KR20210068410A

KR20210068410A - 냉각 장치를 갖는 도징 시스템

Info

Publication number: KR20210068410A
Application number: KR1020217008205A
Authority: KR
Inventors: 마리오 플리스
Original assignee: 버메스 마이크로디스펜싱 게엠베하
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-06-09
Also published as: JP2022501184A; CN112770845A; US11498092B2; WO2020069909A1; DE102018124662A1; CN112770845B; EP3860771A1; US20210354168A1; SG11202102551QA

Abstract

본 발명은 노즐(40), 공급 채널(44), 배출 요소(31), 상기 배출 요소(31) 및/또는 상기 노즐(40)에 결합되고 압전 액추에이터(60)를 갖는 액추에이터 유닛(10), 및 냉각 장치(2)를 포함하는, 도징 물질을 위한 도징 시스템(1)에 관한 것이다. 상기 냉각 장치(2)는 미리 냉각된 냉각 매체를 상기 도징 시스템(1)의 하우징(11)에 공급하기 위한 공급 장치(21, 24, 26)를 포함한다. 상기 냉각 장치(2)는 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 상기 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각시키도록 설계된다.

Description

냉각 장치를 갖는 도징 시스템

본 발명은 노즐, 도징 물질(dosing material)용 공급 채널, 배출 요소, 상기 배출 요소 및/또는 상기 노즐에 결합되고 압전 액추에이터를 갖는 액추에이터 유닛, 및 냉각 장치를 포함하는 도징 물질을 위한 도징 시스템(dosing system)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 도징 시스템을 동작시키는 방법 및 제조하는 방법에 관한 것이다.

서두에 언급된 유형의 도징 시스템은 통상적으로 표적화된 방식으로 투여될 매체, 일반적으로 액체 내지 점성 도징 물질을 투여하는 데 사용된다. 소위 "마이크로 도징 기술"의 맥락에서, 종종 매우 적은 양의 도징 물질을 실제 접촉 없이, 즉 도징 시스템과 표적 표면 사이의 직접 접촉 없이 정밀한 정확도로 표적 표면에 놓는 것이 필요하다. 이러한 비접촉 방법은 종종 "제트 공정"이라고 한다. 이것의 전형적인 예는 회로 기판 또는 다른 전자 부품을 조립할 때 접착제 도트, 솔더링 페이스트 등을 투여하거나 LED용 컨버터 물질을 도포하는 것이다.

여기서 중요한 요구 사항은 도징 물질을 높은 정밀도로, 즉 적시에, 올바른 장소에 및 정확한 투여량으로 표적 표면으로 전달하는 것이다. 이것은 예를 들어, 도징 시스템의 노즐을 통해 도징 물질을 점적 방식으로 분배함으로써 수행될 수 있다. 매체는 노즐 내부와 도징 시스템의 배출 요소의 거의 전방 구역과만 접촉한다. 여기서 바람직한 방법은 다른 것 중에서도 특히 잉크젯 프린터에서도 사용되는 일종의 "잉크젯 공정"에서 개별 점적을 배출하는 것이다. 액적의 크기 또는 액적당 매체의 양은 이에 의해 달성되는 노즐의 구조, 활성화 및 표적화된 효과를 통해 가능한 한 정확히 미리 결정될 수 있다. 대안적으로, 도징 물질은 제트로 분무될 수도 있다.

이동 가능한 배출 요소(보통 태핏)는 도징 시스템의 노즐 내에 배열될 수 있다. 배출 요소는 노즐 개구 또는 출구 개구의 방향으로 비교적 빠른 속도로 노즐 내에서 전방으로 밀려, 매체의 점적을 배출한 다음 다시 후퇴될 수 있다.

대안적으로, 도징 시스템의 노즐 자체가 배출 또는 후퇴 방향으로 이동될 수 있다. 도징 물질을 분배하기 위해, 노즐과 노즐 내부에 배열된 배출 요소가 서로를 향해 이동하거나 서로 멀어지는 방향으로 상대 운동으로 이동한다. 상대 운동은 출구 개구 또는 노즐만이 이동하는 것에 의해 일어나거나 또는 또한 적어도 부분적으로 배출 요소가 대응하여 이동하는 것에 의해 일어날 수 있다.

통상적으로, 배출 요소는 또한 노즐에 있는 노즐 개구의 밀봉 시트(sealing seat)에 고정 연결되고 거기에 일시적으로 유지됨으로써 폐쇄 위치에 놓일 수 있다. 점성이 더 높은 도징 물질의 경우, 배출 요소가 매체의 점적이 누출됨이 없이 단순히 후퇴된 위치, 즉 밀봉 시트로부터 떨어진 위치에 있는 것만으로도 충분할 수 있다.

본 발명은 특정 배출 원리에 독립적으로, 즉 제트 공정, 개방형 잉크젯 공정, 이동 가능하도록 구성된 고전적인 폐쇄 요소 또는 노즐을 사용하는 전술한 모든 변형예에서 사용될 수 있다.

배출 요소 및/또는 노즐은 전형적으로 도징 시스템의 액추에이터 시스템의 도움으로 이동된다. 액추에이터 시스템에 의해 생성된 힘을 배출 요소로 전달하기 위해, 도징 시스템은 전형적으로 액추에이터 시스템 및 배출 요소에 연결된 이동 기구를 포함한다. 예를 들어, 이동 기구는 액추에이터 시스템을 지지하는 레버를 통해 구현될 수 있다. 레버 자체는 레버 베어링 상에 놓일 수 있고, 액추에이터 시스템의 움직임을 레버의 접촉 표면을 통해 배출 요소로 전달하도록 선회 축을 중심으로 선회될 수 있다. 특정 배출 원리에 따라, 이동 기구는 또한 액추에이터 시스템에 의해 생성된 힘을 전달하여 노즐을 이동시키도록 구성될 수 있다.

액추에이터 시스템은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 압전 액추에이터는 바람직하게는 특히 극히 정밀한 용량 분해능을 요구하는 응용 분야에서 사용된다. 압전 동작 액추에이터라고도 하는 압전 액추에이터는 다른 유형의 액추에이터, 예를 들어, 유압, 공압 및/또는 전자기 동작 액추에이터에 비해 매우 정밀하고 무엇보다도, 빠른 제어 능력을 갖는 장점을 제공한다. 압전 액추에이터는 통상적으로 다른 액추에이터 원리의 대응하는 값보다 훨씬 낮은 극히 짧은 반응 또는 응답 시간에 의해 유리하게 구별된다. 또 다른 장점은 압전 액추에이터가 다른 유형의 액추에이터에 비해 도징 시스템 내에 비교적 적은 공간을 차지한다는 것이다. 따라서 압전 액추에이터는 특히 극히 정밀한 도징 요구 사항을 갖는 도징 시스템을 동작시키는 효율적인 솔루션을 제공한다.

이러한 장점에 관계 없이, 압전 액추에이터는 압전 물질을 상당히 가열시킬 수 있는 큰 전력 발산이 발생하는 구성 요소를 나타낸다. 압전 액추에이터는 온도에 의존하는 거동을 하기 때문에, 액추에이터 물질이 가열되는 것은 휴지(비-팽창) 상태에서 압전 액추에이터의 길이 방향 연장 길이와 라이브 압전 액추에이터의 편향량에 영향을 미칠 수 있다. 압전 액추에이터에 더하여, 특히 고빈도의 도징 요구 사항에서 마찰열이 발생하는 것으로 인해 도징 시스템의 동작 동안 이동 기구의 구성 요소가 또한 가열될 수 있다.

하나 이상의 전술한 구성 요소에 열에 의해 유발된 팽창이 발생하면 배출 요소의 행정 공정에 바람직하지 않은 변화가 초래되어, 각 경우에 분배되는 도징 물질의 양이 도징 시스템의 동작 동안 목표 값으로부터 점점 벗어날 수 있다. 그 결과, 압전 액추에이터와 이동 기구의 온도는 도징 시스템의 정밀도에 직접 영향을 미칠 수 있다.

압전 액추에이터의 가열을 막기 위해, 전체 압전 액추에이터는 어쨌든 대부분의 도징 시스템에서 압축 공기가 이용 가능하기 때문에 압축된 실내 공기 또는 압축 공기가 압전 액추에이터의 주변을 흐르도록 구성될 수 있다. 이동 기구로 흐르는 별도의 흐름은 없고, 압전 액추에이터의 배기 공기가 이동 기구 주변으로 흐른다. 도징 시스템의 주변 온도가 증가함에 따라 압축 공기가 도징 시스템의 압전 액추에이터와 기타 온도에 민감한 구역을 도징 시스템의 정확한 동작에 대한 임계 온도 아래로 일관되게 유지할 만큼 충분한 열을 압전 액추에이터로부터 더 이상 발산시킬 수 없다는 것이 단점인 것으로 밝혀졌다.

따라서 본 발명의 목적은 위에서 설명된 단점을 피할 수 있고 도징 시스템의 도징 정밀도를 개선하는, 도징 물질을 위한 도징 시스템, 이러한 도징 시스템을 동작시키는 방법, 및 이러한 도징 시스템을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 목적은 특허 청구항 1에 따른 도징 시스템, 특허 청구항 14에 따른 도징 시스템을 동작시키는 방법, 및 특허 청구항 15에 따른 도징 시스템을 제조하는 방법에 의해 달성된다.

액체 내지 점성 도징 물질을 위한 본 발명에 따른 도징 시스템은 적어도 하나의 노즐, 물질 투여용 공급 채널, 배출 요소, 상기 배출 요소 및/또는 상기 노즐에 결합되고 상기 배출 요소 및/또는 상기 노즐을 이동시키는 적어도 하나의 압전 액추에이터를 갖는 액추에이터 유닛, 및 냉각 장치를 포함한다. 이하에서, 태핏이라는 용어는 본 발명을 이로 제한하지 않고 배출 요소와 동의어로 사용된다.

도징 물질은 서두에 설명된 방식 중 하나의 방식으로 본 발명에 따른 도징 시스템으로부터 분배될 수 있는 데, 즉 도징 시스템은 특정 배출 또는 기능 원리로 제한되지 않는다. 이에 대응하여 - 통상적인 경우와 같이 - 노즐로부터 도징 물질을 배출하기 위해 비교적 고속으로 이동 가능한 배출 요소가 도징 시스템의 노즐에 (특히 노즐 구역에, 예를 들어, 출구 개구 직전에) 배열될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 도징 시스템의 출구 개구는 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 더 나은 이해를 위해, 이하에서는 도징 물질은 예를 들어 태핏과 같은 이동 가능한 배출 요소에 의해 분배되는 것으로 가정된다. 그러나, 본 발명은 이로 제한되지 않는다.

액추에이터 유닛은 적어도 하나의 압전 액추에이터, 및 상기 압전 액추에이터와 기능적으로 상호 작용하고 전술한 바와 같이 바람직하게는 적어도 하나의 레버 및 하나의 레버 베어링을 포함할 수 있는 이동 기구를 포함한다. 액추에이터 유닛과 구별되는 것으로, 도징 물질과 접촉하는 구성 요소, 따라서, 예를 들어, 공급 채널, 노즐 및 태핏을 포함하는 도징 시스템의 유체 유닛이 존재한다.

액추에이터 유닛의 이동 기구는 배출 요소를 도징 시스템의 적어도 하나의 압전 액추에이터에 기능적으로 결합하도록 구성된다. 이 결합은 액추에이터에 의해 가해지는 힘과 움직임을 전달하여 노즐로부터 도징 물질을 분배하는 배출 요소에 원하는 움직임을 초래하도록 발생한다. 따라서, 이동 기구는 압전 액추에이터의 편향을 배출 요소의 바람직하게는 수직 이동으로 변환하기 위해 적어도 일시적으로 바람직하게는 다중 부분, 힘 전달 결합을 나타낸다. 바람직하게는, 이동 기구와 배출 요소 사이의 결합은 고정 결합이 아니다. 이는 두 구성 요소가 바람직하게는 서로 나사 고정, 용접, 접착 등을 사용하여 결합되지 않았다는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 도징 시스템은 미리 냉각된 냉각 매체를 도징 시스템의 하우징으로, 특히 액추에이터 유닛의 하우징으로 공급하기 위한 공급 장치를 갖는 냉각 장치를 포함한다. 액추에이터 유닛의 하우징은 도징 시스템의 주변 대기에 대해 액추에이터 유닛을 구분하고, 즉, 하우징은 액추에이터 유닛의 케이싱을 형성하여 도징 시스템의 적어도 하나의 압전 액추에이터와 이동 기구를 둘러싼다.

