KR20080068645A - 파라미터 모니터링을 갖는 점성 물질 분배 시스템들 및이러한 시스템들을 동작하는 방법 - Google Patents

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호라티오 쿠인원스
토마스 라페를 라틀렛지
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에릭 피스케
마크 메이어
크리스 기우스티
리앙 팡
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노드슨 코포레이션
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Abstract

점성 물질(48)을 분배 또는 분사하는 시스템들(10) 및 방법들이 제공된다. 시스템들(10)은 전자 제어기(24) 및 전자 제어기(24)와 동작 가능하게 결합된 분사 분배기(60)를 포함한다. 시스템들(10)은 시스템 분배 파라미터를 감지하고, 시스템 동작을 제어하기 위해 전자 제어기(24)에 감지된 파라미터들을 나타내는 출력 신호를 전달하는 적어도 하나의 센서(110,112,114)를 더 포함한다. 기학적으로 액추에이트된 분사 분배기들에서, 센서(110)는 기학적 액추에이터의 공기 공동(66)에서 유체 압력을 감지할 수 있다. 이동가능한 봉침 밸브를 갖는 분배기들(60)에서, 센서(114)는 봉침 샤프트(68)의 변위를 감지할 수 있다. 다른 분사 분배기들(60)에서, 센서(112)는 분사 분배기(60)의 진동을 감지할 수 있다.
분사 분배기, 변위, 봉침, 샤프트, 점성 물질

Description

파라미터 모니터링을 갖는 점성 물질 분배 시스템들 및 이러한 시스템들을 동작하는 방법{Viscous material dispensing systems with parameter monitoring and methods of operating such systems}
본 발명은 일반적으로 점성 물질들을 분배하는 설비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 기판을 접촉시키지 않고 기판 상에 점성 물질을 분배하는 점성 물질 분배 시스템들에 관한 것이다.
비접촉 점성 물질 분배기들은 종종, 기판 상에, 점성 물질들, 즉 50 센티포이즈(centipoise)를 초과하는 점성을 갖는 것들의 미세 양들을 적용하는데 사용된다. 예를 들어, 비접촉 점성 물질 분배기들은 PCB(printed circuit boards)와 같은 전자 기판들 상에 다양한 점성 물질들을 적용하는데 사용된다. 전자 기판들에 인가되는 점성 물질들은 예로써, 일반적인 목적의 부착제들, 솔더 페이스트(solder paste), 솔더 플럭스(solder flux), 열 그리스(thermal grease), 리드 실런트(lid sealant), 오일, 인캡슐런트들(encapsulants), 포팅 성분들(potting compounds), 에폭시들(epoxies), 다이 부착 유체들(die attach fluids), 실리콘들, RTV, 및 시아노아크릴레이트들(cyanoacrylates)을 포함하지만 그에 제한되지 않는다.
기판 상에 비접촉 분배기로부터 점성 물질들을 분배하는 특정 응용들이 많 다. 반도체 패키지 어셈블리에서, 다른 사용예들 중에서, 언더필링(underfilling), 볼 그리드 어레이들(ball grid arrays)에서의 솔더 볼 강화(solder ball reinforcement), 댐 및 필 동작들(dam and fill operations), 칩 인캡슐레이션(chip encapsulation), 언더필링 칩 스케일 패키지들(underfilling chip scale packages), 동공 필 분배(cavity fill dispensing), 다이 부탁 분배, 리드 실 분배(lid seal dispensing), 비흐름 언더필링(no flow underfilling), 플럭스 분사(flux jetting), 및 분배 열 성분들을 위한 응용들이 존재한다. 표면-탑재 기술들(SMT: surface-mount technology) PCB 제품을 위해, 표면-탑제 부착제들, 솔더 페이스트, 도전성 부착제들, 및 솔더 마스크 물질들은 선택적인 플럭스 분사뿐만 아니라, 비접촉 분배기들로부터 분배될 수 있다. 등각 코팅들(conformal coatings)은 또한, 비접촉 분배기를 선택적으로 사용하여 인가될 수 있다. 일반적으로, 경화된 점성 물질들은 습기, 곰팡이들, 먼지, 부식, 및 마멸과 같은 환경적인 스트레스들로부터 유래하는 유해물로부터 PCB들 및 그 위에 탑재된 디바이스들을 보호한다. 경화된 점성 물질들은 또한, 특정한 코팅되지 않은 영역들 상에서 전기 및/도는 열 도전 특성들을 유지할 수 있다. 디스크 드라이브 산업, 의학 전자기기용 생명과학 응용들, 및 본딩(bonding), 실링(sealing), 포밍 개스킷들(forming gaskets), 페인팅(painting), 및 윤활(lubrication)을 위한 일반적인 산업상의 응용들이 존재한다.
수신 기판에 대해여 분배기를 이동시키는 로봇 시스템 상에 탑재된 비접촉 점성 물질 분배기를 포함하는 자동화된 시스템들이 공지되어 있다. 기판들은 물질 핸들러(material handler)로부터 공급되고, 점성 물질 분배기에 매우 빠르게 이송된다. 상기 시스템은 각 기판 상의 타깃된 위치들에 점성 물질 분배기로부터 재생산가능하게 점성 물질의 양들(amounts)을 정확하게 분배하도록 설비된다.
고품질 점성 물질 분배 프로세스를 제공하기 위해 여러 가지 변수들이 제어될 수 있다. 분배된 웨이트(weight) 또는 도크 사이즈(dot size)에 영향을 미치는 것으로 알려진 파라미터들 중에서, 점성 물질의 공급 압력, 점성 유체의 온도, 분배기 내의 분배 밸브의 온-타임(on-time), 분배 밸브 내의 봉침 밸브의 스트로크(stroke) 및 프리로드(preload), 및 분배 밸브에 공급된 공기 압력이 있다. 분배된 도크 사이즈에 대한 일치성을 확립 및 유지하는 중요성을 이해하는데 있어, 종래 시스템들은 점성 물질의 온도를 모니터링할 수 있고, 온도가 세트 포인트(set point)로부터 벗어나는 경우, 수정을 행한다. 하지만, 종래 시스템들은 비록 짧은 기간 동안만이지만, 일정하게 변하는 분배 밸브에 공급된 공기압과 같은, 영향을 미치는 나머지 파라미터들을 모니터하지 않으며; 이러한 변경들의 축적 효과는 분배된 도트 사이즈에서의 검출가능한 변경을 야기할 수 있다. 결국, 종래 점성 물질 분배 시스템들의 단점은, 이들 시스템들이 점성 물질의 온도 이외에 분배 파라미터의 변경을 검출하고 보상할 수 없다는 점이다.
그러므로, 분배된 점성 물질의 온도 이외에, 시스템의 동작 파라미터의 변경들을 검출할 수 있고, 이들 검출된 동작 파라미터 변경들을 추적 및/또는 그에 응답하는 개선된 컴퓨터 제어된 점성 유체 분배 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 한 특징은 동작 제어를 위한 전자 제어기와 결합된 분사 분배기를 포함하는 점성 물질을 분사하는 시스템이다. 분사 분배기는 배출구 및 이동가능한 샤프트(shaft)를 갖춘 액추에이터를 갖는다. 분사 분배기는 액추에이터로 하여금 배출구로부터 점성 물질의 양을 분사하게 하는 전자 제어기의 제어 하에서 동작한다. 상기 시스템은 이동가능한 샤프트의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 변위 센서를 더 포함한다.
본 발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 또 다른 특징은 동작 제어를 위한 전자 제어기와 결합된 분사 분배기를 포함하는 점성 물질을 분사하는 시스템이다. 분사 분배기는 공기 실린더 및 공기 실린더에 배치된 공기 피스톤을 갖춘 액추에이터를 포함한다. 분사 분배기는 액추에이터로 하여금 분사 분배기의 배출구로부터 점성 물질의 양을 분사하게 하는 전자 제어기의 제어 하에서 동작한다. 상기 시스템은 공기 실린더 내부의 유체 압력을 감지하고, 공기 실린더 내에서 공기 피스톤이 이동함에 따라 변할 수 있는 감지된 유체 압력을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 압력 센서를 더 포함한다.
본 발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 또 다른 특징은 동작 제어를 위한 전자 제어기와 결합된 분사 분배기를 포함하는 점성 물질을 분사하는 시스템이다. 분사 분배기는 분사 분배기의 액추에이터로 하여금 분사 분배기의 배출구로부터 점성 물질의 양을 분사하게 하는 전자 제어기의 제어 하에서 동작한다. 상기 시스템은 동작 동안 분사 분배기의 진동을 감지하도록 구성된 진동 센서를 더 포함한다.
본 발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 또 다른 특징은 공기 실린더와 공기 실린더 내에서 이동가능한 공기 피스톤을 갖춘 액추에이터를 갖는 분사 분배기 및 분사 분배기와 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법이다. 분사 시스템은 분사 분배기의 배출구로부터 점성 물질을 분사하기 위해 제어 성분의 제어 하에서 액추에이터를 동작시킨다. 상기 방법은 압축 유체를, 공기 실린더에 대하여 공기 피스톤을 이동시키는데 효과적인 공기 실린더에 공급하는 단계, 공기 실린더 내에서 공기 피스톤이 이동함에 따라 공기 실린더 내의 유체 압력을 감지하는 단계, 및 감지된 유체 압력을 제어 성분에 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 또 다른 특징은 이동가능한 샤프트를 갖춘 분사 분배기 및 분사 분배기와 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법이다. 상기 방법은 분사 분배기 내의 이동가능한 샤프트를 이동시키는 단계, 움직임 동안 이동가능한 샤프트의 변위를 검출하는 단계, 및 감지된 변위를 제어 성분에 전달하는 단계를 포함한다.
발명의 원리들 및 설명되는 실시예들에 따라, 본 발명의 또 다른 특징은 적어도 하나의 이동가능한 성분을 갖춘 분사 분배기 및 분사 분배기에 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법이다. 상기 방법은 분사 분배기의 적어도 이동가능한 성분을 이동시키는 단계, 적어도 하나의 이동가능한 성분의 움직임으로부터 야기되는 분사 분배기의 진동을 검출하는 단계, 및 감지된 진동을 제어 성분에 전달하는 단계를 포함한다.
