SE523752C2 - Självanpassande solenoiddrivkrets och metod för manövrering av fluidfördelaren - Google Patents

Description

.cava 10 15 20 25 30 35 52:. 752 2 Vid drift av en elektrisk fluidfördelarpistol, är inte kopplingen mellan spolen och ankaret effektiv, och för att uppnà högsta hastighet tillhandahålls därför en strömpuls eller spik till spolen under ett inledande varv eller period för att initiera rörelsen av ankaret så fort som möjligt. Efter den inledande strömpulsen reduceras sedan strömmen genom spolen till approximativt det minsta värde som erfordras för att hålla ankaret i dess öppna läge mot returfjäderns motverkande kraft. En sådan steg- formig ström åstadkommer hög prestanda samtidigt som den minimerar strömförluster i spolen.

Fortsatt utveckling och användning av elektriska fluidfördelare har resulterat i mer krävande prestanda- krav. Drifthastigheten hos fördelarventilen kan exempel- vis ökas genom att öka den elektriska spänning som appli- ceras till den elektriska spolen som driver ventilen. Att helt enkelt fördubbla den applicerade spänningen utan att pá annat sätt förändra solenoidens drivkrets skulle emel- lertid orsaka överhettning och möjligen försämra fluid- fördelarens prestanda. Om exempelvis en högspännings- kraftkälla används med en lágspänningsdrivkrets kommer solenoiden att växla proportionellt fortare. Làgspän- ningsdrivkretsen genererar emellertid en inledande ström- puls som har mer energi än solenoiden erfordrar, vilket resulterar i en ineffektiv drivning av spolen. Om det därför är önskvärt att använda en högre spänning för att driva fluidfördelaren med högre takt mäste inte enbart en ny kraftkälla användas men en annan drivkrets till sole- noiden mäste användas. Kravet att byta ut hela drivkret- sen för att uppgradera prestanda hos fluidfördelaren är arbetsintensivt, tar tid och är dyrt.

Medan ovanstående problem har beskrivits med avseen- de pà en elektrisk fluidfördelare existerar liknande pro- blem med avseende pà pneumatiskt manövrerade fluidförde- lare. Därför finns ett behov av att tillhandahålla en fluidfördelare med en drivkrets som kan drivas med olika kraftkällor. -oaøn 10 15 20 25 30 35 Samanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning tillhandahåller en fluidför- delare som har en förbättrad styrkrets som tillhandahål- ler ett stort intervall av pistolprestanda. Prestanda hos fluidfördelaren enligt föreliggande uppfinning kan för- bättras genom att helt enkelt ersätta en lågspännings- kraftkälla med en kraftkälla med högre spänning. Fluid- fördelaren enligt föreliggande uppfinning har en driv- krets som automatiskt anpassar drivströmmen som en funk- tion av den högre spänning som används. Drivkretsen en- ligt föreliggande uppfinning är således speciell fördel- aktig genom att den lätt, billigt och snabbt uppgraderar prestanda hos både elektriska och pneumatiska fluidförde- lare.

I enlighet med principerna av föreliggande uppfin- ning och beskrivna utföringsformer åstadkommer en utfö- ringsform av uppfinningen en elektriskt manövrerad fluid- fördelare för att fördela en fluid på ett substrat.

Fluidfördelaren har en fördelarventil som är rörlig mel- lan ett öppet läge, vilket medger ett flöde av fluid från fluidfördelaren, och ett stängt läge, vilket förhindrar flöde av fluid från fluidfördelaren, En solenoid är ope- rativt förbunden med fördelarventilen, och är kapabel att förflytta fördelarventilen mellan det öppna och stängda läget. Fluidfördelaren innefattar vidare en kraftkälla och en drivkrets som är elektriskt ansluten till spolen och kraftkällan. Drivkretsen tillhandahåller en utsignal till spolen, vilken har en tidsvariabel komponent som be- stäms av en spänning hos kraftkällan.

Enligt en aspekt av uppfinningen åstadkommer styr- kretsen en initial toppström med en variabel varaktighet, följd av en hállström av mindre storlek. Varaktigheten hos den initiala toppströmmen bestäms vidare som en funk- tion av kraftkällans spänning. Den initiala toppströmmen har närmare bestämt en varaktighet som automatiskt för- ändras som en invers funktion av kraftkällans spänning. »apan a1|=v 10 15 20 25 30 35 525 752 4 Fluidfördelaren enligt föreliggande uppfinning an- passar således automatiskt varaktigheten hos utsignalen som matas till solenoiden som en funktion av kraftkällans spänning. Detta har fördelen att den snabbt och billigt kan uppgradera pistolens prestanda helt enkelt genom att ersätta en kraftkälla med lägre spänning med en kraftkäl- la med högre spänning.

Enligt en andra utföringsform åstadkommer uppfin- ningen en pneumatiskt driven fluidfördelare för att för- dela en fluid pà ett substrat, vilken har en fördelarven- til som är rörlig mellan ett öppet och ett stängt läge för att styra ett flöde av fluid från fluidfördelaren. En pistongenhet är operativt förbunden med fördelarventilen och är kapabel att förflytta fördelarventilen mellan det öppna och stängda läget. En solenoidventil är fluidmäs- sigt ansluten mellan en källa med trycksatt luft och pi- stongenheten, och en drivkrets är ansluten till solenoid- ventilen och en kraftkälla, och åstadkommer en utsignal till solenoidventilen som har en tidsvariabel komponent som bestäms av kraftkällans spänning.

Enligt en vidare utföringsform av uppfinningen till- handahàlls en metod för att manövrera en fluidfördelare som är styrbar för att fördela en fluid på ett substrat.

