计量系统的制作方法

文档序号:35461945发布日期:2023-09-16 00:43阅读:25来源:国知局
计量系统的制作方法

本发明涉及一种用于对计量介质进行计量的计量系统,具有框架壳体单元;安置在框架壳体单元上的带杠杆支架的杠杆轴承单元;借助杠杆支架围绕倾斜轴可旋转安置的杠杆,其双杠杆臂基本沿纵向延伸,其中一杠杆臂侧具有靠近倾斜轴的第一致动器作用点,并在该杠杆臂侧远离倾斜轴的末端部与喷射件相接触,且其中另一杠杆臂侧具有靠近倾斜轴的第二致动器作用点。该计量系统还包括两个致动器,其在操作期间于第一和第二致动器作用点对杠杆沿相反方向施加倾覆力矩。


背景技术:

1、开头所提的计量系统类型通常用于待计量介质,典型如液体至粘性计量物质的定向计量。在所谓“微计量技术”框架内,通常需要将极少量计量介质或计量物质精确并且无接触地施加到目标表面,即计量系统和目标表面之间不存在直接接触。该无接触方法通常也被称为“喷射方法”。典型示例为在组装印刷电路板或其他电子元件时对胶点、焊膏等的计量,或对led转换器材料的应用。

2、因此,重要挑战是将计量介质高精度,即在正确时间、正确地点及按精确计量剂量,输送至目标表面。譬如这可由计量系统喷嘴通过逐滴分配计量介质来实现。此处优选方法系“喷墨工艺”式的单滴喷射,正如其以类似形式应用于喷墨打印机一样。液滴大小或单滴介质量可通过结构和控制以及由此实现的喷嘴效果尽可能精确地预先确定。

3、为从计量系统中输出介质,可在计量系统喷嘴中布置可移动喷射件(通常为柱塞)。柱塞可在喷嘴内以相对较高速度沿喷嘴开口方向,亦即沿计量方向被向前推动或移动,由此单滴介质喷出,随后柱塞再次被抽回。

4、通常柱塞也可通过在喷嘴中牢固连接至喷嘴口密封座并暂停于此而进入关闭位置。对于更粘稠的计量介质,柱塞仅处于回缩位置亦已足够,即柱塞远离密封座,无一滴介质从喷嘴口溢出。

5、本发明适用上述所有变体,不囿于具体喷射原理,即可采用喷墨工艺、开放式喷墨工艺甚至也可采用传统密封件。

6、鉴于谋求持续实现更高机器生产率或操作速度,现存进一步需要,更快施加计量介质,譬如将液滴以较高喷射频率,快速连续喷至目标表面。

7、因此产生振动,其可从计量系统动态激发部件扩散至整个计量系统中。概因计量系统系振荡系统,该系统结构中的激励可能会被放大。尤其是在此过程中,系统固有频率可能被激发。如固有频率和激励频率一致,则会产生共振,从而导致非必要相对运动,对计量行为产生负面影响,尤其影响计量精度和计量质量。

8、实践中已知的计量系统只能在理论上以这种理想喷射频率运行。试验表明,目前已知计量系统不能继续在所需质量标准框架内按理想输出频率稳定顺畅地工作。计量质量和计量精度都下降到如此程度,以至于无法在预设计量频率下获得令人满意的计量结果。


技术实现思路

1、为解决此问题,在实践中经常使用预紧弹簧,即用于直接预紧致动器的弹簧。在高动态负荷下,部件、尤其是致动器和框架部件,会不均匀且不同程度地升温。由此导致密封件与喷嘴位置出现偏差,从而导致计量结果出现偏差。此外,在高激励频率下,动态共振的预紧弹簧会发生固有共振,这也会对计量过程产生负面影响。在所需高频范围内,将可能导致干扰和/或共振效应,譬如在短期内对计量结果产生负面影响且在长期内导致相关部件摩擦增多或磨损加剧。

2、因此,本发明任务系改进已知计量系统,尤其是提供一个特别快速的计量系统,借其实现计量介质在工件上的更高计量频率及高计量精度和高计量质量。

3、这一任务由根据专利权利要求1的计量系统来实现。

4、如开头所述,根据本发明的用于将计量介质在工件或基材上进行计量的计量系统包括框架壳体单元。所谓框架壳体单元是指计量系统的“框架式”封闭壳体,即围绕侧面封闭计量系统组件主要部分的壳体,譬如计量系统的运动机构,这将在随后解释。出于功能考虑,框架壳体单元被设计成相对坚固和惰性的,概因其充当稳定支座或作为计量系统的惰性框架,以便尤其能将计量系统的动态部件相对弹性地安置,譬如前述运动机构,下文会进一步解释。

