(57)【要約】【課題】気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視するための情報を比較的容易な処理にて得られるような流動液体の流量監視装置を提供することである。【解決手段】オイルアンドエアーの状態にあるオイル流の先頭をパイプ１００の第１の位置Ｐ１にて検出する第１液流先頭検出手段（２１ａ、２２ａ、５０）と、第２の位置Ｐ２にて前記オイル流の先頭を検出する第２液流先頭検出手段（２１ｂ、２２ｂ、５０）と、前記オイル流の先頭が前記第１の位置Ｐ１にて検出されてから前記第２の位置にて検出されるまでの時間を計測する時間計測手段（５０）と、予め得られている関係Ｑに従って、前記計測された時間に対応するオイルの量を決定する液量決定手段（５０）と、該決定されたオイルの量に基づいて監視信号を生成する監視情報生成手段（５０）とを有する構成となる。【選択図】図４
2008241282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出されてパイプ内を流動する液体の流量を監視する流動液体の流量監視装置であって、
前記液気吐出機構から１回に吐出される液体にて形成される液流の先頭を前記パイプの第１の位置にて検出する第１液流先頭検出手段と、
前記パイプの前記第１の位置より下流側の第２の位置にて前記液流の先頭を検出する第２液流先頭検出手段と、
前記第１液流先頭検出手段が前記液流の先頭を検出してから前記第２液流先頭検出手段が前記液流の先頭を検出するまでの時間を計測する時間計測手段と、
前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての予め得られている関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量を決定する液量決定手段と、
該決定された液体の量に基づいて監視情報を生成する監視情報生成手段とを有することを特徴とする流動液体の流量監視装置。
【請求項２】
前記液量決定手段は、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量が多いほどその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間が短いという関係に基づいた関係式に従って前記計測された時間に対応する液体の量を演算する演算手段を有することを特徴とする請求項１記載の流動液体の流量監視装置。
【請求項３】
前記パイプは透光性を有し、
前記第１液流先頭検出手段は、前記第１の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第１発光素子と、
該第１発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第１信号を出力する第１受光素子と、
前記第１受光素子からの第１信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第１の位置に達したことを検出する第１検出処理手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載の流動液体の流量監視装置。
【請求項４】
前記第１検出処理手段は、前記第１信号から前記パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した成分を除去する第１フィルタ手段を有し、該第１フィルタ手段での処理を経て得られた信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第１の位置に達したことを検出するようにしたことを特徴とする請求項３記載の流動液体の流量監視装置。
【請求項５】
前記パイプは透光性を有し、
前記第２液流先頭検出手段は、前記第２の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第２発光素子と、
該第２発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第２信号を出力する第２受光素子と、
前記第２受光素子からの第２信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第２の位置に達したこと検出する第２検出処理手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流動液体の流量監視装置。
【請求項６】
前記第２検出処理手段は、前記第２信号から前記パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した成分を除去する第２フィルタ手段を有し、該第２フィルタ手段での処理を経て得られた信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第２の位置に達したことを検出するようにしたことを特徴とする請求項５記載の流動液体の流量監視装置。
【請求項７】
液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出されて透光性を有するパイプ内を流動する液体の前記液気吐出機構から１回に吐出される量を監視する流動液体の流量監視装置であって、
第１の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第１発光素子と、
前記第１の位置より下流側の第２の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第２発光素子と、
前記第１発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第１信号を出力する第１受光素子と、
