Sensor Instruments
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スプレージェット検査とは?


 
スプレーシステムを使用する場合、噴射角の大きさとスプレー量をアプリケーションに合わせて変化させる必要があります。噴射角のジオメトリとスプレー量は、(プライマ、接着剤、溶剤、水、アルコール、ペンキなどの)塗料の媒体や、スプレーノズルの噴射口、過圧力、スプレー投与量によって変化します。特に接着剤をスプレーすると、スプレーノズルの口が詰まり、スプレー量やスプレージオメトリが変化します。つまり、スプレージェットの方向と開放角が両方とも変化します。 
 
インタイムでのスプレージェットコントロールシステムは、これらの変化をユーザーに伝えます。 
 
 
スプレージェットの形状は?

スプレージェットは一般的に、スプレー媒体の噴霧によりスプレーノズルの出口で発生する、(主にスプレー媒体によってマイクロメートルから数百マイクロメートルへ変化する)水滴の分離構造を指します。この水滴は、スプレーノズルの出口から特定の速度で排出され、空気の摩擦により減速します。
 
 

スプレージェットは、噴霧円錐の開口角度と、スプレー量(時間ごとの水滴やスプレー媒体の流量)によって決まります。
 
 
スプレージェットの制御方法

 

スプレー量に関する情報は、少なくても一部、噴霧円錐を通過するようなレーザービームを使って、得ることができます。噴霧円錐を通り抜ける時、水滴によってレーザービームが偏向します。水滴が光学的に透明な場合、水滴がマイクロレンズのような役割を果たすため、この偏向は水滴における反射や、レーザービームの集束によって発生します。一部の光は水滴に吸収されるため、結果として、最初よりも少ない光しか、スプレージェットの反対に到達しません。

 

全通ビームスプレージェット制御の
異なるメソッド

1. 単一ビーム 全通ビームメソッド
この場合、ほとんどスロット形状の開口部を持つレーザー光ビームが、スプレージェットを通じて中心部に向けられます。



スプレージェットがない場合と比較した信号減少が、スプレー量の測定に使用されます。このメソッドは主に、スプレー量の情報だけが必要な場合、またはスプレージェットの有無に関する情報だけが必要な場合に使用されます。




2. 2-ビーム 全通ビームメソッド
 
スプレー量の制御とは異なり、限定的なこのメソッドは、シンメトリ制御に適しています。このメソッドから、噴霧円錐の側面変位を検出出来ます。2-ビームシステムは主に、噴霧円すいのシンメトリを単純かつ費用効果の高い方法でモニタリングしたい場合に使用します。
 
 


 
3. 3-ビーム 全通ビームメソッド
どんなに小さなシンメトリや量の偏差もこのメソッドで検出できます。2つの評価モードがここでは使用できます:
ABSOLUTE 評価モード
RELATIVE 評価モード
両方のモードでは、スプレージェットの密度(DENSITY)、2つのエッジビームの関係(SYM1)、そして3つのエッジビームに対するセンタービームの関係(SYM2)が評価されます。
ABSOLUTEモードでは、値L、C、Rがそのまま以下の公式で使用されます:




 
L、C、Rは、0から4096までの3チャンネルの生値です(12bit)。
 
RELATIVEモードでは、スプレーが非アクティブな時に表示される生データL0、C0、R0へスプレーする間、各生値L、C、Rの関係が形成されます。生データL0、C0とR0が、それぞれ100%の値を表します。
 
この場合のスプレー量の公式は:


2つのシンメトリに対しては:      




 
4. ライトバンドメソッド
このメソッドでは、連続したライトバンドがスプレージェットに向けられます。結果として、ライトバンドは噴霧円すいの直径よりも広くなり、スプレージェットを完全に検出することが可能となります。スプレージェットの反対側には、ラインセンサーとして設計されたレシーバーがあり、このセンサーには1000もの小型の検出器が一列に並べられています。これによりスプレージェットのプロファイルをギャップなしで評価することが出来ます。スプレー前とスプレー中に記録した2つのビデオ信号のパーセンテージによる差は、ジェットプロファイルの特定に使用します。
 

