JP2009062870A

JP2009062870A - エアーポンプ

Info

Publication number: JP2009062870A
Application number: JP2007231159A
Authority: JP
Inventors: Kikunori Arima; ▲きく▼徳有馬; Daisuke Emura; 大助惠村
Original assignee: I & T Kk
Current assignee: I & T Kk
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】エアー貯留槽を備えた小型軽量のエアーポンプを提供する。
【解決手段】進退駆動されるピストン２７によってピストン室２５の容積の拡張と縮小とを繰り返させ、このピストン室２５の容積の拡張に伴って生じる第一逆止弁５３の開放駆動及び第二逆止弁６０の閉鎖駆動によって外気を吸引させる一方、ピストン室２５の容積の縮小に伴って生じる第一逆止弁５３の閉鎖駆動及び第二逆止弁６０の開放駆動によってエアーを圧搾するとともに、その圧搾エアーをエアー貯留槽１２に順次送り込むようにした。ここで、エアー貯留槽１２に送り込まれる圧搾エアーを順次に外気に放出すれば、エアーポンプ１を真空ポンプとすることができる一方、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧搾エアーを貯留するエアー貯留槽を備えた小型軽量のエアーポンプに関する。

一般に、例えば自動車製造工場内の生産ラインにおいては、自動車の窓ガラス等の平滑面を備えたワークを工場内で移送する手段として、真空ポンプと吸着パッドとを用いたワーク吸着移送システムが採用されている。これは、図１３に示すように、工場内にある大型の真空ポンプｂから延出されたメイン導管ｇを複数の分岐導管ｉに分岐して各生産ラインまで行き渡らせ、各分岐導管ｉの先端を弁ユニットｆの排気用電磁弁ｄを介して吸着パッドｈに夫々接続するとともに、各吸着パッドｈに弁ユニットｆの真空破壊用電磁弁ｅから延出された給気導管ｊを夫々接続する一方、電源ａに接続されたコントロールユニットｃによって、前記排気用電磁弁ｄ及び真空破壊用電磁弁ｅの切換作動を制御するように構成されている。

そして、ワークｗの移送に際しては、吸着パッドｈの吸着面をワークｗの平滑面に宛がう一方、真空破壊用電磁弁ｅ内の給気通路を遮断状態とし、かつ排気用電磁弁ｄ内の吸引通路を連通状態として、真空ポンプｂで吸着パッドｈ内の空気を吸引して真空状態にすることにより、吸着パッドｈにワークｗを真空吸着させて移送し、移送後には排気用電磁弁ｄ内の吸引通路を遮断状態とし、かつ真空破壊用電磁弁ｅ内の給気通路を連通状態として、吸着パッドｈ内に大気を供給することにより、吸着パッドｈ内の真空を破壊してワークｗを解放するものである。これにより、ワークｗの表面を傷付けることなく、迅速にワークｗを保持して、所望箇所へ移送できるようになっている。

一方、小型軽量のエアーポンプとしてはダイヤフラムを用いてエアーを吸排気するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。これは、図１４に示すように、ポンプ筐体ｋ内がダイヤフラムｍによってポンプ室ｎとダイヤフラム作動室ｏとに区画されるとともに、ポンプ室ｎには隔壁ｐによって吸気室ｑと排気室ｒとが区画形成され、さらに吸気室ｑと排気室ｒは隔壁ｓによって区画されている。また、吸気室ｑには外気と連通する吸気管ｔが設けられ、排気室ｒには外気と連通する排気管ｕが設けられている。前記ダイヤフラム作動室ｏには、ピストンｖが進退可能に配設されており、該ピストンｖの進出側の端部にダイヤフラムｍの中央部が固定されている。また、ポンプ室ｎと吸気室ｑとを区画する隔壁ｐ部分には、吸気孔ｘと該吸気孔ｘを開閉して吸気室ｑからポンプ室ｎへのエアーの流れのみを許容する第一逆止弁ｙ_１が設けられており、ポンプ室ｎと排気室ｒとを区画する隔壁ｐ部分には、排気孔ｚと該排気孔ｚを開閉してポンプ室ｎから排気室ｒへのエアーの流れのみを許容する第二逆止弁ｙ_２が設けられている。

かかるダイヤフラム式のエアーポンプにあっては、適宜の駆動手段によって進退駆動されるピストンｖが、その後退によってダイヤフラムｍの中央部をダイヤフラム作動室ｏ側に移動させると、ポンプ室ｎの容積が拡張して外気に比して低圧となり、その差圧による第一逆止弁ｙ_１の開放作動によって吸気孔ｘが開放され、エアーが吸気管ｔ及び吸気室ｑを経てポンプ室ｎに流入し、次いで、ピストンｖが後退してダイヤフラムｍの中央部をポンプ室ｎ側に移動させると、ポンプ室ｎの容積が縮小して外気に比して高圧となり、その差圧による第一逆止弁ｙ_１の閉鎖作動によって吸気孔ｘが閉鎖されるとともに、ポンプ室ｎが排気室ｒに比して高圧となり、その差圧による第二逆止弁ｙ_２の開放作動によって排気孔ｚが開放され、ポンプ室ｎ内のエアーが排気室ｒ及び排気管ｕを経て機外に排出されるようになっている。
特開２００３−２７８６５８号公報特開２００６−２８３７１８号公報

