JPH04177128A - ロータリーピストン式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、管路中を流れる流体をロータリピストンを用
いて計量するロータリーピストン式流量計に関する。

［従来の技術］ 従来から、流量の測定は工業諸設備のなかで重要な要素
となっており、その目的、用途に応じて各種の流量計が
実用化されてきた。

流量計の検出方法には、管内を流れる流体の早さを測定
する間接測定と管内を流れる流体の通過量を積算計量す
る直接測定とに大別される。

間接測定には、流体が流れる管路の前後の差圧を取り出
して検出する差圧検出流量計。

管路に垂直に取付けたテーパー管内部にフロートを浮遊
させ、流体に押し上げられるフロートの位置から流量を
□測定する面積式流量計。

管路から流れ込む流体を翼車で受けて回転させ、翼車の
回転速度から流量を測定する翼車式流量計。

翼車の代わりに軸流タービンを用いるタービンメーター
等がある。

一方、直接測定には、管路中を流れる流体を一定容積分
に分割して移送し、単位時間当たりの移送回数から流量
を測定する容積式流量計か有り、構造の違いから、ロー
タリーピストン式、ロータリーベーン式、ピストン式、
ルーツ式、プロデイ式、楕円歯車式等が知られている。

これらの容積式流量計は、その使用目的に応じて、流体
の種類、流量、温度、粘度、比重、許容精度、圧力、許
容圧力損失その他の使用条件から選択して用いられてい
る。

近年、自動車が大量生産されるようになると、自動車の
車体や部品の塗装方法においても、人間の手作業から塗
装用の工業用ロボットの導入でラインオートメーンヨン
化されつつあり、これに伴いスプレーガンの吐出精度を
高める必要から、塗料の流れる管路に流量計を設け、測
定した数値をコンピューターで演算し、このデーターか
らコンプレッサーの送出圧力をフィードバック制御して
いる。この様なシステム化された現行塗装ラインにおい
ては、一般的に、接触部分が少なく測定精度の高いロー
タリーピストン式流量計が既に提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このロータリーピストン式流量計を用いた塗
装ラインでも、塗料の吐出量に３０％もの変動があり塗
装膜形成上に不満があった。

その原因とし、一つには、ロータリーピストンで測定す
る塗料に粘性があるため、塗装ラインの供給側で一定の
圧力を加えたとしても塗料の流れが脈流になってロータ
リーピストンに流入する塗料の流量が小刻みに変化する
こと。

二つには、ロータリーピストンの摺動部分での摩擦抵抗
による回転ムラが発生すること。

これらの要因によって、流体（塗料）の流量を回転数に
変換する時に検出誤差が生じ、この誤差データをフィー
ドバックさせて吐出量をコントロールしているため、吐
出量に変動が出るという間脛があった。

そこで、本発明は上記問題を解決するために成されたも
ので、ロータリーピストンで発生する検出誤差を補正し
た、高性能なロータリーピストン式流量計の提供を目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために成された本発明は、流体の流
入口１ａと、流体の排出口１ｂと、ロータリーピストン
２と、当該ロータリーピストン２の運動子２ａの上面中
心部に設けた永久磁石３と、上記ロータリーピストン２
の上面を遮閉する隔壁４と、該隔壁４の上部に設けられ
、上記永久磁石３からの磁束密度の変化によって誘導吸
引される永久磁石！＆を設けたローター６とを備え、管
路中を流れる流体の容量を計測するロータリーピストン
式流量計において、 上記ローター６の外周回転面に複数のスリットｌｂを形
成すると共に当該スリットｌｉｂに光を投射する光投射
手段７と、当該光投射手段７からの投射光を、上記スリ
ットｕｂを介して受光する光センサ＄とを備えたことを
特徴とするロータリーピストン式流量計。

光投射手段７には光ファイバーを用いると良い。

光センサ■には先ファイバーを用いると良い。

［作用］ 本発明゛においては、流体がロータリーピストン２に流
入すると、ローター６は、運動子２ａからの磁力に引っ
張られて回転する。ローター６の外周回転面にはスリッ
ト６ｂが形成されているので、光投射手段７から回転中
のローター６に光を投射すると、投射された光は、スリ
ット６ｂと光軸との位置が一致した時のみローター１を
通過する断続的な光となる。光センサ１は、ローター１
を通過した光を受光すると、受光した光を光信号として
出力する。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本実施例のロータリーピストン式流量計の一部
破断斜視図、第２図はローターの平面図、第３図は光フ
ァイバー計ｉｊ［＋１部のシステムブロック図、第４図
は本実施例のロータリーピストン式流量計を適用した塗
装装置のシステムブロック図である。