이롭게는, 본 발명의 센서들은 진보적인 모니터링된 동작 파라미터로서 분사 분배기의 온도 또는 분배된 점성 물질의 온도의 표시(indication)를 제공하지 않는다. 하지만, 본 발명의 점성 물질 분사 시스템들은 또한, 분배된 점성 물질 또는 분사 분배기의 온도를 모니터링할 수 있다. 그러한 상황에서, 온도에 부가하여 동작 파라미터는 본 발명의 원리들에 따라 모니터링된다. 본 발명의 점성 물질 분사 시스템들은 이롭게는, 분배된 점성 물질의 온도 이외에, 시스템의 동작 파라미터의 변경을 검출하고, 이들 검출된 동작 파라미터 변경들을 추적 및/또는 그에 응답한다.
본 발명의 여러 가지 이익들 및 장점들은 도면과 연계하여 취해진 이하의 상세한 설명 동안 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 점성 물질 분사 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 점성 물질 분사 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 1 및 도 2의 점성 물질 분사 시스템에서 유체 압력 센서 및 변위 센서의 사용으로부터 유도된 정보를 보여주는 개략적인 흐름도.
도 4는 도 1 및 도 2의 점성 물질 분사 시스템의 동작 동안 감지된 분배 파라미터들에 대한 참조 표준(reference standard)을 확립하는 과정의 실시예를 일반적으로 예시하는 흐름도.
도 5는 분배 파라미터들을 모니터링하는 동안, 도 1 및 도 2의 점성 물질 분사 시스템을 동작시키는 과정의 실시예를 일반적으로 예시하는 흐름도.
도 6은 진동 참조 기준으로 동작하는, 도 1 및 도 2의 점성 물질 분사 시스템을 셋업하는 과정의 실시예를 일반적으로 예시하는 흐름도.
도 7은 드롭렛 생성기(droplet generator)의 성능을 모니터링하기 위해 진동 센서를 사용하는 생산 운영 동안 도 1 및 도 2의 점성 물질 분사 시스템을 동작시키는 과정의 실시예를 일반적으로 예시하는 흐름도.
도 1 및 도 2를 참조하면, 점성 물질 분사 시스템(10)은 패널들에 의해 부분적으로 커버되는 상호접속된 수평 및 수직 빔들의 프레임워크(framework)로 구성된 캐비닛(cabinet:11)을 포함한다. 분사 시스템(10)은 예컨대, 부착제, 에폭시, 솔더 등의 점성 물질의 양을 분배하기 위해 점성 물질 드롭렛 생성기(12)를 포함한다. 점성 물질 드롭렛 생성기(12)는 X 축 드라이브(drive) 메커니즘(15) 상에 실장되고, 캐비닛(11)에 의해 지원되는 X-Y 위치기(14)에 매달린다. X-Y 위치기(14)는 공지된 방식으로 독립적으로 제어가능한 축 드라이브들(axis drives:16)의 쌍에 의해 동작된다. X-Y 위치기(14)와 Z 축 드라이브 메커니즘(15)은 드롭렛 생성기(12)에 대한 모션에 대해 3개의 실질적인 수직축들을 제공한다.
축 드라이브들(16)은 PCB와 같은, 기판(18)의 표면 위에서 드롭렛 생성기(12)를 빠르게 이동시킬 수 있다. 축 드라이브들(16)은 각각 모션(20,21,22)의 X,Y,Z 축들을 제공하기 위해, 모터들 및 드라이브 회로와 같은, Z 축 드라이브 메 커니즘 및 X-Y 위치기(14)의 전자-기계적인 성분들(electro-mechanical components)을 포함한다. 비록, 드롭렛 생성기(12)가 기판(18) 위의 다른 다양한 높이들로부터 점성 물질을 분배하거나 또는 기판(18) 상에 탑재된 성분들을 클리어(clear)하기 위해 Z 축 드라이브 메커니즘(15)을 사용하여 상승 및 하강될 수 있지만, 드롭렛 생성기(12)는 일반적으로, 단일의 고정된 높이로부터 점성 물질의 드롭렛들을 분사한다. 분사 시스템(10)은 예컨대, Asymtek(Carlsbad, California)로부터 상업적으로 이용가능한 타입으로 이뤄질 수 있다.
컴퓨터(24)는 시스템(10)에 대한 전체 제어를 제공하기 위해 캐비닛(11)의 하부에 탑재된다. 컴퓨터(24)는 프로그램가능한 논리 제어기("PLC") 또는, 메모리(25)에 저장된 소프트웨어를 수행하고, 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 여기에서 설명되는 기능들을 수행할 수 있는 또 다른 마이크로프로세서 기반의 제어기일 수 있다. 컴퓨터(24)는 오퍼레이터로부터 명령들 또는 입력을 받아들이고, 컴퓨터(24)의 데이터 처리 유닛에 입력을 전송할 수 있는, 알파벳 키보드 및/또는 포인팅 디바이스와 같은, 적절한 사용자 인터페이스(도시되지 않음)를 갖는다. 컴퓨터(24)는 비디오 디스플레이(26) 상에서 적절한 그래픽 포맷으로 오퍼레이터에 정보를 디스플레이한다. 컴퓨터(24)에는, 적절한 생산 어셈블리 라인들에서 사용되는 다른 자동화된 설비의 대부분의 타입과 호환가능한, 표준 RS-232 및 SMEMA CIM 통신 버스들(28)이 제공될 수 있다.
캐비닛(11)에 탑재될 수 있는 제어 패널(30)은 예컨대, 셋업, 캘리브레이션, 및 점성 물질 로딩 동안, 임의의 기능들의 수동적인 시작을 위해 다수의 푸쉬 버튼 들을 포함한다. 제어 패널(30)은 봉침 변위, 봉침 밸브에 대한 공기압, 검출된 진동 등에서의 불규칙성 또는 비정상과 같은 알람 상태가 존재함을 오퍼레이터에게 디스플레이하는 알람 표시기(35)를 더 포함할 수 있다. 대안으로, 디스플레이(26)는 알람 표시기(35) 대신에 또는 알람 표시기(35)에 부가하여, 알람 표시기(35)를 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 비록, 알람 표시기(35)가 컴퓨터(24)와 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 알람 표시기(35)가 컴퓨터(24)에 독립적이라는 것에 제한되지 않는다. 알람 표시기 대신에, 시스템(10)은 알람 상태에 응답하여, 하나 이상의 시스템(10)의 성분들에 전력을 제거하는 것 또는 킬 스위치(kill switch)를 포함할 수 있다.
컴퓨터 및 축 드라이브들(16)과 전기적으로 결합된 모션 제어기(32)는 드롭렛 생성기(12)와 수반되는 비디오 카메라와 광 링 어셈블리(light ring assembly:34)의 3차원 움직임을 제어한다. 모션 제어기(32)는 축 드라이브들(16) 각각과 전기적으로 전달하고, 공지된 방식으로 각각의 X,Y,Z 축 모터들에 대해 개별적인 축 드라이브들(16)의 드라이브 회로들을 분리시키기 위해, 컴퓨터(24)의 지시 하에서, 명령 신호들을 제공한다. 컴퓨터(24)는 통상적으로, 일련의 기판들(18)에 대해 반복되는 스크립트된 방식(scripted manner)으로 축 드라이브들(16)을 이용시키도록 모션 제어기(32)에 지시한다.
비디오 카메라 및 광 링 어셈블리(34)는 도트들을 검사하고, 기판(18) 상에 참조 기준점들을 찾기 위해 X,Y,Z 축들(20,21,22) 중에서 동시 모션을 위해 드롭렛 생성기(12)에 접속된다. 비디오 카메라 및 광 링 어셈블리(34)는 미국특허 제 5,052,338호에 설명된 타입으로 이뤄질 수 있고, 그 내용은 참조문헌으로써 전체가 여기에 포함되어 있다. 카메라 및 광 링 어셈블리(16)는 기판(18)의 상부 표면(37)을 조명하기 위한 광 링에 전력을 공급하는 비전 회로(vision circuit:36)와 전기적으로 결합된다. 비전 회로(36)는 또한, 분사 동작들 동안 사용하기 위해 컴퓨터(24)에 충전 결합된 디바이스(charge coupled device)일 수 있는 어셈블리(34) 내의 비디오 카메라로부터 이미지들을 수신 및 전송한다.
점성 물질의 양들을 수신하는 기판들(18)은 컨베이어(38)에 의해 드롭렛 생성기(12) 바로 아래에 수평으로 이송된다. 종래 디자인으로 된 컨베이어(38)는 서로 다른 치수들의 기판들(18)을 받아들이도록 조정될 수 있는 폭을 갖는다. 컨베이어(38)는 또한, 기학적으로 동작된 리프트 및 로크 메커니즘들(pneumatically operated lift and lock mechanisms)(도시되지 않음)을 포함한다. 컨베이어(38)는 도 2에서 수평의 단일 방향 화살표(40)에 의해 나타내지는 바와 같이, 드롭렛 생성기(12) 근방의 원하는 위치로 각각의 기판(18)을 이동시킨다.
도 1 및 도 2를 연속으로 참조하면, 컨베이어 제어기(42)는 기판 컨베이어(38)에 접속된다. 컨베이어 제어기(42)는 컨베이어(38)의 리프트 및 로크와 폭 조정을 제어하기 위해, 컴퓨터(24)의 지시 하에서, 모션 제어기(32)와 컨베이어(38) 사이의 인터페이스를 제공한다. 컨베이어 제어기(42)는 또한, 점성 물질 응용 프로세서 동안 시스템(10)을 통해 기판들(18)의 전송을 제어한다.
기판 히터(44)는 기판(18)을 가열하고, 기판들(18)이 시스템(10)을 통해 전달됨에 따라 점성 물질의 요구된 온도 프로파일(temperature profile)을 유지하기 위해 공지된 방식으로 동작한다. 기판 히터(44)는 공지된 방식으로 히터 제어기(46)에 의해 동작된다. 노즐 프라이밍 스테이션(nozzle priming station:45)은 또한, 점성 물질로 드롭렛 생성기(12)를 프라이밍하도록 제공될 수 있다.
