(57)【要約】【課題】  複数のノズルを有する噴霧装置において、異常ノズルを速やかに確実に検出可能な噴霧装置の分配器を提供する。【解決手段】  噴霧媒体を圧送手段（ポンプ２）により分配器４に導入し、該分配器４に接続する複数の噴霧配管９を通してそれぞれの噴霧配管９の端部に備わるノズル１１から噴霧する噴霧装置であって、前記分配器４は、前記圧送手段２からの媒体を受容するヘッダ５と、該ヘッダ５に連通する複数の分配ポート７とを有し、各分配ポート７は、それぞれ前記噴霧配管９に接続される噴霧装置の分配器４において、前記ヘッダ５と各分配ポート７間に絞り８を設けるとともに、該絞り８と前記複数のノズル１１の各ノズル１１との間のそれぞれの媒体供給路に圧力計測手段（電気圧力計１４）を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧媒体を圧送手段により分配器に導入し、該分配器に接続する複数の噴霧配管を通してそれぞれの噴霧配管の端部に備わるノズルから噴霧する噴霧装置であって、
前記分配器は、前記圧送手段からの媒体を受容するヘッダと、該ヘッダに連通する複数の分配ポートとを有し、
各分配ポートは、それぞれ前記噴霧配管に接続される噴霧装置の分配器において、
前記ヘッダと各分配ポート間に絞りを設けるとともに、該絞りと前記複数のノズルの各ノズルとの間のそれぞれの媒体供給路に圧力計測手段を備えたことを特徴とする噴霧装置の分配器。
【請求項２】
前記ヘッダは、分配器本体内に形成された空洞部からなり、該空洞部に絞りを介して連通する前記分配ポートを該分配器本体外面に開口して設け、各分配ポートに連通する圧力ポートを該分配器本体に設けて、該圧力ポートを通して前記圧力計測手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の噴霧装置の分配器。
【請求項３】
前記複数の分配ポートのうち少なくとも１つを塞ぎ、この塞いだ分配ポートに連通する圧力計測手段によりヘッダの圧力を計測可能としたことを特徴とする請求項２に記載の噴霧装置の分配器。
【請求項４】
前記圧力計測手段による圧力計測値が所定の設定値より高いときにノズルの詰りによる故障と判別することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の噴霧装置の故障診断方法。
【請求項５】
前記圧力計測手段による圧力計測値が所定の設定値より低いときに前記絞りの詰りによる故障と判別することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の噴霧装置の故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルを有する噴霧装置の分配器及びその故障診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造等の射出成型プロセスにおいて、１ショットごとに金型に液体の離型剤が噴霧される。このような離型剤は、液体噴霧装置のノズルから噴霧される。噴霧装置として、複数のノズルを有する噴霧装置が特許文献１に開示されている。複数のノズルは、分配器を構成する共通のヘッダから分岐する複数の噴霧配管の端部に逆止弁を介して備わる。
このような噴霧装置において、ノズルに異物が混入して詰まったり、離型剤等の噴霧媒体が徐々にノズルに付着してノズル径が狭められると、必要な噴霧量が得られなくなり、製品の歩留まりの低下を来たす。複数のノズルを有する噴霧装置においては、異常のあるノズルを迅速に検出して交換する等の対処が必要である。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６３４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の技術を考慮したものであって、複数のノズルを有する噴霧装置において、異常ノズルを速やかに確実に検出可能な噴霧装置の分配器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、噴霧媒体を圧送手段により分配器に導入し、該分配器に接続する複数の噴霧配管を通してそれぞれの噴霧配管の端部に備わるノズルから噴霧する噴霧装置であって、前記分配器は、前記圧送手段からの媒体を受容するヘッダと、該ヘッダに連通する複数の分配ポートとを有し、各分配ポートは、それぞれ前記噴霧配管に接続される噴霧装置の分配器において、前記ヘッダと各分配ポート間に絞りを設けるとともに、該絞りと前記複数のノズルの各ノズルとの間のそれぞれの媒体供給路に圧力計測手段を備えたことを特徴とする噴霧装置の分配器を提供する。
