(57)【要約】【課題】噴流の状態の計測精度を向上させる。【解決手段】ノズルの検査装置（１０）は、ポンプ（１１）と、ノズル（１３）と、シリンダ（２９ｂ）を有するボディ（２９）、ノズルが生成した噴流を受ける受圧板（２３）、受圧板に固定され、シリンダ内を往復移動するステム（２４）、及び受圧板への荷重（Ｆ）を測定する荷重計（３３）を含むピストン荷重計（２１）と、ノズルと受圧板を相対的に移動させる移動装置（１５）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、
噴口を有し、前記ポンプと接続するノズルと、
ピストン荷重計であって、
シリンダを有するボディと、
前記ノズルが生成した噴流を受ける受圧板と、
前記受圧板に固定され、前記シリンダ内を往復移動するステムと、
前記ステムの端部と接触し、前記受圧板への荷重を測定する荷重計と、
を有するピストン荷重計と、
前記ノズルと前記受圧板を相対的に移動させる移動装置と、
を備えるノズルの検査装置。
【請求項２】
前記受圧板は円形であり、
前記受圧板の直径は、前記ステムの径よりも大きい、
請求項１のノズルの検査装置。
【請求項３】
前記受圧板は多角形であり、
多角形状の前記受圧板の内接円の直径は、前記ステムの径よりも大きい、
請求項１のノズルの検査装置。
【請求項４】
前記受圧板は、
前記ステムに直交する受圧面と、
前記受圧板の側面に設けられ、前記ステムに対して傾斜する傾斜面と、
前記受圧面の反対面に設けられ、前記受圧面から離れるにつれて前記ステムから傾斜して離れるスカートと、
を有する、請求項１〜３のいずれかに記載のノズルの検査装置。
【請求項５】
制御装置を更に有し、
前記制御装置は、
前記荷重計が測定した前記荷重と前記ノズルの座標を有する測定荷重値、及び、基準関数を記憶する記憶装置と、
演算装置であって、
前記測定荷重値に対して、前記基準関数に近似する近似関数を演算する近似関数演算手段と、
前記近似関数から、前記噴流の特性を表す評価値を抽出する抽出手段と、
を有する演算装置と、を有する、
請求項１〜４のいずれかに記載のノズルの検査装置。
【請求項６】
前記記憶装置は、測定条件に対応する前記基準関数の係数の初期値を示すパラメータ表を記憶し、
前記近似関数演算手段は、前記測定条件及び前記パラメータ表に基づいて、前記初期値を決定する、
請求項５のノズルの検査装置。
【請求項７】
前記評価値は、前記近似関数のピーク位置及び前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲の重心のいずれか１つと基準点との距離である変位量を含む、
請求項５又は６のノズルの検査装置。
【請求項８】
ピストン荷重計の受圧面と平行な面内で、走査範囲内をノズルが走査し、
前記ノズルから噴射された噴流により前記受圧面が受けた荷重を測定し、
前記受圧面の中心に対する前記ノズルの位置座標を取得し、
前記ノズルの位置座標に対して、前記荷重の基準関数に近似する近似関数を演算し、
前記近似関数から前記噴流の状態を表す評価値を抽出する、
ノズルの検査方法。
【請求項９】
更に、
前記ノズルの噴射条件を取得し、
前記噴射条件である測定条件とパラメータ表に基づいて、前記基準関数の係数の初期値を決定する、
請求項８のノズルの検査方法。
【請求項１０】
前記評価値は、前記受圧面の中心から前記近似関数のピーク位置までの距離である変位量を含み、
更に、
前記近似関数のピーク位置を演算し、
前記変位量を演算する、
請求項８又は９のノズルの検査方法。
【請求項１１】
前記評価値は、前記受圧面の中心から前記近似関数のピーク位置及び前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲の重心までの距離である変位量を含み、
更に、
マトリックス状に与えられた座標に対する前記近似関数の値を演算し、
前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲を演算し、
前記変位量を演算する、
請求項８又は９のノズルの検査方法。
【請求項１２】
更に、
前記評価値を、前記評価値の限界値と比較して前記ノズルの適否を判断する、
