KR101093686B1 - Hollow actuator driven droplet dispensing device - Google Patents
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Abstract
중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치를 제공한다. Provided are a hollow actuator driven droplet dispensing apparatus.
본 발명은 탄성체로 이루어지며, 내부에 수용공간이 형성된 일정길이의 탄성튜브; 외부전압 인가시 상기 탄성튜브의 길이방향으로 상기 탄성튜브를 신축하도록 상기 탄성튜브의 외부에 끼워져 설치되고, 전계를 인가하면 길이방향으로 힘과 변위를 발생하는 중공형 액추에이터를 포함하고, 외부전압 인가시 중공형 액추에이터가 탄성튜브의 길이방향으로 신장되거나 수축됨에 따라 상기 탄성튜브의 내부공간 체적을 축소 또는 확장시킨다. The present invention is made of an elastic body, the elastic tube of a predetermined length having a receiving space therein; When the external voltage is applied to the elastic tube in the longitudinal direction of the elastic tube is inserted and installed to the outside of the elastic tube, when applying an electric field includes a hollow actuator for generating a force and displacement in the longitudinal direction, applying an external voltage As the hollow actuator extends or contracts in the longitudinal direction of the elastic tube, the inner space volume of the elastic tube is reduced or expanded.
본 발명에 의하면 발생 변위가 인가 전압에 고속으로 응답하는 중공형 액추에이터를 이용하여 중공형 액추에이터의 내부에 설치된 튜브의 내부 공간 체적을 수축 또는 팽창시키는 형식으로 가압하여 튜브 내의 내용물이 튜브 내외부로 일정량씩 출입하도록 구성함으로써 전체구조가 간단하고 조립구조가 단순하여 제조원가를 절감하고, 부피가 작아 경박단소의 소형화 제품설계에 적합하면서도 고속의 응답성을 가질 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by using a hollow actuator in which the generated displacement responds to the applied voltage at a high speed, the inner space volume of the tube installed in the hollow actuator is compressed or contracted so that the contents in the tube are fixed in and out of the tube. Since the structure is simple, the overall structure is simple and the assembly structure is simple, reducing the manufacturing cost, and the volume is small, so that it is suitable for the design of small and light products, and can have high-speed response.
중공형 액추에이터, 디스펜싱, 액적, 탄성튜브, 노즐, Hollow actuators, dispensing, droplets, elastic tubes, nozzles,
Description
본 발명은 아주 정밀하고 정량 토출하는 액적(液滴, droplet) 디스펜싱 장치에 관한 것으로써, 상세하게는 중공형 압전 세리믹의 양 단면에 전극이 도포된 소자를 여러층으로 적층하여 접착하여 구성된 중공형 적층 압전 엑추에이터를 튜브의 외부에 설치하여 구성되어, 압전소자가 길이 방향으로 신축됨에 따라 튜브가 수축 또는 신장되게 하여 튜브 내부에 내용물이 유입되게 하거나 배출되는 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
즉, 이렇게 중공형형 적층 압전소자로 구성하여 압전소자에 공급되는 전원을 제어함에 의해 튜브로부터 배출되는 내용물의 양을 정밀하게 제어할 수 있게 한 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치에 관한 것이다. That is, the present invention relates to a hollow actuator drive type droplet dispensing apparatus which is configured of a hollow multilayer piezoelectric element and thus controls precisely the amount of contents discharged from a tube by controlling power supplied to the piezoelectric element.
미세 액적 젯팅 기술은 정밀기계, 반도체 산업분야, 화학 공정장비 산업분야 및 의료·바이오 산업분야 특히, 차세대 반도체/디스플레이 제조공정에 있어서 다양한 패키징 또는 초정밀 칼라 패터닝, 디지털 날염(Digital Textile Printing), 소형 부품의 입체 성형 그리고 화학분석장비 및 바이오 칩/센서 산업 등 적용될 수 있는 기술로 제품의 수율 향상 및 생산성 증가 등의 측면에서 중요한 핵심 공정기술 중 하나이다. Micro-droplet jetting technology is suitable for various packaging or ultra-precision color patterning, digital textile printing, and small parts in the precision machinery, semiconductor industry, chemical process equipment industry and medical and bio industry, especially in the next generation semiconductor / display manufacturing process. It is a technology that can be applied to three-dimensional molding, chemical analysis equipment, and biochip / sensor industry, and is one of the important core process technologies in terms of improving product yield and increasing productivity.
이러한 미세 액적 젯팅 기술 중 현재 주로 사용되고 있는 디스펜싱 방법은 압축공기와 전자밸브를 이용한 공기압 구동방식을 적용하고 있으나, 공기의 압축성에 따른 정밀도 저하 및 노즐 막힘에 따른 교체주기 감소로 생산비용 증가 등이 문제가 있다.Among the fine droplet jetting technologies, the dispensing method currently used is a pneumatic drive method using compressed air and a solenoid valve. there is a problem.
이러한 단점을 보완하여 개발된 것으로 압전소자를 이용하여 구성된 액적 젯팅을 위한 디스펜싱 수단이 있다. There is a dispensing means for droplet jetting using a piezoelectric element has been developed to solve this disadvantage.
