로 측정하여 적절한 범위 내에서 밸브 부재(600)의 작동 스트로크를 조절한다.

제어부(800)가 보이스 코일 모터(300)를 작동시켜 승강 부재(200)를 계속하여 하강시키면 밸브 부재(600)는 승강 부재(200)와 함께 하강하게 된다. 밸브 부재(600)의 밸브 로드(620)가 노즐 몸체(500)의 저장부(510)에 대해 하강하다가 저장부(510)의 바닥에 접촉하게 되면 밸브 로드(620)는 더 이상 움직이지 않게 된다. 제어부(800)는 이때의 밸브 로드(620)의 변위를 리니어 스케일(400)로부터 전달 받아 밸브 로드(620)의 가동 가능 범위로 설정하게 된다. 제어부(800)는 이와 같은 방법으로 파악한 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 이용하여 보이스 코일 모터(300)의 작동을 제어한다. 사용자의 작업 설정에 따라 밸브 로드(620)가 저장부(510)의 바닥에 접촉하는 위치까지 밸브 부재(600)를 승강시키면서 밸브 부재(600)를 접촉 모드(contact mode)로 작동시킬 수도 있고, 밸브 로드(620)가 저장부(510)의 바닥에 접촉하기 직전의 위치까지만 밸브 로드(620)를 하강시켜 밸브 부재(600)를 비접촉 모드(non-contact mode)로 작동시킬 수도 있다.

이와 같은 방법으로 새로운 노즐 몸체(500)와 밸브 부재(600) 세트를 교체하여 사용할 때마다 번거로운 보정(calibration) 작업을 수행하지 않고 자동으로 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 파악하여 그 가동 가능 범위 내에서 보이스 코일 모터(300)를 구동할 수 있으므로 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다. 특히, 노즐 몸체(500)를 교체하거나 밸브 부재(600)를 교체하면서 미세한 위치 변화가 발생하였거나 열변형이나 마모에 의해 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500) 사이의 상대적 위치가 달라졌을 때 이와 같은 방법으로 밸브 부재(600)의 작동 스트로크의 범위를 보정함으로써 더욱 정확한 용량의 점성 용액(L)을 도포하는 것이 가능해지는 장점이 있다.

또한, 미세한 외경을 가진 다수의 솔더볼(solder ball)과 점성 용액(L)이 혼합된 솔더 볼 용액(L)을 도포하는 경우에 상술한 바와 같은 밸브 부재(600)의 스트로크 보정 방법으로 점성 용액 도포 작업의 품질을 향상시킬 수 있다. 솔더볼이 혼합된 점성 용액(L)을 도포하는 경우 밸브 로드(620)가 저장부(510)의 바닥에 솔더볼의 외경보다 가깝에 근접하는 경우 밸브 로드(620)에 의해 솔더볼이 찌그러지거나 파손될 수 있다. 이와 같이 손상된 솔더볼이 혼합된 점성 용액(L)을 도포하는 경우 솔더볼 도포 공정의 불량률을 증가시키는 원인이 된다. 그러나 본 발명의 경우 상술한 바와 같은 방법으로 밸브 로드(620)와 저장부(510) 사이의 가동 가능 범위를 실시간으로 파악하여 솔더볼이 파손되지 않는 범위까지만 밸브 로드(620)를 하강시킴으로써 솔더볼 도포 공정의 품질을 향상시킬 수 있다.

제어부(800)는 보이스 코일 모터(300)를 변위 제어 모드(position control mode)와 포스 제어 모드(force control mode)의 두가지 방법으로 제어하여 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 파악하는 것이 가능하다.

