JP2010236424A - ロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ポンプ装置の長さ方向の寸法を小さくすると共に、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくし、更に、吐出流量の精度を向上させることができるロータ駆動機構を提供すること。
【解決手段】 中心が一定位置で回転駆動される駆動軸３８の回転を、連結軸３９を介して一軸偏心ねじポンプ２３の雄ねじ型ロータ２２に伝達するためのロータ駆動機構２５において、駆動軸３８は、ロータ２２側に向かって開口する内側空間４６を有し、この内側空間４６に連結軸３９が挿入され、連結軸３９の後端部が駆動軸３８と第２継手部４８を介して連結すると共に、連結軸３９の先端部がロータ２２と第１継手部４７を介して連結し、駆動軸３８のロータ２２側に向かう開口部の内周面と、偏心回動運動するロータ２２と結合するロータ軸３７の外周面との間を第１封止部５５によって封止する構成。
【選択図】 図２
【解決手段】 中心が一定位置で回転駆動される駆動軸３８の回転を、連結軸３９を介して一軸偏心ねじポンプ２３の雄ねじ型ロータ２２に伝達するためのロータ駆動機構２５において、駆動軸３８は、ロータ２２側に向かって開口する内側空間４６を有し、この内側空間４６に連結軸３９が挿入され、連結軸３９の後端部が駆動軸３８と第２継手部４８を介して連結すると共に、連結軸３９の先端部がロータ２２と第１継手部４７を介して連結し、駆動軸３８のロータ２２側に向かう開口部の内周面と、偏心回動運動するロータ２２と結合するロータ軸３７の外周面との間を第１封止部５５によって封止する構成。
【選択図】 図２
Description
本発明は、例えば気体、液体、粉体等の各種流体を移送することができる一軸偏心ねじポンプに適用することができるロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置に関する。
従来のポンプ装置の一例を、図６を参照して説明する。このポンプ装置１は、同図に示すように、一軸偏心ねじポンプ２と、この一軸偏心ねじポンプ２に設けられているロータ３を回転駆動するためのロータ駆動機構４とを備えている。この一軸偏心ねじポンプ２は、雄ねじ型ロータ３がステータ５の雌ねじ型内孔５ａに嵌挿する構成となっている。このロータ３が所定方向に回転すると、液体等の移送流体を例えば吸込み口６から吸い込んで、この吸い込んだ移送流体を、ロータ３とステータ５との間の空間に保持して移送することによって吐出口７から吐出させることができる。このとき、ロータ３は、図６に示すステータ内孔５ａの中心軸８を中心にして公転移動しながら自転する偏心回動運動を行うようになっている。そして、ロータ３が、このように偏心回動運動できるようにするのがロータ駆動機構４である。
図６に示すロータ駆動機構４は、回転駆動部（例えば電気モータ）１１によって回転駆動される駆動軸９と、この駆動軸９の先端部と連結する連結軸１０とを備えている。そして、この連結軸１０の先端部は、ロータ３の後端部（基端部）と連結している。
つまり、回転駆動部１１の回転軸１１ａが回転駆動すると、その回転がカップリング１８、駆動軸９、及び連結軸１０を介してロータ３に伝達されて、ロータ３が偏心回動運動を行う。これによって、移送流体を吸込み口６から吸い込んで吐出口７から吐出させることができる。
また、図６に示すように、連結軸１０の先端部とロータ３の後端部とは、第１継手部（ユニバーサルジョイント）１２を介して連結し、駆動軸９の先端部と連結軸１０の後端部とは、第２継手部（ユニバーサルジョイント）１３を介して連結している。そして、これら第１及び第２継手部１２、１３、並びに連結軸１０は、例えば合成ゴム製のジョイントカバー１４によって被覆されている。このジョイントカバー１４は、吸込み口６からケーシング１５内の流体収容空間１６に吸い込まれてくる移送流体が、第１及び第２継手部１２、１３、並びに連結軸１０に接触しないようにするものである。
上記のようなポンプ装置１の他の例として、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
しかし、図６に示す従来のポンプ装置１では、駆動軸９の先端部に対して第２継手部１３、連結軸１０、及び第１継手部１２が連結され、これら駆動軸９、第２継手部１３等は、直列に配置されているので、これら駆動軸９、第２継手部１３、連結軸１０、及び第１継手部１２の長さ方向の合計の寸法が、ポンプ装置１の全長を長くしている要素となっている。
つまり、図６に示すポンプ装置１は、例えばディスペンサーとして使用されるものであり、このようなディスペンサーは、例えばロボットハンドの先端部に取り付けられて、狭い空間内の内面に液体を塗布する塗布作業に使用される場合がある。このような塗布作業に使用されるディスペンサーは、作業性を良くするために小型化することが求められている。
