JP2014020251A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】安価で且つ簡単な機構でありながら高粘度剤の吐出注入が可能なピストンユニットを提供する。
【解決手段】ポンプユニット１は、グリースを収容したカートリッジ４を取り付けるためのカートリッジ取付部１３、ジグソーに固定される本体２０、本体２０の先端側に取り付けられたボール１７を備えたシリンダ１６、軸方向に往復動するジグソー２のブレード取付部２４に着脱可能に取り付けられるピストン１１、本体２０内に配置されてシリンダ１６と連結されるピストンを案内するピストンガイド１４等を備えて構成されている。このポンプユニット１は駆動源となるジグソー２に取り付けて使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプユニットに関し、さらに詳しくは、ジグソー等の駆動端が往復運動をする電動工具に取り付けることにより簡単に使用することが可能なポンプユニットに関する。

近年、高粘度剤を作業者が移動しながら吐出、注入する作業が増加している。これは戦後インフラが整備され始めて約６０年経過し、建築物や機器類等が老朽化してきたことからこれらの補修作業やメンテナンス作業が増加したためである。すなわち、ビルや道路の建造物のひび割れ等の補修や、大型の建設機械や農機具等における給油等の作業である。より具体的には、建設機械、クレーン、ケーブルカー、ロープウェー、エレベーター、各種大型遊技機（ジェットコースター等）、船舶の駆動部、鉄道の保守等である。

この吐出・注入する高粘度剤としては、例えば、防水、止水のための接着剤等の補強剤やグリース等である。そして、これらの高粘度剤の吐出・注入作業には従来は主に手動式グリースポンプが利用されていた。手動式のグリースポンプとしては、例えば特許文献１に示すものがある。

一方、近年、高性能な電池やモータが開発され多目的用途用に全天候で使え、ブラシレスで防爆性に優れ小型で各種目的を持った手持ちの工具が開発され、軽量、小型で安価な電動の工具が多く販売されるようになってきた。その中に電動のジグソーがある。このジグソーはブレードといわれる刃物を前後に往復移動させることで対象部を切断する機能を有している。

また、東南アジアや中近東のマーケットが拡大し、日本をはじめ欧米各国の工具メーカは自国或いは地域に適合する安全規格（ＵＬ規格、ＣＥ規格、ＪＩＳ規格等）を満たす製品の生産拠点を自国から移動させて生産するようになり、これまでは専門家しか使用しなかった各種工具がそのような安全規格に基づいて生産されるようになった。その結果、軽量でアース等の対策が不要となった様々な工具が世界各国に向けて供給されるようになり、安全性が高く安価なジグソーが簡単に入手できるようになってきている。

特開平６−１９３７９３号公報

しかしながら、移動しながらの接着剤等の高粘度剤の吐出、注入作業における作業環境はかなり厳しく、炎天下にあっては気温が６０℃にもなる環境から寒冷地にあっては−２０°Ｃにもなる環境で作業が行われる場合がある。また、雨、雪等の影響によってさらに環境は悪化する。一方で、作業者の高齢化傾向や女子の作業者の増加ということも考慮する必要がある。そのため、手動式のグリースポンプによる長時間の作業は重労働であり、また、両手での作業は危険が伴う。そのため、エアーモータ、油圧モータ、電動モータ等を使った大型な機器による作業も現場では行われているが、吐出ホース、空圧ホース、電動コード等による作業範囲の制約もあり、改善が求められている。

ここで、高粘度ポンプはいわゆる吸入バルブを使用することができない。なぜなら、吸入バルブを取り付けると吸入バルブの抵抗で高粘度剤がシリンダに吸い込まれないことから大気圧（吸入時に発生する）や重力のみでシリンダに送りこまなければならないからである。また、作業現場において施工箇所の状況に応じて適宜使用する補強剤等の選定等を行う必要があるが、この場合使用する補強剤等に応じた圧力のポンプを何台も持って行くことは作業効率の低下を招く。

