泵裝置的制造方法

泵裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種泵裝置，將從選自多個噴嘴中的噴嘴噴射的泵裝置的噴出壓力或噴出流量保持在對于所選擇的各個噴嘴設定的值。一種泵裝置(10)，使流體從選自多個噴嘴中的噴嘴噴出，其具備：作為容積式泵的活塞泵(13)、作為旋轉速度可變的驅動裝置的永久磁鐵型同步電機(16)、作為選擇裝置的轉臺裝置(25)、噴出配管(19)、噴嘴(27)、控制驅動裝置的旋轉速度的控制部、對應于各噴嘴存儲控制參數及噴出壓力的目標值的存儲裝置、壓力傳感器(21)，控制部使用與所選擇的噴嘴相對應的控制參數，以噴出壓力與目標值一致的方式反饋噴出壓力，控制驅動裝置的旋轉速度。
【專利說明】
泵裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及栗裝置，特別是涉及將流體加壓并使流體從選自多個噴嘴中的噴嘴噴 出的栗裝置的控制。
【背景技術】
[0002] 有一種將多個噴嘴經由選擇裝置與栗連接，將上述栗噴出的流體從選擇裝置所選 擇的噴嘴噴出的栗裝置。這種栗裝置例如被用于專利文獻1所示的清洗裝置。在專利文獻1 的清洗裝置中，在作為選擇裝置的轉臺裝置上配設有多個噴嘴。而且，將栗噴出的流體從選 擇裝置選擇的一個噴嘴噴出。
[0003 ]容積式栗的噴出壓力根據容積式栗的旋轉速度(單位時間的旋轉數）、噴嘴的噴出 形狀及噴嘴的孔徑決定。而且，在切換了所選擇的噴嘴的情況下，根據表示該栗的噴出壓力 和噴出流量的關系的曲線，以與噴嘴相對應的壓力噴射。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:(日本)特開平8-90365號公報

【發明內容】

[0007] (發明要解決的技術問題）
[0008] 在使用栗裝置進行清洗、鏨鑿、去毛刺之類的作業的情況下，栗的噴出流量或噴出 壓力和得到的效果密切相關。因此，在使用多個噴嘴進行多種作業的情況下，期望在各種作 業時選擇最佳的噴出壓力或噴出流量。
[0009] 第一，本發明的課題在于，將從選自多個噴嘴中的噴嘴噴射的栗裝置的噴出壓力 或噴出流量保持在對于所選擇的各個噴嘴設定的值。
[0010] 噴嘴因噴出的流體而逐漸磨損，導致孔徑的擴大、噴射形狀的惡化。由于清洗能 力、去毛刺能力受到噴出壓力、噴射形狀、噴出流量的影響，所以要更換所磨損的噴嘴。現有 的栗裝置如下構成，在栗的噴出口設置泄壓閥，通過該泄壓閥將噴出壓力保持為一定。而 且，在噴出壓力降低的情況下，調整該泄壓閥的排泄壓，在通過泄壓閥的關閉也不能保持規 定的噴出壓力的情況下，則更換噴嘴。但是，該更換時期是不能預想到的。
[0011] 第二，本發明的課題在于，確認噴嘴的磨損狀況，報知更換噴嘴的適宜時期。
[0012](解決技術問題的技術方案）
[0013]鑒于上述課題，本發明提供一種栗裝置，將流體加壓并使流體從選自多個噴嘴中 的所述噴嘴噴出，具備:容積式栗，具有噴出所述流體的噴出口；旋轉速度可變的驅動裝置， 驅動所述容積式栗;選擇裝置，具有所述流體的入口和多個出口，使所述入口和多個所述出 口中的任一個連通;噴出配管，將所述噴出口和所述入口連通;所述噴嘴，與所述出口連通； 控制部，控制所述驅動裝置的所述旋轉速度;存儲裝置，對應于多個所述噴嘴的各個噴嘴存 儲用于所述旋轉速度的控制的控制參數、及所述容積式栗的噴出壓力或噴出流量即噴出特 性的目標值;傳感器，設置于所述噴出配管，測量所述容積式栗的所述噴出特性，其中，所述 控制部使用與由所述選擇裝置選擇的所述噴嘴相對應的所述控制參數，以所述噴出特性與 所述目標值一致的方式反饋所述噴出特性，控制所述驅動裝置的所述旋轉速度。
[0014] 根據上述結構，能夠反饋噴出特性，控制栗的旋轉速度，使栗的噴出壓力或噴出流 量與對于各個噴嘴設定的目標值一致。
[0015] 本發明優選的是，具備排出閥，所述排出閥設于從所述噴出配管分支的配管，所述 控制部在所述排出閥開閥時，或在未通過所述選擇裝置選擇所述噴嘴時，將所述驅動裝置 的所述旋轉速度保持在預先設定的空轉旋轉速度。
[0016] 根據上述結構，在排出閥開閥時，或未通過選擇裝置選擇噴嘴時，將容積式栗升壓 的流體從排出閥排出，將該期間的容積式栗的旋轉速度設為空轉旋轉速度。作為該空轉旋 轉速度，只要選擇比選擇噴嘴時的旋轉速度低的旋轉速度，即可降低不從噴嘴噴出流體時 的栗的消耗電力。
[0017] 本發明優選的是，具備頻率變換裝置，所述頻率變換裝置變換向所述驅動裝置供 給的交流電的頻率，所述驅動裝置是交流電機，所述控制部基于所述噴出特性和所述目標 值的偏差，對于所述頻率變換裝置供給的所述交流電的所述頻率進行PID控制。在此，控制 參數包含與噴嘴的類別及噴嘴的孔徑（基準孔徑）相對應的比例系數、積分系數及微分系 數。
[0018] 根據上述結構，可以以簡便的結構實現響應性良好的反饋控制。
[0019] 本發明中，優選的是，容積式栗是齒輪栗或活塞栗，驅動裝置是永久磁鐵型同步電 機。
[0020] 根據上述結構，由于永久磁鐵型同步電機相對于電源的頻率，旋轉速度的追隨性 好，因此，能夠得到響應性高的栗裝置。另外，由于永久磁鐵型同步電機的能量效率高，所以 能夠得到機械效率高的栗裝置。
