JP2835331B2 - 一軸偏心ねじポンプのステータ内面研削方法 - Google Patents

一軸偏心ねじポンプのステータ内面研削方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粘性の高い流体の輸送に好適な一軸偏心ねじ
ポンプのステータ内面研削方法に関するものである。
〔従来の技術〕
一軸偏心ねじポンプは粘性の高い流体でも圧送でき、
定量性があるという特長を有しているため、オイルや塗
料、パルプ液などの高粘性流体や薬液、食品などの圧送
に使用されていた。
この一軸偏心ねじポンプの構造は、第1図に示すよう
に、回転軸に対して偏心した円形断面を有する雄ねじ状
のロータ2を、長円形断面を有し、ピッチがロータ2の
2倍である雌ねじ状の内面を形成したステータ1に内装
し、前記ロータ2には、2つのユニバーサルジョイント
3,3、コネクティングロッド4を介してシャフト5が連
結され、軸封部6でシールされていた。該シャフト5に
よって前記ロータ2を回転させれば、ロータ2は回転軸
を中心として回転すると共に、固定されたステータ1の
軸心に対して偏心運動を行うことによって流体を吸込口
7から吐出口8へ圧送できるようになっていた。
また、ステータ1は金属、ゴムなどから形成されてお
り、ロータ2、コネクティングロッド4、シャフト5な
どはすべて金属からなっていたが、近年、ステータ1を
セラミックスにより形成し、高温流体や腐蝕性流体を圧
送でき摩耗を少なくするようにした一軸偏心ねじポンプ
が開発されてきた。
このステータ1の内面形状は、長円形を回転させた雌
ねじ状となっており、セラミックスで形成する場合は、
内面形状と同形状の中金型を用いて、ラバープレス、鋳
込みなどによって成形した後、焼結するようにしていた
(特開昭62−29781号公報参照)。
〔従来技術の課題〕
ところが上記の如き従来のセラミックスからなるステ
ータ1は、焼成後研削していないことから、収縮率のば
らつきや焼成時の変形などのため寸法精度に限界があっ
た。たとえば、ステータ1とロータ2の間のクリアラン
スが100〜200μm程度生じてしまい、ポンプ効果が低
く、水などの粘度の低い流体は圧送不能であるといった
問題点があった。
この問題点を解消するためには、焼成後のステータ1
の内面を研削すれば良いが、複雑な形状であるため、容
易に精度よく研削する適当な方法がなかった。
〔課題を解決するための手段〕
上記に鑑みて本発明は、セラミックスからなるステー
タに、該ステータの内面と同形状の雄ねじ状でかつ先細
状の総形砥石を挿入し、これらステータと総形砥石を相
対的に往復動させながら、徐々に総形砥石を進めてゆく
ことによってステータ内面を研削するようにしたもので
ある。
さらに本発明は、セラミックスからなるステータを回
転自在に保持しておいて、このステータに用いるロータ
と同形状でかつ先細状の総形砥石を、該総形砥石と前記
ステータの回転軸が偏心するように前記ステータ内に挿
入し、総形砥石を回転させながら徐々に先端方向へ進め
てゆくことによってステータ内面を研削するようにした
ものである。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第2図において、1は中金型を用いて成形後焼成して
なるステータであり、このステータ1をベアリング11を
用いて保持部材10に回転自在に保持してある。また、総
形砥石12は、前記ステータ1の内面と同形状の雄ねじ状
であり、金属からなる基体の表面に#120程度のダイヤ
モンド砥粒を電着したものである。この総形砥石12は、
先端部12aに向けてテーパ状に小断面となるような先細
形状であり、根元部12bから、ステータ1の全長と同じ
長さの範囲は正規寸法となっている。
この総形砥石12をステータ1の内面に挿入し、研削液
13を供給した状態で、前記総形砥石12を前後に往復させ
ながら徐々に先端方向へ進めてゆけば良い。このとき第
2図中のY−Y線断面を第3図(b)に示すように、先
端部12aでは小断面であるため総形砥石12とステータ1
の内面との間にクリアランスがあるが、X−X線断面を
第3図(a)に示すように根元部12b近傍では総形砥石1
2の長径H、短径Wは正規寸法となっているため、この
間のテーパ形状によって、ステータの1の内面を徐々に
研削できる。そして、総形砥石12の正規寸法部分がステ
ータ1の内面を完全に通過するまで総形砥石12を進めれ
ば研削は終了する。
また、総形砥石12の動きは単に前後動するだけである
が、総形砥石12およびステータ1の内面の形状はねじ状
となっているため、総形砥石12の前後動に応じてステー
タ1は従属回転し、ステータ1の内面をすべて均一に研
削することができる。
さらに、上記実施例ではステータ1を回転自在に保持
しておいて従属回転させるようにしたものを示したが、
ステータ1を独立に回転させるようにすることもでき
る。即ち、NC制御によって総形砥石12の前後動と同期す
るようにステータ1を回転させてやれば良く、この方法
によればより寸法精度を高めることができる。
また、他の例として総形砥石12を回転自在に保持して
おいて、ステータ1側を前後に往復動させるようにして
も同様に研削可能である。
ここで、実際に第2図に示す方法でステータ1の研削
を行った。ステータ1はアルミナセラミックスおよび窒
素珪素質セラミックスからなるものを用い、内面の正規
寸法は長径Hが27mm、短径Wが15mmのものであるが、研
削前は、100〜200μmの寸法誤差があった。
また、総形砥石12は、先端部12が正規寸法より400μ
m小さく1ピッチ長で100μmのテーパになっており、
根元部12bは上記正規寸法となったものである。
この総形砥石12を50mmの距離を往復動させながら、1
往復ごとにアルミナセラミックスの場合は500μm、窒
素珪素質セラミックスの場合は150μmずつ先端方向に
切り進んでいった。最終的にアルミナセラミックスから
なるステータ1は20分で、窒素珪素質セラミックスから
なるステータ1は1時間でそれぞれ研削することができ
た。
研削後のステータ1は、正規寸法に対する誤差が50μ
m以下となり、このステータ1を用いた一軸偏心ねじポ
ンプで清水の圧送テストをしたところ、回転数500r.p.