前記第２発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第２信号を出力する第２受光素子と、
前記第１受光素子及び前記第２受光素子からの前記第１信号及び第２信号を処理して前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量を表す監視情報を生成する処理ユニットとを有し、
前記処理ユニットは、
前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記液気吐出機構から１回に吐出された液体にて形成される液流の先頭が前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間を計測する時間計測手段と、
前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての予め得られている関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量を決定する液量決定手段と、
該決定された液体の量に基づいて前記監視情報を生成する監視情報生成手段とを有することを特徴とする流動液体の流量監視装置。
【請求項８】
前記監視情報は、前記決定された液体の量に応じた数のパルス信号を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の流動液体の流量監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキシングバルブ（気液吐出機構）からエアーと混合した状態で吐出されてパイプ内を流動する潤滑オイルの流量を監視するなど、気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視する流動液体の流量監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微量のオイル（液体）をエアーによってパイプ内を所謂オイルアンドエアーの状態で流し、該オイルをパイプ先端のノズルから噴出させるオイル供給システムが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このシステムでは、透光性を有するパイプが用いられ、そのパイプに形成された湾曲部にオイルの有無を光学的に検出する検出器が配置されている。検出器は、パイプの湾曲部に対して光を照射する発光素子と、該発光素子から照射されて前記パイプの湾曲部を通過した光を受光する受光素子とからなっている。
【０００３】
微量のオイルがオイルアンドエアーの状態でパイプの湾曲部を流れる際、オイルはその湾曲部の曲率半径の小さい側の内壁面に沿って流動することが知られている。これは、エアーが湾曲した流路を高速に流れる場合に、その流路のより外側ほど流速が大きくなることがその一因になっているものと考えられる。即ち、オイルアンドエアーの状態でパイプの湾曲部を流れるオイルがエアーの流速の比較的小さくなる該湾曲部の曲率半径の小さい側の内壁面に押しやられているものと考えられる。
【０００４】
前記検出器の配置されたパイプの湾曲部では、オイルアンドエアーの状態でオイルがその湾曲部の曲率半径の小さい側の内壁面に沿って流動するものと、その流動軌跡が特定されることから、前記検出器によってオイルの有無を光学的に比較的精度良く検出することができる。具体的には、発光素子から透光性を有するパイプの湾曲部に照射された光は、その湾曲部を流動するオイルによって屈折、散乱、遮光、吸収等されることから、前記発光素子からの光をパイプの湾曲部を介して受光する受光素子での受光光量がオイルの有無に応じて変化する。この受光素子での受光光量の変化に基づいてパイプ内を流動するオイルの有無を検出することができるようになる。
【０００５】
前述したようなオイル供給システムに設けられる検出器の受光素子からのその受光光量に応じた検出信号に基づいてオイル供給システムにて供給される微量のオイルの流動状態（正常に流動しているか否か等）を監視することができる。
【特許文献１】特開２００１−２２７９９６号公報
【特許文献２】特開２００３−８３７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したオイル供給システムに設けられた検出器では、オイルアンドエアーの状態で湾曲したパイプを流動するオイルがそのパイプの曲率半径の小さい側の内壁面に沿って流動するという性質を利用して、そのパイプを通る光を受光する受光素子からの検出信号に基づいてパイプ内を流動するオイルの有無を検出するものである。前記受光素子からの検出信号はその光が透過すべきオイルの量に応じてそのレベルが変化することになることから、該検出信号を積分処理して得られた信号に基づいて前記パイプ内を流動するオイルの流量を監視することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、パイプ内を流動する微量なオイルの流量を的確に判断できるような情報が得られるように前記受光素子からの検出信号を処理（例えば、積分処理）することが難しい。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視するための情報を比較的容易な処理にて得られるような流動液体の流量監視装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る流動液体の流量監視装置は、液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出されてパイプ内を流動する液体の流量を監視する流動液体の流量監視装置であって、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体にて形成される液流の先頭を前記パイプの第１の位置にて検出する第１液流先頭検出手段と、前記パイプの前記第１の位置より下流側の第２の位置にて前記液流の先頭を検出する第２液流先頭検出手段と、前記第１液流先頭検出手段が前記液流の先頭を検出してから前記第２液流先頭検出手段が前記液流の先頭を検出するまでの時間を計測する時間計測手段と、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての予め得られている関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量を決定する液量決定手段と、該決定された液体の量に基づいて監視情報を生成する監視情報生成手段とを有する構成となる。
