WO2016153171A1 - 디스펜싱 펌프 - Google Patents

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WO2016153171A1
WO2016153171A1 PCT/KR2016/001327 KR2016001327W WO2016153171A1 WO 2016153171 A1 WO2016153171 A1 WO 2016153171A1 KR 2016001327 W KR2016001327 W KR 2016001327W WO 2016153171 A1 WO2016153171 A1 WO 2016153171A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
flow path
guide rod
reservoir
rod
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍승민
이한성
이용훈
이호정
Original Assignee
주식회사 프로텍
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical

Definitions

  • the present invention relates to a dispensing pump, and more particularly, to a dispensing pump capable of dispensing a solution such as a liquid synthetic resin at high speed for use in an electronic production process.
  • Dispensers that supply a fixed amount of solution in the form of water, oil, resin, etc. are used in various fields such as semiconductor processing and medical fields.
  • a lot of dispensers are used in the underfill process, and a lot of dispensers are also used to fill the inside of the semiconductor device package with a resin.
  • a dispenser is used in the process of applying a fluorescent solution mixed with a fluorescent material and a resin to the LED chip.
  • a pump for supplying a solution and dispensing the quantitatively in the correct position is used as a key device.
  • Korean Patent Publication No. 101067 (June 13, 2011) discloses a pump for dispensing a resin by elevating a valve by an interaction between a rotating cam and a cam follower.
  • Korean Patent Publication No. 1100828 (2012. 01. 02.) discloses a pump for dispensing a solution by elevating a piston by elevating means including a motor, an LM guide, and a guide block.
  • Korean Patent Publication No. 1301107 discloses a piezoelectric pump using a piezoelectric element as an operating member.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a dispensing pump having a new structure with a simple structure, a compact structure, and an improved operation efficiency compared with the related art.
  • the valve body having a reservoir for storing the solution, an inlet for the solution is introduced into the reservoir, and a nozzle for discharging the solution of the reservoir;
  • a valve rod installed to be capable of moving forward and backward with respect to the storage portion of the valve body with a portion of the storage portion of the valve body received;
  • a guide rod which is disposed in parallel with the valve rod and fixed to the pump body, a movable member coupled to the valve rod and installed to move along the guide rod, and fixed to the movable member to the guide rod.
  • a linear driver having an operating member for moving the movable member along the guide rod by a force pushing the movable member.
  • the dispensing pump according to the present invention has a structure in which a linear driver moving a valve rod moves a moving member having a valve rod coupled along a linear guide rod to advance and retract the valve rod. Due to this structure, the present invention has a compact and simple structure. In addition, the present invention has a structure in which the valve rod and the position detector are easily installed. The present invention can more accurately detect the displacement of the valve rod and precisely feedback control the operation of the linear actuator with the detected displacement of the valve rod to dispense the solution in an accurate and constant amount.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the main configuration of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing the main configuration of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention by removing the cover.
  • Figure 4 is a perspective view schematically showing a piezoelectric part of the operation member provided in the linear driver of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded view showing some components of a dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows the solution supply process of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a solution dispensing process of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a dispensing pump according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a partial configuration of a dispensing pump according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a dispensing pump according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the main configuration of the dispensing pump according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention Main view of the dispensing pump according to the perspective view showing by removing the cover.
  • the dispensing pump 100 includes a pump body 101, a valve body 110, a valve rod 118, and a linear driver 120. ), A position detector 145, a flow path switching valve 150, a valve driver 156, and a controller 165.
  • the dispensing pump 100 according to the present exemplary embodiment may be used in various solution dispensing processes, such as an underfill process, a process of filling a semiconductor package with resin, and a process of applying a fluorescent solution to an LED chip.
  • the pump body 101 includes a housing 102 and a cover 103.
  • the housing 102 is provided with a space in which various components are installed.
  • the cover 103 is detachably coupled to the housing 102 to seal the interior space of the housing 102.
  • On the lower side of the pump body 101 a pair of support walls 104 are provided to face each other, and an insertion groove 105 in which the valve body 110 is inserted is provided between the pair of support walls 104. .
  • the valve body 110 is inserted into the insertion groove 105 and detachably coupled to the pump body 101.
  • the valve body 110 includes a reservoir 111, an inlet 112, a nozzle 113, and a valve chamber 114.
  • the storage 111 and the inlet 112 are disposed to be spaced apart in the left and right directions inside the valve body 110.
  • the storage 111 and the nozzle 113 are disposed to be spaced apart in the vertical direction in the valve body 110.
  • the valve chamber 114 is provided to extend in the left and right direction between the storage 111 and the nozzle 113.
  • a nozzle connection path 115 for connecting the storage 111 and the nozzle 113 is provided between the storage 111 and the nozzle 113.
  • the reservoir 111 and the inlet 112 are connected to each other through the valve chamber 114.
  • the valve chamber 114 is opened to one side of the valve body 110 so that the flow path switching valve 150 can be inserted from the outside.
  • the inlet 112 of the valve body 110 is detachably coupled to the syringe 10 storing the solution S. When the syringe 10 is coupled to the inlet 112, the solution S stored in the syringe 10 may be supplied to the inlet 112.
  • the valve body 110 is detachably coupled to the pump body 101.
  • the upper side of the valve body 110 is provided with a pair of locking projections 116 protrude in opposite directions.
  • the locking jaws 116 extend to the top of each of the supporting walls 104 provided in the pump body 101.
  • the valve body 110 inserted into the insertion groove 105 of the pump body 101 has a valve rod 118 coupled thereto and coupled to the linear driver 120, and a flow path switching valve 150 coupled thereto has a valve.
  • the valve body 110 may be firmly fixed to the pump body 101 through a fixing mechanism such as a bolt.
  • the valve rod 118 is installed to be capable of moving forward and backward with a portion housed in the storage 111 of the valve body 110.
  • the valve rod 118 is coupled to the moving member 126 of the linear driver 120 and moves up and down in the storage 111 of the valve body 110 as the moving member 126 moves.
  • the valve rod 118 may be fixed to the movable member 126 by a screw 141 after the upper end thereof is inserted into the coupling hole 140 provided in the movable member 126.
  • the valve rod 118 may be coupled to the moving member 126 through various other methods.
  • the linear driver 120 includes a guide rod 121, a moving member 126, and a pair of operating members 128 and 129.
  • the guide rod 121 is disposed in parallel with the forward and backward movement direction of the valve rod 118 and is fixed to the pump body 101.
  • the guide rod 121 includes a rod body 122 and a friction member 123 disposed on both outer surfaces of the rod body 122, respectively.
  • the friction member 123 is for increasing the friction force between the friction protrusion 131 of the linear driver 120 in contact with the guide rod 121 and the guide rod 121.
  • the friction member 123 may be made of various materials that can increase the friction between them when contacting the friction protrusion 131, such as ceramic.
  • Both ends of the rod body 122 are provided with extension portions 124 extending in the longitudinal direction, respectively. These extensions 124 are fixed to a pair of rod fixing members 125 fixedly installed on the pump body 101, respectively.
  • the moving member 126 is coupled to slide on the guide rod 121 and moves along the guide rod 121.
  • the pump body 101 is provided with a guide rail 127 for guiding the movement of the movable member 126.
  • the guide rail 127 is disposed in parallel with the guide rod 121. The moving member 126 is guided by the guide rail 127 to be stably moved along the guide rod 121.
  • the pair of operating members 128 and 129 are fixedly installed to the moving member 126.
  • the operating members 128 and 129 move the movable member 126 along the guide rod 121 by a force pushing the movable member 126 against the guide rod 121.
  • These pairs of actuating members 128 and 129 are arranged to face each other with a guide rod 121 interposed therebetween.
  • the operation members 128 and 129 use piezoelectric elements, and their structures are the same.
