一种校准喷射轮廓的方法包括将电压施加到压电致动器(34)以使阀闭合结构(18)在非冲击位置和冲击位置之间移动；感测阀闭合结构位置；使用电压数据和位置数据来建立参考点和使用参考点来调节施加的电压。另一方法使用机械止动部来校准喷射系统。方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动；感测阀闭合结构的位置；产生电压校准数据和位置校准数据；使用数据来建立主参考点且使用主参考点来确定压电致动器和阀闭合结构中的至少一个的磨损。操作喷射系统的另一种方法包括用户将信息输入到控制部件中。另一方法涉及使用与压电致动器相关的电压数据和位置数据对喷射阀的一个或多个部件进行预防性维护。
1.一种校准用于喷射系统的喷射流体材料的喷射轮廓的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括阀座、阀闭合结构和具有压电致动器的压电致动机构，所述方法包括：将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，所述阀闭合结构不冲击所述阀座，在所述冲击位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述阀座；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
使用所述电压数据和所述位置数据来建立参考点；以及使用所述参考点来调节被施加到所述压电致动器的所述电压。
使用所述电压数据、所述位置数据和所述速度数据来建立参考点。
3.根据权利要求2所述的方法，其中使用所述参考点还包括：对于低粘性流体材料，使用所述参考点来减小冲击速度并增大密封力。
4.根据权利要求2所述的方法，其中使用所述参考点还包括：对于高粘性流体材料，使用所述参考点来增大冲击速度并减小密封力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述参考点还包括：使用所述参考点来确定所述压电致动机构、所述阀闭合结构和所述阀座中的至少一个的磨损特性。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述感测装置还包括线性编码器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中感测所述阀闭合结构的位置还包括：使用被直接附接到所述阀闭合结构的感测装置来感测所述阀闭合结构的位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述电压数据和所述位置数据来建立参考点还包括对所述电压数据和所述位置数据进行绘图。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述位置数据还包括非冲击位置数据和冲击位置数据，并且其中建立所述参考点还包括：从所述非冲击位置数据的至少一部分产生第一趋势线；
从所述冲击位置数据的至少一部分产生第二趋势线；以及确定所述第一趋势线和所述第二趋势线的交点以建立所述参考点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中产生第一趋势线和第二趋势线以及确定所述交点还包括：从所述非冲击位置数据的线性部分产生第一线性趋势线；
从所述冲击位置数据的线性部分产生第二线性趋势线；以及确定所述第一线性趋势线和所述第二线性趋势线的交点以建立所述参考点。
11.一种校准用于喷射系统的喷射流体材料的喷射轮廓的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括具有压电致动器的压电致动机构、阀闭合结构和机械止动部，所述机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离所述阀闭合结构的预定距离处，所述方法包括：将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在所述非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，所述阀闭合结构不冲击所述机械止动部，在所述冲击校准位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述机械止动部；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
使用所述电压校准数据和所述位置校准数据来建立主参考点；以及使用所述主参考点来确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损。
12.根据权利要求11所述的方法，其中使用所述主参考点还包括：在一段时间内存储所述主参考点；
使用比较结果来确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损，或预测所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的预防性维护。
13.根据权利要求11所述的方法，其中使用所述主参考点还包括：在一段时间内存储所述位置校准数据和所述电压校准数据；
将存储的位置校准数据和电压校准数据与当前的位置校准数据和电压校准数据相比较；以及使用比较结果来确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损，或预测所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的预防性维护。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述压电致动机构还包括：压电堆，所述压电堆包括多个压电元件；以及
放大器，所述放大器被定位在所述压电堆和所述阀闭合结构之间。
当所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损在可接受公差之外时警告用户。
跟踪所述阀闭合结构冲击所述喷射分配器的阀座的循环次数；以及使用所述电压校准数据和所述位置校准数据以及所述循环次数来确定所述压电致动机构、所述阀闭合结构和所述喷射分配器的阀座中的至少一个的使用寿命。
警告用户所述压电致动机构、所述阀闭合结构和所述喷射分配器的阀座中的至少一个的使用寿命。
跟踪所述阀闭合结构冲击所述喷射分配器的阀座的循环次数；
使用所述电压校准数据和所述位置校准数据以及所述循环次数来确定对所述压电致动机构、所述阀闭合结构和所述喷射分配器的阀座中的至少一个的预防性维护的需要。
警告用户对所述压电致动机构、所述阀闭合结构和所述喷射分配器的阀座中的至少一个的预防性维护的需要。
20.一种校准用于喷射系统的喷射流体材料的喷射轮廓的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括阀座、阀闭合结构、具有压电致动器的压电致动机构以及机械止动部，所述机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离所述阀闭合结构的预定距离处，所述方法包括：将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，所述阀闭合结构不冲击所述阀座，在所述冲击位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述阀座；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在所述非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，所述阀闭合结构不冲击所述机械止动部，在所述冲击校准位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述机械止动部；
