KR20200117010A - 유동을 캘리브레이션하기 위한 그리고 기판을 코팅하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

기판에 액체 코팅을 도포하기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시된다. 하나의 예시적인 방법은 코팅 시스템을 통과하는 재료의 유량을 캘리브레이션하는 단계를 포함한다. 분무 노즐을 통과하는 재료에 대한 목표 유량이 수신되고, 목표 유량에 기초한 코팅 시스템의 제1 작동 압력이 계산되고, 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서 분무 노즐을 통해 유동하는 재료가 표면의 적어도 일부 상으로 분사된다. 작동 유량과 목표 유량 사이의 비교에 후속하여, 작동 압력은 제2 작동 압력으로 조정되고, 기판의 적어도 일부에는 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서 분무 노즐을 통해 유동하는 재료가 분무된다.

Description

유동을 캘리브레이션하기 위한 그리고 기판을 코팅하기 위한 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되고 2018년 2월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/892,106호 및 2018년 11월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/178,572호의 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 대체적으로 액체 코팅 재료를 분배하는 것에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 컨포멀 코팅 재료(conformal coating material)와 같은 액체 코팅 재료를 회로 기판과 같은 기판에 도포하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
많은 산업적 응용예들은 미리결정된 영역에 도포된 이산되고 명확하고 균일한 코팅의 사용을 필요로 한다. 그러한 코팅은 전자 회로 기판과 같은 불균일하거나 불규칙한 기판 상의 컨포멀 코팅과 같은 다양한 공정에서 유용하다. 이산된 기판 영역에 대한 도포를 위한 이산된 코팅의 생성에 있어서, 예를 들어, 재료의 스트링형성(stringing) 없이 예리한, 정사각형, 컷온(cut-on) 및 컷오프(cut-off) 에지와 함께 비접촉 도포 공정에서 넓고 균일한 코팅을 얻는 것이 바람직하다. 특히, 컨포멀 코팅 재료는 수분, 오물 등으로부터 회로 기판의 선택된 구성요소를 보호하는 데 사용된다.
재료에 의한 기판의 만족스러운 코팅은 기판의 표면 상의 재료의 적절한 커버리지(coverage) 및 원하는 양(예를 들어, 두께)으로의 재료의 도포 둘 모두를 포함한다. 재료의 커버리지 및 도포되는 재료의 양 둘 모두를 다루기 위해 기판 코팅에 대한 유동을 캘리브레이션(calibration) 및 제어할 필요성이 존재한다.
기판에 액체 코팅을 도포하기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 기판에 재료를 도포하기 위한 코팅 시스템의 분무 노즐을 통과하는 재료의 유량을 캘리브레이션하는 방법은 분무 노즐을 통과하는 재료에 대한 목표 유량을 수신하는 단계를 포함한다. 본 방법은 분무 노즐을 통과하는 재료에 대한 목표 유량 및 코팅 시스템의 작동 압력과 분무 노즐을 통과하는 재료의 유량 사이의 압력-유량 관계에 기초하여 코팅 시스템의 제1 작동 압력을 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 또한 코팅 시스템의 작동 압력을 제1 작동 압력으로 설정하는 단계 및 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서 분무 노즐을 통해 유동하는 재료를 표면의 적어도 일부에 분사하는 단계를 포함한다. 본 방법은 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서의 재료의 작동 유량을 결정하는 단계; 작동 유량을 목표 유량과 비교하는 단계; 및 작동 유량을 목표 유량과 비교하는 단계에 후속하여, 코팅 시스템의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 조정하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서 분무 노즐을 통해 유동하는 재료를 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 코팅 시스템을 캘리브레이션하는 방법은 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템을 통해 유동하는 재료에 대한 목표 총 부피를 수신하는 단계; 및 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제1 생산 사이클을 수행하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제1 생산 사이클을 수행하는 단계와 동시에, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템을 통해 유동하는 재료의 제1 부피 측정치를 수집하는 단계; 및 제1 생산 사이클을 수행하는 단계의 완료에 후속하여 그리고 제1 부피 측정치에 기초하여, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템을 통해 유동한 재료의 제1 총 부피를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 또한 제1 총 부피를 목표 총 부피와 비교하는 단계 및 제1 총 부피를 목표 총 부피와 비교하는 단계에 응답하여, 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하고 후속하여 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계에 후속하여, 조정된 작동 파라미터로 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제2 생산 사이클을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 추가적인 특징 및 이점이 첨부 도면과 관련하여 취해진 예시적인 실시예의 하기의 상세한 설명을 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이다.
하기의 상세한 설명은 첨부 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해된다. 예시의 목적으로, 예가 도면에 도시되어 있으나, 주제는 개시된 특정 요소 및 수단으로 제한되지 않는다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터-제어식 코팅 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 코팅 시스템(10)은 컨포멀 코팅 재료와 같은 액체 코팅 재료를, 전형적인 기판(12)과 같은 일련의 기판에 도포하는 데 사용될 수 있다. 전형적인 코팅 시스템(10)의 작동이 본 명세서에 기술될 것이지만, 당업자는 매우 다양한 다른 코팅 시스템이 하기에 기술된 방법을 완성하는 데 사용될 수 있다는 것을 인식한다.
전형적인 실시예에서, 코팅 시스템(10)은 다축 전기-기계 위치설정기 또는 로봇(14) 및 로봇(14)과 결합된 컨포멀 코팅 도포기(16)를 포함한다. 예를 들어, 도포기(16)는 기판(12) 위에서 로봇(14)으로부터 현수될 수 있다. 일 실시예에서, 로봇(14)은 3 자유도를 제공하기 위해 X-Y-Z 직교 좌표 프레임 내에 한정된 방향으로 도포기(16)를 이동시키도록 구성된다. 로봇(14)은 공지된 방식으로 독립적으로 제어가능한 모터(도시되지 않음)에 결합된 구동부를 포함한다. 도포기(16)는, 아래의 예시적인 실시예에 기술된 바와 같이, 기판(12)의 선택된 영역에 일정 양의 액체 코팅 재료를 도포하기 위해 기판(12)에 대해, 로봇(14)에 의해 조작된다.
프로그램가능 제어기(18)는 코팅 시스템(10)의 이동 및 작동을 조정한다. 제어기(18)는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 본 명세서에 기술된 기능을 수행할 수 있는 프로그램가능 로직 제어기(PLC), 마이크로프로세서 기반 제어기, 개인용 컴퓨터, 또는 다른 종래의 제어 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)는 아래에서 상세히 설명되는 다양한 유동 제어/캘리브레이션 루틴을 수행할 수 있다. 인간 기계 인터페이스(HMI) 디바이스(19)는 공지된 방식으로 제어기(18)에 작동식으로 연결된다. HMI 디바이스(19)는 입력 디바이스 및 제어부, 예컨대, 키패드, 푸시버튼, 제어 노브(knob), 터치 스크린 등, 및 제어기(18)의 작동을 제어하여, 그에 의해 코팅 시스템(10)의 작동을 제어하도록 조작자에 의해 사용되는 출력 디바이스, 예컨대, 디스플레이 및 다른 시각적 표시기를 포함할 수 있다. HMI 디바이스(19)는 오디오 경보가 조작자에게 전달될 수 있게 하는 스피커와 같은 오디오 출력 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
기판(12), 예를 들어, 부착된 반도체 다이 및 다른 구성요소를 갖는 인쇄 회로 기판이 공지된 방식으로 도포기(16)와 작동 관계로 지지되고, 액체 코팅 재료가 도포기(16)로부터 각각의 기판(12) 상의 선택된 영역 상으로 도포될 수 있다. 분배 도포에 따라, 일련의 기판(12)이 배치 모드(batch mode)로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 기판(12)은 자동 컨베이어(20) 상에서 도포기(16)를 지나서 연속적으로 운반될 수 있다. 컨베이어(20)는 종래의 설계를 가질 수 있고, 추가로, 상이한 치수의 기판들(12)을 수용하도록 조정될 수 있는 폭을 가질 수 있다. 공압 작동식 리프트 앤드 로크 메커니즘(lift and lock mechanism)(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있는 컨베이어(20)는 컨베이어 제어기(22)로부터 명령 신호를 수신한다.
도포기(16)는 도포기(16)의 작동을 제어하는 명령 신호를 공급하는 도포기 제어기(24)와 전기적으로 결합된다. 모션 제어기(26)가 통신 링크(21)에 의해 로봇(14)과 전기적으로 결합된다. 솔레노이드(34)는 통신 링크(23)에 의해 모션 제어기(26)와 전기적으로 결합된다. 컨베이어 제어기(22) 및 모션 제어기(26)는 또한, 각각의 통신 링크(25, 27)를 통해 제어기(18)와 전기적으로 결합된다. 모션 제어기(26)는 통신 링크(29)를 통해 컨베이어 제어기(22)와 전기적으로 결합된다. 따라서, 코팅 시스템(10)을 위한 프로그래밍가능 제어 시스템은 제어기(18), 도포기 제어기(24), 모션 제어기(26), 및 선택적인 컨베이어 제어기(22)를 서로 통신하는 상호연결된 구성요소들로서 포함한다.
모션 제어기(26)는 통신 링크(21)를 통해 로봇(14)에 명령 신호를 공급한다. 명령 신호는 도포기(16)의 위치 및/또는 속도를 제어하기 위해 로봇(14)에 의해 사용된다. 대체적으로, 로봇(14)은 로봇(14)의 상이한 축들의 모션을 구동하는 전기 모터(예를 들어, 서보 모터, 스테퍼 모터 등)를 포함한다.
도포기(16)는 로봇(14)으로부터 현수된 몸체(30), 몸체(30)의 일 단부에 장착된 노즐(31)(예컨대, 분무 노즐), 및 몸체(30) 내측에 배치되는 유동 제어 메커니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 몸체(30) 내측의 유동 제어 메커니즘은 도포기(16)로부터 분배되는 컨포멀 코팅 재료의 유동을 제어하도록 작동하는 분배 밸브(도시되지 않음)를 형성하도록 협동하는 공기 작동식 니들, 공기 피스톤, 및 밸브 시트를 포함할 수 있다. 몸체(30) 내측의 분배 밸브의 작동을 조절하도록 공지된 방식으로 가압 유체 공급부(32) 및 솔레노이드(34)가 협동하여 가압 유체를 공급한다. 구체적으로, 솔레노이드(34)는, 공기 피스톤을 이동시키고 그에 의해 니들을 밸브 시트에 대해 이동시켜 액체 코팅 재료가 도포기(16)로부터 기판(12) 상으로 분배되는 분배 밸브에 대한 개방 위치를 제공하기 위해, 가압 유체 공급부(32)를 도포기(16)와 연결하는 도관(33) 내의 공기 압력을 제어한다. 솔레노이드(34)는 공기 피스톤에 작용하는 공기 압력을 통기시켜, 니들이 밸브 시트와 접촉하여 분배를 중단시키는 폐쇄 위치로 니들이 복귀되는 것을 허용할 수 있다.