  • the operation members 128 and 129 each have a piezoelectric part 130 deformed while being resonated by an applied voltage and a guide rod 121 on one side of the piezoelectric part 130. It includes a wedge-shaped friction projection 131 protruding toward. The friction protrusion 131 is in contact with the friction member 123 of the guide rod 121 is pressed in the direction of pushing the guide rod 121.
  • the piezoelectric part 130 includes a plurality of piezoelectric layers 132, a plurality of reference electrodes 133, and a plurality of application electrodes 134.
  • the plurality of piezoelectric layers 132 are formed of a piezoelectric material and polarized in the thickness direction to be stacked.
  • the plurality of reference electrodes 133 and the plurality of application electrodes 134 are alternately disposed between the piezoelectric layers 132.
  • the piezoelectric part 130 is stacked in the same order as the piezoelectric layer 132, the reference electrode 133, the piezoelectric layer 132, the applying electrode 134, and the piezoelectric layer 132.
  • the applying electrode 134 includes a first electrode 135 and a second electrode 136.
  • the first electrode 135 and the second electrode 136 are formed on the same surface of the piezoelectric layer 132, respectively.
  • the first electrode 135 and the second electrode 136 are provided to bisect the area of the piezoelectric layer 132 so as to be insulated from each other.
  • first electrode 135 and the second electrode 136 are disposed to be spaced apart from each other on the left and right sides of the dividing line 137 in the center of the piezoelectric layer 132.
  • the plurality of first electrodes 135 and the plurality of second electrodes 136 disposed between the piezoelectric layers 132 are electrically connected to the same polarity electrodes through the conductive lines 138 and 139.
  • the reference electrode 133 is grounded and a high frequency voltage having different potentials is applied to the first electrode 135 and the second electrode 136, respectively.
  • These operating members 128 and 129 are deformed by piezoelectric characteristics according to a change in the potential difference between the high frequency voltages applied to the first electrode 135 and the second electrode 136. At this time, the deformation of the operation members 128 and 129 according to the change in the potential difference between the first electrode 135 and the second electrode 136 is made non-linear. That is, the deformation behavior of the actuating members 128 and 129 is asymmetrical while the potential difference between the first electrode 135 and the second electrode 136 changes from a positive value to a negative value.
  • the piezoelectric part 130 When a voltage is applied to each of the operating members 128 and 129, the piezoelectric part 130 is deformed into an asymmetric wave shape, and the friction protrusion 131 in the middle of the piezoelectric part 130 moves the guide rod 121. It is pushed in an oblique direction (eg about 135 degrees with respect to the surface of the guide rod). At this time, the movable member 126 is moved along the guide rod 121 by the force that the friction protrusion 131 pushes the movable member 126 against the guide rod 121.
  • the dynamic characteristics of the piezoelectric part 130 may be variously changed by adjusting the applied pulse voltage.
  • the movable member 126 when the friction protrusion 131 of one operating member 128 pushes the guide rod 121 in the A direction, the movable member 126 has the friction protrusion 131 as the guide rod. It moves in the direction which lowers the valve rod 118 by the force which pushes the moving member 126 with respect to 121 (121).
  • the friction protrusion 131 of the other operating member 129 pushes the guide rod 121 in the B direction
  • the moving member 126 moves in the direction of raising the valve rod 118.
  • a pair of actuating members 128 and 129 may operate simultaneously to move the movable member 126 in the same direction.
  • one actuating member 128 operates to move the movable member 126 only in one direction (e.g., a rising direction), and the other actuating member 129 moves the movable member 126 to another direction (e.g., It can also be operated only in the downward direction.
  • the operation of this linear driver 120 is controlled by the controller 165.
  • the controller 165 may control the dynamic characteristics of the valve rod 118 by applying a voltage having various types of pulse waveforms to the operating members 128 and 129 of the linear driver 120 over time. have.
  • the controller 165 may control the operating members 128 and 129 such that the valve rod 118 linearly dispenses the solution S stored in the reservoir 111.
  • the operation members 128 and 129 pitch transfer the moving member 126 at regular intervals.
  • the valve rod 118 is pitch-feeded once so that the dispensing amount of the solution S is dispensed through the nozzle 113.
  • the one-time pitch feeding distance of the moving member 126 may be variously set according to the kind or viscosity of the solution S.
  • the number of times the operating members 128 and 129 push the guide rod 121 per pitch transfer distance of the moving member 126 may also be variously set.
  • the controller 165 discharges droplets of the solution S through the nozzle 113 while the valve rod 118 moves up and down at a high speed with respect to the reservoir 111 (so-called jetting).
  • the operating members 128 and 129 may be controlled to be dispensed with At this time, the operation members 128 and 129 move the moving member 126 at high speed.
  • the reciprocating distance of the moving member 126 may be variously set according to the type or viscosity of the solution (S).
  • the number of times the operating members 128 and 129 push the guide rod 121 when the moving member 126 is reciprocated once may be variously set.
  • the linear driver 120 operates the valve rod 118 with piezoelectric actuating members 128 and 129 capable of high speed and precise control.
  • the mechanical operating characteristics of the operating members 128 and 129 can be accurately controlled by an electrical method using control parameters such as the magnitude of the applied voltage, the alternating frequency of the voltage, and the amount of change over time. Therefore, the solution S can be dispensed more quickly, and the dispensing amount of the solution S can also be accurately controlled.
  • improved control over the operation of the valve rod 118 allows for easy and accurate control of the dispensing properties of the solution S dispensed as a result.
  • the linear driver of the present invention may have a variety of different structures. That is, in the linear actuator of the present invention, a movable member having a valve rod coupled to a guide rod disposed side by side with the valve rod is movably coupled, and an actuating member installed on the movable member pushes the movable member against the guide rod. It can be changed to various other structures for moving the moving member along the guide rod.
  • the position detector 145 is installed inside the pump body 101 to detect the displacement of the valve rod 118.
  • the position detector 145 includes a permanent magnet 146 and a magnetic sensor 147.
  • the permanent magnet 146 is coupled to the bracket 142 provided on the outer surface of the movable member 126 of the linear driver 120 to move together with the movable member 126.
  • the magnetic sensor 147 is fixedly installed at one side of the pump body 101 to face the permanent magnet 146.
  • the magnetic sensor 147 detects a change in magnetism generated from the permanent magnet 146. Since the displacement of the permanent magnet 146 and the displacement of the valve rod 118 are the same, the displacement of the valve rod 118 may be detected through the magnetic change of the permanent magnet 146.
  • the position detector 145 transmits the detection signal to the controller 165.
  • the controller 165 may precisely adjust the movement of the valve rod 118 by feedback controlling the operating members 128 and 129 using the detection signal of the position detector 145. Therefore, it is possible to accurately dispense the solution S to the set initial value.
  • valve rod 118 when the valve body 110 is removed from the pump body 101 and then reassembled, the valve body 110 is replaced with another, or the valve rod 118 is replaced with another. This may be different from the initial setting value may cause a problem that the amount of the solution (S) dispensing changes. However, if the displacement displacement of the valve rod 118 due to the operation of the operating members 128 and 129 is directly detected by the position detector 145, the supply voltage to the operating members 128 and 129 may be adjusted. Through the method it is possible to quickly and easily adjust the solution S dispensing amount to the initial setting value.
  • the flow path switching valve 150 is installed in the valve body 110 to switch the flow path in which the solution (S) inside the valve body 110 flows.
  • the flow path switching valve 150 is coupled to the valve body 110 to move horizontally in the valve chamber 114 formed in the left and right directions inside the valve body 110.
  • the flow path switching valve 150 has an inflow flow path 151 and an outflow flow path 152.
  • the inflow passage 151 is formed in the left and right directions in the flow path switching valve 150 to connect the storage 111 and the inflow 112.
  • the outlet flow path 152 is formed in the vertical direction in the flow path switching valve 150 to connect the storage 111 and the nozzle connection path 115.
  • the solution S of the inlet 112 may be introduced into the reservoir 111. have. At this time, the path through which the solution S flows between the reservoir 111 and the nozzle 113 is blocked by the flow path switching valve 150.