드롭렛 생성기(12)는 기판(18)의 상부 표면(37) 아래쪽으로 점성 물질의 양들(48) 또는 드롭렛들을 분사한다. 상부 표면(37)에 충격을 주는 점성 물질 양들(48)은 점성 물질 도트들(50)로서 기판(18) 상에 인가된다. 기판(18)은, 빠르게 미세한 점성 물질 양들(48)을 분사하고, 기판(18) 상의 타깃 위치들에서 점성 물질 도트들(50)을 형성하도록 정확한 배치를 갖는, 표면 마운팅된 성분들(surface-mounted components)을 전달하는 타입으로 이뤄질 수 있다. 드롭렛 생성기(12)는 분사된 양들(48)의 후속물이 기판(18)의 상부 표면(37) 상에 점성 물질 도트들의 라인(52)을 형성하도록 동작될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "분사"은 점성 물질 양들(48) 및 도트들(50) 또는 라인들(52)을 형성하는 프로세서이다.
캘리브레이션 스테이션(54)은 캘리브레이션 목적으로, 분배된 양들(48)의 웨이트 또는 사이즈를 정확하게 제어하는 도트 사이즈 캘리브레이션과, 작동 중, 즉 드롭렛 생성기(12)가 기판(18)에 대하여 이동하는 동안 분배되는 점성 물질 양들(48)을 정확하게 찾기 위한 도트 배치 캘리브레이션을 제공하는데 사용된다. 또한, 캘리브레이션 스테이션(54)은 현재 물질 분배 특성들, 즉 양들(48)이 분배되는 레이트(rate) 및 예컨대 라인(52)에서 도트들(50)의 패턴으로 분배될 점성 물질의 요구된 전체 볼륨의 함수로서 드롭렛 생성기(12)의 속도를 정확하게 제어하기 위한 물질 볼륨 캘리브레이션(material volume calibration)을 제공하기 위해 사용된다. 캘리브레이션 스테이션(54)은 정지 작업 표면 또는 테이블(stationary work surface or table:56) 및 측정 디바이스 예컨대, 웨이 스케일(weigh scale:58)을 포함한다. 컴퓨터(24)와 전기적으로 결합된 웨이 스케일(58)은 본 실시예에서 스케일(58)에 의해 웨이된 물질의 웨이트(weight)인 분배된 점성 물질의 크기 관련 물리적인 특성을 나타내는 컴퓨터(24)에 피드백 신호를 공급한다. 컴퓨터(24)는 물질의 웨이트를, 앞에서 결정된 특정한 값 예컨대, 컴퓨터 메모리(25)에 저장된 점성 물질 웨이트 세트 포인트 값과 비교한다. 다른 타입들의 디바이스들은 도트들(50) 또는 라인(52)에서 분배된 물질의 볼륨, 치수, 면적을 측정하기 위해 웨이 스케일(58)로 교체될 수 있다.
드롭렛 생성기(12)가 상이한 디자인들을 사용하여 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명되는 특정한 실시예들은 본 발명의 예시하는 것이며, 제한하는 것이 아니다. 드롭렛 생성기(12)는 점성 물질의 미세 량들을 분사하기 위해 특별히 설계된 비접촉 분배기인 분사 분배기(60)를 포함한다. 분배기(60)는 공기 실린더(66)에 배치된 공기 피스톤(64) 및 공기 피스톤(68)에서 물질 챔버(70)로 연장하는 하부 로드(lower rod) 또는 샤프트(68)를 포함하는 액추에이터 또는 봉침 밸브(62)를 포함한다. 샤프트(68)의 말단 하부 엔드(distal lower end:72)는 리턴 스트링(return spring:76)에 의해 밸브 시트(74)와 접촉하여 바이어스된다. 접촉할 때, 하부 엔드(72)는 밸브 시트에 밀봉을 제공하도록 기학상으로 폐쇄된다. 그러므로, 봉침 밸브(62)는 밸브 시트(74)에 대해 접촉 및 견디는 하부 엔드(72)에 의해 폐쇄되고, 봉침 밸브(62)는 밸브 시트(62)로부터 이격하여 하부 엔드(72)를 이동시킴으로써 개방되고, 그에 의해, 하부 엔드(72)와 밸브 시트(62) 사이의 고리모양 갭(annular gap)을 통해 점성 물질의 하방 흐름을 허용한다.
공기 피스톤(64)으로부터 상부로 연장하여, 상부 로드(upper rod:78)는 마이크로미터(82)의 스크류(80)의 엔드 상에 정의된 스톱 표면(stop surface) 근처에 배치된 말단 상부 엔드를 갖는다. 마이크로 미터 스크류(80)를 조정하여, 공기 피스톤(64)의 스트로크의 상부 제한을 변경하고, 그에 따라, 샤프트(68)의 스트로크의 상부 제한을 변경한다. 더욱이, 마이크로미터 스크류(80)의 조정은 또한, 봉침 밸브(62)에 대한 프리로딩을 결정하는 리턴 스프링(76)의 초기 스프링 압축을 세팅하는데 사용될 수 있다. 드롭렛 생성기 제어기(84)로부터의 지시들에 의해 제어되는 모터(81)는 마이크로 미터 스크류(80)에 기계적으로 결합될 수 있다. 결국, 드롭렛 생성기 제어기(84)는 각각의 분사된 양으로 점성 물질의 볼륨을 변경하는 피스톤(64)의 스트로크를 자동으로 조정할 수 있다. 상술한 타입의 분사 분배기들은 전체 내용이 참조문헌으로써 본 명세서에 포함된 미국특허 출원번호 제6,253,957호 및 제5,747,102호에 충분히 설명되어 있다.
드롭렛 생성기 제어기(84)는 압축 유체 소스(도시되지 않음)에 접속된, 전압-압력 트랜스듀서(85) 예컨대, 공기 파일로트된 유체 레귤레이터(air piloted fluid regulator), 하나 이상의 공압 솔레노이드들(pneumatic solenoids) 등과 전기적으로 결합된다. 드롭렛 생성기 제어기(70)는 공기 실린더(66)로 압축 공기의 펄스를 포팅(porting)함으로써 응답하고, 밸브 시트(74)로부터 떨어진 샤프트(68) 의 하부 엔드(72)를 리프트하는 공기 피스톤(66)의 빠른 리프팅을 행하고, 리턴 스프링(76)을 압축하는 트랜스듀서(85)에 출력 펄스를 제공하도록 구성된다. 밸브 시트(74)로부터 하부 로드(lower rod:68)의 리프팅은 하부 엔드(72)와 밸브 시트(74) 사이의 챔버(70)에서 점성 물질을 및 밸브 시트(74)로부터의 다운스트림을 끌어당긴다.
도 1 및 도 2를 연속으로 참조하면, 드롭렛 생성기 제어기(84)는 또한, 전압-압력 트랜스듀서(86) 예컨대, 공기 파일로트된 유체 레귤레이터, 하나 이상의 공압 솔레노이드들과 전기적으로 결합된다. 트랜스듀서(86)는, 차례로, 점성 물질의 공급을 유지하는 공급 저장소(88)에 압축 공기를 포트하는 유체(도시되지 않음)의 압축 소스에 접속된다. 충만된 시린지 카트리지(syringe cartridge)의 형태를 가질 수 있는 공급 저장소(88)는 분배 동작에 의해 요구되는 바와 같이 점성 물질의 볼륨들을 지속적으로 수신하기 위해 챔버(70)와 전달한다. 그러므로, 공급 저장소(88)는 양들(48)을 분사하는데 사용하기 위해 챔버(70)에 압축된 점성 물질을 공급한다.
비접촉 분사 시스템(10)은 히터(92), 쿨러(94), 및 온도 센서 예컨대, 분사 분배기(60)에 탑재된 노즐(98)에 바로 근접하여 배치된 써모커플(thermocouple:96)을 포함하는 온도 제어기를 더 포함한다. 히터(92)는 노즐(98)에 열을 전달하는 저항 히터일 수 있다. 쿨러(94)는 임의의 적용가능한 디바이스 예컨대, 펠티어 디바이스(Peltier device), 쿨러 공기의 소스, 압축 공기의 소스에 접속된 보텍스 쿨링 생성기(vortex cooling generator)일 수 있다. 가열 및 쿨링을 제공하기 위해 선택 된 상업적으로 이용가능한 특정 디바이스들은 비접촉 분사 시스템(10)이 사용되고, 점성 물질이 사용되는 환경, 가열 및 쿨링 요구사항들, 가열 및 쿨링 디바이스들의 단가, 시스템의 디자인, 예컨대 가열 차폐가 사용되는지 및 다른 응용 관련 파라미터들에 의존하여 변한다. 써모커플(96)은 컴퓨터(24)와 전기적으로 전달하는 히터/쿨러 제어기(100)에 측정된 온도를 나타내는 피드백 신호를 제공한다. 제어기(100)는 온도 세트 포인트에 의해 나타내지는 바와 같이, 주변 온도 위의 요구된 온도에서 노즐(98)을 유지하여, 점성 물질의 분사된 양들(48)의 온도 및 점성을 일정하게 하기 위해, 히터(92) 및 쿨러(94)를 동작시킨다. 그러므로, 노즐(98) 및 그 내부의 점성 물질의 온도는 그것이 노즐(98)에 위치하고 노즐(98)로부터 추출되는 동안 정확하게 제어되어, 보다 높은 품질 및 보다 일관된 분배 프로세서를 제공한다.
사용시에, 컴퓨터(24)는 제어기(84)로 하여금 전압-압력 트랜스듀서(85)에 출력 펄스를 제공하게 하는 드롭렛 생성기 제어기(84)에 명령 신호를 제공함으로써 분사 동작을 시작한다. 트랜서듀서(85)의 펄스된 동작은 압축 유체 소스(도시되지 않음)에서 공기 실린더(66)로 압축 공기의 펄스를 포트하고, 공기 피스톤(64)의 빠른 리프링을 행한다. 밸브 시트(74)로부터 샤프트(68)의 하부 엔드(72)를 리프팅하여, 챔버(70)로부터 피스톤 샤프트(68)와 밸브 시트(74) 사이의 위치로 점성 물질 및 밸브 시트(74)의 다운스트림을 끌어당긴다. 출력 펄스의 범위에 대해, 하부 엔드(72)는 밸브 시트(74)로부터 배치되고, 압축된 점성 물질은 챔버로부터 하부 엔드(72)와 밸브 시트(74) 사이의 고리모양 오프닝으로 그리고 고리모양 오프닝을 통해 강제된다. 출력 펄스(즉, 온-타임)의 기간은 양(48)으로서 분배하기에 이용가능 한 점성 유체의 볼륨을 결정한다. 출력 펄스의 결론으로, 트랜스듀서(85)는 그것의 원래 상태로 되돌아가고, 그에 의해 공기 실린더(66)에서 압축 공기를 방출하고, 리턴 스프링(76)은 밸브 시트(74)에 대항하여 샤프트(68)의 하부 엔드(72)를 빠르게 낮춘다. 그 프로세스에서, 점성 물질의 하나의 양(48)은 노즐(98)의 배출구(102) 및 오프닝을 통해 빠르게 추출되거나 분사된다.