ところで、上記のような構成のワーク吸着移送システムにあっては、ワークｗの移送後に吸着パッドｈ内の真空破壊を行うに際して、吸着パッドｈ内に大気を供給しているため、ワーク解放のタクトタイムが遅く、迅速な解放動作が得られないという問題点があった。また、吸着パッドｈによるワーク解放動作の迅速化を図るために、各吸着パッドｈ内に圧搾エアーを供給し得るようにした構成も知られているが、この場合には、圧搾エアーの生成源としてのコンプレッサや、各吸着パッドｈに供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッドｈに圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備を別途必要とする。このため、設備投資が高額となる上、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが必要であり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに費用や手間が掛かるといった問題点があった。

一方、本願出願人は、個々の吸着パッドｈに直接取り付けて真空吸引し得る小型軽量の真空ポンプを先に提案している（特願2006-243734号参照)。かかる真空ポンプを用いれば、従来のワーク吸着移送システムにおける大型の真空ポンプｂやメイン導管ｇ及び複数の分岐導管ｉ等を不要とし得る利点があるが、上記のような大型のサージタンクから各吸着パッドｈに圧搾エアーを供給する場合における上述した問題点を回避するために、吸着パッドｈ内の真空破壊は、従来と同様に、吸着パッドｈ内に大気を供給することにより行っている。このため、ワーク解放のタクトタイムが遅く、迅速な解放動作が得られないという点において解決すべき課題が残されていた。

また、本願出願人が先に提案した真空ポンプは、先行技術（特許文献１，２）と同様に、ダイヤフラムを用いてエアーを吸排気するものであるが、このダイヤフラムを用いるポンプにあっては、ダイヤフラムの変形許容量の制約上、ピストンの進退ストロークを短く設定する必要があり、ポンプ室ｎの拡張時と縮小時との容積比率が小さいため、エアーの吸引量及び吐出量が充分ではなく、1.5Kg/cm^２程度の吐出圧が得られるものに過ぎなかった。

本発明は、かかる実状に鑑みてなされたものであって、個々の吸着パッドに直接取り付けて真空吸引し得るとともに、吸引したエアーを圧搾エアーとして貯留しておき、該圧搾エアーを吸着パッドに供給することにより、吸着パッドによるワーク解放動作の迅速化を達成し得る一方、真空ポンプまたはエアー圧縮ポンプとして使用可能で、その真空度または加圧度に優れた小型軽量のエアーポンプを提供することを目的とするものである。

本発明は、ピストン室と、外気に通じる吸気路と、ピストン室のエアーを排出する排気路とを備えたポンプ筐体と、前記ピストン室内に進退可能に嵌挿されたピストンと、該ピストンを進退駆動するピストン駆動手段と、前記ピストンの進出側に位置するピストン室の室端と、前記吸気路とを連通する吸気孔を備えた第一隔壁部と、該第一隔壁部に配設され、前記吸気孔を開閉して吸気路からピストン室へのエアーの流れのみを許容する第一逆止弁と、ポンプ筐体の側傍に連設されたエアー貯留槽と、前記ピストンの進出側に位置するピストン室の室端と、前記エアー貯留槽に通じる前記排気路とを連通する排気孔を備えた第二隔壁部と、該第二隔壁部に配設され、前記排気孔を開閉してピストン室から排気路へのエアーの流れのみを許容する第二逆止弁と、前記エアー貯留槽に付設されて、少なくとも該エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出状態と非吐出状態とに選択的に切り換える電磁弁とを備えてなり、ピストン駆動手段がピストンを後退させて、ピストン室の容積を拡張させると、ピストン室が外気に比して低圧となり、その差圧による第一逆止弁の開放作動によって吸気孔が開放され、外気としてのエアーがピストン室に流入し、次いで、ピストン駆動手段がピストンを進出させて、ピストン室の容積を縮小させると、ピストン室が外気に比して高圧となり、その差圧による第一逆止弁の閉鎖駆動によって吸気孔が閉鎖されて吸気路へのエアーの逆流が遮断され、該エアーがピストン室で圧搾されるとともに、排気路がピストン室に比して低圧である場合に、その差圧による第二逆止弁の開放作動によって排気孔が開放され、ピストン室の圧搾エアーが排気路に流入し、該排気路と連通したエアー貯留槽に圧搾エアーが送り込まれることを特徴とするエアーポンプである。

ここで、ピストンはピストン室に略密嵌状に嵌挿される。また、ピストン駆動手段は、電動モータと、該電動モータによって回転駆動されるクランク部材と、該クランク部材の回転運動をピストンの往復直線運動に変換する連接リンク部材とによって構成され得る。また、第一逆止弁及び第二逆止弁には、スプリング付勢により弁座に座着される公知のボール弁タイプ、円錐ポペットタイプ、ポペットタイプの逆止弁や、圧力差により弁座に座着される公知のスィングタイプの逆止弁等が適用可能であるが、これらのものに代えて、アンブレラバルブまたはＹパッキン型バルブが好適に用いられ得る。