변위 제어 모드는 제어부(800)가 보이스 코일 모터(300)의 변위를 제어하는 방식으로 보이스 코일 모터(300)를 구동하는 방식이다. 제어부(800)가 일정 전압 및 전류의 펄스 신호를 보이스 코일 모터(300)에 전달하면 보이스 코일 모터(300)는 그 펄스 신호의 회수에 비례하는 거리만큼 승강 부재(200)를 움직이게 된다. 이와 같은 방법으로 승강 부재(200)를 계속하여 하강시키도록 제어부(800)가 보이스 코일 모터(300)를 제어하고, 승강 부재(200)가 더 이상 하강하지 않는 순간의 승강 부재(200)의 높이를 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위로 파악하는 것이다. 밸브 부재(600)의 가능 가능 범위에 해당하는 밸브 부재(600)의 최저점 높이는 보이스 코일 모터(300)의 자체 기능에 의해 파악할 수도 있고, 앞에서 설명한 리니어 스케일(400)에 의해 측정된 승강 부재(200)의 높이에 의해서도 파악할 수도 있다. 보이스 코일 모터(300)에서 자체적으로 승강 부재(200)의 승강 변위를 파악할 수 있는 경우에는 리니어 스케일(400)을 구비하지 않는 구성의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 구성하는 것도 가능하다.

포스 제어 모드는 압력 제어 모드(pressure control mode)라고도 불린다. 보이스 코일 모터(300)를 구동하는 입력 전력의 전압과 전류 중 어느 하나를 고정한 상태에서 나머지 하나를 증감시키는 방법으로 보이스 코일 모터(300)의 작동 힘(force)를 제어할 수 있다. 포스 제어 모드에서 제어부(800)가 승강 부재(200)를 계속하여 하강시키도록 보이스 코일 모터(300)를 작동시키고, 리니어 스케일(400)로 승강 부재(200)의 변위를 측정한다. 계속하여 보이스 코일 모터(300)에서 힘일 발생함에도 불구하고 승강 부재(200)의 높이가 더 이상 낮아 지지 않는 승강 부재(200)의 변위를 리니어 스케일(400)로부터 전달 받아 제어부(800)는 이 위치를 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위로 파악한다.

상술한 바와 같은 방법으로 제어부(800)는 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위를 파악함으로써, 밸브 부재(600)의 가동 가능 범위 내에서 보이스 코일 모터(300)에 의해 밸브 부재(600)의 작동 스트로크를 보정하게 된다.

이하, 상술한 바와 같이 밸브 부재(600)의 작동 스트로크를 보정한 상태에서 점성 용액(L)을 토출하는 구체적인 과정을 설명하기로 한다.

제어부(800)가 보이스 코일 모터(300)를 작동시켜 승강 부재(200)를 상승시키면 밸브 부재(600)도 같이 상승하게 된다. 이때 유입구(520)를 통해 점성 용액(L)이 저장부(510)로 유입된다. 이와 같은 상태에서 제어부(800)가 승강 부재(200)를 하강시키면 밸브 부재(600)가 하강하면서 저장부(510)의 압력이 증가하여 점성 용액(L)이 노즐 구멍(530)을 통해 외부로 배출된다.

본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 리니어 펌프 방식으로 구동하는 경우에는 다음과 같은 순서로 작동시킨다. 제어부(800)가 유입 밸브(521)를 개방하고 노즐 밸브(531)를 폐쇄한 상태에서 밸브 부재(600)를 상승시키면 저장부(510)에 점성 용액(L)이 충진된다. 제어부(800)가 유입 밸브(521)를 폐쇄하고 노즐 밸브(531)를 개방한 상태에서 밸브 부재(600)를 하강시키면 노즐 구멍(530)을 통해 점성 용액(L)이 토출된다. 밸브 부재(600)를 하강시키는 변위와 노즐 구멍(530)을 통해 배출되는 점성 용액(L)의 용량은 비례하게 된다.

