KR20200037323A - 개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200037323A
KR20200037323A KR1020207005899A KR20207005899A KR20200037323A KR 20200037323 A KR20200037323 A KR 20200037323A KR 1020207005899 A KR1020207005899 A KR 1020207005899A KR 20207005899 A KR20207005899 A KR 20207005899A KR 20200037323 A KR20200037323 A KR 20200037323A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
injection
signal
valve
liquid flow
sensor
Prior art date
Application number
KR1020207005899A
Other languages
English (en)
Inventor
앤드류 데이
팀 헤네시
Original Assignee
스프레잉 시스템즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스프레잉 시스템즈 컴파니 filed Critical 스프레잉 시스템즈 컴파니
Publication of KR20200037323A publication Critical patent/KR20200037323A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
    • G01L9/0027—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in ohmic resistance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0267—Fault communication, e.g. human machine interface [HMI]
    • G05B23/0272—Presentation of monitored results, e.g. selection of status reports to be displayed; Filtering information to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3033—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head
    • B05B1/304—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve
    • B05B1/3046—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice
    • B05B1/3053—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice the actuating means being a solenoid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B05B12/006—Pressure or flow rate sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

분사 노즐 또는 분사 장치의 흐름을 모니터링하고 분사 장치에 대한 오작동을 감지하기 위한 개선된 시스템을 가지는 분사 장치가 제공된다. 분사 장치는 입력 또는 지시 신호 및 분사 신호를 모니터링하는 센서를 포함한다. 분사 장치가 각각의 분사 지시 신호에 대해 적절하게 개폐되고 있는 지를 검증하기 위해 신호의 타이밍이 분석된다.

Description

개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2017년 7월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/538,848호의 이익을 주장하며, 이 특허 출원은 참조로 포함된다.
본 출원은 개괄적으로 액체 분사 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 분사 장치의 분사 노즐의 액체 유동 및/또는 오류 작동을 감지 및 모니터링하기 위한 개선된 시스템을 갖는 분사 장치에 관한 것이다.
시간이 지남에 따라, 분사 장치는 유로의 일부 또는 전체의 막힘, 노즐 부분의 마모 또는 손상으로 인해 노즐의 작동 및 성능에 결함이 생겨서 분사 액체가 불균일하거나 비효율적으로 사용될 수 있다. 또한, 작업자는 사용시 불완전한 분사 성능을 인식하지 못할 수 있다. 분사 액체의 재사용은 시간 소모적이고 고비용이 소요될 수 있으며, 저하된 성능은 제품 품질의 저하, 제품의 손실 또는 장비의 손상을 야기할 수 있다. 또한, 분사 노즐의 손상은 분사 액체의 과도한 사용을 가져올 수 있다.
과거에, 분사 팁이 막히거나 마모되는 경우를 판정하도록 동작하는 여러 상이한 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 이러한 시스템은 분사 노즐의 막힘 또는 오작동을 모니터링하려는 작업자의 요구를 충족시키는 데 있어 신뢰성이 없었다.
분사 적용의 검증은 특히 자동화된 제조 환경에서의 그 공정이 제대로 작동하고 분사 누락으로 인해 제품 품질, 공구 수명 등이 방해받지 않을 것임을 고객에게 보장한다는 점에서 바람직하다.
분사 노즐에서 나오는 분사는 광학 센서에 의해 감지된다. 광학 센서는 분사가 발생한 경우 분사로부터 반사될 광을 투과한다. 센서의 수신기가 이 반사광을 "인식"하면 시스템은 분사가 발생했음을 인지한다. 특수 설계된 제어 요소를 사용하여, 이 신호는 자동 분사 노즐로 보내진 신호와 일치해야 한다. 이 신호가 자동 분사 노즐로부터의 신호와 일치하지 않으면, 시스템은 사용자에게 분사 오류를 경고할 수 있다. 이러한 유형의 구성은 분사의 발생을 검증할 것이지만, 실제 적용시 정확성과 견고성에 문제가 있다. 사용 중에 분사 누락 또는 판독 오류를 유발할 수 있는 광학 센서에 문제가 있을 수 있다. 광학 센서의 렌즈가, 말하자면, 시간이 지남에 따라 누적되는 미스트 또는 분사로 덮여지면, 센서는 광을 방출할 수 없거나 분사 반사로부터의 신호를 제대로 수신할 수 없다. 이는 렌즈가 깨끗한 것을 보장하는 지속적인 유지 관리를 의미한다.
이들 단점 중 일부를 극복하기 위해, 유량계를 사용하여 실제 유량을 측정하여 왔지만, 각각의 노즐에 매우 정확한 유량계를 갖추는 것은 많은 비용이 들 수 있다. 또한 유량계는 일부 응용에서 매우 빠른 응답 분사 시간과 보조를 맞춰야 해서 노즐 분사의 검증이 어려워지는 문제가 있다. 따라서, 분사 노즐이 고장난 경우 및/또는 센서가 더 이상 효과적이지 않은 경우를 경고하는 방법을 갖추는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 본 개시 내용은 컨트롤러에 의해 분사 장치의 분사 성능을 검증하는 방법을 제공하며, 해당 방법은: (a) 액체 유동을 허용하거나 정지시키도록 분사 장치의 분사 밸브를 작동시키는 지시 신호를 수신하는 단계; (b) 분사 장치의 센서로부터 분사 신호를 수신하는 단계; 및 (c) 분사 장치의 분사 성능을 판정하도록 센서로부터의 분사 신호 및 지시 신호를 이용하여 분사 장치를 통한 액체 유동을 모니터링하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시 내용은 액체 분사 패턴을 생성하여 유도하도록 구성된 분사 장치를 포함하는 액체 분사 시스템을 제공한다. 분사 장치는 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용하거나 정지시키는 지시 신호를 수신하도록 구성된 분사 밸브 및 분사 신호를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 액체 분사 시스템은 센서에 결합된 컨트롤러를 더 포함한다. 컨트롤러는 분사 장치의 분사 성능을 판정하도록 센서로부터의 분사 신호 및 지시 신호를 이용하여 분사 장치를 통한 액체 유동을 모니터링하도록 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 분사 장치의 흐름을 모니터링하기 위한 제어 시스템을 도시하고;
도 2a는 도 1에 예시된 제어 시스템에 사용될 수 있는 감지 요소를 갖는 본 개시 내용에 따른 분사 장치의 일 실시예를 도시하며;
도 2b는 도 1에 예시된 제어 시스템에 사용될 수 있는 다른 감지 요소를 갖는 본 개시 내용에 따른 분사 장치의 일 실시예를 도시하며;
도 3은 내부 분사 압력 센서를 장착하기 위한 박벽 섹션을 가지는 분사 장치의 부분 단면도를 도시하며;
도 4a는 내부 분사 압력 센서의 장착을 위한 박벽 튜브 요소를 보여주는 본 개시 내용에 따른 분사 장치의 제2 실시예의 단면도를 도시하며;
도 4b는 도 4a에 예시된 사시도의 단면도를 도시하며;
도 5a는 본원의 실시예에 따른 센서를 갖는 탄젠트 박벽 섹션의 단면도를 도시하며;
도 5b는 본원의 실시예에 따른 센서를 갖는 박벽 튜브 요소의 단면도를 도시하며;
도 6은 분사 장치에서 분사 지시 신호와 분사 압력 사이의 관계를 나타내는 예시적인 파형을 나타내며;
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 감지 회로의 개략도를 얘시하며;
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 장치의 이벤트 기반 모니터링을 나타내는 예시적인 흐름도를 나타내며;
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 장치의 연속 모니터링을 나타내는 예시적인 흐름도를 나타내며;
도 9는 솔레노이드 작동식 분사 장치에서의 밸브 설치예를 나타내며;
도 10은 공기 작동식 분사 장치에서의 밸브 설치예를 나타내며;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인(in-line) 압력 감지를 위한 감지 요소를 사용하는 예시적인 장치를 나타내며;
도 12는 본원의 일 실시예에 따라 차동 압력 감지를 위해 2개의 감지 요소를 사용하는 예시적인 장치를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 구성이 가능하지만, 본 발명의 특정 예시적인 실시 형태가 도면에 예시되어 있으며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 의도는 없으며, 오히려 반대로, 그 의도는 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 대안적인 구성 및 균등물을 포함하려는 것임을 이해해야 한다.
본원의 실시예는 다양한 수단을 통해 분사 노즐로부터 액체 유동을 측정하는 분사 모니터링 장치를 제공한다. 측정된 액체 유동은 자동 분사 밸브 성능을 모니터링하고 각 개별 분사 이벤트를 검증하는 데 사용될 수 있다. 액체 유동은 스트레인 게이지, 압전식 홀 효과 타입 센서 등을 사용한 직접 또는 간접(비접촉) 측정치를 사용하여 충분한 샘플링 속도의 센서로 측정될 수 있는 분사 노즐에 가해지는 압력을 측정하는 것에 의해 판정될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 센서는 매우 빠른 응답을 제공할 수 있고 분사 노즐에서 동작하는 프로세스 또는 분사 유체로부터 완전히 분리될 수 있다.