5、框架壳体单元被如此相应惰性或沉重坚固地设计,以至于其对运动机构的高振荡或运动频率几乎未有或根本未有响应,相对于动态运动机构,其呈静态表现。通过舒缓整个计量系统,确保始终如一的良好计量行为。

6、框架壳体在此可优选形成具有低固有频率的计量系统的第一主质量,其对计量系统运动机构的动态、高频运动、较轻的单个部件的频率范围尽可能不敏感,即尽可能不被激发振荡,因此在计量操作中,基于不同振动频率,整个计量系统由干扰引起的振荡或后振荡几乎被排除。

7、同样如开头所述,根据本发明的计量系统还包括安置在框架壳体单元上的杠杆轴承单元,其具有至少一个用于计量系统的杠杆的杠杆支架。杠杆轴承单元可有利地与框架壳体单元分离,因为其在结构上受到保护,不会倾斜或扭曲,但可沿深度方向或计量方向轴线相对于框架移动。该位移被压电致动器所阻止,压电致动器通过杠杆轴承单元在框架壳体单元和杠杆轴承单元之间被弹簧加载拉紧。由此确保两个压电致动器中的相同热变化和/或框架壳体单元中的热变化导致喷嘴和喷射件之间的距离发生相关变化,这将在后面解释。

8、在此杠杆轴承单元优选部分布置在框架壳体单元内部,部分布置在框架壳体单元外部,即安置在框架壳体单元上。

9、杠杆轴承单元的杠杆支架为枢轴轴承的第一枢轴轴承部分,该枢轴轴承为运动机构的一部分。枢轴轴承或倾斜轴承由杠杆支架和杠杆形成,且将由两个致动器交替产生的、用于计量操作的力间接传递至待驱动喷射件。喷射件在本发明当前构造中也可优选为柱塞,然后根据开头所释计量方法或计量类型之一将计量介质至少部分输出喷嘴。

10、按字面含义,杠杆支架用于支撑杠杆,该杠杆借助于杠杆支架围绕倾斜轴承的倾斜轴可旋转或可倾斜安置,从而使杠杆可以从初始静止位置,即水平中心位置,相对于倾斜轴沿计量系统的预定计量方向移动,或至少可倾斜成限定冲程长度的特定角。倾斜轴或旋转轴,其上杠杆被可倾斜地安置,亦相应水平运行,但垂直于杠杆或杠杆纵向方向。

11、相对方向指征,如“上”、“下”、“上侧”、“下侧”、“横向”、“左”、“右”、“纵向”等,均任意指代以下图示说明,尽管在操作中,计量系统主要按图1所示方向使用。这说明,在喷射方法中,对工件的计量通常如此进行,即被计量液滴基本上以自由落体或飞行方式通过重力撞击工件,换言之,计量系沿计量方向或深度方向向下进行。

12、从广义而言,杠杆仅表示刚性体组成的机械力转换器,该刚性体通常绕支点,即倾斜轴,可旋转安置。根据本发明的计量系统的杠杆在此包括基本上沿纵向延伸的双侧或双臂杠杆臂。“基本上沿纵向”系指杠杆至少在一个主要延伸方向上,即在喷射件和致动器之间的纵向偏移方向上,延伸穿过计量系统。然而,杠杆基本上是三维部件,其也至少部分地在空间中的另外两个正交空间方向上延伸。譬如,其可在两个侧表面之间的横向方向(平行于倾斜轴)或在深度方向(垂直于倾斜轴和纵轴)沿杠杆支架方向至少延伸到如此程度,即至少能在这些方向上测出其纵向主延伸方向上的一部分。

13、如通常一样,术语“杠杆臂”也指杠杆的一部分(或长度),其从杠杆的倾斜轴或旋转轴延伸到力作用于或接触于杠杆的作用点。双侧或双臂杠杆臂相应地具有两个此类部分或杠杆臂,每个均具有作用点,力通过该作用点作用于杠杆上。在下文中,杠杆臂也可以称为杠杆的杠杆臂的杠杆臂侧。作用点至公共旋转轴的相应距离也称为杠杆臂长度。原则上,作用点和倾斜轴之间的距离越大,即杠杆臂长度越大,力则越小,以便用相应较短的杠杆臂长度补偿相应较大的力。

