JP2784852B2 - 標準器用気泡管の液注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水準器もしくは角度測定
器などの標準器用に適する気泡管の製造工程で用いる液
注入装置に係り、特に所要の液体を能率的に注入でき、
かつ所定の気泡長を有する気泡管の製造が可能な標準器
用気泡管の液注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一定量の気泡を残して、たとえばアルコ
ールなどの液体を封入（注入）して成る気泡管は、水準
器もしくは角度測定器などにおいて一般的に広く使用さ
れている。ところで、この種の気泡管は一般に次のよう
にして製造されている。すなわち、一端が封止され他端
の開口側の一部を予め縮径したガラス管を先ず用意し、
このガラス管の縮径部まで所要の液体、たとえばアルコ
ールを注入した後、残存（封入）させる気泡長ないし気
泡量を考慮して一部を抜き取ってから、前記ガラス管の
縮径部を溶断・封止することによって、所要の気泡管を
製造している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の気
泡管製造工程におけるアルコールなどの注入・封止には
次のような不都合な問題がある。すなわち、上記の液注
入手段の場合は、ガラス管の縮径部まで所要の液体を注
入した後、残存（封入）させる気泡長ないし気泡量を考
慮して注入した液体の一部を抜き取るという工程を採っ
ている。このため、工程が煩雑化し能率の低下を招来す
るばかりでなく、注入ないし封入する液体量の精度、換
言すると気泡長ないし気泡量を高精度に保持することも
困難で、再現性が劣るという問題がある。

【０００４】前記の問題に対して、市販の定量吐出装置
を用い定量注入する手段も考えられるが、定量吐出装置
が高価であること，アルコールなど低粘度の液体の場合
には吐出量の制御精度が悪いこと，ガラス管長のバラツ
キに影響され注入液体量もバラツキ易い（気泡長のバラ
ツキ大）ことなどの問題が依然としてある。

【０００５】本発明は前記事情に対処してなされたもの
で、操作が容易で能率よく所要の液体を定量注入し得る
標準器用気泡管の液注入装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る標準器用気
泡管の液注入装置は、一端が開口した標準器用気泡管を
その開口部を上端側として保持する位置調整可能な気泡
管保持機構と、前記気泡管保持機構に保持された気泡管
へ先端が挿入され所用の液体を注入する中空ニードルを
備えた液注入手段と、前記液注入手段の中空ニードル先
端部を気泡管に挿入し液注入を行う液注入始動手段と、
前記液注入手段の始動により気泡管に注入される液の液
面を照射する光源と、前記光源の照射による液面の散乱
光によって所定の液面位置を検知する液面検知手段と、
液面検知手段で所定の液面位置を検知したとき中空ニー
ドルによる液注入を停止させる制御手段とを具備して成
ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置にお
いては、位置調整可能な気泡管保持機構によって気泡管
（ガラス管）が所定位置に保持され、この所定位置に保
持・設定された状態で、気泡管に液注入手段を始動させ
液を注入する一方、その注入される液の液面位置を液面
検知手段で検知して注入液量を制御する。つまり、気泡
管（ガラス管）内には、予め選択・設定された位置に対
応した液量の液が常に、かつ自動的に注入されることに
なるため、能率的に所望の気泡長を有する気泡管の製造
が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下添付の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。

【０００９】図１は本発明に係る標準器用気泡管の液注
入装置の構成の概略を示すブロック図であり、１は一端
が開口した標準器用気泡管をその開口部を上端側として
保持する位置調整可能な気泡管保持機構、２は前記気泡
管保持機構１に保持された気泡管へ先端が挿入され所用
の液体を注入する中空ニードルを備えた液注入手段、３
は前記液注入手段２の中空ニードル先端部を気泡管に挿
入し液注入を行う液注入始動手段、４は前記液注入手段
２の始動により気泡管に注入される液の液面を照射する
照射光源、５は前記照射光源４の照射による液面の散乱
光によって所定の液面位置を検知する液面検知手段、６
は前記液面検知手段５が所定の液面位置を検知したとき
中空ニードルによる液注入を停止させる液注入制御手段
である。なお、前記一端が開口した標準器用気泡管は、
一般的に図２に断面的に示すように、一端が封止され他
端の開口側の一部を予め縮径7aしたガラス管７で構成さ
れている。