前記エアーポンプにあって、電磁弁が、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものである構成が提案される。

また、前記エアーポンプにあって、第一逆止弁及び第二逆止弁が、アンブレラバルブまたはＹパッキン形バルブである構成が提案される。

本発明は、ピストン駆動手段によってピストンが連続的に進退駆動されると、ピストン室の容積の拡張と縮小とが繰り返され、このピストン室の容積の拡張に伴って生じる第一逆止弁の開放駆動及び第二逆止弁の閉鎖駆動によって外気吸引作用が得られる一方、ピストン室の容積の縮小に伴って生じる第一逆止弁の閉鎖駆動及び第二逆止弁の開放駆動によってエアーの圧搾作用及び圧搾エアーの押出し作用が得られ、この圧搾エアーの押出し作用によってエアー貯留槽に圧搾エアーを順次送り込むことができる。そして、電磁弁の非吐出状態への切り換えにより、該圧搾エアーをエアー貯留槽に貯留しておき、必要に応じて電磁弁を吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽の圧搾エアーを吸着パッドに供給して真空破壊を行うことにより、大気を供給する場合に比して、ワーク解放のタクトタイムが速くなり、ワーク解放動作を迅速化することができる。

そして、本発明にかかるエアーポンプを各吸着パッドに夫々取り付けて真空吸引及び真空破壊に用いることにより、従来のようなコンプレッサや、各吸着パッドに供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッドに圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備が不要となる。これにより、設備投資が少額で済むとともに、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが不要となり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに掛かる費用や手間も不要とすることができる。

特に、本発明にあっては、ダイヤフラムを用いることなく、ピストンの進退駆動によってピストン室の容積の拡張及び縮小を直接行うようにしたことにより、ダイヤフラムを用いるエアーポンプに比してピストンの進退ストロークを長く設定でき、ピストン室の拡張時と縮小時との容積比率を大きくすることが可能であるため、エアーの吸引量及び吐出量を増加させることができる。これにより、真空ポンプとして用いれば、真空度を上げることができる一方、エアー圧縮ポンプとして用いれば加圧度を上げることができる。

また、上記のようにダイヤフラムを除去したことにより、従来構成のエアーポンプに比して構造が簡単となり、さらに小型軽量化することができるとともに、製作費も安価となる。

また、前記電磁弁を、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものとした構成にあっては、非吐出状態でエアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態に切り換えることにより、上記のようにエアー貯留槽に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、エアーポンプを真空ポンプとして使用することが可能となる。

また、前記第一逆止弁及び第二逆止弁が、アンブレラバルブまたはＹパッキン形バルブである構成にあっては、スプリング付勢により弁体を弁座に座着する従来公知の逆止弁に比して、構造を簡略化することができるとともに、微弱な力で開閉制御することができるため、圧力変動に対する応答性が向上する。特に、Ｙパッキン形バルブにあっては、アンブレラバルブで生じやすい傘状部分のビビリによる笛吹現象を防止することができる。

以下に、本発明にかかるエアーポンプの第一実施例を、図１〜図９に基づいて説明する。尚、説明の便宜上、図示した位置関係でエアーポンプの水平方向及び上下方向を定めているが、エアーポンプは様々な向きで使用可能であり、必ずしも水平方向及び上下方向が下記に限定されるものではない。

エアーポンプ１は、図１に示すように、上部に電動モータ３を備えている。該電動モータ３は支持板４によって水平に取り付けられており、該支持板４がポンプ筐体２の上部に水平状に配設された支持基板５の端部によって支持されている。また、該電動モータ３の回転軸７には、後述するクランク部材６の駆動軸部９がカップリング８を介して直列状に連結されている。ここで、該カップリング８は、ゴムやコイルバネを用いた弾性軸継手であって、回転軸７と駆動軸部９間の衝撃トルクの緩衝作用やねじり振動の減衰作用を生じるものとなっている。

前記支持基板５の上面には、図１，図２に示すように、クランク部材６が配設されている。該クランク部材６は、偏心軸部１９の両端を先端側で支持する相互に平行な所定長さの連結杆部２０，２０と、該連結杆部２０，２０の基端側から外側方に向けて夫々突設された駆動軸部９と従動軸部２１とを備えており、その全体形状がクランク形に形成されている。ここで、駆動軸部９と従動軸部２１は同一軸線上に配設されており、偏心軸部１９は駆動軸部９及び従動軸部２１の軸線から外方に偏倚する位置に平行に配設されている。この駆動軸部９及び従動軸部２１の軸線に対する偏心軸部１９の軸線の偏倚量を２倍した距離が、後述するピストン２７の進退ストロークとなる。

