(57)【要約】  電気スプレーガンシステムを効率的に駆動し診断しかつ構成するための方法およびシステムであり、ガンの消費電力を最小限に抑えながら高速ガン開閉時間を達成するために、パルス幅変調駆動信号を使用する。さらに、電気スプレーガンの開閉を検出するための方法およびシステムの例が提供される。最後に、電気スプレーガンのオン電流、オフ電流、保持電流などのパラメータを決定するための方法が提供される。本明細書において提供される方法およびシステムを使用することにより、技術者は、噴霧システムを効率的に使用するための電気スプレーガンを容易にかつ効果的に構成することができる。【選択図】  図３
2010520057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸線を有するソレノイドを有する電気スプレーガンに接続されたガンドライバであり、低周波パルス幅変調電力信号を前記電機スプレーガンの前記ソレノイドに供給する、ガンドライバと、
前記ソレノイド内に少なくとも部分的に配置されたプランジャであり、前記ソレノイドが前記ガンドライバからの前記電力信号によって励起されるのに応答して、前記ソレノイドの長手方向軸線に対して実質的に直線的に移動できるように取り付けられた、プランジャと、
前記ガンドライバを制御するための制御回路と
を備える電気スプレーガンシステムであって、
前記制御回路が、前記スプレーガンによって噴霧される材料の量を変化させるために、フルブリッジガンドライバによって生成された変調電力信号のデューティサイクルを変化させるように構成されている、電気スプレーガンシステム。
【請求項２】
前記制御回路がさらに、前記電力信号を、前記プランジャが閉鎖位置にある第１の時間から前記プランジャが開放位置にある第２の時間まで「ハイ」に保持するように構成されている、請求項１に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項３】
前記第２の時間の後、前記電力信号が、第３の時間まで高周波に変調される、請求項２に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項４】
前記第３の時間の後、前記電力信号が、前記ソレノイドに流れる電流が実質的にゼロになる第４の時間まで負の状態に保持される、請求項３に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項５】
前記ガンドライバが、フルブリッジドライバ回路である、請求項１に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項６】
前記制御回路が、前記ガンドライバに接続された電源からのソース電流およびシンク電流を監視し、前記ソース電流およびシンク電流が特定の範囲外にある場合に警報を出す、請求項１に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項７】
前記制御回路がさらに、電源から前記ガンドライバに供給される電圧を監視するように構成されている、請求項１に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項８】
前記制御回路がさらに、前記プランジャが開放位置にあるのか又は閉鎖位置にあるのかを監視するように構成されている、請求項１に記載の電気スプレーガンシステム。
【請求項９】
既知の公称使用電圧、保持電流、最小開放時間および最小閉鎖時間を有するスプレーガンを駆動する方法であって、
正の公称使用電圧をフルブリッジドライバ回路から前記スプレーガン内のソレノイドに前記スプレーガンの前記最小開放時間に等しい時限の間印加するステップと、
前記ブリッジドライバ回路電圧を前記ソレノイドから、前記ソレノイド電流が前記スプレーガンの前記保持電流とほぼ等しくなるまで除去するステップと、
高周波変調電力信号を印加する工程によって前記ソレノイドに流れるほぼ一定の電流を維持するステップと、
前記スプレーガンの前記最小閉鎖時間に等しい期間に、負の公称使用電圧を前記フルブリッジドライバ回路から前記ソレノイドに印加するステップと、
を備える方法。
【請求項１０】
前記ソレノイド電流が、前記ソレノイドと直列に流れる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
フルブリッジドライバのソース電流とフルブリッジドライバのシンク電流とが監視される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前前記噴霧システムが起動されたときに、前記保持電流、最小開放時間および最小閉鎖時間を計算するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
既知の公称使用電圧、保持電流およびオン電流を有するスプレーガンを駆動する方法であって、順番に、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する正電圧をフルブリッジドライバ回路から前記スプレーガン内のソレノイドに、前記ソレノイドに流れる前記電流が前記ガンの前記オン電流に等しくなるまで印加するステップと、
前記ブリッジドライバ回路の電圧を前記ソレノイドから、前記ソレノイド電流が前記スプレーガンの前記保持電流とほぼ等しくなるまで除去するステップと、
前記ソレノイドに流れるほぼ一定の電流を、高周波変調電力信号を印加することによって維持するステップと、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する負電圧を前記フルブリッジドライバ回路から前記ソレノイドに、前記ソレノイドに流れる前記電流が実質的にゼロになるまで印加するステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記ソレノイド電流が、前記ソレノイドと直列に流れる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
フルブリッジドライバのソース電流とフルブリッジドライバのシンク電流とが監視される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記噴霧システムが起動されたときに、前記保持電流およびオン電流を計算するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
既知の公称使用電圧、保持電流およびオン電流を有するスプレーガンを駆動する方法であって、順番に、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する正電圧をフルブリッジドライバ回路から前記スプレーガン内のソレノイドに、前記ソレノイドに流れる前記電流が前記ガンの前記オン電流に等しくなるまで印加するステップと、
前記ブリッジドライバ回路の電圧を前記ソレノイドから、前記ソレノイド電流が前記スプレーガンの前記保持電流とほぼ等しくなるまで除去するステップと、
前記ソレノイドに流れるほぼ一定の電流を、高周波変調電力信号を印加することによって維持するステップと、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する負電圧を前記フルブリッジドライバ回路から前記ソレノイドに印加し、前記ソレノイドに流れる前記電流を監視するステップと、
前記ソレノイドに流れる前記電流の流れが負値から正値に移行するときに、前記負電圧を前記フルブリッジから除去するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
前記ソレノイドに流れる前記電流を、前記フルブリッジドライバの前記ソース側で前記電流の流れを監視することによって測定するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ソレノイドに流れる前記電流を、前記フルブリッジドライバの前記シンク側で前記電流の流れを監視することによって測定するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記電流が負値から正値に移行するのに必要な時間を断続的に測定し、前記測定時間を近似値として使用することにより、前記ソレノイドに流れる前記電流を近似するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
