JP5074807B2

JP5074807B2 - エアーポンプ

Info

Publication number: JP5074807B2
Application number: JP2007098039A
Authority: JP
Inventors: ▲きく▼徳有馬; 大助惠村
Original assignee: 株式会社アイ・アンド・ティー
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-04-04
Also published as: JP2008255864A

Description

本発明は、圧搾エアーを貯留するエアー貯留槽を備えた小型軽量のエアーポンプに関する。

一般に、例えば自動車製造工場内の生産ラインにおいては、自動車の窓ガラス等の平滑面を備えたワークを工場内で移送する手段として、真空ポンプと吸着パッドとを用いたワーク吸着移送システムが採用されている。これは、図１２に示すように、工場内にある大型の真空ポンプｂから延出されたメイン導管ｇを複数の分岐導管ｉに分岐して各生産ラインまで行き渡らせ、各分岐導管ｉの先端を弁ユニットｆの排気用電磁弁ｄを介して吸着パッドｈに夫々接続するとともに、各吸着パッドｈに弁ユニットｆの真空破壊用電磁弁ｅから延出された給気導管ｊを夫々接続する一方、電源ａに接続されたコントロールユニットｃによって、前記排気用電磁弁ｄ及び真空破壊用電磁弁ｅの切換作動を制御するように構成されている。そして、ワークｗの移送に際しては、吸着パッドｈの吸着面をワークｗの平滑面に宛がう一方、真空破壊用電磁弁ｅ内の給気通路を遮断状態とし、かつ排気用電磁弁ｄ内の吸引通路を連通状態として、真空ポンプｂで吸着パッドｈ内の空気を吸引して真空状態にすることにより、吸着パッドｈにワークｗを真空吸着させて移送し、移送後には排気用電磁弁ｄ内の吸引通路を遮断状態とし、かつ真空破壊用電磁弁ｅ内の給気通路を連通状態として、吸着パッドｈ内に大気を供給することにより、吸着パッドｈ内の真空を破壊してワークｗを解放するものである。これにより、ワークｗの表面を傷付けることなく、迅速にワークｗを保持して、所望箇所へ移送できるようになっている。

ところで、上記のような構成のワーク吸着移送システムにあっては、ワークｗの移送後に吸着パッドｈ内の真空破壊を行うに際して、吸着パッドｈ内に大気を供給しているため、ワーク解放のタクトタイムが遅く、迅速な解放動作が得られないという問題点があった。また、吸着パッドｈによるワーク解放動作の迅速化を図るために、各吸着パッドｈ内に圧搾エアーを供給し得るようにした構成も知られているが、この場合には、圧搾エアーの生成源としてのコンプレッサや、各吸着パッドｈに供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッドｈに圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備を別途必要とする。このため、設備投資が高額となる上、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが必要であり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに費用や手間が掛かるといった問題点があった。

一方、本願出願人は、個々の吸着パッドｈに直接取り付けて真空吸引し得る小型軽量の真空ポンプを先に提案している（特願2006-243734号参照)。かかる真空ポンプを用いれば、従来のワーク吸着移送システムにおける大型の真空ポンプｂやメイン導管ｇ及び複数の分岐導管ｉ等を不要とし得る利点があるが、上記のような大型のサージタンクから各吸着パッドｈに圧搾エアーを供給する場合における上述した問題点を回避するために、吸着パッドｈ内の真空破壊は、従来と同様に、吸着パッドｈ内に大気を供給することにより行っている。このため、ワーク解放のタクトタイムが遅く、迅速な解放動作が得られないという点において解決すべき課題が残されていた。

本発明は、かかる実状に鑑みてなされたものであって、個々の吸着パッドに直接取り付けて真空吸引し得るとともに、吸引したエアーを圧搾エアーとして貯留しておき、該圧搾エアーを吸着パッドに供給することにより、吸着パッドによるワーク解放動作の迅速化を達成し得る小型軽量のエアーポンプを提供することを目的とするものである。

