KR101992106B1

KR101992106B1 - 가변 구동 핀 속도를 갖는 공압 구동식 분사 밸브, 개선된 분사 시스템 및 개선된 분사 방법

Info

Publication number: KR101992106B1
Application number: KR1020120093032A
Authority: KR
Inventors: 마니 아흐마디; 에릭 피스크; 필립 파울 메이오커; 호라티오 퀴노네스; 로버트 제임스 라이트
Original assignee: 노드슨 코포레이션
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2019-09-30
Also published as: EP2561931A3; CN102950071A; EP2561931B1; US20180043388A1; KR20130022387A; TWI644737B; JP6145811B2; US20130052359A1; TW201318712A; JP2013044434A; EP2561931A2; CN102950071B

Abstract

개선된 공압 분사 밸브는 제1 및 제2 챔버를 갖는 하우징을 포함한다. 공압 피스톤은 상기 챔버들 사이에서 둘러싸여진다. 제1 및 제2 솔레노이드 밸브는 챔버에 공기 압력을 각각 공급하고 챔버를 배기하도록 구성된다. 컨트롤러는 챔버의 가압 및 통기를 규제하도록 작동가능하다. 컨트롤러는 제1 및 제2 챔버 모두가 가압되는 동안의 중첩 시간을 제어하기 위해 제1 및 제2 솔레노이드 밸브에 대한 제어 신호의 타이밍을 제어한다. 이러한 중첩 시간을 제어함으로써, 컨트롤러는 분사 밸브의 구동 핀의 속도, 따라서 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브를 폐쇄하는 속도를 제어한다. 이는 분사되는 재료의 점성에 대해 가장 최적인 밸브 속도가 선택될 수 있게 한다. 개선된 분사 밸브 및 시스템을 활용하는 수많은 신규한 방법들이 개시된다.

Description

가변 구동 핀 속도를 갖는 공압 구동식 분사 밸브, 개선된 분사 시스템 및 개선된 분사 방법{PNEUMATICALLY-DRIVEN JETTING VALVES WITH VARIABLE DRIVE PIN VELOCITY, IMPROVED JETTING SYSTEMS AND IMPROVED JETTING METHODS}

<관련 출원의 상호 참조>

본 출원은 본원에서 그 전체 내용이 참조로서 합체된 동일자로 출원되고 발명의 명칭이 "모듈식 분사 디바이스(MODULAR JETTING DEVICES)"(대리인 정리 번호 NOR-1414US)인 출원 번호 제_____호에 관한 것이다.

본 발명은 일반적으로 유체 재료의 분사에 관한 것이며, 특히 전자 공압식 분사 밸브, 분사 시스템 및 개선된 분사 방법에 관한 것이다.

분사 밸브(jetting valve)는 기판 상에 유체 재료의 미소한 도트를 분사하기 위한 전자 패키지 조립체에서 사용된다. 언더필 재료(underfill material), 캡슐화 재료, 표면 장착 접착제, 솔더 페이스트, 도전성 접착제 및 솔더 마스크 재료, 플럭스 및 열적 화합물와 같은 유체 재료를 분사하는 분사 밸브에 대하여 다양한 출원이 존재한다. 유체 재료의 종류를 변경함에 따라, 분사 밸브는 유체 재료의 변화에 맞추기 위해 적합화되어야 한다. "분사 밸브' 또는 "분사 디바이스"는 분배기로부터 기판 상의 영역에 재료의 액적을 토출 또는 "분사"시키기 위한 디바이스이고, 액적은 기판과 접촉하기 전에 분배기 노즐로부터 분리된다. 따라서, 분사형 분배기에서, 분배된 액적은 분배기와 기판 사이에서 "비행중(in-flight)"이고, 분배기와 기판 사이의 거리의 적어도 일부에 대해 분배기 또는 기판 어느 것과도 접촉하지 않는다.

분사 밸브에 의해 분사될 수 있는 재료는 점성, 탄성 등과 같은 특성이 다를 수 있다. 이러한 특성이 변화함에 따라, 분사 밸브로부터 적절한 분사를 촉진하기 위해 상이한 니들 속도가 요구된다. 니들 속도는 적절한 제동, 도트 속도 및 위성 생성과 같은 분사 액체 재료의 키이 특성에 영향을 미친다. 일반적으로, 굵고 높은 점성을 갖는 재료는 가늘고 낮은 점성의 재료보다 높은 니들 분사 속도를 필요로 한다.

분사 밸브는, 니들이 밸브 시트를 타격함에 따라 유체 재료를 분사하도록 사용되는 니들을 이동시키는 공압 피스톤을 이용하여 전자-공압식으로 작동될 수 있다. 전자-공압 분사 밸브에 대한 종래의 설계에서는, 분사 밸브를 개방하기 위해 공압 피스톤에 공기 압력을 운송(port)하기 위해 단일 솔레노이드 밸브가 사용되고, 재료의 액적을 분사하는데 충분히 빠른 속도로 분사 밸브를 폐쇄하기 위해 복귀 스프링이 사용된다. 그 결과, 니들 또는 구동 핀의 속도는 크게 가변적이지 않고, 일반적으로 비교적 작은 범위 내에서 유지된다. 니들 속도는 비교적 좁은 범위로 제한되고, 분사되는 재료 점성의 범위는 이러한 분사 디바이스에서 유사하게 제한된다.

종래의 분사 밸브는 소정의 응용예용으로 적절하다는 것이 증명되었지만, 상이한 유체 재료 특성에 적합화하기 위해 높은 용량을 갖는 개선된 분사 밸브가 필요하다.

구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 갖는 공압 분사 밸브

일 실시예에서, 분사 밸브는 유체 재료의 공급 및 공기 압력의 공급에 사용하기 위해 제공된다. 분사 밸브는 공압 피스톤 및 공압 피스톤으로부터 연장하는 구동 핀을 갖는 공압 액추에이터를 포함한다. 분사 밸브는 또한 제1 챔버와 제2 챔버를 갖는 하우징을 포함한다. 공압 피스톤은 제1 및 제2 챔버 사이에 둘러싸여지고, 구동 핀은 공압 피스톤에 의해 이동된다. 제1 및 제2 솔레노이드 밸브가 공기 압력의 공급원에 연결된다. 제1 솔레노이드 밸브는 공기 압력이 제1 챔버에 공급되어 공압 피스톤과 구동 핀을 제1 방향으로 이동시키기 위해 공압 피스톤에 제1 힘을 인가하는 제1 상태를 갖는다. 제1 솔레노이드 밸브는 제1 공기 챔버가 대기압과 통기되는 제2 상태를 갖는다. 제2 솔레노이드 밸브는, 공기 압력이 제1 챔버에 공급되어 공압 피스톤과 구동 핀을 제2 방향으로 이동시키기 위해 공압 피스톤에 제2 힘을 인가하기 위해 제2 챔버에 공기 압력이 인가되는 제1 상태를 갖는다. 제2 솔레노이드 밸브는 대기압으로 제2 공기 챔버를 통기시키는 제2 상태를 갖는다.

분사 밸브는 또한 유체 챔버와 노즐을 포함할 수 있다. 유체 챔버는 밸브 시트와 밸브 요소를 둘러쌀 수 있다. 노즐은 분배 오리피스 및 밸브 시트와 유체 연통하는 유체 통로를 갖는다. 밸브 요소는 분배 오리피스로부터의 재료의 액적을 분사하도록 밸브 시트와 접촉하는 위치로 이동할 수 있다.

분사 밸브의 콘트롤러는, 제1 솔레노이드 밸브를 제1 기간동안 제1 상태로 유지하고, 제2 솔레노이드 밸브를 제2 기간동안 제1 상태로 유지하고, 제1 기간의 시작에 후속하여 제2 기간이 시작된다. 구동 핀은 제2 기간 동안에 밸브 시트를 향하여 이동되고, 제2 기간 동안의 구동 핀의 이동은 밸브 요소가 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하도록 이동되게 한다. 컨트롤러는 제1 기간과 제2 기간 사이의 소정의 중첩 기간을 유지한다. 중첩 기간은 구동 핀이 제2 기간 동안 밸브 시트를 향하여 이동됨에 따라 구동 핀의 속도를 제어하고, 이어서, 밸브 시트와 접촉함에 따라 밸브 요소의 속도를 제어하도록 사용된다. 구동 핀이 빠르게 이동하면, 밸브 요소는 빠르게 이동한다.

분사 밸브는 또한 유체 챔버를 포함하는 유체 모듈을 포함할 수 있다. 제2 기간 동안의 구동 핀의 이동은 구동 핀이 유체 모듈과 접촉하게 하여, 유체 모듈과 구동 핀의 접촉이 밸브 요소를 밸브 시트와 접촉하도록 이동되게 한다. 분사 밸브는 또한 유체 모듈 내에 탄성 부재를 포함하고, 탄성 부재는 밸브 시트로부터 이격되게 밸브 요소를 바이어스시키도록 구성된다.

분사 밸브의 하우징은 공압 피스톤에 스프링 바이어스를 가하는 스프링을 포함할 수 있다. 스프링은 제1 챔버에 공급되는 압축 공기에 의해 공압 피스톤이 제1 방향으로 이동될 때 압축될 수 있고, 스프링은 제2 챔버에 공급되는 압축 공기에 의해 공압 피스톤이 제2 방향으로 이동될 때 신장될 수 있다.

밸브 시트와 접촉하는 밸브 요소 분사 밸브의 각각의 이동은 노즐 오리피스를 통해 재료의 액적을 분사하도록 동작할 수 있다.

공압 분사 디바이스의 밸브 속도를 제어하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 시스템

다른 실시예에서, 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하는 밸브 요소의 이동을 야기하는 공압 피스톤을 갖는 분사 디바이스와, 사용자가 밸브 요소의 속도를 변경할 수 있는 사용자 인터페이스를 갖는 컨트롤러를 포함하는 분사 시스템이 제공된다.

분사 디바이스는 독립 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 피스톤의 대향측에 상부 및 저부 피스톤 챔버를 가질 수 있고, 밸브 요소의 속도는 솔레노이드의 제어에 의해 제어된다.

다른 실시예에서, 밸브 요소의 속도를 제어하는 동시에 압축 공기가 상부 및 하부 피스톤 챔버로 공급되는 동안, 솔레노이드는 원하는 중첩 기간을 제공하도록 제어될 수 있다.

밸브 속도 사용자 인터페이스를 갖는 공압 작동식 분사 디바이스로부터의 분사 방법

하나의 방법에서, 분사 디바이스는 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하도록 밸브 요소를 이동시키는 공압 구동식 피스톤을 갖고, 사용자가 밸브 요소의 속도를 변화시키기 위해 컨트롤러에 사용되는 정보를 입력하는데 사용할 수 있는 사용자 인터페이스가 제공된다.

