(57)【要約】【課題】精緻な制御が可能な往復動ピストンポンプを提供する。【解決手段】往復動ピストンポンプは、制御装置４と、第１搬送シリンダ１１と、第１搬送ピストン１２と、第１搬送シリンダ内空間１３と搬送物第１供給室１４とをつなぐ通路を開閉する第１吸込バルブ１６と、第１搬送シリンダ内空間１３と吐出口２とをつなぐ通路を開閉する第１吐出バルブ１５と、第１搬送ピストン１２を駆動するアクチュエータ３ａと、第１吐出バルブ１５を駆動するアクチュエータ３ｂと、第１吸込バルブ１６を駆動するアクチュエータ３ｃとを具備する。アクチュエータ３ａ〜３ｃの各々は、ピストンシリンダ機構と、ピストンシリンダ機構に作動油を給排するポンプと、ポンプを駆動するモータとを具備する。制御装置４は、アクチュエータ３ａ〜３ｃの各々が具備するモータを制御するための指令信号４１ａ〜４１ｃを出力する。【選択図】図１
2008075583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピストンポンプと、
制御装置と
を具備し、
前記第１ピストンポンプは、
第１搬送シリンダと、
前記第１搬送シリンダ内に収容された第１搬送ピストンと、
前記第１搬送シリンダ及び前記第１搬送ピストンに囲まれ、前記第１搬送ピストンが前記第１搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第１搬送シリンダ内空間と、搬送物第１供給室とをつなぐ通路を開閉する第１吸込バルブと、
前記第１搬送シリンダ内空間と、吐出口とをつなぐ通路を開閉する第１吐出バルブと、
前記第１搬送ピストンを駆動する第１アクチュエータと、
前記第１吐出バルブを駆動する第２アクチュエータと、
前記第１吸込バルブを駆動する第３アクチュエータと、
を具備し、
前記第１乃至第３アクチュエータの各々は、
第１シリンダと、
前記第１シリンダ内に収容された第１ピストンと、
前記第１搬送ピストン、前記第１吸込バルブ又は前記第１吐出バルブのいずれかと、前記第１ピストンとを接続する第１ピストンロッドと、
前記第１シリンダ及び前記第１ピストンに囲まれ、前記第１ピストンの一方側に配置された第１シリンダ内第１空間に接続された第１双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第１シリンダ及び前記第１ピストンに囲まれ、前記第１ピストンの反対側に配置された第１シリンダ内第２空間に接続された第１双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第１双方向ポンプと、
前記第１双方向ポンプを駆動する第１モータと
を具備し、
前記制御装置は、
前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第１指令信号を出力し、
前記第２アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第２指令信号を出力し、
前記第３アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第３指令信号を出力する
往復動ピストンポンプ。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１搬送ピストンの後退速度が前進速度よりも遅くなるように前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御し、
前記後退速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度であり、
前記前進速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度である
請求項１に記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項３】
第２ピストンポンプを具備し、
前記第２ピストンポンプは、
第２搬送シリンダと、
前記第２搬送シリンダ内に収容された第２搬送ピストンと、
前記第２搬送シリンダ及び前記第２搬送ピストンに囲まれ、前記第２搬送ピストンが前記第２搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第２搬送シリンダ内空間と、搬送物第２供給室とをつなぐ通路を開閉する第２吸込バルブと、
前記第２搬送シリンダ内空間と、前記吐出口とをつなぐ通路を開閉する第２吐出バルブと、
前記第２搬送ピストンを駆動する第４アクチュエータと、
前記第２吐出バルブを駆動する第５アクチュエータと、
前記第２吸込バルブを駆動する第６アクチュエータと、
を具備し、
前記第４乃至第６アクチュエータの各々は、
第２シリンダと、
前記第２シリンダ内に収容された第２ピストンと、
前記第２搬送ピストン、前記第２吸込バルブ又は前記第２吐出バルブのいずれかと、前記第２ピストンとを接続する第２ピストンロッドと、
前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの一方側に配置された第２シリンダ内第１空間に接続された第２双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの反対側に配置された第２シリンダ内第２空間に接続された第２双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第２双方向ポンプと、
前記第２双方向ポンプを駆動する第２モータと
を具備し、
前記制御装置は、
前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第４指令信号を出力し、
前記第５アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第５指令信号を出力し、
前記第６アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第６指令信号を出力し、
前記第１搬送ピストンの第１後退速度が第１前進速度よりも速くなるように前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御し、
前記第２搬送ピストンの第２後退速度が第２前進速度よりも速くなるように前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御し、
前記第１後退速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度であり、
前記第１前進速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第１搬送ピストンが移動する時の速度であり、
前記第２後退速度は、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第２搬送ピストンが移動するときの速度であり、
前記第２前進速度は、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第２搬送ピストンが移動する時の速度である
請求項１に記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項４】
前記第１ピストンポンプは、前記第１搬送ピストンの第１位置を検出し、前記第１位置を示す第１位置検出信号を前記制御装置に対して出力する第１位置検出器を具備し、
前記第２ピストンポンプは、前記第２搬送ピストンの第２位置を検出し、前記第２位置を示す第２位置検出信号を前記制御装置に対して出力する第２位置検出器を具備する
請求項３に記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項５】
前記第１吸込バルブ及び前記第１吐出バルブの少なくとも一方は、弁座と、前記第１ピストンロッドに接続された弁体とを具備し、
