(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
回転駆動源の駆動を受けて偏心して回転するクランクシャフトと、このクランクシャフトに回動自在に配され往復動作可能なコンロッドと、前記コンロッドを内包するシリンダブロックと、前記コンロッドの端部を覆うように配された吸・排気ブロックとを備え、流体の吸引および排出を行う吸引ポンプであって、
前記吸・排気ブロックは、外部から流入した流体の通過可能な吸入室と、前記吸入室を隔てて配されるとともに流入した流体の通過可能な排出室とを備え、
前記吸・排気ブロックと前記シリンダブロックとの間に、貫通穴で成形された気室を備えた挟持部材と、前記流体を前記吸入室から前記気室へのみ通過可能な吸気弁ガスケットと、前記流体を前記気室内から前記排出室へのみ通過可能な排気弁ガスケットと、前記吸気弁ガスケットおよび前記排気弁ガスケットとの間に介在するスペーサとをそれぞれ配して成り、
前記スペーサは、前記気室および前記吸入室を接続する吸引穴と、前記排出室および気室を接続する排出穴とをそれぞれ備え、
前記コンロッドは、その端部に弾性変形する膜を備え、
前記シリンダブロックは、その端面に前記膜の厚みよりも薄い深さの溝を形成して成り、
前記溝に配した前記膜を前記挟持部材および前記シリンダブロックにより挟持して成り、
前記吸・排気ブロックは、前記シリンダブロックの両端側にそれぞれ配され、これら2つの吸・排気ブロックの前記吸入室同士は、前記流体の通過可能な流入経路によって接続されて成る一方、前記排出室同士は、前記流体の通過可能な排出経路によって接続されて成り、
前記膜は、流入経路および前記排出経路の一部を成す抜き穴を備えて成ることを特徴とする吸引ポンプ。
【背景技術】
【0002】
従来の吸引ポンプは、特許文献1および特許文献2に示すものであり、以下に説明する。従来の吸引ポンプは、回転駆動源の一例であるモータと、このモータの回動駆動を受け往復移動可能な2つのピストンと、これらピストンを摺動自在に内包するシリンダと、前記ピストンの上面を覆いかつ前記シリンダの両端にそれぞれ接続されたヘッドとから成る。
【0003】
前記ピストンは、前記シリンダの内壁面に常時触れるパッキンを備えており、このパッキンは、弾性変形する円形の皿状に形成されたスカート部と、シリンダ径よりも小さな径から成るフランジ部とを備えている。つまり、前記スカート部は、常にシリンダの内壁面に接触するため、シリンダ内の気密性を高めることができる。
【0004】
前記ヘッドは、それぞれに空気を一時的に留める排出室および吸入室を備えており、対向に位置する前記排出室同士および吸入室同士は、前記シリンダの全長に渡って延びる送通穴により連通している。また、ヘッドとシリンダとの間には、シリンダ内の空気を前記排出室へのみ送通可能な排出弁と、前記吸入室内の空気を前記ピストン側へのみ送通可能な吸入弁とが配されている。さらに、連通する2つの前記排出室の一方には、外部に空気を排出するサイレンサが接続され、連通する2つの前記吸入室の一方には、外部から空気を吸引するための配管継手が接続されている。
【0005】
このように構成された従来の吸引ポンプは、前記モータの回転駆動により、前記ピストンを摺動させることで、前記吸入室に負圧を生じさせて外部の空気を前記配管継手から吸引し、この吸引した空気を前記サイレンサへ排出することができる。よって、従来の吸引ポンプは、空気の吸引作用を利用して、部品を吸着する組立装置に広く用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の吸引ポンプは、作動時に前記パッキンが必ず前記シリンダの内壁面と擦れ合うため、前記パッキンのシリンダ内壁面に対する摺動抵抗が増大し、運転時間の経過に伴ってパッキンの寿命が短くなる問題があった。また、特許文献2は、この問題を解決するものであったが、構造的には従来と変わりなく、その構造は前記パッキンと前記シリンダの内壁面とが常に接触するものであった。つまり、特許文献2に記載の吸引ポンプも、上述の問題を根本的に解決できなかった。したがって、従来の吸引ポンプは、運転時間の経過に伴って内部の気密性が低下する問題があった。
