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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121918
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】流量センサ
(51)【国際特許分類】
G01F 1/00 20220101AFI20240902BHJP
G01F 1/66 20220101ALI20240902BHJP
G01F 15/061 20220101ALI20240902BHJP
【ＦＩ】
G01F1/00 Y
G01F1/66 101
G01F1/00 T
G01F15/061
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029153
(22)【出願日】2023-02-28
(71)【出願人】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 雄大
(72)【発明者】
【氏名】川中 政嗣
【テーマコード（参考）】
2F030
2F031
2F035
【Ｆターム（参考）】
2F030CA03
2F030CB04
2F030CC11
2F030CD15
2F030CD17
2F030CE09
2F030CE22
2F030CE27
2F030CE28
2F031AA01
2F031AC01
2F031AC03
2F031AE07
2F031AF10
2F035DA08
2F035DA14
(57)【要約】
【課題】プロセス量と、空圧機器や流量センサの評価結果の表示を素早く、かつ、簡単に切り替えられるようにすることで、使い勝手を向上させる。
【解決手段】流量センサは、配管における作動気体のプロセス量に応じた測定信号を生成するプロセス量測定素子と、プロセス量測定素子により生成された測定信号に基づいてプロセス量を決定するプロセス量決定部と、プロセス量に基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記自己の動作又は前記空圧機器の動作を評価する評価部と、プロセス量を表示する通常表示モードと評価結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチと、通常表示モード及び評価結果表示モードのうち、切替スイッチによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う表示部と、を備えている。
【選択図】図３１
【解決手段】流量センサは、配管における作動気体のプロセス量に応じた測定信号を生成するプロセス量測定素子と、プロセス量測定素子により生成された測定信号に基づいてプロセス量を決定するプロセス量決定部と、プロセス量に基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記自己の動作又は前記空圧機器の動作を評価する評価部と、プロセス量を表示する通常表示モードと評価結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチと、通常表示モード及び評価結果表示モードのうち、切替スイッチによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う表示部と、を備えている。
【選択図】図３１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空圧機器に接続されるとともに作動気体の流路を形成する配管における作動気体のプロセス量に応じた測定信号を生成するプロセス量測定素子と、
前記プロセス量測定素子により生成された測定信号に基づいてプロセス量を決定するプロセス量決定部と、
前記プロセス量決定部により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記自己の動作又は前記空圧機器の動作を評価する評価部と、
前記プロセス量決定部により決定したプロセス量を表示する通常表示モードと前記評価部により評価した結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチと、
前記通常表示モード及び前記評価結果表示モードのうち、前記切替スイッチによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う表示部と、を備える流量センサ。
前記プロセス量測定素子により生成された測定信号に基づいてプロセス量を決定するプロセス量決定部と、
前記プロセス量決定部により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記自己の動作又は前記空圧機器の動作を評価する評価部と、
前記プロセス量決定部により決定したプロセス量を表示する通常表示モードと前記評価部により評価した結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチと、
前記通常表示モード及び前記評価結果表示モードのうち、前記切替スイッチによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う表示部と、を備える流量センサ。
【請求項2】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ移動可能なスライドスイッチであり、
前記第１の位置に前記通常表示モードが割り当てられ、前記第２の位置に前記評価結果表示モードが割り当てられている、流量センサ。
前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ移動可能なスライドスイッチであり、
前記第１の位置に前記通常表示モードが割り当てられ、前記第２の位置に前記評価結果表示モードが割り当てられている、流量センサ。
【請求項3】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ揺動可能なトグルスイッチであり、
前記第１の位置に前記通常表示モードが割り当てられ、前記第２の位置に前記評価結果表示モードが割り当てられている、流量センサ。
前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ揺動可能なトグルスイッチであり、
前記第１の位置に前記通常表示モードが割り当てられ、前記第２の位置に前記評価結果表示モードが割り当てられている、流量センサ。
【請求項4】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記プロセス量測定素子は、前記配管における作動気体の流量を測定するための測定信号を生成する流量測定素子と、前記配管における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子とを含んでおり、
前記プロセス量決定部は、前記流量測定素子により生成された測定信号に基づいて流量を決定し、前記圧力測定素子により生成された測定信号に基づいて圧力を決定し、
前記評価部は、前記プロセス量決定部により決定した流量と圧力との組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記空圧機器の動作を評価する、流量センサ。
前記プロセス量測定素子は、前記配管における作動気体の流量を測定するための測定信号を生成する流量測定素子と、前記配管における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子とを含んでおり、
前記プロセス量決定部は、前記流量測定素子により生成された測定信号に基づいて流量を決定し、前記圧力測定素子により生成された測定信号に基づいて圧力を決定し、
前記評価部は、前記プロセス量決定部により決定した流量と圧力との組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記空圧機器の動作を評価する、流量センサ。
【請求項5】
請求項４に記載の流量センサにおいて、
前記配管は、複数種の前記空圧機器のうち、任意の一の前記空圧機器に接続可能に構成され、
前記評価部は、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じた特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記配管に接続された前記空圧機器の動作を評価する、流量センサ。
前記配管は、複数種の前記空圧機器のうち、任意の一の前記空圧機器に接続可能に構成され、
前記評価部は、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じた特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記配管に接続された前記空圧機器の動作を評価する、流量センサ。
【請求項6】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての空気をノズルから噴出させるエアブロー装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記エアブロー装置が接続されている場合、前記エアブロー装置が有するノズルから噴出する圧縮空気の質量流量であるブロー量を前記特徴量として決定し、当該ブロー量に基づいて前記エアブロー装置の動作を評価する、流量センサ。
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての空気をノズルから噴出させるエアブロー装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記エアブロー装置が接続されている場合、前記エアブロー装置が有するノズルから噴出する圧縮空気の質量流量であるブロー量を前記特徴量として決定し、当該ブロー量に基づいて前記エアブロー装置の動作を評価する、流量センサ。
【請求項7】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
複数種の前記空圧機器には、エアシリンダー装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記エアシリンダー装置が接続されている場合、リーク量と前記エアシリンダー装置の推力余裕度とを前記特徴量として決定し、当該リーク量と推力余裕度とに基づいて前記エアシリンダー装置の動作を評価する、流量センサ。
複数種の前記空圧機器には、エアシリンダー装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記エアシリンダー装置が接続されている場合、リーク量と前記エアシリンダー装置の推力余裕度とを前記特徴量として決定し、当該リーク量と推力余裕度とに基づいて前記エアシリンダー装置の動作を評価する、流量センサ。
【請求項8】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気の噴出によって負圧力を発生させる吸着搬送装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記吸着搬送装置が接続されている場合、吸着速度と吸着力とを前記特徴量として決定し、当該吸着速度と吸着力とに基づいて前記吸着搬送装置の動作を評価する、流量センサ。
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気の噴出によって負圧力を発生させる吸着搬送装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記吸着搬送装置が接続されている場合、吸着速度と吸着力とを前記特徴量として決定し、当該吸着速度と吸着力とに基づいて前記吸着搬送装置の動作を評価する、流量センサ。
【請求項9】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気を利用した着座装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記着座装置が接続されている場合、前記着座装置から噴出する圧縮空気の体積流量を前記特徴量として決定し、当該体積流量に基づいて前記着座装置の動作を評価する、流量センサ。
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気を利用した着座装置が含まれており、
前記評価部は、前記配管に前記着座装置が接続されている場合、前記着座装置から噴出する圧縮空気の体積流量を前記特徴量として決定し、当該体積流量に基づいて前記着座装置の動作を評価する、流量センサ。
【請求項10】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