一方、前記支持基板５の下面には、シリンダ筒部１０が上下方向に沿って配設され、さらに該シリンダ筒部１０の下部に角筒状のポンプボディ１１が連設されている。そして、該シリンダ筒部１０とポンプボディ１１とにより、本発明におけるポンプ筐体２が構成されている。また、ポンプボディ１１の側傍にはエアー貯留槽１２がパッキン１３（図４参照）を介して連設されており、さらに該エアー貯留槽１２には連通導管６７を介して電磁弁１４が付設されている。尚、図示省略されているが、シリンダ筒部１０とポンプボディ１１、ポンプボディ１１とエアー貯留槽１２は、夫々ボルトを用いた緊締手段によって相互に連結することにより一体化されている。

前記支持基板５は、複数のボルト１５（図２参照）によってシリンダ筒部１０の上端に固定されている。該支持基板５には上下方向に開口した円形の貫通孔１６が形成されており、該貫通孔１６の両脇位置で支持基板５の上面には、左右一対の軸受１７，１７が配設されている。そして、該軸受１７，１７内のベアリング１８，１８によって前記クランク部材６の駆動軸部９と従動軸部２１を軸支することにより、クランク部材６が貫通孔１６の上部を横断する状態で回転可能に横架されている。

クランク部材６の偏心軸部１９には、連接リンク部材２２の上端が回転可能に軸支されており、該連接リンク部材２２の下半部が前記貫通孔１６からシリンダ筒部１０内に挿通されている。そして、クランク部材６が回転すると、偏心軸部１９の偏心回転作用を介して連接リンク部材２２に上下方向の揺動が生じるようになっている。また、該連接リンク部材２２の下端には、前記偏心軸部１９と平行な後述するピストンピン２３が回動可能に連結されている。

前記シリンダ筒部１０は、縦長円筒形に形成され、その周壁２６に囲繞されたピストン室２５が前記支持基板５の貫通孔１６と連通している。また、該ピストン室２５内には、ピストン２７が上下方向に進退可能に配設されている。ここで、該ピストン室２５の内周面には、無給油ブッシュ２８が周設されており、該無給油ブッシュ２８内に前記ピストン２７が摺動可能に内嵌されている。該ピストン２７の外周面に形成された二条の凹溝３５，３５（図３参照）にはＶ形環状パッキン３６が夫々収納されており、該Ｖ形パッキン３６によってピストン２７の進出側に位置するピストン室２５の室端側の気密が確保されている。

前記ピストン２７は、図３に示すように、本体部材２７ａと該本体部材２７ａ内に収納されたピン受け部材２７ｂとからなり、該ピン受け部材２７ｂの下部中央に形成された雄螺子部２９を本体部材２７ａの下部中央に形成された雌螺子孔３０に螺着することによって両部材２７ａ，２７ｂが一体化されている。また、前記雌螺子孔３０の上端には、Ｏリング収納溝４０が周成されており、該Ｏリング収納溝４０内に収納されたＯリング４１によって、本体部材２７ａとピン受け部材２７ｂ間の気密が確保されている。ピン受け部材２７ｂの上端部には、前記連接リンク部材２２の下部を上方から挿入可能な凹溝３４が形成されており、該凹溝３４を横断するようにピストンピン２３が横架されている。そして、該ピストンピン２３に、上述したように連接リンク部材２２の下端が回転可能に連結されている。

これまでに述べた構成にあって、電動モータ３（図１参照）が駆動して回転軸７が回転すると、該回転軸７に連結された駆動軸部９によってクランク部材６が回転する。そして、クランク部材６が回転すると、偏心軸部１９の偏心回転作用を介して連接リンク部材２２に上下方向の揺動が生じ、該連接リンク部材２２の下部に連結されたピストン２７をピストン室２５内で上下方向に進退駆動させることができる。そして、この電動モータ３と、該電動モータ３によって回転駆動されるクランク部材６と、該クランク部材６の回転運動をピストン２７の往復直線運動に変換する連接リンク部材２２とによって、ピストン２７を進退駆動するピストン駆動手段が構成されている。

次に、ポンプボディ１１の内部構成を説明する。
図１，図４に示すように、ポンプボディ１１の上端面には、Ｏリング収納溝３１が周成されており、該Ｏリング収納溝３１内に収納されたＯリング３２によって、シリンダ筒部１０とポンプボディ１１間の気密が確保されている。

ポンプボディ１１内には、外気に通じる吸気路４２と、前記ピストン室２５のエアーを排出する排気路４３とが相互に隔絶させて形成されている。吸気路４２はポンプボディ１１の一側面に開口する吸気口４４によって外気と連通されており、排気路４３はポンプボディ１１の他側面に開口する排気口４５によってエアー貯留槽１２と連通されている。また、ポンプボディ１１内には、ピストン室２５と、吸気路４２及び排気路４３とを区画する円盤状の隔壁部材４６が配設されており、該隔壁部材４６は上部に配設された略環状の押さえ部材４７によって所定位置に保持されている。隔壁部材４６の外周面にはＯリング収納溝４８（図４参照）が周成されており、該Ｏリング収納溝４８内に収納されたＯリング４９によって、隔壁部材４６の外周部におけるエアーの流通が遮断されている。そして、該隔壁部材４６と前記ピストン２７の進出側端部とに挟まれる空間部分が、ピストン２７の進退駆動によって拡張と縮小とを生じるピストン室２５の可変容積８５となっている。