Fluidfördelaren har en fördelarventil som är rörlig mel- lan öppet och stängt läge för att styra ett flöde av fluid fràn fluidfördelaren. Fluidfördelaren har vidare en solenoid med en spole i elektromagnetisk kommunikation med ett ankare som är flyttbart genom aktivering av spo- len. Hantering av den elektromagnetiska spolen är effek- tiv för att bringa fördelarventilen att förflytta sig mellan öppet och stängt läge. Metoden innefattar att tillhandahålla en kraftkälla som har en spänning och att generera en drivsignal som har en tidsvariabel komponent, vilken bestäms som funktion av kraftkällans spänning.

Denna drivsignal appliceras till solenoidens spole vilket därigenom automatiskt förändrar drivningen av fördelar- ventilen som en funktion av kraftkällans spänning. >|~ao 10 15 20 25 30 35 Diverse ytterligare fördelar, syften och särdrag av uppfinningen kommer att framgå tydligare av beskrivningen av utföringsformer i kombination med bifogade ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 är ett axiellt tvärsnitt av en elektrisk flu- idfördelare som kan användas med drivkretsen i fig 3.

Fig 2 är ett schematiskt diagram av en strömvàgform som àstadkoms av drivkretsen i fig 3.

Fig 2A är ett schematiskt diagram av en annan ström- vágform som àstadkoms av drivkretsen i fig 3.

Fig 3 är ett schematiskt blockschema av en drivkrets som kan användas för att driva fluidfördelaren som visas i fig 1 och 6 i enlighet med principerna av föreliggande uppfinning.

Fig 4 är ett detaljerat schematiskt diagram av en utföringsform av drivkretsen som kan användas för att ma- növrera fluidfördelarna i fig l och 6.

Fig 5 är kurvor som illustrerar en jämförelse av prestanda hos drivkretsen i fig 4 med prestanda hos spo- lar som används i hantering av fluidfördelarna i fig 1 och 6.

Fig 6 är ett axiellt tvärsnitt av en pneumatiskt ma- növrerad fluidfördelare som kan användas med drivkretsen i fig 3.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till fig 1 innefattar en elektriskt manövrerad fluidfördelare eller fördelarpistol 20 en el- ler flera fördelarmoduler eller ventiler 22 som är monte- rade pà en fluiddistributionsförgreningsplatta 24 pà känt sätt. Fördelarventilen 22 innefattar en fördelarkropp 26 och en fluidfördelarmunstyckeskropp 28. Fördelaren 20 an- vänds vanligtvis för att fördela fluider med hög viskosi- tet, exempelvis smältadhesiv, lödflussmedel, fett, etc, men fluider med låg viskositet kan också dra nytta av uppfinningen. Fördelaren 20 är vidare monterad i en för- fl:.|a 10 15 20 25 30 35 nu. .- delarmaskin eller system (ej visat) på känt sätt för att fördela fluider i diskreta mängder, exempelvis som drop- par eller punkter, men alternativt i kontinuerliga strängar. Såsom visas i fig 1, är fördelarkroppen 26 som används i kombination med fluidfördelarmunstyckekroppen 28 speciellt konstruerad för att fördela fluid 30 på ett substrat 32. Relativ förflyttning mellan substratet 32 och fördelaren 20 àstadkoms pà känt sätt.

Ett ventilskaft 34 är monterat vid en inre del 36 av fördelarkroppen 26 och Ventilskaftet innefattar ett skaft 38 genom det inre partiet 36. En kula 40 är monterad vid en nedre ände av skaftet 38, vilket visas i fig 1, i tä- tande förband med ett ventilsäte 42 beläget i munstycks- kroppen 28. Ventilskaftet 34 och kulan växlar således mellan öppet och stängt läge med avseende pà ventilsätet 42, och fungerar därigenom som fördelarventil 22. När Ventilskaftet 34 är i sitt öppna läge, mottages fluid fràn en fluidkälla 44 genom en fluidpassage 46 i fördela- ren 24 och genom ett inlopp 48. Källan 44 med smältadhe- siv är normalt trycksatt. Pilar 50 indikerar fluidens flödesväg. Ett ankare 52 är anordnat i den inre delen 36 och är koaxiellt anordnat och företrädesvis integrerat med skaftet 38. En spole 54 är anordnad runt ankaret 52.

Spolen 54 innehàlls i ett hölje 56 och är ansluten till en kraftkälla (ej visad). När den förses med elektrisk ström, genererar spolen 54 ett elektromagnetiskt fält vilket bringar Ventilskaftet 34 till ett öppet läge såsom beskrivs nedan.

En borrning 58 sträcker sig in i ankaret 52 för att inrymma en returfjäder 60. Returfjädern 60 fjäderbelastar Ventilskaftet 34 och, närmare bestämt, kulan 40 för att tätande göra ingrepp med ventilsätet 42 i stängt läge.

Returfjädern 60 är vanligtvis en tryckfjäder som försätts under tryck i borrningen 58 genom anslag mot en elektro- magnetisk pol 62. För att inta ett öppet läge mäste den elektromagnetiska spolen 54 generera ett tillräckligt elektromagnetiskt fält mellan ankaret 52 och polen 62 för ßmnnu a:,|a 10 15 20 25 30 35 att attrahera ankaret 52 och polen 62. Eftersom polen 62 inte kan röra sig kommer ankaret 52 att flyttas mot fjä- derverkan av fjädern 60 tills det slår emot polen 62. En sådan fördelare 20 beskrivs vidare i US 5 875 922 med ti- teln ANORDNING FÖR FÖRDELNING Av EN ADHEsIv.

Såsom tidigare beskrivits föredras elektriska pisto- ler därför att den precision med vilken de kan styras un- der en fluidfördelarmanöver. Kända elektriska fluidförde- lare applicerar vidare en stegad strömvågform till spolen som har en initial spik och sedan stegas ned till en storlek som är tillräcklig för att hålla ventilskaftet 38 i dess öppna läge genom att överbrygga returfjäderns 60 motkraft. En sådan strömvågformssignal visas schematiskt i fig 2. För att slå på pistolen och därigenom öppna för- delarventilen 22, appliceras en initial ström med storle- ken Iw under en tidsperiod Tm,i respons på en trigger- puls. Därefter reduceras strömmen till en mindre hàllnivå Ih under återstående period av den påslagna tiden Igà. Ett mindre strömvärde bibehålls sedan under en avslagen tids- period Tæ,under återstående tid av strömvågformens TP.