そのため、発明者は、多くのメーカから販売されている電動工具であるジグソーに取り付けて使用できるポンプユニットを着想し、鋭意検討を行った。このポンプユニットは各種の薬剤を含む防水、止水のための接着剤等の補強剤（エポキシ樹脂、止水剤）やグリース等を２０〜７０Ｍｐａの超高圧で注入できるものであり、しかも洗浄が容易にできることが必要である。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ポンプ部分を簡単ジグソーに着脱可能に取り付け又は交換することが可能なポンプユニットであって、安価で且つ簡単な機構でありながら高粘度剤の吐出注入が可能なピストンユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は部品点数が少なく、しかも洗浄が容易なピストンユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ジグソー等の駆動端が往復運動をする電動工具に後付けで取り付けることにより前記電動工具を駆動源として使用するためのポンプユニットにおいて、被吐出物を収容したカートリッジを取り付けるための取付部を備え、前記ジグソーに固定される本体と、前記本体の先端側に取り付けられた逆止弁を備えたシリンダと、軸方向に往復動する前記ジグソーのロッドに着脱可能に取り付けられるピストンと、前記シリンダと連結されて前記本体内に配置されるピストンを案内するピストンガイドとを備えて構成されていることを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプユニットにおいて、前記ピストンガイドと前記シリンダとを弾性係合によって一体に連結したことを特徴する。

上記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のポンプユニットにおいて、前記本体の内周面に設けた第一のネジ部と、前記シリンダの外周面に設けた第二のネジ部とを螺合させることにより前記シリンダを前記本体から着脱自在に形成したことを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプユニットにおいて、前記ピストンガイドは自己潤滑性の樹脂により形成したことを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のポンプユニットにおいて、前記カートリッジは、合成樹脂製であり、前記取付部にネジ止めによって固定されることを特徴とする。

本発明に係るポンプユニットによれば、例えば、ジグソーとして知られる電動工具を駆動源に用い、この電動工具にブレードの代わりに取り付けられるようにしたので別途駆動源を備える必要がなく、構成部品を少なくできる結果、安価で、且つ、簡単な機構でありながら高粘度の媒体の吐出注入が可能になるという効果がある。

また、本発明に係るポンプユニットによれば、部品点数が少なく構造も簡単であることから特殊な工具等を用いることなく分解、組立、洗浄が簡単に行え、したがって媒体の変更（例えば、接着剤、防水処理剤、止水剤等）が容易であると共に、コンクリートの補強、補修、防水・止水の割れ目への高圧注入工法に利用できるという効果がある。被吐出物は高粘度のものはもちろん、粘度の低い液体状のものでも使用可能であるという効果を有する。

本発明に係るポンプユニットの第一の実施形態及び該ポンプユニットが取り付けられるジグソーの側面断面図である。 図１に示すポンプユニットの側面断面図及びジグソーの内部を示す正面図である。 図１のポンプユニットの分解斜視図である。 本発明にかかるポンプユニットの第二の実施形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

１．第一の実施形態
以下、本発明にかかるポンプユニットについて好ましい一実施形態に基づいて説明する。図１は本発明に係るポンプユニットの一実施形態及び該ポンプユニットが取り付けられるジグソーの側面断面図、図２は図１に示すポンプユニットの側面断面図及びジグソーの内部を示す側面図（但し、ジグソーはカバーを取り去った状態の側面図）、図３は図１のポンプユニットの分解斜視図である。このポンプユニット１は、駆動部としてのジグソー２の作動端（ロッド）に取り付けられ、概略として、シリンダーアセンブリ３と、ピストン１１と、カートリッジ４と、このカートリッジ４を覆う外筒５とを備えて構成されている。

［ジグソー２の構成］
電動工具の一種であるジグソー２は、図１及び図２に示すように、いわゆるピストル型の形状をした本体２０を有し、電源となる二次電池２１、駆動源となる直流モータ（以下、単に「モータ」という）２２及び回転運動を往復運動に変換する運動変換機構２３等を内蔵している。運動変換機構２３の先端（駆動端）にはブレード（切り刃）を取り付けるためのブレード取付部２４が設けられ、このブレード取付部（ロッド）２４を保護するためのＵ字形状の当て板２５が本体２０に取り付けられている。また、使用者によって操作される電源スイッチ（グリップ）２６が本体２０の曲げ部に設けられている。ジグソー２は、一般に市販されているものであり容易に入手することができる。尚、モータ２２に代えて交流モータを搭載したタイプのジグソーも存在し、この場合には二次電池２１は内蔵されておらず、電源コード及び変速機等が設けられている。また、市販の一般なジグソーは、ストロークが１４〜９０ｍｍ、トルクが３０〜６０ＮＴ、ストローク数が１０００〜３０００回／分という仕様になっている。

［ジグソー２の動作］
このようなジグソー２の本来の使用方法及び動作を説明すると、まず、使用者が用途等に応じて選択した図示しないブレード（切り刃）をブレード取付部２４に取り付ける。次に、使用者は電源スイッチ２６を指で引いてオンにする。この操作によってモータ２２が回転し、その回転軸の回転運動が運動変換機構２３によって連続的な往復運動に変換され、運動変換機構２３に取り付けられたブレード取付部２４及びブレードが一体になって往復運動をする。そこで、使用者は本体２０を把持しながら被切断物（木材、金属、樹脂等）の切断したい位置にブレードを押し当てると被切断物が徐々に切断されるというものである。

