Принцип и физические модели нового струйного дозатора с гигантской магнитострикцией и лупой

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 18294 (2016) Цитировать эту статью

3878 Доступов

20 цитат

Подробности о метриках

Для разработки технологий струйного нанесения клея в корпусах светодиодов и микроэлектроники сначала применяется гигантский магнитострикционный материал (ГММ) для увеличения реакции струйной обработки, а для улучшения характеристик струйной струи разработано новое увеличительное устройство, включающее рычаг и гибкий шарнир. Физические модели струйной системы основаны на увеличительной конструкции и принципе работы, который включает в себя модель цепи, модель электромагнитного смещения, динамическую модель и модель сцепления жидкость-твердое тело. Модель системы создается путем объединения математических моделей с Matlab-Simulink. Эффективность дозатора на основе ГММ подтверждена моделированием и экспериментами. Частота струйной обработки значительно увеличивается до 250 Гц, а динамические характеристики струйной иглы оцениваются так, что скорость и смещение струйной иглы достигают 320 мм·с-1 и 0,11 мм соответственно. С увеличением давления наполнения или амплитуды тока размер точки будет увеличиваться. Размер точки и рабочую частоту можно легко регулировать.

В последние годы технологии дозирования, в том числе струйное и контактное дозирование, широко используются во многих промышленных приложениях, таких как сборка микроэлектроники, оптоэлектроники и светодиодов1,2,3,4,5. Методы контактного дозирования можно разделить на три типа: время-давление, роторно-винтовой и объемно-вытесняющий6. В методе контактного дозирования для обеспечения повторяемости требуется одинаковый зазор дозирования (зазор между иглой и подложкой или печатной платой) для каждой точки. Для поддержания такого постоянного зазора между дозировками необходима система позиционирования, которая могла бы точно перемещать сопло вверх и вниз во время процесса дозирования. Таким образом, время цикла увеличивается и процесс усложняется7,8,9,10,11. Чтобы решить эту проблему, некоторые специалисты изучили технику пневматического дозирования, которая широко используется сейчас. Однако пневматические струйные дозаторы зависят от электромагнитных клапанов высокой частоты. Срок службы электромагнитных клапанов составляет всего несколько месяцев, а цена высока. По этим причинам некоторые эксперты занялись исследованием привода дозатора PZT (Pb(ZrxTi1-x)O3 — разновидность пьезоэлектрической керамики) и добились больших успехов12,13. По сравнению с ЦТС, ГММ имеет большую плотность энергии и, следовательно, может создавать большую движущую силу. Сегодня GMM в основном используется для распознавания звуков и вождения с микроперемещением14,15.

Поэтому эта работа была предпринята для изучения нового типа дозатора на основе привода GMM и разработки увеличительного устройства для улучшения динамических характеристик. Кроме того, обсуждаются сложные модели и превосходные характеристики новой системы.

Магнитострикция — это свойство ферромагнитных материалов, которое заставляет их изменять свою форму или размеры в процессе намагничивания16. Коэффициент расширения GMM очень мал. Поскольку смещение иглы, приводимой в движение непосредственно стержнем ГММ, недостаточно велико, клей не может быть струйным. В этом эксперименте для увеличения смещения использовался рычаг с гибким шарниром, а альтернативное магнитное поле стимулировалось электромагнитной катушкой. Как показано на рис. 1, деталь 6 представляет собой рычаг с гибким шарниром, изготовленный из марганцовистой стали. Один конец рычага закреплен на корпусе (деталь 4), а другой конец может вращаться вокруг гибкого шарнира. Рычаг тщательно разработан для передачи силы и увеличения смещения.

Новая конструкция струйного дозатора на базе ГММ.

1 — Торцевая крышка, 2 — Катушка, 3 — Стержень GMM, 4 — Корпус, 5 — Передаточный стержень, 6 — Рычаг с шарниром, 7 — Регулировочная гайка, 8 — Блок регулировки преднатяга пружины, 9 — Пружина, 10 — Игла, 11 -Гайка, 12-Насадка и 13-Шприц.

Разработанный дозатор включает в себя магнитострикционный привод и клеевой инжектор. Магнитострикционный привод в основном содержит корпус (деталь 4), катушку (деталь 2), стержень ГММ (деталь 3), торцевую крышку (деталь 1), рычаг с шарниром (деталь 6), регулировочную гайку (деталь 7). ), блок регулировки преднатяга пружины (деталь 8), пружину (деталь 9), иглу (деталь 10) и передаточный стержень (деталь 5). Клеевой инжектор содержит сопло (деталь 12), шприц (деталь 13) и иглу (деталь 10).