請求項８又は９のノズルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルの検査装置及びノズルの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸と、回転軸に直交して突設される水受け部と、回転軸に設けられたポテンショメータとを含む物性測定装置を有し、ウォータージェットを水受け部に噴射させながら通過し、ポテンショメータの出力とウォータージェットの位置信号に基づいて、ウォータージェットの強さ、幅、中心位置などの特性を測定する方法が提案されている（特許第２８６６８０５号、以下「特許文献１」という。）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の測定方法は、水受け部が針状突起であるため、水受け部の方向における噴流の特性分布は回転軸からの噴流の衝突状況の回転モーメントの積分値となり、正確に捉えることができない。また、中心位置を割り出すためにはＸ−Ｙ方向に組み合わせる必要がある。
本発明は、噴流の状態の計測精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の側面は、ノズルの検査装置であって、
ポンプと、
噴口を有し、前記ポンプと接続するノズルと、
ピストン荷重計であって、
シリンダを有するボディと、
前記ノズルが生成した噴流を受ける受圧板と、
前記受圧板に固定され、前記シリンダ内を往復移動するステムと、
前記ステムの端部と接触し、前記受圧板への荷重を測定する荷重計と、
を有するピストン荷重計と、
前記ノズルと前記受圧板を相対的に移動させる移動装置と、
を備える。
本発明の第２の側面は、噴流の検査方法であって、
ピストン荷重計の受圧面と平行な面内で、走査範囲内をノズルが走査し、
前記ノズルから噴射された噴流により前記受圧面が受けた荷重を測定し、
前記受圧面の中心に対する前記ノズルの位置座標を取得し、
前記ノズルの位置座標に対して、前記荷重の基準関数に近似する近似関数を演算し、
前記近似関数から前記噴流の状態を表す評価値を抽出する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、噴流の状態の計測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態のノズルの検査装置
【図２】実施形態の制御装置
【図３】実施形態の評価値
【図４】実施形態のノズルの検査方法を示すフローチャート
【図５】実施形態のノズルの走査方法
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の検査装置１０は、ポンプ１１、ノズル１３、移動装置１５、ピストン荷重計２１、及び制御装置４１を有する。検査装置１０は、圧縮空気供給装置３５及び供給通路３７を有しても良い。検査装置１０は、洗浄機（高圧洗浄機や高圧バリ取り装置等。）に好適に適用できる。洗浄機は、例えば特許第５４３２９４３号、特許第６１４７６２３号、特許第６１９６５８８号に記載されている。
【０００８】
ポンプ１１は、液体ポンプであり、ノズル１３と接続する。ポンプ１１は、例えば、ピストンポンプ、ギヤ―ポンプ、遠心ポンプである。ポンプ１１は、制御装置４１によって制御される。好ましくは、ポンプ１１はバルブ１２を有する。バルブ１２を開くと、ポンプ１１は、ノズル１３へ液体１４を供給する。液体１４は、水溶性洗浄液である。
【０００９】
ポンプ１１は、更に回転数制御装置（不図示）や圧力制御装置（不図示）を有しても良い。回転数制御装置は、例えば特開第２０１６−１４２２１６号に記載されている。ポンプ１１が回転数制御装置又は圧力制御装置を含むとき、ポンプ１１は圧力を制御する。
【００１０】
ノズル１３は、噴口１７を有する。ノズル１３は、例えば、直線棒状の噴流２０を噴射する直射ノズル、平板扇状の噴流２０を噴射する平射ノズル、円錐状の噴流２０を噴射する円錐ノズルである。以下、噴流２０の設計上の中心線を噴射軸１９、噴口１７の直径をノズル径ｄ１とする。ここで、平射ノズル、円錐ノズルについては、そのノズルと同一の流量を噴射する直射ノズルの噴口１７の直径をノズル径ｄ１とする。例えばノズル径ｄ１は０．３〜４．０ｍｍが利用できる。
【００１１】
移動装置１５は、タレット１５１を有しても良い。タレット１５１は、複数のノズル１３を支持できる。タレット１５１は、複数のノズル１３の中の一つのノズル１３へ液体１４を供給する。
ピストン荷重計２１は、ボディ２９、受圧板２３、ステム２４、荷重計３３を有する。ピストン荷重計２１は、排出孔３９及びラビリンス３８を有しても良い。
【００１２】
ボディ２９は、屋根２９ａ、測定室２９ｃ、シリンダ２９ｂ及び側壁２９ｄを有する。
