(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータと、この電気モータの回転ロータ運動を直進ストローク運動に変換する減速歯車装置と、これによって駆動される振動ポンプと、変動する主要送出流れの押出し量にしたがってインパルスを発生する外部インパルス発生器からインパルスを受け取って、受け取った各インパルスにしたがって前記モータを作動制御して、前記ポンプによる定量送出を行う電子制御装置とを備えた計量ポンプであって、
前記制御装置は、受け取ったインパルスごとに予め規定された計測量を割り当てて、この計測量を保管場所に保管して加算し、この加算した合計計測量が、前記ポンプの１ポンプストロークによる送出量に等しいかまたはこれよりも多い合計計測量に達したときのみに、この送出量をポンプから送出させるために、前記モータを作動制御させる制御装置であることを特徴とする計量ポンプ。
【請求項２】
電気モータと、この電気モータの回転ロータ運動を直進ストローク運動に変換する減速歯車装置と、これによって駆動される振動ポンプと、変動する主要送出流れの押出し量にしたがってインパルスを発生する外部インパルス発生器からインパルスを受け取って、受け取った各インパルスにしたがって前記モータを作動制御して、前記ポンプによる定量送出を行う電子制御装置とを備えた計量ポンプであって、
前記制御装置は、受け取ったインパルスごとに予め規定された計測量を割り当てて、この計測量を保管場所に保管して加算し、この加算した合計計測量が、前記ポンプの１ポンプストロークの予め決められた部分をポンプが通過するときの送出量に等しいかまたはこれよりも多い合計計測量に達したときのみに、この送出量をポンプから送出させるために、前記モータを作動制御させる制御装置であることを特徴とする計量ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の計量ポンプにおいて、前記制御装置は、前記保管場所に保管した前記合計計測量が、前記送出量よりも多い場合には、この合計計測量から前記送出量を差し引いて残った計測量を、前記制御装置内の保管場所に残して、次に受け取られるインパルスに割り当てた計測量に加算する機能を併せ持つ制御装置である計量ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の計量ポンプにおいて、前記モータは同期モータである計量ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の計量ポンプにおいて、前記モータの操作サイクルは、供給電圧の電源周波数によって決定される計量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、各請求項の上位概念に示す特徴にもとづく計量ポンプに関する。
【０００２】
計量ポンプでは、基本的に構造に２種類の区別があり、すなわち、電磁気駆動型のものと電気モータ駆動型のものとである。
前者の構造型では、送出量の制御は、電磁石を駆動させる周波数を通じて行われ、さらに、原則としてストローク容量は機械的位置決めねじによって、すなわち、操作サイクルごとの送出量によって、変えることができる。対照的に、請求項１に記載されているタイプである後者の電気モータ駆動型の計量ポンプは、そのような機械的ストローク調整が提供されておらず、技術的に比較的複雑である。これらのポンプでは、ポンプの振動運動が、クランク機構または、これに見合った一種のリンク使用のような歯車装置によって生成され、ポンプのより緻密な感触の制御を可能にするため、モータの回転運動は、通常では、さらに減少させている。
ステッピングモータを適用すると、このためのモータステップの間の間隔が、しかるべく変えられる。しかし、後者の構造型は、そのモータのため比較的高価であり、さらに、複雑な電子制御が必要である。
【０００３】
時間および量に関して計量ポンプによって送出されるべき流れを別の送出流れ（主要送出流れ）へ適合させて、これらの２つの流れの間の所定の混合率を確実にするためには、インパルス制御装置を設けることが普通である。
このために、両方の構造の計量ポンプは、普通、外部インパルス発生器用の入力端子を有する。
同時に、予め設定されるべき計測量、すなわち、計量ポンプによって送出されるべき一定の容量は、外部インパルス発生器の各インパルスに割り当てられ、これは、主要送出流れの押出し量にしたがって時間的に間隔をおいてインパルスを発生する。
冒頭に言及した電磁式駆動型の計量ポンプでは、インパルスごとに送出されるべきこの計測量が、普通、機械的ストローク調整によって設定され、電気モータ駆動型の計量ポンプでは、計測量が、もっぱらポンプのストローク速度を、したがって駆動モータの回転速度を変えることによって調整させることができる。