そして、図６に示すように、ジョイントカバー１４によって被覆されている連結軸１０、並びに第１及び第２継手部１２、１３がケーシング１５内の流体収容空間１６内に配置されているので、その長さ分だけ流体収容空間１６の容積が大きくなり、この容積の大きい流体収容空間１６内に収容される移送流体の量も多くなる。そして、この流体収容空間１６内に収容されている移送流体は、ポンプ装置１を洗浄する際には、廃棄されるので、この廃棄される移送流体の量を少なくすることも求められている。つまり、移送流体には、高価なものがあるので、移送流体のロスを低減することが重要な課題となっている。
また、図６に示す駆動軸９が回転して、吐出口７から移送流体を吐出している状態においては、その吐出圧力（反力）によって、ロータ３は軸方向の力を受けることとなる。このとき、連結軸１０が前記軸方向に対して斜めに向いているので、駆動軸９の先端部に対して軸方向と垂直な方向に曲げ力（モーメント）が働き、この曲げ力によって駆動軸９が撓み、軸振れが発生する。そして、この軸振れは、駆動軸９とケーシング１５の内周面との隙間を封止する封止部１７の寿命を短縮させる要因となっており、軸封部１７のメンテナンスの費用及び労力の低減も求められている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ポンプ装置の長さ方向の寸法を小さくすると共に、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくし、また、封止部の寿命を延ばすことができるロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置を提供することを目的としている。
第１の発明に係るロータ駆動機構は、中心が一定位置で回転駆動される駆動軸の回転を、連結軸を介して一軸偏心ねじポンプの雄ねじ型ロータに伝達するためのロータ駆動機構において、前記駆動軸は、前記ロータ側に向かって開口する内側空間を有し、この内側空間に前記連結軸が挿入され、前記連結軸の基端部が前記駆動軸と連結すると共に、前記連結軸の先端部が前記ロータと連結し、前記駆動軸の前記ロータ側に向かう開口部の内周面と、偏心回動運動する前記ロータの基端部又は前記連結軸の外周面との間を第１封止部によって封止する構成としたことを特徴とするものである。
第１の発明に係るロータ駆動機構によると、連結軸を一軸偏心ねじポンプの雄ねじ型ロータに連結して使用することができる。つまり、駆動軸を所定方向に回転させると、駆動軸の回転が、連結軸を介してロータに伝達され、ロータを偏心回動運動させることができる。このロータの偏心回動運動によって、ステータ内孔の内面と、ロータの外面とで形成される空間が、ステータ内孔の一方の開口部側から他方の開口部側に向かって移動するので、移送流体をその方向に移送することができる。
そして、連結軸が、駆動軸の内側空間内に挿入されて、この連結軸の基端部が駆動軸と連結する構成としたので、連結軸と駆動軸とが互いに重なり合う分だけこのロータ駆動機構の軸方向の長さを短くすることができる。また、駆動軸の開口部の内周面と、ロータの基端部又は連結軸の外周面との間を第１封止部によって封止する構成としたので、駆動軸の内側空間に移送流体が進入することを防止することができ、この内側空間の容積分だけ、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくすることができる。そして、駆動軸に形成されている内側空間に移送流体が流入しないように、その内側空間を第１封止部によって封止しているので、この封止された内側空間内に挿入されている連結軸が移送流体に接触することを防止できる。よって、連結軸が駆動軸によって回転されて振れ回るときに、この連結軸の振れ回りが移送流体によって阻害されることを抑制できる。
第２の発明に係るロータ駆動機構は、第１の発明において、前記連結軸の先端部と前記ロータとが第１継手部を介して連結し、前記連結軸の基端部と前記駆動軸とが第２継手部を介して連結し、前記第１及び第２継手部、並びに前記連結軸が、前記第１封止部によって封止された前記駆動軸の内側空間内に配置されていることを特徴とするものである。
この第１及び第２継手部として、例えばユニバーサルジョイントを含む継手を使用することができ、第１封止部は、これら第１及び第２継手部、並びに連結軸が、移送流体に接触することを防止できる。これによって、例えば移送流体が腐食性を有している場合でも、第１及び第２継手部、並びに連結軸の材質を耐腐食性材料から選択する必要が無く、高強度のもの等、適切なものを自由に選択することができる。更に、第１及び第２継手部、並びに連結軸の材質と移送流体との適応性を考慮する必要がないので、一軸偏心ねじポンプで移送できる移送流体の使用範囲を広げることができる。