본 발명에 따른 공급 장치는 하우징의 구역에서 (외부) 냉각 매체 공급 라인을 위한 소정 개수의, 따라서 하나의 또는 복수의 연결 또는 결합 지점, 및 (각각의) 결합 지점을 따라 하우징의 내부로 연장되는 공급 채널 배열을 갖는다. 공급 장치는 하우징으로 흐르는 냉각 매체의 체적 흐름 및/또는 압력을 조절하기 위한 소정 개수의 구성 요소, 예를 들어, 펌프 또는 비례 밸브 및 선택적으로 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 냉각 장치는 압전 액추에이터의 적어도 하나의 서브구역(subregion) 및/또는 압전 액추에이터에 결합된 액추에이터 유닛의 이동 기구를 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접, 주로 선택적으로 냉각하도록 구성된다. 서브구역을 "직접" 냉각한다는 것은 각각의 서브구역, 특히, 그 표면이 냉각하는 대상임을 의미한다. 미리 냉각된 냉각 매체는 바람직하게는 각각의 서브구역으로 직접 흐르거나 분출될 수 있다. 본 발명에 따르면, 서브구역은 하우징 자체 내에서, 즉 바로 "그 자리에서" 냉각된다. 이 냉각은 하우징 또는 그 부품이 (예를 들어, 전도에 의해) 외부로부터 냉각된다는 것에 의해 "간접적으로" 일어나는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 단일 서브구역, 즉 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 표면의 제한된 구역 또는 구획에만 냉각 장치에 의해 주로 선택적으로 냉각 매체가 적용될 수 있다. 따라서, 냉각 장치는 냉각 매체를 표적화된 방식으로 특정 서브구역으로 안내하기 위해 하우징 내에 흐름 지향 요소, 예를 들어, 별개로 활성화 가능한 흐름 채널, 배플, 팬 등을 포함할 수 있다. 대응하여, 냉각될 서브구역에 포함되지 않아서 직접 냉각에서 제외되는 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 표면 구역이 있을 수 있다. 그러나, 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 구성 요소의 전체 표면을 모두 실질적으로 포함하는 소정 개수의 서브구역, 즉 하나의 또는 복수의 서브구역에 직접 냉각 매체가 적용되는 것이 바람직하므로, 본 발명은 이 실시예를 참조하여 아래에 설명되지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.

냉각의 선택성으로 인해, 냉각 매체만이 냉각될 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 서브구역, 예를 들어, 전체 표면으로 직접 흐르거나 분출된다.

냉각 매체가 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 (서브) 구역, 예를 들어, 하우징의 외측으로서 도징 시스템의 다른 구역으로 단순히 흐르는 것은 본 발명에 속하지 않는다. 예를 들어, 압전 액추에이터를 둘러싸는 챔버(액추에이터 챔버) 및 이동 기구를 둘러싸는 챔버를 형성하는 벽과 같이 하우징 내에 위치된 하우징 구역은 직접 냉각하려는 목표가 아니다. 따라서 냉각될 서브구역에 의해 포함되지 않는 도징 시스템의 이러한 구역 또는 표면에는 냉각 매체가 표적화된 방식으로 흐르거나 분출되지 않고 단순히 "이를 따라서 흐르는 것이다". 이는 냉각 매체가 공급 장치로부터 하우징의 출구 개구로 가는 도중에 이러한 구역을 필연적으로 통과하는 것일 뿐, 여기서 이 구역 자체가 냉각 장치에 의해 직접 냉각하는 대상은 아니라는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 냉각 장치는 하나의 또는 복수의 압전 액추에이터의 소정 개수의 서브구역만을 선택적으로 냉각하도록 구성될 수 있다. 이는 이동 기구가 직접 냉각에 의해 영향을 받지 않음을 의미한다. 그러나, 대안적으로, 직접 냉각은 또한 이동 기구의 하나의 또는 복수의 서브구역으로만 보내질 수 있으며, 여기서 압전 액추에이터는 직접 냉각하는 것에 포함되지 않을 것이다. 따라서 압전 액추에이터와 이동 기구는 유리하게는 본 발명에 따른 냉각 장치에 의해 별개로 냉각될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 냉각 장치는 또한 후술하는 바와 같이 하나의 유닛으로서 압전 액추에이터와 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 미리 냉각된 냉각 매체는 냉각 매체가 적어도 하우징에 들어갈 때 특정 (목표) 온도를 갖는다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 경우에, 냉각 매체의 (목표) 온도는 냉각의 결과로서 낮으며, 특정 상황에서는 도징 시스템의 주변 온도보다 상당히 낮다. 따라서 냉각된 냉각 매체를 사용하는 본 발명에 따른 "실제" 냉각은 "냉각 목적"을 위해 압전 액추에이터 주위를 흐르는 압축된 실내 공기와 다르다. 냉각 매체의 특정 (목표) 온도를 달성하기 위해 냉각 매체는 하우징에 공급되기 전에 냉각 또는 열 발산을 받고, 즉, 열 또는 열 에너지는 예를 들어 후술하는 바와 같이 냉각 장치의 저온 생성 장치에 의해 표적화된 방식으로 냉각 매체로부터 추출된다. 미리 냉각된 냉각 매체는 바람직하게는 하우징으로 들어갈 때 기껏 18℃, 바람직하게는 기껏 10℃, 특히 바람직하게는 기껏 1℃의 (목표) 온도를 가질 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 도징 시스템은 도징 시스템의 동작 동안 생성된 공정 열을 압전 액추에이터 또는 이동 기구로부터 특히 효과적으로 발산시키는 것을 보장하는 데 사용될 수 있다. 압축된 실내 공기만이 압전 액추에이터 주변을 흐르는 것과 달리, 본 발명에 따른 "실제" 및 표적화된 또는 지향성 냉각은 냉각 성능에 상당한 개선을 가져올 수 있어서, 냉각 매체의 동일한 체적 흐름으로 직접 냉각될 표면으로부터 단위 시간당 훨씬 더 많은 열 에너지를 발산시킬 수 있다. 그 결과, 도징 시스템의 특히 온도에 민감한 구성 요소(예를 들어, 압전 액추에이터 및 이동 기구)는 높은 외부 온도에서도 냉각될 수 있어서, 서두에 설명된 바와 같이 이러한 구성 요소에 열에 의해 유발된 원치 않는 팽창이 일어나는 것을 방지하고 도징 시스템에 일관된 높은 레벨의 정밀도를 달성할 수 있다. 도징 시스템은 특히 효과적인 냉각으로 인해 높은 주변 온도에서도 최대 도징 빈도로 동작할 수 있다. 도징 시스템의 온도에 민감한 구성 요소는 냉각 장치에 의해 표적화된 및 선택적인 방식으로 추가로 유리하게 냉각될 수 있으며, 여기서 나머지 구성 요소 또는 하우징 자체를 냉각하는 것을 생략할 수 있다. 따라서 미리 냉각된 냉각 매체의 소비량을 줄일 수 있다.

도징 물질을 투여하기 위한 도징 시스템을 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 도징 시스템은 노즐, 도징 물질용 공급 채널, 배출 요소, 상기 배출 요소 및/또는 상기 노즐에 결합되고 압전 액추에이터를 갖는 액추에이터 유닛, 및 냉각 장치를 포함하고, 미리 냉각된 냉각 매체는 상기 냉각 장치의 공급 장치에 의해 상기 도징 시스템의 하우징, 특히 상기 액추에이터 유닛의 하우징의 내부로 공급된다. 본 발명에 따르면, 압전 액추에이터의 하나의 또는 복수의 서브구역이 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 냉각 장치에 의해 직접 냉각된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 압전 액추에이터에 결합된 액추에이터 유닛의 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역이 냉각 장치에 의해 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각되는 데, 즉, 냉각 매체를 서브구역으로 흐르거나 분출하는 표적화된 또는 집중된 방식으로 냉각된다. 바람직하게는, 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 표면을 포함하는 함께 취해진 소정 개수의 서브구역이 직접 냉각될 수 있다. 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하기 위해, 냉각 장치는 나중에 설명된 바와 같이 도징 시스템에 결합된 제어 및/또는 조절 유닛에 의해 이에 따라 활성화 및/또는 조절될 수 있다.

적어도 하나의 압전 액추에이터를 갖는 액추에이터 유닛을 포함하는, 도징 물질을 투여하기 위한 도징 시스템을 제조하는 방법에서, 도징 시스템에는 냉각 장치가 장착된다. 냉각 장치에는 미리 냉각된 냉각 매체를 도징 시스템의 하우징에 공급하기 위한 공급 장치가 장착되어 있다. 본 발명에 따르면, 도징 시스템, 특히 냉각 장치는 도징 시스템이 동작 중일 때 압전 액추에이터 및/또는 압전 액추에이터에 연결된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역이 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각될 수 있도록 구성된다.

또한, 본 발명의 특히 유리한 실시예 및 개선예는 종속 청구항 및 다음 설명으로부터 나오며, 하나의 청구항 카테고리의 독립 청구항은 또한 다른 청구항 카테고리의 종속 청구항 및 실시예와 유사하게 개선될 수 있으며, 특히 다양한 실시예 또는 변형예의 개별적인 특징은 또한 새로운 실시예 또는 변형예로 결합될 수 있다.

도징 시스템의 적어도 하나의 압전 액추에이터는 적어도 부분적으로 가요성이도록 구성된 액추에이터 하우징, 예를 들어, 소정 개수의 압전 요소가 기밀 캡슐화된 접힘형 금속 벨로우즈를 포함할 수 있다. 이것은 압전 요소의 스택(압전 스택)을 액추에이터 챔버 또는 도징 시스템으로부터 완전히 밀봉하도록 실제로 "활성" 압전 액추에이터, 바람직하게는, 압전 활성 물질의 소정 개수의 적층된 층을 갖는 모놀리식 압전 세라믹 다층 액추에이터가 (액추에이터 하우징으로서) 별도의 액추에이터 케이싱 내에 배열될 수 있다는 것을 의미한다. 액추에이터 케이싱이 내부에 캡슐화된 압전 스택에 영구적으로 연결되거나 또는 두 구성 요소가 기능 유닛을 형성하기 때문에 액추에이터 케이싱은 본 발명의 범위 내에서 압전 액추에이터의 일부로 고려된다.

적어도 하나의 압전 스택의 액추에이터 케이싱은 바람직하게는 도징 시스템이 동작 중일 때, 즉 압전 스택이 편향될 때에도 물질이나 물질종이 외부로부터 내부로 또는 역방향으로 액추에이터 케이싱을 관통하지 못하도록 구성된다. 특히, 액추에이터 케이싱은 일반적으로 물이나 수분이 침투하지 못하도록 구성된다. 캡슐화로 인해, 본 발명의 이 실시예에서, 압전 스택과는 반대쪽을 향하는 액추에이터 케이싱의 외부 표면 또는 외측의 적어도 하나의 서브구역, 바람직하게는 그 전체 표면에 냉각 매체가 흐르거나 분출된다.

캡슐화된 압전 스택을 특히 효율적으로 냉각시키기 위해, 압전 스택의 표면으로부터 열을 발산하기 위해 압전 스택을 둘러싸는 열 전도 매체가 액추에이터 케이싱 내에 배열될 수 있다. 열 전도 매체는 전도 및/또는 대류에 의해 압전 스택 표면으로부터 액추에이터 케이싱, 예를 들어, 금속 몸체로 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 압전 스택 표면은 바람직하게는 열원을 위한 열 전달 표면을 구성할 수 있으며, 여기서 액추에이터 케이싱의 (냉각될) 적어도 하나의 서브구역은 방열부(heat sink)를 위한 열 전달 표면으로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액추에이터 케이싱은 또한 수분을 억제하기 위한 매체를 포함할 수 있다.

유리하게는, 적어도 하나의 기밀 캡슐화된 압전 스택을 갖는 도징 시스템에서 압전 활성 물질은 도징 시스템의 동작 동안에도 도징 시스템의 유해한 외부 (환경적) 영향, 특히 수분으로부터 거의 완전히 차폐되어 압전 액추에이터의 "내구성"이 크게 향상된다. 도징 시스템의 특히 효과적인 냉각 장치는 캡슐화에도 불구하고 동작 동안 내부에서 상당히 가열될 수 있는 압전 스택을 적절히 냉각시키는 것을 보장한다. 따라서, 정밀도에 더하여 도징 시스템의 (무중단) 서비스 수명이 크게 증가될 수 있다. 액체 또는 수성 냉각 매체는 기밀 밀봉된 캡슐화로 인해 압전 활성 물질 상에 응축되는 일이 방지되기 때문에 또한 유리하게는 냉각을 위해 사용될 수 있다.

가능한 가장 효율적인 냉각을 위해, 냉각 장치는 동작의 결과로 생성된 도징 시스템의 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 제어 및/또는 조절 유닛에 의해 압전 액추에이터 및/또는 압전 액추에이터에 결합된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역을 직접 냉각하도록 구성될 수 있다. 이 공정은 열 조절이라고도 알려져 있다. 이를 위해, 도징 시스템은 바람직하게는 제어 및/또는 조절 유닛에 결합된다. 바람직하게는, 예를 들어 제어 기술 면에서 하나의 유닛을 형성하도록 결합된 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 전체 표면을 모두 포함하는 소정 개수의 서브구역이 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 균일하게 조절될 수 있다. 본 발명은 이 실시예에 기초하여 이하에서 설명되지만 이로 제한되는 것은 아니다.

