JP2010209903A - Rotary cam type reciprocating object and pump using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に固定された偏心カムと、この偏心カムの外周面に偏心して外嵌装着された遊星カムとから成るロータリーカムにより移動体を直線状に往復移動させるようにしたロータリーカム式往復移動体及びこれを用いたポンプの技術に関するものである。 The present invention relates to a rotary cam in which a moving body is linearly reciprocated by a rotary cam comprising an eccentric cam fixed to a drive shaft and a planetary cam eccentrically fitted to the outer peripheral surface of the eccentric cam. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reciprocating moving body and a pump technology using the same.
従来にあって、直線状に往復移動する移動体としてのピストン機構は、流体を吸引/圧送するコンプレッサーの冷媒圧縮機や真空ポンプ、プランジャーポンプなどに用いられている。一般的には、クランク軸やカム軸にコンロッドを連結してコンロッドの先端にピストンを取り付け、ハウジングやケーシング若しくはシリンダー等の容器内でピストンを直線状に往復移動させている。そして、ピストンの往復移動により容積が変化する空間に弁体を取り付け、流体の吸引/圧送を行うようにしている。 Conventionally, a piston mechanism as a moving body that reciprocates linearly is used in a refrigerant compressor, a vacuum pump, a plunger pump, or the like of a compressor that sucks / pumps fluid. Generally, a connecting rod is connected to a crankshaft or a camshaft, a piston is attached to the tip of the connecting rod, and the piston is reciprocated linearly in a container such as a housing, a casing, or a cylinder. Then, a valve body is attached to a space whose volume changes due to the reciprocating movement of the piston, and the fluid is sucked / pumped.
ところが、前記コンロッドを用いる方式では、ピストンのストローク以外にコンロッドの長さ寸法分だけハウジングやケーシングなどが大型化するという欠点と、ピストンの往復移動がシリンダー等の内壁とこじれた状態で接触し、ピストンとシリンダー側の磨耗が激しくなるという欠点があった。またピストンとコンロッドとは、ピストンピンを差し込んで揺動自在に連結しているが、ピストンピンが細いので折損し易いという問題もあった。 However, in the method using the connecting rod, in addition to the stroke of the piston, the housing and the casing increase in size by the length of the connecting rod, and the reciprocating movement of the piston comes into contact with the inner wall of the cylinder, etc. There was a drawback that the wear on the piston and cylinder side became severe. Further, the piston and the connecting rod are connected so as to be swingable by inserting a piston pin. However, since the piston pin is thin, there is a problem that it is easily broken.
このような問題を解決する手段として、既に特許文献1及び特許文献2に示す偏心カム駆動方式の技術が開発されている。これらの特許文献1及び2の技術は、駆動軸に偏心カムを取り付け、ピストンをサポートする部材に、前記偏心カムが内周面接合する長楕円形状の長窓を設けている。駆動軸を回転させると、偏心カムが長窓の内周面を上下に移動しながらピストンを押し出すように偏心した回転をし、ピストンサポート及びその先端のピストンを往復移動させるようになっている。 As a means for solving such a problem, the eccentric cam driving technique shown in
ところが、前記特許文献1及び2の技術にあっては、偏心カムが長窓の直線状部分と接合するときには、線接触の状態となり、駆動力の荷重が集中して偏心カム及び長窓の内周面の磨耗が激しくなり、往復移動するピストンサポート及びピストンのガタツキの原因になったり、駆動力の損失、発熱による部材の劣化などの問題が発生していた。そのため、偏心カムとピストンサポートの寿命が短く、短期間で部品交換をしなければならず、またメンテナンスも短期間で頻繁に行わなければならないなどの問題があった。 However, in the techniques of
本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、駆動軸に取り付けた偏心カムに、更に遊星カムを偏心して外嵌装着してロータリーカムを構成し、当該ロータリーカムでピストン等の往復移動体を往復移動させるようにすることで、常に円周面で接合した状態の駆動力伝達技術を提供せんとするものである。 The present invention has been improved and removed in view of the above-described conventional problems, and further comprises an eccentric cam attached to a drive shaft to further eccentrically attach a planetary cam to form a rotary cam. By reciprocating a reciprocating body such as a piston, a driving force transmission technique that is always joined on a circumferential surface is provided.
