泵系統和泵異常檢測方法

泵系統和泵異常檢測方法
【專利摘要】一種泵系統(10)和泵異常檢測方法，泵系統(10)配備有本體(22)、位移體(74)、波紋管構件(82)、間接介質(M)和隔膜(40)。泵系統(10)還配備有壓力檢測器(32)，該壓力檢測器(32)被構造成檢測填充腔室(42)內的間接介質(M)的壓力；填充腔室(42)形成為在本體(22)的內部包括波紋管構件(82)的內部空間(86)。基于由壓力檢測器(32)檢測的檢測值，泵系統(10)的控制器(18)確定隔膜(40)的異常。
【專利說明】
泵系統和泵異常檢測方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種栗異常檢測方法及一種栗系統，用于在定量地排出流體的栗中檢測異常。
【背景技術】
[0002]在各種類型的裝置，例如，用于制造半導體的設備、涂層設備、醫療器械等中，都存在尋求用于將流體(如工藝氣體、清潔液、涂料、化學液體等)具有高的精確性地以恒定速率供應至排出目標的功能的情況。在這種情況下，一種恒值傳輸型栗(被稱作分配栗)被附接于這些裝置。
[0003]作為一個這種類型的栗，在日本特開專利申請N0.2010255578公開的技術已經由本專利
【申請人】在先提出，日本特開專利申請N0.2010255578中公開的栗包括主體，栗腔室，該栗腔室設置在本體的內部并且流體能夠在其中流動，和填充腔室，該填充腔室由間接介質填充，并且該填充腔室被布置栗腔室的相對側上，在本體的內部的填充腔室和栗腔室之間置入隔膜。栗的填充腔室由位移機構和波紋管等封閉，并且填充腔室被構造成使得該填充腔室能夠膨脹和收縮。更具體地，通過填充腔室的膨脹和收縮，栗致使間接介質流動并使隔膜變形，從而致使栗腔室內部的流體以定量的方式流入和流出。

【發明內容】

[0004]順便提及，在這種類型的栗中，由于長期使用的負載等的積聚或由于老化，易于發生異常。例如，由于隔膜是由強度相對較低的材料(彈性材料等)構成，出現異常的可能較大，從而導致恒值傳輸功能降低。因此，需要在早期階段檢測隔膜的這種異常。
[0005]本發明被設計為與上述提出的技術相關，并且目的在于提供一種栗系統和一種栗的異常檢測方法，通過在早期階段檢測隔膜的異常，能夠抑制由于栗的故障造成的影響并且能夠增強可用性。
[0006]為了實現上述目的，本發明的特征在于:栗系統，包括本體，該本體具有栗腔室，流體能夠流入該栗腔室和從該栗腔室流出；位移體，該位移體被構造成能夠在本體的內部沿著本體的軸線方向位移;連接構件，該連接構件置于位移體和本體之間；間接介質，該間接介質由不可壓縮流體形成，并且包括內部空間的填充腔室由間接介質填充，連接構件在本體的內部將間接介質液體密封在內部空間中；和隔膜，該隔膜布置在本體內部的填充腔室和栗腔室之間，并且被構造成在間接介質的流動作用下，使得流體流入和流出栗腔室;栗系統還包括壓力檢測器，該壓力檢測器被構造成檢測間接介質在填充腔室中的壓力；和判斷處理器，該判斷處理器被構造成基于由壓力檢測器檢測的檢測值確定隔膜的異常。
[0007]根據上文所述，通過提供具有檢測間接介質壓力的壓力檢測器和基于檢測值確定隔膜異常的判斷處理器的栗系統，使用者能夠容易并且迅速地確認隔膜的異常。更具體地，由于被液體密封在填充腔室內的間接介質的壓力直接地影響隔膜的變形，通過判斷處理器監控這種壓力，隔膜的異常能夠迅速被發現。因此，例如，能夠在早期階段實現栗的維護或者替換(交換)，并且能夠適宜地抑制由于可能會在設備中發生的長期使用的負載積聚或者劣化而導致的栗的異常(流體的排出速率的變化、間接介質的滲漏等)。
[0008]在這種情況下，本體可以包括填充端口，該填充端口與填充腔室連通，填充腔室通過填充端口被間接介質填充;并且，壓力檢測器可以包括檢測器，該檢測器被插入并固定在填充端口中，并且封閉填充端口。
[0009]通過這樣的方式，通過在填充端口中插入并且固定壓力檢測器的檢測器，能夠容易地封閉并密封被間接介質填充的填充腔室，并且能夠可靠地檢測填充腔室的壓力。此外，因為不需要用于在本體上等單獨布置壓力檢測器的構造，能夠簡化栗系統的結構。
[0010]此外，壓力檢測器可以布置在靠近隔膜的位置。
[0011 ]通過這樣的方式，通過在隔膜附近的位置布置壓力檢測器，能夠具有高的精確性地檢測到間接介質施予隔膜的壓力。
[0012]栗系統優選地還包括通知單元，該通知單元被構造成，在判斷處理器確定隔膜存在異常的情況下，通知異常的出現。
[0013]通過這樣的方式，在判斷處理器確定隔膜存在異常的情況下，通過由通知單元通知異常的出現，操作者能夠容易地確認栗的異常。
[0014]栗系統還可以進一步包括電磁閥，該電磁閥被構造成將流體供應至栗腔室或者從栗腔室排出流體，并且在確定隔膜存在異常的情況下，判斷處理器可以暫停電磁閥的運行。
[0015]通過這樣的方式，在判斷處理器確定隔膜存在異常的情況下，通過暫停電磁閥的運行，中斷流體進入栗腔室之內的流動，并且能夠防止間接介質溢漏進入電磁閥之中并在其中與流體混合。
[0016]栗系統還可以包括在本體的端部上的驅動單元，驅動單元被構造成在驅動單元通電時使位移體沿著軸線方向位移，并且在確定隔膜存在異常的情況下，判斷處理器可以暫停驅動單元的通電。
[0017]通過這樣的方式，在判斷處理器確定隔膜存在異常的情況下，通過暫停驅動單元通電，由于栗中流體的流動被停止，能夠有效地抑制間接介質的流出。
[0018]更進一步，栗系統可以布置在接收從栗腔室流出的流體的設備上，并且判斷處理器可以連接至該設備的控制單元或者相對于控制單元安安置，并且在確定隔膜存在異常的情況下，暫停該設備的運行。
[0019]因此，能夠及時地暫停其上設置栗系統的設備的運行，并且能夠抑制對該設備的排出目標帶來的不利影響。