제어라는 용어는 이하에서 제어 및/또는 조절과 동의어로 사용된다. 이것은 제어에 대해 말할 때에도 제어가 적어도 하나의 조절 공정을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 조절의 경우, (실제 값으로서) 제어 변수는 일반적으로 연속적으로 기록되고, (목표 값으로서) 참조 변수와 비교된다. 조절은 통상적으로 제어 변수가 참조 변수에 근사하도록 수행된다. 이는 제어 변수(실제 값)가 조절 회로의 작용 경로에 연속적으로 영향을 미친다는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 상태 파라미터는 예를 들어 압전 액추에이터의 적어도 하나의 서브구역의 (표면) 온도, 및/또는 압전 액추에이터에 결합된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 (표면) 온도, 및/또는 하우징 외부의 적어도 하나의 서브구역의 온도("외부 온도")일 수 있다. 온도를 결정하기 위해, 도징 시스템은 바람직하게는 도징 시스템의 제어 유닛에 결합되는 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다.

압전 액추에이터의 온도를 공간적으로 (가능한 한 높은 해상도로) 모니터링하기 위해, 복수의 온도 센서가 압전 액추에이터의 액추에이터 표면에 길이 방향 범위를 따라 구현될 수 있다. 압전 액추에이터가 압전 스택을 캡슐화하는 액추에이터 케이싱을 갖는 경우, 복수의 온도 센서가 액추에이터 케이싱의 내벽 및/또는 외벽의 서로 다른 구역에 배열될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 소정 개수의 온도 센서가 또한 이동 기구의 적어도 하나의 구성 요소, 예를 들어, 레버와 직접 접촉하도록 배열될 수 있다.

대안적으로, 구성 요소의 온도를 추정하거나 외삽하기 위해 소정 개수의 온도 센서는 하우징 위 또는 하우징 내의 각 구성 요소의 바로 근처에서 조립될 수 있다. 또한, 온도 센서는 예를 들어 적외선 온도 센서에 의해 특정 거리로부터 이동 기구 또는 압전 액추에이터의 할당된 서브구역의 온도를 결정하도록 구성될 수도 있다. 제어를 수행하는 기초가 되는 관련 상태 파라미터("제어 상태 파라미터")는 바람직하게는 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 소정 개수의 서브구역의 평균 온도 또는 최대 온도에 대응할 수 있다.

다른 상태 파라미터는 압전 액추에이터의 적어도 하나의 서브구역의 길이일 수 있다. 서두에서 설명된 바와 같이, 압전 액추에이터 또는 개별 압전 요소는 온도에 의존하는 팽창 거동을 가질 수 있다. 따라서, 압전 액추에이터의 (동작) 상태를 모니터링하기 위해, 압전 액추에이터의 절대 길이 및/또는 동적 길이 변화를 모니터링하는 적어도 하나의 소위 스트레인 게이지가 액추에이터 표면에 부착될 수 있다. 전체 액추에이터와 그 서브구역의 길이 방향 팽창은 스트레인 게이지를 통해 모니터링될 수 있다. 스트레인 게이지는 또한 액추에이터 케이싱의 내측(예를 들어, 내벽 구역)에 및/또는 액추에이터 케이싱의 외측에 제공될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 도징 시스템의 개방 상태에서 도징 시스템의 배출 요소, 바람직하게는 태핏 팁, 및 노즐 또는 노즐 시트 사이의 거리는 냉각을 제어하기 위한 상태 파라미터로서 사용될 수도 있다. 도징 시스템의 연속적인 동작에서, 특히 태핏 팁 구역에서 마모 징후가 발생할 수 있으며, 이로 인해 태핏이 짧아질 수 있다. 한편, 이동 기구의 개별 구성 요소는 마찰의 결과로 가열되어 이에 따라 팽창될 수 있다. 또한 이동 기구와 결합된 것으로 인해 액추에이터에 열에 의해 유발된 길이 변화가 발생하면 태핏 팁의 실제 위치가 목표 위치로부터 벗어나게 될 수 있다.

이 상태 파라미터를 결정하기 위해, 도징 시스템은 이동 가능한 구성 요소의 이동을 측정하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서, 예를 들어, 자기 센서(magnetic sensor)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 열적으로 보상된 홀 센서(Hall sensor)가 바람직하게는 하우징의 구역에 배열되어, 태핏 및/또는 레버의 자석과 상호 작용하며 태핏 또는 레버의 바람직하게 수직 이동 측정을 수행할 수 있다. 도징 시스템의 폐쇄 상태에서 태핏 팁의 위치는 바람직하게는 도징 물질을 분배하기 위한 태핏 또는 태핏 팁의 실제 움직임을 결정하기 위해 개방 상태에서의 위치와 비교될 수 있다.

다른 추가적인 또는 대안적인 상태 파라미터는 특정 시간 간격으로 도징 시스템에 의해 분배되는 도징 물질의 양일 수 있다. 압전 액추에이터는, 특히 분배되는 고빈도의 도징 물질 및/또는 고점도 매체로 작업을 수행하는 것으로 인해 상당히 가열될 수 있다. 따라서 예를 들어, 공급 채널 구역에서 매체의 유량(flow rate)이 상태 파라미터로서 고려될 수도 있다. 적어도 하나의 흐름 센서가 이 상태 파라미터를 결정하기 위해 공급 채널의 구역에 배열될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, "학습된" (도징 물질별) 상태 파라미터가 제어 유닛 또는 도징 시스템에 저장되는 것도 가능할 수도 있다.

이 시점에서 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 냉각을 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 제어 및/또는 조절하는 기본 개념은 본 발명에 따른 위에서 언급한 도징 시스템으로 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 오히려, 제어 개념은 본 발명의 독립적인 하위 양태를 나타낸다.

따라서 제어 개념은 또한 바람직하게는 냉각되지 않은 냉각 매체, 예를 들어, 압축된 실내 공기(따라서, 본 발명의 의미에서 미리 냉각되지 않은 냉각 매체)가 "냉각 목적"으로 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구 주위로 흐르는 도징 시스템에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 "냉각", 따라서 "냉각 목적"으로 각각의 서브구역 주위로 또는 서브구역으로 흐르는 것이 압전 액추에이터의 적어도 하나의 서브구역의 길이, 및/또는 도징 시스템의 배출 요소와 노즐 사이의 거리, 및/또는 도징 물질의 양의 함수로서 제어될 수 있다.

앞서 언급한 상태 파라미터는 액추에이터 유닛의 현재 (동작) 상태에 관한 필수 정보를 제공하므로 도징 시스템의 포괄적인 온도 관리의 일부로서 적절한 보상 조치에 사용될 수 있다. 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역을 직접 냉각하는 것은 이 서브구역에서 조절을 요구하는 적어도 하나의 상태 파라미터가 도징 시스템의 동작 동안, 특히 압전 액추에이터의 부하 변동 하에서, 비-임계 구역에 일관되게 안정적으로 유지되도록, 즉 미리 결정된 목표 값에 대응하도록 제어되고 바람직하게는 조절될 수 있다. 목표 값은 바람직하게는 조절 결과 초과되거나 미달되지 않는다. 대안적으로, 동작 동안 상태 파라미터가 연속적으로 목표 범위에 유지되도록 조절이 이루어질 수도 있다.

조절을 위해, 대응하는 목표 값 또는 목표 범위는, 예를 들어, 실제 값이 제어 유닛에 저장될 때 각 상태 파라미터에 할당될 수 있다. 액추에이터 유닛의 다른 구역에서는 다른 유형의 목표 값이 하나의 동일한 상태 파라미터에 할당될 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터의 온도 목표 값은 이동 기구의 온도 목표 값보다 훨씬 높을 수 있다.

압전 액추에이터의 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하는 것은 바람직하게는 (목표 값으로서) 액추에이터 표면의 온도가 도징 시스템의 동작 동안 도징 시스템의 주변 온도에 지속적으로 대응하도록 조절될 수 있다. 압전 액추에이터의 "열적 일관성(thermal constancy)"이 이러한 방식으로 달성될 수 있으며, 이에 의해 압전 액추에이터에 열에 의해 유발된 길이 방향 팽창이 동작 동안 크게 방지된다.

원칙적으로, 압전 액추에이터의 (동작 동안) 최대 허용 온도는 도징 시스템의 최고 가능한 도징 정밀도를 달성하도록 목표 값으로 설정될 수 있다. 액추에이터의 전류 및/또는 예상된 전력 소비량이 바람직하게 온도 목표 값을 결정하기 위해 고려될 수 있다. 일반적으로 사용되는 압전 물질의 열 전도율은 낮기 때문에 압전 액추에이터의 부하 변동이 심한 경우, 특히 캡슐화된 압전 액추에이터의 경우, 압전 액추에이터 내에서 또는 압전 스택 내에서 발생하는 열 손실은 압전 액추에이터 또는 액추에이터 케이스의 냉각 표면으로 외부로 충분히 빠르게 전도되지 않을 수 있다. 그 결과, 액추에이터 또는 압전 스택의 코어로부터 외부 표면으로 또는 액추에이터 케이싱으로 온도 구배가 형성될 수 있다. 따라서 압전 액추에이터 또는 압전 스택은 압전 액추에이터 또는 액추에이터 케이싱의 표면이 목표 온도에 도달함에도 불구하고 길이가 변할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 압전 액추에이터의 각각의 전력 소비량이 고려될 수 있고, 이는 예를 들어 제어 유닛에 저장되어, (압전 액추에이터 또는 액추에이터 케이싱)의 표면의 "보정된" 목표 온도를 결정하여, 압전 액추에이터 또는 캡슐화된 압전 스택의 동적 부하 변화 시에도 전체 압전 액추에이터의 길이 방향 연장을 방지하는 데 사용된다.

압전 액추에이터의 길이 방향 연장은 또한 앞서 말한 바와 같이 스트레인 센서에 의해 결정될 수 있는 목표 값으로 직접 고려될 수 있다. 압전 액추에이터의 소정 개수의 서브구역의 냉각은, 바람직하게 도징 시스템이 동작 중일 때 압전 액추에이터가 일정한 지정 가능한 압전 액추에이터 길이를 갖도록 제어될 수 있고, 특히 열적으로 조절될 수 있다. 이에 대응하여 실온에서 압전 액추에이터의 "출력" 길이 또는 압전 액추에이터의 최대 허용 길이가 목표 값으로 사용될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하는 것은 도징 시스템의 동작 동안 배출 요소, 특히 배출 요소의 팁의 변하지 않는 (목표) 이동이 가능한 한 지속적으로 달성되도록 (열적으로) 조절될 수 있다. 이에 대응하여, 도징 시스템의 개방 상태에서 태핏 팁과 노즐 삽입물 또는 노즐의 밀봉 시트 사이의 거리, 또는 태핏 행정당 태핏 팁이 이동하는 거리는 목표 값 또는 목표 범위로 기능할 수 있다. 또한 하우징의 최대 허용 "외부 온도"를 목표 값으로서 사용하는 것도 고려할 수 있다.

직접 냉각을 조절하기 위해 적어도 하나의 상태 파라미터와 할당된 목표 값과 실질적으로 "실시간으로 비교하는 것"은 제어 유닛에서 발생할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 서브구역은 단 하나의 상태 파라미터만의 함수로서 균일하게 조절될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 다른 상태 파라미터가 제어 유닛에 의해 동시에 연속적으로 "모니터링"된다. 예를 들어, "모니터링"은 각 상태 파라미터가 (현재) 할당된 목표 값보다 상당히 낮아서 이와 관련하여 조절이 (아직) 필요하지 않을 때 의미가 있다. 예를 들어 액추에이터의 동작 상태가 변화된 결과로 "모니터링된" 상태 파라미터의 실제 값이 목표 값에 접근하면 이 상태 파라미터는 냉각을 조절하기 위해 (또한) 고려될 수 있다. 소정 개수의 서브구역의 직접 냉각을 수행하는 기초가 되는 각각의 상태 파라미터는 바람직하게는 도징 시스템의 동작 동안 변화될 수 있다.

온도 관리의 일부로서, 냉각 강도는, 예를 들어, 하우징으로 흐르는 미리 냉각된 냉각 매체의 체적 흐름을 조절함으로써 조절될 수 있다. 그 결과, 냉각 매체가 소정 개수의 서브구역에 작용하는 강도를 조절하는 것도 가능할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 미리 냉각된 냉각 매체의 (목표) 온도는 하우징에 들어갈 때 조절될 수도 있다. 제어 유닛은 이를 위해 저온 생성 장치에 결합될 수 있다. 직접 냉각의 강도는 도징 시스템의 동작 동안 바람직하게는 (필요에 따라) 동적으로 조정될 수 있다. 나아가 직접 냉각의 정확한 "배치(location)"가 제어될 수 있다. 압전 액추에이터와 이동 기구에는 바람직하게는 이하에서 설명되는 바와 같이 냉각 매체가 별도로 적용될 수 있다.