而して、前記課題を解決するために本発明が採用した請求項1の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体である。 Thus, the means of
本発明が採用した請求項2の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体である。 The means of
本発明が採用した請求項3の手段は、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項1又は2に記載のロータリーカム式往復移動体である。 According to the third aspect of the present invention, the drive shaft and the planetary cam are in a concentric positional relationship at the midpoint of the reciprocating stroke, and the eccentric cam is in a positional relationship in which the eccentric cam is eccentric by a predetermined dimension. It is a rotary cam type reciprocating body according to
本発明が採用した請求項4の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a reciprocating body mounted in a casing so as to be capable of reciprocating movement, a piston attached to a tip side of the reciprocating body, and a reciprocating direction of the reciprocating body. Is a drive shaft disposed in a perpendicular direction, an eccentric cam mounted on the drive shaft, and is eccentrically mounted on the outer peripheral surface of the eccentric cam so as to be rotatably fitted and provided on the reciprocating body. A planetary cam that is rotatably fitted in and attached to the cam hole, a pressure chamber in which the volume ratio is changed by the reciprocating movement of the reciprocating body and the piston in the casing, an inlet and a discharge port formed in the pressure chamber, The pump comprises a reciprocating body and a valve body that automatically opens and closes the inflow port and the discharge port in response to the reciprocating movement of the piston.
本発明が採用した請求項5の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプである。 The means of
本発明が採用した請求項6の手段は、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項4又は5に記載のポンプである。 According to a sixth aspect of the present invention, the drive shaft and the planetary cam are in a concentric positional relationship at an intermediate point of the reciprocating stroke, and the eccentric cam is in a positional relationship in which the eccentric cam is eccentric by a predetermined dimension. The pump according to
請求項1の発明にあっては、ケーシング内に往復移動可能に往復移動体が装着されている。なお、この場合、往復移動体は各図面において、ケーシングの上下方向の移動が拘束され、左右方向へ往復移動できるように装着されているものとして以下の説明を行う。前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に駆動軸が配置されている。この駆動軸上には偏心カムがキー嵌合などにより固定設置されている。そして、この偏心カムの外周面上には、遊星カムが偏心して回転自在に外嵌装着されている。偏心カムと遊星カムとは、ロータリーカムを構成する。前記遊星カムは、前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着されている。 In the invention of
駆動軸を回転させると、偏心カムは駆動軸に対して偏心して取り付けられているので、偏心カムの中心OHは駆動軸の中心Oを中心にして円運動を行うようになる。偏心カムの中心OHから駆動軸の中心Oを通る水平線Hへ下ろした垂線との交差する点をX(図示は省略)とすると、このXは偏心カムの回転運動に伴って増大と減少を繰り返すようになる。この寸法O−Xの変移量は、遊星カムを通じて往復移動体へ伝達され、往復移動体を左右方向へ移動させる変移量となる。 When the drive shaft is rotated, the eccentric cam is eccentrically attached to the drive shaft, so that the center OH of the eccentric cam performs a circular motion around the center O of the drive shaft. Assuming that the intersection point of the perpendicular line extending from the center OH of the eccentric cam to the horizontal line H passing through the center O of the drive shaft is X (not shown), this X repeatedly increases and decreases as the eccentric cam rotates. It becomes like this. The change amount of the dimension OX is transmitted to the reciprocating body through the planetary cam and becomes a change amount for moving the reciprocating body in the left-right direction.
一方、遊星カムについてみると、偏心カムに対して偏心して取り付けられており、遊星カム自体の肉厚寸法の最小の部分と最大の部分とがある。しかも、遊星カムは往復移動体のカム孔に内嵌されて上下方向の移動を拘束されている。そのため、偏心カムが回転すると、その外周面に外嵌装着された遊星カムは、偏心カムの中心OHが上下方向へ水平線Hから移動した寸法分だけ、その肉厚寸法を増大又は減少させるように自らが偏心カムの周囲を偏心カムの回転方向とは逆方向へ回転するようになる。この遊星カムの回転による肉厚寸法の増減は、往復移動体を左右方向へ移動させる変移量に変換される。 On the other hand, the planetary cam is eccentrically attached to the eccentric cam, and has a minimum portion and a maximum portion of the planetary cam itself. In addition, the planetary cam is fitted in the cam hole of the reciprocating body to restrain the vertical movement. Therefore, when the eccentric cam rotates, the planetary cam externally fitted to the outer peripheral surface of the planetary cam increases or decreases its thickness by the dimension that the center OH of the eccentric cam moves from the horizontal line H in the vertical direction. The self rotates around the eccentric cam in the direction opposite to the rotation direction of the eccentric cam. The increase / decrease in the wall thickness due to the rotation of the planetary cam is converted into a shift amount for moving the reciprocating moving body in the left-right direction.