본원의 실시예는 분사 밸브를 개폐하기 위한 작동 플런저를 제어하기 위해 펄스폭 변조(PWM)를 활용하는 고속 전기 밸브를 구비한 분사 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 추가된 인서트가 플런저 밀봉부와 분사 노즐 사이에 배치된다. 인서트에는 분사 장치의 내부 분사 압력에 노출시 편향되는 박벽(thin-walled) 섹션이 제공된다. 이 변형(편향)은 예컨대, 장치 내에 존재하는 유체로부터 유체 격리된 상태에서 인서트의 외부에 결합된 스트레인 게이지를 사용하여 측정된다. 따라서, 스트레인 게이지는 분사 또는 프로세스 유체로부터 유체 격리 상태로 유지된다.
본원의 실시예는 특징적인 지시 및 분사 신호를 측정하기 위한 통합 센서를 구비한 작동 분사 밸브를 제공한다. 또한, 시스템, 사용자 및 성능 입력을 사용하여 작동 분사 밸브가 정상 작동 중인지를 검증하는 분사 모니터링 장치도 제공된다. 또한, 실시예는 작동 분사 밸브를 포함하는 분사 시스템에 연결된 다양한 컨트롤러 및/또는 공장 운전 시스템과 통신하는 방법을 제공한다.
본원의 실시예는 각각의 개폐 이벤트에서 작동 분사 밸브의 지시 신호의 직접 또는 간접 측정을 사용하여 분사 성능의 검증을 제공한다. 주어진 시간 지연에서 분사 압력을 점검하여 작동 분사 밸브의 상태의 일치를 확인할 수 있다. 분사 밸브는 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 있을 수 있으며, 폐쇄 상태보다 개방 상태에서 더 높은 압력 판독값을 나타낸다.
본원의 실시예는 각 분사 사이클마다 타이밍 마커를 모니터링하기 위해 작동 분사 밸브의 지시 신호 및 작동 분사 밸브의 분사 압력 신호를 연속적으로 모니터링함으로써 분사 성능의 검증을 제공한다. 타이밍 마커를 모니터링하는 것에 의해, 작동 분사 밸브가 정상 작동 중이거나 불완전한 것으로 판정될 수 있다. 지속적인 모니터링 또는 이벤트 기반 모니터링에 의해 분사 밸브의 수명을 통해 작동 분사 밸브의 타이밍 특성을 추적할 수 있다.
도면 중에서 도 1을 더 구체적으로 참조하면, 분사 노즐 또는 분사 장치(102)의 흐름을 모니터링하기 위한 예시적인 제어 시스템(100)이 도시되어 있다. 분사 장치(102)는 분사 장치(102)의 흐름 동작에 관한 판독치를 분사 모니터링 장치(112)에 제공하기 위해 감지 회로(110) 내에 감지 요소 또는 센서(미도시)를 포함한다. 분사 장치(102)는 분사 장치(102)가 분사 유체를 침착하도록 구성될 때 분사 팁(108)으로부터 분사 패턴을 제공한다. 분사 장치(102)는 분사 장치(102)가 분사 유체를 침착해야 하는 경우 및 분사 장치(102)가 분사 유체를 침착하지 않아야 하는 경우를 판정하는 분사 컨트롤러(114)로부터 명령 입력을 수신하기 위한 전기 인터페이스(106)를 포함한다. 분사 장치(102)는 분사 장치(102)에 의해 참착될 유체를 공급하는 배관을 유지하기 위한 유체 커넥터(104)를 포함한다.
분사 장치(102)는 분사가 발생했는지 또는 발생 중인지 여부를 나타내는 파라미터를 측정하도록 배치된 감지 회로(110)를 포함하고, 이 정보를 분사 모니터링 장치(112)에 제공한다. 분사 모니터링 장치(112)는 분사 장치(102)와 분사 컨트롤러(114)를 인터페이스 연결하기 위한 전자 부품을 포함한다. 감지 회로(110)는 감지 요소 또는 센서와 신호 조절 회로를 포함한다. 신호 조절 회로는 센서로부터 나오는 신호를 분사 모니터링 장치(112)가 작업할 수 있는 전압 또는 전류 레벨로 해석한다. 분사 모니터링 장치(112)는 감지 회로로부터 수신된 전압 또는 전류 신호를 처리할 수 있고, 이에 따라 분사 컨트롤러(114)는 이들 신호를 사용하여 전기적 인터페이스(106)에서 분사 장치(102)에 적절한 전기 명령 입력을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 감지 회로(110)의 출력을 분사 모니터링 장치(112)에 제공하기 위해 직렬 데이터 전송이 적용된다. 무선 데이터 전송도 적용될 수 있다. 별도로 예시되어 있지만, 일부 실시예에서, 감지 회로(110) 및 분사 모니터링 장치(112)는 단일 부품으로서 구현된다.
일부 실시예에서, 전기적 인터페이스(106)에 대한 명령 입력을 조정하는 것 외에도, 분사 컨트롤러(114)는 원격 시스템[시스템 입력(116)] 또는 조작자 또는 사용자[사용자 입력(118)]로부터 입력을 수신할 수 있다. 시스템 입력(116)은 구성 파일로 다수의 분사 장치를 제어하는 원격 서버로부터의 입력일 수 있는 반면, 사용자 입력(118)은 키보드, 버튼, 터치스크린 등으로부터의 입력일 수 있다. 분사 컨트롤러(114)는 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 컴퓨팅 장치, 예컨대 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다. 사용자 입력(118) 및 시스템 입력(116)을 사용하여, 조작자는 분사 컨트롤러(114)에 특정 명령 입력을 전기적 인터페이스(106)에 제공하도록 지시할 수 있다. 또한, 분사 컨트롤러(114)는 컴퓨터 모니터, 텔레비전 스크린 등을 포함하는 휴먼 머신 인터페이스(HMI)를 통해 상태 출력(120)을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 상태 출력(120)은 예를 들어, 발광 다이오드(LED) 또는 전구를 사용하는 광 표시기로서 제공된다.
도 2a는 도 1에 예시된 제어 시스템에 사용될 수 있는 센서(예, 스트레인 게이지)를 구비한 일 실시예의 분사 장치(200)를 예시한다. 분사 장치(200)는 입구 하우징(238), 외부 바디(234) 및 전방 하우징(230)을 포함한다. 솔레노이드 코일(236)이 입구 하우징(238) 내에 포함되고, 노즐 리테이너(210)가 분사 팁(202)을 적소에 구속하여 보유한다. 분사 팁(202)으로부터의 분사 액체 배출을 제어하기 위한 솔레노이드 코일(236)의 작동에 응답하여 조절된 왕복 이동을 위해 밸브 플런저(222)가 장착된다. 분사 장치(200)는 유입 파이프(242)를 포함하는 데, 유입 파이프는 그 일단부로부터 분사 장치(200)의 분사 팁(202)의 단부 측으로 흐르는 프로세스 액체를 수용한다.
솔레노이드 코일(236)의 원격 전원으로의 연결을 가능하게 하기 위해, 분사 장치(200)는 예컨대, PWM 신호를 수신하기 위한 전기 커넥터(240)를 구비한다. 또한, 분사 장치(200)는 분사 센서[스트레인 게이지(248)]를 모니터링 시스템(246)에 연결하기 위한 전기 커넥터[센서 커넥터(216)]를 구비한다. 리드 와이어(214)는 분사 센서(미도시)를 센서 커넥터(216)에 인터페이스 연결한다. 센서 커넥터(216)는 커넥터 하우징(212) 내에 배치된다. 스트레인 게이지(248) 또는 분사 센서는 노즐 시트(204)와 플런저 시트(208) 사이에 위치된 센서 튜브(206) 상에 배치된다.
센서 튜브(206)는 밀봉부(218)와 분사 팁(202) 사이의 원통형 챔버 내의 영역으로 들어가는 분사 유체에 반응하여 구부러지고 편향된다. 상기 영역을 통한 분사 액체의 흐름은 밸브 플런저(222)에 의해 제어된다. 밸브 플런저(222)의 섹션에 범퍼 스프링(224)이 배치된다. 솔레노이드 코일(236)에 의해 생성된 자기장은 솔레노이드 액추에이터의 축을 따른 힘이 고정 및 가동 전기자 사이의 간극을 폐쇄되게 할 것이다. 도 2a의 경우, 밸브 플런저(222)는 고정 입구 하우징(238)의 스템 부분을 향해 다시 끌어 당겨진다. 밸브 플런저(222)는 고정 전기자를 향해 끌어 당겨질 때 개방 위치에 있다. 범퍼(226) 및 범퍼 스프링(224)은 고정 전기자에 대한 플런저(222)의 충격을 흡수하는 것을 돕는다. 밸브 플런저(222)가 개방 위치로 이동될 때, 액체는 분사 팁(202)으로 이어진 개구를 통해 유도된다. 리턴 스프링(232)은 도 2a에 예시된 바와 같이 플런저(222)를 폐쇄 위치로 복귀시키는 힘을 제공한다. 폐쇄 위치에서, 밀봉부(218)는 액체가 분사 팁(202)으로 이어진 개구를 통해 흐르는 것을 방지한다.
