CN105107680A - 一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法，该喷胶阀通过在测量杆上端设置金属测量板以及设置在安装帽上的探头，所述安装帽固定在行程组件上端，利用撞针推动测量杆改变金属测量板与探头之间的距离，测量探头上的电压获得撞针的位移。该喷胶阀结构简单、使用方便；利用该喷胶阀进行撞针位移检测时，通过电磁阀控制供气孔的开闭，使得撞针上下运动，改变金属测量板与探头之间的距离；测量通入电流的探头上的电压，根据电压获得撞针的位移；本发明提供的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀可测量撞针在每一喷胶循环中的运动情况，用于检测阀的喷射性能以及实现对喷胶过程的闭环控制，该方法实现了对撞针运动情况的实时检测。

Description

一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法
技术领域
本发明属于流体控制技术领域，涉及一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法。
背景技术
流体喷射点胶技术是微电子封装中的一项关键技术，它可以构造形成点、线、面及各种图形,大量应用于芯片固定、封装倒扣和芯片涂敷等领域中。喷胶阀将高粘度的流体(焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等)喷射到工件(芯片、电子元件等)的合适位置，以实现元器件之间机械或电气的连接。在当今市场上主要应用的点胶方式为接触式点胶，分为时间-压力型、活塞-阀型、螺旋泵型三种，但是接触式点胶无法满足工业上纳升级的微量点胶和数十赫兹以上的高速点胶需求。喷射式点胶阀便应运而生，它能实现高速、高频率、微量的点胶，因此被认为是下一代的点胶阀。喷射式点胶技术要求点胶***的操作性能好、点胶速度高且点出的胶滴一致性好和精度高。
工业上现有的喷射式点胶阀主要是电磁-弹簧阀，在工作时由电磁阀控制供气口的开关，配合弹簧力的作用，使撞针上下运动，从而实现高速点胶。这种方式虽然能实现点胶运动，但存在以下不足：在喷胶过程中，无法检测阀内部撞针在每一循环中的运动情况，即无法评估撞针运动一致性对出胶性能的影响；点胶过程中没有有效的反馈信号，无法实现闭环控制；另外，当阀内部出现微小缺陷，或阀的喷射性能变差时，难以检测出来。
发明内容
本发明提供了一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法，其目的在于，解决现有喷射阀在喷射过程中撞针运动情况无法检测、点胶过程中无反馈无法实现闭环控制以及当阀内部出现微小缺陷或阀喷射性能变差时无法评估的技术问题。
一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，包括喷射点胶阀主体1、行程调节组件2、撞针位移实时检测装置组件3、喷嘴组件4、供料组件5及电磁阀组件6；
所述喷射点胶阀主体1内部设有撞针7及从外向喷射点胶阀腔体18充气的供气孔8；所述撞针7通过撞针座9与预紧弹簧10连接在一起，供气孔8受控于电磁阀6；
所述撞针位移实时检测装置组件3包括测量杆11、金属测量板12、连接套13、安装帽14及探头15，所述测量杆11的一端与喷射点胶阀主体1内部的撞针座9连接在一起；
所述行程调节组件2中间部分为中空，测量杆11穿过所述行程调节组件的中空部至安装帽14中，所述测量杆的另一端上装有金属测量板12，所述安装帽14通过连接套13与行程调节组件2连接在一起，所述探头15安装在安装帽14上。
所述金属测量板12的直径为探头15直径的3倍以上，厚度为0.1mm以上。
一种喷胶阀的撞针位移检测方法，采用所述的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，进行撞针位移检测；
所述撞针位移检测过程包括撞针上升位移检测过程和撞针下降位移检测过程，在检测过程中，利用前置器与探头相连，为探头提供高频振荡电流，且将前置器与实时仿真***DSPACE相连；
具体如下：
撞针上升位移检测过程：
令电磁阀6得电，电磁阀打开，压缩空气进入阀腔体18内，推动撞针7向上运动，直至撞针座9与行程调节组件2下端接触，并在此位置停留一段适当的时间(取决于点胶开始前设定的开阀时间)，喷嘴17打开；
在撞针向上运动的过程中，测量杆11与金属测量板12随撞针一起向上运动，金属测量板12与探头15距离减小，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化；
撞针下降位移检测过程：
电磁阀6失电，电磁阀闭合，撞针7在弹簧力的作用下，快速撞击喷嘴垫16，并将喷嘴17闭合，胶液喷出；
在撞针向下运动的过程中，撞针带动测量杆11、金属测量板12向下运动，金属测量板12与探头15距离增大，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化。
撞针位移实时检测装置组件基于电涡流效应，通过将前置器(为探头提供高频振荡电流以及为DSPACE反馈变化的电压信号装置)中高频振荡电流通过延伸电缆流入所述探头15线圈中，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当所述金属测量板12靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变。控制金属测量板的电导率、磁导率、尺寸因子等几个参数在一定范围内不变，则探头15头部线圈的特征阻抗就成为金属测量板与探头距离的单值函数，虽然它整个函数是非线性的，但可以选取它近似为线性的一段。在近似线性段，这个近似线性段，可以在喷胶阀制作完成后，通过改变金属测量板与探头之间的距离，测量获得对应的电压变化情况而获得；
将探头15与金属测量板12之间的距离变化转化成电压的变化，输出信号的大小随探头15到金属测量板12之间的间距而变化，测量撞针7的位移情况。