[0021] 本發明優選的是，具備報警裝置，所述報警裝置發出與所述噴嘴有關的報警，所述 驅動裝置的所述旋轉速度超過對于由所述選擇裝置選擇的所述噴嘴所預先設定的上限旋 轉速度或為所述上限旋轉速度以上時，所述報警裝置發出與由所述選擇裝置選擇的所述噴 嘴有關的所述報警。
[0022] 根據上述結構，能夠根據噴嘴的磨損量適宜發出報警，或者促使更換噴嘴。即，能 夠確認噴嘴的磨損狀況，報知噴嘴更換的適宜時期。在此，報警裝置是指具備警報發生器、 警報顯示裝置、向外部的警報信號振蕩器等的報警裝置的裝置。
[0023]本發明優選的是，具備顯示裝置，所述顯示裝置顯示信息，所述存儲裝置對于所述 各個噴嘴存儲將所述驅動裝置的所述旋轉速度和所述噴嘴的孔徑相關聯的關聯信息，所述 控制部取得所述驅動裝置的所述旋轉速度，基于所述關聯信息來推定與所取得的旋轉速度 相當的所述噴嘴的所述孔徑，并使其顯示于所述顯示裝置。
[0024] 根據上述結構，當噴嘴伴隨流體的噴出而磨損，噴嘴的孔徑逐漸擴大時，用戶能夠 確認當前的噴嘴的孔徑的推定值。即，能夠確認噴嘴的磨損狀況，報知噴嘴更換的適宜時 期。因此，用戶能夠預先制定更換噴嘴的計劃，預防清洗等作業品質的降低。
[0025] 本發明中，優選的是，所述控制部進行反饋控制也進行前饋控制，所述反饋控制為 以所述噴出特性與所述目標值一致的方式反饋所述噴出特性而控制所述驅動裝置的所述 旋轉速度，所述前饋控制為根據所述目標值控制所述驅動裝置的所述旋轉速度。
[0026] 根據上述結構，前饋控制進行操作初期的噴出特性的響應延遲的消除。另外，前饋 控制例如在容積式栗起動時或所使用的噴嘴切換時的過渡狀態下，以使噴出特性與目標值 一致的方式進行補償。
[0027] 本發明中，優選的是，所述目標值根據預先設定的清洗的順序進行變化。
[0028] 根據上述結構，例如在根據按數值控制程序編程的清洗的順序適宜變更目標值的 情況下，也能夠進行追隨性好的噴出特性的調整。
[0029] 本發明中，優選的是，所述控制參數基于所述噴嘴的類別、所述噴嘴的基準孔徑、 及所述目標值而取得，并被存儲于所述存儲裝置。
[0030] 根據上述結構，能夠提供一種栗裝置，即使在變更了與選擇裝置的各出口連接的 噴嘴的類別或孔徑的情況下，也能夠僅通過設定噴嘴的類別、噴嘴的基準孔徑、目標值而進 行控制。
[0031] (發明的效果）
[0032] 根據本發明，能夠將從選自多個噴嘴中的噴嘴噴射的栗裝置的噴出壓力或噴出流 量保持在對于所選擇的各個噴嘴設定的值。
【附圖說明】
[0033] 圖1是表示實施方式的栗裝置的概略圖。
[0034]圖2是表示實施方式的栗裝置的控制裝置的概略圖。
[0035]圖3是表示實施方式的栗裝置的控制方法的框線圖。
[0036]圖4是表示實施方式的栗裝置的控制方法的流程圖。
[0037] 符號說明
[0038] 10栗裝置
[0039] 13活塞栗（容積式栗）
[0040] 15 噴出口
[0041] 16永久磁鐵型同步電機(驅動裝置）
[0042] 17變頻器(頻率變換裝置）
[0043] 18 出口
[0044] 19噴出配管
[0045] 21壓力傳感器
[0046] 22排出閥
[0047] 25轉臺裝置(選擇裝置）
[0048] 26 入口
[0049] 27 噴嘴
[0050] 43控制裝置
[0051] 45 CPU(控制部）
[0052] 47報警裝置
[0053] 48顯示裝置
[0054] 51存儲裝置
[0055] F 流體
[0056] d換算孔徑
[0057] f 頻率
[0058] n噴嘴編號
[0059] P噴出壓力 [0060] KP比例系數 [0061 ] T〗積分時間
[0062] Td微分時間。
【具體實施方式】
[0063] 以下，參照圖1~圖4,詳細說明實施發明的方式。
[0064] [實施方式]
[0065] (結構）
[0066] 圖1表示本發明實施方式的栗裝置10。
[0067] 如圖1所示，栗裝置10將流體F加壓并并使流體F從選自多個噴嘴27中的噴嘴27噴 出。流體F貯存于罐裝置11。在此，流體F為水或含有清洗劑、防腐劑、防銹劑之類的添加物的 水溶液。罐裝置11為具備2槽式過濾裝置的罐裝置。罐裝置11通常用于清洗機、切削裝置，因 此省略其詳細的說明。
[0068] 栗裝置10具備容積式栗。本實施方式中，容積式栗是活塞栗13,其具備多個柱塞， 通過柱塞往復運動，將流體F從吸入口 14吸入并從噴出口 15噴出。通過使用活塞栗13,可以 較高地設定噴出壓力（噴出特牲）。因此，栗裝置10可以適用于機械零件的清洗或去毛刺加 工、聚合罐或集裝箱的清洗、涂裝的剝離、或混凝土的鏨鑿。
[0069] 通過使用容積式栗，根據噴出流體F的噴嘴27的孔徑和容積式栗的旋轉速度N [mirT1]決定噴出壓力P[MPa]。于是，產生的作用是隨著旋轉速度N上升，噴出壓力P上升，隨 著噴嘴27的孔徑擴大，噴出壓力P降低。
[0070] 此外，代替活塞栗13,可以使用齒輪栗之類的容積式栗。本實施方式的栗裝置10具 備一臺活塞栗13,也可以具備多臺谷積式栗。