［ポンプユニット１の構成］
次に、図２及び図３を参照してポンプユニット１の詳細について説明する。ポンプユニット１は、概略として、ジグソー２の当て板２５に取り付けられるシリンダーアセンブリ３と、ピストン１１と、カートリッジ４と、カートリッジ４を覆う外筒５とを備えて構成されている。

ピストン１１は、ジグソー２の当て板２５内に配置されているブレード取付部２４に着脱自在に取り付けられ、ブレード取付部２４の動きに伴って往復動する棒状の部材であり、ブレード取付部２４に取り付けられる側とは反対側には後述するピストン挿通孔１４ａに挿入されるピストン部１１ａを備えている。

シリンダーアセンブリ３は、内部に中空状の中空部１５ａが形成された筒状の本体１５と、本体１５の先端部の内側に着脱自在に取り付けられた略円筒形状のシリンダ１６と、シリンダ１６の後部側（ジグソー２側）と弾性係合によって一体に連結されて本体１５内に配置されたピストンガイド１４と、を備えて構成されている。

本体１５は、一体に連結されたシリンダ１６とピストンガイド１４を内装する中空部１５ａ及び当て板２５に固定するための鍔１５ｃを有して形成されている。鍔１５ｃはビス６，６によって当て板２５に着脱自在に固定される。また、本体１５の先端側の中空部１５ａの内壁にはネジ溝１５ｄが設けられており、シリンダ１６の後述するネジ溝１６ｄと螺合させることで一体に連結されたシリンダ１６及びピストンガイド１４が本体１５内に内装される。また、ネジ溝１５ｄの終端側にはＯリング８を介在させることにより漏れの防止を図っている。

シリンダ１６は、ジグソー２側にピストン部１１ａが摺動可能な程度の大きさの内径に形成された中空部１６ａと、中空部１６ａとは反対側に形成された中空部１６ｂを備えている。小径の中空部１６ａと大径の中空部１６ｂとは互いに連通されており、中空部１６ｂは被吐出物が吐出される吐出口となっている。また、シリンダ１６の外周面にはネジ溝１６ｄが設けられており、ネジ溝１６ｄと本体１５に設けられたネジ溝１５ｄと螺合させることでシリンダ１６及びピストンガイド１４が本体１５内に取り付けられる。尚、ネジ溝１６ｄとネジ溝１５ｄとの螺合でなく、本体１５及び／又はシリンダ１６を合成樹脂で形成することで、シリンダ１６及びピストンガイド１４の場合と同様に弾性係合によって本体１５とシリンダ１６とを固定してもよい。さらに、中空部１６ｂには、中空部１６ａとの境界部に配置したスチール製等のボール１７と、このボール１７をピストン１１側へ付勢するためにシリンダ１６内に装填されたコイルばね１８と、被吐出物を通過可能な孔を有してコイルばね１８が抜け出ないように開口孔１５ｂ内に配設されるストッパ１９とを備えて構成される逆止弁が設けられている。

ピストンガイド１４は、内部にピストン１１のピストン部１１aが摺動するピストン挿通孔１４ａを備えると共に、一端側にはシリンダ１６に弾性係合する係合部１４ｂを備えて構成されている。また、ピストンガイド１４の外周面にはＯリング８を介在させて漏れを防止している。ここで、ピストンガイド１４は、結晶性の高いＰＯＭ(ポリアセタールの一種，polyoxymethylene)等を用いて形成されている。この結晶性のプラスチックは、相手が金属である場合には摩擦係数が極めて小さく、殆ど磨耗しない。尚、このような性質を「自己潤滑性」と言う。結晶性の度合いが高い樹脂ほど自己潤滑性が高くなる。特に、結晶性の高いＰＯＭは自己潤滑性に優れており、軸受や歯車として使用されている。そこで、従来より用いられていた金属製駆動部品を自己潤滑性を有するプラスチックに置き換えることで、錆びが生ぜず、しかも注油も不要であるためメンテナンス性を向上させることができる。ピストンガイド１４の製造方法として、例えば、シリンダ１６に樹脂を鋳込む、ガイド部分に割れ目を入れる、樹脂化又はダイカスト化して本体１５に差し込んで弾性係合によって固定する等の方法がある。

