JP2019138202A

JP2019138202A - 注入装置

Info

Publication number: JP2019138202A
Application number: JP2018021596A
Authority: JP
Inventors: 山田　真也; Shinya Yamada; 真也山田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-22
Also published as: WO2019155690A1

Abstract

【課題】大幅なコストアップなしに利便性の向上を図ることができる注入装置を提供する。【解決手段】注入装置１は、流体を注入する装置である。注入装置１は、複数のピストンポンプ（定量ポンプ）１０及びサーボモータ２０を備えている。複数のピストンポンプ１０は、流体を吸入する吸入口１３及びこの吸入口１３から吸入した流体を注入対象の液圧緩衝器へ吐出する吐出口１４が形成されている。サーボモータ２０は複数のピストンポンプ１０を駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は流体を注入する注入装置に関する。

特許文献１は液体供給装置を開示している。液体供給装置は、供給する液体として、磁気記録媒体の磁性塗料の製造に用いられる液体の添加剤等を供給する装置である。この装置は、ギアポンプ及びこれを駆動するサーボモータを備えており、サーボモータをパルス制御することによってギアポンプによる液体の供給量を高精度に制御することができる。更に、この装置では、液体の供給量を高精度に制御するために、ギアポンプの歯車１回転当たりの吐出量を少なくして供給量の高精度化を図っている。

特開２００２−５０４１号公報

しかし、特許文献１の装置の場合、１回転当たりの吐出量を少なくすることで供給量の高精度化を図っているため、単位時間当たりの最大供給量（吐出流量）が少ない。このため、例えば、油圧緩衝器等の液圧緩衝器用の液体注入装置として適用しようとした場合、添加剤の供給量に比して極めて多い供給量を必要とするので、長時間を要してしまう。また、１つのギアポンプにより液体を供給するので、異なる種類の液体を供給する場合には、ポンプ内部のフラッシング等を行う必要があり煩雑である。これに対し、複数台の装置を用いることによって異なる種類の液体を供給することが考えられるが、この場合には、装置毎のポンプ、サーボモータ、制御装置等が必要となり、大幅なコストアップに繋がってしまう。このように、特許文献１の装置は、仕様の異なる様々な注入形態に対応することが困難であった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、大幅なコストアップなしに利便性の向上を図ることができる注入装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の注入装置は、流体を注入する装置である。注入装置は、複数の定量ポンプ及びサーボモータを備えている。複数の定量ポンプは、流体を吸入する吸入口及びこの吸入口から吸入した流体を注入対象へ吐出する吐出口が形成されている。サーボモータは複数の定量ポンプを駆動する。

このように、本発明の注入装置は、複数の定量ポンプを備えており、これら複数の定量ポンプを回転角制御の可能なサーボモータで駆動する。このため、大幅なコストアップなしに注入対象に所定量の流体を容易かつ正確に注入することができる。

また、注入装置は、製造ライン毎の異なる種々の仕様に幅広く適合させることができる。例えば、複数種類の流体を注入する場合には、複数の定量ポンプに異なる流体を割り当てて選択的に使用することで、ポンプ内部のフラッシング等を行うことなく注入する流体を容易に切り替えることができる。また、例えば、単一種類の流体を注入する場合には、使用する定量ポンプの数を選択することで吐出流量を容易に変更することができ、注入に要する時間を随意に変更することができる。

したがって、本発明の注入装置は、大幅なコストアップなしに利便性の向上を図ることができる。

本発明の注入装置において、複数の定量ポンプは夫々個別に着脱自在に設けられ得る。この場合、例えば、複数の定量ポンプを選択的に使用する場合に駆動する定量ポンプの数を少なくすることができ、サーボモータの負荷軽減を図ることができる。

本発明の注入装置は、吐出口の下流側に設けられて吐出口から吐出された流体を吸入口の上流側に戻す戻り流路を備え得る。この場合、定量ポンプから吐出された流体を吸入口の上流側に戻すことで循環流路を形成することができる。そして、例えば、複数の定量ポンプを選択的に使用する場合には使用しない定量ポンプを無負荷運転に容易に切り替えることができる。

