JP2005133674A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動台に取り付けられた一軸偏心ねじポンプを可撓性のフレキシブルワイヤを介して駆動する場合に、移動台の重量をあまり増加させることなく、フレキシブルワイヤの径を小さくする。
【解決手段】フォロープレート１１に一軸偏心ねじポンプ２のポンプ本体３を取付け、その一軸偏心ねじポンプ２を可撓性のフレキシブルワイヤ４２を介して駆動する。電動モータ４１を定位置に固定する一方、減速機７は一軸偏心ねじポンプ２のロータ６に直結する。電動モータ４１の回転力を、フレキシブルワイヤ４２を介して減速機７に伝達する。減速機７のみ一軸偏心ねじポンプ２と一緒に昇降する。フレキシブルワイヤ４２のインナーワイヤ４２ａに潤滑剤を塗布する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一軸偏心ねじポンプが昇降台に設けられ、一軸偏心ねじポンプが昇降するポンプ装置（例えば、ディスチャージャ、ディスペンサ）に関し、詳しくは、一軸偏心ねじポンプを回転駆動するのに可撓性のフレキシブルワイヤを用いたポンプ装置に関するものである。

一軸偏心ねじポンプは、液状の薬品、固形物含有液、スラリー、高粘度液などの低粘度液から高粘度液に至るまでの各種移送物を移送するもので、周知のようにポンプハウジングの一端に備えた駆動装置の駆動軸に金属製のコネクチングロッドを介して連結した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送する構造となっている。一方、駆動装置（通常、電動モータ）の駆動軸は軸受で支承された状態で駆動装置の中心軸を中心にして回転するから、偏心回転するロータとの間でその偏心量を吸収しなければならない。そこで、一般的には、金属製コネクチングロッドの両端部にそれぞれユニバーサルジョイントを介在させることにより、偏心量を吸収する構成とされている。

このような一軸偏心ねじポンプを主要部とするディスチャージャやディスペンサの場合、一軸偏心ねじポンプを可動部に設けて移動可能にすることが求められる。その場合、駆動源としてのモータや減速機もポンプと一緒に可動部に設けると（つまり、ポンプに減速機を介してモータを直結すると）、重量が非常に重くなることから、可動部の高速での移動に支障を来すおそれがあり、可動部を高速で移動させようとすれば、装置が大型化する。また、モータの配線および吐出配管がポンプと共に移動するので、それらの昇降を妨げないようにする必要がある。

出願人は、このような一軸偏心ねじポンプのステータ部分を、ブラケットを介してロボットに搭載するようにし、モータ及び減速機は一体として別の場所に設置し、両者を可撓性のフレキシブルワイヤを介して接続し、小型で軽量なステータ部分を円滑に移動させるようにしたポンプ装置を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３４５９７０号公報（段落番号００１３，００４０及び図５、図１５）

そのように、モータ及び減速機を一体として別の場所に設置し、減速機からの回転力を可撓性のフレキシブルワイヤを介して伝達して一軸偏心ねじポンプのロータ部分を偏心回転させる構成とすると、減速機の出力トルクがフレキシブルワイヤで伝達されることになる。よって、例えば減速機として減速比が１／６（一般仕様）あるいは１／１７（高圧仕様）のものを用いる場合には、同一のモータを用いる場合であっても、フレキシブルワイヤにて伝達されるトルクは減速比に応じてモータトルクの６倍あるいは１７倍の大きさとなるので、減速比が大きい場合には減速比が小さい場合よりも伝達トルクが大きくなる。そのため、フレキシブルワイヤの径を大きくする必要があり、コスト面で不利である。

一方、フレキシブルワイヤの径を小さくするために、前記ブラケット（可動部分）にモータ・減速機を設け、ポンプを直接駆動するようにすると、前述したように、ポンプ等を含む可動部分の総重量が非常に重くなり、円滑に移動させるには、装置全体を大型化する必要が生じ、やはりコスト面で不利になる。