本発明は、内空部を備えたポンプ筐体部と、該ポンプ筐体部に配設されて、前記内空部をピストン室とポンプ室とに区画する可撓性ダイヤフラムと、前記ピストン室内に進退可能に配設されて、前記ポンプ室側の一端が前記可撓性ダイヤフラムに連結されてなるピストンと、該ピストンを進退駆動して前記可撓性ダイヤフラムを往復移動させるピストン駆動手段と、前記ポンプ室に連通された第一弁室と外気とを連通する第一連通路と、該第一連通路の第一弁室側開口端に形成された第一弁座に開閉可能に座定される第一逆止弁と、前記ポンプ筐体部の側傍に連設されたエアー貯留槽と、該エアー貯留槽に連通された第二弁室と前記第一弁室とを連通する第二連通路と、該第二連通路の第二弁室側開口端に形成された第二弁座に開閉可能に座定される第二逆止弁と、前記エアー貯留槽に付設されて、少なくとも該エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出状態と非吐出状態とに選択的に切り換える電磁弁とを備えてなり、ピストン駆動手段がピストンを後退させて、ポンプ室の容積を拡張させると、第一弁室が外気に比して低圧となり、その差圧によって第一逆止弁が開放駆動されて、外気としてのエアーが第一連通路を介して第一弁室に流入し、次いで、ピストン駆動手段がピストンを進出させて、ポンプ室の容積を縮小させると、第一弁室が外気に比して高圧となり、その差圧によって第一逆止弁が閉鎖駆動されて第一連通路へのエアーの逆流が遮断され、該エアーが圧搾されるとともに、第二弁室が第一弁室に比して低圧である場合に、その差圧によって第二逆止弁が開放駆動されて、第一弁室の圧搾エアーが第二連通路を介して第二弁室に流入し、該第二弁室と連通したエアー貯留槽に圧搾エアーを送り込むようにしたことを特徴とするエアーポンプである。

ここで、ピストン駆動手段は、電動モータと、該電動モータの回転軸の回転運動をピストンの往復直線運動に変換する連接リンク部材とによって構成され得る。また、第一逆止弁及び第二逆止弁には、スプリング付勢により弁座に座着される公知のボール弁タイプ、円錐ポペットタイプ、ポペットタイプの逆止弁や、圧力差により弁座に座着される公知のスィングタイプ、アンブレラタイプの逆止弁等が適用可能であるが、これらのものに代えて、後述する弾性テーパ筒部の弾性座屈変形により軸心方向に沿って弾縮する新規構成の逆止弁を用いてもよい。

前記エアーポンプにあって、第一逆止弁及び／又は第二逆止弁が、各連通路の開口端を遮蔽する弾性遮蔽弁板が被着された硬質受圧盤と、該硬質受圧盤が一端に内嵌された径大筒部と、該径大筒部の他端にテーパ状に縮径する弾性テーパ筒部を介して連成された径小な被保持筒部とからなり、該被保持筒部に内部と連通する連通口が設けられている構成が提案される。

また、前記エアーポンプにあって、電磁弁が、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものである構成が提案される。

本発明は、ピストン駆動手段によってピストンが連続的に進退駆動されると、該ピストンの一端に連結されている可撓性ダイヤフラムが往復移動してポンプ室の容積の拡張と縮小とが繰り返され、このポンプ室の容積の拡張に伴って生じる第一逆止弁の開放駆動及び第二逆止弁の閉鎖駆動によって外気吸引作用が得られる一方、ポンプ室の容積の縮小に伴って生じる第一逆止弁の閉鎖駆動及び第二逆止弁の開放駆動によってエアーの圧搾作用及び圧搾エアーの押出し作用が得られ、この圧搾エアーの押出し作用によってエアー貯留槽に圧搾エアーを順次送り込むことができる。そして、電磁弁の非吐出状態への切り換えにより、該圧搾エアーをエアー貯留槽に貯留しておき、必要に応じて電磁弁を吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽の圧搾エアーを吸着パッドに供給して真空破壊を行うことにより、大気を供給する場合に比して、ワーク解放のタクトタイムが速くなり、ワーク解放動作を迅速化することができる。

また、上記のように二つの逆止弁と可撓性ダイヤフラムとを備えた構成としたことによって、他の構成のエアーポンプに比して構造が簡単となり、小型軽量化することができるとともに、製作費が安価となる。そして、本発明にかかるエアーポンプを各吸着パッドに夫々取り付けて真空吸引及び真空破壊に用いることにより、従来のようなコンプレッサや、各吸着パッドに供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッドに圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備が不要となる。これにより、設備投資が少額で済むとともに、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが不要となり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに掛かる費用や手間も不要とすることができる。

また、前記第一逆止弁及び／又は第二逆止弁が、各連通路の開口端を遮蔽する弾性遮蔽弁板が被着された硬質受圧盤と、該硬質受圧盤が一端に内嵌された径大筒部と、該径大筒部の他端にテーパ状に縮径する弾性テーパ筒部を介して連成された径小な被保持筒部とからなり、該被保持筒部に内部と連通する連通口が設けられている構成にあっては、径大筒部と弾性テーパ筒部と被保持筒部とを弾性材によって一体成形することができ、弾性テーパ筒部の弾性座屈変形により、径大筒部を被保持筒部に対して軸心方向に沿って弾縮させることができるので、コイルスプリングを用いて弁体を弁座に座着する従来公知のボール弁タイプ、円錐ポペットタイプ、ポペットタイプの逆止弁に比して、構造を簡略化することができるとともに、弾性テーパ筒部が弾性座屈変形することによって、一定のスプリング力を安定的に発生させることができる。即ち、コイルスプリングを用いる従来の逆止弁にあっては、スプリング力に抗して弁体を開放させる際の負荷が大きく、弁体を開放させるための構造が複雑化してしまう問題があり、また、特にコイルスプリングを用いた場合は、スプリング力が安定しないという問題があったのであるが、これらの問題を解消することができる。さらに、弾性テーパ筒部の弾性座屈変形により、コイルスプリングに比して、微弱な力で弾縮させることができるため、圧力変動に対する応答性が向上するという利点もある。

