JP2013522537A - 定量ポンプの制御及び／又は調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、定量ポンプの制御および／または調整方法に関し、該定量ポンプは、駆動モータであって、モータによって駆動されるシャフトを有する、駆動モータと、計量ヘッド内に配置される変位部材とを含み、シャフトの回転運動が変位部材の振動運動に変換され、変位部材が、出口弁および入口弁と交互に相互作用し、吐出行程（加圧行程）および取り入れ行程を生じさせ、かくして、計量されるべき媒体の送出を生じさせる方法に関する。原理的にスラストロッド上の位置センサを用いずにすみ且つポンプの計量動作を高精度で確立することができる、定量ポンプの制御および／または調整方法を提供するために、本発明によれば、少なくとも１つのモータ運転パラメータ、好ましくはモータ電圧Ｕまたはモータ電流Ｉ、が測定され、測定されたモータ運転パラメータおよび任意選択的にさらなる既知のモータ特性から少なくとも１つの調整パラメータが算出され、少なくとも１つの調整パラメータが所定のガイドパラメータと比較され、比較の結果によって決まる比較信号が出力され、ステータス信号、作動信号および／または調整信号として用いられることができることが提案される。
【選択図】図１

Description

本発明は定量ポンプの制御及び／又は調整方法に関する。

定量ポンプは一般的に、モータによって駆動されるシャフトを備える駆動モータと、計量ヘッド内に配される変位部材とを有する。その場合、シャフトの回転運動が変位部材の振動運動に変換され、それにより、変位部材は出口弁及び入口弁と交互に相互作用し、吐出行程（加圧行程）及び取り入れ行程（吸入行程）を生じさせ、かくして、計量されるべき媒体の送出を生じさせる。

それらの定量ポンプは容積測定の原理に基づいて動作する。すなわち、計量動作は、変位部材を用いた閉鎖室容積の変位によって実行される。各行程における計量容積は行程と変位部材の有効表面積との積によって決まる。

このような定量ポンプでは、駆動モータの概ね連続的な回転運動が伝達装置によって変位部材の振動運動に変換される。変位部材の駆動は正に制御されることができる。又は、加圧行程においてのみ正にロックした関係で一方の側で達成されることもできる。後者の場合には、変位部材を元の所へ戻すための方策が提供されなければならない。それは例えば、適当な戻しばねによって達成されることができる。

従来の定量ポンプは一般的に強力であり、ほとんどの用途のために十分な計量特性を有する。

最も単純な場合では、駆動モータは持続的な計量のために常時スイッチが入れられているか、又は個々の計量行程を遂行するために所与の時間だけスイッチが入れられる。モータ速度は電源電圧又はモータ作動システムの電気周波数によってあらかじめ定められ、従って、各行程の所要時間、並びに対応する伝達ステップダウン比、及び例えば、偏心体の伝達装置の場合には正弦関数である伝達特性を定義する。連続運転時には、行程毎の所要時間は負荷条件における実際のモータ速度、及び伝達ステップダウン比から算出される。個々の行程又は部分的な行程を遂行するために駆動モータがスイッチを入れられたり又は切られたりする場合には、対応する始動時間及び制動時間が考慮されなければならない。それらはその分だけ行程毎の所要時間を延ばす。行程長は、例えば、偏心体の伝達装置の偏心率を調節することによって、又は調節可能な当接部を用いることによって調節されることができる。当接部は、例えば、吸入行程における変位部材の運動を、偏心体の伝達装置の後死点に達する前に制限することができる。それはストローク運動の始点をあらかじめ定める。一方、終点は変位部材の実行完了した偏位運動から得られる。

変位部材の運動は、例えば、伝達装置等の機械部品同士の相互作用によって生じる。前進運動（加圧行程）の間、駆動装置は、変位部材（及び存在する場合には戻しばね）によって押し棒に作用する力に抗して動作する。

少なくとも部分的に可撓性のダイヤフラムを変位部材として用いる実施形態、いわゆるダイヤフラム定量ポンプ、がある。そのダイヤフラムは加圧及び吸入行程の最中に変形されることができる。計量プロセスに用いられないストローク運動の最初の部分において蓄積されるその変形の量はもはや、有効に遂行されるストローク運動のものとはならず、その結果、作動圧力の増大とともに計量の量は減少する。従って、それらのポンプを用いる場合には、適当な校正測定を遂行する必要がある。しかし、校正が実施された後は、ポンプは所与の作動圧力レンジ内でしか信頼性をもって用いられることができない。万一、作動圧力が変化すれば、再校正が実施されなければならない。もし、例えば、作動圧力の変化が観測されないために、校正が行われなければ、それは計量誤差を与える。