도 2에서 과장된 형태로 개략적으로 도시된 바와 같이, 점성 물질 양(48)은 자신의 전방 모멘텀(forward momentum)으로 인해 이탈된다. 모멘텀은 기판(18)의 상부 표면(37)쪽으로 점성 물질 양(48)을 나아가게 하고, 여기서 그것은 점성 물질 도트들(50) 중 하나로서 접촉하여 인가된다. 분배기(60)는 매우 높은 레이트들, 예컨대 초당 100 이상의 미세한 양들까지로 노즐(98)로부터 점성 물질의 양들을 분사할 수 있다.
도 1 및 도 2를 연속으로 참조하면, 점성 물질 드롭렛 생성기(12)는 분사 분배기(60)의 동작과 연관된 파라미터를 측정할 수 있는 센서(110,112,114) 또는 적어도 하나의 트랜스듀서를 더 포함한다. 각 센서(110,112,114)로부터의 파라미터 정보는 트롭렛 생성기 제어기(84)에 발행된 명령들로 드롭렛 생성기(12)의 동작을 제어하고, 특히 분사 분배기(60)의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터(24)에 전달된다. 컴퓨터(24)는 메모리(25)에 저장되고, 선택적으로, 디스플레이(26) 상의 오퍼레이터에게 디스플레이되는 측정된 파라미터에 대해 시간 프로타일을 생성할 수 있다. 파라미터 시간 프로파일은 시스템 동작 및 성능을 분석 또는 모니터링하는데 사용될 수 있다. 실시간으로 모니터링되는 측정된 파라미터(들)는 드롭렛 생성기(12)의 동작 품질을 결정하고 또는 개선된 프로세서 제어로 파라미터(들)를 조정하기 위해 사용된다. 본 발명은 센서들(110,112,114) 각각으로부터의 출력 신호가 고려 및/또는 분석을 위해, 드롭렛 생성기 제어기(84)와 같은, 또 다른 제어 성분에 전달될 수 있다는 것을 고려한다. 출력 신호(들)는 대안으로, 평가를 위해 원격 위치인 시스템(10)의 온-사이트(on-site) 또는 오프-사이트(off-site)에 전달될 수 있다. 출력 신호(들)는 대안으로, 모토(81)에 대한 드라이브 회로와 같은, 시스템 성분에 의해 직접 전달되는 회로에 릴레이(relay)될 수 있다. 다른 대안의 실시예들에서, 출력 신호(들)는 예컨대, 출력 신호들이 공차(tolerance)에서 충분히 벗어나면 시스템(10)에 대한 전력을 해제하거나 킬(kill)할 수 있는, 시스템(10)을 위한 전력 소스(도시되지 않음)에 전달될 수 있다.
특정된 파라미터 값과 예상된 파라미터 값 사이의 편차는 생산 운영 동안, 시스템 셋업 동안, 또는 서비스 기술자에 의한 시스템 기능장애 동안 일어날 수 있다. 파라미터 편차는 시스템 동작 동안 일어나는 시스템 성분들의 불규칙성 또는 비정상으로부터 유래할 수 있다. 일반적으로, 각각의 모니터링된 파라미터는, 파라미터의 측정된 값과 예측된 값(예컨대, 타깃된 값의 ±10%) 사이의 불일치에 대해, 컴퓨터(24)의 메모리(25)에 저장된 공차 범위로 제공된다. 측정된 값이 공차 범위 밖에 있으면, 컴퓨터(24)는 그에 따라 응답할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기(12)의 동작을 조정하는 드롭렛 생성기 제어기(84) 및/또는 공차 밖 파라미터(out-of tolerance parameter)를 수정하는 분사 분배기(60)에 지시함으로써 응답할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(24)는 샤프트(68)의 스트로크 길이를 조정 하기 위해 모션(81)을 동작시키도록 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시할 수 있다. 공차 밖(즉, 불규칙 또는 비정상) 상태는 또한, 알람 표시기(35)를 통해 또는 컴퓨터(24)에 무관한 다른 방식으로, 시스템(10)의 오퍼레이터에게 표시될 수 있다. 상당한 편차가 관찰되면, 컴퓨터(24)는 시스템(10)의 실행중인 생산 운영을 중단할 수 있다. 일반적으로, 공차 밖 파라미터는 분사된 양들(48)에서 도트 품질(dot quality)의 손실 또는 왜곡으로 반영된다.
하나의 이러한 센서는, 공기 실린더(66) 내부의 환경과 전달하고, 공기 실린더(66) 내부의 유체 압력을 측정하도록 구성된 유체 압력 센서(110)일 수 있다. 압력 센서(110)는 컴퓨터(24)와 전기적으로 결합되고, 배선, 무선주파수(RF) 링크, 또는 적외선(IR) 링크와 같은 통신 링크를 통해 전기 신호로서 공기 실린더(66) 내부의 측정된 유체 압력의 표시를 컴퓨터(24) 또는, 선택적으로는, 또 다른 제어 성분에 전달한다. 압력 센서(110)는 공기 실린더(66) 내부의 유체 압력을 간헐적으로 또는 지속적으로 측정할 수 있다. 컴퓨터(24)는 공기 피스톤(64)의 상태로 공기 실린더(66) 내의 측정된 유체 압력을 관련시킬 수 있다. 컴퓨터(24)는 측정된 압력에 비례하고, 드롭렛 생성기(12), 특히 분사 분배기(60)의 동작을 제어하기 위해 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시하도록 압력 센서(110)로부터 전달되는 디지털 신호들을 사용한다.
유체 압력 센서(110)는 유체 압력을 측정 및 감지하고, 감시된 압력을 나타내는 아날로그 또는 디지털 전기 신호를 생성할 수 있는 임의의 종래 타입의 압력 감지 디바이스일 수 있다. 필요하다면, 컴퓨터(24)는 압력 센서(110)로부터 전달된 아날로그 신호들을 이용가능한 디지털 형태로 전환시키기 위해 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 압력 센서(110)는 전체 압력 또는 정상 압력을 측정하도록 구성될 수 있고, 캐패시턴스 센서, 스트레인 게이지 센서, 압전 센서(piezoresistive sensor), 및 열 센서를 포함하지만 그에 제한되지 않는 기술분야에 공지된 다수의 압력 감지 디바이스들 중 어느 하나일 수 있다.
컴퓨터(24)는 예컨대, 분사 분배기(60)의 동작에서의 불규칙성 및 변동을 나타내도록 유체 압력 센서(110)로부터 전달된 전기 신호들을 분석한다. 특정한 예로서, 컴퓨터(24)는 표준 진동 출력 또는 기준을 압력 센서(110)로부터 전달되는 분석된 움직임 출력과 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 분사 분배기(60)의 동작시의 불규칙성을 나타낼 수 있다. 드롭렛 생성기(12) 및/또는 분사 분배기(60)의 동작은 공기 실린더(66)에 공급된 유체 압력의 임의의 검출된 변경들을 보상하기 위해 컴퓨터(24)의 제어 하에서 조정될 수 있다.
유체 압력 센서(110)는 센서(110)로 하여금 공기 실린더(66) 내부의 환경 또는 분위기와 전달하게 하는 분사 분배기(60)의 본체 상의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 대안으로, 압력 센서(110)는 전압-압력 트랜스듀서(85) 및 분사 분배기(60) 내부의 공기 실린더(66)와 수압으로(hydraulically) 트랜스듀서(85)와 결합하는 유체 라인(들)과 연관될 수 있다. 본 발명은, 본 예에서 개별 공기 포트 각각 갖는 두 개의 공동들(cavities)로 공기 실린더(66)를 구획하는 공기 피스톤(64)의 양측면에 유체 압력이 인가되는 이중 액팅 공기 실린더(double-acting air cylinder)일 수 있다는 점을 고려한다. 본 예에서, 개별 압력 센서들(110)은 공기 실린더(66) 내부의 개별 공동들 각각 내의 유체 압력을 모니터링할 수 있다.
분사 분배기(60)와 결합될 수 있는 또 다른 타입의 센서는 컴퓨터(24)와 전기적으로 결합된, 가속도계 또는 쇼크 센서를 포함할 수 있는 진동 센서(112)이다. 진동 센서(112)는 하부 엔드(72)가 봉침 밸브(62)를 개방하기 위해 밸브 시트(74)로부터 리프트되는 개방된 위치와, 하부 엔드(72)가 봉침 밸브(62)를 폐쇄하기 위해 밸브 시트(74)에 충격을 주는 폐쇄된 위치 사이의 트랜스듀서(85)의 동작에 응답하여 샤프트(68)가 이동함에 따라, 분사 분배기(60)의 진동을 측정 또는 감지하도록 구성된다. 진동은 샤프트(68)의 탄성 성형 움직임으로부터 유래하고, 하부 엔드(72)와 밸브 시트(74) 사이에서 충격을 반복한다.
진동 센서(112)는 배선, RF 링크, 또는 IR 링크와 같은 통신 링크를 통해 전기 신호로서 분사 분배기(60)의 감지된 진동의 표시를 컴퓨터(24) 또는, 선택적으로는, 또 다른 제어 성분에 전달한다. 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기(12)의 동작, 특별히는 분사 분배기(60)의 동작을 제어하기 위해 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시하도록 진동 센서(112)로부터 전달된 디지털 신호를 사용한다.
진동 센서(112)는 진동들을 감지하고, 감지된 진동들의 주파수 및 진폭을 나타내는 아날로그 또는 디지털 신호를 생성할 수 있는 임의의 종래 타입의 진동 센서일 수 있다. 필요하다면, 컴퓨터(24)는 측정된 진동 주파수와 진폭에 비례하는 아날로그 신호를 이용가능한 디지털 형태로 전환하기 위해 ADC를 포함할 수 있다. 진동 센서(112)는 3축 가속도계와 같은 다중 방향들로 또는 단일 방향으로 진동들을 감지하도록 구성될 수 있다.
