CN1082490C - 注射器泵 - Google Patents

Abstract

注射器泵11具有电动机1、转筒3、移动块4、导向装置、活塞杆9以及缸体81；导向装置是由在转筒3的轴线方向贯通移动块4的导向销5、以及使导向销5与转筒3的轴线平行地分别支撑其两端的上下1组的支撑体6、7所构成，而且上部支撑体6在转筒3的上端部支撑转筒3、而下部支撑体7在转筒3底部的上面部支撑转筒3且转筒能够旋转。由此而抑制转筒3的振摆。

Description

注射器泵

本发明涉及在自动分析装置等中所使用的用于吸入·排出流体的注射器泵。

作为吸入·排出流体的注射器泵是由：与电动机转轴联结的丝杠、与该丝杠相螺合的移动块、安装在移动块上的活塞以及活塞滑动的活塞缸所组成。通常因为作为驱动侧的丝杠和负载一方的活塞的两者的轴线是平行的，所以活塞的负荷会不均匀地作用于驱动侧，存在的问题有例如丝杠与移动块间的螺合不顺畅、电动机旋转时不稳定以及定量精度和耐久性等方面所存在的问题。

因此，如美国特许第4475666号公报所公布的，考虑到将驱动侧以及负载一侧的轴线应当一致的两者配置在同一直线上的装置。该装置具备：在内周具有螺旋部的套筒、在该套筒的内侧相螺合的螺母、在该螺母的中心所设置的能够在活塞缸的内部移动的活塞、通过与套筒外圆周的下部相啮合的传动带而驱动旋转套筒的电动机，电动机是与套筒并排配置。而且，2个轴承架从套筒的上方贯穿套筒的内侧，并在套筒的下方用板而相互连接，当套筒旋转时，轴承架限制了螺母的旋转，其作用是制止引导其沿套筒的轴线方向运动的旋转。套筒由向心球轴承支撑其外周的下部。

上述的注射器泵是将活塞的轴线与套筒的轴线配置在同一直线上，但是，因为电动机与套筒是在横向上并列配置的，所以装置整体的横向过大，不利于小型化。所以也考虑过将电动机配置在套筒的正下方，直接旋转套筒，但是因为轴承架在上下贯穿套筒，所以难以能够旋转地支撑套筒。

另外，因为套筒其筒体的下部被轴承支撑，所以在径向以及轴向容易振摆，特别是当其上部在径向振摆时，很难确保活塞的直行性，定量精度以及耐久性方面存在问题。

本发明的目的是提供一种定量精度以及耐久性高的小型注射器泵。

本发明提供一种注射器泵，该注射器泵具有驱动装置、转筒、移动块、导向装置、注射器用活塞以及注射器用缸体；前述驱动装置具有转轴，前述转筒为筒状并且有底，在该转筒的底部下面具有能够与前述驱动装置连结的连结部并且该转筒的内周形成有螺旋部，前述移动块在外周形成与在前述转筒的内周形成的螺旋部相螺合的螺旋部，转筒通过前述连结部而旋转时、前述导向装置限定移动块的旋转而在转筒的轴线方向引导移动块，前述注射器用活塞设在移动块上，前述活塞在注射器用缸体的内部移动；其特征在于：导向装置是由在转筒的轴线方向贯通移动块的导向销、以及使导向销与转筒的轴线平行而分别支撑其两端的上下1组的支撑体所构成，而且该支撑体分别是上部支撑体在转筒的上端部支撑转筒，而下部支撑体在转筒底部的上面部支撑转筒且转筒能够旋转。