計量プロセスのより巧みな調節のため且つ計量精度を高めるために、欧州特許第１７５４８９１号には、変位部材が、位置センサによって位置が検知される基準要素に接続され、位置センサは、基準要素及びそれに加えて変位部材の位置に固定的に関連した実際の信号を送出し、それを用いて変位部材の運動に関する情報が得られ、それにより、定量ポンプの電子制御装置が計量回路及びポンプの動作状況に対処することができることがすでに提案されている。

従って、上述した最新技術のその背景に鑑み、本発明の目的は、原理的にスラストロッド上の位置センサを用いずに済み且つポンプの計量動作を高レベルの精度で確立することができる、定量ポンプの制御及び／又は調整方法を提供することである。

本発明によれば、その目的は、モータによって駆動されるシャフトを有する駆動モータと、計量ヘッド内に配置される変位部材とを含み、シャフトの回転運動が変位部材の振動運動に変換され、変位部材が、出口弁及び入口弁と交互に相互作用し、吐出行程（加圧行程）及び取り入れ行程（吸入行程）を生じさせ、かくして、計量されるべき媒体の送出を生じさせる定量ポンプの制御及び／又は調整方法において、少なくとも１つのモータ運転パラメータ、好ましくはモータ電圧Ｕ又はモータ電流Ｉ、が測定され、少なくとも１つの測定されたモータ運転パラメータ及び任意選択的にさらなる既知のモータ特性から少なくとも１つの調整パラメータが算出され、少なくとも１つの調整パラメータが所定のガイドパラメータと比較され、比較の結果によって決まる比較信号が出力され、ステータス信号、作動信号及び／又は調整信号として用いられることができる方法によって達成される。

例えば、モータ、好ましくは非同期モータ、の実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に実際の磁束Φ_ACTUALを調整パラメータとして算出し、それを所定の基準ガイドパラメータ、すなわちモータの基準トルク及び基準磁束、と比較することが可能である。比較の結果に応じて比較信号が出力されることができる。比較信号は例えば、ステータス信号として用いられることができる。すなわち、信号は、所与の条件が満たされているか否かを示す。その場合、ステータス信号は、例えば、警告信号として又は所与の方策のためのトリガ手段として役割を果たすことができる。

比較信号を作動信号として用いる、すなわちその信号を用いてパラメータ、例えば、モータ運転パラメータ、を制御することも可能である。代替的に、信号は調整信号として用いられることもできる。

それぞれの調整パラメータに応じて、例えば、モータ電圧及びモータ電流等のモータ運転パラメータだけでなく、例えば、ステップアップ又はステップダウン伝達比等の、モータ又は伝達装置に固有のさらなる特性が算出のために必要となる。

さらに好ましい実施形態では、実際のモータ速度が調整パラメータとして、モータ回転中に好ましくは複数回、特に好ましくは少なくとも５回、測定されるか、あるいはモータ運転パラメータから、好ましくはモータの実際のトルクＭ_ACTUAL及び実際の磁束Φ_ACTUALから、算出され、実際のモータ速度と所定の基準モータ速度との間の差が比較信号として出力され、比較信号が、実際のモータ速度を基準モータ速度に適合させるためのモータ電流Ｉ及び／又はモータ電圧Ｕの適合用の調整信号として用いられることが好ましい。

最も単純な場合には、実際のモータ速度の測定は回転角センサを用いて達成される。しかし、実際のモータ速度はモータ運転パラメータから、完全に非接触式の方法で算出されることも可能である。

伝達装置の構成によっては、モータ負荷は現在の偏心体の位置に応じて変化する。従って、モータは、その出力が、最も不利な偏心体の位置においてもそれが所望の回転速度を与えることができるように設計されなければならない。もしモータの出力が低すぎれば、その結果、多くの偏心体の位置において所望の速度は達せられない。すなわち、行程所要時間が延びる。力の伝達が最も不利になる、最大偏心体偏位の領域において回転速度は若干減少するため、モータの出力は、特定された方策によってより巧みに利用されることができる。一方、結果として生じる行程所要時間の延長は、有利な力の伝達を含む領域において回転速度を増加させることによって相殺される。

