KR20110063641A - 자동화 진공 이용 밸브 프라이밍 시스템 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

유체 재료 소스로부터 나오는 유체(16)로 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12)를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템(10) 및 방법(11)은 진공원(46), 밸브 프라이임 스테이션(32), 진공 스위치(54), 및 제어기(62)를 포함한다. 밸브 프라이밍 스테이션(32)은 부트(40), 진공 챔버(36), 및 상기 부트(40) 내의 진공 채널(42)을 갖는다. 진공 채널(42)은 진공 챔버(36)를 통해 진공원(46)과 연결되어 있다. 부트(40)는 진공 챔버(36)가 유체챔버(12)를 갖는 진공원(46)과 연결되도록 유체 분배 밸브(14)의 밸브 노즐(28)에 밀봉식으로 결합한다. 진공 스위치(54)는 진공 챔버(36)를 통해 진공 채널(42)과 연결되고, 진공 챔버(36) 내의 진공 레벨에 기초하여 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는다. 제어기(62)는 진공원(46) 및 진공 스위치(54)와 전기적으로 접속되고, 진공 스위치(54)가 개방되어 있는가 또는 폐쇄되어 있는가에 기초하여 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍을 제어한다.

Description

자동화 진공 이용 밸브 프라이밍 시스템 및 사용 방법{Automated vacuum assisted valve priming system and methods of use}
본원은 2008년 9월 18일자 출원된 미국 가출원 제 61/098,048호의 이득을 청구하며, 이 출원의 내용은 그 전체를 본원에서 참고로 통합되어 있다.
본 발명은 밸브 프라이밍(priming) 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 유체 분배 밸브의 유체 챔버를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
표면 실장된 컴포넌트들을 갖는 전자회로판 조립체들의 제조에서 신속하고 신뢰성 있는 액체 접착제들의 분배는 어려운 과제이다. 종래 유체 분배 시스템에서 사용되는 회전 양변위 펌프들, 공압 작동식 주사기들 및 모멘텀 전사(momentum transfer) 분사 밸브들은 고유의 증착 정확도면에서 한계를 가지고 있다. 예를 들어, 유체 분배 밸브로부터 분배되는 유체의 증착 속도는 밸브의 유체 공급 챔버 내에서 접착제에 포획된 공기 영역들에 의하여 영향을 받을 수 있고, 상기 공기 영역들은 분배된 유체의 중량 비일관성(inconsistency)을 초래할 수 있다. 실제로, 분배된 유체의 체적 및 형상은 기포의 존재에 의하여 악영향을 받을 수 있고, 검사 및 재작업의 필요성을 만들 수 있고, 이는 유체 소비를 증대시킬 수 있고 또한 작업 원가를 상승시킬 수 있다. 그 결과, 유체 분배 공정은 자동화 전자제품 조립 라인의 용량(capability) 및 처리률에 영향을 줄 수 있다.
유체 분배 공업의 공급자들이 밸브 프라이밍 스테이션을 이용하여 기포들의 존재를 감소시키는 것을 지속적으로 상당히 개량할 수 있었지만, 점성 재료 내에는 기포들이 여전히 계속 발생하고 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 현상은 유체 분배 밸브의 작동 및 유체 분배의 원가에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 공정 자동화 및 시스템 검증의 결핍은 오퍼레이터에게 바람직하지 않은 영향을 줄 뿐만 아니라 비효율적인 프라이밍 및 셋업 루틴들(set-up routines)을 초래할 수 있다.
따라서, 상술한 단점들을 극복하고 또한 유체 분배 밸브의 지속적인 프라이밍 품질을 보장하는데 도움을 주는 공정 자동화 및 시스템 검증의 레벨을 제공하는, 밸브 프라이밍을 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유리하다.
하나의 실시예로서, 유체 재료 소스로부터 상기 유체 재료 소스와 유체 챔버 사이의 공급로를 통해 상기 유체 챔버에 공급된 유체에 의하여 유체 분배 밸브의 유체 챔버를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 진공원, 밸브 프라이밍 스테이션, 진공 스위치 및 제어기를 포함한다. 밸브 프라이밍 스테이션은 부트(boot), 진공 챔버, 및 상기 부트 내의 진공 채널을 포함한다. 상기 진공 채널은 진공 챔버를 통해 진공원과 연결된다. 상기 부트는 유체 분배 밸브의 밸브 노즐과 밀봉식으로 결합하여서 상기 진공 채널과 진공 챔버가 유체 분배 밸브의 유체 챔버와 유체 소통하며 상기 진공원과 연결되도록 구성된다. 상기 진공 챔버를 통해 진공 채널과 유체 소통하며 연결된 진공 스위치는 상기 진공 챔버 내의 진공 레벨에 기초하여 개방 위치와 폐쇄 위치를 갖는다. 제어기는 상기 진공원과 전기적으로 접속되어 상기 진공원의 동력을 공급 및 차단하도록 구성된다. 제어기는 상기 진공 스위치가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는가에 기초하여 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍을 제어하도록 구성되어 있다.
