JP5107688B2 - エアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造装置に配設されたエアオペレートバルブの動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置に関する。

半導体の製造ラインでは薬液弁の故障が発生すると、ラインを停止して薬液弁を交換しなければならない。薬液弁交換によるライン停止で発生する損害を防ぐため、定期的に部品の交換を行う必要があった。薬液弁は、金属部品を嫌うため電磁弁ではなく多くの場合、エアオペレートバルブが使われている。
従来、薬液弁のメンテナンスにおける寿命診断として、薬液弁の外部への漏れに関する異常は、薬液が検出部より漏れていないかどうかの確認により行われている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、薬液弁の薬液が漏れていないかどうかの検出部が設けられた薬液弁がある。
ここでは、本発明に近い特許文献１についての説明をする。特許文献１の流量調整弁は、流量調整弁２０のボディ２２の側面に形成される装着穴４４には、検出部（圧力センサ）が接続されているセンサプラグ４６が螺合されている。センサプラグ４６の軸線方向に沿って貫通する通路５２は、連結ボディ２４の側面に形成される連通路５０および連結ボディ２４の内部に形成される第３ポート５１を介して弁ボディ２２の内部と連通している。
すなわち、第３ポート５１を介して連通路５０に流体が導入されることにより、チェック弁４８がセンサプラグ４６側へと変位する。そして、チェック弁４８の変位作用下に通路５２の内部の流体がロックナット４２側へ押圧される。その際に、流体が流通することによって生じる圧力変化波形を圧力センサによって検知する。それにより、透過した流体の侵入を確認することができる。

特開２００４−１７６８２８号公報 特開２００４−０１９７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、ダイアフラムからの薬液漏れの検出に限定され、それ以外の故障や故障状況（弁開閉動作による磨耗・薬液の透過ガスによるＯリング膨潤などによるもの）を知ることは困難であった。実際にバルブの故障状況を把握するには、バルブを製造装置から外して分解して調査する必要があった。
そのため、適切な交換時期が分からず、必要以上にバルブを交換するためコストがかかるという問題、または故障するまで交換されない問題があった。

以上の問題から、薬液弁の寿命診断で薬液弁であるエアオペレートバルブの動作状況を把握し、故障するまでの残りの寿命を診断できる手法が望まれている。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エアオペレートバルブのメンテナンスにおける動作診断を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る製造装置に配設されたエアオペレートバルブの動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置は、以下の構成を有する。
（１）製造装置に配設された複数のエアオペレートバルブの動作状態を１つのエアオペレートバルブ診断装置を用いて確認するためのエアオペレートバルブ診断方法であって、エアオペレートバルブを前記製造装置に設置して、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給したとき、もしくは操作流体を排気したときに、エアオペレートバルブの排気ポートから吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化波形を第１圧力変化波形として記憶する第１工程と、エアオペレートバルブが繰返し動作後に、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給したときに、もしくは操作流体を排気したときに、エアオペレートバルブの排気ポートから吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化波形を第２圧力変化波形として記憶する第２工程と、第１圧力変化波形と、第２圧力変化波形とを比較して、エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認する第３工程と、を有すること、操作流体の供給源に、減圧弁を接続すること、製造装置から、エアオペレートバルブの操作ポート及び排気ポートを取り外し、操作ポート及び排気ポートに、エアオペレートバルブ診断装置を接続替えを行うことにより、第１圧力変化波形、または、第２圧力変化波形を計測すること、第１工程において、減圧弁により、操作流体を所定の圧力に調整すること、第２工程において、減圧弁により、操作流体を所定の圧力の±５％範囲内に調整すること、を特徴とする。
ここで、圧力変化とは、圧力変化波形を用いても良いし、ピーク値、圧力変化率等の数値を用いても良い。
（２）（１）に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、エアオペレートバルブは薬液弁であること、前記第２工程は、定期点検時に行うこと、圧力変化波形を比較してエアオペレートバルブの動作状態の変化によりエアオペレートバルブの交換の要否を判断すること、製造装置から、エアオペレートバルブの薬液入力ポート及び薬液出力ポートを取外さないこと、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形とを比較して、５パーセントの差は計測誤差とすること、差が５パーセント以上１０パーセント未満の時には、要注意とすること、差が１０パーセント以上２０パーセント未満の時には警告とすること、差が２０パーセント以上の時には、異常な状態とすること、を特徴とする。
（４）（３）に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、異常な状態が、作動性能低下、アクチュエータ部内部エア漏れ、作動不良、または、かじりの少なくともいずれか１つを含むこと、を特徴とする。
（５）製造装置に配設された複数のエアオペレートバルブの動作状態を監視して、エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認するための診断装置であって、操作流体の供給源に接続され、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給し、前記操作流体を所定の圧力に調整し、または排気する圧力制御手段と、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給する開閉手段と、製造装置から、エアオペレートバルブの操作ポート及び排気ポートに、エアオペレートバルブ診断装置を接続替えを行うことにより、エアオペレートバルブの排気ポートから排気される流体（例えば、空気）の圧力を計測する計測手段と、計測手段で計測した計測結果を記憶する記憶手段と、エアオペレートバルブを製造装置に設置して計測した記憶手段に記憶している第１圧力変化波形と、その後に計測した第２圧力変化波形とを比較して、エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認する手段と、を有することを特徴とする。
（６）（５）に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、エアオペレートバルブは薬液弁であること、前記第２圧力変化波形の計測は、定期点検時に行うこと、圧力変化波形を比較してエアオペレートバルブの動作状態の変化を表示すること、を特徴とする。
（７）（６）に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、記憶手段が、動作状態の変化が第１圧力変化波形と第２圧力変化波形とを比較して、５パーセントの差は計測誤差とし、差が５パーセント以上１０パーセント未満の要注意、差が１０パーセント以上２０パーセント未満の警告、差が２０パーセント以上の異常な状態、であるエアオペレートバルブを特定でき、計測したその圧力変化波形を記憶して、通信手段を備えること、を特徴とする。