예시적인 진동 센서들(112)은 엔트란 센서스 & 일렉트로닉스(Entran Sensors & Electronics)(Fairfield, NJ)로부터 상업적으로 이용가능한 가속도계들의 EGA 시리즈를 포함한다. 가속도계들은 일반적으로, 스트레인 게이지들(도시되지 않음) 및 스트레인 게이지들과 연관된 감지 부재(도시되지 않음)로 구성된 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 포함한다. 진동으로부터의 가속은 스트레인 게이지들에서 차례로 스트레인을 생성하는 감지 부재에서의 변형을 야기하여, 휘트스톤 브리지에서 불균형을 야기한다. 휘트스톤 브리지 불균형은 감지 부재에 대해 물리적인 입력에 비례하는 브리지 출력에서의 전압 변경을 일으킨다. 전압 변경은 컴퓨터(24)에 전달된 전기 신호를 나타낸다.
컴퓨터(24)는 예컨대, 분사 분배기(60)의 동작에서의 불규칙성 또는 변경을 나타내도록 진동 센서(112)로부터 전달된 전기 신호들을 분석한다. 특정한 예로서, 컴퓨터(24)는 점성 물질의 단일 양(48)을 분사하는데 필요한 완전한 또는 부분적인 사이클을 통해 진동 센서(112)로부터 전달되는 분석된 진동 출력과 표준 진동 출력 또는 기준을 비교할 수 있고, 비교 결과에 기초하여 분사 분배기(60)의 동작에서의 불규칙성을 나타낸다. 드롭렛 생성기(12) 및/또는 분사 분배기(60)의 동작은 임의의 검출된 변경들을 보상하기 위해 컴퓨터(24)의 명령 하에서 조정될 수 있다. 또한, 진동 프로타일의 변경은 시스템 성분 노화 및/또는 기능장애 또는 손상된 시스템 성분을 나타낼 수 있다.
진동 센서(112)는 진동을 감지하기 위해 노즐(98) 상의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 진동 센서(112)는 노즐(98)의 본체의 외부에 배치 또는 부착될 수 있고, 또는 대안으로, 노즐(98)의 본체에 통합될 수 있다. 진동 센서(112)는 노즐(98)로부터 업스트림에 위치될 수 있고, 분사 분배기(60)의 본체 부착되거나 그에 통합될 수 있다.
분사 분배기(60)와 결합될 수 있는 또 다른 타입의 센서는 컴퓨터(24)와 전기적으로 결합된 변위 센서(114)이다. 변위 센서(114)는 트랜스듀서(85)의 동작에 응답하여 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서 샤프트(68)가 이동하므로, 분사 분배기(60)의 샤프트(68)의 움직임을 측정하도록 구성된다. 변위 센서(114)는 배선, RF 링크, IR 링크와 같은 통신 링크를 통해 전기 신호로서 샤프트(68)의 측정된 움직임의 표시를 컴퓨터 또는 선택적으로는, 또 다른 제어 성분에 전달한다. 변위 센서(114)는 샤프트의 움직임을 감지하고, 감지된 샤프트 모션의 주파수와 진폭을 나타내는 아날로그 또는 디지털 신호를 생성할 수 있는 임의의 종래 타입의 변위 센서일 수 있다. 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기(12)의 동작, 특히 분사 분배기(60)의 동작을 제어하기 위해 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시하도록 변위 센서(114)로부터 전달된 디지털 신호를 사용하고, 필요하다면, 아날로그 신호들을 이용가능한 디지털 형태로 전환하기 위해 ADC를 포함한다.
컴퓨터(24)는 예컨대, 분사 분배기(60)의 동작에서의 불규칙성 또는 변경을 나타내도록 변위 센서(114)로부터 전달된 전기 신호들을 분석한다. 특정한 예로서, 컴퓨터(24)는 변위 센서(114)로부터 전달되는 분석된 움직임 출력과 표준 진동 출력 또는 기준을 비교할 수 있고, 그 비교 결과에 기초하여, 분사 분배기(60)의 동작에서의 불규칙성을 나타낸다. 컴퓨터(24)는 샤프트(68)의 움직임(변위 거리, 속 도, 가속)에서 임의의 검출된 변경들을 보상하기 위해 드롭렛 생성기(12) 및/또는 분사 분배기의 동작을 조정할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(68)의 변위 거리는 샤프트(68)로서 시간에 대해 변할 수 있고, 샤프트(68)와 접촉하는 부싱들(bushings) 및 가이드들(guides)(도시되지 않음)은 정상 및 다이내믹 마찰 및 스틱션(stition)의 변경들 및/또는 마멸을 경험한다.
변위 센서(114)는 봉침 밸브(62)의 샤프트(68), 또는 샤프트(68)에 탑재된 표면에 통합될 수 있고, 밸브 시트(74)에 대해 하부 엔드(72)의 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서의 움직임 동안 샤프트(68)에 달려있다. 대안으로, 변위 센서(114)는 비접촉 방식으로 동작할 수 있고, 공기 실린더(66) 내부의 배치와 같은, 샤프트 모션을 검출하기에 적합한 분사 분배기(60) 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기(12)의 분사 분배기(60)의 특성들을 변경하기 위해 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시함으로써 변위 센서(114)로부터 전달된 변위 정보에 응답할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(24)는 공기 피스톤(64)의 스트로크의 상한을 증가시키거나 감소시키는 마이크로미터 스크류(80)를 조정하고 그에 따라, 샤프트(68)의 스크로크 길이를 조정하기 위해 모터(81)를 동작시키도록 제어기(84)에 명령할 수 있다. 이 스트로크 길이 조정에 부가하여 또는 그 대신에, 제어기(84)는 마이크로미터를 조정함으로써 봉침 밸브(62)에 대해 프리로딩(preloading)하고, 리턴 스프링(76)의 시작 스트링 압축을 변경하기 위해 모터(81)를 동작시키도록 드롭렛 생성기 제어기(84)에 지시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 시스템(10)에서 변위 센서(114) 및 공기 압력 센서(110)의 동작을 나태는 도면이 도시되어 있다. 트레이스(trace)(120)는 컴퓨터(24)로부터의 명령 하에서 드롭렛 생성기 제어기(84)에서 트랜스듀서(85)로 전달된 전기 신호들의 시간 프로파일을 나타낸다. 제어기(84)는 분사 분배기(60)로부터 점성 물질의 한 양을 분사하기 위해 봉침 밸브(62)를 개방하는 사이클을 시작하도록 트랜스듀서(85)에, 약 2밀리초로 트레이스(120)에서 하강 숄더(falling shoulder)(124)에 의해 나타내진 전기 출력 펄스를 전달한다.
트레이스(120)는 압력 센서(110)에 의해 측정된 바와 같이, 공기 실린더(66)에서 압축 공기의 흐름을 나타낸다. 특정한 트랜스듀서(85)의 특징이고 대표적인 트랜스듀서(85)에 대해 약 1ㆍ1/2밀리초인 응답 시간 또는 시간 지연 후에, 트랜스듀서(85)는 공기 실린더(66)에 압축 공기의 펄스를 포팅함으로써 제어기(84)로부터 출력 펄스에 응답한다. 압축 공기의 펄스는 트레이스(121)에서 상승 부분(125)에 의해 나타내지는 바와 같이, 약 3ㆍ1/2밀리초의 시간에서 공기 실린더(66)의 공기 압력 상승들에서의 상승(rise)에 의해 반사된다. 공기 실린더(66)의 압축은 결국, 밸브 시트(74)로부터 떨어진 샤프트(68)의 하부 엔드(72)를 리프트하는 공기 피스톤(66)의 빠른 리프팅을 산출하고, 리턴 스프링(76)을 더 압축한다. 트레이스(122)는 샤프트(68)의 변위를 나타낸다. 공기 실린더(66) 내의 공기 공동의 압축을 래그(lag)하는 샤프트(68)의 모션은 트레이스(122)에서 상승 부분(126)에 의해 나타내지는 바와 같이, 봉침 밸브(62)를 개방한다.
봉침 밸브(62)가 개방된 후에, 샤프트(68)는 트레이스(121)에서 플래 토(plateau:123)에 의해 나타내진 바와 같이, 약 6밀리초의 시간과 약 14ㆍ1/2밀리초의 시간 사이에서 정지한다. 양(48)에 포함된 점성 물질의 볼륨에 관련되는 대표적인 실시예에서 약 11밀리초(즉, 샤프트(68)가 폐쇄된 위치로 되돌아갈 때 약 16밀리초의 시간에 대해 폐쇄된 위치로부터 이동하도록 샤프트(68)가 시작할 때 약 5밀리초의 시간으로부터)인 분배기 온-타임 후에, 컴퓨터(24)의 명령 하에서, 제어기(84)는 프레이스(120)에서의 뚜렷한 약 12밀리초에서 상승 숄더(127)에 의해 나타내진 트랜스듀서(85)에 출력 펄스를 전달한다. 이것은 공기 실린더(66) 내부의 공기 공동 내부의 유체 압력을 배기시킴으로써 봉침 밸브(62)를 폐쇄하도록 사이클을 시작하기 위해 트랜스듀서(85)에 지시한다. 트랜스듀서(85)의 액추에이션 동안의 시간 지연 후에, 압축 공기가 약 13.5밀리초와 약 16.5밀리초 사이의 하강 숄더(128)로서 트레이스(121)에서의 뚜렷한 압력 강하에 의해 나타내지는 바와 같이, 그리고 압축 공기가 배기되는 바와 같이 공기 실린더(66) 내부의 유체 압력은 강하한다. 공기 피스톤(64) 상에서 작용하는 유체 압력이 충분히 떨어진 후에, 샤프트(68)는 약 14밀리초와 약 16밀리초 사이의 시간 기간을 소요하는 트레이스(122)에서의 하강 숄더(129)에 의해 나타내진 변위로써 나타내지는 바와 같이, 폐쇄된 위치쪽으로 트랜슬래이트(translate) 및 이동을 시작한다. 봉침 밸브(62)는 샤프트(68)의 하부 엔드(72)가 밸브 시트(74)에 접촉하므로, 하강 숄더(129)의 제거 및 변위를 샤프트하기 위해 우연한 중단으로써 나타내지는 와 같이, 약 17밀리초로 폐쇄한다. 하강 숄더(129)에서 트레이스(122)의 부분 위의 봉침 밸브(62)로서, 점성 액체의 양(48)은 기판(18)쪽으로 분사된다.
