KR950005189B1

KR950005189B1 - 유체분배장치 및 방법

Info

Publication number: KR950005189B1
Application number: KR1019880700749A
Authority: KR
Inventors: 피. 프라이스 리챠드
Original assignee: 노드슨 코포레이션; 토마스 엘. 무어헤드
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1995-05-19
Anticipated expiration: 2007-10-08
Also published as: HK1000943A1; DE3788729D1; AU8159687A; EP0529686A3; JP2677547B2; DE3752087D1; EP0529686B1; EP0529686A2; JP2625135B2; JPH02500961A; EP0329683A4; EP0329683A1; DE3788729T2; JPH09117709A; AU630215B2; KR880701589A; WO1988003059A1; DE3752087T2; CA1300088C; AU6005090A

Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]

유체분배장치 및 방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 의해 제작된 분배 장치의 양호한 실시예를 예증하는 개략적인 단면도.

제2도는 본 발명에 의해 유체분배용 시스템의 양호한 실시예를 예증하는 블록선도.

제3도는 본 발명에 의해 유체분배용 시스템의 제2 양호한 실시예의 일부를 예증하는 블럭선도.

제4도는 제3도의 실시예의 작동을 예증하는 플로우챠트.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 범위]

본 발명은 유체분배 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 윤활유, 밀폐제 및 접착제와 같은 점성유체를 분배기와 공작물간의 상대속도에 대한 변화를 보정하도록 조절될 수 있는 제어 유동율로서 공작물에 분배하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

윤활유, 접착제, 밀폐제등과 같은 점성유체를 분배할 때에는 종종 단위 길이당 요구 유체량을 포함하는 비이드(bead)로서 공작물 표면에 유체를 적용할 필요가 있다. 고도의 제조과정이나 또는 유체 비이드가 정확하게 위치해야만 하는 곳에서, 로봇 암(robot arm)은 공작물 표면에 걸쳐서 프로그램 패턴에 따라 분배노즐을 신속히 안내함에 의하여 유체를 적용하는데 자주 사용된다. 적용분야에 따라, 분배되는 유체는 노즐로부터 어떤 거리를 고속 분류로서 분사되거나 또는 공작물 가까이에 설치된 노즐로부터 저속도로 분출될 수 있다. 어느 경우에서도, 비이드를 따라서 단위 길이당 적용된 유체량은 분배 노즐로부터 배출된 유량과 공작물에 관한 노즐의 상대속도에 따라 변할 것이다.

예를 들면, 자동차 공업에서는 자동차문에 내부 패널을 결합하기 전에 문내면 주위에 밀폐제의 균일한 비이드를 적용할 필요가 있다. 패턴의 기다란 직선부를 따라 로봇 암은 신속하게 노즐을 이동시킬 수 있다. 그러나, 필요한 비이드 패턴이 문패널의 가장자리 주위와 같이 급격히 방향을 바꾸는 곳에서, 로봇 아암은 속력이 떨어져서 요구한 비이드 배치 정확도를 달성해야 한다. 만일에 분배되는 유체의 유량이 고정되어 있으면, 적용된 비이드에서의 유체량은 로봇 암이 방향 변화에 적응하도록 감속됨에 따라 증가될 것이며, 로봇 암이 가속됨에 따라 감소될 것이다.

종래 기술에서, 상기 문제를 처리하기 위한 한가지 시도는 로봇 제어기로부터 발산되는 공구속도 신호를 전압 조절형 D.C. 모터 구동부에 인가하여 유체로 채워진 쇼트(shot) 펌프의 플런저를 구동하는 볼 나사 메카니즘의 속도를 제어하는 것이었다. 쇼트 펌프는 기다란 가요성 호스를 경유하여 로봇암의 분배 노즐에 연결된다.

D.C. 구동부에 인가된 공구 속도 신호는 공작물에 관한 노즐 속도에 따라 변한다. 쇼트 펌프 플런저의 이동율이 변할 때에는 노즐로부터의 유동율도 변한다. 따라서, 유체가 분배되는 속도는 노즐 속도에 의한 개방 루프 형태로서 제어된다.

그러한 시스템은 다수의 결점을 가진다. 첫째로, 본래부터 시스템은 다수의 결점을 가진다. 첫째로, 본래부터 시스템은 반응이 느리다. 그러므로 비이드치수를 제한하여 제어하는 것만이 가능하다. 플런저를 구동하는 D.C. 구동부 및 기계 시스템의 반응과 관련된 지연(delay)에 첨가하여, 로봇 암이 소유한 노즐과 쇼트 펌프 사이에 연결된 가요성 호스는 시스템내에서 중요한 반응지체(response lag)를 도입한다. 호스 길이가 단지 3.05m(10 피이트)이고, 분배되는 유체의 공급 압력 및 특성에 의존하여, 쇼트 펌프에서 압력 변화가 두번이상 있으면 이에 대응하여 노즐에서 유동변화를 초래할 것이다. 따라서, 특히 로봇 아암의 속도가 급격히 변하는 동안 바이드 치수를 매우 정확하게 제어하기가 어렵다. 이러한 성능 제한에 덧붙여, 그러한 시스템은 다른 실제적인 단점을 가진다. 쇼트 펌프 자체는 적어도 공작물 전체에 적용하기 위해 필요로 하는 만큼의 재료를 보유할 수 있어야 한다. 따라서, 펌프 및 이와 관련된 기계 구동부는 분배 노즐과 함께 로봇 아암에 장착되기에는 부피와 무게가 너무 크다. 기계부품 및 D.C. 구동부 제어장치들은 다함께 수백파운드의 무게를 가질 수 있다. 게다가, 그러한 시스템은 유지비가 비싸고, 생산공장의 공간을 많이 차지한다.

종래 기술에 공지된 다른 형식의 시스템은 가요성 호스를 경유하여 연속적인 재료 공급을 수령하는 모터 구동식 계량 밸브를 가지는 더 소형의 분배기를 사용한다. 이 분배기는 로봇 암에 장착되며, 로봇에서 나오는 공구속도 신호로 나타낸 바와 같이 분배 노즐 속도에 따라 유동을 조절하기 위해 계량 밸브를 제어하는 서보모터(servomotor) 또는 스테퍼 모터(stepper motor)를 포함한다. 유동의 폐쇄회로 제어는 분배 노즐로부터 멀리 떨어진 시스템의 어떤 지점에서, 파생되는 재료 유동을 나타내는 피드백 신호(feedback signal)에 의해 수행된다. 상기 피드백 신호는 펌프의 크로스헤드(cross head)에 연결된 LVDT 또는 전위차계를 이용하여 공급 펌프의 변위를 감지하거나 또는 분배기와 연결되는 가요성 호스와 일렬로 연결된 용적 유량계(positive displacement flowmeter)를 이용함에 의하여 파생될 수 있다. 이러한 주 제어 루우프에 덧붙여, 그러한 시스템은 유럽 특허출원 제 85―104,127.7호에 기술된 바와 같이 규정된 상태하에서 폐쇄하기 위해 분배기의 노즐에 있는 압력센서를 합체할 수 있다. 상기 참고물은 한쌍의 신호를 끌어내기 위해 분배 노즐벽에 위치한 하나 이상의 압력 센서를 사용하며 여기서, 하나의 신호는 기포의 출현을 나타내는데 사용되고, 다른 신호는 액체유동을 나타내는데 사용된다. 상기 특허에서, 후자의 신호는 예를 들어 노즐의 압력이 어떤 값을 초과하는 한 폐쇄된 접촉을 유지하는 탄성 압력전달 요소(elastic pressure―transmitting element)에 연결된 한쌍의 점접으로부터 파생될 수 있음을 설명한다. 유동로에서 고장이 생기는 경우에, 유동 신호는 시스템을 중단시키거나 또는 어떤 지시를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 노즐에서 기포를 감지해야 할 때에도 유사하게 작용될 수 있다.

