CN106795876A - 波纹管泵装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种波纹管泵装置,其能够在波纹管的收缩动作时,减少转送流体的排出压力下降的情况。波纹管泵装置(BP)通过将加压空气供给至密闭的排出侧空气室(21),从而使配置于排出侧空气室(21)内的波纹管(13、14)进行收缩动作,将转送流体排出,并且通过从排出侧空气室(21)将加压空气排出,从而使波纹管(13、14)进行伸长动作,将转送流体吸入。波纹管泵装置(BP)具有电动气压调节器(51、52),该电动气压调节器(51、52)在波纹管(13、14)的收缩动作时,将空气压力调整为使得供给至排出侧空气室(21)的加压空气的空气压力与波纹管(13、14)的收缩特性相对应地升高。

Description

波纹管泵装置
技术领域
本发明涉及一种波纹管泵装置。
背景技术
在半导体制造、化学工业等中,作为用于对药液、溶剂等转送流体进行输送供给的泵,有时使用波纹管泵。
例如专利文献1记载的那样,该波纹管泵以如下方式构成,即,将泵壳体连结于泵头的左右方向(水平方向)的两侧而形成2个空气室,在各空气室的内部分别设置有能够沿左右方向伸缩的一对波纹管,通过交替地将加压空气供给至各空气室而使各波纹管收缩或伸长。在波纹管泵连接有将向各空气室供给的加压空气调整为适当的空气压力力的机械式调节器。
在泵头形成有与各波纹管的内部连通的转送流体的吸入通路和排出通路,并且还设置有单向阀,该单向阀允许转送流体相对于吸入通路以及排出通路的向一个方向流动、且阻止向另一方向的转送流体的流动。吸入通路用的单向阀因波纹管的伸长而打开,从而允许转送流体从吸入通路向波纹管内流动,该单向阀因波纹管的收缩而关闭,从而阻止转送流体从该波纹管内向吸入通路流动。另外,排出通路用的单向阀以如下方式构成,即,因波纹管的伸长而关闭,从而阻止转送流体从排出通路向波纹管内流动,因波纹管的收缩而打开,从而允许转送流体从波纹管内向排出通路流动。
一对波纹管由连结杆(tie rod)连结为一体,如果一方的波纹管收缩而向排出通路将转送流体排出,则与此同时另一方的波纹管强制地伸长而从吸入通路将转送流体吸入。另外,如果所述另一方的波纹管收缩而向排出通路将转送流体排出,则所述一方的波纹管与其同时强制地伸长而从吸入通路将转送流体吸入。
专利文献1:日本特开2012-211512号公报
发明内容
在上述结构的波纹管泵中,在将加压空气供给至在波纹管的外侧形成的空气室而使波纹管收缩时,为了使波纹管收缩所需的应力随着该收缩的进行而增加,因此需要使供给至空气室的加压空气的空气压力升高。然而,对加压空气的空气压力进行调整的机械式调节器无法进行为了使空气室的空气压力升高而暂时地将阀打开的控制。因此,如图22所示,在各波纹管收缩的期间,产生转送流体的排出压力逐渐下降的现象(图中由虚线包围的部分),这成为脉动的原因。
本发明就是鉴于这种情形而提出的,其目的在于提供一种波纹管泵装置,在波纹管的收缩动作时能够减少转送流体的排出压力下降的情况。
本发明的波纹管泵装置通过将加压空气供给至密闭的空气室,从而使配置于所述空气室内的波纹管进行收缩动作,将转送流体排出,并且通过从所述空气室将加压空气排出,从而使所述波纹管进行伸长动作,将转送流体吸入,所述波纹管泵装置的特征在于,具有电动气压调节器,在所述波纹管的收缩动作时,所述电动气压调节器将供给至所述空气室的加压空气的空气压力调整为,与所述波纹管的收缩特性相对应地升高。
根据以上述方式构成的波纹管泵装置,在波纹管的收缩动作时,利用电动气压调节器使供给至空气室的加压空气的空气压力与波纹管的收缩特性相对应地升高,因此能够随着波纹管的收缩而使空气室中的加压空气的空气压力升高。由此,能够在波纹管收缩的期间减少转送流体的排出压力下降的情况。
优选所述电动气压调节器每隔单位时间而利用下式对所述空气压力进行调整。
P=aX+b
其中,P为所述空气压力,a为压力增加系数,X为所述波纹管的伸缩位置,b为初始空气压力。
在该情况下,能够有效地减少在波纹管收缩的期间转送流体的排出压力下降的情况。
在上述波纹管泵装置中,优选所述波纹管由相互独立且自由伸缩的第1波纹管以及第2波纹管构成,还具有:第1驱动装置,其使所述第1波纹管在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作;第2驱动装置,其使所述第2波纹管在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作;第1检测单元,其对所述第1波纹管的伸缩状态进行检测;第2检测单元,其对所述第2波纹管的伸缩状态进行检测;以及控制部,其基于所述第1以及第2检测单元的各检测信号以下述方式对所述第1以及第2驱动装置进行驱动控制,即,在所述第1波纹管即将变为最大收缩状态之前,使所述第2波纹管从最大伸长状态收缩,并且在所述第2波纹管即将变为最大收缩状态之前,使所述第1波纹管从最大伸长状态收缩。
在该情况下,使第1波纹管以及第2波纹管相互独立地自由伸缩,在控制部中,以如下方式对它们进行驱动控制,即,在第1波纹管即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管从最大伸长状态收缩,并且在第2波纹管即将变为最大收缩状态之前使第1波纹管从最大伸长状态收缩,因此在一方的波纹管从收缩(排出)向伸长(吸入)的切换定时,另一方的波纹管已经收缩而将转送流体排出,因此能够减少在所述切换定时排出压力下降的情况。其结果,能够减弱波纹管泵装置的排出侧的脉动。
在上述波纹管泵装置中,电动气压调节器以设为使得加压空气的空气压力始终恒定的压力增加系数的输出周期对加压空气进行输出,因此有可能产生如下的问题。
即,在利用上述波纹管泵装置例如按顺序对高温的转送流体和低温的转送流体进行输送供给的情况下,如果从高温的转送流体的输送供给切换为低温的转送流体的输送供给,则吸入至波纹管内的转送流体的温度降低,从而有时波纹管会变硬。在产生这种变化的情况下,波纹管难以收缩,但无论波纹管的硬度如何,电动气压调节器都以设为使得空气压力恒定的压力增加系数的输出周期将加压空气输出,因此转送流体的排出压力降低,无法使得其排出压力恒定。
如果无法使得转送流体的排出压力恒定,则波纹管泵装置的脉动变大,有可能对半导体制造工艺造成如下不良影响,即,异物从设置于转送流体的输送供给配管的中途的过滤器流出,或者因从喷嘴前端喷出的转送流体的脉动而使得晶片上的图案被破坏等。
因此,在上述波纹管泵装置中,优选还具有:温度检测部,其对所述转送流体的温度进行检测;以及控制部,其以如下方式对所述电动气压调节器进行控制,即,所述温度检测部的检测值越低,则使所述空气压力升高时的压力增加系数越大。
在该情况下,控制部以如下方式对所述电动气压调节器进行控制,即,由温度检测部检测出的转送流体的温度越低,则在波纹管的收缩动作时供给至空气室加压空气的空气压力的压力增加系数越大。由此,例如即使因转送流体的温度降低而使得波纹管变硬,通过使供给至空气室的加压空气的空气压力的压力增加系数增大,也能够以比转送流体的温度下降前的空气压力高的空气压力使波纹管收缩。因此,即使波纹管的硬度因转送流体的温度变化而发生变化,也能够抑制转送流体的排出压力在波纹管收缩的期间内发生变化。
优选所述控制部基于所述温度检测部的检测值,将所述空气压力的压力增加系数设定为,使得所述空气压力的最大值不超过所述波纹管的容许耐受压力。
在该情况下,即使供给至空气室的加压空气的空气压力的压力增加系数增大,该空气压力的最大值也不会超过波纹管的容许耐受压力,因此能够防止因空气压力的升高而引起波纹管变形或破损。
优选所述控制部具有与多个温度区域分别相对应地设定了所述压力增加系数的查询表,基于所述查询表对所述电动气压调节器进行控制。
在该情况下,能够容易地基于查询表而对电动气压调节器进行控制。
发明的效果
根据本发明的波纹管泵装置,能够减少转送流体的排出压力在波纹管的收缩动作时下降的情况。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的波纹管泵装置的概略结构图。