도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 주문자 상표 부착 제조(OEM) 센서에 대한 도 2a의 분사 장치의 변형을 예시한다. OEM 센서는 유로(252)와 접하는 압력 센서(250)이다. 압력 센서(250)로부터의 판독치는 센서 커넥터(216)를 통해 모니터링 시스템(240)에 제공된다. OEM 센서 또는 압력 센서(250)는 유로(252) 내의 압력 레벨에 따라 팽창 및 수축하는 감지 다이어프램을 포함할 수 있다. 압력 센서(250)는 감지 다이어프램의 팽창 또는 수축을 모니터링 시스템(246)으로 가는 동안 센서 커넥터(216)를 통해 신호 조절 회로(미도시)에 제공되는 전기 신호로 변환한다.
도 3은 감지 요소(304)의 장착을 위한 박벽(thin-walled) 섹션(302)을 보여주는 일 실시예의 분사 장치의 일부(300) 내부의 사시도를 예시한다. 분사 장치의 부분(300)은 도 2a의 분사 장치(200)의 노즐 시트(204)와 밀봉부(218) 사이의 유사 부분과 비숫하다. 상기 부분(300)은 밸브 단부(306) 및 노즐 단부(308)를 가진다. 밸브 단부(306)는 플런저 또는 니들이 개구(310)를 밀봉하여 유체가 박벽 섹션(302)을 가지는 챔버 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 단부이다. 노즐 단부(308)는 분사 패턴(예, 250)을 달성하기 위해 분사 팁이 부착될 수 있는 단부이다. 본원의 이 실시예에 따른 분사 장치의 작동 중에, 개구(310)가 밀봉되거나 폐쇄될 때, 박벽 섹션(302)을 포함하는 챔버는 일측 압력 한계에 있고, 개구(310)가 밀봉되거나 개방되지 않을 때, 박벽 섹션(302)을 포함하는 챔버는 타측 압력 한계에 있다. 개구(310)가 밀봉되어 있는 그리고 밀봉되어 있지 않은 분사 장치의 작동 중에, 압력 레벨은 이들 두 한계 사이에서 전환된다.
박벽 섹션(302)과 접촉하는 유체의 압력이 박벽 섹션(302)을 포함하는 챔버에서 변화함에 따라, 박벽 섹션은 편향되거나 구부러지거나 휘어진다. 예컨대, 개구(310)가 밀봉될 때, 박벽 섹션(302)은 저압이 되어 휴지 또는 제작된 상태에 있다. 이 조건에서, 박벽 섹션에 작용하는 유체 압력은 챔버 내의 유체의 정압이다. 개구(310)가 밀봉되지 않을 때, 박벽 섹션(302)을 포함하는 챔버 내의 압력은 증가하여 박벽 섹션을 편향시킨다. 압력의 증가는 박벽 섹션이 노즐로부터 침착될 유체의 작동 압력에 노출되는 것에 기인할 수 있다. 편향 정도는 압력 증가에 비례한다. 일부 실시예에서, 박벽 섹션(302)은 중합체 플라스틱 또는 금속, 예를 들어 스테인레스 강으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 박벽 섹션(302)은 두께가 0.25 ㎜(0.010 in) 미만이다.
감지 요소(304)는 챔버 내의 내부 분사 압력을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 감지 요소(304)는 분사 장치의 부분(300)의 박벽 섹션(302)에 물리적으로 결합된다. 박벽 섹션(302)이 압력 변화로 인해 구부러짐에 따라, 박벽 섹션(302) 상에 결합된 감지 요소(304)도 구부러진다. 일 실시예에서, 감지 요소는 스트레인 게이지이고, 스트레인 게이지의 형상 변화는 스트레인 게이지의 전기 저항을 변화시킨다. 따라서, 스트레인 게이지에 전력을 제공함으로써 분사 모니터링 장치, 예를 들어 분사 모니터링 장치(112)는 저항 변화, 결국 박벽 섹션(302)을 포함하는 챔버의 압력 변화를 감지할 수 있다. 압력의 증가는 분사 이벤트의 개시, 즉 분사 유체가 챔버로 유입되고 결국 분사 팁을 통해 방출되는 것의 개시로 해석될 수 있다. 압력의 감소는 분사 이벤트의 종료, 즉 더 많은 분사 유체가 챔버로 유입되는 것이 방지되는 것으로 해석될 수 있다. 일정한 압력은 분사 이벤트가 발생 중이거나 분사 이벤트가 발생하지 않는 것으로 해석될 수 있다. 분사 이벤트 중의 압력 레벨 또는 크기는 분사 이벤트가 발생하지 않을 때의 압력 레벨 또는 크기보다 높을 것이다. 이들 압력 판독치는 스트레인 게이지의 저항 변화로 해석되는 박벽 섹션(302)의 변형을 통해 쉽게 얻을 수 있다. 스트레인 게이지가 예로서 사용되지만, 감지 요소(304)는 유로(252)가 압력 센서(250)에 제공되는 도 2b의 실시예에 제공된 바와 같은 OEM 센서일 수 있다. 압력 센서(250)는 압력 증가에 응답하여 팽창하는 감지 다이어프램을 포함할 수 있다.
도 4a는 센싱 요소(402)의 장착을 위한 박벽 튜브 요소(404)를 보여주는 제2 실시예의 분사 장치의 부분(400)의 내부의 사시도를 나타낸다. 센싱 요소(402)는 분사 장치의 내부 분사 압력의 측정치를 추출하는 방법으로서 기능한다. 설명은 도 3에 제공된 것과 유사하다. 상기 부분(400)은 밸브 단부(406) 및 노즐 단부(408)를 가진다. 밸브 단부(406)는 플런저 또는 니들이 개구(410)를 밀봉함으로써 유체가 박벽 튜브 요소(404)를 가지는 챔버 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 단부이다. 부분(300)과 부분(400) 사이의 차이는 상기 부분(400)의 경우 압력에 반응하여 구부러지는 장치가 박벽 튜브 요소이지만, 상기 부분(300)의 경우 해당 장치가 사실상 튜브형이 아니라는 것이다. 추가로, 부분(300)의 센서는 감지 요소(304)의 배치에서 보여지는 바와 같이 접선 방향으로 배치된 반면, 감지 요소(402)는 상기 부분(400)에서 박벽 튜브 요소(404) 주위를 둘러싼다. 도 4b는 도 4a에 예시된 사시도의 단면도를 나타낸다. 도 4b에서는 분사 액체가 박벽 튜브 요소(402)와 직접 접촉되게 함으로써 센서 액체 통로가 압력에 대한 감도를 증가시키도록 제공될 수 있는 것이 예시되어 있다. 두 유형의 감지 메커니즘(박벽 튜브 요소 및 박벽 섹션)의 구성이 더 상세하게 제공될 것이다.
도 5a는 본원의 일 실시예에 따른, 센서가 구비된 탄젠트 박벽 섹션의 단면도를 예시한다. 이들 단면도는 필요시 도 3을 참조로 설명될 것이다. 도 3에 예시된 바와 같이. 박벽 섹션을 포함하는 챔버를 통한 분사 유체 유동을 위한 원통형 통로가 제공된다. 도 3은 이 원통형 통로의 내부를 볼 수 있도록 절개부를 제공한다. 도 5a의 단면도는 이 절개부를 갖지 않기 때문에, 감지 요소(304)가 배치되는 위치를 내려다볼 때, 그 뷰는 센서 뷰와 유사할 것이다. 박벽 섹션이 있는 측면에서 보면 그 뷰가 측면도와 유사하며, 분사 유체 통로를 따라 보면 그 뷰는 센서 영역의 횡단면도와 유사하다.
센서 뷰는 감지 요소가 배치된 위치를 보여준다. 측면도는 센서가 배치된 영역(502)이 다른 영역, 예를 들어 영역(504)보다 낮다는 것을 보여준다. 센서 영역 단면은 분사 유체의 원통형 통로와 관련하여 센서가 분사 유체에 가깝게 위치하는 것을 보여준다. 센서와 분사 유체 사이의 거리(508)는 박벽 섹션(506)의 박벽의 두께이다.
도 5b는 본원의 일 실시예에 따른, 센서가 구비된 박벽 튜브 요소의 단면도를 예시한다. 단면도는 필요시 도 4a 및 도 4b를 참조로 설명될 것이다. 도 4a에 예시된 바와 같이, 박벽 튜브 요소는 밸브 단부(406)와 노즐 단부(408)를 연결한다. 센서 액체 통로(412)로 지정된 개구가 제공된다. 도 3에서, 분사 유체는 원통형 통로를 따랐지만, 도 4a에서는 예시된 바와 같이 감지 요소(402)가 박벽 튜브 요소(404) 상에 위치되는 위치에 직경의 변화가 있어서 박벽 튜브 요소(404)의 일부만이 분사 유체에 노출된다.