분사 디바이스는 독립 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는, 피스톤의 대향측의 상부 및 하부 피스톤 챔버를 갖고, 밸브 요소의 속도는 솔레노이드의 제어에 의해 제어된다.

다양한 다른 방법들이 후술되지만, 불필요한 중복을 방지하기 위해 본원에서는 반복하지 않는다.

본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은, 상기에서 주어진 본 발명의 실시예들의 일반적인 설명과 함께 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고, 이하에 주어지는 상세한 설명은 본 발명의 실시예들의 원리를 설명하도록 제공된다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 분사 밸브의 사시도.
도 1b는 설명을 위해 모듈 분사 디바이스의 외부 하우징이 제거된 도 1a와 유사한 사시도.
도 2는 도 1b의 선2-2를 따라 취한 단면도이지만, 히터, 유체 모듈과 피스톤 하우징 및 피스톤 챔버에 압축 공기를 공급하기 위한 컴포넌트를 나타내는 기능 블록만을 도시하는 도면.
도 3은 도 1a, 도 1b 및 도 2의 분사 밸브의 유압 회로의 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 3의 전자 공압식 분사 밸브를 동작시키기 위해 사용되는 솔레노이드 밸브에 대한 제어 신호의 도면.
도 5는 솔레노이드 밸브용 제어 신호의 타이밍이 변경되어, 공기 압력이 공기 챔버에 인가되는 중첩 시간이 도 4에 비해 감소되는 것을 나타내는 도 4와 유사한 도면.
도 6은 중첩 시간 대 점성의 그래프.

본 발명의 다양한 실시예들, 특성 및 컴포넌트들의 일부에 걸쳐 독자의 이해를 돕기 위해 이하의 몇몇 섹션에서 부제가 제공된다.

일반적으로, 본 발명의 실시예는 분사 밸브를 개폐하기 위해 밸브 요소의 이동을 촉발시키는 전자-공압 액추에이터의 공압 피스톤을 동작시키기 위해 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 사용하는 분사 밸브에 관한 것이다. 독립 공기 라인이 공압 피스톤의 상단부 및 저부 챔버에 결합된다. 제1 및 제2 솔레노이드 밸브는 공압 피스톤의 상단부 및 저부 챔버에 공급되는 공기 압력을 독립적으로 제어한다. 제1 솔레노이드 밸브는 분사 밸브를 개방하기 위해 사용되고, 제2 솔레노이드 밸브는 분사 밸브를 폐쇄하기 위해 사용된다. 저부 피스톤 챔버에 압축 공기를 공급하는 제1 솔레노이드 밸브의 작용과 상단부 피스톤 챔버에 압축 공기를 공급하는 제2 솔레노이드 밸브의 작용이 중첩되는 시간량을 변경함으로써, 밸브를 개폐시키는 피스톤에 고정된 니들의 속도가 변경될 수 있다. 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 제어하는 전자 펄스에서 중첩량을 제어함으로써, 조작자는 니들 속도를 제어할 수 있고, 따라서 유체 재료 특성에 기초하여, 분사되는 유체 재료의 최적 니들 속도를 선택하거나 생성한다.

도 1a 내지 도 3을 참조하고, 본 발명의 상세한 설명에 따르면, 분사 밸브(10)는 밸브 요소(14)를 갖는 유체 모듈(12), 전자 공압 액추에이터(16), 외부 커버(18) 및 유체 인터페이스(20)를 포함한다. 외부 커버(18)는 박형 시트 금속으로 구성되며, 종래의 고정구에 의해 분사 밸브(10)의 내부 프레임워크에 고정된다. 분사 밸브(10)는 외부 커버(18)에 부속물로서 장착된 주사기 홀더(26)를 포함한다. 주사기(22)는 주사기 홀더(26)에 의해 지지되고, 분사 밸브(10)는 주사기(22)로부터 가압 유체 재료가 공급된다. 일반적으로, 유체 재료는 분사를 보정하기 위해 해당 기술 분야의 종사자들에게 알려진 재료 또는 기재일 수 있지만, 솔더 플럭스, 솔더 페이스트, 접착제, 솔더 마스크, 열적 화합물, 오일, 봉합재, 포트 컴포넌트, 잉크 및 실리콘을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 주사기(22) 내의 유체 재료가 소비되거나 변경되면, 주사기(22)는 주사기 홀더(26)로부터 제거되어 교체된다.

분사 밸브(10)는 인쇄 회로 기판과 같은 기판 상에 도트로서 유체 재료의 간헐적 분사량으로 로봇, 예를 들어 기계 또는 시스템(도시 안함)에 설치될 수 있다. 분사 밸브(10)는, 이격된 도트의 라인으로서 기판 상에 유체 재료의 연속 분사량이 증착되도록 동작할 수 있다. 분사 밸브(10)에 의해 목표로 되는 기판은 다양한 표면 실장 컴포넌트를 지지할 수 있고, 이는 기판 상의 목표 위치에 유체 재료를 증착하도록 정확한 배치를 갖고 신속하게 소량의 유체 재료를 분사할 필요가 있다.

유체 모듈

도 2에 가장 잘 보여지는 바와 같이, 유체 모듈(12)은 노즐(28)과, 모듈 본체(30)와 유체 접속 인터페이스(20)와 연통하는 모듈 본체(38)를 포함할 수 있다. 모듈 본체(30)의 제1 섹션 또는 부분(40)은 통로(47, 47a)(후술함)를 통해 유체 챔버(38)와 유체 연통하는 유체 인터페이스(20)와 결합하는 유체 통로(42)를 포함한다. 유체 도관(44)(도 1b)은, 주사기(22) 내측에 포함된 유체 재료와 유체 연통하여 유체 모듈(12)을 위치시키고 주사기(22)로부터 유체 연결 인터페이스(20)까지 압력 하에서 유체 재료를 공급하기 위해 주사기(22)로부터 유체 인터페이스(20)까지 연장한다. 본 실시예에서, 유체 도관(44)은 통상적으로 임의의 중간 구조 없이 유체 연결 인터페이스(20)와 주사기(22)의 출구를 직접 연결하는 길이를 갖는 배관이다. 일 실시예에서, 유체 연결 인터페이스(20)는 루어 피팅(Luer fitting)을 포함한다.

주사기(22)는 유체 인터페이스(20)를 향하여, 궁극적으로는 유체 모듈(12)의 유체 챔버(38)로 유체 재료를 유동시키도록 안내하기 위해 압축 공기를 사용하도록 구성된다. 주사기(22)에 포함된 유체 재료 위의 헤드 공간으로 공급되는 압축 공기의 압력은 40psig 내지 60psig의 범위일 수 있다. 통상적으로, 와이퍼 또는 플런저(도시 안함)가 헤드 공간의 공기 압력과 주사기(22) 내측의 유체 재료 수준 사이에 배치되고, 밀봉 캡(도시 안함)이 공기 압력을 공급하기 위해 주사기 배럴의 개방 단부에 고정된다.

모듈 본체(30)의 제2 부분(45)이 노즐(28)을 지지하도록 구성된다. 밸브 시트(52)는 유체 입구(42)와 유체 챔버(38) 사이에 배치된다. 밸브 시트(52)는 유체 출구(48)와 유체 연통하는 개구(54)를 갖는다.

유체 모듈(12)은 또한 이동식 요소(60)의 벽(62) 형태의 스트라이크 플레이트를 포함할 수 있다. 이동식 요소(60)와 주연에서 접촉하는 바이어스 요소(68)는 이동식 요소(60)에 축방향 스프링력을 인가하도록 구성된다.

밀봉 링(64)은 이동식 요소(60)의 외부와 인서트(63) 사이의 밀봉 결합을 제공한다. 밀봉 링 또는 O링(64) 아래의 이동식 요소(60)의 일부는 유체 챔버(38)의 경계의 일부를 한정한다. 밸브 요소(14)는 이동식 요소(60)에 부착되고 이동식 요소(60)의 벽(62)과 밸브 시트(52) 사이의 위치에서 유체 챔버(38) 내측에 위치된다. 대안적으로, 밸브 요소(14) 및 이동식 요소(60)는 두 개의 요소들이 아닌 단일의 통합 요소로서 구성된다.

모듈 본체의 제3 부분(32)은 마찰 끼워맞춤에 의해 인서트(63)의 상부에 부착된다. 모듈 본체의 제2 부분(45)은 유체 모듈의 모든 다른 컴포넌트를 둘러싸기 위해 모듈 본체의 제1 부분(40)에 마찰 끼워맞춤함으로써 부착된다. 즉, 제1 부분(40)과 제2 부분(45)이 함께 가압되면, 이들은 유체 모듈의 일부, 노즐(28), 밸브 시트(52), 밸브 요소(14), 이동식 요소(60), 밀봉 링(64), 바이어스 요소(68), 인서트(64) 및 모듈 본체의 제3 부분(32)을 둘러싸도록 함께 가압된다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 유체 모듈은 요소(45, 40, 28, 52, 14, 60, 64, 68, 32)를 포함하는 유체 모듈이다. 마찰 끼워맞춤, 나사식 연결을 사용하는 대안으로서, 나사식 연결이 보다 쉽게 분리되도록 한다.

전술한 도 2에서 도시된 조립 위치에서, 유체 챔버(38)와 유체 연통하는 유체 통로(42)에 결합되는 통로(47, 47a)는 이하와 같이 제공된다. 환형 통로(47a)는 모듈 본체(30)의 제1 부분(40)과 제3 부분(32) 사이에 제공된 공간에 의해 생성된다. 통로(47)는 인서트(63)의 외측에 형성된 홈 또는 채널에 의해 제공된다. 인서트(63)가 모듈 본체(30)의 제2 부분(45) 내로 가압 끼워맞춤되면, 인서트(63)의 외부의 홈과 제2 부분의 내부 표면은 통로(47)를 형성한다. 인서트(63)가 가압 끼워맞춤하는 대신에 제2 부분(45) 내로 나사결합되면, 인서트(63)를 통해 드릴링되는 유체 통로는 유체 통로(42)로부터 유체 챔버(38)까지의 유동 경로를 제공한다.

주사기

전술한 바와 같이, 유체 도관(44)(도 1)은, 주사기(22) 내측에 포함된 유체와 유체 연통하는 유체 모듈(12)을 위치시키고 주사기(22)로부터 유체 인터페이스(20)까지 압력 하에서 유체 재료를 공급하기 위해 주사기(22)로부터 유체 인터페이스(20)까지 연장된다. 유체 도관(44)은 임의의 중간 구조없이 주사기(22)와 유체 인터페이스(20)를 직접 연결하는 소정 길이의 배관일 수 있다. 유체 재료는 유체 챔버(38)로의 통로(42)를 통해 공급되고, 유체 재료가 분사 밸브(10)에 의해 분배됨에 따라, 주사기(22)로부터 도달하는 유체 재료는 유체 챔버(38)의 유체 재료 체적을 보충한다.