本発明の注入装置は、複数の定量ポンプの各吸入口の上流側の夫々に設けられ、注入する流体を貯留する複数の貯留タンクを備え得る。この場合、複数種類の流体の注入する際の定量ポンプの切り替えをより容易に行うことができる。

実施形態に係る注入装置を示す側面断面図である。実施形態に係る注入装置を示す正面図である。実施形態に係る注入装置を示す平面断面図である。実施形態に係る注入装置の配管系統を示す図である。実施形態に係る注入装置の作用を説明するための図（その１）である。実施形態に係る注入装置の作用を説明するための図（その２）である。

次に、本発明の注入装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、注入装置１として、液圧緩衝器に作動流体を注入する装置を例示する。また、本実施形態において、液圧緩衝器は、シリンダ、ピストン、ピストンロッド等を備えた油圧緩衝器である。注入装置１は、この液圧緩衝器のシリンダ内に作動流体としての作動油を注入する。

注入装置１は、図１〜図４に示すように、複数（本実施形態の場合、３つ）のピストンポンプ（本発明に係る定量ポンプとして例示する）１０及びサーボモータ２０を備えている。ピストンポンプ１０は、略直方体形状をなす本体部１１と、この本体部１１の一端１１Ａから突出して設けられた回転軸１２とを有して構成されている。複数のピストンポンプ１０は同型のピストンポンプであり、本体部１１の内部に配された図示しない複数のピストンが夫々の回転軸１２周りに平行に配置された斜板式のアキシャルピストンポンプである。

また、図３に示すように、各ピストンポンプ１０は、本体部１１の他端１１Ｂに吸入口１３及び吐出口１４を形成している。吸入口１３及び吐出口１４には夫々ホースニップル１３Ａ，１４Ａが取り付けられている。各ホースニップル１３Ａ，１４Ａにはホース（図示せず）が接続されている。吸入口１３は、これらホースニップル１３Ａ及びホースを介して、図４に示すように、作動流体を貯留する貯留タンク３０に接続されている。貯留タンク３０は、図４に示すように、複数のピストンポンプ１０の夫々に対応して複数（図４中３つ）設けられている。また、吐出口１４は、ホースニップル１４Ａ及びホースを介してソレノイドバルブ４０に接続されている。

サーボモータ２０は、ピストンポンプ１０の本体部１１よりも全長がやや短い略直方体形状に形成された本体部２１と、この本体部２１の一端２１Ａから突出して設けられた駆動軸２２とを有して構成されている。駆動軸２２にはキー溝２２Ａが形成されている。サーボモータ２０は、図示しない制御装置によって最大分解能８１９２パルス／回転で回転角制御しつつ駆動可能である。

図１〜図３に示すように、複数のピストンポンプ１０及びサーボモータ２０はベースフレーム５０に取り付けられている。ベースフレーム５０は、正面視略Ｔ字形状の取付プレート５１及び平面視略矩形状の固定プレート５２を有して構成されている。ベースフレーム５０は、上下方向に延びて配された取付プレート５１の上端に固定プレート５２の下面が取着された側面視略Ｔ字形状に形成されている。ベースフレーム５０は、固定プレート５２の上面を他部材の下面に取り付けて懸架される形態で固定することができる。

取付プレート５１にはピストンポンプ１０及びサーボモータ２０が取り付けられている。具体的には、取付プレート５１は一面５１Ａ側がフライスにより機械加工されており、この機械加工面をピストンポンプ１０及びサーボモータ２０の取付面としている。ピストンポンプ１０及びサーボモータ２０は、取付プレート５１の一面５１Ａに本体部１１，２１の一端１１Ａ，２１Ａ側の面を当接させるとともに取付プレート５１の他面５１Ｂ側に各回転軸１２及び駆動軸２２を突出させた形態で、取付プレート５１にボルト留めされている。詳細には、図１に示すように、各ピストンポンプ１０は、取付プレート５１の他面５１Ｂ側からキャップボルトＣ１によりねじ留めされ、サーボモータ２０は、取付プレート５１の一面５１Ａ側からキャップボルトＣ２によりねじ留めされている。このようにして取り付けられることで、取付プレート５１には、図２に示す正面視において、複数のピストンポンプ１０が横一列に、サーボモータ２０がその下段中央に配置される。