图2是波纹管泵的剖面图。
图3是表示波纹管泵的动作的说明图。
图4是表示波纹管泵的动作的说明图。
图5是表示控制部的内部结构的框图。
图6是表示波纹管泵的驱动控制的一个例子的时序图。
图7是表示最大伸长状态的第2波纹管在第1波纹管即将变为最大收缩状态之前开始收缩的状态的剖面图。
图8是表示最大伸长状态的第1波纹管在第2波纹管即将变为最大收缩状态之前开始收缩的状态的剖面图。
图9是表示第1以及第2电动气压调节器的空气压力的调整的一个例子的曲线图。
图10是表示从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的曲线图。
图11是表示第1实施方式所涉及的波纹管泵装置的变形例的概略结构图。
图12是表示具有本发明的第2实施方式所涉及的波纹管泵装置的流体输送供给系统的结构的示意图。
图13是第2实施方式的波纹管泵装置的概略结构图。
图14是第2实施方式的控制部所具有查询表的一个例子。
图15是表示在第2实施方式中与多个温度区域分别相对应地由控制部进行控制的电动气压调节器的空气压力的变化的曲线图。
图16是表示第2实施方式中的转送流体的温度与波纹管的容许耐受压力之间的关系的曲线图。
图17是表示通过对比例1所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
图18是表示通过第2实施方式的实施例1所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
图19是表示通过对比例2所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
图20是表示通过第2实施方式的实施例2所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
图21是表示通过第2实施方式的实施例3所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
图22是表示从当前的波纹管泵排出的转送流体的排出压力的曲线图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
[第1实施方式]
<波纹管泵的整体结构>
图1是本发明的第1实施方式所涉及的波纹管泵装置的概略结构图。本实施方式的波纹管泵装置BP例如在半导体制造装置中以恒定量供给药液、溶剂等转送流体时使用。该波纹管泵装置BP具有:波纹管泵1;空气压缩机等空气供给装置2,其将加压空气(工作流体)向上述波纹管泵1供给;机械式调节器3以及2个调节器即第1以及第2电动气压调节器51、52,它们对所述加压空气的空气压力进行调整;2个切换阀即第1以及第2切换阀4、5;以及控制部6,其对波纹管泵1的驱动进行控制。
图2是本实施方式的波纹管泵的剖面图。
本实施方式的波纹管泵1具有:泵头11;一对泵壳体12,它们安装于上述泵头11的左右方向(水平方向)的两侧;2个波纹管即第1以及第2波纹管13、14、它们在各泵壳体12的内部安装于泵头11的左右方向的侧面;以及4个单向阀15、16,它们在各波纹管13、14的内部安装于泵头11的左右方向的侧面。
<波纹管的结构>
第1以及第2波纹管13、14由PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物)等氟树脂形成为有底筒状,在其开放端部一体形成的凸缘部13a、14a以气密状被按压固定于泵头11的侧面。第1以及第2波纹管13、14的各周壁形成为波纹形状,构成为能够相互独立地在水平方向上伸缩。具体而言,第1以及第2波纹管13、14在最大伸长状态和最大收缩状态之间伸缩,该最大伸长状态是指后述的工作板19的外表面与泵壳体12的底壁部12a的内侧表面抵接的状态,该最大收缩状态是指后述的活塞体23的内侧表面与泵壳体12的底壁部12a的外侧表面抵接的状态。
在第1以及第2波纹管13、14的底部的外表面,利用螺栓17以及螺母18将工作板19和连结部件20的一端部一起固定。
<泵壳体的结构>
泵壳体12形成为有底圆筒状,其开口周缘部以气密状按压固定于相对应的波纹管13(14)的凸缘部13a(14a)。由此,在泵壳体12的内部形成有保持为气密状态的排出侧空气室21。
在泵壳体12分别设置有进气排气端口22,进气排气端口22经由切换阀4(5)、电动气压调节器51(52)以及机械式调节器3而与空气供给装置2连接(参照图1)。由此,从空气供给装置2经由机械式调节器3、电动气压调节器51(52)、切换阀4(5)以及进气排气端口22而将加压空气供给至排出侧空气室21的内部,由此使得波纹管13(14)收缩。
另外,在各泵壳体12的底壁部12a将所述连结部件20支撑为能够沿水平方向滑动,利用螺母24将活塞体23固定于该连结部件20的另一端部。相对于与所述底壁部12a的外侧面设置为一体的圆筒状的缸体25的内周面,将活塞体23保持为气密状态、且支撑为能够沿水平方向滑动。由此,由所述底壁部12a、缸体25以及活塞体23包围的空间成为保持为气密状态的吸入侧空气室26。
在所述缸体25形成有与吸入侧空气室26连通的进气排气口25a,该进气排气口25a经由所述切换阀4(5)、电动气压调节器51(52)以及机械式调节器3而与空气供给装置2连接(参照图1)。由此,从空气供给装置2经由机械式调节器3、电动气压调节器51(52)、切换阀4(5)以及进气排气口25a而将加压空气供给至吸入侧空气室26的内部,由此使得波纹管13(14)伸长。
在各泵壳体12的底壁部12a的下方,安装有用于对转送流体向排出侧空气室21的泄漏进行检测的泄漏传感器40。
此外,在本实施方式的波纹管泵装置BP中,直至加压空气填充于整个吸入侧空气室26的内部为止的时间,比直至加压空气填充于整个排出侧空气室21的内部为止的时间短。即,波纹管13(14)从最大收缩状态伸长至最大伸长状态的伸长时间(吸入时间),比该波纹管13(14)从最大伸长状态收缩至最大收缩状态的收缩时间(排出时间)短。
根据以上结构,由图2左侧的形成有排出侧空气室21的泵壳体12、以及图2左侧的形成吸入侧空气室26的活塞体23以及缸体25,构成使第1波纹管13在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作的第1气缸部(第1驱动装置)27。
另外,由图2右侧的形成有排出侧空气室21的泵壳体12、和图2右侧的形成吸入侧空气室26的活塞体23以及缸体25,构成使第2波纹管14在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作的第2气缸部(第2驱动装置)28。
在第1气缸部27的缸体25安装有一对接近传感器29A、29B,在活塞体23安装有利用各接近传感器29A、29B进行检测的被检测板30。被检测板30与活塞体23一起进行往返移动而对接近传感器29A、29B交替地接近的情况进行检测。
接近传感器29A是对第1波纹管13的最大收缩状态进行检测的第1最大收缩检测部,配置于在第1波纹管13处于最大收缩状态时检测到被检测板30的位置。接近传感器29B是对第1波纹管13的最大伸长状态进行检测的第1最大伸长检测部,配置于在第1波纹管13处于最大伸长状态时检测到被检测板30的位置。将各接近传感器29A、29B的检测信号发送至控制部6。在本实施方式中,由上述一对接近传感器29A、29B构成对第1波纹管13的伸缩状态进行检测的第1检测单元29。
同样地,在第2气缸部28的缸体25安装有一对接近传感器31A、31B,在活塞体23安装有利用各接近传感器31A、31B进行检测的被检测板32。被检测板32与活塞体23一起进行往返移动,由此对与接近传感器31A、31B交互地接近的情况进行检测。