次に、製造装置に配設されたエアオペレートバルブの動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置の作用及び効果について説明する。
エアオペレートバルブを製造装置に取付け、薬液を配管内に満たした後で、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を送り込む。操作流体が送り込まれると、減圧弁により例えば０．６ＭＰａの圧力に調整される。調整された圧力は、操作ポートに入る前に電磁弁にて止められる。電磁弁は、所定のタイミングで操作流体を操作ポートへ送り込む。操作ポートから入った操作流体は、操作室内に入りエアオペレートバルブ内にあるピストンを上昇させる。ピストンの上昇により、排気室内の空気が圧縮され排気ポートより排気される。排気ポートから排気される空気の圧力を第１圧力センサが計測する。計測された圧力変化波形を第１圧力変化波形として制御部内のメモリが記憶する。すなわち、第１圧力変化波形とは、エアオペレートバルブを製造装置に取付けた後において計測した圧力変化波形をいう。
次に、エアオペレートバルブが繰返し使用された時点、例えば数万回連続して使用された場合定期メンテナンスを行うときに、エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を送り込む。操作流体が送り込まれると、減圧弁により第１圧力変化波形を計測したときと同じ圧力とする０．６ＭＰａの圧力に調整される。調整された操作流体は、操作ポートに入る前に電磁弁にて止められる。電磁弁は、所定のタイミングで操作流体を送り込む。操作ポートから入った操作流体は、操作室内に入りエアオペレートバルブ内にあるピストンを上昇させる。ピストンの上昇により、排気室内の空気が圧縮され排気ポートより排気される。排気ポートから排気される空気の圧力を第１圧力センサが計測する。計測された圧力変化波形を第２圧力変化波形として制御部内のメモリが記憶する。

エアオペレートバルブを製造装置に取付け、配管内に薬液を満たした後で計測してメモリに記憶している第１圧力変化波形と、エアオペレートバルブが繰返し使用された時点で計測してメモリに記憶している第２圧力変化波形とをＣＰＵが比較して、エアオペレートバルブに異常が起きていないかを確認する。そして、異常がある場合には、エアオペレートバルブを交換する。
例えば、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形のデータを比較して、５パーセント前後の差であるときは計測誤差とする。差が１０パーセント以上、２０パーセント未満の時には警告とする。差が２０パーセント以上の時には、異常な状態とする。
異常があるか否かを判断可能となり、故障する前にエアオペレートバルブを交換することができる。そのため、交換期に至っていないエアオペレートバルブを交換することは無くなり、エアオペレートバルブの交換頻度は少なくなるため、エアオペレートバルブを交換する費用を削減できるという経済的効果がある。

例えば、初期状態の弁開速度が、現時点の弁開速度と対比して１０パーセント以上の差がある場合、ピストン１３の作動性能が低下していると判断される。その場合には、スプリングの腐食、ピストンロッドのかじり、ゴム製のＯリングが膨張した可能性があるため、エアオペレートバルブを交換する。
また、初期状態の最大排気ポート圧力と排気ポート圧力の変化率を、現時点の最大排気ポート圧力と排気ポート圧力の変化率とを対比して、１０パーセント以上の差がある場合、アクチュエータ部内部のエア漏れが生じていると判断される。その場合には、Ｏリングの磨耗が生じていると推定されるからエアオペレートバルブを交換する。
また、初期状態の最大排気ポート圧力と弁開速度と、現時点の最大排気ポート圧力と弁開速度と、を対比して１０パーセント以上の差がある場合には、ピストンが作動不良を起こし完全に弁開していないか、またはかじりが生じていると判断される。その場合には、Ｏリングの膨張、グリス切れ、スプリングの腐食が生じていると推定されるため、エアオペレートバルブを交換する。