また、被保持筒部に内部と連通する連通口が設けられているので、連通路の一端が連通する弁室内の圧力が該連通路に比して高くなると、その圧力が連通口を介して径大筒部の内部に導入され、該圧力を受ける硬質受圧盤によって弾性遮蔽弁板を弁座に対して均一に圧着させることができる。これによって逆止弁による連通路の遮蔽精度を向上させることができる。

また、前記電磁弁を、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものとした構成にあっては、非吐出状態でエアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態に切り換えることにより、上記のようにエアー貯留槽に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、エアーポンプを真空発生ポンプとして使用することが可能となる。

以下に、本発明にかかるエアーポンプの一実施例を、図１〜図１１に基づいて説明する。尚、説明の便宜上、図示した位置関係でエアーポンプの水平方向及び上下方向を定めているが、エアーポンプは様々な向きで使用可能であり、必ずしも水平方向及び上下方向が下記に限定されるものではない。

エアーポンプ１は、図１に示すように、上部に電動モータ３を備えている。該電動モータ３は支持ブラケット４に取り付けられており、該支持ブラケット４がポンプ筐体部２の上部に水平状に配設された支持基板５の端部によって支持されている。また、該電動モータ３の回転軸７には、後述する駆動リンク部６のカム駆動軸９がカップリング８を介して直列状に連結されている。ここで、該カップリング８は、コイルバネを用いた弾性軸継手であって、回転軸７とカム駆動軸９間の衝撃トルクの緩衝作用やねじり振動の減衰作用を生じるものとなっている。

前記支持基板５の上面には、図１，図２に示すように、カム駆動軸９を備えた駆動リンク部６が配設されている。一方、該支持基板５の下面には、シリンダ筒部１０が上下方向に沿って配設され、さらに該シリンダ筒部１０の下部に角筒状のポンプボディ１１が連設されている。そして、該シリンダ筒部１０とポンプボディ１１とにより、本発明におけるポンプ筐体部２が構成されている。また、ポンプボディ１１の側傍にはエアー貯留槽１２がパッキン１３を介して連設されており、さらに該エアー貯留槽１２には、該エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽１２内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられる電磁弁１４が付設されている。尚、図示省略されているが、シリンダ筒部１０とポンプボディ１１、ポンプボディ１１とエアー貯留槽１２及びエアー貯留槽１２と電磁弁１４は、夫々ボルトを用いた緊締手段によって相互に連結することにより一体化されている。

前記支持基板５は、複数のボルト１５によってシリンダ筒部１０の上端に固定されている。該支持基板５には上下方向に開口した円形の貫通孔１６が形成されており、該貫通孔１６の両脇位置で支持基板５の上面には、駆動リンク部６を構成する一対の軸受１７，１７が配設されている。そして、該軸受１７，１７内のベアリング１８，１８によって前記カム駆動軸９が貫通孔１６の上部を横断する状態で回転可能に横架されている。

前記カム駆動軸９には、円柱状の偏心カム１９がカム駆動軸９と軸心方向が一致するようにして取付けられている。該偏心カム１９はその軸心に直交するようにして外周から螺入された止めネジ２０，２０によってカム駆動軸９に固定されている。ここで、該偏心カム１９は、図３に示すように、その中心から偏倚した位置でカム駆動軸９に止着されており、該カム駆動軸９が偏心軸となっている。

駆動リンク部６は、前記カム駆動軸９によって上部が軸支される連接リンク部材２１を備えており、該連接リンク部材２１の下半部が前記貫通孔１６からシリンダ筒部１０内に挿通されている。この連接リンク部材２１の上部には、図１，図３に示すように、前記偏心カム１９がベアリング２２を介して回転可能に内嵌されており、これによって、カム駆動軸９が回転すると、偏心カム１９の偏心回転作用を介して連接リンク部材２１に上下方向の揺動が生じるようになっている。また、該連接リンク部材２１の下部には、前記カム駆動軸９と平行な後述するピストンピン２３がベアリング２４を介して回転可能に連結されている。

前記シリンダ筒部１０は、縦長円筒形に形成され、その周壁２６に囲繞されたピストン室２５が前記支持基板５の貫通孔１６と連通している。また、該ピストン室２５内には、ピストン２７が上下方向に進退可能に配設されている。ここで、該ピストン室２５の内周面には、無給油ブッシュ２８が周設されており、該無給油ブッシュ２８内に前記ピストン２７が摺動可能に内嵌されている。