【0008】
さらに、前記パッキンは、その形状が円形の皿状となっているため、単純なシート状の形状に比べて製作に係るコストが増大する問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、気密性の低下を生じ難い吸引ポンプの提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、回転駆動源の駆動を受けて偏心して回転するクランクシャフトと、このクランクシャフトに回動自在に配され往復動作可能なコンロッドと、前記コンロッドを内包するシリンダブロックと、前記コンロッドの端部を覆うように配された吸・排気ブロックとを備え、流体の吸引および排出を行う吸引ポンプであって、前記吸・排気ブロックは、外部から流入した流体の通過可能な吸入室と、前記吸入室を隔てて配されるとともに流入した流体の通過可能な排出室とを備え、前記吸・排気ブロックと前記シリンダブロックとの間に、貫通穴で成形された気室を備えた挟持部材と、前記流体を前記吸入室から前記気室へのみ通過可能な吸気弁ガスケットと、前記流体を前記気室内から前記排出室へのみ通過可能な排気弁ガスケットと、前記吸気弁ガスケットおよび前記排気弁ガスケットとの間に介在するスペーサとをそれぞれ配して成り、前記スペーサは、前記気室および前記吸入室を接続する吸引穴と、前記排出室および気室を接続する排出穴とをそれぞれ備え、前記コンロッドは、その端部に弾性変形する膜を備え、前記シリンダブロックは、その端面に前記膜の厚みよりも薄い深さの溝を形成して成り、前記溝に配した前記膜を前記挟持部材および前記シリンダブロックにより挟持して成
り、前記吸・排気ブロックは、前記シリンダブロックの両端側にそれぞれ配され、これら2つの吸・排気ブロックの前記吸入室同士は、前記流体の通過可能な流入経路によって接続されて成る一方、前記排出室同士は、前記流体の通過可能な排出経路によって接続されて成り、前記膜は、流入経路および前記排出経路の一部を成す抜き穴を備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の吸引ポンプは、前記膜の弾性変形を利用して空気の吸引を行うため、シリンダの内壁面と擦れ合うパッキンを使用する必要がない。これにより、本発明の吸引ポンプは、運転時間の経過に伴う吸引力低下を解決できる利点がある。また、前記膜は、弾性の高いシート状の素材から成形されているため、本発明の吸引ポンプは、従来の皿状からなるパッキンに比べて製作に係るコストが低減する。さらに、本発明の吸引ポンプは、前記膜が前記シリンダブロックと前記挟持部材との間で挟持されるため、前記気室内の流体が前記シリンダブロックおよび前記挟持部材の接触面から漏れ難いという利点もある。
【0011】
また、本発明の吸引ポンプは、2つ吸入室同士を接続する流入経路および2つの排出室同士を接続する排出経路を備えるため、対向するように離れた位置の前記吸入室あるいは排出室をそれぞれ1つに集約できる。これにより、例えば、流体を通過可能な配管継手を一方の前記吸入室に接続することで、この配管継手から連続的に流体を吸入することができる。つまり、外部に存在する流体を1箇所の配管継手から効率よく吸入できる利点もある。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る吸引ポンプの実施の形態について
図1ないし
図5を参照しながら説明する。本発明の吸引ポンプ1は、回転駆動源の一例であるモータ10と、後述する第1コンロッド30および第2コンロッド35等が収納されたアルミ製のシリンダブロック20と、シリンダブロック20を挟むように設けられた第1吸・排気ブロック41および第2吸・排気ブロック42(内部構造は、後で詳述する)を有するものである。また、吸引ポンプ1は、第1および第2コンロッド30,35の往復運動により、前記第2吸・排気ブロック42に取り付けられた配管継手48から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を前記第2吸・排気ブロック42に取り付けられたサイレンサ49から吐き出す真空ポンプである。当該真空ポンプは、小型部品を吸着するための真空チャック装置(不図示)に配管接続され、ねじあるいはその他の小物部品を吸着することができる。
