JP2013024104A - 流体輸送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体11を充填したリザーバー10から延長しつつ円弧状の押圧領域21を有するチューブ20と、円弧中心に一体的に回転するカム41とカム歯車43とかなるカム車40と、チューブ内の流体を輸送するためにカムの周側面に基端部33が当接しつつ放射状に配設されて先端部32が押圧領域に当接して往復運動する複数のフィンガー(30a〜30g)と、カムの一側に同軸に積層されて動力部50によって回転するローター61を有するローター車60と、円弧中心に対して水平方向に離間する位置に回転軸R70を有してローターの回転をカムに伝達する伝達車70と、対面するカム歯車とローターのそれぞれの表面の所定位置(83,84)が軸線方向で一致したときの状態を検出するロータリーエンコーダー80とを備えた流体輸送装置1としている。
【選択図】図6
Description
流体が充填されるリザーバーと、
弾性を有し、リザーバーを上流側として、一端が当該リザーバーに接続されて下流側に延長するとともに、当該延長途上において、円弧状に配設された押圧領域が形成されたチューブと、
前記押圧領域の円弧中心とほぼ一致する位置に回転軸を有するカムと、
直棒状で、前記カムの回転軸側から放射状に配設されるとともに、前記回転軸側の端部が当該カムの周側面に当接することで、放射方向に往復運動する複数のフィンガーと、
円盤状のローターと、
前記ローターを回転させるための動力部と
当該ローターの回転運動を減速させつつ当該カムに伝達する減速機構と、
前記カムの回転角度位置を検出するためのロータリーエンコーダーと、
を備え、
前記複数のフィンガーは、放射外方向の端部が前記押圧領域にて前記チューブに当接するとともに、カムの回転に伴って各フィンガーがチューブの所定位置を順次押圧することで、前記リザーバー内の流体を上流から下流に輸送し、
前記減速機構を含む輪列構造は、ローター車と、一つ以上の伝達車と、カム車とから構成されているとともに、前記ローター車の一側に、前記カム車が同軸上に積層配置され、
前記ローター車は、同軸上で一体的に回転する前記ローターと当該ローターより小径のローターピニオンとからなり、
前記カム車は、同軸上で一体的に回転するカム歯車と前記カムからなり、
前記一つ以上の伝達車は、前記ローターピニオンと噛合する伝達歯車と、当該伝達歯車より小径で、前記カム歯車と噛合するピニオンとを含み、前記伝達歯車の回転運動を当該ピニオンに伝達し、
当該ローターと、前記ローター車の一側にある前記カム車の前記カム歯車とが軸線方向で対面し、
前記ロータリーエンコーダーは、前記ローターの表面の所定位置と、前記カム歯車の表面の所定位置とが軸線方向で一致した状態を検出する、
ことを特徴とする流体輸送装置。なお、本発明の他の特徴については、本明細書および添付図面の記載により明らかにする。
本発明の実施形態に対応する流体輸送装置は、上記主たる発明に対応する実施形態が備える特徴に加え、まず前記軸線方向を上下方向とするとともに、前記ローター車が前記カム車の下方に積層されていることとする。つぎに、前記ロータリーエンコーダーは、前記円盤状のローターの上下両面を連絡する孔と、前記カム歯車の下面に配置された反射板と、発光部と、受光部とを含んで構成される。最後に、前記発光部は、ローターの下面に向けて光を上方に照射し、前記受光部は、前記照射された光が前記孔を通過しつつ前記反射板にて反射されて再度発光部側に戻ってきた際に、当該反射光を受光して所定の信号を出力する、ことを特徴として備えていてもよい。
<概略構造>
図1は、本発明の実施形態と比較するための参考形態に係る流体輸送装置(以下、参考装置)101の構成を示す図である。図1(A)は、当該参考装置101の全体構成の透視平面図であり、図1(B)は、当該参考装置101を構成する一部品の拡大図である。また、図2に、図1におけるa−a矢視断面を示した。参考装置101は、輸送対象となる流体(例えば、水、食塩水、薬液、油類、芳香液、インクなど)11が充填されたリザーバー10、流体の流路となるチューブ20、およびこのチューブ20を流体11の流入側(以下、上流)から流出側(以下、下流)に向けて順次圧搾して流体11を下流側に輸送させるための複数のフィンガー(30a〜30g)を備えている。そして、各フィンガー(30a〜30g)に圧搾動作を付与するためのカム41、およびカム41を回転させるための駆動機構などを含んで構成されている。これらの構成が、筐体102の外殻や内部構造によって、所定の位置に配設されたり取り付けられたりしている。