請求項１の発明は、雌ねじ形ステータ内に雄ねじ形ロータが回転可能に嵌挿される一軸偏心ねじポンプのポンプ本体を、移動可能である移動台に設ける一方、前記一軸偏心ねじポンプを駆動する駆動源であるモータを距離をあけて定位置に設置し、前記ポンプ本体の雄ねじ形ロータを可撓性のフレキシブルワイヤを介して偏心回転させるポンプ装置において、前記移動台に減速機を設けると共にこの減速機の出力軸を前記ポンプ本体のロータに連結し、前記モータの回転駆動力を、前記フレキシブルワイヤを介して前記減速機の入力軸に伝達する構成とされていることを特徴とする。

このようにすれば、モータの回転駆動力をポンプ本体側の減速機の入力軸にフレキシブルワイヤを介して伝達するので、モータの出力トルクに応じて、回転駆動力（トルク）伝達のためのフレキシブルワイヤの径を決定することができる。つまり、減速機の減速比にかかわりなく、フレキシブルワイヤの径を決定できるので、モータの出力トルクが同一であれば、減速機の減速比が異なっても、フレキシブルワイヤとしては同一径のものを用いることができる。

また、減速機は小型軽量であるので、それをポンプ本体と共に支持する移動台の総重量が大きくなることもなく、移動台の円滑な移動を妨げることもない。

請求項２に記載のように、前記フレキシブルワイヤは、インナーワイヤと、それの周囲に設けられるアウタチューブとからなり、前記インナーワイヤにグリース等の潤滑剤が塗布されていることが望ましい。

このようにすれば、インナーワイヤに潤滑剤を塗布しているので、インナーワイヤの回転がスムーズになり、ワイヤ寿命も延びる。

本発明は、モータの回転駆動力をポンプ本体側の減速機の入力軸に可撓性のフレキシブルワイヤを介して伝達するようにしているので、モータの出力トルクに応じて、回転駆動力（トルク）伝達のためのフレキシブルワイヤの径を決定することができる。よって、ポンプ本体のロータにフレキシブルワイヤを介して減速機の出力軸を連結する従来の場合のように、減速機の出力トルクに応じてフレキシブルワイヤの径を決定する必要がなくなる。

また、小型軽量である減速機のみを、ポンプ本体と共に支持する移動台に設けているので、ポンプ等を含む移動台の総重量をあまり大きくすることもない。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るディスチャージャ（ポンプ装置）を示す左側面図、、図２は同正面図、図３は同平面図、図４は図１のディスチャージャにおける一軸偏心ねじポンプのポンプ本体の部分を拡大して示す断面図である。

図１〜図４において、ディスチャージャ１は、縦型の一軸偏心ねじポンプ２を備えている。このねじポンプ２のポンプ本体３は、ポンプケーシング４の下端に一体に結合されている。

ポンプ本体３は、雌ねじ形ステータ５内に雄ねじ形ロータ６が回転可能に嵌挿され、このロータ６がステータ５内で偏心回転される。ポンプケーシング４の上端に減速機７が一体に連結され、この減速機７から下向きに延びた出力軸７ａとコネクチングロッド８を介してロータ６が連結されている。

ロータ６の回転中心軸Ｍは、出力軸７ａ（回転軸）の回転中心軸Ｎに対し偏心している。このため、ロータ６の偏心回転を許容できるように、出力軸７ａとコネクチングロッド８との間及びコネクチングロッド８とロータ６との間には、それぞれユニバーサルジョイント９が設けられている。一軸偏心ねじポンプ２は、ポンプ本体３（ポンプケーシング４、ステータ５およびロータ６）、減速機７およびポンプ駆動源としての可変速電動モータ４１、可撓性のフレキシブルワイヤ４２から構成される。

ここで、電動モータ４１として三相誘電電動機（全閉形 ４Ｐ ５０Hz/６０Hz ２００Ｖ）を用い、質量は４．８〜２７ｋｇの範囲である。減速機７は、一般仕様（減速比：１／７）と、高粘度のものを移送する場合の高圧仕様（減速比：１／１７）とで使い分けられ、質量は２．０〜１０ｋｇの範囲で、電動モータ４１の質量の１／３程度で、小型軽量である。