도징 시스템의 냉각 장치는 압전 액추에이터와 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 공동으로, 즉 하나의 유닛으로 직접 냉각("결합 냉각")하도록 구성될 수 있다. 냉각 장치는 바람직하게는 냉각 매체를 위한 공급 장치 또는 배출 장치를 각각 갖는 단일 냉각 회로만을 포함하고, 여기서 냉각 회로는 액추에이터 챔버와 이동 기구의 챔버를 공동으로 포함한다. 이는 압전 액추에이터와 이동 기구의 서브구역에 동일한 (목표) 온도의 냉각 매체가 적용됨을 의미한다. 직접 냉각은 바람직하게는 두 구성 요소 중 단 하나의 구성 요소의 상태 파라미터만의 함수로 조절될 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터와 이동 기구를 직접 냉각하는 것은 압전 액추에이터의 표면 온도만의 함수로서 조절될 수 있다.

그러나 특히 효율적인 온도 관리를 위해, 냉각 장치는 또한 특히 압전 액추에이터에 결합된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 직접 냉각을 제어 및/또는 조절하는 것과는 별도로 또는 독립적으로, 제어 유닛에 의해 별개로 압전 액추에이터의 적어도 하나의 서브구역의 직접 냉각을 제어 및/또는 조절하도록 구성될 수 있다. 따라서, 냉각 장치는 바람직하게는 미리 냉각된 냉각 매체가 별개로 공급될 수 있는, 별도의 공급 및 배출 장치를 각각 갖는, 2개의 별개로 구성된 독립적으로 동작하는 냉각 회로를 포함할 수 있다. 압전 액추에이터를 냉각하기 위한 냉각 회로는 바람직하게는 이동 기구를 냉각하기 위한 냉각 회로와 별도로 구성될 수 있고, 특히 (공간적으로) 분리될 수 있다. 이에 대응하여, 제어 유닛은 또한 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 각각의 상태 파라미터를 서로 별개로 검출하고 처리하기 위해, 즉 각각의 냉각 회로에 냉각 매체를 공급하고, 냉각 매체를 냉각될 각각의 서브구역으로 안내하기 위해, 두 개의 별개의 "냉각 조절 또는 제어 회로"를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 한편으로, 압전 액추에이터의 소정 개수의 서브구역, 예를 들어, 전체 액추에이터 표면은 액추에이터 결과 또는 도징 정확도의 가장 유리한 동작 상태가 증가하도록 냉각 장치에 의해 제1 목표 온도로 냉각될 수 있다.

유사한 방식으로, 다른 한편으로, 이동 기구의 소정 개수의 서브구역, 예를 들어, 태핏과 접촉하는 레버의 "헤드 구역"은 냉각 장치에 의해 제1 목표 온도와 다를 수 있는 제2 목표 온도로 냉각될 수 있다. 이러한 서브구역을 별개로 냉각하면 압전 액추에이터의 종종 매우 동적인 냉각 요구 사항으로부터 이동 기구의 냉각을 분리시킬 수 있다.

이동 기구의 서브구역을 직접 냉각하는 것은 바람직하게는 이동 기구 및/또는 배출 요소의 구성 요소의 마모 징후를 보상할 수 있도록 (열적으로) 조절될 수 있다. 이를 위해, 온도 관리의 일부로서 도징 시스템의 동작으로부터 발생하는 도징 시스템의 개별 구성 요소 또는 여러 구성 요소가 가열되는 것을 표적화된 방식으로 이용하는 것이 유리하거나 필요할 수 있다. 언급한 바와 같이, 이동 기구는 특히 마찰열로 인해 가열될 수 있다. 태핏은 태핏 팁 구역에서 미리 가열된 매체와 접촉하는 것으로 인해 가열될 수 있다. 또한, 두 구성 요소는 적어도 일시적인 결합을 통해 열적으로 서로 영향을 미칠 수 있다.

특히 "레버 헤드" 및/또는 태핏의 태핏 헤드 구역에서 열에 의해 유발된 레버의 팽창은, 바람직하게는 (상태 파라미터로서) 태핏의 목표 행정을 안정적으로 유지하기 위해 노즐 구역에서 태핏의 마모 관련 단축을 보상하는 데 사용될 수 있다.

도징 시스템이 동작 중일 때, 태핏, 특히 태핏 헤드가 이동 기구를 둘러싼 도징 시스템의 챔버 내로 적어도 부분적으로 돌출되어, 냉각 매체가 태핏을 통해 "흘러" 이동 기구를 냉각시킨다. 따라서 별도의 열적 조절의 결과로, 이동 기구는 바람직하게는 레버 및/또는 태핏에 존재하는 (고유) 열을 사용하여 태핏의 목표 행정을 유지하기 위해 강하게 가열될 수 있는 압전 액추에이터보다 덜 집중적으로 냉각될 수 있다. 이동 기구로의 직접 흐름은 특히 바람직하게는 배출 요소의 적어도 서브구역의 "공동 흐름"이 있을 때 태핏의 목표 값 행정이 유지되도록 조절될 수 있다.

유리하게는, 도징 시스템의 온도 관리를 사용하면 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 냉각 범위 및 냉각 강도를 액추에이터 유닛의 현재 (동작) 상태에 맞게 항상 조정하는 것을 보장할 수 있다. 특히, 압전 액추에이터의 부하 변동은 액추에이터 유닛에 대한 부하가 낮을 때 냉각 용량을 적절히 줄여서 냉각 매체의 소비를 줄이기 위해 고려될 수 있다.

압전 액추에이터와 이동 기구의 냉각을 분리시키면 냉각 매체 소비를 더욱 감소시킬 수 있다. 더욱이, 이것은 또한 도징 시스템의 정밀도에 유리한 영향을 미칠 수 있는 이동 기구의 마모 징후와 관련하여 보상 조치의 범위를 증가시킬 수 있다.

이와 달리, "결합 냉각"을 하는 도징 시스템은 전체 액추에이터 유닛에 대해 단 하나의 공통 냉각 회로만이 필요하기 때문에 냉각 장치의 구조적 단순화의 이점을 제공하여 도징 시스템을 제조하는 비용을 절감한다. 이 디자인을 통해서도, 예를 들어, 후술하는 바와 같이 이동 기구를 선택적으로 가열하는 것을 통해 발생하는 임의의 마모 징후를 보상할 수 있다.

냉각 회로(들)에 공급되는 미리 냉각된 냉각 매체는 바람직하게는, 도징 시스템의 동작 동안 미리 결정 가능한 냉각 용량을 일관되게 유지하기 위해 하우징 내에 형성되는 데, 즉 충분히 저온으로 충분한 양이 존재한다. 냉각 매체의 (목표) 온도는 바람직하게는 압전 액추에이터 및/또는 압전 액추에이터에 결합된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역에서 (각각) 초기에 설명된 목표 값이 동작 동안 직접 냉각의 결과 안정적으로 유지될 만큼 (낮게) 제어 유닛에 의해 결정될 수 있다.

냉각 매체를 미리 결정 가능한 (목표) 온도로 냉각시키기 위해, 냉각 장치는 저온 생성 장치를 포함할 수 있다. 냉각 장치, 특히 공급 장치는 바람직하게는 하우징 내의 액추에이터 챔버 및/또는 이동 기구의 챔버에 미리 냉각된 냉각 매체를 제공하도록 구성된다. 냉각 장치는 바람직하게는 필요에 따라 하우징에 미리 냉각된 냉각 매체를 분배하도록 추가로 구성된다. 바람직하게는, 미리 냉각된 냉각 매체는 또한 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 소정 개수의 서브구역의 표면에 부딪힐 때 특정 (목표) 온도를 갖는다.

(각각의) 공급 장치로부터 유입되는 냉각 매체를 가능한 한 지향된 방식으로 냉각될 서브구역(들)으로 안내한 다음 하우징의 배출 장치로 안내하기 위해, 냉각 장치는 하우징 내에 흐름 지향 요소, 예를 들어, 별개로 활성화 가능한 흐름 채널, 배플, 팬 등을 포함할 수 있다. 따라서 바람직하게는, 냉각 장치는 냉각 매체를 (목표) 온도로 냉각시켜 (목표) 온도를 갖는 냉각 매체를 하우징에 제공하고, 하우징 내 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 소정 개수의 서브구역으로 냉각 매체를 안내하고, 하우징으로부터 냉각 매체를 배출하고, 선택적으로 냉각 매체를 저온 생산 장치로 다시 공급하기 위한 구성 요소를 적어도 포함한다.

냉각 매체를 냉각하기 위한 저온 생성 장치는 바람직하게는 임의의 유형의 "활성" 냉원(cold source)을 포함할 수 있다. 냉원은 바람직하게는 저온을 능동적으로 "생산"하기 위해 물질종, 예를 들어 냉각 매체로부터 열 에너지를 능동적으로 발산시키도록 구성된다. 따라서 냉각 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 냉원을 포함할 수 있다.

저온 생성 장치는 개별 도징 시스템의 고정된 부분이 아니라 별도로 구성될 수 있다. 저온 생성 장치는 바람직하게는 복수의 도징 시스템과 상호 작용할 수 있다. 미리 냉각된 냉각 매체를 하우징으로 안내하기 위해, 저온 생성 장치는 냉각 장치의 냉각 매체 공급 라인, 예를 들어, 온도 절연 가요성 라인에 의해 하우징의 적어도 하나의 연결 지점에 결합될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 저온 생성 장치는 바람직하게는 특정 절대 (목표) 온도로 냉각 매체를 냉각하도록 구성된다. 저온 생성 장치는 바람직하게 도징 시스템 또는 저온 생성 장치의 주변 공기의 온도 및/또는 습도에 관계 없이 동작될 수 있다. 이는 냉각 매체의 온도가 저온 생성 장치를 통해 주변 온도에 비해 감소될 수 있을 뿐만 아니라, "임의의" 값, 즉 도징 시스템의 동작과 관련하여 필요한 값으로 설정될 수도 있음을 의미한다. 저온 생성 장치는 바람직하게는 (냉원으로서) 냉장기의 원리를 이용할 수 있다. 예를 들어, 저온 생성 장치는 적어도 압축 냉장 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 냉장기는 바람직하게는 냉각된 냉각 매체를 2개 이상의 별개의 도징 시스템에 공급하도록 구성될 수 있다. 액체 및/또는 기체 매체가 냉각 매체로서 적합하며, 높은 열 용량을 갖는 냉각 매체가 바람직하다.

대안적으로 및 추가적으로, 저온 생성 장치는 열전 냉각 원리를 이용할 수 있다. 따라서, 저온 생성 장치는 바람직하게는 (냉원으로서) 적어도 하나의 펠티에 요소를 포함할 수 있다.

압축 및 (능동적으로) 냉각된 공기는 비교적 적은 노력으로 제공될 수 있고 라이브 (캡슐화되지 않은) 압전 액추에이터의 흡습성 특성과 호환될 수 있기 때문에 바람직하게는 냉각 매체로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서, 저온 생성 장치는 냉각 매체를 특정 (목표) 온도로 냉각하기 위한 적어도 하나의 와류관을 (냉원으로서) 포함할 수 있다. 와류관에서 나오는 냉각된 공기의 온도는 바람직하게는 와류관의 고온 공기 출구 구역에서 조정 가능한 조절 밸브에 의해 조절될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 와류관의 와류 챔버로 흐르는 공기의 체적 흐름은 필요에 따라 미리 냉각된 냉각 매체의 양을 제공하도록 예를 들어 와류관의 상류에 있는 비례 밸브에 의해 또한 조정될 수 있다. 각각의 와류관의 조절 밸브 또는 비례 밸브는 바람직하게는 냉각 매체를 하우징 내에 (목표) 온도로 제공하도록 제어 유닛에 의해 조절될 수 있다. 단일 와류관에 의해 제공되는 미리 냉각된 냉각 매체의 양은 바람직하게는 액추에이터 유닛의 온도에 민감한 구성 요소를 직접 냉각하기에 충분하다.

추가 실시예에 따르면, 저온 생성 장치는 특히 바람직하게는 냉장기, 예를 들어, 압축 냉장 시스템, 및 이 냉장기와 상호 작용하는 적어도 하나의 하류 와류관을 포함할 수 있다. 냉각 장치는 바람직하게는 하나 초과의, 즉 적어도 2개의 상이한 냉원을 더 포함할 수 있다. 특히, 복수의 냉원은 별개로 활성화 가능하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 이미 이전에 제어되거나 냉각된 냉각 매체는 와류관에 의해 최종적으로 (목표) 온도로 냉각될 수 있다. 이러한 상호 작용의 결과로, 냉각 매체는 또한 냉장기의 "최저 가능한" 냉각 온도보다 낮은 온도로 냉각될 수 있다.