  • the valve body 110 moves in a different direction so that the outlet flow path 152 connects the reservoir 111 and the nozzle 113, the solution S of the reservoir 111 is dispensed through the nozzle 113. Can be. At this time, the path through which the solution S flows between the storage 111 and the inlet 112 is blocked by the flow path switching valve 150.
  • a first coupling part 153 is provided at an end of the flow path switching valve 150 which is disposed outside the valve body 110.
  • the first coupling part 153 is provided with a coupling groove 154.
  • the flow path switching valve 150 is detachably coupled to the valve driver 156 through the first coupling part 153.
  • the valve driver 156 horizontally moves the flow path switching valve 150 in the valve chamber 114.
  • the valve driver 156 includes a driver body 157 fixedly installed inside the pump body 101, and a retraction member 158 that retreats from the driver body 157.
  • the retraction member 158 has a second coupling portion 159.
  • the second coupling part 159 is provided with a coupling protrusion 160.
  • the flow path switching valve 150 and the valve driver eg, the coupling protrusion 160 of the second coupling part 159 is inserted into the coupling groove 154 provided in the first coupling part 153 of the flow path switching valve 150).
  • the retraction member 158 of 156 is detachably coupled.
  • the first coupling part 153 of the flow path switching valve 150 is coupled to the second coupling part 159 of the retraction member 158 through a connection hole 106 provided in the pump body 101.
  • the removable coupling structure of the flow path switching valve 150 and the retraction member 158 is not limited to the illustrated and can be variously changed.
  • the valve driver 156 may be modified to various other structures capable of moving the flow path switching valve 150 in the valve chamber 114 of the valve body 110.
  • FIG. 6 illustrates a process of supplying a solution S to the storage 111 inside the valve body 110.
  • the valve driver 156 moves the flow path switching valve 150 to move the inflow flow path 151 of the flow path switching valve 150 into the inlet of the valve body 110.
  • the storage unit 111 In the state in which the inflow part 112 and the storage part 111 are connected to the inflow flow path 151 of the flow path switching valve 150, the operation members 128 and 129 of the linear driver 120 operate to move the moving member ( Raising 126 raises the valve rod 118 inserted into the reservoir 111. At this time, the pressure of the storage 111 is lowered so that the solution S of the syringe 10 flows into the storage 111 through the inlet 112 and the inflow passage 151.
  • the position detector 145 detects the displacement of the valve rod 118 and sends the detected signal to the controller 165.
  • Send to The controller 165 receives the detection signal from the position detector 145 and feedback-controls the operating members 128 and 129 to accurately raise the valve rod 118 to a set height.
  • the reservoir 111 is filled with the solution S up to a set height.
  • the valve driver 156 moves the flow path switching valve 150 to store the outlet flow path 152 of the flow path switching valve 150. It is arrange
  • the storage 111 and the nozzle 113 is connected through the outlet flow path 152 and the nozzle connection path 115 of the flow path switching valve 150, between the inlet 112 and the storage 111 The flow path is blocked.
  • the operation members 128 and 129 of the linear driver 120 operate to pitch feed the moving member 126 downward.
  • the valve rod 118 pressurizes the solution S of the storage 111 downward to dispense the solution S in a linear manner through the nozzle 113.
  • the position detector 145 detects the displacement of the valve rod 118 and transmits the detection signal to the controller 165.
  • the controller 165 precisely feedback-controls the operating members 128 and 129 so that the valve rod 118 can accurately dispense the solution S through the nozzle 113 by a predetermined dispensing amount.
  • the controller 165 may control the dispensing amount of the solution S in various ways by controlling the operating members 128 and 129 according to the type or viscosity of the solution S and the like.
  • the dispensing pump 100 can accurately control the mechanical operating characteristics of the piezoelectric linear driver 120 moving the valve rod 118 by an electrical method. Therefore, the solution S can be dispensed more quickly, and the dispensing amount of the solution S can also be accurately controlled.
  • the dispensing pump 100 has a linear driver 120 for moving the valve rod 118, and a moving member 126 to which the valve rod 118 is coupled is straight along the linear guide rod 121.
  • the dispensing pump 100 is different from the conventional dispensing pump, such as an auger type, in which a valve rod is coupled to an advancing part which is fixed to an operation member and moves forward and backward with respect to the operation member.
  • the valve rod 118 is coupled to the movable member 126 provided with the 129, and the movable member 126 moves along the guide rod 121. Therefore, it is easy to install the valve rod 118 and the position detector 145, and the displacement of the valve rod 118 can be detected more accurately. And by accurately detecting the displacement of the valve rod 118, it is possible to precisely feedback control the operation of the valve rod 118, it is possible to dispense the solution in the correct amount.
  • the position detector 145 can quickly and easily displace the displacement of the valve rod 118.
  • the amount of solution dispensed can be kept constant.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing a dispensing pump 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the dispensing pump 200 shown in FIG. 8 has the valve body 210 and the valve rod 218 replaced with one another in comparison with the above-described dispensing pump 100.
  • the remaining components such as the pump body 101, the linear driver 120, and the position detector 145 are the same as described above.
  • the valve body 210 has a reservoir 211, an inlet 212, and a nozzle 213 and is detachably coupled to the pump body 101.
  • the syringe 10 is coupled to the inlet 212, and the solution S stored in the syringe 10 is supplied to the storage 211 through the inlet 212.
  • the valve rod 218 is coupled to the moving member 126 of the linear driver 120 to move up and down in the storage portion 211 of the valve body 210 by the moving member 126.
  • the valve rod 218 rises and descends toward the nozzle 213, the solution S inside the reservoir 211 is pressed toward the nozzle 213 and dispensed to the outside through the nozzle 213.
  • the valve rod 218 is moved by the linear driver 120.
  • the actuating members 128 and 129 of the linear driver 120 slide the movable member 126 along the guide rod 121 by a force that pushes the movable member 126 against the guide rod 121.
  • the rod 218 is raised and lowered.
  • the valve rod 218 is lowered, the solution S of the reservoir 211 is pressed downward to dispense through the nozzle 213.
  • the dispensing pump 200 dispenses the solution S stored in the storage 211 by jetting. That is, the controller 165 controls the operating members 128 and 129 to allow the operating members 128 and 129 to reciprocate the moving member 126 at high speed. As a result, the valve rod 218 may dispense the solution S of the storage unit 211 in the form of droplets several times to dispense the object by a predetermined dispensing amount.
  • valve body 210 is detachably coupled to the pump body 101, but the valve body may be fixedly installed on the pump body.
  • the drawing shows that the linear driver 120 includes a pair of operating members 128 and 129 which are installed to face each other with the guide rod 121 interposed therebetween, but the linear driver includes at least one operating member. It can be changed to another structure.
  • valve driver 156 for moving the flow path switching valve 150 is installed in the pump body 101, the valve driver may be installed in the valve body.
  • the flow path switching valve 150 is shown to be horizontally transported in the valve chamber 114 formed in the left and right directions on the valve body 210, the structure or installation structure of the flow path switching valve may be variously changed. That is, the inflow flow path and the outflow flow path provided in the flow path switching valve may have various other structures, and the flow path switching valve may switch the flow path inside the valve body through other movements such as rotation in addition to the horizontal transfer inside the valve body.
  • the valve driver may also have an appropriate structure according to the movement type of the flow path switching valve.
  • the permanent magnet 146 of the position detector 145 is coupled to the moving member 126 and the magnetic sensor 147 is fixed to the pump body 101
  • their installation positions may be interchanged. have. That is, the permanent magnet is fixed to the pump body 101, the magnetic sensor may be coupled to the moving member 126.
  • the position detector may also use a variety of other structures, contact or contactless. For example, as in the embodiment shown in Fig. 9, an optical sensor type position detector 245 may be used.
  • the position detector 245 shown in FIG. 9 includes a reflecting member 246 and an optical sensor 247.
  • the reflective member 246 is fixed to the pump body 101, and the optical sensor 247 is coupled to the moving member 126 of the linear driver 120.