[0020]此外，判斷處理器可以通過將檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的最大壓力與閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0021]進一步，判斷處理器可以通過將檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的平均壓力與閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0022]判斷處理器可以通過將檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的最小壓力與閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0023]判斷處理器可以通過將檢測值的壓力波形中的壓力上升期間的最大壓力與閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0024]判斷處理器可以通過計算檢測值在預定周期內的總和并且將該總和與總和閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0025]判斷處理器可以通過將檢測值的壓力波形的斜率與角度閾值進行比較，確定隔膜的異常。
[0026]判斷處理器可以通過檢測檢測值的壓力波形中的壓力上升或下降的時間延遲，確定隔膜的異常。
[0027]判斷處理器可以通過檢測檢測值的壓力波形中過渡至穩定狀態的時間延遲，確定隔膜的異常。
[0028]根據上述的判斷處理器的判斷方法，栗系統能夠基于間接介質的壓力變化容易地檢測隔膜的異常。
[0029]在這種情況下，判斷處理器優選地應該通過執行多個不同類型的判斷，確定隔膜的異常。
[0030]通過這樣的方式，通過執行多個不同類型的判斷，由于栗系統能夠使用不同的方法確定隔膜的狀態，能夠更可靠地確定隔膜的異常。
[0031]此外，判斷處理器可以使用檢測值的多個壓力波形來確定隔膜的異常。
[0032]通過這樣的方式，通過使用檢測值的多種形式的壓力波形來判斷隔膜的異常的出現，栗系統能夠具有更大精度地確定隔膜的異常。
[0033]此外，為了解決上述問題，本發明的特征在于一種用于栗的栗異常檢測方法，該栗包括:本體，該本體具有栗腔室，流體能夠流入該栗腔室和從該栗腔室流出；位移體，該位移體被構造成能夠在本體內部沿著本體的軸線方向位移;連接構件，該連接構件置于位移體和本體之間；間接介質，該間接介質由不可壓縮流體形成，并且包括內部空間的填充腔室由該間接介質填充，連接構件在本體的內部將間接介質液體密封在內部空間中；隔膜，該隔膜在本體的內部布置在填充腔室和栗腔室之間，并且被構造成在間接介質的流動作用下，使得流體流入和流出栗腔室。栗的異常檢測方法包括如下步驟:利用壓力檢測器，檢測填充腔室內的間接介質的壓力；和利用判斷處理器，基于由壓力檢測器檢測的檢測值確定隔膜的異常。
[0034]根據本發明，通過在早期階段檢測隔膜的異常，可以抑制由栗的故障產生的影響，并且增強可用性。
[0035]本發明的上述及其他目的、特征和優勢將通過以下結合附圖的描述變得更加明顯，其中本發明的優選實施方案通過示例性的實例來展示。
【附圖說明】
[0036]圖1是局部的橫截面側視圖，示出根據本發明的實施例的栗系統的總體結構；
[0037]圖2是功能塊示意圖，示意性地示出栗系統的結構元件之間的關系；
[0038]圖3是第一描述性的附圖，示出栗系統的流體抽吸狀態(初始條件)；
[0039]圖4是第二描述性的附圖，示出栗系統的流體排出狀態；
[0040]圖5是通過實例的方式描述間接介質的壓力的檢測值變化的圖表；
[0041]圖6是用于描述隔膜異常檢測方法的第一說明性圖表；
[0042]圖7是用于描述隔膜異常檢測方法的第二說明性圖表;和
[0043]圖8是流程圖，示出栗系統的流動異常的檢測過程。
【具體實施方式】
[0044]以下，關于根據本發明的栗系統，將參考附圖詳細描述關于用于栗的異常檢測方法的優選實施例。
[0045]根據該實施例的栗系統10安置在用于制造半導體等的設備、涂層設備或者醫療設備等上(以下被稱為“應用設備12”，參見圖2)，并且包括以恒定速率將流體L排出至應用設備12的排出目標上的功能。應該注意，栗系統10并不局限于任何特別的應用用途，并且可被應用于多種裝置和流體路徑。
[0046]如圖1所示，栗系統10包括栗主體部分14(下文簡稱栗14)，三通閥16，該三通閥16執行流體相對于栗14的供應和排出，以及控制器18，該控制器18控制栗14的運行。此外，用于通知栗14存在異常的通知單元20(通知手段)連接至控制器18。
[0047]下文中，除了圖1中沿著箭頭A方向和箭頭B方向描述栗系統10的各種組件的位置和方向之外，箭頭A方向也稱作栗14的近端方向(近端側)，而箭頭B方向也稱作栗14的遠端方向(遠端側)。
[0048]栗14包括本體22，該本體22具有由各種構件構成的內部結構，后文將描述。栗14的本體22，例如，由金屬材料構成的，并且包括外殼24，外殼24其中具有中空空間26，以及栗頭28，在箭頭B方向上封閉外殼24的一端。此外，用于運行栗14的旋轉驅動源30(驅動單元)安置在本體22的另一端側上(在箭頭A的方向側)。此外，三通閥16，壓力傳感器32(壓力檢測器)以及控制器18安裝在本體22的圓周表面側。
[0049]構成本體22的外殼24是具有錐形形狀的筒形體，其內徑和外徑沿著箭頭B的方向變大。在外殼24的箭頭B方向側，彎折的背部24a與外殼24整體地形成。彎折的背部24a實質上以直角彎曲并且在徑向向外的方向輕微的向外突出，并且進一步實質上以直角彎曲并從其突出的端部沿著箭頭A的方向延伸預定的長度。彎折的背部24a與外殼24的主體部的外圓周表面是分隔開的，并且與栗頭28—起穩定地支撐三通閥16。