이러한 압전소자를 이용한 디스펜서 중에는 얇은 디스크형 압전소자의 휨 변위를 이용하는 것과, 적층형 압전 액추에이터의 길이 방향 변위를 이용하여 메탈 다이어프램을 작동시키는 것 등이 있으나, 이들은 구조가 복잡하고 부피가 큰 단점이 있었다. Dispensers using such piezoelectric elements include the bending displacement of a thin disk type piezoelectric element and the operation of a metal diaphragm using the longitudinal displacement of the stacked piezoelectric actuators, but these have a disadvantage in that the structure is complicated and bulky. .
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로써, 고속의 응답성과 큰 힘을 발생시킬 수 있는 중공형 액추에이터로 구동수단을 구성하여 보다 정확하고, 응답속도가 빠른 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed to solve the problems of the prior art as described above, by configuring the drive means with a hollow actuator that can generate a high speed response and a large force more accurate, fast response hollow actuator An object of the present invention is to provide a drive droplet dispensing apparatus.
즉, 얇은 중공형 압전 세리믹의 양면에 전극이 도포된 소자를 여러층으로 적 층하여 접착하여 구성된 중공형 액추에이터를 튜브의 외부에 설치하여 액추에이터가 길이 방향으로 신축됨에 따라 튜브가 수축 또는 신장되도록 하여 튜브 내부의 내용물이 유입되게 하거나 배출되게 한 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. That is, a hollow actuator configured by laminating and attaching an electrode-coated element in multiple layers on both sides of a thin hollow piezoelectric ceramic is installed on the outside of the tube so that the tube contracts or extends as the actuator is stretched in the longitudinal direction. Accordingly, an object of the present invention is to provide a hollow actuator driven droplet dispensing apparatus in which contents inside a tube are introduced or discharged.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로써, 본 발명은 탄성체로 이루어지며, 내부에 수용공간이 형성된 일정길이의 탄성튜브; 외부전압 인가시 상기 탄성튜브의 길이방향으로 상기 탄성튜브를 신축하도록 상기 탄성튜브의 외부에 끼워져 설치되고, 전계를 인가하면 길이방향으로 힘과 변위를 발생하는 중공형 액추에이터를 포함하고, 외부전압 인가시 중공형 액추에이터가 탄성튜브의 길이방향으로 신장되거나 수축됨에 따라 상기 탄성튜브의 내부공간 체적을 축소 또는 확장시킴을 특징으로 하는 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치를 제공한다. As a specific means for achieving the above object, the present invention is made of an elastic body, the elastic tube of a predetermined length formed in the receiving space therein; When the external voltage is applied to the elastic tube in the longitudinal direction of the elastic tube is inserted and installed to the outside of the elastic tube, when applying an electric field includes a hollow actuator for generating a force and displacement in the longitudinal direction, applying an external voltage When the hollow actuator is elongated or contracted in the longitudinal direction of the elastic tube provides a hollow actuator drive type droplet dispensing device characterized in that the inner space volume of the elastic tube is reduced or expanded.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 상기 중공형 액추에이터와 대응하는 몸체외부면에 변형부를 포함하고, 상기 변형부는 주름형상으로 구비된다. Preferably, the elastic tube includes a deformation portion on the outer surface of the body corresponding to the hollow actuator, the deformation portion is provided in a corrugated shape.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 몸체외부면에 형성된 수나사부에 나사결합되어 상기 중공형 액추에이터의 일단부에 접하는 암나사부재를 구비한다. Preferably, the elastic tube has a female screw member which is screwed to the male screw portion formed on the outer surface of the body in contact with one end of the hollow actuator.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 보호케이스를 추가 포함하고, 상기 보호케이스는 상기 탄성튜브의 입구가 삽입되어 고정되는 상부개구부와, 상기 탄성튜브의 출 구와 일정간격을 두고 이격되는 하부개구부를 구비한다. Preferably, the elastic tube further comprises a protective case, the protective case has an upper opening portion is inserted and fixed to the inlet of the elastic tube, and the lower opening portion spaced apart from the outlet of the elastic tube at a predetermined interval.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 상기 중공형 액추에이터와 대응하는 몸체외부면에 변형부를 포함하고, 상기 변형부는 내경이 일정길이 균일한 중앙영역과 입구사이를 연결하는 경계영역과, 상기 중앙영역과 출구사이를 연결하는 다른 경계영역을 상기 입구와 출구로 갈수록 내경이 작아지는 단면상으로 구비한다. Preferably, the elastic tube includes a deformable portion on the outer surface of the body corresponding to the hollow actuator, the deformable portion is a boundary region connecting between the central region and the inlet having a uniform length of inner diameter, and between the central region and the outlet Another boundary region for connecting the inlet and outlet is provided with a cross-sectional shape of the inner diameter becomes smaller toward.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 입구와 출구의 각 외부면에 형성된 수나사부와 각각 나사결합되어 상기 중공형 액추에이터의 상단과 하단에 각각 접하는 상부플랜지와 하부플랜지를 구비한다. Preferably, the elastic tube is provided with an upper flange and a lower flange, respectively screwed with the male thread formed on each outer surface of the inlet and outlet to contact the top and bottom of the hollow actuator.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 상기 중공형 액추에이터와 대응하는 몸체외부면에 적어도 하나의 변형부를 포함하고, 상기 변형부는 상기 탄성튜브의 입구와 출구의 외경보다 상대적으로 작은 외경크기로 구비되고, 몸체외부면이 외측으로 볼록하게 만곡지는 단면상으로 구비된다. Preferably, the elastic tube includes at least one deformation portion on the body outer surface corresponding to the hollow actuator, the deformation portion is provided with an outer diameter relatively smaller than the outer diameter of the inlet and outlet of the elastic tube, the outer body The face is provided in a cross section which is curved outwardly convex.
