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壓電式噴射閥
來源: emasia-china.com作者: 中國電子制造時間:2020-06-22 17:21:27點擊:1100

從我們熟悉的多種可用技術(如:螺桿閥、漸進式螺桿泵、時間壓力閥或氣動噴射閥)中選擇最適合特定應用場景的自動化點膠技術,并不是一件容易的事情。對大多數操作而言,最終需選擇匹配的,同時輸出和可靠等屬性也可以不斷滿足應用場景的需求。但對另一些企業(如中高容量的移動設備、LED、消費電子產品和醫療設備裝配商)而言,他們希望不斷推動更高產量,從而獲得更高盈利,為了更好地幫助其實現這一目標,他們需求更加先進的點膠技術。

對這些用戶來說,有一種相對較新的技術,可以將黏合劑及其他流體的點膠速度提高約20倍或以上。為了方便對比,這種技術可以:

1500Hz的速度持續點膠,峰值速度可高達2000Hz。這就是壓電式噴射點膠閥,該技術的點膠速度約為氣動噴射閥的兩倍。

操作人員也常常對壓電式噴射閥出色的定位精度和小而整齊的點膠尺寸感到驚訝,特別是考慮到:a)其移動速度如此之快,b)其流體是噴射而出,而不是大多數傳統點膠解決方案使用的接觸式點膠。借助精密控制器,噴射尺寸可小至0.5納升,并具有出色的一致性和可重復性。這種精度也使壓電式噴射適用于一些其他小眾應用市場,在這些場景下,速度并非主要因素,但操作人員為了長期穩定地實現超小微?;虺毦€條而煞費苦心。

噴射閥-包括較老的氣動噴射技術和較新的壓電式噴射技術-均獲得顯著的速度優勢,主要是由于消除了Z軸運動。對于漸進式螺桿泵和螺桿閥技術等基于接觸進行點膠的閥門而言,高度感應和重新定位及上下運動是必不可少的。此時點膠針頭向下運動,接觸基底涂敷流體,然后再升起。雖然按大多數標準來說速度相當快,但也占用了很大一部分不必要的點膠時間。與之相比,非接觸的噴射式點膠,可以一次又一次地從基底上方的固定位置準確地噴射。這讓氣動噴射閥省去了多余的移動時間,其點膠速度比接觸式閥門快約10倍。

然而,雖然氣動噴射閥技術“僅僅”將速度提高了1000%,但壓電式噴射閥又將此優勢顯著提高。與依賴氣壓不同,在這些設備中,壓電驅動器將電信號轉換為高精度運動,以比機械氣動解決方案快得多的速度,根據所需的圖案噴涂物料。而機械氣動解決方案則必須經過開啟、關閉和重置這一過程,每次會多消耗約20毫秒的時間。這樣壓電式點膠可以實現比接觸式解決方案快2000%的速度,即比氣動噴射解決方案快2倍。對于對速度敏感、大規模和高產出的應用場景,產量的增加將非常突出,而且利潤極高。

此外,壓電技術可以噴涂更小的微?;蚓€條,甚至小至0.5納升的點膠量。而每次點膠的精度和可重復性也同樣出色。

壓電式噴射技術的另一巨大優勢,是最快可以高達1500Hz的速度實現上述點膠操作,即便這些裝置涉及生產高度不規則的基底,或基底帶有很難進入但必須接觸到的“角落和縫隙”。由于流體經噴射而出,并非滴落,因此可以更容易地分配噴嘴角度,以便到達需要物料的精確點位。另外,由于噴嘴無需接觸基底,因此帶有不規則突起的產品(如焊點較高的主板等)不會受損(接觸式閥門必須下降到接近基底的位置,可能造成損壞),這同時消除了造成損壞、報廢和停機的一個重要因素。

工作原理

在壓電式噴射閥循壞中,流體從閥門內部啟動,暫存于撞針(活塞)和噴嘴之間。壓電錐上下高速振蕩,產生動能,使得流體以精密控制的壓力噴出,以在目標位置形成完美的點膠量。

壓電式噴射閥工作原理

壓電式噴射閥工作原理


完整的五步壓電噴射循壞由以下部分組成:

●上升時間–撞針移動到打開位置的總時間

●開閥時間-閥門保持開啟的總時間

●下落時間–撞針移動到關閉位置的總時間

●撞針抬起-這是行程長度,取決于物料粘度

●延遲時間-閥門保持關閉、等待下一循環的時間

所有這些步驟可一次又一次地重復發生,最高可連續達到每秒1500次。該數字是與其他點膠方法進行對比的客觀依據。在真實條件下,每秒噴涂的點膠量將受到所需噴涂尺寸、膠水粘度和組裝的基底的水平運動速度等因素的影響。正如前文所述,在使用中,非接觸壓電式噴射閥的點膠速度一般可以比任何接觸式閥門快約20倍。