  • the reflecting member 246 is configured to have a different reflectance depending on the height.
  • the optical sensor 247 irradiates light toward the reflective member 246 and receives the light reflected from the reflective member 246.
  • the optical sensor 247 moves with the moving member 126 to irradiate the reflective member 246 with light and detect the intensity of the reflected light. Since the reflecting member 246 has a different reflectance according to the height, the intensity of light received by the light sensor 247 is different depending on the position of the light sensor 247. Accordingly, the photosensor 247 may detect the displacement of the valve rod 118 coupled to the moving member 126 from the change in the intensity of light reflected by the reflective member 246.

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Abstract

본 발명은 전자제품 생산 공정 등에 사용되어 액상의 합성수지와 같은 용액을 고속으로 디스펜싱할 수 있는 디스펜싱 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 의한 디스펜싱 펌프는, 용액이 저장되는 저장부와 저장부로 용액이 유입되는 유입부 및 저장부의 용액이 배출되는 노즐을 구비하는 밸브 몸체와, 밸브 몸체를 지지하는 펌프 몸체와, 밸브 몸체의 저장부에 일부분이 수용된 상태로 밸브 몸체의 저장부에 대해 진퇴 운동 가능하도록 설치되는 밸브 로드와, 리니어 구동기를 포함한다. 리니어 구동기는, 밸브 로드와 나란하게 배치되어 펌프 몸체에 고정되는 가이드 로드와, 밸브 로드와 결합되고 가이드 로드를 따라 이동하도록 설치되는 이동부재와, 이동부재에 고정되고 가이드 로드에 대해 이동부재를 밀어내는 힘에 의해 이동부재를 가이드 로드를 따라 이동시키는 작동부재를 구비한다.

Description

디스펜싱 펌프
본 발명은 디스펜싱 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자제품 생산 공정 등에 사용되어 액상의 합성수지와 같은 용액을 고속으로 디스펜싱할 수 있는 디스펜싱 펌프에 관한 것이다.
물, 기름, 레진 등의 용액 상태의 용액을 일정한 양으로 공급하는 디스펜서는 반도체 공정, 의료 분야 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
특히 반도체 공정에는 언더필(underfill) 공정에 디스펜서가 많이 사용되며, 반도체 소자의 패키지 내부를 레진으로 채우는 용도로도 디스펜서가 많이 사용된다. LED 소자를 제조하는 공정에는 LED 소자에 형광물질과 레진이 혼합된 형광액을 LED 칩에 도포하는 공정에 디스펜서가 사용된다.
이와 같은 디스펜서에는 용액을 공급받아 정확한 위치에 정량을 디스펜싱하는 펌프가 핵심 장치로 사용된다.
현재 디스펜싱 펌프는 다양한 구동 방식을 이용하는 것이 개발된 바 있다. 예컨대, 등록특허공보 제1041067호(2011. 06. 13.)에는 회전캠과 캠팔로우의 상호작용에 의해 밸브를 승강시킴으로써 레진을 디스펜싱하는 펌프가 개시되어 있다. 그리고 등록특허공보 제1100828호(2012. 01. 02.)에는 모터와 LM 가이드 및 가이드 블록을 포함하는 승강 수단으로 피스톤을 승강시켜 용액을 디스펜싱하는 펌프가 개시되어 있다. 또한 등록특허공보 제1301107호(2013. 08. 27.)에는 압전 소자를 작동부재로 사용하는 압전 펌프가 개시되어 있다.
상술한 것과 같이, 현재 다양한 구조의 디스펜싱 펌프가 개발되었지만, 종래 기술의 단점을 보완하고 작동 효율을 향상시키는 등 구조 개선을 위한 다양한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 종래에 비해 구조가 단순하고 콤팩트하며 작동 효율이 향상된 새로운 구조의 디스펜싱 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 디스펜싱 펌프는, 용액이 저장되는 저장부와, 상기 저장부로 상기 용액이 유입되는 유입부와, 상기 저장부의 용액이 배출되는 노즐을 구비하는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체를 지지하는 펌프 몸체; 상기 밸브 몸체의 저장부에 일부분이 수용된 상태로 상기 밸브 몸체의 저장부에 대해 진퇴 운동 가능하도록 설치되는 밸브 로드; 및 상기 밸브 로드와 나란하게 배치되어 상기 펌프 몸체에 고정되는 가이드 로드와, 상기 밸브 로드와 결합되고 상기 가이드 로드를 따라 이동하도록 설치되는 이동부재와, 상기 이동부재에 고정되고 상기 가이드 로드에 대해 상기 이동부재를 밀어내는 힘에 의해 상기 이동부재를 상기 가이드 로드를 따라 이동시키는 작동부재를 구비하는 리니어 구동기;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 의한 디스펜싱 펌프는 밸브 로드를 움직이는 리니어 구동기가 밸브 로드가 결합된 이동부재를 직선형의 가이드 로드를 따라 움직여 밸브 로드를 진퇴시키는 구조를 취한다. 이와 같은 구조로 인해 본 발명은 콤팩트하고 단순한 구조를 가진다. 또한 본 발명은 밸브 로드와 위치 검출기의 설치가 용이한 구조로 되어 있다. 본 발명은 밸브 로드의 변위를 더욱 정확하게 검출할 수 있고, 검출된 밸브 로드의 변위로 리니어 구동기를 동작을 정밀하게 피드백 제어하여 용액을 정확하고 일정한 양으로 디스펜싱할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 주요 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 주요 구성을 커버를 제거하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 리니어 구동기에 구비되는 작동부재의 압전부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 일부 구성을 분해하여 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 용액 공급 과정을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 용액 디스펜싱 과정을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜싱 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 일부 구성을 나타낸 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 디스펜싱 펌프에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 주요 구성을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프의 주요 구성을 커버를 제거하여 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)는 펌프 몸체(101)와, 밸브 몸체(110)와, 밸브 로드(118)와, 리니어 구동기(120)와, 위치 검출기(145)와, 유로전환 밸브(150)와, 밸브 구동기(156)와, 제어기(165)를 포함한다. 이러한 본 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)는 언더필(underfill) 공정, 반도체 패키지 내부를 레진으로 채우는 공정, LED 칩에 형광액을 도포하는 공정 등 다양한 용액 디스펜싱 공정에 사용될 수 있다.
펌프 몸체(101)는 하우징(102)과 커버(103)를 포함한다. 하우징(102)의 내부에는 각종 구성 요소가 설치되는 공간이 마련된다. 커버(103)는 하우징(102)에 탈착식으로 결합되어 하우징(102)의 내부 공간을 밀폐한다. 펌프 몸체(101)의 하부 일측에는 한 쌍의 지지벽(104)이 마주하도록 구비되고, 이들 한 쌍의 지지벽(104) 사이에 밸브 몸체(110)가 삽입되는 삽입홈(105)이 마련된다. 밸브 몸체(110)는 이 삽입홈(105)에 삽입되어 펌프 몸체(101)에 분리 가능하게 결합된다.
밸브 몸체(110)는 저장부(111)와, 유입부(112)와, 노즐(113)과, 밸브 챔버(114)를 구비한다. 저장부(111)와 유입부(112)는 밸브 몸체(110) 내부에 좌우 방향으로 이격되도록 배치된다. 저장부(111)와 노즐(113)은 밸브 몸체(110) 내부에 상하 방향으로 이격되도록 배치된다. 밸브 챔버(114)는 저장부(111)와 노즐(113) 사이에 좌우 방향으로 연장되도록 마련된다. 저장부(111)와 노즐(113) 사이에는 저장부(111)와 노즐(113)을 연결하기 위한 노즐 연결로(115)가 마련된다. 저장부(111)와 유입부(112)는 밸브 챔버(114)를 통해 서로 연결된다. 밸브 챔버(114)는 외부로부터 유로전환 밸브(150)가 삽입될 수 있도록 밸브 몸체(110)의 일측으로 개방된다. 밸브 몸체(110)의 유입부(112)에는 용액(S)을 저장한 시린지(10)가 분리 가능하게 결합된다. 시린지(10)가 유입부(112)에 결합되면 시린지(10)에 저장된 용액(S)이 유입부(112)로 공급될 수 있다.
