JP2013217816A - Liquid chromatograph - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体分析装置、特に液体クロマトグラフに係わり、特に送液ポンプの低コスト化と圧力脈動に起因する検出器の検出誤差低減に関する。 The present invention relates to a liquid analyzer, particularly a liquid chromatograph, and more particularly, to a reduction in cost of a liquid feed pump and a reduction in detection error of a detector caused by pressure pulsation.
本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この公報には、直列または並列に接続された２つのプランジャポンプを備えた液体クロマトグラフ用ポンプであって、第１のプランジャポンプと第２のプランジャポンプは略一定の周期で交互に吸入・圧縮動作を行い、一方のプランジャがストローク終端で加減速するときに、もう一方のプランジャがその加減速量を相殺するように加減速し、２つのポンプが常に一定流量の送液を保つように制御することが記載されている。また、特許文献２には、プランジャのストローク上端と下端に変位検出器を備え、これら変位検出器の信号を基にプランジャの往復動作を切り替えるポンプが記載されている。 As a background art of this technical field, there is Patent Document 1. This publication discloses a liquid chromatograph pump including two plunger pumps connected in series or in parallel. The first plunger pump and the second plunger pump are alternately sucked and compressed at a substantially constant cycle. Controls so that when one plunger accelerates or decelerates at the end of the stroke, the other plunger accelerates or decelerates to cancel the acceleration / deceleration amount, and the two pumps always maintain a constant flow rate. It is described to do. Patent Document 2 describes a pump that includes displacement detectors at the upper and lower ends of the stroke of the plunger and switches the reciprocating operation of the plunger based on signals from these displacement detectors.
しかしながら、上記従来技術の液体ポンプは、駆動装置のバックラッシやガタ、モータの脱調等によって、モータの回転指令値と実際のプランジャの動作速度の間に少なからずともヒステリシスや非線形な関係が生じる。このような構成では、モータに適切な回転指令値を与えても、実際のプランジャが所望の変位をせず、ポンプの送液速度に断続変化が生じる。送液速度の断続変化は分離カラムを通過する溶媒流量や溶媒の混合比率に変動をひきおこし、クロマトグラム上での検出結果の精度低下を招く。また、変位検出器でストロークの上端または下端を検出して動作方向を切り替えると、急峻な速度変化に伴い吐出脈動が発生してしまう。更に、機構のバックラッシやガタを限りなくゼロに近づけようとすると、一般的に機構部品が高価になりやすい。本発明の目的は、吐出脈動が小さい送液ポンプを備えた液体分析装置を提供することにある。 However, in the above-described conventional liquid pump, there is at least a hysteresis or a non-linear relationship between the rotation command value of the motor and the actual operation speed of the plunger due to the backlash or backlash of the driving device, the step-out of the motor, or the like. In such a configuration, even if an appropriate rotation command value is given to the motor, the actual plunger is not displaced as desired, and the pumping speed changes intermittently. Intermittent changes in the liquid feeding speed cause fluctuations in the flow rate of the solvent passing through the separation column and the mixing ratio of the solvents, leading to a decrease in the accuracy of the detection result on the chromatogram. In addition, when the displacement detector detects the upper end or lower end of the stroke and switches the operation direction, discharge pulsation occurs due to a rapid change in speed. Furthermore, when the backlash and backlash of the mechanism are made as close to zero as possible, the mechanism parts generally tend to be expensive. The objective of this invention is providing the liquid analyzer provided with the liquid feeding pump with small discharge pulsation.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第１の吸入通路と第１の吐出通路に連通する第１の加圧室と、第１の加圧室内を往復動する第１のプランジャを備えた第１のプランジャポンプと、第２の吸入通路と第２の吐出通路に連通する第２の加圧室と、第２の加圧室内を往復動する第２のプランジャを備えた第２のプランジャポンプと、第１のプランジャポンプと第２のプランジャポンプを直列または並列に接続する連結流路と、回転動力を発生する少なくとも１つ以上の電動モータと、電動モータの回転動力を直線往復動力に変換して第１のプランジャおよび第２のプランジャに伝達する動力伝達機構と、電動モータを制御するモータドライバと、第１の加圧室または第２の加圧室、またはその下流側の通路に設けた少なくとも１つ以上の圧力検出手段と、圧力検出手段の測定値を読み取り、モータドライバに指令値を与えるポンプコントローラを備えた、第１プランジャまたは第２プランジャは交互に圧縮動作を行い、連続的に液体を送液する送液用ポンプを備えた分析器であって、第１プランジャまたは第２プランジャが所定の変位に到達すると電気信号の出力値が変化する変位検出手段を備えた送液用ポンプを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, a first pressurizing chamber that communicates with the first suction passage and the first discharge passage, and the first pressurizing chamber. A first plunger pump including a first plunger that reciprocates, a second pressurization chamber communicating with the second suction passage and the second discharge passage, and a second pressurization chamber. A second plunger pump including a second plunger, a connecting flow path connecting the first plunger pump and the second plunger pump in series or in parallel, and at least one electric motor generating rotational power; A power transmission mechanism that converts the rotational power of the electric motor into linear reciprocating power and transmits it to the first plunger and the second plunger, a motor driver that controls the electric motor, and the first pressurizing chamber or the second pressure chamber. Pressurization chamber or downstream side At least one or more pressure detection means provided in the passage, and a pump controller that reads a measurement value of the pressure detection means and gives a command value to the motor driver, the first plunger or the second plunger alternately perform a compression operation. The analyzer includes a liquid-feeding pump that continuously feeds liquid, and includes a displacement detection unit that changes an output value of an electric signal when the first plunger or the second plunger reaches a predetermined displacement. It is provided with a pump for feeding liquid.
更に好ましくは、分析器は分離管、分離された液体を検出するクロマトグラフ検出器を備えた液体クロマトグラフシステムであることを特徴とする。 More preferably, the analyzer is a liquid chromatograph system including a separation tube and a chromatographic detector for detecting the separated liquid.
更に好ましくは、その変位検出手段は、それぞれのプランジャのストローク上端と下端の間の所定の位置で、電気信号の出力が変化することを特徴とする。 More preferably, the displacement detection means is characterized in that the output of the electric signal changes at a predetermined position between the upper end and the lower end of the stroke of each plunger.
更に好ましくは、その変位検出手段は、プランジャが所定の変位を通過すると、出力される電気信号が第１の値から第２の値へ変化することを特徴とする。 More preferably, the displacement detecting means is characterized in that when the plunger passes a predetermined displacement, the output electric signal changes from the first value to the second value.
更に好ましくは、動力伝達機構は減速機と、直動変換機構から構成されることを特徴とする。 More preferably, the power transmission mechanism includes a speed reducer and a linear motion conversion mechanism.
更に好ましくは、動力伝達機構または減速機にはバックラッシを有することを特徴とする。 More preferably, the power transmission mechanism or the speed reducer has a backlash.
更に好ましくは、第１のプランジャまたは前記第２のプランジャは往復運動する際に、第１または第２の変位検出手段の出力信号が変化した後に減速し、反転動作することを特徴とする。 More preferably, when the first plunger or the second plunger reciprocates, the first plunger or the second plunger decelerates after the output signal of the first or second displacement detecting means changes, and performs a reverse operation.
更に好ましくは、ポンプコントローラはモータの回転位置を記憶する手段を備え、ポンプコントローラは第１または第２の変位検出手段の出力信号が変化した後にモータが反転するまでの回転位置と、モータが反転してから第１または第２の変位検出手段の出力信号が再度変化するまでの回転位置を記憶し、その差分をもってバックラッシ量を推定することを特徴とする。 More preferably, the pump controller includes means for storing the rotational position of the motor, and the pump controller reverses the rotational position until the motor reverses after the output signal of the first or second displacement detection means changes. Then, the rotational position from when the output signal of the first or second displacement detecting means changes again is stored, and the backlash amount is estimated from the difference.
更に好ましくは、ポンプコントローラは第１のプランジャまたは第２のプランジャが反転動作する際、バックラッシ量を通過中は、他方のプランジャを等速運動させるよう前記モータの回転指令を与えることを特徴とする。 More preferably, when the first plunger or the second plunger performs the reverse operation, the pump controller gives a rotation command of the motor so as to move the other plunger at a constant speed while passing the backlash amount. .