取付プレート５１の他面５１Ｂ側には駆動部６０が設けられている。駆動部６０は、駆動プーリ６１と、この駆動プーリ６１により駆動される複数の従動プーリ６２と、駆動プーリ６１及び複数の従動プーリ６２に掛け回された駆動ベルト６３とを有して構成されている。駆動プーリ６１及び従動プーリ６２は歯付プーリを採用しており、駆動ベルト６３はこれらのプーリに対応する両歯の歯付ベルトを採用している。駆動プーリ６１と各従動プーリ６２のプーリ比は１：１．５としている。駆動プーリ６１は、サーボモータ２０の駆動軸２２にキー嵌合によって取り付けられている。複数の従動プーリ６２は、ピストンポンプ１０の各回転軸１２に摩擦式締結具６２Ａによって取り付けられている。駆動部６０は、駆動プーリ６１の両側部にはテンションプーリ６４が配されている。

なお、上述の摩擦式締結具６２Ａは、外周面にテーパ面が形成された環状の部材と内周面にテーパ面が形成された環状の部材のテーパ面同士を当接させて楔合するものを採用している。この摩擦式締結具６２Ａは、回転軸１２と平行に配された複数のボルト６２Ｂを締め込むことによって締結される。したがって、摩擦式締結具６２Ａにおいて、ボルト６２Ｂの締結・緩解は、回転軸１２の軸端側（取付プレート５１の他面５１Ｂ側）から行うことができる。

本実施形態に係る注入装置１において、作動流体の流通経路は４つの経路が設定されている。具体的には、図４に示すように、吸入流路Ｐ１、吐出流路Ｐ２、注入流路Ｐ３及び戻り流路Ｐ４の４つである。吸入流路Ｐ１は、貯留タンク３０とピストンポンプ１０の吸入口１３とを連通する流路である。吐出流路Ｐ２は、ピストンポンプ１０の吐出口１４とソレノイドバルブ４０とを連通する流路である。注入流路Ｐ３は、ソレノイドバルブ４０と、注入対象の緩衝器のシリンダＳに差し込まれる注入ノズル７０とを連通する流路である。この注入流路Ｐ３は、ソレノイドバルブ４０がオン状態にある場合に吐出流路Ｐ２と連通し、ピストンポンプ１０から吐出されて吐出流路Ｐ２を通過した作動流体を注入ノズル７０に導く。戻り流路Ｐ４はソレノイドバルブ４０と吸入口１３の上流側となる吸入流路Ｐ１とを連通する流路である。戻り流路Ｐ４は、ソレノイドバルブ４０がオフ状態にある場合に、吐出流路Ｐ２と吸入流路Ｐ１とを連通して循環流路を形成し、吐出口１４から吐出された作動流体を吸入口１３の上流側に戻す。

なお、図４に示すように、本実施形態の注入流路Ｐ３において、ソレノイドバルブ４０と注入ノズル７０の間には、他のソレノイドバルブ４１が配されている。このソレノイドバルブ４１は、注入ノズル７０の近傍に配され、ソレノイドバルブ４０がオン状態にある場合に注入流路Ｐ３の上流側と下流側を連通し、ソレノイドバルブ４０がオフ状態にある場合に閉鎖される。また、ソレノイドバルブ４１と注入ノズル７０の間には逆止弁が配されている。
各ソレノイドバルブ４０，４１のオンオフの切り替えは、図示しない制御部により制御される。制御部は、作業者により品種選択の入力がなされることによって、対応するソレノイドバルブ４０，４１のオンオフの切り替えを行う。

