JP2004124812A

JP2004124812A - チューブ式ポンプ装置

Info

Publication number: JP2004124812A
Application number: JP2002289911A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ito; 伊藤　秀明
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】チューブ式ポンプ装置において、弾性チューブの寿命を確実に延ばすことのできる構成を提供すること。
【解決手段】チューブ式ポンプ装置において、弾性チューブを圧潰するローラのローラ面が曲面形状に形成されているが、ローラ支持体４には弾性チューブをローラ面の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制用突起４０がローラ７の前後に形成されている。従って、弾性チューブ６は、圧潰時、両端部に発生する応力が緩和された状態になる。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧潰部材が弾性チューブを圧潰しながら移動していくことにより、チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チューブをローラなどの圧潰部材によって弾性チューブを圧潰したまま、圧潰部材を弾性チューブに沿って移動させることにより、チューブ内の液体を移送するチューブポンプ装置については、食品、化粧品、医薬品、化学などの分野において使用が見込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のポンプ装置については、本願出願人も、特願２００１−３３７５０２号として特許出願しているが、ローラの縁が弾性チューブを圧潰すると、弾性チューブの折曲がり部に応力が集中し、繰り返し疲労により、割れや避けが発生するという問題点がある。
【０００４】
そこで、弾性チューブの長寿命化を図ることを目的に、ローラとしては、単純な円筒状のものに代えて、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、弾性チューブを圧潰する際の両端部に集中する応力を緩和させるよう、ローラ面（圧潰面）を曲面形状とすることが検討されている。
【０００５】
しかしながら、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すものでは、弾性チューブがローラ面の中央に位置していれば、その目的を達成できるが、弾性チューブの位置が幅方向でずれると、弾性チューブは、ローラの盛り上り部分から極めて大きな圧力を受けたり、ローラの縁とケースとの間に挟まれたりする結果、逆に、弾性チューブが簡単に裂けてしまうなどの問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、チューブポンプ装置において、弾性チューブの寿命を確実に延ばすことのできる構成を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、壁面と、該壁面に沿って配置され、内部が流路とされる弾性チューブと、前記壁面との間に前記弾性チューブを挟むように配置された圧潰部材とを有し、当該圧潰部材が前記弾性チューブを圧潰しながら前記壁面に沿って移動することにより前記弾性チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置において、前記圧潰部材は、圧潰面が曲面形状に形成され、前記弾性チューブに対しては、前記圧潰部材によって圧潰されるときに当該弾性チューブを前記圧潰面の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、圧潰部材の圧潰面が曲面形状に形成され、かつ、弾性チューブを圧潰面の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制手段が設けられているため、圧潰部材の縁や盛り上り部分で弾性チューブが圧潰されるという事態が起こらない。従って、弾性チューブは、圧潰時、両端部に発生する応力が緩和された状態になるので、弾性チューブの長寿命化を図ることができる。
【０００９】
本発明において、前記チューブ位置規制手段は、前記圧潰部材の進行方向における前方位置、および後方位置の双方に配置されていることが好ましい。このような位置で弾性チューブの位置を規制しておけば、圧潰部材がいずれの方向に移動するときでも弾性チューブを圧潰面の幅方向における中央に確実に位置規制することができるので、弾性チューブの寿命をさらに延長することができる。