Under den avslagna tiden kan strömvärdet vara väsentligen noll eller något annat värde som är otillräckligt för att öppna fördelarventilen 22.

Det inses att vàgformen som illustreras i fig 2 en- dast fyller ett diskussionssyfte och att den riktiga våg- formen består av exponentiella funktioner som överbryggar strömmen mellan nivåer. I realtid kan vàgformen se mycket annorlunda ut jämfört med den idealiserade vågform som visas i fig 2, beroende pà många faktorer såsom Ipk, Ih, Tpk, Tpå, TP, Lspole, Rspole etc. Tpà och Tp är förknippade med det adheisva mönster som erfordras för en särskild pro- dukt. Induktansen och resistansen i spolen är en funktion av pistolen själv, och Imçbegränsas normalt av olika för- hållanden hos fluidfördelaren 20 såsom magnetisk mättnad, termiska förhållanden eller kraftkrav.

Initialvärden för toppströmmens och hållströmmens värden baseras på spolens specifikationer, men toppström- 1:11» 10 15 20 25 30 35 storleken Ipk och fördelarlinjens hastighet kan justeras för att anpassa fördelardriften till dess optimala pre- standa.

Med hänvisning till fig 3 är spolen 54 ansluten till en styrenhet eller solenoiddrivkrets 70 som fungerar som en solenoid eller ventildrivkrets som innefattar en strömställarkrets 74, en styrkrets eller vàgformsgenera- tor 76, och en strömsensor 78. Strömsensorn 78 åstadkom- mer en strömåterkopplingssignal som representerar ström- men i spolen 54, och strömåterkopplingssignalen matas till vågformsgeneratorn 76. Vàgformsgeneratorn 76 förser en drivsignal till strömställaren 74. En kraftkälla 72 tillhandahåller en utsignal som är ansluten till ström- ställaren 74 och vàgformsgeneratorn 76. Kraftkällan 72 är vanligtvis en reglerad kraftkälla med en nominell utspän- ning, exempelvis 24 volt DC (”VDC”), eller 48 VDC, etc. I vissa tillämpningar kan emellertid kraftkällan 72 vara oreglerad. Strömsensorn 78 kan implementeras med någon av många strömmätningsanordningar och -metoder, exempelvis en enkel resistor, en Hall-effektanordning, en ström- transformator, etc. Drivkretsen 70 är vidare ansluten till en maskin- eller systemstyrning 80 och förser spolen 54 med utsignaler. Systemstyrningen 80 innefattar alla andra kända fördelarsystemkontroller eller fördelarma- skinkontroller som är nödvändiga för driften av fördelar- systemet, exempelvis en mönsterstyrning för att åstadkom- ma en triggersignal. Systemstyrningen 80 innefattar också inmatningsdon såsom ett tangentbord, tryckknappar etc och utmatningsdon såsom skärm, indikeringsljus etc, vilka sä- kerställer kommunikationslänkar med en användare på känt sätt. Vàgformsgeneratorn 76 kan implementeras med hjälp av analoga eller digitala kretskomponenter.

Fluidfördelaren 20 (fig 1) manövreras i respons på en triggerpuls som tillhandahålls på en utgång 82 från systemstyrningen 80. Med varje triggerpuls genereras en vàgformssignal, såsom visas i fig 2, av Vàgformsgenera- torn 76. Vågformssignalen, exempelvis en strömvàgform, xrlra 10 15 20 25 30 35 525 752 9 bestämmer vàgformen hos en utsignal fràn strömställaren 74, som funktion av tillämpningens krav, exempelvis vis- kositeten hos fluiden som fördelas. Värdet pà hàllström- men Ih sätts vidare till ett normalt läge lika med den minsta ström som erfordras för att hålla ventilen i öppet läge, dvs det minsta värde av ström som erfordras för att överbrygga fjäderverkan hos den sammantryckta fjädern 60 (fig 1).

Strömvágformen driver strömställaren 74 för att mata den önskade strömmen eller effekten från kraftkällan 72 till spolen 54. signal till spolen 54 men med en strömvägform som har en Strömställaren 74 förser en önskad driv- allmän form som motsvarar formen som bestäms av vàgforms- generatorn 76.

I vissa tillämpningar kan en kraftkälla pà 24 VDC vara lämplig, och anta att en 24 VDC kraftkälla åstadkom- mer strömvàgformen i fig 2. En förändring i variabler förknippade med tillämpningen, exempelvis en ökning i produktionslinjens hastighet, kan emellertid göra det önskvärt att öka drifthastigheten hos den elektriska flu- idfördelaren. Drifthastigheten hos den elektriska fluid- fördelaren kan ökas genom att öka spänningen som applice- ras till spolen i fördelaren till exempelvis 48 VDC. Om en kraftkälla med 24 VDC ersätts av en kraftkälla med 48 VDC kommer spolen att fungera med högre takt. För den mest effektiva driften bör emellertid varaktigheten av toppströmmen som visas i fig 2 förändras på motsvarande sätt. För att åstadkomma en vàgform som överensstämmer med kraven fràn kraftkällan med högre spänning, måste därför en ny drivkrets användas som har en vägformsgene- rator som åstadkommer en vàgform som passar kraven hos kraftkällan med 48 VDC som visas i fig 2A. Att förbättra prestanda hos den elektriska fluidfördelaren genom att använda en kraftkälla med högre spänning och en kompati- bel drivkrets är därför väldigt dyrt.