유리하게는, 냉각 장치의 저온 생성 장치는 소정 개수의 서브구역의 하나의 또는 복수의 상태 파라미터를 도징 시스템의 동작 동안 비-임계 목표 범위에 일관되게 유지할 수 있도록 하우징 내에 충분히 냉각된 냉각 매체가 충분히 많은 양으로 항상 존재하는 것을 보장하는 데 사용될 수 있다. 특히 냉장기가 와류관과 상호 작용할 때 매우 넓거나 매우 깊은 냉각 제어 범위를 얻을 수 있다. 따라서 도징 시스템은 특히 고온과 같은 불리한 환경 상태에서도 높은 도징 정밀도가 보장됨과 동시에 최대 도징 빈도로 동작할 수 있다.

도징 정확도를 더욱 향상시키기 위해, 압전 액추에이터에 결합된 액추에이터 유닛의 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역은 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역을 가열하기 위한 조절 가능한 가열 장치를 포함할 수 있다.

이를 위해, 가열 장치는 예를 들어 레버 내 또는 레버 상에 가열 코일의 형태로 이동 기구의 일부로서 구현될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 액추에이터 유닛의 하우징은 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역을 가열하기 위해 제어 유닛에 의해 조절될 수 있는 적어도 하나의 가열 장치를 포함할 수 있다. 서브구역은 바람직하게 전도에 의해 미리 결정 가능한 온도로 가열될 수 있다. 가열 장치, 예를 들어, 가열 카트리지 또는 가열 코일은 예를 들어 가열 장치와 압전 액추에이터 사이의 하우징의 절연 공기 충전 슬롯에 의해 압전 액추에이터로부터 열적으로 분리될 수 있다.

하우징은 바람직하게는 특히 가열 카트리지와 열 분리 사이의 구역에 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 일반적으로 이러한 유형의 도징 시스템의 경우와 같이, 노즐 또는 도징 물질을 가열하기 위한 가열 장치가 노즐 구역에 추가적으로 제공될 수 있다.

가열 장치는 바람직하게는 압전 액추에이터 및/또는 이동 기구의 소정 개수의 서브구역에서 도징 시스템의 하나의 또는 복수의 상태 파라미터를 동작 동안 가능한 한 일정하게 유지하도록, 바람직하게는, 각각의 목표 값의 구역에 유지하도록 도징 시스템의 냉각 장치와 함께 작동하도록 구성된다. 바람직하게는, 도징 시스템의 가열 장치와 냉각 장치는, 압전 액추에이터 및/또는 압전 액추에이터에 결합된 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 (목표) 온도, 및/또는 압전 액추에이터의 길이, 및/또는 도징 시스템의 개방 상태에서 배출 요소와 노즐 사이의 거리, 및/또는 도징 물질의 양이, 도징 시스템이 동작 중일 때, 도징 물질의 분배 동안 일관되게 주로 일정하도록 상호 작용할 수 있다.

가열 효과와 냉각 효과는 바람직하게는 적어도 하나의 "제어 상태 파라미터"가 도징 시스템의 동작 동안 가능한 가장 효율적인 방식으로 목표 범위에 유지되도록 제어 유닛에 의해 서로 조정될 수 있다. 제어 유닛은 바람직하게는 특히 냉각 장치와 별도로 가열 장치를 별도로 활성화시키기 위해 "가열 조절 또는 제어 회로"를 포함할 수 있다.

가열 장치와 냉각 장치는 바람직하게는 적어도 일시적으로 병렬로 동작될 수 있으며, 즉 소정 개수의 서브구역이 동시에 직접 가열 및 냉각("중복 조절")될 수 있다. "중복 조절"은 바람직하게는 가열 에너지 또는 냉각 매체의 소비량이 가능한 한 낮도록, 즉 가열 장치와 냉각 장치가 최대 부하에서 서로에 대해 연속적으로 작동하지 않도록 일어난다. 예를 들어, "결합 냉각"을 하는 도징 시스템에서, 냉각 장치는 액추에이터 표면 구역에서 목표 값 온도에 도달하도록 제어될 수 있다. 또한, 가열 장치는 배출 요소의 행정 동안 목표 값을 유지하기 위해 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 (및 또한 배출 요소 또는 태핏의 전도에 의해) (더 높은) 목표 온도로 가열하도록 제어될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 가열 장치는 또한 하우징의 구역에서, 특히 이동 기구의 챔버를 둘러싸는 하우징의 구역에서 열에 의해 유발된 원하는 팽창을 달성하는 방식으로 제어될 수 있다. 하우징의 적어도 하나의 구역에서 열에 의해 유발된 팽창은 바람직하게는 배출 요소의 행정 동안 목표 값을 도징 시스템의 동작 동안 안정적으로 유지하도록 일어날 수 있다.

유리하게는, 마모 보상 가능성은 별도로 활성화 가능한 가열 장치를 통해 더욱 개선될 수 있으며, 예를 들어, 배출 요소 또는 태핏의 단축은 이동 기구의 개별 서브구역 또는 또한 간접적으로 태핏 및/또는 하우징의 개별 서브구역을 표적화된 방식으로 가열하거나 또는 제어된 방식으로 열 팽창시키는 것에 의해 보상된다. 따라서, 도징 시스템의 개방 상태에서, 태핏 팁은 노즐로부터 초기 또는 목표 거리에 항상 위치될 수 있어서, 태핏 행정당 분배되는 도징 물질의 양이 일정하게 유지된다. 동시에, 가열 장치는 또한 압전 액추에이터의 관련 상태 파라미터(예를 들어, 액추에이터 온도 또는 길이)를 비-임계 범위에 유지할 수 있도록 도징 시스템에 구성되고 배열된다.

사실, 전술한 장점은 또한 이동 기구의 소정 개수의 서브구역에 선택적으로 매우 차가운 냉각 매체가 직접 적용됨에도 불구하고 이러한 구역에 원하는 열 팽창이 달성될 수 있도록 "결합 냉각"을 하는 시스템에 사용될 수 있다. 따라서, 도징 시스템의 구조적 단순화에도 불구하고 도징 물질을 전달할 때 일관되게 높은 레벨의 정밀도를 달성할 수 있다. 또한, 가열 장치와 냉각 장치를 약간 제어하여 "서로 작동"("중복 조절")하면 외부 방해에 대해 도징 시스템의 상태 파라미터의 "강성" 또는 일관성을 증가시키는 데 유리하게 기여할 수 있다.

본 발명은 실시예를 사용하여 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명된다. 여러 도면에서 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여된다. 도면은 일반적으로 축척에 맞지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도징 시스템의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도징 시스템의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도징 시스템의 액추에이터 유닛의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도징 시스템을 위한 캡슐화된 압전 액추에이터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도징 시스템을 위한 냉각 장치의 개략도이다.

본 발명에 따른 도징 시스템(1)의 특정 실시예가 이제 도 1을 참조하여 설명된다. 도징 시스템(1)은 여기에서 예를 들어 도징 시스템(1)의 동작 동안 통상적으로 의도된 배치 또는 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 도징 시스템(1)의 하위 구역에는 노즐(40)이 위치되어 노즐(40)을 통해 배출 방향(R)으로 하방으로 매체의 점적을 배출한다. 이하에서 아래 및 위라는 용어가 사용되는 경우, 이들 용어는 항상 도징 시스템(1)의 통상적으로 종래의 위치와 관련된다. 그러나, 이것은 도징 시스템(1)이 또한 특별한 응용에서 다른 위치에서 사용될 수 있고 점적이 예를 들어 측방으로 배출되는 것을 배제하지 않는다. 이것은 기본적으로 또한 전체 배출 시스템의 매체, 압력 및 정확한 구조 및 활성화에 따라 가능하다.

도징 시스템(1)은 필수 구성 요소로서 액추에이터 유닛(10) 및 유체 유닛(30)을 포함한다. 여기에 도시된 도징 시스템(1)의 실시예에서, 액추에이터 유닛(10)과 유체 유닛(30)은 예를 들어 고정 나사(23)에 의해 서로 고정 연결된다. 그러나, 각각의 조립체(10, 30)는 또한 신속-해제 결합을 형성하도록 서로 결합될 수 있는 플러그인 결합 부품의 방식으로 구현될 수 있다는 것이 주목된다. 액추에이터 유닛(10)과 유체 유닛(30)은 도징 시스템(1)을 형성하도록 도구 없이 서로 결합될 수 있다.

액추에이터 유닛(10)은, 이하에서 설명된 바와 같이, 실질적으로 노즐(40)에서 배출 요소(31), 여기서는, 태핏(31)의 구동 또는 이동을 보장하는 모든 구성 요소, 따라서, 예를 들어, 유체 유닛(30)의 배출 요소(31) 및 유사한 구성 요소를 작동시킬 수 있는 압전 액추에이터(60) 및 이동 기구(14)를 포함한다.

노즐(40) 및 이 노즐(40)에 매체를 공급하는 공급 라인(44)에 추가하여, 유체 유닛(30)은 매체와 직접 접촉하는 다른 모든 부품, 및 매체와 접촉하는 관련 부품을 함께 조립하거나 이 관련 부품을 유체 유닛(30)의 위치에 유지하는 데 필요한 요소를 포함한다.

여기에 도시된 도징 시스템(1)의 실시예에서, 액추에이터 유닛(10)은 2개의 내부 챔버, 즉, 한편으로는 압전 액추에이터(60)가 내부에 배치된 액추에이터 챔버(12), 및 다른 한편으로는 유체 유닛(30)의 이동 배출 요소(31), 여기서는, 태핏(31)이 내부로 돌출되는 작용 챔버(13)를 포함하는 액추에이터 유닛 하우징 블록(11)을 포함한다. 액추에이터 챔버(12)로부터 작용 챔버(13)로 돌출하는 이동 기구(14)를 통해 태핏(31)은 압전 액추에이터(60)에 의해 작동되어 유체 유닛(30)이 원하는 시간에 원하는 양으로 투여될 매체를 배출한다. 여기서 태핏(31)은 노즐 개구(41)를 폐쇄하고 이에 따라 또한 폐쇄 요소(31)로서 기능한다. 그러나, 대부분의 매체는 태핏(31)이 폐쇄 방향으로 이동할 때에만 노즐 개구(41)로부터 배출되기 때문에, 태핏은 여기서 배출 요소(31)라고 한다.

압전 액추에이터(60)는 활성화되기 위해 도징 시스템(1)의 제어 유닛(90)에 전기적 또는 신호 방식으로 연결된다. 이 제어 유닛(90)에의 연결은 적절한 압전 액추에이터 제어 연결부(66), 예를 들어, 적절한 플러그에 연결된 제어 케이블(91)을 통해 이루어진다. 2개의 제어 연결부(66)는 제어 유닛(90)에 의해 압전 액추에이터(60)를 활성화하기 위해 각각 접촉 핀(61)에 결합되거나 또는 압전 액추에이터(60)의 각각의 연결 극에 결합된다. 도 1에 도시된 것과 달리, 제어 연결부(66)는 예를 들어, 미리 냉각된 냉각 매체를 사용하여 압전 액추에이터(60)의 소정 개수의 서브구역을 이하에서 설명된 직접 냉각하는 맥락에서, 각각 구현된 제어 연결부(66)의 구역에서 외부로부터 액추에이터 챔버(12)로 실질적으로 공기가 침투할 수 없는 밀봉된 방식으로 하우징(11)을 통해 안내될 수 있다. 압전 액추에이터(60), 특히 압전 액추에이터 제어 연결부(66)에는 예를 들어, 물품 명칭 등과 같은 정보 또는 압전 액추에이터(60)에 대한 제어 파라미터를 저장하는 적절한 메모리 유닛(예를 들어, EEPROM 등)이 제공되고, 여기서 제어 파라미터는 제어 유닛(90)에 의해 판독되어 이에 의해 압전 액추에이터(60)를 식별하고 적절한 방식으로 활성화시킬 수 있다. 제어 케이블(91)은 복수의 제어 라인 및 데이터 라인을 포함할 수 있다. 그러나 압전 액추에이터의 기본적인 활성화는 알려져 있으므로 이에 대해서는 더 이상 논의하지 않는다.

