JP5028255B2 - ２シリンダ型濃厚物質ポンプの制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、端面側の複数の開口部を介して材料装入容器に開口し、少なくとも１つの可逆ハイドロポンプと該可逆ハイドロポンプを介して制御される液圧駆動シリンダとを用いてプッシュプル方式で操作可能な２つの搬送シリンダと、材料装入容器の内部に配置され、入口側を搬送シリンダの前記複数の開口部に交互に接続可能でそれぞれ他の開口部を開放し、出口側を搬送管に連結されている液圧操作可能なパイプスライドとを備えた２シリンダ型濃厚物質ポンプの制御装置および制御方法であって、各ピストンストロークの終了時に可逆ハイドロポンプを逆転制御させ、複数個の駆動シリンダがその一端において可逆ハイドロポンプのそれぞれ１つの接続部と連結されて閉じた液圧回路を形成し、且つその他端において揺動オイル管を介して互いに液圧連結され、パイプスライドを逆転制御するため、可逆ハイドロポンプから駆動シリンダへ延びる液圧管から圧力油を分岐させるようにした前記２シリンダ型濃厚物質ポンプの制御装置および制御方法に関するものである。

この種の２シリンダ型濃厚物質ポンプを制御する装置は公知である（特許文献１）。この装置では、駆動シリンダのピストンの終端位置を、終端位置信号を発生させるシリンダ切換えセンサを用いて検出することができる。可逆ハイドロポンプの流動方向の逆転は駆動シリンダの前記終端位置信号を介して行うことができる。実際には、終端位置信号は通常のごとくピストン棒側の２つのシリンダ切換えセンサを介して発生させる。しかしながら、シリンダ切換えセンサが故障することが頻繁に起こる。このような場合、従来では手動で切換えを行うか、或いは、機械を停めねばならなかった。

ＤＥ１９５４２２５８

本発明の課題は、今日慣用されているシリンダ切換えセンサを使用しなくとも、連続的にコンクリートを流動させて信頼性のあるポンプ作動を保証できるような装置および方法を開発することである。

この課題を解決するため、本発明は請求項１，９に記載の構成を提案する。本発明の有利な構成および他の構成は従属項から明らかである。

本発明による解決手段は、コンピュータ制御を取り入れれば、液圧回路から得られる補助的な作動データを評価して可逆ハイドロポンプおよびパイプスライドを制御できるという認識に基づいている。

本発明の第１の解決手段によれば、逆転制御装置は、ストローク予想時間を決定し且つ該ストローク予想時間をデータメモリに記録するとともに、各ピストンストロークの間に時間監視して、ストローク予想時間に比べて経過した所定のストローク時間に応じてパイプスライドの逆転制御および／または可逆ハイドロポンプの流動逆転制御を行うコンピュータ支援型構成を有している。この場合、逆転制御装置が、ストローク時間とストローク予想時間とから比較値を決定して該比較値が所定の値を越えた時に該比較値を可逆ハイドロポンプおよび／またはパイプスライドに対する逆転制御信号に置換するアルゴリズムを有する時間監視ルーチンを有しているのが有利である。この場合、本発明の有利な構成によれば、逆転制御装置は、少なくとも１つの搬送量に関して、好ましくは遠隔制御器を介して調整可能な少なくとも１つの搬送量に関してコンクリートポンプを較正するときに測定されるストローク時間を記録するための入力ルーチンを含んでいる。コンピュータ支援型のコンクリートポンプの場合、搬送量はたとえば遠隔制御器を介して変更できるので、逆転制御装置が、記録されたストローク時間を好ましくは遠隔制御器で設定された搬送量に依存して換算するための演算ルーチンを有しているのが特に有利である。

本発明の有利な、或いは択一的な構成によれば、可逆ハイドロポンプの高圧側で液圧を監視する少なくとも１つのセンサが設けられ、該センサの出力信号はパイプスライドの逆転制御および／または可逆ハイドロポンプの流動逆転制御を行うための圧力監視ルーチンを用いて評価可能である。このため、各圧縮ストロークの間、平均ポンプ圧力を求め、記憶させる。この場合圧力監視ルーチンは、駆動シリンダ内での各圧縮工程の終了時に平均圧力値にたいし発生する圧力上昇を特定して該圧力上昇をパイプスライドおよび／または可逆ハイドロポンプに対する逆転制御信号に置換するためのアルゴリズムを含んでいる。

