智能螺线管复合枪驱动器和自动校准方法技术

本发明专利技术提供用于校准喷枪(10)的装置及相关的方法。喷枪(10)具有喷嘴(26)，该喷嘴通过使内部针(42)移入和移出与喷嘴(26)的密封接合而打开和闭合。通过控制系统(44)跟踪和记录针(42)的虚拟位置。当针(42)的虚拟位置和实际位置不对应时，重新校准控制系统(44)。该装置包括传感器(82)，该传感器被构造成用以检测用来向螺线管(38)供电的电流的特性，并且识别与致动器构件坐靠所述螺线管相关的螺线管(38)电流特性中的异常。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请号为PCT/US2013/026682、国家申请号为201380024797.2、申请日为2013年2月19日、名称为“智能螺线管复合枪驱动器和自动校准方法”的中国专利申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本申请要求2012年5月15日提交的系列号为No.13/471,782的美国专利申请的优先权，该专利申请以引用方式并入本文。
本文公开的和要求保护的概念涉及利用喷嘴的系统，该喷嘴由内部针闭合，该喷嘴被构造成分配液体，更具体地，本文公开的和要求保护的概念涉及用于相对于喷嘴本体校准针升程的系统。
技术介绍
某些流体分配系统的结构形成为用以分配液体，该液体在热的时候粘性较小。如果液体被允许冷却，那么粘度增大，使得更加难以以受控的和/或一致的方式应用液体。这样的液体分配系统可以利用喷嘴组件，或由内部针闭合的“喷枪”。液体可以是密封剂或粘合剂。本说明书的其余部分使用粘合剂作为例子，但是应当理解，液体并不限于粘合剂。总体上，粘合剂是基于溶剂的粘合剂或基于水的粘合剂。在某些方面中，喷枪适于特定类型的粘合剂。例如，基于溶剂的系统将包括温度控制，以保持液体的温度。喷枪包括壳体，该壳体限定了具有喷嘴的腔室。腔室包括液体入口，并且可以包括液体出口。液体经由液体入口流入到腔室中。液体在应用之前可以暂时存储在腔室中。对于基于水的粘合剂而言，液体通常专门经由喷嘴排出。对于基于溶剂的粘合剂而言，液体的一部分可以经由喷嘴分配，并且任何多余液体可以经由出口以再循环利用的方式离开。然后，液体可以从系统排出，或者被重新加热和再次进行循环。在这种构造中，腔室中的液体可以保持在一定温度下，该温度允许已知的一致的流量。通常，由这种喷漆分配的液体必须在处于喷枪液体腔室中的同时处于非常有限的温度范围内。喷嘴限定了内部通道，该内部通道具有大致截锥形形状，即截锥体。喷嘴还包括内座部；该座部可以是喷嘴的内表面的一部分。纵向轴线与喷嘴通道的轴线对准的针用来密封该通道。也就是，针联接到致动器，致动器被构造成使针沿轴向方向(即纵向)运动。针的近侧端部联接到致动器，并且针的远侧末端的相对端部的形状形成为与喷嘴座部的形状大致或基本上相对应。当针处于向前第一位置时，针的远侧末端密封地接合喷嘴座部。在这种构造中，喷枪是闭合的。当针处于缩回第二位置时，针的远侧末端与喷嘴座部完全间隔开。在这种构造中，喷枪是打开的。针和座部之间的距离识别为“针升程”。另外，且如下所述，针还可以放置在第一和第二位置之间任何位置处，由此使得喷嘴部分地打开。也就是，当针处于第二位置即与喷嘴内部通道完全间隔开时，喷嘴基本上没有堵塞，而允许喷嘴的最大流量。注意到，当处于第二位置中时，针可以设置在喷嘴内部通道中，只要喷嘴实现其最大期望流量即可。如果针处于第一和第二位置之间某个位置处，那么喷嘴部分地打开，并且液体以比最大流量小的流量流动。通常，这样的喷枪必须快速地且间歇地打开和闭合。也就是，喷嘴循环地打开一段短暂的时间，然后闭合一段短暂的时间。这将在喷枪打开时例如允许一定量的密封剂施加到物体上，然后当喷枪闭合时移动和更换该物体。这可以用于自动工艺或组装线，其中例如但不限于罐的物体运动通过流体分配系统。许多这种设计的喷嘴组件利用螺线管使针在第一和第二位置之间运动。这样的螺线管具有至少两个问题。首先，螺线管设置成较为靠近喷嘴。这是一个问题，原因是使得喷枪快速打开和闭合的电流还导致螺线管受热。因为螺线管靠近喷枪液体腔室，所以腔室中的液体可能变得受热。另外，环境温度变化可能发生较大的改变。如上所述，由这种喷漆分配的液体必须在处于喷枪液体腔室中的同时处于非常有限的温度范围内。因此，螺线管施加到液体的热可能使液体的温度上升超过期望的温度。另外，这样的螺线管通常仅仅具有两种构造；当螺线管充电时，针处于完全打开的第二位置中。当螺线管没有充电时，弹簧或类似装置使得针返回到闭合的第一位置。因此，没有办法允许液体部分地流动。如美国专利5,945,160中所示，后一个缺点通过利用两个步进螺线管控制针螺线管而得到克服，这两个步进螺线管是打开步进螺线管和闭合步进螺线管。步进螺线管的杆联接到针螺线管，并且使针螺线管在喷枪壳体中前后运动。不使用充电线圈和可能的弹簧来使杆前后运动，步进螺线管使用电荷来使杆沿一个方向增量地运动。