JP7020869B2

JP7020869B2 - 気泡検出装置及び気泡検出方法

Info

Publication number: JP7020869B2
Application number: JP2017217536A
Authority: JP
Inventors: 誠栗林; 康文榊原
Original assignee: マルヤス工業株式会社
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: JP2019090620A

Description

本発明は、ペースト内の気泡を検出する気泡検出装置及び気泡検出方法に関するものである。

従来より、気泡検出装置としては、吐出通路に向かって超音波を発生し、反射した超音波の受信時間の違いによって液状塗布剤の気泡の有無を検出するものが知られている（特許文献１）。

特開昭５８－１９３７５８号公報

しかしながら、このような気泡検出装置では、超音波センサが反射式のものであることから、ペーストに金属を含まない場合は気泡の検出が可能であるものの、ペーストに金属が含まれる場合には、超音波信号の減衰が大きく、気泡の検出が困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記従来の気泡検出装置の問題を解消し、ペーストに金属が含まれる場合においても気泡の検出が可能な気泡検出装置及び気泡検出方法を提供することにある。

本発明のうち、請求項１に記載された発明は、ペーストの流路に設けられ、前記ペースト内の気泡を検出する気泡検出装置であって、
前記ペーストが流動する導通路を有し、
前記導通路には、照射用孔が、前記導通路と直交する方向に穿設され、
送信側超音波センサが、前記照射用孔の一方の開口の外側に、前記照射用孔を通して前記ペーストに超音波を送信可能に配置され、受信側超音波センサが、前記送信側超音波センサから送信された超音波を受信するように、前記照射用孔の他方の開口の外側に、配置され、
さらに、前記送信側超音波センサの超音波照射面と前記導通路との間と、前記受信側超音波センサの超音波受信面と前記導通路との間とには、前記照射用孔を塞ぐ保護盤がそれぞれ設けられることを特徴とするものである。
請求項２に記載された発明は、ペースト内の気泡を検出する気泡検出方法であって、
ペーストの流路に、前記ペーストの流動する導通路を形成し、
前記導通路には、照射用孔が、前記導通路と直交する方向に穿設され、
送信側超音波センサが、前記照射用孔の一方の開口の外側に、前記照射用孔を通して前記ペーストに超音波を送信可能に配置され、受信側超音波センサが、前記送信側超音波センサから送信された超音波を受信するように、前記照射用孔の他方の開口の外側に、配置され、
さらに、前記送信側超音波センサの超音波照射面と前記導通路との間と、前記受信側超音波センサの超音波受信面と前記導通路との間とには、前記照射用孔を塞ぐ保護盤がそれぞれ設けられ、
前記送信側超音波センサが前記ペーストに発信した超音波を、前記受信側超音波センサで受信し、
受信した前記超音波が所定値以下の場合には、前記ペースト内に気泡が含まれると判定することを特徴とすることを特徴とするものである。

請求項１及び２に記載された発明は、金属を含むペーストにおいても気泡の検出が可能である。更に、ペースト内に気泡やエア噛み等が存在すると、供給量が減少して必要な量を塗布することが出来ず、不良品の発生や品質のばらつきを生じるが、気泡を検出することにより、これらの発生を防止することが可能である。
また、気泡の検出精度を高くすることが可能である。
さらに、超音波センサの周りが超音波用ゼリーで隙間無く密閉され、超音波が空気によって散乱されることを防する。また、超音波センサがペーストに直接触れないことから、気泡の安定した検出が可能である。

気泡検出装置が取り付けられたディスペンサを示す説明図である。気泡検出装置の構成を示す説明図である。気泡検出装置の縦中心断面を示す説明図である。超音波の透過を示す説明図である。超音波信号の波形を示す説明図である。

以下、本発明の気泡検出装置の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

＜気泡検出装置の構造＞
図１は、気泡検出装置が取り付けられたディスペンサを示す説明図である。図２は、気泡検出装置の構成を示す説明図である。図３は、気泡検出装置の縦中心断面を示す説明図である。図４は、超音波の透過を示す説明図である。図５は、超音波信号の波形を示す説明図である。

図１に示すディスペンサ１は、バルブコントローラ２によってディスペンサ１内に設けられる開閉弁を制御することで、ペーストタンク３から供給される約２０～３０℃のペーストＰを射出ノズル４から射出して対象物に塗布するものである。このディスペンサ１と射出ノズル４との間のペーストＰの流路３１に、ペーストＰ内の気泡を検出する気泡検出装置１０が設けられている。

図２に示すように、気泡検出装置１０は、ディスペンサ１と射出ノズル４との間に取り付けられる本体部１１と、本体部１１の平面側に取り付けられ、信号を送信する超音波センサ６を固定する固定ブロック１５と、本体部１１の底面側に取り付けられ、信号を受信する超音波センサ８を固定する固定ブロック２１と、ペーストＰの流れを整流するオリフィス５，５とで構成される。