【００１０】
本発明は、例えば、前記圧潰部材を前記壁面に接近させた圧潰位置、および当該壁面から離間させた退避位置に移動可能に支持する圧潰部材支持体と、駆動源からの駆動力が伝達されるカム面によって前記圧潰部材を前記圧潰位置と前記退避位置とに移動させるカム体とを有するチューブ式ポンプ装置に適用することができる。
【００１１】
ここで、前記圧潰部材支持体として、例えば、前記圧潰部材としてのローラの回転中心軸の両端が嵌る長穴が半径方向に延びるように形成された一対の支持板を備え、対向配置された前記一対の支持板の周りに沿って前記弾性チューブおよび前記壁面が配置されている場合には、前記一対の支持板の各々対向する面から突起を前記チューブ位置規制手段として構成することができる。このように構成したチューブ式ポンプ装置では、前記カム体は、前記一対の支持板を間に挟むように対向配置された一対の端板を備えるとともに、当該端板には、前記回転中心軸の両端が摺動するように前記カム面が形成された構成を有する。また、前記カム体と前記圧潰部材支持体との間には、前記カム体が回転し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、前記圧潰部材支持体に前記カム体との供回りを開始させる係合機構が構成されていることにより、前記ローラが前記退避位置から前記圧潰位置に出現した後、前記弾性チューブおよび前記壁面に沿って前記ローラが移動していく構成を採用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本形態のチューブ式ポンプ装置の要部の構成を平面的に示す説明図、およびこのポンプ装置の断面図である。図２は、図１（Ａ）に示す状態から、液体の移送を開始する時点の説明図である。図３は、本形態のチューブ式ポンプ装置をケースと、回転体とに分解した状態を示す斜視図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図３に示す回転体をローラ支持体、一対の端板、チューブ圧潰用のローラに分解した状態を示す斜視図、および一対の支持板のうち、下方に配置される支持板を斜め下方からみた斜視図である。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ローラ支持体の平面図、Ａ−Ａ′断面図、および底面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、チューブ圧潰用のローラの正面図、および側面図である。なお、図１（Ａ）および図２において、後述するカム面には右上がりの斜線を付し、係合板部については、右下がりの斜線を付して、それらの位置を分かりやすくしてある。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３および図４において、本形態のチューブ式ポンプ装置１は、矩形の平面形状を備えたケース２と、ケース２の上面に形成されている略円形の収納穴２１に回転可能に収納された回転体３と、回転体３の周りを取り巻くような状態で回転体３とともに収納穴２１に収納される弾性チューブ６と、駆動源であるステッピングモータ１１からの回転駆動力を回転体３に伝達するための減速歯車機構とを有しており、弾性チューブ６は、回転体３に保持されているチューブ圧潰用のローラ７と、収納穴２１の内壁２０との間に位置している。
【００１５】
ケース２は、プラスチック製であり、４辺のうちの１箇所に弾性チューブ６を外に引き出すための２つのＵ字穴２８が形成され、この部分の内壁部分には、金属製の板バネ２９が固定されている。ケース２において、収納穴２１の中央には円形凹部が形成され、この円形凹部の中央に支軸２３が直立している。
【００１６】
ケース２の下面には、ステッピングモータ１１が配置され、このステッピングモータ１１の出力軸にはピニオン１２が取り付けられている。ピニオン１２には歯車１３が噛み合っており、この歯車１３の上端に形成されている歯車１４は、ケース２の収納穴２１において、支軸２３の側方に位置している。
【００１７】
回転体３は、以下に説明する、ローラ支持体４、チューブ圧潰用の２つのローラ７と、カム体５とから構成されている。
【００１８】
これらの部材のうち、ローラ支持体４は、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にも示すように、下方に位置する円形の第１の支持板４１と、この第１の支持板４１に対して上方で対向する円形の第２の支持板４２と、第１の支持板４１と第２の支持板４２とを中央で連結する円筒部４３とからなる一体品で構成されている。
