KR102114529B1

KR102114529B1 - 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서

Info

Publication number: KR102114529B1
Application number: KR1020170180853A
Authority: KR
Inventors: 이구환
Original assignee: 이구환
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2020-05-22
Also published as: KR20190078988A

Abstract

본 발명은 노즐 및 태핏구조를 개선하여 노즐과 태핏 사이의 접촉면에서 발생하던 고착물의 형성을 방지하되, 구조가 간단하여 가공이 용이하고 비용을 절감시킨 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서에 관한 것으로, 본체(211)의 상단 중앙에는 유체물질이 수용되는 수용홈(212)이 형성되고 상기 수용홈(212)의 바닥면(214) 중앙에는 테이퍼부(216)가 형성되고 상기 테이퍼부(216)의 중앙에는 유체물질이 토출 분사되는 분사공(217)이 형성되고 상기 수용홈(212)의 측면에는 제1경사면(213)이 형성되고 상기 테이퍼부(216)의 측면에는 제2경사면(215)이 형성되는 노즐(210)과, 선단부(222)가 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단 바닥면(214)에 접촉되도록 위치시키되, 상기 선단부(221)를 곡면 형태로 구성하고, 상기 선단부(221)의 직경(a)이 상기 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 상단 직경(b) 보다는 크고 상기 바닥면(214)의 직경(c) 보다는 작도록 한 태핏(210)을 포함하고, 상기 태핏(220) 선단부(221)와 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단부가 선 접촉을 이루도록 구성한 것이다.

Description

노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서{HIGH-PRECISION DISPENSER WITH IMPROVED CONTACT STRUCTURE OF NOZZLE AND TAPPET}

본 발명은 고정밀 디스펜서(dispenser)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐 및 태핏구조를 개선하여 노즐과 태핏 사이의 접촉면에서 발생하던 고착물의 형성을 방지하되, 구조가 간단하여 가공이 용이하고 비용을 절감시킨 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서에 관한 것이다.

주지한 바와 같은 고정밀 디스펜서는 소정의 유체물질(이하 '유체물질' 이라함)을 노즐을 통해 설정된 양 만큼 정확하게 분사하여 목표물에 도포하는 역할을 수행하는 장치로, 특히 반도체 제조공정 등 정밀한 접합이나 가공에 사용되어진다.

첨부된 도면을 참조하여 종래의 고정밀 디스펜서의 구조를 살펴본다.

도 1에서와 같이 디스펜서는 구동부(10)와, 상기 구동부(10)의 저면에 장착되는 결합부(20)와, 상기 결합부(20)의 하방에 설치되는 노즐부(30)와, 상기 결합부(20)의 측면에 장착되는 실린지부(40)를 포함한다.

또한 상기 구동부(10)의 하단에는 진동(전후진 동작) 운동하는 태핏(50)이 노출되도록 설치되며, 센터링피스(12)와 실링부재(15)를 통해 결합부(20)의 유입공(21)에 상기 태핏(50)이 삽입 장착되도록 구성된다.

또한 상기 결합부(20)는 상기 구동부(10)의 태핏(50)이 삽입되는 유입공(21)과, 저면에 형성되어 노즐부(30)가 장착되는 체결부(23)와, 일측에 형성되어 실린지부(40)가 장착 체결되는 장착공(22)을 포함한다.

또한 상기 결합부(20)는 실린지부(40)를 통해 공급되는 유체물질이 유입공(21)으로 유입되는 내부 구조를 가지게 된다.

상기 노즐부(30)는 상기 결합부(20)의 체결부(23) 내측으로 오링(34)을 통해 삽입되는 가이던스(31)와, 상기 가이던스(31)의 저면에 삽입 장착되는 노즐(32)과, 상기 가이던스(31) 및 노즐(32)을 커버하며 상기 결합부(20)의 체결부(23)에 체결 고정되는 덮개부(33)를 포함한다.

상기 노즐(32)은 도 2에서와 같이 중앙에는 깔때기 형상의 수용부(32a)가 형성되고, 상기 수용부(32a)의 중앙에는 유체물질이 토출 분사되는 분사공(32b)이 형성된다.

이와 같이 구성된 디스펜서의 구동 동작을 살펴본다.