[0050]栗頭28是塊狀體，其布置在殼體24的遠端并封閉中空空間26的開口。栗頭28通過在本體22的軸線方向上將一個塊配置在另一塊上(第一塊34和第二塊36)構成，其以分離的方式形成。在裝配狀態中，在栗頭28的內部，形成預定體積的中空空腔38。此外，后文描述的隔膜40夾在第一塊34和第二塊36之間并且夾持在二者之間。
[0051]因此，栗頭28的中空空腔38是一個分體結構，隔膜40夾在其中。相對于隔膜40在近端側的中空空腔38a(由第一塊34形成的空間)構成填充腔室42的一部分，填充腔室42由間接介質M填充，間接介質M是由不可壓縮流體組成的。另一方面，相對于隔膜40在遠端側的中空空腔38b(由第二塊36形成的空間)形成栗腔室44，流體L從栗腔室44流入和流出。
[0052]用來對填充腔室42進行填充的間接介質M沒有特別限制，但是優選地是比栗腔室44的流體L密度更高的流體，為此，如硅油等作業油可以作為給定的示例。另一方面，流入栗腔室44的流體L(從栗14排出的流體L)，根據栗系統被應用的用途，例如可以是任何不同的流體，諸如工藝氣體、清潔液、涂層材料(包括涂層液體)、以及化學溶液等。以下，將描述具有代表性的情形，其中栗系統10被安置在作為某一類型的應用設備12的半導體制造設備上，并且涂層液體作為流體L從其中排出。
[0053]栗頭28的第一塊34包括近端平板構件46，其固定至外殼24的遠端表面，和側壁48，其圍繞近端平板構件46。由近端平板構件46的徑向向內邊緣限定的開口空間46a形成有小的內徑，該內徑與稍后描述的波紋管構件82的內部空間86適配，并且在被附接于外殼24的狀態下與內部空間86連通。另一方面，由側壁48在相對于近端平板構件46的遠端圍繞的空間形成有相對大的內徑，該內徑與栗腔室44的內徑適配。
[0054]栗頭28的第二塊36的外徑與第一塊34的側壁48的外徑適配，并且形成為具有足夠厚度的平板形狀。在第二塊36的外邊緣的近端，設置凹陷的接合部36a，其能夠與隔膜40的突出部40c接合。第一塊34的外邊緣的遠端面對接合部36a并且將隔膜40夾在二者之間。
[0055]栗14的栗腔室44由半球形的表面44a構成，其在遠離第一塊34的方向，在第二塊36的近端表面側凹陷為實質上半球形的形狀。此外，第二塊36包括流體通道50，流體通道50在栗腔室44的預定位置徑向向外延伸。流體通道50通過半球形的表面44a的預定部分被切割為凹槽形狀與栗腔室44連通，從栗腔室44朝向第二塊36的側圓周表面沿直線延伸，并且與在側圓周表面開口的流體端口 52連通。
[0056]連接栓塞54被固定至栗頭28的側圓周表面與流體端口 52互相面對，并且三通閥16被固定至連接栓塞54的近端表面。與流體端口 52連通的連接通道56布置在連接栓塞54的內部。連接通道56經過連接栓塞54的內部并且到達近端表面，在此連接通道56與三通閥16的流道連通。
[0057]三通閥16，例如，包括第一端口 58，其與連接通道56連通，第二端口 60，連接至未圖示的半導體涂層液體供應源，以及第三端口62，連接至未圖示的涂層液體分配器。另外，電磁閥60a、62a分別布置在三通閥16內的第二端口 60和第三端口 62的后側流動路徑上，并且電磁閥能夠切換端口之間的相互連通狀態。
[0058]例如，當流體L被供應至栗14，第二端口 60和第一端口 58在電磁閥60a、62a的切換作用下安放為連通，并且流體L從涂層液體供應源經過第二端口 60、第一端口 58、以及連接通道56供應至栗14。相反地，當流體L從栗14排出，第三端口62和第一端口 58在電磁閥60a、62a的切換作用下安放為連通，并且流體L從栗14經過連接通道56、第一端口 58、以及第三端口62排出至液體涂層分配器。此外，三通閥16不僅可以在其內部配備電磁閥60a、62a，如上所述，而且也可以在第二端口 60和第三端口 62上分別沿彼此相反的方向設置止回閥(未示出)。
[0059]另一方面，步進馬達被應用于旋轉驅動源30，步進馬達被設置在本體22上箭頭A方向上的一端，并且包括驅動軸64，該驅動軸64基于控制器18的控制信號S(通電動作)旋轉。在旋轉驅動源30連接至外殼24的狀態，驅動軸64以預定的長度插入外殼24的中空空間內。此外，外螺紋部分64a形成在驅動軸64的外圓周表面上，并且在本體22的內部構成的位移機構66的位移螺母68螺合在外螺紋部分64a上。應當注意，用于驅動位移機構66的結構并不局限于旋轉驅動源30，并且各種類型的致動器(按壓裝置等)都可以應用于這種結構。
[0060]位移機構66包括上述位移螺母68，底部管狀體70，其固定至位移螺母68的遠端并且覆蓋部分位移螺母68和驅動軸64，環狀體72，其布置在管狀體70的外圓周表面上。此外，在旋轉驅動源30的驅動軸64的旋轉作用下，位移螺母68連同管狀體70和環狀體72—起沿著外殼24的軸線方向產生位移。下文中，位移螺母68、管狀體70和環狀體72將被共同稱為位移體74 ο
[0061 ] 位移機構66在外殼24的內部還配備有彈簧引導76和彈簧78，彈簧引導76引導彈簧78的膨脹和收縮并且形成為管狀，以非接觸方式向外地覆蓋后文描述波紋管構件82的側圓周表面。此外，彈簧引導76在箭頭B方向上的一端徑向向外地突出并且形成用于彈簧78的基座，并且作為固定構件76a，連同外殼24—起固定在第一塊34的端面上。
[0062]彈簧78，例如，是由螺旋彈簧構成的，并且被布置以圍繞彈簧引導76的外圓周側。彈簧78的遠端安裝在彈簧引導76的固定構件76a上，而彈簧78的近端安裝在形成在環狀體72的遠端上的基座上，彈簧78在箭頭A的方向(近端方向)上推動位移體74。
[0063]當旋轉驅動源30的旋轉驅動力轉化為位移體74沿著軸線方向的直線運動時，彈簧78和彈簧引導76防止驅動軸64和位移螺母68的齒隙。因此，位移體74具有高的精確性地被位移，并且流體L以穩定的方式排出。
[0064]此外，執行流體L恒值輸送的排出機構80在栗14的內部布置在位移體74的遠端側上。排出機構80包括上述隔膜40，和波紋管構件82(連接構件)，其被置于第一塊34的近端和位移機構66的環狀體72的遠端之間。