マイクロプロセッサが、前記フルブリッジドライバを制御する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記フルブリッジドライバのソース電流と前記フルブリッジドライバのシンク電流とを監視するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
既知の公称使用電圧および保持電流を有するスプレーガンを駆動する方法であって、順番に、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する正電圧をフルブリッジドライバ回路から前記スプレーガン内のソレノイドに、前記スプレーガンが開放するまで印加するステップと、
前記ブリッジドライバ回路の電圧を前記ソレノイドから、前記ソレノイド電流が前記スプレーガンの前記保持電流とほぼ等しくなるまで除去するステップと、
前記ソレノイドに流れるほぼ一定の電流を、高周波変調電力信号を印加することによって維持するステップと、
前記公称使用電圧よりも大きい振幅を有する負電圧を前記フルブリッジドライバ回路から前記ソレノイドに、前記ガンが閉鎖するまで印加するステップと、
を備える方法。
【請求項２４】
圧力感知トランスミッタ回路を使用して前記ガンが開放したかどうかを判断するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
圧力感知トランスミッタ回路を使用して前記ガンが閉鎖されたかどうかを判断するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
（１）前記フルブリッジドライバの前記シンク側で前記電流の流れを測定する工程、または（２）前記フルブリッジドライバの前記ソース側で前記電流の流れを測定する工程の一方によって前記ソレノイド電流を決定するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記フルブリッジドライバをマイクロプロセッサで制御するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
ソレノイドおよび既知の公称使用電圧を有するスプレーガンの特性を決定する方法であって、順番に、
前記公称使用電圧を前記スプレーガンに印加するステップと、
前記ガンの開放を検出し、前記ソレノイドに流れる電流を測定するステップと、
前記公称使用電圧を、前記ソレノイドに流れる前記電流が実質的に定常の状態に達するまで印加し続けるステップと、
前記ソレノイドに流れる前記定常状態の電流を測定するステップと、
前記電力信号を、高周波変調信号のデューティサイクルが前記ガンの前記閉鎖を検出するまでの時間にわたって減少するように変調するステップと、
を備える方法。
【請求項２９】
前記ガンの前記開放を検出する前記ステップの後に、前記ガンのオン電流を測定するステップがある、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記電力信号を、前記高周波変調信号のデューティサイクルが前記ガンの前記閉鎖を検出するまでの時間にわたって減少するように変調する前記ステップの後に、前記ガンのオフ電流を測定するステップがある、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
噴霧システムが初期化されるときに実行される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
ノズルを有するスプレーガンのオンオフ状態を検出する方法であって、
圧力感知トランスミッタ回路を、前記回路が大気圧以下の一状態および大気圧を超える圧力での第２の状態になるように調節するステップと、
前記圧力感知トランスミッタ回路を、前記圧力感知トランスミッタ回路が前記スプレーガンの前記ノズルにおける圧力の変化を検出するように、前記スプレーガンの前記ノズルの前に配置するステップと、
前記スプレーガンによって圧力を加え、前記圧力感知トランスミッタ回路の使用によって圧力の変化を検出するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]スプレーガン（ｓｐｒａｙ  ｇｕｎ）およびスプレーガンシステムには、今日、産業環境において多種多様の用途がある。スプレーガンは、ある領域または物体を噴霧材料（ｓｐｒａｙｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）の粒子で覆うなど、液体材料を分散させるために頻繁に使用される。かかるシステムを使用するための１つの主要な領域が、包装食品または他の食品を加工するときにある。例えば、穀物製品がスプレーガン配列のそばを通り過ぎるコンベヤーベルト上で運搬され、スプレーガンが穀物製品を甘味料、添加物、サプリメントなどで被覆する場合である。かかるシステムは、手動ブラッシングや自動ブラッシングなどのより標的を絞ったシステムを使用して食品の各ユニットを被覆するよりも実用的であることが多い。
【０００２】
[0002]電気スプレーガン（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｐｒａｙ  ｇｕｎ）は、多くの産業用途および商業用途で微細噴霧剤を生成する。電気スプレーガンは、多くの製品に液体塗料や粉体塗料などのコーティング材を塗布する。スプレーガンは、組立ラインにある産業用ロボットに取り付けることができる。製造物品がロボットステーションに位置すると、ロボットはガンを正確に動かす。ガンのプログラムは、物品に被覆するために噴霧を適時にオンオフする。
【０００３】
[0003]ある既存の電気スプレーガンシステムは、ソレノイドを使用してプランジャを制御し、それによって、ガンを開放して物品に噴霧することができ、ガンを閉鎖してガンが噴霧するのを停止することができる。ソレノイドは、電磁界を与えてプランジャを制御するために励起される。ソレノイドの励起が断たれたときに、プランジャは閉鎖位置に復帰する。
【０００４】
[0004]現在、そのような電気スプレーガン用の駆動信号は、固定された通常動作電圧である。「オフ」位置では、ソレノイド駆動部は、浮遊したままにおかれるか（オープンコレクタ出力タイプ）、短絡されるか（プッシュプル出力タイプ）のどちらかである。ソレノイド駆動部の固有インダクタンスのために、ソレノイドコイルは、駆動信号がゼロになるとソレノイドコイルの保持電流を一時的に維持するように働く。したがって、ガンの閉鎖は、駆動信号の変化と同時には起こらない。駆動信号とガンの動作との間のこの誘導性遅延は、ガンの不正確な制御を引き起こす。この不正確な制御は、製造物品に吹き付けられている材料の望まれない厚みのばらつきにつながる可能性がある。さらに、ガンの不正確な制御は、不必要なオーバースプレー（ｏｖｅｒ  ｓｐｒａｙ）にもつながり、それによって、製造物品は、ガンが噴霧している間にもはやスプレーガンの範囲内に存在しなくなる可能性がある。
【０００５】
[0005]従来、駆動信号は、ガンが開放位置にある間、比較的一定の電圧を維持する。次いで、駆動信号は、ゼロ値に移行してガンを閉鎖し、ガンが閉鎖されたままの間、ゼロ値にとどまり続ける。ガンが開放位置にある間、駆動信号は、ガンを開放状態に保持するために必要とされるよりも高いままである。これは、ガン内と駆動電子部品内との両方で熱に変換される余剰電力を消費することにつながる。
【０００６】
[0006]スプレーの制御を行うために、スプレーガン駆動信号の周波数は、通常、パルス幅変調（ＰＷＭ）デューティサイクル制御値を使用するそれぞれのタイプのガンに対して固定される。これにより、ＰＷＭデューティサイクルの制御範囲は狭くなる。ガンがオフとなる時間の長さを容易には増減することができず、噴霧プロセスが不完全になる可能性がある。
【０００７】
