JP7045855B2 - 工具の少なくとも１つの内部パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステム - Google Patents

Description

本発明は、２０１５年１月５日に出願した仏国出願第１５５００２２号の優先権を主張するものであり、同出願の内容（本文、図面および請求項）は参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は、工具の少なくとも１つの内部流体パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステムに関する。本発明は、オイル、オイルエマルジョン、空気およびオイルから成るミストなどの液体または気体の潤滑剤または冷却剤を工具の機能素子に供給するために使用する、１つまたは複数の内部パイプを有する加工工具の管理に特に有利に適用可能である、しかしそれに限定されるものではない。

文献ＥＰ２３２０１９９には、流量計を使用した導管内の粒子のかたまりを検知する方法の実装形態が教示されている。このシステムは、流れの急激な変化を判定し、流量が想定の範囲から逸脱している場合は警報信号を提供する。同様に、文献ＦＲ２８５１８１９には、静電気式流量計を使用した二相流における凝集粒子の量の測定が記述されている。検知素子は管状の検知素子内に配置される。

しかし、狭い断面を有する内部パイプを備える工具の場合には、上記のシステムはパイプの全閉塞を検知することは可能であるが、部分的な閉塞は検知できない。なぜなら、流出量が少なすぎて検知されないからである。これは、標準的な流量計の測定精度の限界によるものである。従って、狭い断面を伴う内部パイプの部分的な閉塞を検知できないリスクがあり、このような部分的な閉塞は工具の働きを低下させ、従って製造チェーンの性能を低下させる可能性がある。

さらに、文献ＤＥ１０２００６０５２６０２、ＤＥ１０２００７０１６３２６およびＦＲ２９７２９８２には、測定した圧力を基準とする圧力曲線と比較することにより、工具の内部パイプの閉塞を検知可能とする方法が記述されている。しかし、これらの方法は、特定の構成でなされる圧力測定に基づいており、この構成では、狭い断面を有するパイプの部分的な閉塞を検知するための十分な測定精度を得ることは、不可能である。

本発明の目的は、工具の少なくとも１つの内部流体パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステムを提案することにより、上記の欠点を効果的に解決することである。前記システムは、
前記工具の前記内部パイプの上流に（ｕｐｓｔｒｅａｍ）接続されるように意図されるニューマティックシステムと、
ソレノイドバルブを介して前記ニューマティックシステムに接続される圧力源と、
制御ユニットであって、前記ニューマティックシステムを加圧するために前記ソレノイドバルブを開け、
次に、前記内部パイプを介して自由に前記ニューマティックシステムを空にさせるために、前記ソレノイドバルブを閉めるように構成され、
前記ソレノイドバルブを閉じた後の前記ニューマティックシステムにおける圧力の変化を経時的に解析することに応じて、前記内部パイプの閉塞状態を検知するように構成される制御ユニットと
を備えることを特徴としている。

このようにして、検知すべき圧力損失（阻害）に比例する、ニューマティックシステムにおける圧力の経時的解析をとおして、本発明により、工具の狭い断面を有する内部パイプが適合性を保証することが可能になる。このことは、潤滑剤を送るパイプに閉塞がないことが、対応するデバイスを有効に動作させるための条件である、微量潤滑工具またはオイル微噴霧化工具またはＭＱＬ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ：最小量潤滑）工具にとって、特に重要である。

一実施形態によれば、圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブ閉じた後にニューマティックシステムが周囲圧力に戻るのに要する時間を測定することを含んでいる。

一実施形態によれば、圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブを閉じた時の圧力と、前記ソレノイドバルブを閉じた時から始まる期間の終りでの圧力との圧力差を測定することを含んでいる。

一実施形態によれば、圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブを閉じた後に前記ニューマティックシステムが一定の目標圧力に到達するのに要する継続時間を測定することを含んでいる。