[0065]隔膜40由樹脂材料(如彈性材料，諸如包含聚四氟乙稀(PTEF)的橡膠等)形成并構成為圓盤形狀。隔膜40包括圓盤形狀的主膜片40a，其位于中心附近，外周緣膜片40b，其與主膜片40a徑向外側連續，和突出部分40c，其在外周緣膜片40b的最外緣朝向遠端側彎曲。通過將突出部分40c固定至栗頭28，主膜片40a和外周緣膜片40b能夠在與隔膜40的平面方向相垂直的方向上產生位移。
[0066]波紋管構件82，例如，由諸如SUS等金屬材料形成為中空的圓筒形狀。波紋管構件82的側圓周表面形成為波紋區域84，其沿著驅動軸64的軸線方向(以波狀的或褶皺狀的形狀)重復地徑向凹陷和突出。波紋管構件82的遠端固定至第一塊34形成開口空間46a的一端，而波紋管構件82的遠端固定至管狀體70的凸緣70a。波紋管構件82固定至第一塊34和管狀體70通過例如焊接等執行。
[0067]在波紋管構件82內側的內部空間86與第一塊34的中空空腔38連通，并且充滿間接介質M。更具體地，第一塊34的中空空腔38a和波紋管構件82的內部空間86構成填充腔室42，其中容納間接介質M，并且將間接介質M液體密封在其中。此外，管狀體70配置在內部空間86的軸向中心部。
[0068]波紋管構件82的波紋區域84較薄地形成，從而其凹陷部和凸起部能夠容易地互相接近和分離。因此，波紋管構件82隨著位移體74的位移，在驅動軸64(8卩，栗14)的軸線方向上膨脹和收縮。因此，在內部空間86內，壓力被施加于間接介質M，并且間接介質M沿著軸線方向流動通過填充腔室42。應當注意，在栗14內構成填充腔室42的連接構件并不局限于波紋管構件82，并且可以以多種不同的方式構成。例如，連接構件可以形成為圓筒形形狀，并且構造為具有在其內部(填充腔室42)可位移的活塞。
[0069]此外，用來以間接介質M對填充腔室42進行填充的填充端口88布置在栗頭28(第一塊34)。在填充腔室42被充滿間接介質M之后，壓力傳感器32被插入并且固定在填充端口 88內。更具體地，通過在填充端口 88內接合和適配壓力傳感器32，填充腔室42變成封閉空間。
[0070]壓力傳感器32是壓力檢測裝置，其檢測對填充腔室42進行填充的間接介質M的壓力。壓力傳感器32包括在填充端口 88內部面向填充腔室42的表面側的檢測器32a，和在本體22外圓周表面上露出的傳輸器32b，傳輸器32b被連接從而能夠將信號傳輸至控制器18。此外，響應于來自控制器18的指令(或者以一定的時間間隔)，壓力傳感器32將檢測到的間接介質M的壓力(檢測值)作為檢測信號P傳輸至控制器18。
[0071]壓力傳感器32的檢測器32a優選地配置在靠近隔膜40的位置。因此，流體L施加于隔膜40上的壓力能夠具有高的精確性地被檢測。壓力傳感器32不一定要布置在填充端口 88中，可以布置在能夠檢測填充腔室42內的壓力的任何適當的位置。此外，傳輸器32b可以用作封裝，其在栗頭28的外側可靠地封閉并密封填充端口 88。
[0072]控制器18被安裝在與外殼24有距離的位置，并靠近外殼24的外圓周表面的近端偵U，以控制栗系統10的運行。對于控制器18，可使用熟知類型的電子電路(計算機)，其包括輸入/輸出單元、存儲單元和計算單元，上述均未示出。
[0073]如圖2所示，控制器18接收例如來自應用設備12的控制單元90的控制指令，并且在預定時刻使旋轉驅動源30的驅動軸64旋轉。因此，位移體74產生位移從而使間接介質M增壓，從而隔膜40在間接介質M的壓力下經受變形，并且使得栗頭28(在栗腔室44內)的流體L流動。此外，控制器18也用作判斷處理器，用于接收來自壓力傳感器32的間接介質M的壓力檢測值，并且基于檢測值確定栗14的異常。由控制器18執行的用于檢測栗14的異常的異常檢測方法將在后文詳細描述。判斷處理器不需要僅設置在各個栗14的控制器18內，也可以配置在總體地控制應用設備12的控制單元90內。
[0074]通知單元20被連接至控制器18。當檢測到異常，控制器18通過通知單元20通知應用設備12的操作者栗14出現異常。對于通知單元20，例如，可以使用揚聲器用來輸出警告聲音或者聲音輸出，使用顯示器用來顯示警告指示，或者光線發射裝置等。
[0075]替換的，在三通閥16作為電磁閥運行的情況下，控制器18可以暫停三通閥16的運行。因此，在隔膜40發生損害的情況下，能夠中斷流體L向栗14的流動，并且也能夠一同防止間接介質流向三通閥16。此外，當檢測到異常，控制器18可以停止向旋轉驅動源30通電，或者換句話說，可以暫停栗14的運行。因此，在隔膜40發生損害的情況下，能夠有效地抑制間接介質M的流出。更進一步，當檢測到異常，控制器18可以暫停應用設備12的運行。因此，能夠在早期階段停止應用設備12，并且能夠抑制帶給應用設備12的排出目標的不利影響。
[0076]根據本實施例的栗系統10基本如上所述構造。接下來，將參考圖3、圖4和圖5描述栗系統10的運行。以下，圖3所示的位置，其中位移體74(位移螺母68、管狀體70、環狀體72)被位移至旋轉驅動源30側，將作為初始狀態(初始位置)進行描述。
[0077]在栗系統10的初始狀態，基于來自旋轉驅動源30的旋轉驅動，位移體74的環狀體72被放置在與外殼24的內側階梯部分靠近或者接觸的位置。在該位置，通過波紋管構件82在軸線方向的膨脹，間接介質M朝向近端側流動，并且隔膜40的主膜片40a相比于外周緣膜片40b朝向近端側凹陷更多。因此，在初始狀態的栗腔室44內產生負壓，并且導致出現這種狀態:使得預定量的流體L從三通閥16通過第一端口 58、連接通道56、流體端口 5 2和流體通道50流動進入栗腔室44內。
[0078]在栗系統10內，從如上所述的初始狀態，控制器18在預定時刻(圖5所示的時刻tl)將控制信號S輸出至旋轉驅動源30，于是使旋轉驅動源30的驅動軸64旋轉。因此，位移機構66將驅動軸64的旋轉轉換成直線運動，并且位移體74在遠端方向產生位移。伴隨位移體74的位移、波紋管構件82的近端在遠端方向上移動，并且波紋管構件82整體被軸向壓縮。因此，按壓力被施加于波紋管構件82內部的間接介質M上。