도 5b는 박벽 튜브 요소를 포함하는 박벽 섹션의 다른 실시예를 제공한다. 센서가 위치하는 박벽 색션은 분사 유체가 박벽 튜브 요소의 전체 내부면과 접촉하게 될 통로를 갖는 것으로 예시되어 있다. 감지 요소(520)는 박벽 튜브 요소(522)의 표면에 결합되고, 감지 요소(520)가 결합되는 섹션에서 박벽 튜브 요소(522)의 내부면은 유체가 분사 장치를 통해 흐를 때 분사 유체와 접촉하게 된다.
도 6은 분사 장치에서 분사 지시 신호(602)와 분사 압력(604) 사이의 관계를 나타내는 예시적인 파형을 나타내다. 분사 지시 신호(602)는 분사 컨트롤러(114)에 의해 분사 장치(102)의 전기적 인터페이스(106)에 제공되는 명령 입력일 수 있다. 분사 지시 신호(602)가 밸브 폐쇄 지시(I0)를 나타내는 경우, 분사 장치(102)는 OFF 상태가 되어 분사 유체는 분사 팁(108)으로부터 유출되지 않아야 한다. 분사 지시 신호(602)가 밸브 개방 지시(I100)를 나타내는 경우, 분사 장치(102)는 ON 상태가 되어 분사 유체는 결국 분사 팁(108)으로부터 유출되어야 한다. 분사 장치(102)가 ON 상태에 있을 때, 분사 장치(102)의 분사 밸브(예, 도 2a의 플런저/니들)는 개방 상태에 있고, 분사 장치(102)가 OFF 상태에 있을 때, 분사 장치(102)의 분사 밸브는 폐쇄 상태에 있다. 분사 밸브의 폐쇄 상태에서 개방 상태로의 전환은 개방 이벤트이고, 개방 상태에서 폐쇄 상태로의 전환은 폐쇄 이벤트이다. 폐쇄 상태의 수동 분사 밸브는 분사 장치를 통한 액체 유동 경로를 차단하거나 막아서 분사 장치를 통한 액체 유동을 중지시킨다. 개방 상태의 수동 분사 밸브는 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용한다.
솔레노이드 제어식 장치와 같은 PWM 제어식 분사 장치에서, 분사 장치(102)가 지속 시간(tON1) 동안 ON이 되고 지속 시간(tOFF1) 동안 OFF가 되도록 지시를 받는 기간(tPERIOD1)이 정의될 수 있다. 도 6에서, PWM 제어식 분사 장치와 관련하여 T1의 경우 분사 지시 신호(602)가 I0에서 I100로 전환될 때를 지정하고 T4의 경우 분사 지시 신호(602)가 I100에서 I0로 다시 전환될 때를 지정하는 타임스탬프가 예로서 제공된다.
분사 장치(102)가 지속 기간(tON1) 동안 ON이 되고 지속 기간(tOFF1) 동안 OFF가 되도록 지시받는 것에 응답하여, 분사 장치(102) 내부의 압력이 변할 수 있다. 시스템 분사 압력(604)은 분사 장치(102)의 내부 압력의 변화 방식의 일 실시예이다. 분사 지시 신호(602)가 시간 T1에서 스위칭되는 것에 응답하여, 시스템 분사 압력(604)은 P0의 초기 압력에서 P100의 최종 압력으로 변한다. 도 6에 예시된 바와 같이, 분사 지시 신호(602)가 시간 T1에서 스위칭될 때로부터 분사 지시 신호(602)가 시간 T2에서 상승하기 시작할 때까지 지연이 존재한다. 시스템 분사 압력(604)은 시간 T3에서 P0에서 P100으로 상승하는 데 tD2의 지속 시간이 소요된다.
분사 지시 신호(602)가 시간 T4에서 I100에서 Io로 전환될 때 유사한 거동이 발생한다. 시스템 분사 압력(604)이 시간 T5에서 P100으로부터 시간 T6에서 P0로 떨어지기 시작하기 전에 지연 tD3가 관찰된다. 지속 시간 tD4는 압력이 Po로 떨어지는 데 걸리는 시간이다. 따라서, 도 6에서 식별되는 상이한 타임스탬프와 지속 시간 사이에 정의가 이루어질 수 있다. tD5는 tD1과 tD2의 합이고, tD6는 tD3과 tD4의 합이고, tD7은 시스템 분사 압력(604)이 P100에 유지되는 시간이다. tD5는 개방 이벤트의 지속 시간이고, tD6는 폐쇄 이벤트의 지속 시간이다. 분사 장치(102)와 관련하여 이들 식별된 시간 및 지속 시간에 대한 직관적인 해석이 제공될 것이다.
기술된 바와 같은 tON1 파라미터는 분사 장치(102)가 ON이 되도록 분사 지시 신호(602)에 의해 지정된 지시 지속 시간이다(분사 밸브가 개방 상태로 유지되는 기간). tD1은 분사 밸브(예, 도 2a의 플런저/니들)가 분사 지시 신호(602)에 응답하여 개방하기 시작하는 ON 지연이다. tD2는 분사 장치(102)의 분사 패턴이 지정된 분사 팁(108)에 대해 유체 유동이 없는 상태에서 최대 유체 유동 상태가 되는 분사 형성 지연이다. 설명된 tOFF1은 분사 장치(102)가 OFF가 되도록 분사 지시 신호(602)에 의해 지정된 지시 지속 시간이다(분사 밸브가 폐쇄 상태로 유지되는 기간). tD3는 분사 밸브가 분사 지시 신호(602)에 응답하여 폐쇄되기 시작하는 OFF 지연이다. tD4는 분사 장치(102)의 분사 패턴이 지정된 분사 팁(108)에 대해 최대 유체 유동 상태에서 유체 유동이 거의 없거나 없는 상태가 되는 분사 붕괴 지연이다. 매크로 측정 레벨로부터, 개방 이벤트에서, tD5는 분사 ON 지연으로서 정의될 수 있고, 폐쇄 이벤트에서, tD6는 분사 OFF 지연으로서 정의될 수 있다. 분사 ON 지연은 분사 장치(102)가 ON이 되도록 명령 입력이 제공된 후에 분사 장치(102)가 최대 유량에 도달하는 데 소요되는 시간이다. 분사 OFF 지연은 분사 장치(102)가 OFF가 되도록 명령 입력이 제공된 후에 분사 장치(102)가 최소 유량에 도달하는 데 소요되는 시간이다. 분사 ON 지연(tD5) 및 분사 OFF 지연(tD6)을 사용하여 ON 슬로프(606) 및 OFF 슬로프(608)가 각각 정의될 수 있다. ON 슬로프(606)는 수학적으로 (P100-P0)/tD5로 기재될 수 있고, OFF 슬로프(608)는 수학적으로 (P0-P100)/tD6로 기재될 수 있다.
이러한 기간 및 정의를 사용하여 (1) 포지티브 분사 펄스 검증, (2) 밸브 성능 모니터링 및 (3) 분사 적용률에 대한 폐루프 제어와 같은 몇 가지 모니터링 전략이 구현될 수 있다. 포지티브 분사 펄스 검증에서, 분사 모니터링 장치(112)는 분사 장치(102)로부터의 분사 판독치를 분사 컨트롤러(114)에 제공한다. 분사 컨트롤러(114)는 압력이 P0 레벨로부터 최대 시스템 분사 압력(P100) 이하인 임계 압력 레벨(PTHRESH)로 증가함에 따라 압력 판독치를 모니터링한다. 일부 실시예에서, 시스템 분사 압력이 임계값에 도달하는지 여부를 모니터링하는 것에 더하여, ON 지연(tD5)은 ON 지연(tD5)이 명령 ON 시간(tON1) 미만인 지를 검증하기 위해 모니터링 될 수 있다. 포지티브 분사 펄스 검증 하에서, PDTHRESH가 충족되지 않거나 ON 지연(tD5)이 명령 ON 시간(tON1)보다 클 때마다, 분사 컨트롤러(114)는 에러 경보를 제공하거나 전체 시스템 제어에 영향을 주는 파라미터를 조정할 수 있다.
