CN105840476B

CN105840476B - 泵装置

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Publication number: CN105840476B
Application number: CN201610048424.4A
Authority: CN
Inventors: 川森巧曜; 高田幸宣; 柴田晃德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: US10428809B2; KR20160096016A; US20160222950A1; EP3054156A1; JP6285880B2; CN105840476A; EP3054156B1; KR101887737B1; JP2016142216A

Abstract

本发明提供一种泵装置，将从选自多个喷嘴中的喷嘴喷射的泵装置的喷出压力或喷出流量保持在对于所选择的各个喷嘴设定的值。一种泵装置(10)，使流体从选自多个喷嘴中的喷嘴喷出，其具备：作为容积式泵的活塞泵(13)、作为旋转速度可变的驱动装置的永久磁铁型同步电机(16)、作为选择装置的转台装置(25)、喷出配管(19)、喷嘴(27)、控制驱动装置的旋转速度的控制部、对应于各喷嘴存储控制参数及喷出压力的目标值的存储装置、压力传感器(21)，控制部使用与所选择的喷嘴相对应的控制参数，以喷出压力与目标值一致的方式反馈喷出压力，控制驱动装置的旋转速度。

Description

泵装置

技术领域

本发明涉及泵装置，特别是涉及将流体加压并使流体从选自多个喷嘴中的喷嘴喷出的泵装置的控制。

背景技术

有一种将多个喷嘴经由选择装置与泵连接，将上述泵喷出的流体从选择装置所选择的喷嘴喷出的泵装置。这种泵装置例如被用于专利文献1所示的清洗装置。在专利文献1的清洗装置中，在作为选择装置的转台装置上配设有多个喷嘴。而且，将泵喷出的流体从选择装置选择的一个喷嘴喷出。

容积式泵的喷出压力根据容积式泵的旋转速度(单位时间的旋转数)、喷嘴的喷出形状及喷嘴的孔径决定。而且，在切换了所选择的喷嘴的情况下，根据表示该泵的喷出压力和喷出流量的关系的曲线，以与喷嘴相对应的压力喷射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平8-90365号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

在使用泵装置进行清洗、錾凿、去毛刺之类的作业的情况下，泵的喷出流量或喷出压力和得到的效果密切相关。因此，在使用多个喷嘴进行多种作业的情况下，期望在各种作业时选择最佳的喷出压力或喷出流量。

第一，本发明的课题在于，将从选自多个喷嘴中的喷嘴喷射的泵装置的喷出压力或喷出流量保持在对于所选择的各个喷嘴设定的值。

喷嘴因喷出的流体而逐渐磨损，导致孔径的扩大、喷射形状的恶化。由于清洗能力、去毛刺能力受到喷出压力、喷射形状、喷出流量的影响，所以要更换所磨损的喷嘴。现有的泵装置如下构成，在泵的喷出口设置泄压阀，通过该泄压阀将喷出压力保持为一定。而且，在喷出压力降低的情况下，调整该泄压阀的***压，在通过泄压阀的关闭也不能保持规定的喷出压力的情况下，则更换喷嘴。但是，该更换时期是不能预想到的。

第二，本发明的课题在于，确认喷嘴的磨损状况，报知更换喷嘴的适宜时期。

(解决技术问题的技术方案)

鉴于上述课题，本发明提供一种泵装置，将流体加压并使流体从选自多个喷嘴中的所述喷嘴喷出，具备：容积式泵，具有喷出所述流体的喷出口；旋转速度可变的驱动装置，驱动所述容积式泵；选择装置，具有所述流体的入口和多个出口，使所述入口和多个所述出口中的任一个连通；喷出配管，将所述喷出口和所述入口连通；所述喷嘴，与所述出口连通；控制部，控制所述驱动装置的所述旋转速度；存储装置，对应于多个所述喷嘴的各个喷嘴存储用于所述旋转速度的控制的控制参数、及所述容积式泵的喷出压力或喷出流量即喷出特性的目标值；传感器，设置于所述喷出配管，测量所述容积式泵的所述喷出特性，其中，所述控制部使用与由所述选择装置选择的所述喷嘴相对应的所述控制参数，以所述喷出特性与所述目标值一致的方式反馈所述喷出特性，控制所述驱动装置的所述旋转速度。

根据上述结构，能够反馈喷出特性，控制泵的旋转速度，使泵的喷出压力或喷出流量与对于各个喷嘴设定的目标值一致。

本发明优选的是，具备排出阀，所述排出阀设于从所述喷出配管分支的配管，所述控制部在所述排出阀开阀时，或在未通过所述选择装置选择所述喷嘴时，将所述驱动装置的所述旋转速度保持在预先设定的空转旋转速度。

根据上述结构，在排出阀开阀时，或未通过选择装置选择喷嘴时，将容积式泵升压的流体从排出阀排出，将该期间的容积式泵的旋转速度设为空转旋转速度。作为该空转旋转速度，只要选择比选择喷嘴时的旋转速度低的旋转速度，即可降低不从喷嘴喷出流体时的泵的消耗电力。

本发明优选的是，具备频率变换装置，所述频率变换装置变换向所述驱动装置供给的交流电的频率，所述驱动装置是交流电机，所述控制部基于所述喷出特性和所述目标值的偏差，对于所述频率变换装置供给的所述交流电的所述频率进行PID控制。在此，控制参数包含与喷嘴的类别及喷嘴的孔径(基准孔径)相对应的比例系数、积分系数及微分系数。