以上より、故障したエアオペレートバルブを定期メンテナンスのときに発見して交換するため、エアオペレートバルブに故障が生じる前に交換することができ、また、交換の必要のないエアオペレートバルブについては、交換せずに継続して使用することができる。
これにより、エアオペレートバルブの作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止やラインストップという事態を未然に防止することができる。
また、エアオペレートバルブの診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、ライン内の配管をすべて洗浄する必要があり、洗浄するための時間、及びコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び出力ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、配管内を洗浄する必要がないためコストを削減することができる。
発明の作用及び効果について、操作ポートに操作流体を供給した場合を説明したが、操作ポートから操作流体を排気した場合でも同様の作用及び効果を得ることができる。

（第１実施形態）
次に、本発明に係る製造装置に配設されたエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、エアオペレートバルブ診断装置の構成を示すブロック図である。
図２は、診断の対象であるエアオペレートバルブの構造を示す断面図である。
図３は、エアオペレートバルブ診断装置の制御部を示すブロック図である。
図４は、エアオペレートバルブ診断で使用するエアオペレートバルブ診断計測装置４０の外観図である。

図１に基づいて、製造装置に配設されたエアオペレートバルブの動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置の構成について説明する。
制御部１は、第１圧力センサ２、第２圧力センサ３、電磁弁５、及び、ＡＣコンセント９と接続されている。ＡＣコンセント９からは電源を得ている。制御部１は、第１圧力センサ２、第２圧力センサ３、及び電磁弁５を制御している。制御方法については、後の図３におけるブロック図で説明する。
減圧弁６は電磁弁５と操作ポート側エア配管１１Ｂを介して連結している。電磁弁５から伸びる操作ポート側エア配管１１Ａはエアオペレートバルブ１０の操作ポート７に連結することができる。エアオペレートバルブ１０内部の構造は図２におけるエアオペレートバルブ１０の断面図にて説明する。エアオペレートバルブ１０の排気ポート８は第１圧力センサ２と排気ポート側エア配管１２を介して連結することができる。第２圧力センサ３は、電磁弁５と操作ポート７を結ぶ操作ポート側エア配管１１Ａの途中に接続されている。
ＤＣ電源４は、第１圧力センサ２、第２圧力センサ３、電磁弁５、及びＡＣコンセント９に接続している。

図２では、診断する対象であるエアオペレートバルブ１０の断面図を示す。
エアオペレートバルブ１０は、アクチュエータ部２３と本体ボディ２４とにより構成されている。本体ボディ２４には、入力ポート１７及び出力ポート１８が形成されている。
アクチュエータ部２３には、操作ポート７と排気ポート８が形成されている。操作ポート７の左端部は操作室２２に連通している。また、排気ポート８の左端部は排気室２１に連通している。アクチュエータ部２３内部には、略円柱形状をなすピストン１３が上下方向へ摺動可能に保持されている。ピストン１３により操作室２２と排気室２１とに分けられている。ピストン１３の最大外周の部分には、第１Ｏリング２０が取付けられている。ピストン１３の下部の中央部には第２Ｏリング２５が取付けられている。
図３では、制御部１をブロック図で示す。
制御部１にはＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、及びメモリ３３が含まれている。制御部１には、第１圧力センサ２、第２圧力センサ３、電磁弁５、及びＡＣコンセント９が接続している。
図４ではエアオペレートバルブ診断計測装置４０の正面図を示す。
エアオペレートバルブ診断計測装置４０の上部分には、液晶画面４１があり、下部分にはテンキー４２がある。エアオペレートバルブ診断計測装置４０の上端には、第１圧力センサ２への接続端子４３、第２圧力センサ３への接続端子４４がある。液晶画面４１の左上部分には、エアオペレートバルブの識別番号４５と日時４６が表示される。右下部分には、圧力波形データ４７が表示される。

次に、製造装置に配設されたエアオペレートバルブの動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法、及びエアオペレートバルブ診断装置の作用について説明する。
エアオペレートバルブ診断装置により寿命診断を行うのは、主にラインの整備担当者が、定期メンテナンスを行うときの作業にて行う。始めに排気ポート側圧力を計測するのは、製造装置が工場に据付けられた後に行う。据付ける前と比較して、据付けられて薬液が配管内に満たされた状態では、弁の開閉速度が遅くなるため、据付け後に計測する必要があるからである。
アクチュエータ部２３の操作ポート７及び排気ポート８に操作ポート側エア配管１１Ａと排気ポート側エア配管１２を取付ける。そのときに、入力ポート１７及び出力ポート１８は製造装置から取外さなくとも良い。入力ポート１７及び出力ポート１８には薬液が流れており、入力ポート１７及び出力ポート１８を取外すとなると、ラインストップする必要があり、取外す場合には配管内が汚染され清浄度が低下するため、再度洗浄するために時間やコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブ１０の本体ボディ２４の入力ポート１７及び出力ポート１８を製造装置から取外すこと無く、計測することができると、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