또한 상기 형식의 시스템은 중요한 성능 제한을 가진다. 분배되는 유체가 전술한 쇼트펌프 시스템과 같은 원격 계량장치보다는 로봇 암에 장착된 분배기에 의해 계량될지라도, 시스템의 반응시간은 여전히 비교적 느리다. 그 결과, 비이드 치수를 제어하는 시스템의 능력은 특히, 분배기 노즐과 공작물간의 상대 속도가 급격히 변하는 동안에는 제한되어 있다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은 분배되는 유체의 유동을 보다 빠르고 정확하게 제어할 수 있도록 개량된 반응속도를 가지는 점성유체 분배용 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 재료의 비이드가 공작물에 적용되는 필요한 패턴을 규정하도록 프로그램된 로봇에서 사용하기에 양호하게 적합하도록 비교적 간결하고 가벼운 그러한 분배 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 로봇과 공작물간의 상대 속도의 급격한 변화에도 불구하고 비이드 패턴을 따라 직선 거리당 공작물에 적용되는 재료량을 정확하게 제어할 수 있는 분배 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 유체가 분배될 때 유체의 동적 유동 특성을 고려하여 시스템의 유동 반응을 선형화하는 그러한 유체 분배 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱 더 다른 목적은 한벌로 되어 있는 각 공작물에 필요한 재료량을 분배하기 위하여 분배되는 유체의 고유 점성의 변화를 주기적으로 정정하는 그러한 유체 분배 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 여전히 다른 목적은 분배기의 자유운동을 방해하지 않도록 유체공급 호스의 각도 방위를 선택적으로 결정하는 유체분배 장치를 제공하는데 있다.

이 목적들을 위해, 본 발명의 양호한 실시예는 복동피스톤 작동기(double―acting piston actuator)를 동작시키는 전자 압축공기 서보 밸브(electro―pneumatic servovalve)로 구성된 서보 작동기를 가진 점성유체용 분배기를 포함한다. 다음에 서보 작동기는 가변성 유체 계량 밸브를 구동한다. 분배기는 유체 계량 밸브의 하류측에서 이에 아주 근접하여 위치한 배출 노즐을 포함한다. 노즐과 니즐 밸브(needle valve)의 하류측에 배치된 압력 센서는 분배유체의 순간적인 유동율과 상관이 있는 압력 신호를 발생한다.

유동에 관한 연속적인 정확한 제어는 폐쇄 루프 제어 시스템에서 분배기를 이용하여 달성되는데, 이 시스템에서 전자 압축공기 서보 밸브는 압력 신호와 요구 유동을 나타내는 구동신호와의 차이에 따라 파생된 제어 전류에 의해 구동된다. 자동화 적용시에, 구동 신호는 재료가 분배되는 공작물과 분배기 사이의 상대 속도에서 비교적 급격한 변화가 있는 동안에는 균일한 비이드를 유지하도록 요구되는 정도에 따라 제어 전류가 변화하도록 하기 위하여 분배기를 갖는 로봇에서 나오는 공구속도 신호와 관련되어 있는 것이 바람직하다.

유익하게도, 그러한 시스템은 노즐내의 압력이 예를들어 노즐이 막혔다면 발생하게 되는 소정값을 초과할때 "압력 범위 초과(pressure pverrange)" 신호를 발생하는 수단을 포함한다. 또한, 밸브가 완전히 열려서 더이상 열릴 수 없을 때 "밸브범위 초과(valve overrange)" 신호를 발생하는 수단이 설치된다. 그러한 신호는 분배되는 재료량이 불충분한지를 결정하는데 유용하다.

본 발명의 다른 양호한 실시예는 분배되는 재료량을 감시하여 그 양과 요구한 설정량을 비교하는 지능적인 제어기를 포함한다. 만일에 편차가 감지되면, 설정점 신호의 크기는 그 차이를 없애기 위해 영으로 주기적으로 재조정되고 이로써, 유체의 고유점성의 변화를 보정하게 된다. 여기서 사용된 "고유의"란 용어는 마찰효과 이외의 현상으로 인하여 점성이 변하는 것을 말한다. 예를 들면, 고유점성은 온도변화로 인한 편차를 포함한다. 양호하게도, 지능적인 제어기는 로봇에서 나오는 공구속도 신호에 대한 분배기의 유동반응을 선형화함으로써, 분배되는 유체의 비뉴튼적 점성(non―newtonian viscosity)으로 인하여 도입된 압력 유동비선형성을 보정하도록 프로그램되어 있다.

양호한 분배기 조립체는 로봇 공구 장착면에 고정될 수 있는 프레임을 포함한다. 프레임의 한 측면은 서로 작동기를 지탱하는 반면, 다른 측면은 압력 센서를 포함하는 계량 밸브 조립체를 지지한다. 본 발명에 의하여, 계량 밸브 조립체는 재료 공급 호스가 분배기의 자유운동을 방해하지 않게 배치될 수 있도록 회전 가능하게 조정되는 방법에 따라 프레임에 고정된다.

상기 목적 및 다른 장점들은 본 발명의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명과, 유사한 참고부호가 유사한 품목을 지칭하는 첨부한 도면으로부터 용이하게 이해될 것이다.