트레이스(121)의 상승 및 하강 숄더들(125,128) 및/또는 트레이스(122)의 상승 및 하강 숄더들(126,129)의 레이트 변경 또는 슬로프(slope)는 시스템 성분들의 열화 및 마멸을 진단 및 추정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 슬로프의 상당한 변경(예컨대, 증가 또는 감소)은 시스템 성분이 거의 기능장애 상태로 마멸을 경험하거나 또는 시스템 성분이 빠르게 비이상적으로 마멸한다는 것의 증가를 나타낼 수 있다. 특정한 예로서, 트레이스(122)에서의 상승 및 하강 숄더들(126,129)의 슬로프의 변경은 샤프트(68) 상의 마멸로 나타내질 수 있고, 또는 베어링들 및 가이드들을 지원한다. 결국, 시스템 유지를 위한 필요성은 실제 시스템 기능장애에 무관하게 모니터링될 수 있다.
도 4를 참조하면, 하나 이상의 센서들(110,112,114)로부터 공급된 정보의 도움으로 시스템 동작을 특징짓는 파라미터들을 모니터링할 때 생산 운영을 수행하도록 시스템(10)을 동작시키는 예시적인 과정 흐름이 도시되어 있다. 블록(130)에서, 드롭렛 제어기(84)는 시스템(10)이 프로그램된 양들과 일치하는 점성 물질의 양들(48)을 분배시킴으로써 충분히 동작할 때까지 컴퓨터(24)의 제어 하에서 드롭렛 생성기(12)의 분사 파라미터들을 조정한다. 블록(132)에서, 컴퓨터(24)는 노즐(98)이 직접적으로 기판들(18) 중 하나를 넘도록 드롭렛 생성기(12)를 이동시키도록 모션 제어기(32)에 명령한다. 생산 운영을 시작하기 위해, 다른 것들 중에서, 컴퓨터(24)는 X-Y-Z 드라이브들(16)로 하여금 기판(18)의 표면을 가로질러 드롭렛 생성기(12)를 이동시키게 하는 모션 제어기(32)에 명령하는 동안, 드롭렛 생성기(12)로 하여금 기판(18)의 표면(37)에 충격을 주는 점성 물질의 다중 양들(48)을 분배하게 하는 드롭렛 생성기 제어기(84)에 명령한다.
분사 분배기(60)로부터 양들(48)이 분배되므로, 하나 이상의 센서들(110,112,114)은 연관된 파라미터(즉, 공기 실린더(66)의 공기 공동의 유체 압력, 분사 분배기(60)의 진동, 샤프트(68)의 변위)를 감지 또는 모니터링하고, 분석을 위해 컴퓨터(24)에 대응하는 전기 출력 신호들을 전송한다. 초기에, 파라미터들의 측정된 값들은 요구된 또는 만족스러운 동작 상태들 하에서 동작하는 시스템(10)을 나타낸다. 블록(134)에서, 시스템(10)은 각각의 모니터링된 파라미터의 추가로 측정된 값들과 비교하기 위한 기준 표준들로서 컴퓨터(24)의 메모리(25)에 저장된 아카이브(archive)에서 이들 요구된 동작 상태들을 둔다. 컴퓨터(24)의 감독 하에서, 분사 시스템(10)은 순차적으로, 센서들(110,112,114) 중 적어도 하나를 사용하여 시스템 동작을 모니터링하는 동안 일련의 기판들(18) 상에 점성 물질의 양들(48)을 분배한다. 모니터링된 파라미터들의 추가적인 측정치들은 만족할만한 동작 상태들 하에서 측정된 파라미터 값들과 비교된다.
도 5를 참조하면, 센서들(110,112,114) 중 적어도 하나로부터 파라미터들이 감지되고, 생산 운영 동안 시스템(10)의 동작을 제어하고 시스템 셋업을 돕도록 감지된 파라미터들의 측정된 값들을 사용하는 시스템(10)을 동작시키는 루틴(routine)이 도시되어 있다. 블록(140)에서 그리고, 셋업 서브루틴의 일부로서, 오퍼레이터는 유체 타입, 노즐 사이즈, 및 시트 사이즈와 같은 기본적인 정보를 컴퓨터(24)에 입력한다. 블록(142)에서, 컴퓨터(24)는 컴퓨터(24) 및/또는 다른 컴퓨터들(도시되지 않음)의 메모리에 저장된 동작 사이클들 또는 시퀀스들의 라이브러 리(library)를 쿼리(query)한다. 또한, 컴퓨터(24)는 이들 동작 시퀀스들을 검색하고, 그것을 필요에 따라 특정한 동작 프로그램으로 교체할 수 있다. 컴퓨터(24)는 또한, 상이한 환경 상태들, 상이한 기판들, 또는 상이한 점성 물질들을 수용하기 위해 동작 시퀀스들을 동조(tune)시킬 수 있다. 특히, 동작 시퀀스는 사용자에 의해 입력된 유체 타입, 노즐 사이즈, 및 시트 사이즈를 반영할 수 있다. 또한, 동작 동안, 컴퓨터(24)는 실행을 위한 모션 제어기(32)에 전체 동작 프로그램을 전송할 수 있고, 또는 컴퓨터는 지시들의 배치(batch) 내의 하나 이상의 지시들 및 데이터를 실행을 위한 모션 제어기(32)에 전송할 수 있다.
블록(144)에서, 컴퓨터(24)는 노즐(98)이 웨이 스케일(58)의 테이블(56) 위에 있도록 드롭렛 생성기(12)를 이동시키기 위해 제어기(32)를 지배하는 모션 제어기(32)에 명령 신호들을 제공한다. 그 후에, 컴퓨터(24)는 트롭렛 생성기 제어기(82)로 하여금 웨이 스케일(58)의 테이블(56) 상에 다수의 양들(48)을 분배하도록 드롭렛 생성기(12)를 동작시키기 한다. 분사 분배기(60)의 동작 파라미터들은 동작 파라미터들의 디폴트 세트(default set)일 수 있고, 또는 컴퓨터(24)의 메모리(25)에 저장되고 블록(142)에서의 사용을 위해 검색되는 달성된 정보 중에 있을 수 있다. 분사 프로세스의 결론으로, 컴퓨터(24)는 분배된 양들(48)의 웨이트를 나타내는 웨이 스케일(58)로부터 전달된 웨이트 출력 신호를 판독 또는 샘플링한다. 분배된 다수의 개별 양들(48)을 알면, 각각의 분사된 양(48)의 웨이트 및 결론적으로, 도트 사이즈를 결정할 수 있다.
블록(146)에서, 컴퓨터(24)는 양들(48)이 분사 분배기(60)로부터 분배되고, 센서들(110,112,114)이 분배 프로세스를 모니터링하므로, 하나 이상의 센서들(110,112,114)에 의해 생성되고 그것들로부터 전달된 전기 출력 신호들을 모니터한다. 이들 출력 신호들은 감지된 분배 파라미터들(즉, 공기 실린더(66)의 공기 공동 내의 유체 압력, 분사 분배기(60)의 변경, 샤프트(68)의 변위)을 나타낸다. 블록(148)에서, 컴퓨터(24)는 임의의 역사적인 파라미터 정보를 고려하여, 분배 파라미터들을 평가하고, 분배 파라미터들이 수용가능한 기준 내에 있는지를 결정한다. 파라미터들 각각은 통상적으로, 수용가능한 기준을 나타내는 상부 제한과 하부 제한 사이에 바운드된(bounded) 허용 값들의 범위를 갖는다. 또한, 분배 파라미터들이 상호관련될 수 있으므로, 개별 범위들은 다른 분배 파라미터들의 감지된 값에 부수(contingent)할 수 있다.
블록(150)에서, 감지된 분배 파라미터들이 대응하는 수용가능한 기준에서 벗어나면, 컴퓨터(24)가 가능한 수정 동작들을 평가하고, 감지된 파라미터들의 평가에 기초하여 적절한 수정 동작을 예측하는 블록(152)에 제어가 전송된다. 적절한 수정 동작들은 공기 실린더(66)에 공급된 유체의 압력을 증가 또는 감소시키는 것 또는 샤프트(66)의 스트로크 길이를 증가 또는 감소시키는 것을 포함하지만 그에 제한되지 않을 수 있다. 다른 비제한 수정 동작들은 온도 제어기(90)를 사용하여 점성 물질의 온도를 증가 또는 감소시키는 것, 또는 전압-압력 트랜스듀서(86)의 동작에 의해 공급 저장소(88) 내의 점성 물질의 압력을 변경시키는 것을 포함할 수 있다.
블록(154)에서, 수정 루틴은 도트 사이즈를 변경시키려는 시도로 적절한 수 정 동작을 수행하도록 컴퓨터(24)에 의해 실행된다. 다음으로, 제어는 컴퓨터(24)가 드롭렛 생성기 제어기(82)로 하여금 웨이 스케일(58)의 테이블(56) 상에 다수의 양들(48)을 배치하기 위해 드롭렛 생성기(12)를 동작시키게 하는 분배 타당성을 위해 블록(144)으로 되돌아가고, 블록들(146-150)은 감지된 분배 파라미터들이 수용가능한 기준 내에 있을 때가지 반복된다. 잘못된 도트 사이즈가 수정될 수 없는 경우에, 시스템(10)은 생산 운영을 중단시킬 수 있고, 알람(35)을 통해 오퍼레이터로의 경고를 디스플레이할 수 있다. 이것은 컴퓨터(24)에 무관한 알람(도시되지 않음)에 라우트(rout)하고, 시스템(10)에 대한 전력을 킬한다.