さらに好ましい実施形態では、調整パラメータとして実際のモータ磁化強度が、モータ回転中に好ましくは複数回、特に好ましくは少なくとも５回、実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的にさらなる既知のモータ特性から算出され、所定の基準モータ磁化強度がガイドパラメータとして選択され、調整パラメータとガイドパラメータとの間の差が比較信号として出力され、比較信号が、実際のモータ磁化強度を基準モータ磁化強度に適合させるためのモータ電流Ｉ及び／又はモータ電圧Ｕの適合用の調整信号として用いられ、好ましくは、基準モータ磁化強度は、変位部材の周期に対応する周期を有する周期関数であることが提供される。

好ましくは、接触面を偏心体の方向に加圧する加圧要素が設けられ、それにより、シャフトの回転時、加圧要素は、接触面を偏心体と少なくとも部分的に接触した状態に保持することができ、取り入れ行程が遂行されることができる。加圧要素は例えば、ばねとすることができる。

さらに好ましい実施形態では、モータ、好ましくは非同期モータ、の実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に実際の磁束Φ_ACTUALが調整信号として算出され、モータの実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に実際の磁束Φ_ACTUALは少なくとも１周期にわたって実質的に継続的に求められ、モータのかように算出された時間依存性の実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に時間依存性の実際の磁束Φ_ACTUALが、ガイドパラメータとしての少なくとも１つの所定のパターン関数と比較される。比較信号は調整パラメータとガイドパラメータとの間の類似度を示し、もし類似度が所定の値を超えれば、比較信号がステータス信号として用いられる。例えば、ステータス信号に反応して過負荷保護機能、例えば、過剰圧力による停止の形態のもの、が呼び出されることができる。

通常、定量ポンプは時間の経過とともに損耗現象を呈する。それは、例えば、軸受の損傷、歯車のゆがみ又は偏心体の損傷を含み得る。こうした損耗現象は、モータによって加えられるべき力が変わることを意味する。従って、本発明によれば、固有の異常パターン、又はパターン関数が所与の損耗現象に関連付けられることが提供される。例えば、歯車の歯が欠けていれば、この場合、歯が欠けていることは力の印加における周期的擾乱という形で現れることになる。ここで、もし、実際のトルクが実質的に継続的に算出され、かように算出された信号がパターン関数と比較されるなら、例えば、対応相互相関関数を構成することによって、定量ポンプが損耗現象を呈していることをごく初期段階で認識することが可能であり、任意選択的に、関わる力にのみ基づき、どの部品が損耗現象を示しており、それ故、特定的に交換されなければならないかを判定することが可能である。

さらに、計量ヘッドに空気が入り込むことが起こり得る。これは、変位部材の機械的運動はそのまま生じているにもかかわらず全計量動作が機能しなくなる原因となり得る。この場合も、圧縮プロセス、すなわち力の増大、は実際のトルクの評価によって評価されることができ、もし、圧縮の変化が計量ヘッドの空気混入を暗示していれば、例えば、対応するメッセージが生成されることができるか、又は、例えば、計量ヘッドの自動ベント等の対応策が自動的に開始されることができる。

さらに好ましい実施形態では、定量ポンプは、少なくとも部分的に弾性のあるダイヤフラムを備える変位部材を有し、計量の量が調整パラメータとして、モータの実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に実際の磁束Φ_ACTUALからさらなるモータ特性を考慮して算出され、弾性ダイヤフラムの屈曲に基づいて予想されるべき、計量の量への影響が考慮され、実際の計量の量と所定の基準の計量の量との間の差が比較信号として出力され、実際の計量の量を基準の計量の量に適合させるためのモータ電流Ｉ及び／又はモータ電圧Ｕの適合用の調整信号として用いられることが提供される。

その方策によれば、定量ポンプは、広範囲の種々の作動圧力にわたって、言及に値するいかなる計量誤差を含むこともなく、用いられることができる。より具体的には、もし作動圧力に予想外の変化があれば、本発明による方法は、実際のトルクの算出によって、変位部材のダイヤフラムの屈曲に基づき計量誤差の、信頼性のある認識及び補正を可能にする。