こうすることにより、本発明の液体分析装置の送液ポンプは、駆動装置のバックラッシやガタ、モータの脱調によってモータの回転指令値と実際のプランジャの変位の間に誤差が生じても、正確にプランジャ変位を把握することができ、２本のプランジャが押し出す合計流速が一定となるようにポンプコントローラはモータに指令値を与えることができる。 In this way, the liquid feed pump of the liquid analyzer of the present invention is accurate even if an error occurs between the motor rotation command value and the actual plunger displacement due to backlash, backlash, or motor step-out of the drive device. The pump controller can give a command value to the motor so that the displacement of the plunger can be grasped and the total flow rate pushed out by the two plungers becomes constant.
変位検出手段はバックラッシやガタ、モータの脱調が起こり得る方のプランジャに設けると効果的で、システム構成によっては両方のプランジャに設けることが望ましい。 It is effective to provide the displacement detecting means on the plunger that can cause backlash, backlash, and motor out-of-step. Depending on the system configuration, it is desirable to provide the displacement detecting means on both plungers.
更に、変位検出手段は、安価なＯＮ／ＯＦＦ信号出力するタイプのものが安価な構成として望ましい。その場合、プランジャのストローク上端と下端の間の所定の位置で、電気信号の出力が変化する構成とする。こうすることにより、電気信号の切り替え点をまたいで往復するモータの回転変位を記憶し、その差分を算出することによってバックラッシ量を推定することができ、ポンプコントローラはそれを補正した指令信号をモータに与えることができる。 Further, it is desirable that the displacement detection means is of a type that outputs an inexpensive ON / OFF signal as an inexpensive configuration. In that case, the output of the electric signal is changed at a predetermined position between the upper end and the lower end of the stroke of the plunger. By doing this, the rotational displacement of the motor that reciprocates across the switching point of the electric signal can be stored, and the backlash amount can be estimated by calculating the difference between them. The pump controller uses the corrected command signal as the motor signal. Can be given to.
更に、動力伝達機構にはバックラッシを有する減速機や直動変換機構を採用することができるため、バックラッシの無い高価な機構を採用する必要が無く、有る程度のバックラッシを許容する安価なシステム構成を成立させることができる。 Furthermore, since a reduction gear with a backlash or a linear motion conversion mechanism can be adopted as the power transmission mechanism, there is no need to use an expensive mechanism without a backlash, and an inexpensive system configuration that allows a certain degree of backlash. Can be established.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
本実施例では、液体クロマトグラフをはじめとする液体分析装置の例を説明する。
図１は、本実施例の液体クロマトグラフの構成図の例である。第１プランジャポンプ１０１には、第１の吸入通路１０、第１の吐出通路１０３、第１の加圧室１２が形成されている。第１の吸入通路１０と第１の吐出通路１０３通路上には逆止弁４と逆止弁５が配置されており、それぞればねにて一方向に保持され、溶媒液の流通方向を制限するチェック止弁となっている。第２プランジャポンプ１０２には、第２の吸入通路１０４、第２の吐出通路１１、第２の加圧室１３が形成され、第１の吐出通路１０３と第２の吸入通路１０４は連結されている。すなわち、第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２は直列に配置され、第１プランジャポンプ１０１が上流側に設置されている。第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２にはそれぞれ加圧部材である第１のプランジャ２、第２のプランジャ３が軸受７、７′により摺動可能に保持されている。モータ２１（本実施例では電動モータ）の回転は減速機構２２により減速され、直動機構２３により直線運動に変換されて第１のプランジャ２を往復運動させる。同様に第２のプランジャ３もモータ２１′、減速機構２２′、直動機構２３′からなるアクチュエータにより往復駆動される。ここで、減速機構２２と直動機構２３は、組み合わせることによってモータ２１の回転動力を増幅し、直線運動力に変換することから、広義で動力伝達機構と呼ぶことができる。減速機構２２の具体例としては、平歯車、プーリー、遊星歯車、ウォームギヤ等などがある。減速機構を設ける理由は電動モータのトルクを増大するためであり、もし電動モータが十分なトルクを発生する能力があるならば、必ずしも設置する必要は無い。直動機構２３の具体例としては、ボールねじ、カム、ラックピニオンなどがあり、本発明を実施するうえで特に制約はない。減速機構２２、２２′、直動機構２３、２３′は若干のバックラッシやヒステリシスを有するものでもよい。第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２にはそれぞれ、第１のプランジャ２および第２のプランジャ３の変位を検出する変位検出手段２４、２４′が備えられている。変位検出手段２４、２４′は、第１のプランジャ２と第２のプランジャ３と一体となって移動する被検出体２５、２５′が所定の位置を通過すると、電気信号の出力値を変化させるものである。具体的にはフォトインタラプタ等、光学式の検出素子や、ホール素子等、電磁式のものなどが挙げられる。変位検出手段２４、２４′の出力信号が切り替わるポイントは、第１のプランジャ２および第２のプランジャ３の上死点と下死点の間の任意の位置とする。本実施例では上死点寄りに配置する。シール６、６′はそれぞれ第１の加圧室１２、第２の加圧室１３からの液漏れを防止している。ポンプコントローラ５０は圧力センサ６０と１０５の信号に基づきモータドライバ１０６に指令値を与えて、モータ２１、２１′に駆動電力を与える。
In this embodiment, an example of a liquid analyzer including a liquid chromatograph will be described.
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of the liquid chromatograph of the present embodiment. In the first plunger pump 101, a first suction passage 10, a first discharge passage 103, and a first pressurizing chamber 12 are formed. A check valve 4 and a check valve 5 are arranged on the first suction passage 10 and the first discharge passage 103 and are respectively held in one direction by a spring to limit the flow direction of the solvent liquid. Check stop valve. In the second plunger pump 102, a second suction passage 104, a second discharge passage 11, and a second pressurizing chamber 13 are formed, and the first discharge passage 103 and the second suction passage 104 are connected to each other. Yes. That is, the 1st plunger pump 101 and the 2nd plunger pump 102 are arrange | positioned in series, and the 1st plunger pump 101 is installed in the upstream. In the first plunger pump 101 and the second plunger pump 102, a first plunger 2 and a second plunger 3 as pressure members are slidably held by bearings 7 and 7 ', respectively. The rotation of the motor 21 (electric motor in this embodiment) is decelerated by the speed reduction mechanism 22 and converted into a linear motion by the linear motion mechanism 23 to reciprocate the first plunger 2. Similarly, the second plunger 3 is also reciprocated by an actuator comprising a motor 21 ', a speed reduction mechanism 22', and a linear motion mechanism 23 '. Here, since the speed reduction mechanism 22 and the linear motion mechanism 23 are combined to amplify the rotational power of the motor 21 and convert it into a linear motion force, it can be called a power transmission mechanism in a broad sense. Specific examples of the speed reduction mechanism 22 include a spur gear, a pulley, a planetary gear, a worm gear, and the like. The reason for providing the speed reduction mechanism is to increase the torque of the electric motor. If the electric motor is capable of generating sufficient torque, it is not always necessary to install it. Specific examples of the linear motion mechanism 23 include a ball screw, a cam, and a rack and pinion, and there are no particular restrictions on the implementation of the present invention. The speed reduction mechanisms 22, 22 'and linear motion mechanisms 23, 23' may have some backlash or hysteresis. The first plunger pump 101 and the second plunger pump 102 are provided with displacement detection means 24 and 24 'for detecting the displacement of the first plunger 2 and the second plunger 3, respectively. The displacement detectors 24 and 24 'change the output value of the electric signal when the detected bodies 25 and 25' that move together with the first plunger 2 and the second plunger 3 pass a predetermined position. Is. Specific examples include an optical detection element such as a photo interrupter, an electromagnetic element such as a Hall element, and the like. The point at which the output signals of the displacement detection means 24, 24 'are switched is an arbitrary position between the top dead center and the bottom dead center of the first plunger 2 and the second plunger 3. In this embodiment, it is arranged near the top dead center. The seals 6 and 6 'prevent liquid leakage from the first pressurizing chamber 12 and the second pressurizing chamber 13, respectively. The pump controller 50 gives a command value to the motor driver 106 based on the signals from the pressure sensors 60 and 105, and gives drive power to the motors 21 and 21 '.