【００１０】
このような構成により、液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出される液体がパイプ内を流動する過程で、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体にて形成される液流の先頭がパイプの第１の位置にて検出され、更に、その下流側の第２の位置にて検出される。このとき、前記液流の先頭が前記第１の位置にて検出されてから前記第２の位置にて検出されるまでの時間が計測される。一方、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての関係が予め得られている。その関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量が決定され、その決定された液体量に基づいて監視情報が生成される。このような監視情報は、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量を表し得る。
【００１１】
また、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記液量決定手段は、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量が多いほどその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間が短いという関係に基づいた関係式に従って前記計測された時間に対応する液体の量を演算する演算手段を有する構成とすることができる。
【００１２】
このような構成により、前記測定された時間に対応する液体の量が、液気吐出機構から１回に吐出される液体の量が多いほどその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間が短いという関係に基づいた関係式に従った数値演算により得られるようになる。
【００１３】
また、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記パイプは透光性を有し、前記第１液流先頭検出手段は、前記第１の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第１発光素子と、該第１発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第１信号を出力する第１受光素子と、前記第１受光素子からの第１信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第１の位置に達したことを検出する第１検出処理手段とを有する構成とすることができる。
【００１４】
このような構成により、液気吐出機構から１回に吐出される液体にて形成される液流の先頭がパイプの第１の位置に達したことを光学的に検出することができる。
【００１５】
更に、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記第１検出処理手段は、前記第１信号から前記パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した成分を除去する第１フィルタ手段を有し、該第１フィルタ手段での処理を経て得られた信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第１の位置に達したことを検出するように構成することができる。
【００１６】
このような構成により、パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した比較的長い周期で変動する成分が前記パイプを横切るように照射された光を受光する第１受光素子からの第１信号から除去されるようになるので、より精度良く、前記パイプ内における液流の先頭が第１の位置に達したことを検出できるようになる。
【００１７】
また、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記パイプは透光性を有し、前記第２液流先頭検出手段は、前記第２の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第２発光素子と、該第２発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第２信号を出力する第２受光素子と、前記第２受光素子からの第２信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第２の位置に達したこと検出する第２検出処理手段とを有する構成とすることができる。
【００１８】
このような構成により、液気吐出機構から１回に吐出される液体にて形成される液流の先頭がパイプの第２の位置に達したことを光学的に検出することができる。
【００１９】