바람직하게, 상기 탄성튜브는 입구의 외부면에 형성된 수나사부에 나사결합되어 상기 중공형 액추에이터의 일단부와 접하는 상부플랜지와, 상기 탄성튜브의 출구로부터 외측으로 연장되어 상기 중공형 액추에이터의 타단부가 접하는 하부플랜지를 구비한다. Preferably, the elastic tube is screwed to the male thread formed on the outer surface of the inlet and the upper flange contacting one end of the hollow actuator, and the other end of the hollow actuator extending outward from the outlet of the elastic tube A lower flange is in contact.
더욱 바람직하게, 상기 탄성튜브는 출구에 배출노즐을 구비한다. More preferably, the elastic tube has a discharge nozzle at the outlet.
더욱 바람직하게, 상기 탄성튜브와 중공형 액추에이터사이에는 탄성체몰드가 채워진다. More preferably, an elastic mold is filled between the elastic tube and the hollow actuator.
더욱 바람직하게, 상기 탄성튜브는 입구에 역류방지수단을 구비한다. More preferably, the elastic tube has a backflow prevention means at the inlet.
본 발명에 의하면, 발생 변위가 인가 전압에 고속으로 응답하는 중공형 액추에이터를 이용하여 튜브의 내부 공간 체적을 수축 또는 팽창시키는 형식으로 가압하여 튜브 내의 내용물이 튜브 내외부로 일정량씩 출입하도록 구성함으로써 전체구조가 간단하고 조립구조가 단순하여 제조원가를 절감하고, 부피가 작아 경박단소의 소형화 제품설계에 적합하면서도 고속의 응답성을 가질 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by using a hollow actuator in which the generated displacement responds to the applied voltage at high speed, the inner space volume of the tube is compressed or contracted so that the contents in the tube are made to enter and exit the tube by a predetermined amount. It is simple and the assembly structure is simple to reduce the manufacturing cost, the volume is small, there is an effect that can be fast and responsive while being suitable for the compact and lightweight product design.
또한, 중공형 액추에이터가 튜브의 길이 방향으로 신축할 때 수직 및 수평으로 동시에 발생되는 큰 힘을 이용함으로써, 점도가 높은 액체 등의 디스펜싱에도 사용이 용이할 뿐만 아니라, 튜브형 액추에이터에 인가되는 전압에 비례한 힘과 변위량을 이용하여 외부로 배출되는 토출량을 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. In addition, when the hollow actuator expands and contracts in the longitudinal direction of the tube, a large force generated simultaneously in the vertical and horizontal directions is used to facilitate the dispensing of a liquid with high viscosity, and also to the voltage applied to the tubular actuator. By using a proportional force and displacement amount there is an effect that can precisely control the discharge amount discharged to the outside.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 설명하기 위한 것으로서 도 2a는 흡입상태를 도시한 것이고, 도 2b는 배출상태를 도시한 것이다. 1 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is for explaining the operating state of the dispensing apparatus shown in Figure 1, Figure 2a shows a suction state 2b shows a discharge state.