也就是，每个增量运动是一次“步进”。与使杆沿轴向运动相反，增量运动可以这样来实现，也就是使设置在螺纹孔中的杆旋转。也就是，步进螺线管可以包括固定螺纹孔，螺线管可以具有与该固定螺纹孔接合的螺纹部分。步进螺线管的线圈的致动使得螺线管的杆旋转一圈的一部分，即上述增量。这种旋转使得螺线管的杆相对于固定螺纹孔沿轴向运动。从而，螺线管的杆可以沿轴向增量地运动。也就是，步进螺线管的线圈的单次致动使得螺线管的杆旋转例如5度的弧。因此，多次致动使得螺线管的杆运动过多个弧，在这个例子中，每个弧为5度。杆的每次部分旋转使得杆相对于螺纹孔沿轴线运动。从而，步进螺线管的杆可以“步进地”向前运动。使用第二步进螺线管允许沿另一个方向运动，也就是螺线管的杆可以步进地向后运动。因此，可以调节针螺线管在喷枪壳体中的位置，并且由此可以调节针的位置。这样的步进螺线管在针升程可以在喷枪使用期间改变时是可用的。例如，假定喷枪在晚上不使用。当喷枪在早晨首次使用时，其是冷的，并且由喷枪施加的加热的液体不会受到喷枪温度的影响。对于在该温度下的液体，针升程应当为0.035英寸。随着白天过去，环境温度增加，由此使得液体的温度增加。到中午时，存储的液体粘性较小，并且为了获得与早晨相同的结果，针升程需要减小到0.015英寸。利用传统的非步进螺线管不能够实现这种类型的调节。具有步进螺线管的系统可以进行这样的调节。步进螺线管通常响应于为脉冲形式的输入。也就是，步进螺线管响应于接收到单个能量脉冲而被激励，并且因此运动一个增量。该能量可以直接供应到螺线管的线圈，或者可以用来打开和闭合用以激励螺线管的线圈的电路。对于每个接收到的脉冲，螺线管运动一个增量或步进。从而，为了使螺线管的杆和针运动选择的距离，例如0.015英寸，步进螺线管将必须接收三十次脉冲。致动器控制系统记录发送到每个步进螺线管的脉冲的数量，由此跟踪针的位置。虽然这种类型的喷枪允许较大地控制液体流量，即通过允许针放置在多个部分打开的构造中，但是产生了另一个问题；针并不总是处于致动器控制系统“相信”其应该所处的位置。也就是，致动器控制系统的关于针定位在何处的记录并不总是准确的。致动器控制系统包括存储器和处理器(在下文中称为可编程逻辑电路(PLC)，或被构造成用以执行一系列指令的类似装置。存储器包括通常存储在“模块”中的用于PLC的指令，以及存储在寄存器中的数据。某些存储的数据包括表示“虚拟”针位置的数据。也就是，虚拟针位置模块将针位置的改变与所记录的发送到每个步进螺线管的脉冲的数量相关联。作为另外一种选择，数据可以在“虚拟”针位置数据库中编译，该数据库将脉冲数量与虚拟针位置相关联，例如：从而，并不计算针位置，而是虚拟针位置模块可以仅仅记录发送的脉冲的类型(即向前或向后运动)和数量，然后查找对应的虚拟针位置。例如，假定虚拟针位置模块将每个脉冲与0.0005英寸的针升程相关联。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准喷枪组件中的针升程的系统，所述喷枪组件具有壳体和操作机构，所述壳体至少限定了流体腔室，所述流体腔室具有流体入口和喷嘴，所述流体腔室经由所述流体入口与流体供应装置联接并流体连通，所述喷嘴具有开口和绕所述喷嘴的开口的内表面设置的针座，所述喷枪组件具有针和致动器控制系统，所述针具有近侧端部和远侧端部，所述针的近侧端部联接到所述螺线管，所述针的远侧端部被成形为用以密封地接合所述针座，所述针的远侧端部设置在所述流体腔室中，所述操作机构包括螺线管和步进螺线管组件，所述螺线管被构造成用以使所述针在第一位置和第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述针的远侧端部密封地接合所述针座，在所述第二位置中，所述针的远侧端部与所述针座间隔开，所述螺线管具有可运动的致动器构件，所述步进螺线管组件利用螺线管弹簧联接到所述螺线管，所述螺线管弹簧设置在所述步进螺线管组件和所述螺线管之间，所述步进螺线管组件具有线路导体，所述线路导体被构造成与电源电气连通，所述步进螺线管组件被构造成用以接收来自所述致动器控制系统的输入命令并且响应于所述命令而使螺线管在所述壳体中增量地运动，所述致动器控制系统被构造成用以控制所述螺线管组件和所述螺线管以便使所述针在所述第一位置和所述第二位置之间运动并且控制所述步进螺线管组件以提供对所述针位置的精细调节，用于校准针升程的所述系统包括：致动器传感器，所述致动器传感器被构造成用以检测所述步进螺线管组件的线路导体中的电流的变化并且提供输出信号；校准模块，所述校准模块被构造成用以接收所述致动器传感器的输出信号；针位置模块，所述针位置模块被构造成用以跟踪所述针的虚拟位置；并且所述校准模块还被构造成用以检测所述致动器传感器的输出信号中的可识别的异常，所述可识别的异常表明所述致动器构件坐靠所述螺线管，并且所述校准模块响应于检测到所述可识别的异常而记录针虚拟位置数据，所述针虚拟位置数据表明所述针的当前位置对应于喷枪组件的校准构造。...