코팅 시스템(10)은, 예를 들어 도포기(16) 외부에 그러나 기판(12)과 대략 동일 높이의 로봇(14) 내에 배치될 수 있는 팬 폭 센서(fan width sensor)(62)를 포함할 수 있다. 일부 태양에서, 팬 폭 센서(62)는 또한, 로봇(14) 및 도포기(16)와 독립적인 별개의 모듈일 수 있다. 팬 폭 센서(62)는 도포기(16)로부터 분배되는 재료의 팬의 다양한 특성(예컨대, 폭, 형상 등)을 결정하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 재료의 팬은 도포기(16)로부터의 재료의 스트림(42)의 형상, 및 그의 치수를 지칭한다. 예를 들어, 도포기(16)는 도포기(16)와 기판(12) 사이의 기지의 거리에서 원추형 분무로 재료를 분배할 수 있고, 그에 의해 원추형 분무는 소정 직경을 갖는 코팅의 원형 영역을 기판(12) 상에 생성할 것이다. 도포기(16)가 기판(12)을 따라 이동함에 따라, 재료의 원추형 분무는 원추형 분무의 소정 직경에 대응하는 폭을 갖는 코팅 스트립을 기판(12) 상에 생성할 것이다. 팬 폭 센서(62)는 모션 제어기(26) 및/또는 제어기(18)와 통신가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 재료의 팬을 나타내고 팬 폭 센서(62)에 의해 결정되는 데이터 포인트는 제어기(18)로 전달되어 그 내부의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 팬 폭 센서(62)는 카메라 및 광원(light source) 또는 레이저원(laser source)을 포함할 수 있는데, 여기서 재료의 스트림(42)은 카메라와 광원 또는 레이저원 사이에 위치되어 재료의 스트림(42)의 다양한 특성(예컨대, 폭, 형상 등)을 결정할 수 있다. 카메라는 스트림(42)이 도포기(16)로부터 분배됨에 따라 스트림의 유체 패턴의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 카메라에 의해 캡처된 이미지는 정지 이미지 또는 비디오 스트림을 구성하는 이미지일 수 있다. 카메라는 유체 패턴의 이미지를 제어기(18)로 전달할 수 있으며, 이는 이미지를 사용하여 팬 폭 제어 루틴과 같은 다른 처리 단계를 수행할 수 있다. 광원 또는 레이저원은 스트림(42)의 유체 패턴을 통해 광 또는 레이저를 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원 또는 레이저원은 도포기(16)의 다른 면 상의 카메라의 바로 전방에 그리고 카메라와 동일한 수평 평면 상에 위치될 수 있다. 광원 또는 레이저원은 카메라에 의해 캡처된 이미지의 이미지 품질을 개선하기 위해 스트림(42)의 유체 패턴의 조명을 제공할 수 있다. 이와 같이 구성된 팬 폭 센서(62)는 스트림(42)의 팬 폭 또는 다른 특성이 결정되게 할 수 있고, 가능하게는 기판(12)이 코팅되는 동안 실시간으로 조정되게 할 수 있다.
코팅 시스템(10)은 가압 액체 코팅 재료의 연속 스트림 또는 공급을 생성하기 위해 제어기(18)의 명령 하에서 공지된 방식으로 작동하는 가압 액체 공급부(38)를 포함한다. 예를 들어, 가압 액체 공급부(38)는, 일정 양의 액체 코팅 재료를 저장조로부터 사이펀으로 끌어올리고 이어서 액체 코팅 재료의 스트림을 가압 하에서 저장조로부터 유체 경로를 통해 도포기(16)로 펌핑하는 다이어프램 또는 피스톤 펌프를 포함할 수 있다. 가압 액체 공급부(38)는 통신 링크(39)에 의해 제어기(18)와 전기적으로 연결되며, 제어기는 통신 링크(39)를 통해 가압 액체 공급부(38)에 적절한 제어 신호를 전달함으로써 액체 코팅 재료의 온도 및 압력과 같은 작동 파라미터를 조절할 수 있다.
가압 액체 공급부(38)는 선택적으로, 제어기(18)와 전기적으로 결합되는 종래의 온도 제어기(60)와 전기적으로 결합되는 하나 이상의 종래의 가열 요소(38a)로 구성된다. 가열 요소(38a)와 같은 종래의 가열 요소 및 온도 제어기(60)와 같은 온도 제어기의 구성 및 작동은 당업자에 의해 이해된다. 대안적인 실시예에서, 도포기(16)는 가열 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있거나, 가열 요소(도시되지 않음)가 도관들(51, 53, 55) 중 하나 내에 배치될 수 있다. 가압 액체 공급부(38)와 노즐(31) 사이의 유동 경로 내의 가열 요소의 특정 위치와 상관없이, 액체 코팅 재료는 기판(12)에 도포되기 전에 이러한 유동 경로에서 가열될 수 있다.
도포기(16)는 가압 액체 공급부(38)와 유체 연통 상태로 결합되는 액체 입구(36)를 포함한다. 액체 코팅 재료는 노즐(31) 내의 분배 오리피스(도시되지 않음)의 외부로의 조절된 분배를 위해 가압 액체 공급부(38)로부터 액체 입구(36)를 통해 도포기(16)로 공급된다. 몸체(30)는 가압 유체 공급부(32)와 결합된 유체 입구(40), 및 노즐(31) 내의 분배 오리피스의 부근에서 가압 유체를 출구로 지향시키는 내부 통로(도시되지 않음)를 갖고, 여기서, 가압 유체는 방출되어 도포기(16)로부터 분무되는 액체 코팅 재료의 스트림(42)과 상호작용하여 이를 조작한다. 통신 링크(45)를 통해 모션 제어기(26)와 통신하는 유체 조절기(43)가 가압 유체 공급부(32)로부터 유체 입구(40)로의 가압 유체의 유동을 제어한다. 도포기(16)와 유사한 전형적인 도포기가 미국 특허 제7,028,867호에 기술되어 있으며, 그의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
도 1을 계속 참조하면, "공기 오버 유체(air over fluid)"(A/F) 조절기(50) 및 유량계(52)가 가압 액체 공급부(38)로부터 도포기(16)의 액체 입구(36)로의 액체 코팅 재료를 위한 유동 경로 내에 위치된다. 결과적으로, 액체 코팅 재료는 가압 액체 공급부(38)로부터 도포기(16)로의 수송 시 A/F 조절기(50) 및 유량계(52)를 통해 유동하도록 구속된다. A/F 조절기(50)의 액체 입력부는 가압 액체 공급부(38)의 액체 출구와 도관(51)에 의해 결합된다. 유사하게, A/F 조절기(50)는 도관(53)에 의해 유량계(52)의 액체 입력부와 결합된 액체 출구를 가지며, 유량계는, 이어서, 도관(55)에 의해 도포기(16)의 액체 입구(36)와 결합된 액체 출구를 갖는다.
A/F 조절기(50)는 유체 경로에서 도포기(16)로의 수송 시 가압 액체 재료의 유체 압력을 제어한다. 제어기(18)는 통신 링크(57)에 의해 조절기(54)와 전기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 조절기(54)는, 모션 제어기(26)로부터 제어 전압을 수신하고 제어 전압을 유체 압력으로 변환하는 트랜스듀서를 포함하는 "전압-압력(voltage to pressure)"(EP) 조절기일 수 있다. 대안적으로, 조절기(54)는 유체 압력으로의 변환을 위해, 제어 전압 대신, 제어 전류 또는 직렬 통신 신호를 수신할 수 있다. 조절기(54)는 A/F 조절기(50)를 통해 유동하는 액체 코팅 재료의 유체 압력을 제어하는 데 사용하기 위해 가압 유체를 A/F 조절기(50)에 전달한다.
A/F 조절기(50)는 가압 액체 공급부(38)와 유량계(52) 사이의 유체 경로를 한정하는 도관(35) 내에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 유량계(52)는 유량계(52)가 A/F 조절기(50)로부터 상류에 있도록 가압 액체 공급부(38)와 A/F 조절기(50) 사이의 유체 경로 내에 위치될 수 있다. 이러한 대안적인 배열에 의해, A/F 조절기(50)는 액체 코팅 재료가 유량계(52)를 통해 유동한 후 액체 코팅 재료의 압력을 변경시킬 것이다.
제어기(18)는 통신 링크(59)에 의해 유량계(52)와 전기적으로 결합된다. 도관(53)으로부터 도관(55)으로의 액체 코팅 재료의 유동에 응답하여, 유량계(52)는 유량계(52)를 통해 또는 그를 지나서 유동하는 고정된 부피의 액체 코팅 재료를 각각 나타내는 카운트들 또는 전기 펄스들의 스트링을 생성한다. 대안적으로, 유량계(52)로부터의 전기 펄스들의 스트링이 유량계(52)로부터 모션 제어기(26)로 전달되고, 이어서 모션 제어기(26)로부터 제어기(18)로 중계될 수 있다. 일 실시예에서, 유량계(52)는 기어 계량기를 포함할 수 있는데, 기어 계량기는 기어 계량기를 통한 유동에 응답하여 회전하고, 기지의 부피를 나타내는 고정된 회전 양에 대해, 신호 스트림 내의 전기 신호로서 제어기(18)로 전송되는 전기 펄스를 인코더로 생성한다. 예를 들어, 기어 계량기는 유량계(52)를 통해 유동하는 액체 코팅 재료의 매 0.04 세제곱센티미터마다 펄스를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 유량계(52)는 열 질량 유량계를 포함할 수 있다.
코팅 시스템(10)은, 제어기(18)와 연관된 메모리(44)에 저장되고/되거나 다른 컴퓨터에 저장되는 작동 사이클 또는 시퀀스의 라이브러리에 의해 지시되는 바와 같이 작동될 수 있다. 작동 시퀀스는 제어기(18)에 의해 실행되는 특정 작동 프로그램(예를 들어, 코팅 도포 루틴)에서 리콜(recall)되고 그에 놓인다. 제어기(18)는, 제어기(18)의 작동 제어 하에 있는 코팅 시스템(10)의 다양한 구조로 전체 작동 프로그램 및/또는 한 세트의 명령어 및 데이터를 전기 신호로서 직접적으로 또는 간접적으로 (즉, 유선 또는 무선 연결을 통해) 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예의 태양에 따르면, 하나 이상의 생산 사이클이 코팅 시스템(10)에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 생산 사이클의 수행 동안, 하나 이상의 기판(12)이 제어기(18)에 의해 코팅 도포 루틴과 매칭될 수 있다. 코팅 도포 루틴은, (예를 들어, 하나 이상의 기판(12) 상에 미리결정된 코팅 패턴을 형성하기 위해, 기판(12) 상의 구성요소 상에 또는 그 둘레에 액체 코팅 재료를 도포하기 위해, 등등을 위해) 제어기(18)에 의해 실행될 때, 코팅 시스템(10)으로 하여금, 노즐(31)로부터 유동하는 미리결정된 양의 액체 코팅 재료를 하나 이상의 기판(12)의 특정 영역에 분무하게 하는 특정 작동 프로그램일 수 있다.
코팅 도포 루틴은 사용자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력된 파라미터를 포함할 수 있다. 파라미터는 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있고, 코팅 도포 루틴을 생성 및/또는 수정하기 위해 즉시 또는 후속하여 사용될 수 있다. 파라미터는, 예를 들어, 기판(12)의 유형, 기판(12)의 식별자, 기판(12)의 설명, 보조 공기 압력, 도포기(16)의 속도, 액체 코팅 재료의 유형, 액체 코팅 재료의 압력, 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량, 기판(12)과 도포기(16) 사이의 거리, 재료의 목표 코팅 두께, 재료의 목표 코팅 폭, 재료의 고형물 백분율, 주어진 생산 사이클에 대한 액체 코팅 재료의 총 부피 등에 대응할 수 있다. 코팅 도포 루틴의 기초를 형성하는 파라미터들 중 적어도 일부는, 예컨대, 상이한 환경 조건, 상이한 유형의 기판(12), 상이한 유형의 컨포멀 코팅 재료를 수용하도록, 또는 시스템의 사용으로부터 발생하는 코팅 시스템(10)의 구조의 작동의 변동을 보상하도록 조정될 수 있다.
예를 들어 그리고 도 1을 참조하면, 제어기(18)는 메모리(44)에 저장된 HMI 디바이스(19) 내로 입력된 파라미터에 기초하여 기판(12)에 대한 코팅 도포 루틴을 획득 및/또는 생성할 수 있다. 제어기(18)는, 코팅 도포 루틴에 기초하여, 액체 코팅 재료로 코팅될 기판(12)의 특정 영역을 결정할 수 있다. 액체 코팅 재료는 특정 영역에, 예컨대, 스트립 또는 도트(dot)로, 도포될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 기판(12)의 25개의 별개의 구성요소 또는 영역이 액체 코팅 재료의 스트립으로 코팅될 수 있다.
