JP4933142B2 - ポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、往復駆動型ポンプの吐出量を無段階に制御可能なポンプ駆動装置に関し、特に、土壌消毒機に使用されるダイヤフラム式薬液送出ポンプ等を駆動するためのポンプ駆動装置に関する。

従来より、トラクタや管理機に装着される土壌消毒装置にダイヤフラム式薬液送出ポンプ等の往復駆動型ポンプを取り付けた構造が知られており、該往復駆動型ポンプの駆動は、ダイヤフラムに設けた連結ロッド等の往復移動体をカム機構で押し上げ、ばねの弾性力で元の位置まで引き下げ、これを繰り返すことによって行うものであった。そのため、押し上げ時には、ダイヤフラム等だけでなく前記ばねの弾性力にも抗して押し上げねばならず、過大な押し上げ力が必要となり、限られたトルクしかない電気モーター等の原動機においては回転ムラが生じ、更に、引き下げ時には、前記ばねの弾性力だけでは引き下げ力として不十分であり、ポンプ構造によっては最後まで引き下げることができず、あるいは、ばねの応答性が遅く、カム機構が高速駆動すると引き下げ動作が追従できず、その結果、吐出量が一定せず不安定となり精度良い吐出が行えずにポンプ性能が低下する、という問題があった。そこで、往復駆動型ポンプを駆動する前記往復移動体に揺動クランクの一端を連結し、該揺動クランクの他端に偏心カムを連結して、該偏心カムを回転駆動させることによって前記揺動クランクにクランク運動をさせると共に、前記揺動クランクの長手方向に長孔を設け、該長孔内に揺動支点を挿入し、該揺動支点に連結した螺子杆を回動することによって、揺動支点を移動させて往復移動体の上下往復幅を変更し吐出量を無段階に制御する技術（例えば特許文献１）が公知となっている。これにより、往復移動体を戻すためのばねを不要として構造を簡素化すると共に、押し上げ、引き下げを確実に行って回転ムラをなくし、更に、駆動源からの駆動力を確実に往復動に利用することができ、ポンプ性能が向上する。
特開２００２−３１７７６８号公報