【0014】
前記モータ10は、L字断面を有するアングルブラケット11を備えて成り、このアングルブラケット11を介して前記シリンダブロック20の上面に取り付けられている。前記アングルブラケット11は、モータ10を、例えば、壁面その他の構造物に取り付けるためのものである。また、前記モータ10は、その駆動により回転する出力軸12を備えており、この出力軸12には、クランクシャフト13が取り付けられている。
【0015】
前記クランクシャフト13は、大径から成るバランスウエイト部13aと、バランスウエイト部13aよりも小径から成る偏心部13bと、偏心部13bよりも小径の軸受挿入部13cとから構成されており、それぞれが一体に形成されて成る。また、前記クランクシャフト13は、前記出力軸12を挿通可能な嵌合穴13dが配設されている。この嵌合穴13dの軸線は、前記偏心軸13bの軸線に対してオフセットしている一方、前記軸受挿入部13cの軸線とほぼ同一線上になるよう設定されている。さらに、前記クランクシャフト13は、
図3に示すように前記嵌合穴13dへ前記出力軸12が挿入されてねじにより固定されることで、前記出力軸12と一体になって回転するように構成されている。
【0016】
また、前記クランクシャフト13には、前記第1および第2コンロッド30,35が回転自在に挿通されており、これらは何れもフッ素系ゴムから成る厚みの一定な膜を備えて成る。さらに、前記クランクシャフト13の前記軸受挿入部13cが前記シリンダブロック20の内壁凹所(不図示)に配された玉軸受(不図示)に軸支されているため、前記モータ10の回転によって
図4および
図5に示すように前記偏心部13bが前記嵌合穴13d(出力軸12に相当する)の中心に対して偏心して回転する一方、前記軸受挿入部13cが嵌合穴13dとほぼ同心で回転する。
【0017】
前記第1コンロッド30は、その構造が前記第2コンロッド35と同一のため、ここでは第1コンロッド30の構造についてのみ説明する。なお、以下の説明において、前記第2コンロッド35に関するものはカッコ書きで示す。前記第1コンロッド30は、前記クランクシャフト13に挿通される玉軸受32(37)と、この玉軸受32(37)の外輪を受けるブロック33a(38a)と、このブロック33a(38a)の一端に配した樹脂製の中空円盤33b(38b)と、この中空円盤33b(38b)の端面に配した前記膜の一例であるゴム31(36)と、このゴム31(36)を前記中空円盤33b(38b)に挟み込むためのキャップ33c(38c)とから構成される。また、前記中空円盤33b(38b)、ゴム31(36)、キャップ33c(38c)は、何れも1本の皿ねじにより前記ブロック33a(38a)に固定されており、皿ねじを締付けることで前記ゴム31(36)は、前記中空円盤33b(38b)および前記キャップ33c(38c)によって所定の量だけ圧縮されている。また、前記ゴム31(36)は、高い弾性を有するとともに、その外周付近に4つの抜き穴31a,31b,31c,31d(36a,36b,36c,36d)を配して成る。
【0018】
前記シリンダブロック20は、その内部に前記第1および第2コンロッド30,35を配置可能な大径の貫通穴24と、この貫通穴24と平行に延びるに通気穴23a,23b,23c,23dと、その両端面に配された溝21,22とを備えて成る。また、前記溝21,22の深さは、前記ゴム31,36の厚みよりも薄い深さで成形されており、この溝21,22にそれぞれ前記ゴム31,36が配される。つまり、前記ゴム31は前記溝21から、前記ゴム36は前記溝22から若干突出する形となる。
【0019】