前記第１ピストンポンプは、前記弁体の第３位置を検出し、前記第３位置を示す第３位置検出信号を前記制御装置に対して出力する第３位置検出器を具備する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項６】
圧送量検出装置を具備し、
前記第１ピストンポンプは、前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータのトルクを検出し、前記トルクを示すトルク検出信号を前記圧送量検出装置に出力するトルク検出器を具備し、
前記圧送量検出装置は、前記トルクの経時変化に基づいて搬送物の充填率を求め、前記充填率に基づいて前記第１ピストンポンプが圧送する搬送物の量としての圧送量を求める
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載の往復動ピストンポンプの制御方法であって、
前記第１搬送ピストンは、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が第１体積となる第１位置と、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が前記第１体積より小さい第２体積となる第２位置をとることが可能であり、
前記制御装置が、前記第１吐出バルブを開くための前記第２指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第１吸込バルブを閉じるための前記第３指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第１搬送ピストンを前記第２位置まで前進させるための前記第１指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第１吐出バルブを閉じるための前記第２指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第１吸込バルブを開くための前記第３指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第１搬送ピストンを前記第１位置まで後退させるための前記第１指令信号を出力するステップと
を具備し、
前記前進は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少する前記第１搬送ピストンの移動であり、
前記後退は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加する前記第１搬送ピストンの移動である
制御方法。
【請求項８】
前記後退させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの前進速度よりも遅い
請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記往復動ピストンポンプは、
第２ピストンポンプを具備し、
前記第２ピストンポンプは、
第２搬送シリンダと、
前記第２搬送シリンダ内に収容された第２搬送ピストンと、
前記第２搬送シリンダ及び前記第２搬送ピストンに囲まれ、前記第２搬送ピストンが前記第２搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第２搬送シリンダ内空間と、搬送物第２供給室とをつなぐ通路を開閉する第２吸込バルブと、
前記第２搬送シリンダ内空間と、前記吐出口とをつなぐ通路を開閉する第２吐出バルブと、
前記第２搬送ピストンを駆動する第４アクチュエータと、
前記第２吐出バルブを駆動する第５アクチュエータと、
前記第２吸込バルブを駆動する第６アクチュエータと、
を具備し、
前記第４乃至第６アクチュエータの各々は、
第２シリンダと、
前記第２シリンダ内に収容された第２ピストンと、
前記第２搬送ピストン、前記第２吸込バルブ又は前記第２吐出バルブのいずれかと、前記第２ピストンとを接続する第２ピストンロッドと、
前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの一方側に配置された第２シリンダ内第１空間に接続された第２双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの反対側に配置された第２シリンダ内第２空間に接続された第２双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第２双方向ポンプと、
前記第２双方向ポンプを駆動する第２モータと
を具備し、
前記制御装置は、
前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第４指令信号を出力し、
前記第５アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第５指令信号を出力し、
前記第６アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第６指令信号を出力し、
前記第２搬送ピストンは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が第４体積となる第４位置と、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が前記第４体積より小さい第５体積となる第５位置をとることが可能であり、
前記制御装置が、前記第２吐出バルブを開くための前記第５指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第２吸込バルブを閉じるための前記第６指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第２搬送ピストンを前記第５位置まで前進させるための前記第４指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第２吐出バルブを閉じるための前記第５指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第２吸込バルブを開くための前記第６指令信号を出力するステップと、
前記制御装置が、前記第２搬送ピストンを前記第４位置まで後退させるための前記第４指令信号を出力するステップと
を具備し、
前記第２搬送ピストンを前記第５位置まで前進させることは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が減少する方向に前記第２搬送ピストンを移動することであり、
前記第２搬送ピストンを前記第４位置まで後退させることは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が増加する方向に前記第２搬送ピストンを移動することであり、
前記後退させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの前進速度よりも速く、
前記後退させるための前記第４指令信号の規定する前記第２搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第４指令信号の規定する前記第３搬送ピストンの前進速度よりも速い
請求項７に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記第１搬送ピストンが、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が前記第１体積と前記第２体積の間の第３体積となる第３位置にあることを検出するステップと、
前記第２搬送ピストンが、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が前記第４体積と前記第５体積の間の第６体積となる第６位置にあることを検出するステップと
