CN103140675A

CN103140675A - 驱动装置

Info

Publication number: CN103140675A
Application number: CN2011800470586A
Authority: CN
Inventors: 菅家幸雄; 柴山浩司
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-06-05
Also published as: WO2012046417A1; TW201229390A; JPWO2012046417A1; KR20130065704A; US20130202416A1

Abstract

本发明提供一种提高用于产生动力的可动部件的驱动精度，并能够抑制磨损粉末产生的驱动装置。在本实施方式涉及的流体机械（100）中，作为泵部（20）的可动部件的连杆固定于枢转轴（13），而不是经由轴承连接于电动机部（10）的枢转轴（13）上的结构。即，枢转轴（13）与连杆之间的连接结构是不使用轴承的结构，由于能够提高枢转轴（13）和连杆的一体性、即刚性，所以能够提高连杆的驱动精度。另外，由于不存在枢转轴（13）和连杆之间的滑动部分，所以能够够抑制磨损粉末产生，提高流体机械（100）的可靠性。

Description

驱动装置

技术领域

本发明是一种用作泵或压缩机等流体机械等的驱动装置，涉及一种利用驱动源的驱动力来产生动力的驱动装置。

背景技术

泵或压缩机等流体机械例如具备将旋转运动转换成直线运动的结构，利用该直线运动产生泵作用或流体的压缩作用。

在专利文献1所记载的干式真空泵中，由于连接在由电动机驱动的曲柄上的活塞驱动，而开关阀板，由此进行排气和吸气（例如，参照专利文献1的图1及其描述部分）。

在专利文献2所记载的传统描述的摆动活塞式真空泵中，在气缸内设有外转子，内转子偏心的旋转轴由电动机驱动。由此，内转子一边相对于外转子滑动，一边以旋转轴为中心公转。在该公转过程中，叶片一边摇头一边在垂直方向上摆动，经由设置在其叶片上的吸入通道，将空气引入气缸室内，并经由排气口将其排出（例如，参照专利文献2的说明书段落[0003]、[0004]、图10-13）。

专利文献1：日本特表2001-522426号公报

专利文献2：日本特开平6-108985号公报

在专利文献1所记载的干式真空泵中，尽管未进行说明，但通常活塞杆经由轴承连接在曲柄上。因此，其轴承的松度，活塞杆的驱动精度降低。另外，也存在从吸入通道中有热量（加热的气体）流入的情况，在该情况下，必须使用耐热性较高的轴承，从而导致成本增加。

在专利文献2所记载的摆动活塞式真空泵中，由于内转子与外转子滑动，即使使用润滑剂，两部件也仍然产生磨损粉末。当产生磨损粉末时，可能造成泵部或密封部破损，因此装置的可靠性降低。

在上述专利文献1的干式真空泵中，在假设活塞杆与曲柄之间没有设置轴承的情况下，由于活塞杆与曲轴滑动，因此在该情况下，也仍然产生与专利文献2中的上述问题相同的问题。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种提高用于产生动力的可动部件的驱动精度，能够抑制磨损粉末产生的驱动装置。

为了达到上述目的，一实施方式提供一种驱动装置，包括：旋转轴、枢转轴、可动部件。

所述枢转轴偏离所述旋转轴的轴心而设置。

所述可动部件固定于所述枢转轴，是用于利用通过所述旋转轴的旋转而枢转的所述枢转轴的枢转运动来产生动力的部件。

附图说明

图1是作为本发明的第一实施方式涉及的驱动装置，而示出流体机械的简要截面图；

图2是以轴向观看旋转轴的图；

图3是以上述电动机部的旋转轴方向示出一实施方式涉及的、包含可动部件的泵部的主要部分的简要截面图；

图4是表示本发明的其他实施方式涉及的泵部的主要部分的图；

图5是表示本发明的又一实施方式涉及的泵部的主要部分的图；

图6是表示本发明的又一实施方式涉及的泵部的主要部分的图；

图7是表示作为本发明的第二实施方式涉及的驱动装置的流体机械的简要截面图。

具体实施方式

一实施方式涉及的驱动装置包括：旋转轴、枢转轴、可动部件。

所述枢转轴偏离所述旋转轴的轴心而设置。

在本实施方式中，可动部件固定在枢转轴上，而不是经由轴承连接在枢转轴上的结构。即，枢转轴与可动部件之间的连接结构是不使用轴承的结构，由于能够提高枢转轴和可动部件的一体性、即刚性，因此能够提高可动部件的驱动精度。另外，由于也不存在枢转轴和可动部件之间的滑动部分，因此可抑制磨损粉末产生，从而能够提高驱动装置的可靠性。

