一种液面注胶自动检测装置及自动液面注胶方法与流程

1.本发明属于自动化流体控制技术领域，涉及一种液面注胶自动检测装置及自动液面注胶方法。


背景技术：

2.在灌封工艺领域，为了确保胶液不会溢出模具，或浪费材料，或沾污工件，需要稳定控制胶液注入的胶液量，对于上口敞开类型的灌封模具，更加需要精确控制注胶液面高度。针对模具上口敞开，需要最终完成灌封后液面精确保持在一定高度的灌封工作而言，目前常用的灌封注胶方案为采用计量泵，通过精确计算用胶量，再利用推杆或螺栓型泵阀，精确控制注胶容量。但由于该类控制阀内含精密运动组件，又需要长期工作在液体浸蚀状态下，并且为了提高胶液流动性，有时候还需对胶阀进行加温处理，总体而言就对于计量泵的耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和密封性提出了较高要求，导致此类设备造价高昂。
3.另一方面，由于胶液必须通过这些结构复杂的运动部件才能被精确计量，所以如果停止使用一段时间，导致超出了胶液的适用期；或者由于加热胶液导致紧贴泵阀内壁的少量胶液开始凝固，均容易导致泵阀堵塞。由于此类零部件结构精密，又是处理液体，对密封性要求很高，特别是某些用于高真空条件下灌封的产品，对性能要求更高，堵塞后往往直接影响使用性能，且维修不易。
4.还有，高精度定量灌封对被灌封组件内容积一致性要求较高。如果被加工产品是小批量多品种，则每种产品均需要精确计算出所需要的精确胶量，每次需要切换操作设置。同时被灌封工件和灌封模具也需要有良好的一致性，否则当被灌封空腔偏大，按照已经设定的胶量则不能一次灌满；当被灌封空腔偏小，则按照已经设定的胶量灌封会发生胶液溢出，甚至沾污工件表面的引线等直接影响使用性能的部分，这将给灌封设备用户带来更多质量控制成本。
5.另外，由于各类胶液粘稠度的不同，其灌封注胶时候的流动速度也不尽相同，被灌封工件的结构复杂性也会影响到胶液在灌封腔体内的流平速度。同样胶量的注胶，如果使用的是黏度小，空腔结构简单的被灌封工件，则胶液较容易快速流平，胶液不易溢上工件表面；如果使用的是黏度大，空腔结构复杂的被灌封工件，则胶液较难流平，如果采用同样的注胶速度，则很可能注胶位置下方已经产生了胶液堆积，而远离注胶点的位置胶液尚未流过去，堆积的胶液甚至有可能已经爬上了工件表面造成了污染。这需要针对胶液特性、工件结构、灌封腔体专门设计注胶参数，同样增加了工艺控制复杂性，对于小批量多品种的生产需求而言，尤其增加了更多设计、生产、控制的时间和人力成本。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中，上口敞开灌封模具注胶工艺控制复杂且成本较高的缺点，本发明的目的在于提供一种液面注胶自动检测装置及自动液面注胶方法。
7.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
8.一种液面注胶自动检测装置，包括控制单元和与控制单元电连接的监测单元；
9.检测单元包括测距仪、开关阀和注胶管路，测距仪上设有探头，探头位于注胶点的正上方，开关阀安装在注胶管路上，且位于测距仪的外壁侧边，注胶管路和测距仪均竖直设置，注胶管路的入口端与外接的注胶原料出口连接，注胶管路的出口端连接有斜置式注胶头，斜置式注胶头的出口端位于注胶点的上方；
10.测距仪、开关阀分别与控制单元电连接。
11.优选地，控制单元包括控制器和与控制器电连接的显示器。
12.优选地，测距仪为激光测距仪。
13.优选地，测距仪的探头与注胶点的距离为10mm～40mm；
14.斜置式注胶头与注胶点所在的水平面夹角为45
°
～60
°
；
15.斜置式注胶头的出口端与注胶点之间的距离为0mm～2mm。
