定流量ポンプ装置
【課題】目標流量を変更する場合や、流量時間を変更した場合等に、補正係数を見直す必要なく、定流量ポンプの高い精度を保つようにすること。
【解決手段】
ステータ３とロータ４を備える回転容積型ポンプ１を所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段２３から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する。
【解決手段】
ステータ３とロータ４を備える回転容積型ポンプ１を所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段２３から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定の流量に制御するポンプ定量制御手段を有する定流量ポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗布対象物にコーティング剤を一定量ずつ連続に塗布することができる装置として定流量ポンプ制御装置がある。
本出願人の一人は、以下のコーティングノズルにコーティング剤を供給するポンプの定流量制御装置である特許文献１に係る発明を提案してきた。従来の定流量ポンプ制御装置について図８を参照して説明する。
回転容積ポンプ４１の各吐出口４２から吐出されるコーティング剤等の液体の流量が所定の設定流量となるように、各回転容積型ポンプ４１を回転駆動する駆動部４２を制御するための回転数補正制御部４４及び駆動制御部４５を備える定流量ポンプ装置４０がある。
各回転容積型ポンプ４１に吸い込まれる液体の温度Ｅを検出するための液体温度検出部４６と、複数の回転容積型ポンプ４１の周囲温度Ｓを検出するための周囲温度検出部４７とを有する。
【０００３】
回転数補正制御部４４は、ステータ温度演算部４９と、回転数補正信号演算部５０とを備えている。ステータ演算部４９は、液体温度検出部４６及び周囲温度検出部４７が生成する液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを経験的に得られている（１）式に代入して、ステータ４８の平均温度として温度信号ＴＳを演算する。
（１）ステータ温度信号ＴＳ＝｛（Ｅ＋Ｓ）÷２＋Ｅ｝÷２
回転数補正信号演算部５０は、ステータ温度信号ＴＳを（２）に代入して回転数補正信号Ｋを演算することができる。図６は、ステータ温度ＴＳと回転数補正信号Ｋとの関係を表す模式図である。
（２）回転数補正信号Ｋ＝ａ×ＴＳ＋ｂ
ただし、ａは傾き、ｂは切片である。この傾きａ及び切片ｂは、最小二乗法で求めることができ、この求めた傾きａ及び切片ｂは、図１に示す複数台のそれぞれの回転容積型ポンプ１１ごとに実験で求めてあり、このように実験で求めた傾きａ及び切片ｂが、回転容積型ポンプ４１ごとに回転数補正制御部４４に設定されている。
図７は、ステータ温度ＴＳと、回転容積型ポンプ４１によるコーティング剤の流量Ｇとの関係を最小二乗法により求めた模式図である。
回転数補正制御部４４は、回転容積型ポンプ４１のステータ温度と流量の関係から補正係数ａ、ｂを算出し、その係数に基づき、ロータ回転数を推定し、回転容積型ポンプ４１の回転速度を制御している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０７６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には次のような問題があった。
すなわち、特許文献１においては、回転容積型ポンプ４１のステータ（ハウジング）温度に基づく補正係数ａ、ｂに基づいてポンプ４１のロータ回転数を制御している。しかし、目標とする時間あたりの流量が異なるとステータの温度変化による影響が異なるため、目標流量を変更するたびに温度補正係数ａ、ｂを設定し直す必要があった。
そのため、例えば、流量を変更する場合には、目標流量に応じて温度補正係数ａ、ｂを読み出してステータ温度とロータ回転数との関係を設定し、その関係とステータ温度に基づいて回転速度を設定するという２段階の設定が必要であった。
さらに、例えば、温度補正係数ａ、ｂの設定値についてはあらかじめ、流量の条件に応じて、５０ｇ/ｍｉｎ、２５ｇ/ｍｉｎ、２０ｇ/ｍｉｎの値を試験により求めておく必要があった。すなわち、それぞれの流量の条件に応じた温度補正係数ａ、ｂをすべて、事前に試験により求めておく必要があった。
【０００６】
だが、流量の条件に応じた全ての温度補正係数ａ、ｂを求めておくことは、試験によるため時間が掛かる。そのため、流量の条件に応じた温度補正係数ａ、ｂは、よく使用する流量条件については求めてあるが、それ以外のあまり使われない流量条件についての補正係数ａ、ｂについては求めていなかった。そのため、あまり使われていない流量の条件に変更されるときにはその都度、温度補正係数ａ、ｂを試験により求めなければならなかった。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合に、その度、補正係数を設定し直さなければならないとなると、変更に時間が掛かりであり、作業性も悪くなり、生産能率が落ちるという問題があった。