前記隔壁部材４６にあって、吸気路４２の路端に対応する部分が第一隔壁部５０となっている。該第一隔壁部５０には、上下方向に開口した円形の弁保持孔５１（図５参照）が形成されており、さらに該弁保持孔５１の周囲に複数の吸気孔５２が形成されている。そして、該吸気孔５２によって前記ピストン２７の進出側に位置するピストン室２５の室端と、吸気路４２とが連通されている。また、第一隔壁部５０には、吸気孔５２を開閉して吸気路４２からピストン室２５へのエアーの流れのみを許容する第一逆止弁５３が配設されている。該第一逆止弁５３は、図５（Ａ）に示すように、取付け軸部５４と該取付け軸部５４の一端に連成された傘状の弁膜部５５とを備えたアンブレラバルブからなり、弾性合成樹脂（プラスチックゴム）により一体成形されている。この第一逆止弁５３は、取付け軸部５４を弁保持孔５１に上方から強制嵌入することにより、傘状の弁膜部５５が第一隔壁部５０の上面に圧接する状態で第一隔壁部５０に座定されている。また、第一隔壁部５０には前記第一逆止弁５３を収納可能な円形凹陥部５６が形成されており、該円形凹陥部５６に第一逆止弁５３を収納させることにより、該第一逆止弁５３がピストン室２５内に突出しないようにしている。これにより、ピストン２７を隔壁部材４６の直上位置まで進出可能とし、ポンプ筐体２の高さ寸法を可及的に短くしてエアーポンプ１の小型化が図られている。

また、前記隔壁部材４６にあって、排気路４３の路端に対応する部分が第二隔壁部５７となっている。該第二隔壁部５７には、上下方向に開口した円形の弁保持孔５８（図５参照）が形成されており、さらに該弁保持孔５８の周囲に複数の排気孔５９が形成されている。そして、該排気孔５９によって前記ピストン２７の進出側に位置するピストン室２５の室端と、排気路４３とが連通されている。また、第二隔壁部５７には、排気孔５９を開閉してピストン室２５から排気路４３へのエアーの流れのみを許容する第二逆止弁６０が配設されている。該第二逆止弁６０は、第一逆止弁５３と同様に、取付け軸部５４と該取付け軸部５４の一端に連成された傘状の弁膜部５５とを備えたアンブレラバルブからなり、弾性合成樹脂（プラスチックゴム）により一体成形されている。この第二逆止弁６０は、取付け軸部５４を弁保持孔５８に下方から強制嵌入することにより、傘状の弁膜部５５が第二隔壁部５７の下面に圧接する状態で第二隔壁部５７に座定されている。

また、図１に示すように、連通導管６７を介して電磁弁１４が取付けられるエアー貯留槽１２の側壁部６１には、電磁弁１４内の給気ポート６４（図６参照）に連通する給気孔６２が形成されている。さらに、電磁弁１４には、内部の第一排気ポート６５（図６参照）に連通する供給導管６３が接続されている。

ここで、電磁弁１４は、図６に示すように、給気ポート６４，第一排気ポート６５，第二排気ポート６６を内部に備えたライン選択用の３位置３ポート切換弁が適用可能であり、ノーマル位置で、給気ポート６４と第一排気ポート６５及び第二排気ポート６６とが遮断されてエアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、第一オフセット位置（図中右側位置）で、給気ポート６４と第一排気ポート６５とが連通状態となり、エアー貯留槽１２内に貯留された圧搾エアーを供給導管６３に吐出させる吐出状態と、第二オフセット位置（図中左側位置）で、給気ポート６４と第二排気ポート６６とが連通状態となり、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態とに選択的に切り換えられるようになっている。その他、図面において符号６８（図１参照）は電磁弁１４に接続された電線を示す。

尚、上述したエアーポンプ１は、横幅１８０ｍｍ，高さ１１５ｍｍ，奥行き４７ｍｍ程度の外形寸法で製作可能であり、一般的なエアーポンプに比して極めて小型かつ軽量なものとなっている。

かかる構成にあって、ピストン駆動手段によってピストン２７が連続的に進退駆動されると、ピストン２７の進出側に位置するピストン室２５の下部の可変容積８５の拡張と縮小とが繰り返される。ここで、図７に示すように、ピストン２７が後退してピストン室２５の可変容積８５が拡張されると、該ピストン室２５の可変容積８５内が外気に比して低圧となり、その差圧によって吸気路４２内のエアーが第一逆止弁５３の弁膜部５５を下方から押圧する。この押圧力により弁膜部５５が上方に弾性変形する第一逆止弁５３の開放作動が生じ、吸気孔５２が開放されて、外気としてのエアーが吸気路４２及び吸気孔５２を介してピストン室２５の可変容積８５内に流入する。尚、この時、第二逆止弁６０は、排気路４３に比して低圧となるピストン室２５の可変容積８５内との差圧によって閉鎖状態が維持される。