주사기(22)는 통로(42)로, 그리고 궁극적으로는 유체 모듈(12)의 통로(47)를 통해 유체 챔버(38)로 유체 재료를 지시하기 위해 압축 공기를 사용하도록 구성된다. 주사기(22)에 포함된 유체 재료 위의 헤드 공간의 와이퍼 또는 플런저(도시 안함)에 의해 가두어진 압축 공기는 5psig 내지 60psig의 범위일 수 있다.

구동 핀

구동 핀(36)은 분사 밸브(10)로부터 유체 재료를 분사하도록 유체 모듈(12)과 결합식으로 상호 작용하기 위해 밸브 요소(14)에 간접적으로 결합된다. 구동 핀(36)의 팁(34)은 이동식 요소(60)의 벽(62)에 대한 타격 운동량을 전달하는 해머와 유사한 방식으로 동작한다. 밸브 요소(14)는 구동 핀(36)의 팁(34)으로부터 이동식 요소(60)의 벽(62)의 대향측에서 유체 챔버(38) 내측에 배치된다. 이동식 요소(60)의 벽(62)에 대해 작동되는 구동 핀(36)의 팁(34)의 타격은, 밸브 요소(14)가 밸브 시트(52)를 타격하고 유체 챔버(38)로부터 유체 재료를 분사하도록 한다. 구동 핀(36)이 벽(62)을 타격할 때 구동 핀(36)이 보다 빠르게 이동하면, 밸브 요소(14)는 밸브 시트(52)를 타격하고 재료의 액적을 분사하도록 보다 빠르게 이동할 것이다. 따라서, 후술하는 방식으로 구동 핀(36)의 속도를 제어함으로써, 밸브 요소(14)의 속도 또한 제어된다. 전술한 바와 같이 바이어스 요소(68)는 이동식 요소(60)에 대해 축방향 스프링력을 인가하도록 이동식 요소(60)와 접촉한다. 구동 핀(36)이 벽(62)에 대해 하향으로 밀어지지 않으면, 밸브 요소(14)와 이동식 요소(60)는 바이어스 요소(68)에 의해 인가되는 축방향 스프링력에 의해 밸브 시트(52)로부터 이격되도록 이동된다. 전술한 바와 같이, 이동식 요소(60)와 밸브 요소(14)는 두 개의 개별 컴포넌트가 아닌 단일의 통합된 컴포넌트로서 구성될 수 있다.

히터

열 전달 부재로서 동작하는 본체(80)를 갖는 히터(76)는 적어도 부분적으로 유체 모듈(12)을 둘러싼다. 히터(76)는 본체(80)에 형성된 보어 내에 존재하는 카트리지 형식의 저항 가열 요소와 같은 종래의 가열 요소(도시 안함)를 포함할 수 있다. 히터(76)는 또한 히터(76)에 공급되는 전력을 규제하는데 온도 컨트롤러에서 사용하기 위한 피드백 신호를 제공하는 저항 열 디바이스(RTD), 서미스터, 또는 열전쌍과 같은 종래의 온도 센서(도시 안함)를 구비할 수 있다. 히터(76)는 온도 센서에 대한 신호 경로를 제공하고 가열 요소와 온도 센서에 전력을 전달하기 위한 전류 경로를 제공하기 위해 피스톤 하우징(90)의 각 접점(59)과 접촉하는 스프링 로드식 핀(79)을 포함한다.

도 2에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 유체 모듈(12)은 히터(76) 내에 놓여진다. 도 1b를 참조하면, 아암(91a, 91b)은 히터(76)의 구멍(78) 내에 수용되는 하단부를 포함하고 아암(91a, 91b)의 슬롯(도시 안함) 내에 수용되는 스프링 바이어스식 클립(77)에 의해 히터(76) 내에 해제 가능하게 고정된다. 노브(250)가 회전함에 따라, 노브(250)에 고정된 볼트(260)는 아암(91a, 91b)에 고정된 나사식 컬러(270) 내에서 회전한다. 따라서, 노브(250)는 히터(76)와 유체 모듈(12)이 피스톤 본체(90)와 가압 접촉될 때까지 회전된다.

유체 모듈(12)과 히터(76)를 제거하기 위해, 노브(250)는 피스톤 본체(90)로부터 유체 모듈(12)과 히터(76)를 하강시키도록 역방향으로 회전된다. 스프링 바이어스식 클립(77)은 아암(91a, 91b)의 슬롯으로부터 클립을 인출하도록 눌려져서, 유체 모듈(12)과 히터(76)는 분사 밸브(10)로부터 분리될 수 있다. 유체 모듈(12)과 히터(76)를 재부착하기 위해, 아암(91a, 91b)의 하단부는 래치(77)가 아암(91a, 91b)의 슬롯 내로 스냅식으로 결합할 때까지 히터(76)의 구멍(78) 내로 삽입된다. 노브(250)는 히터(76)와 유체 모듈(12)이 피스톤 본체(90)와 접촉할 때까지 회전된다.

독립 솔레노이드를 갖는 대향하는 피스톤 공기 챔버

도 2 및 도 3을 참조하면, 분사 밸브(10)의 전자 공압 액추에이터(16)는 구동 핀(36)과 구동 핀(36)의 일단부에 고정된 공압 피스톤(80)을 포함한다. 한 쌍의 공기 피스톤 챔버(92, 96)는 분사 밸브(10)의 피스톤 하우징(90) 내측에 형성되고, 공압 피스톤(80)에 의해 서로 분리된다. 각각의 공기 챔버(92, 96)의 체적은 공압 피스톤(80)의 위치에 따라 변경될 수 있다. 압축 스프링(86)은 스프링 리테이너(118)와 공압 피스톤(80) 사이에 포획된다. 압축 스프링(86)에 의해 인가되는 힘은 폐쇄력으로서, 이동식 요소(60)의 벽(62)를 향하여 구동 핀(36)을 바이어스하도록 공압 피스톤(80)과 구동 핀(36)에 작용한다. 따라서, 두 피스톤 챔버(92, 96)가 대기와 통기될 때, 벽(62)에 대해 스프링 바이어스 구동 핀(36)은 차례로 정상 폐쇄 위치에서 피스톤의 분사 밸브(10)를 유지하도록 밸브 시트(52)에 대해 밸브 요소(14)를 바이어스시킨다.

분사 밸브(10)는 공기 공급원(93)으로부터 공기 챔버(92, 96)로 공기 압력의 유동을 제어하는데 사용되는 전자 기계식 디바이스인 솔레노이드 밸브(82, 84)를 포함한다. 공기 챔버(92)는 공압 피스톤(80)의 일측에 배치되고, 공기 챔버(96)는 공기 챔버(92)로부터 공압 피스톤(80)의 대향측에 배치된다. 공압 피스톤(80)이 공기 챔버(92, 96)의 선택적인 압축에 따라 이동할 때, 각각의 공기 챔버(92, 96)의 체적은 변화할 것이다.

제1 솔레노이드 밸브(82)는 공압 피스톤(80)의 일측에서 공기 챔버(92)를 갖는 분사 밸브(10)의 하우징(90)을 관통하는 제1 통로(88)에 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 솔레노이드 밸브(82)는 흡기 포트(56), 배기 포트(58), 흡기 포트(56) 또는 배기 포트(58)와 결합되도록 절환 가능한 유동 경로(57)를 갖는 기계식 밸브(55)를 포함한다. 제1 솔레노이드 밸브(82)는 흡기 포트(56)와 제1 통로(88)를 통해 공기 공급원(93)으로부터의 공기 압력을 공기 챔버(92)로 운송하거나, 또는 공기 챔버(92)로부터 제1 통로(88)를 통해 배기 포트(58)로 공기 압력을 배기하도록 구성된다. 공기 챔버(92)를 가압하는 공기 압력은, 유체 모듈(12)로부터 이격되는 방향으로 구동 핀(36)을 이동시키도록, 공압 피스톤(80)과 공압 피스톤(80)에 연결된 구동 핀(36)에게 힘을 인가하기 위해, 공기 챔버(92)와 경계를 공유하는 공압 피스톤(80)의 표면 영역에 작용한다.

제2 솔레노이드 밸브(84)는 공기 챔버(96)와 분사 밸브(10)의 하우징(90)을 관통하는 제2 통로(94)에 의해 결합된다. 제2 솔레노이드 밸브(84)는 흡기 포트(70), 배기 포트(72) 및 흡기 포트(70) 또는 배기 포트(72)와 결합되도록 절환 가능한 유동 경로(71)를 갖는 기계식 밸브(69)를 포함한다. 제2 솔레노이드 밸브(84)는 공기 공급원(93)으로부터 흡기 포트(70)와 제2 통로(94)를 통해 공기 챔버(96)로 공기 압력을 운송하거나 또는 공기 챔버(96)로부터 제2 통로(94)를 통해 배기 포트(72)로 공기 압력을 배기하도록 구성된다. 공기 챔버(92)를 가압하는 공기 압력은, 구동 핀(36)을 유체 모듈(12)쪽 방향으로 이동시키도록 공기 챔버(92) 내측의 공기 압력에 의해 인가되는 힘에 대해 반대 방향으로, 공압 피스톤(80)과 공압 피스톤(80)에 연결된 구동 핀(36)에게 힘을 인가하기 위해 공기 챔버(96)와 경계를 공유하는 공압 피스톤(80)의 표면 영역에 작용한다.

솔레노이드 밸브(82)의 배기는 소음기(120)에 끼워맞춤되고, 솔레노이드 밸브(84)는 또한 소음기(122)에 끼워맞춤된다. 소음기(120, 122)는 솔레노이드 밸브(82, 84)로부터 압축 공기의 배기에 의해 발생하는 소음 수준을 감소시킨다. 공기 공급원(93)으로부터의 압축 공기의 압력은 솔레노이드 밸브(82, 84)에 공급되기 전에 조절기(124)에 의해 규제된다. 공기 라인(128)은 조절기(124)로부터 솔레노이드 밸브(82, 84)의 입구측의 흡기 포트(56, 70)로 규제된 공기 압력을 제공하도록 분기된다. 조절기(124)는 솔레노이드 밸브(82, 84)의 입구측의 공기 압력을 설정하기 위해 사용된다. 조절기(124)의 출구와 솔레노이드 밸브(82, 84)의 입구측에서의 압력은 공압 게이지(126)에 표시된다.

솔레노이드 밸브(82, 84)는 또한 각각의 구동기 회로(100, 102)에 의해 전기적으로 동작하는 코일을 구비한 각각의 솔레노이드(101, 103)를 포함한다. 구동기 회로(100, 102)는 구동기 회로(100, 102) 상에서 독립적인 관리를 제공하는 컨트롤러(104)와 통신하도록 결합된다. 구동기 회로(100, 102)는 솔레노이드(102, 103)로의 전기 신호를 각각 제공하는 전원 스위칭 회로를 구비한 공지된 설계이다.