이제 제1도를 참고하며, 본 발명에 의해 제작된 분배기(despensing gun)(10)의 양호한 실시예가 도시되어 있다. 분배기(10)는 로봇 암의 공구장착면(13)에 하나 이상의 캡나사(14)와 정렬핀(15)에 의하여 고정되도록 되어 있는 장착판(12)을 가지는 C형 프레임(11)을 포함한다. 프레임(11)은 알루미늄 합금과 같이 경량의 강성재료로 제작되는 것이 바람직하고, 또한 장착판(12)에서 외부로 연장하는 상부(16) 및 대향한 하부(17)를 포함한다. 프레임(11)의 상부(16)는 신속하게 반응하는 간결한 경량의 선형 작동기중 어떤 형식으로 구성될 수 있는 서보 작동기(20)를 지지한다. 양호하게도, 작동기(20)는 피스톤봉(23)을 가진 복동 공기 실린더(22)를 구비하는데, 봉의 신장정도는 공기 실린더(22) 상단에 배치된 전자 압축공기 서보 밸브(24)에 의해 제어된다. 프레임(11)의 하부(17)는 출구(31)를 가지는 노즐단부(30)를 포함하는 분배노즐(29)과 유체입구(28) 사이에 위치한 니들 밸브(27)를 가진 계량 밸브 조립체(26)를 지지한다. 최적 상태로 제어하기 위해, 니들 밸브(27)는 실제로 노즐(29) 가까이에 위치하며, 그리고 대체로 원추형 단부(33) 및 밸브 시트(valve seat)(34)를 가지는 밸브 스템(valve stem)(32)을 포함한다. 밸브 스템(32)은 밸브 시트(34)에 관한 원추형 단부(33)의 위치 즉, 이 위치에 따라서 노즐(29)로부터 배출되는 유체의 유동율이 전자 압축 공기 서보 밸브(24)의 전기 입력에 따라 제어되도록 피스톤 봉(23)에 연결된다. 니들 밸브(27)의 바로 하류측에 위치한 변환기(transducer)(36)는 노즐(29)로부터 배출되는 유체의 유동율과 관련된 전기 신호(37)를 발생한다. 후에 상세히 설명하겠지만, 전기 신호(37)는 요구 구동신호에 따라 노즐(29)로부터 분배되는 유체의 유동율을 제어하기 위해 피이드백 신호로써 사용되는 것이 바람직하다. 자동화 적용시에, 구동 신호는 노즐(29)과 공작물(39)간의 상대 속도에 따라 변하여서 공작물(39) 표면에 침전된 비이드에 포함되는 단위 길이당 유체량을 정확하게 제어할 수 있다.

선형 작동기(20)는 분사관, 노즐 및 플래퍼(flapper) 또는 스폴(spool) 형식을 포함하며 신속 반응하는 전기 작동식 서보 밸브중 적절한 형식을 합체할 수 있다. 작동기(20)의 세부구조는 기술에 숙련된 자의 범위내에 있으므로 본 발명을 구성하지 않는다. 제1도에 도시한 양호한 실시예에서, 작동기(20)는 복동 공기 실린더(22)를 동작시키는 분사관(jet―pipe) 전자 압축공기 서보 밸브(24)를 구비한다. 서보 밸브(24)는 나사식 전기접속기(43)가 나사(44)로 고정되어 있는 하우징(42)을 포함한다. 도선(45)을 경유하여 접속기(43)에 연결된 한쌍의 직렬 연결 코일(46)은 피봇점(pivot point)(51)을 중심으로 피봇하도록 장착되어 있는 전기자(armature)(50)의 대향단부(49)를 둘러싼다. 역전된 U형의 중공 분사관(52)은 필터(54)를 경유하여 공기 실린더(22)의 나사식 입구(53)를 통과하는 약 7.03kg/c㎡(100PSI)의 공칭 압력을 가진 조절공기 공급부에 연결가능한 하나의 레그를 가진다. 분사관(52)의 반대쪽 레그는 전기자(50)의 중심 부근에 고정되어 있으므로, 코일(46)에 하나의 극성으로 에너지가 공급되어 전기자(50)가 시계방향으로 피봇될때 분사관(52)에서 유출하는 유동이 제 1 포트(60)를 향해 전환된다. 유사하게도, 코일(46)이 반대 극성으로 에너지를 받으면, 전기자(50)는 반시계 방향으로 피봇하여 분사관(52)에서의 유동방향을 공기 실린더(22)의 제 2 포트(61)를 향하게 한다. 어느 한 극성에서, 분사관(52)의 편향정도 즉, 이에 따라서 포트(60,61)에서의 압력이 코일(46)에서 흐르는 전류의 크기에 비례한다. 전기자(50)는 탄성에 의해 중심이 잡히고, 그리고 코일(46)이 무에너지 상태에 있을 때 분사관(52)이 도시한 바와같은 중립 위치로 유지되어서 포트(60,61)내의 압력이 동일하게 균형을 이루는 경향이 있도록 자기적으로 편의된다. 자기적 편의는 한쌍의 영구자석에 의해 제공되는데, 각 영구자석은 공기갭(65)을 가로지르는 플럭스(flux)를 경유하여 전기차 범위와 교통한다. 상기 플럭스는 도시한 바와 같이 배치된 4개의 자기 침투성 부재(66)를 통하여 갭(65)으로 전도된다.

복동 공기 실린더(22)는 알루미늄 합금의 실린더 몸체(70)를 포함하는데, 이 몸체의 단부는 프레임(11)의 상부(16)를 포함하는데, 이 몸체의 단부는 프레임(11)의 상부(16)에 있는 구멍(71)내에 수용된다. 플랜지(72)는 공기 실린더(22)의 몸체(70)를 캡나사(73)를 이용하여 프레임(11)의 상부(16)에 고정시키는데 사용된다. 실린더 몸체(70)는 제 1 및 제 2 포트(60,61), 나사식 공기 공급 입구(53) 및 필터(54)와 같이 실린더 보어(75)를 포함한다. 보어(75)내에 수용되는 피스톤(76)은 보어에서 축방향으로 연장되는 피스톤 봉(23)과 같이 한쌍의 밀봉부(78)를 갖추고 있다. 피스톤(76)위에 위치한 보어(75)의 부분은 제 1 포트(60)와 교통하고, 피스톤(76) 아래에 있는 부분은 제 2 포트(61)와 연결된다. 피스톤(76)이 니들 밸브(27)를 구동하는 힘은 포트(60,61)간의 차압에 의존하는데, 이 차압은 전술한 바와 같이 코일(46)에서 흐르는 전류로 인한 분사관(50)의 편향에 의해 결정된다. 피스톤은 피스톤 봉(23)이 통과하는 캡(80)에 의해 실런더 보어(75)내에 유지된다. 공기 누출을 방지하기 위해 캡(80)은 피스톤 봉(23)의 지역에 있는 밀봉부(81)와, 캡(80)의 외주와 실린더 보어(75)의 표면 사이의 외부 0－링 밀봉부(82)를 갖추고 있다. 캡(80)은 스냅링(83)에 의하여 실린더 보어(75)의 단부에서 자체적으로 유지된다.

