JP2019181360A - ノズル詰まり検査方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な方法でコストが掛からず、容易に正確な検査が可能なノズル詰まり検査方法と装置を提供する。【解決手段】洗浄ノズル２０の詰まりがない状態で、流量の一定時間内での複数回の測定結果の初期積算値を通常状態での閾値とする。ノズル詰まりの測定時に、洗浄液Ｗの流量が一定になった後の流量を一定時間内で複数回測定する測定ステップｓ１と、複数回の測定結果を積算して測定積算値を演算する測定値積算ステップｓ３と、測定値積算ステップｓ３を複数回繰り返して測定積算値の平均値である積算平均値を求める積算平均値算出ステップｓ４を有する。積算平均値をノズル詰まりのない通常状態の閾値と比較して、所定値以上の差がある場合にノズル詰まりと判断するノズル詰まり判定ステップｓ５を備える。【選択図】図４

Description

この発明は、金属製品等の種々のワークを洗浄するためのノズルの詰まりを検出する検査方法とノズル詰まり検査装置に関する。

従来、高圧洗浄液を噴出するノズルにより、各種のワークを自動的に洗浄する洗浄装置が種々用いられている。洗浄液による自動洗浄は、洗浄工程の効率化に貢献するが、ノズル孔が異物により詰まっていると、洗浄効果が得られず、洗浄工程の前にノズル孔の詰まりを検査する工程が必要であった。この検査工程は、一般に目視により異物の有無を検査したり、洗浄液の圧力や流量を計測して詰まりを検査している。

その他、特許文献１に開示されているように、分析装置の洗浄ノズル詰まりを検知する方法として、吸引ノズルと配管の中間に設けられた電極により、その電極との間の静電容量を測定して詰まりを検知する方法があった。この検知方法は、静電容量が所定の閾値を越えたか否かを検知する検知手段を設け、先ず吸引ノズルに詰りがない場合に、所定の閾値を越える静電容量となるまでの時間を測定する。そして、ノズル詰まり判定時に、所定の閾値を越える静電容量となる時間までとの時間を測り、両者の時間差が所定の時間差閾値以上の場合に、吸引ノズルが詰まっていると判定する検査方法である。

また、特許文献２に開示されているように、分析装置の分注ノズルの詰まりを検知する方法として、分注ノズルを接続した配管内における分注ノズルの吸引または噴出時の圧力変化を検出し、検出した圧力変化から圧力変化波形の山の数を演算して、演算した山の数に基づいて、分注ノズル内径汚れや詰まりを検出する検出方法も提案されている。

国際公開ＷＯ２００９／００１３２４号公報 特開２０１０−１４３６４号公報

上記従来の技術のうち目視による検査では、細いノズル孔の場合に見落としが生じる可能性がある上、検査効率も良くないものであった。さらに、見落としや一部のノズル孔の詰まりにより、洗浄結果にバラツキが生じると、製品の品質向上の妨げにもなっていた。そこで、高精度の検査が可能になる特許文献１，２に開示されているような、自動化したノズル詰まり検査方法が求められている。

しかし、特許文献１に開示された検出方法の場合は、測定用に電極を備えるものであり、ノズル孔の数が多い場合には、構造が複雑になり、検査装置のコストも上昇すると言う問題がある。さらに、洗浄液が電極に達する時間を比較するので、微妙な差を捉えにくく、特に細いノズルで高圧の洗浄液を噴射する装置の場合には、ノズルの詰まりを検出することは難しいものである。

特許文献２に開示されたノズル詰まりの検査方法は、ノズルの吸引又は噴出時の圧力の変化を検知しているが、ノズルに繋がる配管内の圧力の変化は微妙であり、特許文献１の場合と同様に、ノズルが細い場合や多数のノズルを備えた装置の場合、ノズルの詰まりを正確に検出することは難しいものであった。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、比較的簡単な方法でコストが掛からず、容易に正確な検査が可能なノズル詰まり検査方法と装置を提供することを目的とする。

この発明は、複数の洗浄ノズルを備えた洗浄装置の前記洗浄ノズルの詰まりを検知するノズル詰まり検査方法であって、前記洗浄ノズルの詰まりがない状態で、前記洗浄ノズルへの洗浄液の流量の、一定時間内での複数回の測定結果の初期積算値を、通常状態での閾値とし、ノズル詰まりの測定時に、洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を前記一定時間内で複数回測定する測定ステップと、前記複数回の測定結果を積算して測定積算値を演算する測定値積算ステップと、前記測定値積算ステップを複数回繰り返して前記測定積算値の平均値である積算平均値を求める積算平均値算出ステップと、前記積算平均値をノズル詰まりのない通常状態の前記閾値と比較して、所定値以上の差がある場合にノズル詰まりと判断するノズル詰まり判定ステップとを備えたノズル詰まり検査方法である。