[0071] 栗裝置10具備驅動容積式栗的旋轉速度可變的驅動裝置、和變換向驅動裝置供給 的交流電的頻率的頻率變換裝置。在本實施方式中，作為容積式栗的活塞栗13的驅動裝置 為永久磁鐵型同步電機16。另外，本實施方式中，頻率變換裝置為變頻器17。變頻器17是由 交流電源產生具有任意頻率的交流電的裝置。栗裝置10具備變頻器17和永久磁鐵型同步電 機16,因此，活塞栗13的旋轉速度的響應變快。而且，能夠廉價且簡便地得到用于控制活塞 栗13的旋轉速度的結構。
[0072] 此外，代替永久磁鐵型同步電機16,可以使用電磁鐵同步電機之類的交流同步電 機、或直流同步電機或感應電機。代替變頻器17及永久磁鐵型同步電機16,可以利用步進電 機或伺服電機。在使用步進電機或伺服電機的情況下，由于不使用變頻器17,所以能夠消除 變頻器17的控制延遲，能夠進行更快的響應。
[0073] 栗裝置10具備具有流體F的入口 26和多個出口 18的選擇裝置。該選擇裝置使入口 26和多個出口 18中的任一個連通。本實施方式中，選擇裝置為轉臺裝置25。轉臺裝置25通過 伺服電機30從安裝有噴嘴27的多個轉臺面中分出一個轉臺面。轉臺裝置25通過包含XYZ軸 的正交軸移動裝置32進行數值控制。在轉臺裝置25上，與各轉臺面相對應地分別設有桿操 作型的閥28。與分出的轉臺面相對應地設置的閥28的桿通過固定的凸輪隨動件29推壓。于 是，從轉臺裝置25的入口 26供給的流體F經由出口 18從安裝于分出的轉臺面的噴嘴27進行 噴射。
[0074]此外，在作為選擇裝置的轉臺裝置25的轉臺面的分出中，代替伺服電機30也可以 使用滾子齒式凸輪、平行凸輪之類的分度凸輪裝置。選擇裝置可以采用具有與噴嘴27的數 量同數的閥28,且各閥28的流入口與選擇裝置的入口 26結合的各種方式。例如，選擇裝置可 以根據控制裝置43的指令使各閥28進行開閉，也可以將閥28串聯配置并選擇通過旋轉的凸 輪軸進行開閥的閥28。作為后者的選擇裝置，可以利用例如特許第3812879號公報所記載的 裝置。
[0075] 噴出配管19將活塞栗13的噴出口 15和轉臺裝置25的入口 26連通。
[0076]壓力傳感器21設于噴出配管19,測量活塞栗13的噴出壓力P并將其向控制裝置43 輸出。
[0077]安全閥23設于從噴出配管19分支的配管，如果噴出壓力P超過規定的壓力Ps，則向 罐裝置11排出流體F，將噴出壓力P保持在壓力Ps以下。壓力Ps被設定為比平時使用的噴出 壓力P稍高，且比活塞栗13、噴出配管19、壓力傳感器21、轉臺裝置25的耐壓強度（壓力值） 低。
[0078]排出閥22設于從噴出配管19分支的配管。排出閥22的流路的有效截面積與噴嘴27 相比，非常大。由于排出閥22的流路的有效截面積大，所以在排出閥22開閥時，噴出配管19 內的壓力急劇降低。活塞栗13噴出的流體F在排出閥22開閥時，全部的流體F通過排出閥22 返回罐裝置11。
[0079]清洗閥24設于噴出配管19的與排出閥22的分支點的下游側。清洗閥24在排出閥22 閉閥時開閥，在排出閥22開閥時閉閥。該流體F在清洗閥24開閥時，全部的流體F被向轉臺裝 置25供給。
[0080]此外，清洗閥24雖然優選設置，但不是必須要設置的。
[0081]另外，栗裝置10具備控制裝置43。控制裝置43進行如下控制:根據壓力傳感器21所 檢測到的噴出壓力P，經由變頻器17進行控制，以使活塞栗13的噴出壓力P與目標值(以下也 稱作"目標壓力P〇"。) 一致。
[0082]圖2表示控制裝置43的結構。如圖2所示，控制裝置43具備CPU45、輸入裝置46、報警 裝置47、顯示裝置48、輸入端口 49、輸出端口 50、存儲裝置51，將它們用總線連接。控制裝置 43含有數值控制裝置。CPU45具有作為控制部的功能，該控制部控制作為驅動裝置的永久磁 鐵型同步電機16的旋轉速度。輸入裝置46是鍵盤、數字鍵、鼠標等直接輸入數據的裝置。報 警裝置47是通過聲音報知警報的揚聲器或顯示警報的裝置。顯示裝置48是顯示壓力、控制 參數、設定值等信息的裝置，可以利用液晶面板。也可以將輸入裝置46、報警裝置47、顯示裝 置48作為一個觸摸面板構成。輸入端口 49接收由伺服電機30、壓力傳感器21之類的附屬裝 置發出的信號。輸出端口 50向變頻器17、伺服電機30、正交軸移動裝置32之類的構成要素發 送信號。存儲裝置51是存儲器，存儲對于各噴嘴27的控制參數、傳遞函數、數值控制程序之 類的數據。控制參數的詳情后述。控制參數、傳遞函數經由輸入裝置46或輸入端口 49輸入， 被存儲于存儲裝置51。控制裝置43利用存儲于存儲裝置51的控制參數、傳遞函數反饋噴出 壓力P，控制向活塞栗13供給的交流電的頻率。如后述，在本實施方式中，反饋控制使用PID 控制。
[0083]圖3表示控制系統的框線圖。永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N、即活塞栗13的 旋轉速度N通過活塞栗13的負載和頻率f決定。因此，控制裝置43反饋噴出壓力P，控制活塞 栗13的旋轉速度NXPU45根據存儲于存儲裝置51的信息來決定與選擇的工具編號n相對應 的目標壓力P〇。CPU45經由輸出端口 50向變頻器17指令壓力Pout。