계량 밸브 조립체(26)는 양호하게 금속으로 제조된 제1도에 도시된 바와 같은 강성의 비탄성 밸브 몸체(85)를 포함한다. 밸브 몸체(85)의 하단부는 통로(84)를 포함하고, 통로의 하단부는 나사로 되어서 배출구(31)를 가지는 요구 형태의 유동제한 노즐(29)을 수용한다. 통로(84)는 하나 이상의 반경방향 나사구멍이 교차하는데, 이중 하나의 구멍은 변환기(36)를 수용하고, 다른 구멍들은 플러그(90)로써 밀폐된다. 통로(84)의 바로 상류측에 위치하여 실제로는 이에 밀접하게 접촉한 상태에서 밸브 몸체(85)는 니들 밸브(27)를 둘러싼다. 장시간의 수명을 위해, 밸브 스템(32)과 밸브 시트(34)는 소결 텅스텐 카바이드(sintered tungsten carbide)아 같은 경성 재료로 양호하게 제조된다. 유체 공급 입구(28)는 니들 밸브(27)의 상류측에서 밸브 몸체(85)로 들어간다. 입구(28)는 호스와 부착될 수 있게 나사로 되어 있어서 분배해야 할 유체를 압력하에서 공급한다.

밸브 몸체(85)는 보닛(bonnet)(97)의 하단부에 나사 결합되고, 이에 관하여 0－링 밀봉부(98)에 의해 밀봉된다. 보닛(97)은 다수의 환형 PTFE 패킹 밀봉부(100)를 보유하는 내부 패킹 마개(packing gland)(99)를 포함한다. 밀봉부(100)는 어떤 조정가능한 마개 너트(101)에 의하여 밸브 스템(32)에 대해 접착이 아닌 밀봉압축 상태로서 유지된다. 프레임(11)에 계량 밸브 조립체(26)를 부착하기 위하여, 보닛(97)은 프레임(11)의 연장하부(17)에 의해 나사식으로 수용되고, 로크 너트(102)에 의해 요구한 각도 방위에서 고정된다. 계량 밸브 조립체(26)는 커플링(105)에 의해 작동기(20)에 연결되고, 커플링의 밸브 스템(32)의 상단부에 단단히 부착되고 또, 피스톤 봉(23)의 하단부에 나사 결합되어 제 2 로크 너트(106)에 의해 제위치에 보유된다.

변환기(36)는 노즐(30)로부터 분배되는 유체의 유동율을 나타내는 신호(37)를 발생할 수 있는 어떤 적절한 변환기이면 된다. 양호하게도, 변환기(36)는 니들 밸브(27)의 바로 하류측에서 통로(84) 내부의 한 장소에서 순간적인 유압을 감지하도록 배치되어 작동되는 변형 게이지 압력 변환기(strain gauge pressure transducer)이다. 이를 위해 적절한 하나의 압력 변환기는 오하이오, 컬럼버스 소재의 센소텍(Sensotec)이 제작한 모델 A205이다. 레이놀드수가 낮은 점성의 뉴튼성 유체의 유동은 유동로내에 놓인 노즐 도는 튜브형 제한기를 가로지른 압력 강하에 거의 선형 비례한다. 전술한 바와 같이 위치한 압력 변환기(36)는 노즐(29)을 가로지르는 압력 강하를 감지할 것이라는 점을 이해할 수 있다. 이것은 노즐(29)의 출구(31)가 대기압 상태에 있고 또, 노즐(30)을 가로지르는 압력 강하에 비해 통로(84)를 가로지르는 압력 강하가 거의 없기 때문이다. 따라서 변환기(36)는 출구(31)로부터 순간적인 유동율을 나타내는 압력 신호(37)를 발생한다. 앞서 주지한 바와 같이, 니들 밸브(27)의 근접성 때문에 상기 유동은 니들 밸브(27)를 통과하는 유동과 밀접한 관계가 있다. 유동율이 압력 변환기(37)에 의해 감지되고 니들 밸브(27)에 의해 제어되기 때문에, 노즐(29)에 가까이 접근하는 유동율에 관한 정확한 제어 및 이에 따라서 공작물(39)에서 분배기(10)에 의해 침전된 단위 길이당 유체량은 제2도를 특별히 참고하여 기술하는 바와 같이 신속반응하는 폐쇄 루프 서보 제어 시스템을 형서하도록 분배기(10)를 연결시킴에 의해 달성될 수 있다.

분배기(10)는 유체의 비이드를 요구 패턴으로 공작물에 분배하기 위해 공작물 표면에 걸쳐 노즐(29)을 안내하도록 프로그램된 제어기(도시되지 않음)를 가지는 로봇의 공구 장착면(13)에 의해 지지된다. 분배기(10)의 계량 밸브 조립체(26)는 유체 입구(28)에서 연속적인 가압유체 공급부와 교통한다. 변환기(36)는 노즐 단부(30)의 출구(31)로부터 배출되는 유체의 유동율에 관한 압력 신호(37)를 발생하기 위해 노즐(29)을 가로지르는 압력강하를 연속적으로 감지한다. 신호(37)는 전치 증폭기(preamp)(110)에서 수신하여 증폭되며, 이 전치 증폭기는 비교기(115)의 제 1 입력(114)뿐만 아니라 합산 접합점(summing junction)(113)의 마이너스 입력(112)으로부터 나타나는 출력 신호(111)를 발생한다. 비교기의 제2입력(116)은 선택가능한 고정 전압 기준 VREF1을 수신하고, 출력(117)은 로봇 제어기에 의해 수신되는 디지탈 "압력범위 초과" 신호(118)를 발생한다. 만일에 출력 신호(111)의 크기가 VREF1을 초과하면, 디지탈 "압력범위 초과" 신호는 논리 1값을 취한다. 이것은 예를 들어 니들 밸브(27)가 너무 많이 열리면 발생될 수 있다. 그런 경우에, 로봇 제어기는 고장 지시를 나타내어서 시스템을 중단시키거나 또는 다른 적절한 작용을 하도록 프로그램될 수 있다.