根据上述结构，可以以简便的结构实现响应性良好的反馈控制。

本发明中，优选的是，容积式泵是齿轮泵或活塞泵，驱动装置是永久磁铁型同步电机。

根据上述结构，由于永久磁铁型同步电机相对于电源的频率，旋转速度的追随性好，因此，能够得到响应性高的泵装置。另外，由于永久磁铁型同步电机的能量效率高，所以能够得到机械效率高的泵装置。

本发明优选的是，具备报警装置，所述报警装置发出与所述喷嘴有关的报警，所述驱动装置的所述旋转速度超过对于由所述选择装置选择的所述喷嘴所预先设定的上限旋转速度或为所述上限旋转速度以上时，所述报警装置发出与由所述选择装置选择的所述喷嘴有关的所述报警。

根据上述结构，能够根据喷嘴的磨损量适宜发出报警，或者促使更换喷嘴。即，能够确认喷嘴的磨损状况，报知喷嘴更换的适宜时期。在此，报警装置是指具备警报发生器、警报显示装置、向外部的警报信号振荡器等的报警装置的装置。

本发明优选的是，具备显示装置，所述显示装置显示信息，所述存储装置对于所述各个喷嘴存储将所述驱动装置的所述旋转速度和所述喷嘴的孔径相关联的关联信息，所述控制部取得所述驱动装置的所述旋转速度，基于所述关联信息来推定与所取得的旋转速度相当的所述喷嘴的所述孔径，并使其显示于所述显示装置。

根据上述结构，当喷嘴伴随流体的喷出而磨损，喷嘴的孔径逐渐扩大时，用户能够确认当前的喷嘴的孔径的推定值。即，能够确认喷嘴的磨损状况，报知喷嘴更换的适宜时期。因此，用户能够预先制定更换喷嘴的计划，预防清洗等作业品质的降低。

本发明中，优选的是，所述控制部进行反馈控制也进行前馈控制，所述反馈控制为以所述喷出特性与所述目标值一致的方式反馈所述喷出特性而控制所述驱动装置的所述旋转速度，所述前馈控制为根据所述目标值控制所述驱动装置的所述旋转速度。

根据上述结构，前馈控制进行操作初期的喷出特性的响应延迟的消除。另外，前馈控制例如在容积式泵起动时或所使用的喷嘴切换时的过渡状态下，以使喷出特性与目标值一致的方式进行补偿。

本发明中，优选的是，所述目标值根据预先设定的清洗的顺序进行变化。

根据上述结构，例如在根据按数值控制程序编程的清洗的顺序适宜变更目标值的情况下，也能够进行追随性好的喷出特性的调整。

本发明中，优选的是，所述控制参数基于所述喷嘴的类别、所述喷嘴的基准孔径、及所述目标值而取得，并被存储于所述存储装置。

根据上述结构，能够提供一种泵装置，即使在变更了与选择装置的各出口连接的喷嘴的类别或孔径的情况下，也能够仅通过设定喷嘴的类别、喷嘴的基准孔径、目标值而进行控制。

(发明的效果)

根据本发明，能够将从选自多个喷嘴中的喷嘴喷射的泵装置的喷出压力或喷出流量保持在对于所选择的各个喷嘴设定的值。

附图说明

图1是表示实施方式的泵装置的概略图。

图2是表示实施方式的泵装置的控制装置的概略图。

图3是表示实施方式的泵装置的控制方法的框线图。

图4是表示实施方式的泵装置的控制方法的流程图。

符号说明

10 泵装置

13 活塞泵(容积式泵)

15 喷出口

16 永久磁铁型同步电机(驱动装置)

17 变频器(频率变换装置)

18 出口

19 喷出配管

21 压力传感器

22 排出阀

25 转台装置(选择装置)

26 入口

27 喷嘴

43 控制装置

45 CPU(控制部)

47 报警装置

48 显示装置

51 存储装置

F 流体

d 换算孔径

f 频率

n 喷嘴编号

P 喷出压力

K_P 比例系数

T_I 积分时间

T_D 微分时间。

具体实施方式

以下，参照图1～图4，详细说明实施发明的方式。

[实施方式]

(结构)

图1表示本发明实施方式的泵装置10。

如图1所示，泵装置10将流体F加压并并使流体F从选自多个喷嘴27中的喷嘴27喷出。流体F贮存于罐装置11。在此，流体F为水或含有清洗剂、防腐剂、防锈剂之类的添加物的水溶液。罐装置11为具备2槽式过滤装置的罐装置。罐装置11通常用于清洗机、切削装置，因此省略其详细的说明。

泵装置10具备容积式泵。本实施方式中，容积式泵是活塞泵13，其具备多个柱塞，通过柱塞往复运动，将流体F从吸入口14吸入并从喷出口15喷出。通过使用活塞泵13，可以较高地设定喷出压力(喷出特牲)。因此，泵装置10可以适用于机械零件的清洗或去毛刺加工、聚合罐或集装箱的清洗、涂装的剥离、或混凝土的錾凿。