본 발명의 제 1실시예에 따른 에 따른 중공형 액츄에이터 구동형 액적 디스펜싱 장치(H)는 도 1과 도 2(a)(b)에 도시한 바와 같이, 탄성튜브(1)와 중공형 액추에이터(2)를 포함한다. The hollow actuator driven droplet dispensing device H according to the first embodiment of the present invention is an
상기 탄성튜브(1)는 외력에 의한 탄성변형이 가능하고, 몸체 중앙에 액체 또 는 분말과 같은 내용물이 채워질 수 있도록 내부공간을 형성하는 일정길이의 중공 탄성체로 이루어질 수 있다.The
상기 중공형 액추에이터(2)는 상기 탄성튜브(1)의 몸체 외부에 끼움배치되어 고정설치되고, 외부전원과 전기적으로 연결되어 전원인가시 상기 탄성튜브(1)의 전체 또는 특정부위를 탄성변형시키도록 상기 탄성튜브의 길이방향으로 신장하거나 수축하면서 외력을 제공하는 구동수단이다. The
그리고, 상기 탄성튜브(1)는 실제로 디스펜싱(dispensing)하기 위한 액체나 분말 등과 같은 내용물이 담겨지고 배출되는 수단으로서 탄성변형력이 우수한 금속소재로 제조될 수 있다.In addition, the
상기 탄성튜브(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 중공형 액추에이터(2)가 배치되는 위치와 대응하는 몸체외부면에 외력에 의한 탄성변형이 가능한 변형부(1a)를 구비한다. As shown in FIG. 1, the
이러한 변형부(1a)는 외력에 의한 길이방향 변형량을 극대화시킬 수 있도록 종단면이 일정주기를 갖는 사단면 또는 파형단면의 주름형상으로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 탄성튜브(1)의 몸체외부면을 절삭, 압연과 같은 기계가공에 의해서 상기 변형부(1a)를 형성할 수 있다. The deformable portion (1a) is preferably provided with a corrugated shape of the cross section or the corrugated cross section having a longitudinal end section in order to maximize the amount of longitudinal deformation caused by external force, the body outer surface of the elastic tube (1) The
이에 따라, 상기 중공형 액추에이터(2)가 전압인가시 길이방향으로 신축하게 되면 탄성튜브의 몸체 중앙에 관통형성된 내부공간은 내경이 작아지면서 체적변화가 발생하도록 탄성변형되며, 이러한 탄성변형은 주름형상으로 이루어진 변형부(1a)에 의해서 더욱 용이하고 큰 변형량으로 이루어질 수 있는 것이다. Accordingly, when the
상기 탄성튜브(1)의 몸체외부면에 형성된 수나사부(1b)에 나사결합되어 탄성튜브의 몸체외부면을 따라 이동되는 암나사부재(15)를 구비하는 것이 바람직하다. It is preferable to have a
이에 따라, 상기 탄성튜브(1)의 몸체외부면에 배치되는 중공형 액추에이터(2)의 일단부에 암나사부재(15)가 접한 상태에서 수나사부(1b)를 따라 나사이동되면, 상기 탄성튜브(1)에 타단부가 접하여 이동이 곤란한 액추에이터(2)를 나사이동방향으로 가압하면서 상기 액추에이터(2)에 예비압축하중을 부여함과 동시에 상기 변형부(1a)에는 예비인장하중을 부여할 수 있는 것이다. Accordingly, when the
이때, 상기 액추에이터(2)의 타단부는 상기 탄성튜브(1)의 몸체외부면에 함몰형성되거나 돌출형성되는 단차부에 접하여 이동이 곤란하도록 배치되어야 한다. At this time, the other end of the actuator (2) should be disposed so as to be difficult to move in contact with the stepped portion is formed recessed or protruding on the outer surface of the body of the elastic tube (1).
여기서, 상기 암나사부재(15)는 변형부(1a)의 상측에 해당하는 탄성튜브(1)의 몸체외부면에 형성된 수나사부에 나사결합되어 상측에서 하측으로 나사이동되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 변형부(1a)의 하측에 해당하는 탄성튜브의 몸체외부면에 형성되는 수나사부에 나사결합되어 하측에서 상측으로 나사이동되는 것으로 구비될 수도 있다. Here, the
그리고, 상기 액추에이터(2)의 상단인 일단부는 상기 탄성튜브의 특정부위 또는 암나사부재(15)에 접하거나 일체로 연결되고, 상기 액추에이터(2)의 하단인 타단부는 상기 탄성튜브의 특정부위에 접하거나 일체로 연결된다. One end of the upper end of the
또한, 상기 중공형 액추에이터(2)는 박판 세라믹시트의 양 단면에 소정의 전극이 도포된 압전소자를 다층으로 적층하여 구성된 중공형 적층 압전체(Piezoelectric)로 이루어질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 전압을 인가 하면 길이방향으로 힘과 변위를 발생할 수 있도록 일렉트로 마그네틱(Electro Magnetic), 일렉트릭 폴리머 액추에이터(Electric Polymer Actuator), 형상기억합금(Shape memory alloy), 전기모터구동 선형 액추에이터 중 어느 하나가 선택적으로 채용될 수 있다. In addition, the
그리고, 도 1 내지 도 2(a)(b)에 도시한 바와 같이, 외부환경으로부터 상기 중공형 액추에이터(2)와 탄성튜브(1)를 보호할 수 있도록 보호케이스(10)를 구비할 수도 있다. 1 to 2 (a) and (b), the
이러한 보호케이스(10)는 상기 탄성튜브(1)의 내용물이 유입되는 입구(11)의 외부면이 고정되는 상부개구부(10a)와, 상기 탄성튜브(1)의 내용물이 토출되는 출구(12)와 일정간격을 두고 이격되어 분리되는 하부개구부(10b)를 갖추어 상기 탄성튜브(1)와 중공형 액추에이터(2)를 보호케이스의 내부공간에 배치함으로써 이들을 외부환경으로부터 보호할 수 있는 것이다.The
여기서, 상기 탄성튜브(1)의 출구(12)는 상기 보호케이스(10)의 하부개구부(10b)와 일정간격을 두고 서로 대향되고, 동일한 가상의 수직축상에 배치되며, 상기 하부개구부(10b)의 내경은 상기 출구(12)의 내경과 서로 동일하거나 크게 형성되어 상기 탄성튜브(1)의 출구(12)로부터 배출되는 내용물이 상기 하부개구부(10b)를 통하여 보호 케이스(10)의 외부로 배출될 수 있는 것이다. Here, the
이에 따라, 상기 탄성튜브(1)의 노즐단인 출구(12)를 통한 내용물의 토출시 상기 탄성튜브(1)의 하부단이 상기 중공형 액추에이터(2)의 반복적인 신축작동에 기인하는 마이크로변위에 의해서 상하진동하게 되더라도 상기 탄성튜브(1)의 하부 단은 보호케이스(10)와 접하지 않을 뿐만 아니라 상기 보호케이스의 하부단과 상기 출구로부터 토출되는 내용물이 낙하되는 기판과 같은 피작업물간의 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있고, 이로 인하여 토출되는 내용물인 액적이 안정적으로 원하는 위치에 안정적으로 디스펜싱될 수 있는 것이다. Accordingly, when discharging the contents through the
상기 중공형 액추에이터(2)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 케이블부재(미도시)는 상기 보호케이스를 관통하여 외부로 인출된다. A cable member (not shown) electrically connected to the
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이며, 도 4는 도 3에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 설명하기 위한 것으로서 도 4a는 흡입상태를 도시한 것이고, 도 4b는 배출상태를 도시한 것이다. 3 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a second embodiment of the present invention, Figure 4 is for explaining the operating state of the dispensing apparatus shown in Figure 3, Figure 4a shows a suction state 4b shows a discharge state.