본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 제트 펌프 방식을 구동하는 경우에는 다음과 같은 순서로 작동시킨다. 노즐 몸체(500)의 유입구(520)를 개방하여 점성 용액(L)이 저장부(510)로 유입되도록 한다. 이때 유입구(520)는 점성 용액(L)을 일정한 압력으로 지속적으로 공급하는 외부 시린지에 연결된다. 노즐 밸브(531)를 개방한 상태에서 제어부(800)가 보이스 코일 모터(300)에 의해 승강 부재(200)를 빠르게 상하로 진동시킨다. 저장부(510)에 대해 밸브 로드(620)가 빠르게 승강하면, 노즐 구멍(530)을 통해 점성 용액(L)이 액적(droplet) 단위로 토출된다. 이와 같이 밸브 로드(620)를 상하로 빠르게 진동시키는 제팅 방식으로 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 구동하는 경우 앞에서 리니어 모터 방식으로 작동시키는 것에 비해 더 빠르게 점성 용액(L)을 토출하는 것도 가능하다. 이와 같이 제트 펌프 방식으로 유량 측정형 점성 용액 펌프를 구동하는 경우에는 유입 밸브(521)와 노즐 밸브(531)를 구비하지 않는 구조로 유량 측정형 점성 용액 펌프를 구성하는 것도 가능하다.

노즐 구멍(530)을 통해 점성 용액(L)이 디스펜싱되면 그 용량만큼 점성 용액(L)이 유입구(520)를 통해 저장부(510)로 공급된다. 이때, 노즐 몸체(500)의 유입구(520)에 설치된 유량 센서 모듈(710)을 이용하여 점성 용액(L)의 유량을 측정한다. 먼저 측정관(711)에 설치된 히터(713)를 이용하여 점성 용액(L)을 가열하면, 히터(713)에 대한 상대 위치에 따라서 점성 용액(L)에 온도차가 발생한다. 또한, 점성 용액(L)의 유속에 따라 히터(713) 주위의 점성 용액(L)에 온도 변화가 발생한다. 히터(713)에 대해 상류측와 하류측에 각각 설치된 온도 센서(712, 714)를 이용하여 점성 용액(L)의 온도를 측정하면, 점성 용액(L)의 유속을 계산하는 것이 가능하다. 2개의 온도 센서(712, 714)에서 각각 측정된 온도의 차이와 히터(713)에 대한 온도 센서(712, 714)의 상대적 위치를 고려하여 계산하면 점성 용액(L)의 유속을 계산할 수 있다. 이와 같이 계산된 점성 용액(L)의 유속과 측정관(711)의 단면적을 이용하면 점성 용액(L)의 유량을 계산할 수 있다.

제어부(800)는 상술한바와 같은 과정을 통해 계산된 점성 용액(L)의 유량을 피드백 받아 보이스 코일 모터(300)의 인가 전압 또는 전류를 변화시키는 방법으로 노즐 구멍(530)을 통해 디스펜싱되는 점성 용액(L)의 유량을 제어하게 된다.

일반적으로 펌프를 이용하여 점성 용액(L)을 디스펜싱하는 경우, 노즐에서 디스펜싱되는 점성 용액(L)의 유량을 일정하게 유지하면서 펌프를 움직여서 자재에 도포하게 된다. 이때 온도의 변화나 점성 용액(L)의 점성의 변화 등 다양한 원인에 의해 유량이 변화하게 되는 경우에도 유량 센서 모듈(710)에 의해 유량의 변화를 실시간으로 파악하여 제어부(800)에서 유량을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 특히, 점성 용액(L)의 디스펜싱 작업을 수행하는 동안의 유량 변화의 원인이 발생하는 경우에도 이를 바로 감지하여 유량을 원하는 수준으로 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 작업의 진행중에 유량을 변화할 필요가 있는 경우에도 실시간으로 유량의 변화를 피드백 받으면서 제어부(800)에서 보이스 코일 모터(300)를 작동시키므로 유량의 변화를 매우 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

제어부(800)는 보이스 코일 모터(300)의 변위와 작동 주파수를 쉽게 제어할 수 있으므로, 점성 용액(L)의 디스펜싱 속도와 용량을 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