接近传感器31A是对第2波纹管14的最大收缩状态进行检测的第2最大收缩检测部,配置于在第2波纹管14处于最大收缩状态时检测到被检测板32的位置。接近传感器31B是对第2波纹管14的最大伸长状态进行检测的第2最大伸长检测部,配置于在第2波纹管14处于最大伸长状态时检测到被检测板32的位置。将各接近传感器31A、31B的检测信号发送至控制部6。在本实施方式中,由上述一对接近传感器31A、31B构成对第2波纹管14的伸缩状态进行检测的第2检测单元31。
第1检测单元29的一对接近传感器29A、29B交替地对被检测板30进行检测,由此将利用空气供给装置2而生成的加压空气交替地供给至第1气缸部27的吸入侧空气室26和排出侧空气室21。由此,使得第1波纹管13连续地进行伸缩动作。
另外,第2检测单元31的一对接近传感器31A、31B交替地对被检测板32进行检测,由此将所述加压空气交替地供给至第2气缸部28的吸入侧空气室26和排出侧空气室21。由此,第2波纹管14连续地进行伸缩动作。此时,主要在第1波纹管13的收缩动作时进行第2波纹管14的伸长动作,主要在第1波纹管13的伸长动作时进行第2波纹管14的收缩动作。这样,第1波纹管13以及第2波纹管14交替反复地进行伸缩动作,由此交替地进行转送流体相对于各波纹管13、14的内部的吸入和排出,对该转送流体进行转送。
<泵头的结构>
泵头11由PTFE、PFA等氟树脂形成。在泵头11的内部形成有转送流体的吸入通路34和排出通路35,该吸入通路34以及排出通路35在泵头11的外周面开口,与设置于该外周面的吸入端口以及排出端口(均省略图示)连接。吸入端口与转送流体的贮存容器等连接,排出端口与转送流体的转送目标连接。另外,吸入通路34以及排出通路35分别具有朝向泵头11的左右两侧面分支、且在泵头11的左右两侧面开口的吸入口36以及排出口37。各吸入口36以及各排出口37分别经由单向阀15、16而与波纹管13、14的内部连通。
<单向阀的结构>
在各吸入口36以及各排出口37设置有单向阀15、16。
安装于吸入口36的单向阀15(下面,也称为“吸入用单向阀”)具有:阀壳体15a;阀体15b,其收容于上述阀壳体15a;压缩螺旋弹簧15c,其将上述阀体15b向闭阀方向预紧。阀壳体15a形成为有底圆筒形状,在其底壁形成有与波纹管13、14的内部连通的通孔15d。阀体15b利用压缩螺旋弹簧15c的预紧力而将吸入口36封闭(闭阀),如果伴随着波纹管13、14的伸缩而作用有转送流体流的背压,则将吸入口36打开(开阀)。
由此,吸入用单向阀15在其本身所配置的波纹管13、14伸长时开阀,允许转送流体在从吸入通路34朝向波纹管13、14内部的方向(一个方向)上的吸引,该吸入用单向阀15在该波纹管13、14收缩时闭阀,阻止转送流体在从波纹管13、14内部朝向吸入通路34的方向(其他方向)上的倒流。
安装于排出口37的单向阀16(下面,也称为“排出用单向阀”)具有:阀壳体16a;阀体16b,其收容于上述阀壳体16a;以及压缩螺旋弹簧16c,其将上述阀体16b向闭阀方向进行预紧。阀壳体16a形成为有底圆筒形状,在其底壁形成有与波纹管13、14的内部连通的通孔16d。阀体16b利用压缩螺旋弹簧16c的预紧力而将阀壳体16a的通孔16d封闭(闭阀),如果伴随着波纹管13、14的伸缩而作用有因转送流体流产生的背压,则将阀壳体16a的通孔16d打开(开阀)。
由此,排出用单向阀16在其本身所配置的波纹管13、14收缩时开阀,允许转送流体在从波纹管13、14内部朝向排出通路35的方向(一个方向)上的流出,该排出用单向阀16在该波纹管13、14伸长时闭阀,阻止转送流体在从排出通路35朝向波纹管13、14内部的方向(其他方向)上的倒流。
<波纹管泵的动作>
下面,参照图3以及图4对本实施方式的波纹管泵1的动作进行说明。此外,在图3以及图4中,简化示出第1以及第2波纹管13、14的结构。
如图3所示,在第1波纹管13收缩、且第2波纹管14伸长的情况下,泵头11的安装于图中左侧的吸入用单向阀15以及排出用单向阀16的各阀体15b、16b分别从第1波纹管13内的转送流体受到压力而向各阀壳体15a、16a的图中右侧移动。由此,在吸入用单向阀15关闭的同时将排出用单向阀16打开,将第1波纹管13内的转送流体从排出通路35向泵外排出。
另一方面,泵头11的安装于图中右侧的吸入用单向阀15以及排出用单向阀16的各阀体15b、16b通过第2波纹管14的吸引作用而分别向各阀壳体15a、16a的图中右侧移动。由此,在吸入用单向阀15打开的同时排出用单向阀16关闭,将转送流体从吸入通路34吸入至第2波纹管14内。
然后,如图4所示,在第1波纹管13伸长、且第2波纹管14收缩的情况下,泵头11的安装于图中右侧的吸入用单向阀15以及排出用单向阀16的各阀体15b、16b分别从第2波纹管14内的转送流体受到压力而向各阀壳体15a、16a的图中左侧移动。由此,在吸入用单向阀15关闭的同时排出用单向阀16打开,将第2波纹管14内的转送流体从排出通路35向泵外排出。
另一方面,泵头11的安装于图中左侧的吸入用单向阀15以及排出用单向阀16的各阀体15b、16b,通过第1波纹管13的吸引作用而向各阀壳体15a、16a的图中左侧移动。由此,在吸入用单向阀15打开的同时排出用单向阀16关闭,将转送流体从吸入通路34吸入至第1波纹管13内。
通过反复进行以上动作,使得左右的波纹管13、14能够交替地进行转送流体的吸引和排出。
<切换阀的结构>
在图1中,第1切换阀4对加压空气从空气供给装置2相对于第1气缸部27的排出侧空气室21以及吸入侧空气室26的供给排放进行切换,例如由具有一对螺线管4a、4b的三通的电磁切换阀构成。各螺线管4a、4b从控制部6收到指令信号而被进行励磁。此外,本实施方式中的第1切换阀4由三通的电磁切换阀构成,但也可以是不具有中立位置的二通的电磁切换阀。
第1切换阀4在两个螺线管4a、4b处于消磁状态时保持于中立位置,将加压空气从空气供给装置2向第1气缸部27的排出侧空气室21(进气排气端口22)以及吸入侧空气室26(进气排气口25a)的供给切断,使得第1气缸部27的排出侧空气室21以及吸入侧空气室26均与大气连通而开放。
另外,如果螺线管4a被励磁,则第1切换阀4切换至图中的下方位置,将加压空气从空气供给装置2向第1气缸部27的排出侧空气室21供给。此时,第1气缸部27的吸入侧空气室26与大气连通而开放。由此,能够使第1波纹管13收缩。
并且,如果螺线管4b被励磁,则第1切换阀4切换至图中的上方位置,将加压空气从空气供给装置2向第1气缸部27的吸入侧空气室26供给。此时,第1气缸部27的排出侧空气室21与大气连通而开放。由此,能够使第1波纹管13伸长。
第2切换阀5对加压空气从空气供给装置2相对于第2气缸部28的排出侧空气室21以及吸入侧空气室26的供给排放进行切换,例如由具有一对螺线管5a、5b的三通的电磁切换阀构成。各螺线管5a、5b从控制部6收到指令信号而被励磁。此外,本实施方式的第2切换阀5由三通的电磁切换阀构成,但也可以是不具有中立位置的二通的电磁切换阀。
第2切换阀5在两个螺线管5a、5b处于消磁状态时保持于中立位置,将加压空气从空气供给装置2向第2气缸部28的排出侧空气室21(进气排气端口22)以及吸入侧空气室26(进气排气口25a)的供给切断,使得第2气缸部28的排出侧空气室21以及吸入侧空气室26均与大气连通而开放。
另外,如果螺线管5a被励磁,则第2切换阀5切换至图中的下方位置,将加压空气从空气供给装置2向第2气缸部28的排出侧空气室21供给。此时,第2气缸部28的吸入侧空气室26与大气连通而开放。由此,能够使第2波纹管14收缩。
并且,如果螺线管5b被励磁,则第2切换阀5切换至图中的上方位置,将加压空气从空气供给装置2供给至第2气缸部28的吸入侧空气室26。此时,第2气缸部28的排出侧空气室21与大气连通而开放。由此,能够使第2波纹管14伸长。