밸브 성능 모니터링에서, (예컨대 도 3-도 5에서 본원의 일부 실시예에 예시된 바와 같이) 박벽 섹션을 가지는 챔버를 분리하는 밸브의 성능이 평가된다. 분사 컨트롤러(114)는 분사 장치(102)로부터의 분사 이벤트를 추적 및 기록하고, 기준 성능과 비교하여 분사 장치(102)의 수명 주기에 걸친 트렌드 및 편차를 판단한다. 예컨대, 다수의 분사 ON 및 분사 OFF 이벤트에 걸쳐, 분사 ON 지연(tD5)은 밸브가 마모되거나 플런저/니들을 개방 개시하도록 제어하는 메커니즘이 마모되고 있을 수 있음을 나타내는 것을 변화시킬 수 있다. 다수의 분사 ON 및 분사 OFF 이벤트에 걸쳐, 분사 OFF 지연(tD6)은 분사 장치(102)가 마모되거나 분사 장치(102)가 막혀 있음을 나타내는 것을 변화시킬 수 있다. 또한, ON 슬로프(606) 및 OFF 슬로프(608)는 분사 장치(102)가 막히거나 마모되고 있는지를 판단하도록 모니터링될 수 있다. 따라서, 밸브 성능 모니터링에서, 밸브가 서비스를 수행할 필요가 있음을 나타내는 지점으로 벗어날 때 분사 컨트롤러(114)에 의한 통지를 위해 밸브의 수명에 걸쳐 개방 이벤트 타이밍 및 폐쇄 이벤트 타이밍이 모니터링되고 기록될 수 있다. 이것은 특히 모니터링된 데이터에 장애가 임박함을 나타내는 경우 서비스 간격을 계획하고 정의하는 데 도움이 된다. 서비스 간격을 알리는 것 외에도 최소 시스템 분사 압력(Po)의 변화를 비교하는 것에 의해 밸브의 온도를 모니터링할 수 있다.
분사 적용률에 대한 폐루프 제어에서, 분사 유체를 적용하는 유량은 다양한 인자의 조합을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 인자는: (1) P100의 값과 지정된 분사 팁(108)에 기초한 유량; (2) 명령 ON 시간(tON1)과 관련된 유효 분사 시간(tD7); (3) 분사 높이, 폭, 및 라인 속도와 같은 적용 분사 파라미터에 기초한 원하는 분사 부피 또는 공정 적용 속도; (4) 분사 컨트롤러(114)로부터의 바람직한 적용 속도 대 제어 시스템(100)의 각 분사 밸브에 대한 명령 ON 시간을 조정하는데 사용될 수 있는 분사 센서 출력 및 계산을 기초로 계산된 적용 속도를 포함한다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 감지 회로(700)의 개략도를 예시한다. 감지 회로(700)는 본원의 다양한 실시예에 따른 분사 장치에서 압력 또는 지시 신호를 측정하기 위한 감지 요소(702)를 포함한다. 감지 회로(700)에 입력 전력(704)이 입력되면, 전압 조절 회로(706)가 감지 요소(702) 및 신호 조절 회로(708)를 인터페이스하기 위해 해당 입력 전력을 조절한다. 신호 조절 회로(708)는 감지 요소로부터 압력 측정치를 수신하고, 해당 압력 측정치를 증폭(710) 회로에 허용 가능한 전압 또는 전류 레벨로 조절한다. 증폭(710) 후, 출력 신호(712)는 분사 모니터링 장치에 제공되며, 이 분사 모니터링 장치는 도 6의 시간 지속 시간을 이용하여 정의되는 개방 및 폐쇄 이벤트를 결정하도록 계산을 수행한다.
도 7에서, 출력 신호 (712)는 분사 모니터링 장치에 의해 모니터링될 수 있고, 분사 장치의 작동에 관한 진단 정보를 제공하는 데 활용될 수 있다. 진단 정보는: (1) 분사 장치가 작동되고 유체가 분사 팁을 성공적으로 빠져나간 경우; (2) 분사 팁에 가해지는 압력; (3) 분사 팁이 막히거나 손상되었는지 여부; (4) 분사 장치에 대한 마모 및 파열 정보를 포함할 수 있다. 도 1에 대해 설명된 바와 같이. 감지 회로(110)에 의해 검출된 아날로그 전압 신호는 분사 컨트롤러(114)에 의해 처리되고 분사 장치(102)의 작동 조건을 분석 및 진단하기 위해 이전의 판독치 및 구성 데이터와 비교될 것이다.
도 8a는 본원의 일 실시예에 따른, 분사 장치, 예를 들어 도 1의 분사 장치(102)의 이벤트 기반 모니터링을 예시하는 흐름도를 나타낸다. 802 단계에서, 분사 컨트롤러(114) 및 도 1의 전자 부품이 파워 ON 된다. 804 단계에서, 분사 컨트롤러(114)에 의해 지시 신호에 대한 시스템 입력(116) 또는 사용자 입력(118)이 모니터링된다. 일 실시예에서, 분사 컨트롤러(114)는 공압 또는 유압 밸브에 가해지는 유체 압력을 수신한다. 일 실시예에서, 분사 컨트롤러(114)는 솔레노이드 또는 모터 밸브에 인가된 전기 신호를 수신한다. 일 실시예에서, 분사 컨트롤러(114)는 분사 장치(102)의 솔레노이드 코일에 의해 생성된 자기장을 간접적으로 측정함으로써 지령 신호의 제공을 판정한다.
806 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 804 단계에서 획득된 지시 신호가 지시 임계치보다 높다고 판정한다. 지연(808) 후에, 810 단계에서 분사 컨트롤러(114)는 분사 모니터링 장치(112)를 통해 분사 압력을 측정함으로써 "ON" 분사 이벤트를 점검한다.
분사 압력이 개방 압력 임계치 미만이면, 812 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 개방 지연 에러가 검출된 것으로 판정한다. 814 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 에러 코드/신호를 준비하고, 816 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 상태 모니터 장치 또는 시스템 컨트롤러(122)에 에러 코드/신호를 전송하여 상태 출력(120)으로서 디스플레이되게 한다. 일 실시예에서, 생성된 에러 코드/신호는 개방 이벤트에 대한 이진 상태를 나타낸다. 예를 들어, 에러 코드/신호는 분사가 양호하거나 분사가 불량함을 나타낸다. 다수의 불량 분사가 검출되면 분사 컨트롤러(114)가 경보를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 100회의 분사 중 3회가 불량 분사인 경우, 상태 출력(120) 중 하나로서 경보가 발생될 수 있다.
분사 압력이 개방 압력 임계치를 초과하면, 818 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 성공적인 개방 이벤트가 발생했다고 판정한다. 820 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 820 단계에서 지시 신호를 모니터링한다.
822 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 820 단계에서 획득된 지시 신호가 지시 임계치 미만인 것으로 판정한다. 지연(824) 후에, 분사 컨트롤러(114)는 826 단계에서 분사 모니터링 장치(112)를 통해 분사 압력을 측정함으로써 "OFF" 분사 이벤트를 점검한다.
분사 압력이 폐쇄 압력 임계치를 초과하면, 828 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 폐쇄 지연 에러가 검출된 것으로 판정한다. 830 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 에러 코드/신호를 준비하고, 832 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 에러 코드/신호를 상태 모니터 장치 또는 시스템 컨트롤러(122)로 전송하여 상태 출력(120)으로서 디스플레이되게 한다. 일 실시예에서, 생성된 에러 코드/신호는 폐쇄 이벤트에 대한 이진 상태를 나타낸다. 예를 들어, 에러 코드/신호는 양호한 폐쇄 또는 불량 폐쇄를 나타낸다. 다수의 불량 폐쇄가 검출되면 분사 컨트롤러(114)는 경보를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 100회의 폐쇄 중 3회가 불량 폐쇄인 경우, 상태 출력(120) 중 하나로서 경보가 발생될 수 있다.
분사 압력이 폐쇄 압력 임계치 미만이면, 834 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 성공적인 폐쇄 이벤트가 발생했다고 판정한다. 836 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 지시 신호의 모니터링으로 복귀한다. 도 8a의 프로세스는 지시 신호가 수신되면 반복된다. 도 8a는 개방 이벤트의 모니터링과 폐쇄 이벤트의 모니터링 사이의 대안을 제공한다. 일 실시예에서, 개방 압력 임계치 및 폐쇄 압력 임계치는 동일한 압력 임계치, 예를 들어 도 6의 PTHRESH이다.
도 8a에서, 분사 펄스 검증은 이벤트 단위로 분석될 수 있다. 분사 지시 신호가 개방 상태로 진행한 후의 알려진 기간 후에, 분사 압력 신호는 일치하는 개방 상태에 대해 점검된다. 그리고 분사 지시 신호가 폐쇄 상태로 진행한 후의 알려진 기간 후에, 분사 압력 신호는 일치하는 폐쇄 상태에 대해 점검된다. 실패한 개방 또는 폐쇄 이벤트는 시스템 컨트롤러에 에러로서 전달되거나 메모리에 저장될 수 있다. 시간이 지남에 따라 성공적인 이벤트를 추적하여 성능 문제를 예측할 수 있다.
도 8b는 본원의 일 실시예에 따른, 분사 장치, 예를 들어 분사 장치(102)의 연속 모니터링을 예시하는 흐름도를 나타낸다. 840 단계에서, 분사 컨트롤러(114) 및 도 1의 전자 부품이 파워 ON 된다. 842 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 본원의 다양한 실시예에 따라 지시 신호가 존재한다고 판정하고 분사 이벤트 모니터링을 개시하거나 초기화한다.