しかしながら、このように揺動クランクの揺動支点を移動させて吐出量を制御する、従来の技術においては、前記揺動支点に螺子杆を螺挿した上で該螺子杆を円周方向に回動させることによって揺動支点を移動させるが、該揺動支点の移動速度は極めて小さい。例えば通常の一条螺子の場合、螺子杆を１回転させても揺動支点は螺子山の１ピッチの分しか進まず、作業前の試運転で正常動作の確認や薬液ホース内等のエアー抜きを行うために往復駆動型ポンプを最大吐出量に設定するのに、螺子杆を何回も回転させねばならず、吐出量の設定に長時間かかり、作業者の負荷も大きい、という問題があった。また、作業中、吐出量を急に変更したい場合や、特定の往復駆動型ポンプのみの吐出を中止したい場合等に、吐出量の変更に時間がかかり過ぎると、その間に土壌へ注入する薬液の不足や過多が発生し、作物の収穫量の減少や品質の低下を招く、という問題があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、往復駆動型ポンプ（２９）を駆動する往復移動体（３７）に揺動クランク（４０）の一端を連結し、該揺動クランク（４０）の他端に偏心カム（４２）を連結して、該偏心カム（４２）を回転駆動させることによって前記揺動クランク（４０）にクランク運動をさせると共に、前記揺動クランク（４０）の長手方向途中部に揺動支点（４１）を設けたポンプ駆動装置（２８）において、該揺動支点（４１）に調節レバー（４４）を連結し、該調節レバー（４４）を揺動クランク（４０）の長手方向にスライド操作させることによって、前記揺動支点（４１）の位置を迅速に移動可能な構成とし、
前記往復移動体（３７）の往復動を制御することで往復駆動型ポンプ（２９）の吐出量を調節する構成とし、内部に揺動クランク（４０）を配置したポンプ駆動ケース（３０）にレバーガイド（４６）を付設し、該レバーガイド（４６）に前記調節レバー（４４）の基部を枢支し、該調節レバー（４４）がレバーガイド（４６）より外方に突出した部分を、レバー操作部（４４ａ）に形成し、前記レバーガイド（４６）には、固定ボルト（４９）の螺挿部（４９ｂ）を、該調節レバー４４に対して垂直に螺挿し、該固定ボルト（４９）の他端の把持部（４９ａ）を回転することにより、前記螺挿部（４９ｂ）の先端が調節レバー（４４）に向かって進退し、前記調節レバー（４４）を特定位置に固定したり、逆に長手方向に自由にスライド可能としたものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
請求項１においては、往復駆動型ポンプを駆動する往復移動体に揺動クランクの一端を連結し、該揺動クランクの他端に偏心カムを連結して、該偏心カムを回転駆動させることによって前記揺動クランクにクランク運動をさせると共に、前記揺動クランクの長手方向途中部に揺動支点を設けたポンプ駆動装置において、該揺動支点に調節レバーを連結し、該調節レバーを揺動クランクの長手方向にスライド操作させることによって、前記揺動支点の位置を迅速に移動可能な構成とし、前記往復移動体の往復動を制御することで往復駆動型ポンプの吐出量を調節するので、作業前の試運転で正常動作の確認や薬液ホース内等のエアー抜きを行うために往復駆動型ポンプを最大吐出量に迅速に設定することができ、螺子杆を何回も回転する必要がなくなり、吐出量の設定を短時間で行うことができ、作業者の負荷も軽減することができる。また、作業中、吐出量を急に変更したい場合や、特定の往復駆動型ポンプのみの吐出を中止したい場合等でも、吐出量の変更が迅速に行え、土壌への薬液の供給を過不足なく行うことができ、作物の収穫量の増加や品質の向上を図ることができる。
また、内部に揺動クランク（４０）を配置したポンプ駆動ケース（３０）にレバーガイド（４６）を付設し、該レバーガイド（４６）に前記調節レバー（４４）の基部を枢支し、該調節レバー（４４）がレバーガイド（４６）より外方に突出した部分を、レバー操作部（４４ａ）に形成し、前記レバーガイド（４６）には、固定ボルト（４９）の螺挿部（４９ｂ）を、該調節レバー４４に対して垂直に螺挿し、該固定ボルト（４９）の他端の把持部（４９ａ）を回転することにより、前記螺挿部（４９ｂ）の先端が調節レバー（４４）に向かって進退し、前記調節レバー（４４）を特定位置に固定したり、逆に長手方向に自由にスライド可能としたので、前記揺動支点の移動構造を簡単な構成で形成することができ、ポンプ駆動装置の部品コストを低減すると共にメンテナンス性を向上させることができる。
更に、固定具によって調節レバーを所定位置に確実に固定し、走行機体の振動等で調節レバーの固定位置が作業中にずれたりすることがなく、吐出量を所定値に確実に保持することができるのである。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図、図２は土壌消毒機の薬液注入部の斜視図、図３は土壌消毒機の薬液供給部の斜視図、図４はダイヤフラム式薬液送出ポンプの側面一部断面図、図５はダイヤフラム式薬液送出ポンプのポンプ駆動装置構成を示す側面一部断面図、図６は同じく底面一部断面図、図７は同じく背面図である。

まず、土壌消毒機１を装着する車輌をトラクタ２とし、該トラクタ２の概略構成について、図１、図２により説明する。図１に示すように、該トラクタ２は走行車輌２ａと、該走行車輌２ａの後部に連結した装着部２ｂとから構成され、該走行車輌２ａの前部及び後部には、それぞれ前輪３・３及び後輪４・４が懸架されている。そして、該走行車輌２ａ前部のボンネット５内には、エンジン、バッテリ６等が搭載されると共に、該ボンネット５後方には操向ハンドル７が配置され、該操向ハンドル７の更に後方には作業者が着座する運転席８が配設されている。該運転席８の両側方のサイドコラム９Ｌ・９Ｒには、主変速レバー、ＰＴＯ変速レバー等の各種操作器具が配設され、該運転席８前方の足元には、フットアクセルペダル、左右ブレーキペダル、主クラッチペダル等が配設されている。