먼저, 구동부(10)를 동작시키기 위하여 소정의 전원(주파수를 가지는 펄스파형)이 내부의 진동수단(11)에 인가되면, 상기 진동수단(11)은 구동하고 이에 연동하여 태핏(50)이 진동하게 된다.

한편, 유체물질이 충전된 실린지부(40)를 결합부(20)의 장착공(22)에 장착한다. 그러면 상기 유체물질이 결합부(20)의 유입공(21)으로 유입되고, 또 태핏(50)이 관통되고 있는 가이던스(31)의 공간부(35)를 통해 노즐(32)의 수용부(32a)에 수용되게 된다.

이때 상기 유체물질은 노즐(32)의 분사공(32b)을 통해 외부로 배출되지는 않는다. 왜냐하면 상기 분사공(32b)의 직경이 매우 미세할 뿐만 아니라 상기 유체물질은 일정한 점탄성(viscoelasticity)을 가지고 있기 때문에 중력에 의해 외부로 유출되지 않게 된다.

이와 같은 상태에서, 전술한 진동수단(11)의 구동에 의해 상기 태핏(50)이 하방으로 순간 이동하여 그 선단부(50a)가 노즐(32) 수용부(32a)의 표면과 접촉하면, 상기 수용부(32a)에 고여 있던 유체물질(A)이 분사공(32b)을 통해 외부로 분사되는 것이다.

그리고 상기 태핏(50)이 상방으로 후퇴하면 분사는 중지된다. 이와 같은 진동 동작을 반복하여 유체물질을 토출 분사하는 것이다.

그런데, 이와 같은 유체물질 분사 동작에 있어서, 시간이 경과할수록 도 3의 (a)에서와 같이 태핏(50)의 선단부(50a)와 노즐(32)의 수용부(32a)가 접촉되는 접촉부(P1)(P2) 주변의 수용부(32a) 표면에는 유체물질 고착물(K1)(K2)이 생성되기 시작한다.

상기 태핏(50)의 선단부(50a)가 노즐의 수용부(32a)에 근접 또는 접촉되는 접촉부(P1)(P2)는 태핏(50)에 의한 강한 충격과 마찰이 발생되는 장소로, 이 접촉부(P1)(P2) 부근에는 일반적으로 고착물이 생성된다.

예를 들어, LED형광체와 같은 유체물질은 가루성분과 액체성분이 혼합된 액체로 구성되는 데, 상기 태핏(50)에 의해 강한 충격(진동 동작) 시에 액체 성분은 태핏 선단부(50a)와 수용부(32a) 사이를 대부분 빠져나가지만 미량의 가루성분은 남아 있게 되며, 이러한 가루성분이 쌓이고 쌓이면서 고착물(일명: 떡짐 현상)을 형성하게 되는 것이다

시간이 경과하면서 상기 고착물(K1)(K2)은 점점 더 성장하여 도 3의 (b)와 같은 형태로 발전하며, 통상 태핏과 노즐 접촉부(P1)(P2)를 기준으로 수용부의 상부측으로 고착물(K1)이 더 크게 성장한다.

즉 제1고착물(K1)이 제2고착물(K2) 보다 더 크게 성장하며, 결과적으로 상기 고착물(K1)(K2)은 일정한 막을 형성하게 되어 유체물질이 수용부(32a) 내부로 원활하게 공급되는 것을 방해하게 된다.

이는 정량의 유체물질이 수용부(32a) 내부에 제때에 충전되지 않아 분사량이 적어지고 디스펜싱 품질의 저하를 초래하게 되었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로 본 출원인의 특허등록 10-1703730이 개시된다.

상기 특허등록 10-1703730은 도 3에서와 같이 노즐(110) 바닥부(113)에 요홈부(115)를 형성하고, 태핏(120)은 선단부(121)가 상기 노즐(110)의 바닥부(113)와 접촉되도록 구성하되, 상기 선단부(121)의 단면적이 바닥부(113)의 단면적 보다는 크도록 구성하고, 선단부(121)의 내측으로 오목부(121a)를 형성하여 구성된다.