【００１９】
第１の支持板４１、および第２の支持板４２には各々、周方向に長く切り欠かれた２つの円弧状長穴４６と、円弧状長穴４６の端部同士で挟まれた部分で半径方向に細く延びる２つの長穴４５とが形成されている。第１の支持板４１、および第２の支持板４２のいずれにおいても、２つの円弧状長穴４６は円筒部４３を中心に対称に形成され、２つの長穴４５も円筒部４３を中心に対称に形成されている。また、第１の支持板４１と第２の支持板４２とでは、双方の円弧状長穴４６、および双方の長穴４５が重なる位置に形成されている。
【００２０】
下方に配置される第１の支持板４１の下面には、第１の端板５１を配置する部分が環状板部４９で囲まれており、本形態では、環状板部４９の外周側のうち、長穴４５と同一の角度位置に外周側に円弧状に張り出す制動用突起４８が形成されている。
【００２１】
このように構成したローラ支持体４において、第１の支持板４１と第２の支持板４２の長穴４５には、チューブ圧潰用のローラ７の回転中心軸７５の両端が挿入され、円筒部４３を中心に対称位置に２つのローラ７が支持された状態にある。この状態で、ローラ７は、回転中心軸７５周りに回転可能であるとともに、長穴４５が形成されている範囲内においてローラ７は半径方向に移動可能である。
【００２２】
ここで、ローラ７は、図６（Ａ）、（Ｂ）に拡大して示すように、ローラ面７０（圧潰面）が曲面形状に形成され、ここに示す例では、例えば、幅方向における両側に盛り上り部分７１が形成され、中央部分７４が凹んだ曲面形状になっている。
【００２３】
また、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１の支持板４１の内面の外周縁、および第２の支持板４２の内面の外周縁の双方から、弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央に位置規制するリブ状のチューブ位置規制用突起４０がローラ７の前方位置、および後方位置の双方に形成されている。
【００２４】
再び図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３および図４において、カム体５は、下方に位置する円形の第１の端板５１と、上方に位置する円形の第２の端板５２とを備えており、第１の端板５１をローラ支持体４の下方に配置し、第２の端板５２をローラ支持体４の上方に配置するとともに、第２の端板５２の中央から下方に突き出ている連結筒５５をローラ支持体４の円筒部４３を通して第１の端板５１の中央に形成されている穴５６に嵌め込めば、第１の端板５１と第２の端板５２とは、間にローラ支持体４を挟んだ状態で連結される。
【００２５】
ここで、第２の端板５２からは２本の係合板部５７が下方に突き出ている一方、第１の端板５１には、係合板部５７が嵌る矩形の穴５８が形成されている。このため、ローラ支持体４を挟んで第１の端板５１と第２の端板５２とを連結させる際、第１の支持板４１および第２の支持板４２に形成されている円弧状長穴４６に係合板部５７を通して、係合板部５７の下端部を第１の端板５１に形成されている穴５８に嵌めんで第１の端板５１と第２の端板４２とを連結する。
【００２６】
この状態で、ローラ７の回転中心軸７５のうち、第１の支持板４１および第２の支持板４２から外に突き出ている両端部は、第１の端板５１の内面（上面）、および第２の端板５２の内面（下面）において、カム面５０が形成されている部分に位置する。
【００２７】
カム面５０は、第１の端板５１の内面、および第２の端板５２の内面のいずれにおいても、外周側に向く段差部として、互いに重なるように同一のカム形状に形成されている。ここで、双方のカム面５０とも、半径方向における内側に位置する退避用カム面５０１と、退避用カム面５０１の両側双方において半径方向における外側に位置する２つの圧潰用カム面５０３と、退避用カム面５０１と２つの圧潰用カム面５０３とを繋げる斜面からなる２つの中間カム面５０２とから構成されている。
【００２８】
このような構成のチューブ式ポンプ装置１において、回転体３の外周側に弾性チューブ６を巻き付けると、この弾性チューブ６は、ローラ７によって内側から支持されるので、この状態でケース２の収納穴２１内に回転体３と弾性チューブ６とを収納する。その際、連結筒５５の内側に支軸２３を通し、かつ、第１の端板５１の下面に形成されている歯車１５と、ステッピングモータ１１から回転出力が伝達されてくる歯車１４とを噛み合わせる。
【００２９】