ステータ５の下端の吸込口５ａの周囲には、フォロープレート１１が着脱可能に設けられている。フォロープレート１１は、上端を開口した円筒状容器Ｐ（例えば、ペール缶）内に挿入可能な外径をもつ円板として構成されている。このフォロープレート１１の外周縁部には環状シール１２が一体に装着され、レバー１１ａを特定方向に回転させて着脱する。フォロープレート１１の下面には、多数のスパイク状突起１３（図５（ａ）参照）を全体に均等に散在するように下向きに設けられている。

この突起１３は、フォロープレート１１が容器Ｐ内の底面に到達したとき、容器Ｐの底面との間に残存する貯蔵液の粘着力を弱める効果がある。すなわち、貯蔵液の排出後にポンプ本体３と共にフォロープレート１１を上昇させる際にフォロープレート１１およびその周辺に過大な力が作用したり、容器Ｐを持ち上げたりすることがない。

また、フォロープレート１１の中心部寄りに給気孔１４が設けられ、給気孔１４は加圧空気を供給するため後述の小型のパージ用コンプレッサ３７にエアチューブ１５にて接続されている。

さらに、図１のように給気孔１４に電磁開閉弁３８の一端が接続され、他端が、排気口部として大気に開放されている。電磁開閉弁３８を開放することにより給気孔１４は大気に開放されて（フォロープレート１１の）排気孔として機能するが、電磁開閉弁３８が閉鎖された状態では給気孔１４として機能する。

ポンプケーシング４は、図４に示すように、上部ケーシング４ａと下部ケーシング４ｂとを連結した構造からなる。下部ケーシング４ｂの上下方向のほぼ中間部には、上向きに湾曲する吐出ノズル管４ｃが一体に設けられている。この吐出ノズル管４ｃには移送用ホース１７の一端が接続され、このホース１７の他端が後述する支柱２１の受け金具４６に取り外し可能に保持されている。

図１に示すように、側方より見て逆Ｕ形のアーム２２（ポンプ架台）を介して台座２３上に支柱２１が立設され、その支柱２１に沿って、一軸偏心ねじポンプ２が昇降可能に支持されている。すなわち、アーム２２の一方の下端にポンプ２の減速機７の上端が連結されている。

支柱２１は、図５に示すように中空構造で前面がほぼ全長にわたり開放されており、支柱２１内にスライドレール２４が上下方向に配設されている。このスライドレール２４に沿ってスライドガイド２５が昇降可能に設けられている。スライドガイド２５は上下に間隔をあけてそれぞれ左右一対のスライダー２５ａを備え、これらのスライダー２５ａでスライドレール２４を両側から把持する構成とされている。スライドガイド２５には、上下に間隔をあけて一対の板状支持部材２６，２６がそれぞれ前側でスライドレール２４に直交する方向に突出するように設けられ、これらの支持部材２６，２６間に跨って上下方向に固定板２７が固定され、この固定板２７に後部側のアーム２２の下端部裏面が固定されている。

支柱２１内において、スライドレール２４の上方および下方に、スプロケット２８，２９がそれぞれ回転軸２８ａ，２９ａにより回転可能に支持されている。上下のスプロケット２８，２９にはチェーン３０が掛け渡され、このチェーン３０の両端は断面円形のシャフト３１の上下端に接続されている。

また、図６のように、各支持部材２６の中央部には貫通口２６ａがそれぞれ形成されており、その上下の貫通口２６ａを共に貫通してシャフト３１が相対的に昇降可能に配置されている。シャフト３１の下部周囲において、下部支持部材２６とシャフト３１の下端螺合部の二重ナット３９との間に、コイルスプリング３２が縮装されている。いいかえれば、ポンプ本体３は、アーム２２と共にスライドガイド２５に支持され、スライドガイド２５がポンプ本体３と共にシャフト３１に対してコイルスプリング３２を介して弾力的に支持されている。また、二重ナット３９による締め付け位置を上方へ移動することによりコイルスプリング３２のバネ力が強くなり、逆に下方へ移動することによりバネ力が弱くなる。