一実施形態によれば、前記一定の目標圧力は、周囲圧力より高く、前記圧力源の圧力より低い。

一実施形態によれば、圧力の変化を経時的に解析することが、前記ニューマティックシステムの圧力変化曲線のドリフト傾き（ｄｒｉｆｔ ｓｌｏｐｅ）を、前記ソレノイドバルブを閉じた後の時間の関数として決定することを含んでいる。

一実施形態によれば、前記システムはさらに、管理が必要な内部パイプを有する前記工具を自動的に識別する電子チップリーダを備えている。

本発明は、以下の説明を読み、添付の図面を考察することにより、より良く理解されるであろう。これらの図面は、単に例示として示すものであり、本発明を限定するものではない。

本発明による工具の内部パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステムの概略図である。 図２ａ～図２ｂは、本発明による工具の内部パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステムで実施可能な、ニューマティックシステムの圧力変化の経時的解析の様々なタイプを示す図である。 図２ｃ～図２ｄは、本発明による工具の内部パイプの完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステムで実施可能な、ニューマティックシステムの圧力変化の経時的解析の様々なタイプを示す図である。

同一の、同様のまたは類似の素子は、図面間で同じ参照記号が維持される。

図１は、加工工具などの工具１２の少なくとも１つの内部流体パイプ１１の完全または部分的な閉塞を検知するシステム１０を示す。管理対象の内部パイプ１１は、例えば、オイル、オイルエマルジョン、または空気およびオイルから成るミストなどの潤滑剤を、工具の機能素子に供給するために使用することができる。システム１０はまた、例えば窒素をベースとした冷却剤などの冷却剤が循環する内部パイプ１１を少なくとも１つ備える低温の加工工具１２を管理するためにも使用することができる。

システム１０は、工具１２により行われる加工作業の外部で使用されることが好ましい、すなわち、工具１２は、内部パイプ１１を管理するためのシステム１０に取り付けられるため、工具１２を具備するデバイスから最初は取り外されている。言い換えれば、システム１０は、製造に関連するステーションに具備される。しかし、その代わりに、システム１０を工具１２を備える加工装置に組み込むことも可能であろう。

そのため、システム１０は、工具１２の内部パイプ１１の上流に接続されたニューマティックシステム１３を含む。圧力源１６は、ソレノイドバルブ１７を介してニューマティックシステム１３に接続する。圧力スイッチ２０により、ニューマティックシステム１３内の流体圧力の値を提示することが可能になる。

さらにシステム１０は、ソレノイドバルブ１７の制御に適した制御インタフェース２５と通信し、ならびに圧力スイッチ２０からのデータを受信するモジュール２６とも通信する制御ユニット２２を有する電気制御部２１を備える。電気制御部２１はまた管理が必要なパイプ１１を有する工具１２を自動的に識別する、例えば無線周波数識別（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）型などの、電子チップリーダ２９を含むことができる。制御ユニット２２は、収集された圧力データを処理し、解析するマイクロコントローラ３０などの手段、ならびに操作者がシステム１０と対話することを可能にする、例えばモニタおよびキーボードまたはタッチスクリーンで構成される、マンマシンインタフェース３１を含む。

以下では、図２ａを参照しながら、工具１２のパイプ１１の完全または部分的な閉塞を検知するシステム１０の動作に関して、より精密に説明する。

時刻ｔ０とｔ１との間で、制御ユニット２２は、インタフェース２５を介して、ソレノイドバルブ１７を開くよう制御し、それによってニューマティックシステム１３が加圧される。時刻ｔ１とｔ２との間で、システム１３の圧力は、圧力源１６の圧力Ｐｓにほぼ等しい圧力で静定する。

時刻ｔ２を始点として、制御ユニット２２は、インタフェース２５を介して、ソレノイドバルブ１７を閉めるよう制御し、それによってシステム１３が管理対象のパイプ１１を介して自由にそれ自体を空にさせる。