図１、図２に示すように、前記装着部２ｂは、トップリンク１０、ロアリンク１１・１１等より構成され、該トップリンク１０、ロアリンク１１・１１に各種作業機を連結して牽引できるように構成されている。尚、前記土壌消毒機１の車輌には耕耘機等を使用してもよく、トラクタ２に限定されるものではない。

次に、このようなトラクタ２に装着した土壌消毒機１の全体構成について、図１乃至図３により説明する。図１、図２に示すように、土壌消毒機１は薬液を供給する薬液供給部１ａと、薬液を土壌内に注入する薬液注入部１ｂとから構成される。このうちの薬液注入部１ｂにおいては、前端にトップリンクマスト１２・１２が設けられ、該トップリンクマスト１２・１２の上端は、前記トラクタ２の装着部２ｂのトップリンク１０の後部に連結される一方、トップリンクマスト１２・１２の下端には支持杆１３・１３の前端が連結固定され、該支持杆１３・１３の前端から外方に突設した左右のピン１４・１４に、前記ロアリンク１１・１１の後端が枢結されている。このようなトップリンク１０、ロアリンク１１・１１、トップリンクマスト１２・１２を介して、土壌消毒機１の薬液注入部１ｂをトラクタ２の装着部２ｂに確実に連結支持して牽引できるようにしている。

前記支持杆１３・１３の後面には、後方に開いた平面視コ字状の取付フレーム１５が固設され、該取付フレーム１５の左右のアーム部１５ａ・１５ａの後部間には、鎮圧ローラ１６が回転自在に軸支され、薬液注入後の土壌を押圧するように構成している。そして、前記アーム部１５ａ・１５ａの前端間に連架された連架部１５ｂには、一定間隔をおいて複数の薬液注入爪１７・１７・・・が配設され、該薬液注入爪１７・１７・・・の背面には、薬液注入ノズル１８・１８・・・が所定深さに設定可能に配設されている。

図１、図３に示すように、前記薬液供給部１ａにおいては、後方に開いた平面視コ字状の支持フレーム１９の後端が前記走行車輌２ａの前部に固設されると共に、該支持フレーム１９の前部上面には、薬液タンク載置台２０・２０が固設されており、該薬液タンク載置台２０・２０には薬液タンク２１・２１が載置されている。

前記支持フレーム１９を構成する左右のアーム部１９ａの長手方向中間位置には、支持板２２が横架され、該支持板２２上に、前記薬液注入ノズル１８・１８・・・と同数の薬液送出ポンプ２３・２３・・・が固設されている。該薬液送出ポンプ２３・２３・・・は前記薬液タンク２１・２１の直後方に並設されると共に、各薬液送出ポンプ２３・２３・・・は、往復駆動型ポンプとしてのダイヤフラムポンプと、該ダイヤフラムポンプを駆動するポンプ駆動装置とを有し、該ポンプ駆動装置の駆動源であるモータ２４・２４・・・は、前記運転席８右側方のサイドコラム９Ｒに配設したモータスイッチ盤２５の各スイッチ２５ａを操作することによって、駆動の入切ができるようにしている。

そして、これらの薬液送出ポンプ２３・２３・・・と薬液タンク２１・２１とは吸入ホース２６・２６・・・を介して連通されると共に、薬液送出ポンプ２３・２３・・・と前記薬液注入ノズル１８・１８・・・とは吐出ホース２７・２７・・・を介して連結されている。