또한 합산 접합점(113)은 구동신호(122)를 수신하는 플러스 입력(119)을 포함한다. 제2도의 실시예에서, 구동 신호(122)는 로봇으로부터 공구속도 신호(128)에 따라서 증폭기(127)에 의해 발생된다. 공구속도 신호(128)는 공작물(39)에 관하여 분배기(10)의 이동속도에 따라 변하는 로봇 제어기로부터 얻을 수 있는 아날로그 전압신호이다. 로봇 제어기를 통하여, 신호(128)의 이득은 요구 유동율을 이동속도의 함수로써 제공하도록 선택된 공구속도 증배기를 경유하여 조정될 수 있다. 증폭기(127)는 연산 증폭기(operational amplifier)인데, 이의 이득은 구동전압(122)이 나머지 회로와 비교가능한 범위내에 있도록 공구속도 신호(128)를 적절하게 측량하기 위해 선택된다. 증폭기(127)는 영 볼트와 조정가능한 임계볼트간의 입력을 위해 구동 신호의 전압이 니들 밸브(27)를 폐쇄하는 적절한 방향에서 명확한 단계를 수행하도록 정밀 리미터(precision limiter)로써 연결되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 임계 전압은 공구속도 신호(128)가 약 50mv 이하일때 니들 밸브(27)가 적극적으로 폐쇄되게 구동되도록 조정될 것이다. 이것은 공구속도 신호(128)가 나타나지 않거나 아주 작게 나타날때 니들 밸브(27)를 적극적으로 폐쇄하기에 효과적인 부바이어스 전류(negative bias current)를 서보 밸브(24)에 제공함으로써 니들 밸브(27)의 누출을 방지한다. 합산 접합점(113)은 아날로그 오류 신호(130)를 만드는데, 이 신호의 크기 및 극성은 전치 증폭기(110)의 출력 신호(111)와 구동 신호(122)간의 대수차이(algebraic difference)아 동일하다. 오류 신호(130)는 최적 시스템 강도를 위해 조정하는 이득을 가진 증폭기(131)에 의해 수신된다. 증폭기(131)로부터의 출력 신호(132)는 폐쇄 루프 시스템 반응을 안정화시키고 오버슈트(overshoot)를 최소로 줄이면서 반응속도를 최대로 하기 위하여 표준 제어 기술에 따라 제작 및 조정된 유도/지체 보정 회로망(lead/lag compensation network)(134)에 의해 수신된다. 제 2 합산 접합점(135)은 디더(dither)발생기(137)로부터 나온 디더 신호(136)를 유도/지체 회로망(134)이 출력 신호(138)에 첨가한다. 디더 신호(136)는 양호하게 출력 신호(138) 전체값의 몇 퍼센트를 크기로 가진 A.C. 신호이다. 디더 신호(136)는 정적 마찰효과를 극복함에 의하여 시스템 분석을 개량한다.

디더 신호(136)는 기술에서 보통 실시되고 있는 것과 같이 공기 실린더(22)를 시스템 작동중에 대단히 작게 진동시킴에 의하여 시스템 분석을 달성한다. 합산 접합점(135)은 출력 신호(138) 및 디더 신호(136)의 대수합에 의해 결정되는 크기 및 극성을 가진 아날로그 전압 신호(133)를 제공한다. 이 전압 신호(139)는 비교기(142)의 제 1 입력(141)에 의한 것과 같이 전류 드라이버(current driver)(140)에 의해서도 수신되고, 비교기의 제 2 입력(143)은 선택가능한 고정전압 기준 VREF2를 수신하고, 출력(114)은 디지탈 '밸브 범위 초과'신호(145)를 발생한다. 신호(139)의 크기가 VREF2를 초과하는 경우에, 디지탈 '밸브 범위 초과'신호는 논리 1상태를 취한다. 그러한 상태는 예를 들어 분배기(10)로의 유체공급이 차단되거나 또는 공급 압력이 구동 신호(122)에 의해 부가된 명령에 부합하기에 부적당하면 발생할 수 있다. '압력 범위 초과'신호(118)와 유사하게, '밸브 범위 초과'신호(145)는 고장 지시를 발생하여 시스템을 중단하거나 또는 다른 방법으로 정장작용을 발생하도록 프로그램될 수 있는 로봇 제어기로 향하게 된다.

전류 드라이버(140)는 서보 밸브(24)의 코일(46)에 적용되는 아날로그 제어 전류 신호(146)를 발생한다. 이것은 공기 실린더(22)의 피스톤(76)을 하향 또는 상향으로 이동시키기 위해 제어 전류 신호(146)의 크기 및 방향에 의존하여 분사관(52)을 제 1 포트(60) 또는 제 2 포트(61)를 향하게 전환시킨다. 피스톤(76)의 하향운동은 계량 밸브 조립체(26)의 니들 밸브(27)를 폐쇄하여 이로써 유체의 유동을 감소하는 반면에 피스톤(76)의 상향운동은 니들 밸브(27)를 개방시켜 이로써 유체의 유동을 증가시킨다.

작동시에, 시스템은 압력 변환기(36)에 의해 감지된 바와 같이 노즐(29)을 가로지르는 압력강하에 반응하여 폐쇄 루프 서보 시스템으로서의 역할을 한다. 초기에 니들 밸브(27)가 폐쇄되면, 유동이 일어나지 않고, 노즐(29)을 가로지르는 압력 강하는 영이다. 공구속도 신호(128)가 증폭기(127)와 관련된 임계전압 보다 낮다고 가정하면, 증폭기(127)는 분사관(52)을 제 1 포트(60)를 향해 전환시키는 제어 전류(146)를 발생하기에 충분한 크기와 적당한 극성의 구동 신호(122)를 발생한다. 이것이 니들 밸브(27)가 힘을 받아 폐쇄상태를 보유하여 이로써 누설을 방지하도록 피스톤(76)을 하향으로 내리누른다. 이러한 상태는 유동이 시작하였음을 지시하는 증폭기(127)의 임계전압 이상으로 공구속도 신호(128)가 올라갈 때까지 유지된다. 이러한 일이 일어날때, 구동 신호는 극성을 바꾼다. 초기에는 유동되지 않기 때문에, 압력 신호(137)는 영값 상태에 있다. 이에 따라서, 압력 신호(37)와 구동 신호(122)간의 차이에 의해 결정되는 크기를 가진 오류 신호(130)는 분사관(52)이 제 2 포트(61)를 향해 전환되게 하는 그러한 극성으로 코일(46)에 제어 전류(146)를 적용시킬 것이다. 반응에 따라, 피스톤(76)은 상향으로 이동하여 밸브 시트(34)로부터 밸브 스템(32)의 원추형 단부를 상승시킴으로써 니들 밸브(27)를 개방시킨다. 압력변환기(36)에 의해 발생된 압력 신호(37)가 증가할 때, 오류 신호(130)와 제어전류(146)는 감소하고 또 분사관(52)은 영 위치로 이동한다. 노즐(29)을 가로지르는 압력강하가 요구 유량에 대응하는 값에 접근할때, 분사관(52)은 그 값에서 노즐(29)을 가로지르는 압력강하를 유지하기에 충분한 양만큼 니들 밸브(52)의 개방상태를 유지시킨다.

어떤 분배 적용시에, 분배기(10)에 공급되는 유체의 유동 특성은 시간에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 분배기(10)가 드럼(drum)으로부터 유체를 공급받으면, 유체의 점성은 드럼이 냉장고에서 제거된 후 운난한 생산지역에 안치될때 온도의 변화와 함께 변할 수 있다. 또한 점성은 하나의 유체드럼에서 다음의 드럼까지 또는 주어진 드럼 상단에서 바닥까지 변할 수 있다. 그러한 변화를 보정하는 어떤 수단이 없으면, 공작물(39)에 분배되는 재료량은 심하게 변할 것이다. 또한, 비뉴튼성 유체를 분배할때, 유체의 총 순간 점성은 비선형 형태로서 전단율과 함께 변한다. 따라서, 정정되지 않으면, 노즐(29)의 기하학에 의해 유추된 전단은 비선형 유동율 대 압력 신호(37)의 유동 특성을 만들 것이다. 다음에 이것은 유동율 대 적용된 공구속도 신호(128)를 비선형에 반응하도록 만들 것이다. 본 발명에 의하여 이러한 문제들은 제3도 및 제4도를 추가로 참고하여 설명하는 바와 같이 구동 신호(122)를 다른 형태로 유추함으로써 효과적으로 해결된다.