随着所述阀闭合结构移动，使用所述感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
使用所述电压校准数据和所述位置校准数据来建立主参考点；以及将所述参考点和所述主参考点相比较以确定所述阀座的磨损。
21.一种由用户操作喷射系统的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括具有压电致动器的压电致动机构、阀座、阀闭合结构以及机械止动部，所述机械止动部在第一非冲击校准位置被定位在远离所述阀闭合结构的预定距离处，所述方法包括：经由所述控制部件从用户接收操作参数的输入，所述操作参数指示流体类型、喷射频率和液滴尺寸中的至少一个；
至少部分地基于所述操作参数，通过将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在所述第一非冲击校准位置和第一冲击校准位置之间移动来确定主校准轮廓，在所述第一非冲击校准位置，所述阀闭合结构不冲击所述机械止动部，在所述第一冲击校准位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述机械止动部；
使用所述控制部件来将所述主校准轮廓应用到所述喷射系统；
通过将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在第二非冲击校准位置和第二冲击校准位置之间移动来确定校准喷射轮廓，在所述第二非冲击校准位置，所述阀闭合结构不冲击所述阀座，在所述第二冲击校准位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述阀座；以及将所述校准喷射轮廓应用到所述喷射系统。
22.一种在喷射系统中进行维护的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括阀闭合结构、阀座和具有压电致动器的压电致动机构，所述方法包括：将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在第一位置和第二位置之间移动；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
使用所述电压数据和所述位置数据对所述喷射系统的一个或多个部件进行预防性维护。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述一个或多个部件是所述压电致动机构、所述压电致动器、所述阀座和所述阀闭合结构中的至少一个。
使用所述电压数据和所述位置数据来产生指示对预防性维护的需要的警告。
25.根据权利要求22所述的方法，其中使用所述电压数据和所述位置数据还包括：使用所述电压数据和所述位置数据来确定所述一个或多个部件的磨损特性。
27.一种校准用于喷射系统的喷射流体材料的喷射轮廓的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括阀座、阀闭合结构和具有压电致动器的压电致动机构，所述方法包括：从用户接收所述阀闭合结构的期望行程长度的输入；
将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，所述阀闭合结构不冲击所述阀座，在所述冲击位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述阀座；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
至少部分地基于所述电压数据和所述位置数据来确定参考点；
至少部分地基于所述电压数据和所述位置数据来确定顶点电压，所述顶点电压与导致所述阀闭合结构的期望行程长度的所述阀闭合结构的位置对应；以及使用所述参考点和所述顶点电压来调节被施加到所述压电致动器的电压。
28.根据权利要求27所述的方法，其中使用所述参考点和所述顶点电压来调节被施加到所述压电致动器的电压还包括：将对应于与所述阀座接触的所述阀闭合结构的位置的电压调节成由所述参考点体现的电压；以及将对应于在距所述阀座最大距离处的所述阀闭合结构的位置的电压调节成所述顶点电压。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述位置数据还包括非冲击位置数据和冲击位置数据，并且其中确定所述参考点还包括：从所述非冲击位置数据的至少一部分产生第一趋势线；
从所述冲击位置数据的至少一部分产生第二趋势线；以及确定所述第一趋势线和所述第二趋势线的交点以确定所述参考点。
30.根据权利要求29所述的方法，其中确定所述顶点电压还包括：通过确定在所述参考点中体现的位置和所述阀闭合结构的期望行程长度之间的差来确定所述阀闭合结构的位置；以及使用所述阀闭合结构的位置和所述第一趋势线来确定所述顶点电压。
31.一种校准用于喷射系统的喷射流体材料的喷射轮廓的方法，所述喷射系统包括喷射分配器和控制部件，所述控制部件以可操作方式联接到所述喷射分配器，所述喷射分配器包括具有压电致动器的压电致动机构、阀闭合结构和机械止动部，所述机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离所述阀闭合结构的预定距离处，所述方法包括：将电压施加到所述压电致动器以使所述阀闭合结构在所述非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，所述阀闭合结构不冲击所述机械止动部，在所述冲击校准位置，所述阀闭合结构的至少一部分冲击所述机械止动部；
随着所述阀闭合结构移动，使用感测装置来感测所述阀闭合结构的位置；
至少部分地基于所述电压校准数据和所述位置校准数据来确定参考增益，所述参考增益指示所述阀闭合结构的位移与被施加到所述压电致动器的电压的比率；以及至少部分地基于所述参考增益，确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损特性。
32.根据权利要求31所述的方法，其中确定磨损特性还包括：在一段时间内存储所述参考增益；
使用比较结果来确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损，或预测所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的预防性维护。
33.根据权利要求31所述的方法，其中确定磨损特性还包括：比较所述参考增益与增益的预定范围；以及
使用比较结果来确定所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的磨损，或预测所述压电致动机构和所述阀闭合结构中的至少一个的预防性维护。
自动压电行程调节
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2015年8月31日提交的美国临时专利申请No.62/211,961的优先权，该美国临时专利申请通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及用于将粘性流体的小液滴沉积到基板上的非接触式喷射分配器，并且更具体地涉及由一个或多个压电元件致动的该类型的分配器。