前記ノズル詰まりの測定は、前記洗浄液の流量が一定になった直後に行い、前記測定ステップを４０回以上の回数で行い、前記測定結果を積算するものである。また、前記ノズル詰まりの測定時に、前記測定値積算ステップを１０回以上の回数で行うと良い。

さらに、通常状態での前記閾値は、前記洗浄ノズルに供給する前記洗浄液の圧力を一定の範囲に維持し、ノズル詰まりがない状態で、前記洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を一定時間内で複数回測定して測定結果の初期積算値を演算し、前記一定時間内での複数回の測定結果の前記初期積算値の演算を複数回繰り返して、ノズル詰まりがない状態での前記初期積算値の初期平均値を求め、この初期平均値をノズル詰まりのない通常状態での閾値とするものである。

またこの発明は、複数の洗浄ノズルを備えた洗浄装置の前記洗浄ノズルの詰まりを検知するノズル詰まり検査装置であって、洗浄液を供給するポンプと、前記ポンプに接続された配管とを有する洗浄液供給部材と、前記配管の途中に設けられ、前記洗浄ノズルに供給する前記洗浄液の圧力を一定の範囲に維持する定圧制御装置と、前記洗浄ノズルに供給される前記洗浄液の流量を検出する流量センサと、前記流量センサの出力を記憶するとともに、記憶した前記流量を積算し、前記積算した値の平均値を算出する演算処理装置とを備え、前記演算処理装置は、前記洗浄ノズルの詰まりがない状態で、前記流量の一定時間内での複数回の測定結果の初期積算値を通常状態での閾値とし、ノズル詰まりの測定時に、前記洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を前記一定時間内で複数回測定し、測定結果の測定積算値を演算して、これを複数回繰り返して前記測定積算値の平均値である積算平均値を求め、前記積算平均値をノズル詰まりのない通常状態の前記閾値と比較して、所定値以上の差がある場合にノズル詰まりと判断するノズル詰まり検査装置である。

この発明のノズル詰まり検査方法と装置によれば、簡単な方法で検査対象の洗浄ノズルの詰まりを正確に検出することができ、洗浄ノズルに多数のノズル孔を備えた洗浄装置でも、一つのノズル孔の詰まりでも正確に検出することができる。これにより、洗浄ノズルによる洗浄工程の自動化をより効率化することができ、洗浄作業効率をさらに高くすることができる。さらに、洗浄ノズルの詰まりのない状態で確実な洗浄が可能となり、洗浄不良をなくすことができ、不良品の発生を防止し、洗浄品の品質を安定させることができる。

この発明の一実施形態のノズル詰まり検査装置の配管図である。 この実施形態のノズル詰まり検査方法により検査される洗浄ノズルを備えた洗浄装置の正面図である。 この実施形態のノズル詰まり検査方法により検査される洗浄ノズルを示す縦断面図（ａ）、上面図（ｂ）である。 この実施形態のノズル詰まり検査方法を示すフローチャートである。

以下、この発明のノズル詰まり検査方法とノズル詰まり検査装置の一実施形態について、図１〜図４を基にして説明する。この実施形態のノズル詰まり検査装置１０は、種々の金属製品である加工品１２の内面１２ａ及び外面１２ｂの塵や汚れを除去する洗浄装置１４の洗浄ノズル２０の詰まりを検査するものである。

ノズル詰まり検査装置１０によりノズル詰まりが検査される洗浄装置１４は、図２に示すように、略矩形の筐体１５内に各装置が配置され、筐体１５のフレーム１６に各装置が取り付けられている。筐体１５内上部の洗浄部１７には、回転軸を中心に複数、例えば３個の洗浄用カバー筒１８が、同心状に水平方向に回動可能に設けられ、洗浄用カバー筒１８内に、ノズル部材２２が収容されている。洗浄用カバー筒１８内では、ノズル部材２２が洗浄用カバー筒１８の中心軸を中心に、回転可能に設けられている。筐体１５の側方には、後述する制御部４６等が設けられ、制御部４６及び図示しない演算処理装置は、後述する演算結果等を表示するモニタ１９に接続されている。また、筐体１５の上部に液晶ディプレイを配置して、演算結果等を表示するようにしても良い。