다른 실시예에서, 유체 챔버, 분배 오리피스, 및 상기 분배 오리피스를 상기 유체 챔버와 연결시키는 배출로를 갖는 유체 분배 밸브를 프라이밍하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 분배 오리피스를 통해 상기 배출로와 상기 유체 챔버에 진공을 적용하고, 다음에 진공 스위치의 작동에 기초하여 필요한 진공 레벨이 존재하는지의 여부를 자동 결정한다. 또한 이 방법은, 필요한 진공 레벨에 도달하여서 규정된 시간 주기 동안 상기 필요한 진공 레벨을 유지하고 있는 것에 반응하여, 상기 유체 분배 밸브를 프라이밍하기 위해 유체 공급로를 통해 상기 유체 챔버로 유체를 자동으로 흐르게 하며 또한 상기 배출로를 통해 상기 분배 오리피스를 향해 유체를 자동으로 흐르게 한다.
또 다른 실시예에서, 유체 분배 밸브를 프라이밍하는 방법으로서, 유체 분배 밸브의 밸브 노즐을 밸브 프라이밍 스테이션의 부트 내의 진공 채널과 밀봉식으로 결합하고, 다음에 진공 챔버를 통해 진공을 상기 부트의 진공 채널에 적용한다. 또한 이 방법은, 상기 진공 챔버 내의 진공 레벨을 진공 스위치로 감지하고, 다음에 상기 진공 스위치에 의하여 상기 진공 챔버 내의 필요한 진공 레벨의 감지에 반응하여 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍을 자동으로 개시한다.
본 명세서에 통합되어 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예를 예시하고 상술한 본 발명의 개략적 설명과 함께 그리고 아래에 주어진 실시예들의 상세한 설명이 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 프라이밍 시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 밸브 프라이밍 시스템의 단면도.
도 3은 도 1의 밸브 프라이밍 시스템에 사용하기 위한 유체 분배 밸브의 단면도.
도 4는 유체 분배 밸브의 원위 팁과 밀봉 결합된 도 1의 밸브 프라이밍 시스템의 부트의 일부에 대한 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분배 밸브의 유체 챔버를 프라이밍하기 위한 방법의 블록 흐름도.
도 1 내지 도 5는 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12)를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템(10) 및 방법(11)의 실시예들을 도시한다. 유체 분배 밸브(14)들은 기술에 공지되어 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적절한 유체 분배 밸브(14)의 하나의 실례는 미국 캘리포니아주, 칼스배드 소재의 Asymtek으로부터 구입할 수 있는 DispenseJet® DJ-9000 또는 DJ-9500 유체 분사 밸브이다. 예를 들어 특히 도 3을 참조하면, 유체 분배 밸브(14)는 X, Y, Z 축들을 따라 자동화 운동이 가능하게 로봇(도시 안됨) 상에 지지, 즉 장착될 수 있고, 일회용 유체 충전식 배럴, 카트리지, 또는 주사기(18)와 같은 유체 재료 소스로부터 나오는 유체(16), 예로서 접착제를 이용할 수 있다.
유체 충전식 주사기(18)로부터 나오는 유체(16)는 유체 소스(18)와 유체 챔버(12) 사이의 공급로(20)를 통해 유체 챔버(12)로 공급된다. 유체 분배 밸브(14)의 밸브시트(22)는 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12) 내에 머무는 유체 체적을 신속히 감소시키기 위하여 공기 작동식 해머 또는 밸브 니들(24)에 의하여 영향을 받을 수 있다. 도시된 실시예에서, 공압 액추에이터(25)는 밸브 시트(22)에 대하여 밸브 니들(24)을 구동한다. 이러한 작용은 밸브 노즐(28)의 배출로(26)에서 점성 재료의 제트를 일으켜서 분배 오리피스(30)로부터 분사시키며 그 자신의 전진 모멘트의 결과로서 상기 오리피스로부터 멀리 분출됨으로써 도트들을 발생시키고, 이 도트들이 기술에 공지된 바와 같이, 컴포넌트들을 회로판들에 접착제로 고정시키며, 회로판 상에 표면 실장된 컴포넌트들을 언더필링(underfilling)하는데 사용될 수 있다. 기술에 숙련된 사람(이하 '당업자'라고 함)에게는 이해되듯이, 유체 분배 밸브(14)들의 다른 형식들이 본 자동화 시스템(10)과 결합되어 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 유체 분배 밸브(14)를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템(10)은 진공 챔버(36)를 형성하는 중공 실린더(34)를 갖고 덮개(38)에 의해 덮이는 밸브 프라이밍 스테이션(32)을 포함한다. 덮개(38)는 진공 채널(42)이 관통해 연장되는 중심 위치된 부트(40)를 포함하고, 상기 진공 채널이 진공 챔버(36)의 내부를 외부 대기와 연결시킨다. 부트(40)는 환형 돌출부(43)와, 중앙 개구(44)를 포함하고, 상기 중앙 개구는 진공 채널(42)과 소통하는 환형 돌출부(43)를 통해 연장되어 있다. 환형 돌출부(43)는 진공 채널(42) 및 진공 챔버(36)가 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12)와 유체 소통하며 진공원(46)과 연결되도록 유체 분배 밸브(14)의 밸브 노즐(28)과 밀봉 결합하도록 구성되어 있다.