を具備し、
前記前進させるように前記第１指令信号を出力するステップは、前記第６位置にあることを検出するステップの後に実行され、
前記前進させるように前記第４指令信号を出力するステップは、前記第３位置にあることを検出するステップの後に実行される
請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記第１吸込バルブ及び前記第１吐出バルブの少なくとも一方は、弁座と、前記第１ピストンロッドに接続された弁体とを具備し、
前記第１ピストンポンプは、前記弁体の弁体位置を検出し、前記弁体位置を示す弁体位置検出信号を前記制御装置に対して出力する弁体位置検出器を具備し、
前記一方を閉じるための前記第２指令信号又は前記第３指令信号は、前記弁体が前記弁座から遠い位置にあるときに速い速度となり、前記弁体が前記弁座から近い位置にあるときに遅い速度となるように、前記弁体が前記弁座に接近する速度を規定する
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の往復動ピストンポンプが圧送する搬送物の量としての圧送量を検出する圧送量検出方法であって、
前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータのトルクの経時変化を検出するステップと、
前記トルクの経時変化に基づいて搬送物の充填率を求めるステップと、
前記充填率に基づいて前記圧送量を求めるステップと
を具備する
圧送量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動ピストンポンプに関し、特に、搬送ピストン、吸込バルブ、吐出バルブの各々が別々のアクチュエータにより駆動される往復動ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストンポンプが従来知られている。例えば、特許文献１が開示している往復動ピストンポンプは、第１ピストンポンプ及び第２ピストンポンプを具備している。第１ピストンポンプ及び第２ピストンポンプの各々は、搬送シリンダと、搬送シリンダ内に収容された搬送ピストンと、搬送シリンダ及び搬送ピストンに囲まれた搬送シリンダ内空間と搬送物が供給される搬送物供給室との間の通路を開閉する吸込バルブと、搬送シリンダ内空間と吐出口との間の通路を開閉する吐出バルブと、搬送ピストン、吸込バルブ及び吐出バルブ毎に設けられてこれらを駆動する複数のアクチュエータとを具備している。
【０００３】
特許文献１に開示された往復動ピストンポンプにおいては、複数のアクチュエータは、２つの給排ポートを有する油圧ポンプによって作動油が給排されることで動作する。搬送ピストン、吸込バルブ及び吐出バルブは、油圧ポンプの吐出方向の切替によって互いにタイミングを合わせて動作させる必要があるから、油圧ポンプと複数のアクチュエータを接続する油圧回路が複雑となる。また、油圧配管の総延長が長いため、圧力損失が大きく、油圧配管の設置するための広いスペースが必要となる。
【０００４】
特許文献２が開示している往復動ピストンポンプにおいては、吐出バルブ及び吸込バルブを駆動するアクチュエータは空気圧で動作し、モータの回転運動をボールねじにより直線運動に変換して搬送ピストンを駆動している。
【０００５】
特許文献３及び４は、油圧アクチュエータに関する従来技術を開示している。
【０００６】
特許文献５は、往復動型容積ポンプの圧送量検出方法を開示している。この方法においては、搬送用のポンプピストン・シリンダユニットを、このポンプピストン・シリンダユニットに連結されている駆動用のピストン・シリンダユニットにより駆動して、搬送用のポンプピスト・ンシリンダユニットから搬送物を圧送するとき、搬送物の充填率を搬送物の圧力波形あるいは、駆動用のピストン・シリンダユニットの油圧の圧力波形から求めて、充填率に基づいて圧送量を演算する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０７９５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３９６１号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３００２号公報
【特許文献４】特開２００２−８１４０２号公報
【特許文献５】特公平７−１２２４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、精緻な制御が可能な往復動ピストンポンプ、その制御方法及び圧送量検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明の往復動ピストンポンプは、第１ピストンポンプ（１０）と、制御装置（４）とを具備する。前記第１ピストンポンプは、第１搬送シリンダ（１１）と、前記第１搬送シリンダ内に収容された第１搬送ピストン（１２）と、前記第１搬送シリンダ及び前記第１搬送ピストンに囲まれ、前記第１搬送ピストンが前記第１搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第１搬送シリンダ内空間（１３）と、搬送物第１供給室（１４）とをつなぐ通路を開閉する第１吸込バルブ（１６）と、前記第１搬送シリンダ内空間と、吐出口（２）とをつなぐ通路を開閉する第１吐出バルブ（１５）と、前記第１搬送ピストンを駆動する第１アクチュエータ（３ａ）と、前記第１吐出バルブを駆動する第２アクチュエータ（３ｂ）と、前記第１吸込バルブを駆動する第３アクチュエータ（３ｃ）とを具備する。前記第１乃至第３アクチュエータの各々は、第１シリンダ（３１）と、前記第１シリンダ内に収容された第１ピストン（３２）と、前記第１搬送ピストン、前記第１吸込バルブ又は前記第１吐出バルブのいずれかと、前記第１ピストンとを接続する第１ピストンロッド（３３）と、前記第１シリンダ及び前記第１ピストンに囲まれ、前記第１ピストンの一方側に配置された第１シリンダ内第１空間（３１ａ）に接続された第１双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第１シリンダ及び前記第１ピストンに囲まれ、前記第１ピストンの反対側に配置された第１シリンダ内第２空間（３１ｂ）に接続された第１双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第１双方向ポンプ（３５）と、前記第１双方向ポンプを駆動する第１モータ（３４）とを具備する。前記制御装置は、前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第１指令信号（４１ａ）を出力し、前記第２アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第２指令信号（４１ｂ）を出力し、前記第３アクチュエータが具備する前記第１モータを制御するための第３指令信号（４１ｃ）を出力する。
【００１１】
上記往復動ピストンポンプによれば、第１搬送ピストン、第１吸込バルブ及び第１吐出バルブを個別に制御できるため、搬送物の圧送が確実かつ効率的に行われるようにバルブの開閉と第１搬送ピストンの前進後退とを同期させることが可能である。また、第１乃至第３アクチュエータの各々が、ポンプとポンプを駆動するモータとを具備するため、第１乃至第３アクチュエータを一つのポンプを用いて駆動する場合と比較して油圧配管の総延長が短くてすむ。油圧配管が短くて済むため、油圧配管の設置スペースが小さくて済み、油圧配管から油漏れが起こる確率が低下する。
【００１２】