前記評価部は、前記流量測定素子により測定した流量の時系列データと、前記圧力測定素子により測定した圧力の時系列データとの組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定する、流量センサ。
前記評価部は、前記流量測定素子により測定した流量の時系列データと、前記圧力測定素子により測定した圧力の時系列データとの組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定する、流量センサ。
【請求項11】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
前記通常表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別と、プロセス量とが前記表示部に同時に表示される、流量センサ。
前記通常表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別と、プロセス量とが前記表示部に同時に表示される、流量センサ。
【請求項12】
請求項５に記載の流量センサにおいて、
前記評価結果表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じたエラー表示を行う、流量センサ。
前記評価結果表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じたエラー表示を行う、流量センサ。
【請求項13】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記表示部と前記切替スイッチとが並んで設けられている、流量センサ。
前記表示部と前記切替スイッチとが並んで設けられている、流量センサ。
【請求項14】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
設定時の操作を行うための操作ボタンが、前記切替スイッチとは別に設けられている、流量センサ。
設定時の操作を行うための操作ボタンが、前記切替スイッチとは別に設けられている、流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空圧機器に接続された配管内を流通する作動気体の流量を測定可能な流量センサに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば各種製品を製造する製造現場では、エアブロー装置、エアシリンダー装置、ワークの吸着搬送装置、ワークの着座装置等のような空圧機器が使用されている。一般的に、空圧機器には圧縮空気が供給される配管が接続されており、この配管には、圧縮空気の供給元が接続されている。
【0003】
また、配管内を流通する気体の流量を測定する流量センサとしては、例えば特許文献１に開示されているようなセンサが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１０９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、空圧機器を使用した製造設備では、供給される空気圧の低下や空圧機器の劣化等に起因して製造条件が変わりやすく、製造条件が初期に設定された許容範囲外になると装置の停止を招いて損失に繋がる。また、流量センサ自体の動作が正常でない場合も製造上の不具合の発生原因となり得る。
【0006】
このことに対し、空圧機器や流量センサを診断する診断システムをユーザが独自に組んで運用することが考えられるが、診断システムの導入時の準備及び設定には多大な時間と費用がかかる。そこで、流量センサによって空圧機器の評価及び流量センサ自体の評価が行えるようになれば、導入時のユーザの負担が軽減されるので好ましい。
【0007】
しかしながら、流量センサでは、通常測定しているプロセス量を任意のタイミングですぐに確認したいという要求がある。したがって、プロセス量と、空圧機器や流量センサの評価結果を表示画面に同時に表示したいのであるが、表示画面の大きさは限られているので、プロセス量と評価結果を同時に表示してしまうと、視認性が犠牲になってしまう。
【0008】
視認性を確保するためには、例えばメニュー画面のように、プロセス量の表示と評価結果の表示の選択が可能な画面を表示させ、ユーザによる選択操作を受け付けた後、一方の表示を行う方法が考えられる。
【0009】
ところが、プロセス量の表示から評価結果の表示への切替、その反対の切替の際には、少なくともメニュー画面の表示操作と選択操作、及び決定操作が必要になり、操作が煩雑で使いにくいものになる。
【0010】
本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、プロセス量と、空圧機器や流量センサの評価結果の表示を素早く、かつ、簡単に切り替えられるようにすることで、使い勝手を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本態様に係る流量センサは、空圧機器に接続されるとともに作動気体の流路を形成する配管における作動気体のプロセス量に応じた測定信号を生成するプロセス量測定素子と、前記プロセス量測定素子により生成された測定信号に基づいてプロセス量を決定するプロセス量決定部と、前記プロセス量決定部により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記自己の動作又は前記空圧機器の動作を評価する評価部と、前記プロセス量決定部により決定したプロセス量を表示する通常表示モードと前記評価部により評価した結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチと、前記通常表示モード及び前記評価結果表示モードのうち、前記切替スイッチによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う表示部と、を備えている。
【0012】
この構成によれば、プロセス量決定部が作動気体のプロセス量を決定することで、プロセス量を取得できる。一方、評価部が、自己の動作又は空圧機器の動作を評価することで、自己の動作又は空圧機器の評価結果を取得できる。切替スイッチが通常表示モードとされている場合には、プロセス量が表示部に表示される一方、切替スイッチが評価結果表示モードとされている場合には、自己の動作又は空圧機器の評価結果が表示部に表示される。切替スイッチは、通常表示モードと評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えることができるものなので、ユーザは切替スイッチを一度操作するだけで、プロセス量の表示から評価結果の表示へ、またはその反対の表示へと素早く、かつ、簡単に切り替えること可能になる。
【0013】
前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ移動可能なスライドスイッチであってもよい。また、前記切替スイッチは、操作つまみが第１の位置から第２の位置、前記第２の位置から前記第１の位置へ揺動可能なトグルスイッチであってもよい。この場合、前記第１の位置に前記通常表示モードを割り当て、前記第２の位置に前記評価結果表示モードを割り当ることができる。
【0014】
前記プロセス量測定素子は、前記配管における作動気体の流量を測定するための測定信号を生成する流量測定素子と、前記配管における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子とを含んでいてもよい。この場合、前記プロセス量決定部は、前記流量測定素子により生成された測定信号に基づいて流量を決定し、前記圧力測定素子により生成された測定信号に基づいて圧力を決定することができる。前記評価部は、前記プロセス量決定部により決定した流量と圧力との組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記空圧機器の動作を評価できる。
【0015】
前記配管は、複数種の前記空圧機器として、例えばエアブロー装置、エアシリンダー装置、吸着搬送装置、着座装置等のうち、任意の一の空圧機器に接続可能に構成されていてもよい。この場合、前記評価部は、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じた特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて前記配管に接続された前記空圧機器の動作を評価することができるので、複数種の空圧機器の動作を評価可能な汎用性の高い流量センサとすることができる。
【0016】
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての空気をノズルから噴出させるエアブロー装置が含まれていてもよい。前記評価部は、前記配管に前記エアブロー装置が接続されている場合、前記エアブロー装置が有するノズルから噴出する圧縮空気の質量流量であるブロー量を前記特徴量として決定し、当該ブロー量に基づいて前記エアブロー装置の動作を評価できる。
【0017】
複数種の前記空圧機器には、エアシリンダー装置が含まれていてもよい。前記評価部は、前記配管に前記エアシリンダー装置が接続されている場合、リーク量と前記エアシリンダー装置の推力余裕度とを前記特徴量として決定し、当該リーク量と推力余裕度とに基づいて前記エアシリンダー装置の動作を評価できる。
【0018】
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気の噴出によって負圧力を発生させる吸着搬送装置が含まれていてもよい。前記評価部は、前記配管に前記吸着搬送装置が接続されている場合、吸着速度と吸着力とを前記特徴量として決定し、当該吸着速度と吸着力とに基づいて前記吸着搬送装置の動作を評価できる。
【0019】
複数種の前記空圧機器には、作動気体としての圧縮空気を利用した着座装置が含まれていてもよい。前記評価部は、前記配管に前記着座装置が接続されている場合、前記着座装置から噴出する圧縮空気の体積流量を前記特徴量として決定し、当該体積流量に基づいて前記着座装置の動作を評価できる。
【0020】
前記評価部は、前記流量測定素子により測定した流量の時系列データと、前記圧力測定素子により測定した圧力の時系列データとの組み合わせに基づき前記空圧機器の動作を示す特徴量を決定してもよい。これにより、流量及び圧力の推移を利用して特徴量を決定できる。
【0021】
前記通常表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別と、プロセス量とが前記表示部に同時に表示されるように構成されていてもよい。これにより、空圧機器の種別の確認とプロセス量の確認とが同時に行えるようになる。また、前記評価結果表示モードでは、前記配管に接続された前記空圧機器の種別に応じたエラー表示を行うこともできる。
【0022】
前記表示部と前記切替スイッチとが並んで設けられていてもよい。これにより、表示部を見ながら、表示モードの切替が可能になる。
【0023】
流量センサの設定時の操作を行うための操作ボタンが、前記切替スイッチとは別に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように、プロセス量を表示する通常表示モードと、自己の動作又は空圧機器の動作の評価結果を表示する評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための切替スイッチを備えているので、プロセス量と、空圧機器や流量センサの評価結果の表示を素早く、かつ、簡単に切り替えることができ、使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施形態に係る流量センサの斜視図である。
【図2】クランプオン型超音波流量計を配管に取り付ける前の状態を示す斜視図である。
【図3】クランプオン型超音波流量計の端面図である。
【図6】配管内蔵型流量計の筐体を省略した状態を示す斜視図である。
【図7】制御ユニットのブロック図である。
【図8】アプリケーション選択画面の表示例を示す図である。
【図9】エアブロー装置の作動状態を判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図10】ＦＩＧ．１０Ａは、エアブロー装置の場合の測定値表示画面であり、ＦＩＧ．１０Ｂは、流量の閾値設定画面であり、ＦＩＧ．１０Ｃは、圧力の閾値設定画面である。
【図11】エアブロー装置を診断する場合に使用される流量と圧力との関係を示すグラフである。
【図12】ＦＩＧ．１２Ａはノズルに詰まりが生じていることを表すアラーム画面を示し、ＦＩＧ．１２Ｂは元圧低下が生じていることを表すアラーム画面を示す。
【図13】エアシリンダー装置の作動状態を判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図14】ＦＩＧ．１４Ａは、エアシリンダー装置の場合の測定値表示画面であり、ＦＩＧ．１４Ｂは、リーク量表示画面であり、ＦＩＧ．１４Ｃは、推力余裕度の表示画面である。