【０００６】
また、請求項２に係る発明では、前記ヘッダは、分配器本体内に形成された空洞部からなり、該空洞部に絞りを介して連通する前記分配ポートを該分配器本体外面に開口して設け、各分配ポートに連通する圧力ポートを該分配器本体に設けて、該圧力ポートを通して前記圧力計測手段を設けたことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に係る発明では、前記複数の分配ポートのうち少なくとも１つを塞ぎ、この塞いだ分配ポートに連通する圧力計測手段によりヘッダの圧力を計測可能としたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、請求項４に係る発明では  前記圧力計測手段による圧力計測値が所定の設定値より高いときにノズルの詰りによる故障と判別することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の噴霧装置の故障診断方法を提供する。
【０００９】
また、請求項５に係る発明では、前記圧力計測手段による圧力計測値が所定の設定値より低いときに前記絞りの詰りによる故障と判別することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の噴霧装置の故障診断方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、各ノズルごとに分配器のヘッダに連通する分配器内部の媒体供給路あるいは分配器からノズルまでの噴霧配管に圧力計測手段を設けて、各ノズルごとに圧力変化を検出できるため、ノズルが詰まって圧力が所定値以上上昇した場合、これを検出して詰まったノズルを直ちに確実に判別することができ、的確で信頼性の高いノズル異常診断ができる。なお、噴霧する媒体は、前述の離型剤やその他の薬剤、塗料などの液体及び各種の気体である。
【００１１】
請求項２の発明によれば、分配器本体内に空洞部を形成してこれをヘッダとし、このヘッダに複数の分配ポートを連通させるとともに、各分配ポートに圧力測定用の圧力ポートを設けて分配器本体内で各分配ポートごとに圧力が計測できるため、噴霧装置全体の構成がシンプルにできる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、分配器本体に設けた複数の分配ポートのうち少なくとも１つを塞ぐことにより、この分配ポートの圧力がヘッダの圧力と等しくなるため、この分配ポートの圧力を検出してヘッダの圧力を検出できる。ノズルの圧力はヘッダの圧力に依存するため、ノズルの圧力変化をヘッダの圧力に基づいて補正して詰り状態を判断することにより、正確なノズル異常診断ができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、分配器内のヘッダとノズル間の噴霧通路の圧力を計測することにより、圧力が所定値以上に上昇した場合にノズルの詰りと判別することができ、複数のノズルの詰り状態を圧力により識別できる。この場合、ノズルの詰りによる故障の判断基準圧力（閾値）は、例えば噴霧量が初期状態（１００％）から８０％に低下した状態を故障の目安の基準値として設定する。この基準圧力は、初期の８０％に限らず、ノズルの径や形態及び個数あるいは噴霧媒体の種類等に応じて任意に設定できる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、分配器内のヘッダから絞りを介して分岐する各ノズルと絞りとの間の噴霧通路の圧力を計測することにより、圧力が所定値以下に低下した場合に絞りの詰りと判別することができ、複数のノズルの各々に対応する絞りの詰り状態を圧力により識別できる。この圧力低下の判断基準についても、分配器や絞り及びノズル等の寸法や形状等に応じて、前述のノズルの判断基準と同様に任意に設定可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る分配器を備えた噴霧装置の第１実施例の構成図である。