16.一种基于所述液面注胶自动检测装置的自动液面控制的注胶方法，包括如下步骤：
17.步骤1)安装斜置式注胶头，调整斜置式注胶头的倾斜角度，使斜置式注胶头的出口端流出的胶液位于注胶点上，注胶点位于测距仪上探头的光斑探测点；
18.步骤2)控制单元控制开关阀打开，使得胶液通过注胶管路和斜置式注胶头进行注胶，控制单元中设有预设高度；
19.步骤3)测距仪测量注胶的高度，并将测得的实时注胶高度传递至控制单元，控制单元接收到实时注胶高度，并对实时注胶高度与预设高度进行对比；
20.当实时注胶高度低于预设高度，则继续注胶；若实时注胶高度等于预设高度，则停止注胶；
21.若继续注胶，则控制单元控制开关阀继续打开状态，使得胶液通过注胶管路和斜置式注胶头进行注胶；
22.若终止注胶，则控制单元控制开关阀闭合，停止胶液流进斜置式注胶头，注胶停止。
23.优选地，步骤3)中，停止注胶后，静置等待，静置之后，
24.测距仪测量的注胶高度未发生改变，则终止注胶；
25.测距仪测量的注胶高度降低，则继续注胶。
26.优选地，静置等待时间为1s～40s。
27.优选地，注胶点不超过激光探测点2mm～4mm。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.本发明公开了一种液面注胶自动检测装置，通过采用控制单元、激光测高探头、开关阀相与斜置式注胶头相结合，以较为简便的方式实现了对注胶液面高度的精准控制；本发明使用开关阀，成本低廉，结构简单，不易堵塞，避免了使用结构复杂昂贵的计量泵，但能够达到与计量泵类似的控制效果。本发明装置结构简单，易于制造，稳定性好，液面控制精度高，使用简便，效率高，能达到类似计量泵的效果，在自动化普及的背景下适合于各类自动注胶方案，具有广阔的工业应用前景。
30.本发明还公开了一种自动液面注胶方法，基于上述装置完成的，通过设置液面指定高度，并通过激光测高探头与开关阀相结合，可以实时控制注胶点位置的液面高度，从而
实现以下功能：只要胶液在待灌封腔体内最终可以实现自流平，且灌封完成可以以整个模具液面流平后达到指定高度为完成标志的情况下，该方案即可在不需要精确知晓待被灌封腔体容积、不区分胶液流平速度、不需要待灌封容积完全精准一致、不需要根据胶液黏度调整注胶流速的情况下，全自动反复完成胶阀打开关闭动作，直至完成整个工件腔体的灌封，且不会造成胶液溢流和工件表面污染。本发明适用于大多数不同黏度和流平速度的胶液。
附图说明
31.图1为本发明激光测高探头、开关阀、斜置式注胶头和电脑连接示意图；
32.图2为本发明的激光探测点与注胶点与液面关系图；
33.图3为本发明实物组合结构图；
34.图4为注胶照片；
35.其中，1-测距仪；2-开关阀；3-注胶管路；4-斜置式注胶头；5-控制单元；6-工件表面；7-胶液液面；8-注胶点；9-激光探测点；10-激光束。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
39.实施例1
40.一种液面注胶自动检测装置，如图1所示，包括控制单元5和与控制单元5电连接的监测单元；
41.检测单元包括测距仪1、开关阀2和注胶管路3，测距仪1上设有探头，探头位于注胶点的正上方，开关阀2安装在注胶管路3上，且位于测距仪1的外壁侧边，注胶管路3和测距仪1均竖直设置，注胶管路1的入口端与外接的注胶原料出口连接，注胶管路1的出口端连接有斜置式注胶头4，斜置式注胶头4的出口端位于注胶点的上方；测距仪1、开关阀2分别与控制单元5电连接。
42.实施例2
43.除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
44.控制单元5包括控制器和与控制器电连接的显示器。测距仪1为激光测距仪。测距