通过使用容积式泵，根据喷出流体F的喷嘴27的孔径和容积式泵的旋转速度N[min^－1]决定喷出压力P[MPa]。于是，产生的作用是随着旋转速度N上升，喷出压力P上升，随着喷嘴27的孔径扩大，喷出压力P降低。

此外，代替活塞泵13，可以使用齿轮泵之类的容积式泵。本实施方式的泵装置10具备一台活塞泵13，也可以具备多台容积式泵。

泵装置10具备驱动容积式泵的旋转速度可变的驱动装置、和变换向驱动装置供给的交流电的频率的频率变换装置。在本实施方式中，作为容积式泵的活塞泵13的驱动装置为永久磁铁型同步电机16。另外，本实施方式中，频率变换装置为变频器17。变频器17是由交流电源产生具有任意频率的交流电的装置。泵装置10具备变频器17和永久磁铁型同步电机16，因此，活塞泵13的旋转速度的响应变快。而且，能够廉价且简便地得到用于控制活塞泵13的旋转速度的结构。

此外，代替永久磁铁型同步电机16，可以使用电磁铁同步电机之类的交流同步电机、或直流同步电机或感应电机。代替变频器17及永久磁铁型同步电机16，可以利用步进电机或伺服电机。在使用步进电机或伺服电机的情况下，由于不使用变频器17，所以能够消除变频器17的控制延迟，能够进行更快的响应。

泵装置10具备具有流体F的入口26和多个出口18的选择装置。该选择装置使入口26和多个出口18中的任一个连通。本实施方式中，选择装置为转台装置25。转台装置25通过伺服电机30从安装有喷嘴27的多个转台面中分出一个转台面。转台装置25通过包含XYZ轴的正交轴移动装置32进行数值控制。在转台装置25上，与各转台面相对应地分别设有杆操作型的阀28。与分出的转台面相对应地设置的阀28的杆通过固定的凸轮随动件29推压。于是，从转台装置25的入口26供给的流体F经由出口18从安装于分出的转台面的喷嘴27进行喷射。

此外，在作为选择装置的转台装置25的转台面的分出中，代替伺服电机30也可以使用滚子齿式凸轮、平行凸轮之类的分度凸轮装置。选择装置可以采用具有与喷嘴27的数量同数的阀28，且各阀28的流入口与选择装置的入口26结合的各种方式。例如，选择装置可以根据控制装置43的指令使各阀28进行开闭，也可以将阀28串联配置并选择通过旋转的凸轮轴进行开阀的阀28。作为后者的选择装置，可以利用例如特许第3812879号公报所记载的装置。

喷出配管19将活塞泵13的喷出口15和转台装置25的入口26连通。

压力传感器21设于喷出配管19，测量活塞泵13的喷出压力P并将其向控制装置43输出。

安全阀23设于从喷出配管19分支的配管，如果喷出压力P超过规定的压力Ps，则向罐装置11排出流体F，将喷出压力P保持在压力Ps以下。压力Ps被设定为比平时使用的喷出压力P稍高，且比活塞泵13、喷出配管19、压力传感器21、转台装置25的耐压强度(压力值)低。

排出阀22设于从喷出配管19分支的配管。排出阀22的流路的有效截面积与喷嘴27相比，非常大。由于排出阀22的流路的有效截面积大，所以在排出阀22开阀时，喷出配管19内的压力急剧降低。活塞泵13喷出的流体F在排出阀22开阀时，全部的流体F通过排出阀22返回罐装置11。

清洗阀24设于喷出配管19的与排出阀22的分支点的下游侧。清洗阀24在排出阀22闭阀时开阀，在排出阀22开阀时闭阀。该流体F在清洗阀24开阀时，全部的流体F被向转台装置25供给。

此外，清洗阀24虽然优选设置，但不是必须要设置的。

另外，泵装置10具备控制装置43。控制装置43进行如下控制:根据压力传感器21所检测到的喷出压力P，经由变频器17进行控制，以使活塞泵13的喷出压力P与目标值(以下也称作“目标压力P₀”。)一致。

图2表示控制装置43的结构。如图2所示，控制装置43具备CPU45、输入装置46、报警装置47、显示装置48、输入端口49、输出端口50、存储装置51，将它们用总线连接。控制装置43含有数值控制装置。CPU45具有作为控制部的功能，该控制部控制作为驱动装置的永久磁铁型同步电机16的旋转速度。输入装置46是键盘、数字键、鼠标等直接输入数据的装置。报警装置47是通过声音报知警报的扬声器或显示警报的装置。显示装置48是显示压力、控制参数、设定值等信息的装置，可以利用液晶面板。也可以将输入装置46、报警装置47、显示装置48作为一个触摸面板构成。输入端口49接收由伺服电机30、压力传感器21之类的附属装置发出的信号。输出端口50向变频器17、伺服电机30、正交轴移动装置32之类的构成要素发送信号。存储装置51是存储器，存储对于各喷嘴27的控制参数、传递函数、数值控制程序之类的数据。控制参数的详情后述。控制参数、传递函数经由输入装置46或输入端口49输入，被存储于存储装置51。控制装置43利用存储于存储装置51的控制参数、传递函数反馈喷出压力P，控制向活塞泵13供给的交流电的频率。如后述，在本实施方式中，反馈控制使用PID控制。