압전 액추에이터(60)는 제어 유닛(90)에 의해 배선을 따라 액추에이터 챔버(12)의 길이 방향으로 팽창되고 나서 다시 수축될 수 있다. 압전 액추에이터(60)는 위로부터 액추에이터 챔버(12) 내로 삽입될 수 있다. 그런 다음, 나사 운동에 의해 높이 조정이 가능한 구형 캡은 상위 접합부(여기에는 도시되지 않음)로 기능하며 압전 액추에이터(60)를 이동 기구(14), 여기서는 레버(16)로 정밀 조정할 수 있다. 따라서, 압전 액추에이터(60)는 하부에서 예각으로 가늘어지는 압력편(20)을 통해 레버(16) 상에 하방으로 장착되고, 레버는 액추에이터 챔버(12)의 하위 단부에서 레버 베어링(18) 상에 놓인다. 레버(16)는 이 레버 베어링(18)을 통해 선회 축(K)을 중심으로 선회될 수 있으며, 레버(16)의 레버 아암이 관통부(15)를 통해 작용 챔버(13) 내로 돌출된다. 레버 아암의 단부에서 레버는 액추에이터 유닛(10)에 결합된 유체 유닛(30)의 태핏(31)의 방향을 향하는 쪽에 접촉 표면(17)을 갖고, 이 접촉 표면은 태핏 헤드(33)의 접촉 표면(34)을 가압한다.

이 시점에서, 도시된 실시예에서, 태핏 스프링(35)이 아래로부터 태핏 헤드(33)를 레버(16)로 가압한다는 점에서 레버(16)의 접촉 표면(17)은 태핏 헤드(33)의 접촉 표면(34)과 영구적으로 접촉하는 것으로 제공되는 것으로 언급된다. 레버(16)는 태핏(31) 상에 놓인다. 그러나 두 구성 요소(16, 31) 사이에는 고정된 연결이 없다. 그러나, 원칙적으로, 태핏 스프링(35)은 초기 또는 휴지 위치에서 태핏(31)과 레버(16) 사이에 거리를 두는 것도 가능할 수 있고, 이 경우 레버(16)가 하방으로 선회할 때 초기에 특정 경로 구간을 통해 자유로이 이동하여 속도를 얻은 후 높은 임펄스로 태핏(31) 또는 그 접촉 표면(34)을 타격하여 태핏(31)이 매체에 가하는 배출 임펄스를 증가시킬 수 있다. 구동 시스템(레버 압전 액추에이터 이동 시스템)의 사전-장력을 거의 일정하게 하기 위해, 레버(16)는 태핏(31)과 접촉하는 단부에서 액추에이터 스프링(19)에 의해 상방으로 밀린다.

전술한 바와 같이, 유체 유닛(30)은 고정 나사(23)에 의해 액추에이터 유닛(10)에 연결된다. 태핏(31)은 태핏 스프링(35)에 의해 태핏 베어링(37) 상에 지지되고, 태핏 베어링의 하방에는 태핏 밀봉재(36)가 연결된다. 태핏 스프링(35)은 태핏 헤드(33)를 태핏 베어링(37)으로부터 멀어지는 축 방향 상방으로 밀어낸다. 따라서 태핏 팁(32)은 또한 노즐(40)의 밀봉 시트(43)로부터 멀어지는 방향으로 밀린다. 즉, 태핏 스프링(35)의 휴지 위치에서 태핏 헤드(33)의 접촉 표면(34)에 위로부터 외부 압력이 없으면, 태핏 팁(32)은 노즐(40)의 밀봉 시트(43)로부터 소정 거리에 위치된다. 따라서, 노즐 개구(41)도 압전 액추에이터(60)의 휴지 상태(비-팽창 상태)에서 열린 상태이거나 폐쇄되어 있지 않다.

도징 물질은 공급 채널(44)이 이어지는 노즐 챔버(42)를 통해 노즐(40)로 공급된다. 다른 한편으로, 공급 채널(44)은 저장소 인터페이스(45)에 의해 매체 저장소(46)에 연결된다. 더욱이, 유체 유닛(30)은 또한 이러한 유형의 도징 시스템에서 통상적으로 사용되는 일련의 추가 구성 요소, 일부 예를 들면, 프레임 부분(47), 가열 연결 케이블(49)을 갖는 가열 장치(48) 등을 포함할 수 있다. 도징 시스템의 기본 구조는 알려져 있기 때문에, 명확성을 위해, 본 발명에 적어도 간접적으로 관련된 구성 요소들이 주로 여기에 도시된다.

도징 시스템(1)은 미리 냉각된 냉각 매체를 액추에이터 유닛(10)의 하우징(11)에 공급하기 위해 공급 장치(21)를 갖는 냉각 장치(2)를 포함한다. 여기서 공급 장치(21)는 냉각 매체 공급 라인(도시되지 않음)을 연결하기 위한 결합 지점으로서 플러그 니플(21) 또는 호스 올리브(21)를 포함한다. 하우징(11)의 구역을 직접 냉각하지 않고, 냉각 매체를 액추에이터 챔버(12)로 직접 안내하기 위해, 공급 장치(21)는 플러그 니플(21)을 따르는 유입 채널(26)을 더 포함한다. 플러그 니플(21) 및 유입 채널(26)은 여기에서 그리고 또한 이하 도면에서 공급 장치(21)의 소정 개수의 가능한 다른 구성 요소를 대표하는 것임이 주목된다. 유입 냉각 매체는 흐름 지향 요소(여기에 도시되지 않음)에 의해 액추에이터 챔버(12) 내의 압전 액추에이터(60)의 소정 개수의 서브구역으로 표적화된 방식으로 지향되어, 냉각 매체는 바람직하게는 압전 액추에이터(60)의 전체 표면으로 직접 분출된다.

이 실시예에서, 액추에이터 챔버(12)는 작용 챔버(13)에 연속적으로 연결된다. 따라서, 액추에이터 챔버(12)로 흐르는 냉각 매체, 예를 들어, 목표 온도로 냉각된 압축 공기는 냉각 장치에 의해 표적화된 방식으로 지향되어 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 또한 직접 냉각할 수 있다. 냉각 장치는 액추에이터 챔버(12)와 작용 챔버(13) 내에 냉각 매체 흐름을 형성하여 냉각 매체가 주로 냉각될 서브구역의 표면에만 집중된 방식으로, 바람직하게는 정면에 적용되도록 냉각 매체를 지향시키도록 구성된다.

이와 달리, 도징 시스템(1)에서 직접 냉각되지 않는 다른 구역, 예를 들어, 하우징(11)의 외벽 또는 액추에이터 챔버(12) 또는 작용 챔버(13)의 내벽에는 집중된 방식으로 냉각 매체가 분출되지 않는다. 내벽 구역은 실제로 냉각 매체가 통과하거나 스쳐 지나가지만("이를 따라 흐르지만") 이들 구역으로 직접 흐르지는 않아서 여기서 냉각 매체가 전체 냉각 용량을 생성하지는 않는다.

냉각 매체는 배출 장치(22)의 배출 채널(27)에 의해 하우징을 떠난다. 배출 장치(22)는 여기서 본 발명에 따른 냉각 장치(2)의 일부로서 구성된다.

액추에이터 챔버(12) 또는 작용 챔버(13)의 기계적 마모는 또한 냉각 매체 흐름에 의해 도징 시스템(1)으로부터 제거될 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 압전 액추에이터와 이동 기구의 소정 개수의 서브구역은 함께, 즉 하나의 유닛으로서 직접 냉각된다("결합 냉각"). 따라서, 여기서 도징 시스템(1)은 단 하나의 냉각 회로만을 포함한다.

원칙적으로, 압전 액추에이터(60)와 이동 기구(14)는 도징 시스템이 동작 중일 때 일정한 강도로 직접 냉각될 수 있다("비-조절 냉각"). 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 직접 냉각은 제어 유닛(90)에 의해 필요에 따라 조절되는 것이 바람직하다. 압전 액추에이터(60)와 이동 기구(14)는 여기서 함께 또는 하나의 유닛으로서 냉각되기 때문에, 제어 유닛(90)은 여기서 단일 제어 및/또는 조절 회로만을 요구한다. 예를 들어, 냉각은 동작 동안 압전 액추에이터(60)를 일정한 길이로 조절하기 위해 (상태 파라미터로서) 액추에이터 표면의 온도의 함수로서 조절될 수 있다. 이를 위해, 압전 액추에이터(60)는 소정 개수의 온도 센서를 포함할 수 있으며, 여기에서 대응하는 측정값은 온도 센서 연결 케이블에 의해 제어 유닛(90)에 공급된다. 이것은 도 3과 도 6을 참조하여 나중에 설명된다.

제어 유닛(90)은 저온 생성 장치, 예를 들어, 압축 냉장 시스템 및/또는 와류관(도 7 참조)에 결합되고, 이들을 상태 파라미터의 함수로서 제어하여, 이러한 체적 흐름으로 충분히 냉각된 냉각 매체를 하우징(11)에 공급하고, 적어도 하나의 상태 파라미터가 직접 냉각의 결과 할당된 목표 값에 일관되게 대응하도록 하우징(11)에 분배한다.

도 1에 도시된 실시예에서, 압전 액추에이터(60)와 이동 기구(14)를 함께 냉각하는 것으로 인해, 이동 기구(14)는 예를 들어 압전 액추에이터의 목표 온도와 일치하는 냉각 매체에 의해 강하게 냉각될 수 있고, 이에 발생하는 마찰열을 이용하여 이동 기구(14)의 부품의 마모를 단독으로 보상하는 것은 불가능하다. 그럼에도 불구하고 냉각 장치의 구조적 단순화의 이점을 가능한 최고 도징 정밀도와 결합시키기 위해, 이동 기구(14)의 서브구역에서 열에 의해 유발된 팽창이 표적화된 방식으로 발생할 수 있다. 이를 위해, 하우징(11)은 가열 카트리지 연결 케이블(92)에 의해 제어 유닛(90)에 의해 활성화될 수 있는 가열 장치(51), 여기서 가열 카트리지(51)를 포함한다. 가열 카트리지(51)에 의해 생성된 열은 예를 들어 전도 및/또는 열 복사선에 의해 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역, 예를 들어, 태핏 헤드(33) 상에 놓인 레버(16)("레버 헤드")의 구역을 가열하고 및/또는 하우징(11)을 가열하여 하우징 물질의 길이에 대응하는 변화를 유도한다.

도 1에서, 온도 센서(52)는 가열 카트리지(51) 바로 근처의 하우징(11) 내에 배열되고, 온도 센서 연결 케이블(86)에 의해 제어 유닛(90)에 결합된다. 온도 센서(52)에 의해 결정된 데이터는 하우징(11)의 구역에서 온도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 제어 유닛(90)은 가열 카트리지(51)를 활성화시켜, 하우징(11)에 열에 의해 유발된 원하는 팽창을 달성하기 위해 이동 기구(14)를 직접 냉각시키는 것에도 불구하고, 작용 챔버(13)를 둘러싸는 하우징(11), 특히 하우징(11)의 구역을 냉각 매체를 사용하여 목표 온도로 가열("중복 조절")시킬 수 있다. 예를 들어, 열에 의해 유발된 팽창은 하우징(11)의 길이를 초래할 수 있으며, 이는 여기서는 원하는 양만큼 증가한, 하우징(11)의 수직 연장에 대응한다. 그 결과, 압전 액추에이터(60)에 대한 이동 기구(14)의 배치 또는 위치는 또한 (상대적으로) 변화될 수 있다. 이에 의해 레버 베어링(18)과 압전 액추에이터(60) 사이의 거리도 영향을 받기 때문에 배출 요소(31)에 대한 레버(16)의 위치도 변화되어 도징 시스템(1)의 배출 요소(31)와 노즐(40) 사이의 거리도 영향을 받는다.

작용 챔버(13)의 구역에는 움직임 센서(53), 예를 들어, 열적으로 보상된 홀 센서(53)가 추가로 배열되고, 이 홀 센서는 "레버 헤드"의 구역의 자석(도시되지 않음)과 상호 작용하여, 압전 액추에이터(60)의 편향의 결과 발생하는 "레버 헤드"의 주로 수직 이동을 결정한다. "레버 헤드"의 수직 이동은 태핏(31)의 (수직) 행정에 실질적으로 대응한다. 홀 센서(53)로부터의 데이터(태핏 행정당 이동 측정값)는 제어 유닛(90)에 공급된다. 이 데이터에 의해 (상태 파라미터로서) 도징 시스템의 개방 상태에서 태핏 팁(32)과 노즐(40) 또는 노즐 시트(43) 사이의 실제 거리에 관한 결론을 도출할 수 있다. 제어 유닛(90)은 예를 들어 온도 센서(52)와 홀 센서(53)의 데이터를 고려하여, 이동 기구(14) 및/또는 태핏(31)의 구성 요소의 마모에도 불구하고 이동 기구(14)의 직접 냉각 동안에도 태핏(31)의 목표 행정을 안정적으로 유지하도록 가열 카트리지(51)를 제어한다.