이와 같은 노즐(110) 및 태핏(120)의 구조를 개선함으로써, 태핏(120)의 선단부(121)와 노즐 바닥부(113)의 접촉에 의해 생성되는 고착물은 대부분 오목부(121a) 또는 요홈부(115) 내부에서 생성되어 유체물질의 흐름을 방해하지 않게 됨으로써 디스펜서는 고착물(J1~J3)의 성장에도 불구하고 고품질의 디스펜싱이 가능하게 되었다.

그러나 상기 기술은 태핏(120) 선단부에 오목부(121a)를 가공하는 것, 노즐(110) 바닥면에 요홈부(115)를 가공하는 것이 초소형 정밀 분야인 디스펜서 가공분야에서는 매우 난해하고 구조의 복잡으로 비용이 상승되는 문제점이 돌출되었다.

특허등록 10-1703730, 특허등록공보 10-1190939, 특허등록공보 10-1165557, 특허등록공보 10-1175284, 공개특허공보 10-2013-0076581

본 발명은 상기한 배경 하에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 노즐 및 태핏구조를 개선하여 노즐과 태핏 사이의 접촉면에서 발생하던 고착물의 형성을 방지하되, 구조가 간단하여 가공이 용이하고 비용을 절감시킨 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동부와, 상기 구동부의 저면에 장착되는 결합부와, 상기 결합부의 하방에 설치되는 노즐부와, 상기 결합부의 측면에 장착되는 실린지부를 포함하고, 상기 구동부의 하단에는 진동 운동하는 태핏이 노출되도록 설치되어 상기 결합부를 통해 노즐부로 삽입 장착되며, 상기 노즐부의 저면에는 노즐이 장착되는 고정밀 디스펜서에 적용되는 것으로, 상기 노즐은, 본체의 상단 중앙에는 유체물질이 수용되는 수용홈이 형성되고 상기 수용홈의 바닥면 중앙에는 테이퍼부가 형성되고 상기 테이퍼부의 중앙에는 유체물질이 토출 분사되는 분사공이 형성되고 상기 수용홈의 측면에는 제1경사면이 형성되고 상기 테이퍼부의 측면에는 제2경사면이 형성되며; 상기 태핏은, 선단부가 상기 노즐 테이퍼부의 상단 바닥면에 접촉되도록 위치시키되, 상기 선단부를 곡면 형태로 구성하고, 상기 선단부(221)의 직경이 상기 노즐의 테이퍼부의 상단 직경보다는 크고 상기 바닥면의 직경 보다는 작도록 구성하여 상기 태핏 선단부와 상기 노즐 테이퍼부의 상단부가 선 접촉을 이루도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르자면 상기 테이퍼부의 제2경사면과 바닥면이 이루는 각도는 90° 내지 150° 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르자면 상기 노즐 테이퍼부의 제2경사면의 상단에 요홈부를 더 형성하여 된 것 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 노즐 및 태핏구조를 개선하여 노즐과 태핏 사이의 접촉면에서 발생하던 고착물의 형성을 방지하되, 구조가 간단하여 가공이 용이하고 비용을 절감시킨 장점을 제공한다.

도 1은 종래의 디스펜서 장치의 구성도,
도 2(a)(b)는 상기 도 1의 노즐부 확대 단면도 및 태핏과 노즐의 동작 구성도,
도 3은 종래의 다른 노즐부의 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노즐 및 태핏 구조의 사시도,
도 5는 상기 도 4의 노즐 및 태핏의 결합 단면도,
도 6는 상기 도 4의 동작 구성도,
도 7은 상기 도 4의 태핏과 노즐이 접촉된 접면을 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 및 태핏의 결합 단면도,
도 9는 상기 도 8의 동작 구성도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들은 보다 상세히 설명한다.