本実施例のロータリーピストン式流量計１は、第１図に
示す如く、流体の流入口１ａ、流体の排出口１ｂ、流体
が流入するロータリーピストン２、ロータリ−ピストン
２内部に流入する流体の一部を計量排出するピストン部
２ａ、ピストン部２ａの上面内周方向に配設された複数
の潤滑口２ｂ。

ピストン部２ａの中心部分に嵌合されたマグネット３（
Ｎ極又はＳ極）、ロータリ−ピストン２上面を遮閉する
隔壁４、隔壁４を介して、ロータリーピストン２と接続
された光フアイバー計測部５が形成されている。

この光フアイバー計測部５の内部には、隔壁４の中心部
に形成された軸受部４ａと上部パネル５ａの支持穴５ｂ
との間にロータノヤフト５Ｃが回転自在に嵌合されてい
る。

このロータンヤフト５Ｃにはローター６が軸着されてい
る。このローター６の下面には、マグネット３に誘導吸
引されるマグネット６ａ（Ｓ極又はＮ極）が、マグネッ
ト３の位置と対応させて取り付けられると共にローター
６の回転面には、第２図に示す如く複数のスリット６ｂ
が形成されている。　又、光フアイバー計測部５のサイ
ドパネル５ｄには、光投射手段としての光アクチュエー
タ７と光センサ８が埋設されていて、光アクチュエータ
フの先端部７ａと光センサ８の先端部８ａとは、ロータ
ー６の外周回転面の上下に僅か間隙を介して並設されて
いる。

更に、第３図に示す如く、光アクチュエータフには、光
ファイバー９を介してレーザービーム発光器２ａが接続
されると共に光センサ８には、光ファイバー９を介して
、光信号を電気信号に変換する光信号処理回路３０が接
続され、当該光信号処理回路３０は電子制御回路１７に
接続されている。

尚、光ファイバーとは、一端から入射した光が内部を介
してもう一端へ伝達可能なガラス繊維で、円形断面を持
ち、屈折率が高いコア（中心部）と屈折率の低いクラッ
ドとから形成された周知のものを言い、本実施例では、
コア材に５ｉＯｙ、クラツド材にシリコン樹脂を用いた
石英ガラス系のポリマクラッドファイバーを用いている
。

次に、本実施例のロータリーピストン式流量計１の作用
について説明する。

まず、流体が流入口１ａからロータリ−ピストン２内部
に流入すると、ピストン部２ａは、流体の圧力により排
出口１ｂ側に押しやられ排出口１ｂを過ぎて再び流入口
１ａに戻って来る。

この時、流体は、その流れをピストン部２ａで一旦遮断
される。

ロータリ−ピストン２内部に充填された一定量の被計量
物は、ピストン部２ａの上流から流入する流体の圧力で
ピストン部２ユによって押し出されて排出口から流出さ
れる。

この様にピストン部２ａの回転数とロータリ−ピストン
２内部から排出される吐出量を求めれば単位時間当りの
流量を測定することか可能になる。

本実施例では、ピストン部２ａの中心部にマグネット３
（以下Ｎ極とする）が嵌合されていて、ピストン２ａが
ロータリーピストン２の内壁を転がりながら一周すると
、マグネット３は、ロータリーピストン２の中心部を仮
想軸としてロータリーピストン２の内径部を円周方向に
は軌跡を描く様に回動する。

このマグネット３の回動で、ローター６の下面に取り付
られているマグネット６ａ（以下Ｓ極）はマグネット３
から誘導吸引され、ローター６は、ピストン部２ａの回
動と同期して回転する。

ここで、光アクチュエータ７は、レーザービーム発光器
２ｏからの光を、ローター６の回転面にプルーブ光（参
照光）として照射すると、プルーフ光は、ロータ６の回
転に同期して、第２図に示した複数のスリットを介した
断続的な光信号となってローター６を通過する。