 
 
 
ビームのプロファイルから、スプレージェットの媒体の部分的な分布情報が得られます。ビームプロファイルカーブの下の部分からスプレー量を把握できます。
 
連続的なスキャンの記録により、一種のフィルムを作成できます。つまり、このメソッドは圧力の変化や、スプレー量の変化、スプレー媒体の変化や、ノズル口の変化など、発生しうる影響の研究に非常に適しています。
 

 


潜在的に爆発的する部分でのスプレージェット制御
 
可燃性ガスや蒸気、霧などが空気と混ざり、長時間の操作により爆発の危険がある環境では、光ファイバーがスプレージェット制御を行います。
 
スプレージェット制御はATEX指令の爆発性雰囲気ゾーンØでの操作も可能です。ジェット制御システムの電子および光電子のコンポーネンツを、ゾーンØの外に位置することも出来ます。
 
光学的または光学機械的コンポーネンツ(光学機械的フロントエンド)のみを
エリアで使用します。フロントエンドと評価ユニット間の接続には、光ファイバーを使います。
 
光パワー密度が一定の制限値を越えないように注意する必要があります。SI製品の光パワー密度は、許容制限値を大きく下回ります。
 
 
 

 

最重要なスプレーメソッド
 
スプレーノズルをロボットヘッドに設置し、対象物の上から動かします。
スプレーする物体を配置します。スプレー工程中、物体は設定位置から動きません。
 
スプレージェット制御システムは、“ドッキングステーション”と呼ばれるロボットがスプレー工程終了後に接近する場所に設置されます。ドッキングポジションに到達すると、スプレーノズルが再度アクティブになり、この間にスプレージェットが制御されます。
 
 
 
 
 
実際には、ロボットはドッキングポジションに毎回ではなく、およそ10回ごとに接近します。スプレージェット制御システムがNOK信号を送ると、通常の操作シーケンスが停止します。
 
スプレーノズルは据付式で、物体がスプレーノズルの下を通過します。コンベアベルトなどが物体を運搬しスプレーノズルの下を通過させます。ノズルがしっかり固定されるため、通常のスプレー工程中にモニタリングが行われます。キャリブレーションは、スプレーノズルを止めた後(またはアクティブにする前)にしか行えません。また、同一の制御システムを使い、複数のスプレーノズルを同時にモニタリングする場合もあります。


 
 
 
電磁弁を使い、非常に細かいノズルから個別の“パッケージ”または水滴を形成します(ピエゾ印字ヘッドもまた、水滴を立て続けに形成することができます)。
 
一方で水滴の数を設定し、もう一方で水滴の直径または“パッケージ”のサイズをモニタリングします。 
 
このアプリケーションに最適なセンサーは、水滴の大きさに対応したA-LASシリーズのセンサーで、センサーシステムに高いスキャンとスイッチング周波数を備えていることからA-LAS-CON1コントロールユニットと組み合わせて使用します。アナログ出力では、次の水滴が到達する前に水滴のサイズがバッファリングされます。
 
 

 

スプレージェット制御のハードウェア

シングルビーム 全通ビームシステム
アナログ出力を使用したシングルビーム全通ビームシステム:

センサーシリーズ: D-LAS シリーズ
センサータイプ: D-LAS2-2x1-T (トランスミッター) + D-LAS2-Quinv-2x1-R
減衰が発生しない場合には、センサーが+10Vのアナログ信号を送信(I-Control-Pinのレーザーポーザーによって設定可能)

スプレー工程中のアナログ信号の減少によって、スプレー量の情報が得られます。
 
 
 


トランスミッターとレシーバーの光学的カバー上の水滴の沈着を防ぐために、噴射エアのトップパーツABL-M12-3を使用します。このパーツを使用するため、わずかな加圧力のみで十分な効果が得られます。

 