また、実際の現場では、作業性を優先して、目標流量を変更して補正係数を見直さないこともあり高精度な流量調節ができないという問題もあった。
【０００７】
特許文献１に記載したポンプにおいては、産業界においてハイブリッドモータの製造において、巻線に対してワニスの吐出を行うことから、使用に際して１秒に０．２ｇ〜０．４ｇ程度のレベルで吐出する必要があるので、０．１ｇ／秒の精度でポンプの流量を調整できる必要がある。
しかし、図８の特許文献１の回転容積型ポンプ４０では、目標流量を変更した場合や、流量時間を変更した場合には、目標流量に応じて温度補正係数ａ、ｂを読み出してステータ温度とロータ回転数との関係を設定し直すという２段階の設定が必要であり、面倒であり、作業性が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合等であっても、補正係数の傾きａを試験により求め直して設定し直す必要が無く、切片ｂを変更するだけで、簡単に回転数を制御することができる定流量ポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、以下の構成を採る。
（１）ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記定流量ポンプ装置の作用及び効果について説明する。
（１）上記発明に係る定流量ポンプ装置によると、回転容積型ポンプを使用して、コーティング剤等の流体を塗布予定線等に沿って一定量ずつ例えば連続して塗布する作業工程において、ポンプの温度が変化した場合でも、ワニスを所定の一定流量で塗布することができる。
さらに、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合等であっても、補正係数の傾きａを設定し直す必要がなく、切片ｂを設定するだけで所定の流量を供給することができる。したがって、流量の条件に変更されるときでも、傾きａを求める必要がなく、切片ｂを求めるだけでよいため、試験に時間が掛からないためコストダウンすることができる。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合においても試験に時間が掛からないため、変更に時間が掛からず、作業性も良くなり、生産能率があがる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る定流量ポンプ装置に実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
本発明に係る定流量ポンプ装置は、特許文献１に明示してあるため詳細な説明は本願では行わないが、特殊な偏芯軸形状をしたステータ３（合成ゴム製）とロータ４から構成されていることにより、使用に際して０．１ｇ／秒の精度でポンプの流量を調整できる。
図１は、定流量ポンプ装置３０の実施形態を示す。定流量ポンプ装置３０は、回転容積型ポンプ１、駆動制御部１２、回転数補正制御部１８を備えている。
駆動制御部１２は、回転容積型ポンプ１と接続線１３を介して電気的に接続されている。駆動制御部１２から回転容積型ポンプ１へ、接続線１３を介して電気的な駆動信号Ｃが流れる。
【００１２】
液体温度検出部１６は、回転数補正制御部１８と接続線１９を介して電気的に接続している。液体温度検出部１６は、液槽１４内の液体の温度を検出して液体温度信号Ｅを生成するものである。検出した液体温度信号Ｅを、接続線１９を介して、回転数補正制御部１８へと送る。
周囲温度検出部１７は、回転数補正制御部１８と接続線１９を介して電気的に接続している。周囲温度検出部１７は、液槽１４の外部の周囲温度を検出して周囲温度信号Ｓを生成するものである。検出した周囲温度信号Ｓを、接続線１９を介して、回転数補正制御部１８へと送る。
この回転数補正制御部１８は、駆動制御部１２と接続線２０を介して電気的に接続している。そして、回転数補正制御部１８で、演算された回転数補正信号Ｋを、接続線２０を介して、駆動制御部１２へ送る。
【００１３】
回転数補正制御部１８は、ステータ温度演算部２１と、回転数補正信号演算部２２と、記憶手段２３とを備えている。ステータ温度演算部２１は、液体温度検出部１６及び周囲温度検出部１７が生成する液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを（１）式に代入して、ステータ３の平均温度として温度信号ＴＳを演算することができる。
ステータ温度信号ＴＳ＝｛（Ｅ＋Ｓ）÷２＋Ｅ｝÷２・・・・（１）
ここで、ステータ３の温度をなぜ求めるかというと、ステータ３は、合成ゴム製であり、室内の温度の変化によって形が変形するものだからである。ステータ３が変形すると、流量が変わってくるからである。従来、合成ゴムであるステータ３の変形は、問題とならない範囲のものであった。しかし、近年の流量に高度の精度が要求されるようになってきた定量流量ポンプにおいては、ステータ３の微小の変化による流量の変化も問題となってきたからである。