洗浄装置１８の洗浄部１７には、図２、図３に示すように、加工品１２や洗浄用カバー筒１８内壁に向けてノズル孔２４が多数形成されたノズル部材２２が設けられている。ノズル部材２２は、中空状に形成されて内部空間２３を有し、コ字状に組み立てられ、回転可能に洗浄装置１４の洗浄部１７に取り付けられている。コ字状のノズル部材２２は、図３に示すように、一対の垂直部２２ａ，２２ｂと、１本の水平部２２ｃとを備えている。一方の垂直部２２ａには、図面上で斜め下方に洗浄液Ｗを噴射する複数のノズル孔２４が内外面に形成され、他方の垂直部２２ｂには、水平方向内側に向いて洗浄液Ｗを噴射するノズル孔２４と、斜め下方外方に洗浄液Ｗを噴射するノズル孔２４が設けられている。さらに、水平部２２ｃにも、洗浄液Ｗを真下に噴射するノズル孔２４が形成されている。

ノズル部材２２の水平部２２ｃの中央部には、垂直下方に延びた中心ノズル部２２ｄが設けられ、中心ノズル部２２ｄも、内部空間２３を有し水平方向及び下端部から洗浄液Ｗを噴射するノズル孔２４と、下端部から下方に噴射するノズル孔２４が設けられている。ノズル部材２２の一方の垂直部２２ａの上端部には、側方から斜め下に洗浄液Ｗを噴射する上方ノズル部２５が設けられ、ノズル孔２４が下方を向いて形成されている。ノズル部材２２は、垂直方向に設けられた回転軸２６に回転自在に取り付けられ、図示しない駆動装置により、所定の回転数で回転する。

回転軸２６は、筒状に形成され、洗浄液Ｗの入り口２９が設けられ、図示しない配管が接続されている。回転軸２６の内部空間２７は、水平部２２ｃの内部空間２３に連通し、水平部２２ｃの内部空間２３は、垂直部２２ａ，２２ｂ及び中心ノズル部２２ｄの各内部空間２３に連通し、各々のノズル孔２４に繋がっている。また、中心ノズル部２２ｄと対向するように、洗浄部１７の底面に、底洗浄部２８が設けられ、底洗浄部２８も中空に形成されて内部空間２３を有し、上方に開口したノズル孔２４が形成されている。底洗浄部２８には、中心ノズル部２２ｄに対向した裏面側に、洗浄液Ｗの入り口２９が設けられ、図示しない配管が接続されている。

洗浄装置１４内には、図１の配管図に示すように、洗浄液Ｗを供給するポンプ３０と、ポンプ３０に接続された供給配管３２が設けられている。ポンプ３０と供給配管３２は、洗浄液供給部材を構成している。ポンプ３０は、洗浄液Ｗを溜めた洗浄液タンク３４に、吸引管３５を介して接続されている。供給配管３２は、ポンプ３０から洗浄ノズル２０まで設けられ、途中に洗浄液Ｗをろ過するフィルタ３６が設けられている。

供給配管３２のフィルタ３６の下流側には、定圧制御装置４０が設けられている。定圧制御装置４０は、供給配管３２の流量を検知する流量センサ４２、供給配管３２の洗浄液Ｗの圧力を検知する圧力センサ４４、流量センサ４２とフィルタ３６との間に接続された比例弁４５、及び比例弁４５を制御するＰＬＣ等の制御部４６から成る。比例弁４５は、圧力センサ４４の信号を基に、制御部４６により弁の開度が制御される。制御は、供給配管３２の洗浄液Ｗの圧力を一定の範囲になるように、洗浄液Ｗの圧力高いときは開度を上げて、圧力が下がるように調整される。比例弁４５には、洗浄液タンク３４に洗浄液Ｗを戻す戻し配管４７が接続され、洗浄液Ｗを戻し配管４７に戻すことにより、供給配管３２の圧力を調整する。圧力センサ４４と洗浄ノズル２０との間には、洗浄液バルブ４３設けられ、洗浄部１７への洗浄液Ｗの供給及び停止を切り替え可能に形成されている。