제3도는 구동 신호(122)가 발생되는 방법을 제외하면 전술한 실시예와 유사한 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 제3도에 도시한 바와 같이, 제2도의 시스템은 분배기(10)의 입구(28)에 연결된 유체 공급 라인에 용적 유량계(150)를 첨가함에 의햐여 변경되어 있다. 유량계(150)를 가능하면 분배기(10) 가까이에 설치하기를 원하는 반면, 로봇 아암상에 분배기(10)와 함께 장착할 것을 필요로 하지는 않는다. 유량계(150)는 일련의 펄스(155)를 구비하는 전기 출력 신호(153)를 만들어내는 증가 암호기(incremental encoder)(152)를 포함한다. 각 펄스(155)는 예정된 유체용적을 나타낸다. 출력 신호(153)는 펄스 계수기(146)로 입력되고, 상기 펄스 계수기는 펄스(155)를 계수하고, 필요한 로봇 제어기(도시되지 않음)의 일부가 될 수 있는 마이크로프로세서식 제어기(160)에 의해 발생되는 리세트신호(reset signal)(158)에 의하여 영으로 리세트 될 수 있다. 그러나, 최대 시스템 주파수 반응을 제공하기 위하여, 제어기(160)는 고속으로 작동해야 하며 그리고, 주로 아래에 설명하는 작동을 수행하는데 전념하는 것이 바람직하다. 마이크로프로세서 및 관련된 하드웨어에 첨가하여, 제어기(160)는 로봇 제어기로부터 공구속도 신호(128)를 수신하는 아날로그－디지탈 변환기(A/D)(163) 뿐만 아니라 필요한 모든 프로그램 및 데이타 메모리를 포함한다. 펄스 계수기(156)는 자신의 펄스 계수(165)를 제어기(160)로 보낸다. 또한 제어기(160)는 로봇 제어기(도시되지 않음)로부터 디지탈 사이클 상태 신호(168)와 디지탈 작업 상태 신호(digital job status signal)(170)를 수신한다. 사이클 상태 신호는 분배기(10)가 작동되고 있을 때마다 논리 1값을 취한다. 작업상태 신호(170)는 생산작동이 끝나는 시점일때 논리 1값을 취한다. 또한 제어기(160)는 제어장치가 명령하며 설정점 데이타가 들어가게 되는 키보드 단말기(keyboard terminal)와 같은 입력/출력장치(175)와 인터페이스(interface)(172)를 통해 교통한다. 또한 제어기(160)는 아날로그 신호(178)를 발생하는 디지탈－아날로그 D/A 변환기(177)와 출력(176)을 경우하여 교통한다. 아날로그 신호(178)는 제2도를 참고하여 전술한 바와 같이 작동하는 증폭기(27)에 의해 수신된다. 다음에 증폭기(127)는 오류 신호(130)를 발생하기 위해 전술한 바와 같이 합산 접합점(113)의 플러스 입력(119)에 인가되는 구동 신호(122)를 발생한다. 구동 신호(122)가 파생되는 방법은 이제 제4도를 추가로 참고하면 이해하기 쉬울 것이며, 제4도는 필요한 데이타를 D/A 변환기(177)로 보내는데 관련된 제어기(160)에 내장된 소프트웨어 프로그램을 도시한다.

프로그램은 모든 데이타 메모리를 지우고 그리고, 단일 공작물(39)에 적용되어야 할 필요한 총 유체용적을 나타내는 설정점을 포함하며 모든 변수를 초기화함에 의하여 작동을 시작한다. 이미 프로그램된 유동 선형화 인자(FLF : flow linearizing factor)들의 적절한 세트도 또한 이 점에서 초기화된다. FLF는 인자를 나타내는 상수인데, 상기 인자에 의해 공구속도 신호(128)는 시스템 유동반응을 선형화하기 위하여 중배되어야 하며, 따라서 공구속도 신호(128)의 전면적인 값의 주어진 백분율이 합산 접합점(113)에 적용될때, 유체의 전면적인 유동이 동일한 백분율이 노즐 출구(31)로부터 배출되도록 계량 밸브 조립체(26)의 니들 밸브(27)가 위치하게 된다. FLF는 합산 접합점(113)의 입력(119)에 인가된 전압에 대한 노즐(30)의 출구(31)에서의 실제 유동에 관한 측정곡선으로부터 실험상으로 결정된다. 실제 유동곡선이 분배되는 유체와 공급압력이 특별한 형식의 유동 특성뿐만 아니라, 노즐 단부(30)를 포함한 노즐(29)가 니들 밸브(27)의 기하학에도 의존하여 변할 수 있기 때문데, 프로그램은 이러한 상태의 특별한 세트를 설명하기에 적합한 일련의 FLF를 적재한다.

또한 프로그램은 유동 보정인자(FCF ; flow compensation factor)를 임의로 선택한 초기값으로 설정한다. FCF는 이미 설명한 바와 같이 온도 또는 다른 인자의 변화로 인하여 고유점성이 변하는 것과 같이 시간에 따라 발생하는 유동 특성의 변화를 보정하는 변수이다. FCF는 각각의 작업 사이클(job cycle)에서 한번씩 재계산되는데 즉, 주어진 공작물(39)에서 분배작동당 한번씩 재계산된다. FCF는 공작물(39)상에 분배된 총 유체용적이 실제로 선택한 설정됨과 동일하게 되도록 하기 위하여 선형화된 공구속도 신호를 중배해야 하는 인자로써 규정된다. 설정점으로부터의 편차는 비교할 기준이 없기 때문에 제 1 작업 사이클이 시작할때에 결정될 수 없다. 따라서 FCF는 초기에 1로 시작하는 것이 바람직하다. FCF가 재계산되는 방법은 아래에 설명하기로 한다.

초기화중에, 프로그램은 제어기(160)로부터 나온 적절한 리세트 신호(158)를 계수기(158)로 송신함으로써 펄스 계수기(156)를 영으로 리세트한다. 다음에 프로그램은 제어기(160)가 총 펄스 계수(165)를 판독하게 만든다. 펄스 계수(165)의 값은 이전의 작업 사이클중에 분배된 총 유체 용적을 나타낸다. 펄스 계수가 영이 아니면, 제 1 작업 사이클을 시작하기 전을 제외한 경우가 되듯이, 프로그램은 설정점과 동일한 피제수(dividend)의 총 펄스 계수(165)와 동일한 제수(divisor)를 가진 지수(quotient)로써 유동 보정인자 FCF를 재계산한다. FCF가 재계산되면 계수기(156)는 다시 전술한 방법에 따라 리세트된다. 펄스 계수(165)가 영과 동일하면, 제 1 작업 사이클이 시작할 때와 같이, FCF는 초기값을 유지한다.