밸브 몸체(110)는 펌프 몸체(101)에 탈착식으로 결합된다. 밸브 몸체(110)의 상측부에는 한 쌍의 걸림턱(116)이 서로 반대 방향으로 돌출되도록 구비된다. 밸브 몸체(110)가 펌프 몸체(101)의 삽입홈(105)에 삽입될 때 걸림턱들(116)이 펌프 몸체(101)에 구비된 지지벽들(104) 각각에 상단에 걸쳐진다. 이렇게 펌프 몸체(101)의 삽입홈(105)에 삽입되는 밸브 몸체(110)는 이에 결합되는 밸브 로드(118)가 리니어 구동기(120)에 결합되고, 이에 결합되는 유로전환 밸브(150)가 밸브 구동기(156)에 결합됨으로써 펌프 몸체(101)에 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다. 도면에 나타내지는 않았으나, 밸브 몸체(110)는 볼트와 같은 고정기구를 통해 펌프 몸체(101)에 단단히 고정될 수 있다.
밸브 로드(118)는 밸브 몸체(110)의 저장부(111)에 일부분이 수용된 상태로 진퇴 운동 가능하도록 설치된다. 밸브 로드(118)는 리니어 구동기(120)의 이동부재(126)에 결합되어 이동부재(126)가 움직임에 따라 밸브 몸체(110)의 저장부(111)에서 상하 진퇴 운동한다. 밸브 로드(118)가 상승하였다가 노즐(113) 쪽으로 하강할 때 저장부(111) 내부의 용액(S)이 노즐(113) 쪽으로 가압되어 노즐(113)을 통해 외부로 디스펜싱된다. 밸브 로드(118)는 그 상단부가 이동부재(126)에 마련된 결합구멍(140)에 삽입된 후, 나사(141)에 의해 이동부재(126)에 고정될 수 있다. 물론, 밸브 로드(118)는 다양한 다른 방법을 통해 이동부재(126)에 결합될 수 있다.
리니어 구동기(120)는 가이드 로드(121)와, 이동부재(126)과, 한 쌍의 작동부재(128)(129)를 포함한다. 가이드 로드(121)는 밸브 로드(118)의 진퇴 운동 방향과 나란하게 배치되어 펌프 몸체(101)에 고정된다. 가이드 로드(121)는 로드 몸체(122)와 로드 몸체(122)의 양쪽 외측면에 각각 배치되는 마찰부재(123)를 포함한다. 마찰부재(123)는 가이드 로드(121)에 접하는 리니어 구동기(120)의 마찰돌기(131)와 가이드 로드(121) 사이의 마찰력을 증가시키기 위한 것이다. 마찰부재(123)는 세라믹 등 마찰돌기(131)와 접할 때 이들 사이의 마찰력을 증가시킬 수 있는 다양한 소재로 이루어질 수 있다. 로드 몸체(122)의 양쪽 끝단에는 길이 방향으로 연장된 연장부(124)가 각각 구비된다. 이들 연장부(124)는 펌프 몸체(101)에 고정 설치된 한 쌍의 로드 고정부재(125)에 각각 고정된다.
이동부재(126)는 가이드 로드(121)에 슬라이딩되도록 결합되어 가이드 로드(121)를 따라 이동한다. 펌프 몸체(101)에는 이동부재(126)의 움직임을 가이드하는 가이드 레일(127)이 설치된다. 가이드 레일(127)은 가이드 로드(121)와 나란하게 배치된다. 이동부재(126)는 가이드 레일(127)에 의해 가이드되어 가이드 로드(121)를 따라 안정적으로 이동할 수 있다.
한 쌍의 작동부재(128)(129)는 이동부재(126)에 고정 설치된다. 작동부재들(128)(129)은 가이드 로드(121)에 대해 이동부재(126)를 밀어내는 힘에 의해 이동부재(126)를 가이드 로드(121)를 따라 이동시킨다. 이들 한 쌍의 작동부재(128)(129)는 이동부재(126)의 내측에 가이드 로드(121)를 사이에 두고 마주하도록 배치된다. 작동부재들(128)(129)은 압전체를 이용하는 것으로 이들의 구조는 동일하다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 작동부재들(128)(129)은 각각 인가 전압에 의해 공진하면서 변형되는 압전부(130)와, 압전부(130)의 일측면에 가이드 로드(121)를 향해 돌출되는 쐐기형의 마찰돌기(131)를 포함한다. 마찰돌기(131)는 가이드 로드(121)의 마찰부재(123)에 접하여 가이드 로드(121) 미는 방향으로 가압한다. 압전부(130)는 복수의 압전층(132)과, 복수의 기준 전극(133)과, 복수의 인가 전극(134)을 구비한다. 복수의 압전층(132)은 압전 재질로 형성되고 두께 방향으로 분극되어 적층된다. 복수의 기준 전극(133)과 복수의 인가 전극(134)은 압전층들(132)의 사이에 서로 교번하여 배치된다.
즉, 도 4에 나타낸 것과 같이, 압전부(130)는 압전층(132)-기준 전극(133)-압전층(132)-인가 전극(134)-압전층(132)과 같은 순서로 적층된 구조를 갖는다. 인가 전극(134)은 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)을 구비한다. 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)은 압전층(132)의 동일한 면에 각각 형성된다. 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)은 압전층(132)의 면적을 양분하여 양측에 서로 절연되도록 설치된다. 즉, 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)은 압전층(132) 중앙의 분할선(137) 좌우측에 각각 상호 이격되어 배치된다. 압전층들(132) 사이에 배치되는 복수의 제 1 전극(135)과 복수의 제 2 전극(136)은 도전성 라인(138)(139)을 통해 동일 극성 전극들끼리 전기적으로 연결된다. 기준 전극(133)은 접지되고 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)에는 각각 다른 전위를 갖는 고주파 전압이 인가된다.
이러한 작동부재들(128)(129)은 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136)에 인가되는 고주파 전압의 전위차의 변화에 따라 압전 특성에 의해 변형된다. 이때, 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136) 사이의 전위차의 변화에 따른 작동부재들(128)(129)의 변형은 비선형적으로 이루어진다. 즉, 제 1 전극(135)과 제 2 전극(136) 사이의 전위차가 양의 값에서 음의 값으로 변하는 동안의 작동부재들(128)(129)의 변형 거동은 비대칭적이다. 작동부재들(128)(129)에 각각 전압이 인가되면 압전부(130)가 비대칭적인 물결(wave) 모양으로 변형되면서 압전부(130) 중간의 마찰돌기(131)가 가이드 로드(121)를 경사 방향(예컨대, 가이드 로드의 표면에 대해 약 135도)으로 밀게 된다. 이때, 이동부재(126)는 마찰돌기(131)가 가이드 로드(121)에 대해 이동부재(126)를 밀어내는 힘에 의해 가이드 로드(121)를 따라 이동하게 된다. 압전부(130)의 동적 특성은 인가되는 펄스 전압의 조절을 통해 다양하게 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1에 나타낸 것과 같이, 하나의 작동부재(128)의 마찰돌기(131)가 가이드 로드(121)를 A방향으로 밀 때 이동부재(126)는 마찰돌기(131)가 가이드 로드(121)에 대해 이동부재(126)를 밀어내는 힘에 의해 밸브 로드(118)를 하강시키는 방향으로 움직인다. 반면, 다른 작동부재(129)의 마찰돌기(131)가 가이드 로드(121)를 B방향으로 밀면 이동부재(126)는 밸브 로드(118)를 상승시키는 방향으로 움직인다. 한 쌍의 작동부재(128)(129)가 이동부재(126)를 동일한 방향으로 움직이도록 동시에 작동할 수도 있다. 이와 달리, 하나의 작동부재(128)는 이동부재(126)를 한쪽 방향(예컨대, 상승 방향)으로만 움직이게 작동하고, 다른 하나의 작동부재(129)는 이동부재(126)를 다른 방향(예컨대, 하강 방향)으로만 움직이게 작동할 수도 있다.