この状態においては、図１（Ａ）に示すように、ローラ７の回転中心軸７５の両端部は、カム面５０のうち、退避用カム面５０に相当する位置にあるため、ローラ７は、半径方向の内側にあって、弾性チューブ６を圧潰する状態にはない。また、ローラ支持体４の制動用突起４８は、板バネ２９に当接した状態にあり、ローラ支持体４には制動力が働いている。
【００３０】
この状態からステッピングモータ１１が作動し、その回転駆動力がピニオン１２、歯車１２３、１４、１５を介してカム体５に伝達されると、カム体５が、例えば反時計周りＣＣＷの方向に回転し、ローラ７の回転中心軸７５の両端部に対してカム面５０が相対移動する。その結果、ローラ７の回転中心軸７５の両端部が中間カム面５０２を摺動して圧潰用カム面５０３の乗り上げた状態となる。この状態では、ローラ７は外側に押し退けられ、弾性チューブ６を圧潰する状態となる。このような動作は、カム体５が時計周りの方向に回転しても同様である。
【００３１】
ここで、ローラ７の回転中心軸７５の両端部が中間カム面５０２を摺動する際、ローラ支持体４にも回転力が加わるが、ローラ支持体４の制動用突起４８は、板バネ２９に当接した状態にあり、ローラ支持体４には制動力が働いている。このため、回転中心軸７５の両端部が圧潰用カム面５０３に乗り上げるまでローラ支持体４は、カム体５と供回りしないので、回転中心軸７５の両端部は、圧潰用カム面５０３に確実に乗り上げることになる。
【００３２】
但し、この状態では、係合板部５７は、円弧状長穴４６内を移動するだけで、カム体５のみが回転し、ローラ支持体４は回転しない。この遊び区間においては、ローラ支持体４の制動用突起４８が板バネ２９に当接しており、ローラ支持体４に制動力が働いているので、ローラ支持体４は、カム体５と供回りを起こさない。
【００３３】
そして、カム体５がさらに回転し、ローラ７の回転中心軸７５が圧潰用カム面５０３の壁５０５に突き当たると、カム体５の回転がローラ支持体４に伝達されるので、ローラ７は、弾性チューブ６を圧潰しながら移動する。その結果、弾性チューブ６の内部では、ローラ７によって液体が移送されることになる。
【００３４】
このようにして、本形態では、カム体５が移動し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、ローラ支持体４にカム体５との連動を開始させる係合機構が構成されている。
【００３５】
その際、ローラ支持体４がカム体５から受ける力で回転し、制動用突起４８が板バネ２９を押し退けて通り過ぎる。そして、制動用突起４８が再び、板バネ２９に当接するまでローラ支持体４には制動力が作用しない。しかも、板バネ２９は、ローラ７が弾性チューブ６を圧潰する範囲から外れた位置に配置されているので、制動用突起４８と板バネ２９によって制動力が発生するのは、２つのローラ７のうちの一方のみが弾性チューブ６を圧潰しているときである。このため、ローラ支持体４の回転中、過大な制動力が発生することもない。それ故、ステッピングモータ１１の負荷を軽減することができ、焼き付きを防止できる。
【００３６】
しかも、制動用突起４８は、ローラ７が配置されている付近に形成されているので、制動用突起４８と板バネ２９が発生させる制動力は、一方のローラ７が弾性チューブ６をさらに圧潰する方向に作用するので、圧潰時の液密性を高める方に作用する。
【００３７】
さらに、本形態では、ローラ７のローラ面７０（圧潰面）が曲面形状に形成されているが、ローラ支持体４には弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制用突起４０がローラ７の前後に形成されている。従って、弾性チューブ６は、常にローラ面７０の幅方向における中央７４に位置するので、ローラ７の縁や盛り上り部分７１で圧潰されるという事態が起こらない。しかも、チューブ位置規制用突起４０は、ローラ７の前方位置、および後方位置の双方に配置されているため、ローラ７がいずれの方向に移動するときでも弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央７４に確実に位置規制することができる。それ故、弾性チューブ６は、圧潰時、両端部に発生する応力が緩和された状態になるので、弾性チューブ６の長寿命化を図ることができる。
【００３８】
（その他の実施の形態）