エアオペレートバルブ１０の第１圧力変化波形を計測するため、エアオペレートバルブ１０の本体ボディ２４を取付けた後に、ラインの整備担当者は、図４のエアオペレートバルブ診断計測装置４０の第２圧力センサ３への接続端子４４をエアオペレートバルブ１０の操作ポート７に接続される操作ポート側エア配管１１Ａに取り付け、第１圧力センサ２への接続端子４３を排気ポート８に接続される排気ポート側エア配管１２に取付ける。
そして操作ポート側エア配管１１Ｃに操作流体を流す。操作流体が流されると操作流体はエアオペレートバルブ１０に流れる。流された操作流体は、第２圧力センサ３を見ながら、減圧弁６にある図示はしないダイヤルを調整して所定の圧力（例えば０．６ＭＰａ）にする。常に、操作ポート側圧力が所定の圧力でなければ、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形とを比較したとしても、違いが判定できないからである。操作ポート側圧力が所定の圧力となったか否かは、第２圧力センサ３により確認する。操作ポート側圧力は図５に示すように圧力が一定になるように流す。
所定の圧力か否かは、エアオペレートバルブ診断計測装置４０の液晶画面４１にグラフとして表示される。また、操作流体を流したエアオペレートバルブ１０の識別番号４５と日時４６が液晶画面４１に表示される。

減圧弁６を介して操作流体を所定の圧力とした後、操作ポート側エア配管１１内の操作流体を排気する。そして、再度所定の圧力の操作流体を操作ポート側エア配管１１に流す。操作流体は電磁弁５を通過し操作ポート側エア配管１１Ａを通って操作ポート側７へと送られる。電磁弁５は操作ポート７に所定のタイミングで操作流体を供給する。
操作流体を供給するために、図４のエアオペレートバルブ診断計測装置４０の計測スイッチ４８をＯＮにする。ＯＮになると電磁弁５は所定のタイミングで開き操作流体が操作ポート側エア配管１１Ａを通って操作ポート７に供給される。操作ポート７から入った操作流体は、操作室２２に入る。操作室２２に入った操作流体はピストン１３を上方向へと押し上げる。ピストン１３が上方向へ押し上げられると排気室２１内にあった空気が圧縮される。排気室２１内で圧縮された空気は排気ポート８より押し出される。
第１圧力センサ２は、排気ポート８から排気ポート側エア配管１２を通して出た空気である排気ポート側圧力を計測し、圧力変化波形データをメモリ３３に記憶する。

第１圧力センサ２及び第２圧力センサ３により計測された空気の圧力を第１圧力変化波形とする。そして、第１圧力変化波形は、制御部１内のメモリ３３に記憶される。具体的には、図５に示すグラフになる。メモリ３３は、一つ一つ全てのエアオペレートバルブ１０の第１圧力変化波形を、記憶することができる。エアオペレートバルブは一つ一つ動きにばらつきがあり第１圧力変化波形も異なるからである。

次に、製造装置にエアオペレートバルブ１０を取付けた後、例えば数万回稼動した後に、エアオペレートバルブ１０の第２圧力変化波形を計測した場合について説明する。
操作ポート７と排気ポート８を製造装置から取外し操作ポート側エア配管１１と排気ポート側エア配管１２を取付ける。そのときに、入力ポート１７及び出力ポート１８は製造装置から取外さなくとも良い。入力ポート１７及び出力ポート１８には薬液が流れており、入力ポート１７及び出力ポート１８を取外すとなると、ラインストップする必要があり、取外す場合には配管内が汚染され清浄度が低下するため、再度洗浄のために時間やコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブ１０の本体ボディ２４の入力ポート１７及び出力ポート１８を製造装置から取外すこと無く、計測することができると、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

エアオペレートバルブ１０の第２圧力変化波形を計測するため、エアオペレートバルブ１０の本体ボディ２４を取付けた後に、ラインの整備担当者は、図４のエアオペレートバルブ診断計測装置４０の第２圧力センサ３への接続端子４４をエアオペレートバルブ１０の操作ポート７に接続される操作ポート側エア配管１１Ａに取り付け、第１圧力センサ２への接続端子４３を排気ポート８接続するに排気ポート側エア配管１２を取付ける。
そして操作ポート側エア配管１１Ｃに操作流体を流す。流された操作流体は、減圧弁６により所定の圧力（例えば０．６ＭＰａ）に調整される。常に、所定の圧力でなければ、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形とを比較したとしても、違いが判定できないからである。操作ポート側圧力が所定の圧力となったか否かは、第２圧力センサ３により計測されている。ここでの所定の圧力は、第１圧力変化波形の計測の際に所定の圧力を制御部１のメモリ３３が記憶しておき、第１圧力変化波形の計測時に記憶された所定の圧力から誤差５パーセントまでを許容範囲とする。第１圧力変化波形の所定の圧力も誤差があるため、第１圧力変化波形の圧力を完全に０．６ＭＰａを基準として、第２圧力変化波形の計測時の所定の圧力を考えると、誤差が大きくなってしまうからである。
所定の圧力か否かは、エアオペレートバルブ診断計測装置４０の液晶画面４１にグラフとして表示される。また、操作流体を流したエアオペレートバルブ１０の識別番号４５と日時４６が液晶画面４１に映し出される。
本実施例では、所定の圧力を０．６ＭＰａとしているが、工場内の供給する操作流体の圧力に応じて所定の圧力は、例えば０．５ＭＰａ、０．４ＭＰａへ任意に設定すればよい。減圧弁６は、減圧することはできるが、圧力を上げることはできないからである。操作ポート側圧力は図５に示すように圧力が一定になるまで流す。