하우징(11)은 냉각될 압전 액추에이터(60)로부터 가열 카트리지(51)를 열적으로 분리하기 위해 수직으로 이어지는 공기 충전 슬롯(50)을 포함한다. 따라서 가열 카트리지(51)에 의해 생성된 열은 주로 이동 기구(14)의 방향으로 보내진다. 도징 시스템(1)의 실시예에 따라 작용 챔버(13)로부터 액추에이터 챔버(12)를 열적으로 분리하는 경우도 제공될 수 있다(도 2).

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도징 시스템의 일부를 도시한다. 여기서 및 또한 도 3 및 도 4의 유체 유닛은 도 1의 유체 유닛에 따른 구조에 대응하여서, 이 조립체는 더 나은 명확성을 위해 이하에서 부분적으로만 도시된다. 하우징 내 압전 액추에이터 또는 가열 카트리지 및 온도 센서와 접촉하는 제어 유닛 및 대응하는 케이블은 반복을 피하기 위해 아래에 도시되지 않거나 부분적으로만 도시된다.

도 1에 따른 일 실시예와 근본적인 차이점은, 여기서 도징 시스템(1)(도 2)의 냉각 장치(2)는 이동 기구(14)와는 독립적으로 또는 별개로 직접 압전 액추에이터(60)를 냉각시키기 위해 2개의 별개로 구성되고 활성화 가능한 냉각 회로를 포함한다는 것이다. 냉각 장치(2)의 제1 냉각 회로는 압전 액추에이터(60)를 직접 냉각하도록 구성되고, 냉각 회로는 유입 채널(26)을 갖는 공급 장치(21), 및 공급 장치와 상호 작용하고 액추에이터 챔버(12)의 하위 구역에 유출 채널(27)을 갖는 배출 장치(25)를 포함한다.

압전 액추에이터(60)의 냉각을 이동 기구(14)의 냉각과 분리하기 위해, 적어도 하나의 O-링(54)이 압전 액추에이터(60)의 발(foot) 구역, 예를 들어, 압전 액추에이터(60)가 고정되는 원형 판과 액추에이터 챔버(12)의 내벽 사이에 배열된다. 따라서 O-링(54)은 하부 쪽 액추에이터 챔버(12)를 구분하고, 냉각 매체를 위한 장벽을 형성한다. 이 실시예에서, O-링(54)은 냉각 장치(2)의 일부이다. 이러한 분할로 인해, 레버 베어링(18)의 구역에서 O-링(54) 아래에 챔버가 구성되고, 이 챔버는 더 이상 액추에이터 챔버(12)의 냉각 회로에 포함되지 않는다. 이 챔버는 관통부(15)에 의해 작용 챔버(13)에 연결되고, 따라서 이 실시예에서 작용 챔버(13)의 일부로서 고려되는 데, 따라서 도징 시스템(1)의 이동 기구(14)를 둘러싸는 챔버(13)로 고려된다.

여기서 냉각 장치(2)는 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 직접 냉각하기 위한 제2 개별 냉각 회로를 포함한다. 이를 위해, (팽창된) 작용 챔버(13)는 미리 냉각된 냉각 매체를 위한 유입 채널(26)을 갖는 자체 공급 장치(24), 및 이 공급 장치와 상호 작용하고 유출 채널(27)을 갖는 배출 장치(22)를 갖는다.

냉각 장치(2)는 독립적으로 구성된 공급 장치(21 또는 24)에 의해 냉각 매체를 2개의 냉각 회로에 별도로 공급하도록 제어 유닛(여기에 도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 공급된 냉각 매체의 각각의 체적 흐름 및 각각의 온도는 압전 액추에이터(60) 또는 이동 기구(14)의 각각의 상황에 요구되는 바에 따라 맞게 조정될 수 있다. 이동 기구(14)의 덜 강한 냉각은 마모를 보상하기에 충분한 이동 기구(14)의 마찰열을 초래한다.

여기서 하우징(11)은 이동 기구(14)보다 전형적으로 더 강하게 냉각되는 압전 액추에이터(60)를 이동 기구(14)로부터 열적으로 분리하기 위해 수평 공기 충전 슬롯(50)을 더 포함한다. 이러한 방식으로 두 냉각 회로 사이에 원치 않는 열적 상호 작용을 줄일 수 있다.

도 3은 냉각 장치와 관련하여 도 1의 것에 실질적으로 대응하는 도징 시스템의 다른 실시예를 보여준다. 그러나, 여기서 압전 액추에이터는 압전 스택이 기밀 밀봉된 액추에이터 하우징(62)을 포함한다. 압전 액추에이터 또는 압전 스택의 배선은 여기서 두 개의 외부 접촉 핀(61)(또한 도 6 참조)에 의해 일어난다. 여기서 중간에 도시된 2개의 접촉 핀(61)은 압전 액추에이터 또는 압전 스택의 소정 개수의 온도 센서의 측정값을 액추에이터 케이싱(62)으로부터 제어 유닛(도시되지 않음)으로 전송하는 데 사용된다. 이를 위해, 접촉 핀(61)은 각각 한편으로는 온도 센서 연결 케이블(86)에 의해 제어 유닛에 연결되고, 다른 한편으로는 액추에이터 케이싱(62)의 하나 또는 복수의 온도 센서(도시되지 않음)에 연결된다.

도 4에 도시된 실시예는 도 2의 도징 시스템에 실질적으로 대응한다. 그러나, 도 3에 대해 이미 설명된 바와 같이, 액추에이터 케이싱(62) 내에 캡슐화된 압전 스택이 또한 여기서 액추에이터 챔버(12) 내에 배열된다. 이 실시예에서, 냉각 장치(2)의 제1 냉각 회로에 의해, 냉각 매체는 액추에이터 챔버(12)를 향하는 액추에이터 케이싱(62)의 표면 또는 외측의 소정 개수의 서브구역에 직접 작용한다. 미리 냉각된 냉각 매체는, 전술한 바와 같이, 냉각 장치(2)의 제2 냉각 회로에 의해 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역에 작용한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도징 시스템을 위한 캡슐화된 압전 액추에이터를 갖는 액추에이터 유닛의 상세 부분을 도시한다. 압전 스택을 내부에 캡슐화한 액추에이터 케이싱(62)은 액추에이터 케이싱(62)이 적어도 융기부(82)의 구역에서 액추에이터 챔버(12)의 벽(79)의 내측(80)에 직접 인접하도록 액추에이터 챔버(12) 내에 배열된다. 주기적으로, 실질적으로 수평으로 이어지는 만입부(83)가 액추에이터 케이싱(62)의 각 융기부(82)들 사이에 배열된다.

여기서 냉각 장치(2)는 공급 장치(21)의 펌프(28)에 결합된 냉각 매체 공급 라인(84)을 포함한다. 대안적으로, 냉각 매체 공급 라인(84)은 또한 공급 장치(21)의 조정 가능한 냉각 공기 공급원(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 냉각 출력을 조절하기 위해, 펌프(28)는 제어 유닛(90)에 의해 제어 연결부(29)에 의해 활성화될 수 있다. 액추에이터 챔버(12)에 냉각 매체를 공급하기 위해, 펌프(28)는 공급 장치(21)에 의해 냉각 매체용 유입 채널(26)에 연결된다.

냉각 장치(2)의 유입 채널(26)은 여기에서 챔버 벽(79)의 외측(81)을 따라 직접 이어지며, 즉 유입 채널(26)은 챔버 벽(79)의 외측(81)과 하우징(11)에 의해 구분된다. 유입 채널(26)은 액추에이터 챔버(12)를 따라 챔버 벽(79)에 소정 개수의 관통부(88) 또는 개구(88)를 갖는다. 따라서 각각의 관통부(88)는 유입 채널(26)과 액추에이터 챔버(12) 사이의 연결을 나타낸다.

액추에이터 케이싱(62)의 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하기 위해, 액추에이터 케이싱은, 각 경우에 유입 채널(26)과 액추에이터 챔버(12) 사이에 관통부(88)와, 이 관통부와 상호 작용하는, 액추에이터 챔버(12)와 유출 채널(27) 사이에 관통부(88')(도면에서 좌측에 도시됨)가 액추에이터 케이싱(62)의 단일 채널(83)과 수평면으로 배열되도록 액추에이터 챔버(12) 내에 위치된다.

따라서 유입 채널(26)로부터 각각의 관통부(88)를 통해 액추에이터 챔버(12)로 흐르는 기체 및/또는 액체 냉각 매체는 인접한 융기부(82)에 의해 수직으로 구분된 각각의 채널(83)을 따라 액추에이터 케이싱(62)을 따라 실질적으로 수평으로 안내되고, 최종적으로 유출 채널(27)에 도달하거나 또는 배출 장치(25)에 의해 냉각 장치(2)의 냉각 매체 배출 라인(85)에 도달한다. 따라서 액추에이터 케이싱(62)의 소정 개수의 서브구역이 이 실시예에서 직접 냉각된다. 또한 캡슐화된 압전 스택을 효과적으로 냉각하기 위해, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 열 전도 매체가 액추에이터 케이싱(62) 내에 배열될 수 있다.

도 6은 도징 시스템에 사용하기 위한 캡슐화된 압전 액추에이터의 가능한 실시예를 상세히 도시한다. 압전 활성 물질(67), 따라서 압전 스택(67)이 액추에이터 케이싱(62)의 커버(64)와 베이스(63) 사이에 배열되고, 접힘형 재킷(74)에 의해 측방으로 둘러싸인다. 재킷(74)은 환경으로부터 압전 스택(67)을 기밀 밀봉하기 위해 커버(64)와 베이스(63)에 고정 연결된다. 커버(64)는, 접촉 핀(61)을 기밀 밀봉하고 액추에이터 케이싱(62)의 내부를 액추에이터 케이싱(62)의 외부와 전기적으로 절연시키는 4개의 유리 관통공급부(65)(여기서는 하나만이 도시됨)를 포함한다. 접촉 핀(61)은 압전 스택(67)을 배선하기 위해 압전 스택(67)의 외부 전극(70)에 연결되고, 예를 들어, 납땜된다. 압전 스택(67)의 외측 또는 표면(77) 상의 2개의 비활성 헤드 또는 발 구역(73) 사이의 길이 방향 범위를 따라 압전 스택(67)의 2개의 대향 측에서 총 2개의 외부 전극(70)이 이어진다.

4개의 온도 센서(78)가 액추에이터 케이싱(62) 내에 배열되고; 이들 온도 센서 중 3개는 압전 스택(67)의 길이 방향 범위를 따라 압전 스택(67)의 표면(77)에 있고, 또 다른 하나의 온도 센서는 액추에이터 케이싱(62)의 내벽(74) 또는 재킷(74)과 접촉하는 지점에서 측정한다. 각각의 온도 센서(78)는 측정된 값을 생성하거나 이를 제어 유닛으로 전송하기 위해 각 경우에 2개의 접촉 핀(61)(여기에 도시되지 않음)에 통상적으로 연결될 수 있다. 복수의 온도 센서(78)의 측정 신호를 제어 유닛으로 전송하기 위해, 온도 센서(78)가 버스 호환 IC 온도 센서인 경우 개별 센서 신호들이 단 하나의 접촉 핀(61)에 놓일 수 있고 적절한 방식으로 변조될 수도 있다.

액추에이터 케이싱(62)에는 스트레인 게이지(87)가 압전 스택(67)의 표면(77) 상에 추가로 배열된다. 스트레인 게이지(87)는 여기에서 캡슐화된 압전 스택(67)의 실질적으로 전체 길이 방향 범위를 따라, 따라서 비활성 발 또는 헤드 구역(73) 사이에 실질적으로 연장된다. 스트레인 게이지(87)의 대응하는 측정 값(상태 파라미터)은 접촉 핀(61)(도시되지 않음)에 의해 도징 시스템의 제어 유닛으로 전송될 수 있다. 추가 스트레인 게이지(87)가 액추에이터 케이싱(62)의 외측에 배열되고, 여기서 스트레인 게이지(87)는 베이스(63)와 커버(64) 사이에 연장되고, 따라서 캡슐화된 압전 스택(67)의 전체 편향, 특히 또한 온도 관련 길이 변화를 검출할 수 있다.

캡슐화에도 불구하고 압전 스택(67)을 효과적으로 냉각하기 위해, 액추에이터 케이싱(62)은, 동작 동안 생성된 열을 표면(77)으로부터 효율적으로 제거하고 열을 액추에이터 케이싱(62)의 구역으로 전달하는 액체 및/또는 고체 충전 매체(75)를 포함하며, 이 구역은 냉각 장치에 의한 직접 냉각에 포함된다. 충전 매체는 또한 수분 억제 매체를 포함할 수 있다. 액추에이터 케이싱(62)은 팽창 구역(76), 예를 들어, 가스 버블(76) 또는 가스 충전 구역(76)을 더 포함한다.