溶媒液５１は第１の吸入通路１０よりポンプ内部に吸引され、第２の吐出通路１１から吐出された後、インジェクタ５３により分析対象となる試料が注入される。混合された溶液はカラム５４に入り、成分毎に分離された後に検出器５５で成分分析される。カラムには微小なシリカゲル粒が充填されており、ここを流れる際の流体抵抗によってポンプには数十MPa〜１４０MPa超の負荷圧力が発生する。圧力の大きさはカラムの径と通過流量に応じて異なる。 The solvent liquid 51 is sucked into the pump from the first suction passage 10 and discharged from the second discharge passage 11, and then a sample to be analyzed is injected by the injector 53. The mixed solution enters the column 54 and is separated for each component and then analyzed by the detector 55. The column is filled with fine silica gel particles, and a load pressure of several tens of MPa to 140 MPa is generated in the pump due to fluid resistance when flowing through the column. The magnitude of the pressure depends on the column diameter and the passage flow rate.
以下、本実施例では第１プランジャポンプ１０１、第２プランジャポンプ１０２、ポンプコントローラ５０とモータドライバ１０６を含む部分を一式の送液ポンプと呼ぶことにする。 Hereinafter, in this embodiment, a portion including the first plunger pump 101, the second plunger pump 102, the pump controller 50, and the motor driver 106 is referred to as a set of liquid feeding pumps.
次に、図２を用いて送液ポンプの運転方法について説明する。図２は横軸時間に対し、上から第１のプランジャ２の変位、第２のプランジャ３の変位、圧力センサ１０５の検出圧力、圧力センサ６０の検出圧力、第１のプランジャ２の押しのけ容積（流量）、第２のプランジャ３の押しのけ容積（流量）、吐出通路１１を通過する合計流量を示してある。 Next, the operation method of the liquid feed pump will be described with reference to FIG. 2 shows the displacement of the first plunger 2, the displacement of the second plunger 3, the detected pressure of the pressure sensor 105, the detected pressure of the pressure sensor 60, the displacement of the first plunger 2 with respect to the horizontal axis time. The flow rate), the displacement (flow rate) of the second plunger 3 and the total flow rate passing through the discharge passage 11 are shown.
定常運転時は、第１のプランジャ２と第２のプランジャ３は交互に吸入・圧縮動作を行い、送液ポンプ全体として、一定流量を切れ目のなく安定した送液をする。第１のプランジャ２と第２のプランジャ３の動作は、ポンプコントローラ５０がモータドライバ１０６に指令値を与えることによって、モータ２１、２１′を駆動し、制御する。以下、その動作状態を説明する。 During steady operation, the first plunger 2 and the second plunger 3 alternately perform suction / compression operations, and the liquid feed pump as a whole delivers a constant flow rate without interruption. The operations of the first plunger 2 and the second plunger 3 are controlled by driving the motors 21, 21 ′ by the pump controller 50 giving a command value to the motor driver 106. The operation state will be described below.
第１のプランジャ２が吸入動作中は、第２のプランジャ３が圧縮動作し、カラム５４へ溶媒液を圧送する。このとき、第１のプランジャ２が圧送する押しのけ容積はゼロで、第２のプランジャ３のみが圧送する。このとき、第２のプランジャ３の押しのけ容積をＱ［mL／ｓ］とすると、送液ポンプ全体として、第２の吐出通路１１を通過する流量はＱ［mL／ｓ］となる。押しのけ容積Ｑ［mL／ｓ］は、プランジャの動作速度Ｖ［cm／ｓ］とプランジャ断面積Ｓ［cm2］の積で計算される。 During the suction operation of the first plunger 2, the second plunger 3 performs the compression operation and pumps the solvent liquid to the column 54. At this time, the displacement volume that the first plunger 2 pumps is zero, and only the second plunger 3 pumps. At this time, if the displacement volume of the second plunger 3 is Q [mL / s], the flow rate passing through the second discharge passage 11 is Q [mL / s] as the whole liquid feed pump. The displacement volume Q [mL / s] is calculated by the product of the plunger operating speed V [cm / s] and the plunger sectional area S [cm 2 ].
その後、第１のプランジャ２は吸入動作を終了し、所定の期間（ｔ１）停止し、その後、圧縮動作を開始する。そして、第１の加圧室１２の圧力が第２の加圧室１３と同等になった時点から、また所定の期間（ｔ２）停止する。ここで、ｔ２の停止するタイミングは、ポンプコントローラ５０によって判定される。ポンプコントローラ５０は圧力センサ１０５と６０の検出圧力を参照して第１の加圧室１２の圧力が第２の加圧室１３と同等になったと判断してもよいし、運転条件に応じてあらかじめ定められた期間（圧力が同等になると予想される時間）としてもよい。この間、第２のプランジャ３は一定速度で圧縮動作を続け、送液ポンプ全体として、第２の吐出通路１１を通過する流量はＱ［mL／ｓ］のまま維持される。 Thereafter, the first plunger 2 finishes the suction operation, stops for a predetermined period (t1), and then starts the compression operation. And it stops for a predetermined period (t2) from the time when the pressure of the 1st pressurization room 12 became equivalent to the 2nd pressurization room 13. Here, the timing at which t2 stops is determined by the pump controller 50. The pump controller 50 may determine that the pressure in the first pressurizing chamber 12 is equal to that in the second pressurizing chamber 13 by referring to the detected pressures of the pressure sensors 105 and 60, and depending on the operating conditions. It is good also as a predetermined period (time when a pressure is estimated to become equivalent). During this time, the second plunger 3 continues the compression operation at a constant speed, and the flow rate passing through the second discharge passage 11 is maintained as Q [mL / s] as the whole liquid feed pump.
その後、第２のプランジャ３は圧縮動作を終了し、吸入動作を開始すると、第１のプランジャ２は圧縮動作を開始する。第１のプランジャ２の押しのけ容積（流量）は、第２のプランジャ３が吸入する容積（流量）よりＱ［mL／ｓ］だけ大きくなるように制御し、送液ポンプ全体としては差し引き一定の流量Ｑ［mL／ｓ］が第２の吐出通路１１を通過する。ここで、第２のプランジャ３が圧縮動作を終了するタイミングは、同様にポンプコントローラ５０によって決定判定される。 Thereafter, the second plunger 3 ends the compression operation, and when the suction operation is started, the first plunger 2 starts the compression operation. The displacement (flow rate) of the first plunger 2 is controlled so as to be larger by Q [mL / s] than the volume (flow rate) sucked by the second plunger 3, and a constant subtracted flow rate for the entire liquid feed pump. Q [mL / s] passes through the second discharge passage 11. Here, the timing at which the second plunger 3 finishes the compression operation is similarly determined and determined by the pump controller 50.
その後、第２のプランジャ３が吸入動作を終了すると、所定の期間ｔ３、停止する。その間、第１のプランジャ２は減速して圧縮動作を続ける。このときの第１のプランジャ２の押しのけ容積（流量）はＱ［mL／ｓ］とすることにより、送液ポンプ全体としては差し引き一定の流量Ｑ［mL／ｓ］が第２の吐出通路１１を通過する。ここで、第２のプランジャ３が吸入動作を終了するタイミングは、同様にポンプコントローラ５０によって決定判定される。 Thereafter, when the second plunger 3 finishes the suction operation, it stops for a predetermined period t3. Meanwhile, the first plunger 2 decelerates and continues the compression operation. At this time, the displacement (flow rate) of the first plunger 2 is set to Q [mL / s], so that a constant flow rate Q [mL / s] is deducted through the second discharge passage 11 as the whole liquid feeding pump. pass. Here, the timing at which the second plunger 3 finishes the suction operation is similarly determined and determined by the pump controller 50.
その後、第１のプランジャ２が圧縮動作を終了し、吸入動作を開始すると、第２のプランジャ３は圧縮動作を開始し、以降、同様の動作を繰り返す。 Thereafter, when the first plunger 2 finishes the compression operation and starts the suction operation, the second plunger 3 starts the compression operation, and thereafter repeats the same operation.