제어기(18)는 메모리(44)로부터 코팅 도포 루틴을 검색할 수 있고, 필요한 경우, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 양태를 수정할 수 있다. 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 작동 시퀀스를 나타내는 제어 신호를 통신 링크(25)를 통해 모션 제어기(26)로 전달할 수 있다. 모션 제어기(26)는, 코팅 도포 루틴에서 제시된 바와 같이, 기판(12)에 대한 원하는 위치에 도포기(16)를 특정 속도로 이동시킬 것을 로봇(14)에게 지시하는 명령 신호를 통신 링크(21)를 통해 로봇(14)으로 송신할 수 있다. 모션 제어기(26)는 기판(12)을 가로질러 평면(예를 들어, X 및 Y 방향들)에서 도포기(16)를 이동시키도록 로봇(14)의 이동을 제어하여, 액체 코팅 재료를 기판(12)의 원하는 구성요소 및 영역에 도포하기 위해 이러한 이동 동안에 필요에 따라 도포기(16) 내의 분배 밸브를 개방 및 폐쇄한다.
구체적으로, 기판(12) 상의 임의의 특정 위치에서, 모션 제어기(26)는 또한, 솔레노이드(34)에 명령 신호를 제공하여, 솔레노이드(34)가 분배 밸브를 개방하도록 상태를 변화시켜 노즐(31)로부터 액체 코팅 재료의 방출을 야기한다. 동시에, 모션 제어기(26)는 로봇(14)에 명령 신호를 제공하여 기판(12)에 대한 도포기(16)의 모션을 개시한다. 액체 코팅 재료의 스트림(42)은 도포기(16)로부터 방출된 스트림(42)의 형상화에 영향을 미치는, 공기와 같은 보조 유체에 의해 선택적으로 조작될 수 있다. 미리결정된 시간이 경과한 후, 모션 제어기(26)는 후속하여, 솔레노이드(34)를 그의 원래 상태로 다시 복귀시키기 위해 밸브 명령 신호의 상태를 변화시킨다. 이러한 조치는 분배 밸브를 폐쇄하여 도포기(16)의 노즐(31)로부터 액체 코팅 재료의 방출을 중단시킨다. 모션 제어기(26)는 기판(12)의 다수의 구성요소 및 영역이 일정 양의 액체 코팅 재료를 수용하도록 코팅 도포 루틴의 범위 동안 도포기(16)의 분배 밸브가 분배 밸브를 여러 번(예컨대, 25회) 개방 및 폐쇄하게 할 수 있다.
코팅 도포 루틴 동안 또는 코팅 도포 루틴의 실행을 위한 준비에서, 제어기(18)는 모션 제어기(26)가 명령 신호를 조절기(54)에 제공하도록 촉구하는 전기 신호를 모션 제어기(26)에 제공한다. 조절기(54)는 가압 액체 공급부(38)로부터 도포기(16)로 유동하는 가압 액체 코팅 재료에 대한 액체 압력을 선택하기 위해 A/F 조절기(50)에 공급되는 공기 압력을 제어한다. 분배 도포에 의존하는 선택된 액체 압력 값은 액체 코팅 재료의 원하는 유량에 추가로 의존할 수 있다. 액체 코팅 재료에 대한 유량은, 다른 인자들 중에서도, 액체 압력, 분배 노즐(31) 내의 방출 오리피스의 직경, 재료 점도 등에 영향을 받는다. 노즐(31)의 팬 폭 제어를 통해 제어되는 재료의 목표 코팅 폭과 같은, 코팅 시스템(10)의 작동 동안 분무되는 재료의 분포/양에 영향을 미치는 파라미터의 유동 제어를 위한 특정 공정은 미국 특허 제9,789,497호에 기술되어 있으며, 그의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 그럼에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 예시적인 공정은 무화된(atomized) 분무 노즐(31)을 이용할 수 있다. 무화된 분무 노즐(31)을 이용함으로써, 분무 패턴의 폭은, 예컨대, 코팅 시스템(10)의 넓은 범위의 작동 압력을 포함하는 코팅 시스템(10)의 작동 파라미터의 범위에 걸쳐 비교적 일정하게 유지될 수 있다.
도 2는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 하나 이상의 기판(12)에 도포되는 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 예시적인 공정(200)의 흐름도를 예시한다. 공정(200)은, 적어도 부분적으로, 모션 제어기(26) 및/또는 제어기(18)에 의해 실행될 수 있다. 대체적으로, 공정(200)은 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 수신된 목표 유량 및 압력-유량 관계(즉, 코팅 시스템(10)의 작동 압력과 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량 사이의 관계)에 기초하여 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력을 계산 및 설정하는 것을 포함한 유동 제어 루틴(단계(202 내지 214))을 포함할 수 있다. 결정된 작동 유량과 수신된 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위(예컨대, ± 목표 유량의 미리결정된 백분율) 밖에 있을 때, 공정(200)은 하나 이상의 추가 기판(12)을 코팅하기 전에 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 조정할 수 있다.
공정(200)의 단계(202)에서, 코팅 시스템(10)은 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량을 수신할 수 있다. 예를 들어, 조작자는 목표 유량을 HMI 디바이스(19) 내로 입력할 수 있다. 목표 유량은 공정(200)에서 사용하기 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
본 발명의 태양에 따르면, 코팅 시스템(10)에 의해 수신된 목표 유량은 코팅 시스템(10)의 수신된 작동 파라미터에 기초하여, 수동으로 또는 자동으로, 계산될 수 있다. 수신된 작동 파라미터는, 예컨대, 재료의 목표 코팅 두께, 재료의 목표 코팅 폭, 재료의 고형물 백분율, 및 코팅 시스템(10)의 도포기(16)의 속도를 포함할 수 있다. 작동 파라미터는, 예를 들어, 조작자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 목표 유량의 자동 계산을 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
재료 작동 파라미터의 목표 코팅 폭의 수신 시, 제어기(18)는 재료의 목표 코팅 폭을 달성하는(즉, 가능한 한 정확하게 달성하는) 재료의 코팅 폭을 생성할 것으로 예측될 수 있는 코팅 시스템(10)의 작동 파라미터를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)의 메모리(44)는 하기의 목표 코팅 폭 수식을 포함할 수 있다:
Figure pct00001
목표 코팅 폭 수식에서, "H"는 노즐(31)의 출구와 기판(12)의 노즐 대향 표면 사이의 수직 거리(즉, 높이)이고, "θ"는 노즐(31)로부터 나오는 재료의 분무 패턴에 의해 형성되는 각도이고, "W"는 재료의 수신된 목표 코팅 폭이다. 각도(θ)는 코팅 시스템(10)에 이용되는 재료 및/또는 특정 분무 노즐(31)의 함수일 수 있는 코팅 시스템(10)의 다른 작동 파라미터일 수 있다. 각도(θ)는 재료가 분무 노즐(31)로부터 분무됨에 따라 측정될 수 있다(즉, 수동으로 또는 자동으로). 각도(θ)는 조작자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
실시예에서, 목표 코팅 폭 수식은 수신된 목표 코팅 폭 "W"를 보정 계수와 곱함으로써 수정될 수 있다. 예를 들어, (예컨대, 150 cp 미만의) 저점도 재료의 경우, 수신된 목표 코팅 폭 "W"는 재료의 저점도에 기인하는 분무 패턴으로부터의 재료 유출을 고려하기 위해 1 초과(예컨대, 1.1)의 보정 계수에 의해 수정될 수 있다. 대안적으로, 다른 영향(예컨대, 재료의 표면 장력 또는 수축)은 1 초과 또는 미만의 보정 계수를 사용하는 것이 유리하도록 할 수 있다. 보정 계수가 본 명세서에 개시된 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 예시적인 공정에 이용되는 경우, 보정 계수는 임의의 주어진 공정 전체에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있다.
제어기(18)는 목표 코팅 폭 수식이 예측하는 노즐(31)과 기판(12) 사이의 거리(H)를 자동으로 계산할 수 있으며, 코팅 시스템(10)의 작동 동안 수신된 목표 코팅 폭 "W"를 달성할 것이다. 거리(H)의 자동 계산은 목표 코팅 폭 수식, 및 제어기(18)의 메모리(44)에 저장된 각도(θ) 및 수신된 목표 코팅 폭 "W"에 대한 값들에 기초할 수 있다. 제어기(18)는 로봇(14)의 이동을 제어함으로써 코팅 시스템(10)에 대한 노즐(31)과 기판(12) 사이의 거리(H)를 계산된 거리(H)로 설정할 수 있다.
목표 유량의 계산은 하기의 목표 유량 수식을, 수동으로 또는 자동으로, 푸는 것을 포함할 수 있다:
Figure pct00002
목표 유량 수식에서, "T"는 재료의 수신된 목표 코팅 두께이고, "W"는 재료의 수신된 목표 코팅 폭이고, "P"는 재료의 수신된 고형물 백분율이고, "S"는 도포기(16)의 수신된 속도이고, "FR"은 계산된 목표 유량이다. 재료의 수신된 고형물 백분율은 부피 기준이다. 목표 유량 수식에서의 계산된 목표 유량 "FR"은 부피 목표 유량이다. 계산된 목표 유량 "FR"은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 계산된 목표 유량 "FR"을 재료의 밀도와 곱함으로써 질량 유량으로 변환될 수 있다. 수식을 푸는 것은 또한, 적절한 경우, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 입력 작동 파라미터들 사이의 임의의 단위 불일치를 정규화하는 단위 변환을 포함할 수 있다. 목표 유량이 자동으로 계산될 때, 제어기(18)는 메모리(44)에 저장된 작동 파라미터를 리콜할 수 있고, FR, 즉 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 계산된 목표 유량에 대한 목표 유량 수식을 풀기 위해 작동 파라미터를 이용할 수 있다. 따라서, 계산된 목표 유량은 공정(200)에서 이용되는 단계(202)에서 수신된 목표 유량에 대응할 수 있다.
본 발명의 태양에 따르면, 조작자에 의해 입력되는 작동 파라미터를 사용하여 계산된 목표 유량은 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위 밖에 있는 것으로 결정될 수 있다. 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위는 코팅 시스템(10)에 의해 신뢰성 있게 달성될 수 있는 일정 범위의 유량일 수 있으며, 이는 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 코팅 시스템(10)의 용량 및/또는 코팅 재료의 특성의 함수일 수 있다. 계산된 목표 유량이 미리결정된 유량 용량 범위 밖에 있다는 결정에 응답하여, 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는 계산된 목표 유량을 미리결정된 유량 용량 범위 내에 있게 하도록 조정될 수 있다. 코팅 특성(즉, 목표 코팅 두께, 재료의 목표 코팅 폭, 재료의 고형물 백분율)에 영향을 미치는 목표 유량 수식 내로 입력된 나머지 작동 파라미터를 일정하게 유지하면서 도포기(16)의 속도 작동 파라미터를 조정하는 것은 조작자에 의해 요구되는 코팅 특성을 변경하지 않고서 미리결정된 유량 용량 범위 내에서 계산된 목표 유량의 조정을 허용한다. 도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은 반복 공정의 결과일 수 있다. 예를 들어, 목표 유량 수식으로부터 계산된 목표 유량이 미리결정된 유량 용량 범위 내에 있을 때까지 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는 반복적으로 조정 및 재입력될 수 있다.