このように、偏心カムと遊星カムの回転運動は、それぞれが往復移動体を左右方向へ移動させる変移量に変換され、それぞれが90度回転した位置と、270度回転した位置において最大となる。
要するに、請求項1の発明にあっては、駆動軸を回転させると偏心カムが、その偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。これに加えて、前記偏心カムに対して偏心して取り付けられている遊星カムが、偏心カムの回転に対応してその偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。このような駆動軸の回転運動を往復移動体の直線往復運動に変換する駆動力の伝達は、偏心カムと遊星カムとの円筒状外周面を通じて行なわれるので、従来のように線接触による駆動力の伝達とは異なり、駆動部分の磨耗や発熱がなく、部品の長寿命化が図れ、また駆動力の損失もなく、長期間メンテナンスフリーにできるなどの多くの利点を有している。As described above, the rotational movements of the eccentric cam and the planetary cam are converted into displacement amounts that each move the reciprocating body in the left-right direction, and are maximized at the positions rotated 90 degrees and 270 degrees, respectively.
In short, according to the first aspect of the present invention, when the drive shaft is rotated, the eccentric cam repeatedly moves the reciprocating body in the left-right direction by the amount of the eccentric dimension. In addition, the planetary cam attached eccentrically with respect to the eccentric cam repeatedly moves the reciprocating movable body in the left-right direction by the amount corresponding to the eccentric dimension corresponding to the rotation of the eccentric cam. . The transmission of the driving force for converting the rotational motion of the drive shaft into the linear reciprocating motion of the reciprocating body is performed through the cylindrical outer peripheral surface of the eccentric cam and the planetary cam. Unlike transmission, there are many advantages such as no wear or heat generation of the drive part, long life of parts, no loss of drive force, and long-term maintenance-free operation.
請求項2の発明にあっては、前記請求項1の発明に加えて、往復移動体が中間点の位置から移動を開始するときに、往復移動体に大きな押出力を付与する機構を設けたものである。前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部を設け、この押出力形成部に押出カムを嵌合装着している。押出カムは、駆動軸上に偏心して取り付けられており、往復移動体の中間点の位置において摺動案内面の上下の円周状曲面と面接合する。そのため、駆動軸を回転させると、この中間点の位置から前記円周状曲面の面接合部分を介して駆動軸の回転駆動力が往復移動体へ直接伝達され、大きな力で押し出されるようになる。往復移動体が移動を開始した後は、前記請求項1に記載のロータリーカム機構によって駆動軸の回転駆動力が往復移動体に伝達される。 In the invention of
従って、この請求項2の発明にあっては、ロータリーカム機構では大きな駆動力の伝達が得られない中間点の位置において、押出形成部と押出カムとにより、大きな押出力が得られるので、往復移動体の円滑な往復移動動作が可能である。 Therefore, in the second aspect of the invention, a large pushing force can be obtained by the extrusion forming portion and the pushing cam at the intermediate point position where a large driving force cannot be transmitted by the rotary cam mechanism. Smooth reciprocating movement of the moving body is possible.
請求項3の発明にあっては、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係になるようにし、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係になるようにしている。この偏心関係によって、往復移動体を往復移動させるストロークが決定される。つまり、往復移動体のストロークの設定は、駆動軸に対する偏心カムの偏心量と、偏心カムに対する遊星カムの偏心量とにより決定することができ、その設定作業が容易である。 In the invention of