다음에, 프로그램은 작업 사이클이 진행중인 로봇 제어기 신호를 위해 대기하는 루프로 들어간다. 대기 루프에서, 프로그램은 사이클 상태 신호(cycle status signal)(168)를 연속적으로 판독하고, 논리 1값을 취하였는지를 결정하는 시험을 한다. 논리 1값을 취하지 않았으면 프로그램은 루프에서 머문다. 사이클 상태 신호(168)를 논리 0값에서 논리 1값으로 변화시킴으로써, 로봇 제어기는 분배가 시작하였음을 지시한다. 그 지점에서, 프로그램은 제어기(160)를 통제하여 A/D 변환기(163)의 출력에서부터 나오는 공구속도 신호(128)의 크기를 나타내는 디지탈 값(180)을 판독하게 한다. 디지탈 값의 크기를 기초로 하여, 프로그램은 초기화중에 적재된 FLF값의 세트로부터 대응하는 유동 선형화 인자 FLF를 참고표(look―up table)에서 선택한다. 디지탈 값(180)은 선형화된 공구속도 신호(181)를 산출하기 위해 선택한 FLF 값만큼 증배된다. 작업 사이클중에 분배되는 실제 유체용적이 점성의 변화와 같은 유체의 유동 특성의 변화에도 불구하고 설정점과 부합하도록 구동 신호(122)를 조정하기 위하여, 프로그램은 다음에 선형화된 공구속도 값(181)을 유동 보정인자 FCF만큼 증배시켜서 D/A 변환기(177)의 출력이 되는 정정된 디지탈 값(182)을 산출하며, 상기 변환기의 출력(178)은 증폭기(127)로 송출되어 구동 신호(122)를 발생하게 한다.

다음에, 프로그램은 계속 분배되어 있는지를 결정하기 위하여 사이클 상태 신호(168)를 다시 판독한다. 분배가 계속되지 않으면, 사이클 상태 신호(168)는 논리 1값이 되지 않을 것이며 현재 사이클이 종료되었음을 지시한다. 그런 경우에 프로그램은 제어기(160)가 로봇 제어기에서 나오는 작업상태 신호(joub status signal)(170)를 판독하게 한다. 작업상태 신호(170)가 논리 1값이 아니면, 이것은 주어진 생산 로트(lot)에서 최종 공작물(39)이 완성되었고 프로그램이 정지되어 있음을 나타낸다. 생산작동이 완료되지 않으면, 작업상태 신호(170)는 논리 1값에서 유지되고, 프로그램은 펄스 계수(165)가 판독되는 지점으로 복귀할 것이다. 전술한 프로그램이 작업 사이클당 한번씩 유동 보정인자를 재계산할지라도, 주의해야 할 것은 그러한 주기적 조정이 분배유체의 유동 특성을 중대한 변화를 경험하기 위해 얼마나 신속하게 예상할 수 있는가에 따라 다소 빈번하게 만들어질 수 있다는 점이다.

본 발명에 의해 실현된 장점은 상당히 많다. 가장 명백한 것은, 전술한 분배 시스템이 유체 유동율을 신속하고 정확하게 제어한다는 것이다. 그러한 시스템은 10헤르츠를 초과하는 상부 2dB 주파수 반응 차단점을 가지는 것으로 판명되어 있다.

분배기(10)가 손을 포함하여 어떤 요구수단에 의해 제어될 수 있지만, 본 발명은 특히 로봇과 함께 사용하기에 적합하다. 분배기(10)는 가볍고, 간결하고 보존이 용이하다. 또한, 본 발명의 분배 시스템은 로봇 암의 분배기(10)와 공작물간의 상대속도에 따라 자동으로 유동율을 조정한다.

따라서, 본 발명은 로봇 암이 운동방향을 바꿀때 보통 발생하는 신속한 가속 및 감속중일지라도 유체의 분배 비이드의 단위 길이당 용적에 걸쳐 정확한 제어를 허용한다. 또한 본 발명은 분배된 유체 용적이 항상 요구설정됨과 밀접하게 부합하고 있음을 보장하기 위하여 분배되는 유체의 유동 특성에서의 동요(perturbation)를 주기적으로 보정하는 수단을 제공한다.

상기 설명이 본 발명의 장치 및 방법의 양호한 실시예를 구성하는 동안, 본 발명이 이에 제한받지 않으며, 또 본 발명의 설명에 비추어 여러가지 다른 실시가 기술에 숙력된 자에게는 명백하게 나타날 것임을 이해할 수 있다. 따라서, 변경은 청구범위에서 특별히 지적하는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 기술한 실시예에서 만들어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