14、在根据本发明的计量系统中,双侧杠杆臂的其中一杠杆臂侧还具有靠近倾斜轴的第一致动器作用点,即力作用第一点。在远离倾斜轴的末端部,相关杠杆臂侧与上述带有计量系统喷嘴的喷射件相接触。杠杆在计量系统计量方向上的运动又反过来按计划传递至喷射件。术语“靠近倾翻轴”和“远离倾翻轴”系相互关联。因此,靠近倾斜轴布置仅意味着相关部件布置得比远离倾斜轴线布置的部件更靠近倾斜轴。

15、另一杠杆臂侧在倾斜轴附近也具有第二致动器作用点,即与第一点交替的力作用第二点,如下所述。在远离倾斜轴的、具有第二致动器作用点(远离喷射件)的杠杆臂侧,相关杠杆臂侧可设为与另一杠杆臂侧对称,譬如不产生任何效果。杠杆的优选设计形式和改进方案将在后面解释。

16、此外,根据本发明的计量系统包括两个致动器,其在操作期间于第一和第二致动器作用点对杠杆沿相反方向施加倾覆力矩。

17、在本发明范围中,倾覆力矩应简单地理解为确保杠杆倾斜一定角并且接触的喷射件因此按照预定方式移动以进行计量的扭矩。然而,此处使用的术语“倾覆力矩”并非指受其影响的物体自该特定倾覆力矩倾斜或翻倒的经典倾覆力矩。相反,倾覆字面含义是指杠杆与水平面,或与中心位置,倾斜成特定角,至少在启动前或在致动器刚断电时,杠杆处于该位置。

18、上述致动器作用点至少是指致动器在杠杆上的接触点或作用点意义上的单个点或致动器接触点,致动器在该点作用于杠杆或与杠杆相接触。然而,致动器作用点也可由多点、线条或区域组成。譬如,致动器作用点可设计为横向于杠杆延伸且垂直于致动器作用方向的两条细长作用线或致动器接触点。这有助于将杠杆相对于杠杠支架的旋转运动或倾斜运动限制为仅围绕倾斜轴的预定倾斜运动,以便在期望计量方向上移动喷射件。因此几乎不可能再出现旋转分量,其可在系统中造成譬如额外摩擦或磨损。致动器的优选设计形式后面还将阐述。

19、开头提到根据本发明的计量系统的致动器彼此倾斜设置。所谓“彼此倾斜设置”是指致动器在前面的公共平面中倾斜朝向彼此运行,或者倾斜指向倾斜轴之外或之后的公共点。在下面进一步解释的实施例中,譬如其指向由杠杆支架和杠杆组成的倾斜轴承的倾斜轴的水平面下方一点。

20、然而,在任何情况下,“彼此倾斜设置”主要是指致动器或其作用方向彼此成小于180°但大于0°的角设置或排列。因此,本发明并不要求致动器彼此完全相对或平行或反平行排列,这将在下文详细解释。

21、此外,根据本发明,杠杆轴承单元(与杠杆支架)、杠杆和两个致动器共同构成运动机构,该运动机构借助至少一个弹簧件撑靠在框架壳体单元上。

22、运动机构按如此方式设计,即其可为计量系统喷射件按需设置超高频率的、沿计量方向和逆计量方向(即通常布置为向下或向上)的纵向弹出运动和回缩运动。为此,在执行点的喷射件,譬如柱塞上的柱塞头,可在结构上与运动机构连接或耦联,或借助弹簧,譬如扭力弹簧,对其进行预紧,即仅与运动机构处于压力接触状态。在任何情况下,耦联均以如此方式进行,即致动器产生的倾覆力矩(通常是简单的线性偏移或线性运动)交替或轮流自杠杆(作为弹出或回缩运动)通过杠杆接触面被传递至喷射件,优选柱塞的柱塞头以便从喷嘴输送计量介质。

23、弹簧件譬如可是至少一个压力弹簧。其可预紧约3-4千牛,即其可将运动机构撑固在框架壳体单元上。因此两个致动器譬如可各自预紧或预载1.5至2千牛,优选1.8千牛。弹簧件的优选设计方案还将在后面阐述。