図３に示すように、本体部１１には、ディスペンサ１から射出ノズル４に亘ってペーストＰが流動する導通路１２が形成されている。この導通路１２と直交する方向には、照射用孔１３が穿設されている。導通路１２の射出ノズル４側には、オリフィス５を挿嵌可能とする凹部１４が形成されている。
固定ブロック１５には、超音波センサ６の鍔部分が係止するセンサ孔１６が設けられており、その上方には、ストッパ部材１９を挿嵌させるストッパ部材用孔１７が設けられている。この超音波センサ６が、本発明の送信側超音波センサである。
センサ孔１６の下側には、超音波センサ８のセンサ部分の外周との間に生じる隙間に主に水を成分とする超音波用ゼリー２９を充填するゼリー充填孔２７が設けられている。ゼリー充填孔２７の周縁には、ゼリー充填孔２７より孔径が大きく、塩化ビニール製で板厚約０．５ｍｍの円盤状の保護盤２０が嵌合する段部１８が設けられている。これらにより、超音波センサ６の周りが超音波用ゼリー２９で隙間無く密閉され、超音波が空気によって散乱することを防する。

一方、導通路１２を中心にして固定ブロック１５と対称に配置される固定ブロック２１も同様に、超音波センサ８の鍔部分が係止するセンサ孔２２が設けられており、その下側には、ストッパ部材２５を挿嵌させるストッパ部材用孔２３が設けられている。この超音波センサ８が、本発明の受信側超音波センサである。
センサ孔２２の上方には、超音波センサ８のセンサ部分外周との間に生じる隙間に超音波用ゼリー２９を充填するゼリー充填孔２８が設けられている。ゼリー充填孔２８の周縁には、ゼリー充填孔２８より孔径が大きく、塩化ビニール製で板厚約５ｍｍの円盤状の保護盤２６が嵌合する段部２４が設けられている。これらにより、超音波センサ８の周りが超音波用ゼリー２９で隙間無く密閉され、超音波が空気によって散乱することを防する。

他にも、導通路１２の後端で、ディスペンサ１にオリフィス５が取り付けられていることから、導通路１２に流入するペーストＰの流れが安定する。一方、導通路１２の射出ノズル４側に凹部１４が設けられており、この中にもオリフィス５が取り付けられることで、射出ノズル４に流入するペーストＰの流れが安定する。

このようにして構成される気泡検出装置１０による気泡４２の検出は、以下のように行われる。
図１に示すディスペンサ１では、ペーストＰがペーストタンク３から供給されると、バルブコントローラ２でディスペンサ１内に設けられる開閉弁の制御を行い、ペーストＰを射出ノズル４から射出して所定量を図示しない対象物に塗布する構造である。図３に示すように、ディスペンサ１と射出ノズル４との間には気泡検出装置１０が設けられており、ペーストＰが導通路１２内を流動する際に、超音波センサ６，８間で超音波の送受信を行う。

具体的には、図４に示すように、信号送信機７から超音波センサ６に信号が送られると、超音波センサ６内の図示しない圧電素子から２～３Ｍｈｚの超音波４３，４３・・を発信する。超音波４３，４３・・が、保護盤２０を透過して照射用孔１３から導通路１２内に発信される。
この時、ペーストＰ内には、パウダー４０，４０・・の他にバインダー４１，４１・・が含まれていることから、超音波４３，４３・・がバインダー４１，４１・・を伝播する。そして、超音波４３，４３・・が、保護盤２６を透過して超音波センサ８に受信されると、超音波センサ８から受信信号が信号受信機９に送られ、データロガー３０に受信信号の電圧が記録されることとなる。

ペーストＰ内に気泡４２が存在する場合は、一部の超音波４３，４３・・は気泡４２によって遮られてバインダー４１，４１・・に伝播できないことから、超音波センサ６に送信した出力信号の電圧に比べ、超音波センサ８から信号受信機９に送信される受信信号の電圧が低くなり、気泡４２によって超音波４３，４３・・が減衰されることとなる。その結果、図５に示すように、データロガー３０に記録される出力信号の波形において、気泡発生時しきい値より低い値となる箇所が発生し、ペーストＰ内に気泡４２が含まれる状態と判定する。

ペーストＰ内に気泡４２が含まれる状態と判定した場合、対象物にペーストＰを塗布する工程を中断し、データロガー３０に記録される出力信号の波形が気泡発生時しきい値より高い状態で安定するまでペーストＰの排出を行う。出力信号の波形が安定すると、ペーストＰ内には気泡４２が存在しない状態といえ、対象物にペーストＰを塗布する工程の再開が可能となる。

上記の如く構成される気泡検出装置１０は、ペーストＰが流動する導通路１２を有し、超音波センサ６と超音波センサ８とが、導通路１２を中心に対称に配置され、超音波センサ６がペーストＰに発信した超音波４３，４３・・を、超音波センサ８で受信することにより、金属を含むペーストＰにおいても気泡４２，４２・・の検出が可能である。更に、ペーストＰ内に気泡４２，４２・・やエア噛み等が存在すると、供給量が減少して必要な量を塗布することが出来ず、不良品の発生や品質のばらつきを生じるが、気泡４２，４２・・を検出することにより、これらの発生を防止することが可能である。