また、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａの内径サイズが異なる複数のピストンガイド１４及びシリンダ１６のものを用意すると共に、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａの各サイズに対応したサイズの太さのピストン部１１ａを備えたピストンをそれぞれ用意しておくことで、吐出圧の異なるポンプユニット１を提供することができる。例えば、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａの内径を４．０ｍｍとしたものを標準ユニットとした場合、同内径を３．５ｍｍとした高圧ユニット、さらに同内径を２．５ｍｍとした超高圧ユニットのように吐出圧を適宜のものとすることができる。尚、いうまでもないが、ピストン部１１ａの断面の直径も各ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａに対応したものとする。

カートリッジ４は、例えば樹脂製の蛇腹構造を成しており、予め被吐出物である所定量のグリースが充填されている。尚、カートリッジ４はＪＩＳ用グリースポンプの標準容器である８０ｍｌと４００ｍｌの２種類を用意している。ＪＩＳの８０ｇでは１０〜２０ｇ／分の吐出量で２０〜７０ＭＰａの圧力が必要である。これは、精密なベアリングや小型の食品機器、小型機械等の需要に対応可能である。また、ＪＩＳの４００ｇでは建機、大型トラック、農機具、遊園地器具、ケーブルカー、鉄道器具、エレペータ等の需要に対応可能である。カートリッジ４は蛇腹構造であることから、グリースが押し出されるのに伴って図示の縦方向に徐々に縮小する。外筒５は作業者の手がカートリッジ４に触れるなどしてカートリッジ４が本体１５から外れるのを防止し、或いは外力がカートリッジ４に加わるのを防止するために設けられている。尚、カートリッジ取付部１３に取り付けるための外筒５の先端形状をカートリッジ４の先端に設けることで外筒５を不要とすることもできる。

［ポンプユニット１の動作］
次に、ポンプユニット１の動作について説明する。まず、使用者は電動工具の一つであるジグソー２を用意する。ジグソー２に図示しないブレードが取り付けられている場合には予めブレード取付部２４からブレードを取り外しておく。ポンプユニット１のシリンダーアセンブリ３の組み立ては、まず、ブレード取付部２４にピストン１１を装着する。ブレードやピストン１１の着脱は当て板２５の下部側に設けられた図示しない着脱レバーを操作することによって簡単に行うことができる。ジグソー２にピストン１１を取り付けたらジグソー２の当て板２５にビス６，６で本体１５を取り付ける。そして、予めシリンダ１６とピストンガイド１４とを一体に連結した状態で本体１５の先端側から挿入し、ピストン１１をピストンガイド１４のピストン挿通孔１４ａ及びシリンダ１６の中空部１６ａに進入させる。尚、シリンダ１６の中空部１６ｂ内には予めボール１７と、コイルばね１８と、ストッパ１９は組み込まれている。そして、シリンダ１６を回転させてネジ溝１６ｄと本体１５に設けられたネジ溝１５ｄと螺合させる。これにより、シリンダ１６及びピストンガイド１４が本体１５内に装着される。そして、本体１５のカートリッジ取付部１３に接着剤等の被吐出物を充填済みのカートリッジ４を嵌入（又はねじ込み）する。次いで、カートリッジ４を覆うようにして外筒５をカートリッジ取付部１３に取り付ける。これにより、ポンプユニット１がジグソー２に取り付けられて使用可能状態となる。

そして、使用者は、ポンプユニット１が装着されたジグソー２を被吐出物の注入対象である場所や機器（例えば、クラックが発生している橋梁やトンネル等の該当場所、小型機器、建機、車両、農機具、遊園設備、ケーブルカー、鉄道設備、エレベーター等）へ持参する。そして、シリンダ１６の先端（吐出口側）を注入箇所に向け、ジグソー２の電源スイッチ２６を指で引いてオンにする。すると、ジグソー２のモータ２２が起動し、運動変換機構２３の往復運動に伴ってピストン１１が往復運動を開始する。これにより、ピストン１１の先端のピストン部１１ａがポンプユニット１のピストンガイド１４内を往復し、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａ内には負圧状態と加圧状態とが交互に生じる。

つまり、ピストン部１１ａが図２及び図３の右側へ移動したときには、ピストン１１のピストン部１１ａがピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａ内に吸引された被吐出物（例えば、高粘度接着剤）を図示の右方向へ押し出す。このとき、コイルばね１８の付勢力に抗してボール１７を開口孔１５ｂ右側へ移動させ、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａ内にある被吐出物は中空部１６ｂの開口端から吐出される。一方、ピストン１１のピストン部１１ａがピストン挿通孔１４ａ内の左側へ移動したときには、ピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａ内に負圧が生じてボール１７が中空部１６ａ側へ引き寄せられると共に、カートリッジ４内の被吐出物がピストン挿通孔１４ａ及び中空部１６ａへ吸引される。ブレード取付部２４の往復運動によって、このような動作が交互に繰り返されて連続的に被吐出物が中空部１６ｂの開口端から次々に吐出される。必要量の被吐出物が注入すべき箇所に注入されたら使用者は電源スイッチ２６から指を離すとモータ２２の通電が断たれ、ピストン１１の往復運動が停止して被吐出物の吐出が終了する。