仪1的探头与注胶点的距离为10mm～40mm；斜置式注胶头4与注胶点所在的水平面夹角为45
°
～60
°
；斜置式注胶头4的出口端与注胶点之间的距离为0mm～2mm。
45.需要说明的是，具体时间需要根据胶液黏度和灌封结构体内部形态共同构成的流平和液面下沉时间具体试验而编程确定。黏度较大的液体一般流平速度较慢；内部空腔结构复杂及间隙狭窄，也会因液体渗入工件内空间较慢而造成液面下沉速度减缓，此时需要设置的静置等待时间较长。黏度小且灌封体结构简单的工件，液面下沉速度较快，该静置等待时间可以设计得较短。
46.实施例3
47.一种基于所述液面注胶自动检测装置的自动液面控制的注胶方法，如图2所示，包括如下步骤：
48.步骤1)安装斜置式注胶头4，调整斜置式注胶头4的倾斜角度，使斜置式注胶头4的出口端流出的胶液位于注胶点上，注胶点位于测距仪1上探头的光斑探测点；
49.步骤2)控制单元5控制开关阀2打开，使得胶液通过注胶管路3和斜置式注胶头4进行注胶，控制单元5中设有预设高度；
50.步骤3)测距仪2测量注胶的高度，并将测得的实时注胶高度传递至控制单元5，控制单元5接收到实时注胶高度，并对实时注胶高度与预设高度进行对比；
51.当实时注胶高度低于预设高度，则继续注胶；若实时注胶高度等于预设高度，则停止注胶；
52.若继续注胶，则控制单元控制开关阀2继续打开状态，使得胶液通过注胶管路3和斜置式注胶头4进行注胶；
53.若终止注胶，则控制单元控制开关阀2闭合，停止胶液流进斜置式注胶头4，注胶停止。测距仪1发射出的激光束10至胶液液面7，在激光探测点9上，斜置式注胶头4中流出的胶液至注胶点8，静置后的胶液液面(虚线下的实线)与预设的指定液面(虚线)之间的高度差即为液面下降高度。
54.实施例4
55.一种自动液面控制的注胶方法，包括如下步骤：
56.1.采用激光仪1的测高探头，安装在垂直布置的开关阀侧面，激光探测点垂直向下(图1)；
57.2.电脑控制激光仪1测高探头与开关阀2联动，根据敞开式工件完成灌封后正常情况下表面液面所达到的高度，通过电脑设置一个指定高度，并通过程序设定控制，当激光测距点液面高度(最下端的实线)达到该指定高度(下端的虚线)时(图2)，对开关阀发出“关闭”命令，停止注胶；当液面低于该指定高度一个时间段，比如3秒后(该时间可以根据具体使用的胶液黏度等流平特性设定)，或者激光探测到液面低于一个预先设定值，即可认为胶液已流淌开，并由对开关阀发出“打开”命令，继续注胶；
58.3.当激光测高探头探测到的胶液液面达到指定高度且超过一个时间段没有下降，比如3秒后(该时间可以根据具体使用的胶液黏度等流平特性设定)，可视为整个模具胶液已经灌满且流平，电脑发出指令结束对这一工件的灌封，进入下一步(继续灌封下一工件或结束全流程等)操作。
59.4.开关阀上安装斜置式注胶头，其针头需要折弯一个角度(图1、图2、图3、图4)，使
开关阀和激光测高探头在平行布置的情况下，注胶位置可以指在激光测高探头探测点非常接近的地方(图2、图4)，具体可根据胶液的表面张力特性设计，但正常情况下可以使注胶点位于不超过激光探测点2mm～4mm距离内。
60.本发明对于以下几类产品具有针对性优势，包括但不限于：
61.①
对胶液溢上表面后果特别敏感的灌封工件；
62.②
需要使用黏度较大，不易快速流平，容易产生堆积的胶液的工件；
63.③
内部结构复杂，胶液不易快速流平的工件；
64.④
注胶位置受限，必须接近工件最终产品部分的工件；
65.⑤
胶液易堵塞复杂或狭窄管路的工件；
66.⑥
对液面高度位置精度要求较高的工件；
67.⑦
小批量多品种但液面高度要求接近的工件。
68.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。