コントローラーを使用したシングルビーム 全通ビームシステム
センサーシリーズ: A-LAS シリーズ
センサータイプ: A-LAS-M12-2x1-T (トランスミッター) + A-LAS-M12-2x1-R (レシーバー) + A-LAS-CON1 (コントローラー)
A-LAS-CON1-Scopeソフトウェアを含むコントローラーを使うことで、実際のスプレー工程前にシステムの校正を行うことが出来ます。

このシステムでは、(100%に)校正を行うことで発生しうる埃の蓄積を補正し、検出閾値を100%の値に近づけることができるので(例:99.7%)、最小のスプレー量でも検出出来ます。コントロールユニットは、値が検出閾値を下回ったかを知らせるアナログ信号とデジタル信号の両方を送ります。

 
 
 
 

 

 

2-ビーム 全通ビームシステム
センサーシリーズ: A-LASシリーズ
センサータイプ: A-LAS-M12-2x1-T (トランスミッター 2x) + A-LAS-M12-2x1-R (レシーバー 2x) + A-LAS-CON1 (コントローラー)
2つの A-LAS レーザーセンサーは、A-LAS-CON1コントロールユニットから制御、評価されます。実際のスプレー工程の合間で校正が行われ、コントローラーにいつ校正が可能か伝える(PLCなどの)外部のデジタル信号によってトリガーされます。2つのレーザーセンサーを使い、簡単なシンメトリーチェックが行われます。スプレー量のモニタリングも可能です。噴射エアのトップパーツABL-M12-3を使用することで、レーザーセンサーの光学的カバー上への埃の沈殿を防ぐことが出来ます。

3つのデジタル出力信号が使用できます:
SYMMETRY   OK / NOK.
SIGNAL A OK / NOK.
SIGNAL B   OK / NOK.
このシステムは、SIGNAL A、SIGNAL B、SYMMETRYが特定の許容範囲内に位置するかをチェックします。



 
 
 

 

 
Exエリア内で使用する2-ビーム 全通ビームシステム
 
センサーシリーズ: A-LAS シリーズ
センサータイプ: 光ファイバー D-S-A2.0-(2.5)-500-67° +付属レンズ KL-M18-A2.0 (2x) + コントロールユニット A-LAS-CON1-FIO
A-LAS-CON1-FIO がA-LAS-CON1と同じ方法で制御と評価を行います。

電子、光電子コンポーネンツがセンサーフロントエンドではなく、コントロールユニットに装備されるため、このタイプはEx地帯での操作に適しています。

ABL-M18-3タイプの噴射エアトップパーツが光学ユニットを保護します。


 
 

 

 

3-ビーム 全通ビームシステム
3-ビーム 全通ビームシステム-分割バージョン

センサーシリーズ: SI-JETシリーズ
センサータイプ: A-LAS-M12-2x1-T (トランスミッター 3x) + A-LAS-M12-2x1-R (レシーバー 3x) + SI-JET3-CON8 (コントローラー)
 
SI-JET3-CON8コントロールユニットを使い3つのセンサーフロントエンドを評価します。評価プロセスには、SI-JET2-Scope V3.0ソフトウェアを使用します。スプレー量(DENSITY)とシンメトリ(SYM1、SYM2)の両方を評価できます。RELATIVE評価モードでは、自動校正機能を使い埃の蓄積を補正できます。31までの異なるスプレージェットの許容値を設定でき、5つのデジタル出力を使い、スプレージェットの変動を早期に知らせることが出来ます。

 
 
 
 


 
3-ビーム 全通ビームシステム-フォークバージョン
 
センサーシリーズ: SI-JET シリーズ
センサータイプ: SI-JET3-FK-200/100-H (フロントエンド) + SI-JET3-CON5 (コントローラー)
このフォークバージョンでは、直径が3mmで中心までの間隔がそれぞれ5mmの3つのライトビームを装備しています。SI-JET2-Scope V3.0ソフトウェアは、スプレー量(DENSITY)の評価とシンメトリ(SYM1、SYM2)の評価に使用します。RELATIVE評価モードでは、スプレージェットのインターバルが1分以内の場合、スプレーのインターバル内で校正が行われ、発生しうる埃の蓄積を補正します。ABSOLUTEモードでは、連続のスプレージェットが使用されます。31までのステージにおける5つのデジタル出力により、各許容レベルの情報が使用できます。また、この出力により(PLCなどを通じて)トレンドディスプレイを簡単に確認できます。