次に、上記構成の注入装置１の作用について説明する。
液圧緩衝器に作動流体を注入するにあたっては、最初に、ソレノイドバルブ４０をオン状態にして吐出流路Ｐ２と注入流路Ｐ３とを連通させる。そして、サーボモータ２０を駆動してピストンポンプ１０を回転させ、作動流体を注入対象の液圧緩衝器のシリンダＳ内に注入する。このとき、サーボモータ２０を回転角制御することによりピストンポンプ１０を所定回転のみ回転させる。ピストンポンプ１０は、その構造上密閉性に優れ、１回転あたりの吐出流量が押しのけ容積と略等しい。そして、このピストンポンプ１０をサーボモータ２０にて回転角制御して駆動することによって、所定量の作動流体が注入される。

また、注入装置１は、複数のピストンポンプ１０を１つのサーボモータ２０で駆動する。複数のピストンポンプ１０には、夫々に対応する複数の貯留タンク３０及び流路Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。したがって、図４に示すように、系統毎に異なる種類の作動流体を設定することで、ポンプや流路のフラッシング等を行うことなく、異なる種類の作動流体の注入に使用可能である。また、例えば、各ピストンポンプ１０の系統に同じ種類の作動流体を設定し、各ピストンポンプ１０を同時に駆動して同時に注入することによって、１つのピストンポンプ１０のみを用いた場合よりも早く作動流体を注入することも可能である。このように、注入装置１は、注入に用いるピストンポンプ１０を選択して使用することができる。

注入に用いるピストンポンプ１０の数を選択して使用する場合には、ソレノイドバルブ４０，４１を切り替える。すなわち、注入に用いるピストンポンプ１０と同じ系統のソレノイドバルブ４０をオンにし、注入に用いないピストンポンプ１０と同じ系統のソレノイドバルブ４０をオフにする。これにより、ソレノイドバルブ４０をオンにした系統におけるピストンポンプ１０は、吸入流路Ｐ１を経て吸入した貯留タンク３０の作動流体を吐出し、吐出流路Ｐ２，ソレノイドバルブ４０、注入流路Ｐ３、ソレノイドバルブ４１の順に流通させて注入ノズル７０からシリンダＳに注入することができる。一方、オフにしたソレノイドバルブ４０の系統では、ピストンポンプ１０は、サーボモータ２０により駆動はされるものの、吐出流路Ｐ２に吐出した作動流体は戻り流路Ｐ４を経て吸入口１３の上流側である吸入流路Ｐ１に戻される。すなわち、ソレノイドバルブ４０をオフにすることにより循環経路が形成され、その系統では作動流体が注入ノズル７０に供給されない形態とすることができる。
このように、注入装置１は、注入に用いるピストンポンプ１０の数を選択して使用することができる。

複数のピストンポンプ１０のいずれかを取り外して使用する場合には、まず、摩擦式締結具６２Ａの複数のボルト６２Ｂを緩め、ピストンポンプ１０の回転軸１２と従動プーリ６２との結合を解除し、次いで、ピストンポンプ１０を固定しているキャップボルトＣ１を緩める。これにより、図５に示すように、ピストンポンプを取り外すことができる。これらの作業は、いずれも取付プレート５１の他面５１Ｂ側から行うことができるので、ピストンポンプ１０の取り外しが容易である。

ピストンポンプ１０を取り外した後には、ピストンポンプ１０の回転軸１２に代わって従動プーリ６２を軸支する他の軸及び軸受のユニットを取り付けるとよい。本実施形態の場合、図６に示すダミーユニット８０を取り付ける。ダミーユニット８０は、回転軸８１と、内部にベアリングＢを配して回転軸８１を軸支する本体部８２とを備えている。ダミーユニット８０は、回転軸８１がピストンポンプ１０の回転軸１２と略同径であり、本体部８２がピストンポンプ１０の本体部１１と同じ取付ピッチでキャップボルトＣ１が取り付けられる図示しないタップ孔を形成している。このため、ダミーユニット８０は、キャップボルトＣ１及び摩擦式締結具６２Ａを締結することによって、ピストンポンプ１０に代えて容易に取り付けることができて好適である。また、ダミーユニット８０は、回転軸８１をベアリングＢで受けた簡易な構成である。このため、ダミーユニット８０は、ピストンポンプ１０に比して小さな回転負荷であり、サーボモータ２０の負荷軽減が図られている。
注入装置１は、このようして注入に用いるピストンポンプ１０の数を選択することもできる。