특히, 보이스 코일 모터(300)는 비교적 작은 부피를 가지는 경우에도 인가 전압이나 코일의 권선수, 영구자석의 세기 등에 따라 매우 강한 힘을 발생시키는 구성이 가능하다. 점성이 큰 용액(L)을 고속으로 토출하기 위해서는 매우 강한 힘으로 밸브 로드(620)를 작동시켜야 하는데 보이스 코일 모터(300)는 종래의 다른 펌프에 비해 매우 효과적으로 고점도의 용액(L)을 토출할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 유량 측정형 점성 용액 펌프는 비교적 대용량의 점성 용액(L)을 토출시키기 위해 리니어 펌프처럼 구동될 수 있고, 빠르고 정확한 점성 용액(L)의 토출을 위해 제트 펌프처럼 구동될 수 있다. 하나의 펌프로 두 가지의 동작을 수행하기 때문에 다양한 점성 용액(L)과 디스펜싱 용도에 대응할 수 있는 효과가 있다. 필요에 따라서는 위 두 가지 방식을 혼용하여 디스펜싱하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프는 점성 용액(L) 토출시에 발생할 수 있는 테일을 방지할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프를 리니어 펌프로 구동하다가 다른 자재로 옮겨가기 직전에 밸브 로드(620)를 빠르게 상승시키도록 보이스 코일 모터(300)를 작동시키면, 자재에 도포되고 있는 점성 용액(L) 부분과 노즐 구멍(530)에서 토출되고 있는 점성 용액(L) 부분이 쉽게 분리되면서 테일이 생기지 않게 된다.

이처럼 하나의 펌프로 여러 가지 방식의 토출을 수행하기 때문에 비용절감 및 범용성이 뛰어난 효과가 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프에서 승강 부재(200)는 전방이 T자 형태로 개방되어 수평방향으로 연장되는 연결홈(210)을 구비한다. 이 연결홈(210)에는 밸브 부재(600)의 걸림부(610)가 끼워진다. 걸림부(610)는 상술한 바와 같이 연결홈(210)의 모양과 대응되도록 T자 형태로 형성된다. T자 형태의 걸림부(610)는 T자 형태의 연결홈(210)의 전방으로부터 끼워져 안쪽으로 들어간다. 노즐 몸체(500)는 메인 프레임(100)의 안착부(110)에 안착되어 고정 볼트(120)에 의해 고정되는데, 안착부(110) 역시 전방으로 개방되어 있다. 노즐 몸체(500)는 안착부(110)에 안착되기 위해 전방으로부터 끼워진다. 한편, 밸브 부재(600)의 밸브 로드(620)가 노즐 몸체(500)에 삽입되어 있기 때문에 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)는 연결되어 있다. 상술한 바와 같이, 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)는 승강 부재(200)의 연결홈(210)과 메인 프레임(100)의 안착부(110)에 각각 끼워져 배치된 상태이다. 연결홈(210)과 안착부(110) 모두 전방 방향으로 개방되어 있기 때문에 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)는 각각 전방 방향으로 탈착이 가능하다. 그 결과 메인 프레임(100)이 이송부에 설치되어 고정된 상태에서도 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)를 승강 부재(200) 및 메인 프레임(100)으로부터 쉽게 분리하고 교체할 수 있다.

밸브 부재(600)의 밸브 로드(620)는 빈번한 승강에 의해 마모되어 교체가 필요할 수도 있다. 노즐 몸체(500) 역시 점성 용액(L)의 종류에 따라 교체가 필요하다. 특히 디스펜싱에 의해 오염된 밸브 로드(620)와 노즐 몸체(500)의 세척과 정비를 위해 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)를 탈착할 필요가 있다. 본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프는 연결홈(210)과 안착부(110)에 끼워진 밸브 부재(600)와 노즐 몸체(500)를 상술한 과정을 통해 쉽게 탈착이 가능하기 때문에 유지 보수가 매우 용이하고 다양한 디스펜싱 환경에 적응력이 매우 뛰어나다.