このような運転方法は、液体を絶え間なく安定的に圧送し、かつ、送液流量が変化しても動作周期を一定に保つことを可能とする例であるが、本発明を実施する上ではこの通りの運転プロファイルに限定するものではない。 Such an operation method is an example in which liquid can be pumped stably and continuously, and the operation cycle can be kept constant even when the flow rate of liquid is changed. It is not limited to this driving profile.
図３に、バックラッシを強調して描いたプランジャ動作と、その補正方法を示す。簡易のため、先述の待ち時間ｔ１、ｔ２はゼロとする。横軸時間に対し、上からモータ２１（第１のプランジャ２を駆動）に与えられる回転指令角度、第１のプランジャ２の実際の変位量、第１の変位検出手段２４の信号出力値、第２のプランジャ３の実際の変位、を示す。モータ２１が回転してから、第１のプランジャ２が変位するまでには、少なからずとも機構的なバックラッシやたわみが存在するため、ストロークの上端近傍Ａや下端近傍Ｂでは、電動モータの回転指令角度に応じて変位しない不感帯が存在する。本図では説明のために、やや強調気味に示す。なお、モータの回転角に対してプランジャ移動量が比例して追従しない要因としては、バックラッシ以外にガタや変形等いろいろあるが、本発明ではこれらを総じて把握し、補正することが目的であるため、特に区別せずにバックラッシと称することとする。変位センサは第１プランジャポンプ１０１に設けられており、第１のプランジャ２が上死点近傍のある地点以上にある場合に、高電圧を出力し、それ以外の時は低電圧を出力する。ポンプコントローラ５０は、第１のプランジャ２が往復運動する際に、第１の変位検出手段２４の出力が変化するまでのモータ回転角度を記憶して、ヒステリシスの幅を推定する。具体的には、第１のプランジャ２の圧縮動作時に、第１の被検出体２５の出力が上がってから、回転方向が逆転するまでの間のモータ回転角度Ｍを記憶する。モータの回転角度は、例えばモータ２１がステッピングモータの場合は指令パルス数などで把握可能であり、ＡＣサーボやＤＣサーボモータの倍はパルスエンコーダなどの情報から把握可能である。次に、第１のプランジャ２の吸引動作時に第１の被検出体２５の出力が下がるまでの間のモータ回転角度Ｎを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＮとＭの差（Ｎ−Ｍ）を計算することで、上端近傍Ａのバックラッシ量を求める。このようにして把握したバックラッシ量の情報を基に、次の動作サイクル以降で必要に応じて補正制御できる。補正方法の例としては、バックラッシ区間を移動中はモータ速度を上げたり、モータ２１の回転指令値をバックラッシ分だけ増やしたりするよう、ポンプコントローラ５０がモータ２１に指令値を与える、などがある。 FIG. 3 shows a plunger operation drawn with emphasis on backlash and a correction method thereof. For simplicity, the above-described waiting times t1 and t2 are set to zero. The rotation command angle given to the motor 21 (driving the first plunger 2) from above with respect to the horizontal axis time, the actual displacement amount of the first plunger 2, the signal output value of the first displacement detection means 24, the first 2 shows the actual displacement of the second plunger 3. Since there is at least a mechanical backlash or deflection between the rotation of the motor 21 and the displacement of the first plunger 2, the rotation command of the electric motor is indicated in the vicinity of the upper end A and the lower end B of the stroke. There is a dead zone that does not displace according to the angle. In this figure, for the sake of explanation, it is slightly emphasized. In addition to backlash, there are various factors such as backlash and deformation that the plunger movement amount does not follow in proportion to the rotation angle of the motor. However, the purpose of the present invention is to grasp and correct these as a whole. The backlash is not particularly distinguished. The displacement sensor is provided in the first plunger pump 101, and outputs a high voltage when the first plunger 2 is at a certain point near the top dead center, and outputs a low voltage at other times. The pump controller 50 stores the motor rotation angle until the output of the first displacement detector 24 changes when the first plunger 2 reciprocates, and estimates the hysteresis width. Specifically, during the compression operation of the first plunger 2, the motor rotation angle M from when the output of the first detected body 25 is increased until the rotation direction is reversed is stored. For example, when the motor 21 is a stepping motor, the rotation angle of the motor can be grasped by the number of command pulses, and the double of the AC servo or DC servo motor can be grasped from information such as a pulse encoder. Next, the motor rotation angle N until the output of the first detected body 25 decreases during the suction operation of the first plunger 2 is stored. The pump controller 50 calculates the backlash amount near the upper end A by calculating the difference (NM) between the rotation angles N and M. Based on the information of the backlash amount thus grasped, correction control can be performed as necessary after the next operation cycle. As an example of the correction method, the pump controller 50 gives a command value to the motor 21 so as to increase the motor speed while moving in the backlash section, or to increase the rotation command value of the motor 21 by the amount of backlash.
第１のプランジャ２の吸入動作時は、第１の被検出体２５の出力が下がってから、回転方向が逆転するまでの間のモータ回転角度Ｊを記憶する。次に、第１のプランジャ２の圧縮動作時に第１の被検出体２５の出力が上がるまでの間のモータ回転角度Ｋを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＮとＭの差（Ｋ−Ｊ）を計算することで、下死点近傍のバックラッシ量ΔＢＤＣを求める。このようにして把握したバックラッシ量の情報を基に、バックラッシを補正する制御方法を適用することができる。補正方法の例としては、第１のプランジャ２がバックラッシ移動中の期間（図中、ΔＢＤＣとして記載）、第２のプランジャ３に圧縮動作を続けるようにモータ２１′の回転指令値を与える、等が挙げられる。 During the suction operation of the first plunger 2, the motor rotation angle J from when the output of the first detected body 25 is lowered until the rotation direction is reversed is stored. Next, the motor rotation angle K until the output of the first detected body 25 increases during the compression operation of the first plunger 2 is stored. The pump controller 50 calculates the difference (K−J) between the rotation angles N and M to obtain the backlash amount ΔBDC near the bottom dead center. A control method for correcting the backlash can be applied based on the information of the backlash amount thus grasped. As an example of the correction method, a rotation command value of the motor 21 ′ is given to the second plunger 3 so as to continue the compression operation, during the period during which the first plunger 2 is moving backlash (indicated as ΔBDC in the figure), etc. Is mentioned.