이러한 리니어 구동기(120)의 동작은 제어기(165)에 의해 제어된다. 제어기(165)는 시간의 흐름에 따라 변하는 다양한 형태의 펄스 파형을 가진 전압을 리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)에 인가함으로써 밸브 로드(118)의 동적 특성을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어기(165)는 밸브 로드(118)가 저장부(111)에 저장된 용액(S)을 리니어 방식으로 디스펜싱하도록 작동부재들(128)(129)을 제어할 수 있다. 이때, 작동부재들(128)(129)은 이동부재(126)를 일정 간격으로 피치 이송시킨다. 리니어 방식의 용액(S) 디스펜싱은 밸브 로드(118)가 1회 피치 이송되어 용액(S)의 1회 디스펜싱량을 노즐(113)을 통해 디스펜싱하는 방식이다. 이동부재(126)의 1회 피치 이송 거리는 용액(S)의 종류나 점도 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 그리고 이동부재(126)의 1회 피치 이송 거리당 작동부재들(128)(129)이 가이드 로드(121)를 미는 회수도 다양하게 설정될 수 있다.
또한 제어기(165)는 밸브 로드(118)가 저장부(111)에 대해 빠른 속도로 승강하면서 노즐(113)을 통해 용액(S)의 액적(droplet)을 토출하는 방식(이른바 젯팅(jetting) 방식)으로 디스펜싱하도록 작동부재들(128)(129)을 제어할 수 있다. 이때, 작동부재들(128)(129)은 이동부재(126)를 고속 왕복 이동시킨다. 이동부재(126)의 왕복 거리는 용액(S)의 종류나 점도 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 그리고 이동부재(126)를 1회 왕복 이동시킬 때 작동부재들(128)(129)이 가이드 로드(121)를 미는 회수도 다양하게 설정될 수 있다.
본 실시예에 따른 리니어 구동기(120)는 고속의 정밀한 제어가 가능한 압전형 작동부재들(128)(129)로 밸브 로드(118)를 작동시킨다. 특히, 작동부재들(128)(129)의 기계적인 작동 특성을 인가 전압의 크기, 전압의 교대 주파수, 전압의 시간에 따른 변화량 등의 제어 파라미터를 이용하여 전기적인 방법으로 정확하게 제어할 수 있다. 따라서 용액(S)을 더욱 빠르게 디스펜싱할 수 있고, 용액(S)의 디스펜싱량도 정확하게 제어할 수 있다. 이와 같이 밸브 로드(118) 동작에 대한 향상된 제어 성능은 결과적으로 디스펜싱되는 용액(S)의 디스펜싱 특성을 쉽고 정확하게 제어할 수 있게 한다.
본 발명의 리니어 구동기는 다양한 다른 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 리니어 구동기는 밸브 로드와 나란하게 배치되는 가이드 로드에 밸브 로드가 결합된 이동부재가 이동 가능하게 결합되고, 이동부재에 설치되는 작동부재가 가이드 로드에 대해 이동부재를 밀어내는 힘에 의해 이동부재를 가이드 로드를 따라 이동시키는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 위치 검출기(145)는 밸브 로드(118)의 이동 변위를 검출하기 위해 펌프 몸체(101) 내측에 설치된다. 위치 검출기(145)는 영구자석(146)과 자기 센서(147)를 포함한다. 영구자석(146)은 리니어 구동기(120)의 이동부재(126) 외측면에 구비된 브라켓(142)에 결합되어 이동부재(126)과 함께 움직인다. 자기 센서(147)는 영구자석(146)과 마주하도록 펌프 몸체(101)의 일측에 고정 설치된다. 자기 센서(147)는 영구자석(146)에서 발생하는 자기의 변화를 감지한다. 영구자석(146)의 이동 변위와 밸브 로드(118)의 이동 변위는 동일하므로, 영구자석(146)의 자기 변화를 통해 밸브 로드(118)의 이동 변위를 검출할 수 있다.
위치 검출기(145)는 그 검출 신호를 제어기(165)에 전송한다. 제어기(165)는 위치 검출기(145)의 검출 신호를 이용하여 작동부재들(128)(129)을 피드백 제어함으로써 밸브 로드(118)의 움직임을 정밀하게 조절할 수 있다. 따라서 용액(S)을 설정된 초기값으로 정확하게 디스펜싱하는 것이 가능하다.
밸브 몸체(110)를 펌프 몸체(101)에서 분리한 후 재조립하거나, 밸브 몸체(110)를 다른 것으로 교체하거나, 밸브 로드(118)를 다른 것으로 교체하는 경우에 밸브 로드(118)의 동작 특성이 초기 설정값과 달라져 용액(S) 디스펜싱량이 변하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 작동부재들(128)(129)의 동작에 의한 밸브 로드(118)의 이동 변위를 위치 검출기(145)로 바로 검출하면 작동부재들(128)(129)에 대한 공급 전압을 조정하는 등의 방법을 통해 용액(S) 디스펜싱량을 초기 설정값으로 신속하고 쉽게 맞추는 것이 가능하다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 유로전환 밸브(150)는 밸브 몸체(110) 내부의 용액(S)이 유동하는 유로를 전환할 수 있도록 밸브 몸체(110)에 설치된다. 유로전환 밸브(150)는 밸브 몸체(110) 내측에 좌우 방향으로 형성된 밸브 챔버(114)에서 수평 이동하도록 밸브 몸체(110)에 결합된다. 유로전환 밸브(150)는 유입 유로(151)와 유출 유로(152)를 갖는다. 유입 유로(151)는 저장부(111)와 유입부(112)를 연결할 수 있도록 유로전환 밸브(150)에 좌우 방향으로 형성된다. 유출 유로(152)는 저장부(111)와 노즐 연결로(115)를 연결할 수 있도록 유로전환 밸브(150)에 상하 방향으로 형성된다. 밸브 몸체(110)가 일측 방향으로 움직여 유입 유로(151)가 저장부(111)와 유입부(112)를 연결할 때 유입부(112)의 용액(S)이 저장부(111)로 유입될 수 있다. 이때, 저장부(111)와 노즐(113) 사이의 용액(S)이 유동하는 경로는 유로전환 밸브(150)에 의해 차단된다. 반면, 밸브 몸체(110)가 다른 방향으로 움직여 유출 유로(152)가 저장부(111)와 노즐(113)을 연결할 때 저장부(111)의 용액(S)이 노즐(113)을 통해 디스펜싱될 수 있다. 이때, 저장부(111)와 유입부(112) 사이의 용액(S)이 유동하는 경로는 유로전환 밸브(150)에 의해 차단된다.
유로전환 밸브(150)의 밸브 몸체(110) 외부에 놓이는 끝단에는 제 1 결합부(153)가 구비된다. 제 1 결합부(153)에는 결합홈(154)이 마련된다. 유로전환 밸브(150)는 제 1 결합부(153)를 통해 밸브 구동기(156)에 분리 가능하게 결합된다.
밸브 구동기(156)는 유로전환 밸브(150)를 밸브 챔버(114)에서 수평 이동시킨다. 밸브 구동기(156)는 펌프 몸체(101) 내측에 고정 설치되는 구동기 몸체(157)와, 구동기 몸체(157)에 대해 진퇴하는 진퇴부재(158)를 포함한다. 진퇴부재(158)는 제 2 결합부(159)를 갖는다. 제 2 결합부(159)에는 결합돌기(160)가 구비된다. 유로전환 밸브(150)의 제 1 결합부(153)에 마련된 결합홈(154)에 제 2 결합부(159)의 결합돌기(160)가 삽입되는 방법으로 유로전환 밸브(150)와 밸브 구동기(156)의 진퇴부재(158)가 분리 가능하게 결합된다. 유로전환 밸브(150)의 제 1 결합부(153)는 펌프 몸체(101)에 마련된 연결구멍(106)을 통해 진퇴부재(158)의 제 2 결합부(159)에 결합된다.