さらに、好ましい実施形態では、変位部材の実際の行程長が調整パラメータとして、実際のトルクＭ_ACTUAL及び任意選択的に実際の磁束Φ_ACTUALから算出され、実際の行程長と所定の基準行程長との間の差が比較信号として出力されることが提供される。比較信号は、場合によりポンプを停止させるためのステータス信号として用いられることができる。あるいは、それは、実際の行程長を基準行程長に適合させるためのモータ電流Ｉ及び／又はモータ電圧Ｕの適合用の調整信号として用いられることができる。その方策によれば、進行中の動作に行程長が適合されることが使用領域のために必要となる場合に、そうすることができる。

本発明は、上述の方法を実行するための制御及び／又は調整デバイスを有する定量ポンプにも関する。上述の方法は、定量ポンプが振り子ストロークモードで用いられることもできることを意味する。すなわち、モータの回転の方向が、最大でも１回の吐出行程及び１回の取り入れ行程の後、反転される。

さらなる利点、特徴及び可能な利用法が、以下の好ましい実施形態の説明及び関連する図より明らかになる。

図１は、定量ポンプを貫く斜視縦断面図を示す。 図２はモータポンプの線図を示す。 図３ａは、完全な行程についての回転中のモータのトルク及び変位器の運動の線図を示す。図３ｂは、部分的な行程についての回転中のモータのトルク及び変位器の運動の線図を示す。 図４ａは、未完了の吸入行程を有する完全な行程についての回転中のモータのトルク及び変位器の運動の線図を示す。図４ｂは、未完了の吸入行程を有する部分的な行程についての回転中のモータのトルク及び変位器の運動の線図を示す。 図５は、周知のモータ（実線）及び好ましい実施形態によって調整されるモータ（破線）についての、時間に対する回転速度及びトルクの線図を示す。

図１は定量ポンプの構造を示している。定量ポンプは実質的に３つの部品、すなわち、伝達装置を有する駆動モータ２と、偏心体ハウジング１内の偏心体の駆動装置と、電子制御装置を内蔵し並びにそこで用いられる電子部品及びアセンブリを有する電子装置ハウジング２９と、を含む。電子装置ハウジング２９は、固定孔を持つ底板４を下側に有する。一方、電子装置ハウジング２９上に組み付けられそこに固定接続された偏心体ハウジング１は、例えば、ねじによって偏心体ハウジングに接続された伝達装置を有する駆動モータ２を支持する。

偏心体の駆動装置の部品は、偏心体ハウジング１及び電子装置ハウジング２９によって形成されるハウジング上に上部において固定されている。偏心体の駆動装置の部品は、個々のパーツの、互いに対する位置合わせを確実にし、偏心体ハウジング３内に固定される偏心体支持体２２内に取り付けられている。三相非同期モータ２はフランジによりステップダウン伝達装置１１に一体的に取り付けられている。ステップダウン伝達装置１１は、偏心体ハウジング１に対する外部からの構造ユニットとしての角度伝達装置の形態のものであり、ねじで接続されている。伝達装置の出力シャフトはモータのシャフトの軸と直角をなし、偏心体の駆動装置の駆動シャフトを直接形成するか、又は、図示の実施形態におけるように、カップリングを介してそれに同軸の関係で接続されている。偏心体の駆動装置の駆動シャフトである偏心体シャフト１７、は偏心体支持体２２内に回転自在に取り付けられ、偏心体を、それに固定接続されたパーツの形で支持する。偏心体シャフトは偏心体とともに、対応する切り取られたスラストリング２０を貫通する。モータ２が作動されると偏心体シャフト１７はモータ／伝達装置によってシャフトカップリングを介して回転駆動され、さらにスラストリング２０をその切り取られた開口部の内面内、すなわち偏心体の外面との走行接触面内で駆動する。スラストリング２０は、そこに固定接続された、例えば、そこに射出成形された、スラストロッド１９を駆動する。スラストリング２０及びスラストロッド１９から成るユニットは２つのスライドブッシュ内に前後方向に摺動可能に支持されている。偏心体シャフト１７の軸並びにスラストリング２０及びスラストロッド１９の前後軸１８はそれぞれ水平面内に配され、互いに直角をなす。スラストロッド１９用の２つのブッシュ２６のうちの一方は、加圧ヘッド端において偏心体支持体２２に固定された軸受ディスク２４内で支持されている。行程調節ピン８内には、スラストリング２０の、計量ヘッド側から離れた、トラニオンを収容するさらなるブッシュ２７が組み付けられている。行程調節ピン８の調節のために手動で作動される調節部材７が、スラストロッド１９の前後軸１８と同じ軸上の偏心体支持体２２のねじ山に螺挿されており；ねじ山は、吸入段階における、及びかくして定量ポンプの行程におけるスラストリング２０の軸方向運動を制限する。