減圧弁６を介して所定の圧力となった操作流体は、電磁弁５を通過し操作ポート側エア配管１１Ａを通って操作ポート側７へと送られる。電磁弁５は操作ポート７に所定のタイミングで操作流体を供給する。操作流体を供給するために、図４のエアオペレートバルブ診断計測装置４０の計測スイッチ４８を所定のタイミングでＯＮにする。ＯＮになると電磁弁５は開き操作流体が操作ポート側エア配管１１Ａを通って操作ポート７に供給される。操作ポート７から入った操作流体は、操作室２２に入る。操作室２２に入った操作流体はピストン１３を上方向へと押し上げる。ピストン１３が上方向へ押し上げられると排気室２１内にあった空気が圧縮される。排気室２１内で圧縮された空気は排気ポート８より押し出される。
第１圧力センサ２は、排気ポート８から排気ポート側エア配管１２を通して出た空気の排気ポート側圧力を計測し、圧力変化波形データをメモリ３３に記憶する。
第１圧力センサ２及び第２圧力センサ３により計測された空気の圧力を第２圧力変化波形とする。そして、第２圧力変化波形は、制御部１内のメモリ３３に記憶される。メモリ３３は、一つ一つ全てのエアオペレートバルブ１０の第１圧力変化波形を、記憶することができる。エアオペレートバルブは一つ一つ動きにばらつきがあり第２圧力変化波形も異なるからである。

排気ポート８における、第２圧力変化波形と第１圧力変化波形とをＣＰＵ３１が比較する。
第１圧力変化波形の操作ポート側圧力と排気ポート側圧力の圧力波形は、図５に示している。排気ポート側圧力の変化は、排気ポート側圧力のＨに着目して見るため、Ｈを図７に拡大した図を示した。
図６（Ａ）では排気ポートにおける圧力変化波形の模式図であり、圧力波形データをどのように照合していくかを示した。図６（Ａ）では、横軸のＴは、時間を示す。縦軸のＰは、排気ポート圧力を示す。Ｐａは最大圧力を示し、ＴａはＰａにおける時間である。ＴｂはＴａから所定の時間差を持つ。ＰｂはＴｂのときの圧力である。ｋは、排気ポートの圧力変化波形を示す。具体的には、ｋ＝（Ｐｂ−Ｐａ）／（Ｔｂ−Ｔａ）となる。
第１圧力変化波形のＰａ、Ｐａ／Ｔａ、及びｋと比べ、第２圧力変化波形のＰａ、Ｐａ／Ｔａ、及びｋとの変化により、推定される状態を判断するのである。Ｐａは、排気ポート最大圧力を示し、Ｐａ／Ｔａは、弁開速度を示し、ｋは、排気ポート圧力の変化率を示す。多数のバルブを診断するため、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形とをデータ化して、容易に比較することができるため、手間がかからない。また、このデータを利用し、異常・警告等の判定をする応用も可能となり、その結果、より簡単でスムーズな診断をすることができる。
例えば、第１圧力変化波形と第２圧力変化波形のデータを比較して、５パーセント前後の差は計測誤差とする。差が１０パーセント以上２０パーセント未満の時には警告とする。差が２０パーセント以上の時には、異常な状態とする。なお、５パーセント以上１０パーセント未満の場合には、まだ使用できるが要注意として次回に申送りをするか、または、定期メンテナンスと次回のメンテナンスまでの間に追加の点検を行う。

図６（Ｂ）よりＰａは、排気ポート最大圧力を示す。第２圧力変化波形のＰａが、第１圧力変化波形のＰａと１０パーセント以上差異がある場合には、ピストン１３の作動不良、アクチュエータ部漏れが推定される。図６（Ｂ）よりＰａ／Ｔａは、弁開速度を示す。現時点変化圧力のＰａ／Ｔａが、第１圧力変化波形のＰａ／Ｔａと１０パーセント以上の差がある場合には、弁開速度の低下が推定される。図６（Ｂ）よりｋは、排気ポート圧力変化率を示す。第２圧力変化波形のｋが、第１圧力変化波形のｋと１０パーセント以上の差がある場合には、アクチュエータ部のエア漏れが推定される。

第２圧力変化波形の類型を具体的に、図８、図９、図１０、図１１に示した。
第２圧力変化波形の計測を行ったときに、排気ポート側圧力が、図７に示す初期状態の排気ポート圧力、Ｔａに対応するＴａ１、Ｔｂに対応するＴｂ１、Ｐａに対応するＰａ１、Ｐｂに対応するＰｂ１が、第１圧力変化波形と５パーセント以内の差の数値になったときには、図１２に示すように、エアオペレートバルブには異常がないと判定される。