För att reducera kostnaden av att använda en annan kraftkälla med den elektriska fluidfördelaren, använder sno 10 15 20 25 30 35 525 752 10 föreliggande uppfinning en drivkrets 70 som hanterar ett stort antal kraftkällor med olika spänningar, exempelvis från ungefär 23 VDC till ungefär 55 VDC. Utspänningen från kraftkällan 72 matas till en toppströmvaraktighetss- tyrning 84 som modifierar toppströmmens 1@k'varaktighet som en funktion av storleken hos utspänningen. En styren- het 86 för styrning av en pulsbreddsmodulator (”PWM”) styr i sin tur driften av en PWM 130. Om olika kraftkäl- lor 72 med olika utspänningar ansluts till drivkretsen 70 justerar således vågformsgeneratorn 76 automatiskt topp- strömmens Twçvaraktighet så att samma drivkrets 70 effek- tivt kan användas med olika kraftkällor 72.

En utföringsform av en sådan drivkrets 70 visas i detalj i fig 4. Utsignaler hos en strömkälla, exempelvis kraftkällan 72 i fig 3, ansluts till ingångar 100, 102 i kretsen i fig 4. En zenerdiod 104 används för att åstad- komma skydd mot växlande och omvänd polaritet. Effekt från anslutning 102 matas sedan till en kraftmatningsin- gång 110 hos en pulsbreddsmodulerad drivenhet 112. Dri- venheten är ett övre kraftsteg som utnyttjar en puls- breddsmodulerad utsignal. En sådan drivenhet finns kom- mersiellt tillgänglig som artikelnummer DRV102 från Burr- Brown Corporation, Tuscon, Arizona.

Ingångar 114, 116 mottar en triggersignal från sy- stemstyrningen 80 (fig 3), när det är önskvärt att akti- vera fluidfördelaren. Triggerpulsen passerar först genom ett ingångsisolerande gränssnitt 118 med en opto-isolator 120. Triggerpulsen tänder en LED 122 under triggerpulsens längd. En ingång 124 i drivenheten 112 mottar triggerpul- sen från opto-isolatorn 120. Drivenheten 112 tillhanda- håller ett antal funktioner som representeras av ett schematiskt blockschema med komponenter som visas däri.

Drivenheten 112 innefattar en switch 126 som drivs direkt av en PWM 130 som drivs av pulser från en oscillator 131.

I utföringsformen i fig 4 används således inte någon sum- mation 79 (fig 3). Switchen 126 åstadkommer en utsignal på utgången 128 som är ansluten till ena änden av spolen 10 15 20 25 30 35 525 752 “ ll 54 (fig 3). PWM 130 växlas av och på av en signal på in- gången 124, och såsom kommer att beskrivas styrs arbets- kvoten hos PWM 130 av en fördröjningskrets 132 såväl som en signal på ingången 136.

Den främre flanken hos triggerpulsen på ingången 124 initierar driften av PWM 130 vid en högre, exempelvis 100%, arbetskvot, som i sin tur förändrar tillståndet hos switchen 126 och genererar en främre flank av en puls på utgången 128. Den främre flanken hos pulsen på utgången 128 har en maxström Iw,(fig 2) som bestäms av kraftkäl- lans spänning, exempelvis 24 VDC, spolinduktansen och funktionen hos switchen 126. Fördröjningskretsen 132 i drivenheten 112 styr varaktigheten hos toppströmmen ïgk (fig 2), i detta exemplet PWM:ens 100%-iga arbetskvot, innan PWM 130 växlas ned till en lägre arbetskvot. Såsom kommer att beskrivas i det följande varieras PWM-driften som styr toppströmmens TW varaktighet med hjälp av signa- len på en ingång 134 hos drivenheten 112.

Vid slutet av toppströmmen I¿k"växlar fördröjnings- kretsen 132 PWM 130 till drift med lägre arbetskvot, och storleken hos denna lägre arbetskvot bestäms av signalen på ingång 136 hos drivenheten 112. Driften av PWM 130 med lägre arbetskvot åstadkommer en ström med lägre styrka på drivenhetens 112 utgång 128, vilket representerar håll- strömmen Ih i fig 2. Hållströmmens storlekskontroll 140 har en förstärkare 146. En första ingång 144 hos förstår- karen 146 är en spänningsnivå som matas från en justerbar potentiometer 142 och representerar det önskade värdet av hållströmmen för PWM 130, dvs en önskad storlek Ih för hållströmmen på utgången 128 hos drivenheten 112. Poten- tiometern 142 utgör en del av kraftkällans krets 143, som innefattar en första strömregulatordiod 145, ansluten till kraftkällans ingång 100 medelst en zenerdiod 147.

Strömregulatordioden 145 matar också effekt till en LED 149 som tänds när effekt matas på ingång 100.

En andra ingång 148 hos förstärkaren 146 mottar en strömåterkopplingssignal från strömsensorresistorn 150 10 15 20 25 30 35 52:» 7.52 12 som mäter hàllströmmen Ih som matas av drivkretsen 112 på utgången 128. Strömåterkopplingssignalen matas också till en utsignalsindikatordrivenhet 151. Strömåterkopplings- signalen driver en komparator 153 som tänder en LED 155 när strömåterkopplingssignalen har ett önskat minsta vär- de.

Förstärkaren 146 matar till drivenhetens 112 ingång 136 en felsignal som representerar skillnaden mellan det önskade hållströmvärdet på ingång 144 och en àterkopplad strömsignal på ingången 148 som representerar hållström- men som matas av drivenheten till spolen 54 (fig 3) såsom uppmätt av den strömavkännande resistorn 150. Felsignalen på ingången 136 verkar således för att driva PWM 130 med en arbetskvot som bibehåller den uppmätta hållströmmen på ingången 148 väsentligen lika med den önskade hållström- men på ingång 144.

Hàllströmmens storlek Ib bibehålls till slutet av triggerpulsen, dvs tills den bakre flanken av triggerpul- sen på ingångar 114, 116 slår av PWM 130, vilket orsakar switchen 126 i drivenheten 112 att slå av och avsluta signalen på utgången 128. Signalen på utgången 128 hos drivenheten reduceras sedan till en ström och spänning på noll.