[0007]技術者が、スプレーガンシステムを設置しかつ構成することが多い。設置する技術者は、周波数、駆動電圧、最小デューティサイクル、最大デューティサイクル、および負パルスの持続時間を含む多くの値を設定しなければならない。しかし、技術者は、スプレーガンシステムの知識をほとんどまたは全く有していないことが多い。したがって、パラメータは、安全値に設定されるか、またはデフォルト値に置かれることが多い。スプレーガンシステムの準最適構成は、プロダクトストライピング（ｐｒｏｄｕｃｔ  ｓｔｒｉｐｉｎｇ）および噴霧材料の非効率な塗布を含む多くの問題を引き起こす。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]本発明は、スプレーガンシステムを制御しかつ構成する効率的な方法を提供する。既知のパラメータおよび／または診断によって得られたパラメータに基づいて電気スプレーガンを駆動する方法が提供される。さらに、スプレーガンシステムを効率的に駆動するために必要な値を得るための診断手順が提供される。本発明の別の態様では、スプレーガンシステム用の駆動信号を最適化するために、スプレーガンバルブの開閉位置を検出するための装置および方法が提供される。
【０００９】
[0009]迅速なガン開閉時間を達成するために電気スプレーガンを駆動する方法の例が提供される。スプレーガンを駆動する方法は、埋込みプロセッサなどの制御電子回路で実施されうる。好ましい一実施形態は、ソフトウェアがマイクロコントローラ上で稼働する方法を実施する。１つの方法は、既知のガン開放時間、ガン閉鎖時間およびガン保持電流を利用して開閉信号を最適化する。この方法では、ガンのプランジャが全開状態になるまで、ガンの公称使用電圧が印加される。次いで、この電圧は除去され、ほぼゼロのままである。ソレノイドに流れる電流は、ガンの保持電流に達するまで測定される。ソレノイドに流れる電流が保持電流と等しくなると、パルス幅変調電力信号がスプレーガンに供給される。この電力信号は、スプレーオンサイクル（ｓｐｒａｙ  ｏｎ  ｃｙｃｌｅ）の終わりまで保持電流をほぼ維持するのに十分な比率で変調する。スプレー時間間隔の終わりに、システムは、ソレノイド電流がゼロにほぼ等しくなるまで負の公称使用電圧（ｎｏｍｉｎａｌ  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｖｏｌｔａｇｅ）を印加して、噴霧サイクルを完了する。
【００１０】
[0010]電気スプレーを駆動する別の方法は、ガンのオン電流、保持電流およびゼロ交差検出回路を使用する。この方法では、公称使用電圧よりも高い電圧がソレノイドに、ソレノイドに流れる電流がガンのオン電流に等しくなるまで印加される。次いで、この電圧は、ソレノイドに流れる電流がガンの保持電流に等しくなるまで除去される。次に、パルス幅変調電力信号が、保持電流をほぼ維持するのに十分な比率でソレノイドに供給される。スプレーオンサイクルの終わりに、負の公称使用電圧よりも高い電圧が印加される。システムは、ソレノイド電流がゼロに等しくなるまでソレノイド電流を監視する。ソレノイド電流がゼロに等しくなったとき、電圧は、次のスプレーオンサイクルまでゼロに保持される。
【００１１】
[0011]電気スプレーガンを駆動する別の方法もまた、ガンのオン電流および保持電流を使用する。しかし、この方法は、負の公称使用電圧よりも高い電圧の期間の終わりを検出するための別のプロセスを使用する。上記の例のように、スプレーオンサイクルの終わりにソレノイド電流がゼロに等しくなるまで負の公称使用電圧よりも高い電圧を印加するのではなく、システムは、ソレノイド電流が負値から正値に移行するまで負電圧を印加する。この場合の測定は、電気スプレーガンに電力を供給する回路のローサイド、すなわちマイナス側で行われる。
【００１２】
[0012]別の例示の実施形態では、ガンの保持電流およびノズル位置に、すなわちガンノズルが開放されたか閉鎖されたかに基づいて電気スプレーガンを駆動する方法が提供される。この方法は、公称使用電圧よりも高い電圧をガンのソレノイドにガンが開放されるまで印加する。ガンが開放されたかどうかを検出することが、圧力感知トランスミッタ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）を使用して実現されうる。ガンが開放されたかどうかを検出するための方法および回路について、以下でより詳細に論じる。ガンが開放した後、電圧は除去され、ソレノイドに流れる電流は、電流がガンの保持電流に等しくなるまで監視される。次に、パルス幅変調電力信号が、保持電流をほぼ維持するのに十分な比率でソレノイドに供給される。スプレーオンサイクルの終わりに、負の公称使用電圧よりも高い電圧が、ガンが閉鎖するまで印加される。ガンが閉鎖した後、電圧は、次のスプレーオンサイクルまでゼロに保持される。
【００１３】
[0013]例示的な診断手順が提供される。この診断手順は、ガンのオン電流、オフ電流、保持電流などのパレメータを計算するために使用されうる。これらの値に基づいて、上述したような、電気スプレーガンを制御するための効率的な方法が開発されうる。
【００１４】
[0014]本発明の様々な実施形態による電気スプレーガンを駆動する最適化方法は、添付の図に関連する以下の説明からより完全に理解されることになる他の特徴および利点を組み込む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電気ソレノイド操作式スプレーガン（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ−ｏｐｅｒａｔｅｄ  ｓｐｒａｙ  ｇｕｎ）がロボットアームに取り付けられている本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って構成されたソレノイド操作式スプレーガンの斜視図である。
【図３】図２のスプレーガンの線３−３の面に沿って見た縦断面図である。
【図４】スプレーガン用の制御および電力系統内の構成要素および論理的結合を示す本発明の一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】図４のガンドライバ（ｇｕｎ  ｄｒｉｖｅｒ）から図４の電気スプレーガンへの電力信号を示すタイミング図である。
【図５Ｂ】図５Ａの電力信号例による、図３の電気スプレーガンのソレノイドに流れる電流を示すタイミング図である。
【図５Ｃ】図３に示されている電気スプレーガンのプランジャ位置を示すタイミング図である。
【図５Ｄ】図４に示されている電気ガンドライバのローサイドで測定された電流を示すタイミング図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って、ガン開閉時間およびガン保持電流に基づいて電気スプレーガンを制御する方法を示す流れ図である。
【図７】スプレーガンのオン電流および保持電流を使用して電気スプレーガンを制御する方法を示す流れ図である。
【図８】スプレーガンのオン電流および保持電流を使用して電気スプレーガンを制御する方法を示す流れ図であり、スプレーガン制御システム用の較正技法を示す。
【図９】ガンのオン／オフ検出および保持電流を使用して電気スプレーガンを制御する方法を示す流れ図である。
【図１０】電気スプレーガンに対する診断を行ってオン電流、オフ電流および保持電流を決定する方法を示す流れ図である。
【図１１】電気スプレーガンのＯＮ／ＯＦＦ位置を検出するための回路例の概略図である。
【図１２】図１１に示されている回路例を較正しかつ図１０にあるような電気スプレーガンの診断を行う方法を示す流れ図である。
【発明の詳細な説明】
【００１６】
[0030]本発明は一般に、電気スプレーガンコントローラの論理演算を実行するための方法およびシステムに関する。本明細書に記述されている改良されたスプレー技術を実施する場合、本発明は、図１に示されているように、一構成でロボットスプレーガンシステムを含む。このスプレーガンシステムは、製造対象物に噴霧するための、可動アームに取り付けられたスプレーガンを提供する。本発明は、任意のソレノイド操作式スプレーガンシステムと協働するためのものであり、図１に示されているロボットシステムに限定されないことに留意されたい。この実施例では、ソレノイド操作式スプレーガン１００が、製造対象物１０２に微細噴霧スプレー１０４を吹き付ける。ロボット１０６は、スプレーガン１００を関節アーム１０８上に支持する。アーム１０８は、単一スプレーガン１００または複数スプレーガンを支持するように構成されうる。製造物品１０２は、食品品目、消費財、産業財などの多くの製品を含むことができる。スプレーガン１００のアーム１０８は、ガンからの微細噴霧スプレー１０４が製造物品１０２の選択された領域を覆うように、ロボット１０６によって選択的に動くことができる。
【００１７】
