JP3483329B2 - 作動検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はポンプ、バルブなどのよ
うに往復動する作動部材の作動状態を検出する作動検出
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】液体を供給吐出するためのポンプにはダ
イヤフラムを用いたものがあり、このタイプのポンプで
はダイヤフラムを駆動ロッドに連結し、この駆動ロッド
を空気圧シリンダなどにより直線方向に往復動させるよ
うにしてポンプ駆動を行うようにしている。また、液体
の流路を開閉したり開度を変化させるために使用される
バルブにも同様にダイヤフラムを用いたものがあり、こ
のバルブにあっても駆動ロッドをダイヤフラムに連結し
てダイヤフラムを駆動するようにしている。 【０００３】ポンプ機能を得る場合であっても、バルブ
機能を得る場合であっても、駆動ロッドが往復動端の位
置まで移動したか否かをセンサにより検出するようにし
ており、センサが駆動ロッドの往復動端を検出したとき
には、センサから制御回路に検出信号が送られ、次の作
動が開始されるようにしている。 【０００４】駆動ロッドが往復動端の位置まで作動した
か否かを検出するために、従来では磁気センサが多用さ
れている。この磁気センサは駆動ロッドに取り付けられ
た永久磁石の磁気を検出するために、駆動ロッドの前進
端と後退端とに対応させてポンプやバルブのハウジング
に取り付けられている。 【０００５】磁気センサは駆動ロッドが所定の作動スト
ロークを有していない場合には、駆動ロッドが前進端位
置から後退端位置となるまでに常に永久磁石の磁力を検
出してしまうことになるので、たとえば、駆動ロッドは
５ｍｍ程度以上の作動ストロークを有しているものでな
ければ、磁気センサを用いて駆動ロッドの作動状態を検
出することができない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今日で
はポンプおよびバルブの分野においては、往復動する駆
動ロッドが５ｍｍ程度以下のストロークしか有していな
い場合がある。たとえば、ストロークを２ｍｍ程度の微
小ストロークで作動させてダイヤフラムを駆動するタイ
プのポンプやバルブが開発されている。 【０００７】このようなタイプのものに使用される駆動
ロッドの往復動端位置を磁気センサで検出することは、
前述のように不可能である。そのため、駆動ロッドをハ
ウジングの外部にまで突出させて、この移動端位置をマ
イクロスイッチなどにより検出するようにする試みがな
されているが、駆動ロッドにストローク調整機構が設け
られると、この機構部分とマイクロスイッチとの干渉が
発生してしまうだけでなく、構造が複雑になるという問
題点がある。 【０００８】本発明の目的は、駆動ロッドの往復動スト
ロークが短い場合にあっても、その作動状態を確実に検
出し得る作動検出装置を提供することにある。 【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。 【００１１】 すなわち、本発明の作動検出装置は、液
体が供給される流入ポート、液体が流出する流出ポート
および前記流入ポートと前記流出ポートとを連結させる
連通室が形成された連結部と、両側に空気圧室を形成す
るピストンが軸方向に往復動自在に装着され、前記連結
部にセンサ部を介して取り付けられ、前記連結部と前記
センサ部とによりハウジングを形成するシリンダ部と、
前記連結部と前記センサ部との間に設けられ前記連通室
を形成するダイヤフラムと、前記ピストンに結合され、
前記センサ部を貫通して前記ダイヤフラムに連結されて
前記ダイヤフラムを往復動する駆動ロッドと、前記セン
サ部に相互に対向して配置された発光部と受光部とを有
する光センサと、前記駆動ロッドに設けられ、前記発光
部から前記受光部に至る光路を遮断するピンとを有し、
前記ピンが前記光路を遮ることにより前記ダイヤフラム
の作動を検出することを特徴とする。 【００１２】この作動検出装置は、流入ポートから連通
室に向かう流体の流れを許容して逆方向の流れを阻止す