24、通过根据本发明的本发明主题结构,计量系统的更高喷射频率可通过持续良好的计量精度和计量质量实现。此外,利用根据本发明的结构,两个致动器均无需设置动态加载复位弹簧,该复位弹簧不能在所有频率下稳定工作,因为其会导致系统摇摆运动或预期外振荡,尤其当快速或高频计量时,与本发明预期一致。

25、通过运动机构对框架壳体单元的整体弹簧预紧可确保动态振动保持在动态系统中,其中整体弹簧预紧并非动态系统的一部分。此外,由于各个计量系统部件(压电致动器、框架壳体单元、杠杆等)的不同局部升温而产生的任何单独热效应不会单独(这在现有技术中很常见)对喷射件和喷嘴之间的距离产生影响,而是会尽可能得到补偿。因此,整个计量系统的计量精度和计量质量不会再受到此类效应的重大影响。

26、根据本发明的本发明主题结构,尤其是致动器在共同平面内的倾斜设置,还使得两侧致动器作用点在杠杆支点周围的位置更紧更近,该杠杆反过来通过其杠杆臂移动喷射件以进行计量。故杠杆可布置得更小、更轻,因此具有更低的惯性力矩,使得根据本发明的计量系统可进行更高加速,从而更快进行计量。

27、另一个优点是,液滴大小或每个液滴介质量甚至也可进一步减少。此外,在相同时间间隔内,计量介质可浸润更大面积。尤其是对于在目标表面上进行的计量介质或计量物质的少量非接触式计量(即微量、非常精确和非碰触式,即计量系统和目标表面之间未直接接触),即采用喷射方法或借助喷射方法进行计量,则根据本发明的构造特别合适。

28、此外,本发明特别有利的设计方案和改进方案产生于从属权利要求和以下描述,其中不同实施例或变型形式的每个特征也可组合形成新的实施例或变型形式。

29、存在多种方法可增加计量系统的喷射频率。譬如,可优化或改进设计运动机构,特别是杠杆。

30、原则上,彼此倾斜设置的致动器可作用在杠杆的两个纵侧上,譬如作用在杠杆的杠杆臂末端部上。为此,可以在杠杆两个相对纵侧上各自设一个致动器作用点。

31、两个致动器可优选位于杠杆的共同纵侧上,以便其可基本上从共同方向作用在杠杆上。相应地,第一致动器作用点和第二致动器作用点可设计和布置在杠杆的同一纵侧上。

32、在计量系统的正常布置中(计量口朝下),所述纵侧(譬如在后面更详细描述的实施例中)是指杠杆纵向运行的上侧。因此,其只沿杠杆一个纵侧相反或交替地对杠杆施加倾覆力矩,即仅在一侧对杠杆进行加载。此外,在杠杆的相对(通常较低)纵侧上有足够空间用于杠杆支架,以此确保整个计量系统具有特别节省空间的紧凑设计。此外,在杠杆的一个纵侧上布置致动器,使得杠杆支架和杠杆可通过前述弹簧件同时撑固在致动器上,因此,运动机构作为“动态”单元,对作为“静态”单元的框架壳体单元进行预紧,以抑制振动。

33、致动器相对于杠杆的设置存在多种优选可能。譬如,一个致动器可垂直与杠杆接触,而另一个致动器与杠杆成特定角度,如此,两个致动器在任何情况下均彼此倾斜设置。

34、然而,致动器可优选各自布置成与公共角平分线或对称轴(来自致动器组成的假想“v”形)角度相同,其中角平分线或对称轴垂直于杠杆上侧。因此,从纵侧观察,致动器可如此布置成v形,即其可通过与对称轴或角平分线的假想反射对齐。从空间观察,致动器可如此布置成v形,即其可通过与所述对称轴和垂直于致动器之间水平延伸的对称轴的对称面上的假想反射对齐,稍后仍将借助实施例进行说明。

35、特别优选地,致动器可如此以v形彼此倾斜设置,即杠杆纵向或杠杆纵轴位于由作用方向或致动器纵轴跨越的虚拟平面中,或者杠杆倾斜轴垂直于该虚拟平面。实际上,尽管致动器彼此成倾斜设置(在垂直于杠杆纵向的横向方向上),但计量系统可设计得非常平坦,即类似于那些设计中的平坦(比如当今常态)即只安置一个或两个平行致动器。

36、原则上,致动器可布置在两个极端位置之间的角度范围内---即一方面为平行、并行位置,另一方面为相反正面位置,即当致动器从不同侧成一条直线或共同排列朝向杠杆或彼此相向延伸时---(不包括所述极端位置),彼此倾斜于杠杆纵侧,与共同角平分线成轴对称。

