JP2016014357A

JP2016014357A - 電動ポンプ装置

Info

Publication number: JP2016014357A
Application number: JP2014137167A
Authority: JP
Inventors: 敏明中村; Toshiaki Nakamura; 林　謙一; Kenichi Hayashi; 謙一林; 大樹種村; Daiki Tanemura
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: CN105275770B; CN105275770A; US10378525B2; JP6147229B2; US20160003226A1

Abstract

【課題】管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積を小さくすることができる構造を提供することを課題とする。
【解決手段】電動ポンプ装置１０は、ブラケット５０と、前面にポンプフランジ２３を備えこのポンプフランジ２３がブラケット５０に止められるポンプ２０と、前面にモータフランジ３３を備えこのモータフランジ３３がブラケット５０に止められるモータ３０とを備える。ブラケット５０により、ポンプ２０と機台６０の間に隙間Ｈｐを確保し、この隙間Ｈｐに管類を配置することができると共にモータ３０と機台６０の間に隙間Ｈｍを確保し、この隙間Ｈｍに管類を配置することができる。
【効果】平面視で、ポンプと管類が重なり、モータと管類が重なるため、管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧を発生するポンプと、このポンプを駆動するモータとを主要素とする電動ポンプ装置に関する。

ポンプとモータとを、セットにしてなる電動ポンプ装置が各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１において、機台に防振材（２１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）を介して据え付けブラケット（２０）が載せられ、このブラケット（２０）に電動モータ（３）が固定され、この電動モータ（３）のフランジ部（３ａ）にベルハウジング（１０）が取付けられ、このベルハウジング（１０）にダンパリング（９）を介してベーンポンプ（２）が取付けられている。

電動モータ（３）を駆動源としてベーンポンプ（２）は液体を加圧し送り出す。
モータ軸（５）とポンプ軸（４）を機械的に連結するカップリング（６）は、ベルハウジング（１０）に収納される。
モータ軸（５）の回転に伴って、カップリング（６）から噛み合い音が発生するが、ベルハウジング（１０）が防音作用を発揮するため、静粛性が保てる。

ところで、特許文献１の図１に示される電動ポンプ装置には次に述べる問題がある。
電動ポンプ装置の周囲には、管類（油吸込み管、油吐出管、空気配管、電気配線など）が配置される。これらの管の一部は、電動モータ（３）の下を通すことが望まれる。しかし、電動モータ（３）は据え付けブラケット（２０）に載っており、電動モータ（３）の下に管を通すことはできない。結果、管は電動モータ（３）を迂回するように配置される。結果、管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積が大きくなる。

床面積の有効活用が求められる中、管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積を小さくすることが望まれる。

特開２００６−２５６９公報

本発明は、管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積を小さくすることができる構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、油圧を発生するポンプと、このポンプを駆動するモータと、前記ポンプ及び前記モータを支えるブラケットとを備え、水平な取付け面を有する機台に取付けられる電動ポンプ装置において、
前記モータは、前記ブラケットにボルトで連結されるモータフランジを備え、このモータフランジを貫通すると共に水平に配置されるモータ軸を備え、このモータ軸に取付けられるロータ及びこのロータを囲うステータを一括収納するモータフレームを備え、前記モータ軸の後端に連結されるセンサを備え、少なくともこのセンサを囲うファンカバーを備え、このファンカバーに収納され前記モータフレームを空冷するファンを備える冷却ファン付きサーボモータであり、
前記ブラケットは、前記機台に固定されるベースと、前記ポンプ及び前記モータと前記取付け面との間に所定の大きさの隙間が確保できるように、前記ベースから上に延びる支持板とからなり、
前記支持板は、ポンプ側支持板と、このポンプ支持板から所定の距離離して配置されるモータ側支持板とからなることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、ポンプは、ブラケットにボルトで連結されるポンプフランジを備え、このポンプフランジを貫通すると共に水平に配置されるポンプ軸を備え、このポンプ軸に平行に移動するアキシアルピストンを備えているフランジ付きアキシアルピストン式ポンプであり、支持板とポンプフランジとの間に、振動を吸収する吸振リングが介設されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ポンプ軸とモータ軸は、フレキシブル軸継手で繋がれていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、平面視で、ポンプと管類が重なり、モータと管類が重なるため、管類を含む電動ポンプ装置の占有床面積を小さくすることができる。