컨트롤러

컨트롤러(104)는, 구동기 회로(100)가 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)에 대한 주어진 기간의 전류 펄스로서 전기 신호를 공급하도록 할 수 있다. 전기 신호에 따라, 솔레노이드(101)의 코일을 통해 유동하는 전류는 솔레노이드 밸브(82)의 기계식 밸브(55)에 기계적으로 링크된 액추에이터의 변위를 야기하는 자기장을 생성한다. 기계식 밸브(55)는 유동 경로의 개방에 의해 상태를 변경하여, 제1 통로(88)는 흡기 포트(56)와 유동 경로(57)에 의해 공기 공급원(93)과 결합된다. 압축 공기는 공기 공급원(93)으로부터 제1 통로(88)를 통해, 도 2의 피스톤(80)에 상향 압력을 가하도록, 도달하는 공기 압력에 의해 가압되는 폐쇄형 가변 체적인 공기 챔버(92)로 유동한다.

솔레노이드(101)의 코일에 전기 신호가 중단되면, 액추에이터와 기계식 밸브(55)를 아이들 상태로 복귀시키기 위해 스프링(도시 안함)이 사용된다. 아이들 상태에서, 솔레노이드 밸브(82)는 기계식 밸브(55)의 유동 경로(57)를 절환하여, 솔레노이드 밸브(82)의 배기 포트(58)는 제1 통로(88)에 결합된다. 공기 압력은 제1 통로(88), 유동 경로(57), 배기 포트(58)를 통해 공기 챔버(92)로부터 배기 또는 통기된다. 따라서, 비에너지화 상태에서는, 솔레노이드(101)는 챔버(92)를 통기시키도록 설정된다. 공압 피스톤(80)이 공기 챔버(92)의 개방 체적을 감소시키도록 도 2에서 하향으로 이동하면, 공기 챔버(92)의 공기는 배기 포트(58)를 통해 통기될 수 있다. 공기 챔버(92)는 통기 프로세스에 의해 가압 해제될 수 있고, 그리고/또는 통기 프로세스에 의해 대기 압력 또는 그 근방(즉, 대기압)으로 유지될 수 있다.

유사하게, 컨트롤러(104)는, 구동기 회로(102)가 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)에 주어진 기간의 전류 펄스로서 전기 신호를 공급하도록 한다. 전기 신호에 따라, 솔레노이드(103)의 코일을 통해 유동하는 전류는 솔레노이드 밸브(84)의 기계식 밸브(69)에 기계적으로 링크된 액추에이터의 변위를 야기하는 자기장을 생성한다. 기계식 밸브(69)는 유동 경로(71)를 개방함으로써 상태를 변경하여, 제2 통로(94)가 흡기 포트(70) 및 유동 경로(71)에 의해 공기 공급원(93)에 결합된다. 압축 공기는 공기 공급원(93)으로부터 제2 통로(94)를 통해, 도 2의 피스톤(80)에 하향 압력을 가하도록, 도달하는 공기 압력에 의해 가압되는 다른 폐쇄형 가변 체적인 공기 챔버(96)로 유동한다.

솔레노이드(103)의 코일로의 전기 신호가 중단되면, 액추에이터와 기계식 밸브(69)를 아이들 상태로 복귀시키기 위해 스프링(도시 안함)이 사용된다. 아이들 상태에서, 솔레노이드 밸브(84)는 기계식 밸브(69)의 유동 경로(71)를 절환하여, 솔레노이드 밸브(84)의 배기 포트(72)가 제2 통로(94)에 결합된다. 공기 압력은 제2 통로(94), 유동 경로(71), 배기 포트(72)를 통해 공기 챔버(96)로부터 배기 또는 통기된다. 따라서, 비에너지화 상태일 때, 솔레노이드(103)는 챔버(92)를 통기하도록 설정된다. 공압 피스톤(80)이 공기 챔버(96)의 개방 체적을 감소시키도록 도 2에서 상향으로 이동하면, 공기 챔버(96)의 공기는 배기 포트(72)를 통해 통기될 수 있다. 공기 챔버(96)는 통기 프로세스에 의해 가압 해제될 수 있고, 그리고/또는 통기 프로세스에 의해 대기 압력 또는 그 근방(즉, 대기압)으로 유지될 수 있다.

기계식 밸브(55, 69)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브(82, 84)의 동작은 유체 모듈(12)로부터의 유체 재료 분사를 제어하기 위해 분사 밸브(10)를 개폐하도록 조정될 수 있다. 특히, 공기 챔버(92, 96)의 선택적인 가압에 의해 야기되는 공압 피스톤(80)의 운동은 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트(52)를 향하여 그리고 밸브 시트(52)로부터 이격되도록 밸브 요소(14)를 이동시키기 위해, 유체 모듈(12)의 이동 요소(60)의 벽(62)에 대해 구동 핀(36)의 팁(34)을 이동시킨다.

컨트롤러(104)는, 공기 챔버(92)가 가압되도록 솔레노이드 밸브(82)와 관련된 구동기 회로(100)에 하나의 제어 신호를, 그리고 공기 챔버(96)가 가압되도록 솔레노이드 밸브(84)와 관련된 구동기 회로(102)에 다른 개별 제어 신호를 송신할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제어 신호의 타이밍은 구동 핀(36)의 속도, 그리고 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 요소(14)가 밸브 시트(52)를 구동하는 속도를 제어하도록 선택될 수 있다.

컨트롤러(104)는 하나 이상의 사용자 입력에 기초하여 하나 이상의 변수를 제어하도록 구성된 임의의 전자 제어 장치를 포함할 수 있다. 이들 사용자 입력은 예를 들어 키보드, 마우스 및 디스플레이 또는 터치 스크린일 수 있는 사용자 인터페이스(105)를 통해 사용자에 의해 제공될 수 있다. 컨트롤러(104)는 마이크로프로세서, 마이크로-컨트롤러, 마이크로컴퓨터, DSP, CPU, 필드 프로그램식 게이트 어레이, 프로그램식 로직 디바이스, 상 기계(state machine), 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로 및/또는 메모리(108)에 저장된 조작 지령에 기초하여 신호(아날로그 및/또는 디지털)를 취급하는 임의의 다른 디바이스로부터 선택된 적어도 하나의 프로세서(106)를 이용하여 실행될 수 있다. 메모리(108)는, RAM, 휘발성 메모리, 불휘발성 메모리, SRAM, DRAM, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리 및/또는 디지털 정보를 저장할 수 있는 임의의 다른 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 단일 메모리 디바이스 또는 복수의 메모리 디바이스일 수 있다. 컨트롤러(104)는 그 중에서도 하나 이상의 하드 디스크 드라이브, 플로피 또는 다른 제거 가능한 디스크 드라이브, DASD(direct access storage device), 광학 드라이브(예를 들어, CD 드라이브, DVD 드라이브 등) 및/또는 테이프 드라이브를 포함할 수 있는 대용량 저장 디바이스(110)를 갖는다.

컨트롤러(104)의 프로세서(106)는 조작 시스템(112)의 제어 하에서 동작하고, 다양한 컴퓨터 소프트웨어 어플리케이션, 컴포넌트, 프로그램, 오브젝트, 모듈, 데이터 구조 등에 매립된 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하거나 이와 달리 연관된다. 메모리(108)에 존재하고 대용량 저장 디바이스(110)에 저장된 컴퓨터 프로그램 코드는 또한, 프로세서(106)에서 실행할 때, 솔레노이드 밸브(82, 84)를 구동하기 위해 전류 펄스로서의 제어 신호를 구동 회로(100, 102)에 제공하는 제어 프로그램 코드(114)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 코드는 통상적으로 메모리(108)에 다수회 존재하는 조작 시스템 또는 특정 어플리케이션, 컴포넌트, 프로그램, 오브젝트, 모듈 또는 조작 시퀀스의 일부로서 실행되는지 여부의 하나 이상의 지령을 포함하고, 프로세서(106)에 의해 판독되어 실행될 때 컨트롤러(104)가 다양한 실시예들 및 본 발명의 양태들을 포함하는 단계들 또는 요소들을 실행하는데 필요한 단계들을 행하도록 한다. 제어 시스템의 하나 이상의 특정 또는 다목적 컨트롤러에 의해 실행되는 본 발명의 실시예들을 실행하는데 행해지는 루틴은 본원에서는 "컴퓨터 프로그램 코드" 또는 단순히 "프로그램 코드"로 지칭한다.

본원에서 설명하는 다양한 프로그램 코드는 본 발명의 특정 실시예에서 행해지는 어플리케이션에 기초하여 식별될 수 있다. 그러나, 이하와 같이 명명하는 임의의 특정 프로그램은 단지 편의상 사용되며, 따라서 본 발명은 이러한 명명법에 의해 식별되고 그리고/또는 암시되는 임의의 특정 어플리케이션에서 단독으로 사용되는 것으로 제한되지 않는다는 것은 명백하다. 또한, 통상적으로 컴퓨터 프로그램이 루틴, 프로시져, 방법, 모듈, 오브젝트 등으로 구성될 수 있는 무한한 방식뿐만 아니라, 프로그램 기능성이 통상의 컴퓨터(예를 들어, 오퍼레이팅 시스템, 라이브러리, API, 어플리케이션, 애플릿 등) 내에서 존재하는 다양한 소프트웨어 레이어 중에 할당될 수 있는 다양한 방식이 주어지며, 본 발명은 특정한 구성 및 본원에서 기술한 프로그램 기능성의 할당으로 제한되지 않는다는 것이 명백하다.

당업자들에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 또한 그 안에 포함된 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 갖는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 포함된 컴퓨터 프로그램 제품에 포함될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 지령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해, 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함 또는 저장할 수 있는, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 임의의 적절한 조합일 수 있다. 예시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 하드 디스크, 플로피 디스크, RAM, ROM, 소거 가능한 프로그램식 ROM, 플래시 메모리, 휴대용 CD-ROM, 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 프로세서가 본 발명의 실시예의 동작을 행하도록 특정 방식으로 기능하도록 지시하는 지령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 코드는 하나 이상의 객체 지향 및 절차 프로그램 언어로 쓰여질 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는, 본원에서 특정한 센서 데이터 수집을 위한 컴퓨터 실행 프로세스의 기능/작용을 실행하기 위한 지령을 행하는 프로세서로 기계를 만들기 위해, 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 컨트롤러(104)의 프로세서(106)와 같은 임의의 종류의 컴퓨터의 프로세서로 공급될 수 있다.

