一种简易抛光液流量控制供给装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种简易抛光液流量控制供给装置及其控制方法，属于材料机械加工技术领域。

背景技术：

随着绿色能源、集成电路等技术的不断提高，对衬底材的表面平整度的要求愈发严格，同时，抛光行为中对材料去除率等要求也在增加，化学机械抛光技术的广泛应用。在化学机械抛光过程中，抛光液对表面质量及材料去除率等要求有很大的影响。为得到效果较好的抛光液需要进行大量的实验，在大量的实验过程中，对抛光液流量，添加时间等因素有着严格的要求，同时，一种配比实验结束后装置清洗困难。市场上相关的装置只能实现对抛光液影响实验因素的部分控制，且造价较高。有必要存在一种造价便宜并且能够对上述因素实现全面控制的装置。

技术实现要素：

本发明提供了一种简易抛光液流量控制供给装置及其控制方法，以用于在实验中实现对抛光液吸取、流量控制等问题。

本发明的技术方案是：一种简易抛光液流量控制供给装置，包括抛光液抽取部分、控制部分11、流量控制装置12、涡轮流量计13和执行装置15；所述控制部分11通过数据线连接抛光液抽取部分、流量控制装置12、涡轮流量计13，执行装置15通过闸线26与流量控制装置12连接，执行装置15套在抛光液抽取部分的导管ⅱ14外；

所述抛光液抽取部分包括试验台1、抛光液容器2、导管ⅰ4、缓冲容器5、塞盖6、气管ⅰ7、电磁换向阀8、气管ⅱ9、气泵10、导管ⅱ14、导管ⅲ16；所述控制部分11通过数据线连接电磁换向阀8、气泵10，缓冲容器5悬挂在试验台1上，缓冲容器5上端开口处装有塞盖6，导管ⅰ4、气管ⅰ7的一端分别从塞盖6上的两个口插入缓冲容器5，导管ⅰ4的另一端插入置于试验台1上的抛光液容器2中，气管ⅰ7的另一端与电磁换向阀8连接，缓冲容器5下端连接导管ⅲ16，导管ⅲ16下端安装涡轮流量计13，涡轮流量计13下端连接导管ⅱ14，气泵10安装在安装座25上，气管ⅱ9的一端插在气泵10的吸气口上，气管ⅱ9的另一端插在电磁换向阀8上；

所述流量控制装置12包括齿轮17、平键18、直流电机19、齿条20、左导程座21、齿条安装座22、减摩材料23、右导程座24、安装座25和闸线26；所述控制部分11通过数据线连接直流电机19，直流电机19安装在安装座25上，在直流电机19轴键槽上装有平键18，齿轮17安装在直流电机19的轴上、齿轮孔穿过平键18，齿条20安装在齿条安装座22上，齿条固定座22两侧设计为“凸”形，配合左导程座21和右导程座24的“凹”形安装在安装座25上，齿条安装座20的一端固定闸线26用来与执行装置15连接；

所述执行装置15包括弹簧27、内圈28、上外圈29和下外圈30；其中执行装置15通过内圈28、上外圈29和下外圈30上的开孔套在导管ⅱ14外，内圈28与闸线26连接，内圈28的一侧装有弹簧27，上外圈29与下外圈30接合、将内圈28和弹簧27固定在外圈内部。

所述左导程座21和右导程座24与齿条安装座22接触面上装有减摩材料23以减少两部分的摩擦。

一种简易抛光液流量控制供给装置的控制方法，所述方法步骤包括准备、工作、停止三个部分；

准备：流量控制装置12和执行装置15工作，执行装置12中的直流电机19转动，带动齿轮17转动，齿轮17带动齿条20沿左导程座21和右导程座24方向拉动闸线26，闸线26拉动执行装置15中的内圈28在上外圈29和下外圈30内平动，通过改变内外圈的相对开口面积，改变导管ⅱ14的通流截面，使导管ⅱ14的通流截面达到最小，电磁换向阀8换向r1位，连通缓冲容器5与气泵10，连通后气泵10开始工作抽气，在缓冲容器5中形成真空负压，由于真空负压的作用，容器2中的抛光液3沿导管ⅰ4被吸入缓冲容器5中，气泵10工作一段时间后，此时在缓冲容器5中吸入了一定量的抛光液3，流量控制装置12和执行装置15执行与之前相反的动作一段时间但不复位，导管ⅱ14通流截面相对增大，由于气泵持续工作使缓冲容器5中的气压小于大气压，使抛光液无法从缓冲容器5沿导管ⅲ16流出，故此时涡轮流量计13数值为0；