図３では紙面のスペースの都合で割愛したが、第２のプランジャ３にバックラッシがある場合の詳細を図７に示す。横軸時間に対し、上から第１プランジャ２の実変位（先述のバックラッシ込み）、モータ２１′（第２のプランジャ３を駆動）に与えられる回転指令角度、第２のプランジャ３の実際の変位量、第２の変位検出手段２４′の信号出力値、を示す。前述と同様に、これはバックラッシ量をわかりやすくするために、実際より大きめに示したものである。第２の変位検出手段２４′は第２プランジャポンプ１０２に設けられており、第２のプランジャ３が上死点近傍のある地点以上にある場合に、高電圧（Ｈｉｇｈ）を出力し、それ以外の時は低電圧（Ｌｏｗ）を出力する。電圧Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの値は、例えば５Ｖ／０Ｖや、１０Ｖ／０Ｖなど、使いやすい電圧値で構わない。後述するが、変位センサはプランジャがある地点を通過したタイミングを検出することが目的であり、出力電圧のＨｉｇｈ／Ｌｏｗは逆であってもよい。第１のプランジャ２の場合と同様に、ポンプコントローラ５０は、第２のプランジャ３が往復運動する際に、第２の変位検出手段２４′の出力が変化するまでのモータ回転角度を記憶して、ヒステリシスの幅を推定する。具体的には、第２のプランジャ３が上昇行程時に、第２の被検出体２５′の出力がＨｉｇｈになってから、回転方向が逆転するまでの間のモータ回転角度Ｐを記憶する。次に、第２のプランジャ３が下降行程時に第２の被検出体２５′の出力がＬｏｗになるまでの間のモータ回転角度Ｑを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＱとＰの差（Ｑ−Ｐ）を計算することで、上端近傍Ａにおけるバックラッシ量ΔＴＤＣを求める。下端近傍Ｂにおけるバックラッシ量ΔＢＤＣを求める場合は、同様に、第２のプランジャ３の下降動作中に、第２の被検出体２５′の出力が下がってから、回転が停止するまでの間のモータ回転角度Ｒを記憶する。次に、第２のプランジャ３の上昇動作時に第２の被検出体２５′の出力が上がるまでの間のモータ回転角度Ｓを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＳとＲの差（Ｓ−Ｒ）を計算することで、下端近傍Ｂにおけるバックラッシ量ΔＢＤＣを求める。このようにして把握したバックラッシ量の情報を基に、次の動作サイクル以降で必要に応じて補正制御できる。例えば、図中Ｄで示すタイミングでは、第１のプランジャ２が圧縮動作を停止して、代わりに第２のプランジャ３が圧縮動作を開始するが、この切り替わるタイミングにバックラッシ等の遅れがあると、一時的に送液が停止してしまう。そこで、先述のような方法で推定したバックラッシ量（図中ではΔＢＤＣと記載）だけ前倒しでモータ２１′を駆動することで、連続した送液を実現できる。このような演算をポンプコントローラ５０がモータ２１′に指令値を与えることにより補正する。バックラッシ量の推定と補正は、バックラッシを補正する必要がある場合のみ、適用すればよく、必ずしも全てのプランジャで、上端、下端とも推定したり、補正する必要があるとは限らない。 Although omitted in FIG. 3 due to space limitations, FIG. 7 shows details when the second plunger 3 has backlash. The actual displacement of the first plunger 2 (including the backlash described above), the rotation command angle given to the motor 21 '(driving the second plunger 3), and the actual displacement of the second plunger 3 with respect to the horizontal axis time And the signal output value of the second displacement detector 24 '. Similar to the above, this is shown larger than the actual one in order to make the backlash amount easy to understand. The second displacement detection means 24 ′ is provided in the second plunger pump 102, and outputs a high voltage (High) when the second plunger 3 is at a certain point near the top dead center, and otherwise. In this case, a low voltage (Low) is output. The voltage High / Low may be an easy-to-use voltage value such as 5V / 0V or 10V / 0V. As will be described later, the purpose of the displacement sensor is to detect the timing at which the plunger passes a certain point, and the output voltage High / Low may be reversed. As in the case of the first plunger 2, the pump controller 50 stores the motor rotation angle until the output of the second displacement detection means 24 ′ changes when the second plunger 3 reciprocates. Estimate the width of the hysteresis. Specifically, during the upward stroke of the second plunger 3, the motor rotation angle P from when the output of the second detected body 25 ′ becomes High until the rotation direction is reversed is stored. Next, the motor rotation angle Q until the output of the second detected body 25 ′ becomes Low during the downward stroke of the second plunger 3 is stored. The pump controller 50 calculates the difference (Q−P) between the rotation angles Q and P to obtain the backlash amount ΔTDC in the vicinity of the upper end A. In the case of obtaining the backlash amount ΔBDC in the vicinity of the lower end B, similarly, the motor from when the output of the second detected body 25 ′ is lowered to when the rotation is stopped during the lowering operation of the second plunger 3. The rotation angle R is stored. Next, the motor rotation angle S until the output of the second detected body 25 ′ increases during the ascending operation of the second plunger 3 is stored. The pump controller 50 calculates the difference (S−R) between the rotation angles S and R to obtain the backlash amount ΔBDC in the vicinity of the lower end B. Based on the information of the backlash amount thus grasped, correction control can be performed as necessary after the next operation cycle. For example, at the timing indicated by D in the figure, the first plunger 2 stops the compressing operation, and instead the second plunger 3 starts the compressing operation. However, if there is a delay such as backlash in the switching timing, The pumping will stop temporarily. Therefore, continuous liquid feeding can be realized by driving the motor 21 'forward by the backlash amount (denoted as ΔBDC in the figure) estimated by the method as described above. Such a calculation is corrected by the pump controller 50 giving a command value to the motor 21 '. The estimation and correction of the backlash amount may be applied only when it is necessary to correct the backlash, and it is not always necessary to estimate or correct both the upper end and the lower end of all plungers.
図８に、バックラッシ量推定ロジックのフローチャートを示す。ポンプコントローラ５０から、バックラッシ推定の命令が来ると、本ルーチンは開始する。まず、モータ回転角を記録するカウンターＪ、Ｋ、Ｍ、Ｎをリセットする。次いで、モータ２１（図中ではモータ１と記載）がプランジャ２の上昇方向（図中では正方向と記載）に回転し、第１の変位検出手段２４が出力Ｈｉｇｈになるときのモータ指令回転角を、Ｋとして記憶する。次いで、モータ１の回転方向が切り替わったときのモータ指令回転角から前記Ｋを差し引いた値をＭとして記憶する。次いで、第１の変位検出手段２４が出力Ｌｏｗに切り替わるときのモータ１の回転角をＪとして記憶し、前記Ｍ＋Ｋ−ＪをＮとして記憶する。こうして得られたパラメータの値から、Ｎ−Ｍを演算することにより上死点近傍のバックラッシ量ΔＴＤＣを得ることができる。また、Ｋ−Ｊを演算することにより下死点近傍のバックラッシ量ΔＢＤＣを得ることができる。第２のプランジャ３についても同様の手順で適用できる。当然であるが、プランジャポンプの構造や運転方法によっては、問題となる程度のバックラッシが発生するとは限らず、本発明は、バックラッシによる影響を排除する必要があるときのみ適用すれば良い。 FIG. 8 shows a flowchart of the backlash amount estimation logic. This routine is started when a backlash estimation command is received from the pump controller 50. First, the counters J, K, M, and N that record the motor rotation angle are reset. Next, the motor command rotation angle when the motor 21 (described as motor 1 in the drawing) rotates in the upward direction of the plunger 2 (described as positive direction in the drawing) and the first displacement detection means 24 becomes output high. Is stored as K. Next, the value obtained by subtracting the K from the motor command rotation angle when the rotation direction of the motor 1 is switched is stored as M. Next, the rotation angle of the motor 1 when the first displacement detector 24 switches to the output Low is stored as J, and the M + K−J is stored as N. The backlash amount ΔTDC in the vicinity of the top dead center can be obtained by calculating NM from the parameter values thus obtained. Further, the backlash amount ΔBDC near the bottom dead center can be obtained by calculating K−J. The same procedure can be applied to the second plunger 3. As a matter of course, depending on the structure and operation method of the plunger pump, a problem of backlash does not always occur, and the present invention may be applied only when it is necessary to eliminate the influence of backlash.
本実施例では、第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２が並列に配置された送液ポンプを有する分析装置の例を説明する。 In this embodiment, an example of an analyzer having a liquid feed pump in which a first plunger pump 101 and a second plunger pump 102 are arranged in parallel will be described.