37、根据本发明的优选实施例,致动器,更确切地说是其纵轴或作用方向,可彼此最大或最高成150°角布置或安排成v形。更优选地,其可彼此最大成120°角并且甚至更优选地最大成90°角彼此对齐。特别优选地,其可最大成60°角且非常特别优选地最大成30°角彼此倾斜布置。

38、小于20°角,特别是小于10°角则只能通过致动器相应较小的横截面或通过致动器变压器的相应加长和变薄来实现。对于20°角,“相应较小”意味着,譬如,每个致动器一半横截面在任何情况下均小于10°。另一方面,所提到的加长将不可避免地导致壳体或计量系统的显著扩大,这反过来又使结构更大并且更容易受到弯曲强度的影响。

39、然而,如所述缺点不相关,则也可期望致动器优选彼此最大成20°角,并且特别优选彼此成10°角倾斜设置。

40、众所周知以下原则适用:致动器相对于彼此布置得越陡,即其之间公共角度越小,传递到杠杆的力就越大,因为其与杠杆更“垂直”,可以说,横向力的比例就会减小。然而同时,更陡峭的布置也导致顶端的致动器必须越来越多地被进一步移开或相互隔开,因为其由于自身尺寸,特别是由于其横向延伸或垂直于其纵轴的直径,而自我挡路或自我阻挡。因此,随着位置变得越来越陡峭,致动器作用点越来越远离彼此或中间倾斜轴,直到处于平行位置,其彼此相对于中心纵轴的间距至少为其直径距离,这在现有技术中是不利的。当两个致动器平行布置时,致动器的力臂应相当于致动器直径的一半。

41、由于使用压电致动器,可实现的机械能取决于致动器体积,即致动器横截面或直径和长度,较薄致动器比相同长度的较厚致动器功率小。此外,致动器设计得越薄,其越不稳定,其特性就越不可预测(参见“屈曲杆问题”或“弯曲强度”)。鉴于上述原因,使用更薄、相应更长的致动器来减少力臂以增加杠杆偏移无济于事。

42、致动器越离开或远离倾斜轴作用在杠杆上,在各自致动器固定冲程长度下,越小的冲程或杠杆偏移可被转换或传递到杠杆。因为致动器的冲程长度-在具有堆叠压电件设计中,即“压电堆叠致动器”-取决于其特定长度(故受限于给定长度)。因此,通过优化选择位置,即相应致动器作用在杠杆上的致动器作用点,尽管致动器本身冲程长度有限,但可优选通过杠杆增加可能的杠杆偏移,以便实现比致动器实际冲程长度更大的冲程运动。此处规则是,致动器越靠近倾斜轴,杠杆偏移越大,但由于力臂较短,因此需要的力也越大。

43、与两个致动器的平行布置(具有相同致动器设计)相比,在倾斜位置,致动器可布置得更靠近倾斜轴,从而得以实现更大的杠杆偏移。

44、计量系统的致动器可以通过多种方式实现,其中压电致动器特别适用于需要非常精细的计量分辨率的应用。压电致动器,也称为压电操作致动器,相较其他类型致动器,譬如液压、气动和/或电磁操作致动器,具有非常精确且最重要的快速可控的优点。压电致动器的有利特征是反应或响应时间极短,通常远低于其他致动器原理的相应值。另一个优点为,与其他类型致动器相比,压电致动器在计量系统中所占空间相对较小。因此,压电致动器为计量系统操作提供了一种有效解决方案,尤其是在具有非常精细计量要求的情况下。

45、对于压电堆叠致动器,基本上其只产生相当小的冲程,但相对较高的力。譬如,长度为36毫米的压电堆可实现50微米的冲程长度。因此,通常有必要将小冲程转化为明显大冲程,从而使力自然地相应减少。

46、替选地,致动器也可是磁致伸缩致动器。其使用原理为,当施加外部磁场时,铁磁材料的偶极子相等,即沿共同方向对齐。通过将偶极子旋转致其原始位置,材料的长度会发生变化,范围从多个微米/米到毫米/米,具体取决于相应材料。