る第１逆止弁と連通室から流出ポートに向かう流れを許
容して逆方向の流れを阻止する第２逆止弁とを設けるこ
とにより、ポンプが形成される。また、連通室を介して
流入ポートから流出ポートに向かう流体の流れの開度を
変化させるバルブが形成される。さらに、液体を液体吐
出部材に供給する液体路に設けて液体吐出部材からの液
体の吐出を停止する際に連通室を膨張させて液れを防止
するためのサックバックバルブが形成される。 【００１３】 【作用】ピストンの両側に形成された空気圧室に圧縮空
気を供給することによって駆動ロッドが移動してダイヤ
フラムが往復動し、駆動ロッドの移動は光センサにより
検出される。駆動ロッドの移動を検出するために光セン
サを用いたことから、駆動ロッドの往復動ストロークが
数ｍｍ程度の微小ストロークであっても、確実に駆動ロ
ッドの作動状態を検出することができる。光センサはセ
ンサ部内に配置されており、外部から遮蔽されているの
で、光センサにゴミなどが付着することを防止すること
ができる。また、万一ダイヤフラムが破損して連通室内
における液体がセンサ部内に流入した場合には、その中
に設けられた光センサの光路が液体により遮断されるこ
とから、光センサにより液体の漏れが検出される。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 【００１５】（実施例１）図１は本発明の一実施例であ
る作動検出装置を適用した液体供給ポンプを示す図であ
り、このポンプのハウジング１は、連結部１ａとこれに
固定されるセンサ部１ｂとこれに固定されるシリンダ部
１ｃとこれに固定されるキャップ部１ｄとを有してい
る。ハウジングの連結部１ａには、入口ブロック２と出
口ブロック３とが設けられており、入口ブロック２には
流入ポート２ａが形成され、出口ブロック３には流出ポ
ート３ａが形成されている。 【００１６】ハウジング１の連結部１ａにはダイヤフラ
ム４が取り付けられており、このダイヤフラム４によっ
てハウジング１内には、流入ポート２ａと流出ポート３
ａとを連通させる連通室５と、これの反対側の駆動側室
６とが区画形成されており、駆動側室６はセンサ部１ｂ
とシリンダ部１ｃとにより形成されている。 【００１７】シリンダ部１ｃ内にはピストン７が軸方向
に往復動自在に装着されており、このピストン７にねじ
結合された駆動ロッド８はダイヤフラム４にそのボス部
４ａの部分で連結されている。なお、符号９はダイヤフ
ラム４の外周部を連結部１ａとの間で締結するためのリ
ングである。 【００１８】ピストン７の背面側にはシリンダ部１ｃと
キャップ部１ｄとにより前進側空気圧室１１が形成さ
れ、ピストン７の前面側には後退側空気圧室１２が形成
されている。キャップ部１ｄに形成された出力ポート１
１ａから圧縮空気を前進側空気圧室１１内に供給するこ
とにより、ピストン７はダイヤフラム４に向けて前進移
動してダイヤフラム４が連通室５を縮小させる方向に移
動する。一方、シリンダ部１ｃに形成された出力ポート
１２ａから圧縮空気を後退側空気圧室１２内に供給する
ことにより、ピストン７はダイヤフラム４から離れるよ
うに後退移動してダイヤフラム４が連通室５を膨張させ
る方向に移動する。一方の出力ポートから空気圧を供給
する際には他方の出力ポートからは空気が排出される。 【００１９】ピストン７の後退端の位置を規制するため
に、キャップ部１ｄには調整ねじ１３がねじ結合されて
おり、この調整ねじ１３を締結するためにこれには締結
ナット１４がねじ結合されている。これにより、調整ね
じ１３を回転させることによってピストン７の後退端の
位置を変化させることができる。 【００２０】図２は図１に示されたセンサ部１ｂを示す
斜視図であり、このセンサ部１ｂにはセンサホルダー１
５が取り付けられており、このセンサホルダー１５には
スリット１６が形成されている。このスリット１６の相
互に対向する側面の一方には発光部１７が設けられ、他
方には受光部１８が設けられている。これらの発光部１
７と受光部１８によって光センサが構成され、それぞれ
は図１に示す電気信号ケーブル１９により図示しない制
御部に接続されている。 【００２１】駆動ロッド８にはピン２１が設けられてお