屋根２９ａは、側壁２９ｄと連続的に接続される。屋根２９ａの上面は、好ましくは、ステム２４の中心軸２４ａに対して傾斜している。屋根２９ａは、中心軸２４ａから離れるにしたがって、受圧板２３から遠ざかるように傾斜する。好ましくは、屋根２９ａは、円錐又は多角錐状である。屋根２９ａの傾斜により、屋根２９ａに衝突した噴流２０がステム２４とシリンダ２９ｂの隙間から測定室２９ｃに侵入しにくい。屋根２９ａと噴射軸１９とのなす角は、例えば８５〜７０°である。屋根２９ａは、ボディ２９に衝突した噴流２０を受け止め、噴流２０を弾く。
【００１３】
測定室２９ｃはボディ２９の中央に設けられる。測定室２９ｃは円柱状又は直方体状である。
シリンダ２９ｂは、屋根２９ａの中央又は頂部から測定室２９ｃに貫通する円筒状の穴である。シリンダ２９ｂは、中心軸２４ａに沿って伸びる。好ましくは、シリンダ２９ｂの内面は滑らかに仕上げられる。ラビリンス３８は、シリンダ２９ｂに設けられる。
側壁２９ｄは円柱又は角柱状である。ボディ２９は、好ましくは底面を有する。側壁２９ｄは荷重計３３を噴流２０やミストから保護する。
【００１４】
受圧板２３は、板状又は柱状である。受圧板２３は、受圧面２３ａを有する。受圧板２３は、傾斜面２３ｂ及びスカート２３ｃを有しても良い。受圧板２３は、噴流２０を受け、噴流２０が受圧面２３ａに衝突したときに受ける圧縮荷重（以下、単に「荷重Ｆ」という。）をステム２４に伝達する。
【００１５】
受圧板２３の外径ｄ３（多角柱の受圧板２３においては、受圧板２３の断面の内接円の径）は、ステム２４の径ｄ４以上とできる。
外径ｄ３は、望ましくは径ｄ４よりも大きい。このとき、受圧板２３が噴流２０を弾き、噴流２０がステム２４に接触するのを抑制できる。噴流２０は、ステム２４とシリンダ２９ｂとの隙間を直撃せず、受圧板２３で跳ね返った噴流２０は、ステム２４とシリンダ２９ｂとの隙間とは異なる方向へ進む。このように、液体１４が測定室２９ｃへ侵入することが抑制される。
【００１６】
受圧面２３ａは、中心軸２４ａに直交する。傾斜面２３ｂは、中心軸２４ａに対して傾斜している。受圧面２３ａは円形又は多角形である。以下、受圧面２３ａの直径又は受圧面２３ａの内接円の直径を、受圧径ｄ２という。
例えば、受圧径ｄ２はノズル径ｄ１の２〜３倍とする。噴流２０の広がりに対して、受圧面２３ａが狭いとき、荷重Ｆの分布はベル型になる。ノズル１３が充円錐形状の噴流２０を生成するときも同様である。
また、受圧径ｄ２はノズル径ｄ１の３〜８倍としても良い。噴流２０の広がりに対して、受圧面２３ａが広いとき、荷重Ｆの分布は円錐台状になる。
【００１７】
傾斜面２３ｂと中心軸２４ａとのなす角は、好ましくは１０〜２０°である。噴流２０が傾斜面２３ｂに衝突すると、噴流２０は中心軸２４ａから離れる方向へ向かう。傾斜面２３ｂにより、シリンダ２９ｂとステム２４との隙間から測定室２９ｃへの噴流２０の侵入を抑制できる。また、傾斜面２３ｂの傾斜が大きいため、傾斜面２３ｂに衝突した噴流２０の衝突力の中心軸２４ａに沿った分力が小さくなる。そのため、傾斜面２３ｂに衝突した噴流２０の衝突力が荷重計３３に伝わりにくい。
【００１８】
スカート２３ｃは、受圧面２３ａと反対面に設けられる。スカート２３ｃは、受圧面２３ａから離れるにつれて中心軸２４ａから離れる傾斜面である。受圧面２３ａを重力方向上向きに配置すると、スカート２３ｃに付着した液体１４は、ステム２４から離れる方向に流れ落ちる。スカート２３ｃにより、シリンダ２９ｂとステム２４との隙間から測定室２９ｃへの噴流２０の侵入を抑制できる。
なお、受圧径ｄ２がφ３以下のときには、受圧板２３はステム２４と同径とし、スカート２３ｃを省いても良い。
【００１９】
ステム２４は、中心軸２４ａに沿って伸びる。ステム２４は、円柱状である。望ましくは、ステム２４の表面はなめらかに仕上げられる。ステム２４は、シリンダ２９ｂ内を往復する。ステム２４は、シリンダ２９ｂと摺動する。受圧板２３の反対側のステム２４の端部に、ストッパ３１が設けられる。ストッパ３１は、ステム２４のボディ２９からの脱落を防ぐ。ストッパ３１は、例えば、止め輪である。
【００２０】
荷重計３３は、測定室２９ｃの内部に設けられる。荷重計３３は、例えば、ロードセル、ピエゾセンサーである。荷重計３３は、圧縮型である。ステム２４と荷重計３３の荷重受座３３ａとを接触させ、負荷方向と中心軸２４ａとを一致させる。例えば、ロードセルである荷重計３３の起歪体が、ステム２４の押し込みによりひずむように設けられる。荷重計３３は、荷重Ｆを制御装置４１へ送る。荷重計３３は、Ａ／Ｄ変換装置を有しても良い。荷重計３３は、制御装置４１と荷重Ｆを無線通信しても良い。