次いで、図８に示すように、ピストン２７が進出してピストン室２５の可変容積８５が縮小されると、ピストン室２５が外気に比して高圧となるとともに、それまで上方に弾性変形していた第一逆止弁５３の弁膜部５５が、その弾性復元力を介して旧位に復帰する第一逆止弁５３の閉鎖駆動によって吸気孔５２が閉鎖され、吸気路４２へのエアーの逆流が遮断されて該エアーが圧搾される。そして、このようにエアーが圧搾されることにより、ピストン室２５の可変容積８５内に比して排気路４３が低圧となると、その差圧によってピストン室２５の可変容積８５内のエアーが第二逆止弁６０の弁膜部５５を上方から押圧する。この押圧力により弁膜部５５が下方に弾性変形する第二逆止弁６０の開放作動が生じ、排気孔５９が開放されて、ピストン室２５の可変容積８５内の圧搾エアーが排気孔５９を介して排気路４３に流入し、さらにその圧搾エアーが排気路４３と連通したエアー貯留槽１２に送り込まれる。

このように、ピストン２７の進退駆動によって、ピストン室２５の可変容積８５の拡張と縮小とが繰り返されることにより、ポンプ筐体２内に外気を吸引して圧搾し、その圧搾エアーをエアー貯留槽１２に順次送り込むことができる。ここで、エアー貯留槽１２に付設されている電磁弁１４を、上述した非吐出状態にしておくことにより、送り込まれた圧搾エアーをエアー貯留槽１２に順次貯留することができる。尚、エアー貯留槽１２内のエアー圧を、図示しない圧力センサーによって検知するようにすれば、該圧力センサーの検知信号に基づく電動モータ３の駆動制御よって、エアー貯留槽１２内に常時所定圧の圧搾エアーを貯留することができる。

また、ポンプボディ１１の一側面に開口された吸気口４４に、吸着パッド６９（図９参照）を連結しておくことにより、該吸着パッド６９内のエアーを吸引することができる。

次に、本発明にかかるエアーポンプ１の使用態様の一例を説明する。
図９は、一般的な工場内に設けられるワーク吸着移送システムを示し、エアーポンプ１は、吸着パッド６９内のエアー吸引と真空破壊とに用いられている。このワーク吸着移送システムにおいて、個々の吸着パッド６９には、吸気導管７３を介してエアーポンプ１が夫々接続されている。ここで、工場内に配置される電源７０には複数のコントロールユニット７１が夫々接続され、各コントロールユニット７１にエアーポンプ１と圧力スイッチ７２が夫々接続されている。具体的には、コントロールユニット７１には上述したピストン駆動手段を構成する電動モータ３（図１参照）と、電磁弁１４が接続され、コントロールユニット７１に内蔵されたプログラムにより、電動モータ３と電磁弁１４とを所要態様で駆動制御するようにしている。また、エアーポンプ１から延出された圧搾エアーの供給導管６３が吸着パッド６９に接続されている。また、前記圧力スイッチ７２は、吸着パッド６９内の真空度を検知するセンサー機能を備え、該吸着パッド６９内の真空度が適正となると、リレー等がＯＮとなって次工程への進行を可能とするものである。そして、電磁弁１４を非吐出状態にして、電動モータ３が駆動されると、エアーポンプ１によって吸着パッド６９内のエアーが吸引されるとともに、その吸引されたエアーがエアー貯留槽１２（図１参照）内に貯留される。そして、このようにエアーポンプ１で吸着パッド６９内の空気を吸引して真空状態にすることにより、吸着パッド６９にワークｗを真空吸着させて移送することができ、移送後には電磁弁１４を吐出状態に切り換えてエアー貯留槽１２内の圧搾エアーを供給導管６３に吐出させ、該圧搾エアーを吸着パッド６９内に供給することにより、吸着パッド６９内の真空を破壊してワークｗを解放することができるようになっている。

また、エアーポンプ１は、上記のような吸着パッド６９を用いるワーク吸着移送システムでの使用だけでなく、吸着パッド６９を用いることなくエアーポンプ１のみで、電磁弁１４を非吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、電磁弁１４を外気連通状態に切り換えて、エアー貯留槽１２内を外気と連通させることにより、エアー貯留槽１２に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、真空ポンプとして使用することができる。従って、本発明にかかるエアーポンプ１は、小型軽量のエアー圧縮ポンプまたは真空ポンプとして種々の用途が期待される。