請求項4の発明にあっては、請求項1の発明の往復移動体の先端にピストンを取り付け、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室を設け、またこの圧力室に流体の流入口及び吐出口を形成し、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体を設けている。
従って、この請求項4の発明にあっては、往復移動体の往復移動に対応して自動的に流体を吸引、吐出することができる。流体が空気の場合のコンプレッサー等に用いられる真空ポンプ、流体が水などの液体である場合のプランジャーポンプ、消防ポンプの呼び水用ポンプなどとして利用することが可能である。In the invention of
Therefore, in the invention of
請求項5の発明にあっては、請求項2の往復移動体の発明に、請求項4に記載したポンプ機構を適用したものである。作用効果は、請求項2及び請求項4と同じである。 In the invention of
請求項6の発明にあっては、請求項4及び5のポンプの発明において、駆動軸と、偏心カムと、遊星カムの偏心関係を決定するようにしたものであり、前記請求項3の発明と同じ作用効果を奏している。 In the invention of claim 6, in the invention of the pump of
以下に、本発明の構成を真空ポンプの実施例に基づいて図面を参照して説明すると次の通りである。図1乃至図3は、真空ポンプ1の全体を示すものであり、図1は横断面平面図、図2は縦断面正面図、図3は縦断面側面図、図4は側面図である。なお、以下の説明において、「左右方向」とは図1及び図2の左右方向を、「上下方向」とは図3及び図4の上下方向をいう。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the drawings based on an embodiment of a vacuum pump. 1 to 3 show the
同図に示す如く、真空ポンプ1は、円筒状ケーシング2の中心軸心線に対して直交する方向で回転自在に支承された駆動軸3と、この駆動軸3にロータリーカム機構4を介して取り付けられた往復移動体5と、往復移動体5の左右両端側の先端に取り付けられたピストン6A,6Bと、ピストン6A,6Bの往復移動によって容積率が変化する圧力室7A,7Bと、圧力室7A,7Bに配設された弁体8A,8Bとを有している。 As shown in the figure, the
円筒状ケーシング2内の駆動軸3には、キー嵌合方式により、図5及び図6に示す複合カム体9が外嵌装着されている。複合カム体9は、正面側に偏心カム10が形成され、背面側に押出カム11が一体的に形成されている。なお、偏心カム10と押出カム11との偏心方向は、同一方向となるように設定されている。偏心カム10には、ベアリング12を介して遊星カム13が偏心して外嵌装着されるようになっている。そして、この遊星カム13は、ベアリング14を介して往復移動体5のカム孔15に内嵌装着されている。偏心カム10と遊星カム13とは、ロータリーカム機構4を構成し、駆動軸3の回転はこのロータリーカム機構4を介して往復移動体5へ伝達されるようになっている。 A
而して、駆動軸3に対する偏心カム10の偏心量と、該偏心カム10に対する遊星カム13の偏心量とは、往復移動体5の左右方向の中間点の位置(図12及び図14に示す位置)において、明確に表されている。すなわち、駆動軸3に対する偏心カム10の偏心量はO−OH間の寸法分である。この偏心カム10の偏心量は、図11及び図13では、ストロークS1として表される。また図12及び図14で示す、中間点の位置において、駆動軸3の中心Oと遊星カム13の中心OPとは同心となるように偏心カム10に対する遊星カム13の偏心量が設定されている。このときの遊星カム13の偏心量は、図11及び図13では、ストロークS2として表される。ストロークS2は、駆動軸3に対する偏心カム10の偏心量であるストロークS1と同じである。つまり、S1=S2の関係となるように設定されている。 Thus, the amount of eccentricity of the
往復移動体5の背面側にあっては、図7に示すように、上下方向に縦長となるように配置された長楕円形状の摺動案内面16を備えた押出力形成部17が設けられている。この押出力形成部17には、前記複合カム体9の押出カム11が嵌合装着される。同図において、符号18は往復移動体5に形成した横長の長楕円形状抜き孔である。この抜き孔18は、往復移動体5の往復移動に際し、往復移動体5が駆動軸3と干渉するのを防止するためのものである。すなわち、駆動軸3はケーシング2に対して固定された位置で回転駆動するのに対し、往復移動体5は前記駆動軸3の回転に伴い、ロータリーカム機構4を通じてケーシング2内を左右方向へ往復移動するので、往復移動体5が駆動軸3と干渉するのを防止する必要があるからである。 On the back side of the
往復移動体5の左右両端側には、ピストン6A,6Bが取り付けられている。ピストン6A,6Bは、ケーシング2のシリンダー19A,19B内に摺動自在に嵌合装着され、周側面には複数のシールリングが取り付けられている。このように、往復移動体5がピストン6A,6Bと連結固定されている結果、往復移動体5はケーシング2の上下方向に対してはその移動が拘束され、左右方向への往復移動のみが行える構成となる。
更に、シリンダー19A,19Bの先端側には弁体8A,8Bが取り付けられたキャップ20A,20Bが装着されている。キャップ20A,20Bは、中央に吸気室21が形成されており、その外周側に環状の排気室22が形成されている。キャップ20A,20Bの外部側には、吸気室21へ連通する吸気ポート23と、排気室22へ連通する排気ポート24とが形成されている。Pistons 6 </ b> A and 6 </ b> B are attached to the left and right ends of the