블록(150)에서, 감지된 분배 파라미터들이 대응하는 수용가능한 기준 내에 있으면, 제어는 생산 운용이 시작되는 블록(156)에 전송된다. 점성 물질이 기판들(18) 상에 분배되므로, 생산 운영이 완전한지를 결정하기 위해 블록(150)에서 검사가 행해진다. 블록(158)에서, 컴퓨터(24)는 컨베이어(22)를 동작시키고, 분사 시스템(10) 내의 고정된 위치로 기판들(18)의 제 1 기판을 이송하도록 컨베이어 제어기(42)에 명령한다. 컴퓨터(24)는 노즐(98)이 기판들(18)의 제 1 기판 위에 있도록 드롭렛 생성기(12)를 이동시키기 위해 제어기(32)를 지배하는 모션 제어기(32)에 명령 신호들을 제공한다. 공지된 방식으로, 비디오 카메라와 광 링 어셈블리(34)의 비디오 카메라는 컴퓨터(24)에 비전 회로(vision circuit:36)를 통해 기판(18)의 하나 이상의 이미지들을 전달한다. 컴퓨터(24)는 이미지(들)에서 뚜렷한 기판(18) 상에서 기준 마크들을 찾고, 컨베이어(22)의 움직임을 보장하기 위해 임의의 기판 오정렬에 대해 수정하고, 분사된 양들(48)이 원하는 위치들에서 기판(18)을 스트라 이트하도록 기판(18)을 배치시킨다. 그 후에, 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기 제어기(82)로 하여금, 사전-프로그램된 분배 프로파일(pre-programmed dispensing profile)에 따라, 제 1 기판(18) 상에 그리고 일련의 부가적인 기판들(18) 상에 다수의 양들(48)을 배치시키기 위해 드롭렛 생성기(12)를 동작시키게 한다.
블록(160)에서, 센서들(110,112,114)은 양들(48)이 분사 분배기(60)로부터 분배되므로 분배 프로세스를 모니터링한다. 컴퓨터(24)는 감지된 분배 파라미터들(즉, 공기 실린더(66)의 공기 공동 내의 유체 압력, 분사 분배기(60)의 진동, 샤프트(68)의 변위)을 나타내는 하나 이상의 센서들(110,112,114)에 의해 생성되고 그로부터 전달되는 전기 출력 신호들을 모니터링한다. 블록(162)에서, 컴퓨터(24)는 임의의 역사적인 파라미터 정보(historical parameter information)를 고려하여 분배 파라미터들을 평가하고, 분배 파라미터들이 수용가능한 기준 내에 있는지를 결정한다. 파라미터들 각각은 통상적으로, 수용가능한 기준을 나타내는 상수 제한과 하부 제한 사이에 바운드(bound)된 허용 값들의 범위를 갖는다. 또한, 분배 파라미터들이 상호연관될 수 있으므로, 개별 범위들은 다른 분배 파라미터들의 감지된 값을 조건으로 할 수 있다.
블록(164)에서, 감지된 분배 파라미터(들)가 대응하는 수용가능한 기준 내에 있으면, 제어는 생산 운영을 지속하기 위해 블록(152)으로 되돌아간다. 각각의 연속하는 기판(18) 또는 기판들(18)의 조각에 대해, 블록들(146-150)은 분배 운영이 완결되거나 또는 분배 운영이 오퍼레이터에 의해 종료될 때까지 반복된다. 감지된 분배 파라미터(들)가 대응하는 수용가능한 기준의 밖에 있으면, 제어는 컴퓨터(24) 가 가능한 수정 동작들을 평가하고 적절한 수정 동작을 예측하는 블록(166)으로 블록(164)에 의해 전송된다. 적절한 수정 동작들은, 공기 실린더(66)에 공급된 유체의 압력을 증가시키거나 감소시키는 것 또는 샤프트(66)의 스트로크 길이를 증가시키거나 감소시키는 것을 포함하지만 그에 제한되지 않을 수 있다. 블록(168)에서, 컴퓨터(24)는 수정 루틴의 실행으로 하여금, 공차 밖 분배 파라미터를 고치도록 시도하는 수정 동작을 수행하게 한다. 블록(170)에서, 제어는 타당성 검사가 요구되지 않으면 생산 분배를 지속하기 위해 블록(158)으로 되돌아갈 수 있다. 하지만, 타당성 검사는 수정 동작이 비효과적인 경우에 필요하다. 본 예에서, 생산 운영은 중단되고, 블록(170)은 또 다른 분배 타당성 검사를 시작하기 위해 블록(144)으로 제어를 전송한다. 선택적으로, 하나 이상의 파라미터들에서의 상당한 편차가 수정될 수 없으면, 시스템(10)은 생산 운영을 중단하고, 알람(35)을 통해 오퍼레이터에 경고를 디스플레이할 수 있다.
도 6을 참조하면, 드롭렛 생성기(12)의 성능을 모니터링하기 위해 진동 센서(112)를 사용하여 시스템(10)을 셋업하는 과정의 실시예를 예시하는 흐름도가 도시되어 있다. 블록(180)에서, 컴퓨터(24)내의 회로 또는 컴퓨터(24)와 전기적으로 결합된 다른 외부 회로일 수 있는 디지털 리코더는 진동 센서(112)로부터 출력 신호들을 모니터링하도록 스위칭된다. 컴퓨터(24)는 노즐(98)이 예컨대, 웨이 스케일(58)의 테이블(56) 위에 있도록 드롭렛 생성기(12)를 이동시키도록 제어기(32)에 지시하는 모션 제어기(32)에 명령 신호들을 제공한다. 블록(182)에서, 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기 제어기(82)로 하여금 분사 분배기(60)로부터 다수의 양들(48)을 분배하기 위해 드롭렛 생성기(12)를 동작시키게 한다.
진동 리코딩은 블록(184)에서 중단되고, 시간의 함수로서 진동 프로파일은 블록(186)에서 저장된다. 진동 프로파일은 하나의 양(48)을 분배하기 위해 단일 사이클 동안 감지된 진동을 포함할 수 있고, 또는 바람직하게는, 블록(190)에 나타내지는 바와 같이, 점성 물질의 여러 양들(48)을 분배하는 다중 사이클 동안 통계적인 평균을 나타낼 수 있다. 블록(190)은 블록(180)으로 제어를 전송하고, 하나 이상의 양들(48)은 분배되어야 한다. 블록(190)에서, 에러 밴드(error band)는 감지된 진동 프로파일보다 크고 작은 주어진 퍼센티지(즉, X%)인 진동 진폭에 대해 세팅된다. 이 에러 밴드는 실제 생산 운영 동안 참조 표준으로서 동작한다.
도 7을 참조하면, 드롭렛 생성기(12)의 성능을 모니터링하기 위해 진동 센서(112)를 사용하는 생산 운영 동안 시스템(10)을 동작시키는 과정의 실시예를 예시하는 흐름도가 도시되어 있다. 블록(200)에서, 컴퓨터(24)는 컨베이어(22)를 동작시키기 위해 컨베이어 제어기(42)에 명령하고, 분사 시스템(10) 내의 고정된 위치로 기판들(18) 중 제 1 기판을 이송한다. 컴퓨터(24)는 노즐(98)이 기판들(18)의 제 1 기판 위에 있도록 드롭렛 생성기(12)를 이동시키기 위해 제어기(32)에 지시하는 모션 제어기에 명령 신호들을 제공한다. 공지된 방식으로, 비디오 카메라의 비디오 카메라 및 광 링 어셈블리(34)는 비전 회로(36)를 통해 기판(18)의 하나 이상의 이미지를 컴퓨터(24)에 전달한다. 컴퓨터(24)는 이미지(들)에서 뚜렷한 기판(18) 상에 기준 마크들을 찾고, 컨베이어(22)의 움직임을 보장하고, 분사 양들(48)이 요구된 위치에서 기판(18)을 스트라이크하도록 기판(18)을 정확하게 배치 시키는 컨베이어(22)의 움직임을 보장하도록 임의의 기판 오정렬을 수정한다.
블록(210)에서, 디지털 리코더는 진동 센서(112)로부터 출력 신호들을 모니터링하도록 스위칭된다. 블록(212)에서, 컴퓨터(24)는 드롭렛 생성기 제어기(82)로 하여금 미리 프로그램된 분배 프로파일에 따라 제 1 기판(18) 상에 다수의 양들(48)을 분배하는 드롭렛 생성기(12)를 동작시키게 한다. 블록(214)은 디지털 리코더는 진동 리코딩을 중단하도록 스위치 오프되고, 블록(216)에서, 리코드된 프로파일은 도 6의 셋업 과정에 의해 확립된 에러 밴드와 비교된다.
블록(218)에서, 제어는 블록(210)으로 전송되고, 블록들(210-218)은 비교 결과가 리코드된 프로파일이 에러 밴드 내에 있음을 나타내는 경우에 반복된다. 하지만, 리코드된 프로파일이 에러 밴드의 외부에 있으면, 블록(218)은 오퍼레이터가 알람 표시기(35)를 디스플레이함으로써 비정상으로 통지 받는 블록(220)에 제어를 전송한다. 설비 기능장애는 에러 밴드 외부에 있는 리코드된 프로파일을 생성할 수 있다. 생산은 블록(222)에서 중단된다.
본 발명의 원리에 따라, 공기 실린더에서의 유체 압력의 하나 이상의 측정된 파라미터들, 분배기 진동, 및/또는 봉침 밸브 변위는 기능장애 분사 분배기를 수리하는데 사용될 수 있다. 이 진단 성능은 예컨대, 원격 위치에서 기술자에게 월드 와이드 웹을 통해 전달될 수 있다. 측정된 파라미터들은 분사 회로를 진단 및 치료하기 위해 기술자들을 인에이블할 수 있다. 측정된 파라미터들을 사용하는 진단은 분사된 물질 또는 시스템 회로에 강제될 수 있는 바와 같이, 분배기에 기능장애의 기원을 한정할 수 있고, 기술자들에게 진단 과정을 단순화할 수 있다.
측정된 하나 이상의 파라미터들은 또한, 최종 사용자 또는 기술자에 의한 오퍼레이터 간섭 없이, 시스템 동작 동안 분사 프로세스를 조정하기 위해 시스템 제어기에 직접 피드백을 제공한다. 이 성능은 분사 문제점들을 진단하는 능력을 갖는 최종 사용자를 교육하는 필요성을 감소시킨다. 측정된 파라미터들은, 동작 파라미터들 세팅시에 오퍼레이터의 사용을 위해 오퍼레이터에게 직접 피드백을 디스플레이하도록, 제어기 또는 컴퓨터 상에서 실행하는 소프트웨어와 직접 통신함으로써 자동화된 방식으로, 동작 상태들을 확립하는 초기 툴 셋업(tool setup) 동안 사용될 수 있다.