使用便利性﹑占地面積和其他購買因素

當考慮升級到壓電噴射閥點膠系統的功能,需要注意的一個關鍵點就是,“噴射閥”一詞既可以指較老的氣動噴射閥,也可以指較新的壓電驅動噴射閥技術。雖然如前文所述,這兩種技術均比人們熟知的螺桿閥或漸進式螺桿泵等接觸式點膠方式快很多,但較新的壓電式噴射閥具有更顯著的優勢,同時其點膠速度也比現有的氣動技術快約2倍。然而,由于多年來“噴射閥”僅用于指“氣動噴射閥”,很多人仍舊在互換使用這些術語。實際上,很多潛在用戶,甚至閥門制造商也不太熟悉壓電式噴射閥,或親見其實際操作而獲得深刻印象的體驗。換句話說,買家有必要在所有討論中特別提到“壓電”,以確保大家討論的是同一件事。

壓電式噴射閥

目前多家制造商在提供壓電式噴射閥點膠解決方案。大家知道,這些廠家對閥門本身和控制器兩者的設計在很多方面存在顯著差異。

例如,有一個需要考慮的關鍵問題,就是如何相對輕松地確定正確“工藝參數”,即各種參數組合,以確保物料的點膠位置和膠量正確。壓電閥不僅通過小孔徑噴嘴實現微粒的一致性,而且還通過靈活地微調物料壓力和噴射壓力來促成這一點。一旦確定了正確參數,閥門就極其精準和一致地保持這些參數,但要達到這一點也經常需要經歷一些測試和錯誤。而減少這項挑戰的關鍵在于設備控制器的功能性和廠家可提供的幫助。對于后者,某些制造商可能只是看一下膠水的MSDS然后提供意見。另一些廠家會在他們的實驗室中對您的物料進行某種程度的實際測試,以確保其有效性。此外,他們還可能愿意使用已有的知識幫助您更快速地在實際操作中微調參數。因此,售前咨詢非常重要。

此外,控制器用戶界面也會產生更大的變化。該界面在友好人機方面發揮著極大的作用,并因此影響到初始產品設置時潛在的產品浪費或生產工時的損失。某些壓電式噴射點膠系統要求不同精度水平的手動調整,而另一些提供可進行微調的使用軟件,讓操作員可以針對不同類型的流體修改噴射屬性,同時進行優化,以實現可重復的點膠流程。還有一些正在進入市場的系統甚至帶有功能更全面的控制器,配備優化了可用性的觸屏和圖形界面,并讓設置比以往更便捷也更直觀。還有一些廠家甚至進一步提升了水平,向用戶提供遠程設置參數、監控和排除故障的能力,讓操作員可以使用手機或平板電腦,隨時隨地,甚至遠程控制系統。這些型號的壓電式噴射閥可直接接入先進的工業4.0智能工廠,或正在成為該類廠房的標準配置。

壓電式噴射裝置需要的空間可能對臺式設備用戶和設備集成商都很重要。對前者而言,較小的裝置意味著更少的占用工作區,更有效的劃分工廠空間。對于后者,依托壓電式噴射閥的速度和精度優勢,設備生產商會越來越多地尋求將一或多個裝置構建為高端自動化應用設備,通過機器人和其他配套設備將其組合在一起,以向客戶交付真正一流的生產功能。就這一點來說,比較各品牌壓電式噴射點膠閥的大小、重量和占用面積是需要考慮的因素。

還有一個較為內行的問題,即在市場上所有可用的點膠閥技術中,壓電式噴射不但最先進,而且也是目前最難生產的。噴嘴和撞針等部件的公差極為嚴格,精確制造這些部件超出了很多零件生產商的能力。為降低成本而使用較低標準部件的壓電式噴射產品很有可能顯現出流體點膠不到位、速度不一致、難以清潔、故障頻出和其他對生產效率及質量產生負面影響的多種問題。在權衡不同型號產品的相對優勢時,與其他用戶交流這方面的體驗,是盡職調查流程的重要一環。


壓電式噴射閥適合您的需求嗎?

另外,還有一些要考慮的限制因素。例如,潛在用戶應將需要使用的點膠物料類型考慮在內。壓電式噴射閥可用于很大粘度范圍內的不同物料,最高可達到200萬CPS的粘度并包括像硅膠和聚氨酯橡膠一樣厚的物料。但由于需要均勻噴射物料,對任何噴射閥點膠技術而言,混合了固體顆粒的物料,比如混合了超細金屬顆粒的焊錫膏,通常都不是最佳的選擇。

最后,還有無法避免的一點,即相對于接觸式點膠系統,尖端的壓電噴射閥技術需要較大的前期投資。但考慮到其大幅提升的速度,該系統與較老的氣動噴射閥的成本異乎尋常的相似。另外,該系統最昂貴的部分(即壓電錐)極其堅固耐用,其壽命可達10億(沒錯,是10億)個周期,因此也有助于大幅降低系統的生命周期成本。然而,如果全球最快的點膠速度和超高精度無法為您的流程帶來優勢,這項投資或許并不值得。但如果對您來說,具有超高精度、幾乎可在一夜之間幫助大幅提升利潤率的產量飛躍很有價值,壓電式噴射閥將是您真正必要的投資。

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