所述驱动装置也可以进一步包括设置在所述旋转轴内的、可旋转地支撑所述枢转轴的轴承。根据这种结构，与旋转轴的旋转联动而使枢转轴相对于旋转轴自由旋转（自由自转）。由此，即使可动部件固定在枢转轴上，由于枢转轴能够与可动部件的运动一致地进行自转，因此能够实现从枢转轴的枢转运动转换为可动部件的运动。

所述驱动装置也可以进一步包括由所述可动部件驱动的、对流体提供动力的隔膜机构。在该情况下，所述可动部件是与所述隔膜机构连接的连杆。

所述驱动装置也可以进一步包括由所述可动部件驱动的、对流体提供动力的活塞头。在该情况下，所述可动部件是与所述活塞头连接的活塞杆。

所述驱动装置也可以进一步包括壳体，该壳体具有：流体的吸入口、排出口、与其相连通并配置有所述可动部件的工作室。在该情况下，所述驱动装置进一步包括叶片，该叶片根据所述工作室内的所述可动部件的运动，与所述可动部件一起将所述工作室划分为所述流体的吸入侧和排出侧。即，该驱动装置为叶片泵。作为叶片泵，例如有摆动活塞泵或凸轮泵。在摆动活塞泵的情况下，可动部件与叶片构成为一体运动。

在凸轮泵的情况下，枢转轴设置为自由自转的方式和设置为限制自转的方式这两种方式都能够实现从枢转轴的枢转运动转换为转子的运动。

所述枢转轴与所述可动部件也可以是通过一体成型所形成的部件。由此，枢转轴和可动部件的刚性增加，因此枢转轴和可动部件的驱动精度提高。

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

（第一实施方式）

图1是作为本发明的第一实施方式涉及的驱动装置，而示出流体机械的简要截面图。

该流体机械100包括：电动机部10、由该电动机部10驱动的泵部20。

电动机部10包括：转子11、配置在该转子11的周围的定子12、设置在转子11上的枢转轴13、容纳这些转子11和定子12的壳体5。

壳体5具有：圆筒状的主体1、安装在主体1的一端（图1中，左端）的开口部的盖子2。定子12具有定子芯9和线圈8，容纳在被设置在壳体5的主体1上的定子容纳部1a内。转子11具有：旋转轴6、设置在该旋转轴6的周围的转子芯7。

旋转轴6由安装在壳体5的主体1上的轴承可旋转地支撑。图2是在轴向上观看旋转轴6的图。在旋转轴6的偏离轴心的位置处形成有通孔6a，在其通孔6a内设有可旋转地支撑枢转轴13的轴承15。通过这种结构，使得枢转轴13相对于旋转轴6自由旋转，即自由自转。

在壳体5的主体1的另一端（图1中，右端）的开口部处连接有后面叙述的泵部20。枢转轴13的输出端13a连接在泵部20上，该枢转轴13的枢转运动使泵部20产生动力。具体而言，如后面所述，枢转轴13是设置在泵部20上的可动部件，被固定在为了利用枢转轴13的枢转运动产生动力而运动的可动部件上。

在这样构成的电动机部10中，通过定子12和转子11的电磁相互作用，旋转轴6旋转时，通过该旋转，使枢转轴13围绕旋转轴6的轴心（Y轴向）枢转（公转）。

（隔膜泵的说明）

图3是在上述电动机部10的旋转轴方向上示出一实施方式涉及的、包含可动部件的泵部20的主要部分的简要截面图。

该泵部20示出了隔膜泵（例如真空泵）。隔膜泵201在壳体51内安装有隔膜27。在壳体51内，由隔膜27形成有压力室25。压力室25经由设置在壳体51上的吸气口（气体的吸入口）23和排气口（气体的排出口）24与壳体51的外部区域连通。另外，在吸气口23和排气口24分别设有吸气阀21和排气阀22，以便在一个方向上使气体流通。在壳体51的外部，在吸气口23和排气口24连接有构成气体流通路径的一部分的未图示的配管等。

另外，该泵部20的壳体51也可以与电动机部10的壳体5一体化设置，它们也可以形成为连续的一体物（例如一体成型）。

隔膜27经由连接轴19可旋转地连接连杆28的一端。连杆28的另一端固定有从电动机部10延伸的枢转轴13的输出端13a。枢转轴13与连杆28由未图示的螺栓等紧固件固定。

