[发明专利]具有压电陶瓷致动器的计量系统

说明书

本发明涉及一种用于定量物质的计量系统(1)，其具有喷嘴(40)，用于定量物质的进料通道(44)，喷射元件(31)和与该喷射元件(31)和/或喷嘴(40)耦接的压电致动器(61)。压电致动器(61)密封地封装在壳体(62)中。

技术领域

本发明涉及一种用于定量物质的计量系统，其具有喷嘴，用于定量物质的进料通道，喷射元件和与该喷射元件和/或喷嘴耦接的压电致动器。本发明还涉及压电致动器在用于对定量物质进行计量的计量系统中的应用，以及用于运行和制造这样的计量系统的方法。

背景技术

计量系统通常广泛地用于各种应用中，以有针对性地对待计量的介质(通常为从液体至粘性的定量物质)进行计量。在所谓的“微计量技术”的范围内经常需要将非常小量的介质精确且无接触地(即在计量系统和目标表面之间没有直接接触)施加到目标表面上。这样的无接触方法也常常称为“喷射方法”。一个典型的例子是在组装电路板或其他电子元件时，或在将转换器材料用于LED时对粘结材料点、焊膏等的计量。

在此一个重要的要求是将定量物质以高精度，即在正确的时刻、正确的位置、以精确的剂量输送到目标表面。这例如可以通过计量系统的喷嘴逐滴地分配定量物质来实现。在此介质仅与计量系统喷嘴的内部空间以及喷射元件的大部分前面的区域相接触。在此一种优选的方法是以如在喷墨打印机中使用的“喷墨方法”的形式喷射单个液滴。液滴的大小或每个液滴的介质含量可以通过结构和控制以及通过由此实现的喷嘴功能尽可能精确地预先确定。替代地，也可以将定量物质通过射流喷射或者雾状喷射喷射到目标表面上。

为了从计量系统给出介质可以在计量系统的喷嘴中设置可运动的喷射元件。喷射元件可在喷嘴内以较高的速度在喷嘴开口或出口的方向上向前推进，由此喷射出一滴介质并随后再次缩回。

替代地，计量系统的喷嘴本身可以在喷射方向和缩回方向上移动。为了分配定量物质，喷嘴和设置在喷嘴内的喷射元件在相对运动中朝向彼此或远离彼此运动。在此该相对运动可以仅通过出口或喷嘴进行，或者至少部分地还通过喷射元件的相应的运动来实现。

通常喷射元件可以通过在喷嘴中固定地连接在喷嘴开口的密封座上而被置于关闭位置并暂时保持在这里。在更粘稠的定量物质的情况下，使喷射元件简单地处于缩回位置，即保持远离密封座而不排出介质滴，也就足够了。

由于不同类型的具有压电致动器的计量系统的基本结构以及所基于的功能原理是众所周知的，在此不再详述。

与计量系统的具体喷射或功能原理无关地，为了对定量物质进行计量喷射元件和喷嘴或出口的位置总是相对变化。为此所需的喷射元件和/或出口的运动通常借助计量系统的致动器系统来实现。这样的致动器系统可以不同的方式来实现，其中，尤其是在要求高精度计量分辨率的情况下，优选使用具有压电致动器的计量系统。压电致动器也称为压电运行的致动器，其相对于其他类型或者按照其他原理工作的致动器的优点是非常精确以及尤其是更快的可控性。压电致动器的优势在于非常短的反应或响应时间。压电致动器的可能的响应时间的典型值为小于0.1ms，明显低于其他致动器原理的相应值。另一优点在于，压电致动器较其他类型的致动器所需的在计量系统内的空间更小。因此，压电致动器是计量系统运行的有效解决方案，特别是对于高精度的计量要求。

尽管有这些优点，计量系统中压电致动器的可靠性在过去常常被认为是不够的。由于在计量系统的操作过程中施加在压电致动器表面上的高电场强度，极化分子，如水分子将从致动器或计量系统的周围空气中被吸引，并导致致动器表面的导电性提高，尤其是对于陶瓷压电致动器来说。因此，由于漏电流的增加使压电致动器必须在短的使用时间之后进行更换，在此整个计量系统必须暂停一定时间。由此不必要地降低了计量系统的效率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，提出一种具有压电致动器的计量系统，压电致动器在计量系统中的应用，以及用于运行或制造具有压电致动器的计量系统的方法。利用它们可以避免以上所述的缺点。