图3表示控制***的框线图。永久磁铁型同步电机16的旋转速度N、即活塞泵13的旋转速度N通过活塞泵13的负载和频率f决定。因此，控制装置43反馈喷出压力P，控制活塞泵13的旋转速度N。CPU45根据存储于存储装置51的信息来决定与选择的工具编号n相对应的目标压力P₀。CPU45经由输出端口50向变频器17指令压力P_OUT。

在从喷嘴27喷射流体F时，与喷嘴27的孔径和活塞泵13的旋转速度相对应，喷出配管19内的压力P(活塞泵13的喷出压力P)上升。该压力P由压力传感器21进行检测，且经由输入端口49被发送至控制装置43的CPU45。CPU45运算该当前的压力P和目标压力P₀的差值P_DEF。PID补偿以使该差值P_DEF为0的方式进行运算。反馈补偿基于对各个喷嘴决定的比例系数K_P、积分时间T_I、微分时间T_D进行PID补偿。

控制对象是变频器17、驱动活塞泵13的永久磁铁型同步电机16、及转台装置25选择的工具编号n的喷嘴27。变频器17将压力P_OUT变换为频率f[s^－1]。变频器17接收压力P_OUT，变换为频率f的传递函数由常数C₁表示。

通过频率f的交流电驱动活塞泵13。活塞泵13的旋转速度N由频率f决定。即，在本实施方式的泵装置10中，通过控制频率f，控制活塞泵13的旋转速度N。通过活塞泵13的旋转速度N和由喷嘴27的孔径表示的开口程度决定喷出压力P。活塞泵13通过变频器17生成的频率f的交流电进行旋转，活塞泵13将流体F加压，该流体F从所选择的喷嘴27喷出。表示交流电的频率f和所产生的喷出压力P的关系的传递函数，可以通过表示对于活塞泵13的旋转速度N的配管阻力的常数C₂表示。

在此，C₁、C₂通过喷嘴的类别、喷嘴的基准孔径d₀、目标压力P₀决定。如果将PID补偿及前馈补偿的传递函数分别设为G₁、G_F，则控制***的传递函数由式1表示。喷嘴的基准孔径d₀为作为设计值的初期孔径。

在此，G₁由式2表示。

前馈控制对于目标压力P₀进行，进行控制对象的压力不灵敏带区域的补偿、即进行操作初期的压力的响应延迟的消除。另外，前馈控制例如以在活塞泵13的起动时或使用的喷嘴27的切换时的过渡状态下与目标值一致的方式进行补偿。

参照表1，表1表示实施方式的泵装置的控制参数，具体而言，表示存储于存储装置51的控制参数等数据的构成例。在本实施方式中，工具编号n与对转台装置25的每个转台面标注的转台编号相对应。而且，设定如下结构：对于工具编号n所安装的喷嘴27的类别、基准孔径d₀已确定，与所安装的喷嘴27相对应的目标压力P₀也已预先确定。

表1

表1表示对于列62的工具编号n的、控制参数等数据的值。列64表示与工具编号n相对应的目标压力P₀[MPa]。如果在列64输入数字，则以该数字为目标压力P₀。如果在列64输入特定的文字(例如x)，则表示在该工具编号n未设置喷嘴27。列65表示与工具编号n相对应的PID控制的参数即比例系数K_p。列66表示与工具编号n相对应的积分时间T_I。列67表示与工具编号n相对应的微分时间T_D。列68表示作为传递函数的常数C₁。列69表示与工具编号n相对应的上限频率f_MAX[s^－1]，列61表示与工具编号n相对应的下限频率f_MIN[s^－1]。列63表示以当前的频率f为参数的运算当前的喷嘴的孔径的推定值即换算孔径d的函数Fd1(f)、Fd2(f)，…。CPU45从变频器17接收频率f，基于该频率f和列63的函数推定运算换算孔径d。频率f以某程度的幅度细微振动，因此，换算孔径d的计算值也振动。因此，优选的是，作为推定值的换算孔径d取移动平均以吸收振动量。

此外，在代替永久磁铁型同步电机16及变频器17而使用步进电机或伺服电机的情况下，可以使用有关旋转速度的数据代替有关频率的数据这一点自不必说。当然，控制装置43可以分割成控制泵装置10整体的第一控制装置(例如数值控制装置)、和进行PID控制及向变频器17进行指令的第二控制装置(例如定序器)而构成。

另外，代替变频器17根据压力P_OUT的输入而输出频率f，控制装置43的CPU45可以将压力P_OUT暂时变换为电流值i，变频器17根据电流值i的输入而输出频率f。

也可以代替列64的特定的文字(例如x)的输入而另外设置表示是否对于工具编号n安装喷嘴27的列。此时，例如在该列安装有喷嘴27的情况下输入1，但在未安装喷嘴27的情况下输入0。

进一步，也可以适宜省略列69、列61、或列63。在设有列63的情况下，报警装置47可以基于换算孔径d发出报警，因此，不需要规定频率f的正常范围的列61、69。另外，喷嘴27的孔随着使用而扩大，因此，频率f随之上升。因此，列61在通常情况下可以省略。另外，在形成对于频率f不发出报警的结构的情况下，不需要设置列61、列69。