背景技术
[0004] 非接触式粘性材料分配器通常用于将微小量的粘性材料(即，具有超过五十厘泊的粘度的粘性材料)涂覆到基板上。如本文使用的，“非接触”指的是喷射分配器在分配过程期间不接触基板的情况。例如，非接触式喷射分配器用于将各种粘性材料涂覆到类似于印刷电路板的电子基板上。涂覆到电子基板的粘性材料以例举方式且非限制性方式包括：通用粘合剂、钎焊膏、助焊剂、阻焊层、热脂、盖密封剂、油、封装物、灌封化合物、环氧树脂类、管芯附接流体、硅树脂、RTV和氰基丙烯酸酯。
[0005] 特定的应用用于将粘性材料从非接触式分配器分配到基板上。在半导体封装组件中，存在底层填充、球栅阵列中的焊球增强、坝填充操作、芯片封装、底层填充芯片级封装、腔填充分配、管芯附接分配、盖密封分配、无流动底层填充、助焊剂喷射和分配热化合物以及其它应用。对于表面安装技术(SMT)印刷电路板(PCB)生产，像选择性助焊剂喷射一样，表面安装粘合剂、钎焊膏、导电粘合剂和阻焊层材料可以从非接触式分配器分配。
[0006] 喷射分配器通常包含气动致动器或电动致动器，以用于朝向座重复地移动轴或挺杆同时从分配器的出口孔口喷射粘性材料的液滴。更具体地，电动致动的喷射分配器可以使用压电致动器。使用接触阀座的阀闭合结构来精确喷射流体需要使用规定的行程(位移)和速度使轴与阀座接触，以从喷嘴的出口有效地射出一点流体材料。位移和速度曲线共同形成运动轮廓。当阀闭合结构和阀座之间的冲击点被精确地知道和测量时，行程、速度和密封力被最佳地控制。在轴与阀座冲击之后必须有足够的力以产生防止流体材料泄漏的密封。然而，太大的力将导致对部件的过量磨损或甚至破坏。
[0007] 仅几微米的变化就会影响流体分配器的性能。典型地，这些调节由使用者通过机械装置比如调节螺钉来手动地进行。该手动过程反复进行多次，然但仍未能精确地调节用于期望性能的运动轮廓。因此，存在如下持续的需求，即，确定阀闭合结构相对于阀座的位置以优化流体分配器的性能和设定并且相应地调节流体分配器的运动轮廓。
[0008] 至少由于这些原因，提供解决这些及其它问题的喷射系统和方法将是期望的。
发明内容
[0009] 在一个实施方式中，公开了一种用于喷射系统的校准喷射流体材料的喷射轮廓的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括阀座、阀闭合结构和压电致动器。方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，阀闭合结构不冲击阀座，在所述冲击位置，阀闭合结构的至少一部分冲击阀座。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生电压数据。该方法还包括随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生位置数据。该方法还包括使用电压数据和位置数据建立参考点。该方法还包括使用参考点调节施加到压电致动器的电压。
[0010] 在另一个实施方式中，公开了一种用于喷射系统的校准喷射流体材料的喷射轮廓的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括压电致动器、阀座、阀闭合结构和机械止动部，机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构的预定距离处。该方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，阀闭合结构不冲击机械止动部，在所述冲击校准位置，阀闭合结构的至少一部分冲击机械止动部。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生电压校准数据。该方法还包括随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生位置校准数据。该方法还包括使用电压校准数据和位置校准数据来建立主参考点。该方法还包括使用主参考点来确定压电致动机构、阀闭合结构和阀座中的至少一个的磨损。
[0011] 在又一种实施方式中，公开了一种用于喷射系统的校准喷射流体材料的喷射轮廓的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括阀座、阀闭合结构、压电致动器以及机械止动部，机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构的预定距离处。该方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，阀闭合结构不冲击阀座，在所述冲击位置，阀闭合结构的至少一部分冲击阀座。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生电压数据。该方法还包括随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生位置数据。该方法还包括使用电压数据和位置数据来建立参考点。该方法还包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，阀闭合结构不冲击机械止动部，在所述冲击校准位置，阀闭合结构的至少一部分冲击机械止动部。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生电压校准数据。该方法还包括随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。该方法还包括随着阀闭合结构移动而产生位置校准数据。该方法还包括使用电压校准数据和位置校准数据来建立主参考点。该方法还包括比较参考点和主参考点以确定阀座的磨损。
[0012] 在又一种实施方式中，公开了一种由用户操作喷射系统的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括压电致动器、阀座、阀闭合结构以及机械止动部，机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构的预定距离处。该方法包括由用户将流体类型输入到控制部件中。该方法还包括由用户将喷射频率输入到控制部件中。该方法还包括由用户将液滴尺寸输入到控制部件中。该方法还包括通过将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动来确定主校准轮廓，在所述非冲击校准位置，阀闭合结构不冲击机械止动部，在所述冲击校准位置，阀闭合结构的至少一部分冲击机械止动部。该方法还包括使用控制部件将主校准轮廓应用到喷射系统。该方法还包括通过将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动来确定校准喷射轮廓，在所述非冲击校准位置，阀闭合结构不冲击阀座，在所述冲击校准位置，阀闭合结构的至少一部分冲击阀座。该方法还包括将校准喷射轮廓应用到喷射系统。
[0013] 在又一种实施方式中，公开了一种在喷射系统中进行维护的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括压电致动器和阀闭合结构。该方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在第一位置和第二位置之间移动。随着阀闭合结构移动而产生电压数据。随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。随着阀闭合结构移动而产生位置数据。使用电压数据和位置数据进行预防性维护。