본 발명의 제 2실시예에 따른 중공형 액츄에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치(H')는 도 3과 도 4(a)(b)에 도시한 바와 같이, 탄성튜브(1')와 중공형 액추에이터(2')를 포함한다. Hollow actuator drive type droplet dispensing device (H ') according to a second embodiment of the present invention, as shown in Figs. 3 and 4 (a) (b), the elastic tube (1') and hollow actuator (2 ').
상기 탄성튜브(1')는 외력에 의한 탄성변형이 가능하고, 몸체 중앙에 액체 또는 분말과 같은 내용물이 채워질 수 있도록 내부공간을 형성하는 일정길이의 중공 탄성체이고, 상기 중공형 액추에이터(2')는 전원인가시 상기 탄성튜브(1')의 전체 또는 특정부위를 탄성변형시키도록 상기 탄성튜브의 길이방향으로 신장하거나 수축하면서 외력을 제공하는 구동수단이다. The elastic tube (1 ') is a hollow elastic body of a predetermined length to form an inner space so that the elastic deformation by the external force, the contents such as liquid or powder can be filled in the center of the body, the hollow actuator (2') Is driving means for providing an external force while extending or contracting in the longitudinal direction of the elastic tube to elastically deform the whole or a specific portion of the elastic tube (1 ') when power is applied.
이러한 탄성튜브(1')는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 중공형 액추에이터(2')가 배치되는 위치와 대응하는 몸체 외부면에 외력에 의한 탄성변형이 가능한 변형부(1a')를 구비한다. As shown in FIG. 3, the
상기 변형부(1a')는 내경이 일정길이 균일한 중앙영역과 입구(11')사이를 연결하는 경계영역과, 상기 중앙영역과 출구(12')사이를 연결하는 다른 경계영역을 상기 입구과 출구로 갈수록 내경이 작아지는 단면상으로 구비됨으로써 상기 변형부(1')는 입구(11')와 출구(12')의 횡단면적보다 상대적으로 넓은 횡단면적을 구비하게 된다. The
이에 따라, 상기 중공형 액추에이터(2')가 전압인가시 길이방향으로 신축하게 되면 탄성튜브(1')의 몸체 중앙에 관통형성된 내부공간은 내경이 작아지면서 체적변화가 발생하도록 탄성변형되며, 이러한 탄성변형은 입구와 출구보다 외측으로 내경이 확장된 변형부(1a')에 의해서 더욱 용이하고 큰 탄성변형량으로 이루어질 수 있는 것이다. Accordingly, when the hollow actuator 2 'is stretched in the longitudinal direction when voltage is applied, the inner space formed in the center of the body of the elastic tube 1' is elastically deformed so that a volume change occurs while the inner diameter is reduced. Elastic deformation can be made easier and larger elastic deformation amount by the deformation portion (1a ') the inner diameter is extended to the outside than the inlet and outlet.