在该固定的概念中也包含枢转轴13与连杆28形成为连续的一体物的方式。另外，在上述紧固件的概念中也包含耦合。

如上所述，枢转轴13在其自转方向上处于自由状态。因此，枢转轴13在枢转时能够自转为追随连杆28的运动。由此，连杆28将枢转轴13的枢转运动转换为用于驱动隔膜27的直线运动。由此，压力室25的容积变化，伴随该容积变化交替进行经由吸气口23和排气口24的吸气和排气。

如上所述，在本实施方式涉及的流体机械100中，连杆28固定在枢转轴13上，而不是经由轴承连接在枢转轴13上的结构。即，枢转轴13与连杆28的连接结构是不使用轴承的结构，由于能够提高枢转轴13和连杆28的一体性、即刚性，因此能够提高连杆28的驱动精度。另外，由于也不存在枢转轴13和连杆28之间的滑动部分，因此能够抑制磨损粉末产生，提高流体机械100的可靠性。

另外，由于不需要轴承或滑动部分，从而也不需要对该部分的润滑剂，能够实现免维护，还能够使该部分结构简单。

另外，在这种隔膜泵201中，由于隔膜27将压力室25与配置有连杆28的区域26分别可密封地分离，因此在流体为液体时也仍然有效。

（活塞泵的说明）

图4为表示本发明的其他实施方式涉及的泵部20的主要部分的图。在以后的说明中，对于图1至3所示的实施方式涉及的电动机部10和泵部20（隔膜泵201）包含的部件或功能等，简化或省略相同部件或功能的说明，以不同点为中心进行说明。

该泵部20是活塞泵。活塞泵202包括：设置在壳体52内的活塞头37、经由连接轴29可旋转地连接在活塞头37上的连杆38。在连杆38的端部，与上述一样，固定有电动机部10的枢转轴13的输出端13a。即，在连杆38与枢转轴13之间，没有轴承，也没有滑动部分。由活塞头37形成的压力室35经由吸气口23和排气口24与壳体52的外部区域连通。

另外，活塞头37例如具有圆筒形状，其外周面安装有未图示的密封环。

如上所述，通过用作活塞泵202的流体机械，也能够取得与上述隔膜泵201相同的效果。另外，本实施方式在流体为液体时也仍然有效。

（摆动活塞泵的说明）

图5为本发明的又一实施方式涉及的泵部20的主要部分的图。该泵部20示出了摆动活塞泵。摆动活塞泵是叶片泵的一种。

摆动活塞泵203具有形成吸气室45、圆筒形状的工作室46的壳体53。吸气室45经由吸气口43与壳体53的外部区域连通。

设置在壳体53内的可动部件42具有：形成气体的流道42c的叶片部42a、与该叶片部42a一体化设置并配置在工作室46内的圆筒状转子部42b。另外，转子部42b也可以单独以部件等形式固定在叶片部42a上。在转子部42b固定有电动机部10的枢转轴13。吸气室45与工作室46经由形成在叶片部42a内的流道42c连通。在吸气室45与工作室46之间设有引导叶片部42a的运动的叶片引导部47。工作室46经由排气口44与壳体53的外部连通。排气口44设有排气阀41。

根据枢转轴13枢转而致使转子部42b的外周面运动的范围，设定工作室46的内径。

当枢转轴13围绕Y轴枢转时，转子部42b围绕壳体53的轴心枢转。由此，叶片部42a摆动。由于叶片部42a具有划分工作室46内的区域的功能，使得工作室46内的压力根据转子部42b的枢转运动而发生变化。其结果，重复经由吸气口43和流道42c向壳体53内的吸气以及经由排气口44从壳体53内的排气。枢转轴13由于是自由自转，因此枢转时能够自转为追随可动部件42的运动。

通过本实施方式涉及的摆动活塞泵203，也能够取得与上述各实施方式涉及的流体机械相同的效果。特别是，在现有的摆动活塞泵中，存在由于内转子与外转子之间的滑动而导致磨损粉末产生的问题，但根据本实施方式，能够解决该问题。

图5中，枢转轴13的直径比转子部42b的直径形成的小。但是，这些直径也可以实质相同。另外，枢转轴13与转子部形成为连续的一体物，也可以是枢转轴13的输出端13a的延长上设有叶片部42a的结构。由此，能够实现更高刚性的可动部件42。