次に、本発明に係わるポンプ駆動装置の構成について、図３乃至図７より説明する。該ポンプ駆動装置２８は、前記薬液送出ポンプ２３のポンプ駆動ケース３０内に設けられ、該ポンプ駆動ケース３０の一側の上部に設けられた往復駆動型ポンプのダイヤフラムポンプ２９と連結連動されている。なお、ポンプとしては、ダイヤフラム式ではなくプランジャ式でもよく、往復駆動型であれば特には限定されることはない。

図４、図７に示すように、前記ダイヤフラムポンプ２９においては、ダイヤフラム３５が弁取付部材３３とダイヤフラム取付部材３４とによって上下から挟持して固定され、このうちの弁取付部材３３からは、ダイヤフラム３５に連通する吸入ポート３１と吐出ポート３２とが上方に突設され、該吸入ポート３１と吐出ポート３２とは、それぞれ前記吸入ホース２６と吐出ホース２７とに接続されている。一方、前記ダイヤフラム３５の中央下部からは連結ピン３６が垂下され、該連結ピン３６には往復移動体である連結ロッド３７が連結され、該連結ロッド３７の下部が前記ポンプ駆動ケース３０内に挿入されている。

図３乃至図７に示すように、ポンプ駆動装置２８においては、このようなダイヤフラムポンプ２９の連結ロッド３７の下端が、揺動クランク４０の一端上部に枢支軸３９を介して枢支され、留め具３８によって抜け止めがなされている。この揺動クランク４０には、ダイヤフラムポンプ２９側に長孔４０ａが開口され、モータ２４側には楕円状孔４０ｂが開口されており、このうちの前記長孔４０ａ内には揺動支点である支点カム４１が挿入され、前記楕円状孔４０ｂには偏心カム４２が挿入されている。

前記支点カム４１は、円盤状に形成されると共に、中央に連結軸４３を貫通し、該連結軸４３に回転自在に枢支されている。そして、該連結軸４３の他端側には、取付部４３ａが一体的に形成され、該取付部４３ａには、調節レバー４４の先部がボルト４５によって締結固定されている。更に、該取付部４３ａの外端は細くなってガイド部４３ｂを形成し、該ガイド部４３ｂは、前記ポンプ駆動ケース３０に長穴状に穿設されたガイド孔３０ａに挿入されている。

このポンプ駆動ケース３０にはガイド孔３０ｂも穿設され、該ガイド孔３０ｂには、前記連結軸４３側が挿入されて外方に延出されている。この連結軸４３の延出端には指針４８が装着されると共に、該指針４８の位置を読み取るための目盛盤４７がガイド孔３０ｂに沿って配設されている。そして、これらガイド孔３０ａ・３０ｂは対向して配置されると共に、前記調節レバー４４と平行に配設されている。

前記調節レバー４４は、前記揺動クランク４０と平行に配設される一方、前記連結軸４３に対しては直角方向に配置されており、その基部はポンプ駆動ケース３０に付設したレバーガイド４６に枢支されている。該レバーガイド４６より外方に突出した調節レバー４４は下方に屈曲されてレバー操作部４４ａを形成している。更に、調節レバー４４には、平坦な当接部４４ｂがガイド孔３０ａ側の外周側面に形成されると共に、前記レバーガイド４６には、Ｌ字状の固定ボルト４９の螺挿部４９ｂが前記調節レバー４４に対して垂直となるように螺挿されており、該固定ボルト４９の把持部４９ａを回転することにより、螺挿部４９ｂの先端が前記当接部４４ｂ側に向かって進退し、調節レバー４４を、レバーガイド４６の内壁４６ａとの間に挟持して特定位置に固定したり、逆に内壁４６ａから離間させて揺動クランク４０の長手方向に自由にスライドできるようにしている。なお、前記螺挿部４９ｂの先部も平坦に形成され、前記当接部４４ｂとは面接触可能な構成となっているので、固定ボルト４９で調節レバー４４を押圧することにより、該調節レバー４４を特定位置に安定した状態で固定することができる。