【図15】エアシリンダー装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係を説明する図である。
【図16】パッキンからのリークが生じている場合のエアシリンダー装置の動作と、作動気体の流量との関係を説明する図である。
【図17】負荷が増加した場合の推力余裕度の変動を示す図である。
【図18】ＦＩＧ．１８Ａはリーク量が増加していることを表すアラーム画面を示し、ＦＩＧ．１８Ｂは推力余裕度が低下したことを表すアラーム画面を示す。
【図19】吸着搬送装置の作動状態を判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図20】ＦＩＧ．２０Ａは、吸着搬送装置の場合の測定値表示画面であり、ＦＩＧ．２０Ｂは、吸着速度の閾値設定画面であり、ＦＩＧ．２０Ｃは、吸着力の閾値設定画面である。
【図21】吸着搬送装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係を説明する図である。
【図22】フィルタが詰まった場合の吸着搬送装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係を説明する図である。
【図23】吸着パッドが劣化した場合の吸着搬送装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係を説明する図である。
【図24】ＦＩＧ．２４Ａは吸着速度が低下していることを表すアラーム画面を示し、ＦＩＧ．２４Ｂは吸着力が低下したことを表すアラーム画面を示す。
【図25】着座装置の作動状態を判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図26】ＦＩＧ．２６Ａは、着座装置の場合の測定値表示画面であり、ＦＩＧ．２６Ｂは、流量の閾値設定画面である。
【図27】着座装置を診断する場合に使用される流量と圧力との関係を示すグラフである。
【図28】流量及び圧力の時系列変化を示すグラフである。
【図29】トレンド監視による評価手法の例を示す図である。
【図30】初期設定モードで表示される画面の例を示す図である。
【図31】通常表示モード及び評価結果表示モードで表示可能な画面の例を示す図である。
【図32】自己評価結果の表示画面の例を示す図である。
【図33】通常表示モード中の設定画面の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0027】
図１は、本発明の実施形態に係る流量センサＡを示すものである。流量センサＡは、流量計１と制御ユニット７とを備えている。流量計１は、空圧機器に接続されるとともに作動気体の流路を形成する配管１００における作動気体の流量を測定する部分である。制御ユニット７は、流量計１を制御するとともに、流量計１から送られてくる各種信号を処理して流量や圧力に換算する換算処理や、空圧機器の動作状態を評価する評価処理等を実行する。
【0028】
配管１００は非金属材料からなる非金属配管であり、その材料としては、例えば樹脂材を挙げることができ、樹脂材で構成された場合、樹脂製配管１００となる。配管１００を構成する樹脂材としては、例えばナイロン、テフロン（登録商標）、ポリウレタン等を挙げることができ、これらのうち、いずれかの材料で構成することが可能である。
【0029】
配管１００が接続される空圧機器は、特に限定されるものではなく、複数種の空圧機器が含まれる。すなわち、空圧機器には、例えばエアブロー装置、エアシリンダー装置、吸着搬送装置、着座装置等が含まれており、配管１００は、これら複数種の空圧機器のうち、任意の一の空圧機器に接続可能に構成されている。
【0030】
エアブロー装置は、ノズルを有しており、作動気体としての圧縮空気をノズルから噴出させるように構成されている。エアシリンダー装置は、圧縮空気の圧力を利用してロッドをシリンダから進出させたり、後退させたりすることができるように構成されている。進出を押し出しと言うことができ、また後退を引き込みと言うこともできる。
【0031】
吸着搬送装置は、作動気体としての圧縮空気の圧力を利用して負圧力を発生させ、ある場所に載置されているワーク等を吸着して他の場所まで搬送可能に構成されている。着座装置は、作動気体としての圧縮空気を噴出する噴出口を有しており、この噴出口に例えばワーク等が載置されて塞がれたことを検出可能に構成されている。これら空圧機器には、工場エア等の圧縮空気が供給源から所定圧に調整された状態で配管１００を介して供給されるようになっている。
【0032】
流量計１と制御ユニット７とは別体とされており、互いに接続線３によって通信可能に接続されている。流量計１と制御ユニット７を別体とすることで、特に流量計１の小型化が可能になり、配管１００への設置自由度を向上させることができる。また、本実施形態では、制御ユニット７に図示しない電源から電力が供給され、制御ユニット７に供給された電力が接続線３を介して流量計１に供給されるようになっているが、これに限らず、流量計１に電源から電力が供給されてもよい。尚、流量計１と制御ユニット７とが一体化されていてもよい。
【0033】
まず、流量計１の構成について説明する。本実施形態では、流量計１が超音波信号を利用して流量計測を行う超音波式流量計の場合について説明するが、流量計１は超音波式流量計に限られるものではなく、例えば熱式流量計等の他の測定原理を利用した流量計であってもよい。また、超音波式流量計１は、配管１００に対して着脱可能に取り付けられるクランプオン型流量計と、内蔵配管を有する流量計とがあり、本発明はいずれの流量計にも適用できる。つまり、流量計１の構成は以下に述べる構成に限定されるものではなく、どのような構成のものであってもよい。以下、クランプオン型流量計、内蔵配管を有する流量計の順に説明する。
【0034】
（クランプオン型流量計の構成）
図２に示すように、クランプオン型流量計１は、互いに分離可能な第１分割体１０と第２分割体２０とを備えている。図３及び図４に示すように、第１分割体１０及び第２分割体２０により、配管１００が径方向両側から挟まれるようになっている。また、この実施形態の説明では、配管１００の作動気体の流れ方向を基準として、「上流」、「下流」と定義するが、この定義は説明の便宜を図るためだけであり、本発明を限定するものではない。また、図２～４の上側を超音波流量計１の「上」といい、図２～４の下側を超音波流量計１の「下」というものとするが、これも説明の便宜を図るためだけであり、本発明を限定するものではない。
図２に示すように、クランプオン型流量計１は、互いに分離可能な第１分割体１０と第２分割体２０とを備えている。図３及び図４に示すように、第１分割体１０及び第２分割体２０により、配管１００が径方向両側から挟まれるようになっている。また、この実施形態の説明では、配管１００の作動気体の流れ方向を基準として、「上流」、「下流」と定義するが、この定義は説明の便宜を図るためだけであり、本発明を限定するものではない。また、図２～４の上側を超音波流量計１の「上」といい、図２～４の下側を超音波流量計１の「下」というものとするが、これも説明の便宜を図るためだけであり、本発明を限定するものではない。
【0035】
図４に示すように、超音波流量計１は、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２と、第１のくさび材１４及び第２のくさび材１５とを備えている。第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、配管１００における作動気体の流量を測定するための測定信号を生成する流量測定素子である。流量はプロセス量の一例であり、従って、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、配管における作動気体のプロセス量に応じた測定信号を生成するプロセス量測定素子の一例である。
【0036】
第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、具体的には、共に超音波信号を送受信する素子として例えば圧電素子等で構成されている。第１の超音波素子１１は、配管１００の外側において径方向一方（図４の上側）に位置しており、超音波信号を送受信する送受信面１１ａを有している。また、第２の超音波素子１２は、配管１００の外側において径方向他方（図４の下側）に位置しており、超音波信号を送受信する送受信面１２ａを有している。
【0037】
第１のくさび材１４は、第１の超音波素子１１と配管１００との間で超音波信号を伝播するものであり、配管１００の外側において第１の超音波素子１１と配管１００との間に配置されている。第１のくさび材１４は、配管１００の外面に対向する配管側面１４ａと、第１の超音波素子１１の送受信面１１ａに対向する素子側面１４ｂとを有している。第１のくさび材１４の配管側面１４ａと、配管１００の外面との間には、例えばゴムやグリス等からなる粘弾性体で構成された音響結合材１３ｃが介在している。
【0038】
第２のくさび材１５は、第２の超音波素子１２と配管１００との間で超音波信号を伝播するものであり、配管１００の外側において第２の超音波素子１２と配管１００との間に配置されている。第２のくさび材１５は、配管１００の外面に対向する配管側面１５ａと、第２の超音波素子１２の送受信面１２ａに対向する素子側面１５ｂとを有している。第２のくさび材１５の配管側面１５ａと、配管１００の外面との間にも音響結合材１３ｃが介在している。
【0039】
第１分割体１０は、第１の超音波素子１１と、第１のくさび材１４と、第１の超音波素子１１及び第１のくさび材１４を収容する第１筐体３０とを備えている。第１筐体３０は、第１箱状部３１と、第１ベース部３２とを有している。第１のくさび材１４の周縁部には、第１取付板部１４ｃが設けられている。第１取付板部１４ｃは第１箱状部３１ないし第１ベース部３２に固定されている。
【0040】
第１ベース部３２は、第１箱状部３１の下方に配置されて当該第１箱状部３１に一体化されている。図３に示すように、第１ベース部３２の中央部には、第１開放口３２ａが形成されている。第１のくさび材１４の配管側面１４ａは、第１開放口３２ａから下方に臨むように配置される。図２に示すように、第１ベース部３２の長手方向両側には、図３に一部のみ示すネジＳが挿通するネジ挿通孔３２ｂが形成されている。
【0041】
図４に示すように、第２分割体２０は、第２の超音波素子１２と、第２のくさび材１５と、第２の超音波素子１２及び第２のくさび材１５を収容する第２筐体４０とを備えている。第２筐体４０は、第２箱状部４１と、第２ベース部４２とを有している。図４に示すように、第２ベース部４２の中央部には、第２開放口４２ａが形成されている。第２のくさび材１５の配管側面１５ａは、第２開放口４２ａから上方に臨むように配置される。
【0042】
図２に示すように、第２ベース部４２の長手方向両側は、第２箱状部４１から延出するように形成されている。第２ベース部４２の長手方向両側には、第１ベース部３２のネジ挿通孔３２ｂに挿通したネジＳが挿通するネジ挿通孔４２ｂが形成されている。ネジ挿通孔４２ｂに挿通したネジＳには、図示しないナットが螺合するようになっている。図４に示すように、超音波流量計１の第１筐体３０及び第２筐体４０は、配管１００を径方向に挟むように配置されてネジＳ（図３に示す）により互いに結合される。
【0043】
図４に示すように、超音波流量計１は、第１回路基板５１及び第２回路基板５２を更に備えている。第１回路基板５１は、第１の超音波素子１１と接続され、また、第２回路基板５２は、第２の超音波素子１２と接続されている。
【0044】
図示しないが、超音波流量計１は、配管１００における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子を備えていてもよい。圧力測定素子は、例えばひずみゲージ等で構成されており、作動気体の圧力を電気信号に変換して出力するように構成されている。圧力測定素子は、超音波流量計１の本体部分と一体化されていてもよいし、別体とされていてもよい。
【0045】
（内蔵配管を有する流量計の構成）
図５及び図６は、内蔵配管１３を有している流量計（配管内蔵型流量計という）１Ａであり、クランプオン型の流量計１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
図５及び図６は、内蔵配管１３を有している流量計（配管内蔵型流量計という）１Ａであり、クランプオン型の流量計１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【0046】
図５に示すように、配管内蔵型流量計１Ａは、内蔵配管１３も構成要素の一部として含んでおり、上流側外部配管１０１と下流側外部配管１０２との間に設けられる。上流側外部配管１０１は、配管内蔵型流量計１Ａよりも上流側に位置する外部配管であり、また、下流側外部配管１０２は、配管内蔵型流量計１Ａよりも下流側に位置する外部配管である。上流側外部配管１０１及び下流側外部配管１０２は、配管１００と同様な材料からなる。