図４は、実施例２における送液ポンプを備えた分析装置を示す構成図の例である。図４に示す構成は、第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２は並列に接続される。具体的には、溶媒液５１からポンプへ向かう吸入通路は第１の吸入通路１０と第２の吸入通路１０４に分岐して、それぞれ第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２に接続する。また、第１の吐出通路１０３と第２の吐出通路１１はポンプの下流側で接続されており、それぞれのポンプで圧縮された液体は、合流してカラム５４へ向かう。第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２にはそれぞれの吸入通路と吐出通路に逆止弁４、５、１０７、１０８が設けられており、それぞれのポンプは独立して液体を圧縮することができる。実施例１と同様に、第１のプランジャ２および第２のプランジャ３の変位を検出する変位検出手段２４、２４′が備えられている。変位検出手段２４、２４′は、第１のプランジャ２と第２のプランジャ３と一体となって移動する被検出体２５、２５′が所定の位置を通過するときに、電気信号の出力値が上がるものを例として挙げる。これは例えば、光学式のフォトインタラプタなど、被検出体２５、２５′が変位検出手段２４、２４′を通過している最中は電気出力が変化するようなものが挙げられる。本実施例では、被検出体２５、２５′が変位検出手段２４、２４′を遮光している間は電気出力がＯＮで、その他の場合はＯＦＦの例を示す。重要なことは、被検出体２５、２５′がトリガー信号を出すことであり、ＯＮとＯＦＦが逆でも本発明は全く支障なく実施できる。本実施例では、変位検出手段２４、２４′の出力信号が切り替わるポイントは、第１のプランジャ２および第２のプランジャ３の上死点と下死点の中間の位置とする。図１の実施例においては圧力センサ６０を吐出通路１１上に設けた例を示したが、図８のように加圧室に設けてもよい。図１のように圧力センサを吐出通路に設ける利点は、加圧室内に圧力センサ設置に要する容積をなくし、極力デッドボリュームを抑えることである。理屈上は加圧室と吐出通路の圧力は、逆止弁の圧力損失程度しかないため、その影響が無視できる、または補正できるならば圧力センサの位置はどちらでも構わない。図４のように圧力センサを加圧室内に設ける利点は、圧力センサを加圧室を含むポンプボディに直接差し込むことによって、圧力センサ設置用の専用マウントを省略できることにある。 FIG. 4 is an example of a configuration diagram illustrating an analyzer provided with a liquid feed pump according to the second embodiment. In the configuration shown in FIG. 4, the first plunger pump 101 and the second plunger pump 102 are connected in parallel. Specifically, the suction passage from the solvent 51 to the pump branches into the first suction passage 10 and the second suction passage 104 and is connected to the first plunger pump 101 and the second plunger pump 102, respectively. Further, the first discharge passage 103 and the second discharge passage 11 are connected on the downstream side of the pump, and the liquids compressed by the respective pumps merge and travel toward the column 54. The first plunger pump 101 and the second plunger pump 102 are provided with check valves 4, 5, 107, 108 in the respective suction passages and discharge passages, and each pump can independently compress the liquid. it can. Similar to the first embodiment, displacement detection means 24 and 24 ′ for detecting the displacement of the first plunger 2 and the second plunger 3 are provided. The displacement detectors 24 and 24 'are such that when the detected bodies 25 and 25' moving together with the first plunger 2 and the second plunger 3 pass a predetermined position, the output value of the electric signal is Take what goes up as an example. This includes, for example, an optical photo-interrupter, etc., in which the electrical output changes while the detected bodies 25, 25 'are passing through the displacement detection means 24, 24'. In the present embodiment, an example is shown in which the electrical output is ON while the detected bodies 25 and 25 'shield the displacement detecting means 24 and 24', and OFF in other cases. What is important is that the detected objects 25 and 25 'issue a trigger signal, and the present invention can be implemented without any trouble even if ON and OFF are reversed. In the present embodiment, the point at which the output signals of the displacement detection means 24, 24 'are switched is a position between the top dead center and the bottom dead center of the first plunger 2 and the second plunger 3. Although the example in which the pressure sensor 60 is provided on the discharge passage 11 is shown in the embodiment of FIG. 1, it may be provided in the pressurizing chamber as shown in FIG. The advantage of providing the pressure sensor in the discharge passage as shown in FIG. 1 is to eliminate the volume required for installing the pressure sensor in the pressurizing chamber and to suppress the dead volume as much as possible. Theoretically, the pressure in the pressurizing chamber and the discharge passage is only about the pressure loss of the check valve, so that the position of the pressure sensor may be any if the influence can be ignored or corrected. The advantage of providing the pressure sensor in the pressurizing chamber as shown in FIG. 4 is that the dedicated mount for installing the pressure sensor can be omitted by directly inserting the pressure sensor into the pump body including the pressurizing chamber.
図５は並列接続の場合の駆動プロファイルの例を示す。グラフは上から順に、第１のプランジャ２の変位、第２のプランジャ３の変位、第１の加圧室１２の圧力（圧力センサ１０５で検出）、第２の加圧室１３の圧力（圧力センサ６０で検出）を示す。細線、太線、点線でそれぞれ流量が大きい、中程度、小さい場合の駆動プロファイルについて例を示す。基本動作としては、第１のプランジャ２が吸入動作中は第２のプランジャ３が圧縮動作を行い、第２のプランジャ３が吸入動作中は第１のプランジャ２が圧縮動作を行う。第１のプランジャ２は吸入動作から圧縮動作に切り替わった直後は、第１の加圧室１２の圧力が吐出圧力（第２の加圧室１３の圧力）に到達するまで吐出できないため、第２のプランジャ３が圧送動作を続ける。望ましくは、第１の加圧室１２の圧力が第２の加圧室１３の圧力に到達した時点で、一旦、第１のプランジャ２の動作速度をゼロにする。第２プランジャポンプ１０２が圧送を終了し、第１プランジャポンプ１０１が圧送をはじめるときは、第１のプランジャ２の速度を徐々に加速し、それに比例して第２のプランジャ３の速度を減速する。そうすることによって、吐出するポンプ間の切り替えがスムーズに行える。ポンプの流量制御は、先の実施例と同様に、第１のプランジャ２のリフト量（Ｌ１＋Ｌ２）と第２のプランジャ３のリフト量（Ｌ３ａ＋Ｌ３ｂ）を変化させることによって行える。ここで、第１のプランジャ２と第２のプランジャ３の加圧部の径が同じであり、加圧室の容積等も同等の場合は、両プランジャのリフト量は同等になる。（Ｌ１≒Ｌ３ａ、Ｌ２≒Ｌ２）。もし、一方のプランジャ直径が小さい場合は、その直径にほぼ反比例してリフト量は大きくなる。またポンプの吐出圧力を変化させる場合は、プレ圧縮のリフト量（Ｌ１、Ｌ３ａ）を変化させて対応することができる。実施例１と同様に、このような運転方法は、液体を絶え間なく安定的に圧送する例であり、本発明を実施する上ではこの通りの運転プロファイルに限定するものではない。肝心な事は、第１のプランジャ２と第２のプランジャ３が強調動作を行い、合計送液速度が略一定に保たれることである。この構成では、結果的に、２本のプランジャは交互に吸引・圧縮動作を行うこととなる。 FIG. 5 shows an example of a drive profile in the case of parallel connection. The graph shows the displacement of the first plunger 2, the displacement of the second plunger 3, the pressure of the first pressurizing chamber 12 (detected by the pressure sensor 105), and the pressure (pressure) of the second pressurizing chamber 13 in order from the top. Detected by sensor 60). An example of the drive profile when the flow rate is large, medium, and small for the thin line, the thick line, and the dotted line is shown. As a basic operation, the second plunger 3 performs a compression operation while the first plunger 2 is performing the suction operation, and the first plunger 2 performs a compression operation while the second plunger 3 is performing the suction operation. Immediately after switching from the suction operation to the compression operation, the first plunger 2 cannot discharge until the pressure in the first pressurizing chamber 12 reaches the discharge pressure (pressure in the second pressurizing chamber 13). The plunger 3 continues the pressure feeding operation. Desirably, when the pressure in the first pressurizing chamber 12 reaches the pressure in the second pressurizing chamber 13, the operating speed of the first plunger 2 is once made zero. When the second plunger pump 102 finishes pumping and the first plunger pump 101 starts pumping, the speed of the first plunger 2 is gradually increased, and the speed of the second plunger 3 is decreased in proportion thereto. . By doing so, switching between the pumps for discharging can be performed smoothly. The flow rate control of the pump can be performed by changing the lift amount (L1 + L2) of the first plunger 2 and the lift amount (L3a + L3b) of the second plunger 3 as in the previous embodiment. Here, when the diameters of the pressurizing portions of the first plunger 2 and the second plunger 3 are the same and the volumes of the pressurizing chambers are the same, the lift amounts of both plungers are the same. (L1≈L3a, L2≈L2). If one plunger has a small diameter, the lift amount becomes large in inverse proportion to the diameter. Moreover, when changing the discharge pressure of a pump, it can respond by changing the lift amount (L1, L3a) of pre-compression. Similar to the first embodiment, such an operation method is an example in which liquid is constantly and stably pumped, and is not limited to this operation profile in practicing the present invention. The important thing is that the first plunger 2 and the second plunger 3 perform the emphasis operation, and the total liquid feeding speed is kept substantially constant. In this configuration, as a result, the two plungers alternately perform the suction / compression operation.