第３の発明に係るロータ駆動機構は、第１の発明において、前記連結軸の基端部と前記駆動軸とが第３継手部を介して連結し、前記第３継手部及び前記連結軸が、前記第１封止部によって封止された前記駆動軸の内側空間内に配置されていることを特徴とするものである。
この第３継手部として、例えばオルダム継手等の偏心継手を含む継手を使用することができ、第１封止部は、この第３継手部及び連結軸が移送流体に接触することを防止できる。これによって、例えば移送流体が腐食性を有している場合でも、第３継手部及び連結軸の材質を耐腐食性材料から選択する必要が無く、高強度のもの等、適切なものを自由に選択することができる。更に、第３継手部及び連結軸の材質と移送流体との適応性を考慮せずに、一軸偏心ねじポンプで移送できる移送流体の使用範囲を広げることができる。
第４の発明に係るロータ駆動機構は、第２の発明の前記第２継手部、又は第３発明の前記第３継手部が、前記駆動軸を回動自在に支持する軸受部の半径方向の内側に配置されていることを特徴とするものである。
このようにすると、駆動軸が回転して、一軸偏心ねじポンプの吐出口から移送流体を吐出している状態において、その吐出圧力（反力）によって、ロータは軸方向の力を受けることとなり、このとき、連結軸が前記軸方向に対して斜めに向いているので、第２継手部又は第３継手部が連結する駆動軸の部分に対して軸方向と垂直な方向に曲げ力（モーメント）が働くこととなる。しかし、この第２継手部又は第３継手部が、駆動軸を回動自在に支持する軸受部の半径方向の内側に配置されているので、この曲げ力によって駆動軸が軸振れすることを防止できる。これによって、このロータ駆動機構に振動が発生することを防止でき、ロータ駆動機構の寿命を延ばすことができる。
第５の発明に係るロータ駆動機構は、第４の発明において、前記駆動軸の前記ロータ側に向かう開口部の外周面と、前記一軸偏心ねじポンプのケーシングの内周面との間を第２封止部によって封止したことを特徴とするものである。
このようにすると、第２封止部は、駆動軸の外周面とケーシングの内周面との隙間を封止しているので、ケーシング内の移送流体が軸受側の空間に流入することを防止することができ、これによって、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくすることができる。そして、駆動軸の軸振れが防止されているので、この第２封止部に軸振れによる振動が掛かることが無く、その結果、第２封止部の寿命が駆動軸の軸振れによって短縮されることを防止でき、ロータ駆動機構の寿命を延ばすことができる。
第６の発明に係るロータ駆動機構は、第２の発明において、前記第１及び第２継手部は、それぞれユニバーサルジョイントであることを特徴とするものである。
このようにすると、駆動軸の回転をロータに滑らかに伝達して、ロータを正確に偏心回動運動させることができ、一軸偏心ねじポンプの吐出流量の精度を向上させることができる。
第７の発明に係るロータ駆動機構は、第１の発明において、前記連結軸は、フレキシブルロッドであることを特徴とするものである。
このようにすると、このロータ駆動機構の構造を簡単にすることができ、小型、軽量、及び低廉化を図ることができる。
第８の発明に係るポンプ装置は、第１乃至第７のいずれかの発明のロータ駆動機構と、前記一軸偏心ねじポンプとを備えることを特徴とするものである。
第８の発明に係るポンプ装置によると、上記ロータ駆動機構で説明した作用を奏する。
本発明に係るロータ駆動機構、及びポンプ装置によると、ロータ駆動機構の軸方向の長さを短くすることができる構成としたので、このロータ駆動機構が適用されるポンプ装置の軸方向の長さを短くすることができて、小型軽量化を図ることができる。例えばこのロータ駆動機構が適用されたポンプ装置を、ディスペンサーとしてロボットハンドの先端部に取り付けて使用すると、狭い空間内の内面に液体を塗布する塗布作業に使用する場合の作業性を良好にすることができる。
そして、駆動軸の内側空間を第１封止部によって封止して、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくした構成としたので、例えば洗浄時に廃棄されるこの流体収容空間内の移送流体の量を少なくすることができ経済的である。
また、駆動軸の内側空間は、移送流体が流入しないように第１封止部によって封止されているので、この内側空間に挿入されている連結軸が回転して振れ回るときに、その振れ回りが移送流体によって阻害されることを抑制できる。これによって、このロータ駆動機構によって駆動される一軸偏心ねじポンプの吐出流量の精度を向上させることができる。
次に、本発明に係るロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置の第１実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。このポンプ装置２１は、図１に示すロータ２２を自転させながら所定の経路に沿って公転移動（偏心回動運動）させることができ、これによって、例えば低粘度から高粘度までのいずれの流体でも、高流量精度、しかも長寿命で移送したり充填することができるものである。