【００２１】
ラビリンス３８は、シリンダ２９ｂに設けられる。ラビリンス３８は、ステム２４とシリンダ２９ｂとの隙間を封止する。
排出孔３９は、測定室２９ｃとボディ２９の外部とを接続する貫通穴である。測定室２９ｃ内部に侵入した液体１４やミストは、排出孔３９から排出される。荷重計３３の信号線は排出孔３９を通して設けても良い。
【００２２】
圧縮空気供給装置３５は、乾燥した圧縮空気３６を、供給通路３７を通じて測定室２９ｃへ送る。圧縮空気３６の一部は、ラビリンス３８を通り、ステム２４とシリンダ２９ｂとの隙間から漏れてエアカーテンを形成する。圧縮空気３６の残部は排出孔３９から排出される。圧縮空気供給装置３５により、測定室２９ｃへの液体１４の侵入を抑制できる。液体１４が測定室２９ｃの内部に侵入した場合、侵入した液体１４を排出孔３９から効率的に排出する。
【００２３】
移動装置１５は、ピストン荷重計２１に対してノズル１３を相対的に移動する。移動装置１５は、ノズル１３を支持する。移動装置１５は、例えば、垂直多関節ロボット、スカラーロボット、直行軸ロボット、パラレルリンクロボット又は移動カラム及び送り台である。移動装置１５は、制御装置４１によって数値制御される。移動装置１５は、ノズル１３を受圧面２３ａの中心５９を基準とするＸＹＺ直交座標上を自在に移動する。以下、便宜上、受圧面２３ａを通り中心軸２４ａに垂直な平面上にＸ軸及びＹ軸を、中心軸２４ａに沿って受圧面２３ａから離れる方向にＺ軸を定義する。なお、軸名称は入れ替えても良い。
【００２４】
図２を参照して、制御装置４１を説明する。制御装置４１は、記憶装置５７、演算装置５１、入出力装置５３、Ｉ／Ｏポート５５及びバス４９を有する。記憶装置５７、演算装置５１、入出力装置５３及びＩ／Ｏポート５５はバス４９で接続されている。制御装置４１は、例えば数値制御装置、シーケンサ、パーソナルコンピュータである。
【００２５】
記憶装置５７は、基準関数５７ｅ、測定荷重値５７ｃ及び近似関数５７ｄを記憶する。記憶装置５７は、測定条件５７ｂ、パラメータ表５７ａ及び特徴値の限界値５７ｆを記憶しても良い。
【００２６】
基準関数５７ｅは、測定荷重値５７ｃに対して近似関数５７ｄを得るための関数である。基準関数５７ｅはＸ座標およびＹ座標を変数として含むベル型又は円錐台状の曲面を示す関数である。基準関数５７ｅは、ノズルの種類、ピストン荷重計２１、噴射条件によって、得られる荷重Ｆの分布に適合するように設定される。基準関数５７ｅは、ガウス関数でもよい。基準関数５７ｅは、入出力装置５３又はＩ／Ｏポートを介して入力されても良い。
基準関数５７ｅは、複数設けられても良い。複数の基準関数５７ｅが設けられる場合、基準関数５７ｅは、測定条件に応じて選択される。
【００２７】
パラメータ表５７ａは、測定条件５７ｂに対応する基準関数５７ｅの係数の初期値５７ａ１を与える。パラメータ表５７ａは限界値５７ｆを含んでも良い。
【００２８】
図３を参照して、特徴値は近似関数５７ｄから抽出される、噴流２０の特性を示す値である。特徴値は、例えば、ピーク高さＨ、変位量｜Ｐ｜、変位量｜Ｐ１｜、有効範囲６５の面積である有効面積Ａ１又は有効範囲６５の長辺−短辺比率（以下、単に「比率Ｉ」という。）である。洗浄やバリ取りに有効な荷重Ｆを有効荷重Ｆ１とする。有効範囲６５は、近似関数５７ｄの値が有効荷重Ｆ１以上を示す領域である。変位量｜Ｐ｜は、原点から近似関数５７ｄのピーク位置Ｐまでの距離である。ピーク高さＨは近似関数５７ｄのピークの高さである。変位量｜Ｐ１｜は、原点から有効範囲６５の重心Ｐ１までの距離である。特徴値が近似関数５７ｄから抽出されるため、個々の測定点のばらつきを含み、測定点全体から評価された値を得ることができる。
【００２９】
限界値５７ｆは、測定条件５７ｂに対応して設けられる。限界値５７ｆは、例えば、最小ピーク高さＨｍｉｎ、最大変位量｜Ｐ｜ｍａｘ、最大変位量｜Ｐ１｜ｍａｘ、最大有効面積Ａ１ｍａｘ又は最大比率Ｉｍａｘである。最小ピーク高さＨｍｉｎはピーク高さＨの最小値、最大変位量｜Ｐ｜ｍａｘは変位量｜Ｐ｜の最大値、最大変位量｜Ｐ１｜ｍａｘは変位量｜Ｐ１｜の最大値、最大有効面積Ａ１ｍａｘは有効面積Ａの最大値、最大比率Ｉｍａｘは比率Ｉの最大値である。限界値５７ｆは、例えば洗浄能力が発揮される範囲として実験的に定められる。
【００３０】
測定荷重値５７ｃは、測定開始時刻からの経過時間（以下、単に時間ｔという。）に対する荷重Ｆおよびノズル１３のＸＹ座標値を含む。