우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노즐 및 태핏 구조의 사시도, 도 5는 상기 도 4의 노즐 및 태핏의 결합 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 고정밀 디스펜서는,

전술한 바와 같은 구동부(10)와, 상기 구동부(10)의 저면에 장착되는 결합부(20)와, 상기 결합부(20)의 하방에 설치되는 노즐부(30)와, 상기 결합부(20)의 측면에 장착되는 실린지부(40)를 포함하고, 상기 구동부(10)의 하단에는 진동 운동하는 태핏(220)이 노출되도록 설치되어 상기 결합부(20)를 통해 노즐부(30)로 삽입 장착되며, 상기 노즐부(30)의 저면에는 노즐(210)이 장착되는 고정밀 디스펜서에 적용되는 것으로,

상기 노즐(210)은,

본체(211)의 상단 중앙에는 유체물질이 수용되는 수용홈(212)이 형성되고 상기 수용홈(212)의 바닥면(214) 중앙에는 테이퍼부(216)가 형성되고 상기 테이퍼부(216)의 중앙에는 유체물질이 토출 분사되는 분사공(217)이 형성되도록 구성된다.

또한 상기 수용홈(212)의 측면은 유체물질의 인입이 용이하도록 경사지게 형성한 제1경사면(213)이 형성되고, 상기 테이퍼부(216)에도 유체물질의 인입이 용이하도록 경사지게 형성한 제2경사면(215)이 형성된다.

또한 상기 테이퍼부(216)의 제2경사면(215)과 바닥면(214)이 이루는 각도(θ)는 90° 내지 150°로 형성한다.

상기 태핏(220)은,

선단부(222)가 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단 바닥면(214)에 접촉되도록 위치시키되, 상기 선단부(221)를 곡면 형태로 구성하고,

상기 선단부(221)의 직경(a)이 상기 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 상단 직경(b) 보다는 크고 상기 바닥면(214)의 직경(c) 보다는 작도록 구성하여, 상기 태핏(220) 선단부(221)와 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단부가 선 접촉을 이루도록 구성한다.

이와 같은 구조는 상기 태핏(220)이 도 6에서와 같이 하방으로 내려와서 노즐(210)의 테이퍼부(216)에 상단에 접촉되면, 상기 태핏(220)의 선단부(221)에 형성되는 원형의 제1접선(L1)과 상기 테이퍼부(216)의 상단에 형성되는 원형의 제2접선(L2)이 서로 접촉되는 데, 상기 제1접선(L1)과 제2접선(L2)은 도 7에서와 같이 일치되며 상기 태핏(220)의 선단부(221)의 직경(a) 내측으로 위치하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따르자면 상기 태핏(220)이 하강하여 노즐(210)의 바닥면(214)에 접촉될 때, 상기 태핏(220)의 선단부(221)와 노즐(210)의 테이퍼부(216)가 원형의 제1접선(L1) 및 제2접선(L2)과 같이 선 접촉을 이루게 되어, 도 6에서와 같이 태핏(220)이 분사동작을 위하여 하강하였을 때 유체물질이 상기 태핏(210) 선단부(22)의 제1접선(L1) 및 테이퍼부(216)의 제2접선(L2)을 기준으로 P1 및 P2방향으로 양분되면서 튀어나감으로서 상기 디스펜서 구동에 따른 태핏(220)의 작동 시 유체물질의 가루성분이 떡짐현상으로 노즐 부위에 고착되지 않게 된다.

즉 종래에는 태핏과 노즐 접촉부위가 면 접촉 되어 발생되던 유체물질 떡짐 현상을 선 접촉으로 개선한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체 동작 및 작용을 설명한다.

먼저, 디스펜서의 구동으로 실린지부(40)로부터 제공된 유체물질이 태핏(220)의 주위를 통해 노즐(210)의 수용홈(212)에 유입되면, 유입된 유체물질은 다시 테이퍼부(216)에 충전되어지나, 유체물질의 특성 상 분사공(217)을 통해 외부로 흘러내리지는 않게 되며, 분사 동작 대기상태가 된다.

이때 분사 동작을 위하여 상기 태핏(220)이 전진 동작하면, 선단부(221)가 하강하여 도 6에서와 같이 노즐(210) 바닥면(214)의 테이퍼부(216) 상단에 접촉하게 된다.

이때 상기 수용홈(212)에 고여 있던 유체물질은 일정량 테이퍼부(216) 및 분사공(217)을 통해 외부로 토출된다.

이러한 분사동작 후, 상기 태핏(220)이 후퇴하면 다시 유체물질이 수용홈(212) 및 테이퍼부(216) 내부로 신속하게 유입 충전되고, 다시 분사동작을 수행하게 된다.