벤투리관 타입의 진공 발생기와 같은 진공원(46)은 진공 라인(48)을 통해 진공 챔버(36)에 연결되고, 상기 진공 라인은 진공 챔버(36)와 유체 소통하는 채널(52)이 관통하는 진공 접속기(50)와 상호 작용한다. 진공원은 대기압보다 낮은 압력의 진공을 진공 챔버(36)를 통해 부트(40)의 진공 채널(42)에 가하도록 구성되어 있다.
진공 스위치(54)는 진공 스위치 라인(56)을 통해 진공 챔버(36)에 연결되어 있다. 진공 스위치 라인(56)은 진공 스위치 접속기(58)에 연결되고, 상기 진공 스위치 접속기(58)에는 진공 챔버(36)를 통해 진공 채널(42)과 유체 소통하는 채널(60)이 통과한다. 진공 스위치(54)는 목표로 한 또는 필요한 진공 레벨이 진공 챔버(36) 내에 존재하는지 여부를 검출하도록 구성되어 있다. 특히, 진공 스위치(54)는 진공원(46)에 의하여 생성된 진공 챔버(36) 내의 진공 레벨에 기초하여 개방(off) 또는 폐쇄(on) 위치에 있도록 구성될 수 있다.
하나의 실례로서, 진공 스위치(54)는 진공 레벨이 필요한 진공 레벨이거나 또는 필요한 진공 레벨보다 높으면 폐쇄되도록 구성되고, 그리고 진공 레벨이 필요한 진공 레벨보다 낮으면 개방되도록 구성되어 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적절한 진공 스위치(54)의 예를 들면 SMC ZSE40이고, 이는 미국 인디애나주, 노블스빌 소재의 SMC Corporation of America로부터 상업적으로 구입가능한 고정밀 디지털 압력 스위치이다. 당업자는 이해할 수 있듯이, 진공 스위치(54)는 진공 챔버(36) 내의 진공압에 반응하여 감지하도록 구성된 진공 감지 디바이스(도시 안됨), 예로서 다이어프램(diaphragm)을 포함한다. 진공압이 필요한 레벨이거나 높은지의 여부에 기초하여, 진공 스위치(54)는 개방 또는 폐쇄 위치에 있게 될 것이다. 아래에 설명된 바와 같은 제어기(62)에 의하여 검출될 수 있는 진공 스위치(54)의 위치는 프라이밍 방법(11)에서 다양한 단계들을 지령한다.
또한, 시스템(10)은 제어기(62)와 연결되어서, 예로서 전기적으로 접속되어서 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍과 관련된 오류들을 오퍼레이터(도시 안됨)에게 통지하도록 구성되어 있는 사용자 인터페이스(64)를 포함한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(64)는 진공 레벨이 규정된 시간 후에 필요한 진공 레벨에 도달 및/또는 유지되지 않았다면 오퍼레이터에게 통지하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(64)는 또한 프라이밍이 완료되었을 때 오퍼레이터에게 통지하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(64)는 컴퓨터 모니터(도시 안됨) 및 키보드(도시 안됨)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 계속 참조하면, 제어기(62)는, 진공 스위치(54)가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는가에 기초하여, 즉 진공 레벨이 프라이밍 중에 바람직함 또는 바람직하지 않음을 나타내는 지시에 따라 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍을 제어하도록 구성되어 있다. 제어기(62)는 진공원(46)과 통신하며, 예로서 전기적으로 접속되며 필요한 대로 진공원(46)의 동력을 공급 및 차단하도록 구성되어 있다. 또한 제어기(62)는 진공 스위치(54)와 통신하며, 예로서 전기적으로 접속되며 진공 스위치(54)가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는지를 결정하도록 구성되어 있다.