また、注入装置１は、上述のように種々の形態で使用することができ、汎用性に優れている。このため、注入装置１は、製造ライン毎の仕様の違いに幅広く対応して使用することが可能である。そしてこの場合、各製造ラインで別々の注入装置を使用する場合と比較して、全体としての部品の種類数を少なくすることができる。このため、予備品としてストックする部品数の低減が図られる。

以上のように、本実施形態に係る注入装置１は、流体としての作動流体を注入する装置である。注入装置１は、複数のピストンポンプ１０及びサーボモータ２０を備えている。複数のピストンポンプ１０は、作動流体を吸入する吸入口１３及びこの吸入口１３から吸入した作動流体を注入対象としての液圧緩衝器へ吐出する吐出口１４が形成されている。サーボモータ２０は複数のピストンポンプ１０を駆動する。

このように、注入装置１は、複数の定量ポンプとしての複数のピストンポンプ１０を備えており、これら複数のピストンポンプ１０を回転角制御の可能なサーボモータ２０で駆動する。このため、注入対象としての液圧緩衝器に所定量の作動流体を容易かつ正確に注入することができる。

また、例えば、複数種類の作動流体を注入する場合には、複数のピストンポンプ１０に異なる作動流体を割り当てて選択的に使用することで、ポンプ内部のフラッシング等を行うことなく注入する作動流体を容易に切り替えることができる。そしてこの場合、例えば、複数種類の作動流体の注入を行う液圧緩衝器の製造ライン等における多品種少量生産に好適である。また、例えば、単一種類の作動流体を注入する場合には、使用するピストンポンプ１０の数を選択することで吐出流量を容易に変更することができ、注入に要する時間を随意に変更することができる。そしてこの場合、液圧緩衝器の製造ラインにおいて、注入装置１の前後の設備の処理能力に容易に合わせることができて好適である。このように、注入装置１は、製造ライン毎の異なる種々の仕様に幅広く適合させることができる。

したがって、本実施形態の注入装置１は、大幅なコストアップなしに利便性の向上を図ることができる。

また、本実施形態の注入装置１は、複数のピストンポンプ１０を夫々個別に着脱自在に設けている。このため、例えば、複数のピストンポンプ１０を選択的に使用する場合に駆動するピストンポンプ１０の数を少なくすることができ、サーボモータ２０の負荷軽減を図ることができる。

また、本実施形態の注入装置１は、吐出口１４から吐出された作動流体を吸入口１３の上流側に戻す戻り流路Ｐ４を備えている。このため、ピストンポンプ１０から吐出された作動流体を吸入口１３の上流側に戻すことで循環流路を形成することができる。そして、例えば、複数のピストンポンプ１０を選択的に使用する場合には、使用しないピストンポンプ１０を無負荷運転に容易に切り替えることができる。