また、突出したゴム31,36は、前記挟持部材51,52によって前記シリンダブロック20側へ押さえられ、弾性変形して確実に挟持され位置決めが成される。つまり、前記ゴム31,36は、上述したように確実に挟持されているため、シリンダブロック20の内部および前記通気穴23a,23b,23c,23dに流入した空気を前記挟持部材51,52と前記シリンダブロック20との隙間から漏れないようにすることができる。さらに、前記溝21および溝22は、それぞれの底面21a,22aを連通する通気穴23a,23b,23c,23dによって接続されており、前記通気穴23aは、前記ゴム31の抜き穴31aおよび前記ゴム36の抜き穴36a、前記通気穴23bは、抜き穴31bおよび抜き穴36b、前記通気穴23cは、抜き穴31cおよび抜き穴36c、前記通気穴23dは、抜き穴31dおよび抜き穴36dをそれぞれ接続している。
【0020】
前記挟持部材51は、その構造が前記挟持部材52と同一のため、ここでは挟持部材51の構造についてのみ説明する。なお、以下の説明において、前記挟持部材52に関するものはカッコ書きで示す。前記挟持部材51(52)は、貫通穴で形成された気室51e(52e)と、前記通気穴23a,23b,23c,23dに対応する連通穴51a,51b,51c,51d(52a,52b,52c,52d)と、前記ゴム31,36に常時接触する挟持部とを備えて成る。また、挟持部材51(52)の一端には前記ゴム31(36)が配される一方、他端には弾性の高い素材から成る吸気弁ガスケット53(54)が密着して配される。
【0021】
前記吸気弁ガスケット53は、その構造が前記吸気弁ガスケット54と同一のため、ここでは吸気弁ガスケット53の構造についてのみ説明する。なお、以下説明において、前記吸気弁ガスケット54に関するものはカッコ書きで示す。前記吸気弁ガスケット53(54)は、前記連通穴51a,51b,51c,51d(52a,52b,52c,52d)に連通する挿通穴53a,53b,53c,53d(54a,54b,54c,54d)と、前記気室51e(52e)側へ空気の流入を許す弁53e,53f(54e,54f)とを備える。前記弁53e,53f(54e,54f)は、それぞれ暖簾状に成形されており、前記気室51e(52e)内に負圧が生じることで気室51e(52e)内に入り込み弾性変形するよう構成されている。これにより、空気は気室51e(52e)内に取り込まれる。また、この吸気弁ガスケット53(54)は、板状のスペーサ55(56)によってシリンダブロック20側へ押さえ付けられている。
【0022】
前記スペーサ55は、その構造が前記スペーサ56と同一のため、ここではスペーサ55の構造についてのみ説明する。なお、以下説明において、前記スペーサ56に関するものはカッコ書きで示す。前記スペーサ55(56)は、前記挿通穴53a,53b,53c,53d(54a,54b,54c,54d)に連通する通気口55a,55b,55c,55d(56a,56b,56c,56d)と、前記弁53e,53f(54e,54f)に対応する吸引穴55e,55f(56e,56f)と、前記気室51e(52e)に連通する排出穴55g,55h(56g,56h)とを備えて成る。また、このスペーサ55(56)の端面には、前記通気口55a,55b(56a,56b)および通気口55c,55d(56c,56d)に連通する2つの抜き枠57a,57c(58a,58c)を備えた排気弁ガスケット57(58)が配されている。
【0023】
前記排気弁ガスケット57は、その構造が前記排気弁ガスケット58と同一のため、ここでは排気弁ガスケット57の構造についてのみ説明する。なお、以下説明において、前記排気弁ガスケット58に関するものはカッコ書きで示す。前記排気弁ガスケット57(58)は、前記抜き枠57a,57c(58a,58c)と、前記抜き枠57c(58c)側に設けられた2つの弁57g,57h(58g,58h)とを備える。前記弁57g,57h(58g,58h)は、それぞれ暖簾状に成形されており、常時は前記排出穴55g,55h(56g,56h)を塞ぐように前記スペーサ55(56)の端面と接触している一方、前記気室51e(52e)内の圧力が高まることで、後述する排気室41c(42c)側に入り込むよう弾性変形する。よって、気室51e(52e)内の空気は、圧力の高まりにより外部へ排出される。
【0024】