光センサ８は、ローター６を通過した光信号を検出する
と、光信号の状態で、光ファイバー９を介して光信号処
理回路３・に伝送する。

光信号処理回路３０は入力された光信号を電気信号に変
換して電子制御回路１７に出力する。

以上の作用から、光フアイバー計測部５は、流体によっ
て回動するロータリーピストン２内のピストン部２ａの
回動数を、ローター６のスリットｌｉｂを通過する光信
号から検出することができる。

更にローター６に形成したスリットｉｂは、ロータリー
ピストン２の回転誤差を補正する位置に形成することが
できるので、計測誤差を最小にすることができる。

ここで、本実施例のロータリーピストン式流量計を適用
した塗装装置について、その構成と動作を説明する。

第４図に示す如く、本塗装装置は塗料を蓄積する塗料タ
ンクＩＩ、塗料タンク１０内の塗料を加圧して流路に送
出するポンプ１１、流路に送出された塗料から異物を除
去するフィルター１２、流路に流れる塗料の流れを滑ら
かにする脈動防止装置１３、流路の塗料の吐出量を調節
する流１１調節バルブ１４、流量調節バルブ１４を駆動
するアクチエーター１４．、本実施例のロータリーピス
トン式流量計１、塗料を噴き出す自動スプレーガン１６
、ロータリーピストン式流量計１からの信号に基づき流
量調節バルブ１４の吐出量を８節する電子制御回路１７
、及び電子制御回路１７に各種のデータを入力する操作
パネル１１から構成されている。

尚、電子制御装置１７は、ＣＰＵ１７ａ、ＲＡＭ１７ｂ
、ＲＯＭ１７ｃ、入出力ポート（Ｉ１０ポート）１７ｄ
、及びこれらを接続するパスライン１７ｅから構成され
ている周知のマイクロコンピュータである。

以上の様な構成から成る塗装装置は、操作パネルＩＩを
操作して電源を投入すると、電子制御回路１１はポンプ
１１に駆動信号を出力する。

ポンプ１１は駆動を開始して、塗料タンク１・内の塗料
を一定の圧力に加圧して流路に送出する。

流路に送出された塗料は、フィルター１２、脈動防止装
置１３を通過して流量調節バルブ１４の上流側まで供給
される。次に、操作パネル１８から電子制御回路１１に
任意の吐出量データを入力すると、電子制御回路１７は
アクチエーター１４ａに駆動信号を出力して流量調節バ
ルブ１４の吐出開度を吐出量データーに相当する値に設
定する。

これにより、流量調節バルブ１４は、上流側の塗料を設
定された吐出量で下流側の流路に送出することになり、
流路の塗料はロータリーピストン式流量計１を介して自
動スプレーガン１６から噴出される。この時、ロータリ
ーピストン式流量計１は、計測した流量をパルス信号に
変換して電子制御回路１７に常時出力する。電子制御回
路１７では、操作パネルＩＩから入力された吐出量デー
ターとロータリーピストン式流量計１で計測された吐出
量とを比較判断して誤差が求められる。ここで誤差が発
生すると、電子制御回路１１は、誤差を修正する様に流
量調節バルブ１４に駆動信号を出力してフィードバック
制御を実行する。

以下、電子制御回路１７で行われる吐出量制御処理につ
いて第５５ｆＪのフローチャートに基づいて説明する。

電子制御回路１７の電源が投入されると、この処理は開
始されてステップ１００に移行する。ステップ１００で
は、制御パネル１８からの吐出量変更信号が有るか否か
判断し、有ると判定されるとステップ１１０に移行し、
一方、ステップ１００で吐出量変更信号が無いと判定さ
れるとステップ！２０に移行する。ステップ１１０に移
行すると、操作パネルＩＩから入力された吐出量設定値
ＡはＲＡＭ１７ｂに一旦格納されると共に、吐出量設定
値Ａに基づいて流量調節バルブ１４のバルブ開度を設定
してステップ１２０に移行する。ステップ１２０では、
ロータリーピストン式流量計１からの流量信号λを読み
込みステップ１３０に移行する。ステップ１３０では、
ロータリーピストン式流量計１で測定された流量信号ａ
と流量制御バルブ１４に設定した吐出量設定値Ａとがほ
ぼ一致するか否か判断し、一致すると判定するとこの処
理は最初に戻る。一方、一致しないと判定するとステッ
プ１１０に戻り、流量調節バルブ１４のバルブ開度を再
度設定する。