중첩 시간의 제어

도 4 및 도 5는 솔레노이드 밸브(82, 84)를 개방하고 공기 챔버(92, 96)에 압축 공기를 공급하기 위해 솔레노이드 밸브(82, 84)의 각각의 솔레노이드(101, 103)에 구동 전류로서 공급되는 전자 펄스 신호를 도시한다. 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)가 에너지화 상태일 때, 솔레노이드 밸브(82)는 공기 챔버(92)에 공기 압력을 공급한다. 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)가 비에너지화 상태일 때, 솔레노이드 밸브(82)는 공기 챔버(92)를 배기 포트(58)를 통해 대기압으로 통기하거나 또는 공압 피스톤(80)의 운동으로 인한 체적 변화로서 공기 챔버(92)를 대기압으로 유지한다. 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)가 에너지화 상태일 때, 솔레노이드 밸브(84)는 공기 챔버(96)에 공기 압력을 공급한다. 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)가 비에너지화 상태일 때, 솔레노이드 밸브(84)는 공기 챔버(92)를 배기 포트(72)를 통해 대기압으로 통기된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 분사 밸브(10)를 개방하기 위해, 전자 펄스 신호(140)가 시간 t₁에서 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)의 코일에 공급된다. 전자 펄스 신호(140)에 의해 이러한 제1 상태에서 에너지화되는 동안, 솔레노이드 밸브(82)의 기계식 밸브(55)는, 조절기(124)에 의해 형성된 압력으로 공기 챔버(92)에 공기 압력이 공급될 수 있도록 절환된다. 공기 챔버(92)의 가압은 유체 모듈(12)로부터 멀어지는 제1 방향으로 구동 핀(36)과 공압 피스톤(80)을 이동 또는 상승시키는 힘을 생성한다. 후술하는 바와 같이, 이것이 발생되는 경우에, 스프링 또는 바이어스 요소(68)가 밸브 요소(14)를 밸브 시트(52)로부터 후퇴하도록 한다. 공압 피스톤(80)이 제1 방향으로 상승함에 따라, 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)는 비에너지화 조건으로 유지되고, 공기 챔버(96)는 솔레노이드 밸브(84)의 배기 포트(72)에 결합된다. 이러한 제2 상태에서, 솔레노이드 밸브(84)는 제1 방향으로 공압 피스톤(80)의 운동에 의해 생성된 공기 챔버(96)로부터 공기 압력을 통기한다.

구동 핀(36)이 원하는 거리만큼 또는 원하는 기간 동안 상승하면, 전자 펄스 신호(150)가 시간 t₂에서 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)에 공급되어, 솔레노이드 밸브(84)의 기계식 밸브(69)를 개방하고, 공기 공급원(93)으로부터 공기 챔버(96)로 압축 공기를 공급한다. 공기 챔버(96)의 가압에 의해 공압 피스톤(80)에 인가되는 힘과 압축 스프링(86)의 힘은 구동 핀(36)이 유체 모듈(12)를 향하여 하향 이동을 시작하도록 협동한다. 그러나, 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)가 여전히 에너지화 상태이므로, 조절기(124)에 의해 형성된 압력의 압축 공기가 공기 챔버(92) 내에 유지된다. 시간 t₃에서, 전자 펄스 신호(140)는 솔레노이드 밸브(82)의 솔레노이드(101)에 대해 중단된다. 비에너지화 상태에서, 솔레노이드 밸브(82)의 기계식 밸브(55)는 배기 포트(58)를 통해 공기 챔버(92)로부터 공기 압력을 통기하고 공기 챔버(92)를 대기압으로 복귀하도록 절환된다. 이는 구동 핀(36)이 유체 모듈(12)를 향하여 보다 신속하게 이동하여 유체 모듈(12)을 타격하여 재료의 액적을 분사하도록 한다. 시간 t₄에서, 전자 펄스 신호(150)는 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)에 대해 중단된다. 솔레노이드(103)의 비에너지화 상태에서, 솔레노이드 밸브(84)의 기계식 밸브(69)는 배기 포트(72)를 통해 공기 챔버(96)로부터 공기 압력을 통기하고 공기 챔버(96)를 대기압으로 복귀하도록 절환된다. 대기압에서의 두 챔버(92, 96)에 대해, 스프링(86)은 도 2에서 피스톤(80)과 구동 핀(36)을 하향으로 유지하여, 정상 폐쇄 위치에서 밸브 시트(52)에 대해 밸브 요소(14)를 유지하도록 한다.

전자 펄스 신호(140, 150)는 중첩되도록 타이밍이 맞춰쳐서, 각 사이클 모두는 아니지만 그 일부에 걸쳐, 공기 챔버(92, 96)는 함께 가압된다. 공기 챔버(92, 96)의 가압의 중첩 기간은 전자 펄스 신호(140, 150) 사이의 일시적인 일치에 의해 결정된다. 중첩 기간은 펄스(140)의 시작(onset) 시간 t₁과 종료 시간 t₃을 조절함으로써, 그리고 펄스(150)의 시작 시간 t₂와 종료 시간 t₄를 조절함으로써 제어될 수 있다. 펄스(140)의 시작 시간 t₁은 펄스(150)에 대한 시작 시간 t₂보다 선행할 것이다. 펄스(140)의 종료 시간 t₃은 펄스(150)에 대한 종료 시간 t₄보다 선행할 것이다. 펄스(150)에 대한 시작 시간 t₂는 펄스(140)에 대한 시작 시간 t₁과 펄스(140)에 대한 종료 시간 t₃ 사이에서 발생하도록 순서를 갖는다. 유사하게, 펄스(140)에 대한 종료 시간 t₃은 펄스(150)에 대한 시작 시간 t₂와 펄스(150)에 대한 종료 시간 t₄ 사이에 발생하도록 순서를 갖는다. 이들 타이밍, 특히 컨트롤러(104)에 의해 제어되는 t₂ 및 t₃의 타이밍은 펄스(140, 150)의 중첩을 생성한다.

도 4 및 도 5에서 명백하진 않지만, 펄스(140, 150)는 이상화되고, 당업자에게 이해되는 바와 같이 상승 하강 시간을 갖는 것으로 이해된다. 또한, 시간 t₁ 내지 t₄는 펄스(140, 150)가 컨트롤러(104)로부터 보내지는 순간과, 솔레노이드 밸브(92, 94)에 의해 거의 즉각적으로 수신되는 순간을 나타낸다. 솔레노이드 밸브(82)의 기계식 밸브(55)와 솔레노이드 밸브(84)의 기계식 밸브(69)는 유동 경로(57, 71)의 각각을 절환하기 위한 작동에 대한 반응 시간을 각각 가질 것이다.

도 4는 시간 t₂와 시간 t₃ 사이에 측정되고 비교적 긴 중첩 시간인 전자 펄스 신호(140, 150)에 대한 중첩 시간 1로서 지칭되는 중첩 기간을 나타낸다. 중첩 시간 1은 비교적 긴 기간이 주어지고, 가압 조건은 공압 피스톤(80)이 분사 밸브(10)를 폐쇄하게 하향으로 이동하는 시간의 비교적 큰 부분에 걸쳐 공기 챔버(96)에 존재한다. 공기 챔버(92) 내의 공기 압력은 공압 피스톤(80)의 하향 운동에 대향하고, 차례로 구동 핀(36)을 비교적 느린 속도로 이동하도록 한다. 일반적으로, 공압 피스톤(80)의 이동비는 전자 펄스 신호(140, 150) 사이의 일시적인 중첩에 비례한다. 중첩이 짧아지면, 피스톤(80)이 도 2에서 보다 빠른 속도로 이동할 것이고, 중첩이 길어지면, 피스톤은 하향으로 느리게 이동할 것이다.

컨트롤러(104)는 제1 기간 동안 제1 상태로 제1 솔레노이드 밸브(82)를 유지하도록 작동가능하다. 솔레노이드 밸브(82)는 전자 펄스 신호(140)의 기간과 대략 동일한 기간으로 공기 압력이 공기 챔버(92)에 공급되는 제1 상태로 유지된다. 전자 펄스 신호(140)의 기간, 따라서, 제1 기간은 시간 t₁ 및 t₃ 사이의 기간으로 한정된다. 컨트롤러(104)는 제2 솔레노이드 밸브(84)를 제1 상태로 유지하도록 작동가능하고, 전자 펄스 신호(140)의 기간과 대략 동일한 제2 기간 동안 공기 챔버(96)에 공기 압력이 공급된다. 전자 펄스 신호(150)의 기간과, 따라서 제2 기간은 시간 t₂ 및 t₄ 사이의 기간으로 한정된다.

컨트롤러(104)는 제1 기간(즉, 전자 펄스 신호(140)의 기간)과 제2 기간(즉, 전자 펄스 신호(150)의 기간) 사이의 소정의 중첩 기간을 유지한다. 구동 핀(36)은 제2 기간 동안 밸브 시트(52)를 향하여 이동한다. 제2 기간 동안에 구동 핀(36)이 밸브 시트(52)를 향하여 이동함에 따라, 중첩 기간은 구동 핀(36)의 속도를 제어하기 위해 사용된다. 제2 기간 동안의 구동 핀(36)의 이동은 밸브 요소(14)를 밸브 시트(52)와 접촉하도록 이동시켜 재료의 액적을 분사한다.

본원에서 개시하는 바람직한 실시예에서, 제2 기간 동안의 구동 핀(36)의 이동은 구동 핀(36)이 유체 모듈(12)과 접촉하도록 한다. 구체적으로, 전술한 바와 같이 이동식 요소(60)의 벽(62)과 접촉한다. 유체 모듈(12)과 구동 핀(36)의 접촉은 밸브 요소(14)를 밸브 시트(52)와 접촉시켜 재료의 액적을 분사한다.

도 4에 도시된 분사 밸브(10)의 다음 사이클에서, 펄스 신호(140, 150)와 유사하고 중첩 시간 1을 갖는 펄스 신호(142, 152)가 솔레노이드 밸브(82, 84)의 솔레노이드(101, 103)에 공급된다. 재료의 액적을 순차적으로 분사하기 위해 펄스 신호(140, 150) 및 펄스 신호(142, 152)와 동일한 중첩 시간 1을 갖는 연속적인 전자 펄스 쌍(도시 안함)에 의해 연속적인 사이클이 생성된다.

도 5는 중첩 시간 1(도 4)로 주어진 중첩 기간보다 기간이 짧은 시간 t₂ 및 시간 t₃ 사이의 펄스 신호(140, 150)에 대한 중첩 시간 2로 주어진 중첩 기간을 도시한다. 도 5에서는, 보다 짧은 기간 동안 공압 피스톤(80)이 공기 챔버(92)의 가압 조건에 대해 하향으로 이동하므로, 구동 핀(36)은 도 4에서보다 더 빠른 속도로 이동할 것이다. 이는, 도 4의 경우에서보다 도 5에서 솔레노이드 밸브(84)의 솔레노이드(103)가 에너지화 상태 후에 공기 챔버(92)가 대기압으로 보다 신속하게 통기되기 때문이다.