【技术特征摘要】
2012.05.15 US 13/471,7821.一种用于校准喷枪组件中的针升程的系统，所述喷枪组件具有壳体和操作机构，所述壳体至少限定了流体腔室，所述流体腔室具有流体入口和喷嘴，所述流体腔室经由所述流体入口与流体供应装置联接并流体连通，所述喷嘴具有开口和绕所述喷嘴的开口的内表面设置的针座，所述喷枪组件具有针和致动器控制系统，所述针具有近侧端部和远侧端部，所述针的近侧端部联接到所述螺线管，所述针的远侧端部被成形为用以密封地接合所述针座，所述针的远侧端部设置在所述流体腔室中，所述操作机构包括螺线管和步进螺线管组件，所述螺线管被构造成用以使所述针在第一位置和第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述针的远侧端部密封地接合所述针座，在所述第二位置中，所述针的远侧端部与所述针座间隔开，所述螺线管具有可运动的致动器构件，所述步进螺线管组件利用螺线管弹簧联接到所述螺线管，所述螺线管弹簧设置在所述步进螺线管组件和所述螺线管之间，所述步进螺线管组件具有线路导体，所述线路导体被构造成与电源电气连通，所述步进螺线管组件被构造成用以接收来自所述致动器控制系统的输入命令并且响应于所述命令而使螺线管在所述壳体中增量地运动，所述致动器控制系统被构造成用以控制所述螺线管组件和所述螺线管以便使所述针在所述第一位置和所述第二位置之间运动并且控制所述步进螺线管组件以提供对所述针位置的精细调节，用于校准针升程的所述系统包括：致动器传感器，所述致动器传感器被构造成用以检测所述步进螺线管组件的线路导体中的电流的变化并且提供输出信号；校准模块，所述校准模块被构造成用以接收所述致动器传感器的输出信号；针位置模块，所述针位置模块被构造成用以跟踪所述针的虚拟位置；并且所述校准模块还被构造成用以检测所述致动器传感器的输出信号中的可识别的异常，所述可识别的异常表明所述致动器构件坐靠所述螺线管，并且所述校准模块响应于检测到所述可识别的异常而记录针虚拟位置数据，所述针虚拟位置数据表明所述针的当前位置对应于喷枪组件的校准构造。2.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中：所述可识别的异常是电流特性的变化。3.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中所述可识别的异常是通过步进螺线管组件的线路导体中的电流变化测量到的所述步进螺线管组件的线圈的感抗的变化。4.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中当所述流体腔室填充有流体时所述校准模块能操作。5.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中所述壳体限定了操作机构腔室，所述操作机构腔室与所述流体腔室密封隔开，并且其中所述致动器传感器设置在所述操作机构腔室中。6.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中所述可识别的异常是螺线管座置异常。7.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中所述致动器传感器结合到放大器中。8.根据权利要求1所述的用于校准喷枪组件中的针升程的系统，其中在检测到可识别的异常的情况下：所述校准模块被构造成用以使至少两个致动器返回到初始构造；以及所述针位置模块清零。9.一种喷枪组件，其具有用于校准针升程的系统，所述喷枪组件包括：壳体，所述壳体至少限定了流体腔室；所述流体腔室具有流体入口、多余流体出口和喷嘴，所述流体腔室被构造成用以经由所述流体入口与流体供应装置联接并流体连通；所述喷嘴具有开口和绕所述喷嘴的开口的内表面设置的针座；操作机构；所述操作机构具有与所述针...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·A·祖姆伯格，S·W·霍尔特，
申请(专利权)人：斯多里机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US