Further, caps 20A and 20B, to which
また弁体8A,8Bは、図8に示す円盤状の弁本体25と、図9に示す円盤状の吸気弁26と、図10に示す中心側円盤から放射線状に延長して形成された複数の弁27を備えた排気弁28とで構成されている。吸気弁26は弁体25の内面側に取り付けられており、排気弁28は外面側に取り付けられている。弁本体25は、中心寄りの位置に複数の吸気孔(流入口)29が同心状に貫通形成されており、外周寄りの位置には複数の排気孔(吐出口)30が同心状に貫通形成されている。吸気弁26は、外周側に複数の排気孔(吐出口)31が同心状に貫通形成されており、その中心寄りの位置には外周側から内周側へ向かうキノコ状の弁32が放射状に切欠形成されている。排気弁28の円盤状部には複数の吸気孔(流入口)33が同心状に貫通形成されている。 Further, the
次に、以上のように構成された真空ポンプ1の動作態様について、図11乃至図14の工程図を参照して説明する。これらの工程図において、駆動軸3の中心には符号Oを付し、偏心カム10の中心には符号OHを付し、遊星カム13の中心には符号OPを付して説明する。また駆動軸3の中心Oから最も距離の離れた偏心カム10の円周上の点をAとし、偏心カム10の中心OPから最も距離の離れた遊星カム13の円周上の点をBとして説明する。更に、偏心カム10のストローク(駆動軸3に対する偏心量と同じ寸法)をS1とし、遊星カム13のストローク(偏心カム10に対する偏心量と同じ寸法)をS2として説明する。 Next, the operation | movement aspect of the
真空ポンプ1の吸排気工程の説明の都合上、図11に示す、ピストン7Aが最も左方向へ移動した左死点にある状態から説明する。この左死点では、偏心カム10の中心OHは、駆動軸3の中心Oを通る水平線H上にあって、駆動軸3の中心OからストロークS1だけ左方向へ移動した位置にある。また偏心カム10の点Aは、中心OHよりも左側で前記水平線H上に位置している。一方、遊星カム13の中心OPは、偏心カム10の中心OHから左方向へストロークS2だけ移動した水平線H上の位置にあり、遊星カム13の点Bはその中心OPよりも左側の水平線H上に位置している。 For the convenience of description of the intake / exhaust process of the
このような状態から駆動軸3を時計方向へ90度回転させると、この駆動軸3に偏心して取り付けられている偏心カム10は、その中心OHが駆動軸3の中心Oを中心にして円運動するようになる。それに伴い、偏心カム10の円周上の点Aは、図12に示すように駆動軸3の中心Oよりも上方の位置で且つ中心Oを通る垂直線V上に位置するように回転移動する。この偏心カム10の回転動作において、偏心カム10の左右方向の変移量は、偏心カム10の中心OHから駆動軸3の水平線Hへ下ろした垂線が前記水平線Hと交差する点をX(図示は省略)とすると、図11に示す水平線H上の偏心カム10の中心OHの位置から点Xまでの距離分となる。この偏心カム10の左右方向の変移量は、遊星カム13を通じて往復移動体5へ伝達される。この図11の状態から図12の状態へ回転した場合にあっては、往復移動体5を右方向へ移動させる力となる。これは往復移動体5が上下方向の移動を拘束されているので、偏心カム10の回転に伴う変移量は、遊星カム13を通じて往復移動体5を左右方向へ移動させる変移量に変換されるからである。そして、図11の状態から90度時計方向へ回転した図12の状態では、点Xは、駆動軸3の中心O及び遊星カム13の中心OHと一致するようになり、結局、ストロークS1の分だけ往復移動体5を右方向へ移動させたことになる。 When the
一方、遊星カム13は、往復移動体5のカム孔15に内嵌されているので、上下方向の移動は拘束されており、往復移動体5が左右方向へ移動した場合であっても遊星カム13の円周上の最も遠い位置にある点D(最上端及び最下端)から駆動軸3の中心Oを通る水平線Hまでの距離は常に一定(遊星カムの半径r)である。そのため、遊星カム13の中心OPを通る垂直線V2において、半径rは偏心カム10の中心OPから偏心カム10の円周(ベアリング12の肉厚寸法を含む)と垂直線V2とが交差する点Cまでの寸法OP−Cと、点Cから遊星カム13の円周と垂直線V2とが交差する点Dまでの遊星カム13の肉厚寸法C−Dとを足した寸法と同じになる。 On the other hand, since the
このような条件のもとで、偏心カム10が図11の状態から図12に示す状態へ90度時計回りに回転すると、上述した偏心カム10の中心OHは水平線Hから上方向へ変移する。この偏心カム10が上方向へ変移した寸法分(OH−H)だけ、遊星カム13の中心OPから偏心カム10の円周と垂直線V2とが交差する点Cまでの寸法OP−Cが増加する。そのため、偏心カム10の円周上の点Cから遊星カム13の円周上の点Dまでの間の遊星カム13の肉厚寸法D−Cは、前記OP−Cが増加した寸法分だけ小さくならなければならない。 Under such conditions, when the
ところが、遊星カム13は往復移動体5のカム孔15に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム13は、必然的に、肉厚が小さくなる方向、すなわち、偏心カム10の時計方向への回転とは反対の、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム13の反時計方向への回転を、駆動軸3の中心Oから水平線Hの方向で見ると、中心Oよりも右側で水平線H上の遊星カム13の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体5を右方向へ押し出して移動させるようになる。そして、偏心カム10が図11の状態から時計回りに90度回転した図12の状態では、遊星カム13はストロークS2の寸法分だけ往復移動体5を右方向へ移動させたことになる。 However, since the