前記第1吸・排気ブロック41は、前記抜き枠57aに連通する吸入室41aと、前記抜き枠57cに連通する排出室41cとを備えており、前記排気弁ガスケット57の端面と隣り合って取り付けられている。一方、前記第2吸・排気ブロック42は、前記抜き枠58aに連通する吸入室42aと、前記抜き枠58cに連通する排出室41cとを備えており、前記排気弁ガスケット58の端面と隣り合って取り付けられている。また、前記第1吸・排気ブロック41および第2吸・排気ブロック42の前記吸入室41a,42a、前記排出室41c,42cは、何れも有底に形成されている。なお、前記第2吸・排気ブロック42の前記吸入室42aおよび前記排出室42cについては、それぞれめねじが形成されており、前記吸入室42aおよび前記排出室42cは、何れも外部と通じるように構成される。また、前記吸入室42aのめねじには前記配管継手48が取り付けられる一方、前記排出室42cのめねじには前記サイレンサ49が取り付けられているため、これら吸入室42aおよび排出室42cは、何れも外部と連通している。
【0025】
ここで、上述した構成部品の組み立てについて説明する。
図2に示すように、前記第1吸・排気ブロック41は、前記排気弁ガスケット57、前記スペーサ55、前記吸気弁ガスケット53、前記挟持部材51を順に挟んで前記シリンダブロック20の前記溝21側にねじ止めされている。同様に前記第2吸・排気ブロック42は、前記排気弁ガスケット58、前記スペーサ56、前記吸気弁ガスケット54、前記挟持部材52を順に挟んで前記溝22側にねじ止めされている。
【0026】
このねじ止めにより、前記溝21,22から突出していた前記ゴム31,36は、前記挟持部材51,52により前記シリンダブロック20の端面へそれぞれ押さえ付けられ、その厚み方向に圧縮されて前記溝21,22内に収まる。つまり、この時、前記挟持部材51,52の端面は、
図4および
図5に示すように、前記シリンダブロック20の両端面とそれぞれ密着している。したがって、溝21,22の深さと、前記挟持部材51,52を前記シリンダブロック20に密着させて取り付けることとを何れも管理することで、前記ゴム31,36の弾性変形量を管理できる。つまり、前記ゴム31,36の塑性変形量に合わせて前記ねじ毎の締付けトルクを調節する必要がないため、吸引ポンプ1の組立作業効率が向上する。
【0027】
また、前記溝21,22が前記ゴム31,36の常時の厚みよりも薄い寸法の深さに設定されているため、前記ゴム31,36は、前記第1吸・排気ブロック41および前記第2吸・排気ブロック42のねじ止めにより確実に弾性変形する。つまり、この弾性変形により、前記ゴム31,36は、それぞれの両端に位置する前記挟持部材51,52および前記シリンダブロック20の間から内部の空気が外部へ漏れ出ないように確実にシールする。
【0028】
また、前記ゴム31(36)は、前記挟持部材51(52)に接触する外周付近に前記流入経路90あるいは前記排出経路91の一部に相当の前記抜き穴31a,31b,31c,31d(36a,36b,36c,36d)を備え、しかも、このゴム31(36)が上述の通り前記溝21(22)から突出して配される。よって、本発明の吸引ポンプ1は、前記ゴム31(36)が取り付けられることで、前記流入経路90および前記排出経路91のシールと、前記第1(第2)コンロッド30(35)の往復運動による前記ゴム31(36)の脱落防止とを何れも有効にできる。
【0029】
ここで、空気の流れについて説明する。まず、前記配管継手48から流入する空気は、前記吸入室42a、前記抜き枠58a、前記通気口56a,56b、前記挿通穴54a,54b、前記連通穴52a,52b、前記抜き穴36a,36b、前記通気穴23a,23b、前記抜き穴31a,31b、前記連通穴51a,51b、前記挿通穴53a,53b、前記通気口55a,55b、前記抜き枠57aを順に経由して前記吸入室41aへ常時流れ込むことが可能である。なお、ここで説明した空気の流入経路は、
図4および
図5において図示できないため、便宜上、二点鎖線で示した流入経路90とする。また、前記空気は、前記弁53e,53f(54e,54f)が開かれることで、前記吸入室41a(42a)から前記気室51e(52e)へ流入する一方、前記弁53e,53f(54e,54f)が閉じられることで、前記気室51e(52e)から前記吸入室41a(42a)へ逆流しない。