가압 유체 공급부에 연결가능한 유체 입구(28)와, 밸브 입구 및 출구를 가지며 상기 유체 입구(28)와 연통하는 밸브(26)와, 상기 밸브(26)의 하류측에 배치되어서 노즐 입구 및 출구(31)를 갖는 분배 노즐(29)과, 유동 제한 소자의 위치와는 다른 변수로서 작동중에 상기 노즐 출구(31)로부터 배출된 유체의 유동율에 서로 관련된 변수를 감지하며 동시에 이에 해당하는 유동율 신호를 발생하기 위한 센서(36) 및 상기 밸브(26)에 연결되어서 이 밸브(26)가 적어도 부분적으로 개방될때 노즐 출구(31)로부터 배출된 유체의 유동율을 제어하기 위해 상기 유동율 신호에 반응하는 작동기(20)를 포함하며, 공작물상에 유체를 분배하기 위한 장치에 있어서, 상기 밸브(26)는 부분적으로 개방될때 유체의 유동을 무한히 변화할 수 있게 조절하고 또 밸브(26)가 폐쇄될때 유동을 정확히 차단하도록 작동하며, 상기 노즐 입구는 상기 밸브(26)가 부분적으로 개방될때 노즐(29)을 가로지르는 압력 강하에 관련하여 상기 노즐 입구 및 밸브 출구를 포함하는 유동 영역(84)에서 압력 강하가 발생하지 않도록 상기 밸브 출구에 충분히 밀접되게 위치되며, 상기 센서(36)는 밸브 출구와 노즐 입구에 밀접하게 위치된 영역(84)과 연통하며, 이 장치의 반응 특성을 높이기 위해서 유동 영역(84)내에서 상기 노즐 입구에 밀접하게 위치하여 유체의 유동을 감지하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브(26)는 유체 유동을 조절하도록 만들어져 있고, 상기 센서는 영역(84)내의 순간 유압이 노즐 입구에서이 유압과 실제로 동일하도록 상기 영역(84)내에 있는 노즐 입구에 밀접하게 위치하여 유체 유동을 감지하도록 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 작동기는 전자 압축 공기 서보 밸브(electro―pneumatic servovalve)에 의해 구동되는 복동 실린더(double―acting cylinder)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제3항에 있어서, 상기 서보 밸브는 분사관(jet―pipe) 서보 밸브와, 스풀(spool) 서보 밸브 및 노즐과 플랩퍼 서보 밸브(nozzle and flapper servovalve)로 구성되는 그룹에서 선택되는 형태인 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 공작물에 관하여 노즐을 이동시키며 상기 상대 운동의 속도에 관련된 공구속도 신호를 발생시키는 수단을 더 포함하며, 상기 작동기는 상기 상대 운동의 단위 거리당 공작물상에 분배된 유체량을 제어하기 위하여 유동율 신호 뿐만 아니라 공구속도 신호에 대해 반응하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제6항에 있어서, 상기 압력 센서는 상기 노즐을 가로지르는 차압을 감지하도록 작동가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 예정된 시간 간격 내에서 밸브에 공급되는 유체 용적에 관련된 용적 신호를 발생하도록 밸브에 작동가능하게 연결된 유량계와, 유체의 유동 특성의 변화를 계산하기 위하여 상기 용적 신호를 예정된 설정점과 비교하고 용적 신호와 설정점간의 어떤 차이를 보정하도록 상기 작동기의 여자를 조절하는 작용을 하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제8항에 있어서, 상기 시간 간격은 적어도 하나의 작업 사이클(job cycle)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제8항에 있어서, 상기 유량계는 용적 유량계(positive displacement flowmeter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동기는 유동율 신호에 반응하며 또 공작물상에 분배된 전체 유체량을 제어하기 위해 상기 공작물과 노즐간의 상대 운동 속도에 관련된 공구속도 신호에 반응하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 장치.
(1) 노즐 입구와 연결된 밸브 출구와 밸브 입구를 갖는 밸브(26)에 압력하에서 유체를 공급하며 동시에 밸브(26)로부터 유체가 분배되는 노즐 출구 및 노즐 입구를 갖는 노즐(29)까지 유체를 인도하는 단계와, (2) 상기 노즐 출구로부터 배출된 유체의 유동율에 관련된 변수를 감지하며 이에 해당하는 유동율 신호를 발생하는 단계와, (3) 적어도 상기 유동율 신호로부터 제어 신호를 발생하는 단계를 포함하는 유체 분배 방법에 있어서, (4) 상기 밸브(26)가 적어도 부분적으로 개방될때 상기 노즐 출구로부터 분배된 유체의 유동을 무한히 변화할 수 있게 조절하고 또 상기 밸브(26)가 폐쇄될때 유동을 정확히 차단하기 위하여 상기 제어 신호에 따라 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함하며, 또한 단계(2)에서, 상기 변수는 상기 밸브 출구와 노즐 입구 사이에서 유압 강하가 발생하지 않을 정도로 서로가 밀접하게 배치되어 있는 밸브 출구와 노즐 입구 양쪽에 근접한 위치에서 감지되는 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계(2)의 제어 신호는 적어도 상기 유동율 신호와 상기 노즐 출구와 공작물 사이의 상대 운동 속도에 관련된 신호로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
제13항에 있어서, 공작물과 상기 노즐 사이의 상대 운동 속도에 관련된 상기 신호에 대하여 유체의 유동을 선형화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
제12항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 노즐 출구로부터 배출된 유체의 유동율에 관련된 변수를 감지하는 단계는 유동 제한 소자의 위치를 감지하지는 않는 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
제15항에 있어서, 상기 변수는 유체의 압력인 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
제16항에 있어서, 상기 압력이 예정된 한계값을 초과하는 경우에 압력 범위 초과 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 방법.
예정된 시간 간격에 걸쳐 분배되는 유체 용적을 요구 설정점에서 유지하기 위하여 계량 밸브의 제어하에서 노즐로부터 분배되는 유체의 유동 특성의 변화를 보정하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 상기 시간간격중에 계량 밸브로 공급되는 유체 용적을 측정하는 단계와, 상기 측정 용적과 설정점간의 차이와 관련된 정정인자를 계산하는 단계와, 상기 인자만큼 신호를 배가하여 구동 신호를 발생하는 단계 및 분배된 유체 용적을 상기 요구 설정점에서 유지하기 위하여 적어도 상기 구동 신호에 따라 밸브를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제18항에 있어서, 상기 제어 단계는 계량 밸브에 결합된 폐쇄 루프 피드백 시스템으로 상기 구동 신호와 관련된 신호를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제18항에 있어서, 상기 정정인자는 피제수(dividend)가 설정점이고 제수(divisor)가 유체의 측정 용적인 지수(quotient)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
노즐로부터 분배된 유체의 유동 특성의 변화를 보정하기 위한 방법에 있어서, 노즐의 하류에 배치되고 노즐로 향한 유체 유동을 제어 신호에 응답하여 조절하도록 작동하는 계량 밸브로 압력하에서 유체를 분배하는 단계와, 시간 간격에 걸쳐 계량 밸브에 분배된 유체 용적을 측정하며 이에 해당하는 측정 신호를 발생시키는 단계와, 상기 밸브가 분배된 유체 용적을 설정점에서 유지하도록 상기 시간 간격동안 분배될 유체의 필요한 용적을 나타내는 설정점과 상기 측정 신호간의 차이에 따라 제어 신호를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제21항에 있어서, 상기 조절 단계는, 상기 측정 신호와 설정점간의 차이에 관련된 정정인자를 계산하는 단계와, 상기 정정인자만큼 구동 신호를 배가하는 단계와, 적어도 상기 구동 신호로부터 상기 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제22항에 있어서, 상기 발생 단계는 노즐로부터 분배된 유체의 유동율에 관련된 신호와 상기 구동 신호간의 차이를 대수적으로 조합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제23항에 있어서, 노즐과 공작물 사이의 상대 운동을 실행하는 로봇의 공구속도 신호에 따라 상기 구동 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제24항에 있어서, 노즐로부터 분배된 유체의 유동율에 관련된 상기 신호는 상기 노즐을 가로지르는 압력 강하를 나타내는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제21항에 있어서, 상기 시간 간격은 하나의 작업 사이클인 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제21항에 있어서, 상기 밸브와 강기 노즐 사이에서 유체의 압력 강하가 발생하지 않을 정도로 서로가 근접한 위치에 상기 밸브와 노즐을 배치시키는 단계와, 상기 밸브와 노즐 사이의 위치에서 노즐로부터 배출된 유체의 유동율에 관련된 변수를 감지하며 이에 해당하는 유동율 신호를 발생하는 단계 및 상기 유동율 신호와 구동 신호로부터 상기 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
제27항에 있어서, 상기 측정 신호와 설정점간의 차이에 관련된 정정인자를 계산하는 단계와, 상기 정정인자만큼 구동 신호를 배가하는 단계 및 상기 구동 신호로부터 상기 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.