なお、液体温度が、液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを（１）式以外の演算式に代入してステータ３の温度信号ＴＳを演算してもよい。
【００１４】
回転数補正信号演算部２２は、ステータ温度信号ＴＳを（２）式に代入して回転数補正信号Ｋを演算することができる。
回転数補正信号Ｋ＝ａ×ＴＳ＋ｂ・・・・（２）
ここで、ａは傾き、ｂは切片である。この傾きａ及び切片ｂは、最小二乗法で求めることができ、この求めた傾きａ及び切片ｂは、（２）式、つまり、回転数補正制御部１８の記憶手段２３に記憶される。
傾きａ及び切片ｂは、図１に示す回転容積型ポンプ１の１回転あたりの流量を計測し、計測された傾きａ及び切片ｂが、回転容積型ポンプ１ごとに回転数補正制御部１８の記憶手段２３に記憶されている。
【００１５】
切片ｂを１回転あたりの流量で係数を決定することで、流量条件が変化したとしても傾きａはほとんど変化しないこと、本出願人は実験により発見した。
当該事実を従来当業者が発見することができなかった理由としては、本ポンプが特殊な偏芯軸形状をしたステータ３（合成ゴム製）とロータ４から構成されるという特有な構成を持つためと考えられる。
例えば、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合である。図２、３には流量が変更になった場合、図４、５には流量時間が変更になった場合を示す。
図２は、流量が変更になった場合に、１回転あたりの流量で係数を決定した場合を示す。図３は、流量が変更になった場合に、従来技術である特許文献１のように、傾きａ及び切片ｂを最小二乗法により求めた場合を示す。
図２のＡ１、Ａ２、Ａ３と、図３のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、は対応する。Ａ１及びＢ１は、目標流量を５０ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ａ２及びＢ２は、目標流量２５ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ａ３及びＢ３は、目標流量２０ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。
【００１６】
図３では、流量が変更になった場合、傾きａと切片ｂ異なるため、流量を表すＢ１、Ｂ２、Ｂ３も異なる。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ｂ１では、流量が約１５０ｇであるのに対して、Ｂ２では、流量が約７５ｇ、Ｂ３は、流量が約５０ｇである。
それに対して、図２では、流量が変更になった場合でも、１回転あたりの流量を計測しているため、傾きａは、ほぼ一定である。流量を表すＡ１、Ａ２、Ａ３は僅かに異なっている。１回転量あたりの流量で考えれば、常に、傾きａ及び切片ｂが一定になるとも考えられるが、傾きａと切片ｂが完全一致しないのは、ステータやロータの製造ばらつきや回転数の違いにより生じるためであると推測される。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ａ１では、流量が約０．２２６ｇであるのに対して、Ａ２では、流量が約０．２２８ｇ、Ａ３は、流量が約０．２２４ｇである。ステータ温度が２０℃の時に最も流量が離れたＡ２とＡ３であっても流量の差は約０．００４ｇに過ぎない。
【００１７】
本発明では、流量の条件が変更された場合に、上記流量の差を回避するために、回転数補正信号演算部２２の、回転数補正信号Ｋを求めるための、（２）式の、切片ｂの補正係数を変更するだけで、回転容積型ポンプ１を使用することができるのである。回転数補正信号Ｋを求めるための（２）式の、傾きａに関しては、記憶手段２３に記憶されている。回転数補正信号Ｋを求めるための（２）式の傾きａは、１回転あたりの流量で係数を決定しているため、定数である。
従来においては、記憶手段２３に記憶しておくべき傾きａは、その設定される流量の条件に応じて、例えば５０ｇ/ｍｉｎ、２５ｇ/ｍｉｎ、２０ｇ/ｍｉｎにおける傾きａの値をあらかじめ試験により求めておいて、それぞれの流量の条件に応じた傾きａの値を記憶手段２３に記憶しておく必要があった。すなわち、流量の条件が記憶手段２３にない新たな条件設定に変更された場合には、新たな条件設定に対応した傾きａを試験により求め、記憶手段２３に記憶しなければならないため、試験の分だけコストがかかり、また、新たに試験を行わなければならないため面倒であった。