【０００４】
このために必要な制御装置を備えたステッピングモータおよびサーボモータ、および、回転速度の制御が可能な電気モータは、比較的高価である。したがって、電気モータ駆動型の従来の簡略な構造の計量ポンプでは、モータの回転速度を変化させない構造になっており、外部インパルス制御も行われていなかった。
【０００５】
（発明の簡単な開示）
この背景に対して、本発明の目的は、当分野に属する種類の、速度制御可能ではない駆動装置で操作される計量ポンプを設計することであり、そのストローク容量は、インパルス信号による外部制御も可能であるように簡略な手段によって、変えられなくてもよい。
特に、計量ポンプによって行われる送出または混合が、外部制御（インパルス制御）によって予め規定された値を決して超えないことを確実にすべきである。
【０００６】
本発明によると、この目的は、各請求項に特定された特徴によって達成される。
本発明の有利な構成は、従属請求項および下記の説明に記載される。
【０００７】
本発明の基本的概念は、まず、少なくとも制御装置によって、外部インパルス発生器から主要送出流れが一定以上を超えたときに送られてくるインパルスを受け取ったときに、予め規定された送出量がポンプによって送出され、しかも、この送出は、各インパルスに割り当てた予め規定された計測量を順に加算して、この加算した合計計測量が、ポンプの予め規定された最小送出量に等しいかまたはこれよりも多いときに行われる。
【０００８】
ストローク位置の位置認識が装備されている計量ポンプの場合には、操作サイクルの予め規定された部分が選択されてもよく、このようにすると、この操作サイクルでポンプによって送出される量が規定されるため、この位置認識によって、モータ位置をポンプのストローク位置へ割り当てることが可能になる。
しかし、モータは、操作サイクルの一部を通過するように作動されるだけではなく、各場合に、少なくとも、１工程の操作サイクルを通過することが好ましい。送出量は、次いで、ポンプのストローク容量によって決定される。適用された構成要素を適切に選択することによって、モータおよび／またはポンプの位置決定を完全になくすことができるため、そのような制御装置は多大な技術的努力なしで実現することができるという利点がある。
操作サイクルがひとたび完全に通過されると、いずれにせよモータ／ポンプの位置に関係なくサイクルの開始時に、完全なポンプストロークが実施され、したがって少なくとも、ポンプが完全な操作ストロークで産する量が、ほぼ送出される。
たとえば、膜ポンプの場合、モータの制御が開始すると無負荷中間位置にあるそのようなポンプでは普通のことであるが、操作ストロークの前半が通過し、次いで完全に戻るストローク、操作ストロークの他方の半分が通過し、そのため、合計では、完全操作ストロークの送出量が送出される。
【０００９】
本発明による計量ポンプは、基本的に、異なる構造型の電気モータで、たとえば、直流モータでまたは非同期モータで、操作されてもよい。
有利なことに、所定の交流電圧、好ましくは電源電圧を加えたりまたはこれから切断するために、モータを制御するのに電子スイッチで十分であるため、同期モータが電気モータとして適用される。
同期モータは、予め規定された電源周波数が与えられると一定の速度で作動するため、これは、単に、完全操作ストロークを通過するために、予め規定された時間の間、スイッチを入れられるだけである。
電気モータとポンプとの間の歯車は、通常、歯車減速装置を含むため、正確な時間の場合には、位置認識が存在しない場合でも、比較的高精度の計量手順を達成する。
【００１０】
モータの回転は供給電圧の周波数によって決定されるため、特に、これを固定された時間設定に従って制御するのではなく、供給電圧の予め規定された周波数にしたがって制御することが好ましい。
同時に、電源供給の周波数変動が生じても、この影響を受けないようにして、高い計量精度が確実に得られるようにすることが好ましい。
さらに、モータは、固定された時間設定に従って制御するのではなく、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源周波数で操作されてもよい。
【００１１】
計量の精度をさらに上げるために、調整できるポンプを装備することが有用である。同時に、１回の操作サイクルでまたは適切な場合には部分サイクルでポンプによって送出される実際の量が求められ、制御装置に保管される。
【００１２】
制御装置において、制御側に設定されることが好ましい所定の計測量（公称計測量）が、各外部インパルスに割り当てられる。