물론, 유로전환 밸브(150)와 진퇴부재(158)의 분리 가능한 결합 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 또한 밸브 구동기(156)는 유로전환 밸브(150)를 밸브 몸체(110)의 밸브 챔버(114)에서 움직일 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 6은 용액(S)을 밸브 몸체(110) 내측의 저장부(111)에 공급하는 과정을 나타낸 것이다. 밸브 몸체(110)에 시린지(10)가 결합된 후, 밸브 구동기(156)가 유로전환 밸브(150)를 움직여 유로전환 밸브(150)의 유입 유로(151)를 밸브 몸체(110)의 유입부(112)와 저장부(111)에 연결한다. 유입부(112)와 저장부(111)가 유로전환 밸브(150)의 유입 유로(151)로 연결된 상태에서, 리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)이 작동하여 이동부재(126)를 상승시키면 저장부(111)에 삽입된 밸브 로드(118)가 상승한다. 이때, 저장부(111)의 압력이 낮아져 시린지(10)의 용액(S)이 유입부(112)와 유입 유로(151)를 통해 저장부(111)로 유입된다.
리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)이 밸브 로드(118)를 상승시킬 때, 위치 검출기(145)가 밸브 로드(118)의 변위를 검출하여 그 검출 신호를 제어기(165)에 송신한다. 제어기(165)는 위치 검출기(145)로부터 검출 신호를 수신하여 작동부재들(128)(129)을 피드백 제어함으로써 밸브 로드(118)를 설정된 높이까지 정확하게 상승시킬 수 있다. 밸브 로드(118)가 상승함으로써 저장부(111)에는 설정 높이까지 용액(S)이 채워진다.
저장부(111)에 용액(S)이 채워진 후, 도 7에 나타낸 것과 같이, 밸브 구동기(156)가 유로전환 밸브(150)를 움직여 유로전환 밸브(150)의 유출 유로(152)를 저장부(111) 및 노즐 연결로(115)와 일직선 상에 배치시킨다. 이때, 저장부(111)와 노즐(113)이 유로전환 밸브(150)의 유출 유로(152) 및 노즐 연결로(115)를 통해 연결되고, 유입부(112)와 저장부(111) 사이의 유로는 차단된다. 저장부(111)와 노즐(113)이 연결된 상태에서 리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)이 작동하여 이동부재(126)를 하측으로 피치 이송시킨다. 이때, 밸브 로드(118)는 저장부(111)의 용액(S)을 하측으로 가압하여 노즐(113)을 통해 용액(S)을 리니어 방식으로 디스펜싱한다.
리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)이 밸브 로드(118)를 피치 이송시킬 때 위치 검출기(145)가 밸브 로드(118)의 변위를 검출하여 그 검출 신호를 제어기(165)에 송신한다. 그리고 제어기(165)가 작동부재들(128)(129)을 정밀하게 피드백 제어함으로써 밸브 로드(118)는 용액(S)을 설정된 디스펜싱량 만큼씩 노즐(113)을 통해 정확하게 디스펜싱할 수 있다. 제어기(165)는 용액(S)의 종류나 점도 등에 따라 작동부재들(128)(129)을 제어함으로써 용액(S)의 1회 디스펜싱량을 다양하게 조절할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)는 밸브 로드(118)를 움직이는 압전형 리니어 구동기(120)의 기계적인 작동 특성을 전기적인 방법으로 정확하게 제어할 수 있다. 따라서 용액(S)을 더욱 빠르게 디스펜싱할 수 있고, 용액(S)의 디스펜싱량도 정확하게 제어할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)는 밸브 로드(118)를 움직이는 리니어 구동기(120)가 밸브 로드(118)가 결합된 이동부재(126)가 직선형의 가이드 로드(121)를 따라 직선 이동하는 콤팩트한 구조를 취함으로써 콤팩트하고 단순한 구조로 제조될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(100)는 작동부재가 고정되고 작동부재에 대해 진퇴 운동하는 진퇴부에 밸브 로드가 결합되는 오거 타입 등 종래의 디스펜싱 펌프와 달리, 작동부재들(128)(129)이 설치된 이동부재(126)에 밸브 로드(118)가 결합되고 이동부재(126)가 가이드 로드(121)를 따라 움직인다. 따라서 밸브 로드(118)와 위치 검출기(145)를 설치하기 용이하고, 밸브 로드(118)의 변위를 더욱 정확하게 검출할 수 있다. 그리고 밸브 로드(118)의 변위를 정확하게 검출함으로써 밸브 로드(118)의 동작을 정밀하게 피드백 제어할 수 있고, 용액을 정확한 양으로 디스펜싱할 수 있다.
또한 밸브 몸체(110)나 밸브 로드(118)를 교체하는 등의 이유로 밸브 로드(118)의 작동 변위가 초기 설정값과 달라지는 경우, 위치 검출기(145)로 밸브 로드(118)의 변위를 신속하고 손쉽게 검출하여 작동부재들(128)(129)의 동적 특성을 적절하게 재조정함으로써 용액 디스펜싱량을 일정하게 유지할 수 있다.
또한 용액의 종류나 점도가 달라지는 경우, 그에 맞게 작동부재들(128)(129)의 동적 특성을 신속하게 재조정할 수 있어 다양한 용액의 디스펜싱 공정에 사용될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜싱 펌프(200)를 나타낸 단면도이다.
도 8에 나타낸 디스펜싱 펌프(200)는 상술한 디스펜싱 펌프(100)와 비교하여 밸브 몸체(210)와 밸브 로드(218)가 다른 것으로 교체된 것이다. 이들 구성 요소 이외에 펌프 몸체(101)와, 리니어 구동기(120)와, 위치 검출기(145) 등 나머지 구성 요소는 상술한 것과 같다.
밸브 몸체(210)는 저장부(211)와, 유입부(212)와, 노즐(213)을 구비하고 펌프 몸체(101)에 탈착식으로 결합된다. 유입부(212)에 시린지(10)가 결합되고, 시린지(10)에 저장된 용액(S)은 유입부(212)를 통해 저장부(211)로 공급된다.
밸브 로드(218)는 리니어 구동기(120)의 이동부재(126)에 결합되어 이동부재(126)에 의해 밸브 몸체(210)의 저장부(211)에서 상하 진퇴 운동한다. 밸브 로드(218)가 상승하였다가 노즐(213) 쪽으로 하강할 때 저장부(211) 내부의 용액(S)이 노즐(213) 쪽으로 가압되어 노즐(213)을 통해 외부로 디스펜싱된다.
밸브 로드(218)는 리니어 구동기(120)에 의해 움직인다. 리니어 구동기(120)의 작동부재들(128)(129)은 가이드 로드(121)에 대해 이동부재(126)를 밀어내는 힘에 의해 이동부재(126)를 가이드 로드(121)를 따라 슬라이딩시킴으로써 밸브 로드(218)를 승강시킨다. 밸브 로드(218)는 하강할 때 저장부(211)의 용액(S)을 하측으로 가압하여 노즐(213)을 통해 디스펜싱한다.
이러한 디스펜싱 펌프(200)는 저장부(211)에 저장된 용액(S)을 젯팅 방식으로 디스펜싱한다. 즉, 작동부재들(128)(129)이 이동부재(126)를 고속 왕복 이동시키도록 제어기(165)가 작동부재들(128)(129)을 제어한다. 이에 의해, 밸브 로드(218)가 저장부(211)의 용액(S)을 액적 형태로 수회 토출시킴으로써 정해진 디스펜싱량만큼씩 대상체에 디스펜싱할 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 밸브 몸체(210)가 펌프 몸체(101)에 탈착식으로 결합되는 것으로 나타냈으나, 밸브 몸체는 펌프 몸체에 고정형으로 설치될 수 있다.