Driften av PWM 130 som avgör toppströmmens Tmçvarak- tighet styrs av fördröjningskretsen 132, kapacitanserna 156 och en spânningsberoende ströminjektor eller källa 154. Fördröjningskretsen 132 i drivenheten 112 åstadkom- mer en fördröjning som styrs av en krets som innefattar kondensatorerna 156. Fördröjningskretsen 132 fungerar en strömregulator och matar ström till kondensatorerna 156.

När kondensatorerna laddar, detekteras en kondensator- spänning av fördröjningskretsen 132. När kondensatorspân- ningen når ett tröskelvärde, såsom detekteras av fördröj- ningskretsen 132, växlar fördröjningskretsen 132 PWM 130 från dess högre arbetskvotdrift till en reducerad arbets- kvotdrift som bestäms av hållströmmens storlekskontroll 140. .nu-o sanna 10 15 20 25 30 35 525 752 íšïlÉí-*lÃïilÉí-ilšïšfïë 13 För att variera toppströmmens Ißk varaktighet varie- ras sàledes driften av PWM 130 genom att förändra storle- ken hos strömmen. Med en mindre ström som laddar konden- satorerna 156 blir toppströmmens Tpk varaktighet längre, och med mer ström som laddar kondensatorerna, blir topp- strömmens varaktighet kortare. Spänningen hos zenerdioden 158 väljs för att antingen vara lika med, eller nàgot större än, den lägsta avsedda matningsspänningen. Van- ligtvis är således ströminjektorn 154 inoperativ med läg- re spänningskälla. Exempelvis med en 24 VDC-kraftkälla och serieresistanser 161, 173, är en 24 volt zenerdiod 158 relativt icke-ledande, och endast strömmen som matas av fördröjningskretsen 132 flyter till kondensatorerna 156. Med en kraftkälla med högre spänning leder emeller- tid zenerdioden, vilket matar mer ström till kondensato- rerna 156, vilket minskar toppströmmens Igk varaktighet i PWM 130. Strömmen från injektorn 154 bestäms av kraftkäl- lans spänning, spänningen hos zenerdioden 158, potentio- metern 161 och serieresistorn 173.

Drivenheten 112 innefattar också en termisk avkän- ningskrets 163 och en avstängningsomkopplare 165. Den termiska avkänningskretsen detekterar ett övertempera- turs-, överströms- eller underströmsförhállande i driv- enheten 112. I händelse av att ett felförhàllande detek- teras, orsakar avkänningskretsen 163 att avstängningsom- kopplaren 165 byter tillstànd och tänder en LED 167 som indikerar feltillstàndet. LED 167 drivs av +VL som hämtas från kraftkällan 143 och består av en strömregulatordiod 169 och en zenerdiod 171. Strömregulatordioderna 145 och 169 kan implementeras med olika komponenter. I den illu- strerade utföringsformen är exempelvis strömregulatordio- derna 145, 169 kommersiellt tillgängliga som artikel nr SST 511 från Vishay/Siliconix, som ägs av Vishay Intertechnology, Inc, Malvern, PA 19355.

Kretsen i fig 4 med drivenhet 112 och med en 24 VDC- kraftkälla fungerar i drift som beskrivits ovan och gene- rerar en strömvàgform som visas i fig 2. Om det av något :anno 10 15 20 25 30 35 523 752 14 skäl är önskvärt att använda en kraftigare kraftkälla, exempelvis en 48 VDC-kraftkälla, kan kretsen i fig 4 an- vändas utan någon förändring alls. Det kan exempelvis vara önskvärt att öka precisionen hos fördelarprocessen genom att öka eller snabba upp svarstiden hos den elekt- riska fluidfördelaren. Svarstiden hos fördelaren kan ökas genom att använda en högre spänning för att driva spolen 54 (fig 1) i fluidfördelaren 20. Med föreliggande uppfin- ning ersätts 24 VDC-källan 72 med kraftkällan med högre spänning 48 VDC, och anslutningarna av den nya kraftkäl- lan ansluts till ingàngar 100, 102 hos kretsen i fig 4.

Kretsen fungerar identiskt som tidigare beskrivits med ett undantag. Zenerdioden 158 för 24 volt i den spän- ningsberoende ströminjektorn 154 bryter ihop och leder ytterligare ström i närvaro av 48 VDC-kraftkällan, vilket åstadkommer ytterligare laddningsström till kondensato- rerna 156. Det ökade strömflödet laddar kondensatorerna 156 snabbare till tröskelvärdet som detekteras av för- dröjningskretsen 132. Och fördröjningskretsen 132 arbetar för att växla PWM frän strömmen Ibk snabbare, vilket redu- cerar toppströmmens Tm Toppströmvaraktighetsstyrningen 84 i fig 3 implemen- teras med den modulerade strömkällan 154 och kondensato- rerna 156, och PWM-styrenheten 86 i fig 3 implementeras med hjälp av fördröjningskretsen 132, kondensatorerna 156 och hàllströmsstorleksstyrningen 144. Kända fördröjnings- kretsar 132 innefattar en strömkälla, tröskelkomparator och kondensatoràterställare, och syftar till att tillhan- dahàlla en konstant ström till kondensatorerna 156. Det bör noteras att ett flertal kondensatorer 156 kan använ- das, och olika kapacitansvärden kan väljas med hjälp av en eller flera korskopplare 175. Den modulerade strömkäl- lan 154 som innefattar zenerdiod 158, potentiometer 161 och resistor 173 reagerar pà storleken hos utspänningen fràn kraftkällan 72 (fig 3) som är ansluten till ingång- arna 100, 102. konstanta strömmen från fördröjningskretsen 132 i ladd- Den modulerade strömmen summeras med den cupen 10 15 20 25 30 35 ningen av kondensatorerna 156, och den modulerade ström- men reglerar sàledes tiden vid vilken fördröjningskretsen när dess tröskelvärde för att växla frán en högre arbets- kvot toppström till en lägre arbetskvot.