このポンプ装置２１は、図１に示すように、一軸偏心ねじポンプ２３、回転駆動部２４、及びロータ駆動機構２５を備えている。
一軸偏心ねじポンプ２３は、回転容積型ポンプであり、雌ねじ型ステータ２６と雄ねじ型ロータ２２とを備えている。
ステータ２６は、図１に示すように、例えば２条の雌ねじ形状の内孔２６ａを有する略短円筒形に形成され、この内孔２６ａの縦断面形状が長円であって、例えば合成ゴム等のゴム様弾性体、又はフッ素樹脂等のエンジニアリングプラスチックで形成されている。そして、ステータ２６は、ノズル２７と第１ケーシング２８の端部との間に挟み込まれて取り付けられている。このノズル２７に第１開口部３１が形成され、第１ケーシング２８に第２開口部３２が形成されている。そして、ノズル２７と第１ケーシング２８との間には、外筒３３が装着されている。
そして、図１に示すように、ノズル２７の先端部には、ニードルノズル３４が装着され、このニードルノズル３４は、ナット３５でノズル２７に締結されている。
第１開口部３１は、吐出口（又は吸込み口）として使用することができ、第２開口部３２は、吸込み口（又は吐出口）として使用することができる。この第１開口部３１は、ステータ２６に形成されている内孔２６ａの先端側開口部と連通しており、第２開口部３２は、その内孔２６ａの後端側開口部と連通している。この第２開口部３２と、内孔２６ａの後端側開口部との間には、流体収容空間３６が形成されている。
ロータ２２は、図１に示すように、例えば１条の雄ねじ形状に形成され、縦断面形状が略真円であり、螺旋形状のピッチは、ステータ２６のピッチの１／２に設定されている。そして、ロータ２２は、例えばステンレス等の金属製であり、ステータ２６の内孔２６ａに嵌挿されている。また、ロータ２２の後端部（基端部）にロータ軸３７が形成されている。このロータ軸３７は、ロータ駆動機構２５に含まれるものである。
ロータ駆動機構２５は、図２に示すように、回転駆動部２４によって回転駆動される回転軸２４ａの回転を、一軸偏心ねじポンプ２３の雄ねじ型ロータ２２に伝達するためのものであり、駆動軸３８、連結軸３９、及びロータ軸３７を備えている。
駆動軸３８は、図２に示すように、すべり軸受等の軸受部４０を介して第２ケーシング２９の内面に回動自在に設けられている。この駆動軸３８は、中心孔４１を有する筒状部材で形成され、先端部に大径部４２が形成され、中央部に中径部４３が形成され、後端部に小径部４４が形成されている。そして、この駆動軸３８の後端部の小径部４４は、回転駆動部２４の回転軸２４ａにカップリング４５によって連結されている。
そして、駆動軸３８の先端部の大径部４２の内側には、ロータ２２側に向かって開口する内側空間４６が形成され、この内側空間４６を含む中心孔４１に連結軸３９が挿入されている。
また、連結軸３９は、図２に示すように、所定長さの棒状体であり、この連結軸３９の後端部は、駆動軸３８の中径部４３の内側に形成されている中心孔４１に配置され、その先端部は、駆動軸３８の大径部４２の内側に形成されている内側空間４６に配置されている。
更に、連結軸３９の先端部は、第１継手部４７を介してロータ軸３７と連結し、連結軸３９の後端部が、第２継手部４８を介して駆動軸３８の中径部４３と連結している。これら第１及び第２継手部４７、４８は、例えばユニバーサルジョイントである。
この第２継手部４８は、図２に示すように、筒状の中径部４３の側壁に互いに径方向に対向する位置に形成された一対の結合孔４９を有し、この一対の結合孔４９に連結ピン５０の両端部が装着されている。この連結ピン５０は、連結軸３９の後端部に形成された連結孔５１に挿通している。この連結孔５１は、２つの各開口端部に向かうに従ってこの連結軸３９の軸方向に拡径するように形成されている。
このように形成された第２継手部４８によると、連結軸３９が連結ピン５０の軸心を中心にして揺動自在であると共に、連結軸３９の先端部が連結ピン５０の中央を中心にして、図２の上下方向に揺動可能なように、駆動軸３８の中径部４３と連結軸３９の後端部とを連結している。
更に、図２に示すように、駆動軸３８の中径部４３の外周面には、円筒形状の封止カバー５２が装着されている。この封止カバー５２は、駆動軸３８の内側空間４６及び中心孔４１に充填されている潤滑液を封止するためのものであり、一対の各結合孔４９を覆う位置に配置されている。そして、この一対の各結合孔４９を両側から挟むように、２つのＯリング５３が中径部４３の外周面に装着されている。このように構成された封止カバー５２の内周面、及び２つのＯリング５３によって、一対の各結合孔４９が封止され、駆動軸３８の内側空間４６及び中心孔４１に充填されている潤滑液がこの一対の各結合孔４９から駆動軸３８の外側に漏れないようにしている。