更に、超音波センサ６と超音波センサ８とが、導通路１２と直交する方向に配置されてなることにより、気泡４２，４２・・の検出精度を高くすることが可能である。

また、超音波センサ６の超音波照射面と導通路１２との間と、超音波センサ８の超音波受信面と導通路１２との間とには、保護盤２０，２６が設けられることにより、超音波センサ６，８の周りが超音波用ゼリー２９，２９で隙間無く密閉され、超音波４３が空気によって散乱されることを防する。また、超音波センサ６，８がペーストＰに直接触れないことから、気泡４２の安定した検出が可能である。

他にも、ペーストＰの流路に設けられる気泡検出装置１０には、ペーストＰの流動する導通路１２を形成し、超音波センサ６と超音波センサ８とが、導通路１２を中心に対称に配置され、超音波センサ６がペーストＰに発信した超音波４３，４３・・を、超音波センサ８で受信し、超音波センサ８の出力信号の電圧が所定値以下の場合には、ペーストＰ内に気泡４２，４２・・が含まれると判定する気泡検出方法により、金属を含むペーストＰにおいても気泡４２，４２・・の検出が可能である。更に、ペーストＰ内に気泡４２，４２・・やエア噛み等が存在すると、供給量が減少して必要な量を塗布することが出来ず、不良品の発生や品質のばらつきを生じるが、気泡４２，４２・・を検出することにより、これらの発生を防止することが可能である。

なお、本発明にかかる気泡検出装置及び気泡検出方法は、上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、照射部や固定ブロック、ストッパ部材の形状や大きさを適宜変更することができる。

また、ペーストＰは、パウダー４０としてニッケル（Ｎｉ）の金属粒子を約９０ｗｔ％、液状のバインダー４１を約１０ｗｔ％含むものが使用されているが、超音波４３，４３・・によって気泡４２，４２・・を検出できれば他の金属粒子を含有するものや、金属を含まないものや、液体であっても良い。特に水の場合では、超音波４３が伝播し易いことから、出力信号が低くても気泡４２の検出が可能である。

他にも、超音波４３，４３・・は、２～３Ｍｈｚの周波数である必要はなく、気泡４２，４２・・を検出できれば他の帯域であっても良く、適宜変更可能である。

１・・ディスペンサ、２・・バルブコントローラ、３・・ペーストタンク、４・・射出ノズル、５・・オリフィス、６・・超音波センサ（発信側）、７・・信号送信機、８・・超音波センサ（受信側）、９・・信号受信機、１０・・気泡検出装置、１１・・照射部、１２・・導通路、１３・・照射用孔、１４・・凹部、１５・・固定ブロック（発信側）、１６・・センサ用孔、１７・・ストッパ部材用孔、１８・・段部、１９・・ストッパ部材、２０・・保護盤、２１・・固定ブロック（受信側）、２２・・センサ用孔、２３・・ストッパ部材用孔、２４・・段部、２５・・ストッパ部材、２６・・保護盤、２７・・ゼリー用孔、２８・・ゼリー用孔、２９・・超音波用ゼリー、３０・・データロガー、３１・・流路、４０・・パウダー、４１・・バインダー、４２・・気泡、４３・・超音波、Ｐ・・ペースト。

Claims

ペーストの流路に設けられ、前記ペースト内の気泡を検出する気泡検出装置であって、
前記ペーストが流動する導通路を有し、
前記導通路には、照射用孔が、前記導通路と直交する方向に穿設され、
送信側超音波センサが、前記照射用孔の一方の開口の外側に、前記照射用孔を通して前記ペーストに超音波を送信可能に配置され、受信側超音波センサが、前記送信側超音波センサから送信された超音波を受信するように、前記照射用孔の他方の開口の外側に、配置され、
さらに、前記送信側超音波センサの超音波照射面と前記導通路との間と、前記受信側超音波センサの超音波受信面と前記導通路との間とには、前記照射用孔を塞ぐ平板状の保護盤がそれぞれ設けられることを特徴とする気泡検出装置。
ペースト内の気泡を検出する気泡検出方法であって、
ペーストの流路に、前記ペーストの流動する導通路を形成し、
前記導通路には、照射用孔が、前記導通路と直交する方向に穿設され、
送信側超音波センサが、前記照射用孔の一方の開口の外側に、前記照射用孔を通して前記ペーストに超音波を送信可能に配置され、受信側超音波センサが、前記送信側超音波センサから送信された超音波を受信するように、前記照射用孔の他方の開口の外側に、配置され、
さらに、前記送信側超音波センサの超音波照射面と前記導通路との間と、前記受信側超音波センサの超音波受信面と前記導通路との間とには、前記照射用孔を塞ぐ平板状の保護盤がそれぞれ設けられ、
前記送信側超音波センサが前記ペーストに発信した超音波を、前記受信側超音波センサで受信し、
受信した前記超音波が所定値以下の場合には、前記ペースト内に気泡が含まれると判定することを特徴とする気泡検出方法。