대안적으로, 도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은, 모든 다른 작동 파라미터를 일정하게 유지하고 설정된 목표 유량을 사용하여 도포기(16)의 속도 작동 파라미터에 대한 목표 유량 수식을 푸는 계산의 결과일 수 있다. 설정된 목표 유량은, 예를 들어, 미리결정된 유량 용량 범위의 외부 경계치일 수 있거나, 대안적으로는, 미리결정된 유량 용량 범위 내의 임의의 유량일 수 있다. 비제한적인 수치 예로서, 예시적인 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위는 0.1 ml/min 내지 10.0 ml/min일 수 있다. 조작자에 의해 입력되는 작동 파라미터를 사용하는 목표 유량이 12.0 ml/min(즉, 미리결정된 유량 용량 범위 밖의 값)으로 계산되면, 목표 유량은 10.00 ml/min(즉, 예시적인 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위의 외부 상한 경계치)으로 설정될 수 있다. 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는, 모든 다른 작동 파라미터를 일정하게 유지하고 설정된 목표 유량을 사용하여 도포기(16)의 속도 작동 파라미터에 대한 목표 유량 수식을 풂으로써 조정될 수 있다. 즉, 목표 유량 수식은 하기의 조정된 속도 수식으로서 도포기(16)의 속도에 대해 풀도록 다시 쓰여질 수 있다:
Figure pct00003
조정된 속도 수식에서, "T"는 재료의 수신된 목표 코팅 두께이고, "W"는 재료의 수신된 목표 코팅 폭이고, "P"는 재료의 수신된 고형물 백분율이고, "FR'"은 설정된 목표 유량이고, "S'"은 도포기(16)의 조정된 속도이다. 재료의 수신된 고형물 백분율은 부피 기준이다. 목표 유량 수식에서 설정된 목표 유량 "FR'"은 부피 목표 유량이다. 설정된 목표 유량 "FR'"은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 설정된 목표 유량 "FR'"을 재료의 밀도와 곱함으로써 질량 유량으로 변환될 수 있다. 수식을 푸는 것은 또한, 적절한 경우, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 입력 작동 파라미터들 사이의 임의의 단위 불일치를 정규화하는 단위 변환을 포함할 수 있다. 도포기(16)의 조정된 속도는, 예를 들어, 제어기(18)가, S', 즉 도포기(16)의 조정된 속도에 대한 조정된 속도 수식을 푸는 데 이용될 수 있는, 메모리(44)에 저장된 작동 파라미터 및 설정된 목표 유량을 리콜할 수 있음으로써, 자동으로 계산될 수 있다. 따라서, 코팅 시스템(10)은 도포기(16)의 조정된 속도로 그리고 설정된 목표 유량으로 작동될 수 있다. 설정된 목표 유량은 단계(202)에서 수신된 목표 유량에 대응할 수 있다.
단계(204)에서, 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력이 계산될 수 있다. 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력은 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량 및 압력-유량 관계에 기초하여 계산될 수 있다. 더욱이, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 작동 압력으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)의 명령 하에서, 가압 액체 공급부(38)의 펌프의 작동은 도포기(16)에 공급되는 재료의 작동 압력을 증가 또는 감소시켜 코팅 시스템(10)을 제1 작동 압력으로 설정하도록 조정될 수 있다.
압력-유량 관계는 노즐(31)의 구조 및 노즐(31)을 통과하는 재료의 특성의 함수일 수 있다. 압력-유량 관계는, 예를 들어, 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 특정 작동 유량(예를 들어, 목표 유량)을 달성할 것으로 그리고 조작자에 의해 요구되는 코팅 특성(예컨대, 목표 코팅 두께)을 생성할 것으로 예측되는 코팅 시스템(10)의 작동 압력(예컨대, 제1 작동 압력)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 실시예에서, 압력-유량 관계는 조작자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 공정(200)에서 사용하기 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
대안적으로, 압력-유량 관계가 계산될 수 있다. 예를 들어, 코팅 시스템(10)이 제1 캘리브레이션 압력에서 작동하는 동안 재료가 노즐(31)로부터, 예컨대 용기 내로 분사될 수 있고 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제1 유량이 결정될 수 있다. 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 측정될 수 있으며, 이는 제1 유량을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료가 가압 액체 공급부(38)로부터 그리고 도포기(16) 외부로 유동함에 따라, 유량계(52)는 유량계(52)를 통과하는 재료의 각각의 고정된 양에 대한 카운트 또는 전기 펄스를 제어기(18)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 분사되는 재료의 양은 가압 액체 공급부(38) 내의 남아 있는 재료의 중량의 차이에 따라 측정될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 용기 내에 수집된 재료의 양이 측정될 수 있다. 재료의 양은 부피 측정으로 그리고/또는 중량 기준으로 측정될 수 있다. 제어기(18)는, 예를 들어, 재료가 분사되는 총 시간을 측정할 수 있다. 재료의 제1 유량은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 재료가 분사되는 측정된 시간에 걸쳐 분사되는 재료의 측정된 양으로부터 결정될 수 있다.
코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 캘리브레이션 압력과 상이한 (즉, 그보다 높거나 낮은) 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력(들)으로 조정될 수 있다. 코팅 시스템(10)은 코팅 시스템(10)이 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력(들)으로 작동하는 동안 노즐(31)로부터 재료를 분사할 수 있고, 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제2, 제3, 제4, ... 제n 유량(들)이 결정될 수 있다. 즉, 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 (예컨대, 전술된 기법들 중 임의의 기법에 따라) 측정될 수 있으며, 이는 각각의 유량(들)을 계산하는 데 사용될 수 있다.
압력-유량 관계는 제1 캘리브레이션 압력 및 제1 유량에 기초하여 계산될 수 있다. 제1 캘리브레이션 압력 및 대응하는 제1 유량에 더하여, 압력-유량 관계는, 예컨대, 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력들 및 대응하는 제2, 제3, 제4, ... 제n 유량들에 기초하여 계산될 수 있다. 압력-유량 관계는, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 임의의 수의 캘리브레이션 압력 및 대응하는 유량에 기초하여, 예컨대 단순 선형 회귀 모델로서 계산/모델링될 수 있다. 유량과 작동 압력 사이의 관계는 비례하는 것으로 추정될 수 있다. 따라서, 관계는 단지 단일 캘리브레이션 압력 및 대응하는 측정된 유량만을 사용하여 모델링될 수 있다. 대안적으로, 관계는 비례하는 압력-유량 추정을 필요로 하지 않고서 복수의 작동 압력 및 대응하는 유량을 사용하여 모델링될 수 있다. 모델은 기지의 유량/압력에 기초하여 압력/유량을 계산하기 위한 예측 함수로서 사용될 수 있다. 따라서, 모델은 단계(202)에서 수신된 목표 유량에 기초하여 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력을 계산하는 데 사용될 수 있고, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 작동 압력으로 설정될 수 있다.
단계(206)에서, 기판(12) 또는 그의 일부분(예컨대, 기판(12)의 노즐 대향 표면의 일부분)이 재료로 코팅될 수 있다. 즉, 코팅 시스템(10)이 제1 작동 압력에서 작동되는 동안 기판(12)의 적어도 일부에는 노즐(31)을 통해 유동하는 재료가 분무될 수 있다. 대안적으로, 기판(12)에 대한 분무는 후술되는 단계(214)까지 지연될 수 있다. 이와 관련하여, 단계(206)의 분무는 임의의 표면, 예를 들어 용기 또는 퍼지 컵(purge cup)의 표면 상에 제공될 수 있다.
단계(208)에서, 재료의 작동 유량이 결정될 수 있다. 예를 들어, 기판(12)의 코팅 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 작동 유량은 현장(in situ)에서 결정될 수 있다. 즉, 기판(12)이 재료로 코팅됨에 따라, 재료의 양은 측정된 시간에 걸쳐 측정될 수 있다. 예를 들어, 재료가 가압 액체 공급부(38)로부터 그리고 도포기(16) 외부로 유동함에 따라, 유량계(52)는 측정된 기간에 걸쳐 유량계(52)를 통과하는 재료의 각각의 고정된 양에 대한 카운트 또는 전기 펄스를 제어기(18)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 기판(12)에 도포되는 재료의 양은 가압 액체 공급부(38) 내의 남아 있는 재료의 중량의 차이에 따라 측정될 수 있다. 재료의 양은 부피 측정으로 그리고/또는 중량 기준으로 측정될 수 있다.
대안적으로, 기판(12)에 재료가 분무된 후, 코팅 시스템(10)이 제1 작동 압력에서 작동하는 동안 재료가 노즐(31)로부터, 예컨대 용기 내로 추가로 분사될 수 있고, 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 작동 유량이 결정될 수 있다. 예를 들어, 재료가 가압 액체 공급부(38)로부터 그리고 도포기(16) 외부로 용기 내로 유동함에 따라, 유량계(52)는 유량계(52)를 통과하는 재료의 각각의 고정된 양에 대한 카운트 또는 전기 펄스를 제어기(18)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 용기 내로 분사되는 재료의 양은 가압 액체 공급부(38) 내의 남아 있는 재료의 중량의 차이에 따라 측정될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 용기 내에 수집된 재료의 양이 측정될 수 있다. 재료의 양은 부피 측정으로 그리고/또는 중량 기준으로 측정될 수 있다. 제어기(18)는, 예를 들어, 재료가 분사되는 총 시간을 측정할 수 있다. 제1 작동 압력에서의 재료의 작동 유량은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 재료가 분무/분사되는 측정된 시간에 걸친 재료의 측정된 양으로부터 결정될 수 있다.
단계(210)에서는, 단계(208)에서 결정된 재료의 작동 유량이 수신된 목표 유량과 비교될 수 있고, 결정된 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 밖에 있는지 여부가 결정될 수 있다. 미리결정된 제어 범위는, 예를 들어, 목표 유량의 ± 5% 내에 있을 수 있다. 다른 예에서, 미리결정된 제어 범위는 목표 유량의 ± 1% 내에 있을 수 있다. 결정된 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 경우, 공정(200)은 단계(212)로 진행할 수 있다.
실시예에서, 공정(200)의 단계(208, 210)는 단계(206) 동안, 즉 제1 작동 압력에서 기판(12)의 코팅 동안, 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판(12)의 코팅 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 작동 유량이 결정(즉, 측정)될 수 있고, 현장에서 목표 유량과 비교될 수 있다. 재료의 측정된 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 경우, 도포기(16)의 속도는 단계(206)에서 기판(12)의 코팅 동안 보상(즉, 조정)될 수 있다. 기판(12)의 코팅 동안 도포기(16)의 속도를 조정함으로써, 기판(12) 상의 생성된 코팅은, 예컨대, 재료의 목표 코팅 두께에 더 가깝게 근사할 수 있다.
도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은 측정된 작동 유량과 목표 작동 유량 사이의 차이에 비례할 수 있다. 대안적으로, 도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은 하기의 수정된 조정된 속도 수식을 푸는 계산의 결과일 수 있다:
Figure pct00004
수정된 조정된 속도 수식에서, "T"는 재료의 수신된 목표 코팅 두께이고, "W"는 재료의 수신된 목표 코팅 폭이고, "P"는 재료의 수신된 고형물 백분율이고, "FR""은 측정된 작동 유량이고, "S'"은 도포기(16)의 조정된 속도이다. 재료의 수신된 고형물 백분율은 부피 기준이다. 목표 유량 수식에서의 측정된 작동 유량 "FR'"은 부피 목표 유량이다. 측정된 작동 유량 "FR""은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 측정된 작동 유량 "FR""을 재료의 밀도와 곱함으로써 질량 유량으로 변환될 수 있다. 수식을 푸는 것은 또한, 적절한 경우, 당업자에 의해 또한 용이하게 이해되는 바와 같이, 입력 작동 파라미터들 사이의 임의의 단위 불일치를 정규화하는 단위 변환을 포함할 수 있다. 도포기(16)의 조정된 속도는, 예를 들어, 제어기(18)가, S', 즉 도포기(16)의 조정된 속도에 대한 조정된 속도 수식을 푸는 데 이용될 수 있는, 메모리(44)에 저장된 작동 파라미터 및 측정된 작동 유량 "FR""을 리콜할 수 있음으로써, 자동으로 계산될 수 있다. 따라서, 코팅 시스템(10)은 측정된 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 밖에 있다는 현장 결정에 응답하여 도포기(16)의 조정된 속도에서 작동될 수 있다.
결정된 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 내에 있는 경우, 공정(200)은 단계(208)에서 결정된 재료의 작동 유량을 제어기(18)의 메모리(44)에 저장할 수 있고, 단계(214)로 바로 진행할 수 있다. 더욱이, 공정(200)의 태양들은 반복적일 수 있고, 단계(210)의 후속 반복은 공정(200)의 단계(212)를 트리거할 수 있는 대안적인 조건을 제공할 수 있다. 예를 들어, 추가 기판(12)이 (후술되는) 단계(214)에서 코팅됨에 따라, 이는 또한 단계(206)에서 공정(200)을 재시작하는 것으로 간주될 수 있다. 단계(208, 210)의 제2, 제3, 제4, ... 제n 반복들의 경우, 각각의 제2, 제3, 제4, ... 제n 작동 유량(들)은, 수신된 목표 유량과 비교하여, 결정될 수 있고, 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다. 후속적으로 결정된 작동 유량들 중 임의의 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 경우, 공정(200)은 단계(212)로 진행할 수 있다.