844 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 지시 및 분사 압력 신호를 모니터링한다. 846 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 지시 신호의 증가가 있다고 판정하고, 848 단계에서 분사 컨트롤러(114)는 분사 압력 신호가 증가했는지를 판정한다.
분사 압력 신호가 증가하지 않았으면, 850 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 개방 이벤트 에러를 검출한다. 852 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 에러 코드/신호를 준비하고, 854 단계에서 시스템 컨트롤러(122) 또는 다른 모니터링 장치에 에러 코드/신호를 전송한다. 에러의 세부 사항은 시스템 컨트롤러(122), 분사 컨트롤러(114) 또는 분사 모니터링 장치(112)에 보관될 수도 있다. 이후, 분사 컨트롤러(114)는 856 단계로 이동한다.
848 단계에서 분사 압력 신호가 증가한 경우, 분사 컨트롤러(114)는 856 단계에서 개방 이벤트 통계를 계산하고, 858 단계에서 로직을 적용하고 개방 이벤트와 관련된 데이터를 보관한다.
862 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 분사 압력 신호의 감소가 있는지를 판정한다. 분사 압력 신호가 감소되지 않았으면, 864 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 폐쇄 이벤트 에러를 검출한다. 866 단계에서, 분사 컨트롤러(114)는 에러 코드/신호를 준비하고, 868 단계에서 에러 코드/신호를 시스템 컨트롤러(122) 또는 다른 모니터링 장치로 전송한다. 에러의 세부 사항은 시스템 컨트롤러(122), 분사 컨트롤러(114) 또는 분사 모니터링 장치(112)에 보관될 수도 있다. 이후, 분사 컨트롤러(114)는 870 단계로 이동한다.
862 단계에서 분사 압력 신호가 감소된 경우, 분사 컨트롤러(114)는 870 단계에서 폐쇄 이벤트 통계를 계산하고, 872 단계에서 로직을 적용하고 폐쇄 이벤트와 관련된 데이터를 보관한다. 이후, 844 단계에서 연속 사이클 모니터링은 시작을 반복한다. 수집된 이벤트 통계는 예를 들어, 시간에 따른 평균 개방 시간 또는 평균 폐쇄 시간의 계산을 포함한다. 도 6의 정의를 참조하면, 이벤트 통계는 개방 이벤트에 대한 tD2 및/또는 tD5 및 폐쇄 이벤트에 대한 tD6 및/또는 tD4에 대한 다중 값을 측정하고, 이들 값의 이력 변화를 이용하여, 분사 장치(또는 분사 밸브)의 시간에 따른 동작 방식의 일부 트렌드를 나타내는 분석을 수행하는 것을 포함한다. tD2, tD5, tD6 및 tD4는 분사 장치를 정량화하는 예시적인 계량치로서 제공되며, 도 6에서 식별되는 다른 타이밍 계량치도 측정될 수 있다.
병행하여, 872 단계에서 분사 컨트롤러(114)가 로직을 적용하고 폐쇄 이벤트와 관련된 데이터를 보관한 후, 874 단계에서 분사 컨트롤러(114)는 성능 아카이브(archive)의 주기적인 분석을 수행할 수 있다. 성능 트렌드/트렌드 분석(876)이 예측된 허용 범위 내에 있는 것을 기초로, 880 단계에서 분사 장치(102)의 작동이 계속된다. 876 단계에서 트렌드, 파라미터 및 성능 파라미터가 허용 범위를 벗어난 것을 기초로, 878 단계에서 시스템 컨트롤러(122)에 통지된다.
도 8b에서, 분사 펄스 검증은 연속적 방식을 기반으로 분석될 수 있다. 분사 지시 신호 및 분사 압력 신호는 지속적으로 모니터링 된다. 분사 지시 신호가 오픈 슬로프(즉, 분사 지시 신호의 증가)인 경우, 분사 지시 신호 및 분사 압력 신호는 개방시의 분사 밸브의 성능을 추적, 검증 및 분석하기 위한 특성 및 타이밍에 대해 분석된다. 분사 지시 신호가 클로즈 슬로프(즉, 분사 지시 신호의 감소)인 경우, 분사 지시 및 분사 압력 신호는 폐쇄시의 밸브의 성능을 추적, 검증 및 분석하기 위한 특성 및 타이밍에 대해 분석된다.
개폐 성능 특성은 허용 한계와 비교된다. 오류는 시스템 컨트롤러에 전달될 수 있다. 개폐 성능 특성은 밸브 성능 문제를 예측하기 위해 추적 및 분석될 수 있다. 개폐 성능 특성은 또한 시스템 컨트롤러에 의해 사용되어 성능을 변경할 수 있다.
본원의 실시예에서, 개방 이벤트 및 폐쇄 이벤트에서 발생된 에러는 하나 이상의 실패를 나타낼 수 있다. 분사 장치가 정상 작동할 수 있지만 분사 지시 신호 및/또는 분사 압력 신호를 감지하기 위한 센서에 결함이 있는 경우, 개방 및 폐쇄 이벤트에서 에러가 발생할 수 있다. 분사 장치가 정상 작동할 수 있지만 분사 지시 신호 및/또는 분사 압력 신호를 감지하기 위한 센서로부터 분사 컨트롤러로의 전달이 신뢰할 수 없는 경우, 개방 및 폐쇄 이벤트에서 에러가 발생할 수 있다. 분사 장치가 정상 작동하지 않을 때(예, 분사 밸브에 결함이 있는 경우), 개방 및 폐쇄 이벤트에서 에러가 발생할 수 있다. 불량 개방, 불량 폐쇄, 및/또는 트렌드로부터의 편차에 대한 에러 코드의 생성은 분사 장치를 사용할 때 발생할 수 있는 잠재적인 문제를 조기에 경고할 수 있다.
도 9는 솔레노이드 작동식 분사 장치(900)에서의 밸브 설치를 예시한다. 분사 장치(900)는 분사 팁(902), 캡(904), 노즐 인서트(906) 및 본원의 일 실시예에 따른 감지 요소(908) 또는 센서를 포함한다. 분사 장치(900)는 또한 플런저 시트(910), 플런저 밀봉부(912), 자기 플런저(914), 구리 코일(916), 자성체(918), 자성 코어 스톱(920) 및 스프링(922)을 포함한다. 감지 요소(908)는 플런저 밀봉부(912)와 노즐 인서트(906) 사이에 위치된 것으로 예시된다.
도 10은 공기 작동식 분사 장치(1000)의 밸브 설치를 예시한다. 분사 장치(1000)는 본원의 일 실시예에 따른 감지 요소(1002) 또는 센서, 니들 밀봉부(1004)를 가지는 센서 하우징, 센서 하우징(1006), 액체 유입구와 연통하는 유체 노즐(1008), 분사 공기 유입구와 연통하는 에어 캡(1010), 본체(1012), 리테이너 캡(1014), 니들(1016), 피스톤(1018), 니들 밀봉부(1020), 스프링(1022) 및 피스톤 캡(1024)을 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 감지 요소(1002)는 본원의 실시예에서 설명된 바와 같이 공기 작동식 분사 장치의 유체 유동 품질을 판정하기 위해 공기 작동식 분사 장치에 설치될 수 있다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따라 인라인 압력 감지를 위해 박벽 튜브 요소를 사용하는 장치(1100)를 예시한다. 장치(1100)는 본체(1102), 리테이너(1104), 센서 하우징(1106), 감지 요소(1108) 또는 센서 및 센서 하우징(1110)을 포함한다. 일 실시예에서, 장치가 액체 압력에 노출될 때(입구에서 출구로), 감지 요소(1108) 섹션은 편향될 것이고, 일부 유형의 분사 모니터링 장치를 사용하여 상기 설명과 유사하게 시스템 압력을 출력할 것이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따라 차동 압력 감지를 위해 2개의 박벽 튜브 요소(1208, 1216)를 사용하는 장치(1200)를 예시한다. 장치(1200)는 본체(1202), 리테이너(1204), 센서 하우징(1206), 감지 요소(1208) 또는 센서, 센서 하우징(1210), 오리피스 플레이트(1212), 센서 하우징(1214), 다른 감지 요소(1216) 또는 센서, 및 센서 하우징(1218)을 포함한다. 일 실시예에서, 가압된 액체가 유입구로 공급됨에 따라, 제1 감지 요소(1208)는 초기 압력(P1)을 측정할 것이다. 이후, 가압된 액체는 오리피스 플레이트(1212)의 개구를 통과할 것이고, 제2 감지 요소(1216)가 액체의 제2 압력(P2)을 측정할 것이다. 오리피스 플레이트(1212)를 통한 압력 측정치(P2와 P1)의 차이는 액체의 특성과 관련하여 가압된 액체의 유량에 비례할 것이다.