[0084]在從噴嘴27噴射流體F時，與噴嘴27的孔徑和活塞栗13的旋轉速度相對應，噴出配 管19內的壓力P(活塞栗13的噴出壓力P)上升。該壓力P由壓力傳感器21進行檢測，且經由輸 入端口 49被發送至控制裝置43的CPU45XPU45運算該當前的壓力P和目標壓力P〇的差值 Pde^PID補償以使該差值PDEF為0的方式進行運算。反饋補償基于對各個噴嘴決定的比例系 數Kp、積分時間Ti、微分時間Td進行PID補償。
[0085] 控制對象是變頻器17、驅動活塞栗13的永久磁鐵型同步電機16、及轉臺裝置25選 擇的工具編號n的噴嘴27。變頻器17將壓力Pout變換為頻率打廠1]。變頻器17接收壓力Pout， 變換為頻率f的傳遞函數由常數&表示。
[0086] 通過頻率f的交流電驅動活塞栗13。活塞栗13的旋轉速度N由頻率f決定。即，在本 實施方式的栗裝置10中，通過控制頻率f，控制活塞栗13的旋轉速度N。通過活塞栗13的旋轉 速度N和由噴嘴27的孔徑表示的開口程度決定噴出壓力P。活塞栗13通過變頻器17生成的頻 率f的交流電進行旋轉，活塞栗13將流體F加壓，該流體F從所選擇的噴嘴27噴出。表示交流 電的頻率f和所產生的噴出壓力P的關系的傳遞函數，可以通過表示對于活塞栗13的旋轉速 度N的配管阻力的常數C 2表示。
[0087]在此，ChGdi過噴嘴的類別、噴嘴的基準孔徑do、目標壓力Po決定。如果將PID補償 及前饋補償的傳遞函數分別設為Gi、GF，則控制系統的傳遞函數由式1表示。噴嘴的基準孔徑 do為作為設計值的初期孔徑。
[0089] 在此，Gi由式2表示。
[0091]前饋控制對于目標壓力Po進行，進行控制對象的壓力不靈敏帶區域的補償、即進 行操作初期的壓力的響應延遲的消除。另外，前饋控制例如以在活塞栗13的起動時或使用 的噴嘴27的切換時的過渡狀態下與目標值一致的方式進行補償。
[0092]參照表1，表1表示實施方式的栗裝置的控制參數，具體而言，表示存儲于存儲裝置 51的控制參數等數據的構成例。在本實施方式中，工具編號n與對轉臺裝置25的每個轉臺面 標注的轉臺編號相對應。而且，設定如下結構:對于工具編號n所安裝的噴嘴27的類別、基準 孔徑do已確定，與所安裝的噴嘴27相對應的目標壓力Po也已預先確定。
[0093]表 1
[0095]表1表示對于列62的工具編號n的、控制參數等數據的值。列64表示與工具編號n相 對應的目標壓力Po[MPa]。如果在列64輸入數字，則以該數字為目標壓力P〇。如果在列64輸入 特定的文字(例如x)，則表示在該工具編號n未設置噴嘴27。列65表示與工具編號n相對應的 PID控制的參數即比例系數KP。列66表不與工具編號n相對應的積分時間Ti。列67表不與工具 編號n相對應的微分時間Td。列68表不作為傳遞函數的常數Ci。列69表不與工具編號n相對應 的上限頻率f_([s I,列61表不與工具編號n相對應的下限頻率fMiN[s I。列63表不以當前 的頻率f為參數的運算當前的噴嘴的孔徑的推定值即換算孔徑d的函數Fdl(f)、Fd2(f)，~。 CPU45從變頻器17接收頻率f，基于該頻率f和列63的函數推定運算換算孔徑d。頻率f以某程 度的幅度細微振動，因此，換算孔徑d的計算值也振動。因此，優選的是，作為推定值的換算 孔徑d取移動平均以吸收振動量。
[0096]此外，在代替永久磁鐵型同步電機16及變頻器17而使用步進電機或伺服電機的情 況下，可以使用有關旋轉速度的數據代替有關頻率的數據這一點自不必說。當然，控制裝置 43可以分割成控制栗裝置10整體的第一控制裝置(例如數值控制裝置）、和進行PID控制及 向變頻器17進行指令的第二控制裝置(例如定序器)而構成。
[0097]另外，代替變頻器17根據壓力Pout的輸入而輸出頻率f，控制裝置43的CPU45可以將 壓力Pout暫時變換為電流值i，變頻器17根據電流值i的輸入而輸出頻率f。
[0098] 也可以代替列64的特定的文字(例如x)的輸入而另外設置表示是否對于工具編號 n安裝噴嘴27的列。此時，例如在該列安裝有噴嘴27的情況下輸入1，但在未安裝噴嘴27的情 況下輸入0。
[0099] 進一步，也可以適宜省略列69、列61、或列63。在設有列63的情況下，報警裝置47可 以基于換算孔徑d發出報警，因此，不需要規定頻率f的正常范圍的列61、69。另外，噴嘴27的 孔隨著使用而擴大，因此，頻率f隨之上升。因此，列61在通常情況下可以省略。另外，在形成 對于頻率f不發出報警的結構的情況下，不需要設置列61、列69。
[0100] 圖4表示如上述構成的栗裝置10的控制方法。圖4所示的流程圖的內容作為程序存 儲于存儲裝置51。控制裝置43的CPU45根據正交軸移動裝置32的數值控制程序，使用轉臺裝 置25按工具編號n從多個噴嘴27中選擇噴射的噴嘴27(S1)。在從噴嘴27噴射流體F時，控制 裝置43的CPU45將排出閥22閉閥，將清洗閥24開閥。CPU45判斷排出閥22是否閉閥（S2)。在排 出閥22開閥的情況下（S2否），進入后述的步驟S12。此外，在栗裝置10具備清洗閥24的情況 下，步驟S2也可以替換為清洗閥24是否開閥的判斷。