추가로, 단계(208)의 반복된 반복의 결과로서, 결정된 작동 유량 각각에 기초하여 트렌드가 계산될 수 있다(즉, 제어기(18)를 통해 자동으로 또는 수동으로). 계산된 트렌드는 공정(200)의 트리거 단계(212)에 대한 대안적인 조건을 형성할 수 있다. 공정(200)은 결정된 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 내에 있을 때에도 계산된 트렌드에 기초하여 단계(210)로부터 단계(212)로 진행할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따르면, 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 조정하기(예컨대, 단계(212)) 전에, 제어기(18)는, 작동 유량을 목표 유량과 비교하는 것(예를 들어, 단계(210))에 응답하여, 제1 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 내에 있는 것으로 결정할 수 있다. 후속적으로, 제어기(18)는 코팅 시스템(10)이 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력에서 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 기판(12) 또는 다른 기판(12)의 적어도 일부에 분무하게 할 수 있다. 제어기(18)는, 기판(12) 또는 다른 기판(12)의 적어도 일부에 대한 분무에 후속하여, 제1 작동 압력에서의 재료의 제2 작동 유량을 결정할 수 있고, 제2 작동 유량은 제1 작동 유량과 상이할 수 있다. 제어기(18)는 제1 작동 유량과 제2 작동 유량 사이의 변화율을 계산할 수 있다. 공정(200)은 (아래에서 논의되는) 단계(212)로 진행할 수 있으며, 그에 의해 제어기(18)는 제1 작동 유량과 제2 작동 유량 사이의 변화율에 응답하여 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 조정할 수 있다.
대체적으로, 공정(200)의 단계(206 내지 214)의 반복에 따른 작동 유량의 변화율이 계산될 수 있다. 변화율이 미리결정된 값을 초과하면, 단계(212)는, 앞서 논의된 바와 같이, 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정되었던 것처럼 실행될 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 작동 유량이 미리결정된 제어 범위 밖에 있기 전에 조정될 수 있다.
단계(212)에서, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제2 작동 압력으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)의 명령 하에서, 가압 액체 공급부(38)의 펌프의 작동은 도포기(16)에 공급되는 재료의 작동 압력을 증가 또는 감소시켜 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 설정하도록 조정될 수 있다. 일례에서, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 결정된 작동 유량과 목표 유량 사이의 결정된 차이에 비례하여 제1 작동 압력으로부터 제2 작동 압력으로 증가 또는 감소될 수 있다. 비제한적인 수치 예로서, 결정된 작동 유량이 목표 유량보다 2% 높은 경우, 제2 작동 압력은 제1 작동 압력보다 2% 낮을 수 있다.
다른 예에서, 코팅 시스템(10)의 작동 압력과 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량 사이의 압력-유량 관계는 목표 유량을 달성하는 데 필요한 제2 작동 압력을 결정하기 위해 계산 또는 재계산될 수 있다. 즉, 결정된 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있다는 결정에 대한 대안으로 또는 그에 추가하여, 재료의 특성(예를 들어, 점도) 및 노즐(31)의 구조(예컨대, 온도의 증가로 인한 팽창) 중 적어도 하나가 코팅 시스템(10)의 작동 동안 변하였던 것으로 결정될 수 있다. 결과적으로, 단계(204)에서 이용되는 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량과 코팅 시스템(10)의 작동 압력 사이의 압력-유량 관계는 더 이상 재료/코팅 시스템(10)을 나타내지 않을 수 있고, 상기 기술된 기법들 중 임의의 기법에 따라, 압력-유량 관계는 재계산 또는 재캘리브레이션될 수 있다.
예를 들어, 공정(200)은, 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있다는 결정(예컨대, 단계(210))에 후속하여 그리고 코팅 시스템(10)의 작동 압력의 제2 작동 압력으로의 조정(예컨대, 단계(212)) 전에, 코팅 시스템(10)의 작동 압력과 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량 사이의 압력-유량 관계를 재캘리브레이션하는 단계를 포함할 수 있다.
압력-유량 관계의 재캘리브레이션은 조작자에 의해 결정될 수 있고, HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 공정(200)에서 사용하기 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
대안적으로, 압력-유량 관계의 재캘리브레이션은 계산 또는 재계산의 결과일 수 있다. 예를 들어, 코팅 시스템(10)이 제1 캘리브레이션 압력에서 작동하는 동안 재료가 노즐(31)로부터, 예컨대 용기 내로 분사될 수 있고 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제1 유량이 결정될 수 있다. 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 측정될 수 있으며, 이는 제1 유량을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료가 가압 액체 공급부(38)로부터 그리고 도포기(16) 외부로 유동함에 따라, 유량계(52)는 유량계(52)를 통과하는 재료의 각각의 고정된 양에 대한 카운트 또는 전기 펄스를 제어기(18)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 분사되는 재료의 양은 가압 액체 공급부(38) 내의 남아 있는 재료의 중량의 차이에 따라 측정될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 용기 내에 수집된 재료의 양이 측정될 수 있다. 재료의 양은 부피 측정으로 그리고/또는 중량 기준으로 측정될 수 있다. 제어기(18)는, 예를 들어, 재료가 분사되는 총 시간을 측정할 수 있다. 재료의 제1 유량은, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 재료가 분사되는 측정된 시간에 걸쳐 분사되는 재료의 측정된 양으로부터 결정될 수 있다.
코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 캘리브레이션 압력과 상이한 (즉, 그보다 높거나 낮은) 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력(들)으로 조정될 수 있다. 코팅 시스템(10)은 코팅 시스템(10)이 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력(들)으로 작동하는 동안 노즐(31)로부터 재료를 분사할 수 있고, 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제2, 제3, 제4, ... 제n 유량(들)이 결정될 수 있다. 즉, 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 (예컨대, 전술된 기법들 중 임의의 기법에 따라) 측정될 수 있으며, 이는 각각의 유량(들)을 계산하는 데 사용될 수 있다.
재캘리브레이션된 압력-유량 관계는 제1 캘리브레이션 압력 및 제1 유량에 기초하여 계산될 수 있다. 제1 캘리브레이션 압력 및 대응하는 제1 유량에 더하여, 재캘리브레이션된 압력-유량 관계는, 예컨대, 제2, 제3, 제4, ... 제n 캘리브레이션 압력들 및 대응하는 제2, 제3, 제4, ... 제n 유량들에 기초하여 계산될 수 있다. 재캘리브레이션된 압력-유량 관계는, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 임의의 수의 캘리브레이션 압력 및 대응하는 유량에 기초하여, 예컨대 단순 선형 회귀 모델로서 계산/모델링될 수 있다. 유량과 작동 압력 사이의 관계는 비례하는 것으로 추정될 수 있다. 따라서, 관계는 단지 단일 캘리브레이션 압력 및 대응하는 측정된 유량만을 사용하여 모델링될 수 있다. 대안적으로, 관계는 비례하는 압력-유량 추정을 필요로 하지 않고서 복수의 작동 압력 및 대응하는 유량을 사용하여 모델링될 수 있다. 모델은 기지의 유량/압력에 기초하여 압력/유량을 계산하기 위한 예측 함수로 사용될 수 있다. 따라서, 모델은 단계(202)에서 수신된 목표 유량에 기초하여 코팅 시스템(10)의 제2 작동 압력을 계산하는 데 사용될 수 있고, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제2 작동 압력으로 설정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공정(200)은 단계(212)의 완료 시 단계(214)로 바로 진행할 수 있다. 대안적으로, 공정(200)은 반복적일 수 있고, 단계(212)의 완료 시, 공정(200)은 단계(214)로 진행하기 전에 단계(208, 210)를 반복할 수 있다. 단계(208, 210)를 반복함으로써, 공정(200)은 제2 작동 압력에서의 재료의 작동 유량이 단계(214)로 진행하기 전에 미리결정된 제어 범위 내에 있다는 것을 검증(즉, 결정)할 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 제2 작동 압력에서의 재료의 작동 유량의 검증은, 아래에서 제시되는 바와 같이, 공정(200)의 단계(214)에서 제공되는 추가 기판(12) 상의 코팅의 품질을 향상시킬 수 있다.
유동 제어 루틴의 완료 시, 단계(214)에서, 추가 기판(12)이 재료로 코팅될 수 있다. 추가 기판(12)은 코팅 시스템(10)에 의해 수행되는 하나 이상의 생산 사이클에 따라 코팅될 수 있다. 하나 이상의 생산 사이클의 수행 동안, 하나 이상의 기판(12)이 제어기(18)에 의해 코팅 도포 루틴과 매칭될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 코팅 도포 루틴은, 제어기(18)에 의해 실행될 때, 코팅 시스템(10)으로 하여금, 노즐(31)로부터 유동하는 미리결정된 양의 액체 코팅 재료를 하나 이상의 기판(12)의 특정 영역에 분무하게 하는 특정 작동 프로그램일 수 있다. 생산 사이클 및 연관된 코팅 도포 루틴은 사용자에 의해 생성될 수 있고 HMI 디바이스(19)를 통해 제어기(18) 내로 입력될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 생산 사이클 및/또는 코팅 도포 루틴의 태양이 본 명세서에 기술된 공정들 중 임의의 공정에 따라 결정될 수 있다.
하나 초과의 생산 사이클이 수행될 때, 단계(214)는 다양한 생산 사이클들에 걸쳐 (예컨대, 유량계(52)를 통해 현장에서 이루어지는) 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 부피의 측정치에 기초하여 생산 사이클들에 걸친 코팅 공정의 일관성을 유지하도록 코팅 시스템(10)을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료에 대한 목표 총 부피를 수신할 수 있고, 수신된 목표 총 부피를 메모리(44)에 저장할 수 있다. 목표 총 부피는 HMI 디바이스(19)를 통해 사용자에 의해 제어기(18) 내로 입력될 수 있다.
대안적으로, 목표 총 부피는 생산 사이클의 실제 수행 동안 수집된 부피 측정치에 기초하여 코팅 시스템(10)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 코팅 시스템(10)은, 코팅 시스템(10)이 코팅 도포 루틴을 작동시키는 동안 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무함으로써 캘리브레이션 생산 사이클을 수행할 수 있다. 코팅 시스템(10)의 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 작동 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 캘리브레이션 부피 측정치를, 캘리브레이션 생산 사이클의 수행과 동시에, 수집할 수 있다. 예를 들어, 부피 측정치는 유량계(52)에 의해 수집될 수 있다. 제어기(18)는, 캘리브레이션 생산 사이클의 수행의 완료에 후속하여 그리고 수집된 캘리브레이션 부피 측정치에 기초하여, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동한 재료의 캘리브레이션 총 부피를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 총 부피는, 예를 들어, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 캘리브레이션 생산 사이클 동안 수집된 현장 캘리브레이션 부피 측정치들 각각의 합에 의해 결정될 수 있다. 캘리브레이션 총 부피를 결정할 때, 제어기(18)는 목표 총 부피를 캘리브레이션 총 부피와 등가인 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 목표 총 부피는, 코팅 시스템(10)이 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상태에서, 생산 사이클의 실제 수행에 응답하여 설정될 수 있다.
목표 총 부피가 설정된 후, 코팅 시스템(10)은, 코팅 시스템(10)이 동일한, 또는 실질적으로 유사한, 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상태에서, 하나 이상의 후속 생산 사이클, 예컨대, 제1 생산 사이클을 수행할 수 있다. 제1 생산 사이클의 수행은 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무하는 것을 포함할 수 있다. 제어기(18)는 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 제1 부피 측정치를, 제1 생산 사이클의 수행과 동시에, 수집할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 부피 측정치는, 예를 들어, 유량계(52)에 의해 수집될 수 있다. 제어기(18)는, 제1 생산 사이클의 수행의 완료에 후속하여 그리고 수집된 제1 부피 측정치에 기초하여, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동한 재료의 제1 총 부피를 결정할 수 있다.