要するに、この図12に示す状態では、駆動軸3の中心Oと遊星カム13の中心OPとが一致するようになり、偏心カム10の中心OHは、水平線Hよりも上方で且つ垂直線V上に位置しており、駆動軸3の中心OからストロークS1と同じ寸法分だけ上方へ変移した位置にある。往復移動体5は、偏心カム10の移動によるストロークS1と、遊星カム13の移動によるストロークS2とを足した寸法S3だけ、図11に示す状態から右方向へ往復移動体5を移動させたことになる。このとき往復移動体5は、左右方向の移動ストロークのちょうど中間点に位置している。 In short, in the state shown in FIG. 12, the center O of the
次に、駆動軸3の回転が進み、偏心カム10が図12の中間点の位置から図13に示す右死点まで移動した場合を説明する。図12の状態では、偏心カム10の円周上の点Aは駆動軸3の中心Oを通る垂直線V上の位置にある。この状態から駆動軸3を更に時計方向へ90度回転させると、偏心カム10の円周上の点Aは、駆動軸3の中心Oを通る水平線H上に位置するように回転移動する。それに伴い、偏心カム10の中心OHは、垂直線V上の位置から水平線H上へ移動する。水平線H上では、駆動軸3の中心OからストロークS1だけ右方向へ離れた位置にある。その結果、この偏心カム10の回転は、ストロークS1の寸法分だけ遊星カム13を介して往復移動体5を右方向へ移動させたことになる。 Next, the case where the rotation of the
一方、遊星カム13は、偏心カム10が図12の中間点の状態から図13に示す右死点の状態へ90度時計回りに回転すると、上述した偏心カム10の中心OHは垂直線V上の位置から水平線H上の位置まで変移する。この偏心カム10の回転変移は、その変移量の分だけ遊星カム13の肉厚寸法を変化させることになる。すなわち、偏心カム10が下方向へ変移した寸法分(OH−H)だけ、遊星カム13の中心OPから偏心カム10の円周と垂直線V2とが交差する点Cまでの寸法OP−Cが減少する。そのため、偏心カム10の円周上の点Cから遊星カム13の円周上の点Dまでの間の遊星カム13の肉厚寸法D−Cは増加しなければならない。 On the other hand, when the
ところが、遊星カム13は往復移動体5のカム孔15に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム13は、必然的に、肉厚が増加する方向、すなわち、偏心カム10の時計方向への回転とは反対の、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム13の反時計方向への回転を、駆動軸3の中心Oから水平線Hの方向に見ると、中心Oよりも右側で水平線H上の遊星カム13の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体5を右方向へ押し出して移動させるようになる。そして、偏心カム10が図12の状態から時計回りに90度回転した図13の状態では、遊星カム13はストロークS2の分だけ右方向へ往復移動体5を移動させたことになる。 However, since the
この図13に示す状態では、偏心カム10の中心OHは、駆動軸3の中心OからストロークS1だけ右方向へ離れた水平線H上にあり、遊星カム13の中心OPは偏心カム10の中心OHからストロークS2だけ右方向へ離れた水平線H上にある。また駆動軸3の中心Oから最も離れた偏心カム10の円周上の点Aも水平線H上にあり、偏心カム10の中心OHから最も離れた遊星カム13の円周上の点Bも水平線H上にある。この図13に示す状態のとき、往復移動体5は最も右方向へ移動した右死点の位置にあり、ストロークS1+S2の分だけ中間点の位置から移動したことになる。 In the state shown in FIG. 13, the center OH of the
同様にして、図13に示す右死点の状態から駆動軸3を90度時計方向へ回転させると、図14に示す中間点の状態になる。偏心カム10の中心OHは、水平線H上の位置から駆動軸3の垂直線V上の位置まで回転円運動し、駆動軸3の中心Oから下方向へ偏心寸法分だけ離れて位置するようになる。このときの偏心カム10の中心OHが水平線H方向へ変移した量を見ると、ストロークS1の寸法分だけ、左方向へ移動したことになる。この偏心カム10の移動は、遊星カム13を通じて往復移動体5をストロークS1だけ左方向へ移動させたことになる。 Similarly, when the
一方、遊星カム13にあっては、偏心カム10の円周上の点Aが垂直線V上の位置まで時計回りで回転移動するので、前述したとおり、偏心カム10の中心OHが水平線Hから下方向へ変移するようになる。ここにおいて、前記偏心カム10が下方向へ変移することにより、この変移した寸法分(OH−H)だけ、遊星カム13の中心OPから偏心カム10の円周と垂直線V2とが交差する点Cまでの寸法OP−Cが増加する。そのため、偏心カム10の円周上の点Cから遊星カム13の円周上の点Dまでの間の遊星カム13の肉厚寸法D−Cは小さくならなければならない。 On the other hand, in the
ところが、前述したとおり、遊星カム13は往復移動体5のカム孔15に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム13は、必然的に、肉厚が小さくなるように、図13の状態から反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム13の反時計方向への回転は、駆動軸3の中心Oから水平線Hの方向に見ると、中心Oよりも左側で水平線H上の遊星カム13の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体5を左方向へ押し出して移動させるようになる。図14の中間点の状態では、遊星カム13はストロークS2の分だけ左方向へ往復移動体5を移動させたことになる。