それに対して、本発明においては、記憶する傾きａは一つでよいため、流量の条件が変更された場合でも、新たに試験を行う必要がなく、また、余分なデータを持たずに済むため、コストダウンを図ることができる。また、切片ｂの設定をするだけでよいため、面倒ではなく、生産能率がよくなる。さらに、ワニスを所定量塗布することができる。
なお、本発明の実施例では精度が要求されるため、切片ｂの設定値を変更するが、本実施例ではない場合で、ワニスの流量の精度が高水準で要求されていない場合には、切片ｂの違いによる流量の差がほんの少量であるため、切片ｂの設定値を変更しないでも、ワニスの流量を継続できる。
【００１８】
図４及び図５は、流量時間が変更になった場合を示す。
図４のＣ１、Ｃ２と、図５のＤ１、Ｄ２は対応する。Ｃ１及びＤ１は、目標流量を２６ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ｃ２及びＤ２は、目標流量１８ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。
図５では、流量時間が変更になった場合、傾きａはほぼ一定であるが、切片ｂが異なるため、流量を表すＤ１、Ｄ２は大きく異なる。それに対して、図４では、流量時間が変更になった場合でも、傾きａが一定であるのは同様であるが、１回転あたりの流量を計測しているため、切片ｂもほぼ一定であるため、流量を表すＣ１、Ｃ２が大きく異なることはない。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ｃ１では、流量が約０．２２３ｇであるのに対して、Ｃ２では、流量が約０．２２２ｇである。ステータ温度が２０℃の時に最も流量が離れたときであっても流量の差は約０．００１ｇに過ぎない。
そのため、本発明では、流量時間の条件が変更された場合にも、傾きａの補正係数を見直す必要がなく、切片ｂの補正係数を変更するだけで、回転容積型ポンプ１を使用することができるのである。また、ワニスを所定量塗布することができる。さらに、切片ｂの設定をするだけでよいため、面倒ではなく、生産能率がよくなる。
なお、本発明の実施例では精度が要求されるため、切片ｂの設定値を変更するが、本実施例ではない場合で、ワニスの流量の精度が高水準で要求されていない場合には、切片ｂの違いによる流量の差がほんの少量であるため、切片ｂの設定値を変更しないでも、ワニスの流量を継続できる。
【００１９】
以上詳細に説明したように、本実施例の定流量ポンプ装置によれば、（１）ステータ３とロータ４を備える回転容積型ポンプ１を所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とする定流量ポンプ装置であるため、回転容積型ポンプを使用して、ワニスを所定量、例えば作業工程において、ポンプの温度が変化した場合でも、ワニスを所定の一定流量で塗布することができる。
また、流量の条件を変更するときでも、傾きａを求める必要がなく、切片ｂを求めるだけでよいため、試験に時間が掛からないためコストダウンすることができる。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合においても、試験に時間が掛からないため、変更に時間が掛からず、作業性も良くなり、生産能率があがる。
【００２０】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
上記ワニスは、接着剤等の他の液体に置き換えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】定流量ポンプ装置の断面図である。
【図２】流量が変更になった場合（本発明）である。
【図３】流量が変更になった場合（従来技術）である。
【図４】流量時間が変更になった場合（本発明）である。
【図５】流量時間が変更になった場合（従来技術）である。
【図６】ステータ温度ＴＳと回転数補正信号Ｋとの関係を表す模式図である。
【図７】ステータ温度ＴＳと、回転容積型ポンプ１によるコーティング剤の流量Ｇとの関係を最小二乗法により求めた模式図である。
【図８】特許文献１の定流量ポンプ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 回転容積型ポンプ
３ ステータ
４ ロータ
８ 駆動部
１２ 駆動制御部
１６ 液体温度検出部
１７ 周囲温度検出部
１８ 回転数補正制御部
２３ 記憶手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定の流量に制御するポンプ定量制御手段を有する定流量ポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗布対象物にコーティング剤を一定量ずつ連続に塗布することができる装置として定流量ポンプ制御装置がある。
本出願人の一人は、以下のコーティングノズルにコーティング剤を供給するポンプの定流量制御装置である特許文献１に係る発明を提案してきた。従来の定流量ポンプ制御装置について図８を参照して説明する。