图4表示如上述构成的泵装置10的控制方法。图4所示的流程图的内容作为程序存储于存储装置51。控制装置43的CPU45根据正交轴移动装置32的数值控制程序，使用转台装置25按工具编号n从多个喷嘴27中选择喷射的喷嘴27(S1)。在从喷嘴27喷射流体F时，控制装置43的CPU45将排出阀22闭阀，将清洗阀24开阀。CPU45判断排出阀22是否闭阀(S2)。在排出阀22开阀的情况下(S2否)，进入后述的步骤S12。此外，在泵装置10具备清洗阀24的情况下，步骤S2也可以替换为清洗阀24是否开阀的判断。

在排出阀22闭阀的情况下(S2是)，CPU45根据伺服电机30的输出信号识别与所选择的喷嘴27相对应的编号即工具编号n(S3)。CPU45基于表1，判断在所选择的工具编号n是否设置有喷嘴(S4)。在所选择的工具编号n设置有喷嘴的情况下(S4是)，CPU45从表1取得适于所识别的工具编号n的控制参数(S5)。CPU45基于表1决定活塞泵13的喷出压力P的目标值即目标压力P₀(S6)。CPU45从输出端口50向变频器17指令压力P_OUT(S7)。变频器17基于压力P_OUT向活塞泵13发送频率f的交流电(S8)。活塞泵13由永久磁铁型同步电机16驱动并以规定的旋转速度N旋转(S9)。活塞泵13从吸入口14吸入流体F，将其加压并从喷出口15喷出。被加压的流体F经由喷出配管19、转台装置25从工具编号n的喷嘴27喷出。压力传感器21测量喷出配管19内的流体F的压力P。该压力P相当于活塞泵13的喷出压力P。压力P的测量值从压力传感器21经由输入端口49被输入控制装置43(S10)。在步骤S11中，判断是否有泵装置10的停止指示。在没有泵装置10的停止指示的情况下(S11否)，CPU45运算测量的压力P和目标压力P₀的差值P_DEF，并根据由表1得到的各系数和传递函数算出根据差值P_DEF修正的值即压力P_OUT。CPU45向变频器17指令作为该修正值的压力P_OUT(S7)。

控制装置43的CPU45反馈测量出的喷出压力P，通过控制活塞泵13的旋转速度N，能够使活塞泵13的喷出压力P与目标压力P₀一致而与喷嘴27的磨损程度无关。

步骤S2中，在排出阀22开阀时(S2否)，控制装置43的CPU45将预先设定输入的频率即空转频率f_IDL的交流电的输出对变频器17进行指令，活塞泵13以与空转频率f_IDL相对应的空转旋转速度N_IDL进行旋转(S12)。此时，控制装置43的CPU45不进行与测量出的喷出压力P相对应的频率f的反馈控制。

在此，在泵装置10具备清洗阀24的情况下，控制装置43的CPU45在清洗阀24闭阀之前将排出阀22开阀。

在步骤S4中，在判断所选择的工具编号n未设置有喷嘴的情况下(S4否)，CPU45也同样执行步骤S12。

报警装置47在由变频器17输出的交流电的频率f低于下限频率f_MIN(表1的列61)或为下限频率f_MIN以下的情况下，或者在超过上限频率f_MAX(参照列69)或为上限频率f_MAX以上的情况下，发出报警。

此外，根据以上的实施方式，为了驱动活塞泵13而使用变频器17及永久磁铁型同步电机16，因此，控制量为供给的交流电的频率f，使用对于频率f的值作为控制参数。但是，在为了驱动活塞泵13而使用伺服电机、步进电机的情况下，控制量为旋转速度，控制参数置换为对于旋转速度的值。该情况下，作为常数的传递函数C₁表现接收压力而产生相当于旋转速度的电源脉冲列的伺服放大器。

根据以上的结构，本实施方式的泵装置10将流体F加压，从选自多个喷嘴27中的喷嘴27喷出。泵装置10具备：具有喷出流体的喷出口15的作为容积式泵的活塞泵13、驱动活塞泵13的旋转速度可变的作为驱动装置的永久磁铁型同步电机16。另外，泵装置10具备：具有流体F的入口26和多个出口18且使入口26和多个出口18中的任一个连通的作为选择装置的转台装置25、将喷出口15和入口26连通的喷出配管19、与出口18连通的上述喷嘴27。另外，泵装置10具备：控制作为驱动装置的永久磁铁型同步电机16的旋转速度N的作为控制部的CPU45、将用于永久磁铁型同步电机16的旋转速度N的控制的控制参数(K_P、T_I、T_D等)及活塞泵13的喷出压力P的目标值即目标压力P₀对应于多个喷嘴27分别存储的存储装置51、喷出配管19所具备的测量活塞泵13的喷出压力P的压力传感器21。控制装置43的CPU45使用与由转台装置25选择的喷嘴27相对应的控制参数，以喷出压力P与目标压力P₀一致的方式反馈喷出压力P，控制永久磁铁型同步电机16的旋转速度N。

另外，泵装置10具备设于从喷出配管19分支的配管的排出阀22，控制装置43的CPU45在排出阀22开阀时或未通过转台装置25选择喷嘴27时，将永久磁铁型同步电机16的旋转速度N保持为与预先设定的空转旋转速度N_IDL相对应的空转频率f_IDL。

另外，泵装置10具备变换向永久磁铁型同步电机16供给的交流电的频率f的变频器17(频率变换装置)，驱动活塞泵13的驱动装置为永久磁铁型同步电机16(交流电机)，控制装置43的CPU45基于喷出压力P和目标压力P₀的偏差P_DEF对于变频器17向永久磁铁型同步电机16供给的交流电的频率f进行PID控制。