本发明的注射器泵也可以是通过电动机的两个方向的旋转而使活塞在缸体内间断地进行上升和下降的泵，也可以是由电动机的单向旋转而使活塞在缸体内往复运动的往复式的泵。

本发明的驱动装置的理想情况是电动机的转轴能够以规定的转速进行旋转驱动的伺服电动机、脉冲电动机。

本发明的移动块的理想情况是使用与转筒的螺旋部相螺合、并且沿转筒的轴线可以移动规定距离的圆板。

本发明的导向装置的理想情况是：当转筒旋转时，导向装置所起到的作用是限制同转筒相螺合的移动块与转筒成为一体而旋转，而在转筒轴线方向引导移动块的直线变换功能的作用。

本发明能够在移动块上设置1个或多个注射器用活塞。而且理想情况是在移动块上非常均衡地配置这个或这些注射器用活塞。当注射器用活塞是1个时，是在移动块的中心部位配置注射器用活塞，而当注射器用活塞是多个的情况时，是在移动块中心的周围对称地分散配置注射器用活塞。

本发明的导向销的理想情况是：相对贯通移动块的孔具有适当的间隙松配合，并能够顺畅地进行滑动配合。

本发明的支撑体是通过作为转筒的轴承以滑动接触或者滚动接触来枢支转筒的构件，理想情况是使用轴瓦或者轴承的止推轴承、径向轴承或圆锥轴承，最理想的情况是在两物体的相对部位分别形成环状的保持部，在其间放入多个转动体利用其滚动接触。保持部例如可列举有：由轴向及径向的两个方向的滚道面正交而形成的直角槽。

理想情况是上下的支撑体由导向销在上下方向相互连接。

理想情况是在上部支撑体和下部支撑体之间设置多个导向销。

另外，在本发明的注射器泵中，当驱动装置驱动转轴正转时，此旋转力通过连结部传递到转筒。当转筒被旋转驱动时，虽然同转筒的螺旋部相螺合的移动块欲同转筒一起旋转，但是两端被支撑体固定的导向轴起到了制止移动块旋转的功能，使移动块沿转筒的螺旋部而在轴线方向移动。固着在移动块上的活塞往复运动，对缸体内部的液体施加压力和运动。

因为上部支撑体在转筒的上端以轴承支撑转筒且转筒能够旋转，所以可以抑制转筒上部的径向以及轴线方向的振摆。而且因为下部支撑体在转筒的底部的上面部轴承支撑转筒且转筒能够旋转，所以能够抑制转筒下部的振摆。因为导向销的两端由上下的支撑体支撑，所以导向轴有效地起到了制止移动块转动的功能作用。而且，上下的支撑体由导向销在上下方向相互连接，导向销和支撑体成为一体，从而提高了刚性，能够抑制导向销的状态变形，而且因为上下的支撑体的联合作用来支撑转筒的上下两个位置，所以能够更有效地抑制转筒整体在径向以及轴线方向的振摆。

如果在上部支撑体与下部支撑体之间设置多个导向销，则当转筒旋转时，使得同转筒相螺合的移动体欲与转筒一起旋转的力能够分散到多个导向销。因此可以防止导向销在直径方向的状态变形。而且可以容易地保持上部支撑体和下部支撑体的平行。

图1是本发明一例实施形态的注射器泵的整体立体图。

图2是图1的注射器泵主要部分的剖面图。

图3是图1的注射器泵的驱动部以及连结部的局部剖面立体图。

图4是图1的注射器泵的直线变换部的局部剖面立体图。

图5是图2的V-V线的剖面图。

图6是图1的注射器泵的注射器的局部剖面立体图。

图7是其它实施例中与图5相对应的图。

图1以及图2是表示本发明的一例实施形态的注射器泵。注射器泵10在同一轴上配置有：具有转轴11的驱动体12、直线变换部13、注射器主体14。

如图2及图3所示，驱动体12将步进电动机(驱动件)1与减速器2连结。减速器(驱动件)2具有行星齿轮22、行星齿轮座23、行星齿轮座架24以及由可动内齿轮25所组成的旋转力传递系统，行星齿轮22由固定在步进电动机1的转轴11上的小齿轮21以及电动机安装座26所驱动，这些构件由电动机安装座26以及盖27安装在步进电动机1的上部。在减速器2的上方形成连结部15。

连结部15由固定在可动内齿轮25的中心轴上的圆板状的下部联轴节28和在后述的转筒3底部3a下面形成的环状的上部联轴节31所组成。在下部联轴节28的上面形成大致等间距的向上突出的下部凸起28a，该下部凸起28a能与在上部联轴节31上形成的大致以等间距向下突出的上部凸起31a相啮合。盖27在上部与直线变换部13相连接。