[0014] 在又一种实施方式中，公开了一种用于喷射系统的校准喷射流体材料的喷射轮廓的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括阀座、阀闭合结构和具有压电致动器的压电致动机构。该方法包括接收来自用户的阀闭合结构的期望行程长度的输入。将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击位置和冲击位置之间移动，在所述非冲击位置，阀闭合结构不冲击阀座，在所述冲击位置，阀闭合结构的至少一部分冲击阀座。随着阀闭合结构移动而产生电压数据。随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。随着阀闭合结构移动而产生位置数据。至少部分地基于电压数据和位置数据来确定参考点。该方法还包括至少部分地基于电压数据和位置数据来确定顶点电压，顶点电压与导致阀闭合结构的期望行程长度的阀闭合结构的位置对应。使用参考点和顶点电压来调节施加到压电致动器的电压。
[0015] 公开了一种用于喷射系统的校准喷射流体材料的喷射轮廓的方法。喷射系统包括喷射分配器和控制部件，控制部件以可操作方式联接到喷射分配器。喷射分配器包括具有压电致动器的压电致动机构、阀闭合结构和机械止动部，机械止动部在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构的预定距离处。该方法包括将电压施加到压电致动器以使阀闭合结构在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动，在所述非冲击校准位置，阀闭合结构不冲击机械止动部，在所述冲击校准位置，阀闭合结构的至少一部分冲击机械止动部。随着阀闭合结构移动而产生电压校准数据。随着阀闭合结构移动而使用感测装置来感测阀闭合结构的位置。随着阀闭合结构移动而产生位置校准数据。该方法还包括至少部分地基于电压校准数据和位置校准数据来确定参考增益，所述参考增益指示阀闭合结构的位移与施加到压电致动器的电压的比率。至少部分地基于参考增益，确定压电致动机构和阀闭合结构中的至少一个的磨损特性。
[0016] 在审阅结合附图给出的例示性实施方式的以下详细描述时，本发明的各种另外的特征和优点对本领域技术人员来说将变得更明显。
附图说明
[0017] 图1是根据本发明实施方式的在打开位置的喷射系统的截面图。
[0018] 图2是类似于图1的放大截面图，但是在闭合位置。
[0019] 图3是比较原始喷射轮廓和校准喷射轮廓的示图。
[0020] 图4是根据本发明实施方式的校准喷射轮廓的方法的流程图。
[0021] 图5是根据本发明实施方式的校准喷射轮廓的方法的示图，其中增大的测量位置表示阀闭合结构正在打开或向上移动。
[0022] 图6是根据本发明另一个实施方式的使用图1的喷射系统来校准喷射轮廓的方法的示图，其中增大的测量位置表示阀闭合结构正在闭合或向下移动。
[0023] 图7是根据本发明实施方式的参考料筒的透视图。
[0024] 图8是沿线8-8截取的图7的参考料筒的透视截面图。
[0025] 图9是根据本发明实施方式的并入图7和图8的参考料筒的喷射系统的截面图。
[0026] 图10是根据本发明实施方式的使用图7-9的参考料筒来校准喷射系统的方法的流程图。
[0027] 图11是根据本发明实施方式的校准喷射轮廓的方法的流程图。
[0028] 图12是描绘根据本发明实施方式的喷射轮廓的示图。
[0029] 图13是根据本发明另一个实施方式的使用图1的喷射系统来校准喷射轮廓的方法的示图，其中增大的测量位置表示阀闭合结构正在闭合或向下移动。
[0030] 图14是根据本发明实施方式的使用图7-9的参考料筒来校准喷射系统的方法的流程图。
具体实施方式
[0031] 参考图1、图1A和图2，根据本发明实施方式的喷射系统10通常包括与控制部件14通信地联接的喷射分配器12。喷射分配器12包括压电致动机构16、阀闭合结构18和包括阀座22的喷嘴套节20。具体地，阀闭合结构18包括驱动销24和提升阀26。喷射分配器12通过流体供应管道32从合适的流体源30接收在压力下的流体材料38。驱动销24由压电致动机构16的动作驱动以朝向阀座22移动提升阀26的尖端70并且引起一定量的流体材料38被分配。
[0032] 压电致动机构16包括压电致动器34，压电致动器34具有压电堆91a、91b(下文共同地称为压电堆91)、柱塞99和非对称挠曲部94。挠曲部94是与致动器本体98一体的部分，压电致动机构16通常布置在致动器本体98内，并且挠曲部94包括将挠曲部94连接到柱塞99的联接元件97。压电致动器34内的弹簧102向柱塞99和压电堆91施加弹簧力以将它们保持在压缩下。
[0033] 使用包括压电堆91的压电致动器34，允许喷射分配器12具有对阀闭合结构18的非常特殊的位置控制，因为施加到压电致动器34的电压与由压电致动器34产生的力成比例。具体地，当电压被施加到压电堆91时，压电致动器34膨胀或加长，长度的变化与施加的电压的量成比例。由于该比例性，喷射系统10能够精细地控制通过出口40分配的流体材料38的运动轮廓。气动致动器不呈现这样的比例性。
[0034] 柱塞99用作将压电堆91与非对称挠曲部94连接的机械接口。弹簧102被压缩在组件中使得由弹簧102产生的弹簧力在压电堆91上施加恒定的载荷，这使压电堆91预加载。可以由金属材料构成的非对称挠曲部94具有臂100，臂100与驱动销24的与驱动销24的向下尖端相反的端部物理地固定。非对称挠曲部94用作将压电堆91的相对较小的位移转化成驱动销24的有用位移的机械放大器，驱动销24的有用位移明显大于压电堆91的位移。
[0035] 压电致动器34的压电堆91是由与导体层交替的压电陶瓷层构成的层压件，如本领域中常见的。来自弹簧102的弹簧力将压电堆91的层压层维持在稳定压缩状态。压电堆91中的导体与和控制部件14相关联的驱动电路电联接，该驱动电路以本领域众所周知的方式以脉冲宽度调制、频率调制或其组合供应限流的输出信号。当从驱动电路周期性地供应电力时，改变压电堆91中的压电陶瓷层的尺寸的电场被建立。
[0036] 由压电堆91经历的尺寸变化(该尺寸变化被非对称挠曲部94机械地放大)在与驱动销24的纵向轴线平行的方向上线性地移动驱动销24。当压电堆91的压电陶瓷层膨胀时，弹簧102被膨胀力压缩并且非对称挠曲部94绕固定的枢转轴线枢转以使驱动销24向上并远离提升阀26移动。这允许偏置元件39将提升阀26移动远离阀座22。使用驱动销导引件50来引导驱动销24。当致动力被移除并且压电堆91的压电陶瓷层被允许收缩时，弹簧102膨胀并且非对称挠曲部94枢转以将驱动销24向下移动与提升阀26接触，引起提升阀26接触阀座22并且喷射材料液滴。因而，在断电状态，压电致动器34将阀维持在常闭位置。在操作中，非对称挠曲部94随着压电堆91被通电和断电而在相反的方向上绕固定的枢转轴线间歇地摆动，以将驱动销24移动成与提升阀26接触和不接触从而以快速速率喷射材料液滴。
[0037] 应理解，在某些实施方式中，压电致动机构16和分配器12通常可以可替代地构造成使得当压电堆91膨胀时，驱动销24向下移动并且与提升阀26接触以引起一定量的材料从出口40被分配。相反，当施加的电压被从压电堆91移除以允许压电堆91收缩时，驱动销24被向上并且远离提升阀26移动。因而，在这样的实施方式中，施加到压电致动器34的压电堆91的电压与驱动销24朝向提升阀26的向下移动相对应。