工作：电磁换向阀8换向至中位，缓冲容器5与室内空气联通，其内部气压与大气压值相等，使抛光液3可经重力作用从缓冲容器5经导管ⅲ16、导管ⅱ14流出，此时涡轮流量计13的数值不为0，控制部分11接收到不为0的信号后控制电磁换向阀换向至r1位使缓冲容器5与外界环境隔绝，利用虹吸现象继续将容器2中的抛光液3沿导管ⅰ4被吸入缓冲容器5中，涡轮流量计13将测得的数据传输至控制部分11的单片机，与预先输入数据进行比较，并通过流量控制装置12进行控制：

如果比预先输入数据大，控制部分11的蜂鸣器响一次，控制部分11的单片机发出信号使直流电机19开始工作，直流电机19正转，直流电机19带动齿轮17工作，直流电机19的动力通过齿轮17传递到齿条20，带动齿条20做直线运动，齿条20带动齿条安装座22运动，齿条安装座22拉动闸线26，闸线26拉动执行装置15的内圈28，减少内外圈空出的相对面积改变导管ⅱ14的通流截面以达到改变流量的目的，涡轮流量计13将改变后的测得的数据传输至控制部分11，直到与输入的流量相一致，直流电机19停止工作并使齿条20停留在现有位置，使执行装置15的内圈28停留在现有位置，此时计时功能启动；

如果比预先输入数据小，控制部分11的蜂鸣器响一次，控制部分11的单片机发出信号使直流电机19开始工作，直流电机19反转，流量控制装置12和执行装置15通过执行与比“预先输入数据大”这一条件相反的动作，导管ⅱ14由于自身弹性作用恢复管径，增大导管ⅱ14的通流截面，涡轮流量计13将改变后的测得的数据传输至控制部分11，直到与输入的流量相一致，直流电机19停止工作并使齿条20停留在现有位置，使执行装置15的内圈28停留在现有位置，此时计时功能启动；

停止：计时显示达到工作停止时，蜂鸣器响两次，电磁换向阀8换向至中位，使缓冲容器5气压与大气压相一致无法产生虹吸现象不能吸入抛光液3，单片机发出信号使直流电机19反转，直流电机19反转使齿轮17、齿条20复位并拉动闸线26，执行装置15的内圈28在弹簧27作用下拉动闸线26复位，整个抛光过程结束。

如果在计数器的数值不为零时涡轮流量计13的数值为零，蜂鸣器报警提示实验者添加抛光液3，然后整个系统停止工作。

本发明的有益效果是：装置结构简单、经济实用、使用方便；能有效实现抛光液吸取、流量控制；部分装置可以拆卸、替换，可以减少清洗困难。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明流量控制装置主视图；

图3是本发明流量控制装置a-a向剖视图；

图4是本发明取掉执行装置中上外圈后的俯视图；

图5是本发明执行装置b-b向剖视图；

图6是本发明控制部分电路原理图；

图中各标号为：1-试验台，2-抛光液容器，3-抛光液，4-导管ⅰ，5-缓冲容器，6-塞盖，7-气管ⅰ，8-电磁换向阀，9-气管ⅱ，10-气泵，11-控制部分，12-流量控制装置，13-涡轮流量计，14-导管ⅱ，15-执行装置，16-导管ⅲ，17-齿轮，18-平键，19-直流电机，20-齿条，21-左导程座，22-齿条固定座，23-减摩材料，24-右导程座，25-安装座，26-闸线，27-弹簧，28-内圈，29-上外圈，30-下外圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-6所示，一种简易抛光液流量控制供给装置，包括抛光液抽取部分、控制部分11、流量控制装置12、涡轮流量计13和执行装置15；所述控制部分11通过数据线连接抛光液抽取部分、流量控制装置12、涡轮流量计13，执行装置15通过闸线26与流量控制装置12连接，执行装置15套在抛光液抽取部分的导管ⅱ14外；

所述抛光液抽取部分包括试验台1、抛光液容器2、导管ⅰ4、缓冲容器5、塞盖6、气管ⅰ7、电磁换向阀8、气管ⅱ9、小型气泵10、导管ⅱ14、导管ⅲ16；所述控制部分11通过数据线连接电磁换向阀8、气泵10，缓冲容器5悬挂在试验台1上，缓冲容器5上端开口处装有塞盖6，导管ⅰ4、气管ⅰ7的一端分别从塞盖6上的两个口插入缓冲容器5，导管ⅰ4的另一端插入置于试验台1上的抛光液容器2中，气管ⅰ7的另一端与电磁换向阀8连接，缓冲容器5下端连接导管ⅲ16，导管ⅲ16下端安装涡轮流量计13，涡轮流量计13下端连接导管ⅱ14，气泵10安装在安装座25上，气管ⅱ9的一端插在气泵10的吸气口上，气管ⅱ9的另一端插在电磁换向阀8上；