さらに、ポンプ３０に接続された供給配管３２には、リリーフバルブ４８が接続され、リリーフバルブ４８は、洗浄液タンク３４にリリーフ配管４９を介して接続され、待機時のリリーフ動作により、洗浄液Ｗが洗浄液タンク３４に戻される。また、洗浄部１７と洗浄液タンク３４の間には、排出管３８が設けられ、洗浄用カバー筒１８内で使用された洗浄液Ｗは、洗浄液タンク３４に戻されて循環可能に形成されている。

定圧制御装置４０は、流量センサ４２の出力を記憶するとともに、記憶した流量を積算し、積算した値の平均値を算出する図示しない演算処理装置を備えている。演算処理装置は、ノズル詰まりがない状態で、洗浄液Ｗの流量が一定になった後、洗浄液Ｗの流量が一定になった直後、例えばポンプ３０の作動１．５秒後の流量を、一定期間、例えば２秒間で複数回、例えば１／１００秒毎に２００回測定し、測定結果を積算し、さらにこの積算動作を２０回繰り返して積算値の平均を算出するプログラムを有する。

次に、この実施形態の定圧制御装置４０によるノズル詰まり検査方法について説明する。定圧制御装置４０は、ノズル詰まりによる流量低下を検出するために、フィルタ３６の目詰まりによる圧力損失を打ち消すように制御する。洗浄ノズル２０の流量は下記式（１）により算出される。
Q=0.658×√p×n×d²/η² （１）
ここで、流量：Q L/min、圧力：p MPa、穴数：n 個、穴径：d mm、係数：η
式（１）より、洗浄ノズル２０は、ノズル孔径、係数が一定であるので、圧力を一定に制御できれば、流量の低下分が、ノズル孔の詰まりとすることができる。そこで、先ず、ノズル詰まりの判別をするための閾値を求める。閾値は、ノズル詰まりのない状態での供給配管３２の流量の値であり、次のように求める。

洗浄ノズル２０の詰まりがないことを目視等により確認した後、ポンプ３０を作動させ、洗浄ノズル２０に洗浄液Ｗの供給を開始する。供給配管３２の流量は、ポンプ３０の作動後、例えば１．５秒でほぼ一定になる。洗浄液Ｗの流量が一定になった後、定圧制御装置４０は、供給配管３２の流量を流量センサ４２により、例えば２秒間で１／１００秒毎に測定し、測定結果を積算する。ここで積算した値を、初期積算値として記憶し、これを一定サイクル繰り返す。例えば４０秒間で、積算結果の初期積算値を求める演算を、２０回繰り返す。そして、ノズル詰まりがない状態での４０秒間で、２０サイクルの初期積算値の平均値である初期平均値を求める。定圧制御装置４０は、この初期平均値を、ノズル詰まりのない通常状態での閾値として記憶する。なお、ノズル詰まりのない通常状態での閾値は、上記以外に、後のノズル詰まり検査の閾値になる値であれば、１回の演算により求めた閾値でも良い。

次に、加工品１２の洗浄を行う際に、事前にノズル詰まり検査を実行する。ノズル詰まり検査は、図４のフローチャートに示すように、ポンプ３０を作動させて、洗浄液Ｗの供給を開始して、例えば流量が一定になる１．５秒経過したところで、流量センサ４２からの流量データを一定期間毎、例えば１／１００秒毎に測定して取得する（ｓ１）。この流量データの取得を一定期間、例えば２秒間行い、流量データの取得を停止する（ｓ２）。流量データは、ここでは２００個であり多い方が良いが、微妙な流量の変化が顕在化する個数であれば良く、４０個以上あれば良い。この流量データの取得を一定期間行う測定ステップの後、測定結果の全ての値を積算し、これを測定積算値として内部メモリに記憶する（ｓ３）。

さらに、上述の測定積算値を演算する測定値積算ステップを複数回、例えば２０回繰り返して、測定積算値の平均値である積算平均値を求める（ｓ４）。積算値の取得も、多い方が良いが、少なくとも１０個以上であれば良い。そして、積算平均値を求める積算平均値算出ステップの後、その積算平均値を、ノズル詰まりのない通常状態の閾値と比較して、両者の差が所定の異常発報値を越えた場合、ノズル詰まりと判断する。ノズル詰まりと判断されると、洗浄装置１４の演算処理装置は異常を発報する（ｓ５）。異常を発報するノズル詰まり判定ステップでは、モニタ１９に異常を表示しても良く、別の表示装置や音等で発報しても良い。