また、前記偏心カム４２の軸心部には駆動軸５０が挿入され、該駆動軸５０はキー５１によって相対回転不能に連結されている。更に、偏心カム４２には、カラー５２が外嵌され、該カラー５２を介して、前記揺動クランク４０の楕円状孔４０ｂ内に摺動自在に支持されると共に、カラー５２の両側面にはドーナツ状の固定部材５３・５３が嵌合されており、前記偏心カム４２とカラー５２とが、揺動クランク４０から抜け出ないように固定されている。

偏心カム４２を貫通した駆動軸５０の両側端は、ポンプ駆動ケース３０より両外側方に突出されると共に、ポンプ駆動ケース３０にベアリング５４等によって回転自在に支持されている。そして、該駆動軸５０の一端は、ポンプ駆動ケース３０の外側面に固設された前記モータ２４の出力軸２４ａに、ボス５５を介して連結される一方、駆動軸５０の他端には、モータを備えていないポンプ駆動装置を装着する場合に、該ポンプ駆動装置へ動力を伝達可能な連結構造が形成されている。

このような構成において、前記固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂから僅かに離間させた上で、レバー操作部４４ａを持って調節レバー４４を揺動クランク４０の長手方向に押し引きしてスライド操作すると、該調節レバー４４の先部に固定された取付部４３ａが、前記ガイド孔３０ａ・３０ｂにガイドされながら揺動クランク４０の長手方向に素早く摺動し、同時に、連結軸４３に支持された前記支点カム４１も短時間で移動される。なお、前記支点カム４１の位置は、連結軸４３の延出端に装着された指針４８の示す位置を目盛盤４７で読み取ることで、容易に確認することができる。そして、該目盛盤４７等を使って支点カム４１を所定位置に移動させた後は、固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを逆方向に回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂに当てて押圧することによって、調節レバー４４を簡単に固定することができる。

このように支点カム４１を所定位置に固定した後、前記スイッチ２５ａ・２５ａ・・・を入切操作して各モータ２４を駆動させると、出力軸２４ａを介して駆動軸５０が回転駆動されて偏心カム４２が回転する。すると、該偏心カム４２の外周に摺接された揺動クランク４０の一端が上下に往復動し、揺動クランク４０の他端も前記支点カム４１を支点として上下に往復動し、これに伴って、揺動クランク４０の他端に連結ロッド３７を介して連結されたダイヤフラム３５も上下に往復動する。これにより、吸入ポート３１と吐出ポート３２内に設けた弁が開閉され、薬液の吸入動作と吐出動作が繰り返されるのである。

次に、吐出量の調節について説明する。前記の如く、支点カム４１は、調節レバー４４を押し引きしてスライド操作することにより長孔４０ａ内を摺動し、揺動クランク４０の揺動支点の位置が変更される一方、偏心カム４２は、移動できないため、偏心カム４２側の上下往復幅は一定となっている。従って、揺動支点となる支点カム４１を偏心カム４２側に向かって移動させると、揺動クランク４０の反対側、すなわち枢支軸３９側の上下往復幅が長くなり、ダイヤフラム３５内に吸入される薬液の量が増加し、吐出量も増加させることができる。逆に、揺動支点となる支点カム４１を偏心カム４２から離間させると、枢支軸３９側の上下往復幅が短くなり、ダイヤフラム３５内に吸入される薬液の量が減少し、吐出量も減少させることができるのである。