[0101] 在排出閥22閉閥的情況下（S2是），CPU45根據伺服電機30的輸出信號識別與所選 擇的噴嘴27相對應的編號即工具編號n(S3)<XPU45基于表1，判斷在所選擇的工具編號n是 否設置有噴嘴(S4)。在所選擇的工具編號n設置有噴嘴的情況下（S4是），CPU45從表1取得適 于所識別的工具編號n的控制參數(S5)<XPU45基于表1決定活塞栗13的噴出壓力P的目標值 即目標壓力PWSehCPlMS從輸出端口 50向變頻器17指令壓力PQUT(S7)。變頻器17基于壓力 Pout向活塞栗13發送頻率f的交流電（S8)。活塞栗13由永久磁鐵型同步電機16驅動并以規定 的旋轉速度N旋轉(S9)。活塞栗13從吸入口 14吸入流體F，將其加壓并從噴出口 15噴出。被加 壓的流體F經由噴出配管19、轉臺裝置25從工具編號n的噴嘴27噴出。壓力傳感器21測量噴 出配管19內的流體F的壓力P。該壓力P相當于活塞栗13的噴出壓力P。壓力P的測量值從壓力 傳感器21經由輸入端口49被輸入控制裝置43(S10)。在步驟S11中，判斷是否有栗裝置10的 停止指示。在沒有栗裝置10的停止指示的情況下（S11否），CPU45運算測量的壓力P和目標壓 力Po的差值Pdef，并根據由表1得到的各系數和傳遞函數算出根據差值Pdef修正的值即壓力 P 〇Ut<XPU45向變頻器17指令作為該修正值的壓力PQUT(S7)。
[0102]控制裝置43的CPU45反饋測量出的噴出壓力P，通過控制活塞栗13的旋轉速度N，能 夠使活塞栗13的噴出壓力P與目標壓力Po-致而與噴嘴27的磨損程度無關。
[0103]步驟S2中，在排出閥22開閥時（S2否），控制裝置43的CPU45將預先設定輸入的頻率 即空轉頻率fIDL的交流電的輸出對變頻器17進行指令，活塞栗13以與空轉頻率fIDL相對應的 空轉旋轉速度N皿進行旋轉（S12)。此時，控制裝置43的CPU45不進行與測量出的噴出壓力P 相對應的頻率f的反饋控制。
[0104] 在此，在栗裝置10具備清洗閥24的情況下，控制裝置43的CPU45在清洗閥24閉閥之 前將排出閥22開閥。
[0105]在步驟S4中，在判斷所選擇的工具編號n未設置有噴嘴的情況下（S4否），CPU45也 同樣執行步驟S12。
[0106] 報警裝置47在由變頻器17輸出的交流電的頻率f低于下限頻率fMiN(表1的列61)或 為下限頻率fMIN以下的情況下，或者在超過上限頻率f MAX(參照列69)或為上限頻率fMAX以上 的情況下，發出報警。
[0107] 此外，根據以上的實施方式，為了驅動活塞栗13而使用變頻器17及永久磁鐵型同 步電機16,因此，控制量為供給的交流電的頻率f，使用對于頻率f的值作為控制參數。但是， 在為了驅動活塞栗13而使用伺服電機、步進電機的情況下，控制量為旋轉速度，控制參數置 換為對于旋轉速度的值。該情況下，作為常數的傳遞函數(^表現接收壓力而產生相當于旋 轉速度的電源脈沖列的伺服放大器。
[0108] 根據以上的結構，本實施方式的栗裝置10將流體F加壓，從選自多個噴嘴27中的噴 嘴27噴出。栗裝置10具備:具有噴出流體的噴出口 15的作為容積式栗的活塞栗13、驅動活塞 栗13的旋轉速度可變的作為驅動裝置的永久磁鐵型同步電機16。另外，栗裝置10具備:具有 流體F的入口 26和多個出口 18且使入口 26和多個出口 18中的任一個連通的作為選擇裝置的 轉臺裝置25、將噴出口 15和入口 26連通的噴出配管19、與出口 18連通的上述噴嘴27。另外， 栗裝置10具備:控制作為驅動裝置的永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N的作為控制部的 CPU45、將用于永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N的控制的控制參數(HTd等)及活塞 栗13的噴出壓力P的目標值即目標壓力P〇對應于多個噴嘴27分別存儲的存儲裝置51、噴出 配管19所具備的測量活塞栗13的噴出壓力P的壓力傳感器21。控制裝置43的CPU45使用與由 轉臺裝置25選擇的噴嘴27相對應的控制參數，以噴出壓力P與目標壓力P〇-致的方式反饋 噴出壓力P，控制永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N。
[0109]另外，栗裝置10具備設于從噴出配管19分支的配管的排出閥22,控制裝置43的 CPU45在排出閥22開閥時或未通過轉臺裝置25選擇噴嘴27時，將永久磁鐵型同步電機16的 旋轉速度N保持為與預先設定的空轉旋轉速度N IDl相對應的空轉頻率flDL。
[0110]另外，栗裝置10具備變換向永久磁鐵型同步電機16供給的交流電的頻率f的變頻 器17(頻率變換裝置），驅動活塞栗13的驅動裝置為永久磁鐵型同步電機16(交流電機），控 制裝置43的CPU45基于噴出壓力P和目標壓力P〇的偏差P DEF對于變頻器17向永久磁鐵型同步 電機16供給的交流電的頻率f進行PID控制。
[0111] 另外，栗裝置10所具備的容積式栗是活塞栗13,驅動活塞栗13的驅動裝置是永久 磁鐵型同步電機16。