在图1中,在第1气缸部27的排出侧空气室21(进气排气端口22)与第1切换阀4之间,第1急速排气阀61与排出侧空气室21相邻地配置。第1急速排气阀61具有将加压空气排出的排气口61a,允许加压空气从第1切换阀4向排出侧空气室21的流动,并且将从排出侧空气室21流出的加压空气从排气口61a排出。由此,能够不经由第1切换阀4而从第1急速排气阀61迅速地将排出侧空气室21内的加压空气排出。
同样地,在第2气缸部28的排出侧空气室21(进气排气端口22)与第2切换阀5之间,第2急速排气阀62与排出侧空气室21相邻地配置。第2急速排气阀62具有将加压空气排出的排气口62a,允许加压空气从第2切换阀5向排出侧空气室21的流动,并且将从排出侧空气室21流出的加压空气从排气口62a排出。由此,能够不经由第2切换阀5而从第2急速排气阀62迅速地将排出侧空气室21内的加压空气排出。
此外,在各气缸部27、28的吸入侧空气室26(进气排气口25a)、与相对应的切换阀4、5之间未配置急速排气阀。在将急速排气阀安装于吸入侧的情况下,能够获得与将急速排气阀安装于排出侧的情况相同的效果,但该效果并未大至排出侧的程度。因此,从成本方面考虑,作为实施例,并未设置吸入侧的急速排气阀。
<控制部的结构>
控制部6基于第1检测单元29以及第2检测单元31(参照图2)的检测信号而对各切换阀4、5进行切换,由此对波纹管泵1的第1气缸部27以及第2气缸部28的各驱动进行控制。
图5是表示控制部6的内部结构的框图。控制部6具有第1以及第2计算部6a、6b、第1以及第2决定部6c、6d和驱动控制部6e。
第1计算部6a基于一对接近传感器29A、29B的各检测信号,对第1波纹管13从最大收缩状态至最大伸长状态的第1伸长时间、以及从最大伸长状态至最大收缩状态的第1收缩时间进行计算。具体而言,第1计算部6a将接近传感器29A的检测结束时刻至接近传感器29B的检测时刻的经过时间作为第1伸长时间而进行计算。另外,第1计算部6a将接近传感器29B的检测结束时刻至接近传感器29A的检测时刻的经过时间作为第1收缩时间而进行计算。
第2计算部6b基于一对接近传感器31A、31B的各检测信号,对第2波纹管14从最大收缩状态至最大伸长状态的第2伸长时间、以及从最大伸长状态至最大收缩状态的第2收缩时间进行计算。具体而言,第2计算部6b将接近传感器31A的检测结束时刻至接近传感器31B的检测时刻的经过时间作为第2伸长时间而进行计算。另外,第2计算部6b将接近传感器31B的检测结束时刻至接近传感器31A的检测时刻的经过时间作为第2收缩时间而进行计算。
第1决定部6c基于计算出的所述第1伸长时间以及第1收缩时间而决定第1时间差,该第1时间差是从最大伸长状态的第1波纹管13开始进行收缩动作的时刻起至最大伸长状态的第2波纹管14在第1波纹管13因该收缩动作而即将变为最大收缩状态之前开始进行收缩动作的时刻为止的时间差。
本实施方式的第1决定部6c例如利用下面的式(1)而决定第1时间差。
第1时间差=(第1伸长时间+第1收缩时间)/2…(1)
第2决定部6d基于计算出的所述第2伸长时间以及第2收缩时间而决定第2时间差,该第2时间差是从最大伸长状态的第2波纹管14开始进行收缩动作的时刻起至最大伸长状态的第1波纹管13在第2波纹管14因该收缩动作而即将变为最大收缩状态之前开始进行收缩动作的时刻为止的时间差。
本实施方式的第2决定部6d例如利用下面的式(2)而决定第2时间差。
第2时间差=(第2伸长时间+第2收缩时间)/2…(2)
驱动控制部6e基于决定出的所述第1以及第2时间差而对所述第1以及第2驱动装置进行驱动控制。具体而言,驱动控制部6e以如下方式对第1以及第2气缸部27、28驱动控制,即,在从最大伸长状态的第1波纹管13开始进行收缩动作的时刻起经过了所述第1时间差的时刻,使最大伸长状态的第2波纹管14开始进行收缩动作,并且在从最大伸长状态的第2波纹管14开始进行收缩动作的时刻起经过了所述第2时间差的时刻,使最大伸长状态的第1波纹管13开始进行收缩动作。
图1所示的波纹管泵装置BP还具有电源开关8、启动开关9以及停止开关10。
电源开关8将向波纹管泵1的通电进行接通断开操作的操作指令输出,将该操作指令输入至控制部6。启动开关9将对波纹管泵1进行驱动的操作指令输出,将该操作指令输入至控制部6。停止开关10将使得第1波纹管13以及第2波纹管14均形成为作为最大收缩状态的待机状态的操作指令输出。
<波纹管泵的驱动控制>
图6是表示控制部6进行的波纹管泵1的驱动控制的一个例子的时序图。在电源开关8断开时,第1以及第2切换阀4、5(参照图1)保持于中立位置。因此,在电源开关8断开时,波纹管泵1的第1以及第2气缸部27、28的空气室21、26与大气连通,因此第1波纹管13以及第2波纹管14被保持于从所述待机状态略微伸长的位置,以使得两个空气室21、26内形成为以大气压而平衡的状态。
在使波纹管泵1的驱动开始时,在由作业者对电源开关8进行接通操作之后,对停止开关10进行接通操作,使第1波纹管13以及第2波纹管14移动至待机状态。具体而言,驱动控制部6e对第1切换阀4的螺线管4a以及第2切换阀5的螺线管5a进行励磁,使第1波纹管13以及第2波纹管14同时收缩至最大收缩状态。由此,第1波纹管13以及第2波纹管14保持为待机状态。此外,在该待机状态下,接近传感器29A、31A分别变为对被检测板30、32进行检测的接通状态。
然后,如果由作业者对启动开关9进行接通操作,则驱动控制部6e首先执行用于对第1波纹管13的第1伸长时间以及第1收缩时间、和第2波纹管14的第2伸长时间以及第2收缩时间进行计算的控制。
具体而言,驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4a消磁、且对螺线管4b进行励磁,使第1波纹管13从最大收缩状态(待机状态)伸长至最大伸长状态。与此同时,驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5a消磁、且对螺线管5b进行励磁,使第2波纹管14也从最大收缩状态(待机状态)伸长至最大伸长状态。
在第1波纹管13从最大收缩状态伸长至最大伸长状态时,第1计算部6a对从接近传感器29A断开的时刻(t1)起至接近传感器29B接通的时刻(t2)为止的时间进行计时而计算出第1波纹管13的第1伸长时间(t2-t1)。
同样地,在第2波纹管14从最大收缩状态伸长至最大伸长状态时,第2计算部6b对从接近传感器31A断开的时刻(t1)起至接近传感器31B接通的时刻(t2)为止的时间进行计时而计算出第2波纹管14的第2伸长时间(t2-t1)。
然后,在经过了规定时间(t3-t2)之后,驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4b消磁、且对螺线管4a进行励磁,仅使第1波纹管13从最大伸长状态收缩至最大收缩状态。
此时,第1计算部6a对从接近传感器29B断开的时刻(t3)起至接近传感器29A接通的时刻(t4)为止的时间进行计时而计算出第1波纹管13的第1收缩时间(t4-t3)。
而且,在第1决定部6c中,基于计算出的第1伸长时间以及第1收缩时间而决定第1时间差。在本实施方式中,第1决定部6c利用下面的式(3)对第1时间差进行计算。
第1时间差=(第1伸长时间+第1收缩时间)/2=((t2-t1)+(t4-t3))/2···(3)
接下来,在第1波纹管13收缩至最大收缩状态的时刻(t4)的同时,驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5b消磁、且对螺线管5a进行励磁,使第2波纹管14从最大伸长状态收缩至最大收缩状态。
此时,第2计算部6b对从接近传感器31B断开的时刻(t4)起至接近传感器31A接通的时刻(t6)为止的时间进行计时而计算出第2波纹管14的第2收缩时间(t6-t4)。
而且,在第2决定部6d中,基于计算出的第2伸长时间以及第2收缩时间而决定第2时间差。在本实施方式中,第2决定部6d利用下面的式(4)而对第2时间差进行计算。
第2时间差=(第2伸长时间+第2收缩时间)/2=((t2-t1)+(t6-t4))/2···(4)