回転容積ポンプ４１の各吐出口４２から吐出されるコーティング剤等の液体の流量が所定の設定流量となるように、各回転容積型ポンプ４１を回転駆動する駆動部４２を制御するための回転数補正制御部４４及び駆動制御部４５を備える定流量ポンプ装置４０がある。
各回転容積型ポンプ４１に吸い込まれる液体の温度Ｅを検出するための液体温度検出部４６と、複数の回転容積型ポンプ４１の周囲温度Ｓを検出するための周囲温度検出部４７とを有する。
【０００３】
回転数補正制御部４４は、ステータ温度演算部４９と、回転数補正信号演算部５０とを備えている。ステータ演算部４９は、液体温度検出部４６及び周囲温度検出部４７が生成する液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを経験的に得られている（１）式に代入して、ステータ４８の平均温度として温度信号ＴＳを演算する。
（１）ステータ温度信号ＴＳ＝｛（Ｅ＋Ｓ）÷２＋Ｅ｝÷２
回転数補正信号演算部５０は、ステータ温度信号ＴＳを（２）に代入して回転数補正信号Ｋを演算することができる。図６は、ステータ温度ＴＳと回転数補正信号Ｋとの関係を表す模式図である。
（２）回転数補正信号Ｋ＝ａ×ＴＳ＋ｂ
ただし、ａは傾き、ｂは切片である。この傾きａ及び切片ｂは、最小二乗法で求めることができ、この求めた傾きａ及び切片ｂは、図１に示す複数台のそれぞれの回転容積型ポンプ１１ごとに実験で求めてあり、このように実験で求めた傾きａ及び切片ｂが、回転容積型ポンプ４１ごとに回転数補正制御部４４に設定されている。
図７は、ステータ温度ＴＳと、回転容積型ポンプ４１によるコーティング剤の流量Ｇとの関係を最小二乗法により求めた模式図である。
回転数補正制御部４４は、回転容積型ポンプ４１のステータ温度と流量の関係から補正係数ａ、ｂを算出し、その係数に基づき、ロータ回転数を推定し、回転容積型ポンプ４１の回転速度を制御している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０７６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には次のような問題があった。
すなわち、特許文献１においては、回転容積型ポンプ４１のステータ（ハウジング）温度に基づく補正係数ａ、ｂに基づいてポンプ４１のロータ回転数を制御している。しかし、目標とする時間あたりの流量が異なるとステータの温度変化による影響が異なるため、目標流量を変更するたびに温度補正係数ａ、ｂを設定し直す必要があった。
そのため、例えば、流量を変更する場合には、目標流量に応じて温度補正係数ａ、ｂを読み出してステータ温度とロータ回転数との関係を設定し、その関係とステータ温度に基づいて回転速度を設定するという２段階の設定が必要であった。
さらに、例えば、温度補正係数ａ、ｂの設定値についてはあらかじめ、流量の条件に応じて、５０ｇ/ｍｉｎ、２５ｇ/ｍｉｎ、２０ｇ/ｍｉｎの値を試験により求めておく必要があった。すなわち、それぞれの流量の条件に応じた温度補正係数ａ、ｂをすべて、事前に試験により求めておく必要があった。
【０００６】
だが、流量の条件に応じた全ての温度補正係数ａ、ｂを求めておくことは、試験によるため時間が掛かる。そのため、流量の条件に応じた温度補正係数ａ、ｂは、よく使用する流量条件については求めてあるが、それ以外のあまり使われない流量条件についての補正係数ａ、ｂについては求めていなかった。そのため、あまり使われていない流量の条件に変更されるときにはその都度、温度補正係数ａ、ｂを試験により求めなければならなかった。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合に、その度、補正係数を設定し直さなければならないとなると、変更に時間が掛かりであり、作業性も悪くなり、生産能率が落ちるという問題があった。
また、実際の現場では、作業性を優先して、目標流量を変更して補正係数を見直さないこともあり高精度な流量調節ができないという問題もあった。
【０００７】
特許文献１に記載したポンプにおいては、産業界においてハイブリッドモータの製造において、巻線に対してワニスの吐出を行うことから、使用に際して１秒に０．２ｇ〜０．４ｇ程度のレベルで吐出する必要があるので、０．１ｇ／秒の精度でポンプの流量を調整できる必要がある。
しかし、図８の特許文献１の回転容積型ポンプ４０では、目標流量を変更した場合や、流量時間を変更した場合には、目標流量に応じて温度補正係数ａ、ｂを読み出してステータ温度とロータ回転数との関係を設定し直すという２段階の設定が必要であり、面倒であり、作業性が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合等であっても、補正係数の傾きａを試験により求め直して設定し直す必要が無く、切片ｂを変更するだけで、簡単に回転数を制御することができる定流量ポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、以下の構成を採る。