制御装置内では、受け取られた各インパルスに割り当てられた各計測量の合計がポンプの１回の送出量に等しいかまたはこれよりも大きい値に達するまで加えられる。制御装置において、モータの１操作サイクルで、ポンプによって送出される予め規定された送出量と比較演算されて、前記送出量が各計測量の合計から差し引かれる。
この結果、差し引かれて残った計測量はなくなることなく、次の計測量の計算に加えられる。
逆に、制御装置において、受け取られるインパルスの時間的間隔が再び大きくなったときには、前記送出量に達していない計測量でも送出することができるようにして、計量の精度をさらに上げるようにし、これには供給電源周波数で回転するモータを制御することなく、ポンプの送出量に達したものとされる。
【００１３】
（発明の詳細な説明）
よりよく理解するために、本発明は今後、実施例によって説明される。基本構造がたとえばドイツ特許第ＤＥ１９６  ２３  ５３７  Ａ１号から公知である計量ポンプは、同期モータの形態である駆動モータで駆動される。
モータは減速歯車装置を駆動し、これはさらに回転運動をストローク運動に転換し、これが今度は膜ポンプを駆動する。膜ポンプは、１完全ポンプストロークで１ｍｌを送出する。
ポンプの１操作サイクルは、膜ポンプがポンプチャンバ内に流体を吸引する戻りストロークと、ポンプチャンバ内に位置する流体が圧力下で放出される作業ストロークと、から構成される。
歯車装置は、機械的にしっかりとした状態であるため、モータの１回転ごとに部分ストロークの１回の移動が割り当てられている。
ポンプの操作サイクル（戻りストロークおよび作業ストローク）は、このようにして、力学によって予め決められたモータ回転数に対応する。
５０、６０、または別の電源周波数ででさえ選択的に操作されてもよい同期モータは、モータに供給された電源供給周波数によって（すなわち、モータは電源供給に電導式に接続されていた）ポンプの操作サイクルを決定する制御装置を具備する。
モータの画成された回転角度が、各電源周波数に割り当てられ、したがって、モータデータおよび公知の機械的歯車装置比のため、ポンプは完全操作サイクルを通過するように、何回電源周波数が必要であるかを苦労せずに決定することができる。
したがって、完全操作サイクルを通過するときに１ｍｌの量が常に送出されるため、ポンプまたはモータ用の位置認識を必要としない。この量は、計算によって前もって求められており、制御装置に入力されている。
【００１４】
今、この計量ポンプが、送出されるべき流れを別の送出流れ（外部主要送出流れ）に混合すべきである場合、送出量の同期が必要である。
このために、普通、外部主要送出流れに外部インパルス発生器が設けられ、この外部インパルス発生器は、外部主要送出流れが所定の量に達すると常にインパルスを出力する。  そのため、計量ポンプは、適切に計測した量を送出して、主要送出流れに混合する。本実施例において、インパルスごとに排出されるべき計測量は、０．３ｍｌに予め規定されている。
【００１５】
したがって、送出の開始時に前記制御装置が第1の外部インパルスを受け取ったときには、まず、０．３ｍｌの計測量（公称送出量）が、前記制御装置に保管される。次いで、保管されている計測量がモータの１回の操作サイクルでポンプによって送出される予め規定された１ｍｌの量に対応するより大きい量かどうかがチェックされるようにしてもよい。
このチェックによる結果が、先の実施例の事例と違う場合、即ち、計測量が１ｍｌに達していない場合には、この１ｍｌに達していない計測量は、公称送出量として保管場所内に留まる。
【００１６】
そして、前記制御装置が次のインパルスを受け取ると、まず保管場所に保管された計測量が０．３ｍｌだけ増加し、すぐにまた、この結果として得られる０．６ｍｌの計測量が、前記モータによる１回の操作サイクルで、ポンプによって送出される１ｍｌの量よりも多いかまたは等しいか否かが比較演算される。
この場合でも、計測量の合計が１ｍｌよりも少ないため、この０．６ｍｌの計測量は保管場所内に留まる。
【００１７】
このようにして、第4のインパルスが前記制御装置に受け取られると、保管場所の計測量は１．２ｍｌへ増加する。
この量は、ポンプによって１回で送出される最小単位の送出量である１ｍｌの量よりも多いため、電気モータは、ポンプの１回の完全な操作サイクルに対応する供給電源周波数が付与されている間、前記制御装置に制御されて，作動する。
そして、このとき、保管されていた１．２ｍｌの合計計測量から、１ｍｌの送出量だけ差し引かれ、このため、前記保管場所には、０．２ｍｌの計測量が残り、これは、次のインパルスを受け取るときに考慮に入れられる。
【００１８】
このようにして、簡略に作られた計量ポンプ（同期モータ及びあまり複雑ではないモータ制御装置を備えた）でも、送出されるべき流れを別の送出流れ（外部主要送出流れ）に混合するときには、この送出を比較的正確な計量で行なうことができる。