제어기(62)는 유체 분배 밸브(14)에 전기적으로 접속되며 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍 중에 유체 분배를 제어하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어기(62)는 유체 챔버(12)에 액세스 가능하도록 유체 분배 밸브(14)에 지령을 내려 밸브 니들(24)을 후퇴시키도록 구성될 수 있다. 유체(16)를 유체 챔버(12) 내로 전달하도록 하기 위해서, 제어기(62)는 또한 진공 스위치(54)가 폐쇄 위치에 있을 때 제 1 소정의 주기 동안에 유체(16)가 공기압을 이용하여 유체 소스(18)로부터 공급로(20)를 통해 유체 챔버(12) 내로 흐를 수 있도록 구성될 수 있다.
제어기(62)는 프라이밍 공정 동안에 겪게 된 오류들을 사용자 인터페이스(64)에 통지하도록 구성될 수 있다. 또한 제어기(62)는 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍을 제어하기 위해 정보가 상호 교환 또는 중계될 수 있도록 진공 스위치(54)를 유체 분배 밸브(14) 및 사용자 인터페이스(64)와 연결시킨다. 하나의 실례로서, 제어기(62)는 진공 스위치(54)가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는지에 기초하여 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍을 제어하기 위한 알고리즘들을 실행할 수 있는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 포함하는 컴퓨터가 될 수 있다. 제어기(62)를 지나는 적절한 접속들은 공지된 기술들을 이용하여 다양한 디바이스들(14, 54, 64)을 네트워킹함으로써 달성될 수 있다.
스케일(scale)(66)은 제어기(62)와 전기적으로 접속되어서, 유체 분배 밸브(14)가 적절하게 프라이밍되었는지를 결정하기 위해 유체 분배 밸브(14)로부터 스케일(66) 상에 분배된 유체(16)의 중량을 검출하도록 구성되어 있다. 제어기(62)는 유체 분배 밸브(14)가 스케일(66) 위로 이동하도록 하여 제 2 소정의 주기 동안 유체 분배 밸브(14)가 유체(16)를 스케일(66) 상에 분배하도록 구성되어 있다. 추가로 제어기(62)는 유체 분배 밸브(14)가 적절하게 프라이밍되었는지를 확인하기 위해 스케일(66) 상에 분배된 유체(16)의 중량을 기준값과 비교하도록 구성되어 있다. 제어기(62)는 또한 유체 분배 밸브(14)의 프라이밍의 완료를 오퍼레이터에게 통신하기 위해 사용자 인터페이스(64)를 사용하도록 구성될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12)를 프라이밍하기 위한 방법(11)이 도시되어 있다. 방법(11)은, 프라이밍 작동이 오류가 일어난 경우에 간섭하도록 오퍼레이터에게 통지하기 보다는, 사람의 간섭을 최소화하고 외부 제어장치와는 별도로 수행된다는 점에서 자동화 되어 있다.
상기 방법(11), 또는 진공 이용 프라이밍 루틴(VAPR)은 일반적으로 블록(72)으로 도시된 바와 같이, 유체 분배 밸브(14)에 의하여 일회용 유체 충전식 주사기(18)의 설치와 함께 시작된다. 일회용 주사기(18)의 설치 후에, 유체 분배 밸브(14)는 블록(74)으로 도시된 바와 같이, 로봇에 의하여 밸브 프라이밍 스테이션(32)으로 이동될 수 있고, 여기서 밸브 노즐(28)은 진공이 가해지는 진공 채널(42)을 수용하는 탄성 프라이밍 부트(40)와 짝을 이루거나 또는 밀봉 결합된다. 특히, 진공이 가해지는 진공 채널(42)을 수용하는 탄성 부트(40)에 의하여 밸브 노즐(28) 내에 배치된 분배 오리피스(30)에 대하여 기밀 시일(air-tight seal)이 형성된다. 밸브 노즐(28)의 위치 결정은 알려진 X-Y 퍼지 위치(purge location)와, 밸브 노즐(28)과 부트(40) 사이의 0.04" 내지 0.06" Z 간섭에 기초하여 이루어질 수 있다.
다음에, 진공원(46)은 블록(76)으로 도시된 바와 같이, 진공 채널(62)에 가해진 진공과 제어기(62)에 의하여 작동된다. 밸브 노즐(28)이 프라이밍 부트(40)에 대하여 적절한 장소에 배치될 때, 즉 부트(40)가 밸브 노즐(28)의 원주에 대하여 기밀 시일을 형성할 때, 진공이 만들어진다. 진공 스위치(54)는 필요한 진공 레벨이 존재하는지를 감지하며, 즉 필요한 진공 레벨은 진공 스위치(54)가 개방 또는 폐쇄되었는지에 의하여 결정되고, 그리고 제어기(62)에 필요한 진공 레벨의 존재에 대한 지시를 통신한다. 예를 들어, 폐쇄된 진공 스위치(54)는 바람직한 진공 레벨을 나타낼 수 있고, 개방된 진공 스위치(54)는 바람직하지 않은 진공 레벨을 나타낼 수 있다. 하나의 실시예로서, 바람직한 진공 레벨은 적어도 22 인치 Hg(적어도 560 Torr)이다. 다른 실시예에서, 바람직한 진공 레벨은 약 22 인치 Hg 내지 약 26 인치 Hg(약 660 Torr)의 범위이다. 또한 다른 실시예에서는, 바람직한 진공 레벨은 약 22 인치 Hg 내지 약 25 인치 Hg(약 635 Torr)의 범위이다. 필요한 진공 레벨의 값은 오퍼레이터가 지정할 수 있지만, 유체 분배 밸브(14)를 만족스럽게 프라이밍할, 대기압보다 낮은 진공을 만들 정도로 충분히 낮아야 할 것이다.