加えて、ハウジングはその下部において閉鎖空間、電子装置ハウジング２９、に電子制御システムを内蔵する。

スラストロッドの前後軸１８と同じ軸上の、制御ライン１０と反対の側に配置されているのは、例えば、プラスチック材料で作られたダイヤフラム１３が変位部材として内部で動作する計量ヘッド１２であり、ダイヤフラムはその周辺部においてクランプ固定されている。計量ヘッド１２はさらに入口弁１４及び出口弁１５を持ち、計量チャンバ１６内のダイヤフラム１３と計量ヘッド１２との間の入口弁１４を介して吸入される媒体を、出口弁１５を介して計量ラインに押し込む。定量ポンプは容積測定の原理に従って動作する。すなわち各行程において、所定の容積が、一方で吸入され、他方で出口弁１５を介して排出される。ダイヤフラム１３は、スラストロッド１９を前後軸上で往復運動させる偏心体の駆動装置を用いた振動運動で変位される。スラストリング２０とディスク２４の肩部との間に配置されているのは圧縮ばね２３、例えば、スラストリング２０に偏心体を、どの時点においても正にロックした関係で圧迫させるコイルばね、である。偏心体運動の前進段階では、すなわちスラストロッドの、計量ヘッドに向かう運動時には、スラストリングはスラストロッドとともに圧縮ばねに向かって動かされ、同時にダイヤフラム１３は計量チャンバ１６に押し込まれ、その結果、計量チャンバ内に増大した圧力が生み出され、出口弁１５が開き、計量されるべき媒体が計量ラインに押し込まれる。偏心体運動の戻り段階では、すなわちスラストロッドの、計量ヘッドから遠ざかる運動時には、スラストリング２０は、例えば、コイルばねの形態であり得る圧縮された圧縮ばね２３によって行程調節ピン８に関して反対方向に動かされ、偏心体運動に追随し、その結果、ダイヤフラム１３に接続されたスラストロッド１９はその運動においてダイヤフラムを一緒に引っ張り、それにより、計量チャンバ１６内では圧力が減少し、それが入口弁１４を開く。それにより、計量されるべき媒体が計量チャンバに再び吸入されることができる。

図２は定量ポンプの線図を示す。図示の実施形態では、変位部材にかかる力がモータ電流Ｉ及びモータ電圧Ｕ並びに既知のモータ特性、すなわち既知の伝達機構、から算出される。

図３ａは、行程期間にわたるトルク（上）及び変位部材の変位要素の運動（下）の時間変化を図式的に示す。

変位要素の運動は実質的に正弦曲線状である。加圧行程ｈ_Dの間、変位要素は最小偏位Ｓ_MINから最大偏位Ｓ_MAXへ動く。それに続く吸入行程の間、変位要素は最大偏位Ｓ_MAXから最小偏位Ｓ_MINへ戻される。総行程期間Ｈは加圧行程ｈ_D及び吸入行程ｈ_Sで構成される。図３ａの上の図に示されるトルクについて考えると、トルクはベーストルクＭ₀とピークトルクＭ₁との間で動くことが分かる。トルクがベーストルクＭ₀と異なるのは加圧行程ｈ_Dの間だけである。加圧行程以外では、モータは、送出されるべき媒体にいかなる力を加える必要もないので、基本的に、摩擦損失の故に、ベーストルクＭ₀だけが必要とされる。変位要素は、ばね要素によってその出発位置に戻される。

加圧行程ｈ_Dの間のトルクの変化もここでは実質的に正弦曲線状であり、伝達特性に依存する。加圧行程ｈ_Dの開始及び終了時には、加えられるべき力は伝達ステップアップ比のおかげで非常に低い。それらの間に、それは最大値Ｍ₁まで上昇する。

図３ｂは、行程期間にわたるトルク（上）及び変位要素の運動（下）の時間変化を図式的に示しており、ここでは、部分的な行程のみが遂行される状況が示されている。

調節可能な当接部が行程長を制限するか又は他の予測不可能な理由で行程長が制限されるため、変位要素が最小偏位Ｓ_MINへ戻されることがもはやできなくなった場合には、部分的な行程のみが遂行される。図３ｂの下の図に示される変位要素の運動の線図から、偏位は、今度は偏位Ｓ_Aと最大偏位Ｓ_MAXとの間にあることが分かる。その結果、加圧行程ｈ_D及び吸入行程ｈ_Sは図３ａにおける加圧及び吸入行程と比べて著しく短くなっている。