이어서, 제어기(18)는 제1 총 부피를 목표 총 부피와 비교할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어기(18)는 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 밖에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 미리결정된 부피 제어 범위는, 예를 들어, 목표 총 부피의 ± 5% 내에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 미리결정된 부피 제어 범위는 목표 총 부피의 ± 1% 내에 있을 수 있다. 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 내에 있다고 결정하는 경우, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 조정 없이 후속 생산 사이클을 수행할 것을 코팅 시스템(10)에게 지시할 수 있다.
대안적으로, 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 부피 제어 범위 밖에 있다고 결정하는 경우, 제어기(18)는 후속 생산 사이클의 수행 전에 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정할 수 있다. 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 생산 사이클들에 걸쳐 코팅 공정의 일관성을 유지하기 위해 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이를 보상할 것으로 예측되는 방식으로 조정될 수 있다.
예를 들어, 제어기(18)에 의해 조정된 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 코팅 시스템(10)의 도포기(16)의 속도 및/또는 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 압력을 포함할 수 있다. 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이에 비례하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 제1 총 부피가 목표 총 부피보다 작은 것으로 결정되면, 도포기(16)의 속도는 감소될 수 있고/있거나 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 압력은 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이에 비례하여 증가될 수 있고, 그 반대도 성립할 수 있다.
일부 실시예에서, 작동 파라미터는 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 부피 사이의 차이가 부피 제어 범위 내에 있는 것으로 결정할 때에도 조정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)는 복수의 완료된 생산 사이클로부터 수집된 복수의 총 부피 측정치들을 메모리(44)에 저장할 수 있다. 제어기(18)는 복수의 완료된 생산 사이클들에 걸친 총 부피 측정치들 사이의 변화율이 미리결정된 임계치에 도달하였다고 결정할 수 있고, 그에 응답하여 작동 파라미터를 조정할 수 있다.
일단 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터가 조정되면, 코팅 시스템(10)은 조정된 작동 파라미터로 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무함으로써 하나 이상의 후속 생산 사이클을 수행할 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 생산 사이클들에 걸쳐 총 부피를 모니터링함으로써, 시간 경과에 따른 재료 유동의 변동이 단순화된 방식으로 보상될 수 있다.
공정(200)의 단계들 중 적어도 일부는 반복적일 수 있다. 예를 들어, 추가 기판(12)이 단계(214)에서 코팅됨에 따라, 이는 또한 단계(206)에서 공정(200)을 재시작하는 것으로 간주될 수 있는데, 그에 의해 단계(206 내지 214)의 유동 제어 루틴은 코팅 시스템이 추가 기판(12)을 코팅함 등에 따라, 적절한 때 그리고 단계(210, 212)에서 제시된 바와 같이, 코팅 시스템(10)의 압력을 계속해서 반복적으로 조정할 수 있다.
도 3은 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 하나 이상의 기판(12)에 도포되는 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 다른 예시적인 공정(300)의 흐름도를 예시한다. 공정(300)은, 적어도 부분적으로, 모션 제어기(26) 및/또는 제어기(18)에 의해 실행될 수 있다. 대체적으로, 공정(300)은 코팅 시스템(10)에 대한 작동 파라미터를 수신하는 것 및 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량을 계산하는 것을 포함하는 유동 제어 루틴(단계(302 내지 308))을 포함할 수 있다. 공정(300)은 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량 및 압력-유량 관계(즉, 코팅 시스템(10)의 작동 압력과 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량 사이의 관계)에 기초하여 재료에 대한 제1 작동 압력을 계산하는 것, 및 기판(12)의 적어도 일부에 재료를 분무하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
공정(300)의 단계(302)에서, 코팅 시스템(10)의 작동 파라미터가 수신될 수 있다. 수신된 작동 파라미터는, 예컨대, 재료의 목표 코팅 두께, 재료의 목표 코팅 폭, 재료의 고형물 백분율, 및 코팅 시스템(10)의 도포기(16)의 속도를 포함할 수 있다. 작동 파라미터는, 예를 들어, 조작자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 목표 유량의 자동 계산을 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다.
단계(304)에서, 목표 유량은 단계(302)에서 수신된 코팅 시스템(10)의 작동 파라미터에 기초하여 수동으로 또는 자동으로 계산될 수 있다. 목표 유량의 계산은, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 목표 유량 수식을, 수동으로 또는 자동으로, 푸는 것을 포함할 수 있다. 목표 유량이 자동으로 계산될 때, 제어기(18)는 메모리(44)에 저장된 작동 파라미터를 리콜할 수 있고, 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량에 대한 목표 유량 수식을 풀기 위해 작동 파라미터를 이용할 수 있다.
본 발명의 태양에 따르면, 조작자에 의해 입력되는 작동 파라미터를 사용하여 계산된 목표 유량은 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위 밖에 있는 것으로 결정될 수 있다. 코팅 시스템(10)의 미리결정된 유량 용량 범위는 코팅 시스템(10)에 의해 신뢰성 있게 달성될 수 있는 일정 범위의 유량일 수 있다. 계산된 목표 유량이 미리결정된 유량 용량 범위 밖에 있다는 결정에 응답하여, 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 계산된 목표 유량을 미리결정된 유량 용량 범위 내에 있게 하도록 조정될 수 있다. 코팅 특성(즉, 목표 코팅 두께, 재료의 목표 코팅 폭, 재료의 고형물 백분율)에 영향을 미치는 목표 유량 수식 내로 입력된 나머지 작동 파라미터를 일정하게 유지하면서 도포기(16)의 속도 작동 파라미터를 조정하는 것은 조작자에 의해 요구되는 코팅 특성을 변경하지 않고서 미리결정된 유량 용량 범위 내에서 계산된 목표 유량의 조정을 허용한다. 도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은 반복 공정의 결과일 수 있다. 예를 들어, 목표 유량 수식으로부터 계산된 목표 유량이 미리결정된 유량 용량 범위 내에 있을 때까지 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는 반복적으로 조정 및 재입력될 수 있다.
대안적으로, 도포기(16)의 속도 작동 파라미터의 조정은, 모든 다른 작동 파라미터를 일정하게 유지하고 설정된 목표 유량을 사용하여 도포기(16)의 속도 작동 파라미터에 대한 목표 유량 수식을 푸는 계산의 결과일 수 있다. 설정된 목표 유량은, 예를 들어, 미리결정된 유량 용량 범위의 외부 경계치일 수 있거나, 대안적으로는, 미리결정된 유량 용량 범위 내의 임의의 유량일 수 있다. 도포기(16)의 속도 작동 파라미터는, 모든 다른 작동 파라미터를 일정하게 유지하고 설정된 목표 유량을 사용하여 도포기(16)의 속도 작동 파라미터에 대한 목표 유량 수식을 풂으로써 조정될 수 있다. 즉, 목표 유량 수식이 다시 쓰여질 수 있고, 도포기(16)의 속도는, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 조정된 속도 수식을 사용하여 풀릴 수 있다. 도포기(16)의 조정된 속도는, 예를 들어, 제어기(18)가, 도포기(16)의 조정된 속도에 대한 조정된 속도 수식을 푸는 데 이용될 수 있는, 메모리(44)에 저장된 작동 파라미터 및 설정된 목표 유량을 리콜할 수 있음으로써, 자동으로 계산될 수 있다. 따라서, 코팅 시스템(10)은 도포기(16)의 조정된 속도로 그리고 설정된 목표 유량으로 작동될 수 있다.
단계(306)에서, 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력이 계산될 수 있다. 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력은, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량 및 압력-유량 관계에 기초하여 계산될 수 있다. 더욱이, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 작동 압력으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)의 명령 하에서, 가압 액체 공급부(38)의 펌프의 작동은 도포기(16)에 공급되는 재료의 작동 압력을 증가 또는 감소시켜 코팅 시스템(10)을 제1 작동 압력으로 설정하도록 조정될 수 있다. 실시예에서, 압력-유량 관계는 조작자에 의해 HMI 디바이스(19) 내로 입력될 수 있고, 공정(300)에서 사용하기 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 압력-유량 관계는, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 계산될 수 있다.
제어 루틴의 완료 시, 단계(308)에서, 기판(12) 또는 그의 일부분이 재료로 코팅될 수 있다. 즉, 코팅 시스템(10)이 제1 작동 압력에서 작동되는 동안 기판(12)의 적어도 일부에는 노즐(31)을 통해 유동하는 재료가 분무될 수 있다. 공정(300)의 단계들 중 적어도 일부는 반복적일 수 있다. 예를 들어, 공정(300)은, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 유량을 재계산하고 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 조정하기 위해 단계(304)에서 재시작될 수 있다. 더욱이, 단계(308)는 추가 기판(12)의 적어도 일부분 등을 코팅하도록 반복될 수 있다.
도 4는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 하나 이상의 기판(12)에 도포되는 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 또 다른 예시적인 공정(400)의 흐름도를 예시한다. 공정(400)은, 적어도 부분적으로, 모션 제어기(26) 및/또는 제어기(18)에 의해 실행될 수 있다. 대체적으로, 공정(400)은 압력-유량 관계(즉, 코팅 시스템(10)의 작동 압력과 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량 사이의 관계)를 계산하는 것을 포함하는 유동 제어 루틴(단계(402 내지 412))을 포함할 수 있다. 공정(400)은 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 수신된 목표 유량 및 계산된 압력-유량 관계에 기초하여 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력을 계산 및 설정하는 것뿐만 아니라, 기판(12)의 적어도 일부에 재료를 분무하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
단계(402)에서, 코팅 시스템(10)이 제1 캘리브레이션 압력에서 작동하는 동안 재료가 노즐(31)로부터, 예컨대 용기 내로 분사될 수 있고, 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제1 유량이 결정될 수 있다. 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 측정될 수 있으며, 이는 제1 유량을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료가 가압 액체 공급부(38)로부터 그리고 도포기(16) 외부로 유동함에 따라, 유량계(52)는 유량계(52)를 통과하는 재료의 각각의 고정된 양에 대한 카운트 또는 전기 펄스를 제어기(18)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 분사되는 재료의 양은 가압 액체 공급부(38) 내의 남아 있는 재료의 중량의 차이에 따라 측정될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 용기 내에 수집된 재료의 양이 측정될 수 있다. 재료의 양은 부피 측정으로 그리고/또는 중량 기준으로 측정될 수 있다. 제어기(18)는, 예를 들어, 재료가 분사되는 총 시간을 측정할 수 있다. 재료의 제1 유량은 재료가 분사되는 측정된 시간에 걸쳐 분사되는 재료의 측정된 양으로부터 결정될 수 있다.
단계(404)에서, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 캘리브레이션 압력과 상이한 (즉, 그보다 높거나 낮은) 제2 캘리브레이션 압력으로 조정될 수 있다. 코팅 시스템(10)은 코팅 시스템(10)이 제2 캘리브레이션 압력에서 작동하는 동안 노즐(31)로부터 재료를 분사할 수 있고, 제2 캘리브레이션 압력에서 노즐(31)로부터 분사되는 재료의 제2 유량이 결정될 수 있다. 즉, 재료가 노즐(31)로부터 분사됨에 따라, 분사되는 재료의 양 및 재료가 분사되는 시간이 (예컨대, 전술된 기법들 중 임의의 기법에 따라) 측정될 수 있으며, 이는 제2 유량을 계산하는 데 사용될 수 있다.
단계 406에서, 압력-유량 관계는 제1 캘리브레이션 압력, 제1 유량, 제2 캘리브레이션 압력, 및 제2 유량에 기초하여 계산될 수 있다. 제1 및 제2 캘리브레이션 압력들 및 대응하는 제1 및 제2 유량들에 더하여, 압력-유량 관계는, 예컨대, 전술된 제1 및 제2 유량들과 유사한 방식으로 결정될 수 있는, 제3, 제4 ... 제n 캘리브레이션 압력들 및 대응하는 제3, 제4 ... 제n 유량들에 기초하여 계산될 수 있다. 압력-유량 관계는, 예컨대, 캘리브레이션 압력 및 대응하는 유량에 기초하여, 단순 선형 회귀 모델로서 계산될 수 있다. 단순 선형 회귀 모델은 기지의 유량/압력에 기초하여 압력/유량을 계산하기 위한 예측 함수로 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 유량과 작동 압력 사이의 관계는 비례하는 것으로 추정될 수 있다. 따라서, 관계는, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 단지 단일 캘리브레이션 압력 및 대응하는 측정된 유량만을 사용하여 모델링될 수 있다.