そして、この封止カバー５２の外周面に軸受部４０が装着され、この軸受部４０によって駆動軸３８及び封止カバー５２が回動自在に支持されている。つまり、第２継手部４８の連結ピン５０は、軸受部４０の半径方向の内側に配置されている。
次に、第１継手部４７を説明する。第１継手部４７は、図２に示すように、第２継手部４８と同等のものであり、ロータ軸３７に結合する連結筒部５４を有している。この連結筒部５４には、互いに径方向に対向する位置に形成された結合孔４９を有し、この一対の結合孔４９に連結ピン５０の両端部が装着されている。この連結ピン５０は、連結軸３９の先端部に形成された連結孔５１に挿通している。この連結孔５１は、２つの各開口端部に向かうに従ってこの連結軸３９の軸方向に拡径するように形成されている。
このように形成された第１継手部４７によると、第２継手部４８と同様に、連結軸３９が連結ピン５０の軸心を中心にして揺動自在であると共に、連結軸３９の軸心とロータ２２の軸心との交差角（図２の紙面と平行する面内における交差角）が変更可能なように、連結軸３９の先端部とロータ軸３７とを連結している。
また、ロータ軸３７の外周面には、図２に示すように、第１封止部５５が装着されている。この第１封止部５５は、例えば合成ゴム等のゴム様弾性体で形成され、ロータ軸３７の外周面と、駆動軸３８のロータ２２側に向かって開口する開口部（大径部４２）の内周面との間を封止するものであり、第１ケーシング２８内に形成されている流体収容空間３６と、大径部４２の内側に形成されている内側空間４６及び中心孔４１との間を密封して仕切るものである。
更に、図２に示すように、駆動軸３８の小径部４４に形成されている中心孔４１の後端開口部は、プラグ５６によって封止されている。
このように、駆動軸３８の内側に形成されている内側空間４６及び中心孔４１は、第１封止部５５及びプラグ５６によって封止されており、この封止された内側空間４６及び中心孔４１には、連結軸３９、並びに、第１及び第２継手部４７、４８が収容されていると共に、潤滑液が封入されている。
第１封止部５５は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円環状部材であり、断面形状が略Ｚ字形状に形成され、外側壁部５７、内側壁部５８、連結壁部５９を有している。この外側壁部５７の外周面は、駆動軸３８の大径部４２の内周面よりも少し大径に形成され、その大径部４２の内周面に密着して装着されている。そして、内側壁部５８の内周面は、ロータ軸３７の外周面よりも少し小径に形成され、そのロータ軸３７の外周面に密着して装着されている。連結壁部５９は、略円錐台形状のものであり、外側壁部５７の後端部と内側壁部５８の先端部とを連結している。
この第１封止部５５によると、ロータ軸３７がロータ２２に伴って偏心回動運動を行なうときに、つまり、ロータ軸３７が、ステータ２６の内孔２６ａの中心軸６０を中心して自転しながら公転運動を行なうときに、図２に示すように、内側壁部５８が半径方向に移動可能に変形して、ロータ２２が偏心回動運動を自由に行なえるようにすると共に、流体収容空間３６内の移送流体が駆動軸３８の内側に形成されている内側空間４６及び中心孔４１に進入しないようにすることができ、更に、この内側空間４６及び中心孔４１内に封入されている潤滑液が流体収容空間３６内に漏出しないようにすることができる。
なお、第１封止部５５は、ロータ２２が偏心回動運動を行なう状態においても、ロータ２２に伴って回転せず、駆動軸３８の大径部４２の内周面に静止状態で密着して装着されている。
また、図２に示すように、駆動軸３８の大径部４２の外周面と、第１ケーシング２８の内周面との間の円環状の隙間には第２封止部６１が装着され、この第２封止部６１によってその円環状の隙間を封止している。この第２封止部６１は、例えばフッ素樹脂、超高分子量ポリエチレン等のエンジニアリングプラスチックで形成され、第１ケーシング２８内に形成されている流体収容空間３６と、この第２封止部６１よりも後方の軸受部４０が収容されている側の空間との間を密封して仕切るものである。
第２封止部６１は、図２に示すように、円環状部材であり、断面形状が略コ字形状に形成されている。この第２封止部６１の外周面は、第１ケーシング２８の内周面よりも少し大径に形成され、その第１ケーシング２８の内周面に密着して装着されている。そして、第２封止部６１の内周面は、駆動軸３８の大径部４２の外周面よりも少し小径に形成され、その大径部４２の外周面に密着して装着されている。
この第２封止部６１によると、第１ケーシング２８内の流体収容空間３６の移送流体が軸受部４０側の空間に進入しないようにすることができると共に、軸受部４０側の空間内に存在することがある異物が流体収容空間３６内に進入しないようにすることができる。