[0112] 另外，栗裝置10具備發出有關噴嘴27的報警的報警裝置47,當與永久磁鐵型同步 電機16的旋轉速度N相對應的頻率f超過與對于由轉臺裝置25選擇的噴嘴27預先設定的永 久磁鐵型同步電機16的上限旋轉速度相對應的上限頻率fMAX或為上限頻率fMAX以上時，報警 裝置47發出與由轉臺裝置25選擇的噴嘴27有關的報警。
[0113]另外，栗裝置10具備顯示信息的顯示裝置48,存儲裝置51對各個噴嘴27存儲將與 永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N相對應的頻率f和噴嘴27的孔徑相關聯的關聯信息即 函數Fdl (f)、Fd2(f)、…。控制裝置43的CPU45取得與永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N相 對應的頻率f，并基于函數?(11(〇、？(12(〇、~推定與取得的頻率付目當的噴嘴27的孔徑，作 為換算孔徑d，在顯示裝置48進行顯示。
[0114] 另外，控制裝置43的CPU45在進行反饋控制的同時進行前饋控制，所述反饋控制為 以噴出壓力P與目標壓力Po-致的方式反饋噴出壓力P，控制與永久磁鐵型同步電機16的旋 轉速度N相對應的頻率f，所述前饋控制為根據目標壓力Po控制與永久磁鐵型同步電機16的 旋轉速度N相對應的頻率f。
[0115] (效果）
[0116] 本實施方式的栗裝置10在噴嘴27隨著使用而磨損的情況下，也可以與噴嘴27的磨 損量無關地將噴出壓力P保持為一定。由于反饋控制利用PID控制，所以具有活塞栗13的噴 出壓力P收斂于目標壓力Po的時間縮短的效果。而且，由于使用PID控制，所以對于復雜系統 且函數化困難的栗裝置10的壓力響應能夠進行簡便的收斂性高的反饋控制。
[0117]由于根據工具編號n設定不同的目標壓力Po而使各個噴嘴以適當的噴出壓力P噴 出流體F，所以能夠使各個噴嘴27的作業最佳化。例如，在使用工具編號1的噴嘴27時，能夠 將其設定壓力設為栗最高壓力附近，進行被清洗物的去毛刺，在使用工具編號3的噴嘴27進 行被清洗物的水中清洗時，栗裝置10能夠將噴出壓力P設為在該作業中能夠期待最大的清 洗效果的壓力。
[0118] 栗裝置10代替現有技術的壓力調整閥(泄壓閥）而具備安全閥23,以活塞栗13的旋 轉速度N調整噴出壓力P。因此，栗13噴出的流體F的全部從噴嘴27噴出。由于沒有現有技術 那樣的從壓力調整閥的排出，所以所使用的能量減小。
[0119] 當噴嘴27因使用而磨損時，由于栗裝置10總是監視與活塞栗13的旋轉速度N相對 應的供給電源(交流電）的頻率f，所以將頻率f和上限頻率fMAX相比較，能夠發出噴嘴27的磨 損警報。因此，能夠根據噴嘴27的磨損量適宜發出報警，或者促使更換噴嘴27。即，能夠確認 噴嘴27的磨損狀況，通知噴嘴更換的適宜時期。
[0120] 栗裝置10通過進行前饋控制，將排出閥22閉閥，將清洗閥24開閥，從作為噴嘴開閉 閥的閥28開閥時開始，活塞栗13噴出的流體F的壓力（噴出壓力）P開始上升。壓力P上升，可 以縮短達到目標壓力Po為止的時間。過渡狀態，例如在切換了噴嘴27后噴出壓力P穩定為止 的時間不能用于清洗、去毛刺、剝離之類的作業。但是，通過上述的作用，在使用了栗裝置10 的清洗裝置中，能夠縮短作業以外的時間（不能用于作業的時間）。
[0121] 栗裝置10由于進行前饋補償，所以能夠消除操作初期的噴出壓力P的響應延遲。另 外，例如能夠在活塞栗13的起動時或所使用的噴嘴27的切換時的過渡狀態下與目標值一 致。
[0122] 栗裝置10能夠預測噴嘴27的磨損量，并使其在顯示裝置48進行顯示。即，能夠確認 噴嘴27的磨損狀況、報知噴嘴更換的適宜時期。栗裝置10的管理者能夠根據噴嘴27的磨損 量來制定更換噴嘴27的計劃。預測噴嘴27的磨損量并進行提示是通過本實施方式才首次得 以實現的。噴嘴27的磨損使噴嘴孔扁圓地變形。因此，如果磨損進展，則噴流紊亂，清洗效果 降低。栗裝置10由于顯示換算孔徑d，所以管理者可以隨著換算孔徑d的增加趨勢而適宜更 換噴嘴27。管理者能夠通過調整噴嘴更換時期，高度保持清洗效果。
[0123] (第一變形例）
[0124] 本變形例在安裝于工具編號n的噴嘴的種類、噴嘴的基準孔徑do已確定這一點上， 與上述的實施方式相同，但在提供能夠在清洗程序中自由變更壓力的情況下的控制參數的 結構這一點上與上述的實施方式不同。
[0125]參照表2,表2表不實施方式的第一變形例的栗裝置的控制參數，表2 (a)表不相對 于工具編號的目標壓力，表2(b)表示相對于目標壓力的上限頻率及下限頻率，表2(c)表示 PID控制的控制參數。具體而言，表2(a)表示對于工具編號n的噴嘴27的目標壓力P〇。列71表 不工具編號n。列72表不對于工具編號n的噴嘴27的目標壓力P〇。在未對工具編號n付與噴嘴 27的情況下，向列72輸入特定的文字列（例如 X)<XPU45通過列72的記載內容，讀入所選擇的 工具編號n是否被付與了噴嘴27,及該噴嘴27的目標壓力P〇。
[0126]表2
[0128] 參照表2(b)，對于各個工具編號n都設有表2(b)。表2(b)分別在列75、列76表不對 于各噴嘴27的目標壓力P〇(參照列73)的下限頻率fMIN、上限頻率fMAX。根據噴嘴27的類別及 基準孔徑do，各目標壓力P〇的頻率f的正常范圍不同。通過在表2(b)中輸入對于工具編號n的 各目標壓力P〇的正常范圍，即使在例如通過程序根據清洗作業變更目標壓力P〇的情況下，也 能夠靈活地進行壓力控制。