り、駆動ロッド８の往復動によってピン２１が発光部１
７から受光部１８に至る光路２０を遮断することから駆
動ロッド８の作動が光センサによって検出される。この
ように、ピン２１は発光部１７から受光部１８に至る光
路２０を遮断する遮蔽部となっており、駆動ロッド８の
外方は透過部となっている。図示する発光部１７は発光
ダイオードにより形成され、受光部１８はフォトセンサ
により形成されている。 【００２２】流入ポート２ａ内にはここから連通室５に
至る流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁２２
が設けられ、この逆止弁２２には流入ポート２ａを閉塞
する方向の弾発力がコイルばね２３により付勢されてい
る。また、流出ポート３ａ内には連通室５から流出ポー
ト３ａに至る流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆
止弁２４が設けられ、この逆止弁２４には流出ポートを
閉塞する方向の弾発力がコイルばね２５により付勢され
ている。 【００２３】このように、流入ポート２ａと流出ポート
３ａとにそれぞれ逆向きとして逆止弁を設けることによ
り、ポンプが形成されることになる。 【００２４】作動検出装置を適用した図示するポンプを
用いて流入ポート２ａ側に接続される液体源から流出ポ
ート３ａ側に接続される吐出部材に液体を供給する場合
には後退側空気圧室１２内に出力ポート１２ａから圧縮
空気を供給すると、ピストン７が後退移動してダイヤフ
ラム４は連通室５を膨張させる方向に変位する。これに
より、逆止弁２２はコイルばね２３の弾発力に抗して流
入ポート２ａを開き、２４は流出ポート３ａを閉じた状
態を保持する。 【００２５】一方、前進側空気圧室１１内に出力ポート
１１ａから圧縮空気を供給すると、ピストン７が前進移
動してダイヤフラム４は連通室５を収縮する方向に変位
する。これにより、逆止弁２４がコイルばね２５の弾発
力に抗して流出ポート３ａを逆止弁２２は流入ポート２
ａを閉じた状態を保持する。このようにして、駆動ロッ
ド８を往復動させると、ダイヤフラム４のポンプ作動に
より流出ポート３ａからは液体が吐出される。 【００２６】このポンプ作動において、駆動ロッド８が
前進限位置あるいは後退限位置となった場合には、光セ
ンサを構成する発光部１７から受光部１８に至る光路２
０がピン２１によって遮蔽されることから、所定の位置
に駆動ロッド８とダイヤフラム４が作動していることが
検出される。そして、駆動ロッド８の作動状態を光セン
サを用いて検出するようにしたことから、２ｍｍ程度の
微小な往復動ストロークの駆動ロッドの作動状態を確実
に検出することができる。 【００２７】光センサを構成する発光部１７などは駆動
側室６内に配置されており、外部からは遮蔽されてい
る。したがって、ゴミなどが発光部１７などに付着する
ことが防止されることになり、長期間にわたり所望の感
度を維持することができる。 【００２８】 また、万一、ダイヤフラム４が破損した
場合には、連通室５内の液体が駆動側室６内に流入する
ことから、光センサの光路２０が遮断されることにな
る。このようにして、駆動側室６内への液体の流入を検
出することにより、ダイヤフラム４の破損の検出をも光
センサが兼用することになる。 【００２９】発光部１７と受光部１８とからなる光セン
サは、駆動ロッド８の往復動端に対応させて二対設ける
ようにしても良く、往復動端のうち往動端位置あるいは
復動端の位置のいずれか一方に一対設けるようにしても
良く、さらには往復動の途中に一対ないし複数対設ける
ようにしても良い。複数対の光センサを用いる場合で
も、光センサは相互に接近させて配置することができる
ことから、駆動ロッド８の往復動ストロークが短い場合
でも確実に検出することができる。 【００３０】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はそれぞれ駆動ロ
ッド８の変形例を示す図であり、図３（Ａ）に示すよう
に駆動ロッド８に溝２６を形成することにより、この溝