有益效果
本发明提供了一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀及其位移检测方法，该喷胶阀通过在测量杆上端设置金属测量板以及设置在安装帽上的探头，所述安装帽固定在行程组件上端，利用撞针推动测量杆改变金属测量板与探头之间的距离，测量探头上的电压获得撞针的位移。该喷胶阀结构简单、使用方便；利用该喷胶阀进行撞针位移检测时，通过电磁阀控制供气孔的开闭，推动撞针向上运动，改变金属测量板与探头之间的距离；测量通入电流的探头上的电压，根据电压获得撞针的位移；本发明提供的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀可测量撞针在每一喷胶循环中的运动情况，包括位移、速度、加速度，可作为反馈信号，用于实现对喷胶过程的闭环控制；当空打时阀的运动一致性不好时，即可判断阀内部出现了微小缺陷；当空打时的最大喷射速度变小时，即可判断阀的喷射性能变差。该方法实现了对撞针运动情况的实时检测。
附图说明
图1为本发明的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀的主视图；
图2为本发明的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀的剖视图；
图3为本发明的撞针位移检测方法的信号输出测量图；
图4为本发明的金属测量板与探头之间的位移特性曲线；
图5为应用本发明获得的上升阶段撞针情况示意图，其中，(a)为位移，(b)为速度，(c)为加速度；
图6为应用本发明获得的下降阶段撞针情况示意图，其中，(a)为位移，(b)为速度，(c)为加速度；
标号说明：1-喷射点胶阀主体，2-行程调节组件，3-撞针位移实时检测装置组件，4-喷嘴组件，5-供料组件，6-电磁阀组件，7-撞针，8-供气孔，9-撞针座，10-预紧弹簧，11-测量杆，12-金属测量板，13-连接套，14-安装帽，15-探头，16-喷嘴垫，17-喷嘴，18-喷射点胶阀腔体18。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，包括喷射点胶阀主体1、行程调节组件2、撞针位移实时检测装置组件3、喷嘴组件4、供料组件5及电磁阀组件6；
所述喷射点胶阀主体1内部设有撞针7及从外向喷射点胶阀腔体18充气的供气孔8；所述撞针7通过撞针座9与预紧弹簧10连接在一起，供气孔8受控于电磁阀6；
所述撞针位移实时检测装置组件3包括测量杆11、金属测量板12、连接套13、安装帽14及探头15，所述测量杆11的一端与喷射点胶阀主体1内部的撞针座9连接在一起；
所述行程调节组件2中间部分为中空，测量杆11穿过所述行程调节组件的中空部至安装帽14中，所述测量杆的另一端上装有金属测量板12，所述安装帽14通过连接套13与行程调节组件2连接在一起，所述探头15安装在安装帽14上。
所述金属测量板12的直径为探头15直径的3倍以上，厚度为0.1mm以上。
一种喷胶阀的撞针位移检测方法，采用所述的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，进行撞针位移检测；
所述撞针位移检测过程包括撞针上升位移检测过程和撞针下降位移检测过程，如图3所示，在检测过程中，利用前置器与探头相连，为探头提供高频振荡电流，且将前置器与实时仿真***DSPACE相连；
具体如下：
撞针上升位移检测过程：
令电磁阀6得电，电磁阀打开，压缩空气进入阀腔体18内，推动撞针7向上运动，直至撞针座9与行程调节组件2下端接触，并在此位置停留一段适当的时间(取决于点胶开始前设定的开阀时间)，喷嘴17打开；
在撞针向上运动的过程中，测量杆11与金属测量板12随撞针一起向上运动，金属测量板12与探头15距离减小，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化；
撞针下降位移检测过程：
电磁阀6失电，电磁阀闭合，撞针7在弹簧力的作用下，快速撞击喷嘴垫16，并将喷嘴17闭合，胶液喷出；
在撞针向下运动的过程中，撞针带动测量杆11、金属测量板12向下运动，金属测量板12与探头15距离增大，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化。
撞针位移实时检测装置组件基于电涡流效应，通过将前置器(为探头提供高频振荡电流以及为DSPACE反馈变化的电压信号装置)中高频振荡电流通过延伸电缆流入所述探头15线圈中，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当所述金属测量板12靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变。控制金属测量板的电导率、磁导率、尺寸因子等几个参数在一定范围内不变，则探头15头部线圈的特征阻抗就成为金属测量板与探头距离的单值函数，虽然它整个函数是非线性的，但可以选取它近似为线性的一段。在近似线性段，这个近似线性段，可以在喷胶阀制作完成后，通过改变金属测量板与探头之间的距离，测量获得对应的电压变化情况而获得，如图4所示；
将探头15与金属测量板12之间的距离变化转化成电压的变化，输出信号的大小随探头15到金属测量板12之间的间距而变化，测量撞针7的位移情况。
如图5所示，为应用本发明获得的某一喷胶过程中上升阶段撞针的位移，速度，加速度图；
如图6所示，为应用本发明获得的某一喷胶过程中下降阶段撞针的位移，速度，加速度图。
从上升与下降过程的位移曲线上可看出撞针在喷胶过程中的实际行程；从上升与下降过程的速度曲线上可看出撞针在喷胶过程中的喷射速度变化；从上升与下降过程的加速度曲线上可分析出撞针在喷胶过程中受力的变化。以上各曲线的变化趋势能真实反映出实际的喷胶过程中撞针的上下运动情况，包括撞针运动的位移、速度、加速度。通过分析同一喷胶过程中各曲线的变化趋势，以及比较不同喷胶过程中同一曲线的变化规律即可达到本发明所述的有益效果。