次に、制御ユニット２２は、ソレノイドバルブ１７閉鎖後にシステム１３が周囲圧力Ｐａに戻るのに要した時間に基づき、パイプ１１の閉塞状態を検知する。

このようにして、閉塞のないパイプ１１の場合は、曲線Ｃ１で示されるように、ニューマティックシステム１３が周囲圧力Ｐａに戻るのが早い（継続時間Ｔ１参照）。部分的に閉塞したパイプ１１の場合は、曲線Ｃ２で示されるように、周囲圧力Ｐａに戻るのがより長くなる（継続時間２参照）、なぜなら圧力損失によって流れが遅くなるからである。完全に閉塞したパイプ１１の場合は、流れがないため、曲線Ｃ３で示されるように、システム１３は加圧されたままとなる。従って、継続時間３は、流れがないため無限となる。この場合は、適用例に基づいて、具体的には管理対象のパイプ１１の寸法に基づいて較正が可能である一定の基準継続時間の経過後に周囲圧力Ｐａに到達していないことを検知するときに、制御ユニット２２は内部パイプ１１の完全な閉塞を検知する。

図２ｂに示す代替の実施形態では、ニューマティックシステム１３における圧力静定後に、制御ユニット２２は、ソレノイドバルブ１７を閉じた時の圧力とソレノイドバルブ１７を閉じた時から始まる期間Ｔ秒、例えば数秒後の圧力との圧力差ΔＰを測定する。このようにして、閉塞のないパイプ１１の場合は、曲線Ｃ１で示されるように、圧力差が著しい（差分ΔＰ１参照）ことを見ることができる。部分的に閉塞したパイプ１１の場合は、曲線Ｃ２で示されるように、圧力差がより小さくなる（差分ΔＰ２参照）、なぜなら圧力損失によって流れが遅くなるからである。完全に閉塞したパイプ１１の場合は、流れがないため、曲線Ｃ３で示されるように、圧力差はゼロである（差分ΔＰ３参照）。

図２ｃに示す代替の実施形態では、ニューマティックシステム１３における圧力静定後に、制御ユニット２２は、ソレノイドバルブ１７閉鎖後にニューマティックシステム１３が一定の目標圧力Ｐｃに到達するのに要する継続時間を測定する。この目標圧力Ｐｃは、周囲圧力Ｐａより高く、圧力源１６の圧力Ｐｓより低い。この実施形態の利点は、図２ａに示す実施形態より実行するのが早いことである。

このようにして、閉塞のないパイプ１１の場合は、曲線Ｃ１で示されるように、目標圧力Ｐｃに到達するための継続時間は短い（継続時間１’参照）ことが分かる。部分的に閉塞したパイプ１１の場合は、曲線Ｃ２で示されるように、この時間はより長くなる（継続時間２’参照）、なぜなら圧力損失によって流れが遅くなるからである。継続時間１’およびＴ２’は、同一の曲線Ｃ１およびＣ２に対して得られる継続時間１およびＴ２よりそれぞれ短いことに留意されたい。完全に閉塞したパイプ１１の場合は、流れがないため、曲線Ｃ３で示されるように、継続時間は無限となる（継続時間３’参照）。この場合は、適用例に基づいて、具体的には管理対象のパイプ１１の寸法に基づいて較正が可能である一定の基準時間経過後に目標圧力Ｐｃに到達していないことを検知するときに、制御ユニット２２は内部パイプ１１の完全な閉塞を検知する。

図２ｄに示す代替の実施形態では、ニューマティックシステム１３における圧力静定後に、制御ユニット２２は、ニューマティックシステム１３の圧力変化曲線Ｃｉのドリフト傾きΔＰ／ｄｔ（Ｃｉ）を、ソレノイドバルブ１７閉鎖後の時間の関数として決定する。このようにして、閉塞のないパイプ１１の場合は、曲線Ｃ１で示されるように、傾きは急勾配（傾きΔＰ／ｄｔ（Ｃ１）参照）であることが分かる。部分的に閉塞したパイプ１１の場合は、曲線Ｃ２で示されるように、傾きはよりなだらか（傾きΔＰ／ｄｔ（Ｃ２）参照）になる、なぜなら圧力損失によって流れが遅くなるからである。完全に閉塞したパイプ１１の場合は、流れがないため、曲線Ｃ３で示されるように、傾きはゼロ（傾きΔＰ／ｄｔ（Ｃ３）参照）になる。