따라서, 솔레노이드 밸브(82, 84)에 전력을 가하는 펄스들 사이의 중첩 시간은 구동 핀(36)과 밸브 요소(14)의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. 중첩 기간(예를 들어, 중첩 시간 2)이 짧아지면, 재료를 분사하는데 구동 핀(36)이 보다 빠르게 이동할 것이 요구되는 비교적 두꺼운 재료를 활용할 수 있다. 얇은 재료에 대해서는, 재료가 분사될 때 스플래쉬가 발생하지 않도록 구동 핀(36)은 느린 속도로 이동할 필요가 있고, 따라서 긴 중첩 기간(예를 들어, 중첩 시간 1)이 이용될 수 있다.

도 6은 중첩 시간과 점성 사이의 상관 관계를 도시하는 두 개의 샘플 지점을 도시한다. 지점 A의 재료는 12500센티푸아즈(centipoise)(25℃에서)의 점성을 갖고, 이러한 재료는 1ms의 중첩 시간에서 우수한 액적의 분사를 제공한다고 경험적으로 판정된다. 지점 B의 재료는 60000센티푸아즈(25℃에서)의 점성을 갖는 고점성 재료이다. 이러한 재료는 0.25ms의 중첩 시간에서 우수한 분사를 제공한다고 경험적으로 판정된다. 다양한 재료에 대해 얻어질 수 있는 이러한 종류의 정보는 사용자 인터페이스를 통해 활용 가능한 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 데이터는 주어진 점성값에 대해 중첩 시간을 자동적으로 생성하는 직선, 곡선 또는 수학적 공식이 사용될 수 있다. 이는 이하에서 보다 상세히 설명된다.

재료의 점성이 통상 대략 실온인 25℃에서 제조자에 의해 주어지더라도, 이들이 분사되기 전에 이들의 점성을 감소시키도록 분사 온도로 재료를 가열하는 것이 일반적이라는 것에 유의한다. 따라서, 바람직하다면, 시스템은 적절한 조절이 이루어져, 25℃의 실온 점성이 아닌 분사 온도에서의 점성을 활용하는 것으로 설정될 수 있다.

구동 핀 속도 제어에 대한 사용자 인터페이스

본 발명의 이러한 설명과, 중첩 시간을 제어하는 방법이 설명되며, 컨트롤러(104)는, 예를 들어 공압 피스톤(80)의 이동 속도, 따라서, 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 요소(14)가 밸브 시트(52)에 접촉함으로써 피스톤(80)의 이동에 의해 밸브 요소(14)가 이동되는 속도를 제어하도록 컨트롤러(104)에 사용될 수 있는 정보를 사용자가 입력하게 하는 키보드, 마우스 및 디스플레이를 포함할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 분사되는 재료의 점성값을 입력할 수 있다. 이러한 입력에 따라, 컨트롤러(104) 내의 룩업 테이블이 점성값과 경험적으로 판정된 중첩 시간값을 상관시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 중첩값은 우수한 재료의 분사를 제공하는 구동 핀 속력 또는 속도를 생성하기 위해 솔레노이드(82, 84)를 제어하도록 컨트롤러(104)에 의해 사용될 수 있다. 룩업 테이블의 대안으로서, 전술한 바와 같이, 경험적인 데이터가 곡선을 추종하면, 점성과 중첩 시간을 상관시키는 수학식을 결정하도록 곡선 피팅 도구가 사용될 수 있고, 이러한 공식은 사용자에 의한 점성값 입력에 대응하는 중첩 시간을 생성하도록 컨트롤러에 의해 활용될 수 있다.

다른 예로서, 컨트롤러(104)는 고점도 재료의 범위, 중간 점도 재료의 범위 및 저점도 재료의 범위와 같은 점성 재료의 범위를 나타내는 일련의 버튼 또는 패드를 갖는 제어 패널 또는 터치 스크린을 활용할 수 있다. 사용자가 중간 점성 범위의 재료를 분사하려 하면, 사용자는 중간 점성 버튼을 누를 수 있다. 이러한 입력에 따라, 컨트롤러(104)는 중간 점성 재료로 우수한 분사를 생성하도록 경험적으로 결정된 중첩 시간을 선택한다. 컨트롤러(104)는 원하는 구동 핀 속도를 생성하기 위해 솔레노이드(82, 84)를 제어하도록 이러한 중첩 시간값을 사용할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 컨트롤러(104)는 사용자에 의해 분사되는 상이한 재료들의 데이터 베이스를 포함할 수 있다. 각각의 재료는 통상적으로 분사 재료 제조자에 의해 공급되고, 제품 A와 같이 제조자에 의해 제품명이 부여될 수 있다. 이러한 경우, 사용자가 제품 A를 이용하면, 사용자는 컨트롤러(104)에 의해 제공되는 인터페이스에서 적절한 화면으로 진행할 수 있고, 드롭-다운 리스트를 이용하여 예를 들어 제품 A를 선택할 수 있다. 이러한 선택에 따라, 컨트롤러(104)는 이러한 재료용으로 수치적으로 결정된 중첩 시간값을 찾기 위해 룩업 테이블을 이용하고, 이러한 재료에 대한 바람직한 구동 핀 속도를 달성하도록 솔레노이드(82, 84)를 제어하기 위해 이러한 중첩 시간값을 이용할 수 있다.

또 다른 예로서, 컨트롤러(104)는 슬라이드 바(slide bar)를 갖는 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자가 일방향으로 슬라이드 바를 이동시키면, 컨트롤러(104)는 구동 핀 속도를 증가시키도록 중첩 시간을 감소시킨다. 사용자가 반대 방향으로 슬라이드 바를 이동시키면, 컨트롤러(104)는 구동 핀 속도를 증가시키도록 중첩 시간을 증가시킨다. 분사 테스트 동안, 사용자는 분사 밸브의 구동 핀 속도를 증가 및 감소시키기 위해 슬라이드 바를 이용할 수 있고, 분사 테스트 결과를 관찰할 수 있다. 이 결과에 기초하여, 조작자는 어떤 중첩 시간이 분사되는 재료에 대해 가장 우수한 결과를 생성할 수 있는지 경험적으로 결정할 수 있고, 제조 동작에서 이러한 중첩 시간을 사용할 수 있다. 사용자는 또한 그 제조 동작에서 사용자가 분사하는 각각의 재료에 대한 최적의 중첩 시간을 경험적으로 결정함으로써 이러한 방식으로 자신의 룩업 테이블을 만들 수 있다. 다른 변형예에서, 사용자는 슬라이드 바의 위치를 초기 설정하기 위해 터치 스크린의 고점성, 중간 점성 및 저점성 버튼 또는 패드를 사용할 수 있다. 이어서, 재료가 적절히 분사되지 않고 대신에 노즐에 축적되면, 사용자는 적절한 분사가 달성될 때까지 중첩 시간을 감소시키고 구동 핀 속도를 증가시키도록 슬라이드 스케일을 조정할 수 있다. 반대로, 슬라이드 바의 초기 위치가 기판 상에서 재료의 튐을 야기하거나, 그리고/또는 재료의 작은 위성 액적을 생성하면, 슬라이드 바는 원하는 분사가 달성될 때까지 중첩 시간을 증가시키고 구동 핀 속도를 감소시키도록 슬라이드 바가 사용될 수 있다. 우수한 분사를 위한 중첩 시간 판독은 메모리에 기억되어 저장될 수 있고, 제조 동작에서 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 중첩 시간, 따라서 구동 핀 속도는, 기판의 하나의 위치에서 사용되는 하나의 중첩 시간/구동 핀 속도로 재료의 액적을 분사하고, 재료의 다른 액적을 분사하기 위해 기판의 상이한 위치에서 사용되는 상이한 중첩 시간/구동 핀 속도로 재료의 액적을 분사하도록 기판을 가로질러 로봇에 의해 분사 밸브를 이동시키면서, "온 더 플라이(on the fly)"식으로 변경될 수 있다.

본 발명이 동작하는 방식에 대해 상기에서 설명이 주어졌지만, 다수의 창의적인 시스템 및 방법이 이들 발명을 실시하기 위해 채용될 수 있다.

본 발명에 따라 재료를 분사하기 위한 일 시스템에서, 분사 디바이스는 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하는 밸브 요소의 이동을 야기하는 공압 피스톤을 갖고, 컨트롤러는 사용자가 밸브 요소의 속도를 변경시킬 수 있는 사용자 인터페이스를 갖는다.

다른 시스템에서, 분사 디바이스는 피스톤의 대향측에 상부 및 하부 피스톤 챔버를 갖고, 이는 독립 솔레노이드 밸브에 의해 제어되고 밸브 요소의 속도는 솔레노이드의 제어에 의해 제어된다.

다른 시스템에서, 솔레노이드는 상부 및 하부 피스톤 챔버에 동시에 압축 공기가 공급되는 동안 원하는 중첩 기간을 제공하도록 제어된다.

본 발명에 따라 재료를 분사하기 위한 일 방법에서, 분사 디바이스는 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 요소가 밸브 시트와 접촉하도록 이동시키는 공압 구동식 피스톤을 갖고, 밸브 요소의 속도를 변경하기 위해 컨트롤러에 의해 사용되는 정보를 사용자가 입력하도록 할 수 있는 사용자 인터페이스가 제공된다.

다른 방법에서, 사용자 입력은 분사 디바이스로부터 분사되는 재료에 관련된다.

다른 방법에서, 사용자 입력은 재료의 점성에 관련된다.

다른 방법에서, 분사 디바이스는 공압식으로 작동하고, 피스톤의 대향측의 챔버에 공급되는 압축 공기에 의해 왕복하는 피스톤에 고정된 구동 핀을 갖고, 구동 핀의 이동은 유체 챔버와 유체 연통하는 노즐 오리피스를 통해 재료의 액적을 분사하도록 밸브 요소를 유체 챔버의 밸브 시트와 접촉하게 하고, 밸브는 밸브 시트에 대해 밸브 요소가 힘을 가하는 폐쇄 위치로 우선 유지되고, 이어서, 시간 T₁에서 피스톤의 일측의 챔버는, 밸브 시트로부터 이격되어 유체 재료가 밸브 시트 내로 유동하도록, 피스톤, 구동 핀 및 밸브 요소를 후퇴시키기 위해 압축 공기의 공급원에 연결되고, T₁ 후의 시간 T₂에, 피스톤의 대향측의 챔버는, 밸브 시트를 향하여 피스톤, 구동 핀 및 밸브 요소를 이동시키기 위해 압축 공기의 공급원에 연결되고, T₂ 후의 시간 T₃에, 제1 챔버는, 제1 챔버의 압력이 통기되도록 압축 공기 공급원으로부터 분리되고, T₃ 후의 시간 T₄에 제2 챔버는, 제2 챔버의 압력이 통기되도록 압축 공기 공급원으로부터 분리되고, 시간 T₂와 T₃ 사이의 기간은 제1 챔버와 제2 챔버가 압축 공기의 공급원에 접속되는 동안의 중첩 기간을 포함하고, 이러한 중첩 지속 기간은 밸브 시트를 향하여 이동하면서 구동 핀의 속도를 제어하도록 선택된다.