つまり、偏心カム10が図13の状態からストロークS1の寸法分だけ往復移動体5を左方向へ移動させ、遊星カム13が図13の状態からストロークS2の寸法分だけ往復移動体5を左方向へ移動させるようになり、図14の中間点の状態となる。However, as described above, since the
That is, the
次に、駆動軸3の回転が更に進み、偏心カム10が図14の中間点の位置から図11に示す左死点まで移動した場合を説明する。図14の状態から駆動軸3を更に時計方向へ90度回転させると、偏心カム10の円周上の点Aは、駆動軸3の中心Oを通る水平線H上に位置するように回転移動する。それに伴い、偏心カム10の中心OHは駆動軸3の中心OからストロークS1だけ左方向へ離れた水平線H上へ移動する。その結果、このストロークS1の寸法分だけ遊星カム13を介して往復移動体5を左方向へ移動させるようになる。 Next, the case where the rotation of the
一方、遊星カム13は、偏心カム10の中心OHが垂直線V上の位置から水平線H上の位置まで変移する。この偏心カム10の回転変移は、偏心カム10が上方向へ変移した寸法分(OH−H)だけ、遊星カム13の中心OPから偏心カム10の円周と垂直線V2とが交差する点Cまでの寸法OP−Cが増加する。そのため、偏心カム10の円周上の点Cから遊星カム13の円周上の点Dまでの間の遊星カム13の肉厚寸法D−Cは減少しなければならない。遊星カム13は、上下方向の移動が拘束されているので、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム13の反時計方向への回転を、駆動軸3の中心Oから水平線Hの方向に見ると、中心Oよりも左側で水平線H上の遊星カム13の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体5を左方向へ押し出して移動させるようになる。そして、図11の状態では、遊星カム13はストロークS2の分だけ左方向へ往復移動体5を移動させたことになる。 On the other hand, in the
このように、図11の左死点の状態では、偏心カム10の中心OHは、駆動軸3の中心OからストロークS1だけ左方向へ離れた水平線H上にあり、遊星カム13の中心OPは偏心カム10の中心OHからストロークS2だけ左方向へ離れた水平線H上にある。また駆動軸3の中心Oから最も離れた偏心カム10の円周上の点Aも水平線H上にあり、偏心カム10の中心OHから最も離れた遊星カム13の円周上の点Bも水平線H上にある。この図11に示す状態のとき、往復移動体5は最も左方向へ移動した左死点の位置にあり、ストロークS1+S2の寸法分だけ中間点の位置から移動したことになる。 As described above, in the state of the left dead center in FIG. 11, the center OH of the
偏心カム10と遊星カム13とから成るロータリーカム機構4は、以上の各工程を繰り返して往復移動体5を左右方向へ往復移動させ、真空ポンプとして機能させている。ところで、図12及び図14に示す、中間点の位置では、偏心カム10と遊星カム13とのロータリーカム機構4が往復移動体5を左右方向へ移動させるためにこれを押し出そうとする力が十分なものではない。そのため、本実施例にあっては、中間点の位置において、図5及び図6に示す複合カム体9の押出カム11が往復移動体5を強いトルクで押し出すように構成している。すなわち、押出カム11は、駆動軸3上に偏心して取り付けられており、図12及び図14で示す往復移動体5の中間点の位置において、摺動案内面16の上下の円周状曲面と面接合するように設定されている。そのため、駆動軸3を回転させると、この中間点の位置から前記押出カム11と円周状曲面16の面接合部分を介して駆動軸3の回転駆動力が往復移動体5へ直接伝達され、大きな力で押し出されるようになる。これにより、円滑な往復移動動作が可能である。往復移動体5が中間点の位置から移動を開始した後は、前述したロータリーカム機構4によって駆動軸3の回転駆動力が往復移動体5へ伝達される。 The
次に、上述した往復移動体5の往復移動動作による真空ポンプの吸排気動作について説明する。図11に示す、左死点の状態にあっては、往復移動体5の左端側に取り付けられたピストン6Aは圧力室7Aの容積が最小となる位置にあり、排気が終了した状態である。また往復移動体5の右端側に取り付けられたピストン6Bは圧力室7Bの容積が最大となる位置にあり、吸気が終了した状態である。この左死点の状態から駆動軸3が90度時計方向へ回転することによって、往復移動体5が図12で示す中間点の位置へ移動すると、ピストン6A及び6Bは、圧力室7A及び7Bのそれぞれ中間の位置に位置するようになり、圧力室7Aでは半分の吸気が行われ、圧力室7Bでは半分の排気が行われる。 Next, the suction / exhaust operation of the vacuum pump by the reciprocating operation of the
圧力室7Aにおける吸気は、ピストン6Aが右方向へ移動することによって圧力室7Aが負圧になるため、吸気弁26の弁32が図1及び図2の右方向へ反り返り、弁体25の吸気孔29を開放する。そのため、吸気ポート23から吸気室21、排気弁28の吸気孔33、弁本体25の吸気孔29を通じて圧力室7Aに吸気が行われる。
圧力室7Bにおける排気は、ピストン6Bが右方向へ移動することによって圧力室7Bが正圧になるため、排気弁28の弁27が図1及び図2の右方向へ反り返り、弁本体25の排気孔30を開放する。そのため、圧力室7Bの空気が吸気弁26の排気孔31、弁本体25の排気孔30を通じて排気室22へ排出され、排気ポート24から外部へ排気される。As for the intake air in the
As for the exhaust in the