シャフト３１の周囲上部寄りにセンサ操作部３３（トグと称する）が装着され、図５（ｂ）に示すように、センサ操作部３３の上下両位置にやや間隔をあけて上部検出センサ３４と下部検出センサ３５がスライドガイド２５に取り付けられている。また、支柱２１の上端部にはブレーキ付きモータ３６が取り付けられ、このモータ３６の駆動軸３６ａが回転軸２８ａに直結され、駆動スプロケット２８を回転する構成とされている。なお、電動モータ４１は支柱２１の一側面に取り付けられたインバータ内蔵の制御盤４４でインバータ制御され、ポンプ本体３（ロータ６）の回転速度が調整される。

また、支柱２１背面の電動モータ４１の直ぐ下には、上記の小型のコンプレッサ３７が取り付けられている。このコンプレッサ３７からの圧縮空気を、エアチューブ１５を通じて、給気孔１４からフォロープレート１１内にエアパージすることによって（このとき電磁開閉弁３８は閉鎖しておく）、容器Ｐ内の真空状態や貯蔵液の密着状態を解消し、モータ３６の回転によりポンプ本体３をフォロープレート１１と共に無理なく上昇させることができる構成とされている。

支柱２１の背面下部寄りに、ポンプ駆動用の電動モータ４１が取り付けられている。この電動モータ４１は駆動軸４１ａが上向きとされ、この駆動軸４１ａが、減速機７の上方へ突出する従動軸７ｂ（入力軸）にフレキシブルワイヤ４２により連結されている。つまり、電動モータ４１の回転駆動力が、フレキシブルワイヤ４２を介して減速機７の従動軸７ｂに伝達される構成とされている。よって、フレキシブルワイヤ４２の径（ワイヤ径）は、電動モータ４１の出力トルクによって決定すればよいことになる。このことは、電動モータ４１が同一であれば、減速機７の減速比が小さい一般仕様であっても減速機の減速比が大きい高圧仕様であっても、フレキシブルワイヤ４２としては同一径のものを用いることができる。

フレキシブルワイヤ４２は、図４に示すように、インナーワイヤ４２ａがアウターチューブ４２ｂ内に回転可能に挿入されており、フレキシブルワイヤ４２は、電動モータ４１の駆動軸４１ａから、支柱２１の背面に取り付けた複数のガイド４３を上向きに通して、前方および下方へ湾曲され、従動軸７ｂに電動モータ４１の回転力を伝達するようになっている。なお、インナーワイヤ４２ａには、アウタチューブ４２ｂ内で、回転がスムーズになり、ワイヤ寿命が延びるように、グリース等の潤滑剤が塗布されている。

続いて、上記ディスチャージャ１による貯蔵液の排出態様について説明する。

図１及び図２に示すように、支柱２１の最上位置付近へアーム２２をモータ３６の回転で上昇させ、ポンプ本体３をフォロープレート１１と共に上方へ移動した状態で、上蓋を開放した容器Ｐを台座２３上に載置する。モータ３６の回転を停止した状態ではブレーキが自動的に作動するので、フォロープレート１１と共にポンプ本体３やアーム２２が落下することがない。

モータ３６の回転を開始し、フォロープレート１１を容器Ｐ内に下降する。フォロープレート１１が容器Ｐ内の貯蔵液に着座すると、フォロープレート１１やポンプ本体３などの荷重が相殺され、コイルスプリング３２の付勢力を受けてスライドガイド２５がシャフト３１に対し上方へ移動し、センサ操作部３３に下部検出センサ３５が当たる。これを制御盤４４の制御回路（図示せず）が検出すると、ブレーキ付きモータ３６の回転が停止する。