此外,此后,每当第1波纹管13往返1次时,都通过第1计算部6a以及第1决定部6c以上述方式对第1伸长时间以及第1收缩时间进行计算,基于其计算出的第1伸长时间以及第1收缩时间而决定第1时间差。
同样地,每当第2波纹管14往返1次时,都利用第2计算部6b以及第2决定部6d以上述方式对第2伸长时间以及第2收缩时间进行计算,基于其计算出的第2伸长时间以及第2收缩时间而决定第2时间差。
另一方面,驱动控制部6e在第2波纹管14变为最大收缩状态之前开始对第1波纹管13的驱动。具体而言,驱动控制部6e在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前的时刻(t5)使第1切换阀4的螺线管4a消磁、且对螺线管4b进行励磁。由此,第1波纹管13从最大收缩状态开始进行伸长动作。
此外,在第1波纹管13开始进行伸长动作之后的规定时间(t6-t5)之后,第2波纹管14变为最大收缩状态,接近传感器31B从断开切换为接通,驱动控制部6e暂时将第2波纹管14保持为最大收缩状态不变。
然后,在第1波纹管13变为最大伸长状态的时刻(t7),如果接近传感器29B从断开切换为接通,则驱动控制部6e在经过了规定时间(t8-t7)之后使第1切换阀4的螺线管4b消磁、且对螺线管4a进行励磁。由此,第1波纹管13从最大伸长状态开始进行收缩动作。
另外,驱动控制部6e从对螺线管4a进行励磁的时刻(t8)开始进行以上述方式决定的第1时间差的计时。
而且,如果在第1波纹管13开始进行收缩动作之后经过了规定时间(t9-t8),则驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5a消磁、且对螺线管5b进行励磁。由此,在第1波纹管13进行收缩动作的期间,第2波纹管14从最大收缩状态伸长至最大伸长状态。
此时,在第2波纹管14变为最大伸长状态的时刻(t10),接近传感器31B从断开切换为接通,驱动控制部6e使第2波纹管14保持最大伸长状态不变。
然后,如果经过了第1时间差(t11-t8),则驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5b消磁、且对螺线管5a进行励磁。由此,在第1波纹管13即将变为最大收缩状态之前,第2波纹管14从最大伸长状态开始进行收缩动作(参照图8)。
另外,驱动控制部6e从对螺线管5a进行励磁的时刻(t11)开始进行以上述方式决定的第2时间差的计时。
在第2波纹管14开始进行收缩动作之后,在第1波纹管13变为最大收缩状态的时刻(t12),如果接近传感器29A从断开切换为接通,则驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4a消磁、且对螺线管4b进行励磁。由此,在第2波纹管14进行收缩动作的期间,第1波纹管13从最大收缩状态伸长至最大伸长状态。
此时,在第1波纹管13变为最大伸长状态的时刻(t13),接近传感器29B从断开切换为接通,驱动控制部6e使第1波纹管13保持最大伸长状态不变。
然后,如果经过了第2时间差(t14-t11),则驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4b消磁、且对螺线管4a进行励磁。由此,在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前,第1波纹管13从最大伸长状态开始进行收缩动作(参照图7)。
另外,驱动控制部6e从对螺线管4a进行励磁的时刻(t14)开始对此前刚决定的第1时间差进行计算。该此前刚决定的第1时间差是基于根据第1波纹管13的紧接着此前的1次往返移动作计算出的第1伸长时间(t7-t5)以及第1收缩时间(t12-t8)而决定的。
在第1波纹管13开始进行收缩动作之后,在第2波纹管14变为最大收缩状态的时刻(t15),如果接近传感器31A从断开切换为接通,则驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5a消磁、且对螺线管5b进行励磁。由此,在第1波纹管13进行收缩动作的期间,第2波纹管14从最大收缩状态伸长至最大伸长状态。
此时,在第2波纹管14变为最大伸长状态的时刻(t16),接近传感器31B从断开切换为接通,驱动控制部6e使第2波纹管14保持最大伸长状态不变。
然后,如果经过了上述的此前刚决定的第1时间差(t17-t14),则驱动控制部6e使第2切换阀5的螺线管5b消磁、且对螺线管5a进行励磁。由此,在第1波纹管13即将变为最大收缩状态之前,第2波纹管14从最大伸长状态开始进行收缩动作。
另外,驱动控制部6e从对螺线管5a进行励磁的时刻(t17)开始进行此前刚决定的第2时间差的计算。该此前刚决定的第2时间差是基于根据第2波纹管14的紧接着此前的1次往返动作计算出的第2伸长时间(t10-t9)以及第2收缩时间(t15-t11)而决定的。
在第2波纹管14开始进行收缩动作之后,在第1波纹管13变为最大收缩状态的时刻(t18),如果接近传感器29A从断开切换为接通,则驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4a消磁、且对螺线管4b进行励磁。由此,在第2波纹管14进行收缩动作的期间,第1波纹管13从最大收缩状态伸长至最大伸长状态。
此时,在第1波纹管13变为最大伸长状态的时刻(t19),接近传感器29B从断开切换为接通,驱动控制部6e使第1波纹管13保持最大伸长状态不变。
然后,如果经过了上述的此前刚决定的第2时间差(t20-t17),则驱动控制部6e使第1切换阀4的螺线管4b消磁、且对螺线管4a进行励磁。由此,在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前,第1波纹管13从最大伸长状态开始进行收缩动作。
此后,如上所述,驱动控制部6e基于此前刚决定的第1以及第2时间差而对波纹管泵1进行如下驱动控制,即,在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前使第1波纹管13从最大伸长状态收缩,并且在第1波纹管13即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管14从最大伸长状态收缩。
因此,即使第1以及第2收缩时间(排出时间)、第1以及第2伸长时间(吸入时间)因转送流体的排出负荷等而发生变动,也能够追随该变动而在最佳的定时对波纹管泵1进行驱动控制。
此外,在本实施方式中,利用此前刚决定的第1以及第2时间差,但在上述排出时间、吸入时间无变动的情况下,也可以在刚开始运转之后利用最初决定的第1以及第2时间差而对波纹管泵1进行驱动控制。在该情况下,可以利用计时器等每隔规定时间对第1以及第2波纹管13、14的伸长动作和收缩动作进行切换而不使用接近传感器29A、29B、31A、31B。
在使波纹管泵1的驱动停止时,首先由作业者对停止开关10进行接通操作。收到该操作信号的驱动控制部6e使第1波纹管13以及第2波纹管14向待机状态移动。此时,在第1波纹管13以及第2波纹管14的任一方进行伸长动作的情况下,驱动控制部6e使该伸长动作停止并立即开始进行收缩动作。而且,如果第1波纹管13以及第2波纹管14变为待机状态,则由作业者对电源开关8进行断开操作。
此外,本实施方式的控制部6在一方的波纹管13(14)即将变为最大收缩状态之前使另一方的波纹管14(13)从最大伸长状态收缩,但也可以进行如下控制,即,在一方的波纹管13(14)变为最大收缩状态时,使另一方的波纹管14(13)从最大伸长状态收缩。但是,根据减弱波纹管泵1的排出侧的脉动的观点,优选如本实施方式这样进行控制。
<电动气压调节器的结构>
在图1以及图2中,第1电动气压调节器51配置于机械式调节器3与第1切换阀4之间。另外,第2电动气压调节器52配置于机械式调节器3与第2切换阀5之间。各电动气压调节器51、52具有如下功能,即,从外部基于预先设定的设定压力而对从输出端口(省略图示)输出的空气压力进行无级调整。