블록(78)으로 도시된 바와 같이, 규정된 시간, 예로서 약 2초 후에 필요한 진공 레벨에 도달하지 않는 것에 반응하여, 제어기(62)는 "진공을 발생할 수 없음" 또는 "진공이 발생될 수 없음"과 같은 오류 메시지를 표시용 사용자 인터페이스(64)에 통신하여 그 상태를 오퍼레이터에게 통지하도록 한다. 필요한 진공 레벨의 결핍(absence)은 진공 스위치(54)의 개방에서 폐쇄로, 또는 대안으로 폐쇄에서 개방으로의 상태 변화의 결핍에 기초하여 제어기(62)에 의하여 결정된다. 필요한 진공 레벨이 도달되지 않으면, 진공의 적용이 중단될 수 있고, 오퍼레이터는 다시 루틴을 시작하기 전에 어떠한 문제점들의 해결에 집중할 수 있다. 규정된 시간은 오퍼레이터에 의해 지정될 수 있지만, 정상 작동 조건들하에서 필요한 진공 레벨을 달성할 정도로 충분히 길어야 한다. 하나의 실례로서, 오퍼레이터는 사용자 인터페이스(64)를 통해 프라이밍 루틴을 중단(override)시킬 수 있는 능력을 가질 수 있다.
대안으로서, 블록(80)에서 도시된 바와 같이, 필요한 진공 레벨의 도달에 반응하여, 제어기(62)는 규정된 시간 후에, 유체 챔버와 밸브 노즐(28) 사이의 장애물을 제거하여 유체 챔버(12)에 액세스를 허용하기 위해 밸브 니들(24)을 후퇴시키도록 유체 분배 밸브(14)와 통신한다. 유체 챔버(12)와 진공 챔버(36) 사이의 차압 때문에, 후퇴한 밸브 니들(24)이 유체 분배 밸브(14)의 유체 챔버(12)가 밸브 프라이밍 스테이션(32)에 의하여 진공화되도록 허용한다. 특히, 이제 진공이 진공 챔버(36) 및 진공 채널(42)을 통해 밸브 노즐(28)의 분배 오리피스(30)를 통해 배출로(26) 및 유체 챔버(12)에 적용되어서 유체 챔버(12)로부터 공기를 제거하고 그리고 유체 챔버(12)에 유체(16)를 채운다. 하나의 실례로서, 진공은 약 10초 동안 적용된다. 진공이 적용되는 규정된 시간은 오퍼레이터에 의해 지정될 수 있지만, 유체 분배 밸브(14)를 만족하게 진공화할 정도로 충분히 길어야 한다.
밸브 프라이밍 스테이션(32)에 의하여 유체 분배 밸브(14) 내에서 유체 챔버(12)를 진공화하는 동안에, 블록(82)으로 도시된 바와 같이, 진공 레벨의 바람직함은 진공 스위치(54)의 작동에 기초하여 감시되며 결정된다. 다시 진공 스위치(54)는 필요한 진공 레벨이 존재하는지 여부를 감지하는데, 즉 필요한 진공 레벨은 진공 스위치(54)가 개방되어 있는지 또는 폐쇄되어 있는지에 의하여 결정된다. 이 단계에서, 블록(84)으로 도시된 바와 같이, 규정된 시간 동안에 필요한 진공 레벨을 유지하고 있지 않는 것에 반응하여, 제어기(62)는 "진공을 유지할 수 없음" 또는 "진공이 유지될 수 없음"과 같은 오류 메시지를 표시용 사용자 인터페이스(64)에 통신하여 오퍼레이터에게 통지하도록 한다. 이때, 진공의 적용은 중단될 수 있고, 오퍼레이터는 다시 프로세스를 시작하기 전에 어떠한 문제점들의 해결에 집중할 수 있다.