［第一の実施形態の効果］
第一の実施形態に係るポンプユニットによれば、ジグソー２等の電動工具を駆動源にしてピストン１１を動かしてカートリッジ４内のグリースをシリンダ１６に充填し、被吐出物をシリンダ１６から吐出されるようにしたので、特殊な工具を使用することなく、少ない部品数による簡単な構成により、安価に被吐出物の注入が誰にでも行うことができるという効果がある。

また、本実施形態に係るポンプユニットは、例えば、被吐出物として、水やオイル等の低粘度のものはいうまでもなく、コンクリートの補強、補修、防水・止水の割れ目への高圧注入工法に利用される接着剤やコーキング剤、機械類のグリース等の高粘度のものを吐出することができる。また、本実施形態に係るポンプユニットは分解、組立、洗浄が容易なことから、被吐出物の変更に容易に対応することができるという効果がある。

また、本実施形態に係るポンプユニットは、市販の各種のジグソーを適用できるので、媒体の粘度、必要なパワー等（即ち、作業の負荷）に応じて適宜最適なサイズ及び重量を選択できるとともに、ジグソーを変更した場合でもポンプユニットは共通に使用できるという効果がある。

２．第二の実施形態
次に、本発明に係るポンプユニットの第二の実施形態について説明する。図４（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。本実施形態は第一の実施形態においてボール１７に代えて柱状の逆止弁７を用い、その形状に合わせてシリンダ１６の内径を変更したものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。即ち、逆止弁７は中間部に対して両側が細径（ジグソー２側は中空部１５ａに嵌入可能）にされた構造を有し、コイルばね１８によってジグソー２方向へ附勢されている。尚、逆止弁７の機能はボール１７と同じである。

［第二の実施形態の効果］
第二の実施形態に係るポンプユニットによっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。例えば、駆動源としてジグソーを用いたが、出力端が往復動する構造を有する電動工具であれば適用可能である。

１ ポンプユニット
２ ジグソー
３ シリンダーアセンブリ
４ カートリッジ
５ 外筒
６ ビス
７ 逆止弁
８ Ｏリング
１１ ピストン
１１ａ ピストン部
１３ カートリッジ取付部
１４ ピストンガイド
１４ａ ピストン挿通孔
１５ 本体
１５ａ 中空部
１５ｂ 開口孔
１５ｃ 鍔
１５ｄ ネジ溝
１６ シリンダ
１６ａ，１６ｂ 中空部
１６ｄ ネジ溝
１７ ボール
１８ コイルばね
１９ ストッパ
２０ 本体
２１ 二次電池
２２ モータ
２３ 運動変換機構
２４ ブレード取付部
２５ 当て板
２６ 電源スイッチ

Claims (5)

1. ジグソー等の駆動端が往復運動をする電動工具に後付けで取り付けることにより前記電動工具を駆動源として使用するためのポンプユニットにおいて、
   被吐出物を収容したカートリッジを取り付けるための取付部を備え、前記ジグソーに固定される本体と、
   前記本体の先端側に取り付けられた逆止弁を備えたシリンダと、
   軸方向に往復動する前記ジグソーのロッドに着脱可能に取り付けられるピストンと、
   前記シリンダと連結されて前記本体内に配置されるピストンを案内するピストンガイドと、
   を備えて構成されていることを特徴とするポンプユニット。
2. 請求項１に記載のポンプユニットにおいて、
   前記ピストンガイドと前記シリンダとを弾性係合によって一体に連結したことを特徴するポンプユニット。
3. 請求項２に記載のポンプユニットにおいて、
   前記本体の内周面に設けた第一のネジ部と、前記シリンダの外周面に設けた第二のネジ部とを螺合させることにより前記シリンダを前記本体から着脱自在に形成したことを特徴とするポンプユニット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプユニットにおいて、
   前記ピストンガイドは自己潤滑性の樹脂により形成したことを特徴とするポンプユニット。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のポンプユニットにおいて、
   前記カートリッジは、合成樹脂製であり、前記取付部にネジ止めによって固定されることを特徴するポンプユニット。

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