[0079]換句話說，如圖5所示，間接介質M的壓力在略晚于時刻tl的時刻t2開始上升。此外，如圖5所示，間接介質M的檢測值，在壓力上升后，以微小的時間間隔上下波動。應該考慮至IJ，這是由于間接介質M在波紋管部分84中流動時，與波紋區域84的凹面部分/凸出部分相接觸造成的。因此，在下文，間接介質M的壓力將基于上/下波動的檢測值的中間值(圖5中所示的實線)描述。當檢測值在控制器中被處理時，可以通過提供適當的校正來計算中間值，
[0080]通過按壓力的作用，間接介質M從停止狀態開始在填充腔室42的遠端方向流動，從而間接介質M的壓力急劇上升。因此，在圖5中，在從時刻t2至時刻t3的上升周期期間，檢測值沿著較陡的斜率上升。
[0081]如圖4所示，隔膜40通過朝向栗腔室44的半球形表面44a流動的間接介質M被按壓，并且主膜片40a和外周緣膜片40b朝向遠端側變形。因此，流入栗腔室44的流體L通過隔膜40被壓出并流入流體通道50，并且以預定量流出的流體L從流體端口 52進入三通閥16內部并且經過連接通道56和第一端口 58。
[0082]在三通閥16中，第三端口 62的電磁閥62a打開，并且允許流體L從第一端口 58流動，于是流體L被供應至涂層液體分配器并且排出(分配)在半導體上。更具體地，關于填充腔室42中的間接介質M，由于被隔膜40按壓而從栗腔室44排出的流體L的流量與位移體74的位移量成正比，因此，響應于栗14的位移體74的位移量，應用設備12能夠以穩定的方式接收流體L的恒值排出量。
[0083]在栗系統10中，位移體74被推進至預定的位置，該位置環狀體72的遠端與彈簧引導76的近端靠近或者接觸。如圖5所示，當位移體74在遠端方向上產生位移，間接介質M的壓力為:在壓力超過時刻t3的最大壓力后，壓力在時刻t3至時刻t4的間隔內回落，此后平緩的振動或者波動，并且在時刻t5過渡至穩定狀態。然后，在從時刻t5到時刻t6的穩定狀態期間內，伴隨波紋管構件82的壓縮，檢測值呈現逐漸上升的趨勢。
[0084]隨著流體L的排出(在圖5中的t6時刻后)，栗系統1從控制器18輸出控制信號S，以使得旋轉驅動源30的驅動軸64反向旋轉，并且位移體74在近端方向被拉回。因此，波紋管構件82經受膨脹，并且在時刻t7，間接介質M獲得最大負壓(最低壓力)，并且沿近端方向(箭頭A的方向)流動。
[0085]位移體74在相對短的一段時間內被拉回，并且通過間接介質M響應于波紋管構件82的膨脹在近端方向的流動，如圖3所示，隔膜40再一次在近端方向上凹陷。因此，在栗腔室44中產生負壓，流體L從三通閥16的第二端口 60流入第一端口 58，并且下一數量的流體L被吸入栗腔室44。此外，通過位移體74基于驅動軸64的旋轉恢復至初始狀態(初始位置)，該系列運行結束。通過重復上述運行，栗系統10連續的噴射或者排出定量的流體L，用于每個運行系列。
[0086]此外，在根據本實施例的栗系統10中，間接介質M的壓力通過壓力傳感器32被檢測，并且檢測到的檢測值通過控制器18分析和監控，從而栗14(并且尤其是隔膜40)的狀態被適當的確定。作為用于通過控制器18檢測隔膜40異常的方法，例如，該方法可以大致被分成以下技術(A)至(C)。
[0087](A)將檢測值與閾值進行比較；
[0088](B)確定檢測值的壓力波形;和
[0089](C)確定檢測值的響應延遲。
[0090]以下，將更加詳細描述通過控制器18執行的各種判斷方法。
[0091](A)將檢測值與閾值進行比較；
[0092][A-1.比較閾值與將穩定狀態周期內檢測值的最大值]
[0093]在用于隔膜40的異常檢測方法中，如圖6所示，控制器18通過將上述穩定狀態周期(從時刻t5至時刻t6)內施加到間接介質M的檢測值的最大值(最大壓力)與閾值thl進行比較，以確定隔膜40的異常。閾值thl是根據隔膜40的性能設定的值，并且預先被保留(存儲)在控制器18(存儲單元)中。并且，在檢測值的最大值超過閾值thl情況下，確定隔膜40的狀態為正常，反之如果檢測值的最大值沒有超過閾值thl，則確定隔膜40的狀態為異常。換言之，在隔膜40已經發生劣化或者損害的情況下，通過間接介質M施加于隔膜40的壓力被減弱。特別地，在穩定狀態周期內，檢測值的最大值與栗的運行在常規時刻重復地執行時是基本上相同的數值。因此，通過設定閾值thl，并且監控檢測值的最大值相對于閾值thl的減小，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0094][A-2.比較閾值和上升期間檢測值的最大值]
[0095]控制器18可以預先保留閾值th2，用于和上述上升時刻(時刻t3)施加于間接介質M上的壓力的最大值進行比較，并且可以被構造成將檢測值的最大值與閾值th2進行比較。例如，在檢測值的最大值超過閾值th2的情況下，確定隔膜40為正常，反之如果檢測值的最大值沒有超過閾值th2，則確定隔膜40為異常。同樣利用這個方法，由于間接介質M的壓力在上升時刻由于隔膜40的異常運行而改變，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0096][A-3.比較閾值和穩定狀態周期內檢測值的平均值]
[0097]控制器18可以預先保留閾值th3，用于和上述穩定狀態周期內(時刻t5至時刻t6)施加于間接介質M上的壓力的平均值(平均壓力)進行比較，并且可以被構造成將檢測值的平均值與閾值th3進行比較。例如，在檢測值的平均值超過閾值th3的情況下，確定隔膜40為正常，反之如果檢測值的平均值沒有超過閾值th3，則確定隔膜40為異常。