すなわち、以上のように、往復駆動型ポンプであるダイヤフラムポンプ２９を駆動する往復移動体である連結ロッド３７に揺動クランク４０の一端を連結し、該揺動クランク４０の他端に偏心カム４２を連結して、該偏心カム４２を回転駆動させることによって前記揺動クランク４０にクランク運動をさせると共に、前記揺動クランク４０の長手方向途中部に揺動支点である支点カム４１を設けたポンプ駆動装置２８において、該支点カム４１に調節レバー４４を連結し、該調節レバー４４を揺動クランク４０の長手方向にスライド操作させることによって、前記支点カム４１の位置を迅速に移動可能な構成とし、前記連結ロッド３７の往復動を制御することでダイヤフラムポンプ２９の吐出量を調節するので、作業前の試運転で正常動作の確認や薬液ホースである吸入ホース２６・吐出ホース２７内等のエアー抜きを行うためにダイヤフラムポンプ２９を最大吐出量に迅速に設定することができ、螺子杆を何回も回転する必要がなくなり、吐出量の設定を短時間で行うことができ、作業者の負荷も軽減することができる。また、作業中、吐出量を急に変更したい場合や、特定のダイヤフラムポンプ２９のみの吐出を中止したい場合等でも、吐出量の変更が迅速に行え、土壌への薬液の供給を過不足なく行うことができ、作物の収穫量の増加や品質の向上を図ることができる。

更に、前記調節レバー４４はガイド部材であるレバーガイド４６に挿通すると共に、該レバーガイド４６には固定具である固定ボルト４９を設け、該固定ボルト４９によって前記調節レバー４４を所定位置に係止するので、前記揺動支点である支点カム４１の移動構造を簡単な構成で形成することができ、ポンプ駆動装置２８の部品コストを低減すると共にメンテナンス性を向上させることができる。更に、固定ボルト４９によって調節レバー４４を所定位置に確実に固定し、走行機体である走行車輌２ｂの振動等で調節レバー４４の固定位置が作業中にずれたりすることがなく、吐出量を所定値に確実に保持することができるのである。

本発明のポンプ駆動装置は、図示したような土壌消毒機の他、化学プラント等の生産設備において、腐食性の高い様々な液体を正確な吐出量で移送するダイヤフラム式やプランジャ式の往復駆動型ポンプの駆動にも適用することができる。

本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図である。 土壌消毒機の薬液注入部の斜視図である。 土壌消毒機の薬液供給部の斜視図である。 ダイヤフラム式薬液送出ポンプの側面一部断面図である。 ダイヤフラム式薬液送出ポンプのポンプ駆動装置構成を示す側面一部断面図である。 同じく底面一部断面図である。 同じく背面図である。

２８ ポンプ駆動装置
２９ 往復駆動型ポンプ
３７ 往復移動体
４０ 揺動クランク
４１ 揺動支点
４２ 偏心カム
４４ 調節レバー
４６ ガイド部材
４９ 固定具

Claims (1)

1. 往復駆動型ポンプ（２９）を駆動する往復移動体（３７）に揺動クランク（４０）の一端を連結し、該揺動クランク（４０）の他端に偏心カム（４２）を連結して、該偏心カム（４２）を回転駆動させることによって前記揺動クランク（４０）にクランク運動をさせると共に、前記揺動クランク（４０）の長手方向途中部に揺動支点（４１）を設けたポンプ駆動装置（２８）において、該揺動支点（４１）に調節レバー（４４）を連結し、該調節レバー（４４）を揺動クランク（４０）の長手方向にスライド操作させることによって、前記揺動支点（４１）の位置を迅速に移動可能な構成とし、前記往復移動体（３７）の往復動を制御することで往復駆動型ポンプ（２９）の吐出量を調節する構成とし、内部に揺動クランク（４０）を配置したポンプ駆動ケース（３０）にレバーガイド（４６）を付設し、該レバーガイド（４６）に前記調節レバー（４４）の基部を枢支し、該調節レバー（４４）がレバーガイド（４６）より外方に突出した部分を、レバー操作部（４４ａ）に形成し、前記レバーガイド（４６）には、固定ボルト（４９）の螺挿部（４９ｂ）を、該調節レバー４４に対して垂直に螺挿し、該固定ボルト（４９）の他端の把持部（４９ａ）を回転することにより、前記螺挿部（４９ｂ）の先端が調節レバー（４４）に向かって進退し、前記調節レバー（４４）を特定位置に固定したり、逆に長手方向に自由にスライド可能としたことを特徴とするポンプ駆動装置。

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