[0031]本発明によって可能になる改良した制御を行う場合、スプレーガンヘッドは、図２に示すようなものとすることができる。この図は、システムに使用されうる１つのスプレーガン１００の外部ケーシングおよび接続部の詳細説明図を提供する。スプレーガン１００は、１対の液体ポート１１２、１１４を有するハウジング本体１１０で形成される。ポート１１２は液体をガンに供給し、ポート１１４は戻り管路に連結している。ポート１１６は、スプレーガン１００に加圧空気を供給する。最後に、ポート１１８は、制御信号ケーブル１２０をスプレーガン１００に接続できるようにする。図示のスプレーガンは、システム内で働くことになるスプレーガンのうちのただ１つの実施例を与える。さらに、図示のスプレーガンの接続部およびポートは、すべてのスプレーガンに存在する必要はない。
【００１８】
[0032]図３は、図２のスプレーガンの実施例の線３−３の面に沿って見た縦断面図を提供する。液体供給ポート１１２と液体戻りポート１１４は、交差ボア（ｃｒｏｓｓ  ｂｏｒｅ）１２２によって相互に連結され、交差ボア１２２は、カウンタボア（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）１２６の中へ延びる中心液体流路１２４に連結している。空気流入ポート１１６は、空気をカウンタボア１２６の中へ通過させる供給通路１２８に連結している。ソレノイドコイル１３０は、長手方向チャンバ１３２内に収容されている。ソレノイドコイル１３０は、プラスチックスプール１３４を中心とした従来の巻線形コイルを含む。コイル１３０は、制御信号ポート１１８を介して制御信号１２０に接続している。
【００１９】
[0033]噴霧される液体の通過を阻止または許容するために、金属または他の材料で製作された相互バルブプランジャ（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ  ｖａｌｖｅ  ｐｌｕｎｇｅｒ）１３６が、ソレノイドコイル１３０のすぐ下流側のチューブ１３８内に配置される。プランジャ１３６はニードル部分１４０を有し、ニードル部分１４０は、閉鎖位置にあるとき、中心液体通路１４４を閉鎖するバルブ１４２にぴったりはまる。ばね１４６は、ニードル１４０がバルブ１４２にぴったりはまるように、プランジャ１３６を閉鎖位置に偏倚させる。ソレノイド１３０が励起されると、プランジャ１３６は、ばね１４６の偏倚力に逆らって開放位置に移動させられ、液体は、液体通路１４４およびバルブ１４２を通りノズルアセンブリ１４８の外に誘導される。プランジャ１３６およびニードル１４０を開放位置と閉鎖位置の間で移動させるためには、プランジャ１３６を取り囲みかつプランジャ１３６に磁気的に作用する磁束ループが生成されることが必要である。ソレノイド１３０は磁束ループを誘起し、次いで、この磁束ループはプランジャ１３６に作用する。磁束ループは、スプレーガン１００に対して磁気的に伝導性の外部構造体を使用することによって、あるいはソレノイドコイル１３０の少なくとも一端に隣接する金属の放射状磁束偏向素子を利用することによって作ることができる。
【００２０】
[0034]ソレノイドコイル１３０を選択的に励起することにより、磁束ループは、プランジャ１３６を偏倚ばね１４６の力に逆らって後方に移動させてバルブ１４２を開き、加圧液体の流れを可能にする。ソレノイドコイル１３０の励起を断つことにより、プランジャ１３６は、偏倚ばね１４６の力を受けてプランジャ１３６の閉鎖位置に復帰することができる。このシステムで使用されうるスプレーガンの一例が米国特許第７，０８６，６１３号に記載されており、同特許の開示は、参照により、その開示が記載されているのと同程度に、その全体が本明細書に完全に組み込まれる。しかし、他のスプレーガンもこのシステム内で働き、上述のスプレーガンは、一例として提供されているに過ぎない。
【００２１】
[0035]本発明に従って適切に動作するためには、スプレーガンにソレノイド駆動信号と適切な液体供給源とが与えられなければならない。図４は、本発明の一実施形態に使用される論理的な電力ライン、制御ラインおよび液体ラインを示す。この実施形態では、電源１５０が、制御電子回路１５２およびガンドライバ１５４に電力を供給する。好ましい一実施形態では、電源１５０、制御電子回路１５２およびガンドライバ１５４は、単一プリント回路板（ＰＣＢ）上に配置される。ＰＣＢはこの場合、ハウジング内に配置されうる。しかし、代替実施形態では、電源１５０、制御電子回路１５２およびガンドライバ１５４は、別々のハウジング内に配置されてもよく、あるいはスプレーガン１００のハウジングに組み込まれてもよい。
【００２２】
[0036]印加電圧を測定するために、制御電子回路１５２は、ガンドライバ１５４に供給される電圧を常時または断続的に測定する。この電圧は、電圧測定回路１５６によって測定される。電圧測定回路１５６は、制御電子回路１５２に、ガンドライバ１５４への入力電圧を示す信号１５８を供給する。電圧を監視するのに加えて、制御電子回路１５２は、電源１５０とガンドライバ１５４との間のソース電流およびシンク電流を監視する。ソース電流は、電流測定回路１６０によって測定され、ガンドライバ１５４に供給されているソース電流の値は、信号ライン１６２を使用することにより制御電子回路１５２によって監視される。同様に、電流測定回路１６４がガンドライバのシンク電流を測定し、信号を接続線１６６経由で制御電子回路１５２に供給する。
【００２３】
[0037]制御電子回路１５２は、専用回線の使用、埋込み型マイクロプロセッサまたは汎用コンピュータによるなど、いくつかの方法で実施されうる。好ましい一実施形態では、制御電子回路は、ガンドライバ１５４および電源１５０と同じＰＣＢ上の埋込み型マイクロコントローラで実施される。適切なマイクロコントローラの一例が、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社によって製造されたＰＩＣ（登録商標）マイクロコントローラである。制御電子回路１５２は、システム制御信号１６８を除外することができる。システム制御信号１６８は、多くの情報、例えばガンがオンされるべきかオフされるべきかなどを含むことができる。最後に、制御電子回路は、ガンが現在開放されているか閉鎖されているかを判断するために、開／閉検出回路を使用してスプレーガン１００を監視することができる。開／閉検出回路が使用された場合、開閉検出回路１７６は、制御電子回路１５２に制御信号１７８を供給する。一実施形態では、開／閉検出回路１７６は、スプレーガン１００のノズル１４８の前にある圧力感知トランスミッタブリッジを使用する。空気圧はガン１００が開放されると変化するので、圧力感知トランスミッタブリッジは圧力の変化を示し、開／閉検出回路１７６は適切な制御信号を制御電子回路１５２に送信する。しかし、他の実施形態では、検出回路は、スプレーガンヘッドに内蔵されてもよく、あるいはプランジャの位置検出回路としてガンに組み込まれてもよい。ガンの開／閉位置を検出するための任意の適切な方法が使用されてもよい。
【００２４】
[0038]ガンソレノイドに電力を効果的に供給するために、ガンドライバ１５４は、フルブリッジ電力ドライバであることが好ましい。ガンドライバ１５４は、電力ライン１７０ａおよび１７０ｂを介して電源１５０から電力を受け取る。ガンドライバ１５４はまた、制御電子回路１５２から制御信号１７２を受け取る。ガンドライバ１５４は、電力信号１７４ａおよび１７４ｂをスプレーガン１００に供給する。電力信号１７４は、バルブ１４２が開き液体が放出されうるようにプランジャ１３６を移動させるために、ソレノイドコイル１３０（図３）を直接励起することができる。フルブリッジドライバの例が、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ  ＨＩＰ４０８２の周囲に構築される。フルブリッジドライバは、ソレノイド１３０を励起するために、パルス幅変調電力信号１７４を出力することができる。しかし、電力信号１７４は、正、負またはゼロに保持されてもよい。制御信号および電力信号について以下により詳細に論じる。
【００２５】
[0039]図５Ａは、フルブリッジ電気ガンドライバ１５４と電気スプレーガン１００との間の電力信号の一実施形態を示す。一実施形態では、電力信号は、制御電子回路１５２からの制御信号１７２に基づいてフルブリッジガンドライバ１５４によって生成される。この実施例では、電力信号電圧１８０がゼロに保持されている期間中、例えば間隔ＰＷＭｏｆｆ１８１の間、電気スプレーガン１００は閉鎖される。ソレノイド１３０に流れる電流がガンプランジャ１３６を開放状態に保持するのに十分な高さのままであるように電力信号が正電圧に保持されているかまたは変調されている期間中、例えば間隔ＰＷＭｏｎ１８３の間、ガン１００は開放している。間隔ＰＷＭｏｆｆ１８１に対する間隔ＰＷＭｏｎ１８３の関係は、ガンのスプレーオン時間（ｓｐｒａｙ−ｏｎ  ｔｉｍｅ）を制御するための低周波パルス幅変調信号を表す。電力信号に関するスプレーガンの開閉のより詳細な説明を以下に論じる。