さらに、駆動シリンダのピストン棒側端部および底部側端部から間隔を持って、通過するピストンに応答するそれぞれ１つのシリンダ切換えセンサが配置されていれば、逆転制御装置は、選択されたシリンダ切換えセンサの出力信号に応答してパイプスライドの逆転制御および／または可逆ハイドロポンプの流動逆転制御を行う経路監視ルーチンを有していてよい。この場合逆転制御装置は、補助的に、シリンダ切換えセンサの出力信号からストローク時間を特定して該ストローク時間を記録するための測定ルーチンを有していてもよい。このようにしてデータメモリに記録されたストローク時間を、緊急時に流動逆転の時間制御に使用することができる。

本発明の有利な構成によれば、選択されたシリンダ切換えセンサに応答する経路監視ルーチンと、圧力センサに応答する圧力監視ルーチンと、ストローク時間に応答する時間監視ルーチンとが、パイプスライドおよび／または可逆ハイドロポンプの逆転制御用の、好ましくは階層構造の冗長プログラム列を形成している。

本発明による制御は、通常作動時に、底部側のシリンダ切換えスイッチに達したときに可逆ハイドロポンプを切換え、したがってコンクリートの連続流動を可能にする。同時に、作動中にそれぞれのストローク時間算出し、可逆ハイドロポンプの圧力出口における高圧を検出してデータメモリにファイルする。

ピストン棒側のシリンダ切換えスイッチの少なくとも１つが故障した場合に対しては、底部側のシリンダ切換えスイッチの少なくとも１つに自動的に切換えてポンプの作動を続行できるような制御を行うことができる。ピストン棒側のシリンダ切換えスイッチが優先的であるが、作動時にピストン棒側のシリンダ切換えスイッチと底部側のシリンダ切換えスイッチとを監視して、互いに独立に前記測定過程のために作動させることができる。

３個または４個のシリンダ切換えスイッチ全部が故障した場合に対しては、本発明による補助的な解決手段によれば、最後の切換え過程以後のストローク時間を監視し、記録されたストローク継続時間と比較させる。ストローク予想継続時間は搬送量、回転数または搬送物の粘度に依存して算出することができる。ストローク時間がほぼ終了したならば、ポンプ出口における高圧を現在のストロークの記録された平均高圧と比較させる。この場合、圧力が所定の閾値を越えるほど上昇していれば、強制切換え制御を行うことができる。

測定されたストローク時間が記録されているストローク継続時間を越え、それまでは圧力上昇が確認されなければ、時間測定だけに基づいて強制切換え制御を行なうことができる。これにより、圧力センサの故障の場合も、コンクリートポンプの自動的な作動続行が保障されている。

ポンプの制御を簡単にするため、上述した解決手段をパイプスライドの切換え制御と可逆ハイドロポンプの切換え制御とに個別に適用してもよい。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図２に図示した制御装置は、図１の濃厚物質ポンプ用に構成されたものである。濃厚物質ポンプは２つの搬送シリンダ５０，５０’を有し、該搬送シリンダ５０，５０’の端面側の開口部５２は材料装入容器５４に開口し、圧縮行程の間、パイプスライド５６を介して搬送管５８と交互に連結可能である。搬送シリンダ５０，５０’は液圧駆動シリンダ５，５’と可逆ハイドロポンプ６とを介してプッシュプル方式で駆動される。このため、搬送シリンダ５０，５０’の搬送ピストン６０，６０’は共通のピストン棒９，９’を介して駆動シリンダ５，５’のピストン８，８’と連結されている。

図示した実施形態の場合、駆動シリンダ５，５’は液圧循環系の液圧管１１，１１’を介して可逆ハイドロポンプ６により底部側から圧力油で付勢され、そのピストン棒側端部において揺動オイル管１２を介して互いに液圧連結されている。駆動ピストン８，８’の運動方向を逆転させるため、それゆえ共通のピストン棒９，９’の運動方向を逆転させるため、可逆ハイドロポンプ６の貫流方向を、コンピュータ１４と調整機構１６とを含んでいる逆転制御装置１８を介して逆転させる。このため、可逆ハイドロポンプ６は斜板カム６２を有している。斜板カム６２は逆転制御の際にそのゼロ位置を通過するように回動し、その結果液圧管１１，１１’内の圧力油の搬送方向が逆転する。可逆ハイドロポンプ６の搬送量は、図示していない駆動モータの回転数が所定の値のときの斜板カム６２の回動角によって変化させることができる。なお、斜板カム６２の回動角は遠隔制御器６４を介してコンピュータ１４を用いて調整することができる。