 


 
 
3-ビーム 全通ビームシステム-Ex地帯に適した分割バージョン
センサーシリーズ: SI-JET シリーズ
センサータイプ: SI-JET2-d20-T (トランスミッター) + SI-JET2-d20-R (レシーバーr) + SI-JET2-CON2.
光ファイバーによって赤色の光が特殊なフロントエンドに送られます。噴射エアトップパーツに組み込まれた口径から直径3mmの、中心までの間隔がそれぞれ5mmのビームが3つ構成されます。SI-JET2-Scope V3.0ソフトウェアを使い評価が行われます。SI-JET2-CON2コントロールユニットには5つのデジタル出力が装備され、(PLCなどを通じて)トレンドディスプレイを確認できます。

 
 
 
 
 
 
センサーシリーズ: SI-JET シリーズ
センサータイプ: KL-M18-A2.0 (フロントエンド) + R3-M-A2.0-(2.5)-500-67°-3x (光ファイバー) + SI-JET2-CON3 (コントロールユニット)
 
このセンサータイプにより、3つの赤色のライトビームをスプレージェットごとに調節出来ます。評価にSI-JET2-Scope V3.0ソフトウェアを使用できます。このタイプは特に、大きな開放角を持つスプレージェットに対して決定的なアドバンテージとして機能します。 
 

 
 


 
3-ビーム 全通ビームシステム-Ex地帯に適したフォークバージョン
 
センサーシリーズ: SI-JET シリーズ
センサータイプ: SI-JET2-FK-200/100-H (フロントエンド) + SI-JET2-CON2 (コントロールユニット)
このバージョンには、直径が3mmで、間隔がそれぞれ5mmの赤色のライトビームが3つ設置されます。SI-JET-CON2コントロールユニットを使用して、(PLCと組み合わせて)スプレージェットのパラメーターのトレンドディスプレイを確認できます。
 
 
 
 
 
 
センサーシリーズ: SI-JET シリーズ
センサータイプ: SI-JET-FK-400/400 フロントエンド) + SI-JET2-CON2 (コントロールユニット)
 
このタイプは、通常開放角が大きいスプレージェットに使用されます。赤色のライトビームの直径は3mmで、それぞれ中心まで50mmの間隔です。SI-JET2-Scope V3.0表かソフトウェアとSI-JET2-CON2コントロールユニット5つのデジタル出力により、(PLCを通じて)トレンドディスプレイを確認できます。

 
 
ライトバンドシステム-分割バージョン
センサーシリーズ: L-LAS-TB シリーズ
センサータイプ: L-LAS-TB/90-16x2-T (特殊フロントエンド) + L-LAS-TB/90-16x1-R (レシーバーフロントエンド) L-LAS-TB-16-CON1 (コントロールユニット)
 
16mm幅のレーザーライトバンドはスプレージェット円すいの断面に対して向けられます。スプレージェットの反対側には、16mmの幅、256ピクセルのライン検出器(小型の光検出器)があり、レーザーの断面のプロファイルを記録します。L-LAS-JET-Scope評価ソフトウェアが、減衰状態(スプレージェットオン)と非減衰状態(スプレージェットオフ)のラインセンサー信号の差異から、実際のスプレージェットプロファイルを計算します。スプレージェットプロファイルを連続の番号がついたファイルとしてPCメモリに保存することができ、いわゆる“スプレージェットプロファイルの研究”に活用できます。


 
 
 
 
センサーシリーズ: L-LAS-TB シリーズ
センサータイプ: L-LAS-TB-50-T (トランスミッター) + L-LAS-TB-50-R (コントロールユニットを含むレシーバー)
 