なお、図２に示す第１ケーシング２８と第２ケーシング２９との間に第３ケーシング３０が配置されており、この第３ケーシング３０の内周面と、駆動軸３８の大径部４２の外周面との間には、更に別の第２封止部６２が装着されている。この第２封止部６２は、第２封止部６１と同等の構成であり、同様に作用するのでその説明を省略する。
次に、上記のように構成されたロータ駆動機構２５を備えるポンプ装置２１によると、図１に示す回転駆動部２４が回転駆動すると、この回転駆動部２４の回転が、回転軸２４ａ、駆動軸３８、第２継手部４８、連結軸３９、第１継手部４７、及びロータ軸３７を介して一軸偏心ねじポンプ２３のロータ２２に伝達されて、このロータ２２を所定方向に回転させることができる。そして、ロータ２２は、偏心回動運動を行なうことによって、例えば移送流体である液体を第２開口部３２から流入させてニードルノズル３４から吐出することができる。
つまり、ロータ２２の偏心回動運動によって、ステータ内孔２６ａの内面と、ロータ２２の外面とで形成される空間が、ステータ内孔２６ａの第２開口部３２側の開口部から第１開口部３１側の開口部に向かって移動するので、移送流体をその方向に移送することができる。このとき、ロータ２２は、図２に示すステータ内孔２６ａの中心軸６０を中心にして公転移動しながら自転する偏心回動運動を行うようになっている。そして、ロータ２２が、このように偏心回動運動できるようにするのがロータ駆動機構２５である。
この図２に示すロータ駆動機構２５によると、連結軸３９、並びに第１及び第２継手部４７、４８が、駆動軸３８の内側空間４６及び中心孔４１内に配置されて、この連結軸３９の後端部（基端部）が第２継手部４８を介して駆動軸３８の中径部４３と連結する構成としたので、これら連結軸３９、並びに第１及び第２継手部４７、４８と、駆動軸３８とが互いに重なり合う分だけこのロータ駆動機構２５、ひいてはポンプ装置２１の軸方向の長さを短くすることができて、このポンプ装置２１の小型軽量化を図ることができる。例えばこのロータ駆動機構２５が適用されたポンプ装置２１を、ディスペンサーとしてロボットハンドの先端部に取り付けて使用すると、狭い空間内の内面に液体を塗布する塗布作業に使用する場合の作業性を良好にすることができる。
そして、図２に示すように、駆動軸３８の大径部４２に形成されている開口部の内周面と、ロータ軸３７の外周面との間の環状の隙間を第１封止部５５によって封止する構成としたので、駆動軸３８の内側空間４６及び中心孔４１に移送流体が進入することを防止することができ、この内側空間４６及び中心孔４１の容積分だけ、第１ケーシング２８内の流体収容空間３６の容積を小さくすることができる。これによって、例えば洗浄時に廃棄されるこの流体収容空間３６内の移送流体の量を少なくすることができ経済的である。
また、駆動軸３８に形成されている内側空間４６及び中心孔４１に移送流体が流入しないように、その内側空間４６及び中心孔４１を第１封止部５５によって封止しているので、この封止された内側空間４６及び中心孔４１内に挿入されている連結軸３９、並びに第１及び第２継手部４７、４８が移送流体に接触することを防止できる。よって、連結軸３９、並びに第１及び第２継手部４７、４８が駆動軸３８によって回転されて振れ回るときに、この連結軸３９、並びに第１及び第２継手部４７、４８の振れ回りが移送流体によって阻害されることを抑制できる。これによって、このロータ駆動機構２５によって駆動される一軸偏心ねじポンプ２３の吐出流量の精度を向上させることができる。
更に、上記のように、第１及び第２継手部４７、４８、並びに連結軸３９が、移送流体に接触することを防止できるので、例えば移送流体が腐食性を有している場合でも、第１及び第２継手部４７、４８、並びに連結軸３９の材質を耐腐食性材料から選択する必要が無く、高強度のもの等、適切なものを自由に選択することができる。そして、第１及び第２継手部４７、４８、並びに連結軸３９の材質と移送流体との適応性を考慮する必要がなく、一軸偏心ねじポンプ２３で移送できる移送流体の使用範囲を広げることができる。
そして、図２に示すように、駆動軸３８が回転して、ロータ２２を偏心回動運動させるときに、第２継手部４８が連結する駆動軸３８の中径部４３（ラジアル荷重負荷点６３）に対して軸方向と垂直な方向に曲げ力（モーメント）が働くが、第２継手部４８が、駆動軸３８の中径部４３を回動自在に支持する軸受部４０の半径方向の内側に配置されているので、この曲げ力によって駆動軸３８が軸振れすることを防止できる。これによって、このロータ駆動機構２５に振動が発生することを防止でき、ロータ駆動機構２５の寿命を延ばすことができる。
また、図２に示すように、第２封止部６１、６２は、駆動軸３８の大径部４２の外周面と、第１ケーシング２８の内周面との間の環状の隙間を封止しているので、第１ケーシング２８内の移送流体が軸受部４０側の空間に流入することを防止することができ、これによって、流体収容空間３６の容積を小さくすることができる。そして、上記のように、駆動軸３８の軸振れが防止されているので、この第２封止部６１に軸振れによる振動が掛かることが無く、その結果、第２封止部６１の寿命が駆動軸３８の軸振れによって短縮されることを防止できる。