【００２６】
[0040]図５Ｂは、電気スプレーガン１００内のソレノイド１３０に流れる電流１８４を示す。間隔Ｔｐｏｓ１８２の間、制御電子回路１５２は、電力信号１８０を正電圧Ｖｐｏｓ１８６に保持する。間隔Ｔｐｏｓ１８２の間、ソレノイド１３０に流れる電流１８４は、ほぼゼロからＩｏｎ１８８を上回る値に増加する。Ｉｏｎ１８８は、電気スプレーガンのプランジャ１３６を動かし始めるのに十分なソレノイド１３０に流れる電流を表す。間隔Ｔｐｏｓ１８２の終わりに、電圧１８０は、ソレノイド１３０に流れる電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０とほぼ等しくなるまで、ほぼゼロに保持される。Ｉｈｏｌｄ１９０は、ガンが開放のままであるようにプランジャを引きつけるのに十分なソレノイド１３０に流れる電流を表す。プランジャ１３６は、ガンが時限Ｔｈｏｌｄ１９２の間開放に保持されるように引きつけられる。時間Ｔｈｏｌｄ１９２にわたってＩｈｏｌｄ１９０を維持するために、電力信号１８０は、ＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調される。ＣＨＯＰｏｎ１９４のＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対する比は、Ｉｈｏｌｄ１９０を維持するための高周波変調信号を表す。この実施形態では、ＣＨＯＰｏｎ１９４はほぼＶｐｏｓ１８６に等しく、ＣＨＯＰｏｆｆ１９６はほぼゼロに等しい。しかし、ソレノイド１３０に流れる電流がほぼＩｈｏｌｄ１９０に等しいかまたはそれを上回るように、任意の適切な値がＣＨＯＰｏｎ１９４およびＣＨＯＰｏｆｆ１９６として使用されうる。
【００２７】
[0041]バルブの迅速な閉鎖を確実にするために、フルブリッジドライバ１５４からの電力信号１８０は、間隔ＰＷＭｏｆｆ１８１の間ほぼゼロに保持される。電力信号１８０を短時間Ｔｎｅｇ２００の間負電圧Ｖｎｅｇ１９８に駆動することにより、ソレノイド１３０に流れる電流１８４は、電力信号電圧１８６がほぼゼロに保持されていた場合よりも早くＩｏｆｆ２０２に達する。Ｉｏｆｆ２０２は、ソレノイド１３０がプランジャ１３６を解放してガン１００を閉鎖させるときのソレノイド１３０に流れる電流を表す。Ｔｎｅｇ２００の時間間隔の終わりに、ソレノイド１３０に流れる電流１８４はほぼゼロである。この実施例では、Ｔｎｅｇ２００の時限の終わりに、ガンドライバ１５４は、ＰＷＭｏｆｆ１８１の時限の残り時間の間、電力信号電圧１８０をほぼゼロに保持する。
【００２８】
[0042]図５Ｃは、電気スプレーガン１００のプランジャの位置２０４を示す。プランジャの位置は、ソレノイド１３０に流れる電流１８４によって決定される。一実施形態では、プランジャ１３６は、ソレノイド１３０に流れる電流１８４がＩｏｎ１８８未満であるときに閉じられる。プランジャ１３６は、ソレノイド１３０に流れる電流１８４がＩｏｎ１８８に達してから開放位置の方へ移動する。プランジャ１３６を開放位置に保つために、ソレノイドに流れる電流は、引き続きＩｈｏｌｄ１９０以上でなければならない。Ｔｏｎ＿ｄｅｌａｙ２０６は、ＰＷＭｏｎ１８３および正の電力信号電圧１８０の時限から、ソレノイドに流れる電流がＩｏｎ１８８でプランジャ１３６を引きつけるのに十分になるまでの時間を表す。プランジャは、ソレノイド１３０に流れる電流１８４が増大する間のいくらかのさらなる時間の後、全開位置２１０にある。同様に、Ｔｏｆｆ＿ｄｅｌａｙ２０８は、ＰＷＭｏｆｆ１８１の時限からプランジャ１３６が閉まり始めるまでの時間を表す。プランジャ１３６は、ソレノイド１３０に流れる電流１８０がほぼゼロに等しくなったときに完全に閉じられる。できるだけ正確に噴霧するためには、Ｔｏｎ＿ｄｅｌａｙ２０６およびＴｏｆｆ＿ｄｅｌａｙ２０８を最小限に抑えることが望ましい。
【００２９】
[0043]図６の流れ図は、電気スプレーガン１００を駆動して改善されたガンバルブ開閉応答時間を達成する一方法を示す。スプレーガン１００を駆動する方法は、制御電子回路１５２で実施されうる。好ましい一実施形態は、この方法をマイクロコントローラ上で稼働するソフトウェアの形で実施する。図６に示されている方法は、既知のガンバルブの開放時間Ｔｐｏｓ１８２および閉鎖時間Ｔｎｅｇ２００を使用する。さらに、保持電流Ｉｈｏｌｄ１９０も既知である。図６の段階２１２は、ＰＷＭｏｎ１８３の初めにある噴霧サイクルの初めに対応する。
【００３０】
[0044]段階２１２で、公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６は、プランジャ１３６が位置２１０で全開状態になるまで時限Ｔｐｏｓ１８２の間印加される。公称使用電圧は、スプレーガンのプランジャ１３６を開放に保持しかつＩｈｏｌｄ１９０（図５Ｂ）を維持するのに十分な電圧である。この電圧は段階２１４で除去され、ほぼゼロにとどまる。段階２１６の間、ソレノイド１３０に流れる電流１８４が測定される。決定段階２１８で、システムは、ソレノイド１３０に流れる電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０に等しいかどうかを、すなわち電流１８４がプランジャ１３６を開放状態に保持するのに少なくとも十分であるかどうかを検出する。電流１８４がＩｈｏｌｄを上回っている限り、段階２１６で、システムはソレノイド電流を監視し続ける。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０に等しくなると、段階２２０で、パルス幅変調電力信号１８０がソレノイド１３０に供給される。電力信号１８０は、Ｉｈｏｌｄ１９０を維持するのに十分な、ＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調する。決定段階２２２で、システムはＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達した場合、システムは公称使用電圧Ｖｎｅｇ１９８をＴｎｅｇ２００に等しい時限の間印加する。Ｔｎｅｇ２００後、ソレノイド電流１８４はほぼゼロに等しい。段階２２６では電流をゼロに保持する。決定段階２２８で、システムはＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達すると、次のサイクルが始まり、方法は段階２１２に戻る。
【００３１】
[0045]図７の流れ図は、電気スプレーガン１００を駆動して高速ガン開閉時間を達成する代替方法を示す。図７に示されている方法は、スプレーガン１００のオン電流Ｉｏｎ１８８および保持電流Ｉｈｏｌｄ１９０を使用する。段階２３０は、ＰＷＭｏｎ１８３の初めにある噴霧サイクルの初めに対応する。公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６よりも高い電圧が、ソレノイド１３０に印加される。段階２３２で、ソレノイド１３０に流れる電流１８４が監視される。決定段階２３４で、システムは、電流１８４がＩｏｎ１８８、すなわちプランジャ１３６を引きつけ始めるのに必要な電流に等しいかどうかを判断する。電流１８４がＩｏｎ１８８に等しくない場合、ソレノイド電流は監視され続け（段階２３２）、そうでない場合は、段階２３６でＶｐｏｓ２３６が安全間隔の間維持される。安全間隔は、ガンが完全に開放されるようにする。この間隔は、本発明のいくつかの実施形態でなくすことができる。安全間隔は、特定のガン、噴霧制御システムおよび加えられる液体圧もしくは空気圧に基づいて決定される。安全間隔の後、段階２３８でＶｐｏｓ１８６は除去される。次に、ソレノイド１３０の電流１８４が監視される（段階２４０）。
【００３２】