단계(408)에서, 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량이 수신될 수 있다. 예를 들어, 조작자는 목표 유량을 HMI 디바이스(19) 내로 입력할 수 있다. 목표 유량은 공정(400)에서 사용하기 위해 제어기(18)의 메모리(44)에 저장될 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 코팅 시스템(10)에 의해 수신된 목표 유량은, 공정(200, 300)의 태양에서 전술된 바와 같이, 코팅 시스템(10)의 수신된 작동 파라미터에 기초하여, 수동으로 또는 자동으로, 계산될 수 있다.
단계(410)에서, 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력이 계산될 수 있다. 코팅 시스템(10)의 제1 작동 압력은, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 노즐(31)을 통과하는 재료에 대한 목표 유량 및 압력-유량 관계에 기초하여 계산될 수 있다. 더욱이, 코팅 시스템(10)의 작동 압력은 제1 작동 압력으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)의 명령 하에서, 가압 액체 공급부(38)의 펌프의 작동은 도포기(16)에 공급되는 재료의 작동 압력을 증가 또는 감소시켜 코팅 시스템(10)을 제1 작동 압력으로 설정하도록 조정될 수 있다.
제어 루틴의 완료 시, 단계(412)에서, 기판(12) 또는 그의 일부분이 재료로 코팅될 수 있다. 즉, 코팅 시스템(10)이 제1 작동 압력에서 작동되는 동안 기판(12)의 적어도 일부에는 노즐(31)을 통해 유동하는 재료가 분무될 수 있다. 공정(400)의 단계들 중 적어도 일부는 반복적일 수 있다. 예를 들어, 공정(400)은, 유량을 재계산하고 코팅 시스템(10)의 작동 압력을 조정하기 위해 단계(402)에서 재시작될 수 있다. 특히, 공정(200)의 태양에서 전술된 바와 같이, 재료의 특성(예컨대, 점도) 및 분무 노즐(31)의 구조(예컨대, 온도의 증가로 인한 팽창) 중 적어도 하나가 변한 것으로 결정될 수 있고, 작동 유량과 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정될 수 있다. 결과적으로, 단계(406)에서 이용되는 노즐(31)을 통과하는 재료의 유량과 코팅 시스템(10)의 작동 압력 사이의 압력-유량 관계는 더 이상 재료/코팅 시스템(10)을 나타내지 않을 수 있다. 따라서, 공정(400)은 단계(402)에서 재시작될 수 있다. 더욱이, 단계(412)는 추가 기판(12)의 적어도 일부분 등을 코팅하도록 반복될 수 있다.
도 5는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 하나 이상의 기판(12)에 도포되는 재료의 유량을 캘리브레이션하기 위한 또 다른 예시적인 공정(500)의 흐름도를 예시한다. 공정(500)은, 적어도 부분적으로, 모션 제어기(26) 및/또는 제어기(18)에 의해 실행될 수 있다. 대체적으로, 공정(500)은 목표 총 부피를 수신하는 것, 제1 생산 사이클을 수행하는 것, 및 제1 생산 사이클을 위한 재료의 총 부피를 결정하는 것을 포함하는 유동 제어 루틴(단계(502 내지 512))을 포함할 수 있다. 공정(500)은 제1 총 부피와 목표 총 부피를 비교하는 것, 및 비교에 기초하여 코팅 도포 루틴의 파라미터를 조정할지 여부를 결정하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
특히, 공정(500)은 코팅 시스템(10)에 의해 수행되는 하나 이상의 생산 사이클에 따라 하나 이상의 기판(12)을 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 생산 사이클의 수행 동안, 하나 이상의 기판(12)이 제어기(18)에 의해 코팅 도포 루틴과 매칭될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 코팅 도포 루틴은, 제어기(18)에 의해 실행될 때, 코팅 시스템(10)으로 하여금, 노즐(31)로부터 유동하는 미리결정된 양의 액체 코팅 재료를 하나 이상의 기판(12)의 특정 영역에 분무하게 하는 특정 작동 프로그램일 수 있다. 생산 사이클 및 연관된 코팅 도포 루틴은 사용자에 의해 생성될 수 있고 HMI 디바이스(19)를 통해 제어기(18) 내로 입력될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 생산 사이클 및/또는 코팅 도포 루틴의 태양이 본 명세서에 기술된 공정들 중 임의의 공정에 따라 결정될 수 있다. 하나 초과의 생산 사이클이 수행될 때, 공정(500)은 다양한 생산 사이클들에 걸쳐 (예컨대, 유량계(52)를 통해 현장에서 이루어지는) 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 부피의 측정치에 기초하여 생산 사이클들에 걸친 코팅 공정의 일관성을 유지하도록 코팅 시스템(10)을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 단계(502)에서, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료에 대한 목표 총 부피를 수신할 수 있고, 수신된 목표 총 부피를 메모리(44)에 저장할 수 있다. 목표 총 부피는 HMI 디바이스(19)를 통해 사용자에 의해 제어기(18) 내로 입력될 수 있다.
대안적으로, 목표 총 부피는 생산 사이클의 실제 수행 동안 수집된 부피 측정치에 기초하여 코팅 시스템(10)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 코팅 시스템(10)은, 코팅 시스템(10)이 코팅 도포 루틴을 작동시키는 동안 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무함으로써 캘리브레이션 생산 사이클을 수행할 수 있다. 코팅 시스템(10)의 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 작동 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 캘리브레이션 부피 측정치를, 캘리브레이션 생산 사이클의 수행과 동시에, 수집할 수 있다. 예를 들어, 부피 측정치는 유량계(52)에 의해 수집될 수 있다. 제어기(18)는, 캘리브레이션 생산 사이클의 수행의 완료에 후속하여 그리고 수집된 캘리브레이션 부피 측정치에 기초하여, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동한 재료의 캘리브레이션 총 부피를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 총 부피는, 예를 들어, 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 캘리브레이션 생산 사이클 동안 수집된 현장 캘리브레이션 부피 측정치들 각각의 합에 의해 결정될 수 있다. 캘리브레이션 총 부피를 결정할 때, 제어기(18)는 목표 총 부피를 캘리브레이션 총 부피와 등가인 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 목표 총 부피는, 코팅 시스템(10)이 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상태에서, 생산 사이클의 실제 수행에 응답하여 설정될 수 있다.
목표 총 부피가 설정된 후, 공정(500)의 단계(504)에서, 코팅 시스템(10)은, 코팅 시스템(10)이 동일한, 또는 실질적으로 유사한, 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상태에서, 하나 이상의 후속 생산 사이클, 예컨대, 제1 생산 사이클을 수행할 수 있다. 제1 생산 사이클의 수행은 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무하는 것을 포함할 수 있다.
단계(506)에서, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 제1 부피 측정치를, 제1 생산 사이클의 수행과 동시에, 수집할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 부피 측정치는, 예를 들어, 유량계(52)에 의해 수집될 수 있다. 제어기(18)는, 제1 생산 사이클의 수행의 완료에 후속하여 그리고 수집된 제1 부피 측정치에 기초하여, 코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템(10)을 통해 유동한 재료의 제1 총 부피를 결정할 수 있다.
단계(508)에서, 제어기(18)는 제1 총 부피를 목표 총 부피와 비교할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어기(18)는 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 밖에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 미리결정된 부피 제어 범위는, 예를 들어, 목표 총 부피의 ± 5% 내에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 미리결정된 부피 제어 범위는 목표 총 부피의 ± 1% 내에 있을 수 있다. 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 내에 있다고 결정하는 경우, 공정은 단계(512)로 바로 진행할 수 있고, 제어기(18)는 코팅 도포 루틴의 조정 없이 후속 생산 사이클을 수행할 것을 코팅 시스템(10)에게 지시할 수 있다.
대안적으로, 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이가 부피 제어 범위 밖에 있다고 결정하는 경우, 공정(500)은 제어기(18)가 후속 생산 사이클의 수행 전에 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정할 수 있는 단계(510)로 진행할 수 있다. 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 생산 사이클들에 걸쳐 코팅 공정의 일관성을 유지하기 위해 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이를 보상할 것으로 예측되는 방식으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)에 의해 조정된 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 코팅 시스템(10)의 도포기(16)의 속도 및/또는 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 압력을 포함할 수 있다. 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이에 비례하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 제1 총 부피가 목표 총 부피보다 작은 것으로 결정되면, 도포기(16)의 속도는 감소될 수 있고/있거나 코팅 시스템(10)을 통해 유동하는 재료의 압력은 제1 총 부피와 목표 총 부피 사이의 차이에 비례하여 증가될 수 있고, 그 반대도 성립할 수 있다.
일부 실시예에서, 작동 파라미터는 제어기(18)가 제1 총 부피와 목표 부피 사이의 차이가 부피 제어 범위 내에 있는 것으로 결정할 때에도 조정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(18)는 복수의 완료된 생산 사이클로부터 수집된 복수의 총 부피 측정치들을 메모리(44)에 저장할 수 있다. 제어기(18)는 복수의 완료된 생산 사이클들에 걸친 총 부피 측정치들 사이의 변화율이 미리결정된 임계치에 도달하였다고 결정할 수 있고, 그에 응답하여 작동 파라미터를 조정할 수 있다.
공정은 단계(512)에서 종료될 수 있고, 그에 의해 코팅 시스템(10)은 하나 이상의 후속 생산 사이클들을 수행할 수 있다. 작동 파라미터가 단계(510)에서 조정되면, 후속 생산 사이클들 중 적어도 일부는 조정된 작동 파라미터를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 일단 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터가 조정되면, 코팅 시스템(10)은 조정된 작동 파라미터로 코팅 도포 루틴을 작동시키는 코팅 시스템(10)의 노즐(31)을 통해 유동하는 재료를 하나 이상의 기판(12)에 분무함으로써 하나 이상의 후속 생산 사이클을 수행할 수 있다. 대안적으로, 공정(500)이 단계(508)로부터 단계(512)로 바로 진행하면, 후속 생산 사이클은 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터의 조정 없이 수행될 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 생산 사이클들에 걸쳐 총 부피를 모니터링함으로써, 시간 경과에 따른 재료 유동의 변동이 단순화된 방식으로 보상될 수 있다.
공정(500)의 단계들 중 적어도 일부는 반복적일 수 있다. 예를 들어, 공정(500)은 각각의 생산 사이클 반복을 위해 단계(502)에서 재시작되어 생산 사이클들에 걸쳐 재료 유동을 연속적으로 모니터링할 수 있다.
본 발명이 다양한 도면의 다양한 실시예와 관련하여 기술되었지만, 다른 유사한 실시예가 사용될 수 있거나 기술된 실시예에 대해 수정 및 추가가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기술된 바와 같은 방법 및 시스템은 어떠한 단일 실시예로도 제한되지 않아야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 따른 폭 및 범주에서 해석되어야 한다.