[0129]參照表2(c)，對于各個工具編號n都設有表2(c)。列77表示數據的種類，列78表示 數據的值。表2 (c)表不對于各工具編號n的比例系數Kp、積分時間Ti、微分時間Td、傳遞函數 &。從提高精度的觀點出發優選的是，PID參數、頻率變換涉及的傳遞函數&，對于各個噴嘴 27取不同的值。表2(c)通過對于各個噴嘴27保持各參數(數據），能夠利用與工具編號n相對 應的適宜的控制參數。
[0130]第一變形例中，目標壓力Po根據預先設定的清洗順序進行變化。
[0131]通過這樣構成，各個噴嘴的目標壓力Po代替來自輸入裝置46或輸入端口 49的輸入 而能夠利用來自數值控制裝置的數值控制程序的輸入。由于具備各個噴嘴27的控制參數及 正常頻率范圍，所以對于工具編號n能夠采用適當的參數。在決定對工具編號n設置的噴嘴 27的情況下，對該各個噴嘴27可選擇與目標壓力P〇相對應的控制參數，因此，可以得到響應 性高的壓力控制。因此，在根據按數值控制程序編程的清洗的順序適宜變更目標壓力P〇的 情況下，也能夠進行追隨性好的壓力調整。控制方法與上述實施方式相同，因此，省略其詳 細的說明。
[0132] (第二變形例）
[0133] 在第二變形例中，控制參數基于噴嘴27的類別、噴嘴27的基準孔徑do、及目標壓力 P〇取得，被存儲于存儲裝置51。
[0134] 第二變形例提供一種栗裝置10,在對于工具編號n變更了噴嘴27的類別或孔徑的 情況下，僅設定噴嘴27的類別、噴嘴27的基準孔徑do、目標壓力Po即能夠進行控制。此外，對 于與上述實施方式相同的結構標注同一符號并省略詳細的說明。
[0135] 表3表示實施方式的第二變形例的栗裝置的控制參數，表3(a)表示相對于工具編 號的設定值，表3(b)表示相對于噴嘴的類別的控制參數的函數，表3(c)表示相對于工具編 號的PID控制的控制參數。表3表示本變形例涉及的控制參數。參照表3(a)，存儲裝置51將各 種設定值存儲于表3(a)內。表3(a)將對于列81的工具編號n的噴嘴27的類別置于列82,將基 準孔徑d Q[mm]置于列83,將目標壓力P〇[MPa]置于列84。用戶將該表3(a)作為安裝于轉臺裝 置25的噴嘴27的數據輸入。
[0136] 表3
[0138] 參照表3(b)，存儲裝置51在表3(b)中準備用于取得與預先設定使用的各種噴嘴27 相對應的控制參數的函數。列85為噴嘴27的類別。噴嘴27的類別根據下向噴嘴、旋轉噴嘴、 橫向噴嘴、噴射噴嘴等噴嘴的形狀及噴射方向進行分類。列87中納入以噴嘴27的各類別的 基準孔徑do、目標壓力P〇為參數的比例系數K P的函數F1KP、F2KP、…。列88中納入以基準孔徑 do、目標壓力Po為參數的積分時間h的函數Fm、F2TI、…。列89中納入以基準孔徑do、目標壓 力Po為參數的微分時間Td的函數Fitd、F2td、…。列86中納入以基準孔徑do、目標壓力Po為參數 的傳遞函數&的函數F 1C1、F2C1、…。列91中納入以頻率f、噴出壓力P為參數的換算孔徑d的函 ^ifF'dnl、F dn2、? ? ? 〇
[0139] CPU45基于輸入表3(a)內的噴嘴27的類別選擇表3(b)的行。接著，CPU45將輸入表3 (a)的基準孔徑do、目標壓力Po輸入所選擇的行中所納入的各函數，計算并取得作為控制參 數的比例系數Kp、積分時間Ti、微分時間Td、傳遞函數Ci。
[0M0] 參照表3(c)，表3(c)為對于工具編號n的各種控制參數的一覽表。列90表不工具編 號n，列92表不比例系數Kp，列93表不積分時間Ti，列94表不微分時間Td，列99表不傳遞函數 &。CPU45將對于工具編號n算出的比例系數K P、積分時間!^、微分時間Td、傳遞函數&各自的 值輸入表3(c)。
[0141] 控制裝置43的CPU45基于輸入表3(c)的數值控制栗裝置10。控制方法與上述的實 施方式相同，因此省略其詳細的記載。
[0142] CPU45基于列91 (參照表3(b))的函數運算與指令頻率f相對應的換算孔徑d。將在 此運算出的換算孔徑d在顯示裝置48進行顯示。在換算孔徑d達到基準孔徑do的例如110% 的情況下，CPU45從報警裝置47發出報警。當然，該倍率可以適宜變更。
[0143] 此外，可以將上述的實施方式的參數結構、運算工序變形而構成栗裝置10。例如， 上限頻率fMAX、下限頻率f MIN在能夠運算換算孔徑d的系統中也可以省去。在原本不需要噴嘴 磨損的報警的情況下，可以將這些功能完全省去。相反，在追求更高的追隨性的情況下，在 表2(c)中，可以對列78賦予以目標壓力Po、噴嘴27當前的孔徑的推定值即換算孔徑d為參數 的函數。在這樣的系統中，對于噴嘴27當前的孔徑的推定值即換算孔徑d和目標壓力Po,可 以利用更適當的參數進行控制。
[0144] 另外，在上述的實施方式中，其構成為CPU45以作為噴出特性的噴出壓力P與目標 壓力Po-致的方式反饋噴出壓力P，控制永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N，但本發明不 限于此。由于容積式栗的噴出壓力和噴出流量處于規定的關系，所以作為噴出特性，也可以 使用噴出流量。即，也可以構成為CPU45使用與所選擇的噴嘴27相對應的控制參數，以噴出 流量與目標值一致的方式反饋噴出流量，控制永久磁鐵型同步電機16的旋轉速度N。