（１）ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記定流量ポンプ装置の作用及び効果について説明する。
（１）上記発明に係る定流量ポンプ装置によると、回転容積型ポンプを使用して、コーティング剤等の流体を塗布予定線等に沿って一定量ずつ例えば連続して塗布する作業工程において、ポンプの温度が変化した場合でも、ワニスを所定の一定流量で塗布することができる。
さらに、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合等であっても、補正係数の傾きａを設定し直す必要がなく、切片ｂを設定するだけで所定の流量を供給することができる。したがって、流量の条件に変更されるときでも、傾きａを求める必要がなく、切片ｂを求めるだけでよいため、試験に時間が掛からないためコストダウンすることができる。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合においても試験に時間が掛からないため、変更に時間が掛からず、作業性も良くなり、生産能率があがる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る定流量ポンプ装置に実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
本発明に係る定流量ポンプ装置は、特許文献１に明示してあるため詳細な説明は本願では行わないが、特殊な偏芯軸形状をしたステータ３（合成ゴム製）とロータ４から構成されていることにより、使用に際して０．１ｇ／秒の精度でポンプの流量を調整できる。
図１は、定流量ポンプ装置３０の実施形態を示す。定流量ポンプ装置３０は、回転容積型ポンプ１、駆動制御部１２、回転数補正制御部１８を備えている。
駆動制御部１２は、回転容積型ポンプ１と接続線１３を介して電気的に接続されている。駆動制御部１２から回転容積型ポンプ１へ、接続線１３を介して電気的な駆動信号Ｃが流れる。
【００１２】
液体温度検出部１６は、回転数補正制御部１８と接続線１９を介して電気的に接続している。液体温度検出部１６は、液槽１４内の液体の温度を検出して液体温度信号Ｅを生成するものである。検出した液体温度信号Ｅを、接続線１９を介して、回転数補正制御部１８へと送る。
周囲温度検出部１７は、回転数補正制御部１８と接続線１９を介して電気的に接続している。周囲温度検出部１７は、液槽１４の外部の周囲温度を検出して周囲温度信号Ｓを生成するものである。検出した周囲温度信号Ｓを、接続線１９を介して、回転数補正制御部１８へと送る。
この回転数補正制御部１８は、駆動制御部１２と接続線２０を介して電気的に接続している。そして、回転数補正制御部１８で、演算された回転数補正信号Ｋを、接続線２０を介して、駆動制御部１２へ送る。
【００１３】
回転数補正制御部１８は、ステータ温度演算部２１と、回転数補正信号演算部２２と、記憶手段２３とを備えている。ステータ温度演算部２１は、液体温度検出部１６及び周囲温度検出部１７が生成する液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを（１）式に代入して、ステータ３の平均温度として温度信号ＴＳを演算することができる。
ステータ温度信号ＴＳ＝｛（Ｅ＋Ｓ）÷２＋Ｅ｝÷２・・・・（１）
ここで、ステータ３の温度をなぜ求めるかというと、ステータ３は、合成ゴム製であり、室内の温度の変化によって形が変形するものだからである。ステータ３が変形すると、流量が変わってくるからである。従来、合成ゴムであるステータ３の変形は、問題とならない範囲のものであった。しかし、近年の流量に高度の精度が要求されるようになってきた定量流量ポンプにおいては、ステータ３の微小の変化による流量の変化も問題となってきたからである。
なお、液体温度が、液体温度信号Ｅ及び周囲温度信号Ｓを（１）式以外の演算式に代入してステータ３の温度信号ＴＳを演算してもよい。
【００１４】
回転数補正信号演算部２２は、ステータ温度信号ＴＳを（２）式に代入して回転数補正信号Ｋを演算することができる。
回転数補正信号Ｋ＝ａ×ＴＳ＋ｂ・・・・（２）
ここで、ａは傾き、ｂは切片である。この傾きａ及び切片ｂは、最小二乗法で求めることができ、この求めた傾きａ及び切片ｂは、（２）式、つまり、回転数補正制御部１８の記憶手段２３に記憶される。
傾きａ及び切片ｂは、図１に示す回転容積型ポンプ１の１回転あたりの流量を計測し、計測された傾きａ及び切片ｂが、回転容積型ポンプ１ごとに回転数補正制御部１８の記憶手段２３に記憶されている。
【００１５】
切片ｂを１回転あたりの流量で係数を決定することで、流量条件が変化したとしても傾きａはほとんど変化しないこと、本出願人は実験により発見した。
当該事実を従来当業者が発見することができなかった理由としては、本ポンプが特殊な偏芯軸形状をしたステータ３（合成ゴム製）とロータ４から構成されるという特有な構成を持つためと考えられる。