한편, 도 1과 도 2를 참조하면 본 실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프에서, 노즐 몸체(500)는 상부에 걸림 돌기(550)를 구비한다. 노즐 몸체(500)가 메인 프레임(100)의 안착부(110)에 안착되고 고정 볼트(120)에 의해 고정되기 전까지 걸림 돌기(550)는 노즐 몸체(500)를 안착부(110)에 거치시킨다. 노즐 몸체(500)의 걸림 돌기(550)가 안착부(110) 상부에 걸린다. 안착부(110) 상부에서 걸림 돌기(550) 하부로 작용하는 힘은 노즐 몸체(500)에 작용하는 중력과 평형관계에 있다. 고정 볼트(120)를 풀어 노즐 몸체(500)를 탈착하는 과정에서 사용자가 노즐 몸체(500)를 잡고 있지 않아도 노즐 몸체(500)가 중력에 의해 아래로 떨어지지 않기 때문에 탈착을 더 용이하게 만드는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 측정형 점성 용액 펌프의 사시도이다.

본 실시예의 유량 측정형 점성 용액 펌프는 앞에서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 유량 측정형 점성 용액 펌프와 유량 센서 모듈(710)을 제외한 나머지 구성이 동일하다. 유량 센서 모듈(720)을 제외한 나머지 구성에 대해서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 실시예의 구성과 동일한 부재번호를 부여하여 설명하기로 한다.

본 실시예의 경우 유량 센서 모듈(720)로서 저울이 사용된다. 저울은 노즐 구멍(530)을 통해서 디스펜싱되는 점성 용액(L)의 무게를 측정하여 전자적인 신호를 생성한다. 제어부(800)는 유량 센서 모듈(720)에서 수신한 신호를 이용하여 보이스 코일 모터(300)의 작동을 제어함으로서 노즐 구멍(530)을 통해 디스펜싱되는 점성 용액(L)의 유량을 제어한다.

본 실시예의 경우에는 디스펜싱 작업중에 실시간으로 유량을 제어하는 것이 아니라 작업 전이나 작업 중간에 유량 센서 모듈(720)로 노즐 몸체(500)를 이동시켜 유량을 측정하는 방법으로 유량을 보정한다. 기존에 설정된 조건으로 점성 용액(L)을 디스펜싱하고 디스펜싱된 점성 용액(L)의 무게를 유량 센서 모듈(720)로 측정하여 도포된 점성 용액(L)의 무게를 피드백한다. 제어부(800)는 유량 센서 모듈(720)에서 전달 받은 센싱 값을 이용하여 미리 설정된 정확한 값으로 점성 용액(L)이 디스펜싱되도록 보이스 코일 모터(300)의 작동을 조절한다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 승강 부재(200)의 연결홈(210)은 T자 형태로 형성된 홈으로 되어 있는 것으로 설명하고 밸브 부재(600)의 걸림부(610)가 연결홈(210)에 대응되도록 T자 형태로 되어 있는 것으로 설명하였으나, 연결홈의 형태는 다양하게 구성될 수 있고 이에 대응하는 걸림부의 형태도 다양하게 구성 가능하다.

또한, 앞에서 메인 프레임(100)의 안착부(110)는 전방을 개방하는 형태로 설명하였고, 승강 부재(200)의 연결홈(210) 또한 전방이 개방된 형태로 도시하고 설명하였으나, 안착부의 개방 방향과 연결홈의 개방 방향이 같은 방향으로 구성되면 다른 다양한 구성도 가능하다. 따라서 안착부와 연결홈의 개방 방향은 전방이 아닌 측방으로도 구성 가능하다.

또한, 앞에서 노즐 몸체(500)의 노즐 구멍(530)에는 노즐 밸브(531)가 설치되고, 유입구(520)에는 유입 밸브(521)가 각각 설치되는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 이들 중 하나 또는 전부를 구비하는 구성도 가능하다.

또한, 앞에서 리니어 스케일(400)이 승강 부재(200)에 직접 연결되어 승강 부재(200)의 변위를 측정하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 리니어 스케일이 승강 부재의 변위를 측정할 수 있는 다양한 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어 리니어 스케일의 측정 장비는 광학 장치를 구비하고 있어 빛을 승강 부재에 조사하고 반사된 빛을 읽는 방법으로 승강 부재의 변위를 측정할 수 있다. 이 경우에는 리니어 스케일과 승강 부재가 직접 연결되지 않는다.