Med en kraftkälla med lägre spänning matas en mindre modulerad ström, och det tar längre tid för kondensato- rerna 156 att laddas till tröskelvärdet, vilket resulte- rar i en längre toppström. Med en kraftkälla med högre spänning summeras en större ström med den konstanta strömmen från fördröjningskretsen 132, och kondensatorer- na 156 laddas snabbare, vilket genererar en kortare topp- ström. Med kraftkällan med högre spänning förkortas säle- des automatiskt toppströmmens varaktighet. Genom att för- korta varaktigheten hos toppströmmen för att matcha svarstiden hos fördelarventilen matas inte mer ström än nödvändigt till spolen och därför genereras inte mer vär- me än nödvändigt i spolen.

Föreliggande uppfinning har vidare fördelen som in- dikeras i fig 5. Kurvan 170 representerar tidssvaret hos de elektromagnetiska och mekaniska komponenterna i fluid- fördelaren som funktion av olika storlekar pà kraftkäl- lan. Kurvans 170 icke-linearitet orsakas principiellt av spolens 54 (fig 3) induktans. Kurvan 170 antyder att ti- den som erfordras för att öppna den elektriska fluidför- delaren avtar icke-linjärt när kraftkällans spänning till spolen ökar. Kurvan 172 visar förändringar i bredd, eller varaktighet, hos toppströmmen 13k vid utgången 128 hos drivenheten 112 som funktion av ökning i kraftkällans spänning som matas till stift 110 i drivenheten. Kurvorna 170, 172 representerar den höga grad av effektivitet som föreliggande uppfinning har när det gäller att anpassa toppströmmens varaktighet med det icke linjära svaret hos fördelarventilen när kraftkällans spänning förändras. Me- dan kurvorna 170, 172 i fig 5 har liknande form, är de inte identiska. Såsom inses kan kurvan 170 bringas att närmare sammanfalla med kurvan 170 genom att anpassa vär- dena pà komponenterna i kretsen i fig 4, vilket ytterli- nanøn p1na; l0 15 20 25 30 35 ~-- ».-:ng ;u.~..~.c~ L : Äï I'- - . . u u n . - = n - u gu fn_ o; z : _. -: i ß o .u z z z ; ; ; . .. ..1. .. u.. -n- -- 'v I ha gare optimerar funktionen av kretsen i fig 4. Det inses emellertid att tillverkningstoleranserna hos sådana kretskomponenter kommer att resultera i att kurvorna 170, 172 skiftas något i förhållande till varandra. Den all- männa formen hos de två kurvorna 170, 172 kommer emeller- tid nästan alltid att vara liknande.

Kurvorna 170, 172 i fig 5 visar också att fördelarna hos föreliggande uppfinning såsom utförd i kretsen i fig 4 är tillgängliga för godtycklig spänningskälla som lig- ger inom gränserna för kretsen i fig 4, exempelvis i in- tervallet av ungefär 23 VDC till ungefär 55 VDC. För en godtycklig kraftkälla i detta intervall kommer kretsen i fig 4 således automatiskt att anpassa varaktigheten hos toppströmspulsen på ett sätt som är omvänt proportionellt mot förändringen i spänning från den installerade kraft- källan. Kretsen förkortar således toppströmmens Twçvarak- tighet i respons på högre drivspänning och förlänger au- tomatiskt toppströmmens Twçvaraktighet i respons på lägre drivspänning. Justeringens automatik är i fig 4 en funk- tion av de enkla formerna i kurvorna 170, 172. I frånvaro av liknande former hos kurvorna 170, 172 skulle kretsen i fig 4 troligen erfordra en användarjustering, när en an- norlunda spänningskälla används.

Förmågan att enkelt anpassa toppströmmens varaktig- het pà ett sätt som nära följer icke-lineariten hos en induktans, exempelvis spolen 54 (fig 3), erbjuder andra fördelar. För det första kan kretsen i fig 4 enkelt an- passas till pistoler med olika spolar. Genom att anpassa potentiometern 161, resistorn 173 och kondensatorerna 156 kan kurvan 172 i fig 5 förflyttas i tidsdomänen, dvs ver- tikalt, för att passa olika spolar som kan påträffas i olika fördelarpistoler.

Drivkretsen för fluidfördelaren enligt föreliggande uppfinning anpassar automatiskt toppströmmens varaktighet som funktion av spänningen hos den använda kraftkällan.

Fördelarpistolen enligt föreliggande uppfinning har såle- des fördelen att snabbt och billigt kunna uppgradera pi- oauna 10 15 20 25 30 35 szt 752 ?**ä stolens prestanda genom att enkelt ersätta en kraftkälla med làg spänning med en kraftkälla med hög spänning.

Emedan föreliggande uppfinning har illustrerats av en beskrivning av olika utföringsformer och emedan dessa utföringsformer har beskrivits i avsevärd detalj för att beskriva ett sätt att utföra uppfinningen, är det inte sökandens avsikt att begränsa eller pà nágot sätt avgrän- sa omfattningen av bifogade patentkrav till denna detalj.

Ytterligare fördelar och modifieringar inom tanken med uppfinningen kommer att inses av fackmannen. Exempelvis är fig 4 endast ett exempel pà hur föreliggande uppfin- ning kan implementeras. Uppfinningen kan implementeras med hjälp av analoga, digitala eller en kombination av digitala och analoga kretskomponenter, i en konfiguration som automatiskt anpassar toppströmmens ï§k'varaktighet som funktion av utspänningen fràn kraftkällan 72.

Såsom diskuterats häri, är drifthastighet och värme speciellt viktiga med avseende pà elektriskt manövrerade fördelarpistoler, och uppfinningen som beskrivits häri är speciellt tillämpbar i detta fall. Det skall emellertid noteras, att uppfinningen också är tillämpbar vid pneuma- tiskt manövrerade fördelare, i vilka en elektriskt manöv- rerad pneumatisk solenoid är verksam för att orsaka en fördelarventil att manövreras med en pneumatisk stång.