【0030】
次に、前記サイレンサ49から排出される空気は、前記排出室41c、前記抜き枠57c、前記通気口55c,55d、前記挿通穴53c,53d、前記連通穴51c,51d、前記抜き穴31c,31d、前記通気穴23c,23d、前記抜き穴36c,36d、前記連通穴52c,52d、前記挿通穴54c,54d、前記通気口56c,56d、前記抜き枠58cを順に経由して前記排出室42cへ常時流れ込むことが可能である。なお、ここで説明した空気の排出経路は、
図4および
図5において図示できないため、便宜上、一点鎖線で示した排出経路91とする。また、前記空気は、前記弁57g,57h(58g,58h)が開かれることで、前記気室51e(52e)から前記排出室41c(42c)へ排出される一方、前記弁57g,57h(58g,58h)が閉じられることで、前記排出室41c(42c)から前記気室51e(52e)へ逆流しない。
【0031】
上述した構成からなる吸引ポンプ1の動作について以下に説明する。前記モータ10は、不図示の制御装置の発する信号を受け、前記クランクシャフト13が
図4および
図5の矢印Rの向きに回転する。これにより、前記ゴム31は、
図4から
図5に至る過程において、前記第1コンロッド30の移動(
図5参照)によって前記第1吸・排気ブロック41側へ押し出されるように弾性変形する一方、前記ゴム36は、前記第2コンロッド35の移動(
図5参照)によって前記クランクシャフト13側へ引き込まれるように弾性変形する。つまり、前記第1・第2コンロッド30,35の移動(
図5参照)によって、前記気室51eの容積が減少する一方、前記気室52eの容積が増大することから、前記気室51e内の圧力が高まると同時に前記気室52e内の圧力が下がる。
【0032】
このように、前記気室51e内の圧力が高まることで、前記弁53e(53f)が前記吸引穴55e(55f)を塞ぐと同時に前記弁57g(57h)が前記排出室41c内に入り込み開かれるため、前記気室51e内の空気が前記排出経路91を通過して前記サイレンサ49から外部へと排出される。一方、前記気室52e内の圧力が下がることで、前記弁54e(54f)が前記気室52e内に入り込み開かれると同時に前記弁58g(58h)が前記排出穴56g(56h)を塞ぐため、外部の空気が前記配管継手48を経由して前記気室52e内へ流れ込む。
【0033】
また、上述とは逆の
図5から
図4に至る過程において、前記ゴム31は、前記第1コンロッド30の移動(
図4参照)によって前記クランクシャフト13側へ引き込まれるように弾性変形する一方、前記ゴム36は、前記第2コンロッド35の移動(
図4参照)によって前記第2吸・排気ブロック42側へ押し出されるように弾性変形する。つまり、前記第1・第2コンロッド30,35の移動(
図4参照)によって、前記気室51eの容積が増大する一方、前記気室52eの容積が減少することから、前記気室51e内の圧力が下がると同時に前記気室52e内の圧力が高まる。
【0034】
このように、前記気室51e内の圧力が下がることで、前記弁57g(54f)が前記吸引穴55e(55f)を塞ぐと同時に前記弁53g(53h)が前記気室51e内に入り込み開かれるため、前記気室51eと前記吸引穴55e(55f)、前記流入経路90、前記配管継手48が接続され、外部の空気は気室51eへ吸引される。一方、前記気室52e内の圧力が高まることで、前記弁54e(54f)が前記吸引穴56e(56f)を塞ぐと同時に前記弁58g(58h)が前記排出室42c内に入り込み開かれるため、前記気室52e内の空気が前記排出室42c通過して前記サイレンサ49から外部へと排出される。
【0035】
したがって、本発明の吸引ポンプ1は、外部の空気を気室51e,52eへ交互に吸引するとともに前記気室51e,52eに吸引した空気を交互に排出することから、連続的な吸引および排出が行える。
【0036】
なお、上記実施の形態に係る吸引ポンプ1は、吸・排気の対象が空気であったが、吸・排気の対象は、空気に限らず他の気体でも構わない。また、本発明に係る吸引ポンプは、気体の吸・排気用のみならず、液体の吸込み・吐出し用の吸引ポンプにも適用可能である。