図３ｂの上の図において、トルクの時間変化も、図３ａに示されるものとは著しく異なることが分かる。従って、トルクの変化から、実際に遂行される行程長に関する結論が得られることができ、その長さが所定の基準行程長と比較されることができる。万一、実際の行程長が基準行程長と同じでなければ、この場合、好ましい実施形態では、実際の行程長はモータ電流及び／又はモータ電圧の変更によって基準行程長に適合されることができる。それでもなお、たとえ基準行程長へのこうした適合が望まれない又は可能でない場合でも、本発明による方法によって実際の行程長が求められることができ、それから計量容積が算出されることができ、後者が基準計量容積と比較されることができる。場合によっては、このときには、行程毎の計量容積の減少を補償するためにモータの速度を増大させなければならない。

障害物の検出も可能である。周知の実施形態において、位置センサが変位部材の位置を検出しなければならないことがあろう。このとき、何らかの状況下で生じた障害物はそれから推定されることができよう。それに対して、本発明による実施形態は、モータによって加えられるべきトルクが所定の制限値を超えればポンプのスイッチが切られることを提供する。従って、本発明による障害物停止は何らかの状況下においてモータへの損傷を阻止することができる。

障害物の検出は、所与の時点において又は所定の期間よりも長い期間にわたって所定の制限値を超えた場合に、障害物の状況が適用されることを前提とするようにできることを理解されたい。所定の制限値は偏心体の位置から推定されることも可能である。すなわち、所定の制限値は、時間変化可能なように適合されることが可能である。

未完了の吸入行程は、この同じ方法で判定されることができる。図４ａはトルク（上）及び変位要素の運動（下）の時間変化を図式的に示す。実線は、図３ａに示される形状に対応する。ここで、もし、送出されるべき十分な媒体が何らかの理由で吸入行程において送出チャンバに流入することができなければ、変位部材は偏心体に追随することができなくなり、それから外れることになる。図４ａに、その状況が破線で示されている。偏心体の運動に追随する代わりに、計量チャンバは徐々に満たされるだけとなるので、計量チャンバがいっぱいになる前に、偏心体はその最大偏位の方向にすでに再び動いている。この結果、図４ａに示されるように、加圧行程ｈ_Dは短くなる。その結果、破線で同様に示されているように、トルク変化も変わる。

図４ｂは部分的な行程の場合の同じ状況を示す。時間移動ｔ_vから、未完了の吸入行程が生じたことが推定されることができ、それでもなお、計量効果を維持するために適当な方策が任意選択的にとられることができるか、又は対応する誤差信号が出力されることができる。

本発明による方法はさらに、行程移動範囲内のすべり検出を可能にするとともに、任意選択的に、同様に行程期間内の即時安定化制御を可能にする。回転速度は通常、行程の測定によって求められ、回転速度は任意選択的に行程全体のために適合されるのに対して、好ましい実施形態では、加圧及び吸入行程内のすべりの増加を用いてトルクが適合される。

説明の目的のために、図５は、周知のモータについての回転速度対時間（実線）及び本発明による方法によって調整されるモータについての回転速度対時間（破線）を示す。周知のモータでは、周期内の負荷の増大のために速度が周期的に落ちるのに対して、本発明による調整を用いれば回転速度は一定を保つ。それを達成するために、モータトルクを行程内の適当な時点において変化させる必要がある。

速度の減少のために加圧行程及び行程期間の長さは伸びることになろうが、その方策は、加圧行程の長さが短縮され、同様に行程期間の長さがその理想値に調節されることを提供する。

従って、本発明による方法は、さもなければ回転速度の減少を引き起こすことになろう高負荷時においてさえ、計量出力を一定に保つことを可能にする。

従って、本発明による方法は、トルクから油圧、すなわち作動圧力、を推定することを可能にする。それ故、例えば、モータによって発生されるトルクを求め、それを基準トルクと比較し、実際のトルクと基準トルクとの間のずれが例えば、３０％を超えれば、ポンプを停止させて過負荷を阻止し、かくして駆動装置を自己破壊から保護することが可能である。