本発明の往復動ピストンポンプにおいては、前記制御装置は、前記第１搬送ピストンの後退速度が前進速度よりも遅くなるように前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御することが好ましい。ここで、前記後退速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度である。前記前進速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度である。
【００１３】
上記往復動ピストンポンプによれば、搬送物の粘度が高い場合に生じる充填率の低下が防止される。
【００１４】
本発明の往復動ピストンポンプは、第２ピストンポンプ（２０）を具備することが好ましい。前記第２ピストンポンプは、第２搬送シリンダ（２１）と、前記第２搬送シリンダ内に収容された第２搬送ピストン（２２）と、前記第２搬送シリンダ及び前記第２搬送ピストンに囲まれ、前記第２搬送ピストンが前記第２搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第２搬送シリンダ内空間（２３）と、搬送物第２供給室（２４）とをつなぐ通路を開閉する第２吸込バルブ（２６）と、前記第２搬送シリンダ内空間と、前記吐出口とをつなぐ通路を開閉する第２吐出バルブ（２５）と、前記第２搬送ピストンを駆動する第４アクチュエータ（３ｄ）と、前記第２吐出バルブを駆動する第５アクチュエータ（３ｅ）と、前記第２吸込バルブを駆動する第６アクチュエータ（３ｆ）とを具備する。前記第４乃至第６アクチュエータの各々は、第２シリンダ（３１）と、前記第２シリンダ内に収容された第２ピストン（３２）と、前記第２搬送ピストン、前記第２吸込バルブ又は前記第２吐出バルブのいずれかと、前記第２ピストンとを接続する第２ピストンロッド（３３）と、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの一方側に配置された第２シリンダ内第１空間（３１ａ）に接続された第２双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの反対側に配置された第２シリンダ内第２空間（３１ｂ）に接続された第２双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第２双方向ポンプ（３５）と、前記第２双方向ポンプを駆動する第２モータ（３４）とを具備する。前記制御装置は、前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第４指令信号（４１ｄ）を出力し、前記第５アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第５指令信号（４１ｅ）を出力し、前記第６アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第６指令信号（４１ｆ）を出力し、前記第１搬送ピストンの第１後退速度が第１前進速度よりも速くなるように前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータを制御し、前記第２搬送ピストンの第２後退速度が第２前進速度よりも速くなるように前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御する。前記第１後退速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第１搬送ピストンが移動するときの速度である。前記第１前進速度は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第１搬送ピストンが移動する時の速度である。前記第２後退速度は、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が増加するように前記第２搬送ピストンが移動するときの速度である。前記第２前進速度は、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が減少するように前記第２搬送ピストンが移動する時の速度である。
【００１５】
上記往復動ピストンポンプによれば、第１搬送ピストン及び第２搬送ピストンの後退速度を前進速度より速くすることで、少なくともどちらか一方の搬送ピストンが前進状態にあるような制御が可能である。このような制御を行うことで、吐出口から吐出される搬送物の搬送量及び吐出圧力に脈変動が生じることが防止される。搬送先と吐出口とを接続する配管に作用する繰り返し応力が緩和されるため、配管の疲労破壊が防がれる。また、搬送物の搬送先への供給が安定する。
【００１６】
本発明の往復動ピストンポンプにおいては、前記第１ピストンポンプは、前記第１搬送ピストンの第１位置（ｘａｓ）を検出し、前記第１位置を示す第１位置検出信号（４２ａ）を前記制御装置に対して出力する第１位置検出器（３９）を具備することが好ましい。前記第２ピストンポンプは、前記第２搬送ピストンの第２位置（ｘｄｓ）を検出し、前記第２位置を示す第２位置検出信号（４２ｄ）を前記制御装置に対して出力する第２位置検出器（３９）を具備することが好ましい。
【００１７】
上記往復動ピストンポンプによれば、第１ピストンポンプは引き工程が終了したあとすぐに押し工程を開始しないで第２ピストンポンプの押し工程が所定の程度進んでから押し工程を開始し、第２ピストンポンプは引き工程が終了したあとすぐに押し工程を開始しないで第１ピストンポンプの押し工程が所定の程度進んでから押し工程を開始するような制御が可能である。この制御により、第１ピストンポンプと第２ピストンポンプの位相がずれて第１ピストンポンプ又は第２ピストンポンプ２０のどちらも押し工程にない状態が生じることが防止される。
【００１８】
本発明の往復動ピストンポンプにおいては、前記第１吸込バルブ及び前記第１吐出バルブの少なくとも一方は、弁座（１５ｂ、１６ｂ）と、前記第１ピストンロッドに接続された弁体（１５ａ、１６ａ）とを具備することが好ましい。前記第１ピストンポンプは、前記弁体の第３位置（ｘｂｓ、ｘｃｓ）を検出し、前記第３位置を示す第３位置検出信号（４２ｂ、４２ｃ）を前記制御装置に対して出力する第３位置検出器（３９）を具備する。
【００１９】
上記往復動ピストンポンプによれば、弁体が弁座に接近する速度を弁体が弁座に接触する直前に遅くする制御が可能である。弁体と弁座が接触するときの衝撃が緩和されるので、弁体・弁座の寿命が延びて弁体・弁座の交換頻度が低下し、メンテナンス費用が削減される。
【００２０】
本発明の往復動ピストンポンプは、圧送量検出装置（５）を具備することが好ましい。前記第１ピストンポンプは、前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータのトルク（τａｓ）を検出し、前記トルクを示すトルク検出信号（４３ａ）を前記圧送量検出装置に出力するトルク検出器（３７）を具備する。前記圧送量検出装置は、前記トルクの経時変化に基づいて搬送物の充填率（η１）を求め、前記充填率に基づいて前記第１ピストンポンプが圧送する搬送物の量としての圧送量（Ｑ１）を求める。
【００２１】
上記往復動ピストンポンプにおいては、モータのトルクから充填率を求めることで、正確な圧送量がリアルタイムで検出される。充填率及び圧送量は、往復動ピストンポンプの制御に利用可能であるほか、工程管理にも利用可能である。
【００２２】