如图4所示，直线变换部13由转筒3、移动块4、导向销导向机构5、上部支撑体6、下部支撑体7以及外筒8所构成。转筒3是具有底部3a的轴对称的金属筒，在底部3a的中心形成支撑轴30的轮毂33，支撑轴30轴支着后述的下部支撑体7，并且其能在转筒3的上面旋转。贯穿轮毂33的支撑轴30在其下部由止推环34以及弹性挡环35所支撑。止推环34通过放入在环状保持部32的滚珠A的滚动接触来轴承支撑转筒3，且环状保持部32贯穿设置在底部3a的下面。

在转筒3上部的开口端面形成保持部(转筒上端部)36(图2)。在上述端面的内周的整个圆周上由相互垂直的水平及垂直平面所构成的直角槽形成保持部36。

在转筒3的内周上的大致整个面上形成平行的螺旋部(阴螺旋部)37，在该螺旋部37上配置移动块4，该移动块4在其外圆周上形成与螺旋部37螺合的螺旋部(阳螺旋部)41。

移动块4是一金属圆板，在中心形成的轮毂42上固定后述的活塞杆9的下端并使其不能旋转。在轮毂42与螺旋部41之间，形成大致为同心圆且等间距的不同大小直径的贯穿孔43、44，在大直径的贯穿孔43插通支柱(导向机构)51，而在小直径的贯穿孔44插通导向销5。活塞9其轴线与转筒3的轴线一致并向外延伸，支柱51以及导向销5的各自轴线与活塞杆9平行，并且其两端分别由上部支撑体6及下部支撑体7支撑。

上部支撑体6能够放入注射器主体14的基底，是由向上方开口的凹部61、支撑转筒3上端的支撑部62以及活塞杆9贯穿的轮毂63所组成的金属圆板，在凹部61的内圆周面上形成螺旋部61a。在支撑部62的下面形成滚珠A的保持部64。

图5是图2中V-V线的剖面图。

在上述下面的外周的整个圆周上由相互垂直的水平以及垂直平面所构成的直角槽而形成保持部64。如图4的上部支撑体6的剖面图所示，在轮毂63的外周上形成固定支柱51以及导向销5的各个上端并使其不能转动的固定孔65、66。在轮毂63上，向密封活塞杆9的滑动部分注入润滑脂的油盒67由压紧垫片68所支撑。

下部支撑体7是中心具有支撑轴30贯穿的轮毂71的圆板，在轮毂71的外周形成固定孔72、73，而该固定孔72、73固定支柱51以及导向销5的各个下端并使其不能转动。轮毂71其下面在全周上形成保持部74，轮毂71通过放入在该保持部74内的滚珠A而能够滑动地被支撑在转筒3的轮毂33的上面。

外筒8是内径比转筒3的外径稍大一点的平行管，其下端由小螺钉固定在减速器2的盖27上，其上端由小螺钉固定在上部支撑体6上。在外筒8的侧面设置上下2组贯通的安装用贯通孔8a、8b，此安装用贯通孔8a、8b是为了把LED芯片(发光二极管芯片)以及光敏器件安装在隔着外筒8轴线的相对位置处。而且，在转筒3的相对应这些贯穿孔8a、8b的部位，贯穿设置有隔着外筒8轴线而相对的穿透孔3a、3b(图1)。

如图6所示，注射器主体14是由下端固定在移动块4上的前述活塞杆9和缸体81构成，而且活塞杆9被保持在缸体81的内部并能够滑动。在缸体81的基底形成基座82，该基座82的外周具有与上部支撑体6的螺旋部61a相螺合的螺旋部81a，在基座82的下端，由板84支撑密封活塞杆9滑动部的密封件83。而且，在缸体81的上下分别安装内部连通的孔85、86。