図６はバックラッシを強調して描いたプランジャ動作と、その補正方法を示す。図３と同じく、バックラッシを誇張して描く。図６は横軸時間に対し、上からモータ２１（第１のプランジャ２を駆動）に与えられる回転指令角度、第１のプランジャ２の実際の変位量、第１の変位検出手段２４の信号出力値、モータ２１′（第２のプランジャ３を駆動）、第２のプランジャ３の実際の変位、第２の変位検出手段２４′の信号出力値を示す。実施例１と同じく、モータ２１が回転してから、第１のプランジャ２が変位するまでには、少なからずとも機構的なバックラッシやたわみが存在するため、ストロークの上端Ａや下端Ｂでは、電動モータの回転指令角度に応じて変位しない不感帯が存在する。 FIG. 6 shows a plunger operation drawn with emphasis on backlash and a correction method thereof. As with FIG. 3, the backlash is exaggerated. FIG. 6 shows the rotation command angle given to the motor 21 (driving the first plunger 2) from above, the actual displacement of the first plunger 2, and the signal output of the first displacement detection means 24 with respect to the horizontal axis time. Value, motor 21 '(driving the second plunger 3), actual displacement of the second plunger 3, and signal output value of the second displacement detecting means 24'. As in the first embodiment, since there is at least a mechanical backlash or deflection between the rotation of the motor 21 and the displacement of the first plunger 2, the upper end A and the lower end B of the stroke are electrically driven. There is a dead zone that does not move according to the rotation command angle of the motor.
第１の被検出体２５は第１プランジャポンプ１０１と第２プランジャポンプ１０２に設けられており、両方ともプランジャがあるストローク位置を超えた場合に、高電圧を出力し、それ以外の時は低電圧を出力する。ポンプコントローラ５０は、第１のプランジャ２が往復運動する際に、第１の変位検出手段２４の出力が変化するまでのモータ回転角度を記憶して、不感帯の幅を推定する。実施例１と同様に、第１のプランジャ２の圧縮動作時に、第１の被検出体２５の出力が変化してから、回転方向が逆転するまでの間のモータ回転角度Ｍを記憶する。モータの回転角度は、例えばモータ２１がステッピングモータの場合は指令パルス数などで把握する。次に、第１のプランジャ２の吸引動作時に第１の被検出体２５の出力が下がるまでの間のモータ回転角度Ｎを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＮとＭの差（Ｎ−Ｍ）を計算することで、上端近傍Ａのバックラッシ量を求める。このようにして把握したバックラッシ量の情報を基に、例えばバックラッシ区間を移動中はモータ速度を上げたり、モータ２１の回転指令値を増やしたりするよう、ポンプコントローラ５０がモータ２１に指令値を与える。 The first detected body 25 is provided in the first plunger pump 101 and the second plunger pump 102, both of which output a high voltage when the plunger exceeds a certain stroke position, and are low at other times. Output voltage. When the first plunger 2 reciprocates, the pump controller 50 stores the motor rotation angle until the output of the first displacement detection means 24 changes, and estimates the dead zone width. Similarly to the first embodiment, during the compression operation of the first plunger 2, the motor rotation angle M from when the output of the first detected body 25 changes until the rotation direction is reversed is stored. For example, when the motor 21 is a stepping motor, the rotation angle of the motor is grasped by the number of command pulses. Next, the motor rotation angle N until the output of the first detected body 25 decreases during the suction operation of the first plunger 2 is stored. The pump controller 50 calculates the backlash amount near the upper end A by calculating the difference (NM) between the rotation angles N and M. Based on the information of the backlash amount thus grasped, for example, the pump controller 50 gives a command value to the motor 21 so as to increase the motor speed or increase the rotation command value of the motor 21 while moving in the backlash section. .
第１のプランジャ２の吸入動作時は、第１の被検出体２５の出力が下がってから、回転方向が逆転するまでの間のモータ回転角度Ｊを記憶する。次に、第１のプランジャ２の圧縮動作時に第１の被検出体２５の出力が上がるまでの間のモータ回転角度Ｋを記憶する。ポンプコントローラ５０は回転角度ＮとＭの差（Ｋ−Ｊ）を計算することで、下端近傍Ｂのバックラッシ量を求める。このようにして把握したバックラッシ量の情報を基に補正制御が可能となる。例えば第１のプランジャ２がバックラッシ移動中の期間、第２のプランジャ３に圧縮動作を続けるようにモータ２１′の回転指令値を与えることにより、バックラッシ移動中における流量の断続変化を防ぐことができる。 During the suction operation of the first plunger 2, the motor rotation angle J from when the output of the first detected body 25 is lowered until the rotation direction is reversed is stored. Next, the motor rotation angle K until the output of the first detected body 25 increases during the compression operation of the first plunger 2 is stored. The pump controller 50 calculates the difference (K−J) between the rotation angles N and M to obtain the backlash amount near the lower end B. Correction control can be performed based on the information of the backlash amount thus grasped. For example, by giving a rotation command value of the motor 21 'so that the second plunger 3 continues the compression operation during the period in which the first plunger 2 is moving in backlash, it is possible to prevent intermittent change in flow rate during backlash movement. .
第１プランジャポンプ１０１または第２プランジャポンプ１０２は、運転状態や機構によっては必ずしもストローク上端Ａと下端Ｂでバックラッシを発生するとは限らない。その場合は、本発明をバックラッシのある方にだけ適用すればよい。 The first plunger pump 101 or the second plunger pump 102 does not always generate backlash at the stroke upper end A and the lower end B depending on the operating state and mechanism. In that case, the present invention should be applied only to those with backlash.
変位検出手段２４、２４′はプランジャの移動量に比例して電圧出力するものであってもバックラッシ量の検出ができるが、その場合は高精度が必要で、一般的にそのようなセンサは高価である。そのため、本発明では安価なＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するタイプのセンサを推奨する。二値を切り替える変位検出器の種類としては、光学式のセンサや、ホール素子、渦電流を利用した電磁式のセンサなどがありえるが、同様の機能を有するセンサであれば特に利用可能である。本実施例では、プランジャ上昇後に出力値がＨｉｇｈとなる構成で説明したが、逆にＬｏｗとなる構成でもよい。 Even if the displacement detection means 24, 24 'outputs a voltage in proportion to the amount of movement of the plunger, the backlash amount can be detected. In this case, however, high accuracy is required, and such a sensor is generally expensive. It is. Therefore, in the present invention, a sensor of a type that outputs an inexpensive ON / OFF signal is recommended. As a type of the displacement detector for switching between binary values, there may be an optical sensor, a Hall element, an electromagnetic sensor using eddy current, and the like, but any sensor having a similar function can be used. In this embodiment, the configuration in which the output value becomes High after the plunger is raised has been described, but conversely, a configuration in which the output value becomes Low may be used.
本実施例では、プランジャが上死点に近い所定の位置を超えると高電圧を出力する例を示したが、本発明では信号出力の変化点を捉える事を目的とするため、プランジャが上死点に近い所定の位置を超えると低電圧を出力する構成でも同様に目的を達成できる。また、変位検出手段が出力信号を変化させる地点は、上死点側、下死点側、または中央など、ストローク終端でなければどこでも良い。 In this embodiment, an example is shown in which a high voltage is output when the plunger exceeds a predetermined position close to top dead center. However, in the present invention, since the purpose is to capture the change point of signal output, the plunger is The object can be similarly achieved even in a configuration that outputs a low voltage beyond a predetermined position close to a point. Further, the point at which the displacement detection means changes the output signal may be anywhere other than the stroke end, such as the top dead center side, the bottom dead center side, or the center.