【0047】
配管内蔵型流量計１Ａを設置する際には、既存の配管の一部を切断した後、切断部よりも上流側を上流側外部配管１０１とし、切断部よりも下流側を下流側外部配管１０２として配管内蔵型流量計１Ａを上流側外部配管１０１と下流側外部配管１０２との間に設置することが可能である。つまり、配管内蔵型流量計１Ａは既存の配管を切断して設置することが可能である。尚、配管内蔵型流量計１Ａは、空圧機器の新設時に当該空圧機器に組み込むこともできる。
【0048】
内蔵配管１３は、作動気体が流れる流路を形成するとともに、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２から送信された超音波信号を減衰する部材からなり、ダンピング配管と呼ぶこともできる。具体的には、内蔵配管１３は、超音波信号の減衰能を有する材料として、例えばナイロン、テフロン、ポリウレタン等からなり、第１のくさび材１４及び第２のくさび材１５を構成する材料よりも軟質な材料で構成されている。
【0049】
第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、内蔵配管１３の外側に位置している。第１のくさび材１４は、第１の超音波素子１１と内蔵配管１３との間に配置されている。内蔵配管１３と第１のくさび材１４との間には、音響結合材１３ｃが介在している。第２のくさび材１５は、第２の超音波素子１２と内蔵配管１３との間に配置されている。したがって、作動気体の流量は、内蔵配管１３の流路を流れている時に測定される。
【0050】
配管内蔵型流量計１Ａは、作動気体の流れ方向に長い形状のセンタブロック２をさらに備えている。センタブロック２は、例えば金属や硬質樹脂等の高剛性な部材からなるものである。内蔵配管１３は、センタブロック２を構成する材料よりも軟質な材料で構成されていて、センタブロック２を構成する材料よりも超音波信号の減衰能が高くなっている。
【0051】
センタブロック２には、内蔵配管１３が差し込まれる差込孔２９が作動気体の流れ方向に貫通するように形成されている。内蔵配管１３の上流側部分及び下流側部分は、差込孔２９に差し込まれた状態でセンタブロック２に固定される。また、第１のくさび材１４及び第２のくさび材１５も、センタブロック２に固定されている。
【0052】
センタブロック２には、第１のくさび材１４の内蔵配管１３側が差し込まれる第１開口部２５が形成されている。図６に示すように、第１のくさび材１４には、センタブロック２の外面に重ね合わされる第１フランジ部１４ｃが形成されている。第１フランジ部１４ｃには、第１ホルダ１６が重ね合わされている。第１ホルダ１６には、固定用のネジ（図示せず）が挿通するネジ挿通孔１６ａが形成されている。ネジ挿通孔１６ａに挿通されたネジは、第１のくさび材１４の第１フランジ部１４ｃを貫通してセンタブロック２にねじ込まれる。これにより、第１のくさび材１４がセンタブロック２に締結固定される。
【0053】
また、センタブロック２には、第２のくさび材１５の内蔵配管１３側が差し込まれる第２開口部２６が形成されている。図６に示すように、第２のくさび材１５には、センタブロック２の外面に重ね合わされる第２フランジ部１５ｃが形成されている。第２フランジ部１５ｃには、第２ホルダ１７が重ね合わされている。第２ホルダ１７には、固定用のネジ（図示せず）が挿通するネジ挿通孔（図示せず）が形成されている。従って、第１のくさび材１４と同様に、第２のくさび材１５をセンタブロック２に締結固定できる。
【0054】
図５に示すように、配管内蔵型流量計１Ａは、上流側接続部６０及び下流側接続部６１と、上流側管路部材６２及び下流側管路部材６３とをさらに備えている。作動気体の流れ方向上流側から下流側に向かって、上流側接続部６０、上流側管路部材６２、内蔵配管１３、下流側管路部材６３及び下流側接続部６１が順に配置されている。尚、上流側管路部材６２及び下流側管路部材６３は必要に応じて設けられるものであり、省略してもよい。
【0055】
内蔵配管１３の上流側部分及び下流側部分の外面には、それぞれＯリングからなる上流側配管シール材１３ａ及び下流側配管シール材１３ｂが密着するように設けられている。上流側配管シール材１３ａは、差込孔２９の上流側の内面に密着するようになっており、上流側配管シール材１３ａによって内蔵配管１３の上流側部分と差込孔２９との間がシールされるようになっている。また、下流側配管シール材１３ｂは、差込孔２９の下流側の内面に密着するようになっており、下流側配管シール材１３ｂによって内蔵配管１３の下流側部分と差込孔２９との間がシールされるようになっている。
【0056】
上流側接続部６０は、上流側外部配管１０１の流路と内蔵配管１３の流路とが連通するように、上流側外部配管１０１を接続するための部材である。上流側接続部６０の下流側の外周面には、例えばネジ山６０ａが形成されており、このネジ山６０ａをセンタブロック２の差込孔２９の上流側の内周面に形成されているネジ溝２９ａに螺合させることで、上流側接続部６０がセンタブロック２に対して気密に接続される。
【0057】
上流側接続部６０は、いわゆるワンタッチフィッティング、配管フィッティング等と呼ばれている接続構造を構成する部材であり、上流側外部配管１０１をワンタッチ操作、即ち、工具等を用いることなく、接続したり、その接続を解除することが可能なものである。上流側接続部６０の構成は、上述した構成に限られるものではなく、各種フィッティング構造を採用することができる。また、上流側接続部６０の形状も任意に設定することができる。
【0058】
下流側接続部６１は、下流側外部配管１０２の流路と内蔵配管１３の流路の下流側とが連通するように、下流側外部配管１０２を接続するための部材である。下流側接続部６１は、上流側接続部６０と同様に構成されており、下流側の外周面に形成されているネジ山６１ａをセンタブロック２の差込孔２９の下流側の内周面に形成されているネジ溝２９ｂに螺合させることで、下流側接続部６１がセンタブロック２に対して気密に接続されるようになっている。尚、上流側接続部６０及び下流側接続部６１は、ネジ以外の固定構造を用いてセンタブロック２に固定することも可能である。
【0059】
上流側管路部材６２は、内蔵配管１３と上流側接続部６０との間に設けられ、内蔵配管１３の流路と上流側外部配管１０１の流路とを連通させるための部材である。具体的には、上流側管路部材６２は、円筒状をなしており、センタブロック２の差込孔２９の上流側に差し込まれた状態で保持されている。上流側管路部材６２の流路の上流側は、上流側接続部６０の流路と連通し、また、上流側管路部材６２の流路の下流側は、内蔵配管１３の流路と連通している。
【0060】
下流側管路部材６３は、内蔵配管１３と下流側接続部６１との間に設けられ、内蔵配管１３の流路と下流側外部配管１０２の流路とを連通させるための部材である。具体的には、下流側管路部材６３は、円筒状をなしており、センタブロック２の差込孔２９の下流側に差し込まれた状態で保持されている。下流側管路部材６３の流路の下流側は、下流側接続部６１の流路と連通し、また、下流側管路部材６３の流路の上流側は、内蔵配管１３の流路と連通している。
【0061】
配管内蔵型流量計１Ａは、回路基板６５を更に備えている。回路基板６５には、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２が接続されている。さらに、回路基板６５には、内蔵配管１３における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子６６が実装されている。
【0062】
センタブロック２の上流側部分には、圧力測定素子６６の受圧部６６ａが嵌合する筒状部２２が内蔵配管１３の管軸線Ｘに対して直交する方向へ突出するように設けられている。筒状部２２の内面と受圧部６６ａの外面との間には、Ｏリングからなるセンサ部シール材２３が設けられおり、センサ部シール材２３によって筒状部２２と受圧部６６ａとの間の気密性が確保されるようになっている。
【0063】
さらに、センタブロック２の上流側部分には、内蔵配管１３と上流側接続部６０との間に、内蔵配管１３の流路に連通する連通路２４が設けられている。連通路２４は、上流側管路部材６２の周壁を貫通する第１通路６２ｂと、当該第１通路６２ｂと連通し、圧力測定素子６６の受圧部６６ａに達するまで延びる第２通路２ａとを含んでいる。第１通路６２ｂは、センタブロック２の差込孔２９の内部において上流側配管シール材１３ａと上流側接続部６０の間の部分に連通している。また、第２通路２ａも、センタブロック２の差込孔２９の内部において上流側配管シール材１３ａと上流側接続部６０の間の部分に連通している。これにより、内蔵配管１３の流路は、連通路２４を介して筒状部２２の内部と連通し、圧力測定素子６６の受圧部６６ａが連通路２４に臨むように設けられることになる。尚、図示しないが、圧力測定素子６６を内蔵配管１３の下流側に設けてもよい。
【0064】
（制御ユニットの構成）
制御ユニット７は図１に示している。図４に示すクランプオン型流量計１が接続される制御ユニット７と、図５に示す配管内蔵型流量計１Ａが接続される制御ユニット７とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。図４に示すクランプオン型流量計１の第１回路基板５１及び第２回路基板５２は、接続線３を介して制御ユニット７に接続可能である。また、図５に示す配管内蔵型流量計１Ａの回路基板６５は、接続線３を介して制御ユニット７に接続可能である。
制御ユニット７は図１に示している。図４に示すクランプオン型流量計１が接続される制御ユニット７と、図５に示す配管内蔵型流量計１Ａが接続される制御ユニット７とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。図４に示すクランプオン型流量計１の第１回路基板５１及び第２回路基板５２は、接続線３を介して制御ユニット７に接続可能である。また、図５に示す配管内蔵型流量計１Ａの回路基板６５は、接続線３を介して制御ユニット７に接続可能である。
【0065】
制御ユニット７は、細長い形状の筐体７Ａを備えている。さらに、図７に示すように、制御ユニット７は、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２を制御する制御部７０と、プロセス量決定部７１と、ユーザの各種操作を受け付ける受付部７２と、プロセス量決定部７１により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は空圧機器を評価する評価部７３と、各種情報を表示する表示部７４と、記憶部７５とを備えている。プロセス量には、作動気体の流量及び圧力が含まれているが、これら以外の状態量が含まれていてもよい。
【0066】
制御部７０、プロセス量決定部７１、受付部７２及び評価部７３は、記憶部７５等に予め記憶されたプログラムに従って動作するマイクロコンピュータ等を含んでいる。制御部７０、プロセス量決定部７１、受付部７２及び評価部７３の全てが同じマイクロコンピュータ等によって構成されていてもよいし、異なるマイクロコンピュータ等によって構成されていてもよい。
【0067】
受付部７２は、上述したマイクロコンピュータ等の他、表示部７４に表示させる２つの表示モードのうち、どちらを表示させるかを切り替えるための切替用の切替スイッチ７２ａと、設定時の操作を行うための操作ボタン７２ｂとを含んで構成されている。切替スイッチ７２ａと操作ボタン７２ｂとは別に設けられている。詳細は後述するが、図３１に示すように、表示モードは、プロセス量決定部７１により決定したプロセス量を表示する通常表示モードと、評価部７３により評価した結果を表示する評価結果表示モードとの２つのモードがある。切替スイッチ７２ａは、通常表示モードと評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えるための部材である。
【0068】
図１に示すように、本実施形態の切替スイッチ７２ａは操作つまみ７２ｃを有するスライドスイッチである。切替スイッチ７２ａは、操作つまみ７２ｃのスライド方向が筐体７Ａの長手方向と一致するように配設されているが、操作つまみ７２ｃのスライド方向が筐体７Ａの短手方向と一致するように配設されていてもよい。操作つまみ７２ｃは、図１の矢印Ａ１方向に移動した第１の位置から図１の矢印Ａ２方向に移動した第２の位置へスライド可能であるとともに、第２の位置から第１の位置へスライド可能になっている。これら２つのポジションのみ取り得るようにスライドスイッチが構成されている。よって、ユーザが操作つまみ７２ｃをスライド操作すると、操作つまみ７２ｃが第１の位置と第２の位置の一方にのみ位置することになる。第１の位置に通常表示モードが割り当てられ、第２の位置に評価結果表示モードが割り当てられているが、これは反対であってもよい。
【0069】