次に、排気ポート側圧力の計測を行ったときに、図８に示すように、Ｐａ／Ｔａに対応するＰａ２／Ｔａ２が、初期状態のＰａ／Ｔａに対応するＰａ１／Ｔａ１と１０パーセント以上の差がある場合、図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、ピストン１３の作動性能が低下していると判断される。以下の３点の原因が生じていることが推測される。第１に、透過した薬液により第２Ｏリング２５が膨潤していることによりピストン１３の摺動抵抗が増加したことが考えられる。第２に、スプリング１４が腐食していることにより、スプリング１４が圧縮される動作に遅れがでたことが考えられる。第３に、グリスが切れていることにより、ピストン１３の摺動抵抗が増加したことが考えられる。いずれにせよ、そのまま放置することによりエアオペレートバルブが所定の能力を果たさなくなる恐れがあるためエアオペレートバルブ１０を交換する必要がある。

次に、排気ポート側圧力の計測を行ったときに、図９に示すように、測定レベルを超えてしまっている。そのため、初期状態のＰａ１／Ｔａ１に対応する部分は、図９では、Ｐａを測ることができないため、初期状態と比較しても１０パーセント以上の差はある。また、Ｐａを計測できないためｋを求めることもできないため、図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、Ｐａ及びｋについて１０パーセント以上の差があるため、初期状態と比較しても１０パーセント以上の差はある。その結果、第１Ｏリング２０が磨耗していることにより、Ｏリングがシール効果を発揮していないため、アクチュエータ部２３内部にエア漏れを生じさせていると考えられる。そのためエアオペレートバルブ１０を交換する。

次に、排気ポート側圧力の計測を行ったときに、図１０に示すように、Ｐａに対応するＰａ４が、初期状態のＰａに対応するＰａ１と１０パーセント以上の差があり、かつ、Ｐａ／Ｔａに対応するＰａ４／Ｔａ４が、初期状態のＰａ／Ｔａに対応するＰａ１／Ｔａ１と１０パーセント以上の差がある場合、図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、作動性能が低下していると判断される。図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、作動不良により完全に弁開していないと判断される。その結果、第２Ｏリング２５が透過した薬液により膨潤していることにより、ピストン１３をスムーズに上昇させることを妨げていることが考えられる。また、スプリング１４が腐食していることにより、スムーズに上昇させることを妨げていることが考えられる。また、グリスが切れていることにより、スムーズに上昇させることを妨げていることが考えられる。そのためエアオペレートバルブ１０を交換する。

次に、排気ポート側圧力の計測を行ったときに、図１１に示すように、Ｐａに対応するＰａ５が、初期状態のＰａに対応するＰａ１と１０パーセント以上の差があり、かつ、Ｐａ／Ｔａに対応するＰａ５／Ｔａ５が、初期状態のＰａ／Ｔａに対応するＰａ１／Ｔａ１と１０パーセント以上の差がある場合、図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、作動性能が低下していると判断される。図１２に示すように、圧力波形データ照合をした結果、かじりにより完全に弁開していないと判断される。その結果、アクチュエータ部２３内に異物が混入しているため、ピストン１３が上昇する際に抵抗が生じ、スムーズな上昇を妨げていることが考えられる。また、スプリング１４が腐食しているため、ピストン１３が上昇する際に抵抗が生じ、スムーズな上昇を妨げていることが考えられる。グリスが切れていることにより、ピストン１３が上昇する際に抵抗が生じ、スムーズな上昇を妨げていることが考えられる。そのためエアオペレートバルブ１０を交換する。

第１実施形態では、操作流体をエアオペレートバルブに供給したときに排気される空気圧力変化を計測することについて説明したが、操作流体をエアオペレートバルブから排気するときに排気される空気の圧力変化を計測することによっても、同様の診断を行うことができる。
図１３は、操作流体をエアオペレートバルブから排気するときの排気ポート８における空気の圧力変化を計測した圧力波形データ照合を示す図である。図１３は、図６に対応している。弁開速度Ｐａ／Ｔａの代わりに、弁閉速度Ｐｃ／Ｔｄを使用している点が相違している。
図１４に、排気の場合における圧力波形照合を図で示す。図１４は、図１２に対応する図面である。
詳細な説明を割愛するが、操作流体が排気されるときの、エアオペーレートバルブの排気ポート８の圧力波形を照合することによっても、操作流体が供給されるときと同様に、エアオペーレートバルブの動作診断を行うことができる。

以上、異常があるか否かをエアオペレートバルブ１０が十分稼動している状態のときに、判定することができることにより、故障する前にエアオペレートバルブを交換することができる。これにより、エアオペレートバルブの作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止やラインストップという事態を未然に防止することができる。
一方、交換期に至っていないエアオペレートバルブを交換することが防げ、エアオペレートバルブの交換頻度は少なくなるため、エアオペレートバルブを交換する費用を削減できるという経済的効果がある。
また、エアオペレートバルブの診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、ライン内の配管をすべて洗浄する必要があり、洗浄するための時間、及びコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び出力ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