47、因此,计量系统可优选设计成使得致动器尽可能靠近倾斜轴起作用,以便产生最大可能的杠杆偏移。由于致动器的力因此减小并且力臂驱动扭矩仅为一次方-这在动态应用中处于劣势,譬如当计量设备中的计量系统相对于工件动态移动进行计量,则将杠杆尺寸或一般杠杆尺寸设计得尽可能小以获得更快的计量系统是有利的。基于角动量守恒,与质量惯性矩较大的杠杆相比,质量惯性矩较小的杠杆可更快地“转动”或围绕旋转轴或倾斜轴来回移动。

48、由于质量惯性矩取决于(杠杆的)各个质点与支点或与倾斜轴的间距二次方,因此其随杠杆长度(以及质点与支点的间距)不成比例地增加。

49、通过根据本发明将致动器彼此倾斜布置,在给定传动比(力对力臂)情况下,杠杆的质量惯性矩也可更小,因为力臂和支点间距或力臂长度减少,这反过来允许形成较小杠杆。较小杠杆,伴随较小质量惯性矩,最终导致与具有相同设计的并联致动器系统相比,致动器彼此倾斜布置的计量系统的共振频率更高。

50、因此,为更快移动杠杆,将更多质量集中在更靠近倾斜轴的位置是有益的。

51、因此,杠杆可优选具有不均匀的质量分布。不均匀指杠杆质量在其纵向长度上非对称分布或非均匀分布,而是杠杆结构不对称,至少就其质量而言。

52、杠杆的质量也可特别优选沿杠杆相对于倾斜轴如此分布,即杠杆作为整体具有相对于倾斜轴尽可能小的(质量)惯性矩。因此,也优选在结构中确保尽可能多的质量位于支点附近并且在远离支点位置,即朝向喷射件的细长悬臂上,安排尽可能少的质量。

53、然而,杠杆重量可优选仅刚好减少或分配到支点,其仍具有足够高的稳定性,该稳定性,除其他外,能使杠杆特别快速地摆动。譬如在俯视图中,即从上方观察时,杠杆轮廓大致为“勺形”,其中大部分支点附近的质量被布置在围绕支点的“椭圆形”或“圆形”部分。

54、杠杆可优选具有多个凹槽,特别优选具有横向或沿杠杆横向延伸的通孔,以减轻重量。

55、杠杆上用于致动器的致动器作用点优选不能位于或安排在倾斜轴平面上。这表示其与倾斜轴不在同个平面上,而仅倾斜轴处于该平面上。

56、特别是在动态情况下(譬如,当计量设备中的计量系统相对于用于工件动态移动以进行计量时),当杠杆由于致动器倾覆力矩而围绕倾斜轴倾斜几度时,杠杆上致动器作用点布置在平面外将有利于实现此任务,即致动器对杠杆施加倾覆力矩(以纵向偏移形式)时,只进行垂直于致动器作用方向尽可能小的横向或剪切运动。

57、在横向运动较大的情况下,即横向于作用方向的方向分量或横向分量,在作用方向上的实际直线偏移,导致致动器沿转动圆或围绕倾斜轴的圆,经杠杆上致动器的两个致动器作用点,进行明显的弧形钟摆运动。通过减少横向分量,钟摆运动变得更加线性。这尽可能地避免了具有非常大质量的致动器在其沿作用方向纵向偏移期间发生横向钟摆振荡并且因此导致期望外振动效应和/或较高部件磨损。

58、原则上,致动器作用点可布置在杠杆倾斜轴上方,譬如直接形成在上侧表面上,使得致动器在该处作用于杠杆。

59、为能够在致动器彼此倾斜布置时,将致动器作用点安排得更靠近倾斜轴,杠杆优选如此设计和安排,即两个致动器作用点位于或陷于杠杆中,比倾斜轴更远离杠杆朝向致动器的一个上侧或纵侧,在该倾斜轴上,杠杆如前述可旋转或可倾斜地支撑在杠杆支架上。“进一步远离杠杆指向致动器的上侧或纵侧”是指当杠杆按预定方式布置在杠杆支架上时,致动器作用点布置在杠杆上比倾斜轴更远离致动器的压电件的位置或比倾斜轴更低的位置。因此,致动器如此布置,即其前端或尖端各自首先经过倾斜轴,即其经过或穿过倾斜轴平面,然后仅在实际倾斜轴以下的凹陷致动器作用点作用于杠杆,或仅在该处与杠杆接触。