また、シリンダ筒部１０の下端とポンプボディ１１の上端との間には、図４に示すように、薄膜状の可撓性ダイヤフラム２９が介装されている。そして、上述したようにシリンダ筒部１０とポンプボディ１１とで構成されるポンプ筐体部２は、その内空部３０が、該可撓性ダイヤフラム２９によって、上方のピストン室２５と下方のポンプ室３３とに区画されている。また、ポンプボディ１１の上端面には、Ｏリング収納溝３１が周成されており、該Ｏリング収納溝３１内に収納されたＯリング３２によって、可撓性ダイヤフラム２９とポンプボディ１１間の気密が確保されている。

前記ピストン２７の上端部には、前記連接リンク部材２１の下部を上方から挿入可能な凹溝３４が形成されており、該凹溝３４を横断するようにピストンピン２３が横架されている。そして、該ピストンピン２３に、上述したように連接リンク部材２１の下部がベアリング２４を介して回転可能に連結されている。また、該ピストンピン２３は、ピストン２７の上端部に軸線と直交するようにして挿通されており、ピストン２７の上端面から螺入された止めネジ７６，７６によって固定されている。

また、前記ピストン２７の下端には、図４に示すように、該ピストン２７の下部中央に形成されたネジ孔３５に螺合されるネジ３６によって円盤状の挟持部材３７が取付けられており、該挟持部材３７の上面とピストン２７の下端面との間に上述した可撓性ダイヤフラム２９が挟持されている。ここで、ピストン２７の下端には、前記ネジ孔３５を囲繞するようにして筒状突部３８が下方突成されており、該筒状突部３８を可撓性ダイヤフラム２９の中心に形成された挿通孔３９に挿通することにより、可撓性ダイヤフラム２９を安定的に挟持するようにしている。また、挟持部材３７の上端面には、Ｏリング収納溝４０が周成されており、該Ｏリング収納溝４０内に収納されたＯリング４１によって、可撓性ダイヤフラム２９と挟持部材３７間の気密が確保されている。かかる構成により、ピストン２７の下端、即ち、ポンプ室３３側の一端が、可撓性ダイヤフラム２９に連結されている。

これまでに述べた構成にあって、電動モータ３が駆動して回転軸７が回転すると、カム駆動軸９と一体に偏心カム１９が回転する。ここで、上述したようにカム駆動軸９は、偏心カム１９の偏心軸となっているため、該偏心カム１９が回転すると連接リンク部材２１に上下方向の揺動が生じ、該連接リンク部材２１の下部に連結されたピストン２７がピストン室２５内で上下方向に進退駆動されることとなる。そして、該ピストン２７の下端が可撓性ダイヤフラム２９に連結されていることにより、該ピストン２７の上下方向の進退駆動に伴って可撓性ダイヤフラム２９を上下方向に往復移動させることができる。そして、この電動モータ３と、該電動モータ３の回転軸７の回転運動をピストン２７の往復直線運動に変換する連接リンク部材２１を備えた駆動リンク部６とによって、ピストン２７を進退駆動して可撓性ダイヤフラム２９を往復移動させる本発明におけるピストン駆動手段が構成されている。

次に、ポンプボディ１１の内部構成を説明する。
図１，図４に示すように、ポンプボディ１１内に区画されたポンプ室３３の下方には、円形中空状の第一弁室４２が形成されており、該第一弁室４２の上部に円盤状の弁保持部材４３が配設されている。ここで、該弁保持部材４３は、上方から挿通されてポンプボディ１１に螺合される複数のボルト４６によって固定されている。該弁保持部材４３の中央部には、上下方向に開口した円形の弁保持孔４４（図５参照）が形成されており、さらに該弁保持孔４４の周囲に複数の通気孔４５が形成されている。そして、該通気孔４５によって前記第一弁室４２とポンプ室３３とが連通されている。

前記第一弁室４２の内底面の中央には第一連通路４７の一端が開口されており、該第一連通路４７の他端はポンプボディ１１の下面に突成された筒状連結部７７の下端に開口されている。そして、該第一連通路４７によって第一弁室４２内と外気とが連通可能となっている。また、該第一連通路４７の第一弁室４２側開口端には第一弁座４８が形成されており、該第一弁座４８には第一逆止弁４９が開閉可能に座定されている。尚、前記筒状連結部７７には吸着パッド７１（図１１参照）が連結可能であり、その連結状態にあっては、吸着パッド７１の内空と第一弁室４２とが前記第一連通路４７によって連通されることとなる。