すでに述べた通り、加圧及び吸入行程は変位ダイヤフラムの屈曲を含むため、計量容積は作動圧力に依存する。

本発明による方法が、作動圧力がモータのコアパラメータから求められることを可能にする場合には、計量誤差は、確認された作動圧力に応じて補正されることができる。本発明による方法のさらなる利点は、原理的に、変位部材の任意の移動曲線が設定できることである。故に、例えば、速度の変化が偏心体の偏位角度に基づいて相殺されることによって、計量及び吸入取り入れが、一定の減少させた速度で達成されることができ、それにより、均一な計量が行われ、モータの必要なピーク出力が低減される。加えて、例えば、モータが振り子ストロークモードで運転され、吸入取り入れ状況において完全な行程長が遂行される場合には、吸入取り入れライン及び計量ヘッドの最初の充填時に（動作の始動時に）電子的な吸入取り入れ補助を実施することが可能である。

加えて、トルクの上昇は偏心体に基づいて知られるので、行程移動範囲に沿ったモータ作動パラメータの予測適合によって、任意の時点における必要に応じた関係でモータを作動させることが可能である。そのようにして、モータは、より省エネルギーとなる様式で運転されることができる。

キャビテーションが生じ、吸入取り入れの未完了、及び例えば、弁における材料損耗の増大を引き起こし得ることが知られている。力及び／又は関連する運動の変化の上述の評価は、吸入行程においてキャビテーションを検出することを可能にし、例えば、取り入れ吸入速度をスロットルで調整する等の対応策をすぐにとることが可能になる。

１ 偏心体ハウジング
２ 駆動モータ
４ 底板
７ 調節部材
８ 行程調節ピン
１０ 制御ライン
１１ ステップダウン伝達装置
１２ 計量ヘッド
１３ ダイヤフラム
１４ 入口弁
１５ 出口弁
１６ 計量チャンバ
１７ 偏心体シャフト
１８ 前後軸
１９ スラストロッド
２０ スラストリング
２２ 偏心体支持体
２３ 圧縮ばね
２４ 軸受ディスク
２７ スライドブッシュ
２９ 電子装置ハウジング

Claims (14)