여기서, 상기 변형부(1a')는 제1실시예에 개시된 바와 같이, 주름단면상의 변형부로 구비될 수 있다. Here, the
상기 탄성튜브(1')의 입구(11')와 출구(12')의 각 외부면에 형성된 수나사부(1b')(1c')에 각각 나사결합되도록 암나사공을 구비하여 상기 탄성튜브(1')의 몸체외부면을 따라 이동되고, 상기 중공형 액추에이터(2')의 상단과 하단에 각각 접하는 상부플랜지(20')와 하부플랜지(21')를 구비하여 상기 중공형 액추에이터(2')는 상기 탄성튜브(1')를 감싸도록 상기 탄성튜브(1')의 입구에 나사조립되는 상부플랜지(20')와 상기 탄성튜브(1')의 출구에 나사조립되는 하부플랜지(21')와의 사이에 배치된다. The
이에 따라, 상기 중공형 액추에이터(2')의 상,하단에 상,하부플랜지(20',21')가 접한 상태에서 상기 상,하부플랜지중 어느 하나가 수나사부(1b',1c')를 따라 나사이동되면, 상기 중공형 액추에이터(2')를 나사이동방향으로 가압하면서 상기 액추에이터(2')에 예비압축하중을 부여할 수 있는 것이다. Accordingly, any one of the upper and lower flanges in the state where the upper and lower flanges 20 'and 21' are in contact with the upper and lower ends of the hollow actuator 2 'and the
또한, 상기 중공형 액추에이터(2')는 탄성튜브(1')의 변형부(1a')와 일정간격을 두고 상기 변형부(1a')를 감싸도록 배치되어 전압인가시 길이방향과 더불어 지름방향으로도 신축변형될 수 있는바, 상기 중공형 액추에이터(2')와 탄성튜브(1')사이의 공간에 제2실시예와 마찬가지로 탄성체몰드(3')가 채워지면, 상기 중공형 액추에이터의 길이방향과 지름방향의 변위는 상기 탄성체몰드(3')를 통하여 상기 변형부(1a')에 전달되어 상기 탄성튜브내의 내용물을 출구를 통해 외부로 토출하거나 입구를 통해 유입하는 작동을 가일층 향상시킬 수 있다. In addition, the hollow actuator 2 'is disposed to surround the
또한, 상기 탄성튜브(1')의 출구(12')에는 배출노즐(4')을 더 설치함으로써외부로 내용물이 배출되는 방향이나 배출량을 보다 정밀하게 조절할 수 있다. In addition, the
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이며, 도 6은 도 5에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 설명하기 위한 것으로서 도 6a는 흡입상태를 도시한 것이고, 도 6b는 배출상태를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 사시도이다.5 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a third embodiment of the present invention, Figure 6 is for explaining the operating state of the dispensing apparatus shown in Figure 5, Figure 6a shows a suction state 6B illustrates a discharge state, and FIG. 7 is a perspective view illustrating a dispensing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3실시예에 따른 중공형 액츄에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치(H'')는 도 5 내지 7에 도시한 바와 같이, 제1,2실시예와 마찬가지로 탄성튜 브(1'')와 중공형 액추에이터(2'')를 포함한다. As shown in FIGS. 5 to 7, the hollow actuator drive type droplet dispensing device H ″ according to the third embodiment of the present invention has an
상기 탄성튜브(1'')는 외력에 의한 탄성변형이 가능하고, 몸체 중앙에 액체 또는 분말과 같은 내용물이 채워질 수 있도록 내부공간을 형성하는 일정길이의 중공 탄성체이고, 상기 중공형 액추에이터(2'')는 전원인가시 상기 탄성튜브(1')의 전체 또는 특정부위를 탄성변형시키도록 상기 탄성튜브의 길이방향으로 신장하거나 수축하면서 외력을 제공하는 구동수단이다. The elastic tube (1 '') is a hollow elastic body of a predetermined length to form an inner space so that the elastic deformation by the external force, the contents such as liquid or powder can be filled in the center of the body, the hollow actuator (2 ' ') Is a driving means for providing an external force while extending or contracting in the longitudinal direction of the elastic tube so as to elastically deform the whole or a specific portion of the elastic tube (1') when power is applied.
이러한 탄성튜브(1'')는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 중공형 액추에이터(2'')가 배치되는 위치와 대응하는 몸체 외부면에 외력에 의한 탄성변형이 가능한 변형부(1a'')를 구비한다. As shown in FIG. 5, the
상기 변형부(1a'')는 상기 입구(11')과 출구(12')의 외경보다 상대적으로 작은 외경크기로 구비되고, 몸체외부면이 외측으로 볼록하게 만곡지는 단면상으로 구비된다. The
이에 따라, 상기 중공형 액추에이터(2'')가 전압인가시 길이방향으로 신축하게 되면 탄성튜브(1'')의 몸체 중앙에 관통형성된 내부공간은 내경이 작아지면서 체적변화가 발생하도록 탄성변형되며, 이러한 탄성변형은 입구와 출구보다 외경이 축소된 변형부(1a'')에 의해서 더욱 용이하고 큰 탄성변형량으로 이루어질 수 있는 것이다. Accordingly, when the hollow actuator 2 '' expands and contracts in the longitudinal direction when voltage is applied, the inner space formed in the center of the body of the elastic tube 1 '' is elastically deformed so that a volume change occurs while the inner diameter thereof decreases. This elastic deformation can be made easier and larger by the deformation portion (1a ″) the outer diameter is reduced than the inlet and outlet.