切替スイッチ７２ａは、図示しないがトグルスイッチであってもよい。トグルスイッチの操作つまみは、第１の位置から第２の位置へ揺動可能であるとともに、第２の位置から第１の位置へ揺動可能になっている。トグルスイッチも操作つまみが２つのポジションのみ取り得るように構成されているので、ユーザが操作つまみを揺動させると、第１の位置と第２の位置の一方にのみ位置することになる。トグルスイッチの場合も、第１の位置に通常表示モードが割り当てられ、第２の位置に評価結果表示モードが割り当てられているが、これは反対であってもよい。
【0070】
操作ボタン７２ｂは、１つであってもよいし、２つ以上であってもよく、例えば複数の選択肢やメニューがある場合にそれらを順に送る操作を行うための第１の操作ボタンと、選択した項目を決定操作するための第２の操作ボタンとが操作ボタン７２ｂに含まれていてもよい。操作ボタン７２ｂは、切替スイッチ７２ａと同様に筐体７Ａの上面に設けられている。
【0071】
表示部７４は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイ等で構成されており、制御部７０によって制御される。表示部７４も図１に示すように筐体７Ａの上面に設けられており、筐体７Ａの長手方向に長い形状となっている。詳細は後述するが、表示部７４は、通常表示モード及び評価結果表示モードのうち、切替スイッチ７２ａによる切り替えに対応した表示モードの表示を行う部材である。切替スイッチ７２ａが第１の位置に切り替わると、表示部７４は評価結果表示モードを表示せず、通常表示モードのみを表示する一方、切替スイッチ７２ａが第２の位置に切り替わると、表示部７４は通常表示モードを表示せず、評価結果表示モードのみを表示する。
【0072】
表示部７４と切替スイッチ７２ａとは、筐体７Ａの長手方向に延びる面において当該長手方向に並んで設けられている。表示部７４の近傍に切替スイッチ７２ａが配置されており、これにより、切替スイッチ７２ａは表示部７４の表示モードを切り替えるためのスイッチであることが直感的に分かりやすくなる。また、表示部７４の長手方向と、切替スイッチ７２ａの操作つまみ７２ｃのスライド方向とが一致するように、表示部７４の向きと操作つまみ７２ｃのスライド方向とが設定されている。尚、表示部７４と切替スイッチ７２ａとは、筐体７Ａの別の面に設けてもよい。また、表示部７４の長手方向と、切替スイッチ７２ａの操作つまみ７２ｃのスライド方向とは一致していなくてもよい。
【0073】
また、表示部７４の一部を切替スイッチとして利用してもよい。例えば、表示部７４にタッチセンサを設けるとともに、第１の位置及び第２の位置を示す表示をしておき、ユーザが表示部７４上の第１の位置に触れ、そのことがタッチセンサによって検知された場合には、切替スイッチが第１の位置に操作されたものとし、一方、ユーザが表示部７４上の第２の位置に触れ、そのことがタッチセンサによって検知された場合には、切替スイッチが第２の位置に操作されたものとする。これにより、スライドスイッチやトグルスイッチ以外のスイッチで切替スイッチを構成することができる。
【0074】
また、記憶部７５には、上記プログラムや表示部７４に表示させる表示画面情報等が記憶されている。
【0075】
制御部７０によって制御された第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、所定の超音波信号を送信する。また、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２で受信された超音波信号は、プロセス量決定部７１に送信される。
【0076】
プロセス量決定部７１は、流量演算部７１ａを含んでいる。流量演算部７１ａは、第１の超音波素子１１と第２の超音波素子１２との間で送受信する超音波信号のうち、配管１００で励起される縦波の伝播時間差に基づいて配管１００内の気体の流量を演算する部分である。流量演算部７１ａは、伝播時間差式の流量演算部で構成することができ、第１の超音波素子１１と第２の超音波素子１２との間で送受信する超音波信号は、流量演算部７１ａに入力される。
【0077】
図４に示すように、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、配管１００の管軸線Ｘに対して傾斜しているので、配管１００内を流れる作動気体に超音波が斜めに通ることになる。第１の超音波素子１１は、流れに逆らった方向に超音波信号を送信し、第２の超音波素子１２は、作動気体の流れに沿った方向に超音波信号を送信する。このように、作動気体の流れに沿った方向と流れに逆らった方向とに超音波信号を送信してそれぞれ検出することで、作動気体の流れに沿った方向と流れに逆らった方向と超音波信号の伝播時間に差が生じることになる。
【0078】
具体的には、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２は、制御部７０によって制御されることで間欠的にバースト波超音波信号（数ＭＨｚオーダの超音波パルスが例えば１０個程度の塊となっている信号）を出射する。流量演算部７１ａは、受信した波形を当該流量演算部７１ａのＡ／Ｄコンバータで高速サンプリングする。流量演算部７１ａは、往路受信波形と復路受信波形とをそれぞれの出射時点の時刻を原点として位置合わせし、その状態から時間方向に相対的にずらしながら波形形状のマッチングを行い、マッチング度が極大となる時間シフト量を伝播時間差として決定する。流量演算部７１ａは、決定した伝播時間差から流速・流量を算出する。流量演算部７１ａが算出する流量は、瞬時流量であってもよく、積算流量であってもよい。流量演算部７１ａが算出した流量が、プロセス量決定部７１によってプロセス量の一つして決定される。
【0079】
流量演算部７１ａは、作動気体の圧力を使用することで、質量流量を算出することもできる。すなわち、プロセス量決定部７１は、圧力演算部７１ｂを含んでいる。圧力演算部７１ｂには、圧力測定素子６６から出力された測定信号が入力される。圧力演算部７１ｂは、圧力測定素子６６から入力された測定信号に基づいて作動気体の圧力を算出する。圧力演算部７１ｂが算出した圧力が、プロセス量決定部７１によって流量とは別のプロセス量として決定される。圧力演算部７１ｂが算出した圧力を流量演算部７１ａが取得することで、質量流量の算出が可能になる。
【0080】
本発明のプロセス量測定素子には、配管１００における作動気体の流量を測定するための測定信号を生成する第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２と、配管１００における作動気体の圧力を測定するための測定信号を生成する圧力測定素子６６とが含まれている。
【0081】
流量演算部７１ａが質量流量を算出する際、図５に示す内蔵配管１３の流路を流れる作動気体の温度を測定する温度センサを設けておき、温度センサによって検出された作動気体の温度を用いてもよいし、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２で受信した超音波信号に基づいて音速を算出し、算出された音速から温度を推定し、質量流量の算出に用いてもよい。
【0082】
受付部７２は、配管１００に接続された空圧機器の種別の選択をユーザから受け付ける部分である。具体的には、流量センサＡの運用を開始する前の設定時には、制御部７０が、図８に示すようなアプリケーション選択画面２００を生成して表示部７４に表示させる。アプリケーション選択画面２００は、評価部７３で評価する空圧機器をユーザが選択するための画面である。図８中の矢印で示しているように、アプリケーション選択画面２００には、操作ボタン７２ｂを操作すると、エアブロー選択画面２０１、エアシリンダー選択画面２０２、吸着搬送選択画面２０３、着座選択画面２０４が順番に表示される。表示される順番や数は、これに限られるものはない。
【0083】
エアブロー選択画面２０１には、エアブロー装置を模式的に示す図が表示される図表示領域２０１ａと、エアブロー装置を示す文字が表示される文字表示領域２０１ｂとが表示される。また、エアシリンダー選択画面２０２には、エアシリンダー装置を模式的に示す図が表示される図表示領域２０２ａと、エアシリンダー装置を示す文字が表示される文字表示領域２０２ｂとが表示される。また、吸着搬送選択画面２０３には、吸着搬送装置を模式的に示す図が表示される図表示領域２０３ａと、吸着搬送装置を示す文字が表示される文字表示領域２０３ｂとが表示される。また、着座選択画面２０４には、着座装置を模式的に示す図が表示される図表示領域２０４ａと、着座装置を示す文字が表示される文字表示領域２０４ｂとが表示される。ユーザは、配管１００に接続された空圧機器がアプリケーション選択画面２００に表示されるまで操作ボタン７２ｂにより送り操作を行い、配管１００に接続された空圧機器がアプリケーション選択画面２００に表示された状態で、操作ボタン７２ｂによって決定操作を行うと、アプリケーション選択画面２００に表示されている空圧機器が選択されて受付部７２によって受け付けられる。
【0084】
（評価部の構成）
評価部７３は、プロセス量決定部７１により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて自己の動作又は空圧機器の動作を評価する部分である。「自己」とは流量センサ１のことであり、自己の動作を評価することを自己診断ともいう。また、空圧機器には複数種の空圧機器が含まれていることから、評価部７３は、複数種の空圧機器の動作を個別に評価する。空圧機器の動作を評価することを空圧機器の診断ともいう。評価部７３は、自己の動作のみを評価してもよいし、空圧機器の動作のみを評価してもよいし、自己の動作と空圧機器の動作の両方を評価してもよい。
評価部７３は、プロセス量決定部７１により決定したプロセス量に基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて自己の動作又は空圧機器の動作を評価する部分である。「自己」とは流量センサ１のことであり、自己の動作を評価することを自己診断ともいう。また、空圧機器には複数種の空圧機器が含まれていることから、評価部７３は、複数種の空圧機器の動作を個別に評価する。空圧機器の動作を評価することを空圧機器の診断ともいう。評価部７３は、自己の動作のみを評価してもよいし、空圧機器の動作のみを評価してもよいし、自己の動作と空圧機器の動作の両方を評価してもよい。
【0085】
本実施形態では、プロセス量に流量と圧力とが含まれているので、評価部７３は、特徴量を決定する際、流量と圧力との組み合わせに基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定する。すなわち、評価部７３は、プロセス量決定部７１が第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２から出力された測定信号に基づいて決定した流量と、プロセス量決定部７１が圧力測定素子６６から出力された測定信号に基づいて決定した圧力との組み合わせに基づき自己の動作又は空圧機器の動作を示す特徴量を決定し、当該特徴量に基づいて、自己の動作又は配管１００が接続された空圧機器の動作を評価する。評価部７３が特徴量を決定する際には、配管１００に接続された空圧機器の種別に応じた特徴量を決定する。配管１００に接続された空圧機器の種別は、受付部７２で受け付けた空圧機器の種別とすることができ、従って、評価部７３は、受付部７２で受け付けた空圧機器の種別に応じた特徴量を決定する。
【0086】
以下、配管１００に接続された空圧機器ごとに詳細に説明する。まず、配管１００にエアブロー装置が接続されている場合について説明する。配管１００に接続されているエアブロー装置が作動状態（ブロー状態）にあるか、それとも停止状態（非ブロー状態）にあるかは、配管１００における作動気体の流量に基づいて判定する。図９は、エアブロー装置の作動状態を判定するための処理手順を示すフローチャートである。ステップＳＡ１では、評価部７３が、プロセス量決定部７１で決定した作動気体の流量を取得する。尚、評価部７３が作動気体の流量を演算して取得してもよい。
【0087】
その後、ステップＳＡ２では、ステップＳＡ１で取得した流量が所定の閾値を超えるか否かを判定する。ステップＳＡ１で取得した流量が所定の閾値を超える場合には作動気体の流量が多く、作動気体がブローに利用されていると推定されるので、ステップＳＡ３に進み、エアブロー装置がブロー状態であると判定し、終了する。一方、ステップＳＡ１で取得した流量が所定の閾値以下である場合にはステップＳＡ４に進み、エアブロー装置が停止状態であると判定し、終了する。すなわち、この所定の閾値とは、作動気体がブローに利用されているか否かを判定することが可能な閾値である。
【0088】