更に、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記第２検出処理手段は、前記第２信号から前記パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した成分を除去する第２フィルタ手段を有し、該第２フィルタ手段での処理を経て得られた信号のレベル変動に基づいて前記液流の先頭が前記第２の位置に達したことを検出するように構成することができる。
【００２０】
このような構成により、パイプの壁面に膜状に付着する液体に起因した比較的長い周期で変動する成分が前記パイプを横切るように照射された光を受光する第２受光素子からの第２信号から除去されるようになるので、より精度良く、前記パイプ内における液流の先頭が第２の位置に達したことを検出できるようになる。
【００２１】
本発明に係る流動液体の流量監視装置は、液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出されて透光性を有するパイプ内を流動する液体の前記液気吐出機構から１回に吐出される量を監視する流動液体の流量監視装置であって、第１の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第１発光素子と、前記第１の位置より下流側の第２の位置にて前記パイプを横切るように光を照射する第２発光素子と、前記第１発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第１信号を出力する第１受光素子と、前記第２発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第２信号を出力する第２受光素子と、前記第１受光素子及び前記第２受光素子からの前記第１信号及び第２信号を処理して前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量を表す監視情報を生成する処理ユニットとを有し、前記処理ユニットは、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記液気吐出機構から１回に吐出された液体にて形成される液流の先頭が前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間を計測する時間計測手段と、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての予め得られている関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量を決定する液量決定手段と、該決定された液体の量に基づいて前記監視情報を生成する監視情報生成手段とを有する構成となる。
【００２２】
このような構成により、液気吐出機構から気体とともに間欠的に吐出される液体が透光性を有するパイプ内を流動する過程で、第１の位置にて第１発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光する第１受光素子から出力されるその受光光量に応じたレベルの第１信号と、前記第１の位置より下流側の第２の位置にて第２発光素子から照射される光を前記パイプを通して受光する第２受光素子から出力されるその受光光量に応じたレベルの第２信号とに基づいて、前記液気機構から１回に吐出された液体にて形成される液流の先頭が前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間が計測される。一方、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭が前記パイプの前記第１の位置から前記第２の位置に至るまでの時間とについての関係が予め得られている。その関係に従って、前記計測された時間に対応する液体の量が決定され、その決定された液体量に基づいて監視情報が生成される。このような監視情報は、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量を表し得る。
【００２３】
また、本発明に係る流動液体の流量監視装置において、前記監視情報は、前記決定された液体の量に応じた数のパルス信号を有する構成とすることができる。
【００２４】
このような構成により、パルス信号の数によって液気吐出機構から１回に吐出される液体の量を判断することができるようになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る流動液体の流量監視装置によれば、前記液気吐出機構から１回に吐出される液体の量とその量の液体にて形成される液流の先頭がパイプの第１の位置から第２の位置に至るまでの時間とについて予め得られている関係に従って、実際に測定された液流の先頭が前記パイプの第１の位置から第２の位置に至るまでの時間に対応する液体の量が決定され、その決定された液体量に基づいて監視情報が生成されるので、積分処理等の複雑な処理を要することなく、比較的容易に気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視するための情報を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
本発明の実施の一形態に係る流動液体の流量監視装置は、オイル流量監視装置であって、図１に示すようなオイル供給システムに適用される。このオイル供給システムは、金属加工マシンに微量の潤滑油（オイル）を間欠的に供給するようになっており、オイル流量監視装置は、前記金属加工マシンに供給されるオイルの流量を監視する。
【００２８】