図12に示す中間点の状態から更に駆動軸3が90度回転し、往復移動体5が図13に示す右死点の位置へ移動すると、圧力室7Aでは容積が最大となり、圧力室7Bでは容積が最小となる。そのため圧力室7Aでは吸気が終了し、圧力室7Bでは排気が終了する。更に、図13に示す右死点の状態から更に駆動軸3が90度回転し、往復移動体5が中間点の位置へ戻った図14の状態では、ピストン6A及び6Bは、圧力室7A及び7Bのそれぞれ中間の位置へ復帰する。これにより、圧力室7Aでは半分の排気が行われ、圧力室7Bでは半分の吸気が行われる。 When the
この図14に示す中間点の状態から更に駆動軸3が90度回転し、往復移動体5が図11に示す左死点の位置へ移動すると、圧力室7Aでは容積が最小となり、圧力室7Bでは容積が最大となる。そのため、圧力室7Aでは排気が終了し、圧力室7Bでは吸気が終了する。 When the
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、往復移動体5は、真空ポンプ1のピストン6A,6Bを往復移動させるピストンサポートの場合を例に説明したが、水やその他の液体を吸入、吐出するプランジャーポンプへ適用することも可能であり、また消防ポンプの呼び水ポンプとしても適用可能である。更に、コンプレッサーの冷媒圧縮器としても適用可能である。更にまた、回転運動を直線往復動作に変換するものであれば、ポンプ以外のものへの適用も可能である。 The present invention is not limited to this embodiment, and appropriate modifications are possible. For example, the case where the
1…真空ポンプ
2…ケーシング
3…駆動軸
4…ロータリーカム機構
5…往復移動体
6A,6B…ピストン
7A,7B…圧力室
8A,8B…弁体
9…複合カム体
10…偏心カム
11…押出カム
12…ベアリング
13…遊星カム
14…ベアリング
15…カム孔
16…摺動案内面
17…押出力形成部DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009092474A JP2010209903A (en) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | Rotary cam type reciprocating object and pump using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009092474A JP2010209903A (en) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | Rotary cam type reciprocating object and pump using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010209903A true JP2010209903A (en) | 2010-09-24 |
Family
ID=42970311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009092474A Pending JP2010209903A (en) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | Rotary cam type reciprocating object and pump using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010209903A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102345582A (en) * | 2011-10-10 | 2012-02-08 | 中国人民解放军第四军医大学 | Horizontally opposed dual-cylinder vacuum pump |
KR101191049B1 (en) | 2012-04-06 | 2012-10-15 | 주식회사 에프원텍 | Vacuum pump |
KR101394461B1 (en) * | 2013-01-02 | 2014-05-20 | 최장순 | Vacuum pump for fire engine |
CN104963822A (en) * | 2015-06-09 | 2015-10-07 | 安庆卡尔特压缩机有限公司 | Compressor for refrigerant |
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2009
- 2009-03-11 JP JP2009092474A patent/JP2010209903A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102345582A (en) * | 2011-10-10 | 2012-02-08 | 中国人民解放军第四军医大学 | Horizontally opposed dual-cylinder vacuum pump |
KR101191049B1 (en) | 2012-04-06 | 2012-10-15 | 주식회사 에프원텍 | Vacuum pump |
KR101394461B1 (en) * | 2013-01-02 | 2014-05-20 | 최장순 | Vacuum pump for fire engine |
CN104963822A (en) * | 2015-06-09 | 2015-10-07 | 安庆卡尔特压缩机有限公司 | Compressor for refrigerant |
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