Claims (27)

  1. 기판에 재료를 도포하기 위한 코팅 시스템의 분무 노즐을 통과하는 상기 재료의 유량을 캘리브레이션(calibration)하는 방법으로서,
    상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료에 대한 목표 유량을 수신하는 단계;
    상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료에 대한 상기 목표 유량 및 상기 코팅 시스템의 작동 압력과 상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료의 유량 사이의 압력-유량 관계에 기초하여 상기 코팅 시스템의 제1 작동 압력을 계산하는 단계;
    상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제1 작동 압력으로 설정하는 단계;
    상기 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서 상기 분무 노즐을 통해 유동하는 재료를 상기 분무 노즐로부터 표면의 적어도 일부 상에 분사하는 단계;
    상기 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서의 상기 재료의 작동 유량을 결정하는 단계;
    상기 작동 유량을 상기 목표 유량과 비교하는 단계;
    상기 작동 유량을 상기 목표 유량과 비교하는 단계에 후속하여, 상기 코팅 시스템의 작동 압력을 제2 작동 압력으로 조정하는 단계; 및
    상기 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서 상기 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 용기 내에 제공되고,
    상기 재료의 작동 유량의 결정은 상기 재료가 분사된 시간에 걸쳐 상기 분무 노즐로부터 상기 용기 내로 분사되는 재료의 양의 측정치에 기초하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재료의 작동 유량은 현장에서(in situ) 결정되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재료의 작동 유량을 결정하는 단계는,
    상기 코팅 시스템으로부터 분사되는 상기 재료의 부피 및 중량 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 및
    상기 재료가 분사되는 시간을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재료의 목표 코팅 두께, 상기 재료의 목표 코팅 폭, 상기 재료의 고형물 백분율, 및 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도를 포함하는 상기 코팅 시스템에 대한 작동 파라미터를 수신하는 단계; 및
    상기 목표 유량을 수신하기 전에, 상기 코팅 시스템에 대한 작동 파라미터에 기초하여 상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료에 대한 상기 목표 유량을 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코팅 시스템에 대한 작동 파라미터에 기초하여 상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료에 대한 상기 목표 유량을 계산하는 단계는 목표 유량 수식에 기초하며, 상기 목표 유량 수식은,
    Figure pct00005
    을 포함하는데, 여기서,
    T는 상기 재료의 목표 코팅 두께 작동 파라미터이고,
    W는 상기 재료의 목표 코팅 폭 작동 파라미터이고,
    P는 상기 재료의 고형물 백분율 작동 파라미터이고,
    S는 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도 작동 파라미터이고,
    FR은 상기 목표 유량인, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 목표 유량이 상기 코팅 시스템의 미리결정된 유량 용량 범위 밖에 있는 것으로 결정하고, 그에 응답하여, 상기 목표 유량을 상기 미리결정된 유량 용량 범위 내의 설정된 목표 유량으로 설정하는 단계; 및
    상기 도포기의 속도 작동 파라미터를 조정된 속도로 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도포기의 속도 작동 파라미터를 상기 조정된 속도로 조정하는 단계는 조정된 속도 수식에 기초하여 상기 조정된 속도를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 속도 수식은,
    Figure pct00006
    을 포함하는데, 여기서,
    FR'은 상기 설정된 목표 유량이고,
    S'은 상기 조정된 속도인, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 캘리브레이션 압력으로 설정된 상기 코팅 시스템의 작동 압력에서 상기 재료를 분무 노즐로부터 분사하고, 상기 분무 노즐로부터 분사되는 상기 재료의 제1 유량을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 작동 압력을 계산하는 단계 전에, 적어도 상기 제1 캘리브레이션 압력 및 상기 제1 유량에 기초하여 상기 압력-유량 관계를 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 압력-유량 관계를 계산하는 단계는 적어도 상기 제1 캘리브레이션 압력 및 상기 제1 유량에 기초하여 모델을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 코팅 시스템의 작동 압력을 조정하는 단계 전에, 상기 방법은 상기 작동 유량을 상기 목표 유량과 비교하는 단계에 응답하여, 상기 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제2 작동 압력으로 조정하는 단계는 상기 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이에 비례하여 상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제1 작동 압력으로부터 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이가 상기 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하는 단계에 후속하여 그리고 상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제2 작동 압력으로 조정하는 단계 전에, 상기 코팅 시스템의 작동 압력과 상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료의 유량 사이의 상기 압력-유량 관계를 재캘리브레이션하는 단계, 및
    상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료에 대한 상기 목표 유량 및 상기 재캘리브레이션된 압력-유량 관계에 기초하여, 상기 코팅 시스템의 제2 작동 압력을 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 압력-유량 관계를 재캘리브레이션하는 단계는,
    제1 캘리브레이션 압력으로 설정된 상기 코팅 시스템의 작동 압력에서 상기 재료를 분무 노즐로부터 분사하고, 상기 분무 노즐로부터 분사되는 상기 재료의 제1 유량을 결정하는 단계;
    상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제1 캘리브레이션 압력과 상이한 제2 캘리브레이션 압력으로 조정하는 단계;
    상기 제2 캘리브레이션 압력으로 설정된 상기 코팅 시스템의 작동 압력에서 상기 재료를 분무 노즐로부터 분사하고, 상기 분무 노즐로부터 분사되는 상기 재료의 제2 유량을 결정하는 단계; 및
    적어도 상기 제1 캘리브레이션 압력, 상기 제1 유량, 상기 제2 캘리브레이션 압력, 및 상기 제2 유량에 기초하여 상기 코팅 시스템의 작동 압력과 상기 분무 노즐을 통과하는 상기 재료의 유량 사이의 상기 재캘리브레이션된 압력-유량 관계를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서의 상기 재료의 작동 유량을 결정하는 단계; 및
    상기 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서 상기 기판에 분무하기 전에, 상기 제2 작동 압력에서의 상기 재료의 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이가 상기 미리결정된 제어 범위 내에 있는 것으로 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 코팅 시스템의 제1 작동 압력에서 분사하는 단계는 상기 분무 노즐로부터 상기 재료를 분무하는 단계를 포함하고, 상기 표면은 다른 기판의 일부이고, 상기 작동 유량을 결정하는 단계 및 상기 작동 유량을 상기 목표 유량과 비교하는 단계는 상기 다른 기판의 표면의 적어도 일부에 분무하는 단계와 동시에 일어나고,
    상기 방법은 상기 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이가 상기 미리결정된 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하는 단계에 응답하여 그리고 상기 다른 기판의 표면의 적어도 일부에 분무하는 단계와 동시에 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도를 조정하는 단계는 상기 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이에 비례하여 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 도포기의 속도 작동 파라미터를 조정하는 단계는 상기 도포기의 속도를 조정된 속도로 설정하는 단계 및 조정된 속도 수식에 기초하여 상기 조정된 속도를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 속도 수식은,
    Figure pct00007
    을 포함하는데, 여기서,
    T는 상기 재료의 목표 코팅 두께 작동 파라미터이고,
    W는 상기 재료의 목표 코팅 폭 작동 파라미터이고,
    P는 상기 재료의 고형물 백분율 작동 파라미터이고,
    FR"은 상기 작동 유량이고,
    S'은 상기 조정된 속도인, 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계 전에, 상기 재료의 목표 코팅 폭을 달성할 것으로 예측되는, 상기 분무 노즐의 출구와 상기 기판의 노즐 대향 표면 사이의 수직 거리를 설정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 목표 코팅 폭 수식에 기초하여 상기 분무 노즐의 출구와 상기 기판의 노즐 대향 표면 사이의 수직 거리를 계산하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 목표 코팅 폭 수식은,
    Figure pct00008
    를 포함하는데, 여기서,
    W는 상기 재료의 목표 코팅 폭이고,
    θ"은 상기 분무 노즐로부터 나오는 상기 재료의 분무 패턴에 의해 형성되는 각도이고,
    H는 상기 분무 노즐의 출구와 상기 기판의 노즐 대향 표면 사이의 수직 거리인, 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 작동 유량은 제1 작동 유량이고,
    상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제2 작동 압력으로 조정하는 단계 전에, 상기 방법은,
    상기 작동 유량을 상기 목표 유량과 비교하는 단계에 응답하여, 상기 제1 작동 유량과 상기 목표 유량 사이의 차이가 미리결정된 제어 범위 내에 있는 것으로 결정하고, 후속하여 상기 코팅 시스템의 상기 제1 작동 압력에서 상기 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 기판 또는 다른 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계;
    상기 기판 또는 상기 다른 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계에 후속하여, 상기 제1 작동 유량과 상이한 상기 재료의 제2 작동 유량을 상기 제1 작동 압력에서 결정하는 단계; 및
    상기 제1 작동 유량과 상기 제2 작동 유량 사이의 변화율을 계산하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 코팅 시스템의 작동 압력을 상기 제2 작동 압력으로 조정하는 단계는 상기 제1 작동 유량과 상기 제2 작동 유량 사이의 상기 변화율에 대해 응답하는, 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 코팅 시스템의 제2 작동 압력에서 상기 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 기판의 적어도 일부에 분무하는 단계는,
    코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료에 대한 목표 총 부피를 수신하는 단계;
    상기 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상기 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 기판을 적어도 포함하는 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제1 생산 사이클을 수행하는 단계;
    상기 제1 생산 사이클을 수행하는 단계와 동시에, 상기 코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 제1 부피 측정치를 수집하는 단계;
    상기 제1 생산 사이클을 수행하는 단계의 완료에 후속하여 그리고 상기 제1 부피 측정치에 기초하여, 상기 코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동한 상기 재료의 제1 총 부피를 결정하는 단계;
    상기 제1 총 부피를 상기 목표 총 부피와 비교하는 단계;
    상기 제1 총 부피를 상기 목표 총 부피와 비교하는 단계에 응답하여, 상기 제1 총 부피와 상기 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하고, 후속하여 상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계; 및
    상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계에 후속하여, 상기 조정된 작동 파라미터로 상기 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상기 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제2 생산 사이클을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 코팅 시스템을 캘리브레이션하는 방법으로서,
    코팅 도포 루틴 동안 코팅 시스템을 통해 유동하는 재료에 대한 목표 총 부피를 수신하는 단계;
    상기 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상기 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제1 생산 사이클을 수행하는 단계;
    상기 제1 생산 사이클을 수행하는 단계와 동시에, 상기 코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 제1 부피 측정치를 수집하는 단계;
    상기 제1 생산 사이클을 수행하는 단계의 완료에 후속하여 그리고 상기 제1 부피 측정치에 기초하여, 상기 코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동한 상기 재료의 제1 총 부피를 결정하는 단계;
    상기 제1 총 부피를 상기 목표 총 부피와 비교하는 단계;
    상기 제1 총 부피를 상기 목표 총 부피와 비교하는 단계에 응답하여, 상기 제1 총 부피와 상기 목표 총 부피 사이의 차이가 미리결정된 부피 제어 범위 밖에 있는 것으로 결정하고, 후속하여 상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계; 및
    상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계에 후속하여, 상기 조정된 작동 파라미터로 상기 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상기 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 하나 이상의 기판에 분무함으로써 제2 생산 사이클을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터는 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도 및 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 압력 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계는 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도 및 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 압력 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 코팅 도포 루틴의 작동 파라미터를 조정하는 단계는 상기 제1 총 부피와 상기 목표 총 부피 사이의 차이에 비례하여 상기 코팅 시스템의 도포기의 속도 및 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 압력 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 목표 총 부피를 수신하는 단계 전에,
    상기 코팅 도포 루틴을 작동시키는 상기 코팅 시스템의 분무 노즐을 통해 유동하는 상기 재료를 상기 하나 이상의 기판에 분무함으로써 캘리브레이션 생산 사이클을 수행하는 단계;
    상기 캘리브레이션 생산 사이클을 수행하는 단계와 동시에, 상기 코팅 도포 루틴의 작동 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동하는 상기 재료의 캘리브레이션 부피 측정치를 수집하는 단계;
    상기 캘리브레이션 생산 사이클을 수행하는 단계의 완료에 후속하여 그리고 상기 캘리브레이션 부피 측정치에 기초하여, 상기 코팅 도포 루틴 동안 상기 코팅 시스템을 통해 유동한 상기 재료의 캘리브레이션 총 부피를 결정하는 단계; 및
    상기 목표 총 부피를 상기 캘리브레이션 총 부피와 등가인 값으로 설정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
KR1020207025746A 2018-02-08 2019-01-10 유동을 캘리브레이션하기 위한 그리고 기판을 코팅하기 위한 방법 KR102702756B1 (ko)

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US15/892,106 US20190240688A1 (en) 2018-02-08 2018-02-08 Systems and methods for calibrating flow and for coating a substrate
US15/892,106 2018-02-08
US16/178,572 2018-11-01
US16/178,572 US11185879B2 (en) 2018-02-08 2018-11-01 Systems and methods for calibrating flow and for coating a substrate
PCT/US2019/013038 WO2019156772A1 (en) 2018-02-08 2019-01-10 Methods for calibrating flow and for coating a substrate

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