上述した構造の参考装置101では、カム41が所定の回転角度位置(基準位置)にあることを検出するとともに、その基準位置からの回転量を測定することで、流体11の輸送量を求めることができる。そして、基準位置にあることを検出するためには、ロータリーエンコーダーを用いる。図3に参考装置101が備えるロータリーエンコーダー180aの一例を示した。図3(A)は、カム車140をカム41側から見たときの平面図であり、図3(B)は(A)のb−b矢視断面を示している。この図3に示したように、カム歯車43にスリット183を設け、そのスリット183と、カム歯車43を上下から挟持するように配置された発光素子81と受光素子82とによってロータリーエンコーダー180aを構成する。このようなロータリーエンコーダー180aでは、発光素子81からの照射光L1がスリット183を通過すると受光素子82からその光強度に応じた信号が出力される。そして、その信号の検出時点をもって、カム41が基準位置にあるものと判定することができる。あるいは、図4に示したロータリーエンコーダー180bように、カム歯車43の表面に細線状の反射板184を取り付けておくとともに、発光素子81と受光素子82が一体化された周知のフォトリフレクター90を用い、カム歯車43の表面に向かって照射光L1を照射し、その反射光L2を受光する構成としてもよい。
上述したように、先に示した参考装置101では、流体11の輸送量を求めるための測定値となるカム41の基準位置やその基準位置からの回転角度を精度良く測定することが難しい。そこで、以下に、カム41の基準位置や回転量を精度良く測定でき、しかも小型で安価に提供できる流体輸送装置を本発明の実施形態として挙げ、この実施形態に係る流体輸送装置の構造を第1の実施例とする。
図5、図6に示したように、第1の実施例に係る流体輸送装置1は、参考装置101と同様に、ローター車60、伝達車70、カム車40によって構成される輪列構造と、7本のフィンガー(30a〜30g)とを備えている。もちろん、フィンガー(30a〜30g)の数は、7本に限定されない。しかしながら、輪列構造における各車(40,60,70)の配置は、参考装置101のそれとは異なっており、ローター車60の一側にカム車40が同軸上に積層されている。ここに示した例では、ここで、回転軸(R60,R40)の延長方向(軸線方向)を上下方向とすると、ローター車60の上方にカム車40が積層されている。また、伝達車70は、その回転軸R70が、カム車40およびローター車60に対して水平方向に離間するように配置されている。そして、ローター車60とカム車40の回転軸(R60,R40)は、個別に軸支されており、各車(40、60、70)における各歯車(62−71,72−43)が噛合して輪列構造が形成されていなければ、双方の車(40,60)は、互いに自由に回転する。
上述したように、第1の実施例に係る流体輸送装置1では、その輪列構造におけるカム車40とローター車60が同軸上に積層配置されており、ローター61とカム歯車43が互いに対面している。そして、高速回転するローター61が最終的に減速されてカム歯車43をゆっくり回転させる。第1の実施例に係る流体輸送装置1は、このカム車40とローター車60との積層構造と、双方(40,60)の回転速度差とを巧妙に利用することで、カム41の基準位置や回転量を高精度に検出できるロータリーエンコーダー80を備えている。
第1の実施例として、カム41の回転基準位置や回転角度を、低コストで精度良く測定できる流体輸送装置1の構造を説明した。そして、第2の実施例では、第1の実施例の流体輸送装置1を用いて、流体11をさらに精度よく一定割合で輸送するための制御方法を挙げる。
第1の実施例に係る流体輸送装置1では、ローター車60とカム車40が上下に積層された輪列構造を採用していた。この例に限らず、複数の伝達車70を用い、特定の伝達車70がローター車60とカム車40の間に積層された構造となっていてもよい。すなわち、その積層されている伝達車70の伝達歯車71にローター61の孔83と同様の孔を形成し、ロータリーエンコーダー80を、フォトリフレクター90と、ローター61の孔83と、伝達歯車71の孔と、カム歯車43の反射板84とで構成してもよい。
10 リザーバー、11 流体 20 チューブ、21 押圧領域、
30a〜30g フィンガー、40,140 カム車、41 カム、42 カム歯車、
50 圧電アクチュエーター、51 振動体、60,160 ローター車、
61 ローター、62 ローターピニオン、70,170 伝達車、71 伝達歯車、
72 ピニオン、80,180a,180b ロータリーエンコーダー、
83,183 スリット、84,184 反射板、90 フォトリフレクター
Claims (6)
- 流体が充填されるリザーバーと、
弾性を有し、リザーバーを上流側として、一端が当該リザーバーに接続されて下流側に延長するとともに、当該延長途上において、円弧状に配設された押圧領域が形成されたチューブと、