所述控制部分11包括：单片机、键盘、数码显示屏、直流电机驱动器、电磁换向阀放大电路、蜂鸣器；

所述流量控制装置12包括齿轮17、平键18、直流电机19、齿条20、左导程座21、齿条安装座22、减摩材料23、右导程座24、安装座25和闸线26；所述控制部分11通过数据线连接直流电机19，直流电机19安装在安装座25上，在直流电机19轴键槽上装有平键18，齿轮17安装在直流电机19的轴上、齿轮孔穿过平键18，齿条20安装在齿条安装座22上，齿条固定座22两侧设计为“凸”形，配合左导程座21和右导程座24的“凹”形安装在安装座25上，齿条安装座20的一端固定闸线26用来与执行装置15连接；

所述执行装置15包括弹簧27、内圈28、上外圈29和下外圈30；其中执行装置15通过内圈28、上外圈29和下外圈30上的开孔套在导管ⅱ14外，内圈28与闸线26连接，内圈28的一侧装有弹簧27，上外圈29与下外圈30接合、将内圈28和弹簧27固定在外圈内部。

所述左导程座21和右导程座24与齿条安装座22接触面上可以装有减摩材料23以减少两部分的摩擦。

一种简易抛光液流量控制供给装置的控制方法，所述方法步骤包括准备、工作、停止三个部分；

准备：流量控制装置12和执行装置15工作，执行装置12中的直流电机19转动，带动齿轮17转动，齿轮17带动齿条20沿左导程座21和右导程座24方向拉动闸线26，闸线26拉动执行装置15中的内圈28在上外圈29和下外圈30内平动，通过改变内外圈的相对开口面积，改变导管ⅱ14的通流截面，使导管ⅱ14的通流截面达到最小，电磁换向阀8换向r1位，连通缓冲容器5与气泵10，连通后气泵10开始工作抽气，在缓冲容器5中形成真空负压，由于真空负压的作用，容器2中的抛光液3沿导管ⅰ4被吸入缓冲容器5中，气泵10工作一段时间后，此时在缓冲容器5中吸入了一定量的抛光液3，流量控制装置12和执行装置15执行与之前相反的动作一段时间但不复位，导管ⅱ14通流截面相对增大，由于气泵持续工作使缓冲容器5中的气压小于大气压，使抛光液无法从缓冲容器5沿导管ⅲ16流出，故此时涡轮流量计13数值为0；

工作：电磁换向阀8换向至中位，缓冲容器5与室内空气联通，其内部气压与大气压值相等，使抛光液3可经重力作用从缓冲容器5经导管ⅲ16、导管ⅱ14流出，此时涡轮流量计13的数值不为0，控制部分11接收到不为0的信号后控制电磁换向阀换向至r1位使缓冲容器5与外界环境隔绝，利用虹吸现象继续将容器2中的抛光液3沿导管ⅰ4被吸入缓冲容器5中，涡轮流量计13将测得的数据传输至控制部分11的单片机，与预先输入数据进行比较，并通过流量控制装置12进行控制：

如果比预先输入数据大，控制部分11的蜂鸣器响一次，控制部分11的单片机发出信号使直流电机19开始工作，直流电机19正转，直流电机19带动齿轮17工作，直流电机19的动力通过齿轮17传递到齿条20，带动齿条20做直线运动，齿条20带动齿条安装座22运动，齿条安装座22拉动闸线26，闸线26拉动执行装置15的内圈28，减少内外圈空出的相对面积改变导管ⅱ14的通流截面以达到改变流量的目的（当内外圈空出的相对面积减少会挤压软的导管ⅱ14的大小），涡轮流量计13将改变后的测得的数据传输至控制部分11，直到与输入的流量相一致，直流电机19停止工作并使齿条20停留在现有位置，使执行装置15的内圈28停留在现有位置，此时计时功能启动；

如果比预先输入数据小，控制部分11的蜂鸣器响一次，控制部分11的单片机发出信号使直流电机19开始工作，直流电机19反转，流量控制装置12和执行装置15通过执行与比“预先输入数据大”这一条件相反的动作，导管ⅱ14由于自身弹性作用恢复管径，增大导管ⅱ14的通流截面，涡轮流量计13将改变后的测得的数据传输至控制部分11，直到与输入的流量相一致，直流电机19停止工作并使齿条20停留在现有位置，使执行装置15的内圈28停留在现有位置，此时计时功能启动；

停止：计时显示达到工作停止时，蜂鸣器响两次，电磁换向阀8换向至中位，使缓冲容器5气压与大气压相一致无法产生虹吸现象不能吸入抛光液3，单片机发出信号使直流电机19反转，直流电机19反转使齿轮17、齿条20复位并拉动闸线26，执行装置15的内圈28在弹簧27作用下拉动闸线26复位，整个抛光过程结束。

如果在计数器的数值不为零时涡轮流量计13的数值为零，蜂鸣器报警提示实验者添加抛光液3，然后整个系统停止工作。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。