[0046]決定段階２４２で、システムは、電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０、すなわちプランジャ１３６を開状態に保持するのに必要な電流に等しいかどうかを判断する。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０を上回っている場合、システムは電流１８４を監視し続ける（段階２４０）。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０に等しい場合、段階２４４で、パルス幅変調電力信号１８０がソレノイド１３０に供給される。電力信号１８０は、Ｉｈｏｌｄ１９０を維持するのに十分な、ＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調する。ＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率は、高周波変調電力信号１８０をもたらす。決定段階２４６で、システムはスプレーオンサイクルＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達していない場合、システムは裁断電力信号（ｃｈｏｐｐｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｓｉｇｎａｌ）１８０を印加し続ける。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達すると、段階２４８で、公称使用電圧Ｖｎｅｇ１９８よりも高い電圧が印加される。
【００３３】
[0047]システムはソレノイド電流１８４を監視する（段階２５０）。決定段階２５２で、システムはソレノイド電流１８４がゼロに等しいかどうかを判断する。電流１８４がゼロに等しくない場合、システムは電流１８４を監視し続ける（段階２５０）。電流１８４がゼロに等しいとき、Ｖｎｅｇ１９８は除去され（段階２５４）、電圧１８０はゼロに保持される（段階２５６）。決定段階２５８で、システムはＰＷＭｏｆｆ１８１の時限の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達していない場合、システムは電圧１８０をゼロに保持し続ける。ＰＷＭｏｆｆの終わりに達している合、システムは段階２３０に戻ることによって次の噴霧サイクルを開始する。
【００３４】
[0048]図７に示されている方法では、段階２３０で公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６よりも高い電圧を印加し、段階２４８で公称電圧Ｖｎｅｇ１９８よりも高い電圧を印加する。公称Ｖｐｏｓ１８６よりも高い電圧により、ソレノイド１３０に流れる電流１８４はより高速で増大することができる。したがって、プレンジャ１３６はより速い速度で動いて、ガンをより素早く開放させる。逆に、公称Ｖｎｅｇ１９８よりも高い電圧により、ソレノイド１３０に流れる電流１８４はより高速で減少することができる。したがって、プレンジャ１３６はより速い速度で動いて、ガンをより素早く閉鎖させる。段階２３２および２５０でソレノイド１３０に流れる電流１８４を監視することにより、システムは、公称電圧よりも高い電圧を除去するために適切な時間を決定することができる。図７に示されている方法では、ソレノイド電流１８４は、ソレノイド１３０と直列に直接測定される。図７の方法は公称電圧よりも高い電圧を利用することが好ましいが、公称Ｖｐｏｓ１８６電圧および公称Ｖｎｅｇ１９８電圧が使用されてもよい。
【００３５】
[0049]図８の流れ図は、電気スプレーガン１００を駆動してより高速な開閉時間を達成するための本発明の一実施形態を示す。図８に示されている方法は、スプレーガン１００のオン電流Ｉｏｎ１８８および保持電流Ｉｈｏｌｄ１９０を使用する。さらに、この方法により、ブリッジドライバ１５４のローサイド１７０ａ（図４）を通じてソレノイド電流１８４を近似することができる。ブリッジドライバのローサイド（１７０ａ）で測定された電流１８５は、図５Ｄに描かれている。あるいは、別の実施形態において、ソレノイド電流は、ブリッジドライバのハイサイドで、実質的にソレノイド電流に等しいソース電流１７０ｂを監視することによって測定される。接地を基準とすると、図５Ｄに示したような電流１８５が表される。図示の方法は、所与の間隔の後、例えばスプレーシステムの各１００サイクルの後で実行されることになるオプションの較正を示す。較正プロセスの頻度は、必要に応じて変更することができる。さらに、較正プロセスは、較正が必要とされない場合、例えば噴霧システムが均一パラメータを維持する場合、上記方法から除去することができる。較正プロセスについて以下でより詳細に論じる。
【００３６】
[0050]図８の例示の実施例は、スプレーシステムが１００回循環しているかどうかを判断する。この実施例では、カウンタ「ＰＷＭループ」が、サイクル数を追跡するために使用される。カウンタは、例示の方法を初期化したときにゼロに設定される（段階２６０）。カウンタをゼロに設定した後、段階２６２で、公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６よりも高い電圧がソレノイド１３０に印加される。段階２６４で、ソレノイド１３０に流れる電流１８４が監視される。電流１８４は、ブリッジドライバ１５４のシンク１７０ａ（図４）で監視される。シンク電流測定１６４は、ソレノイド電流１８４に等しい。決定段階２６６で、システムは、電流１８４がＩｏｎ１８８、すなわちプランジャ１３６を引きつけ始めるのに必要な電流に等しいかどうかを判断する。電流１８４がＩｏｎ１８８に等しくない場合、システムは電流１８４を監視し続ける（段階２６４）。電流１８４がＩｏｎ１８８に等しいとき、段階２６８で、システムは任意選択でＶｐｏｓ１８６を安全間隔の間維持する。安全間隔は、ガンが完全に開放されるようにする。
【００３７】
[0051]安全間隔は、特定のガン、噴霧制御システムおよび印加される液体圧もしくは空気圧に基づいて決定される。安全間隔の後、段階２７０でＶｐｏｓ１８６は除去される。次に、段階２７２で、ソレノイド１３０の電流１８４はシンク電流測定装置１６４によって監視される。決定段階２７４で、システムは、電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０、すなわちプランジャ１３６を開状態に保持するのに必要な電流に等しいかどうかを判断する。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０を上回った場合、システムは電流１８４を監視し続ける（段階２４０）。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０に等しい場合、段階２７６で、パルス幅変調電力信号１８０がソレノイド１３０に供給される。電力信号１８０は、Ｉｈｏｌｄ１９０を維持するのに十分な、ＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調する。決定段階２７８で、システムはスプレーオンサイクルＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達していない場合、システムは裁断電力信号１８０を印加し続ける。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達すると、段階２８０で、公称使用電圧Ｖｎｅｇ１９８よりも高い電圧が印加される。
【００３８】
[0052]Ｖｎｅｇ１９８を印加しながら、段階２８２で、システムは、カウンタ「ＰＷＭループ」を確認してカウンタがゼロに等しいかどうかを判断する。カウンタがゼロに等しい場合、システムは較正ループ内にある。段階２８４で、システムはＶｎｅｇ１９８が印加された時間（Ｔｎｅｇ）のカウントを開始する。決定段階２８８で、システムはフルブリッジドライバのローサイド１７０ａで電流１８５を監視する。時間ＰＷＭｏｎ１８３における逆極性の電流１８５は、逆電磁力（ＥＭＦ）の結果としてゼロになる。電流１８５は、ソレノイドが放電したときにゼロに戻る。電流１８５が負値から正値に移行したとき、システムは、段階２９０で時間のカウントを停止し、段階２９２でカウンタをインクレメントする。Ｖｎｅｇ１９８は除去され（段階２９４）、電圧１８０はゼロに保持される（段階２９６）。決定段階２９８で、システムはＰＷＭｏｆｆ１８１の時限の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達していない場合、システムは電圧１８０をゼロに保持し続ける（段階２９６）。ＰＷＭｏｆｆの終わりに達している場合、システムは段階２６２に戻ることによって次の噴霧サイクルを開始する。