본원의 실시예는 분사 지시 및 분사 신호, 예컨대 시스템 분사 압력을 측정하기 위해 센서가 통합된 작동 분사 밸브를 제공한다. 본원의 실시예는 작동하는 분사 밸브가 정상 기능하는지를 검증하기 위해 시스템 입력(116), 사용자 입력(118) 및 성능 입력을 활용하는 분사 모니터링 장치를 추가로 제공한다. 본원의 실시예는 분사 장치(102), 분사 컨트롤러(114), 및/또는 공장 운영 시스템, 예컨대 시스템 컨트롤러(122) 사이의 통신을 추가로 제공한다.
본원의 실시예는 각각의 개방 및 폐쇄 이벤트에서 분사 지시 신호의 직접 또는 간접 측정을 기초로 분사 장치 성능의 검증을 제공한다. 분사 압력은 주어진 시간 지연에서 점검되어 상태의 일치, 즉 분사 지시 신호가 개방을 지시할 때 밸브가 개방되어 압력을 제공하고 분사 지시 신호가 폐쇄를 지시할 때 밸브가 폐쇄되어 압력을 제공하지 않는 것을 확인한다.
본원의 실시예는 매 분사 사이클마다 모든 타이밍 마커를 모니터링하기 위해 분사 지시 신호 및 분사 압력 신호를 연속적으로 모니터링하고 분사 밸브가 정상 작동하고 있는지를 검증하는 것을 기초로 분사 장치 성능의 검증을 제공한다. 밸브의 수명을 통해 타이밍 특성이 추적될 수 있다. 분사 지시 신호는 작동 유형으로부터 얻을 수 있으며, 다른 분사 및 시스템 컨트롤러와 통합될 수 있다. 예를 들어, 공압 또는 유압 밸브에 가해지는 유체 압력이 얻어질 수 있고, 솔레노이드 또는 모터 밸브에 가해지는 전기 신호가 얻어질 수 있으며, 솔레노이드 코일에 의해 생성된 자기장의 간접 측정이 얻어질 수 있다. 분사 지시 신호는 밸브 조작자의 위치 측정으로부터도 수신될 수도 있다. 밸브의 종류에 따라 분사 지시 신호의 획득에 영향을 미칠 수 있다.
분사 신호는 분사되는 유체의 직접 또는 간접 측정으로부터 얻을 수 있다. 분사 신호를 측정하기 위해 압전 저항 압력 센서를 사용될 수 있다. 분사 신호는 다른 센서 유형, 즉 분사 팁에서의 유체 압력, 질량 또는 부피 유량, 분사의 반사, 근접 또는 레이더 감지로도 측정될 수 있다. 이들 신호 및 다른 신호는 작동하는 분사 밸브의 순간 성능을 추가로 분석하여 그 차이를 추적하여 분사 밸브의 성능 및 수명을 예측하기 위해 사용될 수 있다.
본원의 실시예에 따른 모니터링 시스템은 모니터링되는 분사 밸브, 센서 및 신호 조절 회로, 케이블, 마이크로 컨트롤러(들), 통신 하드웨어, 전력 관리 회로, 시스템 통합 및 제어, 및 엣지 컴퓨팅으로서, 다수의 분사 장치를 갖는 대형 분사 시스템에서의 밸브 대 밸브의 성능을 추적하고 작동하는 분사 밸브의 수명 전체에 걸쳐 성능을 추적하기 위한 엣지 컴퓨팅을 포함할 수 있다. 통신 하드웨어는 상태 표시기(HMI, LED 또는 다른 표시등), 직렬 데이터 전송부 및/또는 무선 데이터 전송부를 포함할 수 있다.
기술된 시스템은 분사 노즐 또는 분사 장치의 액체 흐름의 효율적인 모니터링을 가능케 한다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 전술한 방법 및 구현은 단지 본 발명의 원리의 예일 뿐이며, 이들은 단지 바람직한 기술만을 예시한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현예는 구체적으로는 상기 예와 상이할 수 있음이 고려된다. 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 기재되어 있다. 이들 바람직한 실시예의 변형은 상기 설명을 읽으면 당업자에게 분명해질 수 있다. 본 발명자들은 당업자가 이러한 변형을 적절히 채택할 것을 기대하며, 본 발명자들은 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것과 다르게 본 발명이 실시되는 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 여기에 첨부된 청구범위에 인용된 주제의 모든 변형 및 균등물을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형에서의 상기 기재된 요소의 임의의 조합은 본 발명에 포함된다.
본 발명을 설명하는 맥락에서 (특히, 다음의 청구범위의 맥락에서) 지정된 및 비지정된 용어 및 그 유사한 지시어의 사용은 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 단수 및 복수 요소 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해될 것이다. "포함하다", "가지다", "구비하다" 및 "함유하다"라는 용어는 달리 언급되지 않는 한 개방형 용어(즉, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미)로서 해석되어야 한다. 본 명세서에서 값의 범위의 언급은 본 명세서에서 다르게 지시되지 않는 한, 단지 범위 내에 속하는 각각의 개별값을 개별적으로 지칭하는 방법으로서 사용되도록 의도되며, 각각의 개별값은 마치 본 명세서에서 개별적으로 인용된 것처럼 명세서에 통합된다. 본 명세서에 제공된 임의의 예와 모든 예 또는 예시적인 언어(예를 들어, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것으로 의도되며, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 본 명세서의 어떤 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 주장되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 컨트롤러에 의해 분사 장치의 분사 성능을 검증하는 방법으로서:
    상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용 또는 정지시키도록 상기 분사 장치의 분사 밸브를 작동시키는 지시 신호를 수신하는 단계;
    상기 분사 장치의 센서로부터 분사 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 분사 장치의 분사 성능을 판정하도록 상기 센서로부터의 상기 분사 신호 및 상기 지시 신호를 사용하여 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 모니터링하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호가 지시 임계치를 초과하는 것에 기초하여, 상기 분사 신호가 개방 임계치를 초과하는지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 분사 신호가 상기 개방 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용하는 것을 검증하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분사 신호가 상기 개방 임계치 미만인 것에 응답하여, 에러가 발생했음을 판정하는 단계; 및
    상기 에러가 발생했다는 판정을 기초로 에러 코드를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호가 상기 지시 임계치 미만인 것을 기초로, 상기 분사 신호가 폐쇄 임계치 미만인지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 분사 신호가 상기 폐쇄 임계치 미만인 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 정지시키는 것을 검증하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분사 신호가 상기 폐쇄 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 에러가 발생했음을 판정하는 단계; 및
    상기 에러가 발생했다는 판정을 기초로 에러 코드를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지시 신호는: 공압 또는 유압 밸브에 가해지는 유체 압력; 밸브 조작자의 위치 측정; 솔레노이드 또는 모터 밸브에 인가되는 전기 신호; 및 솔레노이드 코일에 의해 생성된 자기장의 간접 측정으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로부터 수신된 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서는: 압전 저항 압력 센서; 압력 센서; 질량 또는 부피 유량 센서; 및 반사형, 근접식 또는 레이더 센서로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호의 증가가 상기 분사 신호의 증가를 동반하는지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 지시 신호의 증가가 상기 분사 신호의 증가를 동반하지 않는 것에 응답하여, 개방 에러가 검출되는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호의 증가가 상기 분사 신호의 증가를 동반하는 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 액체 유동을 허용하고 있음을 판정하는 단계; 및
    상기 분사 밸브가 상기 액체 유동을 정지시키거나 상기 분사 밸브가 상기 액체 유동을 허용하는 것을 기초로 상기 분사 밸브의 성능 통계를 계산하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 분사 밸브의 상기 성능 통계가 허용 범위를 벗어난 것에 응답하여, 에러를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호의 감소가 상기 분사 신호의 감소를 동반하는지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 지시 신호의 감소가 상기 분사 신호의 감소를 동반하지 않는 것에 응답하여, 폐쇄 에러가 검출되는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 지시 신호의 감소가 상기 분사 신호의 감소를 동반하는 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 상기 액체 유동을 정지시키고 있음을 판정하는 단계; 및
    상기 스프레이 밸브가 상기 액체 유동을 정지시키거나 상기 분사 밸브가 상기 액체 유동을 허용하는 것을 기초로 상기 분사 밸브의 성능 통계를 계산하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액체 유동을 모니터링하는 단계는:
    상기 분사 밸브의 상기 성능 통계가 허용 범위를 벗어난 것에 응답하여, 에러를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  14. 액체 분사 시스템으로서:
    액체 분사 패턴을 생성 및 전달하도록 구성된 분사 장치로서,
    상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용 또는 정지하기 위한 지시 신호를 수신하도록 구성된 분사 밸브와,
    분사 신호를 측정하도록 구성된 센서
    를 포함하는 것인 분사 장치; 및
    상기 센서에 결합된 컨트롤러로서, 상기 분사 장치의 분사 성능을 판정하도록 상기 센서로부터의 상기 분사 신호 및 상기 지시 신호를 사용하여 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 모니터링하도록 구성되는 것인 컨트롤러
    를 포함하는 것인 액체 분사 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는 추가적으로:
    상기 지시 신호가 지시 임계치를 초과하는 것에 기초하여, 상기 분사 신호가 개방 임계치를 초과하는지 여부를 판정하고; 및
    상기 분사 신호가 상기 개방 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 허용하는 것을 검증하도록, 구성된 것인 액체 분사 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는 추가적으로:
    상기 분사 신호가 상기 개방 임계치 미만인 것에 응답하여, 에러가 발생했음을 판정하고; 및
    상기 에러가 발생했다는 판정을 기초로 에러 코드를 생성하도록, 구성된 것인 액체 분사 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는 추가적으로:
    상기 지시 신호가 상기 지시 임계치 미만인 것을 기초로, 상기 분사 신호가 폐쇄 임계치 미만인지 여부를 판정하고; 및
    상기 분사 신호가 상기 폐쇄 임계치 미만인 것에 응답하여, 상기 분사 밸브가 상기 분사 장치를 통한 액체 유동을 정지시키는 것을 검증하도록, 구성된 것인 액체 분사 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컨트롤러는 추가적으로:
    상기 분사 신호가 상기 폐쇄 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 에러가 발생했음을 판정하고; 및
    상기 에러가 발생했다는 판정을 기초로 에러 코드를 생성하도록, 구성된 것인 액체 분사 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 센서는: 압전 저항 압력 센서; 압력 센서; 질량 또는 부피 유량 센서; 및 반사형, 근접식 또는 레이더 센서로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것인 액체 분사 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 지시 신호는: 공압 또는 유압 밸브에 가해지는 유체 압력; 밸브 조작자의 위치 측정; 솔레노이드 또는 모터 밸브에 인가되는 전기 신호; 및 솔레노이드 코일에 의해 생성된 자기장의 간접 측정으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로부터 수신된 것인 액체 분사 시스템.