本实施方式的第1电动气压调节器51在第1波纹管13的收缩时将供给至第1气缸部27的排出侧空气室21的加压空气的空气压力调整为与第1波纹管13的收缩特性相对应地升高。
另外,第2电动气压调节器52在第2波纹管14的收缩动作时将供给至第2气缸部28的排出侧空气室21的加压空气的空气压力调整为与第2波纹管14的收缩特性相对应地升高。
<电动气压调节器的控制>
图9是表示第1以及第2电动气压调节器51、52的空气压力的调整的一个例子的曲线图。在图9中,在第1波纹管13伸长的伸长时间T1的期间(伸长动作时),第1电动气压调节器51将加压空气的空气压力始终调整为恒定的空气压力c。该空气压力c由控制部6进行指示。而且,在第1波纹管13收缩的收缩时间T2的期间(收缩动作时),第1电动气压调节器51根据来自控制部6的指示而对该空气压力进行调整,以使得空气压力变为控制部6每隔单位时间(例如10ms)利用下述式(5)而计算出的加压空气的空气压力。
P=aX+b···(5)
其中,P为从输出端口输出的加压空气的空气压力,a为压力增加系数,X为第1波纹管13的伸缩位置,b为初始空气压力。在本实施方式中,压力增加系数a表示第1波纹管13的收缩特性,上述初始空气压力b设定为比上述空气压力c大的值。另外,对于上述伸缩位置X,例如,如图3所示,将第1波纹管13的最大伸长状态设为X0(=0mm),如图4所示,将第1波纹管13的最大收缩状态设为Xmax,并设定为相对于X0的位移。
同样地,在第2波纹管14伸长的伸长时间T3的期间(伸长动作时),第2电动气压调节器52将加压空气的空气压力始终调整为恒定的空气压力c。该空气压力c由控制部6进行指示。而且,在第2波纹管14收缩的收缩时间T4的期间(收缩动作时),第2电动气压调节器52根据来自控制部6的指示而对该空气压力进行调整,以使该空气压力变为控制部6每隔单位时间(例如10ms)利用上述式(5)而计算出的加压空气的空气压力。其中,在该情况下,X为第2波纹管14的伸缩位置,压力增加系数a表示第2波纹管14的收缩特性。
如上,通过将上述式(5)中的X设为波纹管13(14)的伸缩位置,即使在例如排出流体阻力增加而使得排出时间增加的情况下,也能够使用后述的第2实施方式中的查询表的压力增加系数a的数值作为固定值。
另外,对于波纹管13(14)的当前的伸缩位置,例如能够基于预先通过对位置的测量所获得的波纹管13(14)从最大伸长状态至最大收缩状态所需的时间差而计算出。当然,还能够利用位移传感器等对波纹管13(14)的当前的伸缩位置进行检测。
此外,在本实施方式中,在控制部6中对两个电动气压调节器51、52调整的空气压力进行计算时所使用的压力增加系数a以及初始空气压力b、c均设定为相同的值,但也可以根据各电动气压调节器而设定为不同的值。
图10是表示从波纹管泵1排出的转送流体的排出压力的曲线图。如图10所示,第1以及第2电动气压调节器51、52以上述方式对加压空气的空气压力进行调整,从而在各波纹管13、14单独地收缩的期间(图中由虚线包围的部分),能够减少从波纹管泵1排出的转送流体的排出压力下降的情况。
并且,如上所述,驱动控制部6e基于第1以及第2时间差而对波纹管泵1进行驱动控制,从而在一方的波纹管从收缩(排出)向伸长(吸入)的切换定时(图中由实线包围的部分),另一方的波纹管已经收缩而将转送流体排出,因此能够减少排出压力在所述切换定时大幅下降的情况。
因此,通过将对第1以及第2电动气压调节器51、52的控制、对驱动控制部6e的控制组合而能够有效地减弱波纹管泵1的排出侧的脉动。
以上,根据本实施方式的波纹管泵装置BP,在波纹管13(14)的收缩动作时,利用电动气压调节器51(52)使供给至排出侧空气室21的加压空气的空气压力与波纹管13(14)的收缩特性相对应地升高,因此能够随着波纹管13(14)的收缩而使排出侧空气室21中的加压空气的空气压力升高。由此,能够在波纹管13(14)收缩的期间内减少转送流体的排出压力下降的情况。
另外,电动气压调节器51(52)每隔单位时间而利用上述式(5)对空气压力进行调整,因此能够在波纹管13(14)收缩的期间有效地减少转送流体的排出压力下降的情况。
另外,使第1波纹管13以及第2波纹管14相互独立地自由伸缩,在控制部6中,以下述方式进行驱动控制,即,在第1波纹管13即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管14从最大伸长状态收缩,并且在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前使第1波纹管13从最大伸长状态收缩,因此实现了下面的作用效果。即,在一方的波纹管从收缩(排出)向伸长(吸入)的切换定时,另一方的波纹管已经收缩而将转送流体排出,因此,在所述切换定时能够减少排出压力大幅下降的情况。其结果,能够减弱波纹管泵1的排出侧的脉动。
另外,本实施方式的波纹管泵装置BP与在波纹管泵的排出侧安装有储压器的结构相比,除了波纹管泵以外无需确保设置其他部件(储压器)的空间,因此能够抑制設置空间大幅增加。并且,本实施方式的波纹管泵装置BP与当前的利用连结杆将一对波纹管连结的波纹管泵相同地,利用一对波纹管13、14将转送流体排出,因此还不会减少流体的排出量。
另外,控制部6能够以如下方式进行驱动控制,即,利用基于第1波纹管13的第1伸长时间和第1收缩时间而决定的第1时间差,在第1波纹管13即将变为最大收缩状态之前使最大伸长状态的第2波纹管14收缩,并且利用基于第2波纹管14的第2伸长时间和第2收缩时间而决定的第2时间差在第2波纹管14即将变为最大收缩状态之前使最大伸长状态的第1波纹管13收缩。由此,能够在第1波纹管即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管可靠地收缩,并且能够在第2波纹管即将变为最大收缩状态之前使第1波纹管可靠地收缩。
另外,控制部6在波纹管泵1刚开始运转之后预先对第1以及第2波纹管13、14的伸长时间以及收缩时间进行计算之后再进行驱动控制,因此即使在运转开始之前这些伸长时间以及收缩时间不明的情况下,也能够在第1波纹管13(第2波纹管14)即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管14(第1波纹管13)可靠地收缩。
另外,控制部6基于此前刚决定的第1以及第2时间差而进行驱动控制,因此即使第1波纹管13的第1伸长时间以及第1收缩时间(第2波纹管14的第2伸长时间以及第2收缩时间)发生变动,也能够追随其变动而在第1波纹管13(第2波纹管14)即将变为最大收缩状态之前使第2波纹管14(第1波纹管13)可靠地收缩。
<变形例>
图11是表示上述实施方式的波纹管泵装置的变形例的概略结构图。本变形例的波纹管泵装置BP省略了图示,但与现有技术相同,利用连结杆将左右一对波纹管连结为一体,在各气缸部27、28仅形成有排出侧空气室21和进气排气端口22。
由此,如果将加压空气供给至一方的排出侧空气室21,则波纹管收缩而将转送流体排出,另一方的波纹管与其同时强制地伸长而从吸入通路将转送流体吸入。另外,如果将加压空气供给至另一方的排出侧空气室21,则所述另一方的波纹管收缩而将转送流体排出,所述一方的波纹管与其同时强制地伸长而将转送流体吸入。
各进气排气端口22经由单体的切换阀54、单体的电动气压调节器53以及机械式调节器3而与空气供给装置2连接。
切换阀54通过对未图示的一对螺线管进行励磁或消磁而以如下方式对加压空气的供给排放进行切换,即,将加压空气供给至两个气缸部27、28的排出侧空气室21中的一方,从另一方将加压空气排出。
电动气压调节器53在各波纹管的收缩动作时以使得供给至相对应的排出侧空气室21的加压空气的空气压力与收缩的波纹管的收缩特性相对应地升高的方式对该空气压力进行调整。关于其详情,与上述实施方式相同,因此将其说明省略。
[第2实施方式]