例えば、流量が変更になった場合、流量時間が変更になった場合である。図２、３には流量が変更になった場合、図４、５には流量時間が変更になった場合を示す。
図２は、流量が変更になった場合に、１回転あたりの流量で係数を決定した場合を示す。図３は、流量が変更になった場合に、従来技術である特許文献１のように、傾きａ及び切片ｂを最小二乗法により求めた場合を示す。
図２のＡ１、Ａ２、Ａ３と、図３のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、は対応する。Ａ１及びＢ１は、目標流量を５０ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ａ２及びＢ２は、目標流量２５ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ａ３及びＢ３は、目標流量２０ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。
【００１６】
図３では、流量が変更になった場合、傾きａと切片ｂ異なるため、流量を表すＢ１、Ｂ２、Ｂ３も異なる。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ｂ１では、流量が約１５０ｇであるのに対して、Ｂ２では、流量が約７５ｇ、Ｂ３は、流量が約５０ｇである。
それに対して、図２では、流量が変更になった場合でも、１回転あたりの流量を計測しているため、傾きａは、ほぼ一定である。流量を表すＡ１、Ａ２、Ａ３は僅かに異なっている。１回転量あたりの流量で考えれば、常に、傾きａ及び切片ｂが一定になるとも考えられるが、傾きａと切片ｂが完全一致しないのは、ステータやロータの製造ばらつきや回転数の違いにより生じるためであると推測される。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ａ１では、流量が約０．２２６ｇであるのに対して、Ａ２では、流量が約０．２２８ｇ、Ａ３は、流量が約０．２２４ｇである。ステータ温度が２０℃の時に最も流量が離れたＡ２とＡ３であっても流量の差は約０．００４ｇに過ぎない。
【００１７】
本発明では、流量の条件が変更された場合に、上記流量の差を回避するために、回転数補正信号演算部２２の、回転数補正信号Ｋを求めるための、（２）式の、切片ｂの補正係数を変更するだけで、回転容積型ポンプ１を使用することができるのである。回転数補正信号Ｋを求めるための（２）式の、傾きａに関しては、記憶手段２３に記憶されている。回転数補正信号Ｋを求めるための（２）式の傾きａは、１回転あたりの流量で係数を決定しているため、定数である。
従来においては、記憶手段２３に記憶しておくべき傾きａは、その設定される流量の条件に応じて、例えば５０ｇ/ｍｉｎ、２５ｇ/ｍｉｎ、２０ｇ/ｍｉｎにおける傾きａの値をあらかじめ試験により求めておいて、それぞれの流量の条件に応じた傾きａの値を記憶手段２３に記憶しておく必要があった。すなわち、流量の条件が記憶手段２３にない新たな条件設定に変更された場合には、新たな条件設定に対応した傾きａを試験により求め、記憶手段２３に記憶しなければならないため、試験の分だけコストがかかり、また、新たに試験を行わなければならないため面倒であった。
それに対して、本発明においては、記憶する傾きａは一つでよいため、流量の条件が変更された場合でも、新たに試験を行う必要がなく、また、余分なデータを持たずに済むため、コストダウンを図ることができる。また、切片ｂの設定をするだけでよいため、面倒ではなく、生産能率がよくなる。さらに、ワニスを所定量塗布することができる。
なお、本発明の実施例では精度が要求されるため、切片ｂの設定値を変更するが、本実施例ではない場合で、ワニスの流量の精度が高水準で要求されていない場合には、切片ｂの違いによる流量の差がほんの少量であるため、切片ｂの設定値を変更しないでも、ワニスの流量を継続できる。
【００１８】
図４及び図５は、流量時間が変更になった場合を示す。
図４のＣ１、Ｃ２と、図５のＤ１、Ｄ２は対応する。Ｃ１及びＤ１は、目標流量を２６ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。Ｃ２及びＤ２は、目標流量１８ｇ/ｍｉｎとした結果を示す。
図５では、流量時間が変更になった場合、傾きａはほぼ一定であるが、切片ｂが異なるため、流量を表すＤ１、Ｄ２は大きく異なる。それに対して、図４では、流量時間が変更になった場合でも、傾きａが一定であるのは同様であるが、１回転あたりの流量を計測しているため、切片ｂもほぼ一定であるため、流量を表すＣ１、Ｃ２が大きく異なることはない。例えば、ステータ温度が２０℃の時には、Ｃ１では、流量が約０．２２３ｇであるのに対して、Ｃ２では、流量が約０．２２２ｇである。ステータ温度が２０℃の時に最も流量が離れたときであっても流量の差は約０．００１ｇに過ぎない。