本発明の制御方法は、上記往復動ピストンポンプの制御方法である。前記第１搬送ピストンは、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が第１体積となる第１位置（ｘ０）と、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が前記第１体積より小さい第２体積となる第２位置（ｘ２）をとることが可能である。本発明の制御方法は、前記制御装置が、前記第１吐出バルブを開くための前記第２指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第１吸込バルブを閉じるための前記第３指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第１搬送ピストンを前記第２位置まで前進させるための前記第１指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第１吐出バルブを閉じるための前記第２指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第１吸込バルブを開くための前記第３指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第１搬送ピストンを前記第１位置まで後退させるための前記第１指令信号を出力するステップとを具備する。前記前進は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が減少する前記第１搬送ピストンの移動である。前記後退は、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が増加する前記第１搬送ピストンの移動である。
【００２３】
本発明の制御方法においては、前記後退させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの前進速度よりも遅いことが好ましい。
【００２４】
本発明の制御方法においては、前記往復動ピストンポンプは、第２ピストンポンプ（２０）を具備することが好ましい。前記第２ピストンポンプは、第２搬送シリンダ（２１）と、前記第２搬送シリンダ内に収容された第２搬送ピストン（２２）と、前記第２搬送シリンダ及び前記第２搬送ピストンに囲まれ、前記第２搬送ピストンが前記第２搬送シリンダに対して摺動することにより体積が変化する第２搬送シリンダ内空間（２３）と、搬送物第２供給室（２４）とをつなぐ通路を開閉する第２吸込バルブ（２６）と、前記第２搬送シリンダ内空間と、前記吐出口とをつなぐ通路を開閉する第２吐出バルブ（２５）と、前記第２搬送ピストンを駆動する第４アクチュエータ（３ｄ）と、前記第２吐出バルブを駆動する第５アクチュエータ（３ｅ）と、前記第２吸込バルブを駆動する第６アクチュエータ（３ｆ）とを具備する。前記第４乃至第６アクチュエータの各々は、第２シリンダ（３１）と、前記第２シリンダ内に収容された第２ピストン（３２）と、前記第２搬送ピストン、前記第２吸込バルブ又は前記第２吐出バルブのいずれかと、前記第２ピストンとを接続する第２ピストンロッド（３３）と、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの一方側に配置された第２シリンダ内第１空間（３１ａ）に接続された第２双方向ポンプ第１給排ポートと、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンに囲まれ、前記第２ピストンの反対側に配置された第２シリンダ内第２空間（３１ｂ）に接続された第２双方向ポンプ第２給排ポートとを備えた第２双方向ポンプ（３５）と、前記第２双方向ポンプを駆動する第２モータ（３４）とを具備する。前記制御装置は、前記第４アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第４指令信号（４１ｄ）を出力し、前記第５アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第５指令信号（４１ｅ）を出力し、前記第６アクチュエータが具備する前記第２モータを制御するための第６指令信号（４１ｆ）を出力する。前記第２搬送ピストンは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が第４体積となる第４位置（ｘ０）と、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が前記第４体積より小さい第５体積となる第５位置（ｘ２）をとることが可能である。本発明の制御方法は、前記制御装置が、前記第２吐出バルブを開くための前記第５指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第２吸込バルブを閉じるための前記第６指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第２搬送ピストンを前記第５位置まで前進させるための前記第４指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第２吐出バルブを閉じるための前記第５指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第２吸込バルブを開くための前記第６指令信号を出力するステップと、前記制御装置が、前記第２搬送ピストンを前記第４位置まで後退させるための前記第４指令信号を出力するステップとを具備することが好ましい。前記第２搬送ピストンを前記第５位置まで前進させることは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が減少する方向に前記第２搬送ピストンを移動することである。前記第２搬送ピストンを前記第４位置まで後退させることは、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が増加する方向に前記第２搬送ピストンを移動することである。前記後退させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第１指令信号の規定する前記第１搬送ピストンの前進速度よりも速いことが好ましい。前記後退させるための前記第４指令信号の規定する前記第２搬送ピストンの後退速度は、前記前進させるための前記第４指令信号の規定する前記第３搬送ピストンの前進速度よりも速いことが好ましい。
【００２５】
本発明の制御方法は、前記第１搬送ピストンが、前記第１搬送シリンダ内空間の体積が前記第１体積と前記第２体積の間の第３体積となる第３位置（ｘ１）にあることを検出するステップと、前記第２搬送ピストンが、前記第２搬送シリンダ内空間の体積が前記第４体積と前記第５体積の間の第６体積となる第６位置（ｘ１）にあることを検出するステップとを具備することが好ましい。前記前進させるように前記第１指令信号を出力するステップは、前記第６位置にあることを検出するステップの後に実行され、前記前進させるように前記第４指令信号を出力するステップは、前記第３位置にあることを検出するステップの後に実行される。
【００２６】
本発明の制御方法においては、前記第１吸込バルブ及び前記第１吐出バルブの少なくとも一方は、弁座（１５ｂ、１６ｂ）と、前記第１ピストンロッドに接続された弁体（１５ａ、１５ｂ）とを具備することが好ましい。前記第１ピストンポンプは、前記弁体の弁体位置（ｘｂｓ、ｘｃｓ）を検出し、前記弁体位置を示す弁体位置検出信号（４２ｂ、４２ｃ）を前記制御装置に対して出力する弁体位置検出器（３９）を具備することが好ましい。前記一方を閉じるための前記第２指令信号又は前記第３指令信号は、前記弁体が前記弁座から遠い位置にあるときに速い速度となり、前記弁体が前記弁座から近い位置にあるときに遅い速度となるように、前記弁体が前記弁座に接近する速度を規定することが好ましい。
【００２７】
本発明の圧送量検出方法は、上記往復動ピストンポンプが圧送する搬送物の量としての圧送量（Ｑ、Ｑ１）を検出する圧送量検出方法である。本発明の圧送量検出方法は、前記第１アクチュエータが具備する前記第１モータのトルク（τａｓ）の経時変化を検出するステップと、前記トルクの経時変化に基づいて搬送物の充填率（η１）を求めるステップと、前記充填率に基づいて前記圧送量を求めるステップとを具備する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、精緻な制御が可能な往復動ピストンポンプ、その制御方法及び圧送量検出方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