当使步进电动机1正转时，小齿轮21的旋转通过减速器2、下部联轴节28以及上部联轴节31传递到转筒3。当转筒3被驱动旋转时，作用力使得同转筒3的螺旋部37相螺合的移动块4欲同转筒3一起旋转，但是由上部支撑体6支撑的支柱51以及导向销5限制了移动块4的转动，使移动块4沿转筒3的螺旋部37在轴线方向移动。由此，在图2的下方位置处于待机状态的移动块4上升、将活塞杆9向上压，通过孔86在缸体81内装满的液体从孔85排出。

当使步进电动机1逆转时，在图2的上方位置处于待机状态的移动块4(用虚线表示)下降、把活塞杆9向下压，液体从孔86流入成为负压的缸体81的内部，从而装满缸体81的内部。

若在外筒8的上下的贯通孔8a上配置LED芯片，在与此相对的贯穿测定孔8b上配置光敏器件，则穿过转筒3的穿透孔3a、3b的LED芯片的发光可由光敏器件测出，由此可以测定移动块4的上限、下限以及其中间位置和移动速度。

如上所述，注射器泵10同以往的注射器泵相比，即：同以往的安装活塞的移动块是由在其内周相螺合的丝杠来使其移动的注射器泵相比，因为能够把螺旋部37、41的螺旋升角设置得极小，所以能够使步进电动机1每一次脉冲的移动块4的进给量很小，可以提高直线变换部13的变换动作精度。

而且，因为不仅在移动块4的轴线附近配置了活塞杆9，而且配置了导向销5、支柱51，所以能够形成小直径的小型的泵。

而且，因为活塞杆9动作的负荷均匀地作用在螺旋部37、41上，所以移动块4在轴线方向的移动极其顺畅，螺旋部37、41的摩耗很小。

因为转筒3的上端部由上部支撑体6支撑，转筒3的底部上面由下部支撑体7支撑，所以能够在转筒3的上下两处来抑制转筒3在旋转时的径向振摆。而且，由于在转筒3的上端部和上部支撑体6之间配置了滚珠A，所以可将转筒3和上部支撑体6的滑动摩擦减小到最低限度。因此，不需要高价的向心球轴承等轴承，可以提供构造简单且能在任意部位形成的轴承。

因为在上部支撑体6和下部支撑体7之间设有多个导向销5，所以当转筒3旋转时，使同转筒3相螺合的移动块4欲与转筒3为一体旋转的力能够分散到多个导向销5。因此，可以防止导向销5在径向的状态发生变形。

而且，因为由多个导向销5以及支柱51可以容易地保持上部支撑体6和下部支撑体7的平行，可以扩大支撑体6、7的直径，所以能够扩大移动块4的直径，可以将螺旋部37、41的螺旋升角设置得更小。

因为上下的支撑体6、7由支柱51在上下方向相互连接，所以，导向销5和支柱51以及支撑体6、7成为一体，从而提高了刚性，能够防止导向销5的状态发生变形。

因为注射器泵10是由旋转驱动部12、直线变换部13以及注射器主体14各部件构成，所以，能够对各部件进行组装、检查以及保证质量，并可以容易地由小螺钉进行组装，也容易进行质量管理。

而且，通过在支撑转筒3的外筒8上安装上述的发光以及受光装置，由此能够得到活塞杆9的动作情况，不需设置多余的空间即可进行简单的光学测定。

以上是对由1组活塞杆与缸体所组成的例进行了说明，在本发明中，也能够配置由多组活塞杆与缸体所组成的多个注射器主体。这种情况下，理想状况是在移动块上非常平衡地分散配置多个活塞杆。

说明具有3组注射器主体的例子。图7是与图5相对应的图。移动块上在移动块的中心的周围均衡地设置3个外径不同的活塞杆91、92、93。和图5一样，在中心的周围非常均衡地分散设置3个支柱51、3个导向销5。并与活塞杆相对应配置3个缸体。3个缸体形成一个整体。

因为该例的情况下，直线变换部的中心部分是空的，因此也可以在上部支撑体6、7的中心处树立支柱、配置检测移动块位置的舌簧接点开关等传感器，有效地利用空间。而且，在移动块和各活塞杆的连结部位，在两物体间设有间隙而连接，通过对每个活塞杆改变其间隙而能够使各活塞杆的移动开始的时间不同。