【００１０】図３は前記の標準器用気泡管の液注入装置
の構成例を断面的に示したもので、前記中空ニードルを
備えた液注入手段２は、上下動可能なエアシリンダ2a，
このエアシリンダ2aの上下動を切り替えるメカニカルバ
ルブ2b，前記エアシリンダ2aに取着されたホルダー2c，
このホルダー2cに取着された注入液収容バルブ2d，およ
びこの注入液収容バルブ2dに液密に連接された中空ニー
ドル2eで構成されており、前記エアシリンダ2aの上下動
に対応して中空ニードル2eが上下動する構成を成してい
る。さらに図４を参照して、前記注入液収容バルブ2dに
液密に連接された中空ニードル2eによる液注入機構を説
明すると、注入液収容バルブ2dには、液供給用のチュー
ブ2fを介して、加圧吐出式の液タンク2gから所要の液が
供給され、一方注入液収容バルブ2dの弁開閉ピストン
（図示せず）のON側，OFF 側に、一対の空気用チューブ
2hを介して電磁弁2iが接続されており、この電磁弁2iに
よって注入液収容バルブ2dの弁が開閉されて、前記中空
ニードル2eから所要の液を吐出する構成となっている。
なお、前記加圧吐出式液タンク2gには、空気用チューブ
2h′を介して、レギュレータにより適宜減圧・整圧され
て加圧吐出式液タンク2g内を加圧し得るとともに、前記
空気用チューブ2h′は分岐されて電磁弁2iに高圧エアー
を供給し得るように構成されている。

【００１１】さらに、図３において、3aは液注入始動手
段３のスタートボタンであり、前記注入液収容バルブ2d
の弁が開閉に関与する電磁弁2i、および液注入制御手段
６にリード線で電気的に接続されている。一方、前記液
面検知手段５は、所定液面での光散乱を像として捕らえ
るレンズ5a、およびレンズ5aで捕らえた像を検出する光
センサ（図示せず）を具備している。また、前記液面検
知手段５が所定の液面位置を検知したとき中空ニードル
2eによる液注入を停止させる液注入制御手段６は、電源
スイッチ6a，LED 6b，手動停止用ストップボタン6cなど
を具備するとともに、前記の液面検知手段５および注入
液収容バルブ2dの弁が開閉に関与する電磁弁2iと電気的
に接続されている。

【００１２】図５は気泡管７を保持する気泡管保持機構
１について、構成の概略を側面的に示したもので、気泡
管７を保持・固定するたとえば板バネから成る気泡管保
持部1bと、この気泡管保持部1bの受け部材1c、この受け
部材1cを固定支持する上下動可能なプレート1d、および
上下動可能なプレート1dを装着する架台1eから成り、前
記上下動可能なプレート1dは、上下動ボルト1fによっ
て、気泡管保持機構１に保持された気泡管７の位置を適
宜調整し得る構成を成している。なお、位置を適宜調整
した段階で上下動可能なプレート1dは、図示されていな
い固定ボルトで固定される。なお、図６は前記構成にお
ける電気回路の概要を示す回路図である。次に上記構成
の気泡管の液注入装置の動作ないし使用例を説明する。

【００１３】先ず、液注入制御手段６の電源スイッチ6a
をONすると照射光源４が点灯するとともに、液注入制御
手段６が動作待ちになる。その後、空気用チューブ2h′
を介して加圧吐出式液タンク2gに、高圧エアーを供給す
る。この供給された高圧エアーは、レギュレータにより
適宜減圧・整圧されて加圧吐出式液タンク2g内を加圧し
て、この空気圧によって液供給用チューブ2fを介して注
入液収容バルブ2dに所要の液が供給される。このとき、
電磁弁2i側に供給された高圧エアーは、電磁弁2iにより
注入液収容バルブ2dの液吐出弁開閉ピストンのOFF 側に
供給され、注入液収容バルブ2dの液吐出弁の閉動作を維
持させる。