２６に透過部を形成し、溝２６を有しない部分を遮蔽部
とするようにしている。図３（Ｂ）に示す駆動ロッド８
には小径部２７が形成され、この部分を透過部として他
の部分を遮蔽部としている。また、図３（Ｃ）はさらに
他のタイプの駆動ロッド８を示し、この駆動ロッド８に
は大径のフランジ部２８を設け、このフランジ部２８に
より遮蔽部を形成し、他の部分を透過部としている。こ
のように、遮蔽部と透過部とにより光路開閉部が形成さ
れるが、光路開閉部としては図示する場合に限られず、
駆動ロッド８の往復動によって光路２０を開閉する形状
であれば、どのような形状としても良い。 【００３１】（実施例２）図４は本発明の他の実施例で
ある作動検出装置を適用したバルブを示す図であり、こ
の図において図１に示すポンプと共通する部材には同一
の符号が示されている。この場合の流出ポート３ａは連
通室５の中心部に位置させて開口部３１を有しており、
この開口部３１はダイヤフラム４の中央部分に対応して
いる。一方、流入ポート２ａの連通室５に対する開口部
３２はダイヤフラム４の外周部に対応して形成されてい
る。 【００３２】したがって、駆動ロッド８を往復動させる
ことにより、ダイヤフラム４を流出ポート３ａの開口部
３１に接触させれば、流入ポート２ａから流出ポート３
ａに至る流れを阻止することができ、離反させれば流入
ポート２ａから流出ポート３ａに向けて液体を流すこと
ができ、開閉バルブとなる。また、ダイヤフラム４と開
口部３１との距離、つまり連通室５の開度を調整するこ
とにより、流量を調整する流量調整バルブとすることも
できる。 【００３３】このように、バルブとして本発明を適用し
た場合には、ダイヤフラム４が連通室５を最も縮小させ
た状態として流入ポート２ａを閉じた状態となったと
き、あるいは全開状態となったときが光センサにより検
出される。なお、流入ポート２ａをダイヤフラム４によ
り開閉するようにしても良く、その場合には、図４にお
ける流出ポート３ａの開口部３１の位置に流入ポート２
ａの開口部３２を位置させることになる。 【００３４】 （実施例３） 図５は本発明の作動検出装置をサックバックバルブに適
用した場合を示す図であり、この場合は図１に示すポン
プと基本的構造は同様であり、図１に示す逆止弁２２，
２４とコイルばね２３，２５を除去した構造となってい
る。 【００３５】図５に示すサックバックバルブは、図６に
示すように、薬液などの液体を収容する液タンク３３と
この液体を吐出するノズルなどの吐出部材３４とを結ぶ
液体流路３５に設けられる。この液体流路３５には、液
タンク３３内の液体を吐出部材３４に向けて供給するポ
ンプ３６と、液体流路３５を開閉する開閉バルブ３７
と、図５に示すサックバックバルブ３８とが設けられて
いる。このサックバックバルブ３８は、ポンプ３６の駆
動を停止して、吐出部材３４からの液体の吐出を停止す
るために開閉バルブ３７により液体流路３５内の流れを
停止した際に、連通室５内を膨張させるように作動す
る。 【００３６】これにより、吐出部材３４からの液体の吐
出が停止されるだけでなく、吐出部材３４内に液体が引
き込まれて、吐出部材３４からの液垂れが防止される。
図６に示すポンプ３６としては図１に示すものを使用
し、開閉バルブ３７としては図４に示すものを使用する
ようにしても良い。 【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。 【００３８】たとえば、図示する場合には発光ダイオー
ドにより発光部１７を形成し、フォトセンサにより受光
部１８を形成しているが、光ファイバーケーブルの発光
端部を発光部とし、光ファイバーケーブルの受光端部を
受光部とするようにしても良い。このタイプにあって
は、ポンプやバルブとして防爆性が求められる場合にお
いては電気信号が使用されないので、有用となる。 【００３９】 【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。 【００４０】(1).ダイヤフラムを駆動するための駆動ロ
ッドの往復動を光センサにより検出するようにしたこと
から、駆動ロッドが数ｍｍ程度のストロークしか有しな