m.で締め切り圧力が50mであった。ちなみに従来の研削
を行わないステータを用いた場合は上記締め切り圧力が
5mであったことから、性能が大きく向上していることが
わかる。
次に第2の発明について説明する。
第4図において、1は中金型を用いて成形した後焼成
してなるステータであり、このステータ1をベアリング
21を用いて保持部材20に回転自在に保持してある。ま
た、総形砥石22は前記ステータ1に内挿するロータ2と
同形状をしている。即ちこの総形砥石22は、回転軸に対
して偏心した円形断面を有する雄ねじ状であり、金属か
らなる基体の表面に#120程度のダイヤモンド砥粒を電
着したものである。さらに、この総形砥石22は、先端部
22aに向けてテーパ状に小断面となった先細形状であ
り、根元部22bからステータ1の全長と同じ長さの範囲
は正規寸法となっている。
この総形砥石22を前記ステータ1に挿入し、総形砥石
22の回転軸Aとステータ1の回転軸Bが平行で、距離e
だけ偏心した状態とする。即ち、一軸偏心ねじポンプを
作動させるときのステータ1とロータ2の配置と同じ状
態でロータ2の代わりに総形砥石22を配置させる。この
ままの状態で、総形砥石22を回転させれば、総形砥石22
の回転軸Aが固定されていることから、ステータ1が従
属回転し、ステータ1の内面をすべて研削することがで
きる。そして、総形砥石22を回転させながら先端方向へ
進めれば、総形砥石22のテーパ形状に沿って次第にステ
ータ1内面を正規寸法へと研削することができ、総形砥
石22の正規寸法部分がステータ1の内面を完全に通過す
るまで進めれば研削は終了する。
ここで実際に第4図に示す方法でステータ1の研削を
行った。ステータ1は、前記と同じ窒化珪素質セラミッ
クスからなるものを用い、総形砥石22は、先端部22aが
正規寸法より400μm小さく、1ピッチ長で100μmのテ
ーパとなったものを用いた。
この総形砥石22を回転数1500回転分送り速度4mm/分と
して加工したところ、1時間程度で研削することができ
た。また、ステータ1の内面の正規寸法に対する誤差
は、100〜200μm程度であったものが、上記研削後は50
μm以下となり、一軸偏心ねじポンプの性能を大きく向
上させることができた。
〔発明の効果〕
叙上のように本発明によれば、一軸偏心ねじポンプの
ステータに、該ステータ内面と同形状の雄ねじ状総形砥
石を挿入し、往復動させて研削する方法、あるいはこの
ステータに用いるロータと同形状の雄ねじ状総形砥石
を、互いの回転軸が偏心するように前記ステータ内に挿
入し、この総形砥石を回転させて研削する方法を用いる
ことによって、複雑な形状をしたステータの内面を容易
にかつ高精度に研削することが可能となる。したがっ
て、このステータを一軸偏心ねじポンプに用いればロー
タとのクリアランスを小さくできるため、水などの低粘
性流体でも圧送できる高性能のポンプとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は一軸偏心ねじポンプの構造を示す断面図であ
る。 第2図は本発明のステータ研削方法を説明するための断
面図、第3図(a)は第2図中のX−X線断面図、第3
図(b)は第2図中のY−Y線断面図である。 第4図は本発明の他のステータ研削方法を説明するため
の断面図である。 1:ステータ、2:ロータ 10,20:保持部材、11,21:ベアリング 12,22:総形砥石

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】雌ねじ状の内面を有したセラミックスから
    なる一軸偏心ねじポンプ用ステータに、該ステータの内
    面と同形状の雄ねじ状でかつ先細状の総形砥石を挿入
    し、これらのステータおよび総形砥石の一方または双方
    を駆動して、両者を相対的に長軸方向および長軸まわり
    の回転方向に往復動させながら、徐々に総形砥石を進め
    ていくようにしたことを特徴とする一軸偏心ねじポンプ
    のステータ内面研削方法。
  2. 【請求項2】雌ねじ状の内面を有したセラミックスから
    なる一軸偏心ねじポンプ用ステータを回転自在に保持
    し、該ステータに用いるロータと同形状でかつ先細状の
    総形砥石を、該総形砥石と前記ステータの回転軸が偏心
    するように前記ステータに挿入し、総形砥石を回転させ
    てステータを従属回転させながら、徐々に進めてゆくよ
    うにしたことを特徴とする一軸偏心ねじポンプのステー
    タ内面研削方法。
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