【００３９】
[0053]段階２８２に戻ると、カウンタがゼロに等しくない場合、システムは較正ループ内にはない。段階３００で、Ｖｎｅｇ１９８は、所定の時間Ｔｎｅｇ＿ｒｅｄの間印加される。ここで、Ｔｎｅｇ＿ｒｅｄはＴｎｅｇ未満である。したがって、Ｔｎｅｇ＿ｒｅｄは、ソレノイド電流１８４が放電してから、ローサイドブリッジ１７４ａの電流１８５の急上昇を補償する。この実施例では、Ｔｎｅｇ＿ｒｅｄは、較正プロセス中に計算され、Ｔｎｅｇに等しい。しかし、Ｖｎｅｇ１９８を維持するための時間の長さが予め設定されていてもよく、その場合、較正ループは必要ない。さらに、較正ループは、システム起動時にのみ、または手動もしくは自動で選択された任意間隔でのみ実行することができる。Ｖｎｅｇ１９８を印加した後、決定段階３０２で、システムはカウンタ「ＰＷＭループ」が所定の較正間隔未満であるかどうかを判断する。この実施例では、較正間隔は１００に設定される。カウンタが較正間隔未満の場合、カウンタはインクリメントされる（段階３０４）。カウンタが較正間隔以上の場合、カウンタはゼロに設定される。
【００４０】
[0054]この実施例では、システムが次に決定段階２８２に達したときに、ゼロに等しいカウンタに基づいて較正が実行されることになる。段階３０４または段階３０６でカウンタを設定してから、システムは、段階２９６で上述の較正ループと同様にゼロ電圧を保持する。決定段階２９８で、システムはＰＷＭｏｆｆ１８１の時限の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達していない場合、システムは電圧１８０をゼロに保持し続ける（段階２９６）。ＰＷＭｏｆｆの終わりに達している場合、システムは段階２６２に戻ることによって次の噴霧サイクルを開始する。
【００４１】
[0055]図９の流れ図は、本発明の一実施形態に従ってガンのオン／オフ検出とガンの保持電流とを使用して電気スプレーガンを制御する一方法を示す。この方法は、段階３０８で、公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６よりも高い電圧をガンが開放するまでソレノイド１３０に印加することによって開始する。ガンが開放したかどうかを検出するのは、いくつかの方法と圧力感知トランスミッタを含む装置とを使用して実現することができる。圧力感知トランスミッタを使用してガンが開放したかどうかを検出するための方法および回路について、以下でより詳細に論じる。
【００４２】
[0056]ガンが開放した後、段階３１０でＶｐｏｓ１８６は除去される。段階３１２で、ソレノイドに流れる電流１８４が監視される。決定段階３１４で、システムは、電流１８４がガンの保持電流Ｉｈｏｌｄ１９０に等しいかどうかを判断する。電流１８４がＩｈｏｌｄ１９０に等しくない場合、段階３１２で電流を監視し続ける。Ｉｈｏｌｄ１９０が電流１８４に等しい場合、信号が、Ｉｈｏｌｄ１９０を維持するのに十分な、ＣＨＯＴｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調するように、裁断Ｖｐｏｓ１８６が印加される。決定段階３１８で、システムはスプレーオンサイクルＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達していない場合、システムは裁断電力信号１８０を印加し続ける。ＰＷＭｏｎ１８３の終わりに達すると、段階３２０で、公称使用電圧Ｖｎｅｇ１９８よりも高い電圧が、ガンが閉鎖するまで印加される。決定段階３２２で、システムはＰＷＭｏｆｆ１８１の時限の終わりに達しているかどうかを判断する。ＰＷＭｏｆｆ１８１の終わりに達していない場合、システムは電圧１８０をゼロに保持し続ける（段階３２２）。ＰＷＭｏｆｆの終わりに達している場合、システムは段階２６２に戻ることによって次の噴霧サイクルを開始する。
【００４３】
[0057]前述の実施例は、電気スプレーガンを制御するための本発明内の適切な方法を具体化するものであるが、これらの実施例は例示するために提供されていることを理解されたい。したがって、本発明内の電気スプレーガンを制御するための他の方法も考えられる。さらに、上記の例示的な方法の様々な態様が、特定用途が必要とするように組み合わされることも考えられる。
【００４４】
[0058]電気スプレーガンを効率的に制御するためには、いくつかのパラメータが必要とされることがある。スプレーガンを制御するために使用されるパラメータの例が、Ｉｏｎ１８８、Ｉｏｆｆ２０２およびＩｈｏｌｄ１９０である。Ｉｏｎ１８８は、ガンが開放し始めるように電気スプレーガンのプランジャ１３６を引きつけるのに十分なソレノイド１３０に流れる電流を表す。Ｉｏｆｆ２０２は、ガン１００内のプランジャが解放されかつガンが閉鎖し始めるときのソレノイド１３０に流れる電流を表す。Ｉｈｏｌｄ１９０は、ガンが開放位置にとどまるようにプランジャを引きつけるのに十分なソレノイド１３０に流れる電流を表す。しかし、スプレーガンを制御する特定の方法では、パラメータをすべて使用するか、またはパラメータを全く使用しないか、あるいはパラメータのある組合せを使用することができる。
【００４５】
[0059]図１０は、Ｉｏｎ１８８、Ｉｏｆｆ２０２およびＩｈｏｌｄ１９０を決定するための診断手順を提供する。この診断手順は、特定のスプレーガン１００用のパラメータを決定するために必要に応じて実行することができる。診断手順は、スプレーガンの製造業者が特定のシステム用の値を提供する場合に不要となりうる。この手順は、段階３２６で、公称使用電圧Ｖｐｏｓ１８６をソレノイド１３０にガンが開放するまで印加することによって開始する。ガンが開放すると、段階３２８で、ソレノイド１３０に流れる電流１８４がＩｏｎ１８８を決定するために測定される。上記電圧は、ソレノイド１３０から除去されない。段階３３０で、ソレノイド電流１８４は監視される。決定段階３３２で、システムは電流１８４が増大しているかどうかを判断する。電流１８４が増大し続けた場合、段階３３０で、ソレノイド電流１８４を監視し続ける。電流が増大しなくなったときに、段階３３４で、公称ソレノイド電流が測定される。
【００４６】
[0060]段階３３６で、信号がＣＨＯＰｏｆｆ１９６に対するＣＨＯＰｏｎ１９４の比率で変調するように、裁断Ｖｐｏｓ１８６が印加される。裁断信号のデューティサイクルは、ガンが閉鎖するまで除々に減少する。ガンが閉鎖したとき、ソレノイド１３０に流れる電流１８４が測定されＩｏｆｆ２０２を決定する。Ｉｏｆｆ２０２は、ガン１００内のプランジャ１３６が解放されてガンを閉鎖させるときのソレノイド１３０に流れる電流を表す。Ｉｏｆｆ２０２を決定した後、Ｉｈｏｌｄ１９０が関係式Ｉｈｏｌｄ＝Ｉｏｆｆ＋（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）／２に従って計算されうる。しかし、新たなＩｈｏｌｄ１９０の値は、Ｉｏｆｆ２０２にある間隔を加算しかつガンが開放のままであるかどうかを判断することによって得ることができる。例えば、Ｉｏｆｆ２０２の値に１０％加算することで、ガンを開放に保持するのに十分となりうる。Ｉｏｆｆ２０２の値に１０％加算してもガンを開放に保持しない場合、システムは、Ｉｏｆｆ２０２に加算される間隔を繰り返し増大させ、例えば２０％とし、ガンが開放のままであるかどうかを判断する。
【００４７】
[0061]Ｉｈｏｌｄ１９０を決定した後、段階３４２で使用値が計算される。例えば、特定のシステムは、５パーセントの安全間隔を必要としうる。この場合、Ｉｏｆｆ用の使用値は、Ｉｏｆｆ−５％で計算される。Ｉｏｎ用の使用値は、Ｉｏｎ＋５％で計算される。用途および噴霧システムに応じて、安全間隔は、ゼロすなわち無間隔から任意の適当な間隔まで調節されうる。図１０に示されているように、段階３４２で使用値が計算されるが、使用値は、例示的な手順の間いつでも計算することができる。例えば、Ｉｏｆｆ２０２の使用値は、段階３３８においてＩｏｆｆ２０２が測定されるときに計算することもできる。
【００４８】
[0062]本発明の一実施形態に従って電気スプレーガンのＯＮ／ＯＦＦ位置を検出する場合、図１１の概略図に示されているような回路が提供される。ＯＮ／ＯＦＦ検出回路を提供することにより、図１０に示されている方法は、Ｉｏｎ、ＩｏｆｆおよびＩｈｏｌｄを効率的に計算することができる。しかし、ＯＮ／ＯＦＦ検出回路および診断手順は、本発明のすべての実施形態に必要というわけではない。例えば、ガンの製造業者がこれらの値をエンドユーザに提供することができる。これらの値は他の手段によって決定されてもよい。図１１に示されている回路は、圧力トランスミッタブリッジ３６６に安定した供給電圧を提供する電圧源Ｖ＿ＲＥＦ３６４および抵抗器３６８を含む。圧力トランスミッタブリッジは、ガン１００のノズルアセンブリ１４８の前に、ブリッジ３６６とノズル１４８との間に小空隙をあけて配置される。高利得増幅器３７２は飽和状態で使用されうる。電池３７０は増幅器３７２にオン電圧を供給する。第２の電池３７４は増幅器３７２にオフ電圧を供給する。この実施例は電池３７０、３７４を使用しているが、任意の適当な電源が使用されてもよいことに留意されたい。可変オフセット電圧３７６は増幅器３７２にバイアスをかける。オフセット電圧は、増幅器３７２の出力が大気圧で電池３７４にクランプするように設定される。ガン１００によってオン位置で引き起こされた空気圧は、実質的にガン１００が開放する瞬間に、増幅器３７２に正の電池３７０にクランプさせる。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３８０は、増幅器３７２に接続しており、回路からデジタル出力３７８を与える。この実施例では、ＦＥＴ３８０は大気圧で開であり、これはガン１００が閉鎖位置にあるときである。ガン１００が開放すると、ＦＥＴは接地に切り換わる。したがって、デジタル出力３７８を監視することにより、ガン１００が開放（オン）位置にあるのかそれとも閉鎖（オフ）位置にあるのかを判断することができる。
【００４９】
[0063]図１２の流れ図は、図１１に示されている電気スプレーガンのオン／オフ位置を検出するための回路例を使用してガンのパラメータを計算する１つの例示的な方法を示す。段階３４４で、液体供給ポート１１２は、空気圧縮機などの空気圧を与える装置に連結される。図１１に示されている回路はガン１００に接続されており、デジタル出力３７８は、図１０に示されているガン診断手順例にデータを提供する。段階３４６で、システムに加えられる空気圧はゼロである。段階３４８で、オフセット電圧３７６は、ＦＥＴスイッチ３８０の出力３７８が大気圧でオンになるように調節される。段階３５０で、基準電圧３７６は、出力３７８が大気圧で単にオフになるように調節される。
【００５０】
[0064]段階３５２で最大使用圧力がガンに加えられ、段階３５４で圧力トランスミッタがガンノズル１４８の前に配置される。最大使用圧力が加えられるのは、ソレノイドの磁力が、ばね１４６と摩擦との両方からの機械的力、ならびに噴霧される液体からの力に打ち勝たなければならないからである。段階３５６で診断手順が実行される。図１０は、図１２に示されている方法で使用するための診断手順の一実施例を提供する。段階３５８で、段階３５６の診断手順に従って測定が行われる。段階３６０で、別のガンが測定されるべきかどうかが判断される。別のガンが測定されるべき場合、方法は、段階３５４に戻って新たなガンを使用する。追加のガンが測定されるべきでない場合、方法は段階３６２で終了する。
【００５１】
[0065]図１２に提供されている方法は、オン／オフ検出回路を使用してガンのパラメータを生成する一方法を提供する。オン／オフ検出回路は、ガンのオン／オフ状態がガンの制御手順で直接使用されるように、電気スプレーガンに組み込むこともできる。例えば、図９は、ガンのオン／オフ状態を直接利用するスプレーガンを制御するための例示的な方法を提供する。
【００５２】
[0066]本明細書に記載されている電気スプレーガンおよびスプレーガンシステムは、いくつかの利点および改良点を提供する。本発明のいくつかの実施形態は、容易にかつ効率的に設置されるスプレーガンシステムを提供する。本発明の追加の実施形態は、電力効率の高いスプレーガンシステムを提供する。より迅速なガン開閉時間が本発明の使用によって達成されうる。例えば、図８の流れ図は、電気スプレーガンを駆動して高速ガン開閉時間を達成する例示的な方法を示す。スプレーガンシステムの高電力効率、システム構成の容易さおよび高速開閉時間を達成するために、例示的なシステムおよび方法の態様を組み合わせることもできる。
【００５３】
[0067]本明細書に引用されている刊行物、特許出願および特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が個々に具体的に示されて参照により組み込まれ、そしてここでその全体が本明細書に記載されているのと同程度に、ここで参照により組み込まれる。
【００５４】
[0068]本発明を説明する文脈（特に、以下の特許請求の範囲の文脈）での「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という用語、ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書内で特に指摘していたり、明らかに文脈と矛盾していたりしない限り、単数形と複数形の両方を含むと解釈されるべきである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、非限定的用語（すなわち「含むが限定するものではない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書内の数値範囲の詳説は、本明細書内で特に指摘していない限り、単にその範囲内にあるそれぞれの別々の数値を個々に参照する速記法として役割を果たすためのものであり、それぞれの別々の数値は、それが本明細書内に個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に記述されているすべての方法は、本明細書内で特に指摘していたり、明らかに文脈と矛盾していたりしない限り、任意の適当な順序で実施することができる。本明細書内に与えられているあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は、特に主張されない限り、単に本発明をより良く明らかにするためのものであり、本発明の範囲を限定することにはならない。本明細書内の言い回しは、任意の非請求の要素を本発明の実施に不可欠なものとして示すと解釈されるべきではない。
【００５５】
[0069]本発明の好ましい実施形態が、本発明を実施するための発明者らに知られている最良の態様を含めて、本明細書に記載されている。そうした好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を読んだときに当業者には明らかになるであろう。発明者らは、当業者がそのような変形形態を必要に応じて使用すると予期しており、発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載されているもの以外の方法で実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって許容されているように、本明細書に添付されている特許請求の範囲に記載されている主題のすべての変更形態および均等物を含む。さらに、本発明の好ましい実施形態の考えられるすべての変形形態における上記の要素のいずれの組合せも、本明細書内で特に指摘していたり、明らかに文脈と矛盾していたりしない限り、本発明によって網羅される。
【図１】
2010520057.tif 000003
【図２】
2010520057.tif 000004
【図３】
2010520057.tif 000005
【図４】
2010520057.tif 000006
【図５Ａ】
2010520057.tif 000007
【図５Ｂ】
2010520057.tif 000008
【図５Ｃ】
2010520057.tif 000009
【図５Ｄ】
2010520057.tif 000010
【図６】
2010520057.tif 000011
【図７】
2010520057.tif 000012
【図８】
2010520057.tif 000013
【図９】
2010520057.tif 000014
【図１０】
2010520057.tif 000015
【図１１】
2010520057.tif 000016
【図１２】
2010520057.tif 000017
【国際調査報告】
2010520057.tif 000018
2010520057.tif 000019
2010520057.tif 000020