[0038] 随着阀闭合结构18被压电致动机构16移动，感测装置48感测阀闭合结构18(包括阀闭合结构18的部件，比如驱动销24和/或提升阀26)的位置。在某些方面，感测装置48可以直接地或间接地附接到阀闭合结构18。目标(未显示)可以被放置在阀闭合结构18上使得感测装置48读取目标相对于感测装置48的位置。例如，图1显示了感测装置48是使用放置在驱动销24上的线(未显示)读取位置和运动的线性编码器。因而，感测装置48允许随着阀闭合结构18移动而确定阀闭合结构18的位置和速度。在其它实施方式中，感测装置48可以另外地或可替代地感测提升阀26的位置和速度。而且，可以使用各种其它类型的位置反馈装置(比如涡流传感器或光学接近度传感器)来测量阀闭合结构18的位置和速度。
[0039] 图2显示了在闭合位置的喷射分配器12的详细图。如所示，流体料筒56被附接到喷射分配器12并且包括料筒本体57和阀闭合结构18的一部分，具体地显示为提升阀26。尽管图1和图2显示了具有流体料筒56的喷射分配器12，但是流体料筒56不是必须的并且可以被其它合适的结构替换。进一步的细节可以在申请人的2015年6月4日递交的题为“用于喷射流体材料的喷射料筒和相关方法(Jet Cartridges for Jetting Fluid Material,and Related Methods)”的共同未决的美国专利申请No.14/730,522中看到，其据此通过引用并入。
[0040] 图3描绘了电压(即，电压数据76)的示图，该电压被施加到压电致动器34并且在构成分配器的一个分配循环的一段时间内被绘图。应注意，图3显示的示图考虑上面描述的替代性分配器12构造，其中施加到压电致动器34的电压(和压电致动器34的随后膨胀)引起驱动销24向下移动并与提升阀26接触。相反，移除或减小压电致动器34的电压(和压电致动器34的随后收缩)在该替代性构造中引起驱动销24向上并且远离提升阀26移动，从而允许提升阀26与阀座22脱离。
[0041] 在描述调节原始喷射轮廓58以获得校准喷射轮廓60的例示性方法之前，首先描述原始喷射轮廓58和校准喷射轮廓60的方面是有益的。如本文使用的，“轮廓”指的是在一段时间(例如，与阀闭合结构18的单个完整上下往复运动对应的一段时间)内施加到压电致动器34的电压的范围，该段时间可以被重复多次以实现完整的分配操作。原始喷射轮廓58通常指的是在采用本文描述的方法中的一个或多个方法来校准喷射系统10和/或确定喷射系统10的磨损程度之前的初始操作轮廓。校准喷射轮廓60通常指的是在执行前述方法中的一个或多个方法之后确定的操作轮廓，并且优选地代表喷射系统10的改进操作，比如关于提升阀26与阀座22的最佳密封接合。
[0042] 原始喷射轮廓58由打开轮廓62、工作时间64和闭合轮廓66组成并且可以以各种不同的方式产生。例如，使用与控制部件14相关联的图形用户界面(未显示)，用户通过选择开始电压36、结束电压68、从开始电压36到结束电压68的时间量和过渡时间来定义打开轮廓62。过渡时间是在打开轮廓62的开始和结束使用的时间量。可以以相同的方式定义闭合轮廓66。闭合轮廓66的结束电压68通常与打开轮廓62的开始电压36相同。用户也可以提供密封补偿电压(Vso)，其将在下面更详细地论述。一旦打开轮廓62和闭合轮廓66已经被产生，则打开轮廓62和闭合轮廓66被存储在原始喷射轮廓58的库中。打开轮廓62和闭合轮廓66可以一起存储在单个文件中。用户可以在选择轮廓之后选择工作时间64，如本文使用的，工作时间64指从打开轮廓62的开始到闭合轮廓66的开始的时间。而且，工作时间64大于与打开轮廓62相关联的时间。
[0043] 对于上面论述的原始喷射轮廓58，提供例示性的示例是有益的。继续参考图3，在静止时，最大喷射轮廓电压被施加到压电致动器34以将阀闭合结构18保持在闭合位置。如所示，当在闭合位置时，打开轮廓62在45伏下开始。然后，打开轮廓62然后在200微秒中下降到5伏以将提升阀26移动远离阀座22，在每一端过渡时间为75微秒。关于闭合轮廓66，例如，阀闭合结构18在5伏下在打开位置与阀座22分离并且然后在100微秒中增大到45伏以朝向阀座22移动提升阀26，在每一端过渡时间为25微秒。
[0044] 对于上面论述的原始喷射轮廓58，现在继续参考图3论述相关电压测量。可以使用各种例示性方法来基于原始喷射轮廓58确定校准喷射轮廓60的闭合电压(Vc)。闭合电压(Vc)是在阀闭合结构18的尖端70首先冲击阀座22的电压，优选地阀闭合结构18的尖端70以期望的力和速度冲击阀座22。密封补偿电压(Vso)是施加到闭合电压(Vc)以实现密封电压(Vs)的另外的电压，在密封电压(Vs)下，存在施加到阀闭合结构18的尖端70以闭合而没有泄漏的足够的力。密封补偿电压(Vso)至少取决于被分配的流体材料38的类型和流体材料38的压力，并且通常在约5伏至30伏的范围内。如上面提到的，密封补偿电压(Vso)通常在本文描述的方法中是已知恒定的，并且可以由用户初始地输入到控制部件14中。闭合电压(Vc)、密封补偿电压(Vso)和密封电压(Vs)使用公式Vs＝Vc+Vso关联。应注意，在某些实施方式中，密封补偿电压(Vso)可以是负值，比如图1和图1A中描述的分配器12的构造，其中驱动销24和提升阀26的向下移动对应于施加到压电致动器34的电压的减小。
[0045] 现在考虑确定闭合电压(Vc)的例示性方法。在一个例示性实施方式中，当感测装置48指示阀闭合结构18(例如，驱动销24或提升阀26)的一个或多个连续未改变的位置时，与这些位置中的第一位置对应的电压测量结果被认为是闭合电压(Vc)。在另一个例示性实施方式中，如图5所述且在下面更详细地论述，通过在相对于阀闭合结构18的对应测量位置被绘图的施加电压的图中确定第一趋势线72与第二趋势线74的交点来确定闭合电压(Vc)。使用确定闭合电压(Vc)的任一例示性方法，可以相应地确定参考点(RP)。参考点(RP)反映闭合电压(Vc)和与闭合电压(Vc)对应的阀闭合结构18(例如，提升阀26)的位置。在下面论述的例示性方法400(图4)中，原始喷射轮廓58至少部分地基于闭合电压(Vc)和/或参考点(RP)被校准以获得校准喷射轮廓60。
[0046] 图4显示了调节或校准喷射系统10的原始喷射轮廓58的例示性方法400。在步骤402，将电压施加到压电致动器34以使阀闭合结构18(例如，提升阀26)在非冲击位置52和冲击位置54之间移动。如本文使用的，冲击位置54指的是阀闭合结构18的至少一部分物理地冲击阀座22的位置，而非冲击位置52指的是没有阀闭合结构18的部分冲击阀座22的位置。
阀闭合结构18是在非冲击位置52处开始且移动到冲击位置54，还是在冲击位置54开始并移动到非冲击位置52，这是无关紧要的。两种布置都合适。
[0047] 在步骤404，随着阀闭合结构18相对于感测装置48移动，感测装置48感测阀闭合结构18的位置。在步骤406，控制部件14例如使用从感测装置48获得的信号并且基于施加到压电致动器34的已知电压分别产生位置数据78(图5或图6)和电压数据76(图5或图6)。另外，随着阀闭合结构18相对于感测装置48移动可以产生速度数据(未显示)，这使得能够使用电压数据76、位置数据78和速度数据建立参考点(RP)和/或闭合电压(Vc)。
[0048] 在步骤408，基于电压数据76和位置数据78的分析，比如通过控制部件14确定参考点(RP)。可以使用各种方法，比如通过将电压数据76相对于位置数据78进行绘图，来确定参考点(RP)。位置数据78包括非冲击位置数据和冲击位置数据。