여기에서 설명된 본 발명의 실시예들에 부가하여, 본 발명의 원리들은 전기적으로 액추에이트된 분배 모듈 및 동작 메커니즘들을 포함하지만 그에 제한되지 않는 다른 모듈 디자인들 및 동작 메커니즘들에 적용가능하다는 것이 고려된다. 상기는 선호되는 기학적으로 액추에이트된 분배 모듈(pneumatically-actuated dispensing module)일 수 있지만, 본 발명의 원리들은 일반적으로, 임의의 기학적으로 액추에이트되거나, 전자기학적으로 액추에이트된 분배 모듈에 적용할 수 있다. 상기가 선호되는 분사 분배기일 수 있지만, 본 발명의 원리들은 임의의 기학적으로 액추에이트된, 전기적으로 액추에이트된, 또는 전자기학적으로 액추에이트된 분배 모듈에 적용할 수 있다.
"수평적인, "수직적인" 등과 같은 용어는 참조의 절대적인 프레임을 확립하기 위해, 예로써 참조되는 것이지 제한하는 것으로써 참조되지 않는다. 특히, 여기에서 정의된 모션(20,21,22)의 X,Y,Z 축들로써 확립된 데카르트 좌표 프레임은 예 시적인 것이며, 설명의 편의를 위한 것이다. 다양한 다른 참조 프레임들이 본 발명을 설명하는 목적으로 사용될 수 있음을 기술분야의 당업자들은 이해한다.
본 발명이 다양한 바람직한 실시예들의 설명에 의해 예시되었고, 이들 실시예들은 본 발명을 실시하는 최상의 모드를 설명하기 위해 고려가능한 세부사항으로 설명되었지만, 이러한 세부사항으로 첨부된 청구범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 사상 내에 있는 부가적인 이점들 및 변경들은 기술분야의 당업자들에게 명백하다. 본 발명 자체는 첨부된 청구범위에 의해서만 정의되어야 한다.

Claims (43)

  1. 점성 물질을 분사하는 시스템에 있어서,
    전자 제어기;
    상기 전자 제어기와 동작 가능하게 결합된 분사 분배기(jetting dispenser)로서, 이동가능한 샤프트(shaft)를 갖는 액추에이터와 배출구를 포함하고, 상기 액추에이터로 하여금 상기 배출구로부터 상기 점성 물질의 양을 분사하게 하기 위해 상기 전자 제어기의 제어 하에서 동작하는, 상기 분사 분배기; 및
    상기 이동가능한 샤프트의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 변위 센서를 포함하는, 분사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변위 센서는 상기 전자 제어기에 상기 출력 신호를 전달하기 위해 상기 전자 제어기와 전기적으로 결합되는, 분사 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 이동가능한 샤프트의 만족스러운 움직임을 나타내는 표준 출력을 상기 변위 센서로부터 전달된 상기 출력 신호와 비교하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 비교로부터 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하도록 구성되는, 분사 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 출력 신호는 시간의 함수로서 상기 이동가능한 샤프 트의 변위를 나타내는 프로파일인, 분사 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 변위 센서로부터 전달된 상기 출력 신호를 시각적으로 디스플레이하는 디스플레이를 포함하는, 분사 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액추에이터는 전자 기학적 액추에이터(electro-pneumatic actuator)인, 분사 시스템.
  7. 점성 물질을 분사하는 시스템에 있어서,
    전자 제어기;
    상기 전자 제어기와 동작 가능하게 결합된 분사 분배기로서, 공기 실린더 및 상기 공기 실린더에 배치된 공기 피스톤을 갖는 액추에이터와 배출구를 포함하고, 상기 액추에이터로 하여금 상기 배출구로부터 상기 점성 물질의 양을 분사하게 하기 위해 상기 전자 제어기의 제어 하에서 동작하는, 상기 분사 분배기; 및
    상기 공기 실린더 내부의 유체 압력을 감지하고, 감지된 유체 압력을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 압력 센서를 포함하는, 분사 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 압력 센서는 상기 출력 신호를 상기 전자 제어기에 전달하기 위해 상기 전자 제어기와 전기적으로 결합되는, 분사 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 공기 공동(air cavity) 내부의 만족스러운 유체 압력을 나타내는 표준 출력을 상기 압력 센서로부터 전달된 상기 출력 신호와 비교하도록 구성되고, 상기 비교로부터 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하도록 구성되는, 분사 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 출력 신호는 시간의 함수로서 상기 공기 실린더 내의 유체 압력을 나타내는 프로파일인, 분사 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 압력 센서로부터 전달된 상기 출력 신호를 시각적으로 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하는, 분사 시스템.
  12. 점성 물질을 분사하는 시스템에 있어서,
    전자 제어기;
    상기 전자 제어기와 동작 가능하게 결합된 분사 분배기로서, 배출구와 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터로 하여금 상기 배출구로부터 상기 점성 물질의 양을 분사하게 하기 위해 상기 전자 제어기의 제어 하에서 동작하는, 상기 분사 분배기;및
    동작 동안 상기 분사 분배기의 진동을 감지하도록 구성된 진동 센서를 포함하는, 분사 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 진동 센서는 감지된 진동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성되는, 분사 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 진동 센서는 상기 출력 신호를 상기 전자 제어기에 전달하기 위해 상기 전자 제어기와 전기적으로 결합되는, 분사 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 분사 분배기의 만족스러운 진동을 나타내는 표준 출력을 상기 진동 센서로부터 전달되는 상기 출력 신호와 비교하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 비교로부터 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하도록 구성되는, 분사 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 진동 센서로부터 전달된 상기 출력 신호를 시각적으로 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하는, 분사 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 진동 센서는 가속도계(accelerometer)를 포함하는, 분사 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 액추에이터는 전자 기학적 액추에이터인, 분사 시스템.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 분사 분배기는 상기 액추에이터와 결합된 샤프트를 더 포함하고, 상기 샤프트는 상기 액추에이터가 상기 배출구로부터 상기 점성 물질의 양을 분사할 때 이동가능하고, 상기 진동 센서는 상기 이동가능한 샤프트에 탑재되는, 분사 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 분사 분배기는 밸브 시트(valve seat)를 더 포함하고, 상기 액추에이터는 적어도 상기 진동의 일부를 생성하기 위해 상기 밸브 시트와 접촉하는 상기 샤프트의 일부 및 상기 밸브 시트와 접촉에서 벗어난 상기 샤프트의 일부를 이동시키는, 분사 시스템.
  21. 공기 실린더 및 상기 공기 실린더 내에서 이동가능한 공기 피스톤을 갖춘 액추에이터를 갖는 분사 분배기와, 상기 분사 분배기와 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법으로서, 상기 분사 시스템은 상기 분사 분배기의 배출구로부터 점성 물질을 분사하기 위해 상기 제어 성분의 제어 하에서 상기 액추에이터를 동작시키는, 상기 분사 시스템 동작 방법에 있어서,
    상기 공기 실린더에 관하여 상기 공기 피스톤을 이동시키는데 효과적인 압축 유체를 공기 실린더에 공급하는 단계;
    상기 공기 피스톤이 상기 공기 실린더 내에서 이동하면, 상기 공기 실린더 내부의 유체 압력을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 유체 압력을 상기 제어 성분에 전달하는 단계를 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 감지된 유체 압력에 응답하여 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계는:
    상기 공기 실린더에 공급된 상기 압축 유체의 유체 압력을 변경하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 공기 실린더 내부의 상기 유체 압력을 시간의 함수로서 감지하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 감지된 유체 압력에서의 레이트 변경(rate change을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 레이트 변경에 기초하여 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 변경은 상기 분사 분배기의 동작의 불규칙성(irregularity)을 나타내는, 분사 시스템 동작 방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 표준 유체 압력을 상기 감지된 유체 압력과 비교하는 단계; 및
    상기 비교로부터 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 변경은 상기 분사 분배기의 동작의 불규칙성을 나타내는, 분사 시스템 동작 방법.
  29. 이동가능한 샤프트를 갖는 분사 분배기 및 상기 분사 분배기와 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 분사 분배기 내에서 상기 이동가능한 샤프트를 이동시키는 단계;
    움직임 동안 상기 이동가능한 샤프트의 변위를 감지하는 단계; 및
    감지된 변위를 상기 제어 성분에 전달하는 단계를 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 감지된 변위에 응답하여 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계는:
    상기 이동가능한 샤프트의 스트로크 길이(stroke length)를 변경하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계는:
    상기 이동가능한 샤프트에 인가되는 프리로딩된 스프링 바이어스(preloaded spring bias)를 변경하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 이동가능한 샤프트의 변위를 시간의 함수로서 측정하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 측정된 변위에서의 레이트 변경을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 레이트 변경에 기초하여 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 변경은 상기 분사 분배기의 동작의 불규칙성을 나타내는, 분사 시스템 동작 방법.
  36. 제 33 항에 있어서, 표준 변위를 상기 측정된 변위와 비교하는 단계; 및
    상기 비교로부터 상기 분사 분배기의 동작의 변경을 지시하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 변경은 상기 분사 분배기의 동작의 불규칙성을 나타내는, 분사 시스템 동작 방법.
  38. 적어도 하나의 이동가능한 성분을 갖는 분사 분배기와, 상기 분사 분배기와 동작 가능하게 결합된 제어 성분을 포함하는 분사 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 분사 분배기의 적어도 하나의 이동가능한 성분을 이동시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 이동가능한 성분의 움직임으로부터 발생한 상기 분사 분배기의 진동을 감지하는 단계; 및
    감지된 진동을 상기 제어 성분에 전달하는 단계를 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 감지된 진동에 응답하여 상기 분사 분배기의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 진동을 측정하는 단계는 상기 분사 분배기의 가속을 시간의 함수로서 측정하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    표준 진동 프로파일을 상기 감지된 진동과 비교하는 단계; 및
    상기 비교로부터 상기 분배기의 동작의 변경을 지시하는 단계를 더 포함하는, 분사 시스템 동작 방법.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 변경은 상기 분사 분배기의 동작의 불규칙성을 나타내는, 분사 시스템 동작 방법.
  43. 제 38 항에 있어서, 상기 이동가능한 성분은 상기 분사 분배기로 하여금 상기 분사 분배기의 배출구로부터 점성 물질의 양을 분사하도록 동작하는 액추에이터인, 분사 시스템 동작 방법.
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