前記第一逆止弁４９及び後述する第二逆止弁６５は、図６，図７に示すように、円形の弾性遮蔽弁板５０が被着された硬質受圧盤５１と、該硬質受圧盤５１が一端に内嵌された径大筒部５２と、該径大筒部５２の他端にテーパ状に縮径する弾性テーパ筒部５３を介して連成された径小な被保持筒部５４とからなり、該径大筒部５２と弾性テーパ筒部５３及び被保持筒部５４は弾性合成樹脂（プラスチックゴム）により一体成形されている。また、前記弾性遮蔽弁板５０は合成ゴムで形成される一方、硬質受圧盤５１は金属製となっており、両者は接着剤によって一体に接合されている。また、被保持筒部５４の端部は開放端となっており、該開放端の開口を径大筒部５２の内部と外部と連通する連通口５５としている。さらに、被保持筒部５４内には、透孔５７を備えた補強板部５６が設けられており、該補強板部５６によって被保持筒部５４の径方向の座屈変形を防止するようにしている。尚、該補強板部５６は必須ではなく除去することも可能である。

前記第一逆止弁４９は、図４に示すように、被保持筒部５４を弁保持部材４３の弁保持孔４４に内嵌することにより、第一弁室４２内に位置保持された状態で配設されている。ここで、第一逆止弁４９は、弾性テーパ筒部５３の弾性座屈変形を介して若干弾縮した状態で配設されており、弾性遮蔽弁板５０を第一弁座４８に圧接させるようにしている。これにより、第一弁室４２内と第一連通路４７内に圧力差がない定常時には、第一連通路４７が第一逆止弁４９によって遮蔽されるようになっている。

また、第一弁座４８には、第一連通路４７の開口端を囲繞するようにして環状突条５８が第一弁室４２側に向けて突成されている。これにより、第一逆止弁４９の弾性遮蔽弁板５０を環状突条５８に線接触状に当接させて、その接触圧を高め、第一連通路４７の遮蔽精度を向上させ得るようになっている。

一方、前記第一弁室４２の側方には、図１，図４に示すように、ポンプボディ１１の一側面部と、該一側面部にパッキン１３を介して当接するエアー貯留槽１２の厚肉状側壁部５９とを対向状に穿つことにより、円形中空状の第二弁室６０が横向きに形成されている。該第二弁室６０の側部に位置する厚肉状側壁部５９には、左右方向に開口した円形の弁保持孔６１が形成されており、さらに該弁保持孔６１の周囲に複数の通気孔６２が形成されている。そして、該通気孔６２によって前記第二弁室６０とエアー貯留槽１２とが連通されている。

また、前記第二弁室６０の内底面の中央には第二連通路６３の一端が開口されており、該第二連通路６３の他端は第一弁室４２の側壁面に開口されている。そして、該第二連通路６３によって第二弁室６０と第一弁室４２とが連通可能となっている。また、該第二連通路６３の第二弁室６０側開口端には第二弁座６４が形成されており、該第二弁座６４には第二逆止弁６５が開閉可能に座定されている。ここで、該第二逆止弁６５は、上述した第一逆止弁４９と同一構成であり、共通する構成部分に第一逆止弁４９と同一符号を付して重複説明を省略する。

そして、前記第二逆止弁６５は、図４に示すように、被保持筒部５４を厚肉状側壁部５９の弁保持孔６１に内嵌することにより、第二弁室６０内に位置保持された状態で配設されている。ここで、第二逆止弁６５は、弾性テーパ筒部５３の弾性座屈変形を介して若干弾縮した状態で配設されており、弾性遮蔽弁板５０を第二弁座６４に圧接させるようにしている。これにより、第一弁室４２内とエアー貯留槽１２内に圧力差がない場合には、第二連通路６３が第二逆止弁６５によって遮蔽されるようになっている。

また、第二弁座６４には、第二連通路６３の開口端を囲繞するようにして環状突条６６が第二弁室６０側に向けて突成されている。これにより、第二逆止弁６５の弾性遮蔽弁板５０を環状突条６６に線接触状に当接させて、その接触圧を高め、第二連通路６３の遮蔽精度を向上させ得るようになっている。

また、図１に示すように、電磁弁１４が取付けられるエアー貯留槽１２の薄肉状側壁部６７には、電磁弁１４内の給気ポート７８（図８参照）に連通する給気孔６８が形成されている。さらに、電磁弁１４には、内部の第一排気ポート７９（図８参照）に連通する供給導管６９が接続されている。

ここで、電磁弁１４は、図８に示すように、給気ポート７８，第一排気ポート７９，第二排気ポート８０を内部に備えたライン選択用の３位置３ポート切換弁が適用可能であり、ノーマル位置で、給気ポート７８と第一排気ポート７９及び第二排気ポート８０とが遮断されてエアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、第一オフセット位置（図中右側位置）で、給気ポート７８と第一排気ポート７９とが連通状態となり、エアー貯留槽１２内に貯留された圧搾エアーを供給導管６９に吐出させる吐出状態と、第二オフセット位置（図中左側位置）で、給気ポート７８と第二排気ポート８０とが連通状態となり、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態とに選択的に切り換えられるようになっている。その他、図面において符号７０は電磁弁１４に接続された電線を示す。