このバージョンでは50mmの幅のレーザー光カーテンを使い操作を行います。ライン検出器はおよそ800ピクセルです。L-LAS-JET-Scope評価ソフトウェアを使い、スプレージェットプロファイルを連続した番号でファイルとしてPCメモリに保存することが出来るため、スプレープロファイルの研究に活用できます。
 
 
 
 
 
 
センサーシリーズ: L-LAS-TB シリーズ
センサータイプ: L-LAS-TB-75-T (トランスミッター) + L-LAS-TB-75-R (コントロールユニットを含むレシーバー)
 
L-LAS-TB-50タイプに相当しますが、幅75mmのレーザーライトカーテンとおよそ1200ピクセルのライン検出器を使用します。
 
センサーシリーズ: L-LAS-TBシリーズ
センサータイプ: L-LAS-TB-100-T (トランスミッター) + L-LAS-TB-100-R (コントロールユニットを含むレシーバー)
 
L-LAS-TB-50タイプに相当しますが、幅100mmのレーザーライトカーテンとおよそ1600ピクセルのライン検出器を使用します。
 
 

スプレージェット制御のソフトウェア

 
1. シングルビームと2-ビームシステムA-LAS-CON1-Scope V3.0のソフトウェア
 
A-LAS-CON1-Scope V3.0ソフトウェアは、絶対測定と比較測定の両方に使用できます。絶対測定モードでは、(シングルビームシステムでは channel Aに、2-ビームシステムではchannel AとBにある)生データがモニタリングされ、channel A(2-ビームシステムでは加えてchannel B)が調節可能な許容範囲内に位置するかを(連続的または特定のトリガー時で)チェックします。一方でトリガーイベントでは、新たなトリガーイベントにより上書きされない限りアナログ出力が“フリーズ”します。比較モードではコントロールユニットが、現在の入力信号を(可変時定数を使い調節可能な)現在の最大値と比較し、基準値NORM A(と2-ビームシステムではNORM B)
 

を作成します。2-ビームシステムでは、
の関係からシンメトリの情報が得られます。データはPCスクリーン上にグラフィックと数値で表示されます。
 
2. 3-ビームシステムSI-JET2-Scope V3.0のソフトウェア
 
3つの入力チャンネルの利用可能な生値L、C、Rから、ソフトウェアがスプレージェット密度(DENSITY)と2つのシンメトリ値、シンメトリ1(SYM1)とシンメトリ2(SYM2)を決定します。
 
EVALUATION MODE ABSOLUTE (EMA):
EMAでは、3つの生値L、CとRから密度、シンメトリ1、シンメトリ2が決定します: DENSITY= SYM1= SYM2= 。現在のDENSITY、SYM1とSYM2の値が、Windows®ユーザーインターフェースにグラフィックと数値で表示されます。生の値はバーディスプレイからも見ることが出来ます。
 
EVALUATION MODE RELATIVE (EMR):
EMRでは、3つの入力チャンネルL、C、R(左、中央、右)が、最後に決定したそれぞれの最大値に対して基準化されます。以下の規則が密度と2つのシンメトリ値に適用されます。:
 
 

 

学習プロセス
PARAソフトウェアのスイッチがアクティブな場合、TEACHテーブルが表示されます。GOボタンを押すと、DENSITY、SYM1、SYM2に対してセンサーで計算された現在のデータがPCのユーザーインターフェースに表示されます。(マウスクリックまたはWindows®ユーザーインターフェースから)TEACH DATATOボタンを押すと、密度の許容値を決定するためにデータがTEACH TABLE. DTOに書き込まれ、S1TOがシンメトリ1、S2TOがシンメトリ2の許容値を決定します。
ステート(ベクトル)が“学習”されると、SENDボタンをクリックしてこの情報をセンサーに送ります。
 
GOボタンを押すと、現在の許容値DTO、S1TOとS2TOがグラフィックディスプレイに表示されます。
 
V-No.: 欄から、現在のスプレージェットが、ベクトルごとの許容範囲内に位置するかどうかの情報が把握できます。
 


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Messetermine:

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8.-9. März 2022
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