更に、第１及び第２継手部４７、４８は、それぞれユニバーサルジョイントであるので、駆動軸３８の回転をロータ２２に滑らかに伝達して、ロータ２２を正確に偏心回動運動させることができ、一軸偏心ねじポンプ２３の吐出流量の精度を向上させることができる。
次に、本発明に係るロータ駆動機構を備えるポンプ装置の第２実施形態を、図５を参照して説明する。この図５に示す第２実施形態のポンプ装置６５と、図２に示す第１実施形態のポンプ装置２１とが相違するところは、図２に示す第１実施形態では、駆動軸３８とロータ軸３７とを、第２継手部４８、連結軸３９、及び第１継手部４７を介して連結したが、図５に示す第２実施形態では、駆動軸３８とロータ軸３７とを、フレキシブルロッド６６を介して連結したところである。これ以外は、図１及び図２に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
このように、駆動軸３８とロータ軸３７とを、フレキシブルロッド６６を介して連結しても、第１実施形態と同様にロータ２２を偏心回動運動させて、移送流体をニードルノズル３４から吐出することができる。
そして、図５に示すように、フレキシブルロッド６６の後端部（基端部）と、駆動軸３８の中径部４３との連結部を軸受部４０の半径方向の内側に配置しているので、第１実施形態と同様に、駆動軸３８の軸振れを防止することができる。
また、このようにフレキシブルロッド６６を使用すると、このロータ駆動機構６７の構造を簡単にすることができ、小型、軽量、及び低廉化を図ることができる。
また、この第２実施形態では、図５に示すように、ロータ軸３７の外周面に第１封止部５５を装着したが、これに代えて、ロータ軸３７を省略して、フレキシブルロッド６６の先端部の外周面に第１封止部５５を装着すると共に、駆動軸３８の大径部４２をロータ軸３７の省略した分だけ軸方向の長さを短くしてもよい。このようにすると、ロータ軸３７の分だけロータ駆動機構６７の軸方向の長さを短くすることができ、ひいては、ポンプ装置６５の全長を短縮させることができる。
ただし、上記第１及び第２実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示す第１封止部５５を使用したが、これに代えて、図４（ａ）、（ｂ）に示す第１封止部６９を使用してもよい。この図４（ａ）、（ｂ）に示す第１封止部６９と、図３（ａ）、（ｂ）に示す第１封止部５５とが相違するところは、連結壁部７０、５９が相違するところである。
この図４（ａ）、（ｂ）に示す第１封止部６９は、断面形状が略逆コ字形状に形成され、外側壁部５７、内側壁部５８、連結壁部７０を有している。そして、連結壁部７０は、略円環状の板状体であり、外側壁部５７の先端部と内側壁部５８の先端部とを連結するものである。
この第１封止部６９によると、図４（ａ）に示すように、第１ケーシング２８内に形成されている流体収容空間３６に対して、第１封止部６９の左側面が面することになるが、この左側面が連結壁部７０によって平坦面として形成されているので、流体収容空間３６内の例えば粘度の高い移送流体が第１封止部６９の左側面に付着しても、その付着流体が第１封止部６９の変形を妨げることが無いので、ロータ２２は、正確に偏心回動運動を行うことができる。
そして、上記第１及び第２実施形態では、図２等に示すように、回転駆動部２４の回転軸２４ａをカップリング４５によって駆動軸３８に連結して回転動力を伝達する構成としたが、これに代えて、回転駆動部２４の回転軸２４ａを、歯車や歯付きプーリ及歯付きベルト等の回転動力伝達手段によって駆動軸３８に回転動力を伝達する構成としてもよい。
また、上記第１実施形態では、図２に示すように、駆動軸３８とロータ軸３７とを、第２継手部４８（ユニバーサルジョイント）、連結軸３９、及び第１継手部４７（ユニバーサルジョイント）を介して連結したが、これに代えて、駆動軸３８とロータ軸３７とを、オルダム継手（図示しない第３継手部）を使用して連結してもよい。
このようにオルダム継手を使用する場合は、例えば図２に示す連結軸３９の後端部と、駆動軸３８の中径部４３とをオルダム継手を介して連結する構成とする。
このようにしても、第１実施形態と同様にロータ２２を偏心回動運動させて、移送流体をニードルノズル３４から吐出することができる。そして、継手部が１つで済むので、ロータ駆動機構２５の構造を簡単にすることができ、小型、軽量、低廉化、及びポンプ装置２１の全長の短縮化を図ることができる。
そして、オルダム継手が、駆動軸３８の中径部４３を回動自在に支持する軸受部４０の半径方向の内側に配置することによって、上記第１実施形態と同様に、駆動軸３８が軸振れすることを防止できる。これによって、このロータ駆動機構に振動が発生することを防止でき、第２封止部６１、６２の寿命を延ばすことができる。