[0049] 在步骤410，例如，控制部件14至少部分地基于在步骤408确定的参考点(RP)来确定闭合电压(Vc)。例如，因为参考点(RP)包括位置分量和电压分量两者，所以可以从电压分量确定闭合电压(Vc)。
[0050] 在步骤411，至少部分地基于闭合电压(Vc)确定密封电压(Vs)。例如，可以使用闭合电压(Vc)和密封补偿电压(Vso)根据公式Vs＝Vc+Vso来确定密封电压(Vs)。应理解，在某些方面，可以不使用密封补偿电压(Vso)来实现分配操作。在这样的方面，因为密封补偿电压(Vso)实际上为零，所以密封电压(Vs)等于闭合电压(Vc)。
[0051] 在步骤412，使用密封电压(Vc)来确定校准喷射轮廓60。具体地，原始喷射轮廓58至少部分地基于密封电压(Vs)被转变到校准喷射轮廓60。例如，原始喷射轮廓58被转变到校准喷射轮廓60，使得校准喷射轮廓60包括等于密封电压(Vs)的开始电压36和/或结束电压68。
[0052] 图5提供了使用第一趋势线72和第二趋势线74的交点来校准原始喷射轮廓58的例示性示例。应注意，图5中显示的示图考虑了一种分配器，其中对压电致动器34施加电压引起阀闭合结构18远离阀座22向上移动，并且移除或减小施加的电压引起阀闭合结构18朝向阀座22向下移动，图1和图1A显示的分配器12是这种情况。示图显示了阀闭合结构18的位置与施加到压电致动器34的电压。与图3不同，在图3中，密封电压(Vs)是最大喷射轮廓电压，而在图5中，密封电压(Vs)是最小喷射轮廓电压。此处，开始电压36是0伏。阀闭合结构18使用相对于冲击电压的电压在预定位置处与阀座22分离。如所示，在冲击位置54，阀闭合结构18在从0至60伏的电压范围内仅移动几微米。在该电压范围内发生密封，其中较低的电压对应于较高的密封力。在非冲击位置52，阀闭合结构18随着电压在70伏至110伏的范围内增大而远离阀座22移动。在60伏至70伏的范围内，存在从密封到运动的转变。对于其中密封电压(Vs)是最小电压的该布置，闭合电压(Vc)是阀闭合结构18的尖端70最后冲击阀座22的电压。例如，控制部件14从冲击位置数据的大致线性部分产生第一趋势线72，优选地，第一趋势线72是线性趋势线。例如，控制部件14从非冲击位置数据的大致线性部分也产生第二趋势线74，优选地，第二趋势线74是线性趋势线。具体地，图5具有y＝0.1x+997微米的第一线性趋势线，和y＝3.24x+799.4微米的第二线性趋势线。尽管显示和描述了使用线性方程的趋势线，但是趋势线可以可替代地使用较高阶或分段式方程。
[0053] 继续参考图5，例如，控制部件14确定第一趋势线72与第二趋势线74的交点。该交点被认为是具有闭合电压(Vc)的参考点(RP)。参考点(RP)(和/或其中体现的闭合电压(Vc))用于确定校准喷射轮廓60。具体地，图5的参考点(RP)在1003.3微米和62.9伏下出现。结果是，原始喷射轮廓58被转变为校准喷射轮廓60，使得校准喷射轮廓60包括与闭合电压(Vc)加密封补偿电压(Vso)(即，密封电压(Vs))对应的最大电压(或最小电压，取决于特定的分配器12构造)。如之前论述的，对于参考图5考虑的喷射系统，密封补偿电压(Vso)是负值，因为密封电压(Vs)小于闭合电压(Vc)。
[0054] 图6显示了实施方法400的至少一部分的另一个例示性示例。具体地，图6显示了阀闭合结构18的测量位置(即，位置数据78)相对于施加到压电致动器34的电压(即，电压数据76)被绘图的示图。应注意，图6中显示的示图考虑了上面描述的替代性分配器12构造，其中施加到压电致动器34的电压(和压电致动器34的随后膨胀)引起驱动销24向下移动并与提升阀26接触。
[0055] 在图6中，电压在100增量步长中从20伏增大到110伏。这导致每一个步长增大电压0.9伏(100步长/(110伏-20伏))。阀闭合结构18的尖端70在闭合电压(Vc)下冲击阀座22。具体地，在位置数据78被分析时，一个或多个连续的未改变位置表示参考点(RP)(以及因此还有闭合电压(Vc))发生在这些位置中的第一位置。连续的未改变位置的数目可以由用户使用图形用户界面(GUI)来选择。该第一位置是具有约55伏的闭合电压(Vc)的参考点(RP)。尽管已经发现四个未改变位置是合适的，但是可能期望更多或更少的未改变位置。如上面论述的，原始喷射轮廓58然后至少部分地基于确定的闭合电压(Vc)而转变成校准喷射轮廓
60。
[0056] 校准喷射轮廓的该方法400提供许多益处。首先，该方法提供在喷射系统10中更一致的喷射结果，并且可以被广泛地应用于各种喷射系统10。在给定的一组硬件部件上，冲击位置变化多达约40微米，这对应于图1的喷射系统10的约20伏。这在尝试使用单个喷射轮廓来定义用于多个喷射系统10的喷射轮廓时尤其是有问题的。代替地，该方法允许对于每一个单独的喷射系统10和对于喷射系统10内的硬件部件的每一个特定布置调节峰值电压和冲击电压。同样地，通过一起校准单独的部件，部件的公差要求可以被减小，这继而降低与硬件部件相关联的制造成本。
[0057] 该方法可以减少硬件部件(比如阀座22、阀闭合结构18和压电致动机构16)的磨损和相关联的更换成本。进一步，通过周期性地使用该方法作为预防性维护程序的一部分，方法400对喷射系统10的寿命提供更一致的喷射，因为硬件部件的磨损改变相对定位和闭合电压(Vc)。这是重要的，因为阀闭合结构18在打开期间从阀座22行进的距离、阀闭合结构保持与阀座分离的时间量和阀闭合结构18在闭合时接触阀座22的速度强烈地影响喷射过程的体积和一致性。通过校准相对于闭合电压(Vc)的喷射轮廓，这改善了喷射系统10的寿命内的性能的一致性。而且，因为阀座22通常由于与阀闭合结构18重复地接触而更快速地磨损，所以阀座22通常需要在其它部件比如例如压电致动机构16或阀闭合结构18之前被更换。
[0058] 该方法400允许原始喷射轮廓58被校准以考虑被分配的流体材料38的具体材料性能。例如，用低粘性流体材料以降低冲击速度同时增加密封力是期望的。这是因为从出口40充分地射出流体材料38所需要的速度降低。而且，对于低粘性流体材料，增大密封力以防止流体材料38穿过出口40的意外泄漏是期望的。如本文使用的，低粘性流体材料通常具有小于约100厘泊的粘度。相反，对于高粘性流体材料，增大冲击速度同时减小密封力是期望的。如本文使用的，高粘性流体材料通常具有大于约1000厘泊的粘度。
[0059] 图7-9显示了另一个例示性实施方式，其中喷射系统10并入参考料筒80。具体地，图7和图8显示了参考料筒80包括圆筒82、机械止动部84和保持器86。参考料筒80优选地被定位在与全新的流体料筒56相同的位置。如所示，机械止动部84是已知尺寸的块体，其优选地以高精密度制造。
[0060] 将参考料筒80并入喷射系统10中提供了“主校准”以确定流体料筒56和喷射分配器12的其余部分之间的相对磨损。参考料筒80也可以用于确定系统10的其它部件(比如阀闭合结构18和/或压电致动机构16)的磨损。尽管图9显示了作为驱动销24的阀闭合结构18，但是阀闭合结构18可以包括本领域技术人员已知的元件的任何合适的组合，比如，例如，提升阀、针、柱塞和/或球。