因为在本发明的注射器泵中能够在同一轴上配置驱动部、直线变换部、注射器主体，所以能够使装置小型化。

在本发明的注射器泵中，当驱动转筒旋转时，因为与转筒内周面形成的阴螺旋部相螺合的移动块在轴线方向移动，所以同使用上述的以往例子的丝杠的情况相比，能够将螺旋部的螺旋升角设定得极小，可以使移动块相对转轴的旋转量的送给量小，能够提高活塞的移动精度。

因为上部支撑体在转筒的上端部支撑转筒且转筒可以旋转，所以能够抑制转筒上部的径向以及轴线方向的振摆。而且因为下部支撑体在转筒的底部的上面部支撑转筒且转筒可以旋转，所以能够抑制转筒下部的振摆。因为导向销的两端由上下的支撑体支撑，所以导向轴起到了有效地制止移动块转动的功能作用。而且，上下的支撑体由导向销在上下方向相互连接，导向销和支撑体成为一体，从而提高了刚性，能够抑制导向销的状态变形，而且因为上下的支撑体的联合作用来支撑转筒的上下两处，所以能够更有效地抑制转筒整体在径向以及轴线方向的振摆。

如果在上部支撑体和下部支撑体之间设置多个导向销，则在转筒旋转时，使得与转筒相螺合的移动块要与转筒一同旋转的力可以分散到多个导向销。因此能够防止导向销在径向的状态变形。而且容易保持上部支撑体和下部支撑体的平行。

如果在上部支撑体和下部支撑体之间设置多个导向销，则在转筒旋转时，使得同转筒相螺合的移动块要与转筒一同旋转的力可以分散到多个导向销。因此能够防止导向销在径向的状态的变形。而且容易保持上部支撑体和下部支撑体的平行。因此可以扩大支撑体的直径，将螺旋部的螺旋升角设计得更小，能够提高动作精度。

而且，因为不仅能够在移动块的轴线附近设置活塞，而且也能够设置导向销，所以能够形成小直径的小型泵。而且，因为活塞动作的负荷均匀地作用于螺旋部，所以移动块在轴线方向的移动极其顺利，螺旋部的摩耗少。

在移动块上分散配置多组注射用活塞和注射器用缸体的情况下，因为能够用1个驱动装置驱动多个注射器，所以可以实现更小型化。如果在移动块的中心的周围对称地分散配置注射器用活塞，则因为活塞动作的负荷均匀地作用于螺旋部，所以移动块的移动顺畅，螺旋部的摩耗也少。

根据本提出的发明，能够提供定量精度以及耐久性高的小型的注射器泵。

Claims (3)

1.一种注射器泵，该注射器泵具有驱动装置、转筒、移动块、导向装置、注射器用活塞、以及注射器用缸体；前述驱动装置具有转轴，前述转筒为筒状并且有底，在该转筒的底部下面具有能够与前述驱动装置连结的连结部并且在该转筒的内周形成有螺旋部，前述移动块在外周形成与在前述转筒的内周形成的螺旋部相螺合的螺旋部，在转筒通过前述连结部而旋转时，前述导向装置限制移动块的旋转并在转筒的轴线方向引导移动块，前述注射器用活塞配置在移动块上，前述活塞在注射器用缸体内移动；其特征在于：导向装置是由在转筒的轴线方向贯通移动块的导向销、以及使导向销与转筒的轴线平行并分别支撑其两端的上下1组的支撑体所构成，而且这些支撑体分别是上部支撑体在转筒的上端部支撑转筒、下部支撑体在转筒底部的上面部支撑转筒且转筒能够旋转。

2.如权利要求1所述的注射器泵，其特征在于：在上部支撑部与下部支撑部之间设置多个导向销。

3.如权利要求1所述的注射器泵，其特征在于：在移动块上分散配置多个注射器用活塞，并与这些各活塞相对应安装多个注射器用缸体。

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