また、評価部７３は、エアブロー装置の動作を評価する際の基準となる評価基準値を決定する基準値決定処理を実行する。評価基準値は、エアブロー装置が外部からのトリガ信号の入力によって動作を繰り返している時に、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２で測定された複数の流量と、圧力測定素子６６で測定された複数の圧力を用いて決定する。具体的には、エアブロー装置を動作させる際のトリガ信号を制御ユニット７が受信し、トリガ信号を受信したタイミングを開始タイミングとして、評価基準値の信頼度が所定の信頼度以上となるまで、複数の異なるタイミングで取得された流量及び圧力を用いて基準値決定処理を繰り返し実行する。例えば、エアブロー装置がブロー状態にあることはトリガ信号の受信によって検出でき、エアブロー装置がブロー状態にあるときの作動気体の流量及び圧力を計測して記憶する。これを複数回繰り返すことで、エアブロー装置がブロー状態にあるときの作動気体の流量及び圧力が概ね定まっていき、回数を経ても変動が小さくなった時点で、その時の流量及び圧力を評価基準値とする。この評価基準値は、記憶部７５に記憶させておき、内部値として使用する。なお、この繰り返し実行回数は応答時間とトレードオフになるので、ユーザ側で回数を変更できるようにしてもよい。
【0089】
基準値決定処理は、ラーニング処理、ティーチング処理を呼ぶこともできる。基準値決定処理は、一度完了した後に、ユーザからの再実行指示によって再度実行させることが可能になっている。また、基準値決定処理は、ユーザからの中止指示によって中止させることが可能になっている。
【0090】
評価基準値は、表示部７４に表示させる流量及び圧力の表示値を１００％にする際の基準となる。すなわち、図１０のＦＩＧ．１０Ａに示すように、制御部７０は、エアブロー装置用の測定値表示画面２１０を生成して表示部７４に表示させる。測定値表示画面２１０には、エアブロー装置であることを模式的に示す図が表示される図表示領域２１０ａと、「Ｆ」で示す流量と、「Ｐ」で示す圧力とが個別に表示される測定値表示領域２１０ｂとが設けられている。測定値表示画面２１０に表示される流量と圧力が表示値であり、この表示値を１００％にする際の基準として上記評価基準値が使用される。
【0091】
ＦＩＧ．１０Ｂは、流量の閾値設定画面２１１であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が流量の閾値設定画面２１１を生成して表示部７４に表示させる。流量の閾値設定画面２１１には、ＦＩＧ．１０Ａに示す測定値表示領域２１０ｂに表示されている流量の表示値が表示される流量表示領域２１１ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２１１ｂとが設けられている。
【0092】
ＦＩＧ．１０Ｃは、流量の閾値設定画面２１２であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が圧力の閾値設定画面２１２を生成して表示部７４に表示させる。圧力の閾値設定画面２１２には、ＦＩＧ．１０Ａに示す測定値表示領域２１０ｂに表示されている圧力の表示値が表示される圧力表示領域２１２ａが設けられている。
【0093】
配管１００にエアブロー装置が接続されている場合、評価部７３は、エアブロー装置の動作を示す特徴量を、エアブロー装置が有するノズルから噴出する圧縮空気の質量流量であるブロー量として決定し、当該ブロー量に基づいてエアブロー装置の動作を評価する。評価部７３が特徴量を決定する際には、流量の時系列データと、圧力の時系列データとの組み合わせに基づいて決定する。
【0094】
例えば、評価部７３は、ブロー量が所定ブロー量以下となり、かつ、圧力測定素子６６により測定した圧力が基準圧以上である場合には、エアブロー装置が有するノズルの詰まりであると評価する一方、ブロー量が所定ブロー量以下となり、かつ、圧力測定素子６６により測定した圧力が基準圧未満である場合には、エアブロー装置に供給される圧縮空気の圧力低下であると評価する。エアブロー装置に供給される圧縮空気の圧力低下のことを元圧低下と呼ぶ。
【0095】
評価部７３によるエアブロー装置の動作の評価について、図１１に基づいてより具体的に説明する。図１１のＦＩＧ．１１Ａは、エアブロー装置のノズルの詰まりを評価する場合を説明するグラフであり、上のグラフは、縦軸が流量、横軸が時間であり、よって流量の時系列データを示している。下のグラフは、縦軸が圧力、横軸が時間であり、よって圧力の時系列データを示している。エアブロー装置のノズルが詰まると、上のグラフに示すように作動気体の流量が低下して所定ブロー量（破線で示す）以下となるが、下のグラフに示すように圧力は基準圧力（破線で示す）に対して変わらないか、上昇していく。よって、流量と圧力の両方に基づくことで、エアブロー装置のノズルの詰まりを正確に評価できる。
【0096】
ＦＩＧ．１１Ｂは、元圧を評価する場合を説明するグラフであり、上のグラフは、縦軸が流量、横軸が時間であり、よって流量の時系列データを示している。下のグラフは、縦軸が圧力、横軸が時間であり、よって圧力の時系列データを示している。エアブロー装置の元圧低下が起こると、上のグラフに示すように作動気体の流量が低下して所定ブロー量（破線で示す）以下になるとともに、下のグラフに示すように圧力が基準圧力（破線で示す）未満になる。よって、流量と圧力の両方に基づくことで、エアブロー装置の元圧低下を正確に評価できる。
【0097】
評価部７３がエアブロー装置のノズルの詰まりであると評価すると、制御部７０は、図１２のＦＩＧ．１２Ａに示すように、ノズルに詰まりが生じていることを表すアラーム画面２２０を生成して表示部７４に表示させる。評価部７３がエアブロー装置の元圧低下であると評価すると、制御部７０は、図１２のＦＩＧ．１２Ｂに示すように、元圧低下が生じていることを表すアラーム画面２２１を生成して表示部７４に表示させる。
【0098】
次に、配管１００にエアシリンダー装置が接続されている場合について説明する。配管１００に接続されているエアシリンダー装置のロッドが進出状態、後退状態、停止状態のいずれにあるかは、作動気体の流量と圧力に基づいて判定する。図１３は、エアシリンダー装置の作動状態を判定する処理手順を示すフローチャートであり、ステップＳＢ１では、評価部７３が、プロセス量決定部７１で決定した作動気体の流量及び圧力を取得する。評価部７３が流量及び圧力を演算して取得してもよい。
【0099】
ステップＳＢ２では、ステップＳＢ１で取得した流量及び圧力がそれぞれ流量判定用閾値及び圧力判定用閾値を超えるか否かを判定する。流量が流量判定用閾値を超え、圧力が圧力判定用閾値を超えている場合（ステップＳＢ３の場合）には、ステップＳＢ４に進み、エアシリンダー装置が進出状態と判定し、終了する。流量が流量判定用閾値を超え、圧力が圧力判定用閾値を以下の場合（ステップＳＢ５の場合）には、ステップＳＢ６に進み、エアシリンダー装置が後退状態と判定し、終了する。流量が流量判定用閾値以下、圧力が圧力判定用閾値を超えている場合（ステップＳＢ７の場合）には、ステップＳＢ８に進み、エアシリンダー装置が停止状態と判定し、終了する。流量が流量判定用閾値以下、圧力が圧力判定用閾値を以下の場合（ステップＳＢ９の場合）には、ステップＳＢ１０に進み、エアシリンダー装置が停止状態と判定し、終了する。
【0100】
また、評価部７３は、エアシリンダー装置の動作を評価する際の基準となる評価基準値を決定する基準値決定処理を実行する。評価基準値は、エアシリンダー装置が動作を繰り返している時に、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２及び圧力測定素子６６でそれぞれ測定された複数の流量及び圧力を用いて決定する。具体的には、エアシリンダー装置を動作させる際のトリガ信号を制御ユニット７が受信し、トリガ信号を受信したタイミングを開始タイミングとして、評価基準値の信頼度が所定の信頼度以上となるまで、複数の異なるタイミングで取得された流量及び圧力を用いて基準値決定処理を繰り返し実行する。例えば、エアシリンダー装置が進出状態、後退状態、停止状態のいずれにあるかはトリガ信号の受信によって検出でき、エアシリンダー装置が進出状態にあるとき、後退状態にあるとき、停止状態にあるときのそれぞれについて作動気体の流量及び圧力を計測して記憶する。これを複数回繰り返すことで、エアシリンダー装置が進出状態、後退状態、停止状態のそれぞれにあるときの作動気体の流量及び圧力が概ね定まっていき、回数を経ても変動が小さくなった時点で、その時の流量及び圧力を各評価基準値とする。各評価基準値は、記憶部７５に記憶させておき、内部値として使用する。
【0101】
評価基準値は、表示部７４に表示させる流量及び圧力の表示値を１００％にする際の基準となる。すなわち、図１４のＦＩＧ．１４Ａに示すように、制御部７０は、エアシリンダー装置用の測定値表示画面２３０を生成して表示部７４に表示させる。測定値表示画面２３０には、エアシリンダー装置であることを模式的に示す図が表示される図表示領域２３０ａと、「Ｌ」で示すリーク量と、「Ｆ」で示す推力余裕度とが個別に表示される測定値表示領域２３０ｂとが設けられている。測定値表示画面２３０に表示されるリーク量と推力余裕度が表示値であり、推力余裕度の表示値を１００％にする際の基準として上記評価基準値が使用される。
【0102】
ここで、エアシリンダー装置のリーク量及び推力余裕度について説明する。まず、エアシリンダー装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係について図１５に基づいて説明する。作動気体を所定量、エアシリンダー装置に供給することでロッドを後退させ、作動気体を所定量、エアシリンダー装置から排出することでロッドを進出させることができる。作動気体のリークが無い理想的なエアシリンダー装置の場合、ロッドが停止状態にあるときには作動気体の流量が０になる。しかし、図１６に示すように、エアシリンダー装置のパッキンが劣化している等の理由によって作動気体がリークしていると、ロッドが停止状態であるにも関わらず、流量が０にならない。つまり、リーク量とは、エアシリンダー装置が停止状態にあるときの作動流体の流量であり、エアシリンダー装置のパッキンが劣化するとリーク量が多くなる。尚、リーク量が０のエアシリンダー装置を製造するのは困難であるため、新品のエアシリンダー装置であっても僅かなリークは生じており、これを考慮して閾値が設定される。
【0103】
また、図１５の下側の図（圧力変化を示すグラフ）に示しているように、エアシリンダー装置の場合、作動気体の圧力によって全推力が定まる。その全推力のうち、仕事に利用される分が一部であるとすると、残りの推力が推力余裕度となる。推力余裕度は、進出時の圧力と停止時の圧力との比率によって求めることができる。図１７に示すように、負荷が増大すると、推力余裕度が減少することになる。負荷は、例えばロッドの曲がり等に起因して増大することがある。
【0104】
図１４のＦＩＧ．１４Ｂは、リーク量の閾値設定画面２３１であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０がリーク量の閾値設定画面２３１を生成して表示部７４に表示させる。リーク量の閾値設定画面２３１には、ＦＩＧ．１４Ａに示す測定値表示領域２３０ｂに表示されているリーク量の表示値が表示されるリーク量表示領域２３１ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２３１ｂとが設けられている。
【0105】
ＦＩＧ．１４Ｃは、推力余裕度の閾値設定画面２３２であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が推力余裕度の閾値設定画面２３２を生成して表示部７４に表示させる。推力余裕度の閾値設定画面２３２には、ＦＩＧ．１４Ａに示す測定値表示領域２３０ｂに表示されている推力余裕度の表示値が表示される推力余裕度表示領域２３２ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２３２ｂとが設けられている。
【0106】
配管１００にエアシリンダー装置が接続されている場合、評価部７３は、エアシリンダー装置の動作を示す特徴量を、エアシリンダー装置のリーク量と、エアシリンダー装置の推力余裕度として決定し、当該リーク量と推力余裕度とに基づいてエアシリンダー装置の動作を評価する。例えば、評価部７３は、エアシリンダー装置の停止時におけるリーク量が所定リーク量以上である場合には、エアシリンダー装置が有するパッキンの劣化であると評価する。また、評価部７３は、エアシリンダー装置の推力余裕度が所定未満になると、推力余裕度が低下したと評価する。
【0107】
評価部７３がエアシリンダー装置のパッキンが劣化している（リーク量が増加している）と評価すると、制御部７０は、図１８のＦＩＧ．１８Ａに示すように、リーク量が増加していることを表すアラーム画面２４０を生成して表示部７４に表示させる。評価部７３がエアシリンダー装置の推力余裕度が低下したと評価すると、制御部７０は、図１８のＦＩＧ．１８Ｂに示すように、推力余裕度が低下したことを表すアラーム画面２４１を生成して表示部７４に表示させる。
【0108】