이러한 분사동작에 있어서, 상기 태핏(120)의 선단부(221)는 곡면으로, 이 곡면의 선단부(221)와 노즐(210) 테이퍼부(126) 상단부는 서로 선 접촉함으로써, 이 선 접촉에 의해 형성되는 태핏(220)의 선단부(21)의 제1접선(L1)과 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 제2접선(L2)을 기준으로 P1 및 P2 방향으로 양분되면서 튀어나감으로서 노즐(210)의 테이퍼부(216) 또는 바닥면(214)에 유체물질의 가루성분이 떡 지는 현상, 즉 고착물이 발생하지 않게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 및 태핏의 결합 단면도이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 제2경사면(215)의 상단에 요홈부(215a)를 더 형성하여 된 것이다.

상기 요홈부(215a)의 형성은 상기 제2경사면(215)과 바닥면(214)이 이루는 각도(θ)를 더욱 작게 하여 도 9에서와 같이 태핏(220)의 선단부(221)와 노즐(210) 테이퍼부(216)의 접촉 시 유체물질이 태핏(220)의 선단부(21)의 제1접선(L1)과 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 제2접선(L2)을 기준으로 P1 및 P2 방향으로 양분되면서 튀어나갈 때, 테이퍼부(116) 내부의 공간을 더욱 확보하여 주어 유체물질 내부에 포함된 가루성분이 원활하게 빠져나갈 수 있도록 함으로써 노즐(210)의 테이퍼부(216) 또는 바닥면(214)에 고착물이 발생되지 않도록 한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 노즐 및 태핏구조를 개선하여 노즐과 태핏 사이의 접촉면에서 발생하던 고착물의 형성을 방지하되, 구조가 간단하여 가공이 용이하고 비용을 절감시킨 장점을 제공하게 되는 것이다.

10: 구동부 20: 결합부
30: 노즐부 40: 실린지부
210: 노즐 211: 본체
212: 수용홈 213: 제1경사면
214: 바닥면 215: 제2경사면
216: 테이퍼부 217: 분사공
220: 태핏 221: 선단부
215a: 요홈부

Claims

구동부(10)와, 상기 구동부(10)의 저면에 장착되는 결합부(20)와, 상기 결합부(20)의 하방에 설치되는 노즐부(30)와, 상기 결합부(20)의 측면에 장착되는 실린지부(40)를 포함하고, 상기 구동부(10)의 하단에는 진동 운동하는 태핏(220)이 노출되도록 설치되어 상기 결합부(20)를 통해 노즐부(30)로 삽입 장착되며, 상기 노즐부(30)의 저면에는 노즐(210)이 장착되는 고정밀 디스펜서에 적용되는 것으로,
상기 노즐(210)은,
본체(211)의 상단 중앙에는 유체물질이 수용되는 수용홈(212)이 형성되고, 상기 수용홈(212)의 바닥면(214)은 평편하게 구성하되 중앙에는 테이퍼부(216)가 형성되고, 상기 테이퍼부(216)의 중앙에는 유체물질이 토출 분사되는 분사공(217)이 형성되고 상기 수용홈(212)의 측면에는 제1경사면(213)이 형성되고 상기 테이퍼부(216)의 측면에는 제2경사면(215)이 형성되며;
상기 태핏(220)은,
선단부(221)가 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단 바닥면(214)에 접촉되도록 위치시키되, 상기 선단부(221)를 볼록한 곡면 형태로 구성하고,
상기 선단부(221)의 직경(a)이 상기 노즐(210)의 테이퍼부(216)의 상단 직경(b) 보다는 크고 상기 바닥면(214)의 직경(c) 보다는 작도록 구성하여,
상기 태핏(220) 선단부(221)의 볼록한 부분과 상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 상단 테두리부가 선 접촉을 이루도록 구성하고,
상기 테이퍼부(216)의 제2경사면(215)과 바닥면(214)이 이루는 각도(θ)는 90° 내지 150°인 것을 특징으로 하는 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 노즐(210) 테이퍼부(216)의 제2경사면(215)의 상단에 요홈부(215a)를 더 형성하여 된 것 특징으로 하는 노즐 및 태핏 접촉 구조를 개선한 고정밀 디스펜서.