또한, 유량 센서 모듈(720)도 앞에서 설명한 구조 이외에 점성 용액(L)의 유량을 측정할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있다.

100: 메인 프레임 110: 안착부
120: 고정 볼트 200: 승강 부재
210: 연결홈 300: 보이스 코일 모터
400: 리니어 스케일 500: 노즐 몸체
510: 저장부 520: 유입구
530: 노즐 구멍 531: 노즐 밸브
521: 유입 밸브 522: 유입관
540: 고정홈 550: 걸림 돌기
600: 밸브 부재 610: 걸림부
620: 밸브 로드 710, 720: 유량 센서 모듈
712, 714: 온도 센서 713: 히터
711: 측정관 800: 제어부
L: 점성 용액

Claims (8)

1. 메인 프레임;
   상기 메인 프레임에 대해 상하로 슬라이딩 가능하게 설치되는 승강 부재;
   상기 메인 프레임에 설치되어 상기 승강 부재를 상기 메인 프레임에 대해 슬라이딩시키는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor);
   점성 용액이 저장되는 저장부와, 상기 저장부로 점성 용액을 공급할 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 유입구와, 상기 저장부에 저장된 점성 용액이 토출될 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 노즐 구멍을 구비하고 상기 메인 프레임에 설치되는 노즐 몸체;
   상기 노즐 몸체의 저장부에 승강 가능하게 삽입되는 밸브 로드를 구비하고, 상기 승강 부재와 연결되는 밸브 부재;
   상기 승강 부재의 변위를 측정할 수 있도록 상기 메인 프레임에 설치되는 리니어 스케일;
   상기 노즐 몸체를 통해 배출되는 점성 용액의 유량을 측정하여 전기적 신호를 발생시키는 유량 센서 모듈; 및
   상기 유량 센서 모듈의 신호와 상기 리니어 스케일의 신호를 전달 받아 상기 보이스 코일 모터의 작동을 제어하여 상기 노즐을 통해 배출되는 점성 용액의 유량을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 유량 센서 모듈은,
   상기 점성 용액이 흐를 수 있도록 형성되고 내경이 일정한 측정관과,
   상기 측정관에 설치되어 상기 점성 용액을 가열하는 히터와,
   상기 히터와 인접하는 위치의 상기 측정관 내부에 서로 이격되도록 설치되어 상기 점성 용액의 온도를 측정하는 복수의 온도 센서와,
   상기 복수의 온도 센서의 측정값의 차이를 이용하여 상기 점성 용액의 유속을 계산하고 그 값을 상기 제어부에 전달하는 연산부를 포함하고,
   상기 노즐 몸체는 상기 메인 프레임에 대해 착탈 가능하게 설치되고,
   상기 메인 프레임은 상기 노즐 몸체가 안착될 수 있도록 일측이 개방되어 상하로 연장되도록 형성되는 안착부를 구비하고,
   상기 노즐 몸체는 상기 안착부에 끼워져서 고정되고,
   상기 승강 부재는 상기 상기 메인 프레임의 안착부와 동일 방향으로 개방되도록 형성되는 연결홈을 구비하고,
   상기 밸브 부재는, 승강 부재의 연결홈에 대해 수평 방향으로 삽입되어 상기 밸브 부재를 상기 승강 부재에 연결하는 걸림부를 더 포함하는 유량 측정형 점성 용액 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유량 센서 모듈은, 상기 노즐에서 토출되는 점성 용액의 무게를 측정하는 저울인 유량 측정형 점성 용액 펌프.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 유량 센서 모듈은, 상기 노즐 몸체의 유입구와 연결되는 유로에 설치되는 유량 측정형 점성 용액 펌프.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 노즐 몸체는 상기 안착부에 걸리도록 형성되는 걸림 돌기를 더 포함하는 유량 측정형 점성 용액 펌프.
8. 삭제

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