このモータ３６の停止と同時に、ポンプ駆動用の電動モータ４１が回転を開始し、ロータ６が回転してステータ５とのポンピング作用により、容器Ｐ内の貯蔵液が汲み上げられる。貯蔵液は移送用ホース１７から他の容器などへ排出される。この状態では、電磁開閉弁３８が開放され、給気孔１４は排気孔として使用される。

容器Ｐ内の貯蔵液が汲み上げられるのに伴って液面が下がり、フォロープレート１１およびポンプ本体３がアーム２２と共に下降する。そして、シャフト３１に対してスライドガイド２５が下がりセンサ操作部３３に上部検出センサ３４が当たる。これを制御盤４４の制御回路（図示せず）が検出すると、モータ３６が回転を開始する。

このようにコイルスプリング３２の伸長あるいは収縮によりスライドガイド２５が上下動するのをセンサ操作部３３を介して上下部の検出センサ３４，３５が検出し、モータ３６の起動と停止とを繰り返すことで、コイルスプリング３２による付勢力で重量バランスが図られる。この状態の下に、ポンプ本体３による貯蔵液の汲み上げ作業を継続することにより、フォロープレート１１が容器Ｐ内の底面に到達し、排出作業が終了する。この作業の間、電磁開閉弁３８は開放し、給気孔１４は排気孔として使用する。

このようにディスチャージャ１を構成すれば、モータ駆動用の電動モータ４１の駆動軸４１ａがポンプ本体３側の減速機７の従動軸７ｂに可撓性のフレキシブルワイヤ４２を介して連結されるので、電動モータ４１の出力トルクに応じて、回転駆動力（トルク）伝達のためのフレキシブルワイヤ４２の径を決定することができる。つまり、ポンプ本体のロータにフレキシブルワイヤを介して減速機の従動軸を連結する従来の場合のように、減速機の出力トルクに応じてフレキシブルワイヤの径を決定する必要がなくなる。

また、減速機７は小型軽量であるので、それをポンプ本体３と共に支持するフォロープレート１１の総重量が大きくなることもない。

上記実施の形態は、ディスチャージャに適用した例であるが、接着剤等の塗布に用いるディスペンサに適用することも可能である。

本発明の実施の形態に係るディスチャージャを示す左側面図である。 同正面図である。 同平面図である。 図１のディスチャージャにおける一軸偏心ねじポンプのポンプ本体の部分を拡大して示す断面図である。 （ａ）は支柱内を、一部を切除して示す左側面図、（ｂ）は同正面図である。 （ａ）はスライドガイドの周辺を拡大して示す左側面図、（ｂ）は同正面図である。

符号の説明

１ ディスチャージャ
２ 縦型一軸偏心ねじポンプ
３ ポンプ本体
４ ポンプケーシング
５ ステータ
６ ロータ
７ 減速機
７ａ 出力軸
７ｂ 従動軸（入力軸）
１１ フォロープレート
２５ スライドガイド
４１ 可変速電動モータ
４１ａ 駆動軸
４２ フレキシブルワイヤ
４２ａ インナーワイヤ
４２ｂ アウタチューブ
４４ 制御盤

Claims (2)

1. 雌ねじ形ステータ内に雄ねじ形ロータが回転可能に嵌挿される一軸偏心ねじポンプのポンプ本体を、移動可能である移動台に設ける一方、前記一軸偏心ねじポンプを駆動する駆動源であるモータを距離をあけて定位置に設置し、前記ポンプ本体の雄ねじ形ロータを可撓性のフレキシブルワイヤを介して偏心回転させるポンプ装置において、
   前記移動台に減速機を設けると共にこの減速機の出力軸を前記ポンプ本体のロータに連結し、
   前記モータの回転駆動力を、前記フレキシブルワイヤを介して前記減速機の入力軸に伝達する構成とされていることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記フレキシブルワイヤは、インナーワイヤと、それの周囲に設けられるアウタチューブとからなり、
   前記インナーワイヤに潤滑剤が塗布されている請求項１記載のポンプ装置。

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