또한 도면에는 리니어 구동기(120)가 가이드 로드(121)를 사이에 두고 마주하도록 설치되는 한 쌍의 작동부재(128)(129)를 포함하는 것으로 나타냈으나, 리니어 구동기는 작동부재를 적어도 하나 구비하는 다른 구조로 변경될 수 있다.
또한 도면에는 유로전환 밸브(150)를 움직이는 밸브 구동기(156)가 펌프 몸체(101)에 설치되는 것으로 나타냈으나, 밸브 구동기는 밸브 몸체에 설치될 수 있다.
또한 도면에는 유로전환 밸브(150)가 밸브 몸체(210)에 좌우 방향으로 형성된 밸브 챔버(114)에서 수평 이송하는 것으로 나타냈으나, 유로전환 밸브의 구조나 설치 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 유로전환 밸브에 마련되는 유입 유로와 유출 유로는 다양한 다른 구조를 가질 수 있고, 유로전환 밸브는 밸브 몸체 내측에서 수평 이송 이외에 회전 등 다른 움직임을 통해 밸브 몸체 내측의 유로를 전환시킬 수 있다. 그리고 유로전환 밸브의 움직임 형태에 따라 밸브 구동기도 적절한 구조의 것이 이용될 수 있다.
또한 도면에는 위치 검출기(145)의 영구자석(146)이 이동부재(126)에 결합되고 자기 센서(147)가 펌프 몸체(101)에 고정된 것으로 나타냈으나, 이들의 설치 위치는 서로 바뀔 수 있다. 즉, 영구자석이 펌프 몸체(101)에 고정 설치되고, 자기 센서가 이동부재(126)에 결합될 수도 있다. 또한 위치 검출기는 자기 센서 구조 이외에, 접촉식 또는 비접촉식의 다양한 다른 구조의 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 나타낸 실시예와 같이, 광센서형 위치 검출기(245)가 이용될 수도 있다.
도 9에 나타낸 위치 검출기(245)는 반사부재(246)와 광센서(247)를 포함한다. 반사부재(246)는 펌프 몸체(101)에 고정 설치되고, 광센서(247)는 리니어 구동기(120)의 이동부재(126)에 결합된다. 반사부재(246)는 높이에 따라 반사율이 다르게 구성된다. 광센서(247)는 반사부재(246)를 향해 빛을 조사하고 반사부재(246)에서 반사되는 빛을 수광한다. 광센서(247)는 이동부재(126)와 함께 이동하면서 반사부재(246)에 빛을 조사하고 반사되는 빛의 세기를 검출한다. 반사부재(246)는 높이에 따라 반사율이 다르므로, 광센서(247)의 위치에 따라 광센서(247)가 수광하는 빛의 세기가 다르게 나타난다. 따라서 광센서(247)는 반사부재(246)에서 반사되는 빛의 세기 변화로부터 이동부재(126)에 결합된 밸브 로드(118)의 변위를 검출할 수 있다.

Claims (12)

  1. 용액이 저장되는 저장부와, 상기 저장부로 상기 용액이 유입되는 유입부와, 상기 저장부의 용액이 배출되는 노즐을 구비하는 밸브 몸체;
    상기 밸브 몸체를 지지하는 펌프 몸체;
    상기 밸브 몸체의 저장부에 일부분이 수용된 상태로 상기 밸브 몸체의 저장부에 대해 진퇴 운동 가능하도록 설치되는 밸브 로드; 및
    상기 밸브 로드와 나란하게 배치되어 상기 펌프 몸체에 고정되는 가이드 로드와, 상기 밸브 로드와 결합되고 상기 가이드 로드를 따라 이동하도록 설치되는 이동부재와, 상기 이동부재에 고정되고 상기 가이드 로드에 대해 상기 이동부재를 밀어내는 힘에 의해 상기 이동부재를 상기 가이드 로드를 따라 이동시키는 작동부재를 구비하는 리니어 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동부재는, 인가 전압에 의해 공진하면서 변형되는 압전부와, 상기 압전부에 형성되고 상기 압전부의 진동에 의해 상기 가이드 로드에 접촉하여 상기 가이드 로드에 대해 상기 압전부를 밀어내어 상기 이동부재를 움직이는 마찰돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리니어 구동기의 가이드 로드는, 상기 작동부재의 마찰돌기와 상기 가이드 로드 사이의 마찰력을 증가시키기 위하여 상기 마찰돌기와 접하는 위치에 형성되는 세라믹 재질의 마찰부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 작동부재의 압전부는, 압전 재질로 형성되고 두께 방향으로 분극되어 적층된 복수의 압전층과, 상기 복수의 압전층 사이에 서로 교번하여 형성되는 기준 전극 및 인가 전극을 포함하고,
    상기 인가 전극은, 상기 압전층의 면적을 양분하여 양측에 서로 절연되도록 형성되고 인접하는 상기 압전층의 동일 극성 전극들끼리 전기적으로 연결되도록 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리니어 구동기의 이동부재와 상기 펌프 몸체의 사이에 설치되어 상기 펌프 몸체에 대한 상기 이동부재의 움직임을 가이드하는 가이드 레일;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 몸체는, 상기 저장부와 상기 유입부 및 상기 노즐 사이에 배치되는 밸브 챔버를 더 구비하고,
    상기 밸브 챔버에 움직일 수 있게 설치되며, 상기 밸브 챔버에서 움직임에 따라 상기 저장부와 상기 유입부 사이의 용액이 유동하는 경로와 상기 저장부와 상기 노즐 사이의 용액이 유동하는 경로를 각각 개폐할 수 있도록 상기 저장부와 상기 유입부를 연결하는 유입 유로와 상기 저장부와 상기 노즐을 연결하는 유출 유로를 구비하는 유로전환 밸브; 및
    상기 유로전환 밸브와 연결되어 상기 유로전환 밸브를 움직이는 밸브 구동기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유로전환 밸브는 상기 밸브 챔버에 슬라이드 이동하도록 설치되고, 상기 밸브 구동기는 상기 유로전환 밸브를 상기 밸브 챔버에서 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장부와 상기 유입부는 상기 밸브 몸체에 좌우 방향으로 이격되도록 배치되고, 상기 저장부와 상기 노즐은 상기 밸브 몸체에 상하 방향으로 이격되도록 배치되고, 상기 유로전환 밸브는 상기 밸브 챔버에서 좌우 방향으로 수평 이동하도록 설치되며, 상기 유입 유로는 상기 유로전환 밸브에 좌우 방향으로 형성되고, 상기 유출 유로는 상기 유로전환 밸브에 상하 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 밸브 몸체는 상기 펌프 몸체에 분리 가능하게 결합되고, 상기 밸브 구동기는 상기 펌프 몸체에 설치되며, 상기 유로전환 밸브는 상기 밸브 구동기에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 로드의 이동 변위를 검출할 수 있도록 상기 펌프 몸체에 대한 상기 이동부재의 변위를 측정하는 위치 검출기; 및
    상기 위치 검출기로부터 검출 신호를 수신하여 상기 리니어 구동기의 작동부재를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 검출기는, 상기 리니어 구동기의 이동부재와 상기 펌프 몸체 중 어느 하나에 상기 이동부재의 이동 방향을 따라 배열되어 설치되는 영구자석과, 상기 리니어 구동기의 이동부재와 상기 펌프 몸체 중 다른 하나에 설치되어 상기 영구자석에서 발생하는 자기의 변화를 감지하는 자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 검출기는, 상기 리니어 구동기의 이동부재와 상기 펌프 몸체 중 어느 하나에 상기 이동부재의 이동 방향을 따라 배열되어 설치되는 반사부재와, 상기 리니어 구동기의 이동부재와 상기 펌프 몸체 중 다른 하나에 설치되어 상기 반사부재를 향해 빛을 조사하고 상기 반사부재에서 반사되는 빛의 세기 변화를 감지하는 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 펌프.
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