[0098]換言之，在隔膜40已經發生劣化或者損害的情況下，通過間接介質M施加于隔膜40的壓力被總體減弱。因此，通過監控檢測值的平均值相對于閾值th3的減小，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0099][A-4.比較閾值和穩定狀態周期內檢測值的最小值]
[0100]控制器18可以預先保留閾值th4，用于和在上述穩定狀態周期(時刻t5至時刻t6)施加于間接介質M上的壓力的最小值(最小壓力)進行比較，并且可以被構造成將檢測值的最小值與閾值th4進行比較。例如，在檢測值的最小值超過閾值th4的情況下，確定隔膜40為正常，反之如果檢測值的最小值沒有超過閾值th4，則確定隔膜40為異常。因此，通過監控檢測值的最小值相對于閾值th4的減小，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0101 ] [A-5.比較閾值和下降期間檢測值的最小值]
[0102]控制器18可以預先保留閾值th5，用于比較當間接介質M沿近端方向流動時的壓力在下降時刻(時刻t7)施加于間接介質M上的壓力的最小值，并且可以被構造成將閾值th5與檢測值的最小值進行比較。例如，在檢測值的最小值小于閾值th5的情況下，確定隔膜40為正常，反之如果檢測值的最小值不小于閾值th5，則確定隔膜40為異常。因此，通過相對于閾值th5監控檢測值的最小值，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0103](B)確定檢測值的壓力波形
[0104][B-1.確定檢測值的和的總體波形]
[0105]此外，在用于隔膜40的異常檢測方法中，如圖7所示，可以設置一種構造，其中控制器18通過監控栗14穩定地排出流體L的穩定排出運行過程中(從時刻t5至時刻t6)的檢測值的總和來確定隔膜40的異常。換句話說，通過判斷由間接介質M施加的總壓力，能夠更加精確地確定隔膜40的異常。作為圖7所示的壓力波形區域(積分值)，能夠容易地計算檢測值的總和。在這種情況下，控制器18預先保留未圖示的總和閾值，用于與檢測值的總和進行比較，并且將檢測值的總和與總和閥值進行比較。并且，例如，在檢測值的總和超過總和閾值的情況下，確定隔膜40為正常，反之如果檢測值的總和沒有超過總和閾值，則確定隔膜40為異常。同樣在這種情況下，因為間接介質M的壓力由于隔膜40的異常運行而總體改變，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0106][B-2.確定波形的上升斜率]
[0107]控制器18可以具有這樣的構造，其中通過監控間接介質M的壓力在上升時間周期(從時刻t2至時刻t3)內的上升斜率(角度)來確定隔膜的異常。可以通過從時刻t2至時刻t3的時間周期和時刻t3的壓力值容易地計算出上升斜率。控制器18預先保留一個用于與該上升斜率進行比較的第一角度閾值(閾值th6)，并將檢測到的上升斜率與第一角度閾值進行比較。進一步，例如，在上升斜率大于第一角度閾值的情況下，確定隔膜40為正常，反之，如果上升斜率小于第一角度閾值，確定隔膜40為異常。同樣在這種情況下，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0108][B-3.確定波形的下降斜率]
[0109]控制器18可以具有這樣的構造:其中隔膜40的異常通過監控間接介質M的壓力在下降時間周期內(時刻t6至時刻t7)的下降斜率(角度)來確定。可以通過從時刻t6至時刻t7的時間周期和時刻t6、t7的壓力值容易地計算出下降斜率。控制器18預先保留用于比較該下降斜率的第二角度閥值(閾值th7)，并且將檢測到的下降斜率與第二角度閾值進行比較。進一步，例如，在下降斜率大于第二角度閾值的情況下，確定隔膜40為正常，反之，如果下降斜率小于第二角度閾值，確定隔膜40為異常。同樣在這種情況下，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0110][B-4.確定穩定狀態周期內的檢測值的斜率]
[0111]控制器18可以具有這樣的構造:其中隔膜40的異常通過監控間接介質M在穩定狀態周期內的壓力的逐漸上升(以下稱為穩定狀態斜率)來確定。控制器18預先保留用于比較穩定狀態斜率的第三角度閾值(閾值th8)，并且將檢測到的穩定狀態斜率與第三角度閾值進行比較。進一步，例如，在穩定狀態斜率大于第三角度閾值的情況下，確定隔膜40正常，反之如果穩定狀態斜率小于第三角度閾值，確定隔膜40為異常。同樣在這種情況下，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。
[0112](C)確定檢測值的響應延遲
[0113][C-1.確定旋轉驅動源30的運行和間接介質M的壓力上升之間的時間延遲]
[0114]回到圖5，控制器18可以構造為其中隔膜40的異常通過計算旋轉驅動源30的運行被啟動的時刻11和間接介質M的壓力開始上升的時刻t2之間時間延遲來確定。更具體地，在隔膜40已經發生劣化或者損害的情況下，即使間接介質M發生流動，壓力的變化的響應也被認為是緩慢的。在這種情況下，控制器18預先保留用于與上升時間比較的時間周期閥值(未示出)，并且將該閥值與檢測到的時間延遲(從時刻tl至時亥ljt2)進行比較，進一步，例如，在上升時刻延遲的時間周期小于時間周期閥值的情況下，確定隔膜40正常，反之如果上升時刻延遲的時間周期大于時間周期閥值，確定隔膜40為異常。同樣在這種情況下，能夠適宜地檢測到隔膜40的異常。此外，基于壓力時刻延遲的確定并不局限于壓力上升，也可以根據壓力下降的時刻來確定。
[0115][C-2.確定從上升到穩定狀態周期間接介質M的壓力過渡中的延遲]
[0116]控制器18可以構造為其中隔膜40的異常通過計算從間接介質M被施加壓力的時刻t3至過渡到穩定狀態周期的時刻t5之間的過渡時間來確定。更具體地，在隔膜40發生劣化等情況下，可以認為用于過渡到穩定狀態的時間周期從正常狀態產生變化(變得更長或者更短)。因此，控制器18預先保留用于比較該過渡時間的時間周期閾值(未示出)，并且通過將該閾值與檢測到的過渡時間進行比較，能夠檢測隔膜40的異常。