次に、配管１００に吸着搬送装置が接続されている場合について説明する。配管１００に接続されている吸着搬送装置が吸着状態、吸引状態、開放状態のいずれにあるかは、作動気体の流量と圧力に基づいて判定する。図１９は、吸着搬送装置の作動状態を判定する処理手順を示すフローチャートであり、ステップＳＣ１では、評価部７３が、プロセス量決定部７１で決定した作動気体の流量及び圧力を取得する。ステップＳＣ２では、ステップＳＣ１で取得した流量及び圧力がそれぞれ流量判定用閾値及び圧力判定用閾値を超えるか否かを判定する。流量が流量判定用閾値を超え、圧力が圧力判定用閾値を超えている場合（ステップＳＣ３の場合）には、ステップＳＣ４に進み、吸着搬送装置が吸引状態であると判定し、終了する。流量が流量判定用閾値を超え、圧力が圧力判定用閾値を以下の場合（ステップＳＣ５の場合）には、ステップＳＣ６に進み、吸着搬送装置が吸着状態であると判定し、終了する。流量が流量判定用閾値以下、圧力が圧力判定用閾値を超えている場合（ステップＳＣ７の場合）には、ステップＳＣ８に進み、吸着搬送装置が開放状態であると判定し、終了する。
【0109】
また、評価部７３は、吸着搬送装置の動作を評価する際の基準となる評価基準値を決定する基準値決定処理を実行する。評価基準値は、吸着搬送装置が動作を繰り返している時に、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２及び圧力測定素子６６でそれぞれ測定された複数の流量及び圧力を用いて決定する。具体的には、吸着搬送装置を動作させる際のトリガ信号を制御ユニット７が受信し、トリガ信号を受信したタイミングを開始タイミングとして、評価基準値の信頼度が所定の信頼度以上となるまで、複数の異なるタイミングで取得された流量及び圧力を用いて基準値決定処理を繰り返し実行する。例えば、吸着搬送装置が吸着状態、吸引状態、開放状態のいずれにあるかはトリガ信号の受信によって検出でき、吸着搬送装置が吸着状態にあるとき、吸引状態にあるとき、開放状態にあるときのそれぞれについて作動気体の流量及び圧力を計測して記憶する。これを複数回繰り返すことで、吸着搬送装置が吸着状態、吸引状態、開放状態のそれぞれにあるときの作動気体の流量及び圧力が概ね定まっていき、回数を経ても変動が小さくなった時点で、その時の流量及び圧力を各評価基準値とする。各評価基準値は、記憶部７５に記憶させておき、内部値として使用する。
【0110】
評価基準値は、表示部７４に表示させる流量及び圧力の表示値を１００％にする際の基準となる。すなわち、図２０のＦＩＧ．２０Ａに示すように、制御部７０は、吸着搬送装置用の測定値表示画面２５０を生成して表示部７４に表示させる。測定値表示画面２５０には、吸着搬送装置であることを模式的に示す図が表示される図表示領域２５０ａと、「Ｓ」で示す吸着速度と、「Ｐ」で示す吸着力とが個別に表示される測定値表示領域２５０ｂとが設けられている。測定値表示画面２５０に表示される吸着速度と吸着力が表示値であり、これら表示値を１００％にする際の基準として上記評価基準値が使用される。
【0111】
ここで、吸着搬送装置の動作と、作動気体の流量及び圧力との関係について図２１に基づいて説明する。吸引中は作動気体の流量が多くなっており、ワークを吸着すると作動気体の流量は０になり、圧力が真空圧になる。真空破壊が起こると流量が変化する。
【0112】
図２２に示すように、吸着搬送装置が有するフィルタが詰まると吸引中の流量が減少するとともに、吸着状態に移行する時の圧力の低下が緩やかになる。また、図２３に示しているように、吸着搬送装置が有する吸着パッドが劣化すると、ワーク等を吸着しているときの真空圧が低下する。
【0113】
図２０のＦＩＧ．２０Ｂは、吸着速度の閾値設定画面２５１であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が吸着速度の閾値設定画面２５１を生成して表示部７４に表示させる。吸着速度の閾値設定画面２５１には、ＦＩＧ．２０Ａに示す測定値表示領域２５０ｂに表示されている吸着速度の表示値が表示される吸着速度表示領域２５１ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２５１ｂとが設けられている。
【0114】
ＦＩＧ．２０Ｃは、吸着力の閾値設定画面２５２であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が吸着力の閾値設定画面２５２を生成して表示部７４に表示させる。吸着力の閾値設定画面２５２には、ＦＩＧ．２０Ａに示す測定値表示領域２５０ｂに表示されている吸着力の表示値が表示される吸着力表示領域２５２ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２５２ｂとが設けられている。
【0115】
配管１００に吸着搬送装置が接続されている場合、評価部７３は、吸着搬送装置の動作を示す特徴量を、吸着速度と吸着力として決定し、当該吸着速度と吸着力とに基づいて吸着搬送装置の動作を評価する。例えば、評価部７３は、吸着時、流量が所定流量以下の場合には、吸着搬送装置に供給される圧縮空気の圧力低下または吸着搬送装置が有する流路の詰まり（フィルタの詰まり）であると評価する。また、評価部７３は、吸着時における吸着力が所定力以下の場合には、吸着搬送装置が有する吸着パッドの劣化であると評価する。
【0116】
評価部７３が吸着搬送装置のフィルタの詰まりであると評価すると、制御部７０は、図２４のＦＩＧ．２４Ａに示すように、吸着速度が低下していることを表すアラーム画面２６０を生成して表示部７４に表示させる。評価部７３が吸着搬送装置の吸着パッドが劣化したと評価すると、制御部７０は、図２４のＦＩＧ．２４Ｂに示すように、吸着パッドが劣化したことを表すアラーム画面２６１を生成して表示部７４に表示させる。
【0117】
次に、配管１００に着座装置が接続されている場合について説明する。配管１００に接続されている着座装置がワークなし（ワーク未着座）状態にあるか、それともワークあり（ワーク着座）状態にあるかは、作動気体の流量に基づいて判定する。図２５は、着座装置の作動状態を判定する処理手順を示すフローチャートであり、ステップＳＤ１では、評価部７３が、プロセス量決定部７１で決定した作動気体の流量を取得する。ステップＳＤ２では、ステップＳＤ１で取得した流量が所定の閾値を超えるか否かを判定する。ステップＳＤ１で取得した流量が所定の閾値を超える場合には作動気体の流量が多く、ワークが着座していないと推定されるので、ステップＳＤ３に進み、ワークなし状態と判定し、終了する。一方、ステップＳＤ１で取得した流量が所定の閾値以下である場合にはステップＳＤ４に進み、ワークあり状態と判定し、終了する。
【0118】
評価部７３は、着座装置の動作を評価する際の基準となる評価基準値を決定する基準値決定処理を実行する。評価基準値は、着座装置が動作を繰り返している時に、第１の超音波素子１１及び第２の超音波素子１２及び圧力測定素子６６でそれぞれ測定された複数の流量及び圧力を用いて決定する。具体的には、着座装置を動作させる際のトリガ信号を制御ユニット７が受信し、トリガ信号を受信したタイミングを開始タイミングとして、評価基準値の信頼度が所定の信頼度以上となるまで、複数の異なるタイミングで取得された流量及び圧力を用いて基準値決定処理を繰り返し実行する。この評価基準値は、記憶部７５に記憶させておき、内部値として使用する。
【0119】
評価基準値は、表示部７４に表示させる流量の表示値を１００％にする際の基準となる。すなわち、図２６のＦＩＧ．２６Ａに示すように、制御部７０は、着座装置用の測定値表示画面２７０を生成して表示部７４に表示させる。測定値表示画面２７０には、着座装置であることを模式的に示す図が表示される図表示領域２７０ａと、「Ｆ」で示す流量が表示される測定値表示領域２７０ｂとが設けられている。測定値表示画面２７０に表示される流量が表示値であり、この表示値を１００％にする際の基準として上記評価基準値が使用される。
【0120】
ＦＩＧ．２６Ｂは、流量の閾値設定画面２７１であり、ユーザが閾値設定操作を行うと、制御部７０が流量の閾値設定画面２７１を生成して表示部７４に表示させる。流量の閾値設定画面２７１には、ＦＩＧ．２６Ａに示す測定値表示領域２７０ｂに表示されている流量の表示値が表示される流量表示領域２７１ａと、評価を行う際の閾値が表示される閾値表示領域２７１ｂとが設けられている。
【0121】
配管１００に着座装置が接続されている場合、評価部７３は、着座装置の動作を示す特徴量を、着座装置から噴出する圧縮空気の体積流量として決定し、当該体積流量に基づいて着座装置の動作を評価する。例えば、評価部７３は、ワークなし状態における体積流量が所定流量以下となり、かつ、圧力が所定範囲である場合には、着座装置が有するノズルの詰まりであると評価する一方、ワークなし状態における体積流量が所定流量以下となり、かつ、圧力が所定範囲よりも低下した場合には、着座装置に供給される圧縮空気の圧力低下（元圧低下）であると評価する。
【0122】
評価部７３による着座装置の動作の評価について、図２７に基づいてより具体的に説明する。図２７のＦＩＧ．２７Ａは、着座装置のノズルの詰まりを評価する場合を説明するグラフであり、上のグラフは、縦軸が体積流量、横軸が時間であり、よって体積流量の時系列データを示している。下のグラフは、縦軸が圧力、横軸が時間であり、よって圧力の時系列データを示している。着座装置のノズルが詰まると、上のグラフに示すように作動気体の体積流量が低下して所定流量（破線で示す）以下となるが、下のグラフに示すように圧力は使用圧力範囲（破線で示す）内である。よって、体積流量と圧力の両方に基づくことで、着座装置のノズルの詰まりを正確に評価できる。
【0123】
ＦＩＧ．２７Ｂは、元圧を評価する場合を説明するグラフであり、上のグラフは、縦軸が体積流量、横軸が時間であり、よって体積流量の時系列データを示している。下のグラフは、縦軸が圧力、横軸が時間であり、よって圧力の時系列データを示している。着座装置の元圧低下が起こると、上のグラフに示すように作動気体の体積流量が低下して所定流量（破線で示す）以下になるとともに、下のグラフに示すように圧力が使用圧力範囲（破線で示す）未満になる。よって、体積流量と圧力の両方に基づくことで、着座装置の元圧低下を正確に評価できる。また、この評価基準とは別に、評価部７３は、圧力が所定の最低圧力（例えば０．１ＭＰａ付近）を下回ったときには圧力低下と評価する。
【0124】
評価部７３が着座装置のノズルの詰まりであると評価すると、制御部７０は、図１２のＦＩＧ．１２Ａに示すように、ノズルに詰まりが生じていることを表すアラーム画面２２０を生成して表示部７４に表示させる。評価部７３が着座装置の元圧低下であると評価すると、制御部７０は、図１２のＦＩＧ．１２Ｂに示すように、元圧低下が生じていることを表すアラーム画面２２１を生成して表示部７４に表示させる。
【0125】
（トレンド監視機能）
流量センサＡは、流量と圧力の時系列変化を監視するトレンド監視機能も備えている。図２８のＦＩＧ．２８Ａに示すように、流量が変化した場合、現時点での流量を評価基準値に対する割合として表示部７４に表示させることができる。また、ＦＩＧ．２８Ｂに示すように、圧力が変化した場合も同様に、現時点での圧力を評価基準値に対する割合として表示部７４に表示させることができる。
流量センサＡは、流量と圧力の時系列変化を監視するトレンド監視機能も備えている。図２８のＦＩＧ．２８Ａに示すように、流量が変化した場合、現時点での流量を評価基準値に対する割合として表示部７４に表示させることができる。また、ＦＩＧ．２８Ｂに示すように、圧力が変化した場合も同様に、現時点での圧力を評価基準値に対する割合として表示部７４に表示させることができる。
【0126】
また、図２９に示すように、流量と圧力のトレンドを監視することで、流量と圧力の両方が低下していく傾向を捉えることができ、流量と圧力の両方が低下していく場合には評価部７３は、元圧低下であると評価する。また、流量が増加傾向にあるのに対し、圧力が低下していく傾向にある場合には、評価部７３は、リークしていると評価する。また、流量が低下傾向にあるのに対し、圧力が増加していく傾向にある場合には、評価部７３は、流路が詰まっていると評価する。このように、流量と圧力の時系列データに基づいて評価部７３が評価することで、何らかのトラブルが空圧機器に生じたときに、トラブルの種別を切り分けることができる。
【0127】
（表示モード）
上述したように、流量センサＡは、通常表示モードと評価結果表示モードを切り替えて表示部７４に表示させることが可能になっている。その他、表示部７４には、流量センサＡの初期設定時に表示可能な初期設定モードの画面も表示可能である。以下、各モードで表示される画面の例について説明する。
上述したように、流量センサＡは、通常表示モードと評価結果表示モードを切り替えて表示部７４に表示させることが可能になっている。その他、表示部７４には、流量センサＡの初期設定時に表示可能な初期設定モードの画面も表示可能である。以下、各モードで表示される画面の例について説明する。
【0128】