可逆ハイドロポンプ６とパイプスライド５６の逆転制御は、駆動シリンダ５，５’のピストン８，８’がその終端位置に達したときに行う。このため逆転制御装置１８はいくつかの冗長制御ルーチンを有しており、これらの冗長制御ルーチンは互いにリンクして階層構造のプログラム列を形成している（図３を参照）。

逆転制御装置１８は、両駆動シリンダ５，５’のピストン棒側端部と底部側端部から間隔をおいてそれぞれ配置されているシリンダ切換えセンサ２０，２２と２０’，２２’の出力信号を利用する。シリンダ切換えセンサ２０，２２と２０’，２２’は出力側を逆転制御装置１８のコンピュータ１４に接続されている。シリンダ切換えセンサ２０，２２と２０’，２２’はポンプ作動時にそのそばを通過する駆動ピストン８，８’に応答し、通過したことを信号化してコンピュータ入力部６６，６８へ送る。出力信号が発生すると、逆転制御装置１８内に逆転制御信号７６を遅延して発生させる。この逆転制御信号７６は調整機構１６を介して可逆ハイドロポンプ６を逆転させる。さらに、逆転制御過程の間に、方向切換え弁とプランジャーシリンダ７２，７２’とを介してパイプスライダ５６の逆転を行う。通常作動時においては、ピストン棒側のシリンダ切換えセンサ２０，２０’の信号は逆転信号を発生させるために優先的に使用する。このため、コンピュータ１４は経路監視ルーチン４０を有している。経路監視ルーチン４０においては、ピストン棒側のシリンダ切換えセンサ２０，２０’の出力信号を評価して、可逆ハイドロポンプ６および／またはパイプスライド５６のための逆転制御信号７６を形成する。ピストン棒側のシリンダ切換えセンサ２０，２０’の少なくとも一方が故障している場合に対しては、故障しているセンサの代わりに、底部側のシリンダ切換えセンサ２２，２２’の少なくとも一方を作動させて経路監視ルーチン４０を介して逆転制御信号７６を形成する。

逆転制御装置１８はさらに圧力センサ２４を有している。圧力センサ２４は可逆ハイドロポンプ６の高圧側７８に接続され、該圧力センサ２４の出力信号はコンピュータ１４において圧力監視ルーチン８０を用いて評価される。圧力監視ルーチン８０はストローク過程が経過している間に平均高圧を算出するもので、各搬送行程の終了時に発生する圧力上昇を特定し且つこの圧力上昇を可逆ハイドロポンプ６および／またはパイプスライド５６に対する逆転制御信号７６’に変換するためのアルゴリズムを含んでいる。この逆転制御信号７６’はシリンダ切換えセンサ２０，２０’；２２，２２’の故障時に逆転制御のために使用するのが有利である。

さらに、コンクリートポンプを較正する際に、可逆ハイドロポンプ６の搬送量と駆動回転数とに依存してストローク時間を決定し、コンピュータ１４のデータメモリにファイルすることができる。ポンプ作動中も、ピストン棒側および底部側のシリンダ切換えセンサ２０，２０’；２２，２２’を介して、設定された搬送量と原動機回転数とに依存してストローク時間を測定し、記録することができる。これに加えて、各逆転過程の後にストローク時間を監視し、記録されたストローク時間と比較すれば、これから、コンピュータ１４の時間監視ルーチン８２を介して、可逆ハイドロポンプ６および／またはパイプスライド５６に対する逆転制御信号７６”を導出することができる。この場合、搬送量および／または原動機回転数を調整する際に、比較ルーチン８２が記憶されたストローク時間の換算をも可能にさせるアルゴリズムを有しているのが合目的である。これから導出された逆転制御信号７６”を用いると、ピストン棒側および底部側のシリンダ切換えセンサ２０，２０’；２２，２２’および圧力センサ２４が故障した場合も、或いは、これらセンサが設けられていない場合も、可逆ハイドロポンプ６およびパイプスライド５６を自動的に逆転制御できるよう保障される。

上述した逆転制御装置においては、選択されたシリンダ切換えセンサ２０，２０’；２２，２２’に応答する監視ルーチン４０と、圧力センサ２４に応答する圧力監視ルーチン８０と、ストローク時間に応答する時間監視ルーチン８２とは、この順番で互いにリンクして冗長優先構造プログラム列（図３）を形成している。逆転制御過程の作動はこのプログラム列のこれら３つのルーチンの１つを介して行う。さらに、プログラムブロック８４においては、各逆転制御過程の後にストローク時間を監視し、場合によっては新たなストローク時間を記録する。

以上の説明を総括すると以下のようになる。本発明は、搬送ピストンが可逆ハイドロポンプ６と該可逆ハイドロポンプを介して制御される液圧駆動シリンダとを用いてプッシュプル方式で操作される２シリンダ型濃厚物質ポンプの制御装置および制御方法に関する。搬送シリンダ５０，５０’は、各圧縮ストロークごとに、パイプスライド５６を介して搬送管５８と連結される。各圧縮ストロークが終了すると、可逆ハイドロポンプ６とパイプスライド５６との逆転制御過程を作動させる。切換えセンサまたは圧力センサ２０，２２，２４が故障した場合も確実な作動を保障するため、本発明によれば、コンクリートポンプの較正時および／またはポンプ作動中に、駆動シリンダ５，５’内でのピストン８，８’のストローク予想時間を測定して記録し、各搬送ストロークの間にストローク時間を監視してストローク予想時間と比較し、ストローク時間がストローク予想時間を所定量越えたときに可逆ハイドロポンプ６を回動させて流動逆転させ、および／または、パイプスライド５６を逆転制御する。補助的に、可逆ハイドロポンプ６と連結されている圧力センサ２４の出力信号、または、作業シリンダに配置されているシリンダ切換えセンサ２０，２０’の出力信号を逆転制御過程のために評価してもよい。

２シリンダ型濃厚物質ポンプの一部分の部分断面概略図である。 ２シリンダ型濃厚物質ポンプのためのコンピュータ援用型液圧駆動回路の回路図である。 ポンプ制御用の冗長プログラム列のフローチャートである。

Claims (13)

1. 端面側の複数の開口部（５２）を介して材料装入容器（５４）に開口し、少なくとも１つの可逆ハイドロポンプ（６）と該可逆ハイドロポンプを介して制御される液圧駆動シリンダ（５，５’）とを用いてプッシュプル方式で操作可能な２つの搬送シリンダ（５０，５０’）と、材料装入容器（５４）の内部に配置され、入口側を搬送シリンダ（５０，５０’）の前記複数の開口部（５２）に交互に接続可能でそれぞれ他の開口部を開放し、出口側を搬送管（５８）に連結されている液圧操作可能なパイプスライド（５６）と、各ピストンストロークの終了後に可逆ハイドロポンプ（６）を逆転制御する逆転制御装置（１８）とを備えた２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置であって、前記液圧駆動シリンダ（５，５’）がその一端においてそれぞれ液圧管（１１，１１’）を介して可逆ハイドロポンプ（６）の接続部に結合され且つ他端において揺動オイル管（１２）を介して互いに液圧結合されている、２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置において、
   前記逆転制御装置（１８）がコンピュータ支援型構成（８４，８２）を有し、このコンピュータ支援型構成が、ストローク予想時間を決定し且つ該ストローク予想時間をデータメモリに記録するとともに、各ピストンストロークの間に時間監視して、経過したストローク時間の値をストローク予想時間と比較しストローク予想時間を所定量越えたときに、パイプスライド（５６）の逆転および／または可逆ハイドロポンプ（６）の流動逆転を作動することを特徴とする２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
2. 逆転制御装置（１８）が時間監視ルーチン（８２）を有し、この時間監視ルーチンが、ストローク時間とストローク予想時間の比較値を決定して該比較値が所定の値を越えた時に該比較値を可逆ハイドロポンプ（６）および／またはパイプスライド（５６）に対する逆転制御信号（７６”）に置換するアルゴリズムを有することを特徴とする、請求項１に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
3. 逆転制御装置（１８）が、遠隔制御器（６４）を介して調整可能な少なくとも１つの規定された搬送量に関してコンクリートポンプを較正するときに測定されるストローク時間を記録するための入力ルーチンを含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
4. 逆転制御装置（１８）が、記録されたストローク時間を、遠隔制御器（６４）で設定された搬送量に依存して換算するための演算ルーチンを有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
5. 可逆ハイドロポンプ（６）の高圧側（７８）で液圧を監視する少なくとも１つのセンサ（２４）が設けられ、該センサ（２４）の出力信号がパイプスライドの逆転および／または可逆ハイドロポンプ（６）の流動逆転を作動するための圧力監視ルーチン（８０）を用いて評価されるものであり、この圧力監視ルーチン（８０）が、各圧縮工程の終了時に可逆ハイドロポンプ（６）の高圧側（７８）に発生する圧力上昇を特定して該圧力上昇をパイプスライド（５６）および／または可逆ハイドロポンプ（６）に対する逆転制御信号（７６’）に置換するためのアルゴリズムを含んでいることを特徴とする、請求項２に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
6. 駆動シリンダ（５，５’）のピストン棒側端部および底部側端部から間隔をおいて、通過するピストン（８，８’）に応答するそれぞれ１つのシリンダ切換えセンサ（２０，２０’；２２，２２’）が配置され、逆転制御装置（１８）が選択されたシリンダ切換えセンサの出力信号に応答してパイプスライド（５６）の逆転および／または可逆ハイドロポンプ（６）の流動逆転を作動する経路監視ルーチン（４０）を有していることを特徴とする、請求項５に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
7. 逆転制御装置（１８）が追加的に、シリンダ切換えセンサ（２０，２０’；２２，２２’）の出力信号からストローク時間を決定し且つ該ストローク時間をデータメモリに記録するための測定ルーチン（８４）を有していることを特徴とする、請求項６に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
8. 選択されたシリンダ切換えセンサ（２０，２０’）に応答する経路監視ルーチン（４０）と、圧力センサ（２４）に応答する圧力監視ルーチン（８０）と、ストローク時間に応答する時間監視ルーチン（８２）とが、パイプスライド（５６）および／または可逆ハイドロポンプ（６）の冗長逆転制御用のプログラム列を形成していることを特徴とする、請求項６に記載の２シリンダ型濃厚物質ポンプ制御装置。
9. 端面側の複数の開口部（５２）を介して材料装入容器（５４）に開口し、可逆ハイドロポンプ（６）と該可逆ハイドロポンプを介して制御される液圧駆動シリンダ（５，５’）とを用いてプッシュプル方式で操作可能な２つの搬送シリンダ（５０，５０’）と、材料装入容器（５４）の内部に配置され、入口側を搬送シリンダ（５０，５０’）の前記複数の開口部（５２）に交互に接続可能でそれぞれ他の開口部を開放し、出口側を搬送管（５８）に連結されている液圧操作可能なパイプスライド（５６）とを備えた濃厚物質ポンプの制御方法であって、搬送シリンダ（５０，５０’）におけるピストンストロークの終了時にパイプスライド（５６）および／または可逆ハイドロポンプ（６）の逆転制御を行うようにした前記制御方法において、
   コンクリートポンプの較正時および／またはポンプ作動中に、駆動シリンダ（５，５’）内でのピストン（８，８’）のストローク予想時間を測定して記録すること、各搬送ストロークの間にストローク時間を監視してストローク予想時間と比較すること、ストローク時間がストローク予想時間を所定量越えたときに可逆ハイドロポンプ（６）を回動させて流動逆転させること、および／または、パイプスライド（５６）を逆転制御することを特徴とする制御方法。
10. 記録したストローク予想時間を、実際のストローク時間と比較するための所定の搬送量に応じて、出力比例して換算することを特徴とする、請求項９に記載の制御方法。
11. ポンプ過程の間に可逆ハイドロポンプ（６）の高圧側（７８）の液圧を監視すること、各ピストンストロークの終了時に測定される圧力上昇を評価してパイプスライド（５６）および／または可逆ハイドロポンプ（６）に対する逆転制御信号を形成することを特徴とする、請求項９または１０に記載の制御方法。
12. ポンプ過程の間に、作業シリンダまたは搬送シリンダ（５，５’；５０，５０’）のシリンダ切換えセンサ（２０，２０’；２２，２２’）をピストン（８，８’）が通過したことを記録し、可逆ハイドロポンプ（６）および／またはパイプスライド（５６）に対する逆転制御信号を決定するために評価することを特徴とする、請求項９から１１までのいずれか一項に記載の制御方法。
13. 互いに間隔をおいて配置される２つのシリンダ切換えセンサ（２０，２０’）の出力信号を評価してストローク時間を特定し、且つ該ストローク時間を各ピストンストローク後に記録すること、該ストローク時間がストローク予想時間を所定量越えたときに可逆ハイドロポンプ（６）を回動させて流動逆転させること、および／または、パイプスライド（５６）を逆転制御することを特徴とする、請求項１２に記載の制御方法。

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