다른 방법에서, 제1 점성을 갖는 재료를 분사하기 위해 짧은 중첩 지속 기간이 활용되고, 제2 점성을 갖는 재료를 분사하기 위해 긴 중첩 지속 기간이 활용되고, 제1 점성은 제2 점성보다 낮다.

다른 방법에서, 사용자가 컨트롤러에 정보를 입력하도록 사용될 수 있는 사용자 인터페이스가 제공되고, 컨트롤러는 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하기 위해 사용자에 의해 입력된 정보를 활용한다.

다른 방법에서, 사용자는 재료에 관한 정보를 입력하고, 컨트롤러는 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 사용자에 의해 입력된 정보를 활용한다.

다른 방법에서, 사용자는 재료 점성에 관한 정보를 입력하고, 컨트롤러는 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 사용자에 의해 입력된 정보를 활용한다.

다른 방법에서, 재료의 점성에 관한 데이터 상관 중첩 지속 기간은 저장되고, 컨트롤러는 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 사용자에 의해 입력된 정보와 저장된 데이터를 활용한다.

다른 방법에서, 중첩 기간 정보와 관련하여 사용자 인터페이스에서 사용자로부터 입력된 유형의 정보와 상관되는 수학식이 컨트롤러에 저장되고, 이러한 식은 원하는 중첩 기간을 제공하기 위해 사용자에 의해 입력된 정보에 따라 컨트롤러에 의해 활용된다.

다른 방법에서, 사용자가 중첩 시간을 감소시켜서 구동 핀 속도를 증가시키거나 또는 중첩 시간을 증가시켜서 구동 핀 속도를 감소시키도록 사용자 인터페이스에 슬라이드 바가 제공된다.

다른 방법에서, 점성 범위와 같은 재료의 특성에 대응하여 사용자 인터페이스에 버튼 또는 터치 패드가 제공된다. 사용자는 버튼 또는 터치 패드를 사용하여 분사되는 재료에 대해 가장 적절한 범위를 선택하고, 컨트롤러는 이러한 점성 범위에서 가장 잘 동작하는 것으로 경험적으로 결정된 중첩 시간을 메모리로부터 검색하여 재료를 분사하는데 이러한 중첩 시간을 사용한다.

다른 방법에서, 사용자는 버튼 또는 터치 패드를 사용하여 분사되는 재료에 대해 가장 적절한 범위를 선택하고, 컨트롤러는 이러한 점성 범위에서 가장 잘 동작하는 것으로 경험적으로 결정된 중첩 시간을 메모리로부터 검색하여, 재료를 분사하는데 이러한 중첩 시간을 사용하도록 슬라이드 바를 사전설정한다. 사용자는 슬라이드 바를 이용하여 구동 핀 속도를 증가 및 감소시킴으로써 보다 최적의 중첩 시간을 찾고, 재료의 가장 우수한 분사를 행하는 구동 핀 속도/중첩 시간을 기록한다. 이러한 구동 핀 속도/중첩 시간값은 제조 동작에서 사용된다.

"수직", "수평" 등과 같은 용어에 대한 본원의 기준은 예로서 사용되며, 기준의 프레임을 성립하기 위해 제한되지 않는다. 해당 기술 분야의 종사자들에게는, 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 기준의 다양한 다른 프레임이 동등하게 채용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

요소가 다른 요소에 "부착", "연결" 또는 "결합"되어 있는 것으로 설명되는 경우, 다른 요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있거나 또는 대신에 하나 이상의 중간 요소들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이에 반해, 요소가 다른 요소에 "직접적으로 부착", "직접적으로 연결" 또는 "직접적으로 결합"이라고 기재되는 경우, 중간 요소가 존재하지 않는다. 요소가 다른 요소에 "간접적으로 부착", "간접적으로 연결" 또는 "간접적으로 결합"이라고 기재되는 경우, 적어도 하나의 중간 요소가 존재한다.

본원에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하도록 의도하지 않는다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단수 표현은 문맥에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 복수의 형태를 포함하도록 의도된다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특성, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특성, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 점이 이해될 것이다. 또한, 용어 "포함하다", "갖고", "갖는다", "구비하고", "구성" 또는 이들의 변형의 상세한 설명 또는 청구범위에서 사용되는 범위에 대해서는 개방형 용어 "포함하다"와 유사한 방식으로 포괄적으로 의도된다.

본 발명은 다양한 실시예의 설명에 의해 도시되고, 이들 실시예들은 상당히 상세하게 설명되었지만, 출원인은 이러한 상세 사항에 대해 첨부된 청구범위의 범주를 제한 또는 임의의 방식으로 한정하도록 의도하지 않는다. 추가의 장점들 및 변경은 해당 기술 분야의 종사자들에게 명백할 것이다. 따라서, 그의 광의의 양태에서, 본 발명은 특정한 상세 사항, 대표적인 장치, 및 방법 및 도시되고 설명되는 도식적인 예로 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반론적인 창의적인 개념의 사상 또는 범주로부터 벗어남없이 이러한 상세 사항으로부터의 변형이 이루어질 수 있다.