以上の処理を繰り返すことにより、自動スプレーガン１
１から噴出される塗料の噴出量は、−度設定された値で
常に一定となる。

以上説明したように、本実施例のロータリーピストン式
流量計１は、計量部に光フアイバー計測部５を用いたこ
とで、計測対象物（ローター６）に外乱を与えず、正確
な測定が可能になる。

又、狭空間での計測か可能になるのでき、流量計全体を
コンパクトにすることかできる。

更に、ロータリーピストン２にとって不可避な回転ムラ
による計測誤差を、ローター６に形成するスリット６ｂ
の位置で補正することか可能になり、計測誤差の少ない
流量計が実現する。

従って、本実施例の様に、当該ロータリーピストン式流
量計を自動車等の塗装装置に用いれば、吐出量の変動を
最小に抑え、塗装体における塗装膜の一定膜厚管理が容
易になり、高性能な塗装装置が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明し１こように、本発明のロータリーピストン式
流量計は、ロータリーピストンの可動部と同期するロー
ターにスリットを形成すると共にローターの回転数を、
スリットを通過する光を介して計測できるようにしたた
め、被測定部に機械的干渉を与えることなく正確な測定
が可能になる。

又、光の伝達経路に光ファイバーを用いたことで、光フ
ァイバーのもつ低損失、広帯域性を利用しｆこ測定が可
能になる。

更には、ロータリーピストン式流量計にとって不可避で
あった回転ムラによる測定誤差を、ローターに形成する
スリットの位置で簡単に補正することも可能になる。

従って、本発明のロータリーピストン式流量計は、従来
の流量計にない数々の有利な点を備え、計測性能を飛躍
的に向上させたロータリーピストン式流量計を実現した
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例を表したロータリーピス
トン式流量計の一部破断斜視図、第１図（ｂ）は実施例
の部品構成を表した一部破断斜視図、第２図は実施例の
ローターの平面図、第３図は実施例の光フアイバー計測
部のシステムブロック図、第４図は実施例のロータリー
ピストン式流量計を適用した塗装装置のシステムブロッ
ク図、第５図は塗装装置において電子制御回路か実行す
る吐出量制御処理を表すフローチャートである。 １ａ　流入口　　　　１ｂ　排出口 ２　　ロータリーピストン ２ａ　ピストン部　　２ｂ　潤滑口 ３　　マグネット　　４　　隔壁 ４ａ　軸受部 ５　　光フアイバー計測部 ５ａ　上部パネル　　５ｂ　支持穴 ５ｃ　ロータシャフト ５ｄ　サイドパネル　６　　ローター 藝ユ　　マグネット　　６ｂ　スリット７　　光アクチ
ュエータ ８　　光センサ　　　９　　光ファイバー１７　電子制
御回路 ２０　レーザービーム発光器 ３０　　光信号処理回路 第１図 （ｂ） 第２図 第１図 （ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体の流入口１ａと、流体の排出口１ｂと、ロー
   タリーピストン２と、当該ロータリーピストン２の運動
   子２ａの上面中心部に設けた永久磁石３と、上記ロータ
   リーピストン２の上面を遮閉する隔壁４と、該隔壁４の
   上部に設けられ、上記永久磁石３からの磁束密度の変化
   によって誘導吸引される永久磁石６ａを設けたローター
   ６とを備え、管路中を流れる流体の容量を計測するロー
   タリーピストン式流量計において、 上記ローター６の外周回転面に複数のスリット６ｂを形
   成すると共に当該スリット６ｂに光を投射する光投射手
   段７と、当該光投射手段７からの投射光を、上記スリッ
   ト６ｂを介して受光する光センサ８とを備えたことを特
   徴とするロータリーピストン式流量計。
2. （２）光投射手段７に光ファイバーを用いたことを特徴
   とする請求項第１項記載のロータリーピストン式流量計
   。
3. （３）光センサ８に光ファイバーを用いたことを特徴と
   する請求項第１項記載のロータリーピストン式流量計。