さらに、請求項１に係る発明では、支持板は、ポンプ側支持板と、このポンプ支持板から所定の距離離して配置されるモータ側支持板とからなる。ポンプ側支持板及びモータ側支持板はベースから上へ延びる。ポンプ側の振動は、ベースを介してモータ側支持板に伝わるが、ベースは機台に固定されているため、振動を抑制する作用を発揮する。結果、減衰された振動がモータ側に伝わることになる。

請求項２に係る発明では、ポンプはアキシアルピストン式ポンプとした。アキシアルピストン式ポンプはポンプ軸方向の振動が不可避的に発生する。対策として、ポンプを支える支持板とポンプフランジとの間に振動を吸収する吸振リングを介在した。吸振リングにより、アキシアルピストン式ポンプの振動がモータに影響しないようにした。

請求項３に係る発明では、ポンプ軸とモータ軸は、フレキシブル軸継手で繋がれている。ポンプ軸の振動をフレキシブル軸継手で減衰する。減衰された振動がモータ側に伝わることになる。

本発明に係る電動ポンプ装置の側面図である。別の電動ポンプ装置の断面図である。図２の３部拡大図である。フレキシブル軸継手の斜視図である。フレキシブル軸継手の分解図である。フレキシブル軸継手の断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、電動ポンプ装置１０は、油圧を発生するポンプ２０と、このポンプ２０を駆動するモータ３０と、ポンプ軸２１とモータ軸３１を機械的に連結する軸継手４０と、ポンプ２０及びモータ３０を支えるブラケット５０とを備え、水平な取付け面６１を有する機台６０に取付けられている。機台６０は鋼製台の他、コンクリート製の基礎や床であってもよく、種類は問わない。

電動ポンプ装置１０は、油圧式射出成形機に好適である。すなわち、型締シリンダ、射出シリンダ、射出機移動シリンダへ高圧の油を供給する装置である。１基で多数のシリンダへ油圧を供給する。多数のシリンダの作動タイミングに差があり、ポンプの吐出量が大きく変化する。ポンプの回転数を変更して対応させるため、モータ３０はサーボモータ３０が用いられる。サーボモータ３０の内部構造は、後述の図２で説明する。

ポンプ２０は油圧ポンプであり、ベーンポンプ、ギヤポンプ、ルーツポンプなど回転式ポンプが適用できる。回転式であれば、ポンプ軸２１の軸方向への振動は小さい。

モータ３０は、サーボモータであって、ブラケット５０にボルト３２で連結されるモータフランジ３３を前面に備え、このモータフランジ３３を貫通すると共に水平に配置されるモータ軸３１を備える。

汎用モータは、起動と停止の間は一定速度で連続的して運転する。一方、サーボモータ３０は制御モータとも呼ばれ、起動、停止、速度変更が頻繁に繰り返される。回転体を加速するには加速エネルギーが必要となり、この加速エネルギーの大部分が軸受での摩擦抵抗で消費される。減速においても同様である。したがって、ハイ・デューティ（高頻度、高負荷）で使用されるサーボモータ３０は、冷却性能を高めることが望まれる。
そこで、ファンカバー３４を取付け、このファンカバー３４にファン３５を収納し、このファン３５で強制冷却する構造が採用される。

ファン３５は、各種の構造が知られているが、全長を小さくするために、ファンモータフレーム３５ａにインペラー３５ｂを取付け、ファンモータ軸３５ｃをステー３６に取付ける構造のファンモータが好んで採用される。
すなわち、ファンカバー３４にステー３６を立て、このステー３６にファンモータ軸３５ｃを固定する。ファンモータ軸３５ｃを中心にファンモータフレーム３５ａ及びインペラー３５ｂが回転する。
ファンモータフレーム３５ａには、ファンモータ軸３５ｃを回転自在に相対的に支える一対のベアリングが内蔵されている。

ブラケット５０は、機台６０にボルト５１で固定されるベース５２と、このベース５２に立てる支持板５３とからなる。ただし、この支持板５３は、ポンプ２０及びモータ３０と取付け面６１との間に高さＨｐ、Ｈｍの大きさの隙間が確保できるように、高さ寸法が設定される。
例えば、隙間Ｈｐに、油吸込み管６３や油吐出管６４を通すことができる。隙間Ｈｍに、空気配管６５、電気配線６８を通すことができる。

次に、より好ましい変更実施例を図面に基づいて説明する。
図２に示すように、冷却ファン付きサーボモータ３０は、モータ軸３１に取付けられるロータ３７、及びこのロータ３７を囲うステータ３８を、一括収納するモータフレーム３９を備え、モータ軸３１の後端に連結されるセンサ６９を備え、少なくともこのセンサ６９を囲うファンカバー３４を備え、このファンカバー３４に収納されモータフレーム３９を空冷するファン３５を備える。