尚、上述したエアーポンプ１は、横幅１３７ｍｍ，高さ８４ｍｍ，奥行き４２ｍｍ程度の外形寸法で製作可能であり、一般的なエアーポンプに比して極めて小型かつ軽量なものとなっている。

かかる構成にあって、ピストン駆動手段によってピストン２７が連続的に進退駆動されると、上述したように、該ピストン２７の一端に連結されている可撓性ダイヤフラム２９が上下方向に往復移動してポンプ室３３の容積の拡張と縮小とが繰り返される。ここで、図９に示すように、可撓性ダイヤフラム２９が上方に移動してポンプ室３３の容積が拡張されると、第一弁室４２が外気に比して低圧となり、その差圧によって第一連通路４７内のエアーが第一逆止弁４９を下方から押圧する。この押圧力により第一逆止弁４９の弾性テーパ筒部５３が上方に弾性座屈変形し、第一逆止弁４９が軸心方向に沿って弾縮して、弾性遮蔽弁板５０が第一弁座４８から離間することにより、第一逆止弁４９が開放駆動され、外気としてのエアーが第一連通路４７を介して第一弁室４２に流入する。尚、この時、第二弁座６４に座定されている第二逆止弁６５は、第二弁室６０に比して低圧となる第一弁室４２との差圧によって閉鎖状態が維持される。

次いで、図１０に示すように、可撓性ダイヤフラム２９が下方に移動してポンプ室３３の容積が縮小されると、第一弁室４２が外気に比して高圧となるとともに、それまで上方に弾性座屈変形していた第一逆止弁４９の弾性テーパ筒部５３がその弾性を介して旧位に復帰し、弾性遮蔽弁板５０が第一弁座４８に圧接する第一逆止弁４９の閉鎖駆動によって、第一連通路４７へのエアーの逆流が遮断され、該エアーが圧搾される。また、この時、被保持筒部５４に設けられた連通口５５を介して圧搾エアーの圧力が径大筒部５２の内部に導入され、該圧力を受ける硬質受圧盤５１によって弾性遮蔽弁板５０が第一弁座４８に対して均一に圧着される。これにより、第一連通路４７が確実に遮蔽されることとなる。そして、上記のようにエアーが圧搾されることにより、第一弁室４２に比して第二弁室６０が低圧となると、その差圧によって第二連通路６３内のエアーが第二逆止弁６５を押圧する。この押圧力により第二逆止弁６５の弾性テーパ筒部５３が弾性座屈変形し、第二逆止弁６５が軸心方向に沿って弾縮して、弾性遮蔽弁板５０が第二弁座６４から離間することにより、第二逆止弁６５が開放駆動される。これにより、第一弁室４２の圧搾エアーが第二連通路６３を介して第二弁室６０に流入し、さらにその圧搾エアーが第二弁室６０と連通したエアー貯留槽１２に送り込まれる。

このように、ピストン２７の進退駆動に伴う可撓性ダイヤフラム２９の往復移動によって、ポンプ室３３の容積の拡張と縮小とが繰り返されることにより、ポンプ筐体部２内に外気を吸引して圧搾し、その圧搾エアーをエアー貯留槽１２に順次送り込むことができる。ここで、エアー貯留槽１２に付設されている電磁弁１４を、上述した非吐出状態にしておくことにより、送り込まれた圧搾エアーをエアー貯留槽１２に順次貯留することができる。尚、エアー貯留槽１２内のエアー圧を、図示しない圧力センサーによって検知するようにすれば、該圧力センサーの検知信号に基づく電動モータ３の駆動制御よって、エアー貯留槽１２内に常時所定圧の圧搾エアーを貯留することができる。

また、ポンプボディ１１の下面に突成された筒状連結部７７に、吸着パッド７１（図１１参照）を連結しておくことにより、該吸着パッド７１内のエアーを吸引することができる。

次に、本発明にかかるエアーポンプ１の使用態様の一例を説明する。
図１１は、一般的な工場内に設けられるワーク吸着移送システムを示し、エアーポンプ１は、吸着パッド７１内のエアー吸引と真空破壊とに用いられている。このワーク吸着移送システムにおいて、個々の吸着パッド７１には、本発明にかかるエアーポンプ１が直接取り付けられている。ここで、工場内に配置される電源７３には複数のコントロールユニット７４が夫々接続され、各コントロールユニット７４にエアーポンプ１と圧力スイッチ７５が夫々接続されている。具体的には、コントロールユニット７４には上述したピストン駆動手段を構成する電動モータ３（図１参照）と、電磁弁１４が接続され、コントロールユニット７４に内蔵されたプログラムにより、電動モータ３と電磁弁１４とを所要態様で駆動制御するようにしている。また、エアーポンプ１から延出された圧搾エアーの供給導管６９が吸着パッド７１に接続されている。また、前記圧力スイッチ７５は、吸着パッド７１内の真空度を確認するセンサー機能を有するとともに、該吸着パッド７１内の真空度が適正であることを確認すると、リレー等がＯＮとなって次工程への進行を可能とするものである。そして、電磁弁１４を非吐出状態にして、電動モータ３が駆動されると、エアーポンプ１によって吸着パッド７１内のエアーが吸引されるとともに、その吸引されたエアーがエアー貯留槽１２（図１参照）内に貯留される。そして、このようにエアーポンプ１で吸着パッド７１内の空気を吸引して真空状態にすることにより、吸着パッド７１にワークｗを真空吸着させて移送することができ、移送後には電磁弁１４を吐出状態に切り換えてエアー貯留槽１２内の圧搾エアーを供給導管６９に吐出させ、該圧搾エアーを吸着パッド７１内に供給することにより、吸着パッド７１内の真空を破壊してワークｗを解放することができるようになっている。