図１において、このオイル供給システムは、エアー源１０、レギュレータ１１ａ、１１ｂ、開放状態と閉鎖状態の切換えを行なう切換え弁１２、１３、オイル排出ユニット１４及びミキシングブロック１５を備えている。エアー源１０からレギュレータ１１ａ及び切換え弁１２を介してミキシングブロック１５の入力ポートに至るエアー通路が形成されており、エアー源１０からレギュレータ１１ａを通して所定圧に調整されたエアーが開放状態となる切換え弁１２を介してミキシングブロック１５の入力ポートに供給される。一方、エアー源１０からレギュレータ１１ｂ及び切換え弁１３を介してオイル排出ユニット１４に至るエアー通路が形成されており、エアー源１０からレギュレータ１１ｂを通して所定圧に調整されたエアーが開放状態となる切換え弁１３を介してオイル排出ユニット１４に供給される。オイル排出ユニット１４は、エアー駆動されるプランジャポンプ（図示略）を有しており、切換え弁１３を介した前記エアーによって前記プランジャポンプから排出される所定微量のオイルがミキシングブロック１５の他の入力ポートに供給される。ミキシングブロック１５の出力ポートにはパイプ１００の一端が接続されており、パイプ１００の他端にノズル１６が取り付けられている。また、パイプ１００のミキシングブロック１５の出力ポート近傍に検出器２０が設けられている。
【００２９】
なお、オイル供給システムにおいて、エアー源１０、レギュレータ１１ａ、１１ｂ、切換え弁１２、１３、オイル排出ユニット１４及びミキシングブロック１５は、オイル（液体）をエアー（気体）とともに間欠的に吐出する液気吐出機構を構成し、また、検出器２０は、オイル流量監視装置の一部を構成する。
【００３０】
このようなオイル供給システムでは、エアー源１０からレギュレータ１１ａ及び切換え弁１２を介して所定圧のエアーがミキシングブロック１５に供給されている状態で、切換え弁１３が僅かな時間閉鎖状態から開放状態に切換えられる。すると、エアー駆動されるオイル排出ユニット１４のプランジャポンプから排出された所定微量のオイルが前記エアーの供給される状態となるミキシングブロック１５に入れ込まれる。その所定微量のオイルは、ミキシングブロック１５の出力ポートからエアーとともに吐出されて所謂オイルアンドエアーの状態となってパイプ１００内を流れ、ノズル１６から噴出して対象物（加工マシン）に供給される。
【００３１】
オイル排出ユニット１４のプランジャポンプは、切換え弁１３の開放状態と閉鎖状態との切換えにより間欠的に駆動され、その１回のプランジャポンプの駆動によるオイルの吐出量は、即ち、１回に吐出されるオイルの量は、例えば、０．０１ｃｃ〜０．０５ｃｃの範囲の適当な量に設定することができる。また、ミキシングブロック１５の出力ポートに接続されるパイプ１００の内径は、加工マシンに供給すべきオイルの量に基づいて適宜設定することができる。
【００３２】
検出器２０は、図２に示すように、第１発光素子２１ａ、第１受光素子２２ａ、第２発光素子２１ｂ、及び第２受光素子２２ｂを有している。第１発光素子２１ａ及び第１受光素子２２ａは対となり、それぞれパイプ１００を挟んで対向するように配置されている。また、第２発光素子２１ｂ及び第２発光素子２２ｂも対となって、それぞれパイプ１００を挟んで対向するように配置されている。なお、第１発光素子２１ａ及び第２発光素子２１ｂは、例えば、ＬＥＤやレーザダイオードにて構成することができ、第１受光素子２２ａ及び第２受光素子２２ｂは、例えば、フォトトランジスタにて構成することができる。
【００３３】
パイプ１００はフッ素樹脂等にて形成されて透光性を有しており、第１発光素子２１ａはミキシングブロック１５に近い第１の位置Ｐ１にてパイプ１００を横切るように光を照射し、第２発光素子２１ｂは前記第１の位置Ｐ１より下流側（ミキシングブロック１５から遠ざかる方向）の第２の位置Ｐ２にてパイプ１００を横切るように光を照射する。第１受光素子２２ａは、第１発光素子２１ａから照射される光をパイプ１００を通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第１信号を出力する。第２受光素子２２ｂは、第２発光素子２１ｂから照射される光をパイプ１００を通して受光し、その受光光量に応じたレベルを有する第２信号を出力する。透光性を有するパイプ１００に照射された光は、そのパイプ１００にて吸収され、更に、パイプ１００内を流動するオイルによって屈折、散乱、遮光、吸収等されることから、各受光素子２２ａ、２２ｂの受光光量は流動するオイルの有無やその流動状態に応じて変化する。従って、各受光素子２２ａ、２２ｂから出力される第１信号及び第２信号の各レベルもまた、流動するオイルの有無やその流動状態に応じて変化する。
【００３４】
なお、第１発光素子２１ａから照射される光を第１受光素子２２ａが受光する第１の位置Ｐ１は、例えば、ミキシングブロック１５の出力ポート（図１参照）から１０ｍｍ離れた位置に設定され、第２発光素子２１ｂから照射される光を第２受光素子２２ｂが受光する第２の位置Ｐ２は、例えば、第１の位置Ｐ１から２０ｍｍ下流側の位置に設定される。
【００３５】
本発明の発明者による実験により、ミキシングブロック１５からエアーとともに１回に吐出されるオイルにて形成されるオイル流ＯＬは、検出器２０が配置されるミキシングバルブ１５の直後において、図３（ａ）、（ｂ）に示すような状態になることが判明した。即ち、パイプ１００内のオイル流ＯＬは、パイプ１００の内壁面に膜状に付着する膜状オイルＯＬ１と、その膜状オイルＯＬ１の上に乗って移動する粒子状オイルＯＬ２とからなっている。前記膜状オイルＯＬ１の膜厚は均一とはならずに波打つように変動する。
【００３６】
また、本発明の発明者は、ミキシングブロック１５から１回に吐出されるオイルにて形成されるオイル流の挙動を調べた。その結果、ミキシングブロック１５の直後でのオイル流の流量とその流速（一定の距離を移動するのに必要な時間）との間に一定の関係にあることを見出した。前述したオイル供給システムに適用されるオイル流量監視装置は、その関係に基づいてオイル流の流量を決定するものであって、具体的には、そのオイル流の先頭が第１の位置Ｐ１（第１発光素子２１ａ、第２受光素子２２ａに対応）から第２の位置Ｐ２（第２発光素子２１ｂ、第２受光素子２２ｂに対応）に至るまでの時間を計測し、前記関係に従ってその測定された時間に対応した流量を決定している。