前記押圧領域の円弧中心とほぼ一致する位置に回転軸を有するカムと、
直棒状で、前記カムの回転軸側から放射状に配設されるとともに、前記回転軸側の端部が当該カムの周側面に当接することで、放射方向に往復運動する複数のフィンガーと、
円盤状のローターと、
前記ローターを回転させるための動力部と
当該ローターの回転運動を減速させつつ当該カムに伝達する減速機構と、
前記カムの回転角度位置を検出するためのロータリーエンコーダーと、
を備え、
前記複数のフィンガーは、放射外方向の端部が前記押圧領域にて前記チューブに当接するとともに、カムの回転に伴って各フィンガーがチューブの所定位置を順次押圧することで、前記リザーバー内の流体を上流から下流に輸送し、
前記減速機構を含む輪列構造は、ローター車と、一つ以上の伝達車と、カム車とから構成されているとともに、前記ローター車の一側に、前記カム車が同軸上に積層配置され、
前記ローター車は、同軸上で一体的に回転する前記ローターと当該ローターより小径のローターピニオンとからなり、
前記カム車は、同軸上で一体的に回転するカム歯車と前記カムからなり、
前記一つ以上の伝達車は、前記ローターピニオンと噛合する伝達歯車と、当該伝達歯車より小径で、前記カム歯車と噛合するピニオンとを含み、前記伝達歯車の回転運動を当該ピニオンに伝達し、
当該ローターと、前記ローター車の一側にある前記カム車の前記カム歯車とが軸線方向で対面し、
前記ロータリーエンコーダーは、前記ローターの表面の所定位置と、前記カム歯車の表面の所定位置とが軸線方向で一致した状態を検出する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 請求項1において、
前記軸線方向を上下方向とするとともに、前記ローター車が前記カム車の下方に積層されていることとして、
前記ロータリーエンコーダーは、前記円盤状のローターの上下両面を連絡する孔と、前記カム歯車の下面に配置された反射板と、発光部と、受光部とを含んで構成され、
前記発光部は、ローターの下面に向けて光を上方に照射し、
前記受光部は、前記照射された光が前記孔を通過しつつ前記反射板にて反射されて再度発光部側に戻ってきた際に、当該反射光を受光して所定の信号を出力する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 請求項2において、
前記ローター車と前記カム車との層間に前記伝達車が同軸上に積層されているとともに、当該伝達車の前記伝達歯車には、上下両面を連絡する孔が形成され、
前記ロータリーエンコーダーは、当該伝達歯車の孔をさらに含み、
前記受光部は、前記照射された光が前記ローター車の孔と前記伝達車の孔の双方を通過しつつ前記反射板にて反射されて再度発光部側に戻ってきた際に、当該反射光を受光して所定の信号を出力する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 請求項1において、
前記軸線方向を上下方向とするとともに、前記ローター車が前記カム車の下方に積層されていることとして、
前記ロータリーエンコーダーは、前記円盤状のローターの上下両面を連絡する孔と、前記カム歯車の上下両面を連絡するスリットと、発光部と、受光部とから構成され、
前記発光部と、前記受光部は、前記積層状態にある前記ローターと前記カム歯車とを軸線に沿って挟持するように対面して配置され、
前記受光部は、前記発光部からの照射光が前記ローターの孔と前記カム車のスリットの双方を通過してきた際に、当該照射光を受光して所定の信号を出力する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 請求項4において、
前記ローター車と前記カム車との層間に前記伝達車が同軸上に積層されているとともに、当該伝達車の前記伝達歯車には、上下両面を連絡する孔が形成され、
前記ロータリーエンコーダーは、当該伝達歯車の孔をさらに含んで構成され、
前記受光部は、前記発光部からの照射光が前記ローターの孔と、前記伝達歯車の孔と、前記カム車のスリットとを通過してきた際に、当該照射光を受光して所定の信号を出力する、
ことを特徴とする流体輸送装置。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記カムが一定の速度で回転するように前記動力部を制御するとともに、前記ロータリーエンコーダーからの信号に基づいて前記カムの回転角度位置を特定するための制御部を備え、当該制御部は、前記カムが所定の回転角度位置にあるときは、当該カムの回転速度を速めるように前記動力部を制御することで、前記カムが前記所定の回転角度にあるときは、前記押圧領域での流体移動が停止されることを特徴とする流体輸送装置。
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