上述したように、本発明によれば、ピストン駆動手段によってピストン２７が連続的に進退駆動されると、ピストン室２５の可変容積８５の拡張と縮小とが繰り返され、このピストン室２５の可変容積８５の拡張に伴って生じる第一逆止弁５３の開放駆動及び第二逆止弁６０の閉鎖駆動によって外気吸引作用が得られる一方、ピストン室２５の可変容積８５の縮小に伴って生じる第一逆止弁５３の閉鎖駆動及び第二逆止弁６０の開放駆動によってエアーの圧搾作用及び圧搾エアーの押出し作用が得られ、この圧搾エアーの押出し作用によってエアー貯留槽１２に圧搾エアーを順次送り込むことができる。そして、電磁弁１４の非吐出状態への切り換えにより、該圧搾エアーをエアー貯留槽１２に貯留しておき、必要に応じて電磁弁１４を吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽１２の圧搾エアーを吸着パッド６９に供給して真空破壊を行うことにより、大気を供給する場合に比して、ワーク解放のタクトタイムが速くなり、ワーク解放動作を迅速化することができる。

そして、本発明にかかるエアーポンプ１を各吸着パッド６９に夫々取り付けて真空吸引及び真空破壊に用いることにより、従来のようなコンプレッサや、各吸着パッド６９に供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッド６９に圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備が不要となる。これにより、設備投資が少額で済むとともに、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが不要となり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに掛かる費用や手間も不要とすることができる。

特に、本発明にあっては、ダイヤフラムを用いることなく、ピストン２７の進退駆動によってピストン室２５の可変容積８５の拡張及び縮小を直接行うようにしたことにより、ダイヤフラムを用いる従来構成のエアーポンプに比してピストン２７の進退ストロークを長く設定でき、ピストン室２５の可変容積８５の拡張時と縮小時との容積比率を大きくすることが可能であるため、エアーの吸引量及び吐出量を増加させることができ、７Kg/cm^２程度の吐出圧が得られる。これにより、真空ポンプとして用いれば、真空度を上げることができる一方、エアー圧縮ポンプとして用いれば加圧度を上げることができる。

また、上記のようにダイヤフラムを除去したことにより、ダイヤフラムを用いる従来構成のエアーポンプに比して構造が簡単となり、さらに小型軽量化することができるとともに、製作費も安価となる。

また、電磁弁１４を、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽１２内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものとすることにより、非吐出状態でエアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態に切り換えることにより、上記のようにエアー貯留槽１２に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、エアーポンプ１を真空ポンプとして使用することが可能となる。

尚、第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０は、スプリング付勢により弁座に座着される公知のボール弁タイプ、円錐ポペットタイプ、ポペットタイプの逆止弁や、圧力差により弁座に座着される公知のスィングタイプの逆止弁等が適用可能であるが、これらのものに代えて、第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０を、アンブレラバルブにすることにより、従来公知の逆止弁に比して、構造を簡略化することができるとともに、微弱な力で開閉制御することができるため、圧力変動に対する応答性を向上させることができる。

図１０〜図１２は第二実施例を示し、この第二実施例では、第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０がＹパッキン形バルブによって構成されている。このＹパッキン形バルブは、弾性合成樹脂からなる断面Ｙ字形（またはＶ字形）の環状パッキンであって、一端に二股状に分岐するリップ部８３，８３を備えている。

この第二実施例にあって、隔壁部材４６には、図１１，図１２に示すように、第一隔壁部５０に対応する位置に第一逆止弁５３及びホルダー７４を収納可能な円形凹陥部７６が形成されており、第二隔壁部５７に対応する位置に第二逆止弁６０及びホルダー７５を収納可能な円形凹陥部７７が夫々形成されている。一方の円形凹陥部７６の内底部には、その中央に挿通孔７８が形成され、さらに該挿通孔７８の周囲に複数の吸気孔５２が形成されている。また、他方の円形凹陥部７７の内底部には、その中央に挿通孔７９が形成され、さらに該挿通孔７９の周囲に複数の排気孔５９が形成されている。前記ホルダー７４，７５は、図１１（Ｂ）に示すように、夫々一端に抜け止め鍔部８０が周成された円柱状の主体部８１と、該主体部８１の他端中央部から軸線に沿って突出する螺子軸部８２とからなり、主体部８１の外径は、円形凹陥部７６，７７に収納した状態において該円形凹陥部７６，７７の内周面との間に無変形のＹパッキン形バルブを略密嵌状に装入し得る円形間隙が生じる寸法に設定されている。そして、ホルダー７４，７５は、図１１（Ａ）に示すように、各主体部８１に第一逆止弁５３または第二逆止弁６０としてのＹパッキン形バルブを外嵌させた状態で円形凹陥部７６，７７に収納されるとともに、各螺子軸部８２が前記挿通孔７８，７９に夫々挿通され、その突出端に螺着されるナット８４，８４の緊締作用を介して隔壁部材４６に固定されている。