噴霧媒体の貯留器１からポンプ２により噴霧媒体が供給配管３を通して分配器４のヘッダ５に圧送される。６は開閉バルブである。ヘッダ５に複数の分配ポート７がそれぞれ絞り８を介して連通する。分配器４は、筐体形状の分配器本体１２内に空洞部として形成される。各分配ポート７は、分配器本体１２の外面に開口し、それぞれカプラ１７を介して噴霧配管９が接続される。各噴霧配管９には逆止弁１０を介して端部にノズル１１が備わる。分配器本体１２内の分配ポート７に圧力ポート１３を通して電気圧力計１４が取付けられる。この電気圧力計１４は、圧力に対応して電圧信号を出力する。各電気圧力計１４は、コンピュータ１５に接続される。コンピュータ１５は、各電気圧力計１４からの出力信号に基づいてノズル１１の異常を診断する。
【実施例２】
【００１７】
図２は、本発明の第２実施例の構成図である。
この実施例は、分配器本体１２に設けた複数の分配ポート７のうち１つを栓又は蓋１６で塞いだものである。この塞がれた分配ポート７にはノズルが接続されないため噴霧媒体は流れない。したがって、この分配ポート７の圧力はヘッダ５の圧力と等しくなり、電気圧力計１４によりヘッダ５の圧力を検出することができる。このヘッダ５の圧力に基づいて、後述のように、ノズル１１の異常診断をするときに、ノズル１１の圧力変化検出値を補正して信頼性の高い診断を行うことができる。なお、ヘッダ５の圧力を検出するための専用の圧力計を設けてもよい。その他の構成及び作用効果は図１の実施例と同様である。
【実施例３】
【００１８】
図３は、本発明の第３実施例の構成図である。
この実施例は、前述の図２の分配器４を複数個並列して用いたものである。このように複数の分配器４を用いて多数のノズル１１から媒体を噴霧して生産性を高めるとともに、ノズルの詰りによる異常を迅速に的確に検出して歩留まりの低下を防止できる。
【００１９】
図４〜図７は、上記第１〜第３実施例の分配器の形状例を示し、図４は上面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面図、図７は図４のカバー１８を外した状態のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視側面図である。
【００２０】
図示したように、分配器本体１２内に空洞部が形成されこの空洞部がヘッダ５となる。ヘッダ５には、絞り８を介して複数の分配ポート７が連通する。各分配ポート７は、分配器本体１２の上面に開口する。各分配ポート７には圧力ポート１３が連通して設けられる。各圧力ポート１３を通して分配器本体１２の側面に電気圧力計１４が備わる。電気圧力計１４は、例えば歪計方式のものを用いることができ、圧力に応じて変わる検出体の歪を抵抗変化としてブリッジ回路を介して検出し、歪に応じた電圧を出力する。分配器本体１２の両側面には、電気圧力計１４を覆うカバー１８が設けられる。このように分配器本体１２と一体的に電気圧力計１４を組込んで一体部品の分配器４を形成することにより、シンプルな構成でノズルの異常診断が可能な噴霧装置を実現できる。なお、電気圧力計１４は、各分配ポート７に接続された噴霧配管９内の圧力を検出するように各噴霧配管９に設けることも可能である。
【００２１】
図８は、本発明の分配器を用いたノズルの異常診断プログラムのフローチャートである。プログラムはコンピュータ１５に格納され、予め設定されたデータや圧力検出データに基づいて制御回路が実行する。各ステップのルーチンは以下の通りである。
【００２２】
ステップＳ１：
プログラム実行上の初期値を設定して入力する。初期値はノズルの個数Ｎ、圧力を補正して異常判断する場合の補正値Ｘ及びポンプ起動後の圧力立上り時間ｔ等である。
【００２３】
ステップＳ２：
開閉バルブ６（図１、図２、図３参照）の開信号が入力される。これにより噴霧動作が開始されるとともに、故障診断プログラムの診断プロセスが開始される。
【００２４】
ステップＳ３：
初期値で設定した立上り時間ｔだけ待つ。
【００２５】
ステップＳ４：
診断回数を示すデータＡを０（診断前の状態）にする。
【００２６】
ステップＳ５：
データＡをインクリメントしてＡ＝１（最初のノズルの診断）とする。
【００２７】
ステップＳ６：
ヘッダの圧力Ｐを検出する。これは、前述の図２及び図３の実施例で栓又は蓋１６で塞いだ分配ポート７の電気圧力計１４からの圧力検出出力をコンピュータ１５に入力し、これを制御回路が読むものである。
【００２８】
ステップＳ７：
診断回数Ａが１かどうかを判別する。
【００２９】
ステップＳ８：
最初のノズル診断（Ａ＝１）の場合に、そのヘッダ検出圧力Ｐをメモリに書き込む。  
【００３０】
ステップＳ９：
２個目以降のノズル診断（Ａが２以上）の場合に、前記ステップＳ８で記憶したヘッダ圧力Ｐと今回のヘッダ圧力Ｐとの差を補正値Ｓとして演算する。
【００３１】
ステップＳ１０：  診断しているノズルの噴霧圧力ｑを読む。これは、診断しているノズル１１の分配ポート７（又は噴霧配管９）に設けた電気圧力計１４の出力データを読み出すものである。
【００３２】
ステップＳ１１：
診断回数Ａが１かどうかを判別する。
【００３３】
ステップＳ１２：
最初のノズル診断（Ａ＝１）の場合に、その噴霧圧力ｑをメモリに書き込む。
【００３４】
ステップＳ１３：
２個目以降のノズル診断（Ａが２以上）の場合に、ステップＳ１０で検出した噴霧圧力ｑをステップＳ９で求めた補正値Ｓを用いて補正する。この補正演算は分配器やノズルの形状等に応じて予め分かっている噴霧特性（例えば図９〜図１１参照）に基づいて行う。
【００３５】
異常判断は、例えば噴霧量が１００％から８０％に低下したときにノズルの詰りによる異常と判別する。この場合、例えば図９の噴霧特性のノズルであれば、１００％の噴霧圧力の検出電圧（１．７２Ｖ）が８０％に低下したときの検出電圧（２．０２Ｖ）、すなわち１００％のときの１．１７倍を判断基準値として入力設定しておく。これにより、検出した噴霧圧力ｑの電圧が設定値２．０２Ｖに達したらノズルの故障（詰りによる異常）と判別できる。本実施形態では、この初期設定値をヘッダの圧力に応じて補正する。補正は、前述（ステップＳ９）で求めた１回目のヘッダ圧力と今回のヘッダ圧力の差Ｓ（電圧値）を今回の噴霧圧力に対し加減算する方法、あるいは１回目のヘッダ圧力に対する今回のヘッダ圧力の増減比に比例して今回の噴霧圧力を補正する方法等により、噴霧圧力ｑを補正して異常の判断基準値と比較する。これにより、ヘッダ圧力に応じて正確で信頼性の高い故障診断ができる。
【００３６】
ステップＳ１４：
補正演算した噴霧圧力ｑの平均値ＮＣを算出してこれをメモリに書き込む。
【００３７】
ステップＳ１５：
今回の補正噴霧圧力ｑが、平均噴霧圧力ＮＣに対し許容できる±Ｘの範囲内かどうかを判別する。ここで、噴霧圧力ｑがＮＣ＋Ｘ以上であれば、ノズル１１の詰りであると判断でき、ＮＣ−Ｘ以下であれば、分配ポート７の絞り８の詰りであると判断できる。すなわち、電気圧力計で検出した噴霧圧力が所定の値以上ならノズルの故障（詰り）であり、別の所定の値以下なら絞りの故障（詰り）と判別する。なお、本実施例では、ｑを平均化したＮＣ（ステップＳ１４）を用いて異常判別を行っているが、ｑを平均化することなく（すなわち、ステップＳ１４を省略して）、ステップＳ１２で記憶した最初の噴霧圧力ｑと今回の噴霧圧力ｑとを比較して異常判断を行ってもよい。
【００３８】
ステップＳ１６：
平均噴霧圧力ＮＣより±Ｘを超えている場合に、そのノズルは異常と判断して警報を発するとともに異常表示を行う。
【００３９】
ステップＳ１７：
Ｎ個のノズルの全てを診断したかどうかを判別する。すなわち、ＡがＮに達してなければ、ステップＳ５に戻りＡをインクリメントして診断を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ１８：
Ｎ個のノズル全てを診断したら作業が終了したかどうかを判別する。この判別は、例えば作業終了信号が入力されたかどうかを判別して行う。なお、作業は、例えばダイカスト成型品製造工程における型打ち前の離型剤噴射プロセスの噴射作業である。この噴射プロセスは、ポンプ２（図１、図２、図３）を駆動した状態で開閉バルブ６を例えば１秒程度の時間開くことにより各分配器ごとに複数のノズルから同時に離型剤が噴霧される。このとき、各ノズルごとに順番に噴霧圧力検出データを読み込んで故障診断が行われる。１ショットの型打ち終了後、続けて型打ちが行われる場合には、作業が続行されることになり、再び離型剤噴霧プロセスが実行され、これと同時に故障診断プログラムが実行される。この場合、ステップＳ２に戻り、開閉バルブ６の開信号を待つ。作業終了であればノズルからの噴霧プロセスを終了するとともに噴霧装置のノズル診断プログラムを終了する。
【００４１】
図９は、本発明の分配器を用いたノズル異常診断プログラムによる異常判断基準を説明するための圧力と吐出量及び吐出率の関係を示すシミュレーションによる実験結果のグラフである。実験は、ノズルの詰りに対応させてノズルに擬似絞りを装着し、擬似絞りの径を変えて本発明の分配器４の分配ポート７の圧力を電気圧力計１４で検出するとともに吐出量を測定したものである。実験条件は、以下の表１に示すように、ヘッダ圧力を０．５３Ｍｐａとし、分配ポート７の絞り８の径を１．２ｍｍとして、擬似絞りのない状態と、擬似絞りの径を１．２〜０．７ｍｍまで変えて（すなわち、徐々に詰まった状態を形成して）電気圧力計の出力電圧を検出し、ブルドン管圧力計の測定値と対応させたものである。
【表１】
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【００４２】
グラフから分かるように、擬似絞りを小径にするにしたがって、圧力が上昇する。擬似絞りなしの状態の吐出量を１００％として、８０％以下に低下したらノズルの詰りによる異常と判断するように判断基準値を設定する。この例では、出力電圧が約２．０２Ｖを越えると吐出率が８０％以下に低下している。したがって、電気圧力計の出力電圧に基づいてノズルの詰りを検出できる。
【００４３】
図１０は、ヘッダ圧力が異なる場合の、ノズル詰りによる噴霧圧力変化を示すシミュレーション実験結果のグラフである。表２に示すように、ヘッダ圧力を０．５３Ｍｐａ，０．７８Ｍｐａ及び０．９５Ｍｐａの３段階に変化させてノズルの噴霧圧力を電気圧力計で測定した。表２に示すように、ヘッダ圧力が０．７８Ｍｐａで擬似絞りがないときの吐出率を１００％として各ヘッダ圧力状態で擬似絞りの径を変えて出力電圧及び吐出率を計測した。表及びグラフから分かるように、ヘッダ圧力が変わると擬似絞り径が同じでも出力電圧が変わり吐出率も変わってくる。そこで、ヘッダ圧力が変わっても一義的に出力電圧から詰り状態を判別できるようにヘッダ圧力に応じて出力電圧を補正することが望ましい。
【表２】
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【００４４】
図１１は、図１０の３段階のヘッダ圧力に対し、０．７８Ｍｐａを基準として０．５３Ｍｐａ及び０．９５Ｍｐａの出力電圧を補正して吐出量をプロットしたグラフである。補正値は表３に示すとおりである。
【表３】
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【００４５】
図１１のグラフに示すように、出力電圧を補正した状態の吐出量は、ヘッダ圧力にかかわらずほぼ同様の吐出特性となる。したがって、補正した出力電圧に基づいてノズルの詰り状態を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例の構成図。
【図２】本発明の第２実施例の構成図。
【図３】本発明の第３実施例の構成図。
【図４】本発明に係る分配器の上面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視側面図。
【図８】本発明に係るノズル異常診断プログラムのフローチャート。
【図９】本発明の分配器によるノズル異常判断基準の説明グラフ。
【図１０】ヘッダ圧力を変えた場合の詰り状態と出力電圧の関連を示すグラフ。
【図１１】ヘッダ圧力により出力電圧を補正したときの、異なるヘッダ圧力での出力電圧と吐出量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１：貯留器、２：ポンプ、３：供給配管、４：分配器、５：ヘッダ、
６：開閉バルブ、７：分配ポート、８：絞り、９：噴霧配管、１０：逆止弁、
１１：ノズル、１２：分配器本体、１３：圧力ポート、１４：電気圧力計、
１５：コンピュータ、１６：栓又は蓋、１７：カプラ、１８：カバー。
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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