そのため、本発明では、流量時間の条件が変更された場合にも、傾きａの補正係数を見直す必要がなく、切片ｂの補正係数を変更するだけで、回転容積型ポンプ１を使用することができるのである。また、ワニスを所定量塗布することができる。さらに、切片ｂの設定をするだけでよいため、面倒ではなく、生産能率がよくなる。
なお、本発明の実施例では精度が要求されるため、切片ｂの設定値を変更するが、本実施例ではない場合で、ワニスの流量の精度が高水準で要求されていない場合には、切片ｂの違いによる流量の差がほんの少量であるため、切片ｂの設定値を変更しないでも、ワニスの流量を継続できる。
【００１９】
以上詳細に説明したように、本実施例の定流量ポンプ装置によれば、（１）ステータ３とロータ４を備える回転容積型ポンプ１を所定の流量に制御するポンプ定量制御手段において、ステータ温度と、ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、ステータ温度検出手段と、ステータ温度検出手段が検出したステータ温度に対応する、関係データを記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とする定流量ポンプ装置であるため、回転容積型ポンプを使用して、ワニスを所定量、例えば作業工程において、ポンプの温度が変化した場合でも、ワニスを所定の一定流量で塗布することができる。
また、流量の条件を変更するときでも、傾きａを求める必要がなく、切片ｂを求めるだけでよいため、試験に時間が掛からないためコストダウンすることができる。
さらに、製造現場においては、目標流量を変更する場合においても、試験に時間が掛からないため、変更に時間が掛からず、作業性も良くなり、生産能率があがる。
【００２０】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
上記ワニスは、接着剤等の他の液体に置き換えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】定流量ポンプ装置の断面図である。
【図２】流量が変更になった場合（本発明）である。
【図３】流量が変更になった場合（従来技術）である。
【図４】流量時間が変更になった場合（本発明）である。
【図５】流量時間が変更になった場合（従来技術）である。
【図６】ステータ温度ＴＳと回転数補正信号Ｋとの関係を表す模式図である。
【図７】ステータ温度ＴＳと、回転容積型ポンプ１によるコーティング剤の流量Ｇとの関係を最小二乗法により求めた模式図である。
【図８】特許文献１の定流量ポンプ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 回転容積型ポンプ
３ ステータ
４ ロータ
８ 駆動部
１２ 駆動制御部
１６ 液体温度検出部
１７ 周囲温度検出部
１８ 回転数補正制御部
２３ 記憶手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定流量に制御するポンプ定量制御手段において、
前記ステータ温度と、前記ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、
前記ステータ温度検出手段と、
前記ステータ温度検出手段が検出した前記ステータ温度に対応する、前記関係データを前記記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、前記ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とする定流量ポンプ装置。
【請求項１】
ステータとロータを備える回転容積型ポンプを所定流量に制御するポンプ定量制御手段において、
前記ステータ温度と、前記ロータ１回転あたりの流量との関係データを記憶する記憶手段と、
前記ステータ温度検出手段と、
前記ステータ温度検出手段が検出した前記ステータ温度に対応する、前記関係データを前記記憶手段から読み出して、目標とする時間あたり流量に対応するロータ回転速度に、前記ロータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とする定流量ポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２６４１５２（Ｐ２００９−２６４１５２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１２０９８（Ｐ２００８−１１２０９８）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【出願人】（０００２３９７５８）兵神装備株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【出願人】（０００２３９７５８）兵神装備株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
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