い場合であっても、確実に駆動ロッドの作動状態を検出
することができる。 【００４１】(2).光センサは駆動側室に収容されてお
り、外部から遮蔽されているので、ゴミなどが光センサ
に付着するとがなく、長期間にわたり所望の検出精度を
維持することができる。 【００４２】(3).ダイヤフラムが破損したとしても、ダ
イヤフラムによって区画形成された連通室内の液体は駆
動側室内に流入してこれが光センサにより検出されるこ
とから、光センサは液体の漏れ検出としても兼用され
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例である作動検出装置を適用し
たポンプを示す断面図である。 【図２】図１に示したセンサ部を示す斜視図である。 【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ駆動ロッドの変形例
を示す斜視図である。 【図４】本発明の他の実施例である作動検出装置を適用
した開閉バルブを示す断面図である。 【図５】本発明のさらに他の実施例である作動検出装置
を適用したサックバックバルブを示す断面図である。 【図６】図５に示すサックバックバルブを有する液体供
給路を示す回路図である。 【符号の説明】 １ ハウジング ２ 入口ブロック ２ａ 流入ポート ３ 出口ブロック ３ａ 流出ポート ４ ダイヤフラム ５ 連通室 ６ 駆動側室 ７ ピストン ８ 駆動ロッド １１ 前進側空気圧室 １１ａ 出力ポート １２ 後退側空気圧室 １２ａ 出力ポート １３ 調整ねじ １４ 締結ナット １５ センサホルダー １６ スリット １７ 発光部 １８ 受光部 １９ ケーブル ２０ 光路 ２１ ピン ２２ 逆止弁（第１逆止弁） ２３ コイルばね ２４ 逆止弁（第２逆止弁） ２５ コイルばね ２６ 溝 ２７ 小径部 ２８ フランジ部 ３１，３２ 開口部 ３３ 液タンク ３４ 吐出部材 ３５ 流体流路 ３６ ポンプ ３７ 開閉バルブ ３８ サックバックバルブ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−19373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225780（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−77074（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−41278（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−22570（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭36−22656（ＪＰ，Ｙ１) 特表 平５−500414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 37/00 F04B 43/00 - 47/14 F16K 23/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 液体が供給される流入ポート、液体が流
   出する流出ポートおよび前記流入ポートと前記流出ポー
   トとを連結させる連通室が形成された連結部と、両側に空気圧室を形成するピストンが軸方向に往復動自
   在に装着され、前記連結部にセンサ部を介して取り付け
   られ、前記連結部と前記センサ部とによりハウジングを
   形成するシリンダ部と、 前記連結部と前記センサ部との間に設けられ前記連通室
   を形成する ダイヤフラムと、前記ピストンに結合され、前記センサ部を貫通して 前記
   ダイヤフラムに連結されて前記ダイヤフラムを往復動す
   る駆動ロッドと、前記センサ部に 相互に対向して配置された発光部と受光
   部とを有する光センサと、 前記駆動ロッドに設けられ、前記発光部から前記受光部
   に至る光路を遮断するピンとを有し、 前記ピンが前記光路を遮ることにより前記ダイヤフラム
   の作動を検出する ことを特徴とする作動検出装置。