Först med hänvisning till fig 6 är en vätskeförde- larmodul eller pistol 612 monterad vid en vätske- och luftdistributionsfördelare 614 medelst fästdon 616. Av tydlighetsskäl har luft- och vätskedistributionsblock eliminerats från denna figur. Fördelaren 614 innefattar ett huvudsakligt vätskeinlopp 618 som kommunicerar med utloppet hos en pump 620 och en distributionspassage 622.

Distributionspassagen 622 leder till växelpump 624, som visas schematiskt, och ett utlopp hos växelpumpen 624 kommunicerar med ett modulinlopp 618 i fördelaren 614.

Fördelaren 614 innefattar ett huvudluftinlopp 626 anslu- tet till en distributionspassage 628. Luftinloppet 626 är anslutet till en trycksatt luftkälla 630 via en elekt- aagnø 10 15 20 25 30 35 525 752 18 riskt manövrerad solenoid 632. Fördelarmodulen 612 inne- fattar allmänt en modulkropp 634, som innefattar en hu- vudpassage 636, ett vätskeinlopp 638 och ett vätskeutlopp 640. Ett ventilskaft 642 är monterat för växelvis rörelse och innefattar en övre ände 644 och en nedre ände 646 som slutar med ett kulformigt eller rundat ventilelement 648.

Det inses att detta ventilelement kan anta många former, innefattande en mer avsmalnande eller nàllik form.

Under drift matas en utsignalsvågform pá utgång 128 i fig 4 till en spole 660 hos solenoidventilen 632. Akti- vering av spolen 660 bringar solenoidventilen 632 att öppnas, vilket tar trycksatt luft från källan 630 genom passagerna 626, 628. Den trycksatta luften intränger i luftkammaren 662 och förflyttar pistongenheten 664 uppåt, såsom visas i fig 6, mot kraften av en fjäder 666. Upp- lyftandet av pistongenheten 664 lyfter första ventil- elementet 648 från ett första ventilsäte 670 och bringar ett andra ventilelement 672 i kontakt med ett andra ven- tilsäte 674. Vätskeadhesivet som matas till inloppspassa- gen 676 av växelpumpen 624 kan således inte längre passe- ra förbi det andra ventilelementet 672 och andra ventil- sätet 674. I stället passerar vätskeadhesivet förbi det första ventilelementet 648 och första ventilsätet 670 in i vätskeutloppet 640 och lämnar fördelarmodulen 612 vid ett vätskeutlopp eller öppning 678. Signalen på utgången 128 i fig 4 har en topp- och hållvàgform såsom tidigare beskrivits. Vid slutet av vågformens på-tid eller hålldel deaktiveras spolen 660 och solenoidventilen 632 stängs, vilket avbryter tillflödet av trycksatt luft in i modulen 612. När solenoidventilen 632 stänger, förflyttas tryck- satt luft i passagen 626 till atmosfären och returfjädern 666 förflyttar pistongenheten 664 och ventilskaftet 642 neråt. Kulan 648 trycks mot sätet 670, vilket avslutar flödet av adhesiv från utloppet 678.

Spolen 660 hos solenoiden 632 har väsentligen samma driftskarakteristik som kurvan 170 i fig 5. Utföringsfor- merna i fig 3 och 4 kan därför användas för att driva n u-va u vi 525 752 " 19 spolen 660 i solenoiden 632, och toppströmmens varaktig- het kommer att förändras pà det sätt som tidigare beskri- vits när kraftkällor med olika spänningar används.

Uppfinningen i dess bredaste aspekter är därför inte begränsad till den specifika detalj som visas och be- skrivs. Avvikelser kan därför göras fràn de häri beskriv- na detaljerna utan att göra avsteg från tanken och om- fattningen av bifogade patentkrav.

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 r m w w m :o 20 PATENTKRAV

1. l. Fluidfördelare för fördelning av en fluid på ett substrat innefattande: en fördelarventil som är rörlig mellan öppna och stängda lägen för att styra ett flöde av fluid från nämn- da fluidfördelare; en solenoid vars funktion är att bringa nämnda för- delarventil att flyttas mellan de öppna och stängda läge- na; en kraftkälla med en utspänning; och en drivkrets som är elektriskt ansluten till nämnda och som tillhandahåller en utsignal till nämnda solenoid, vilken har en initial solenoid och nämnda kraftkälla, toppström med variabel varaktighet följt av en hàllström för att mata nämnda solenoid, varvid nämnda initiala toppström har en varaktighet som bestäms som en funktion av kraftkällans utspänning. _

2. Fluidfördelare enligt krav 1, varvid nämnda initiala toppström automatiskt varierar som funktion av kraftkällans utspänning.

3. Fluidfördelare enligt krav 2, varvid nämnda initiala toppström automatiskt varierar som en invers funktion av storleken hos kraftkällans utspänning.

4. Fluidfördelare enligt något av föregående krav, vilken är pneumatiskt manövrerad och vidare innefattar: en pistongenhet som är operativt ansluten till nämn- da fördelarventil och kapabel att förflytta nämnda förde- larventil mellan de öppna och stängda lägena; och en källa med trycksatt luft; varvid nämnda solenoid ingår i en solenoidventil som är fluidmässigt ansluten mellan nämnda trycksatta luft- källa och nämnda pistongenhet.

5. Fluidfördelare enligt något av föregående krav, varvid nämnda solenoid har en spole i elektrisk kom- munikation med ett ankare som är rörligt genom aktivering av spolen; 10 15 20 25 30 35 m N o: \J 6. Nå 21 varvid nämnda kraftkälla har en spänning ansluten till spolen, varvid tiden som erfordras för att förflytta nämnda ankare mellan nämnda två lägen varierar med ett första ickelinjärt förhållande som funktion av föränd- ringar hos kraftkällans spänning; och varvid nämnda drivkrets är anordnad att variera var- aktigheten hos nämnda initiala toppström med ett andra ickelinjärt förhållande som funktion av förändringar av kraftkällans spänning, vilka första och andra ickelinjära förhållanden är allmänt lika.