考慮したケースの全てにおいて、本発明は、検知すべき圧力損失（阻害）に比例する、ニューマティックシステム１３における圧力の経時的解析に基づいている。このようにして、本発明により、工具１２の内部パイプ１１の適合性を保証することが可能になる。このことは、潤滑剤を送るパイプ１１に閉塞がないことが、工具１２を有効に動作させるための条件である、微量潤滑工具またはオイル微噴霧化工具またはＭＱＬ（最小量潤滑）工具にとってより一層重要である。

Claims (7)

1. 工具（１２）の少なくとも１つの内部流体パイプ（１１）の完全な閉塞および部分的な閉塞を検知するシステム（１０）であって、
   前記工具（１２）の前記内部流体パイプ（１１）の上流に接続されるニューマティックシステム（１３）と、
   ソレノイドバルブ（１７）を介して前記ニューマティックシステム（１３）に接続される圧力源（１６）と、
   前記ニューマティックシステム（１３）の圧力を受ける圧力スイッチ（２０）と、
   前記圧力スイッチ（２０）からデータを受信する制御ユニット（２２）であって、
   最初に、前記ソレノイドバルブ（１７）を開けて、前記ニューマティックシステム（１３）を前記圧力源（１６）に接続することによって、加圧して、前記ニューマティックシステム（１３）の圧力を前記圧力源（１６）の圧力（ＰＳ）にほぼ等しく設定する第１処理と、
   次に、前記ソレノイドバルブ（１７）を閉めて、前記ニューマティックシステム（１３）を前記圧力源（１６）から切り離す第２処理であって、切り離し後、前記ニューマティックシステム（１３）は前記内部流体パイプ（１１）を介して空になっていく第２処理と、
   次に、前記ソレノイドバルブ（１７）を閉じた後の前記ニューマティックシステム（１３）における圧力の変化を、前記圧力スイッチ（２０）を用いて経時的に解析することによって、前記内部流体パイプ（１１）の閉塞状態を検知する第３処理と
   を実施するように構成された制御ユニット（２２）と
   を備える、
   システム（１０）。
2. 前記圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブ（１７）を閉じた後に前記ニューマティックシステム（１３）が周囲圧力（Ｐａ）に戻るのに要する時間（Ｔ１～Ｔ３）を測定することを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブ（１７）を閉じた時の圧力と、前記ソレノイドバルブ（１７）を閉じた時から始まる期間（Ｔ秒）の終りでの圧力との圧力差（ΔＰ１～ΔＰ３）を測定することを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記圧力の変化を経時的に解析することが、前記ソレノイドバルブ（１７）閉鎖後に前記ニューマティックシステム（１３）が一定の目標圧力（Ｐｃ）に到達するのに要する時間（Ｔ１’～Ｔ３’）を測定することを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記一定の目標圧力（Ｐｃ）が、周囲圧力（Ｐａ）より高く、前記圧力源（１６）の圧力（Ｐｓ）より低い、請求項４に記載のシステム。
6. 前記圧力の変化を経時的に解析することが、前記ニューマティックシステム（１３）の圧力変化曲線（Ｃ１～Ｃ３）のドリフト傾き（ΔＰ／ｄｔ（Ｃ１）～ΔＰ／ｄｔ（Ｃ３））を、前記ソレノイドバルブ（１７）閉鎖後の時間の関数として決定することを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 管理が必要な内部流体パイプ（１１）を有する前記工具（１２）を自動的に識別する電子チップリーダ（２９）をさらに備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
   

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