60、因此,两个致动器各自的致动器作用点可以相同方式平行于共同倾斜轴布置,或相同地偏移布置。在另个优选实施例中,致动器也可各自作用于杠杆致动器作用点,该作用点沿横向方向或平行于纵向方向偏移。

61、在杠杆上呈v字形布置的或撞击杠杆的致动器优选可如此排列或作用于致动器作用点,即在杠杆水平中心位置,致动器纵轴基本上垂直于相关致动器作用点和共同倾斜轴之间的各自连接线。

62、换言之,致动器作用于偏移至连接线的致动器作用点,与倾斜轴线成直角。杠杆中间位置对应于杠杆地点或位置,其中杠杆呈水平状态并且两个致动器当前被关闭或断电。

63、因此,致动器可以v形作用于杠杆致动器作用点,在每种情况下,其作用方向均经过倾斜轴,其中如此排列或倾斜设置,即其作用方向通过杠杆上两个致动器作用点与围绕杠杆中心倾斜轴的圆相切(或垂直于从各自致动器作用点至倾斜轴,尤其是至形成倾斜轴的圆柱销的表面,的连接线,这将在后面实施例中解释),以便因此在致动器来回运动时,即压电件伸展或收缩时,致动器沿圆或圆弧长(致动器作用点沿其移动或穿越)的横向运动或钟摆运动的横向比例尽可能最小。

64、在此应指出,从微观上看,并非圆柱销中心轴代表准确的倾斜轴,而是圆柱销(牢固安置在底部的杠杆支架上)侧表面与相应杠杆稍大圆柱形凹陷侧表面的连接,这些侧表面相互切向压紧,因此杠杆侧表面在倾斜时对圆柱销侧表面进行最小的滚动运动。在此意义上,没有确切的倾斜轴,而是更复杂的运动。然而,在此至少从宏观角度来看,圆柱销中心轴可近似地等同于倾斜轴。

65、换言之,致动器可优选如此在致动器作用点处围绕倾斜轴圆周切向布置,即其在操作期间基本上执行直线运动,以在弹出运动和回缩运动中对计量介质进行计量。此处“基本上”是指致动器在弹出运动和回缩运动中执行直线运动,而在钟摆运动的意义上在圆上未进行任何明显横向运动。所述切向布置代表致动器纵轴或作用方向在致动器作用点处与围绕倾斜轴的圆相切,如前文已经解释的那样。

66、计量系统的进一步设计存在更多优选可能。

67、杠杆轴承单元优选可被设计成多个部分。

68、除已阐明的杠杆支架外,其可特别优选包括用于计量系统流体单元的流体定位(fluidikpositionierung)。该计量系统流体单元也可耦联(gekoppelt)到杠杆轴承单元。

69、在这种情况下,杠杆支架可非常特别优选经由位于框架壳体单元外部的旋转接头以可旋转、可铰接或可倾斜方式连接至流体定位。

70、替选地或附加地,杠杆支架和流体定位可以彼此相互机械调节,即在可旋转、可倾斜或可移位的意义上,譬如,通过调整件,可调整相对于旋转接头的角度。

71、杠杆支承单元可优选地包括环结构,其以环状方式包围框架壳体单元的一部分,同时留有至少一个间隙。“间隙”在这里通常理解为形成空间的狭窄、细长的开口。“环结构”或“环状”是指由两个部件组成的结构,该两部件的形状或构造呈环状,即为结构性设计。因此,环结构是指环状构造或环状布置,其中两部件可以环状方式连接,形成自成一体的环。框架壳体单元部分可以是,譬如,框架壳体单元的壳体座。

72、杠杆轴承单元特别优选借助弹簧件可滑动地安置在框架壳体单元上,该弹簧件优选布置在杠杆轴承单元和框架壳体单元部分之间的间隙中。

73、替选地或附加地,环结构可包括旋转接头。如计量系统如以上所述构造而成,则旋转接头可以是上述旋转接头。

74、在此杠杆轴承单元的杠杆支架可通过杠杆和柱塞与流体定位机械地耦联,以便通过调整件,特别是调整螺钉,在远离旋转接头的流体定位一侧调整柱塞-喷嘴的距离,同时留有至少一个间隙至框架壳体单元,在杠杆轴承单元的环结构中以环状将弹簧件与自身封闭。调整螺钉也可是细牙螺钉,譬如借此可精细调整柱塞在喷嘴中的位置,即柱塞与喷嘴的距离,甚至更精确地调整和设置。