（第２実施形態）
交換時期を判断したエアオペレートバルブ１０の識別番号と、計測した圧力変化波形とを、制御部１内のメモリ３３が記憶しておく。そして、整備担当者からの要求に応じて、それらのデータをＰＣに転送可能とすることで、蓄積されたデータを回収することができる。蓄積されたデータは、通常なら製造業者が自ら何万回と実験を行うことによって得られる貴重なデータである。当該データを自らが実験することなく、本発明の使用者が通常の使用をする結果得られるデータを、製造業者が得ることができるため、実験を行う費用を削減することができる。また、本発明を使用する者全てからデータが得られるため、自らが実験を行うよりも多くのデータを得ることができるため有効な手段である。

（１）以上詳細に説明したように、本実施例のエアオペレートバルブ１０の動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法によれば、製造装置に配設されたエアオペレートバルブ１０の動作状態を確認するためのエアオペレートバルブ診断方法であって、エアオペレートバルブ１０を製造装置に設置して、エアオペレートバルブ１０の操作ポート７に操作流体を供給したとき、もしくは操作流体を排気したときに、エアオペレートバルブ１０の排気ポート８から吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化を記憶する第１工程と、エアオペレートバルブ１０が繰返し動作後に、エアオペレートバルブ１０の操作ポート７に操作流体を供給したときに、もしくは操作流体を排気したときに、エアオペレートバルブ１０の排気ポート８から吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化を記憶する第２工程と、第１工程で計測した圧力変化と、第２工程で計測した圧力変化とを比較して、エアオペレートバルブ１０の動作状態の変化を確認する第３工程と、を有するので、エアオペレートバルブ１０の作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止やラインストップという事態を未然に防止することができる。
また、エアオペレートバルブ１０の診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、洗浄を必要とし手間がかかり、また、洗浄するためのコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び排気ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

（２）（１）に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、エアオペレートバルブ１０は薬液弁であること、前記第２工程は、定期点検時に行うこと、圧力変化を比較してエアオペレートバルブ１０の動作状態の変化によりエアオペレートバルブ１０の交換の要否を判断するので、エアオペレートバルブ１０の作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止・ラインストップという事態を未然に防止することができる。
また、エアオペレートバルブ１０の診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、洗浄を必要とし手間がかかり、また、洗浄するためのコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び出力ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

（３）さらに、製造装置に配設されたエアオペレートバルブ１０の動作状態を監視して、エアオペレートバルブ１０の動作状態の変化を確認するための診断装置であって、エアオペレートバルブ１０の操作ポート７に操作流体を供給する圧力制御手段と、エアオペレートバルブ１０の操作ポート７に操作流体を供給し、または排気する開閉手段と、エアオペレートバルブ１０の排気ポート８から排気される流体（空気）の圧力を計測する計測手段と、計測手段で計測した計測結果を記憶する記憶手段と、エアオペレートバルブ１０を製造装置に設置して計測した記憶手段に記憶している第１圧力変化と、その後に計測した第２圧力変化とを比較して、エアオペレートバルブ１０の動作状態の変化を確認する手段と、を有するので、エアオペレートバルブ１０の作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止やラインストップという事態を未然に防止することができる。
また、エアオペレートバルブ１０の診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、洗浄を必要とし手間がかかり、また、洗浄するためのコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び排気ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

（４）さらに、（３）に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、エアオペレートバルブ１０は薬液弁であること、前記第２工程は、定期点検時に行うこと、圧力変化を比較してエアオペレートバルブ１０の動作状態の変化によりエアオペレートバルブ１０の交換の要否を判断するので、エアオペレートバルブ１０の作動不良の前兆を把握することにより、エアオペレートバルブ故障による製造装置停止やラインストップという事態を未然に防止することができる。
また、エアオペレートバルブ１０の診断をする際に、入力ポート及び出力ポートを取外すとなると、洗浄を必要とし手間がかかり、また、洗浄するためのコストがかかるという問題がある。そこで、本発明のように、エアオペレートバルブの本体ボディの入力ポート及び出力ポートを製造装置から取外すこと無く、操作流体用のチューブをつなぎかえるだけで計測することができるため、手間がかからず計測をすることができ、さらに、洗浄をする必要がないためコストを削減することができる。

（５）（３）又は（４）に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、記憶手段が、エアオペレートバルブ１０の交換の要否を判断したエアオペレートバルブ１０を特定でき、計測したその圧力変化を記憶して、通信手段を備えるので、蓄積されたデータを回収し、データを得るための実験を行う費用を削減することができる。また、本発明を使用する者全てからデータが得られるため、自らが実験を行うよりも多くのデータを得ることができるため有効な手段である。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、操作流体は、空気に限らず窒素ガスでも可能である。