ここで、図１０に示すように、吸気孔５２を開閉して吸気路４２からピストン室２５へのエアーの流れのみを許容する第一逆止弁５３としてのＹパッキン形バルブは、二股状に分岐したリップ部８３，８３（図１１（Ｂ）参照）がピストン室２５側に位置するようにして配設されている。また、排気孔５９を開閉してピストン室２５から排気路４３へのエアーの流れのみを許容する第二逆止弁６０としてのＹパッキン形バルブは、二股状に分岐したリップ部８３，８３が排気路４３側に位置するようにして配設されている。これにより、ピストン２７の後退によりピストン室２５が外気に比して低圧となると、その差圧によって第一逆止弁５３のリップ部８３，８３が相互に近接する方向に弾性変形して開放作動が生じることにより吸気孔５２が開放され、逆に、ピストン２７の進出によりピストン室２５が外気に比して高圧となると、その圧力によって第一逆止弁５３のリップ部８３，８３が相互に離間する方向に弾性変形して閉鎖作動が生じることにより吸気孔５２が閉鎖されるようになっている。また、第二逆止弁６０にあっても、ピストン室２５と排気路４３との圧力差によって、リップ部８３，８３が近接または離間する弾性変形作用により、ピストン室２５から排気路４３へのエアーの流れのみを許容する開閉作動が生じるようになっている。

このように、第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０を、Ｙパッキン形バルブにすることにより、従来公知の逆止弁に比して、構造を簡略化することができるとともに、微弱な力で開閉制御することができるため、圧力変動に対する応答性を向上させることができる。また、特にＹパッキン形バルブにあっては、アンブレラバルブで生じやすい傘状部分のビビリによる笛吹現象を防止することができる。

第一実施例にかかるエアーポンプ１の縦断正面図である。エアーポンプ１の平面図である。ピストン２７と連接リンク部材２２の下部の構成を示す部分拡大縦断面図である。ポンプ筐体２とエアー貯留槽１２の内部構成を示す部分拡大縦断面図である。（Ａ）は隔壁部材４６と第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０とを分離させた状態の縦断面図、（Ｂ）は隔壁部材４６の平面図である。電磁弁１４の内部構成を示す概略図である。ピストン室２５の可変容積８５の拡張時における作用説明図である。ピストン室２５の可変容積８５の縮小時における作用説明図である。エアーポンプ１を用いたワーク吸着移送システムの概略図である。第二実施例にかかるポンプ筐体２とエアー貯留槽１２の内部構成を示す部分拡大縦断面図である。（Ａ）は第二実施例にかかる第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０を備えた隔壁部材４６の縦断面図、（Ｂ）は隔壁部材４６と第一逆止弁５３及び第二逆止弁６０とを分離させた状態の縦断面図である。隔壁部材４６の平面図である。吸着パッドｈ内に大気を供給する従来構成のワーク吸着移送システムの概略図である。従来構成のエアーポンプの縦断正面図である。

符号の説明

１エアーポンプ
２ポンプ筐体
３電動モータ（ピストン駆動手段）
６クランク部材（ピストン駆動手段）
１２エアー貯留槽
１４電磁弁
２２連接リンク部材（ピストン駆動手段）
２５ピストン室
２７ピストン
４２吸気路
４３排気路
５０第一隔壁部
５２吸気孔
５３第一逆止弁
５７第二隔壁部
５９排気孔
６０第二逆止弁

Claims

ピストン室と、外気に通じる吸気路と、ピストン室のエアーを排出する排気路とを備えたポンプ筐体と、
前記ピストン室内に進退可能に嵌挿されたピストンと、
該ピストンを進退駆動するピストン駆動手段と、
前記ピストンの進出側に位置するピストン室の室端と、前記吸気路とを連通する吸気孔を備えた第一隔壁部と、
該第一隔壁部に配設され、前記吸気孔を開閉して吸気路からピストン室へのエアーの流れのみを許容する第一逆止弁と、
ポンプ筐体の側傍に連設されたエアー貯留槽と、
前記ピストンの進出側に位置するピストン室の室端と、前記エアー貯留槽に通じる前記排気路とを連通する排気孔を備えた第二隔壁部と、
該第二隔壁部に配設され、前記排気孔を開閉してピストン室から排気路へのエアーの流れのみを許容する第二逆止弁と、
前記エアー貯留槽に付設されて、少なくとも該エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出状態と非吐出状態とに選択的に切り換える電磁弁と
を備えてなり、
ピストン駆動手段がピストンを後退させて、ピストン室の容積を拡張させると、ピストン室が外気に比して低圧となり、その差圧による第一逆止弁の開放作動によって吸気孔が開放され、外気としてのエアーがピストン室に流入し、
次いで、ピストン駆動手段がピストンを進出させて、ピストン室の容積を縮小させると、ピストン室が外気に比して高圧となり、その差圧による第一逆止弁の閉鎖駆動によって吸気孔が閉鎖されて吸気路へのエアーの逆流が遮断され、該エアーがピストン室で圧搾されるとともに、排気路がピストン室に比して低圧である場合に、その差圧による第二逆止弁の開放作動によって排気孔が開放され、ピストン室の圧搾エアーが排気路に流入し、該排気路と連通したエアー貯留槽に圧搾エアーが送り込まれることを特徴とするエアーポンプ。
電磁弁が、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものであることを特徴とする請求項１記載のエアーポンプ。
第一逆止弁及び第二逆止弁が、アンブレラバルブまたはＹパッキン形バルブであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエアーポンプ。