JPH112187A - マルチシリンダ式往復ポンプ - Google Patents

マルチシリンダ式往復ポンプ

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JPH112187A
JPH112187A JP9140305A JP14030597A JPH112187A JP H112187 A JPH112187 A JP H112187A JP 9140305 A JP9140305 A JP 9140305A JP 14030597 A JP14030597 A JP 14030597A JP H112187 A JPH112187 A JP H112187A
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pressure
motor
pressure curve
compensation
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JP9140305A
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Eric J Schaffer
エリック・ジェイ・シェイファー
Neal A Werner
ニール・エイ・ワーナー
James J Handzel
ジェイムズ・ジェイ・ハンツェル
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Graco Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンポンプにおいて脈動のない出力を得
ることができるようにする。 【解決手段】 ピストンポンプ１２はサーボモータ１４
により駆動される。ピストンポンプ１２の圧力は圧力セ
ンサ１６によりポンプサイクル毎にサンプリングされ、
コンピュータ２０はサンプリング値から補償圧力曲線を
演算する。サーボモータ１４はこの補償圧力曲線によっ
て制御され、結果として脈動のないポンプ出力が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチシリンダ式往
復ポンプとその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流体を搬送し循環させるために様々なタ
イプのポンプが多年にわたり利用されてきている。多く
の場合に望ましいポンプ構造はピストンポンプである
が、このようなピストンポンプの望まれない面の一つと
して、このようなポンプでは脈動を発生する傾向が有
り、このため脈動を補償するか受け入れてしまうしかな
いことがある。脈動を減少させる試みがアメリカ合衆国
特許公報第 5,145,339号に示されており、その内容を参
照のために導入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】同特許の構造は従来構
造に対してかなり進んだものではあるが、幾分かの脈動
は残ることとなる。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は脈動が殆どなく、しかも
ピストンポンプの望ましい面を保有するピストン式のポ
ンプの提供にある。なお、少なくとも幾分かの脈動を生
じるその他のポンプとしてはギヤポンプや多葉ポンプが
有り、本発明は脈動を減少させるためにこれら全てのポ
ンプに適用できるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明はポンプサイクル毎にポンプ圧力特性をサン
プリングして補償モーション形状を演算し、そしてこの
形状をポンプを駆動するモータに適用することによっ
て、ポンプの切替時における圧力変動を最小にするよう
に構成されている。実際上、このような本発明による制
御は、容積移動、繰り返しサイクル特性、回転式モータ
駆動、及び決してゼロには下がらない出力圧力サイクル
曲線の特性を有するいかなるポンプにも利用できる。本
発明の制御システムは上記のようにポンプの切替時にお
ける圧力変動を最小にすることに加えて、流速の変化や
材料の変化（粘度等）のような条件の変化を補償するた
めにモーション形状を適当に変形する能力を有し、さら
に、ポンプの性能、及び不良や故障を診断する能力を有
する。なお、脈動のない出力を得るための従来の試みは
上記のアメリカ合衆国特許公報第 5,145,339号のように
機械的な方法を利用するものであった。このような試み
は速度ループを電子的に閉じること、すなわちモータに
おける負荷トルクを一定に保つことによって、圧力変動
を補償しようとするものであったが、この方法は逆によ
くない影響をもたらす。つまり、過補償の傾向が有り、
システムにおける高い慣性によって遅れを生じるもので
あった。これはポンプが高い流速レベルとなり、高速と
なった時には、圧力変動によってより速く脈動が生じる
傾向が有るので、特に言えることである。過補償を少な
くするにはゲインを下げれば良いが、そうすると脈動は
減少してもなくすることはできない。本発明におけるポ
ンプの出力圧力曲線を継続的にサンプリングし、真の補
償モーション形状を演算する解決策の目的はこれらの両
方の問題に対処することである。制御手段により継続的
にサンプリングすることで状況変化を補償でき、またポ
ンプの性能低下や故障を診断することもできる。ポンプ
のモーション形状を圧力変動と同時に変形させることで
圧力出力の過補償を排除できる。また、位相調整によっ
てモーション形状をシステムにおける機械的な遅れに対
して補償することができる。
【０００６】
【実施の形態】本発明の目的及び利点は添付の図面を参
照した以下の実施の形態の説明からより十分に明確にな
るであろう。なお、図面において、複数の図を通じて同
一もしくは同様な部材には同一符号が付してある。図１
にはサーボモータ１４により駆動される低脈動のマルチ
シリンダ式往復ポンプ、本例では複式ピストンポンプ１
２からなるシステム１０が示してある。他のポンプやモ
ータも勿論利用できる。ポンプ１２の絶対位置は近接セ
ンサ１６により測定される。近接センサ１６はポンプサ
イクル毎にポンプの特定の単一の位置を探索し、次いで
エンコーダがポンプに接続されたサーボモータの絶対位
置を測定する。
【０００７】ポンプ１２の出口において圧力センサ１８
が瞬間圧力をモニターし、コンピュータ２０はポンプ１
２の絶対位置と相関されたポンプ１２の圧力出力を記録
する。ポンプの単一或いは複数のサイクルについての圧
力曲線を解析することで、図２に示すような位置に対す
る圧力曲線が得られる。これによって、適用することで
脈動のない出力を生じさせる補償形状（図２に同様に示
してある）をそのモータについて演算することができ
る。
【０００８】このような補償解析はシステム１０を継続
的に調整するために繰り返し行われる。圧力をモニター
することによって、ポンプ特性の正常範囲から外れたい
かなる状態でも認識することができ、異常を示す適当な
警報を送ることができる。加えて、補償が継続的に行わ
れることは性能低下の証拠となり、適当な時期に警報を
発することができる。
【０００９】ポンプの特性に一つの位相の前進があるこ
とは重要なことである。これは圧力スパイク入力に対す
る応答出力の遅れを観測することによって測定でき、運
転中に容易に確認できる。例えば、出力はモータ／ポン
プ回転のＸ度だけ入力から遅れる。
【００１０】単一の補償形状が、圧力降下の振幅、面積
及び長さにより決定される、振幅及び長さを有する殆ど
の圧力降下に適用できるようである。これによって、リ
アルタイムでの補償のためにカムに対して必要な計算が
大幅に減少する。図３はこのような補償形状に対応する
ものである。
【００１１】上記制御システムには、特許請求の範囲に
より限定された本発明の精神及び範囲から逸脱すことな
く、様々な変形をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるポンプの制御システ
ムを示す概略図である。
【図２】実際のポンプ圧力及び速度と演算され補償され
たポンプ圧力及び速度とを示すグラフである。
【図３】単一の補償形状を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ システム １２ ピストンポンプ １４ サーボモータ １６ 近接センサ １８ 圧力センサ ２０ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニール・エイ・ワーナー アメリカ合衆国 55438 ミネソタ，ブル ーミントン，ワンハンドレッドアンドセヴ ンス・ストリート 8360 (72)発明者 ジェイムズ・ジェイ・ハンツェル アメリカ合衆国 55427 ミネソタ，ゴー ルデン・ヴァレー，ジュリアン・テレイス 8360

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転モータからなる駆動装置を有するマ
    ルチシリンダ式往復ポンプであって、ポンプサイクル毎
    に圧力曲線をサンプリングするためのサンプリング手段
    と、該サンプリング手段から補償圧力曲線を演算するた
    めの演算手段と、前記補償圧力曲線を適用することによ
    って前記モータを制御するための制御手段とを有するマ
    ルチシリンダ式往復ポンプ。
  2. 【請求項２】 制御入力の位相遅れを演算してこの遅れ
    を補償するための遅れ補償手段をさらに有する請求項１
    の記載のマルチシリンダ式往復ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記モータの回転位置を測定するための
    測定手段をさらに有する請求項１の記載のマルチシリン
    ダ式往復ポンプ。
  4. 【請求項４】 回転モータからなる駆動装置を有するマ
    ルチシリンダ式往復ポンプを制御するための方法であっ
    て、ポンプサイクル毎に圧力曲線をサンプリングする段
    階と、該サンプリング手段から補償圧力曲線を演算する
    段階と、前記補償圧力曲線を適用することによって前記
    モータを制御する段階とを有する方法。
JP9140305A 1996-05-29 1997-05-29 マルチシリンダ式往復ポンプ Pending JPH112187A (ja)

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US60/018552 1997-05-27
US08/863115 1997-05-27

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