添付図面を参照して、本発明による往復動ピストンポンプ、その制御方法及び圧送量検出方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態に係る往復動ピストンポンプ１を示している。往復動ピストンポンプ１は、搬送物第１供給室１４又は搬送物第２供給室２４に供給された搬送物を吐出口２から圧送する。往復動ピストンポンプ１は、第１ピストンポンプ１０と、第２ピストンポンプ２０と、第１ピストンポンプ１０及び第２ピストンポンプ２０を制御する制御装置４と、往復動ピストンポンプ１が圧送する搬送物の量としての圧送量を検出する圧送量検出装置５とを備える。第１ピストンポンプ１０は、第１搬送シリンダ１１と、第１搬送シリンダ１１内に収容された第１搬送ピストン１２と、吐出バルブ１５と、吸込バルブ１６と、アクチュエータ３ａ〜３ｃとを備える。第１搬送シリンダ内空間１３は、第１搬送シリンダ１１及び第１搬送ピストン１２に囲まれた空間であって、第１搬送ピストン１２が第１搬送シリンダ１１に対して摺動することにより体積が変化する。吐出バルブ１５は、第１搬送シリンダ内空間１３と吐出口２とをつなぐ通路を開閉するように設けられている。吐出バルブ１５は、弁座１５ｂと、弁座１５ｂに対して離着座する弁体１５ａとを備える。吸込バルブ１６は、第１搬送シリンダ内空間１３と搬送物第１供給室１４とをつなぐ通路を開閉するように設けられている。吸込バルブ１６は、弁座１６ｂと、弁座１６ｂに対して離着座する弁体１６ａとを備える。アクチュエータ３ａは、第１搬送シリンダ内空間１３の体積が変化するように第１搬送ピストン１２を駆動する。アクチュエータ３ｂは、吐出バルブ１５が開閉するように、つまり弁体１５ａが弁座１５ｂに離着座するように、弁体１５ａを駆動する。アクチュエータ３ｃは、吸込バルブ１６が開閉するように、つまり弁体１６ａが１６ｂに離着座するように、弁体１６ａを駆動する。第２ピストンポンプ２０は、第２搬送シリンダ２１と、第２搬送シリンダ２１内に収容された第２搬送ピストン２２と、吐出バルブ２５と、吸込バルブ２６と、アクチュエータ３ｄ〜３ｆとを備える。第２搬送シリンダ内空間２３は、第２搬送シリンダ２１及び第２搬送ピストン２２に囲まれた空間であって、第２搬送ピストン２２が第２搬送シリンダ２１に対して摺動することにより体積が変化する。吐出バルブ２５は、第２搬送シリンダ内空間２３と吐出口２とをつなぐ通路を開閉するように設けられている。吐出バルブ２５は、弁座２５ｂと、弁座２５ｂに対して離着座する弁体２５ａとを備える。吸込バルブ２６は、第２搬送シリンダ内空間２３と搬送物第２供給室２４とをつなぐ通路を開閉するように設けられている。吸込バルブ２６は、弁座２６ｂと、弁座２６ｂに対して離着座する弁体２６ａとを備える。アクチュエータ３ｄは、第２搬送シリンダ内空間２３の体積が変化するように第２搬送ピストン２２を駆動する。アクチュエータ３ｅは、吐出バルブ２５が開閉するように、つまり弁体２５ａが弁座２５ｂに離着座するように、弁体２５ａを駆動する。アクチュエータ３ｆは、吸込バルブ２６が開閉するように、つまり弁体２６ａが２６ｂに離着座するように、弁体２６ａを駆動する。
【００３１】
図２は、図１に示された往復動ピストンポンプ１が備えるアクチュエータ３（３ａ〜３ｆ）を示している。アクチュエータ３は、シリンダ３１と、シリンダ３１内に収容されたピストン３２と、ピストン３２に接続されたピストンロッド３３と、回転数が可変で双方向に回転可能なモータ３４と、双方向吐出ポンプ３５と、補償回路３６と、モータ制御装置３７と、モータ３４の回転数ｎｓを検出し、回転数ｎｓを示す回転数検出信号４４をモータ制御装置３７に対して出力するロータリエンコーダ３８と、シリンダ３１内に設けられた位置検出器３９とを備えている。アクチュエータ３は、シリンダ３１と、ピストン３２と、ピストンロッド３３と、モータ３４と、双方向吐出ポンプ３５とが一体型となっている。シリンダ３１内の空間は、ピストン３２によってシリンダ内空間３１ａとシリンダ内空間３１ｂとに仕切られている。シリンダ内空間３１ａは双方向吐出ポンプ３５の一の給排ポートに接続され、シリンダ内空間３１ｂは双方向吐出ポンプ３５の他の給排ポートに接続されている。アクチュエータ３ａ〜３ｆの各々が備えるモータ制御装置３７は、制御装置４が出力した指令信号４１（指令信号４１ａ〜指令信号４１ｆの各々）を受けつけて、指令信号４１が指定する回転数ｎ＊（ｎａ＊〜ｎｆ＊の各々）と回転数ｎｓとが一致するようにモータ駆動電力４５をモータ３４に供給する。モータ３４は、モータ駆動電力４５の供給を受けて回転する。双方向吐出ポンプ３５は、モータ３４の回転方向に応じて、作動油をシリンダ内空間３１ｂから排出してシリンダ内空間３１ａに供給し、又は、作動油をシリンダ内空間３１ａから排出してシリンダ内空間３１ｂに供給する。この作動油の給排に応じて、ピストン３２はシリンダ３１の一方側又は反対側に移動する。アクチュエータ３ａ〜３ｆの各々が備えるピストンロッド３３は、第１搬送ピストン１２、弁体１５ａ、弁体１６ａ、第２搬送ピストン２２、弁体２５ａ及び弁体２６ａの各々に接続されている。補償回路３６は、マイクロシャトル弁と、貯油ポットとを備え、作動油の補給及び回収をする。アクチュエータ３ａ〜３ｆの各々が備える位置検出器３９は、ピストン３２のストローク位置ｘｓ（ｘａｓ〜ｘｆｓの各々）を検出し、位置ｘａｓ〜ｘｆｓの各々を示す位置検出信号４２（４２ａ〜４２ｆの各々）を制御装置４に対して出力する。位置検出器３９は、超音波によりピストン３２の位置を検出してもよく、ピストン３２及びピストンロッド３３に設けられた穴に挿通された測長センサ（図示されず）によりピストン３２の位置を検出してもよい。ピストン３２の位置ｘａｓ〜ｘｆｓの各々は、このピストン３２に接続された第１搬送ピストン１２、弁体１５ａ、弁体１６ａ、第２搬送ピストン２２、弁体２５ａ、弁体２６ａの各々の位置に対応している。よって、位置ｘｓ（ｘａｓ〜ｘｆｓ）は、第１搬送ピストン１２、弁体１５ａ、弁体１６ａ、第２搬送ピストン２２、弁体２５ａ又は弁体２６ａの位置であるとも言える。アクチュエータ３ａ又はアクチュエータ３ｄが備えるモータ制御装置３７は、モータ駆動電力４５に基づいて、モータ３４が双方向吐出ポンプ３５に与えているトルクτｓ（τａｓ又はτｄｓ）を検出し、トルクτｓ（τａｓ又��τｄｓ）を示すトルク検出信号４３（４３ａ又は４３ｄ）を圧送量検出装置５に対して出力する。
【００３２】
すなわち、図１に示されるように、アクチュエータ３ａは、制御装置４が出力する指令信号４１ａの指定する回転数ｎａ＊が規定する速度で第１搬送ピストン１２を移動し、第１搬送ピストン１２のストローク位置ｘａｓを示す位置検出信号４２ａを制御装置４に対して出力し、アクチュエータ３ａが備えたモータ３４のトルクτａｓを示すトルク検出信号４３ａを圧送量検出装置５に対して出力する。アクチュエータ３ｂは、制御装置４が出力する指令信号４１ｂの指定する回転数ｎｂ＊が規定する速度で弁体１５ａを移動し、弁体１５ａのストローク位置ｘｂｓを示す位置検出信号４２ｂを制御装置４に出力する。アクチュエータ３ｃは、制御装置４が出力する指令信号４１ｃの指定する回転数ｎｃ＊が規定する速度で弁体１６ａを移動し、弁体１６ａのストローク位置ｘｃｓを示す位置検出信号４２ｃを制御装置４に出力する。アクチュエータ３ｄは、制御装置４が出力する指令信号４１ｄの指定する回転数ｎｄ＊が規定する速度で第２搬送ピストン２２を移動し、第２搬送ピストン２２のストローク位置ｘｄｓを示す位置検出信号４２ｄを制御装置４に対して出力し、アクチュエータ３ｄが備えたモータ３４のトルクτｄｓを示すトルク検出信号４３ｄを圧送量検出装置５に対して出力する。アクチュエータ３ｅは、制御装置４が出力する指令信号４１ｅの指定する回転数ｎｅ＊が規定する速度で弁体２５ａを移動し、弁体２５ａのストローク位置ｘｅｓを示す位置検出信号４２ｅを制御装置４に出力する。アクチュエータ３ｆは、制御装置４が出力する指令信号４１ｆの指定する回転数ｎｆ＊が規定する速度で弁体２６ａを移動し、弁体２６ａのストローク位置ｘｆｓを示す位置検出信号４２ｆを制御装置４に出力する。