[0117]此外，控制器18不需要僅僅執行一種上述檢測隔膜40異常的方法，可以結合多個不同的方法使用。因此，能夠具有更高精確性地檢測到隔膜40的異常。此外，控制器18可以重復地執行從栗的14多個排出活動，可以獲得多次的檢測值的壓力波形，并且可以使用多個壓力波形確定隔膜40的異常。因此，能夠具有更高精確性地檢測到隔膜40的異常。
[0118]此外，栗系統10還可以包括檢測從栗頭28排出的流體L的流量的流量計，并且可以被構造成，除上述方法之外，通過考慮流體L的流量變化確定栗14(隔膜40)的異常。更進一步，雖然根據本實施例，使用向上/向下波動的檢測值的中間值來確定隔膜40的異常，控制器18也可以基于向上/向下波動的波峰的峰值或者波谷的深度來確定隔膜40的異常。
[0119]如上所述，通過采用上述方法，栗系統10能夠在早期狀態基于由壓力傳感器32檢測到的檢測值確定隔膜40的異常。例如，控制器18根據圖8所示的流程圖實現栗14的異常檢測。
[0120]在栗系統10的運行啟動后，控制器18接收從壓力傳感器32傳輸的檢測信號P(步驟S1:壓力檢測步驟)。此外，控制器18對獲取的檢測信號P執行適當的處理，計算代表間接介質M的壓力的檢測值(壓力波形)，并且臨時存儲檢測值(步驟S2)。在計算時，通過執行對應于所采用的用于栗14的異常檢測方法的處理獲得檢測值。此后，處理負載被減少。
[0121]此外，控制器18通過上述用于栗14的異常檢測方法，根據計算的檢測值確定隔膜40的異常(步驟S3:確定處理步驟)。如果隔膜40被確定為正常，栗14繼續運行(步驟S4)，并且異常檢測處理結束。此外，在經過預定時間周期后，再次從最開始重復該處理。另一方面，如果確定隔膜40存在異常，在步驟S5，運行通知單元20，并且發出通知以指示栗14存在異常。因此，應用設備12的操作者就有可能適宜地識別栗14的異常。此外，關于確定異常出現后的處理，除了通知單元20的通知(或者代替通知單元20的通知)，可以實現諸如暫停旋轉驅動源30的驅動，暫停三通閥16的運行，或者暫停應用設備12的運行等處理。
[0122]根據如上所述的栗系統10，通過提供檢測間接介質M的壓力的壓力傳感器32，以及根據檢測值確定隔膜40異常的控制器18，能夠容易地并且迅速地確認隔膜40的異常。更具體地，由于在填充腔室42內的間接介質M的壓力直接地影響隔膜的變形，通過處理器18監控這種壓力，能夠迅速發現隔膜40的異常。因此，例如，能夠在早期階段實現栗14的維護或者替換，并且能夠適宜地抑制可能發生在應用設備12上的栗14的異常(流體L的排出速率的變化、間接介質M的滲漏等)。
[0123]此外，在栗系統10中，也在栗14的使用過程中流體L變空的情況下，由于間接介質M的壓力波形有變化，能夠通過壓力傳感器32以及控制器18確認流體L的狀態。此外，如果存在由旋轉驅動源30或者電磁閥60a、62a導致流體L的流速發生變化，由于間接介質M的波形也會經歷變化，除了隔膜40的異常，栗系統10也能夠檢測旋轉驅動源30或者電磁閥60a、62a
的異常。
[0124]另外，在栗系統10中，通過將壓力傳感器32的檢測器32a插入并固定在填充端口88，能夠容易地封閉并且密封填充腔室42，并且能夠可靠地檢測到填充腔室42的壓力。此夕卜，因為沒有必要將壓力傳感器32獨立地布置在本體22等上，能夠簡化栗系統的結構。
[0125]如上所述，雖然公開了本發明的優選實施例，本發明并不局限于該實施例。顯然地，可以采用不偏離本發明的基本的要旨范圍內的各種的變型，例如控制器18不必一定預先保留或存儲用于檢測異常的閾值，這些閾值可以使用壓力波形在正常運行的時刻來設定。此外，控制器18可以通過選取各個預定的周期的壓力波形并且比較其變化程度來確定隔膜40存在異常。
【主權項】
1.一種栗系統(10)，其特征在于，包括: 本體(22)，所述本體(22)具有栗腔室(44)，流體能夠流入所述栗腔室(44)和從所述栗腔室(44)流出； 位移體(74)，所述位移體(74)被構造成能夠在所述本體(22)的內部沿著所述本體(22)的軸線方向位移； 連接構件(82)，所述連接構件(82)置于所述位移體(74)和所述本體(22)之間； 間接介質(M)，所述間接介質(M)由不可壓縮流體形成，并且包括內部空間(86)的填充腔室(42)由所述間接介質(M)填充，所述連接構件(82)在所述本體(22)的內部將所述間接介質(M)液體密封在所述內部空間(86)中； 隔膜(40)，所述隔膜(40)在所述本體(22)的內部布置在所述填充腔室(42)和所述栗腔室(44)之間，并且被構造成在所述間接介質(M)的流動作用下，使得所述流體流入和流出所述栗腔室(44); 所述栗系統(10)進一步包括: 壓力檢測器(32)，所述壓力檢測器(32)被構造成檢測所述填充腔室(42)中的所述間接介質(M)的壓力;和 判斷處理器(18)，所述判斷處理器(18)被構造成基于由所述壓力檢測器(32)檢測的檢測值確定所述隔膜(40)的異常。2.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中: 所述本體(22)包括填充端口(88)，所述填充端口(88)與所述填充腔室(42)連通，所述填充腔室(42)通過所述填充端口( 88)被所述間接介質(M)填充;并且 所述壓力檢測器(32)包括檢測器(32a)，所述檢測器(32a)被插入并固定在所述填充端口( 88)，并且封閉所述填充端口( 88)。3.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述壓力檢測器(32)布置在靠近所述隔膜(40)的位置。4.