另外，泵装置10所具备的容积式泵是活塞泵13，驱动活塞泵13的驱动装置是永久磁铁型同步电机16。

另外，泵装置10具备发出有关喷嘴27的报警的报警装置47，当与永久磁铁型同步电机16的旋转速度N相对应的频率f超过与对于由转台装置25选择的喷嘴27预先设定的永久磁铁型同步电机16的上限旋转速度相对应的上限频率f_MAX或为上限频率f_MAX以上时，报警装置47发出与由转台装置25选择的喷嘴27有关的报警。

另外，泵装置10具备显示信息的显示装置48，存储装置51对各个喷嘴27存储将与永久磁铁型同步电机16的旋转速度N相对应的频率f和喷嘴27的孔径相关联的关联信息即函数Fd1(f)、Fd2(f)、…。控制装置43的CPU45取得与永久磁铁型同步电机16的旋转速度N相对应的频率f，并基于函数Fd1(f)、Fd2(f)、…推定与取得的频率f相当的喷嘴27的孔径，作为换算孔径d，在显示装置48进行显示。

另外，控制装置43的CPU45在进行反馈控制的同时进行前馈控制，所述反馈控制为以喷出压力P与目标压力P₀一致的方式反馈喷出压力P，控制与永久磁铁型同步电机16的旋转速度N相对应的频率f，所述前馈控制为根据目标压力P₀控制与永久磁铁型同步电机16的旋转速度N相对应的频率f。

(效果)

本实施方式的泵装置10在喷嘴27随着使用而磨损的情况下，也可以与喷嘴27的磨损量无关地将喷出压力P保持为一定。由于反馈控制利用PID控制，所以具有活塞泵13的喷出压力P收敛于目标压力P₀的时间缩短的效果。而且，由于使用PID控制，所以对于复杂***且函数化困难的泵装置10的压力响应能够进行简便的收敛性高的反馈控制。

由于根据工具编号n设定不同的目标压力P₀而使各个喷嘴以适当的喷出压力P喷出流体F，所以能够使各个喷嘴27的作业最佳化。例如，在使用工具编号1的喷嘴27时，能够将其设定压力设为泵最高压力附近，进行被清洗物的去毛刺，在使用工具编号3的喷嘴27进行被清洗物的水中清洗时，泵装置10能够将喷出压力P设为在该作业中能够期待最大的清洗效果的压力。

泵装置10代替现有技术的压力调整阀(泄压阀)而具备安全阀23，以活塞泵13的旋转速度N调整喷出压力P。因此，泵13喷出的流体F的全部从喷嘴27喷出。由于没有现有技术那样的从压力调整阀的排出，所以所使用的能量减小。

当喷嘴27因使用而磨损时，由于泵装置10总是监视与活塞泵13的旋转速度N相对应的供给电源(交流电)的频率f，所以将频率f和上限频率f_MAX相比较，能够发出喷嘴27的磨损警报。因此，能够根据喷嘴27的磨损量适宜发出报警，或者促使更换喷嘴27。即，能够确认喷嘴27的磨损状况，通知喷嘴更换的适宜时期。

泵装置10通过进行前馈控制，将排出阀22闭阀，将清洗阀24开阀，从作为喷嘴开闭阀的阀28开阀时开始，活塞泵13喷出的流体F的压力(喷出压力)P开始上升。压力P上升，可以缩短达到目标压力P₀为止的时间。过渡状态，例如在切换了喷嘴27后喷出压力P稳定为止的时间不能用于清洗、去毛刺、剥离之类的作业。但是，通过上述的作用，在使用了泵装置10的清洗装置中，能够缩短作业以外的时间(不能用于作业的时间)。

泵装置10由于进行前馈补偿，所以能够消除操作初期的喷出压力P的响应延迟。另外，例如能够在活塞泵13的起动时或所使用的喷嘴27的切换时的过渡状态下与目标值一致。

泵装置10能够预测喷嘴27的磨损量，并使其在显示装置48进行显示。即，能够确认喷嘴27的磨损状况、报知喷嘴更换的适宜时期。泵装置10的管理者能够根据喷嘴27的磨损量来制定更换喷嘴27的计划。预测喷嘴27的磨损量并进行提示是通过本实施方式才首次得以实现的。喷嘴27的磨损使喷嘴孔扁圆地变形。因此，如果磨损进展，则喷流紊乱，清洗效果降低。泵装置10由于显示换算孔径d，所以管理者可以随着换算孔径d的增加趋势而适宜更换喷嘴27。管理者能够通过调整喷嘴更换时期，高度保持清洗效果。

(第一变形例)

本变形例在安装于工具编号n的喷嘴的种类、喷嘴的基准孔径d₀已确定这一点上，与上述的实施方式相同，但在提供能够在清洗程序中自由变更压力的情况下的控制参数的结构这一点上与上述的实施方式不同。