여기서, 상기 변형부(1a'')는 제1실시예에 개시된 바와 같이, 주름단면상의 변형부 또는 제2실시예에 개시된 바와 같이, 입,출구보다 내경이 외측으로 확장된 단면상의 변형부로 구비될 수 있다. Here, the
상기 탄성튜브(1'')의 입구(11'')의 외부면에 형성된 수나사부(1b'')에 나사결합되도록 암나사공을 구비하여 상기 탄성튜브(1')의 몸체외부면을 따라 이동되어 상기 중공형 액추에이터(2'')의 상단과 접하는 상부플랜지(20'')와, 상기 탄성튜브(1'')의 출구(12'')로부터 외측으로 연장되어 상기 중공형 액추에이터(2'')의 하부단이 접하는 하부플랜지(21'')를 구비하여 상기 중공형 액추에이터(2'')는 상기 탄성튜브(1'')를 감싸도록 상기 탄성튜브(1'')의 입구에 나사조립되는 상부플랜지(20')와 상기 탄성튜브(1'')의 출구에 일체로 구비되는 하부플랜지(21'')와의 사이에 배치된다. It moves along the outer surface of the body of the elastic tube (1 ') with a female threaded hole to be screwed to the male thread portion (1b' ') formed on the outer surface of the inlet (11' ') of the elastic tube (1' ').
이에 따라, 상기 중공형 액추에이터(2'')의 상,하단에 상,하부플랜지(20'',21'')가 접한 상태에서 상기 상부플랜지(20'')가 수나사부(1b'')를 따라 나사이동되면, 상기 중공형 액추에이터(2'')를 나사이동방향으로 가압하면서 예비압축하중을 부여할 수 있는 것이다. Accordingly, the upper flange 20 '' is a
또한, 상기 중공형 액추에이터(2'')는 탄성튜브(1'')의 변형부(1a'')와 일정간격을 두고 상기 변형부(1a'')를 감싸도록 배치되어 전압인가시 길이방향과 더불어 지름방향으로도 신축변형될 수 있는바, 상기 중공형 액추에이터(2'')와 탄성튜브(1'')사이의 공간에 제2실시예와 마찬가지로 탄성체몰드(3'')가 채워지면, 상기 중공형 액추에이터의 길이방향과 지름방향의 변위는 상기 탄성체몰드(3'')를 통하여 상기 변형부(1a'')에 전달되어 상기 탄성튜브내의 내용물을 출구를 통해 외부로 토출하거나 입구를 통해 유입하는 작동을 가일층 향상시킬 수 있다. In addition, the hollow actuator 2 '' is disposed to surround the
또한, 상기 탄성튜브(1'')의 출구(12'')에도 배출노즐(4'')을 더 설치함으 로써외부로 내용물이 배출되는 방향이나 배출양을 보다 정밀하게 조절할 수 있다. In addition, the outlet nozzle 12 '' of the elastic tube 1 '' may be further provided with a discharge nozzle 4 '' to more precisely control the direction or amount of discharge of the contents to the outside.
제1 내지 3실시예에 따른 중공형 액추에이터 구동방식 액적 디스펜싱 장치(H,H',H'')는 도 2(a)(b), 도 4(a)(b) 및, 도 6(a)(b)에 도시한 바와 같이 탄성튜브의 변형부에 대응배치된 중공형 액추에이터의 신축작동시 길이방향으로 신축탄성변형되면서 탄성튜브내의 내용물을 외부로부터 흡입하면서 외부로 정량토출하는 마이크로 펌핑작동을 상기 중공형 액추에이터의 1회 신축작동시마다 반복적으로 수행하는 것이다. The hollow actuator drive type droplet dispensing apparatus (H, H ', H' ') according to the first to third embodiments is illustrated in FIGS. 2 (a) (b), 4 (a) (b), and 6 (b). a) Micro-pumping operation that stretches elastically in the longitudinal direction and expands and discharges the contents of the elastic tube to the outside while expanding and contracting the hollow actuator disposed corresponding to the deformation portion of the elastic tube as shown in (b). It is to perform repeatedly for each expansion operation of the hollow actuator.
즉, 도 2(a), 4(a) 및 도 6(a)에 도시한 바와 같이 상기 중공형 액추에이터가 길이방향으로 신장되면, 탄성튜브의 내부공간 체적은 초기대기상태보다 상대적으로 확장되면서 입구를 통하여 내용물이 유입되는 것이다. 이때, 상기 중공형 액추에이터가 길이방향으로 신장됨과 동시에 반경방향 내측으로 수축되지만 길이방향으로 신장되는 탄성변형량이 반경방향으로 수축되는 탄성변형량보다 상대적으로 많기 때문에 탄성튜브의 내부 공간을 확장시켜 내용물을 내부로 유입하는 흡입작동을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.That is, when the hollow actuator is extended in the longitudinal direction as shown in Figs. 2 (a), 4 (a) and 6 (a), the inner space volume of the elastic tube expands relative to the initial atmospheric state and is inlet. The contents are introduced through. At this time, the hollow actuator is elongated in the longitudinal direction and contracted inward in the radial direction, but since the amount of elastic deformation in the longitudinal direction is larger than the amount of elastic deformation in the radial direction, the inner space of the elastic tube is expanded to expand the contents. It is possible to perform the suction operation flowing into the smoothly.