6. Fluidfördelare enligt krav 5, varvid nämnda driv- krets innefattar organ som är justerbara för att göra det andra ickelinjära förhållandet väsentligen identiskt med det första ickelinjära förhållandet.

7. Fluidfördelare enligt nàgot av föregående krav, varvid drivkretsen vidare innefattar: en toppströmsvaraktighetsstyrning ansluten till nämnda kraftkälla och som genererar en signal som varie- rar som funktion av kraftkällans spänning, en pulsbreddsmodulator-(”PWM”)-styrenhet ansluten till nämnda toppströmsvaraktighetstyrning, en PWM ansluten till nämnda PWM-styrenhet och som genererar en PWM-signal med en toppström med en varaktig- het som varierar som funktion av kraftkällans spänning, och en strömställare ansluten till nämnda kraftkälla och som reagerar pà PWM-signalen för att generera en utsignal till solenoiden, vilken har en toppström med en varaktig- het som varierar som funktion av spänningen hos kraftkäl- lan.

8. Drivkrets för en elektriskt manövrerad fluidför-I delare som fördelar en fluid pá ett substrat, vilken flu- idfördelare har en fördelarventil som är rörlig mellan öppna och stängda lägen för att styra ett flöde av fluiden från fluidfördelaren och en solenoid som är ope- rativt förbunden med nämnda fördelarventil och kapabel 10 15 20 25 30 35 22 att förflytta nämnda fördelarventil mellan de öppna och stängda lägena, vilken drivkrets innefattar: en kraftkälla med spänning; en styrkrets som är ansluten till nämnda kraftkälla och som levererar en drivsignal som funktion av kraftkäl- lans spänning, och en effektkopplare som är ansluten till nämnda kraft- källa och som genererar en initial toppström med en vari- abel varaktighet följd av en hàllström för att mata nämn- da solenoid, varvid nämnda initiala toppström har en var- aktighet som bestäms som en funktion av nämnda kraftkäl- las spänning.

9. Drivkrets enligt krav 8, varvid nämnda styrkrets genererar den initiala toppströmmen med en varaktighet som varierar som en invers funktion av kraftkällans spän- ning.

10. Drivkrets enligt krav 8, varvid nämnda styrkrets genererar hàllströmmen som funktion av en àterkopplings- signal som representerar hàllströmmen som matas till nämnda solenoid.

11. Drivkrets enligt krav 10, varvid nämnda styr- krets vidare innefattar: en srömsensor som genererar en återkopplinssignal som representerar strömmen som matas till nämnda sole- noid, och en komparator som till nämnda styrkrets matar en felsignal, vilken representerar en skillnad mellan väg- formssignalen och den àterkopplade signalen, vilken fel- signal bringar effektkopplaren att arbeta pà ett sätt som driver felsignalen mot noll.

12. Drivkrets enligt krav 8, varvid nämnda styrkrets vidare innefattar en toppströmsvaraktighetsstyrning, vil- ken genererar en vágströmssignal som har en varaktighet som varierar som funktion av kraftkällans spänning.

13. Drivkrets enligt krav 8, varvid nämnda kraftkäl- la är en reglerad kraftkälla. 10 15 20 25 30 35 23

14. Metod för manövrering av en fluidfördelare för fördelning en fluid pà ett substrat, vilken fluidfördela- re har en till en elektriskt manövrerad solenoid opera- tivt ansluten fördelarventil, vilken fördelarventil är rörlig mellan öppna och stängda lägen för att styra ett flöde av fluid från fluidfördelaren, vilken metod inne- fattar: att tillhandahålla en kraftkälla med en spänning; att generera en utsignal med en initial toppström med en variabel varaktighet som följs av en hàllström för att mata solenoiden, att generera den initiala toppströmmen med en varak- tighet som bestäms som en funktion av kraftkällans spän- ning; och att anbringa utsignalen till den elektriskt manövre- rade solenoiden, och därigenom automatiskt förändra funk- tionen hos fördelarventilen som funktion av kraftkällans spänning.

15. Metod enligt krav 14, vidare innefattande att generera den initiala toppströmmen med en varaktighet som varierar som invers funktion av kraftkällans spänning.

16. Metod enligt krav 14, att generera en àterkopplad signal som representerar vidare innefattande: strömmen i solenoiden; och att generera hàllströmmen som funktion av den àter- kopplade signalen.

17. Metod enligt krav 14, varvid nämnda solenoid har en spole i elektromagnetisk kommunikation med ett ankare som är rörligt genom aktivering av spolen, varvid tiden som erfordras för att förflytta ankaret mellan de öppna och stängda lägena varierar med ett första ickelinjärt förhållande som funktion av förändringar hos kraftkällans spänning, och varvid metoden vidare innefattar att variera nämnda varaktighet med ett andra ickelinjärt för- hållande som funktion av förändringar hos kraftkällans spänning, vilka första och andra ickelinjära förhållanden är allmänt lika. 10 15 523 '.7 24 x

18. Metod enligt krav 17, vidare innefattande att anpassa det andra ickelinjära förhàllandet för att vä- sentligen vara identiskt med det första ickelinjära förhållandet.

19. Metod enligt något av krav 14 - 18, fattande: vidare inne- att generera en första utsignal med en tidsvariabel komponent som bestäms som en funktion av en första nomi- nell spänning hos en första kraftkälla; att anbringa den första utsignalen till solenoiden; att generera en andra utsignal med en tidsvariabel komponent som bestäms som en funktion av en andra nomi- nell spänning hos en andra kraftkälla; och att anbringa den andra utsignalen till solenoiden. o n n u ' ' 'Q . . u . u en n 1 o 0 ' . . Ä' Q . n ° A , . n . . n g- -H ,,,.,.. un» n . n 1 _»