75、“远离旋转接头的一侧”是指沿流体定位的至少一部分(从旋转接头到柱塞),位于柱塞侧当中,超过流体定位中心,即尽可能靠近柱塞。

76、尽管压电致动器有上述优点,但压电致动器代表实施大功率损耗的部件,这可导致压电材料显著升温,其中压电材料本身由于其特定的居里温度而具有热限(thermischebegrenzungen),电极的各自触点也具有热限。

77、为额外抵消运动机构升温,特别是压电致动器,两种压电致动器均可设计为带压缩室内空气或压缩空气绕其流动,因为压缩空气在大多数计量系统-装备中均可使用。

78、如该压缩空气不能从压电致动器散发足够的热量,譬如由于计量系统应用区域环境温度较高,为使压电致动器和计量系统其他温度敏感区域长久保持在对计量系统精确操作至关重要的温度以下,致动器优选各自被冷却装置包围,气体、优选空气或液体流经该冷却装置。

79、在这种情况下,冷却装置可优选具有位于致动器之间的供应通道,其具有多个进入致动器的入口和两个偏心排出通道,其具有多个进入排出通道的出口。冷却装置可设计成基本上闭合的回路,即冷的冷却流被引入计量系统,在降低运动机构温度的同时吸收热量,然后从计量系统排出。

80、通过这种由一个供应通道和两个排出通道构成的冷却装置的设计,可降低冷却装置中的动态压力。供应通道譬如可以居中延伸,基本上平行于致动器。然而,其可优选集成在围绕致动器的框架壳体单元中。两个排出管道可形成并布置在致动器彼此背对的外侧上,与供应管道相对,使得冷却流可轻易经过各自连续运行的致动器来吸收热量。

81、譬如,运动机构的杠杆和杠杆支架不能单独有气体流入,而只能通过压电致动器的排出气体绕流。

82、根据本发明的有利设计方案,致动器可另外各自被封装起来。譬如,致动器可以足够间隙被可移动地封闭在基本为圆柱形的封装内。

83、以此方式,可向致动器提供沿其纵向延伸、围绕封装平行流动的冷却流。冷却流的冷却介质可为譬如空气、氮气等气体,也可为液体或粘液,譬如冷却液,只要其具有足够流速将封装致动器热量散发出去即可。

84、还可设想,封装致动器和壳体之间的间隙或空间优选填充柔软但导热的物质,以便来自致动器的废热可直接释放到框架壳体单元,并在该处通过外表面消散到环境中或通过强制对流,譬如通过风扇,以强化形式消散到环境中。

85、替选地或附加地,致动器可各自包括至少一个温度传感器,以便测量或监控致动器的升温并且在必要时相应调节运行速度以减少部件的运行升温。如存在封装,则温度传感器可布置在封装内部或外部。通过温度传感器测得的温度数据,可微调阀室或喷嘴室的喷嘴中柱塞的位置,如需要,优选自动控制,因此,即使温度发生变化,柱塞总是杠杆的中间位置,将阀室的喷嘴(取决于采用上述哪种方法)或者准确关闭(柱塞尖在密封座上)或者刚刚打开(柱塞尖离喷嘴有段距离)。

86、运动机构和柱塞之间的耦联可优选可锁定的耦联。这表示该两个部件可优选以形状配合的方式相互连接以进行操作,如拧、点击、锁住,尤其优选加上预紧装置,其无论如何均会持续接触这些部件。

87、如前所述,框架壳体单元与固定在其上的部件可优选形成计量系统的“第一主质量”。具有致动器、杠杆和杠杆轴承单元的运动机构可优选组成计量系统总质量的第二主要质量部分,即(必要时可结合其他组件,如流体单元)形成计量系统“第二主质量”。

88、为改善一般计量结果或平息计量系统的动态部件,计量系统的总质量可基本上均匀分配,即基本上以相同比例分配给框架壳体单元和杠杆轴承单元。将计量系统总质量合理分配给两个大致相等的“主质量”可确保整个振动耦联系统首先不对运动机构的高频振动作出反应。

89、为将运动机构作为整体弹性地安置在框架壳体单元上,弹簧件优选碟形弹簧组件。碟形弹簧组件尤其可优选具有若干单个弹簧板和/或弹簧组件。不同单个弹簧板和/或弹簧组件也可组合成碟形弹簧组件。因此,碟形弹簧组件可用来对运动机构进行预紧,以补偿致动器的热特性,譬如与温度有关的变形等。

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