【００３７】
前述したようにパイプ１００内を流動するオイルＯＬの流量を監視するオイル流量監視装置は、図４に示すように構成される。
【００３８】
図４において、このオイル流量監視装置は、前述した検出器２０と、検出器２０における第１受光素子２２ａ及び第２受光素子２２ｂから出力される第１信号及び第２信号を処理して１回に吐出されるオイルの量を表す監視信号を生成して出力する処理ユニット５０とを有している。処理ユニット５０は、第１受光素子２２ａから出力される第１信号を処理する回路部分としてフィルタ回路５１ａ、反転増幅回路５２ａ、整流回路５３ａ及びＡＤ変換回路５４ａを有し、第２受光素子２２ｂから出力される第２信号を処理する回路部分として、第１受光素子２２ａの場合と同様に、フィルタ回路５１ｂ、反転増幅回路５２ｂ、整流回路５３ｂ及びＡＤ変換回路５４ｂを有している。
【００３９】
ところで、パイプ１００の検出器２０を配置した部分でのオイル流ＯＬは、前述したように、パイプ１００の内壁面に膜状に付着する膜状オイルＯＬ１と、その膜状オイルＯＬ１の上に乗って移動する粒子状オイルＯＬ２とからなっている（図３（ａ）、（ｂ）参照）。このため、各受光素子２２ａ、２２ｂから出力される第１信号及び第２信号は、波打つようにその膜厚が変動する膜状オイルＯＬ１に起因して比較的長い周期をもって変動する成分、粒子状オイルＯＬ２に起因してパルス状に変動する成分、及びパイプ１００での光吸収に起因した直流成分を含んでいる（後述する図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４０】
処理ユニット５０におけるフィルタ回路５１ａ、５１ｂは、前記各成分を含む第１信号、第２信号から、前記膜状オイルＯＬ１に起因した比較的長い周期をもって変動する成分及び直流成分を除去する。比較的長い周期をもって変動する前記膜状オイルＯＬ１に起因した成分は、１回に吐出されるオイル流ＯＬの立ち上がりとなるべき先頭を補足するためには不適切であることから、前記第１信号及び第２信号から除去される。反転増幅回路５２ａ、５２ｂは、第１信号、第２信号からフィルタ回路５１ａ、５１ｂによって比較的長周期の変動成分（直流成分も含む）を除去して得られた信号を反転し、次段の整流回路５３ａ、５３ｂが動作するのに十分なレベルになるように増幅する。整流回路５３ａ、５３ｂは、フィルタ回路５１ａ、５１ｂ及び反転増幅回路５２ａ、５２ｂでの処理によって得られたパルス波形（後述する図６（ａ）、（ｂ）参照）の信号を整流し、１回に吐出されるオイル流ＯＬの塊に対応した信号を生成する（後述する図７（ａ）、（ｂ）参照）。ＡＤ変換回路５４ａ、５４ｂは、整流回路５３ａ、５３ｂからの信号をその信号のレベル値を表すデジタル信号に変換する。
【００４１】
処理ユニット５０は、更に、演算回路５５及び出力回路５６を有している。演算回路５５は、第１受光素子２２ａ、第２受光素子２２ｂから出力される第１信号、第２信号に対応したＡＤ変換回路５４ａ、５４ｂからの信号にて表されるレベル値に基づいてミキシングブロック１５（図１参照）から１回に吐出されるオイルの量を表す監視信号を生成する。そして、その監視信号が出力回路５６から出力される。
【００４２】
次に、オイル流量監視装置の動作について説明する。
【００４３】
オイル供給システムにおいて、前述したように、ミキシングブロック１５から所定微量のオイルがエアーともにオイルアンドエアーの状態となって間欠的に吐出され、そのオイルがノズル１６から対象物に対して噴出されている過程で、その１回に吐出されるオイルにて形成されるオイル流ＯＬ（図３（ａ）、（ｂ）参照）が検出器２０を通過すると、第１受光素子２２ａからの第１信号は、図５（ａ）に示すように、膜状オイルＯＬ１に起因して比較的長い周期をもって変動する成分、粒子状オイルＯＬ２に起因してパルス状に変動する成分、及び直流成分を含んだ波形となる。そして、第２受光素子２２ｂからの第２信号は、図５（ｂ）に示すように、第１受光素子２２ａに対応した第１の位置Ｐ１と第２受光素子２２ｂに対応した第２の位置Ｐ２（図２参照）との間の距離に相当する時間差Δｔをもって前記第１信号と同じような波形となって現れる。
【００４４】
前述したような波形となる第１信号及び第２信号を処理する処理ユニット５０において、第１信号及び第２信号がフィルタ回路５１ａ、５１ｂ及び反転増幅回路５２ａ、５２ｂにて処理されることにより得られる２つの信号は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、前述した時間差Δｔが保持されつつ、膜状オイルＯＬ１に起因した成分及び直流成分が除去され、粒子状オイルＯＬ２（図３（ａ）、（ｂ）参照）に起因した成分を表すパルス波形となる。更に、整流回路５３ａ、５３ｂにて処理されることにより得られる２つの信号は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、前述した時間差Δｔが依然保持されつつ、前記１回に吐出されるオイル流ＯＬの塊を表し得る波形となる。
【００４５】
１回に吐出されるオイル流ＯＬの塊を表し得る波形となる整流回路５３ａ、５３ｂからの２つの信号をＡＤ変換回路５４ａ、５４ｂを介して入力する演算回路５５は、そのオイル流ＯＬの先頭が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に至るまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいてそのオイル流ＯＬの流量を表す監視信号を生成する。演算回路５５での具体的な処理は、図８に示す手順に従ってなされる。
【００４６】