<系统的整体结构>
图12是表示具有本发明的第2实施方式所涉及的波纹管泵装置的流体输送供给系统的结构的示意图。流体输送供给系统例如在半导体制造装置中以恒定量对药液、溶剂等转送流体进行输送供给。该流体输送供给系统具有:容器70,其对转送流体进行贮存;循环路71,其将贮存于容器70的转送流体向外部输送供给并使其返回至容器70;多条供给路72,它们从上述循环路71的中途部分支而将转送流体供给至未图示的晶片;以及波纹管泵装置BP,其从容器70对转送流体进行输送供给。
在循环路71,在波纹管泵装置BP的下游侧设置有过滤器73。另外,在循环路71,在比相对于供给路72的分支点靠下游侧的位置设置有用于对循环路71进行开闭的开闭阀74。
在供给路72设置有将转送流体喷出的多个喷嘴75。
流体输送供给系统还具有:温度传感器76,其对容器70内的转送流体的温度进行检测;以及多个(图示例子中为2个)加热器77,它们配置于循环路71的中途部。
加热器77基于由温度传感器76检测出的转送流体的温度而对循环路71内的转送流体进行加热。由此,能够将从循环路71经由供给路72而从喷嘴75喷出的转送流体的温度维持为适当的温度。
此外,温度传感器76设置于容器70,但也可以将其设置于循环路71的中途部、供给路72的中途部。
<电动气压调节器的控制>
图13是第2实施方式的波纹管泵装置BP的概略结构图。
在图13中,本实施方式的控制部6基于温度检测部7检测出的转送流体的温度而对各电动气压调节器51、52进行控制。在本实施方式中,用于对上述循环路71内的转送流体进行温度调整的温度传感器76(参照图12)被用作温度检测部7。因此,本实施方式的控制部6基于温度传感器76的检测值而对各电动气压调节器51、52进行控制。
此外,在本实施方式中,作为用于对电动气压调节器51、52进行控制的温度检测部7,利用用于对循环路71内的转送流体进行温度调整的温度传感器76,但也可以将对转送流体的温度进行检测的专用的温度传感器设置于波纹管泵1。
本实施方式的控制部6以如下方式对各电动气压调节器51、52进行控制,即,温度传感器76的检测值越低,使得加压空气的空气压力升高时的压力增加系数a越大。具体而言,控制部6具有与多个温度区域分别相对应地设定有压力增加系数a的查询表,基于该查询表而对各电动气压调节器51、52指示该各电动气压调节器51、52进行调整的空气压力。
图14是控制部6所具有的查询表6f的一个例子。本实施方式的查询表6f示出了与低温区域(10~20℃)、中温区域(20~60℃)、以及高温区域(60~80℃)这3种温度区域分别相对应的压力增加系数a1、a2以及a3。压力增加系数a1~a3均是通过实验而决定的系数,设定为满足a1>a2>a3的关系。
此外,本实施方式的控制部6利用查询表方式对各电动气压调节器51、52进行控制,但也可以根据温度传感器76的检测值等并利用运算式对压力增加系数进行计算。另外,温度区域可以设定为大于或等于4种。
图15是表示与多个温度区域分别相对应地由控制部6控制的电动气压调节器51(52)的空气压力的变化的曲线图。如图15所示,与低温区域、中温区域以及高温区域分别相对应的波纹管13(14)的收缩开始时刻的开始空气压力Ps1、Ps2、Ps3设定为相同的值即初始空气压力b。
而且,对于与各温度区域相对应的空气压力,随着波纹管13(14)进行收缩,彼此的压力差根据压力增加系数a1~a3(增加直线的斜率)的不同而增大,温度区域越低,值越高。
此外,与各温度区域相对应的开始空气压力Ps1~Ps3例如可以设定为温度区域越低则设定为越高的值等的互不相同的值。
图16是表示转送流体的温度和波纹管13(14)的容许耐受压力之间的关系的曲线图。波纹管13(14)的“容许耐受压力”是波纹管13(14)的外侧(排出侧空气室21)的压力与波纹管13(14)的内侧的压力的压差,且是波纹管13(14)未变形·破损的最大压差。
如图16所示,可知波纹管13(14)的容许耐受压力随着转送流体的温度的升高而降低。因此,为了对波纹管13(14)进行保护,将开始空气压力Ps1~Ps3(本实施方式中为初始空气压力b)、或者查询表6f(参照图14)中的空气压力的压力增加系数a1~a3设定为使得与各温度区域相对应的空气压力(不包含大气压的计示压力)的最大值不超过波纹管13(14)的容许耐受压力。
即,如图15所示,以如下方式对开始空气压力Ps1~Ps3或者压力增加系数a1~a3进行设定,即,使得作为与低温区域、中温区域以及高温区域分别相对应的空气压力的最大值的、波纹管13(14)的收缩结束时刻的结束空气压力Pe1、Pe2、Pe3,不超过与各温度区域的最高温度相对应的波纹管13(14)的容许耐受压力。
例如,在高温区域(60~80℃)的情况下,将开始空气压力Ps3或者压力增加系数a3设定为使得结束空气压力Pe3不超过与作为高温区域的最高温度的80℃相对应的波纹管13(14)的容许耐受压力(图16中约为0.6MPa)。
控制部6的电动气压调节器51(52)的控制以下面的方式进行。
如果控制部6获得温度传感器76的检测值,则参照查询表6f(参照图14)而选择包含该检测值的温度区域。
例如,在温度传感器76的检测值为15℃的情况下,控制部6参照查询表6f而选择低温区域(10~20℃)作为包含该检测值的温度区域。
然后,控制部6参照查询表6f而决定与所选择的温度区域相对应的压力增加系数a。例如,在选择的温度区域为低温区域的情况下,控制部6参照查询表6f,将与低温区域相对应的压力增加系数a1决定为压力增加系数a。
然后,控制部6利用所决定的压力增加系数a并根据上述式而对空气压力进行计算,对电动气压调节器51(52)指示将空气压力调整为该计算出的空气压力。例如,在所决定的压力增加系数a为低温区域的压力增加系数a1的情况下,控制部6对电动气压调节器51(52)指示调整空气压力,以使空气压力变为与由图15的实线所示的低温区域相对应的压力变化。
<实施例和对比例所涉及的效果的验证>
为了对通过本实施方式的波纹管泵装置BP所获得的效果进行验证,对本发明人所进行的验证试验进行说明。在该验证试验中,关于本实施方式的电动气压调节器的控制所涉及的实施例、和当前的电动气压调节器的控制所涉及的对比例,分别对从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化进行比较评价,由此对效果进行验证。
图17是表示通过对比例1所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
在该对比例1中,是如下曲线图,即,表示在转送流体的温度包含于低温区域的情况下,利用与中温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制时的、从波纹管泵排出的转送流体的排出压力。
在图17所示的对比例1中,如图中的箭头所示,在波纹管收缩的期间,转送流体的排出压力下降。能够想到该排出压力下降的原因在于,尽管因转送流体的温度下降而使得波纹管变硬、难以收缩,但在波纹管的收缩动作时,将比与低温区域相对应的空气压力低的、与中温区域相对应的空气压力的加压空气供给至空气室,作用于波纹管的空气压力变得不足。
图18是表示通过实施例1所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
在该实施例1中,是如下曲线图,即,表示在转送流体的温度包含于低温区域的情况下,利用与低温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制时的、从波纹管泵排出的转送流体的排出压力。
在图18所示的实施例1中,在波纹管收缩的期间,转送流体的排出压力几乎不变化。因此,如果对图17的对比例1和图18的实施例1进行比较,则可知在转送流体的温度包含于低温区域的情况下,与利用中温区域相对应的压力增加系数相比,利用与低温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制更能够抑制从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化。