그리고, 상기 탄성튜브의 내부공간에 액체나 분말과 같은 내용물이 채워진 상태에서 중공형 액추에이터가 길이방향으로 수축되면, 도 2(b), 도 4(b) 및 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 길이방향으로 탄성변형되었던 탄성튜브의 변형부가 원상태로 복귀됨과 동시에 길이방향으로 수축되고 이로 인해 탄성튜브의 내부공간 체적은 초기대기상태와 동일하거나 상대적으로 축소되면서 출구를 통하여 내용물이 정량씩 토출되는 것이다. 이때, 상기 중공형 액추에이터가 길이방향으로 축소됨과동 시에 반경방향 외측으로 확장되지만 길이방향으로 수축되는 탄성변형량이 반경방향으로 확장되는 탄성변형량보다 상대적으로 많기 때문에 탄성튜트의 내부공간을 축소시켜 내용물을 외부로 토출하는 배출작동을 원활하게 수행할 수 있는 것이다. In addition, when the hollow actuator is contracted in the longitudinal direction while the contents such as liquid or powder are filled in the inner space of the elastic tube, as shown in FIGS. 2 (b), 4 (b) and 6 (b). Similarly, the deformed portion of the elastic tube, which was elastically deformed in the longitudinal direction, returns to its original state and contracts in the longitudinal direction, thereby discharging the contents quantitatively through the outlet while the inner space volume of the elastic tube is reduced or equal to the initial atmospheric state. Will be. At this time, the hollow actuator is reduced in the longitudinal direction and at the same time it extends outward in the radial direction, but because the amount of elastic deformation contracted in the longitudinal direction is relatively larger than the amount of elastic deformation extending in the radial direction, the inner space of the elastic tube is reduced to It is possible to smoothly perform the discharge operation to discharge the outside.
이러한 중공형 액추에이터의 신축작동에 기인하는 탄성튜브의 흡입작동과 배출작동을 반복하여 탄성튜브내의 내용물을 사전에 설정된 토출량으로 원하는 곳에 정밀하게 제공할 수 있다. By repeating the suction operation and the discharge operation of the elastic tube due to the expansion and contraction operation of the hollow actuator, the contents in the elastic tube can be precisely provided where desired in a predetermined discharge amount.
한편, 상기 탄성튜브의 입구에는 탄성튜브의 내부로 유입된 액체나 분말과 같은 내용물이 다시 입구로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 오리피스와 같은 역류방지수단(11a)을 구비하는 것이 바람직하다.On the other hand, the inlet of the elastic tube is preferably provided with a backflow preventing means (11a) such as an orifice to prevent the contents such as liquid or powder introduced into the elastic tube to flow back to the inlet.
즉, 탄성튜브의 내부를 향하며 점차 내경이 좁아지는 유로가 형성되고 내측 단부에 턱이 형성된 오리피스 형상으로 구성된 역류방지수단(11a)을 입구에 설치함으로써 입구(11)로 유입된 내용물이 내측 단부에 형성된 턱에 의해 입구(11)로 역류되는 것이 방지될 수 있다. That is, a flow path is formed toward the inside of the elastic tube and gradually narrows in diameter, and the inflow prevention means 11a formed in the orifice shape having a jaw formed at the inner end is installed at the inlet so that the contents introduced into the
여기서, 상기 역류방지수단(11a)은 오리피스 구조 이외에 역류방지판 등을 선택적으로 설치하여 역류방지효과를 보다 높일 수 있다. Here, the backflow prevention means (11a) can further increase the backflow prevention effect by selectively installing a backflow prevention plate or the like in addition to the orifice structure.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood that various changes and modifications can be made in the art without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 도시한 것으로서FIG. 2 illustrates an operating state of the dispensing apparatus of FIG. 1.
(a)는 흡입상태이고, (a) is inhalation,
(b)는 배출상태이다. (b) is the discharge condition.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이다. 3 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 도시한 것으로서4 is a view illustrating an operating state of the dispensing apparatus of FIG. 3.
(a)는 흡입상태이고, (a) is inhalation,
(b)는 배출상태이다(b) is the discharge state
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 종단면도이다. 5 is a longitudinal sectional view showing a dispensing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시한 디스펜싱 장치의 작동상태를 도시한 것으로서FIG. 6 illustrates an operating state of the dispensing apparatus of FIG. 5.
(a)는 흡입상태이고, (a) is inhalation,
(b)는 배출상태이다.(b) is the discharge condition.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 디스펜싱 장치를 도시한 사시도이다. 7 is a perspective view showing a dispensing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
1,1',1'' : 탄성튜브 1a,1a',1a'' : 변형부1,1 ', 1' ':
2,2',2'' : 중공형 액추에이터 3',3'' : 탄성체몰드2,2 ', 2' ': Hollow Actuator 3', 3 '': Elastomer Mold
4',4'' : 배출노즐 10 : 보호케이스4 ', 4' ': Outlet nozzle 10: Protective case
11,11',11'' : 입구 12,12',12'' : 출구11,11 ', 11' ':
11a : 역류방지수단 15 : 암나사부재 11a: countercurrent prevention means 15: female thread member
20',20'' : 상부플랜지 21',21'' : 하부플랜지20 ', 20' ': Upper flange 21', 21 '': Lower flange
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