1. 定量ポンプの制御および／または調整方法であって、該定量ポンプは、駆動モータであって、前記モータによって駆動されるシャフトを有する、前記駆動モータと、計量ヘッド内に配置される変位部材とを含み、前記シャフトの前記回転運動が前記変位部材の振動運動に変換され、前記変位部材が、出口弁および入口弁と交互に相互作用し、吐出行程（加圧行程）および取り入れ行程を生じさせ、かくして、計量されるべき媒体の送出を生じさせる方法において、
   少なくとも１つのモータ運転パラメータ、好ましくはモータ電圧Ｕまたはモータ電流Ｉ、が測定され、
   前記測定されたモータ運転パラメータおよび任意選択的にさらなる既知のモータ特性から少なくとも１つの調整パラメータが算出され、
   前記少なくとも１つの調整パラメータが所定のガイドパラメータと比較され、
   前記比較の結果によって決まる比較信号が出力され、ステータス信号、作動信号および／または調整信号として用いられることができることを特徴とする方法。
2. 前記モータ、好ましくは非同期モータ、の前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記実際の磁束Φ_ACTUALが前記調整パラメータとして算出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 基準トルクＭ_LIMが前記ガイドパラメータとして用いられ、前記調整パラメータが前記ガイドパラメータから所定のトルク差よりも大きく逸脱した場合にはステータス信号および／または作動信号が出力され、好ましくは、前記ガイドパラメータは時間変化することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記実際のモータ速度が前記調整パラメータとして、モータ回転中に好ましくは複数回、特に好ましくは少なくとも５回、測定されるか、あるいは前記モータ運転パラメータから、好ましくは前記モータの前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび前記実際の磁束Φ_ACTUALから、算出され、前記実際のモータ速度と所定の基準モータ速度との間の前記差が前記比較信号として出力され、前記比較信号が、前記実際のモータ速度を前記基準モータ速度に適合させるためのモータ電流Ｉおよび／またはモータ電圧Ｕの適合用の調整信号として用いられることを特徴とする、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の方法。
5. 前記定量ポンプは、前記モータの前記駆動されるシャフトを前記変位部材に接続する、回転運動の直進運動への変換のための伝達装置を有することで、制御および／または調整され、前記伝達装置は好ましくは、前記変位部材に接続される接触要素上で走行する偏心体を有し、それにより、前記シャフトの回転によって前記偏心体は前記変位部材を前記計量ヘッドの方向に動かし、それにより吐出行程を遂行することができることを特徴とする、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の方法。
6. 所定の基準モータ速度が前記ガイドパラメータとして用いられ、前記基準モータ速度は、前記変位部材の前記周期に対応する周期を有する周期関数であることを特徴とする、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の方法。
7. 前記基準モータ速度は、前記伝達装置の特性を考慮して、前記直進運動が実質的に一定の速度で達成されるように設定されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記調整パラメータとして前記実際のモータ磁化強度が、モータ回転中に好ましくは複数回、特に好ましくは少なくとも５回、前記実際のトルクＭ_ACTUALからならびに任意選択的にさらなるモータ運転パラメータおよび／または既知のモータ特性から算出され、所定の基準モータ磁化強度が前記ガイドパラメータとして選択され、前記調整パラメータと前記ガイドパラメータとの間の前記差が前記比較信号として出力され、前記比較信号が、前記実際のモータ磁化強度を前記基準モータ磁化強度に適合させるためのモータ電流Ｉおよび／またはモータ電圧Ｕの前記適合用の前記調整信号として用いられ、好ましくは、前記基準モータ磁化強度は、前記変位部材の前記周期に対応する周期を有する周期関数であることを特徴とする、請求項５ないし７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 前記モータ、好ましくは非同期モータ、の前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記実際の磁束Φ_ACTUALが前記調整信号として算出され、前記モータの前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記実際の磁束Φ_ACTUALは少なくとも１周期にわたって実質的に継続的に求められ、前記モータのかように算出された前記時間依存性の実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記時間依存性の実際の磁束Φ_ACTUALが、少なくとも、前記ガイドパラメータとしての所定のパターン関数と比較され、前記比較信号は前記調整パラメータと前記ガイドパラメータとの間の前記類似度を示し、もし前記類似度が所定のレンジの値を呈すれば、前記比較信号が前記ステータス信号として用いられることを特徴とする、請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の方法。
10. 前記定量ポンプは、少なくとも部分的に弾性のあるダイヤフラムを備える変位部材を有し、前記計量の量が前記調整パラメータとして、前記モータの前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記実際の磁束Φ_ACTUALの前記時間変化からさらなるモータ特性を考慮して算出され、前記弾性ダイヤフラムの屈曲に基づいて予想されるべき、前記計量の量への前記影響が考慮され、前記実際の計量の量と所定の基準の計量の量との間の前記差が前記比較信号として出力され、前記実際の計量の量を前記基準の計量の量に適合させるためのモータ電流Ｉおよび／またはモータ電圧Ｕの前記適合用の前記調整信号として用いられることを特徴とする、請求項１ないし９のうちいずれか１項に記載の方法。
11. 前記変位部材の実際の行程長が前記調整パラメータとして前記実際のトルクＭ_ACTUALおよび任意選択的に前記実際の磁束Φ_ACTUALから算出され、前記実際の行程長と所定の基準行程長との間の前記差が前記比較信号として出力され、好ましくは、前記比較信号は、前記実際の行程長を前記基準行程長に適合させるためのモータ電流Ｉおよび／またはモータ電圧Ｕの前記適合用の前記調整信号として用いられることを特徴とする、請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の方法。
12. 前記スラストロッドの位置が前記調整パラメータとして、前記測定されたモータ運転パラメータおよび任意選択的にさらなる既知のモータ特性から算出されることを特徴とする、請求項１ないし１１のうちいずれか１項に記載の方法。
13. 定量ポンプであって、駆動モータであって、前記モータによって駆動されるシャフトを有する、前記駆動モータと、計量ヘッド内に配置される変位部材とを含み、前記シャフトの前記回転運動が伝達装置によって前記変位部材の振動運動に変換され、前記変位部材が、出口弁および入口弁と交互に相互作用し、吐出行程（加圧行程）および取り入れ行程を生じさせ、かくして、計量されるべき媒体の送出を生じさせる定量ポンプにおいて、前記定量ポンプは、請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載の方法を実行するための制御および／または調整デバイスを有することを特徴とする定量ポンプ。
14. 前記ポンプは、それが振り子ストローク動作モードで動作することができるように、すなわち前記モータの回転の前記方向が、取り入れ行程または吐出行程を終了させるべく反転することができるように、適合されることを特徴とする、請求項１３に記載の定量ポンプ。

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