대안으로서, 블록(86)으로 도시된 바와 같이, 필요한 진공 레벨을 유지하고 있음에 반응하여, 제어기(62)는 규정된 시간 후에, 유체 분배 밸브(14)에 통신하여 유체가 공기압, 예로서 공압식 피스톤(도시 안됨)을 이용하여 제 1 소정 주기 동안 주사기(18)에서 배출되어 유체 공급로(20)를 통해 유체 챔버(12)로 흐르고 그리고 배출로(26)를 통해 분배 오리피스(30)로 흘러서 유체 분배 밸브(14)를 프라이밍하도록 한다. 제어기(62)는 주사기(18) 내의 공기압을 제어하여 액체 접착제와 같은 유체(16)가 유체 챔버(12) 내로 전달되도록 지원한다. 유체(16)가 제 1 소정 주기 동안 즉 유체(16)에 의하여 유체 분배 밸브(14)를 프라이밍하기에 충분하다고 평가한 시간에 유체 공급로(20)를 통해 유체 챔버(12) 내로 흐르게 한 후에, 유체 챔버(12)로부터 밸브 노즐(28)로 향하는 통로를 폐쇄하도록 밸브 니들(24)이 폐쇄될 수 있고, 그리고 진공의 적용이 중단된다. 하나의 실례로서, 유체(16)에 의하여 유체 분배 밸브(14)를 프라이밍하기에 충분하다고 평가한 시간은 약 5초이다. 규정된 시간은 오퍼레이터에 의해 지정될 수 있지만, 밸브 프라이밍 스테이션(32)을 이용하여 유체 분배 밸브(14)를 만족하게 프라이밍할 정도로 충분히 길어야 한다.
진공의 적용이 중단된 후에, 이제 프라이밍된 유체 분배 밸브(14)는, 블록(88)으로 도시된 바와 같이, 유체(16)를 필요한 주기, 예로서 2초 동안 유체 분배 밸브(14)로부터 스케일(66) 상에 분배하고 그리고 유체(16)의 무게를 측정함으로써 유체(16)의 존재에 대해 시험을 받을 수 있다. 하나의 실례로서, 프라이밍된 밸브(14)는 프라이밍 스테이션(32)으로부터 스케일(66)로 이동되며, 여기서 예를 들어 30 내지 60 도트들의 유체(16)가 0.5초 내에 스케일(66) 상에 분배되며 측량될 수 있다. 스케일(66) 상에 분배된 유체(16)의 검출된 중량은 임계값, 즉 기준값과 비교되어 유체 분배 밸브(14)가 유체(16)에 의하여 적절하게 프라이밍되었는지 확인하게 된다.
스케일(66)에 의하여 측정된 유체16)의 중량이 임계값, 예로서 5mg을 초과하면, 프라이밍이 완료된 것으로 생각된다. 중량의 임계값은 대체로 유체 분배 밸브(14)에 대해 선택된 주기 내에 적절하게 프라이밍된 유체 분배 밸브(14)를 제공하는 것으로 알려져 있는 중량과 동일하거나 그 중량보다 크다. 이 지점에서, 블록(90)으로 도시된 바와 같이, 스케일(66)과 통신하는 제어기(62)는 사용자 인터페이스(64)에 통신하여 컴퓨터 스크린 상에 메시지. 예로서 "분사 프라이밍 완료" 또는 "프라이밍 완료"를 표시함으로써 오퍼레이터에게 프라이밍이 완료되었다는 것을 통지하도록 한다. 이제 유체 분배 밸브(14)는 예를 들어 분배된 도트 배치 정확도를 측정하는 것을 포함하여, 조립 라인 작동에 들어가거나 또는 추가의 셋업 단계들을 받을 준비를 갖추게 된다. 완료 후에, 프라이밍 프로세스는 필요한 대로 반복될 수 있다.
프라이밍이 완료되지 않으면, 제어기(62)는 블록(92)으로 도시된 바와 같이, 컴퓨터 스크린 상에 메시지, 예로서 "분사 프라이밍 미완료" 또는 "밸브 프라이밍하지 않음"을 표시함으로써 사용자 인터페이스(64)에 통신할 수 있다. 이때, 프라이밍 방법(11)이 중단되고, 오퍼레이터는 다시 그 방법을 시작하기 전에 어떠한 문제점들의 해결에 집중할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동화 시스템(10) 및 방법(11)은 개선된 분배 중량의 일관성을 제공하고, 오퍼레이터의 영향을 제거하고, 더욱 신속한 프라이밍 및 셋업을 제공한다. 덧붙여, 유체 소비를 감소시킴으로써 작동 비용을 더욱 낮출 수 있다. 또한, 그러한 자동화 시스템(10)은 유체 분배 밸브(14)의 일관성 있는 프라이밍 품질을 보장할 수 있는 프로세스 자동화 및 시스템 검증의 레벨을 제공한다.