（凸轮泵的说明）

图6是表示本发明的又一实施方式涉及的泵部20的主要部分的图。该泵部20示出了凸轮泵，这也是叶片泵的一种。

该凸轮泵204包括：具有吸气口63、排气口64和与其连通的工作室66的壳体54、作为配置在工作室66内的可动部件的圆筒状转子62。转子62固定有枢转轴13，通过转子62在工作室66内枢转，从而开关吸气口63，并开关排气口64。壳体54内，设有通过弹簧68的作用力而抵接于转子62的侧周面的叶片65，并由该叶片65将工作室62划分为吸气侧与排气侧。排气口64设有排气阀67。

在本实施方式涉及的凸轮泵204中，也能够取得与上述各实施方式涉及的流体机械相同的效果。另外，在该凸轮泵204中，与上述摆动活塞泵203一样，由于提高刚性，因此也可以使转子62的直径与枢转轴13的直径实质相同。

在使用凸轮泵204的情况下，流体机械也可以包括限制枢转轴13的自转的未图示的自转限制机构。作为自转限制机构，使用具有欧氏环或曲柄销的机构。在使用欧氏环的情况下，欧氏环例如固定在枢转轴13的输出端13a相反侧的端部，并且，可移动地连接在作为与其枢转轴13的端部同一侧的盖子的、壳体5的盖子2上。在使用曲柄销的情况下，例如在枢转轴13的输出端13a与壳体5的盖子2之间可旋转地连接有曲柄销（曲轴）。

这样，即使是设置自转限制机构，限制枢转轴13自转的方式、即、限制转子62自转的方式，也能够实现凸轮泵204的工作。然而，在该情况下，转子62与工作室66的内周面之间的滑动阻力增加。

[第二实施方式]

在本实施方式涉及的流体机械200中，旋转轴106的结构与图1和图2所示的旋转轴6不同。该旋转轴106的端部（枢转轴13的输出端13a相反侧的端部）106b为封闭端。即，在旋转轴106的偏心的位置形成有凹部106a，在其凹部106a内的实质中心位置可旋转地配置有枢转轴13。

根据这种电动机部10的结构，也能够取得与上述各实施方式涉及的流体机械相同的效果。

[其他实施方式]

本发明涉及的实施方式不限定于上述说明的实施方式，也可以实施其他各种实施方式。

也能够将上述实施方式涉及的流体机械用作内齿轮泵或涡旋泵。这里，作为内齿轮泵的种类，有以下两种：内齿轮的旋转中心（自转中心）的位置相对于外齿轮的旋转中心（自转中心）的位置，工作的同时进行变化的类型；以及不动的类型。本发明的实施方式涉及的结构被适用为前者类型。

在以上说明中，本实施方式涉及的流体机械示出了适用于泵的方式，但也可以适用于压缩机。或者，不限于流体机械，只要是将枢转轴的枢转运动转换成其他运动并取得动力的装置，都可适用。

符号说明

6、106：旋转轴

13：枢转轴

15：轴承

20：泵部

23、43、63：吸气口

24、44、64：排气口

27：隔膜

28、38：连杆（可动部件）

37：活塞头

42：可动部件

42a：叶片部

42b：转子部

46、66：工作室

51～54：壳体

62：转子

65：叶片

100、200：流体机械

201：隔膜泵

202：活塞泵

203：摆动活塞泵

204：凸轮泵

Claims

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：

旋转轴；

枢转轴，偏离所述旋转轴的轴心而设置；以及

可动部件，固定于所述枢转轴，用于利用通过所述旋转轴的旋转而枢转的所述枢转轴的枢转运动来产生动力。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，进一步包括：

轴承，设置在所述旋转轴内，可旋转地支持所述枢转轴。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，进一步包括：

隔膜机构，由所述可动部件驱动，对流体提供动力，

所述可动部件是与所述隔膜机构连接的连杆。

4.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，进一步包括：

活塞头，由所述可动部件驱动，对流体提供动力，

所述可动部件是与所述活塞头连接的活塞杆。

5.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，进一步包括：

壳体，具有流体的吸入口、排出口以及与所述吸入口和所述排出口连通并配置有所述可动部件的工作室；和

叶片，根据所述工作室内的所述可动部件的运动，与所述可动部件一起将所述工作室划分为所述流体的吸入侧和排出侧。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的驱动装置，其中，所述枢转轴与所述可动部件是通过一体成型形成的部件。