図８において、演算回路５５は、第１受光素子２２ａからの第１信号（図５（ａ）参照）に起因した整流回路５３ａからの信号（図７（ａ）参照）のレベル値を表す検出値１（ＡＤ変換回路５４ａの出力）を取得し（Ｓ１）、その検出値１が所定の基準値１を越えているか否かを判定する（Ｓ２）。前記検出値１に対応した整流回路５３ａからの信号の波形は前述したように図７（ａ）に示すようになっているが、その立ち上がり部分を詳細に見ると、例えば、図９に示す特性Ｑ１のようになっている。検出値１が基準値１を越えた場合、１回に吐出されるオイル流ＯＬの塊を表し得る信号（整流回路５３ａの出力）が立ち上がった、即ち、前記オイル流ＯＬの先頭が第１の位置Ｐ１に達したとすることができる。このように、演算回路５５は、第１受光素子２２ａからの第１信号に起因した検出値１を順次取得しつつその検出値１が基準値１を越えるか否かを判定している過程（Ｓ１、Ｓ２）で、前記検出値１が前記基準値１を越えると（Ｓ２でＹＥＳ）、オイル流ＯＬの先頭が第１の位置Ｐ１に達したとして、内部タイマを起動させて時間測定を開始する（Ｓ３）。
【００４７】
このように時間測定を開始した後、演算回路５５は、第２受光素子２２ｂからの第２信号（図５（ｂ）参照）に起因した整流回路５３ａからの信号（図７（ｂ）参照）のレベル値を表す検出値２（ＡＤ変換回路５４ｂの出力）を取得し（Ｓ４）、その検出値２が所定の基準値２を越えているか否かを判定する（Ｓ５）。前記検出値２に対応した整流回路５３ｂからの信号の波形は、前述したように図７（ｂ）に示すように、前記検出値１に対応した整流回路５３ａからの信号の波形から時間Δｔだけずれた波形となっており、その立ち上がり部分を詳細に見ると、例えば、図９に示す特性Ｑ２のようになっている。検出値２が基準値２を越えた場合、１回に吐出されるオイル流ＯＬを表し得る信号（整流回路５３ｂの出力）が立ち上がった、即ち、前記オイル流ＯＬの先頭が前記第１の位置Ｐ１から更に下流側の第２の位置Ｐ２に達したとすることができる。このように、演算回路５５は、第２受光素子２２ｂからの第２信号に起因した検出値２を順次取得しつつその検出値２が基準値２を越えるか否かを判定している過程（Ｓ４、Ｓ５）で、前記検出値２が前記基準値２を越えると（Ｓ５でＹＥＳ）、オイル流ＯＬの先頭が第２の位置Ｐ２に達したとして、内部タイマを停止させて時間測定処理を終了し、その測定時間Δｔを取得する（Ｓ６）。この測定時間Δｔは、１回のオイルの吐出にて形成されたオイル流ＯＬが第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に達するまでの時間となる。
【００４８】
ところで、前述したように、本発明の発明者は、オイル流ＯＬの流量とそのオイル流ＯＬの先頭が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に至るまでの時間との間には一定の関係があることを見出したが、図１に示すオイル供給システムでは、その関係は、図１０に示す特性Ｑのように、オイル流ＯＬの流量が多いほどそのオイル流が第１の位置Ｐ１から第２の位置に至るまでの時間Δｔが短いという関係になっている。更に、具体的には、オイル流ＯＬの流量Ｘと時間Δｔとが略反比例関係となっている（図１０参照）。このような関係から、演算回路５５は、オイル流ＯＬの流量を表す流量情報Ｃを
Ｘ＝１／Δｔ
Ｃ＝ｆ（Ｘ）
に従って演算する（Ｓ７）。
【００４９】
この流量情報Ｃは、オイルが第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に達するまでの時間Δｔに反比例するＸの値の関数ｆであり、その関数ｆは、例えば、流量とそれを表すＣとの関係が直線化されるように設定される。例えば、１回に吐出されるオイルの量が０．０１ｃｃであれば、それに対応するΔｔからＣ＝１００、１回に吐出されるオイル量が０．０２ｃｃであれば、それに対応するΔｔからＣ＝２００、１回に吐出されるオイル量が０．０３ｃｃであれば、それに対応するΔｔからＣ＝３００がそれぞれ得られるように、前記関数ｆが設定されている。なお、前記関数ｆは、オイル流量監視装置が適用されるオイル供給システムの仕様、性能等に応じて適宜設定することができる。
【００５０】
演算回路５５は、前述したように、１回に吐出されるオイルの量とそのオイル流ＯＬの先頭が前記第１の位置Ｐ１から前記第２の位置Ｐ２に至るまでの時間とについての予め得られている関係（Ｘ＝１／Δｔ、Ｃ＝ｆ（Ｘ））に従って、前記計測された時間Δｔに対応するオイル流ＯＬの流量を表す流量情報Ｃを演算すると、その流量情報Ｃに基づいて監視信号の出力処理を行なう（Ｓ８）。この監視信号出力処理は、図１１に示す手順に従ってなされる。
【００５１】
図１１において、演算回路５５は、出力回路５６に１つのパルスを出力させ（Ｓ８１）、前記流量情報Ｃから１を減算する（Ｓ８２）。その後、演算回路５５は、流量情報Ｃの値がゼロに達したか否かを判定する（Ｓ８３）。以下、演算回路５５は、流量情報Ｃの値がゼロに達するまで（Ｓ８３でＹＥＳ）、同様に、１つのパルスを出力回路５６に出力させる毎に、流量情報Ｃの値がゼロに達したか否かを判定する（Ｓ８３）処理を繰り返し実行する。その結果、１回に吐出されるオイル流ＯＬの流量（流量情報Ｃ）に応じた数のパルスが、出力回路５６からオイル流の流量を表す監視情報として出力される。具体的には、１回に吐出されるオイル流ＯＬの流量が比較的多い場合には、図１２（ａ）に示すように、オイルの各吐出毎に、比較的多い数Ｃ１のパルスが出力され、１回に吐出されるオイルＯＬの流量が比較的少ない場合には、図１２（ｃ）に示すように、オイルの各吐出毎に、比較的少ない数Ｃ３のパルスが出力される。また、１回に吐出されるオイル流ＯＬの流量がそれらの中間量程度であれば、図１２（ｂ）に示すように、オイルの各吐出毎に、前記Ｃ１とＣ２の間の数Ｃ２のパルスが出力される。
【００５２】
このようなパルス信号となる監視信号を例えば外部機器に供給することにより、外部機器では、そのパルス信号のパルス数（図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）によって、オイル供給システム（図１参照）において、１回に吐出されるオイルの量をリアルタイムに判定することができるようになる。