測定条件５７ｂは、荷重Ｆを測定するときの噴射条件である。例えば、測定条件５７ｂは、ノズル種別、圧力、スタンドオフ距離（以下、単に距離Ｌという。）を含む。ノズル１３毎に数値制御プログラムによって測定条件５７ｂが定められている場合、プログラム番号又はノズル番号を測定条件５４ｂとしてもよい。
【００３１】
演算装置５１は、近似関数演算手段５１ｂ、特徴値抽出手段５１ｃ、数値制御手段５１ｅ及びデータ収集手段５１ｆを有する。演算装置５１は、基準関数決定手段５１ａ及び判定手段５１ｄを有しても良い。
【００３２】
基準関数決定手段５１ａは、測定条件５７ｂ、パラメータ表５７ａに基づいて基準関数５７ｅを決定する。
近似関数演算手段５１ｂは、基準関数５７ｅに対する測定荷重値５７ｃを近似する近似関数５７ｄを演算する。近似関数演算手段５１ｂは、最小二乗法により基準関数５７ｅを測定荷重値５７ｃに近似できる。近似関数演算手段５１ｂは、例えば、Levenberg-Marquardt法やGauss-Newton法を利用する。近似関数演算手段５１ｂは、パラメータ表５７ａを読み出し、基準関数５７ｅの初期値５７ａ１を決定する。
【００３３】
特徴値抽出手段５１ｃは、近似関数５７ｄから特徴値を抽出する。特徴値抽出手段５１ｃは、近似関数５７ｄの定数から特徴値を演算しても良い。また、特徴値抽出手段５１ｃは、マトリックス状に与えられた座標（Ｘ，Ｙ）に対して近似関数５７ｄの示す値を演算し、得られた値に基づいて特徴値を抽出してもよい。
【００３４】
判定手段５１ｄは、抽出した特徴値と、限界値５７ｆとを比較する。特徴値が限界値５７ｆを超えた場合、判定手段５１ｄはノズル１３を不適合と判定する。特徴値が複数設けられ、少なくとも１つの特徴値が限界値５７ｆを超えた場合、判定手段５１ｄはノズル１３を不適合と判定する。
数値制御手段５１ｅは、移動装置１５を数値制御する。数値制御手段５１ｅは、Ｉ／Ｏポートを介して、移動装置１５及びポンプ１１を制御する。
【００３５】
データ収集手段５１ｆは、荷重計３３から荷重Ｆを、数値制御手段５１ｅからノズル１３のＸＹ座標を同時に一定周期で収集する。データ収集手段５１ｆは、時間ｔに対する荷重ＦおよびＸＹ座標を、測定荷重値５７ｃとして記憶装置５７に記憶させる。
【００３６】
データ収集手段５１ｆは、ソフトウェアとして制御装置４１に組み込まれても良い。データ収集手段５１ｆは、データロガーを利用できる。データロガーは組み込みボードとして上位コントローラに組み込まれても良い。データロガーを別置きとし、Ｉ／Ｏポートを介して接続しても良い。
また、検査装置１０は、レーザ測長機などの測長手段を含んでも良い。このとき、データ収集手段５１ｆは、測長手段からノズル１３のＸＹ座標を収集できる。
【００３７】
Ｉ／Ｏポート５５は、移動装置１５、荷重計３３及びポンプ１１とデータ通信する。
入出力装置５３は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス又はモニターである。キーボードは、ソフトウェアキーボードでもよい。ポインティングデバイスは、例えば、マウス、タッチパネルである。
【００３８】
図４を参照して、ノズルの検査方法の手順を説明する。まず、ノズル１３が噴流２０を生成する（Ｓ１）。次にノズル１３が走査範囲６１内を走査する（Ｓ２）。基準関数決定手段５１ａは、数値制御手段５１ｅやポンプ１１から測定条件５７ｂを取得する（Ｓ３）。基準関数決定手段５１ａは、測定条件５７ｂに基づいて基準関数５７ｅを決定する（Ｓ４）。荷重計３３は、荷重Ｆを取得する（Ｓ５）。数値制御手段５１ｅは、ノズル１３の座標Ｘ，Ｙを取得する（Ｓ６）。近似関数演算手段５１ｂは、測定荷重値５７ｃを近似する近似関数５７ｄを演算する（Ｓ７）。特徴値抽出手段５１ｃは、近似関数５７ｄから特徴値を抽出する（Ｓ８）。最後に、判定手段５１ｄは、ノズル１３の適否を判定する（Ｓ９）。
なお、ステップＳ３、Ｓ４及びＳ９は省いても良い。ステップＳ１〜Ｓ３の順は入れ替えても良い。
【００３９】
以下、各ステップを詳細に説明する。ステップＳ１において、ポンプ１１は液体１４を加圧し、バルブ１２を開く。ノズル１３へ送られた液体１４は、噴口１７から噴出する。ノズル１３は、走査範囲６１の外側で噴射を開始する。
【００４０】
図５に示すように、ステップＳ２において、ノズル１３は、プログラムされた軌跡６３に沿って、走査範囲６１内を走査する。好ましくは、ノズル１３は等速で移動する。好ましくは、軌跡６３は、走査範囲６１の全体に均一の密度で設けられる。軌跡６３の走査密度は走査範囲６１の周辺部において中央部よりも疎らでも良い。ノズル１３が走査範囲６１内を走査する際、噴流２０が受圧面２３ａに衝突する。ノズル１３は、走査範囲６１内を走査した後に、走査範囲６１の外側に移動する。