上記形態では、圧潰部材としてローラを用いた例であったが、その他の圧潰部材であってもよい。また、圧潰部材は、回転体上に支持され、回転運動を行う例であったが、圧潰部材が直線運動、その他の動作を行うものに対しても本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、圧潰部材の圧潰面が曲面形状に形成され、かつ、弾性チューブを圧潰面の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制手段が設けられているため、圧潰部材の縁や盛り上り部分で弾性チューブが圧潰されるという事態が起こらない。従って、弾性チューブは、圧潰時、両端部に発生する応力が緩和された状態になるので、弾性チューブの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用したチューブ式ポンプ装置の要部の構成を平面的に示す説明図、およびこのポンプ装置の断面図である。
【図２】図１（Ａ）に示す状態から、液体の移送を開始する時点の説明図である。
【図３】図１に示すチューブ式ポンプ装置をケースと、回転体とに分解した状態を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図３に示す回転体をローラ支持体、一対の端板、チューブ圧潰用のローラに分解した状態を示す斜視図、および一対の支持板のうち、下方に配置される支持板を斜め下方からみた斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ローラ支持体の平面図、Ａ−Ａ′断面図、および底面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、チューブ圧潰用のローラの正面図、および側面図である。
【符号の説明】
１　本チューブ式ポンプ装置
２　ケース
３　回転体
４　ローラ支持体
５　カム体
６　弾性チューブ
７　チューブ圧潰用のローラ（圧潰部材）
１１　ステッピングモータ
２０　収納穴の内壁（壁面）
２１　収納穴
２９　制動用の板バネ
４０　チューブ位置規制用突起（チューブ位置規制手段）
４１、４２　支持板
４５　長穴
４６　円弧状長穴
４８　制動用突起
５０　カム面
５１、５２　端板
５７　係合板部
７０　ローラ面（圧潰面）
７１　盛り上り部分
７５　ローラの回転中心軸
５０１　退避用カム面
５０３　圧潰用カム面

Claims

壁面と、該壁面に沿って配置され、内部が流路とされる弾性チューブと、前記壁面との間に前記弾性チューブを挟むように配置された圧潰部材とを有し、当該圧潰部材が前記弾性チューブを圧潰しながら前記壁面に沿って移動することにより前記弾性チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置において、
前記圧潰部材は、圧潰面が曲面状に形成され、
前記弾性チューブに対しては、前記圧潰部材によって圧潰されるときに当該弾性チューブを前記圧潰面の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制手段が設けられていることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
請求項１において、前記チューブ位置規制手段は、前記圧潰部材の進行方向における前方位置、および後方位置の双方に配置されていることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
請求項１または２において、前記圧潰部材を前記壁面に接近させた圧潰位置と、当該壁面から離間させた退避位置とに移動可能に支持する圧潰部材支持体と、
駆動源からの駆動力が伝達されるカム面によって前記圧潰部材を前記圧潰位置と前記退避位置に移動させるカム体と
を有することを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
請求項３において、前記圧潰部材支持体は、前記圧潰部材としてのローラの回転中心軸の両端が嵌る長穴が半径方向に延びるように形成された一対の支持板を備え、
対向配置された前記一対の支持板の周りに沿って前記弾性チューブおよび前記壁面が配置されているとともに、前記一対の支持板の各々対向する面から突起が前記チューブ位置規制手段として突出し、
前記カム体は、前記一対の支持板を間に挟むように対向配置された一対の端板を備えるとともに、当該端板には、前記回転中心軸の両端が摺動するように前記カム面が形成され、
前記カム体と前記圧潰部材支持体との間には、前記カム体が回転し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、前記圧潰部材支持体に前記カム体との供回りを開始させる係合機構が構成されていることにより、前記ローラが前記退避位置から前記圧潰位置に出現した後、前記弾性チューブおよび前記壁面に沿って前記ローラが移動していくことを特徴とするチューブ式ポンプ装置。