본 발명이 여러 실시예들의 설명에 의하여 예증되었고 그리고 이러한 실시예들이 상당히 상세하게 설명되었지만, 출원인의 의도는 첨부한 청구범위를 그와 같은한 세부 사항으로 제한하고자 하는 것은 아니다. 추가의 장점들 및 변경들이 기술에 숙련된 자들에게 용이하게 나타날 것이다. 따라서, 본 발명은 더 넓은 관점에서 특별한 세부 사항들, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 도시되어 설명된 실례로 제한하지 않는다. 이에 따라 출원인의 일반적인 발명의 개념의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고 그러한 세부 사항에서 벗어날 수 있다.

Claims (25)

  1. 유체 소스와 유체 챔버 사이의 공급로를 통해 유체 재료 소스로부터 상기 유체 챔버로 공급된 유체에 의해, 유체 분배 밸브의 유체 챔버를 프라이밍하기 위한 자동화 시스템으로서,
    진공원;
    부트, 진공 챔버, 및 상기 부트 내의 진공 채널을 포함하는 밸브 프라이밍 스테이션으로서, 상기 진공 채널은 상기 진공 챔버를 통해 상기 진공원과 연결되고, 상기 부트는 상기 유체 분배 밸브의 밸브 노즐과 밀봉식으로 결합하도록 구성되어 상기 진공 채널과 진공 챔버가 상기 유체 분배 밸브의 상기 유체 챔버와 유체 소통적으로 상기 진공원과 연결되어 있는, 상기 밸브 프라이밍 스테이션;
    상기 진공 챔버를 통해 상기 진공 채널과 유체 소통적으로 연결된 진공 스위치로서, 상기 진공 챔버 내의 진공 레벨에 기초하여 개방 위치와 폐쇄 위치를 갖는 상기 진공 스위치; 및
    상기 진공원과 전기적으로 접속되고 상기 진공원의 동력을 공급 및 차단하도록 구성된 제어기로서, 상기 진공 스위치와 전기적으로 접속되어 있고 또한 상기 진공 스위치가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는가에 기초하여 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍을 제어하도록 구성되어 있는 상기 제어기를 포함하는, 자동화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 스위치는 상기 진공 레벨이 필요한 레벨에 있거나 또는 필요한 레벨보다 높을 때 폐쇄 위치에 있도록 구성되고, 상기 진공 스위치는 상기 진공 레벨이 필요한 레벨보다 낮을 때 개방 위치에 있도록 구성되는, 자동화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 챔버를 통해 상기 진공원을 상기 부트의 진공 채널에 연결하는 진공 라인을 추가로 포함하는, 자동화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 유체 분배 밸브를 프라이밍하기 위해, 상기 진공 스위치가 폐쇄 위치에 있을 때 제 1 소정 주기 동안 상기 유체 소스로부터 상기 유체 공급로를 통해 상기 유체 챔버 내로 유체를 흐르게 하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유체 재료 소스는 가압 주사기이고, 상기 제 1 소정 주기의 시작 후에, 상기 제어기는 제 2 소정 주기 동안 상기 주사기 내의 공기압을 증가시켜서 유체를 상기 유체 챔버 내로 밀어넣는 작용을 하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유체 분배 밸브는 로봇 상에 장착되고, 상기 제 2 소정 주기 후에, 상기 제어기는 상기 진공원의 동력을 차단하도록 구성되고, 상기 로봇을 작동시켜서 스케일을 가로질러 상기 유체 분배 밸브를 이동시키도록 구성되고, 제 3 소정 주기 동안 상기 유체 분배 밸브를 작동시켜 상기 스케일 상에 유체를 분배하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 유체 분배 밸브가 적절하게 프라이밍되고 있음을 확인하기 위해 상기 스케일 상에 분배된 유체 중량을 기준값과 비교하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 유체 분배 밸브와 전기적으로 접속되고, 또한 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍 중에 유체 분배를 제어하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍을 제어하기 위한 알고리즘들을 실행할 수 있는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 포함하는 컴퓨터인, 자동화 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어기와 연결되고, 또한 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍과 관련된 오류들을 오퍼레이터에게 통지하도록 구성된 사용자 인터페이스를 추가로 포함하는, 자동화 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 상기 진공 레벨이 규정된 시간 이후에 필요한 진공 레벨에 도달하지 않거나 및/또는 필요한 진공 레벨을 유지하고 있는지 여부를 오퍼레이터에게 통지하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 유체 분배 밸브가 적절하게 프라이밍되었는지 결정하기 위해 프라이밍된 유체 분배 밸브로부터 스케일 상에 분배된 유체 중량을 검출하도록 구성된 상기 스케일을 추가로 포함하고, 상기 스케일은 상기 제어기와 전기적으로 접속되고, 상기 제어기는 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍의 완료를 오퍼레이터에게 통신하기 위해 상기 사용자 인터페이스를 사용하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 부트는 환형 돌출부와, 상기 환형 돌출부를 관통해 상기 진공 채널과 소통하는 중심 개구를 포함하고, 상기 환형 돌출부는 상기 유체 분배 밸브의 밸브 노즐과 밀봉식으로 결합하도록 구성되는, 자동화 시스템.