また、エアーポンプ１は、上記のようなワーク吸着移送システムでの使用だけでなく、電磁弁１４を非吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、電磁弁１４を外気連通状態に切り換えて、エアー貯留槽１２内を外気と連通させることにより、エアー貯留槽１２に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、真空発生ポンプとして使用することができる。従って、本発明にかかるエアーポンプ１は、小型軽量のエアー圧縮ポンプまたは真空発生ポンプとして種々の用途が期待される。

上述したように、本発明によれば、ピストン駆動手段によってピストン２７が連続的に進退駆動されると、該ピストン２７の一端に連結されている可撓性ダイヤフラム２９が往復移動してポンプ室３３の容積の拡張と縮小とが繰り返され、このポンプ室３３の容積の拡張に伴って生じる第一逆止弁４９の開放駆動及び第二逆止弁６５の閉鎖駆動によって外気吸引作用が得られる一方、ポンプ室３３の容積の縮小に伴って生じる第一逆止弁４９の閉鎖駆動及び第二逆止弁６５の開放駆動によってエアーの圧搾作用及び圧搾エアーの押出し作用が得られ、この圧搾エアーの押出し作用によってエアー貯留槽１２に圧搾エアーを順次送り込むことができる。そして、電磁弁１４の非吐出状態への切り換えにより、該圧搾エアーをエアー貯留槽１２に貯留しておき、必要に応じて電磁弁１４を吐出状態に切り換えて、エアー貯留槽１２の圧搾エアーを吸着パッド７１に供給して真空破壊を行うことにより、大気を供給する場合に比して、ワーク解放のタクトタイムが速くなり、ワーク解放動作を迅速化することができる。

また、上記のように二つの逆止弁４９，６５と可撓性ダイヤフラム２９とを備えた構成としたことによって、他の構成のエアーポンプに比して構造が簡単となり、小型軽量化することができるとともに、製作費が安価となる。そして、本発明にかかるエアーポンプ１を各吸着パッド７１に夫々取り付けて真空吸引及び真空破壊に用いることにより、従来のようなコンプレッサや、各吸着パッド７１に供給する大量の圧搾エアーを貯留可能な大型のサージタンク、及び該サージタンクから各吸着パッド７１に圧搾エアーを供給するための給気配管等の大掛かりな設備が不要となる。これにより、設備投資が少額で済むとともに、大型のサージタンク及びコンプレッサの設置スペースや、圧搾エアーの供給用導管の配設スペースが不要となり、さらに該供給用導管の維持メンテナンスに掛かる費用や手間も不要とすることができる。

尚、第一逆止弁４９及び第二逆止弁６５は、スプリング付勢により弁座に座着される公知のボール弁タイプ、円錐ポペットタイプ、ポペットタイプの逆止弁や、圧力差により弁座に座着される公知のスィングタイプ、アンブレラタイプの逆止弁等が適用可能であるが、これらのものに代えて、第一逆止弁４９及び／又は第二逆止弁６５を、各連通路４７，６３の開口端を遮蔽する弾性遮蔽弁板５０が被着された硬質受圧盤５１と、該硬質受圧盤５１が一端に内嵌された径大筒部５２と、該径大筒部５２の他端にテーパ状に縮径する弾性テーパ筒部５３を介して連成された径小な被保持筒部５４とからなり、該被保持筒部５４に内部と連通する連通口５５が設けられている構成のものを用いた場合には、径大筒部５２と弾性テーパ筒部５３と被保持筒部５４とを弾性材によって一体成形することができ、弾性テーパ筒部５３の弾性座屈変形により、径大筒部５２を被保持筒部５４に対して軸心方向に沿って弾縮させることができるので、コイルスプリングを用いる従来公知の逆止弁に比して、構造を簡略化することができるとともに、弾性テーパ筒部５３が弾性座屈変形することによって、一定のスプリング力を安定的に発生させることができる。さらに、弾性テーパ筒部５３の弾性座屈変形により、コイルスプリングに比して、微弱な力で弾縮させることができるため、圧力変動に対する応答性を向上させることができる。