【００１４】一方、位置調整可能な気泡管保持機構１の
気泡管保持部1bに、気泡管（ガラス管）７を開口端側を
上向きにして装着し、液注入手段２のメカニカルバルブ
2bを操作して、エアシリンダー2aを降下（下動）させ、
中空ニードル2eの先端部を気泡管（ガラス管）７に挿入
する。このとき、気泡管の位置は上下動ボルト1fの動作
による上下動可能なプレート1dの駆動で行い、中空ニー
ドル2eの先端部の位置は、気泡管（ガラス管）７に注入
する液の所定液面より高い位置に選択される。この状態
で液注入の始動手段３のスタートボタン3aを押すと、液
注入手段２の電磁弁2iが動作し、液注入バルブ2dの液吐
出弁開閉ピストンを働らかせて（弁を開く）、加圧吐出
式液タンク2gから供給される液が中空ニードル2eを介し
て気泡管７に注入される。このとき、気泡管７に注入さ
れる液の泡立ちを防止するため、中空ニードル2e先端部
(2〜3mm)を30〜45度程度折り曲げて、注入液が気泡管７
の内壁面を伝わって注入されるようにすることが好まし
く、また注入液の注入速度は液注入バルブ2d内への加圧
エアーの圧により調節される。

【００１５】前記の中空ニードル2eを介した気泡管７内
への液注入に伴い（注入時間の経過）、気泡管７内にお
ける液面は、照射光源４から照射される光の散乱状態を
生じながら上昇する。そして、液面検出手段５の設置位
置によって決まる所定の高さ（位置）に前記液面が達す
ると、液面検出手段５が内蔵する光センサ（図示せず）
がレンズ5aを介して、前記液面の光散乱を検出し、液注
入制御手段６に検出信号を送る。このとき液注入制御手
段６においては、受けた検出信号に基いて内蔵している
LED 6bを点灯し、気泡管７内の液面が所定位置にあるこ
とを報知すると同時に、液注入手段２の電磁弁2iを動作
させて、液注入バルブ2dの液吐出弁開閉ピストンを働ら
かせて（弁を閉める）、気泡管７への液の注入を停止さ
せる。この一連の操作ないし動作で、気泡管７に対する
液の注入作業の１サイクルは終了する。勿論、液注入制
御手段６の停止用ストップボタン6cの駆動によっても、
前記液注入動作は停止される。

【００１６】前記気泡管７に対する液の注入操作におけ
る液面の検出について、図７および図８を参照してさら
に詳述する。先ず、図７に示すように照射光源４から光
が照射されると、空気と注入された液との屈折率の相違
から、皿状を成している液面で光の散乱が起こる。この
散乱した光はレンズ5aによってスリット板5bに結像さ
れ、このスリット板5bに近接して配置されている光電変
換器5cにて光の信号が電気信号に変換される。この際、
液の注入に伴い光散乱像はスリット板5b上を移動し、光
散乱像はスリット板5b上にある場合とスリット上にある
場合とでは、光電変換器5cに送られる光の信号が変化す
るため、図８に示すごとく変換された電気信号が変化す
る。そして、これらのにて信号の中間値を境界としてコ
ンパレータ5dにて電気信号を２値化して、この２値化し
た電気信号を制御出力回路5eを通して液注入制御手段６
に入力可能に規格化し、検出信号として出力する。