また、ポンプ２０は、ブラケット５０にボルト２２で連結されるポンプフランジ２３を前面に備え、このポンプフランジ２３を貫通すると共に水平に配置されるポンプ軸２１を備え、このポンプ軸２１に平行に移動するアキシアルピストン２４、２４を備え、アキシアルピストン２４、２４を作動させる斜板２５を備え、これらを一括して収納するポンプケース２６とを備えているフランジ付きアキシアルピストン式ポンプである。

アキシアルピストン２４、２４は、ポンプロータ２７に設けられており、ポンプ軸２１で回される。すると、アキシアルピストン２４、２４が斜板２５により、軸方向に移動し、油圧を発生する。レシプロ（往復運動）ポンプであるため、回転ポンプより高圧の油圧が得られる。よって、用途によっては、アキシアルピストン式ポンプが採用される。

レシプロ（往復運動）ポンプは、回転ポンプに比較して、ポンプ軸２１方向の振動が格段に大きくなる。この振動が、モータ軸３１に伝わると、モータフレーム３９が振動し、このモータフレーム３９に止められているファンカバー３４が振動し、ステー３６を介してファンモータ軸３５ｃが振動する。

図から明らかなように、サーボモータ３０がブラケット５０に片持ち支持されているため、モータフランジ３３での振幅は僅かであるが、ブラケット５０から離れているファンモータ軸３５ｃでの振幅は大きくなる。ファンモータ軸３５ｃを支える一対のベアリングは小さなサイズであるため、耐久性が劣り、大きな振幅を受けると比較的短時間で寿命を迎える。
寿命を延ばすためにベアリングのサイズを大きくすると、ファン３５が全体的に大きくなり、電動ポンプ装置１０のコンパクト化が難しくなると共に製造コストが上昇する。

電動ポンプ装置１０のコンパクト化及び製造コストの低減が求められるため、本発明では、次に述べる工夫を施した。
第１に、ブラケット５０の構造を改良し、ポンプ２０側の振動がモータ３０側へ伝わりにくくした。
第２に、ブラケット５０とポンプ２０の間に、吸振リング７０を介在させ、ポンプ２０側の振動が、一層モータ３０側へ伝わりにくくした。
第３に、軸継手４０の構造を改良した。

これら第１〜第３の改良点を、順に説明する。
［第１の改良点］：
図２に示すように、支持板５３は、１つのブロックではなく、ポンプ側支持板５３Ｐと、このポンプ支持板５３から所定の距離Ｌだけ離して配置されるモータ側支持板５３Ｍとで構成する。ポンプ２０側の振動は、ポンプ側支持板５３Ｐに伝わり、次にベース５２に伝わる。ベース５２は機台６０に固定されているため、殆ど振動しない。すなわち、ベース５２は減衰作用を発揮する。次に、減衰された振動がモータ側支持板５３Ｍに伝わる。よって、ファン３５に伝わる振動、振幅は小さくなる。

［第２の改良点］：
図２の３部拡大図である図３に示すように、ポンプ側支持板５３Ｐとポンプフランジ２３の間に、振動を吸収するラバーを構成主体とする吸振リング７０を介在させる。この吸振リング７０にポンプフランジ２３をボルト２２で連結する。また、吸振リング７０にポンプ側支持板５３Ｐを別のボルト７１で連結する。ポンプ側の振動はボルト２２を振動させるが、この振動は吸振リング７０で吸収される。吸振リング７０で減衰されるため、ボルト７１の振動は僅かとなる。

吸振リング７０を設けることにより、図２に想像線で示すブリッジ５５、５６を設けることが許される。ブリッジ５５、５６を設けることで、ブラケット５０の剛性を高めることができる。また、図１においても、ブラケット５０とポンプフランジ２３の間に、吸振リング７０を介在させることは好ましい。

［第３の改良点］：
軸継手４０として、図４に示すようなフレキシブル軸継手４０を採用する。
図５に示すように、このフレキシブル軸継手４０は、第１のボス４１と、この第１のボス４１に一体形成される第１のフランジ４２と、第２のボス４３と、この第２のボス４３に一体形成される第２のフランジ４４と、第１・第２のフランジ４２、４４で挟まれるばね板４５（この例では３枚）と、これらのばね板４５を第１のフランジ４２に止める第１のボルト４６（この例では３本）と、ばね板４５を第２のフランジ４４に止める第２のボルト４７（この例では３本）とからなる。