【００４１】
走査範囲６１は、矩形、正多角形又は円形である。走査範囲６１の中心５９は中心軸２４ａ上に設けられる。走査範囲６１は、許容される変位量｜Ｐ｜，変位量｜Ｐ１｜に対して荷重Ｆのピークを観測できる区域を持つ。走査範囲６１が円形であればその直径を、走査範囲６１が多角形であればその内接円の直径を代表長６９と定義する。代表長６９は、受圧板２３の外径ｄ３よりも大きい。例えば直射ノズルにおいては、代表長６９はノズル径ｄ１の１０〜２０倍とできる。
【００４２】
軌跡６３は、受圧面２３ａから距離Ｌだけ離れた平面内に設けられる。距離Ｌは、検査装置１０が適用される噴流装置の作業に対応して定められる。例えば洗浄、バリ取りにおいてはＬ＝２０〜２００ｍｍとする。
軌跡６３は、一定の走査間隔（以下、単に間隔６７という。）で走査範囲６１内を一様にノズルが通過するように設けられる。一例として、図５の軌跡６３は、Ｘ正方向に走査範囲６１の端部を横切り、Ｙ負方向に間隔６７移動し、次にＸ負方向に走査範囲６１を横切り、再度Ｙ負方向に間隔６７移動し、Ｘ正方向に走査範囲６１を横切る。軌跡６３は、一定の間隔６７で走査範囲６１の全面を繰り返して往復する。
【００４３】
検査装置１０を洗浄機に適用する場合、一例として、距離Ｌ＝１００ｍｍに対して代表長６９を５〜１０ｍｍとできる。間隔６７は、好ましくはノズル径ｄ１の０．３〜１．５倍である。ノズル１３の移動速度は、１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎである。
【００４４】
ステップＳ３において、基準関数決定手段５１ａは、数値制御手段５１ｅからプログラム番号、又はノズル番号、圧力若しくは距離Ｌを取得する。基準関数決定手段５１ａは、ポンプ１１から圧力を取得しても良い。基準関数決定手段５１ａは取得した測定条件５７ｂを記憶装置５７に記憶させる。
ステップＳ４において、基準関数決定手段５１ａは、記憶装置５７から測定条件５７ｂを読み出し、基準関数５７ｅを決定する。
【００４５】
ステップＳ５において、噴流２０が受圧面２３ａに衝突する。受圧面２３ａは、噴流２０により、受圧面２３ａを押下げる方向の衝突力を受ける。ステム２４は、受圧面２３ａが受けた力を荷重計３３に伝達する。荷重計３３は、ステム２４から受けた荷重Ｆを検出する。
【００４６】
データ収集手段５１ｆは、時間ｔにおける荷重Ｆを荷重計３３から順次取得する。計測周期は、例えば１秒間に２００回から１０００回である。荷重計３３は、測定開始後の時間ｔと共に測定した荷重Ｆを記憶装置５７に記録する。
【００４７】
ステップＳ６において、データ収集手段５１ｆは、時間ｔにおけるＸＹ座標を数値制御手段５１ｅから順次取得する。ステップＳ６は、ステップＳ５と同時に行う。データ収集手段５１ｆは取得したＸＹ座標の小数点以下２桁または３桁を四捨五入して数字をそろえても良い。
【００４８】
ステップＳ７において、近似関数演算手段５１ｂは、基準関数５７ｅ及び測定荷重値５７ｃを記憶装置５７から読み出す。好ましくは、近似関数演算手段５１ｂは、測定条件５７ｂ及びパラメータ表５７ａを更に記憶装置５７から読み出す。近似関数演算手段５１ｂは、基準関数５７ｅ及び測定荷重値５７ｃに基づいて、測定荷重値５７ｃを近似する近似関数５７ｄを演算する。近似関数演算手段５１ｂは、測定条件５７ｂ及びパラメータ表５７ａに基づいて、初期値５７ａ１を決定してもよい。近似関数演算手段５１ｂは、演算した近似関数５７ｄを記憶装置５７に記憶させる。
【００４９】
ステップＳ８において、特徴値抽出手段５１ｃは、近似関数５７ｄを記憶装置５７から読み出す。特徴値抽出手段５１ｃは、近似関数５７ｄから特徴値を演算し、記憶装置５７に記憶させる。特徴値抽出手段５１ｃは、特徴値又は座標値（ｘ，ｙ）に対する近似関数５７ｄの値を示すグラフを入出力装置５３へ出力する。
【００５０】
ステップＳ８において、判定手段５１ｄは、特徴値を記憶装置５７から読み出す。判定手段５１ｄは、特徴値を限界値５７ｆと比較し、ノズル１３の適否を判定する。判定手段５１ｄは、ノズル１３の適否を入出力装置５３へ出力する。
【実施例１】
【００５１】
以下、非限定的な実施例を示す。
例えば、直射ノズル（ノズル径ｄ１＝φ１．２ｍｍ）、受圧径ｄ２＝φ３ｍｍ、距離Ｌ＝１００ｍｍ、代表長（６９）＝φ１０ｍｍ、圧力１０ＭＰａ、間隔（６７）＝０．５ｍｍとする。この条件では、典型的なベル型のピークが観測される。