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述栗系統(10)進一步包括通知單元(20)，所述通知單元(20)被構造成，在所述判斷處理器(18)確定所述隔膜(40)存在異常的情況下，通知異常的出現。5.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中: 所述栗系統(I O)進一步包括電磁閥(60a，62a )，所述電磁閥(60a，62a)被構造成將所述流體供應至所述栗腔室(44)或者從所述栗腔室(44)排出所述流體;并且 在確定所述隔膜(40)存在異常的情況下，所述判斷處理器(18)暫停所述電磁閥(60a，62a)的運行。6.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中: 所述栗系統(10)進一步包括在所述本體(22)的端部上的驅動單元(30)，所述驅動單元(30)被構造成在所述驅動單元(30)通電時使所述位移體(74)沿著所述軸線方向位移;并且 在確定所述隔膜(40)存在異常的情況下，所述判斷處理器(18)暫停所述驅動單元(30)的通電。7.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中: 所述栗系統(10)布置在設備(12)上，所述設備(12)接收從所述栗腔室(44)流出的流體;并且 所述判斷處理器(18)連接至所述設備(12)的控制單元(90)或者相對于所述控制單元(90)安置，并且在確定所述隔膜(40)存在異常的情況下，暫停所述設備(12)的運行。8.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過將所述檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的最大壓力與閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。9.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過將所述檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的平均壓力與閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。10.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過將所述檢測值的壓力波形中的穩定狀態周期內的最小壓力與閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。11.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過將所述檢測值的壓力波形中的壓力上升期間內的最大壓力與閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。12.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過計算所述檢測值在預定周期內的總和并且將所述總和與總和閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。13.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過將所述檢測值的壓力波形的斜率與角度閾值進行比較，確定所述隔膜(40)的異常。14.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過檢測所述檢測值的壓力波形中的壓力上升或下降的時間延遲，確定所述隔膜(40)的異常。15.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過檢測所述檢測值的壓力波形中過渡至穩定狀態的時間延遲，確定所述隔膜(40)的異常。16.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過執行多個不同類型的判斷，確定所述隔膜(40)的異常。17.如權利要求1所述的栗系統(10)，其特征在于，其中，所述判斷處理器(18)通過利用所述檢測值的多個壓力波形，確定所述隔膜(40)的異常。18.—種用于栗(14)的栗異常檢測方法，其特征在于，其中，所述栗(14)包括: 本體(22)，所述本體(22)具有栗腔室(44)，流體能夠流入所述栗腔室(44)和從所述栗腔室(44)流出； 位移體(74)，所述位移體(74)被構造成能夠在所述本體(22)的內部沿著所述本體(22)的軸線方向位移； 連接構件(82)，所述連接構件(82)置于所述位移體(74)和所述本體(22)之間； 間接介質(M)，所述間接介質(M)由不可壓縮流體形成，并且包括內部空間(86)的填充腔室(42)由所述間接介質(M)填充，所述連接構件(82)在所述本體(22)的內部將所述間接介質(M)液體密封在所述內部空間(86)中； 隔膜(40)，所述隔膜(40)在所述本體(22)的內部布置在所述填充腔室(42)和所述栗腔室(44)之間，并且被構造成在所述間接介質(M)的流動作用下，使得所述流體流入和流出所述栗腔室(44); 所述栗異常檢測方法包括如下步驟: 利用壓力檢測器(32)，檢測所述填充腔室(42)內的所述間接介質(M)的壓力;和 利用判斷處理器(18)，基于由所述壓力檢測器(32)檢測的檢測值確定所述隔膜(40)的異常。
【文檔編號】F04B51/00GK105864006SQ201610078031
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月3日
【發明人】鈴木貴光
【申請人】Smc株式會社