初期設定モードは、ユーザが流量センサＡの使用を開始する際や、空圧機器の種別を変更する場合等に実行されるモードである。ユーザが流量センサＡの立ち上げ操作等、所定の操作を行うと初期設定モードが実行される。
【0129】
初期設定モードでは、図３０に示すような各画面が表示部７４に表示される。すなわち、初期設定モードで表示可能な画面は、上位階層の画面と下位階層の画面とに分けられている。上位階層の画面は、初期設定モードが実行された直後に表示される画面である。上位階層の画面には、例えば、言語設定画面３００、ＰＮＰ／ＮＰＮ設定画面３０１、流量方向設定画面３０２、アプリ選択画面３０３、流量単位設定画面３０４、圧力単位設定画面３０５、終了画面３０６等が含まれている。これら設定画面３００～３０６は、制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。ユーザが、操作ボタン７２ｂのうち、選択肢を送るための操作ボタンを操作すると、設定画面３００～３０６が順番に表示部７４に表示される。設定画面３００～３０６の表示順は図示した順番に限られるものではない。また、設定画面３００～３０６の数や種類は、任意に設定することができる。
【0130】
言語設定画面３００は表示部７４に表示される言語を設定するための画面であり、言語設定画面３００に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層の英語選択画面３００ａと、日本語選択画面３００ｂとの選択操作が可能になる。操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされた画面に対応する言語が表示部７４に表示される言語となる。
【0131】
ＰＮＰ／ＮＰＮ設定画面３０１は、ＰＮＰとＮＰＮのいずれかを設定するための画面であり、ＰＮＰ／ＮＰＮ設定画面３０１に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層のＮＰＮ選択画面３０１ａと、ＰＮＰ選択画面３０１ｂとの選択操作が可能になる。操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされた画面に対応する方が選択される。
【0132】
流量方向設定画面３０２は、作動気体の流れ方向を設定するための画面であり、流量方向設定画面３０２に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層の右方向選択画面３０２ａと、左方向選択画面３０２ｂとの選択操作が可能になる。操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされた画面に対応する方が選択される。
【0133】
アプリ選択画面３０３は、空圧機器の種別を設定するための画面であり、アプリ選択画面３０３に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層の画面として、図８に示すエアブロー選択画面２０１、エアシリンダー選択画面２０２、吸着搬送選択画面２０３、着座選択画面２０４が順番に表示される。詳細は上述したとおりである。
【0134】
流量単位設定画面３０４は、作動気体の流量の単位を設定するための画面であり、流量単位設定画面３０４に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層の第１の流量単位選択画面３０４ａと、第２の流量単位選択画面３０４ｂとの選択操作が可能になる。操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされた画面に対応する単位が選択される。第１の流量単位は例えばＬ／ｍｉｎであり、第２の流量単位は例えばｍ３／ｈである。この設定は、通常表示モードで表示される画面に反映される。
【0135】
圧力単位設定画面３０５は、作動気体の圧力の単位を設定するための画面であり、圧力単位設定画面３０５に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、下位階層の第１の圧力単位選択画面３０５ａと、第２の圧力単位選択画面３０５ｂとの選択操作が可能になる。操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされた画面に対応する単位が選択される。第１の圧力単位は例えばｋＰａであり、第２の圧力単位は例えばＭＰａである。この設定は、通常表示モードで表示される画面に反映される。
【0136】
終了画面３０６が選択されると、設定が完了して通常表示モードまたは評価結果表示モードの表示が可能な状態になる。図３１に一例を示しているが、上述したように切替スイッチ７２ａの操作つまみ７２ｃが第１の位置にあることを制御部７０が検出すると、表示部７４が通常表示モードの表示を行う一方、切替スイッチ７２ａの操作つまみ７２ｃが第２の位置にあることを制御部７０が検出すると、表示部７４が評価結果表示モードの表示を行う。
【0137】
通常表示モードで表示可能な画面には、例えば流量表示画面３１０、圧力表示画面３１１、積算流体量表示画面３１２及び圧力・流量表示画面３１３等が含まれている。これら表示画面３１０～３１３は、制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。ユーザが、操作ボタン７２ｂのうち、選択肢を送るための操作ボタンを操作すると、表示画面３１０～３１３が順番に表示部７４に表示される。
【0138】
流量表示画面３１０には、プロセス量決定部７１により決定した流量が表示されるとともに、流量の閾値も同時に表示される。圧力表示画面３１１には、プロセス量決定部７１により決定した圧力が表示されるとともに、圧力の閾値も同時に表示される。積算流体量表示画面３１２には、現在の積算流体量が表示される。圧力・流量表示画面３１３には、圧力と流量の現在値が同時に表示される。
【0139】
評価結果表示モードで表示可能な画面には、例えばエアシリンダー装置が選択されている場合であり、かつ、上記基準値決定処理（ラーニング処理）が未完了の場合には、エアシリンダー選択画面２０２（図８も示す）及びラーニング未完了画面３１４が交互に表示される。所定の操作ボタン７２ｂが操作されると、ラーニング処理が開始される。ラーニング処理の実行中は、ラーニング中であること及びラーニングの進捗状態を示すラーニング中画面３１５が表示される。
【0140】
ラーニングが完了すると、図１４にも示しているように、空圧機器の動作状態と指標を表示可能な画面２３０、リーク量と閾値を同時に表示可能な画面２３１、推力余裕度と閾値とを同時に表示可能な画面２３２等が表示される。操作ボタン７２ｂのうち、選択肢を送るための操作ボタンを操作すると、画面２３０、２３１、２３２が順番に表示部７４に表示される。
【0141】
評価部７３が、エアシリンダー装置のリーク量が増加していると評価すると、図１８のＦＩＧ．１８Ａに示すアラーム画面２４０を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。評価部７３が、エアシリンダー装置の推力余裕度が低下したと評価すると、図１８のＦＩＧ．１８Ｂに示すアラーム画面２４１を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。アラーム画面は、空圧機器の種別によって異なっており、空圧機器を評価した結果に応じて、例えば図１２に示す画面、図２４に示す画面等を表示することも可能である。アラーム画面はエラー表示の一例であり、その表示形態はユーザに対してエラーが生じたこと、生じたエラーの種別や内容等を報知可能な形態であればよく、特に限定されない。
【0142】
評価部７３が、自己評価結果の結果、アラーム出力する必要があると判断すると、図３２に示すような自己評価結果画面を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。自己評価結果画面には、信号強度に関するアラーム画面３１６、ノイズ影響に関するアラーム画面３１７、設定に関するアラーム画面３１８等が含まれている。評価部７３が、第１の超音波素子１１、第２の超音波素子１２から出力される信号強度が低いと評価した場合には、信号強度に関するアラーム画面３１６を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。評価部７３が、信号に多くのノイズが含まれていると評価した場合には、ノイズ影響に関するアラーム画面３１７を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。評価部７３が、設定に問題があると評価した場合には、設定に関するアラーム画面３１８を制御部７０が生成して表示部７４に表示させる。
【0143】
尚、自己診断では、例えば、自己の超音波信号の位置、信号強度の絶対値、信号強度とフロアノイズの比率などの特徴量に基づいて、取り付けのミスや設定の間違い、ノイズ環境下などの評価を行う。
【0144】
超音波信号を元に検出の安定度をレベル表示できるインジケータと、検出状態を表す文言（安定検出中、検出不安定、検出不可、の３段階）を表示できてもよい。このうち、検出不安定、または検出不可の場合に、図３２に示す自己評価結果を表す表示画面に遷移できるようにしてもよい。
【0145】
通常表示モード中に、操作ボタン７２ｂによって設定操作が行われると、図３３に示すように、通常表示モード中の設定画面を制御部７０が生成し、表示部７４に表示させるようになっている。通常表示モード中の設定画面には、例えば、入出力を設定するための入出力設定画面３２０、流量を設定する流量設定画面３２１、圧力を設定する圧力設定画面３２２、空圧機器の種別を設定するアプリ選択画面３２３、初期化選択画面３２４等が含まれている。初期化選択画面３２４に対して操作ボタン７２ｂによる決定操作がなされると、アプリ初期化画面３２４ａと、完全初期化画面３２４ｂとの選択操作が可能になる。アプリ初期化画面３２４ａが選択されると、空圧機器の評価に関わる設定のみ初期化される。初期化後は初期設定画面に遷移する。初期設定画面では図８に示すような空圧機器の選択のみが表示され、他の設定は保持される。完全初期化画面３２４ｂが選択されると、全ての設定が初期化される。
【0146】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係る流量センサＡによれば、プロセス量決定部７１が作動気体の流量や圧力等のプロセス量を決定し、流量や圧力等を取得することができる。一方、評価部７３が、自己の動作又は空圧機器の動作を評価することで、自己の動作又は空圧機器の評価結果を取得できる。切替スイッチ７２ａが通常表示モードとされている場合には、流量や圧力等が表示部７４に表示される一方、切替スイッチ７２ａが評価結果表示モードとされている場合には、自己の動作又は空圧機器の評価結果が表示部７４に表示される。切替スイッチ７２ａは、通常表示モードと評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えることができるものなので、ユーザは切替スイッチ７２ａを一度操作するだけで、流量や圧力等の表示から評価結果の表示へ、またはその反対の表示へと素早く、かつ、簡単に切り替えること可能になる。
以上説明したように、本実施形態に係る流量センサＡによれば、プロセス量決定部７１が作動気体の流量や圧力等のプロセス量を決定し、流量や圧力等を取得することができる。一方、評価部７３が、自己の動作又は空圧機器の動作を評価することで、自己の動作又は空圧機器の評価結果を取得できる。切替スイッチ７２ａが通常表示モードとされている場合には、流量や圧力等が表示部７４に表示される一方、切替スイッチ７２ａが評価結果表示モードとされている場合には、自己の動作又は空圧機器の評価結果が表示部７４に表示される。切替スイッチ７２ａは、通常表示モードと評価結果表示モードとを操作に応じて交互に切り替えることができるものなので、ユーザは切替スイッチ７２ａを一度操作するだけで、流量や圧力等の表示から評価結果の表示へ、またはその反対の表示へと素早く、かつ、簡単に切り替えること可能になる。
【0147】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【0148】
以上説明したように、本開示に係る流量センサは、各種空圧機器に接続された配管内を流通する作動気体の流量を測定する場合に利用できる。
【符号の説明】
【0149】
Ａ 流量センサ
１１、１２ 第１の超音波素子、第２の超音波素子（プロセス量測定素子）
６６ 圧力測定素子（プロセス量測定素子）
７１ プロセス量決定部
７３ 評価部
７２ａ 切替スイッチ
７２ｃ 操作つまみ
７４ 表示部
１１、１２ 第１の超音波素子、第２の超音波素子（プロセス量測定素子）
６６ 圧力測定素子（プロセス量測定素子）
７１ プロセス量決定部
７３ 評価部
７２ａ 切替スイッチ
７２ｃ 操作つまみ
７４ 表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