【００５２】
基準関数５７ｅは式１で与えられる。関数ｆ（ｘ、ｙ）はベル型の関数である。
【数１】
2019158346.tif 000003
（式１）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは定数。
【００５３】
パラメータ表５７ａはノズル種別、圧力、距離Ｌのときの定数Ａ〜Ｇの初期値５７ａ１をそれぞれ示す。パラメータ表５７ａは、限界値５７ｆを含む。限界値５７ｆは、最大変位量｜Ｐ｜ｍａｘ、最小ピーク高さＨｍｉｎを含む。
【００５４】
特徴値抽出手段５１ｃは、次の手法により特徴値を抽出できる。ｆ（ｘ，ｙ）＝Ｆ１を満たす座標は、
【数２】
2019158346.tif 000004
（式２）
となる。式２は楕円関数である。
【００５５】
式２の楕円の中心座標Ｐは、
【数３】
2019158346.tif 000005
（式３）
となる。
【００５６】
特徴値抽出手段５１ｃは、中心座標Ｐをｆ（ｘ，ｙ）に代入し、ピーク高さＨ＝ｆ（ｘ，ｙ）を演算する。
変位量｜Ｐ｜は、原点（０，０）から中心座標（Ｘ１，Ｙ１）までの距離で与えられる。
【実施例２】
【００５７】
例えば、直射ノズル（ノズル径ｄ１＝φ１．２ｍｍ）、受圧径ｄ２＝φ１０ｍｍ、距離Ｌ＝１００ｍｍ、代表長（６９）＝φ１２ｍｍ、圧力２ＭＰａ、間隔（６７）＝０．５ｍｍとする。この条件では、典型的な円錐台状のピークが観測される。
【００５８】
基準関数５７ｅは式４で与えられる。式４により、円錐台状の関数に近似できる。
【数４】
2019158346.tif 000006
（式４）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは定数。
【００５９】
パラメータ表５７ａはノズル種別、圧力、距離Ｌのときの定数Ａ〜Ｎの初期値５７ａ１をそれぞれ示す。
【００６０】
特徴値抽出手段５１ｃは、マトリックス状に与えられた座標（ｘ，ｙ）に対して近似関数５７ｄの示す値ｆ（ｘ，ｙ）を演算する。ここで、座標（ｘ，ｙ）は等間隔で与えられる。例えば座標（Ｘ，Ｙ）の間隔は、代表長６９の１／１０〜１／２０に設定できる。特徴値抽出手段５１ｃは、値ｆ（ｘ，ｙ）の分布から有効範囲６５を決定する。特徴値抽出手段５１ｃは重心Ｐ１、長辺Ｌ１、短辺Ｌ２又は面積Ａ２を演算する。特徴値抽出手段５１ｃは、重心Ｐ１から変位量｜Ｐ１｜を演算する。特徴値抽出手段５１ｃは長辺Ｌ１、短辺Ｌ２から比率Ｉ＝Ｌ１／Ｌ２を演算する。特徴値抽出手段５１ｃは、ｆ（ｘ，ｙ）の最大値から最大荷重Ｆｍａｘを演算する。
【００６１】
なお、上述の実施形態及び実施例では、基準関数５７ｅは、Ｘ座標、Ｙ座標のいずれも変数とした曲面の関数である。これに替えて、基準関数５７ｅは、Ｘ座標、Ｙ座標のいずれか一方を変数とする関数を予め記憶しても良い。例えば、基準関数５７ｅはガウス関数、ローレンス関数又はロジスティック関数である。このとき、Ｘ方向およびＹ方向についてそれぞれ近似関数５７ｄを演算する。例えば、図５のように走査する場合、Ｙ座標毎にそれぞれ基準関数５７ｅに対して荷重Ｆを近似する。得られた近似関数のピーク位置の平均をＹ１とする。Ｙ１から一定幅ΔＹの範囲内の荷重Ｆを測定荷重値５７ｃから読み出し、Ｘ座標に対して荷重Ｆを近似する。Ｘ方向の近似関数のピーク位置をＸ１とする。座標（Ｘ１，Ｙ１）をピーク位置Ｐとして算出する。
【符号の説明】
【００６２】
１０  検査装置
１１  ポンプ
１２  バルブ
１３  ノズル
１５  移動装置
１７  噴口
２１  ピストン荷重計
２３  受圧板
２４  ステム
２４ａ  中心軸
２９  ボディ
３１  ストッパ
３３  荷重計
３５  圧縮空気供給装置
３７  供給通路
３８  ラビリンス
３９  排出孔
４１  制御装置
４９  バス
５１  演算装置
５７  記憶装置
６１  走査範囲
６３  軌跡
６５  有効範囲
Ｆ  荷重
Ｆ１  有効荷重
Ｐ  ピーク位置
Ａ１  有効面積
Ｐ１  重心
【図１】
2019158346.tif 000007
【図２】
2019158346.tif 000008
【図３】
2019158346.tif 000009
【図４】
2019158346.tif 000010
【図５】
2019158346.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月4日(2019.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、