图19是表示通过对比例2所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
在该对比例2中,是如下曲线图,即,表示在转送流体的温度包含于高温区域的情况下,利用与中温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制时的、从波纹管泵排出的转送流体的排出压力。
在图19所示的对比例2中,如图中的箭头所示,在波纹管收缩的期间,转送流体的排出压力升高。能够想到该排出压力升高的原因在于,尽管因转送流体的温度升高而使得波纹管变软、易于收缩,但在波纹管的收缩动作时,将比与高温区域相对应的空气压力高的、与中温区域相对应的空气压力的加压空气供给至空气室,过度的空气压力作用于波纹管。
图20是表示通过实施例2所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
在该实施例2中,是如下曲线图,即,表示在转送流体的温度包含于高温区域的情况下,利用与高温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制时的、从波纹管泵排出的转送流体的排出压力。
在图20所示的实施例2中,在波纹管收缩的期间,转送流体的排出压力几乎不变化。因此,如果对图19的对比例2和图20的实施例2进行比较,则可知在转送流体的温度包含于高温区域的情况下,与利用中温区域相对应的压力增加系数相比,利用与高温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制更能够抑制从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化。
图21是表示通过实施例3所涉及的电动气压调节器的控制而从波纹管泵排出的转送流体的排出压力的变化的曲线图。
在该实施例3中,是如下曲线图,即,表示在转送流体的温度包含于中温区域的情况下,利用与中温区域相对应的压力增加系数对电动气压调节器进行控制时的、从波纹管泵排出的转送流体的排出压力。
在图21所示的实施例3中,在波纹管收缩的期间,转送流体的排出压力几乎不变化。因此,能够知晓,如图17的对比例1、图19的对比例2那样,与转送液体的温度包含于低温区域或者高温区域的情况相比,在转送液体的温度包含于中温区域的情况下使用与中温区域相对应的压力增加系数更能够抑制从波纹管泵排出的转送液体的排出压力的变化。
以上,根据本实施方式的波纹管泵装置BP,控制部6以如下方式对电动气压调节器51(52)进行控制,即,由温度传感器76检测出的转送流体的温度越低,使得在波纹管13(14)的收缩动作时供给至排出侧空气室21的加压空气的空气压力的压力增加系数a越大。由此,例如即使转送流体的温度下降而使得波纹管13(14)变硬,通过使供给至排出侧空气室21的加压空气的空气压力的压力增加系数增大,也能够利用比转送流体的温度下降之前的空气压力高的空气压力使波纹管13(14)收缩。因此,即使因转送流体的温度变化而使得波纹管13(14)的硬度发生变化,也能够在波纹管13(14)收缩的期间抑制转送流体的排出压力发生变化。
另外,基于温度传感器76的检测值而将加压空气的空气压力中的开始空气压力Ps1~Ps3或者压力增加系数a设定为使得空气压力的最大值不超过波纹管13(14)的容许耐受压力,因此,即使空气压力的压力增加系数a增大,该空气压力的最大值也不会超过波纹管13(14)的容许耐受压力。因此,能够防止因空气压力的升高而使得波纹管13(14)变形、破损。
另外,控制部6具有与多个温度区域分别相对应地设定了压力增加系数a的查询表6f,因此能够基于该查询表6f而容易地对电动气压调节器51(52)进行控制。
此外,在第2实施方式中省略了说明的方面也与第1实施方式相同。
<其他>
本发明并不限定于上述实施方式,在权利要求书所记载的发明的范围内能够适当地进行变更。例如,除了上述实施方式以外,波纹管泵1还能够应用于利用连结杆将左右一对波纹管连结为一体的波纹管泵、构成为将一对波纹管中的一方替换为储压器的波纹管泵、或者仅由一对波纹管中的一方的波纹管构成的单独式的波纹管泵等、其他波纹管泵。
另外,电动气压调节器51~53配置于切换阀4、5、7的上游侧,但也可以配置于切换阀4、5、7的下游侧。但是,在该情况下,对切换阀4、5、7进行切换时所产生的冲击压力作用于电动气压调节器51~53的一次侧,因此从防止电动气压调节器51~53的故障的角度出发,优选将电动气压调节器51~53配置于切换阀4、5、7的上流侧。
另外,上述实施方式中的第1以及第2检测单元29、31由接近传感器构成,但也可以由限位开关等其他检测单元构成。另外,第1以及第2检测单元29、31对第1以及第2波纹管13、14的最大伸长状态和最大伸缩状态进行检测,但也可以对其他伸缩状态进行检测。并且,本实施方式中的第1以及第2驱动装置27、28利用加压空气进行驱动,但也可以利用其他流体、电机等进行驱动。
标号的说明
6 控制部
6f 查询表
7 温度检测部
13 第1波纹管(波纹管)
14 第2波纹管(波纹管)
21 排出侧空气室(空气室)
27 第1气缸部(第1驱动装置)
28 第2气缸部(第2驱动装置)
29 第1检测单元
31 第2检测单元
51 第1电动气压调节器(电动气压调节器)
52 第2电动气压调节器(电动气压调节器)
53 电动气压调节器

Claims (6)

1.一种波纹管泵装置,其通过将加压空气供给至密闭的空气室,从而使配置于所述空气室内的波纹管进行收缩动作,将转送流体排出,并且通过从所述空气室将加压空气排出,从而使所述波纹管进行伸长动作,将转送流体吸入,
所述波纹管泵装置的特征在于,
具有电动气压调节器,该电动气压调节器在所述波纹管的收缩动作时,将供给至所述空气室的加压空气的空气压力调整为,与所述波纹管的收缩特性相对应地升高。
2.根据权利要求1所述的波纹管泵装置,其特征在于,
所述电动气压调节器每隔单位时间而利用下式对所述空气压力进行调整,
P=aX+b
其中,P为所述空气压力,a为压力增加系数,X为所述波纹管的伸缩位置,b为初始空气压力。
3.根据权利要求1或2所述的波纹管泵装置,其特征在于,
所述波纹管由相互独立且自由伸缩的第1波纹管以及第2波纹管构成,
所述波纹管泵装置还具有:
第1驱动装置,其使所述第1波纹管在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作;
第2驱动装置,其使所述第2波纹管在最大伸长状态和最大收缩状态之间连续地进行伸缩动作;
第1检测单元,其对所述第1波纹管的伸缩状态进行检测;
第2检测单元,其对所述第2波纹管的伸缩状态进行检测;以及
控制部,其基于所述第1以及第2检测单元的各检测信号,以下述方式对所述第1以及第2驱动装置进行驱动控制,即,在所述第1波纹管即将变为最大收缩状态之前,使所述第2波纹管从最大伸长状态收缩,并且在所述第2波纹管即将变为最大收缩状态之前,使所述第1波纹管从最大伸长状态收缩。
4.根据权利要求1所述的波纹管泵装置,其特征在于,
还具有:
温度检测部,其对所述转送流体的温度进行检测;以及
控制部,其以如下方式对所述电动气压调节器进行控制,即,所述温度检测部的检测值越低,则使所述空气压力升高时的压力增加系数越大。
5.根据权利要求4所述的波纹管泵装置,其特征在于,
所述控制部基于所述温度检测部的检测值,将所述空气压力的压力增加系数设定为,使得所述空气压力的最大值不超过所述波纹管的容许耐受压力。
6.根据权利要求4或5所述的波纹管泵装置,其特征在于,
所述控制部具有与多个温度区域分别相对应地设定了所述压力增加系数的查询表,基于所述查询表对所述电动气压调节器进行控制。
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