【００１７】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置
は、前記構成例に限定されるものでなく、たとえば液注
入手段２のエアシリンダ2aの駆動は電磁弁で行う構成、
あるいはエアシリンダ2aの最下降位置で動作するように
リミットセンサを設置した構成としてもよい。このリミ
ットセンサを設置した構成とした場合は、気泡管保持機
構１への気泡管７の装着と液注入始動手段３のスタート
ボタン3aの操作のみで前記一連の液注入を自動的におこ
ない得る。なお、前記上下動への駆動機構は、エアシリ
ンダー2aの代わりにオイルシリンダーやオートスイッチ
付きエアシリンダなどであっても勿論差支えない。

【００１８】また、上記構成における加圧吐出式液タン
ク2gの代わりに、ロータリーポンプを用いてもよく、注
入液収容タンク2dの開閉弁は、ピストンバルブの代わり
に２ポート電磁弁であってもよい。さらに、気泡管保持
機構１の気泡管保持部1bの位置調整手段1aの構成も、上
下動可能なプレート1dを１本の上下動ボルト型支柱，あ
るいは複数本の支柱にそれぞれスプロケットなど固着さ
せチェーンを介してそれらの支柱を回転させてプレート
を上下動可能にした構成であってもよい。さらにまた、
光散乱像からの検出信号は、たとえば画像処理ないしイ
メージセンサなどを用いて行ってもよい。

【００１９】

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る標準
器用気泡管の液注入装置によれば、注入される気泡管内
の液面を高精度に検出し得る。つまり、液面検出手段を
併有・具備しているため、注入のみの単一操作で能率よ
く液の注入が可能であるばかりでなく、液を注入する気
泡管の内径（内容積）などのバラツキに影響されず高精
度な液面レベルでの液注入を成し得る。しかも、操作は
前記したように簡単で、また異なる仕様（液の注入量な
ど）の場合でも、液を注入する気泡管の位置を用意に調
整・制御が可能であり、かつ液注入の自動化が可能なこ
とと相俟って実用上多くの利点をもたらすものといえ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置の要
部構成例を示すブロック図。

【図２】液を注入する気泡管の構造例を示す断面図。

【図３】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置の要
部構成例を示す断面図。

【図４】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置にお
ける液注入手段の構成例を示すブロック図。

【図５】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置にお
ける気泡管保持機構の概略構成例を示す側面図。

【図６】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置の電
気的な回路例を示す回路図。

【図７】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置にお
ける液面検出手段の構成例を示すブロック図。

【図８】本発明に係る標準器用気泡管の液注入装置にお
ける液面検出手段による検出例を示す曲線図。

【符号の説明】

１…位置調整可能な気泡管保持機構 1a…位置調整手
段 1b…気泡管保持部 1c…気泡管保持部受け部材
1d…上下動可能なプレート 1e…架台 1f…上下動ボルト ２…液注入手段 2a…エアシリ
ンダ 2b…メカニカルバルブ 2c…ホルダー 2d
…注入液収容バルブ 2e…中空ニードル 2f…液供給用チューブ 2g…加圧吐出式液タンク
2h，2h′…空気用チューブ 2i…電磁弁 ３…液注
入始動手段 3a…スタートボタン ４…照射光源
５…液面検出手段 5a…レンズ 5b…スリット板
5c…光電変換器 5d…コンパレータ 5e…制御
出力回路 ６…液注入制御手段 6a…電源スイッチ
6b…LED 6c…手動停止用ストップボタン ７
…液を注入する気泡管 7a…縮径部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が開口した標準器用気泡管をその開
   口部を上端側として保持する位置調整可能な気泡管保持
   機構と、前記気泡管保持機構に保持された気泡管へ先端
   が挿入され所用の液体を注入する中空ニードルを備えた
   液注入手段と、前記液注入手段の中空ニードル先端部を
   気泡管に挿入し液注入を行う液注入始動手段と、前記液
   注入手段の始動により気泡管に注入される液の液面を照
   射する照射光源と、前記照射光源の照射による液面の散
   乱光によって所定の液面位置を検知する液面検知手段
   と、液面検知手段が所定の液面位置を検知したとき中空
   ニードルによる液注入を停止させる液注入制御手段とを
   具備して成ることを特徴とする標準器用気泡管の液注入
   装置。