また、本実施形態の注入装置１は、複数のピストンポンプ１０の各吸入口１３の上流側の夫々に設けられ、注入する作動流体を貯留する複数の貯留タンク３０を備えている。このため、複数種類の作動流体の注入する際のピストンポンプ１０の切り替えをより容易に行うことができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、注入する流体として作動油等の作動流体を例示したが、これは必須ではない。流体としては、油系、水系等の液体であればよい。また、上記実施形態では、注入対象として液圧緩衝器を例示したが、他の注入対象、例えば、液圧式のアクチュエータ等に流体を注入してもよい。また、液圧緩衝器に注入する場合には、液圧緩衝器は、液体を使用するものであれば、単筒式、複筒式等、その種類や構成等は特に限定されない。
（２）上記実施形態では、定量ポンプとしてピストンポンプを例示したが、他の種類の定量ポンプ、例えば、ダイヤフラムポンプ、ベーンポンプ等であってもよい。また、上記実施形態では、ピストンポンプとして斜板式のピストンポンプを例示したが、ピストンポンプを採用する場合は、斜軸式であってもよい。また、アキシャルピストンポンプに限らず、ラジアルピストンポンプであってもよい。
（３）上記実施形態では、サーボモータにより複数の定量ポンプとしての複数のピストンポンプを駆動する駆動部として、歯付プーリ及び歯付ベルトを備える形態を例示したがこれは必須ではない。駆動部の形態は、歯車や、チェーンとスプロケット等を備える形態等の他の形態であってもよい。また、上述の実施形態でプーリ比として説明したサーボモータとピストンポンプの回転比も特に限定されず、任意に設定することができる。
（４）上記実施形態では、複数の定量ポンプとして３つのピストンポンプを備える形態を例示したが、２つ又は４つ以上のピストンポンプを備える形態であってもよい。また、異なる種類の定量ポンプを組み合わせた形態としてもよい。
（５）上記実施形態では、複数の定量ポンプとしての複数のピストンポンプ及びサーボモータが取り付けられる特定構成のベースフレームを備える形態を例示したが、これは必須ではない。複数の定量ポンプ及びサーボモータの取付形態は特に限定されない。
（６）上記実施形態では、ピストンポンプの回転軸と従動プーリとを摩擦式締結具を用いて固定する形態を例示したが、これは必須ではない。
（７）上記実施形態では、複数の定量ポンプとしての複数のピストンポンプが夫々個別に着脱自在に設けられた形態を例示したが、これは必須ではない。また、実施形態では、取り外したピストンポンプに替えて特定構成のダミーユニットを取り付ける形態を例示したが、この場合のダミーユニット構成等は特に限定されない。
（８）上記実施形態では、吐出口から吐出された流体を吸入口の上流側に戻す戻り流路を備える形態を例示したが、これは必須ではない。また、戻り流路を備える場合であっても、上述の実施形態に限定されず、例えば、吸入口の上流側として貯留タンクに流体を戻すもの等であってもよい。
（９）上記実施形態では、複数の定量ポンプとしての複数のピストンポンプの夫々に対応して設けられ、注入する流体を貯留する複数の貯留タンクを備える形態を例示したが、これは必須ではない。貯留タンクを備える場合には、例えば、複数の定量ポンプに対して１つのみ備える形態や、１つの定量ポンプに対して複数の貯留タンクを備える形態等、他の形態であってもよい。

１…注入装置、１０…ピストンポンプ（定量ポンプ）、１１…ピストンポンプの本体部、１１Ａ…本体部の一端、１１Ｂ…本体部の他端、１２…ピストンポンプの回転軸、１３…吸入口、１３Ａ，１４Ａ…ホースニップル、１４…吐出口、２０…サーボモータ、２１…サーボモータの本体部、２１Ａ…本体部の一端、２２…駆動軸、２２Ａ…キー溝、３０…貯留タンク、４０，４１…ソレノイドバルブ、５０…ベースフレーム、５１…取付プレート、５１Ａ…取付プレートの一面、５１Ｂ…取付プレートの他面、５２…固定プレート、６０…駆動部、６１…駆動プーリ、６２…従動プーリ、６２Ａ…摩擦式締結具、６２Ｂ…ボルト、６３…駆動ベルト、６４…テンションプーリ、７０…注入ノズル、８０…ダミーユニット、８１…ダミーユニットの回転軸、８２…ダミーユニットの本体部、Ｂ…ベアリング、Ｃ１，Ｃ２…キャップボルト、Ｐ１…吸入流路、Ｐ２…吐出流路、Ｐ３…注入流路、Ｐ４…戻り流路、Ｓ…シリンダ

Claims

流体を注入する注入装置であって、
流体を吸入する吸入口及び前記吸入口から吸入した流体を注入対象に向けて吐出する吐出口が形成された複数の定量ポンプと、
前記複数の定量ポンプを駆動するサーボモータと、
を備えることを特徴とする注入装置。
前記複数の定量ポンプは夫々個別に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の注入装置。
前記吐出口の下流側に設けられて前記吐出口から吐出された流体を前記吸入口の上流側に戻す戻り流路を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の注入装置。
前記複数の定量ポンプの各前記吸入口の上流側の夫々に設けられ、注入する流体を貯留する複数の貯留タンクを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の注入装置。