Использование пьезоэлектрической технологии для дозирования флюсов на производстве фотоэлектрических панелей

Как работает пьезоэлектрическая дозирующая система

Как правило, дозирующие системы на базе пьезоэлектрических клапанов включают три основных узла:

• дозирующий клапан;
• привод клапана;
• контроллер клапана.

Дозирующие системы серии PICO компании Nordson EFD — пример такой трехсоставной системы. Система струйного дозирования PICO компании Nordson EFD (рис. 1) представляет собой систему бесконтактного дозирования на базе пьезоэлектрической технологии, предназначенную для прецизионного, высокоскоростного нанесения клеев, защитных покрытий, паяльных паст и других технологических жидкостей.

Рис. 1. Система струйного дозирования PICO компании Nordson EFD

Струйные клапаны

Пьезо — от греч. piezo: давить, сжимать. При подаче давления на определенные кристаллические материалы, например кварц, происходит высвобождение электрического заряда. И наоборот, при подаче электрического сигнала на кристалл происходит изменение формы этого кристалла.

В конструкции струйных клапанов (рис. 2) имеются два пьезоэлектрических привода, состоящих из круглых керамических пластин, которые расширяются и сужаются в соответствии с изменением напряжения, подаваемого от привода клапана. Оба пьезоэлектрических привода соединены с вертикальным штоком, имеющим в нижней части сферическую головку, служащую в качестве затвора клапана. Когда клапан закрыт, головка плотно сидит в седле клапана, расположенном непосредственно в сопле.

Рис. 2. Пьезоэлектрический струйный клапан в положении: а) закрыто; б) открыто

При подаче напряжения на пьезоэлектрические приводы клапана шток и головка затвора поднимаются вверх, открывая путь к соплу жидкости, находящейся в клапане под давлением. При изменении напряжения шток и головка затвора опускаются с высокой скоростью, которая позволяет формировать струйку жидкости на выходе из сопла клапана.

Чрезвычайно высокая скорость действия пьезо-электрических приводов дает возможность осуществлять дозирование жидкости при скорости до 150 циклов в секунду. В зависимости от свойств жидкости такая система может дозировать ее в виде абсолютно одинаковых капель объемом 2 нл, а высокое разрешение контроллера клапана (0,01 мс) позволяет регулировать объем дозы с высочайшей точностью.

Так как сопло дозирующего клапана не соприкасается с поверхностью нанесения, пьезоэлектрические системы дозирования являются идеальным решением в тех технологических процессах, где необходимо наносить точные дозы жидкости на не абсолютно ровные поверхности, как, например, пластина фотоэлектрического преобразователя. В этих системах также устраняется необходимость прецизионного позиционирования рабочего инструмента по оси Z, что в свою очередь является еще одним фактором повышения общей скорости автоматизированной производственной линии.

Привод клапана

Пьезоэлектрические дозирующие клапаны управляются непосредственно от соответствующих приводов, в конструкции которых предусмотрен усилитель, генерирующий сигналы, подаваемые на пьезоприводы клапана.

Кроме того, привод клапана имеет контроллер температуры, необходимый для управления нагревателем, который может быть встроен непосредственно в дозирующий клапан для поддержания оптимальной вязкости жидкости во время дозирования.

Контроллер клапана

Контроллеры клапанов серии PICO используются для настройки параметров дозирования жидкости для каждого отдельного клапана. Графические дисплеи, простые и понятные меню существенно облегчают задачу построения и редактирования всего процесса дозирования с использованием ПК с последующим переносом данных в память контроллера посредством встроенного слота карт SD.

Заключение

Дозирующие системы, использующие пьезоэлектрическую технологию, являются надежным и наиболее современным инструментом дозирования технологических жидкостей, позволяющим производителям элементов солнечных батарей, равно как и многих других изделий, существенно повысить управляемость процесса дозирования и снизить производственные расходы благодаря исключительной аккуратности и высочайшей скорости производства.