以上のように、本発明に係るロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置は、ポンプ装置の長さ方向の寸法を小さくすると共に、ケーシング内の流体収容空間の容積を小さくし、また、封止部の寿命を延ばすことができる優れた効果を有し、このようなロータ駆動機構及びそれを備えるポンプ装置に適用するのに適している。
２１ ポンプ装置
２２ ロータ
２３ 一軸偏心ねじポンプ
２４ 回転駆動部
２４ａ 回転軸
２５ ロータ駆動機構
２６ ステータ
２６ａ ステータの内孔
２７ ノズル
２８ 第１ケーシング
２９ 第２ケーシング
３０ 第３ケーシング
３１ 第１開口部
３２ 第２開口部
３３ 外筒
３４ ニードルノズル
３５ ナット
３６ 流体収容空間
３７ ロータ軸
３８ 駆動軸
３９ 連結軸
４０ 軸受部
４１ 駆動軸の中心孔
４２ 駆動軸の大径部
４３ 駆動軸の中径部
４４ 駆動軸の小径部
４５ カップリング
４６ 内側空間
４７ 第１継手部
４８ 第２継手部
４９ 結合孔
５０ 連結ピン
５１ 連結孔
５２ 封止カバー
５３ Ｏリング
５４ 連結筒部
５５ 第１封止部
５６ プラグ
５７ 外側壁部
５８ 内側壁部
５９ 連結壁部
６０ 中心軸
６１、６２ 第２封止部
６３ ラジアル荷重点
６５ ポンプ装置
６６ フレキシブルロッド
６７ ロータ駆動機構
６９ 第１封止部
７０ 連結壁部
２２ ロータ
２３ 一軸偏心ねじポンプ
２４ 回転駆動部
２４ａ 回転軸
２５ ロータ駆動機構
２６ ステータ
２６ａ ステータの内孔
２７ ノズル
２８ 第１ケーシング
２９ 第２ケーシング
３０ 第３ケーシング
３１ 第１開口部
３２ 第２開口部
３３ 外筒
３４ ニードルノズル
３５ ナット
３６ 流体収容空間
３７ ロータ軸
３８ 駆動軸
３９ 連結軸
４０ 軸受部
４１ 駆動軸の中心孔
４２ 駆動軸の大径部
４３ 駆動軸の中径部
４４ 駆動軸の小径部
４５ カップリング
４６ 内側空間
４７ 第１継手部
４８ 第２継手部
４９ 結合孔
５０ 連結ピン
５１ 連結孔
５２ 封止カバー
５３ Ｏリング
５４ 連結筒部
５５ 第１封止部
５６ プラグ
５７ 外側壁部
５８ 内側壁部
５９ 連結壁部
６０ 中心軸
６１、６２ 第２封止部
６３ ラジアル荷重点
６５ ポンプ装置
６６ フレキシブルロッド
６７ ロータ駆動機構
６９ 第１封止部
７０ 連結壁部
Claims (8)
- 中心が一定位置で回転駆動される駆動軸の回転を、連結軸を介して一軸偏心ねじポンプの雄ねじ型ロータに伝達するためのロータ駆動機構において、
前記駆動軸は、前記ロータ側に向かって開口する内側空間を有し、この内側空間に前記連結軸が挿入され、
前記連結軸の基端部が前記駆動軸と連結すると共に、前記連結軸の先端部が前記ロータと連結し、
前記駆動軸の前記ロータ側に向かう開口部の内周面と、偏心回動運動する前記ロータの基端部又は前記連結軸の外周面との間を第１封止部によって封止する構成としたことを特徴とするロータ駆動機構。 - 前記連結軸の先端部と前記ロータとが第１継手部を介して連結し、
前記連結軸の基端部と前記駆動軸とが第２継手部を介して連結し、
前記第１及び第２継手部、並びに前記連結軸が、前記第１封止部によって封止された前記駆動軸の内側空間内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のロータ駆動機構。 - 前記連結軸の基端部と前記駆動軸とが第３継手部を介して連結し、
前記第３継手部及び前記連結軸が、前記第１封止部によって封止された前記駆動軸の内側空間内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のロータ駆動機構。 - 請求項２記載の前記第２継手部、又は請求項３記載の前記第３継手部が、前記駆動軸を回動自在に支持する軸受部の半径方向の内側に配置されていることを特徴とするロータ駆動機構。
- 前記駆動軸の前記ロータ側に向かう開口部の外周面と、前記一軸偏心ねじポンプのケーシングの内周面との間を第２封止部によって封止したことを特徴とする請求項４記載のロータ駆動機構。
- 前記第１及び第２継手部は、それぞれユニバーサルジョイントであることを特徴とする請求項２記載のロータ駆動機構。
- 前記連結軸は、フレキシブルロッドであることを特徴とする請求項１記載のロータ駆動機構。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載のロータ駆動機構と、前記一軸偏心ねじポンプとを備えることを特徴とするポンプ装置。
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