第１のボス４１には、軸に直交するように切られた割り４８が入っており、第１ロックボルト４９を締めると軸穴の径が小さくなる。第２のボス４３も同様である。

組立後の断面を、図６に示す。
図６に示すように、第１のフランジ４２に、第１のボルト４６、ワッシャ７３、７４で、板ばね４５が止められる。一方、第２のフランジ４４に、第２のボルト４７、ワッシャ７３、７４で、板ばね４５が止められる。なお、第２のボルト４７は、第１のフランジ４２に設けた穴７５に通された六角レンチで、最後に締められる。

モータトルクは、モータ軸３１から第１のフランジ４２、第１のボルト４６、板ばね４５、第２のボルト４７、第２のフランジ４４を介してポンプ軸２１に伝えられる（矢印（１））。一方、ポンプ軸２１の振動は、矢印（１）の逆順でモータ軸３１に向かう。可撓性の板ばね４５が減衰性能を有するため、ポンプ軸２１の振動は、減衰されてモータ軸３１に伝わる。

以上に述べた第１〜第３の改良点の少なくとも１つを実施することで、図２に示すファン３５の振動対策を講じることができ、ファン３５の長寿命化を図ることができる。

また、図２において、フレキシブル軸継手４０の２本のロックボルト４９、７６のうち、一方のロックボルト４９が距離Ｌの間にあって、このロックボルト４９を外から回転させることができれば、他方のロックボルト７６がポンプ側支持板５３Ｐで隠されても問題はない。よって、距離Ｌの設定はかなり自由に行える。

尚、本発明の電動ポンプ装置１０は、油圧式射出成形機に好適であるが、その他の油圧回路に配置することは差し支えない。
また、フレキシブル軸継手４０は、板ばねをラバーに代えたラバーカップリグであってもよく、種類は任意である。

本発明の電動ポンプ装置は、油圧式射出成形機に好適である。

１０…電動ポンプ装置、２０…ポンプ、２１…ポンプ軸、２２…ボルト、２３…ポンプフランジ、２４…アキシアルピストン、３０…モータ、３１…モータ軸、３２…ボルト、３３…モータフランジ、３４…ファンカバー、３５…ファン、３６…ステー、３７…ロータ、３８…ステータ、３９…モータフレーム、４０…軸継手（フレキシブル軸継手）、５０…ブラケット、５１…ボルト、５２…ベース、５３…支持板、５３Ｐ…ポンプ側支持板、５３Ｍ…モータ側支持板、６０…機台、６１…取付け面、６９…センサ、７０…吸振リング、Ｌ…ポンプ側支持板とモータ側支持板の距離、Ｈｐ…ポンプと機台の隙間、Ｈｍ…モータと機台の隙間。

Claims

油圧を発生するポンプと、このポンプを駆動するモータと、前記ポンプ及び前記モータを支えるブラケットとを備え、水平な取付け面を有する機台に取付けられる電動ポンプ装置において、
前記モータは、前記ブラケットにボルトで連結されるモータフランジを備え、このモータフランジを貫通すると共に水平に配置されるモータ軸を備え、このモータ軸に取付けられるロータ及びこのロータを囲うステータを一括収納するモータフレームを備え、前記モータ軸の後端に連結されるセンサを備え、少なくともこのセンサを囲うファンカバーを備え、このファンカバーに収納され前記モータフレームを空冷するファンを備える冷却ファン付きサーボモータであり、
前記ブラケットは、前記機台に固定されるベースと、前記ポンプ及び前記モータと前記取付け面との間に所定の大きさの隙間が確保できるように、前記ベースから上に延びる支持板とからなり、
前記支持板は、ポンプ側支持板と、このポンプ支持板から所定の距離離して配置されるモータ側支持板とからなることを特徴とする電動ポンプ装置。
前記ポンプは、前記ブラケットにボルトで連結されるポンプフランジを備え、このポンプフランジを貫通すると共に水平に配置されるポンプ軸を備え、このポンプ軸に平行に移動するアキシアルピストンを備えているフランジ付きアキシアルピストン式ポンプであり、
前記支持板と前記ポンプフランジとの間に、振動を吸収する吸振リングが介設されていることを特徴とする請求項１記載の電動ポンプ装置。
前記ポンプ軸と前記モータ軸は、フレキシブル軸継手で繋がれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動ポンプ装置。