[0061] 图10显示了使用具有机械止动部84的参考料筒80来校准喷射系统10的例示性方法1000，机械止动部84在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构18的预定距离处。在步骤1002，从喷射系统10移除包括阀闭合结构18的一部分(在图1中具体地显示为提升阀26)的流体料筒56，同时将参考料筒80插入到图9中显示的喷射系统10中。移除这些部件并用参考料筒80更换这些部件减少了由流体料筒56(例如，阀座22)赋予的变化性并且由于较少的部件而允许更精确的校准。在步骤1004，将电压施加到压电致动器34以使阀闭合结构18在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动。如本文使用的，冲击校准位置是阀闭合结构18的至少一部分冲击机械止动部84的位置，而非冲击校准位置是没有阀闭合结构18的部分冲击机械止动部84的位置。阀闭合结构18是在非冲击校准位置开始并移动到冲击校准位置，还是在冲击校准位置开始并移动到非冲击校准位置，这是无关紧要的。具体地，图9显示了阀闭合结构18的驱动销24接触机械止动部84，而不是如图1所示，阀闭合结构18的提升阀26接触阀座22。
[0062] 在步骤1006，感测装置48直接地或间接地感测阀闭合结构18的位置，同时阀闭合结构18借助于步骤1004施加的电压被致动。例如，感测装置48可以感测阀闭合结构18(比如驱动销24)的位置。在步骤1008，基于在步骤1004施加到压电致动器34的已知电压产生电压校准数据，并且基于阀闭合结构18的感测位置产生位置校准数据。电压校准数据和位置校准数据的该产生可以与测量阀闭合结构18的移动同时发生或在测量阀闭合结构18的移动之后发生。
[0063] 在步骤1010，例如，控制部件14使用电压校准数据和位置校准数据建立主参考点(MRP)。确定主参考点(MRP)的方法可以以与上面关于方法400论述的确定参考点(RP)的方法类似的方式进行。尽管两者都设法确定闭合电压(Vc)，但是在该例示性方法中，当阀闭合结构18的至少一部分首先或最后冲击(取决于部件的布置)机械止动部84时闭合电压(Vc)被确定。
[0064] 在步骤1012，控制部件14通过比较主参考点与下面论述的历史数据而使用主参考点(MRP)来确定喷射系统10的一个或多个磨损特性。而且，方法1000可包括当部件的磨损特性在可接受公差之外或部件需要预防性维护时警告用户。例如，用户可以经由与控制部件14相关联的图形用户界面被警告。方法还可以包括跟踪阀闭合结构18冲击机械止动部84的循环次数，确定部件的使用寿命，以及使用电压校准数据和位置校准数据以及循环次数来确定预防性维护方案和程序。
[0065] 使用参考料筒80来校准喷射系统10辅助确定硬件部件是在硬件部件使用寿命结束时还是接近硬件部件使用寿命结束。该主校准确定喷射分配器12中的总磨损，但是不确定压电致动机构16和阀闭合结构18之间的相对磨损。然而，存储从当参考料筒80是新的时和在各种其它时间与参考料筒80相关联的闭合电压(Vc)允许跟踪磨损并加强预防性维护。例如，主参考点(MRP)可以在一段时间内被确定多次并且被存储。当前的主参考点(MRP)可以目前被确定并且与存储的主参考点(MRP)中的一个或多个主参考点进行比较。如果观察到当前的主参考点(MRP)和一个或多个存储的参考点(MRP)中的差异，则这可以指示分配器
12的一个或多个部件的磨损。
[0066] 而且，比较与流体料筒56和/或阀闭合结构18的更换部件对应的闭合电压(Vc)和与参考料筒80对应的闭合电压(Vc)跟踪流体料筒56和/或阀闭合结构18的更换部件的磨损(包括阀座22的磨损)。例如，如果参考料筒80被构造成使得在未磨损状态下机械止动部84的相对定位(相对于驱动销24)与提升阀26的相对定位相匹配，则与参考料筒80对应的闭合电压(Vc)和与目前的提升阀26对应的预先记录的闭合电压(Vc)之间的差异可以揭示在更换的提升阀26和/或更换的阀座22中的磨损。类似地，这样的差异也可以揭示在压电致动机构16(或其部件)中的磨损，因为例如现在可能需要更多的电压来使现在磨损的压电致动器34在相同距离内膨胀。
[0067] 在另一个例示性实施方式中，还公开了用户操作包括机械止动部84的喷射系统10的方法，机械止动部84在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构18的预定距离处。在该实施方式中，用户使用电连接到控制部件14的图形用户界面(未显示)来向控制部件14中输入各种参数。以例举性且非限制性的方式，用户输入流体类型、喷射频率和/或液滴尺寸。至少部分地基于由用户提供的参数，控制部件14然后通过向压电致动机构16的压电致动器34施加电压以使阀闭合结构18在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动来确定校准喷射轮廓60。在该实施方式中，根据喷射系统10的特定构造，冲击校准位置发生在阀闭合结构18冲击机械止动部84或与机械止动部84接触的位置。该方法包括使用控制部件14向喷射系统10应用校准轮廓。该方法包括通过向压电致动器34施加电压以使阀闭合结构18在非冲击校准位置(其中阀闭合结构18不冲击阀座22)和冲击位置54(其中阀闭合结构18冲击阀座22)之间移动来确定喷射轮廓。方法包括将校准喷射轮廓60应用到喷射系统10。可以通过控制部件14产生在图形用户界面上的警告或听觉声音，以警告用户磨损何时超出推荐水平或者要求预防性维护。
[0068] 图11描述了使用由用户指定的阀闭合结构18的行程长度来校准喷射系统10和/或确定喷射系统10的磨损的例示性方法1100。方法1100可以例如用于考虑压电致动机构16、阀闭合结构18和/或喷射系统10的其它部件中的变化。例如，由于重复使用或制造中的简单轻微变化，系统的“增益”可能变化。也就是说，每施加单位电压由压电致动机构16引起的位移可能在特定系统之间变化。
[0069] 在步骤1102，从用户接收阀闭合结构18的期望行程长度。例如，期望行程长度可以指定从提升阀26的最上非冲击位置到提升阀26与阀座22的冲击位置的提升阀26的期望行程长度。在某些方面，用户可以进一步输入与喷射系统10的操作相关的密封补偿电压(Vso)或其它参数。步骤1102以及方法1100的其它步骤可以经由控制部件14实现。
[0070] 在步骤1104，向压电致动器34施加电压以使阀闭合结构18(例如，提升阀26)在非冲击位置和冲击位置之间移动(或反之亦然)。在步骤1106，随着阀闭合结构18在非冲击位置和冲击位置之间移动(或反之亦然)，通过感测装置48感测阀闭合结构18的位置。在步骤1108，基于在步骤1104施加到压电致动器34的已知电压和在步骤1106感测的位置，产生电压数据和位置数据。
[0071] 在步骤1110，基于电压数据和位置数据的分析来确定参考点(RP)。参考点(RP)可以以与上面相对于图4显示的方法400以及图5和图6的例示性的示例相似的方式被确定。基于参考点(RP)，可以另外地确定闭合电压(Vc)。例如，参考点(RP)的电压分量可以指示闭合电压(Vc)。
[0072] 在步骤1112，分析电压数据和位置数据以确定顶点电压(Vt)。顶点电压(Vt)是当施加到压电致动器34时提供在步骤1102中从用户接收的期望行程长度的电压。更具体地，顶点电压(Vt)是提供阀闭合结构(例如，提升阀26)相对于阀座22的最大向上行程的电压，因此定义为术语“顶点”电压。这样，顶点电压(Vt)可以是在用于分配器12的喷射轮廓中施加的最大电压，在分配器12中，施加到压电致动器34的电压引起阀闭合结构18远离阀座22移动，比如在图1和图1A中描述的分配器12。相反，顶点电压(Vt)可以是在用于分配器12的喷射轮廓中施加的最小电压，在分配器12中，施加到压电致动器34的电压引起阀闭合结构18朝向阀座22移动。