【００３３】
図３は、第１搬送ピストン１２、２２の位置を示している。第１搬送ピストン１２、２２の引き端位置がｘ０で示され、押し端位置がｘ２で示され、その間の位置がｘ１で示されている。第１搬送シリンダ内空間１３、２３の体積は、第１搬送ピストン１２、２２が位置ｘ０にあるときよりも位置ｘ１にあるときの方が小さく、位置ｘ１にあるときよりも位置ｘ２にあるときの方が小さい。
【００３４】
図４は、弁体１５ａ、１６ａ、２５ａ、２６ａの位置を示している。弁体１５ａ、１６ａ、２５ａ、２６ａが弁座１５ｂ、１６ｂ、２５ｂ、２６ｂから離れているときの位置がｘ１０で示され、弁座１５ｂ、１６ｂ、２５ｂ、２６ｂに着座しているときの位置がｘ１２で示され、その間の位置がｘ１１で示されている。弁体１５ａ、１６ａ、２５ａ、２６ａが位置ｘ１０にあるときはバルブが開いた状態であり、位置ｘ１２にあるときはバルブが閉じた状態である。
【００３５】
次に、図５を用いて往復動ピストンポンプ１の制御方法を説明する。制御装置４は、第１ピストンポンプ１０及び第２ピストンポンプ２０の各々を制御する。図５の上側部分は、第１ピストンポンプ１０及び第２ピストンポンプ２０の各々について、押し工程にあるのか、引き工程にあるのか、押し工程と引き工程の間の工程にあるのかを示すタイミングチャートである。押し工程においては、搬送物が第１搬送シリンダ内空間１３又は第２搬送シリンダ内空間２３から吐出口２へと押し出される。引き工程においては、搬送物が搬送物第１供給室１４又は搬送物第２供給室２４から第１搬送シリンダ内空間１３又は搬送物第１供給室１４に引き込まれる。押し工程と引き工程の間の工程においては、バルブの切り替え、又は、待機が実行される。制御装置４は、第１ピストンポンプ１０が図５においてタイミングｔ１からタイミングｔ６までに示された一定のパターンを繰り返すように、第２ピストンポンプ２０が同様のパターンを繰り返すように、第１ピストンポンプ１０又は第２ピストンポンプ２０の少なくとも一方が押し工程にあるように位相をずらして、第１ピストンポンプ１０及び第２ピストンポンプ２０を制御する。図５の下側部分は、制御装置４が第１ピストンポンプ１０を制御するために第１ピストンポンプ１０に対して出力する指令信号４１ａ〜４１ｃが指定する回転数ｎａ＊〜ｎｃ＊の変化を示すタイミングチャートである。なお、制御装置４が第２ピストンポンプ２０を制御する方法については、第１ピストンポンプ１０を制御する方法と同様であるので、その説明を省略する。
【００３６】
タイミングｔ１において、第１ピストンポンプ１０は押し工程を開始する。このとき、第２ピストンポンプ２０は押し工程の途中にある。タイミングｔ１の直前において、第１搬送ピストン１２は位置ｘ０で停止しており、弁体１５ａは位置ｘ１０で停止しており、弁体１６ａは位置ｘ１２で停止している。制御装置４は、タイミングｔ１において、回転数ｎａ＊を０からｎ１に変更する。第１搬送ピストン１２は、ｎａ＊＝ｎ１が規定する一定速度で位置ｘ０からｘ２へと移動し、搬送物を第１搬送シリンダ内空間１３から吐出口２へと押し出す。
【００３７】
制御装置４は、タイミングｔ２において、位置ｘａｓが位置ｘ２を示したことに応答し、回転数ｎａ＊をｎ１から０に変更する。第１搬送ピストン１２は、位置ｘ２で停止する。第２ピストンポンプ２０は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間に、タイミングｔ１において行っていた押し工程を終了し、引き工程を行い、次の押し工程を開始している。
【００３８】
制御装置４は、位置ｘａｓが位置ｘ２を示したことに応答し、吐出バルブ１５を閉じる制御を行い、吸込バルブ１６を開く制御を行う。制御装置４は、吐出バルブ１５を閉じるため、回転数ｎｂ＊を０からｎ３に変更する。弁体１５ａは、ｎｂ＊＝ｎ３が規定する一定速度で位置ｘ１０からｘ１２へと移動する。制御装置４は、位置ｘｂｓが位置ｘ１２を示したことに応答し、回転数ｎｂ＊をｎ３から０に変更する。弁体１５ａは、位置ｘ１２で停止する。制御装置４は、吸込バルブ１６を開くため、回転数ｎｃ＊を０から−ｎ４に変更する。弁体１６ａは、ｎｂ＊＝−ｎ４が規定する一定速度で位置ｘ１２からｘ１０へと移動する。制御装置４は、位置ｘｃｓが位置ｘ１０を示したことに応答し、回転数ｎｃ＊を−ｎ４から０に変更する。弁体１６ａは、位置ｘ１０で停止する。これで第１ピストンポンプ１０が引き工程を開始するためのバルブの切り替えが終了する。
【００３９】
制御装置４は、タイミングｔ３において、バルブの切り替えが終了したことに応答し、回転数ｎａ＊を０から−ｎ２に変更する。第１搬送ピストン１２は、ｎａ＊＝−ｎ２が規定する一定速度で位置ｘ２からｘ０へと移動し、搬送物を搬送物第１供給室１４から第１搬送シリンダ内空間１３へと引き込む。ここで、ｎ２がｎ１よりも大きいため、ｎａ＊＝−ｎ２が規定する第１搬送ピストン１２の一定速度は、ｎａ＊＝ｎ１が規定する第１搬送ピストン１２の一定速度よりも速い。
【００４０】
制御装置４は、タイミングｔ４において、位置ｘａｓが位置ｘ０を示したことに応答し、回転数ｎａ＊を−ｎ２から０に変更する。第１搬送ピストン１２は、位置ｘ０で停止する。第１ピストンポンプ１０は、タイミングｔ４の後、待機状態となる。一方、第２ピストンポンプ２０は、タイミングｔ４において、タイミングｔ２において開始していた押し工程の途中であり、第２搬送ピストン２２が位置ｘ１に近づきつつある。
【００４１】
制御装置４は、タイミングｔ５において、位置ｘｄｓが位置ｘ１を示したことに応答し、吐出バルブ１５を開く制御を行い、吸込バルブ１６を閉じる制御を行う。制御装置４は、吐出バルブ１５を開くため、回転数ｎｂ＊を０から−ｎ３に変更する。弁体１５ａは、ｎｂ＊＝−ｎ３が規定する一定速度で位置ｘ１２からｘ１０へと移動する。制御装置４は、位置ｘｂｓが位置ｘ１０を示したことに応答し、回転数ｎｂ＊を−ｎ３から０に変更する。弁体１５ａは、位置ｘ１０で停止する。制御装置４は、吸込バルブ１６を閉じるため、回転数ｎｃ＊を０からｎ４に変更する。弁体１６ａは、ｎｂ＊＝ｎ４が規定する一定速度で位置ｘ１０からｘ１２へと移動する。制御装置４は、位置ｘｃｓが位置ｘ１２を示したことに応答し、回転数ｎｃ＊をｎ４から０に変更する。弁体１６ａは、位置ｘ１２で停止する。これで第１ピストンポンプ１０が押し工程を開始するためのバルブの切り替えが終了する。
【００４２】
制御装置４は、タイミングｔ６において、バルブの切り替えが終了したことに応答し、回転数ｎａ＊を０からｎ１に変更する。第１搬送ピストン１２は、ｎａ＊＝ｎ１が規定する一定速度で位置ｘ０からｘ２へと移動し、搬送物を第１搬送シリンダ内空間１３から吐出口２へと押し出す。
【００４３】
タイミングｔ６、タイミングｔ７、タイミングｔ８、タイミングｔ９、及びこれらの間における往復動ピストンポンプ１の制御は、タイミングｔ１、タイミングｔ２、タイミングｔ３、タイミングｔ４、及びこれらの間における往復動ピストンポンプ１の制御と同様である。往復動ピストンポンプ１は、タイミングｔ１〜ｔ６の間の制御を繰り返す。
【００４４】
図５に示された制御においては、第１搬送ピストン１２、２２の引き工程における移動速度を押し工程における移動速度よりも速くするすることにより、第１ピストンポンプ１０又は第２ピストンポンプ２０の少なくとも一方が常に押し工程にあるように制御することが可能である。したがって、吐出口２から吐出されて圧送される搬送物の圧送量及び吐出圧力に生じる脈変動が抑制される。このため、吐出口２と搬送先とをつなぐ配管の繰り返し応力による疲労破壊が防止される。また、汚泥を焼却炉に搬送して焼却するために往復動ピストンポンプ１を用いる場合には、汚泥の焼却炉への供給が安定するため、焼却炉における燃焼状態が安定する。