Claims (3)

1.一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，其特征在于，包括喷射点胶阀主体(1)、行程调节组件(2)、撞针位移实时检测装置组件(3)、喷嘴组件(4)、供料组件(5)及电磁阀组件(6)；
所述喷射点胶阀主体(1)内部设有撞针(7)及从外向喷射点胶阀腔体(18)充气的供气孔(8)；所述撞针(7)通过撞针座(9)与预紧弹簧(10)连接在一起，供气孔(8)受控于电磁阀(6)；
所述撞针位移实时检测装置组件(3)包括测量杆(11)、金属测量板(12)、连接套(13)、安装帽(14)及探头(15)，所述测量杆(11)的一端与喷射点胶阀主体(1)内部的撞针座(9)连接在一起；
所述行程调节组件(2)中间部分为中空，测量杆(11)穿过所述行程调节组件的中空部至安装帽(14)中，所述测量杆的另一端上装有金属测量板(12)，所述安装帽(14)通过连接套(13)与行程调节组件(2)连接在一起，所述探头(15)安装在安装帽(14)上。
2.根据权利要求1所述的一种带撞针位移实时检测功能的喷胶阀装置，其特征在于，所述金属测量板(12)的直径为探头(15)直径的3倍以上，厚度为0.1mm以上。
3.一种喷胶阀的撞针位移检测方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的带撞针位移实时检测功能的喷胶阀，进行撞针位移检测；
所述撞针位移检测过程包括撞针上升位移检测过程和撞针下降位移检测过程，在检测过程中，利用前置器与探头相连，为探头提供高频振荡电流，且将前置器与实时仿真***DSPACE相连；
具体如下：
撞针上升位移检测过程：
令电磁阀(6)得电，电磁阀打开，压缩空气进入阀腔体(18)内，推动撞针(7)向上运动，直至撞针座(9)与行程调节组件(2)下端接触，喷嘴(17)打开；
在撞针向上运动的过程中，测量杆(11)与金属测量板(12)随撞针一起向上运动，金属测量板(12)与探头(15)距离减小，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化；
撞针下降位移检测过程：
电磁阀(6)失电，电磁阀闭合，撞针(7)在弹簧力的作用下，快速撞击喷嘴垫(16)，并将喷嘴(17)闭合，胶液喷出；
在撞针向下运动的过程中，撞针带动测量杆(11)、金属测量板(12)向下运动，金属测量板(12)与探头(15)距离增大，前置器输出电压变化信号，运用实时仿真***DSPACE采集电压变化信号，依据预先测量的电压变化与距离变化的对应关系，输出对应的距离变化大小，从而获得撞针的位移变化。
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Granted publication date: 20170419

Termination date: 20210722

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