エアオペレートバルブ診断装置の構成を示すブロック図である。 診断の対象であるエアオペレートバルブの構造を示す断面図である。 エアオペレートバルブ診断装置の制御部を示すブロック図である。 エアオペレートバルブ診断で使用するエアオペレートバルブ診断計測装置４０の外観図である。 操作ポート圧力と排気ポート圧力を示す。 圧力波形データ照合を示す図である。 排気ポート側圧力の第１圧力変化波形を示す図である。 排気ポート側圧力の第２圧力変化波形（１）を示す図である。 排気ポート側圧力の第２圧力変化波形（２）を示す図である。 排気ポート側圧力の第２圧力変化波形（３）を示す図である。 排気ポート側圧力の第２圧力変化波形（４）を示す図である。 圧力波形照合を示す図である。 操作流体を排気するときの排気ポート８における圧力波形データ照合を示す図である。 操作流体を排気するときの排気ポート８における圧力波形照合を示す図である。

符号の説明

１ 制御部
２ 第１圧力センサ
３ 第２圧力センサ
５ 電磁弁
６ 減圧弁
７ 操作ポート
８ 排気ポート
１０ エアオペレートバルブ

Claims (7)

1. 製造装置に配設された複数のエアオペレートバルブの動作状態を１つのエアオペレートバルブ診断装置を用いて確認するためのエアオペレートバルブ診断方法であって、
   前記エアオペレートバルブを前記製造装置に設置して、前記エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給したとき、もしくは操作流体を排気したときに、前記エアオペレートバルブの排気ポートから吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化波形を第１圧力変化波形として記憶する第１工程と、
   前記エアオペレートバルブが繰返し動作後に、前記エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給したときに、もしくは操作流体を排気したときに、前記エアオペレートバルブの排気ポートから吸排出される流体の圧力を計測し、その圧力変化波形を第２圧力変化波形として記憶する第２工程と、
   前記第１圧力変化波形と、前記第２圧力変化波形とを比較して、前記エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認する第３工程と、
   を有すること、
   前記操作流体の供給源に、減圧弁を接続すること、
   前記製造装置から、前記エアオペレートバルブの前記操作ポート及び前記排気ポートを取り外し、前記操作ポート及び前記排気ポートに、前記エアオペレートバルブ診断装置を接続替えを行うことにより、前記第１圧力変化波形、または、前記第２圧力変化波形を計測すること、
   前記第１工程において、前記減圧弁により、前記操作流体を所定の圧力に調整すること、
   前記第２工程において、前記減圧弁により、前記操作流体を前記所定の圧力の±５％範囲内に調整すること、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断方法。
2. 請求項１に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、
   前記エアオペレートバルブは薬液弁であること、
   前記第２工程は、定期点検時に行うこと、
   圧力変化波形を比較して前記エアオペレートバルブの動作状態の変化により前記エアオペレートバルブの交換の要否を判断すること、
   前記製造装置から、前記エアオペレートバルブの薬液入力ポート及び薬液出力ポートを取外さないこと、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断方法。
3. 請求項１または請求項２に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、
   前記第１圧力変化波形と前記第２圧力変化波形とを比較して、５パーセントの差は計測誤差とすること、
   前記差が５パーセント以上１０パーセント未満の時には、要注意とすること、
   前記差が１０パーセント以上２０パーセント未満の時には警告とすること、
   前記差が２０パーセント以上の時には、異常な状態とすること、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断方法。
4. 請求項３に記載するエアオペレートバルブ診断方法であって、
   前記異常な状態が、作動性能低下、アクチュエータ部内部エア漏れ、作動不良、または、かじりの少なくともいずれか１つを含むこと、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断方法。
5. 製造装置に配設された複数のエアオペレートバルブの動作状態を監視して、前記エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認するための診断装置であって、
   操作流体の供給源に接続され、前記エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給し、前記操作流体を所定の圧力に調整する圧力制御手段と、
   前記エアオペレートバルブの操作ポートに操作流体を供給し、または排気する開閉手段と、
   前記製造装置から、前記エアオペレートバルブの前記操作ポート及び排気ポートに、前記エアオペレートバルブ診断装置を接続替えを行うことにより、前記エアオペレートバルブの前記排気ポートから排気される流体の圧力を計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測した計測結果を記憶する記憶手段と、
   前記エアオペレートバルブを前記製造装置に設置して計測した前記記憶手段に記憶している第１圧力変化波形と、その後に計測した第２圧力変化波形とを比較して、前記エアオペレートバルブの動作状態の変化を確認する手段と、
   を有することを特徴とするエアオペレートバルブ診断装置。
6. 請求項５に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、
   前記エアオペレートバルブは薬液弁であること、
   前記第２圧力変化波形の計測は、定期点検時に行うこと、
   圧力変化波形を比較して前記エアオペレートバルブの動作状態の変化を表示すること、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断装置。
7. 請求項６に記載するエアオペレートバルブ診断装置であって、
   前記記憶手段が、前記動作状態の変化が前記第１圧力変化波形と前記第２圧力変化波形とを比較して、５パーセントの差は計測誤差とし、
   前記差が５パーセント以上１０パーセント未満の要注意、
   前記差が１０パーセント以上２０パーセント未満の警告、
   前記差が２０パーセント以上の異常な状態、
   である前記エアオペレートバルブを特定でき、前記計測したその圧力変化波形を記憶して、通信手段を備えること、
   を特徴とするエアオペレートバルブ診断装置。

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