[0073] 在步骤1114，使用闭合电压(Vc)和/或参考点(RP)将原始喷射轮廓58转变为第一校准喷射轮廓60a。第一校准喷射轮廓60a的确定可以以与在方法400的步骤412中描述的以及图3、图5和图6中提供的例示性示例中描述的校准喷射轮廓60的确定相似的方式进行。例如，第一校准喷射轮廓60a可以被确定使得第一校准喷射轮廓60a具有如下开始电压和/或结束电压，该开始电压和/或结束电压与闭合电压(Vc)相等，或在密封补偿电压(Vso)被提供或以其它方式可获取的情况中与密封电压(Vs)相等。
[0074] 在步骤1116，使用顶点电压(Vt)来确定第二校准喷射轮廓60b。具体地，第一校准喷射轮廓60a相对于闭合电压(Vc)(或密封电压(Vs)，视情况而定)被伸展或变紧凑，以形成第二校准喷射轮廓60b使得第二校准喷射轮廓60b的最小电压(在施加的电压引起阀闭合结构18朝向阀座22向下移动的分配器12中)或最大电压(在施加的电压引起阀闭合结构18远离阀座22向上移动的分配器12中)等于顶点电压(Vt)。应注意，步骤1114和步骤1116可以以与图11中描述的相反的顺序执行。例如，原始喷射轮廓58可以首先基于顶点电压(Vt)被伸展或收缩并且产生的轮廓然后可以根据闭合电压(Vc)和/或密封电压(Vs)被转变。类似地，步骤1114和步骤1116可以同时被执行。
[0075] 参考图12和图13，现在将提供方法1100的例示性示例。图12在许多方面与图3类似并且描述了原始喷射轮廓58以及第一校准喷射轮廓60a和第二校准喷射轮廓60b。图13在许多方面与图6类似并且包括测量位置数据78相对于电压数据76被绘图的示图。图13的示图包括在非冲击位置52期间(即，阀闭合结构18朝向阀座22移动)和在冲击位置54期间的数据。在非冲击位置期间绘成的线的梯度可以被认为是该特定分配器12的位移与电压“增益”。
[0076] 初始地，用户比如经由控制部件14提供如下输入：阀闭合结构18的期望行程长度1302为50微米以及约5伏的密封补偿电压(Vso)的。电压被施加到压电致动器34，通过感测装置48感测阀闭合结构18的位置，并且相应地产生位置数据78和电压数据76。使用上面更详细地描述的方法，电压数据76和位置数据78被分析以确定图13中显示的参考点(RP)，此处对应于约55伏和约1145微米的位移。
[0077] 基于参考点(RP)的闭合电压(Vc)(55伏)，第一校准喷射轮廓60a被确定。通过转变原始喷射轮廓58来确定第一校准喷射轮廓60a，使得第一校准喷射轮廓60a的最大电压等于密封电压(Vs)，密封电压(Vs)是闭合电压(Vc)加密封补偿电压(Vso)。在本示例中，第一校准喷射轮廓60a的最大电压是60伏(55伏+5伏)。
[0078] 至少部分地基于顶点电压(Vt)来确定第二校准喷射轮廓60b。具体地，通过伸展或紧凑第一校准喷射轮廓60a来确定第二校准喷射轮廓60b，使得第二校准喷射轮廓60b的最小电压等于顶点电压(Vt)。顶点电压(Vt)可以通过分析图13中绘制的数据来确定。例如，在已经确定了参考点(RP)的情况下，可以从参考点(RP)的位置减去期望行程长度1302(即，阀闭合结构18的位置的变化)。在此，这将导致1095微米(1145μm–50μm＝1095μm)的位置。1095微米的位置可以在示图中的数据线中交叉引用以确定1095微米的位置对应于约37伏的顶点电压(Vt)。
[0079] 作为确定顶点电压(Vt)的另一个技术，图13的在非冲击位置52期间绘制的数据可以被外推为趋势线。趋势线可以以y＝mx+c方程的形式来表示，其中y等于测量位置，x等于电压，m等于线的梯度，并且c等于某一常数。可以通过将前述方程中的y设定为1095微米(即，参考点(RP)的位置和具体指定的期望行程长度1302之间的差)并且对x求解(这将产生顶点电压(Vt))来确定顶点电压(Vt)。应理解，用于确定顶点电压(Vt)的这些和其它技术可以经由软件实现，软件可以通过控制部件14执行。
[0080] 在顶点电压(Vt)被确定为是37伏的情况下，第一校准喷射轮廓60a可以被紧凑成第二校准喷射轮廓60b，使得第二校准喷射轮廓60b的最小电压等于37伏，如在图12中可以看到的。
[0081] 图14描述了使用参考料筒80来校准喷射系统10和/或确定喷射系统10的磨损特性(包括电性能恶化)的例示性方法1400，参考料筒80具有在非冲击校准位置被定位在远离阀闭合结构18的预定距离处的机械止动部84，如图7-9所示。
[0082] 在步骤1402，从喷射系统10移除流体料筒56并且用参考料筒80替换流体料筒56。在步骤1404，向压电致动器34施加电压以使阀闭合结构18在非冲击校准位置和冲击校准位置之间移动。如本文使用的，冲击校准位置是阀闭合结构18的至少一部分冲击机械止动部
84的位置，而非冲击校准位置是没有阀闭合结构18的部分冲击机械止动部84的位置。例如，驱动销24可以在冲击位置接触机械止动部84，而不是在图1中显示的构造中提升阀26接触阀座22。
[0083] 在步骤1406，感测装置48直接地或间接地感测阀闭合结构18的位置，同时阀闭合结构18借助于步骤1404施加的电压被致动。在步骤1408，基于在步骤1404施加到压电致动器34的已知电压产生电压校准数据，并且基于阀闭合结构18的感测位置产生位置校准数据。电压校准数据和位置校准数据的该产生可以与测量阀闭合结构18的移动同时发生或者在测量阀闭合结构18的移动之后发生。
[0084] 在步骤1410，确定参考“增益”，其中参考增益反映阀闭合结构18的位移与施加到压电致动器34的电压的比率。例如，因为校准位置和电压数据可以以与图6或图13中显示的位置数据78和电压数据76相同的方式相对于彼此被绘图，所以在这样的示图中与非冲击校准位置对应的数据线可以被分析以确定趋势线。趋势线的梯度可以相应地代表参考增益。参考增益可以被存储以稍后使用，比如在比较当前参考增益与一个或多个存储的参考增益时使用。
[0085] 在步骤1412，使用参考增益来确定分配器12或其部件(包括阀座22、阀闭合结构18或压电致动机构16)的磨损特性(包括电性能恶化)。例如，参考增益可以与反映“正常”增益的增益预定范围相比较。如果参考增益在增益的预定范围之外，则这可以指示分配器12或其部件已经经历不利的磨损并且可能需要维护或更换。作为另一个示例。当前参考增益可以与用于相同分配器12的过去参考增益相比较。如果当前参考增益和过去参考增益之间的差大于预定阈值，则这也可以指示磨损。在确定磨损特性时，用户可以被通知，比如经由与控制部件14相关联的图形用户界面或听觉信号。
[0086] 如本文提到的，控制部件14可以是具有一个或多个处理器的任何类型的处理(或计算)装置。例如，控制部件14可以是单独的处理器、工作站、移动装置、计算机、计算机群、机顶盒、游戏机或具有至少一个处理器的其它装置。在实施方式中，可以在相同的处理装置上实施多于一个控制部件14。这样的处理装置可以包括软件、固件、硬件或其组合。软件可以包括一个或多个应用程序和操作系统。硬件可以包括但不限于处理器、存储器和/或图形用户显示器。控制部件14可以被布置为分配器12的一部分和/或与分配器12分离的部件。
[0087] 尽管已经通过本发明的具体实施方式的描述示出了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了实施方式，但是不旨在将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制到这样的细节。本文论述的各种特征可以单独地或以任何组合的方式使用。本领域技术人员将容易明白另外的优点和变型例。因此，本发明在其更宽的方面不限于显示和描述的具体细节、代表性的设备和方法以及例示性的示例。因而，在不偏离总体发明概念的范围或精神的情况下可以偏离这样的细节。