[0145] 進一步，控制裝置43設定與噴嘴編號n和目標壓力Po相對應的初期旋轉數(或初期 頻率），在選擇了噴嘴編號n后，直至栗的噴出壓力P超過規定的閾值為止，電機16能夠以規 定的初期旋轉數旋轉。該情況下，從栗13的噴出壓力P超過閾值時開始，根據噴出壓力P、控 制參數開始上述的反饋控制。閾值例如作為目標壓力Po的90%的值賦予。在選擇了噴嘴編 號n后，直至噴出壓力P到達閾值為止的期間，使電機16以預先決定的初期旋轉數旋轉，由 此，產生壓力P的上升加快的效果。由于壓力P的上升加快，所以能夠較長地確保實質上能夠 使用的清洗時間。另外，在反饋控制開始時，差值Pdef小，因此，能夠縮小開始反饋控制時的 壓力P的過調量。由于噴出壓力P穩定，所以能夠提供將噴流的作業效率保持為一定的栗裝 置。
【主權項】
1. 一種栗裝置，將流體加壓并使流體從選自多個噴嘴中的所述噴嘴噴出，其特征在于， 具備： 容積式栗，具有噴出所述流體的噴出口； 旋轉速度可變的驅動裝置，驅動所述容積式栗； 選擇裝置，具有所述流體的入口和多個出口，使所述入口和多個所述出口中的任一個 連通； 噴出配管，將所述噴出口和所述入口連通； 所述噴嘴，與所述出口連通； 控制部，控制所述驅動裝置的所述旋轉速度； 存儲裝置，對應于多個所述噴嘴的各個噴嘴存儲用于所述旋轉速度的控制的控制參 數、及所述容積式栗的噴出壓力或噴出流量即噴出特性的目標值； 傳感器，設置于所述噴出配管，測量所述容積式栗的所述噴出特性， 其中，所述控制部使用與由所述選擇裝置選擇的所述噴嘴相對應的所述控制參數，以 所述噴出特性與所述目標值一致的方式反饋所述噴出特性，控制所述驅動裝置的所述旋轉 速度。2. 根據權利要求1所述的栗裝置，其特征在于， 具備排出閥，所述排出閥設于從所述噴出配管分支的配管， 所述控制部在所述排出閥開閥時，或在未通過所述選擇裝置選擇所述噴嘴時，將所述 驅動裝置的所述旋轉速度保持在預先設定的空轉旋轉速度。3. 根據權利要求1或2所述的栗裝置，其特征在于， 具備頻率變換裝置，所述頻率變換裝置變換向所述驅動裝置供給的交流電的頻率， 所述驅動裝置是交流電機， 所述控制部基于所述噴出特性和所述目標值的偏差，對于所述頻率變換裝置供給的所 述交流電的所述頻率進行PID控制。4. 根據權利要求1~3中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 所述容積式栗是齒輪栗或活塞栗， 所述驅動裝置是永久磁鐵型同步電機。5. 根據權利要求1~4中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 具備報警裝置，所述報警裝置發出與所述噴嘴有關的報警， 所述驅動裝置的所述旋轉速度超過對于由所述選擇裝置選擇的所述噴嘴所預先設定 的上限旋轉速度或為所述上限旋轉速度以上時，所述報警裝置發出與由所述選擇裝置選擇 的所述噴嘴有關的所述報警。6. 根據權利要求1~5中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 具備顯示裝置，所述顯示裝置顯示信息， 所述存儲裝置對于所述各個噴嘴存儲將所述驅動裝置的所述旋轉速度和所述噴嘴的 孔徑相關聯的關聯信息， 所述控制部取得所述驅動裝置的所述旋轉速度，基于所述關聯信息來推定與所取得的 旋轉速度相當的所述噴嘴的所述孔徑，并使其顯示于所述顯示裝置。7. 根據權利要求1~6中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 所述控制部進行反饋控制也進行前饋控制，所述反饋控制為以所述噴出特性與所述目 標值一致的方式反饋所述噴出特性而控制所述驅動裝置的所述旋轉速度，所述前饋控制為 根據所述目標值控制所述驅動裝置的所述旋轉速度。8. 根據權利要求1~7中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 所述目標值根據預先設定的清洗的順序進行變化。9. 根據權利要求1~8中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 所述控制參數基于所述噴嘴的類別、所述噴嘴的基準孔徑、及所述目標值而取得，并被 存儲于所述存儲裝置。10. 根據權利要求1~9中任一項所述的栗裝置，其特征在于， 所述存儲裝置存儲與所述噴出特性的目標值相對應的初期旋轉數， 所述控制部在開始所述流體從所述噴嘴的噴射時，使所述驅動裝置以所述初期旋轉數 旋轉，在所述噴出特性超過預先決定的閾值以后，反饋所述噴出特性，控制所述驅動裝置的 所述旋轉速度。
【文檔編號】F04B49/10GK105840476SQ201610048424
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月25日
【發明人】川森巧曜, 高田幸宣, 柴田晃德
【申請人】杉野機械股份有限公司