また、バックラッシ量を検出する頻度は毎サイクルでもよいが、そう頻繁に変わるものでもなければ時折行うことが望ましい。具体的には、運転状態（送液圧力等）が大きく変わった時期や、長期間の時間が経過して経時変化が予想される等のタイミングで、ポンプコントローラ５０が判断して、バックラッシ検出ロジックを起動すればよい。あるいは、部品交換後に手動または自動で起動することも望ましい。 Further, the frequency of detecting the backlash amount may be every cycle, but it is desirable to perform it occasionally if it does not change so frequently. Specifically, the backlash detection logic is determined by the pump controller 50 at a timing when the operation state (liquid feeding pressure or the like) has changed significantly, or when a change with time is expected after a long period of time. Can be started. Alternatively, it is also desirable to start manually or automatically after parts replacement.
２ 第１のプランジャ
３ 第２のプランジャ
４、５、１０７、１０８ 逆止弁
６ シール
７ 軸受
１０ 第１の吸入通路
１１ 第２の吐出通路
１２ 第１の加圧室
１３ 第２の加圧室
２１ モータ
２２ 減速機構
２３ 直動機構
２４ 第１の変位検出手段
２４′ 第２の変位検出手段
２５ 第１の被検出体
２５′ 第２の被検出体
５０ ポンプコントローラ
５１ 溶媒液
５２ 排出弁
５３ インジェクタ
５４ カラム
５５ 検出器
５６ 回収容器
５７ ミキサー
６０、１０５ 圧力センサ
７０ 上位コントローラ
１０１ 第１プランジャポンプ
１０２ 第２プランジャポンプ
１０３ 第１の吐出通路
１０４ 第２の吸入通路
１０９、１１０ 脈動吸収ダンパー
2 First plunger 3 Second plunger 4, 5, 107, 108 Check valve 6 Seal 7 Bearing 10 First suction passage 11 Second discharge passage 12 First pressurization chamber 13 Second pressurization chamber 21 Motor 22 Deceleration mechanism 23 Linear motion mechanism 24 First displacement detection means 24 ′ Second displacement detection means 25 First detected object 25 ′ Second detected object 50 Pump controller 51 Solvent liquid 52 Discharge valve 53 Injector 54 Column 55 Detector 56 Collection container 57 Mixer 60, 105 Pressure sensor 70 Host controller 101 First plunger pump 102 Second plunger pump 103 First discharge passage 104 Second suction passage 109, 110 Pulsation absorption damper
Claims (12)
前記第１プランジャ、または前記第２プランジャが往復ストローク途中の所定の変位に到達すると電気信号の出力値が変化する変位検出手段を備えたことを特徴とする液体分析器。 A first pressurizing chamber that communicates with the first suction passage and the first discharge passage; a first plunger pump that includes a first plunger that reciprocates in the first pressurizing chamber; A second pressurizing chamber that communicates with the suction passage and the second discharge passage; a second plunger pump that includes a second plunger that reciprocates in the second pressurizing chamber; and the first plunger pump. And a connecting flow path for connecting the second plunger pump in series or in parallel, at least one electric motor for generating rotational power, and converting the rotational power of the electric motor into linear reciprocating power. And a power transmission mechanism for transmitting to the second plunger, a motor driver for controlling the electric motor, the first pressurizing chamber or the second pressurizing chamber, or a passage on the downstream side thereof. At least one pressure A pump controller that reads a measurement value of the detection means and the pressure detection means and gives a command value to the motor driver, and the first and second plungers alternately perform a compression operation to continuously feed liquid; An analyzer equipped with a pump for feeding liquid,
A liquid analyzer, comprising: a displacement detector that changes an output value of an electric signal when the first plunger or the second plunger reaches a predetermined displacement during a reciprocating stroke.
分析器は分離管、分離された液体を検出するクロマトグラフ検出器を備えた液体クロマトグラフシステムであることを特徴とする液体分析器。 The liquid analyzer according to claim 1,
A liquid analyzer characterized in that the analyzer is a liquid chromatograph system including a separation tube and a chromatograph detector for detecting the separated liquid.
第１の変位検出手段は、前記第１プランジャまたは前記第２プランジャが往復ストローク途中の所定の位置を通過するときに電気信号の出力が変化することを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 A liquid analyzer or a liquid chromatograph system according to claim 1,
The liquid displacement analyzer or liquid chromatograph system characterized in that the first displacement detection means changes an output of an electric signal when the first plunger or the second plunger passes a predetermined position in the middle of a reciprocating stroke. .
前記第１プランジャと前記第２プランジャに、それぞれのプランジャが所定の変位に到達すると電気信号の出力値が変化する第１および第２変位検出手段を備えたことを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 A liquid analyzer or a liquid chromatograph system according to claim 1,
A liquid analyzer or a liquid characterized in that the first plunger and the second plunger are provided with first and second displacement detecting means for changing the output value of an electric signal when each plunger reaches a predetermined displacement. Chromatographic system.
前記第１の変位検出手段または前記第２の変位検出手段は、それぞれ前記第１のプランジャおよび前記第２のプランジャのストローク上端と下端の間の所定の位置を通過したときに、電気信号の出力が断続的に変化することを特徴とする液体クロマトグラフシステム。 The liquid analyzer or liquid chromatograph system according to claim 1,
The first displacement detection means or the second displacement detection means outputs an electrical signal when it passes a predetermined position between the upper and lower stroke ends of the first plunger and the second plunger, respectively. A liquid chromatograph system characterized by intermittently changing.
前記第１または第２の変位検出手段は、前記第１のプランジャが所定の変位を通過すると、出力される電気信号が第１の値から第２の値へ変化することを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 The liquid analyzer or liquid chromatograph system according to claim 1,
The liquid analysis is characterized in that the first or second displacement detecting means changes the output electric signal from a first value to a second value when the first plunger passes a predetermined displacement. Or liquid chromatograph system.
前記動力伝達機構は減速機と、直動変換機構から構成されることを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 The liquid analyzer or liquid chromatograph system according to claim 1,
A liquid analyzer or a liquid chromatograph system, wherein the power transmission mechanism includes a speed reducer and a linear motion conversion mechanism.
前記動力伝達機構または前記減速機にはバックラッシを有することを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 A liquid analyzer or a liquid chromatograph system according to claim 1,
A liquid analyzer or a liquid chromatograph system, wherein the power transmission mechanism or the speed reducer has a backlash.
前記第１のプランジャまたは前記第２のプランジャは往復運動する際に、前記第１または第２の変位検出手段の出力信号が変化した後に減速し、反転動作することを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 A liquid analyzer or a liquid chromatograph system according to claim 1,
When the first plunger or the second plunger reciprocates, the liquid analyzer decelerates and reverses after the output signal of the first or second displacement detecting means changes, or Liquid chromatograph system.
前記第１または第２の変位検出手段は、前記第１または第２プランジャの上死点近傍で出力信号を変化させることを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 A liquid analyzer or a liquid chromatograph system according to claim 1,
The liquid analyzer or liquid chromatograph system characterized in that the first or second displacement detecting means changes an output signal in the vicinity of a top dead center of the first or second plunger.
前記ポンプコントローラはモータの回転位置を記憶する手段を備え、前記ポンプコントローラは前記第１または第２の変位検出手段の出力信号が変化した後にモータが反転するまでの回転位置と、モータが反転してから前記第１または第２の変位検出手段の出力信号が再度変化するまでの回転位置を記憶し、その差分をもってバックラッシ量を推定することを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 The liquid analyzer or liquid chromatograph system according to claim 1,
The pump controller includes means for storing the rotational position of the motor, and the pump controller reverses the rotational position until the motor reverses after the output signal of the first or second displacement detection means changes. A liquid analyzer or a liquid chromatograph system which stores a rotational position until the output signal of the first or second displacement detecting means changes again after that, and estimates a backlash amount based on the difference.
請求項１乃至８に記載の液体クロマトグラフ用ポンプであって、前記ポンプコントローラは前記第１のプランジャまたは前記第２のプランジャが反転動作する際、バックラッシ量を通過中は、他方のプランジャを等速運動させるよう前記モータの回転指令を与えることを特徴とする液体分析器または液体クロマトグラフシステム。 The liquid analyzer or liquid chromatograph system according to claim 1,
9. The liquid chromatograph pump according to claim 1, wherein when the first plunger or the second plunger performs a reverse operation, the pump controller moves the other plunger while passing the backlash amount. A liquid analyzer or a liquid chromatograph system, wherein a rotation command of the motor is given so as to move at high speed.
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