【００４５】
さらに、第１ピストンポンプ１０は引き工程が終了したあとすぐに押し工程を開始しないで第２ピストンポンプ２０の押し工程が所定の程度進んでから押し工程を開始し、第２ピストンポンプ２０は引き工程が終了したあとすぐに押し工程を開始しないで第１ピストンポンプ１０の押し工程が所定の程度進んでから押し工程を開始するから、第１ピストンポンプ１０と第２ピストンポンプ２０の位相がずれて第１ピストンポンプ１０又は第２ピストンポンプ２０のどちらも押し工程にない状態が生じることが防止される。
【００４６】
圧送量が少ない場合には、往復動ピストンポンプ１は、第１ピストンポンプ１０又は第２ピストンポンプ２０の片方だけで搬送物を圧送してもよい。例えば、第１ピストンポンプ１０だけで搬送物を圧送する場合、ｎ２をｎ１より小さくして引き工程における第１搬送ピストン１２の移動速度を押し工程における第１搬送ピストン１２の移動速度よりも遅くすることが可能である。
【００４７】
第１搬送ピストン１２の引き工程における移動速度を遅くするすることにより、搬送物が高い粘度を有する場合であっても充填率η１の低下を防止できる。また、第１搬送ピストン１２の押し工程における移動速度を引き工程における移動速度よりも速くすることにより、単位時間あたりのストローク数の低下を抑制することができる。ここで、充填率η１は、第１搬送ピストン１２が位置ｘ０からｘ２まで移動するときに第１搬送シリンダ内空間１３から押し出される搬送物の体積Ｖ１のそのときの第１搬送シリンダ内空間１３の体積の変化分ΔＶ１に対する比Ｖ１／ΔＶ１を表す。
【００４８】
往復動ピストンポンプ１は、吐出バルブ１５を閉じるとき、図５に示されるように一定速度で弁体１５ａを弁座１５ｂに近づけても良いが、弁体１５ａが弁座１５ｂに接触する直前に弁体１５ａの速度を低下させても良い。この場合の制御について図６を用いて説明する。図６は、回転数ｎｂ＊の位置ｘｂｓに対する変化を示すグラフである。縦軸はｎｂ＊、横軸はｘｂｓである。制御装置４は、弁体１５ａの位置を示す位置ｘｂｓがｘ１０からｘ１１までの位置を示すとき、回転数ｎｂ＊をｎ３で一定にする。しかし、位置ｘｂｓがｘ１１からｘ１２までの位置を示すときは、弁体１５ａが弁座１５ｂに近づくに従って回転数ｎｂ＊を減少させる。このときの回転数ｎｂ＊の変化は、
ｎｂ＊＝−ｐ（ｘｂｓ−ｘ１１）＋ｎ３
で表される。ここで、
ｐ＝ｎ３／（ｘ１２−ｘ１１）
である。ここで、回転数ｎｂ＊を徐々に減少させるかわりに、位置ｘｂｓがｘ１１からｘ１２までの位置を示すときに回転数ｎｂ＊をｎ３より小さい回転数で一定にしてもよい。このような制御は、吐出バルブ１５だけでなく、吸込バルブ１６、吐出バルブ２５、吸込バルブ２６についても適用可能である。
【００４９】
上記制御により、弁体が弁座に接触するときの衝撃を緩和することができる。したがって、弁体・弁座の寿命が延びて弁体・弁座の交換頻度が低下し、メンテナンス費用が削減される。
【００５０】
次に、圧送量検出装置５が往復動ピストンポンプ１の圧送量Ｑを検出する方法について説明する。図７は、アクチュエータ３ａから圧送量検出装置５に入力されるトルク検出信号４３ａが示すトルクτａｓの経時変化のグラフを示している。縦軸はτａｓ、横軸は時間である。ここでは、トルクτａｓが正のトルクを示す場合を示している。正のトルクは、第１搬送ピストン１２が搬送物を押し出しているときにアクチュエータ３ａが備えるモータ３４が出力するトルクに対応している。圧送量検出装置５は、第１ピストンポンプ１０の充填率η１を、
η１＝（Ｔ−Ｔ１）／Ｔ＝Ｔ２／Ｔ
により求める。ここで、Ｔは一回の押し工程においてトルクτａｓが正のトルクを示す時間であり、Ｔ１はトルクτａｓが所定のトルクτ０に達するまでの時間であり、Ｔ２はトルクτａｓが所定のトルクτ０に達した後の時間である。ここで、
Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２
であり、Ｔは第１搬送ピストン１２が位置ｘ０からｘ２までの移動に要する時間に対応している。そして、圧送量検出装置５は、第１ピストンポンプ１０の圧送量Ｑ１を次式により求める。
Ｑ１＝ΔＶ１×Ｓｔ×η１×ρ
ここで、圧送量Ｑ１は、第１ピストンポンプ１０が単位時間に圧送する搬送物の質量である。ΔＶ１は、第１搬送ピストン１２が位置ｘ０からｘ２まで移動するときの第１搬送シリンダ内空間１３の体積の変化分である。Ｓｔは、第１搬送ピストン１２の単位時間当たりのストローク数である。ρは搬送物の密度である。
【００５１】
圧送量検出装置５は、同様にしてアクチュエータ３ｄから圧送量検出装置５に入力するトルク検出信号４３ｄが示すトルクτｄｓの経時変化に基づいて、第２ピストンポンプ２０の充填率η２及び第２ピストンポンプ２０の圧送量Ｑ２を求める。圧送量検出装置５は、往復動ピストンポンプ１の圧送量Ｑを、
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２
により求める。したがって、トルクτａｓ、トルクτｄｓの経時変化から充填率η１、η２を求めることで、正確な圧送量Ｑ、Ｑ１、Ｑ２がリアルタイムで検出される。充填率η１、η２及び圧送量Ｑ、Ｑ１、Ｑ２は、往復動ピストンポンプ１の制御に利用可能であるほか、工程管理にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る往復動ピストンポンプの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された往復動ピストンポンプが備えるアクチュエータを示す図である。
【図３】図３は、図１に示された搬送ピストンの位置について説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示された弁体の位置について説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る往復動ピストンポンプの制御方法を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、バルブを閉じるときにおいて、指令信号が指定するモータの回転数と、位置検出信号が示す弁体の位置との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、搬送ピストンを駆動するモータのトルクの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１…往復動ピストンポンプ
２…吐出口
３（３ａ〜３ｆ）…アクチュエータ
４…制御装置
５…圧送量検出装置
１０…第１ピストンポンプ
１１…第１搬送シリンダ
１２…第１搬送ピストン
１３…第１搬送シリンダ内空間
１４…搬送物第１供給室
１５…吐出バルブ
１６…吸込バルブ
１５ａ、１６ａ…弁体
１５ｂ、１６ｂ…弁座
２０…第２ピストンポンプ
２１…第２搬送シリンダ
２２…第２搬送ピストン
２３…第２搬送シリンダ内空間
２４…搬送物第２供給室
２５…吐出バルブ
２６…吸込バルブ
２５ａ、２６ａ…弁体
２５ｂ、２６ｂ…弁座
３１…シリンダ
３１ａ、３１ｂ…シリンダ内空間
３２…ピストン
３３…ピストンロッド
３４…モータ
３５…双方向吐出ポンプ
３６…補償回路
３７…モータ制御装置
３８…ロータリエンコーダ
３９…位置検出器
４１（４１ａ〜４１ｆ）…指令信号
４２（４２ａ〜４２ｆ）…位置検出信号
４３（４３ａ、４３ｄ）…トルク検出信号
４４…回転数検出信号
４５…モータ駆動電力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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