噴口を有し、前記ポンプと接続するノズルと、
ピストン荷重計であって、
シリンダを有するボディと、
前記ノズルが生成した噴流を受ける受圧板と、
前記受圧板に固定され、前記シリンダ内を往復移動するステムと、
前記ステムの端部と接触し、前記受圧板への荷重を測定する荷重計と、
を有するピストン荷重計と、
前記ノズルと前記受圧板を相対的に移動させる移動装置と、
を備え、
前記受圧板は、
前記ステムに直交する受圧面と、
前記受圧板の側面に設けられ、前記ステムに対して傾斜する傾斜面と、
前記受圧面の反対面に設けられ、前記受圧面から離れるにつれて前記ステムから傾斜して離れるスカートと、
を有するノズルの検査装置。
【請求項２】
前記受圧板は円形であり、
前記受圧板の直径は、前記ステムの径よりも大きい、
請求項１のノズルの検査装置。
【請求項３】
前記受圧板は多角形であり、
多角形状の前記受圧板の内接円の直径は、前記ステムの径よりも大きい、
請求項１のノズルの検査装置。
【請求項４】
制御装置を更に有し、
前記制御装置は、
前記荷重計が測定した前記荷重と前記ノズルの座標を有する測定荷重値、及び、基準関数を記憶する記憶装置と、
演算装置であって、
前記測定荷重値に対して、前記基準関数に近似する近似関数を演算する近似関数演算手段と、
前記近似関数から、前記噴流の特性を表す評価値を抽出する抽出手段と、
を有する演算装置と、を有する、
請求項１〜３のいずれかに記載のノズルの検査装置。
【請求項５】
前記記憶装置は、測定条件に対応する前記基準関数の係数の初期値を示すパラメータ表を記憶し、
前記近似関数演算手段は、前記測定条件及び前記パラメータ表に基づいて、前記初期値を決定する、
請求項４のノズルの検査装置。
【請求項６】
前記評価値は、前記近似関数のピーク位置及び前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲の重心のいずれか１つと基準点との距離である変位量を含む、
請求項４又は５のノズルの検査装置。
【請求項７】
ポンプと、
噴口を有し、前記ポンプと接続するノズルと、
ピストン荷重計であって、
シリンダを有するボディと、
前記ノズルが生成した噴流を受ける受圧板と、
前記受圧板に固定され、前記シリンダ内を往復移動するステムと、
前記ステムの端部と接触し、前記受圧板への荷重を測定する荷重計と、
を有するピストン荷重計と、
前記ノズルと前記受圧板を相対的に移動させる移動装置と、
制御装置であって、
前記荷重計が測定した前記荷重と前記ノズルの座標を有する測定荷重値、及び、基準関数を記憶する記憶装置と、
演算装置であって、
前記測定荷重値に対して、前記基準関数に近似する近似関数を演算する近似関数演算手段と、
前記近似関数から、前記噴流の特性を表す評価値を抽出する抽出手段と、
を有する演算装置と、
を有する制御装置と、を有し、
前記記憶装置は、測定条件に対応する前記基準関数の係数の初期値を示すパラメータ表を記憶し、
前記近似関数演算手段は、前記測定条件及び前記パラメータ表に基づいて、前記初期値を決定する、ノズルの検査装置。
【請求項８】
ピストン荷重計の受圧面と平行な面内で、走査範囲内をノズルが走査し、
前記ノズルから噴射された噴流により前記受圧面が受けた荷重を測定し、
前記受圧面の中心に対する前記ノズルの位置座標を取得し、
前記ノズルの位置座標に対して、前記荷重の基準関数に近似する近似関数を演算し、
前記近似関数から前記噴流の状態を表す評価値を抽出し、
前記ノズルの噴射条件を取得し、
前記噴射条件である測定条件とパラメータ表に基づいて、前記基準関数の係数の初期値を決定する、
ノズルの検査方法。
【請求項９】
前記評価値は、前記受圧面の中心から前記近似関数のピーク位置までの距離である変位量を含み、
更に、
前記近似関数のピーク位置を演算し、
前記変位量を演算する、
請求項８のノズルの検査方法。
【請求項１０】
前記評価値は、前記受圧面の中心から前記近似関数のピーク位置及び前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲の重心までの距離である変位量を含み、
更に、
マトリックス状に与えられた座標に対する前記近似関数の値を演算し、
前記近似関数の値が有効荷重以上を示す有効範囲を演算し、
前記変位量を演算する、
請求項８のノズルの検査方法。
【請求項１１】
更に、
前記評価値を、前記評価値の限界値と比較して前記ノズルの適否を判断する、
請求項８のノズルの検査方法。