  13. 유체 챔버, 분배 오리피스, 및 상기 분배 오리피스를 상기 유체 챔버와 연결시키는 배출로를 갖는 유체 분배 밸브를 프라이밍하는 방법으로서,
    a) 상기 분배 오리피스를 통해 상기 배출로와 상기 유체 챔버에 진공을 적용하는 단계;
    b) 진공 스위치의 작동에 기초하여 필요한 진공 레벨이 존재하는지 여부를 자동 결정하는 단계; 및
    c) 상기 필요한 진공 레벨에 도달하여서 규정된 시간 주기 동안 상기 필요한 진공 레벨을 유지하고 있는 것에 반응하여, 상기 유체 분배 밸브를 프라이밍하기 위해, 유체 공급로를 통해 상기 유체 챔버 내로 유체를 자동적으로 흐르게 하며 또한 상기 배출로를 통해 상기 분배 오리피스를 향해 유체를 자동으로 흐르게 하는 단계를 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 진공을 적용하기 전에, 진공이 적용되는 개구를 수용하는 탄성 부트에 의하여 상기 분배 오리피스에 대하여 진공-유지 시일(vaccum-tight seal)을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 필요한 진공 레벨에 도달하지 않거나 또는 필요한 진공 레벨의 손실에 반응하여, 상기 진공의 적용을 중단시키는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 필요한 진공 레벨에 도달되지 않았음 또는 필요한 진공 레벨이 손실되고 있음을 사용자 인터페이스를 통해 오퍼레이터에게 통보하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 유체 공급로를 통해 유체를 흐르게 한 후에, 상기 유체 분배 밸브를 프라이밍하기에 충분한 시간이 지난 후에 상기 진공의 적용을 중단시키는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 진공의 적용이 중단된 후에, 프라이밍된 분배 밸브로부터 유체를 분배함으로써 상기 프라이밍된 분배 밸브 내의 유체의 존재를 검출하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 프라이밍된 분배 밸브로부터 분배된 유체의 검출된 중량에 기초하여 프라이밍의 완료를 고려할 것인지에 대해 사용자 인터페이스를 통해 오퍼레이터에게 통보하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  20. 유체 분배 밸브를 프라이밍하는 방법으로서,
    a) 유체 분배 밸브의 밸브 노즐을 밸브 프라이밍 스테이션의 부트 내의 진공 채널과 밀봉식으로 결합하는 단계;
    b) 진공 챔버를 통해 진공을 상기 부트의 진공 채널에 적용하는 단계;
    c) 상기 진공 챔버 내의 진공 레벨을 진공 스위치로 감지하는 단계; 및
    d) 상기 진공 스위치에 의한 상기 진공 챔버 내의 필요한 진공 레벨의 감지에 반응하여, 상기 유체 분배 밸브의 프라이밍을 자동으로 개시하는 단계를 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 진공 스위치에 의한 상기 진공 챔버 내의 필요한 진공 레벨의 감지에 반응하여, 상기 진공의 적용을 중단시키는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내의 상기 필요한 진공 레벨의 감지 후에, 상기 유체 분배 밸브의 밸브 노즐을 개방하는 단계;
    상기 밸브 노즐의 개방을 통해 상기 진공 챔버를 통해 진공을 적용하는 단계;
    상기 진공 챔버 내의 진공 레벨을 상기 진공 스위치에 의해 감지하는 단계; 및
    상기 진공 스위치에 의해 상기 진공 챔버 내의 필요한 진공 레벨을 유지하고 있음에 반응하여, 자동적으로 유체 소스로부터 유체 공급로를 통해 유체 챔버 내로 유체가 흐르게 하고 또한 상기 유체 분배 밸브를 프라이밍하기 위해 제 1 소정 주기 동안 상기 유체 분배 밸브의 분배 오리피스를 향하여 배출로를 통해 유체가 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유체 분배 밸브의 밸브 노즐을 폐쇄하는 단계; 및
    상기 진공의 적용을 중단시키는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 진공의 적용을 중단시킨 후에, 제 2 소정 주기 동안 상기 유체 분배 밸브로부터 스케일 상으로 유체를 분배하는 단계; 및
    상기 유체 분배 밸브가 적절하게 프라이밍되었음을 확인하기 위해 상기 스케일 상에 분배된 유체의 검출된 중량을 기준값과 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 분배된 유체의 검출된 중량을 상기 기준값과 비교한 것에 기초하여 프라이밍의 완료를 고려할 것인지 여부를 사용자 인터페이스를 통해 오퍼레이터에게 통보하는 단계를 추가로 포함하는, 유체 분배 밸브 프라이밍 방법.
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