도 7은 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 소정 개수의 서브구역를 직접 냉각하기 위한 도징 시스템의 일 실시예에 따른 냉각 장치(2)의 구조를 개략적으로 도시한다. 제어 유닛(90)은 냉각 매체가 특정 (제1) 온도로 냉각되도록 도징 시스템(1)의 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 냉각 장치(2)의 저온 생성 장치(55), 예를 들어, 압축 냉장기(55)를 활성화시킨다. 예를 들어, 압축된 실내 공기와 같은 냉각 매체는 냉각 매체 공급원(KMZ)을 통해 냉장기(55)에 공급된다. 냉장기(55)로부터 나오는 냉각 매체는 이미 도징 시스템(1)의 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각되었고, 적절한 절연 라인에 의해 냉각 장치(2)의 하류 와류관(57)에 도달한다.

이전에 제어된 냉각 매체를 와류관(57)에 의해 표적화된 방식으로 최종 (목표) 온도로 냉각시키기 위해, 와류관(57)은 와류관(57)의 고온 공기 출구(HAW) 구역에 제어 가능한 조절 밸브(94)를 포함한다. 냉각된 냉각 매체("저온 공기 성분")의 온도 및 (체적) 흐름이 모두 밸브(94)에 의해 조절될 수 있다. 원칙적으로, 밸브를 열면 와류관(57)에서 나오는 냉각된 공기의 온도뿐만 아니라 흐름이 감소한다. 냉각된 냉각 매체는 와류관(57)의 저온 공기 출구에서 방향(SKM)으로 각 와류관(57)을 떠난다. 와류관의 "고온 공기 성분"은 고온 공기 출구(HAW)에 의해 와류관(57) 또는 도징 시스템(1)으로부터 멀리 안내된다. 와류관(57)으로 들어가는 냉각 매체의 체적 흐름을 조절하기 위해, 비례 밸브(56)가 와류관(57)의 상류에 연결될 수 있으며, 비례 밸브는 제어 유닛(90)에 의해 활성화될 수 있다.

여기에 도시된 냉각 장치(2)의 실시예에서, 냉각 매체는 압전 액추에이터 및 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 공동으로 냉각("결합 냉각)하기 위해 한편으로는 와류관(57)에 결합되고 다른 한편으로는 공급 장치(21)에 결합된 냉각 매체 공급 라인(84)에 의해 도징 시스템(1)의 하우징(11)으로 도입된다. 제어 가능한 감압기(59)는 여기서 와류관(57)과 공급 장치(21) 사이에 제공된다.

전술한 액추에이터, 제어 가능한 압축 냉장기(55), 비례 밸브(56), 감압기(59) 및 제어 가능한 조절 밸브(94)는 개별적으로 또는 추가로 사용될 수 있다. 따라서 냉각 회로의 도시된 배열은 개별 구성 요소를 기능 면에서 설명하기 위해 거의 최대 연장 단계를 보여준다.

냉각 장치(2)가 여기에 도시된 것 이외에 두 개의 별개의 냉각 회로를 포함하는 경우, 제1 와류관(57)이 압전 액추에이터를 필요에 따라 냉각하기 위해 제공될 수 있고, 제2 와류관(57)이 이동 기구를 필요에 따라 냉각하기 위해 제공될 수 있다.

냉각 매체는 압전 액추에이터와 이동 기구의 소정 개수의 서브구역을 직접 냉각하도록 냉각 장치(2)에 의해 하우징(11)을 통해 안내된다. 압전 액추에이터 또는 이동 기구로부터의 열 발산으로 인해 예열되었을 수 있는 냉각 매체는, 그 후 적어도 하나의 배출 장치(22) 또는 냉각 매체 배출 라인(85)에 의해 하우징(11)으로부터 제거되고 또는 고온 공기 출구(HAD)의 구역에서 액추에이터 유닛(10)으로부터 멀리 운반된다. 추가 감압기(59)가 여기서 고온 공기 출구(HAD) 구역에 배열된다.

여기서 감압기(59)는 냉각 장치(2)의 선택적 구성 요소로서 도시되어 있다. 원칙적으로, 비례 밸브(56)는 와류관(57)을 통해 흐를 수 있는 것을 통해 냉각 회로 또는 냉각 매체 공급 라인(84)의 압력을 설정하도록, 예를 들어, 감소시키도록 이미 구성된다. 또한, 냉각 매체가 와류관(57)을 통해 흐르고 고온 공기 부분과 저온 공기 부분으로 분할되는 것을 통해 또한 압력을 감소시킬 수 있다.

하우징(11)은 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역을 (목표) 온도로 가열하도록 제어 유닛(90)에 의해 제어될 수 있는 가열 카트리지(51)를 포함한다. 더욱이, 소정 개수의 온도 센서(78, 52)가 압전 액추에이터 또는 이동 기구의 적어도 하나의 서브구역의 온도를 검출하기 위해 액추에이터 유닛(10)에 배열된다. 대응하는 데이터는 도징 시스템의 상태 파라미터로서 제어 유닛(90)에 공급된다.

이들 또는 다른 상태 파라미터의 함수로서, 제어 유닛(90)은 일정한 최고 가능한 레벨의 도징 정밀도를 달성하기 위해 도징 시스템의 온도 관리를 계산하거나 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛(90)은 냉각 장치(2)의 개별 구성 요소, 따라서 냉장기(55), 비례 밸브(56), 와류관(57) 또는 조절 밸브(94), 감압기(59), 가열 카트리지(51) 및 선택적으로 다른 구성 요소에 적절한 제어 신호를 인가할 수 있다.

마지막으로, 위에서 상세히 설명된 도징 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 가장 다양한 방식으로 수정될 수 있는 실시예일 뿐이라는 것을 다시 한번 언급한다. 따라서 예를 들어, 단일 냉장기가 복수의 와류관에 결합될 수 있다. 또한, 단수형 요소의 사용은 관련 요소들이 여러 번 제공될 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.

1: 도징 시스템
2: 냉각 장치
10: 액추에이터 유닛
11: 액추에이터 유닛의 하우징
12: 액추에이터 챔버
13: 작용 챔버
14: 이동 기구
15: 관통부
16: 레버
17: 레버 접촉 표면
18: 레버 베어링
19: 액추에이터 스프링
20: 압력편
21: 공급 장치/액추에이터 챔버
22: 배출 장치/작용 챔버
23: 고정 나사
24: 공급 장치/작용 챔버
25: 배출 장치/액추에이터 챔버
26: 유입 채널
27: 유출 채널
28: 펌프
29: 펌프 제어 연결부
30: 유체 유닛
31: 태핏
32: 태핏 팁
33: 태핏 헤드
34: 태핏 접촉 표면
35: 태핏 스프링
36: 태핏 밀봉부
37: 태핏 베어링
40: 노즐
41: 노즐 입구
42: 노즐 챔버
43: 밀봉 시트
44: 공급 채널
45: 저장소 인터페이스
46: 매체 저장소
47: 프레임 부분
48: 유체 유닛의 가열 디바이스
49: 가열 연결 케이블
50: 슬릿/하우징
51: 액추에이터 유닛의 가열 카트리지
52: 온도 센서/하우징
53: 홀 센서
54: O-링
55: 냉장기
56: 비례 밸브; 스로틀 밸브
57: 와류관
59: 감압기
60: 압전 액추에이터
61: 접촉 핀
62: 압전 액추에이터 하우징; 액추에이터 케이싱
63: 베이스(액추에이터 케이싱)
64: 커버(액추에이터 케이싱)
65: 유리 관통공급부
66: 압전 액추에이터 제어 연결부
67: 압전 스택
70: 외부 전극
73: 비활성 구역
74: 재킷(액추에이터 케이싱)
75: 충전 매체
76: 팽창 구역
77: 액추에이터 표면
78: 압전 액추에이터의 온도 센서
79: 챔버 벽
80: 챔버 벽의 내측
81: 챔버 벽의 외측
82: 액추에이터 케이스의 융기부
83: 액추에이터 케이싱의 만입부
84: 냉각 매체 공급 라인
85: 냉각 매체 배출 라인
86: 온도 센서 연결 케이블
87: 스트레인 게이지
88, 88': 관통부
90: 제어 유닛
91: 제어 유닛 연결 케이블
92: 가열 카트리지 연결 케이블
94: 와류관의 조절 밸브
HAD: 도징 시스템의 고온 공기 출구
HAW: 와류관의 고온 공기 출구
K: 선회 축
KMZ: 냉각 매체 공급원
R: 배출 방향
SKM: 냉각 매체의 흐름 방향

Claims

도징 물질용 도징 시스템(1)으로서,
노즐(40), 도징 물질용 공급 채널(44), 배출 요소(31), 상기 배출 요소(31) 및/또는 상기 노즐(40)에 결합되고 압전 액추에이터(60)를 갖는 액추에이터 유닛(10), 및 냉각 장치(2)를 포함하고,
상기 냉각 장치(2)는 상기 도징 시스템(1)의 하우징(11)으로 미리 냉각된 냉각 매체를 공급하기 위한 공급 장치(21, 24, 26)를 포함하고,
상기 냉각 장치(2)는 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각하도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항에 있어서,
상기 압전 액추에이터(60)는 압전 요소(67)를 캡슐화하는 액추에이터 하우징(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각 장치(2)는 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역의 냉각을 제어 및/또는 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제3항에 있어서,
상기 적어도 하나의 상태 파라미터는 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역의 온도 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역의 온도인 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
도징 물질용 도징 시스템으로서,
노즐(40), 도징 물질용 공급 채널(44), 배출 요소(31), 상기 배출 요소(31) 및/또는 상기 노즐(40)에 결합되고 압전 액추에이터(60)를 갖는 액추에이터 유닛(10), 및 특히 제3항 또는 제4항에 따라 적어도 하나의 상태 파라미터의 함수로서 제어 및/또는 조절되는 방식으로 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 냉각하도록 구성된 냉각 장치(2)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 상태 파라미터는 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역의 길이, 및/또는 상기 도징 시스템(1)의 상기 배출 요소(31)와 상기 노즐(40) 사이의 거리, 및/또는 투여량인 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도징 시스템(1)은 상기 상태 파라미터를 결정하기 위해 온도 센서(52, 78) 및/또는 스트레인 센서(87) 및/또는 움직임 센서(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 장치(2)는 특히 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역의 냉각을 제어 및/또는 조절하는 것과는 별도로, 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역의 냉각을 별도로 제어 및/또는 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 냉각된 냉각 매체는 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 목표 온도로 냉각하도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 매체를 냉각하기 위한 상기 냉각 장치(2)는 적어도 하나의 저온 생성 장치(55, 57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제9항에 있어서,
상기 저온 생성 장치(55)는 상기 냉각 매체를 미리 결정 가능한 온도로 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 저온 생성 장치(55, 57)는 와류관(57)을 포함하고, 상기 와류관(57)은 바람직하게는 상기 냉각 매체의 온도를 조절하기 위해 조정 가능한 밸브(94)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역은 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 가열하기 위한 가열 장치(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
제12항에 있어서,
상기 가열 장치(51)는 상기 도징 시스템(1)의 상기 냉각 장치(2)와 협력하여 다음의 상태 파라미터,
- 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역의 온도 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 상기 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역의 온도;
- 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역의 길이;
- 상기 배출 요소(31)와 상기 노즐(40) 사이의 거리;
- 상기 도징 물질의 투여량
중 적어도 하나를 일정하게 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 도징 시스템.
도징 물질을 투여하기 위한 도징 시스템(1)을 동작시키는 방법으로서,
상기 도징 시스템(1)은 노즐(40), 투여 물질용 공급 채널(44), 배출 요소(31), 상기 배출 요소(31) 및/또는 상기 노즐(40)에 결합되고 압전 액추에이터(60)를 갖는 액추에이터 유닛(10), 및 냉각 장치(2)를 포함하고, 상기 도징 시스템(1)의 하우징(11)에는 상기 냉각 장치(2)의 공급 장치(21, 24, 26)에 의해 미리 냉각된 냉각 매체가 제공되고, 상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역은 상기 냉각 장치(2)에 의해 상기 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각되는 것을 특징으로 하는 도징 시스템을 동작시키는 방법.
압전 액추에이터(60)를 갖는 액추에이터 유닛(10)을 포함하는 도징 물질을 투여하기 위한 도징 시스템(1)을 제조하는 방법으로서,
상기 도징 시스템(1)에 냉각 장치(2)를 장착하는 단계;
상기 도징 시스템(1)의 하우징(11)에 미리 냉각된 냉각 매체를 공급하기 위한 공급 장치(21, 24, 26)를 상기 냉각 장치(2)에 장착하는 단계; 및
상기 압전 액추에이터(60)의 적어도 하나의 서브구역 및/또는 상기 압전 액추에이터(60)에 결합된 이동 기구(14)의 적어도 하나의 서브구역을 상기 미리 냉각된 냉각 매체에 의해 직접 냉각하도록 상기 도징 시스템(1), 특히, 상기 냉각 장치(2)를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도징 시스템을 제조하는 방법.