【００５３】
前述したようなオイル流量監視装置では、ミキシングブロック１５から１回に吐出されるオイルの量とそのオイル流ＯＬの先頭がパイプ１００の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に至るまでの時間Δｔとについて予め得られている関係（Ｘ＝１／Δｔ、Ｃ＝ｆ（Ｘ））に従って、実際に測定されたオイル流ＯＬの先頭がパイプ１００の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に至るまでの時間Δｔに対応するオイルの流量情報Ｃが決定され、その決定されたオイルの流量情報Ｃに基づいて監視情報が生成されるので、積分処理等の複雑な処理を要することなく、比較的容易に気体とともに間欠的にパイプ１００内を流動するオイルの流量を監視するための情報を得ることができるようになる。
【００５４】
また、前述したようなオイル流量監視装置では、オイル供給システムにおいて、エアーとともにオイルの流れるパイプ１００を湾曲させる必要がなく、オイルの検出機構の構成も簡易にすることができるという利点もある。
【００５５】
なお、前述した実施の形態では、検出器２０は、第１発光素子２１ａ、第１受光素子２２ａ、第２発光素子２１ｂ及び第２受光素子２２ｂによって、オイル流ＯＬの先頭が第１の位置Ｐ１に達したこと及び第２の位置Ｐ２に達したことを光学的に検出するものであったが、それに限られることなく、静電容量を利用した検出等、パイプ１００内のオイルの有無を非接触にて検出することができるものであれば、特に限定されない。
【００５６】
また、前述した実施の形態では、オイル流ＯＬの流量に対応した数のパルス信号を監視情報（監視信号）として生成したが、特にこれに限られることなく、オイル流ＯＬの流量を表し得るものであれば、例えば、前述した流量情報Ｃそのもの等、他の情報を監視情報として生成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上、説明したように、本発明に係る流動液体の流量監視装置は、気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視するための情報を比較的容易な処理にて得ることができるという効果を有し、キシングバルブからエアーと混合した状態で吐出されてパイプ内を流動する潤滑オイルの流量を監視するなど、気体とともに間欠的にパイプ内を流動する液体の流量を監視する流動液体の流量監視装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る流動液体の流量監視装置であるオイル流量監視装置が適用されるオイル供給装置を示す図である。
【図２】オイル流量監視装置に含まれる検出器の構成を示す図である。
【図３】図１に示すオイル供給装置においてオイルが流動するパイプのその流動方向に直交する方向で切った断面を表す断面図（ａ）と、その流動方向に切った断面を表す断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る流動液体の流量監視装置であるオイル流量監視装置を示すブロック図である。
【図５】第１受光素子から出力される第１信号の波形（ａ）及び第２受光素子から出力される第２信号の波形（ｂ）を示す信号波形図である。
【図６】図４に示す処理ユニットにおける２つの反転増幅回路から出力される２つの信号の波形（ａ）、（ｂ）を示す信号波形図である。
【図７】図４に示す処理ユニットにおける２つの整流回路から出力される２つの信号の波形（ａ）、（ｂ）を示す信号波形図である。
【図８】図４に示す処理ユニットにおける演算回路での処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】第１受光素子から出力される第１信号及び第２受光素子から出力される第２信号の立上がり前後の波形を拡大して示す波形図である。
【図１０】図１に示すオイル供給システムにおいてミキシングブロックから吐出されるオイルの量と、その量のオイルにて形成されるオイル流の先頭がパイプの第１の位置から第２の位置に至るまでの時間との関係を示すグラフ図である。
【図１１】図８に示すフローチャートにおける監視信号出力処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１２】オイルの異なる３つの流量を表す監視信号（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す信号図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  エアー源
１１ａ、１１ｂ  レギュレータ
１２、１３  切換え弁
１４  オイル排出ユニット
１５  ミキシングブロック
１６  ノズル
２０  検出器
２１ａ  第１発光素子
２１ｂ  第２発光素子
２２ａ  第１受光素子
２２ｂ  第２受光素子
５０  処理ユニット
５１ａ、５１ｂ  フィルタ回路
５２ａ、５２ｂ  反転増幅回路
５３ａ、５３ｂ  整流回路
５４ａ、５４ｂ  ＡＤ変換回路
５５  演算回路
５６  出力回路
【図１】
2008241282.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008241282.tif 000010
【図９】
2008241282.tif 000011
【図１０】
2008241282.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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