参照表2，表2表示实施方式的第一变形例的泵装置的控制参数，表2(a)表示相对于工具编号的目标压力，表2(b)表示相对于目标压力的上限频率及下限频率，表2(c)表示PID控制的控制参数。具体而言，表2(a)表示对于工具编号n的喷嘴27的目标压力P₀。列71表示工具编号n。列72表示对于工具编号n的喷嘴27的目标压力P₀。在未对工具编号n付与喷嘴27的情况下，向列72输入特定的文字列(例如x)。CPU45通过列72的记载内容，读入所选择的工具编号n是否被付与了喷嘴27，及该喷嘴27的目标压力P₀。

表2

参照表2(b)，对于各个工具编号n都设有表2(b)。表2(b)分别在列75、列76表示对于各喷嘴27的目标压力P₀(参照列73)的下限频率f_MIN、上限频率f_MAX。根据喷嘴27的类别及基准孔径d₀，各目标压力P₀的频率f的正常范围不同。通过在表2(b)中输入对于工具编号n的各目标压力P₀的正常范围，即使在例如通过程序根据清洗作业变更目标压力P₀的情况下，也能够灵活地进行压力控制。

参照表2(c)，对于各个工具编号n都设有表2(c)。列77表示数据的种类，列78表示数据的值。表2(c)表示对于各工具编号n的比例系数K_P、积分时间T_I、微分时间T_D、传递函数C₁。从提高精度的观点出发优选的是，PID参数、频率变换涉及的传递函数C₁，对于各个喷嘴27取不同的值。表2(c)通过对于各个喷嘴27保持各参数(数据)，能够利用与工具编号n相对应的适宜的控制参数。

第一变形例中，目标压力P₀根据预先设定的清洗顺序进行变化。

通过这样构成，各个喷嘴的目标压力P₀代替来自输入装置46或输入端口49的输入而能够利用来自数值控制装置的数值控制程序的输入。由于具备各个喷嘴27的控制参数及正常频率范围，所以对于工具编号n能够采用适当的参数。在决定对工具编号n设置的喷嘴27的情况下，对该各个喷嘴27可选择与目标压力P₀相对应的控制参数，因此，可以得到响应性高的压力控制。因此，在根据按数值控制程序编程的清洗的顺序适宜变更目标压力P₀的情况下，也能够进行追随性好的压力调整。控制方法与上述实施方式相同，因此，省略其详细的说明。

(第二变形例)

在第二变形例中，控制参数基于喷嘴27的类别、喷嘴27的基准孔径d₀、及目标压力P₀取得，被存储于存储装置51。

第二变形例提供一种泵装置10，在对于工具编号n变更了喷嘴27的类别或孔径的情况下，仅设定喷嘴27的类别、喷嘴27的基准孔径d₀、目标压力P₀即能够进行控制。此外，对于与上述实施方式相同的结构标注同一符号并省略详细的说明。

表3表示实施方式的第二变形例的泵装置的控制参数，表3(a)表示相对于工具编号的设定值，表3(b)表示相对于喷嘴的类别的控制参数的函数，表3(c)表示相对于工具编号的PID控制的控制参数。表3表示本变形例涉及的控制参数。参照表3(a)，存储装置51将各种设定值存储于表3(a)内。表3(a)将对于列81的工具编号n的喷嘴27的类别置于列82，将基准孔径d₀[mm]置于列83，将目标压力P₀[MPa]置于列84。用户将该表3(a)作为安装于转台装置25的喷嘴27的数据输入。

表3

参照表3(b)，存储装置51在表3(b)中准备用于取得与预先设定使用的各种喷嘴27相对应的控制参数的函数。列85为喷嘴27的类别。喷嘴27的类别根据下向喷嘴、旋转喷嘴、横向喷嘴、喷射喷嘴等喷嘴的形状及喷射方向进行分类。列87中纳入以喷嘴27的各类别的基准孔径d₀、目标压力P₀为参数的比例系数K_P的函数F_1KP、F_2KP、…。列88中纳入以基准孔径d₀、目标压力P₀为参数的积分时间T_I的函数F_1TI、F_2TI、…。列89中纳入以基准孔径d₀、目标压力P₀为参数的微分时间T_D的函数F_1TD、F_2TD、…。列86中纳入以基准孔径d₀、目标压力P₀为参数的传递函数C₁的函数F_1C1、F_2C1、…。列91中纳入以频率f、喷出压力P为参数的换算孔径d的函数F_dn1、F _dn2、…。

CPU45基于输入表3(a)内的喷嘴27的类别选择表3(b)的行。接着，CPU45将输入表3(a)的基准孔径d₀、目标压力P₀输入所选择的行中所纳入的各函数，计算并取得作为控制参数的比例系数K_P、积分时间T_I、微分时间T_D、传递函数C₁。

参照表3(c)，表3(c)为对于工具编号n的各种控制参数的一览表。列90表示工具编号n，列92表示比例系数K_P，列93表示积分时间T_I，列94表示微分时间T_D，列99表示传递函数C₁。CPU45将对于工具编号n算出的比例系数K_P、积分时间T_I、微分时间T_D、传递函数C₁各自的值输入表3(c)。

控制装置43的CPU45基于输入表3(c)的数值控制泵装置10。控制方法与上述的实施方式相同，因此省略其详细的记载。

CPU45基于列91(参照表3(b))的函数运算与指令频率f相对应的换算孔径d。将在此运算出的换算孔径d在显示装置48进行显示。在换算孔径d达到基准孔径d₀的例如110％的情况下，CPU45从报警装置47发出报警。当然，该倍率可以适宜变更。