KR1020207005899A 2017-07-31 2018-07-31 개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법 KR20200037323A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762538848P 2017-07-31 2017-07-31
US62/538,848 2017-07-31
PCT/US2018/044667 WO2019028061A1 (en) 2017-07-31 2018-07-31 APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCED SPUTTER MONITORING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200037323A true KR20200037323A (ko) 2020-04-08

Family

ID=65233070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207005899A KR20200037323A (ko) 2017-07-31 2018-07-31 개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11243107B2 (ko)
EP (1) EP3662234B1 (ko)
JP (1) JP2020529916A (ko)
KR (1) KR20200037323A (ko)
CN (1) CN111148973B (ko)
CA (1) CA3071522A1 (ko)
MX (1) MX2020001271A (ko)
PL (1) PL3662234T3 (ko)
WO (1) WO2019028061A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023225130A1 (en) * 2022-05-17 2023-11-23 Raven Industries, Inc. Sprayer diagnostic and remedial system and methods for same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210146385A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-20 Spraying Systems Co. Rotation detection in a hydraulic drive rotating tank cleaning spray nozzle
CN111974638B (zh) * 2019-11-23 2021-06-29 广东安达智能装备股份有限公司 一种音圈电机控制点胶阀的控制系统及其控制方法
US20220062935A1 (en) * 2020-08-26 2022-03-03 Unist, Inc. Spray nozzle with integrated flow feedback and control
US11767929B2 (en) 2021-03-26 2023-09-26 Ford Global Technologies, Llc Assembly for sensor cleaning with solenoid
DE102021133185A1 (de) * 2021-12-15 2023-06-15 Endress+Hauser SE+Co. KG Sprühnebeldetektion in Prozessanlagen
CN114131619B (zh) * 2022-01-07 2023-09-22 江苏科技大学 一种喷涂机器人动态补喷控制系统、方法以及断点回复控制系统、方法
US20240005287A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Honeywell International Inc. Apparatuses, computer-implemented methods, and computer program products for improved asset degradation monitoring and prediction
CN115382323A (zh) * 2022-08-31 2022-11-25 中国矿业大学 一种智能化感应式静电喷雾降尘系统
CN115502022B (zh) * 2022-09-16 2023-11-14 杭州华艺喷泉设备有限公司 一种基于红外感应的人体互动喷泉

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5718767A (en) * 1994-10-05 1998-02-17 Nordson Corporation Distributed control system for powder coating system
DE19650781A1 (de) * 1996-12-06 1998-06-10 Itw Oberflaechentechnik Gmbh Sprühbeschichtungseinrichtung
US7311004B2 (en) * 2003-03-10 2007-12-25 Capstan Ag Systems, Inc. Flow control and operation monitoring system for individual spray nozzles
US7134610B2 (en) * 2003-06-25 2006-11-14 Spraying Systems Co. Method and apparatus for monitoring system integrity in gas conditioning applications
JP4776962B2 (ja) * 2005-03-30 2011-09-21 アネスト岩田株式会社 多ガン塗装における塗料流量制御システム
US11141752B2 (en) * 2012-12-27 2021-10-12 Kateeva, Inc. Techniques for arrayed printing of a permanent layer with improved speed and accuracy
US9910448B2 (en) * 2013-03-14 2018-03-06 Christopher Max Horwitz Pressure-based gas flow controller with dynamic self-calibration
US9766105B2 (en) * 2014-07-02 2017-09-19 Cnh Industrial America Llc Device and method for detecting blockages in an agricultural sprayer
US10444048B2 (en) * 2014-12-19 2019-10-15 Deere & Company Fluid flow monitoring system
US10518284B2 (en) * 2015-08-04 2019-12-31 Intelligent Agricultural Solutions Llc Interactive liquid spraying system and method
US10058879B2 (en) * 2015-10-29 2018-08-28 Capstan Ag Systems, Inc. System and methods for estimating fluid flow based on valve closure time
CN206334773U (zh) * 2016-07-15 2017-07-18 浙江师范大学 一种多喷嘴喷头
US11407384B2 (en) * 2018-03-06 2022-08-09 Uusi, Llc Method and apparatus to dispense fluid onto a target area of a surface
US10953423B2 (en) * 2018-04-23 2021-03-23 Capstan Ag Systems, Inc. Fluid dispensing apparatus including phased valves and methods of dispensing fluid using same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023225130A1 (en) * 2022-05-17 2023-11-23 Raven Industries, Inc. Sprayer diagnostic and remedial system and methods for same

Also Published As

Publication number Publication date
EP3662234B1 (en) 2023-08-30
US20210190563A1 (en) 2021-06-24
MX2020001271A (es) 2020-10-07
EP3662234A4 (en) 2021-04-28
CN111148973B (zh) 2023-06-13
PL3662234T3 (pl) 2023-12-04
CN111148973A (zh) 2020-05-12
EP3662234A1 (en) 2020-06-10
US11243107B2 (en) 2022-02-08
WO2019028061A1 (en) 2019-02-07
CA3071522A1 (en) 2019-02-07
EP3662234C0 (en) 2023-08-30
JP2020529916A (ja) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200037323A (ko) 개선된 분사 모니터링을 위한 장치 및 방법
EP2297502B1 (en) Control valve system with cycle monitoring, diagnostics and degradation prediction
JP3677044B2 (ja) 流体分配装置用モニタ
RU2493467C2 (ru) Способ диагностики обнаружения отказа компонента регулирующего клапана
RU2420778C2 (ru) Машинное определение состояния устройства управления процессом с использованием характеристических кривых
US20140138399A1 (en) Adhesive dispensing system and method including a pump with integrated diagnostics
US8362905B2 (en) Retractable assembly
US8443821B2 (en) Method for determining the path and pressure wear condition of a valve mechanism and valve arrangement using such a valve
US11491754B2 (en) Method and device for controlling a press based on wedge drive tool spring condition
CN110118283B (zh) 用于测定阀的磨损度的方法和用于执行该方法的装置
KR20190012325A (ko) 자가진단 기능을 기반으로 하여 안전 기능을 강화한 지능형 콘트롤 밸브 및 이를 이용한 콘트롤 밸브 관리 시스템
KR101836085B1 (ko) 유체누설 자가 진단 시스템
US6205853B1 (en) Method for testing functions of painting apparatus and apparatus for the same
CN112005037B (zh) 用于监测调节阀功能的方法、用于执行这种方法的装置以及具有这种装置的调节阀
JP7457455B2 (ja) 流体制御弁用診断装置、流体制御装置、及び流体制御弁用診断プログラム
CN113740051A (zh) 用于工艺阀的诊断方法，诊断模块和工艺阀
KR101940863B1 (ko) 노즐검사장치 및 노즐검사방법
US8413499B2 (en) Partial stroke testing
WO2019031366A1 (ja) 潤滑システムの異常検出装置
CA3140156A1 (en) Nozzle fault detection
US20240200721A1 (en) Lubricating system
CN115176084A (zh) 活塞监测组件
WO2007051470A2 (en) A method of monitoring the function of a controlled valve