また、被保持筒部５４に内部と連通する連通口５５が設けられているので、該連通口５５を介して圧力が径大筒部５２の内部に導入され、該圧力を受ける硬質受圧盤５１によって弾性遮蔽弁板５０を弁座に対して均一に圧着させることができる。これによって逆止弁４９，６５による連通路４７，６３の遮蔽精度を向上させることができる。

また、電磁弁１４を、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽１２内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものとすることにより、電磁弁１４の非吐出状態でエアー貯留槽１２内に圧搾エアーを貯留すればエアー圧縮ポンプとして使用することができる一方、電磁弁１４を、エアー貯留槽１２内を外気と連通させる外気連通状態に切り換えることにより、エアー貯留槽１２に送り込まれる圧搾エアーを順次外気に放出することができるので、エアーポンプ１を真空発生ポンプとして使用することが可能となる。

エアーポンプ１の縦断正面図である。エアーポンプ１の平面図である。連接リンク部材２１部分の拡大側断面図である。ポンプ筐体部２とエアー貯留槽１２の内部構成を示す部分拡大断面図である。弁保持部材４３の斜視図である。逆止弁４９，６５の一部切欠分解斜視図である。逆止弁４９，６５の拡大縦断面図である。電磁弁１４の内部構成を示す概略図である。ポンプ室３３の容積拡張時の作用説明図である。ポンプ室３３の容積縮小時の作用説明図である。エアーポンプ１を用いたワーク吸着移送システムの概略図である。吸着パッドｈ内に大気を供給する従来構成のワーク吸着移送システムの概略図である。

符号の説明

１エアーポンプ
２ポンプ筐体部
３電動モータ（ピストン駆動手段）
６駆動リンク部（ピストン駆動手段）
１２エアー貯留槽
１４電磁弁
２５ピストン室
２７ピストン
２９可撓性ダイヤフラム
３０内空部
３３ポンプ室
４２第一弁室
４７第一連通路
４８第一弁座
４９第一逆止弁
５０弾性遮蔽弁板
５１硬質受圧盤
５２径大筒部
５３弾性テーパ筒部
５４被保持筒部
５５連通口
６０第二弁室
６３第二連通路
６４第二弁座
６５第二逆止弁

Claims

内空部を備えたポンプ筐体部と、
該ポンプ筐体部に配設されて、前記内空部をピストン室とポンプ室とに区画する可撓性ダイヤフラムと、
前記ピストン室内に進退可能に配設されて、前記ポンプ室側の一端が前記可撓性ダイヤフラムに連結されてなるピストンと、
該ピストンを進退駆動して前記可撓性ダイヤフラムを往復移動させるピストン駆動手段と、
前記ポンプ室に連通された第一弁室と、外気とを連通する第一連通路と、
該第一連通路の第一弁室側開口端に形成された第一弁座に開閉可能に座定される第一逆止弁と、
前記ポンプ筐体部の側傍に連設されたエアー貯留槽と、
該エアー貯留槽に連通された第二弁室と、前記第一弁室とを連通する第二連通路と、
該第二連通路の第二弁室側開口端に形成された第二弁座に開閉可能に座定される第二逆止弁と、
前記エアー貯留槽に付設されて、少なくとも該エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出状態と非吐出状態とに選択的に切り換える電磁弁と
を備えてなり、
ピストン駆動手段がピストンを後退させて、ポンプ室の容積を拡張させると、第一弁室が外気に比して低圧となり、その差圧によって第一逆止弁が開放駆動されて、外気としてのエアーが第一連通路を介して第一弁室に流入し、
次いで、ピストン駆動手段がピストンを進出させて、ポンプ室の容積を縮小させると、第一弁室が外気に比して高圧となり、その差圧によって第一逆止弁が閉鎖駆動されて第一連通路へのエアーの逆流が遮断され、該エアーが圧搾されるとともに、第二弁室が第一弁室に比して低圧である場合に、その差圧によって第二逆止弁が開放駆動されて、第一弁室の圧搾エアーが第二連通路を介して第二弁室に流入し、該第二弁室と連通したエアー貯留槽に圧搾エアーを送り込むようにしたものであって、
第一逆止弁及び／又は第二逆止弁が、
各連通路の開口端を遮蔽する弾性遮蔽弁板が被着された硬質受圧盤と、該硬質受圧盤が一端に内嵌された径大筒部と、該径大筒部の他端にテーパ状に縮径する弾性テーパ筒部を介して連成された径小な被保持筒部とからなり、該被保持筒部に内部と連通する連通口が設けられていることを特徴とするエアーポンプ。
電磁弁が、エアー貯留槽内を外気と連通させる外気連通状態と、エアー貯留槽内に圧搾エアーを貯留する非吐出状態と、エアー貯留槽内に貯留された圧搾エアーを吐出させる吐出状態とに選択的に切り換えられるものであることを特徴とする請求項１記載のエアーポンプ。