此外，可以将上述的实施方式的参数结构、运算工序变形而构成泵装置10。例如，上限频率f_MAX、下限频率f_MIN在能够运算换算孔径d的***中也可以省去。在原本不需要喷嘴磨损的报警的情况下，可以将这些功能完全省去。相反，在追求更高的追随性的情况下，在表2(c)中，可以对列78赋予以目标压力P₀、喷嘴27当前的孔径的推定值即换算孔径d为参数的函数。在这样的***中，对于喷嘴27当前的孔径的推定值即换算孔径d和目标压力P₀，可以利用更适当的参数进行控制。

另外，在上述的实施方式中，其构成为CPU45以作为喷出特性的喷出压力P与目标压力P₀一致的方式反馈喷出压力P，控制永久磁铁型同步电机16的旋转速度N，但本发明不限于此。由于容积式泵的喷出压力和喷出流量处于规定的关系，所以作为喷出特性，也可以使用喷出流量。即，也可以构成为CPU45使用与所选择的喷嘴27相对应的控制参数，以喷出流量与目标值一致的方式反馈喷出流量，控制永久磁铁型同步电机16的旋转速度N。

进一步，控制装置43设定与喷嘴编号n和目标压力P₀相对应的初期旋转数(或初期频率)，在选择了喷嘴编号n后，直至泵的喷出压力P超过规定的阈值为止，电机16能够以规定的初期旋转数旋转。该情况下，从泵13的喷出压力P超过阈值时开始，根据喷出压力P、控制参数开始上述的反馈控制。阈值例如作为目标压力P₀的90％的值赋予。在选择了喷嘴编号n后，直至喷出压力P到达阈值为止的期间，使电机16以预先决定的初期旋转数旋转，由此，产生压力P的上升加快的效果。由于压力P的上升加快，所以能够较长地确保实质上能够使用的清洗时间。另外，在反馈控制开始时，差值P_DEF小，因此，能够缩小开始反馈控制时的压力P的过调量。由于喷出压力P稳定，所以能够提供将喷流的作业效率保持为一定的泵装置。

Claims

1.一种泵装置，将流体加压并使流体从选自多个喷嘴中的所述喷嘴喷出，其特征在于，具备：

容积式泵，具有喷出所述流体的喷出口；

旋转速度可变的驱动装置，驱动所述容积式泵；

选择装置，具有所述流体的入口和多个出口，使所述入口和多个所述出口中的任一个连通；

喷出配管，将所述喷出口和所述入口连通；

所述喷嘴，与所述出口连通；

控制部，控制所述驱动装置的所述旋转速度；

存储装置，对应于多个所述喷嘴的各个喷嘴存储用于所述旋转速度的控制的控制参数、及所述容积式泵的喷出压力或喷出流量即喷出特性的目标值；

传感器，设置于所述喷出配管，测量所述容积式泵的所述喷出特性，

其中，所述控制部使用与由所述选择装置选择的所述喷嘴相对应的所述控制参数，以所述喷出特性与所述目标值一致的方式反馈所述喷出特性，控制所述驱动装置的所述旋转速度。

2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，

具备排出阀，所述排出阀设于从所述喷出配管分支的配管，

所述控制部在所述排出阀开阀时，或在未通过所述选择装置选择所述喷嘴时，将所述驱动装置的所述旋转速度保持在预先设定的空转旋转速度。

3.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

具备频率变换装置，所述频率变换装置变换向所述驱动装置供给的交流电的频率，

所述驱动装置是交流电机，

所述控制部基于所述喷出特性和所述目标值的偏差，对于所述频率变换装置供给的所述交流电的所述频率进行PID控制。

4.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述容积式泵是齿轮泵或活塞泵，

所述驱动装置是永久磁铁型同步电机。

5.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

具备报警装置，所述报警装置发出与所述喷嘴有关的报警，

所述驱动装置的所述旋转速度超过对于由所述选择装置选择的所述喷嘴所预先设定的上限旋转速度或为所述上限旋转速度以上时，所述报警装置发出与由所述选择装置选择的所述喷嘴有关的所述报警。

6.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

具备显示装置，所述显示装置显示信息，

所述存储装置对于所述各个喷嘴存储将所述驱动装置的所述旋转速度和所述喷嘴的孔径相关联的关联信息，

所述控制部取得所述驱动装置的所述旋转速度，基于所述关联信息来推定与所取得的旋转速度相当的所述喷嘴的所述孔径，并使其显示于所述显示装置。

7.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述控制部进行反馈控制也进行前馈控制，所述反馈控制为以所述喷出特性与所述目标值一致的方式反馈所述喷出特性而控制所述驱动装置的所述旋转速度，所述前馈控制为根据所述目标值控制所述驱动装置的所述旋转速度。

8.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述目标值根据预先设定的清洗的顺序进行变化。

9.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述控制参数基于所述喷嘴的类别、所述喷嘴的基准孔径、及所述目标值而取得，并被存储于所述存储装置。

10.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述存储装置存储与所述喷出特性的目标值相对应的初期旋转数，

所述控制部在开始所述流体从所述喷嘴的喷射时，使所述驱动装置以所述初期旋转数旋转，在所述喷出特性超过预先决定的阈值以后，反馈所述喷出特性，控制所述驱动装置的所述旋转速度。