この実施形態のノズル詰まり検査方法と装置によれば、簡単な方法で検査対象である洗浄装置１４の洗浄ノズル２０のノズル孔２４の詰まりを、正確に検出することができる。特に、多数のノズル孔２４を備えた洗浄ノズル２０において、一つのノズル孔２４の詰まりでも正確に検出することができる。これにより、洗浄ノズル２０による洗浄工程をより正確且つ効率よく行うことができる。また、洗浄装置１４の自動化をより進めることができ、洗浄作業効率をさらに高くすることができる。しかも、洗浄ノズル２０の詰まりのない状態で確実な洗浄が可能となり、洗浄不良をなくすことができ、加工品１２の洗浄不良等の不良の発生を防止し、品質を安定させることができる。

なお、この発明のノズル詰まり検査方法と装置は上記実施形態に限定されるものではなく、流量を積算する期間や回数は適宜設定されるものであり、積算値の平均を取るための積算の繰り返し数も適宜選定可能なものである。

１０ ノズル詰まり検査装置
１２ 加工品
１４ 洗浄装置
１７ 洗浄部
１８ 洗浄用カバー筒
２０ 洗浄ノズル
２２ ノズル部材
２４ ノズル孔
３０ ポンプ
３２ 供給配管
４０ 定圧制御装置
４２ 流量センサ４２
４４ 圧力センサ
４５ 比例弁
４６ 制御部
Ｗ 洗浄液

Claims (5)

1. 複数の洗浄ノズルを備えた洗浄装置の前記洗浄ノズルの詰まりを検知するノズル詰まり検査方法であって、
   前記洗浄ノズルの詰まりがない状態で、前記洗浄ノズルへの洗浄液の流量の、一定時間内での複数回の測定結果の初期積算値を通常状態での閾値とし、
   ノズル詰まりの測定時に、洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を前記一定時間内で複数回測定する測定ステップと、前記複数回の測定結果を積算して測定積算値を演算する測定値積算ステップと、前記測定値積算ステップを複数回繰り返して前記測定積算値の平均値である積算平均値を求める積算平均値算出ステップと、前記積算平均値をノズル詰まりのない通常状態の前記閾値と比較して、所定値以上の差がある場合にノズル詰まりと判断するノズル詰まり判定ステップとを備えたことを特徴とするノズル詰まり検査方法。
2. 前記ノズル詰まりの測定は、前記洗浄液の流量が一定になった直後に行い、前記測定ステップを４０回以上の回数で行い、前記測定結果を積算する請求項１記載のノズル詰まり検査方法。
3. 前記ノズル詰まりの測定時に、前記測定値積算ステップを１０回以上の回数で行う請求項１又は２記載のノズル詰まり検査方法。
4. 通常状態での前記閾値は、前記洗浄ノズルに供給する前記洗浄液の圧力を一定の範囲に維持し、ノズル詰まりがない状態で、前記洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を一定時間内で複数回測定して測定結果の初期積算値を演算し、前記一定時間内での複数回の測定結果の前記初期積算値の演算を複数回繰り返して、ノズル詰まりがない状態での前記初期積算値の初期平均値を求め、この初期平均値をノズル詰まりのない通常状態での閾値とする１、２又は３記載のノズル詰まり検査方法。
5. 複数の洗浄ノズルを備えた洗浄装置の前記洗浄ノズルの詰まりを検知するノズル詰まり検査装置であって、
   洗浄液を供給するポンプと、前記ポンプに接続された配管とを有する洗浄液供給部材と、
   前記配管の途中に設けられ、前記洗浄ノズルに供給する前記洗浄液の圧力を一定の範囲に維持する定圧制御装置と、
   前記洗浄ノズルに供給される前記洗浄液の流量を検出する流量センサと、
   前記流量センサの出力を記憶するとともに、記憶した前記流量を積算し、前記積算した値の平均値を算出する演算処理装置とを備え、
   前記演算処理装置は、
   前記洗浄ノズルの詰まりがない状態で、前記流量の一定時間内での複数回の測定結果の初期積算値を通常状態での閾値とし、
   ノズル詰まりの測定時に、前記洗浄液の流量が一定になった後の前記流量を前記一定時間内で複数回測定し、測定結果の測定積算値を演算して、これを複数回繰り返して前記測定積算値の平均値である積算平均値を求め、前記積算平均値をノズル詰まりのない通常状態の前記閾値と比較して、所定値以上の差がある場合にノズル詰まりと判断することを特徴とするノズル詰まり検査装置。

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