10 : 분사 밸브
12: 유체 모듈
14 : 밸브 요소
16 : 전자 공압 액추에이터
18 : 외부 커버
20 : 사용자 인터페이스

Claims

유체 재료의 공급원 및 공기 압력의 공급원과 함께 사용하기 위한 분사 밸브로서,
공압 피스톤 및 상기 공압 피스톤으로부터 연장하며 상기 공압 피스톤에 의해 이동되는 구동 핀을 갖는 공압 액추에이터;
제1 공기 챔버와 제2 공기 챔버를 갖는 하우징으로서, 상기 공압 피스톤이 상기 제1 공기 챔버와 상기 제2 공기 챔버 사이에 둘러싸이는, 상기 하우징;
상기 공기 압력의 공급원에 연결되는 제1 솔레노이드 밸브로서, 상기 공압 피스톤 및 상기 구동 핀을 제1 방향으로 이동시키기 위해 상기 공압 피스톤에 제1 힘을 인가하도록 상기 제1 공기 챔버에 공기 압력이 공급되는 제1 상태 및 상기 제1 공기 챔버가 대기압으로 통기되는 제2 상태를 갖는 상기 제1 솔레노이드 밸브;
상기 공기 압력의 공급원에 연결된 제2 솔레노이드 밸브로서, 상기 공압 피스톤과 상기 구동 핀을 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 공압 피스톤에 제2 힘을 인가하도록 상기 제2 공기 챔버로 공기 압력이 공급되는 제1 상태 및 상기 제2 공기 챔버가 대기압으로 통기되는 제2 상태를 갖는 상기 제2 솔레노이드 밸브;
밸브 시트와 밸브 요소를 둘러싸는 유체 챔버로서, 상기 밸브 요소는 상기 밸브 시트와 접촉하는 위치로 이동 가능한, 상기 유체 챔버;
유동 경로와 분배 오리피스를 갖는 노즐로서, 상기 유동 경로는 상기 밸브 시트와 유체 연통하는, 상기 노즐; 및
제1 기간 동안 상기 제1 솔레노이드 밸브를 상기 제1 상태로 유지하고, 제2 기간 동안 상기 제2 솔레노이드 밸브를 상기 제1 상태로 유지하도록 작동가능한 컨트롤러로서, 상기 제1 기간의 시작에 후속하여 상기 제2 기간이 시작하고, 상기 제1 기간의 종료에 후속하여 상기 제2 기간이 종료하는, 상기 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 사이에 소정의 중첩 기간을 유지하고, 상기 구동 핀은 상기 제2 기간 동안 상기 밸브 시트를 향해 이동하고, 상기 중첩 기간은 상기 제2 기간 동안 상기 구동 핀이 상기 밸브 시트를 향해 이동할 때 상기 구동 핀의 속도를 제어하도록 사용되고, 상기 제2 기간 동안 상기 구동 핀의 이동은 상기 밸브 요소가 상기 밸브 시트와 접촉하게 이동하게 하는, 분사 밸브.
제1항에 있어서,
상기 유체 챔버를 포함하는 유체 모듈을 더 포함하고,
상기 제2 기간 동안의 구동 핀의 이동은, 상기 구동 핀을 상기 유체 모듈과 접촉하게 하고, 상기 유체 모듈과 상기 구동 핀의 접촉은 상기 밸브 요소를 상기 밸브 시트와 접촉하게 이동하게 하는, 분사 밸브.
제2항에 있어서,
상기 유체 모듈 내의 탄성 부재를 더 포함하고,
상기 탄성 부재는 상기 밸브 시트로부터 상기 밸브 요소를 이격되게 바이어스하도록 구성되는, 분사 밸브.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 상기 공압 피스톤에 스프링 바이어스를 가하는 스프링을 포함하는, 분사 밸브.
제4항에 있어서,
상기 스프링은 상기 제1 공기 챔버에 공급된 압축 공기에 의해 상기 공압 피스톤이 상기 제1 방향으로 이동될 때 압축되고, 상기 스프링은 상기 제2 공기 챔버에 공급된 압축 공기에 의해 상기 공압 피스톤이 상기 제2 방향으로 이동될 때 신장되는, 분사 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 시트와 접촉하게 하는 상기 밸브 요소의 각각의 이동은 노즐 오리피스를 통해 재료의 액적을 분사시키는, 분사 밸브.
재료를 분사하기 위한 시스템으로서,
상기 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하게 하는 밸브 요소의 이동을 야기하는 피스톤을 갖는 공압 분사 디바이스로서, 상기 공압 분사 디바이스는 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 상부 및 하부 피스톤 챔버들을 상기 피스톤의 반대편 측면들 상에 구비하는, 상기 공압 분사 디바이스; 및
사용자가 상기 밸브 요소의 속도를 변화시킬 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 갖는 컨트롤러를 포함하고,
상기 밸브 요소의 속도는, 제1 기간 동안 상기 상부 피스톤 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 상기 제1 솔레노이드 밸브를 제어하고 제 2 기간 동안 상기 하부 피스톤 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 제2 솔레노이드 밸브를 제어하는 것에 의해 제어되고,
상기 제1 기간의 시작에 후속하여 상기 제2 기간이 시작하고 상기 제1 기간의 종료에 후속하여 상기 제2 기간이 종료하는, 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브들은 원하는 중첩 기간을 제공하도록 제어되되, 상기 원하는 중첩 기간 동안 압축 공기가 동시에 상기 상부 및 하부 피스톤 챔버들 모두에 공급되는, 시스템.
기판 상에 재료의 액적들을 분사하는 시스템에서, 상기 시스템은 분사 디바이스와 컨트롤러를 포함하고, 상기 분사 디바이스는 재료의 액적을 분사하기 위해 밸브 시트와 접촉하게 하는 밸브 요소의 이동을 야기하는 공압 구동식 피스톤을 갖고, 상기 분사 디바이스는 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 상부 및 하부 피스톤 챔버들을 상기 피스톤의 반대편 측면들 상에 갖는 상기 시스템에서, 상기 분사 디바이스로부터 재료 액적들을 분사하기 위한 방법에 있어서,
사용자가 밸브 요소의 속도를 변경하는데 사용할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 사용자 인터페이스에서 상기 사용자로부터의 입력을 수용하는 단계; 및,
원하는 중첩 기간을 제공하도록, 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 상기 밸브 요소의 속도를 제어하기 위해 상기 입력을 이용하는 단계로서, 상기 밸브 요소의 속도는 제1 기간 동안 상기 상부 피스톤 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 상기 제1 솔레노이드 밸브를 제어하고 제 2 기간 동안 상기 하부 피스톤 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 제2 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 제어되되, 상기 제1 기간의 시작에 후속하여 상기 제2 기간이 시작하고 상기 제1 기간의 종료에 후속하여 상기 제2 기간이 종료하는, 상기 입력을 이용하는 단계;를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 사용자로부터의 입력을 수용하는 단계는 상기 분사 디바이스로부터 분사되는 재료에 관한 입력을 수용하는 단계를 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 사용자로부터 입력을 수용하는 단계는 상기 재료의 점성에 관한 입력을 수용하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 밸브 요소의 속도를 제어하기 위해 상기 입력을 이용하는 단계는, 상기 밸브 요소가 상기 밸브 시트와 접촉하게 이동시키는 속도를 제어하도록 상기 입력을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 밸브 요소의 속도를 제어하기 위해 상기 입력을 이용하는 단계는, 상기 사용자 인터페이스에서 상기 사용자로부터 입력된 유형의 정보를 중첩 기간 정보와 상관시키는 룩업 테이블에 정보를 저장하는 단계와, 원하는 중첩 기간을 제공하기 위해 상기 사용자에 의해 입력된 정보에 대응하여 상기 정보에 접근하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 밸브 요소의 속도를 제어하기 위해 상기 입력을 이용하는 단계는, 상기 사용자 인터페이스에서 상기 사용자로부터 입력된 유형의 정보를 중첩 기간 정보와 상관시키는 수학식을 저장하는 단계와, 원하는 중첩 기간을 제공하기 위해 사용자에 의해 입력된 정보에 따라 상기 수학식을 활용하는 단계를 포함하는, 방법.
컨트롤러를 통해 분사 디바이스의 구동 핀의 속도를 제어함으로써 공압 작동식 분사 디바이스로부터 액적들을 분사하는 방법으로서, 상기 구동 핀은 피스톤에 고정되고 상기 피스톤은 상기 피스톤의 위 아래에 위치된 제1 및 제2 공기 챔버들에 공급되는 압축 공기에 의해 왕복하며, 제1 방향으로의 상기 구동 핀의 이동은, 유체 챔버 내의 밸브 요소가 밸브 시트를 타격하고 상기 유체 챔버와 유체 연통하는 노즐 오리피스를 통해 재료의 액적을 분사하게 하도록 구동 핀 속도로 상기 유체 챔버의 밸브 시트를 향하여 상기 구동 핀을 이동시키고, 제1 방향과 반대의 제2 방향으로의 상기 피스톤과 구동 핀의 이동은 상기 밸브 요소를 밸브 시트로부터 후퇴할 수 있게 하는, 상기 방법에 있어서,
a) 상기 밸브 요소가 상기 밸브 시트에 대해 힘이 가해진 상태에서 상기 밸브를 폐쇄 위치에 유지하는 단계;
b) 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치에 유지한 후에, 상기 밸브 요소가 상기 밸브 시트로부터 후퇴하고 유체 재료가 상기 밸브 시트 내로 유동할 수 있도록 상기 제2 방향으로 상기 피스톤, 상기 구동 핀 및 상기 밸브 요소를 이동시키기 위해 시간 T1에서 압축 공기의 공급원에 상기 피스톤의 일측 상에의 상기 제1 공기 챔버를 연결하는 단계;
c) T1 이후의 시간 T2에서, 상기 밸브 시트를 향하는 상기 제1 방향으로 상기 피스톤, 상기 구동 핀 및 상기 밸브 요소를 이동시키도록 상기 압축 공기의 공급원에 상기 피스톤의 반대편 측 상의 제2 공기 챔버를 연결하는 단계;
d) T2 이후의 시간 T3에서, 상기 압축 공기의 공급원으로부터 상기 제1 공기 챔버를 분리하고 상기 제1 공기 챔버의 압력이 통기되도록 하는 단계; 및
e) T3 이후의 시간 T4에서, 상기 압축 공기의 공급원으로부터 상기 제2 공기 챔버를 분리하고 상기 제2 공기 챔버의 압력이 통기되도록 하는 단계를 포함하고,
상기 T2와 T3 사이의 기간은 상기 압축 공기의 공급원에 상기 제1 공기 챔버와 상기 제2 공기 챔버가 모두 연결되어 있는 중첩 기간을 포함하고, 중첩 지속 기간은 상기 구동핀이 상기 밸브 시트를 향하는 제1 방향으로 이동하는 동안 상기 구동 핀의 구동 핀 속도를 제어하는데 활용되는, 방법.
제15항에 있어서, 제1 점성을 갖는 재료를 분사하는데 더 짧은 중첩 지속 기간이 활용되고, 제2 점성을 갖는 재료를 분사하는데 더 긴 중첩 지속 기간이 활용되고, 상기 제1 점성은 상기 제2 점성보다 낮은, 방법.
제15항에 있어서,
사용자가 컨트롤러에 정보를 입력하는데 사용할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 컨트롤러에서 상기 사용자에 의해 입력된 정보를 수신하는 단계; 및
상기 사용자에 의해 입력된 정보에 따라 상기 컨트롤러를 통해 상기 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 사용자는 상기 재료에 관한 정보를 입력하고, 상기 컨트롤러는 상기 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 상기 사용자에 의해 입력된 정보를 활용하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 사용자는 상기 재료의 점성과 관련된 정보를 입력하고, 상기 컨트롤러는 상기 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 상기 사용자에 의해 입력된 정보를 활용하는, 방법.
제19항에 있어서,
상기 재료의 점성과 중첩 지속 기간을 상관시키는 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 구동 핀 속도를 제어하는 중첩 기간을 생성하도록 상기 사용자에 의해 입력된 정보와 상기 저장된 데이터를 활용하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스는 상기 사용자가 중첩 시간을 감소시키고, 그에 의해서 구동 핀 속도를 증가시키거나, 또는 중첩 시간을 증가시키고 그에 의해서 상기 구동 핀 속도를 감속시키는 슬라이드 바를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스는 제1 점성 범위에 대응하는 제1 작동 요소와, 제2 점성 범위에 대응하는 제2 작동 요소를 포함하고, 상기 사용자가 상기 제1 작동 요소를 작동시킬 때, 상기 컨트롤러는 상기 제1 점성 범위에 대한 중첩 시간을 메모리로부터 검색하여 상기 구동 핀 속도를 제어하는데 상기 중첩 시간을 이용하는, 방법.
제22항에 있어서,
상기 작동 요소는 터치 스크린 상의 터치 패드인, 방법.
제21항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스는 제1 점성 범위에 대응하는 제1 작동 요소와, 제2 점성 범위에 대응하는 제2 작동 요소를 포함하고, 상기 사용자가 상기 제1 작동 요소를 작동시킬 때, 상기 컨트롤러는 제1 점성 범위에 대한 중첩 시간을 메모리로부터 검색하여 구동 핀 속도를 제어하는데 상기 중첩 시간을 이용하고, 상기 사용자는 상기 중첩 시간을 감소시키고, 그에 의해서 구동 핀 속도를 증가시키거나, 중첩 시간을 증가시키고, 그에 의해서 구동 핀 속도를 감소시키기 위해 상기 슬라이드 바를 이용할 수 있는, 방법.
기판 상에 재료의 액적들을 분사하는 시스템에서, 상기 시스템은 분사 디바이스와 컨트롤러를 갖고, 상기 분사 디바이스는 재료의 액적들을 분사하기 위해 액추에이터에 의해 왕복하는 구동 핀을 갖는, 상기 시스템에서, 상기 분사 디바이스로부터 재료의 액적들을 분사하는 방법에 있어서,
상기 분사 디바이스의 구동 핀의 속도를 변경시킬 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계;
분사될 재료에 대한 사용자 인터페이스에서의 입력을 수용하는 단계; 및
상기 구동 핀의 속도를 제어하도록 상기 입력을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
제25항에 있어서,
상기 입력은 상기 재료의 점성에 관련되는, 방법.
제26항에 있어서, 상기 입력은, 사용자가 2개 이상의 점성 범위들 사이에서 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제25항에 있어서, 상기 입력은, 그 제품명으로 재료를 식별하는, 방법.
기판 상에 재료의 액적들을 분사하는 시스템에서, 상기 시스템은 분사 디바이스와 컨트롤러를 갖고, 상기 분사 디바이스는 재료의 액적들을 분사하기 위해 제1 공기 챔버 및 제2 공기 챔버 사이에서 둘러싸인 피스톤에 의해 왕복하는 밸브 요소를 갖는, 상기 시스템에서, 상기 분사 디바이스로부터 재료의 액적들을 분사하는 방법에 있어서,
사용자가 소정 범위 내에서 밸브 요소의 속도를 선택할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 사용자에 의해 선택된 속도에 기초하여 상기 사용자로부터의 입력을 수용하는 단계; 및
제1 기간 동안 상기 제1 공기 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 제1 솔레노이드 밸브를 제어하고 제 2 기간 동안 상기 제2 공기 챔버에 공기 압력의 공급을 허용하도록 제2 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 상기 밸브 요소의 속도를 제어하기 위해 상기 입력을 이용하는 단계로서, 상기 제1 기간의 시작에 후속하여 상기 제2 기간이 시작하고 상기 제1 기간의 종료에 후속하여 상기 제2 기간이 종료하는, 상기 입력을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서,
상기 사용자는 상기 재료를 분사하기 위한 최적 밸브 요소 속도를 결정하도록 상이한 밸브 요소 속도들에서 재료들을 분사하기 위해 상기 사용자 인터페이스를 활용하는 방법.