(57)【要約】【課題】ピストンの可動域を許容範囲内へ更に確実に制限し、万一ピストンが通常運転範囲を逸脱しても、ピストンの移動を復帰可能に阻止することのできるローリングダイヤフラムポンプを提供する。【解決手段】ローリングダイヤフラムポンプでは、ピストンがシャフトとホルダとを介して送りねじ軸に接続され、この送りねじ軸を軸方向に移動させることが可能な送りねじナットがモータの回転子に固定されている。したがって、モータが回転子と送りねじナットとを回転させると、送りねじ軸と共に、ホルダ、シャフト、およびピストンが往復運動する。送りねじナットの回転に伴い、送りねじ軸の軸方向におけるホルダから送りねじナットまでの距離が許容下限まで接近した場合、第１突起に第２突起が送りねじ軸の周方向から接触する。【選択図】図４
2020118137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口とを含むヘッドと、
前記ヘッドで一端が閉じられたシリンダと、
前記ヘッドと前記シリンダとの間を仕切って前記ヘッドの中に、前記吸入口と前記吐出口とに連通したポンプ室を形成している変位可能な部材であり、変位により流体を前記吸入口から前記ポンプ室へ、または前記ポンプ室から前記吐出口へ移動させるローリングダイヤフラムと、
前記シリンダの中を往復運動可能に前記ローリングダイヤフラムと接続され、往復運動によって前記ローリングダイヤフラムを変位させるピストンと、
先端が前記ピストンに同軸に固定されたシャフトと、
往復運動可能に支持されており、前記シャフトの基端を保持するホルダと、
前記シャフトと同軸に配置されて前記ホルダに固定された棒状部材であって、外周面に雄ねじが切られている送りねじ軸と、
前記送りねじ軸のまわりに回転することにより、前記送りねじ軸を軸方向に移動させることが可能な送りねじナットと、
前記送りねじナットが固定された回転子を含み、前記送りねじナットを前記回転子と共に回転させるモータと、
を備え、
前記ホルダは、前記送りねじナットへ向かって突出する第１突起を含み、
前記送りねじナットは、前記ホルダへ向かって突出する第２突起を含み、
前記送りねじナットの回転に伴い、前記送りねじ軸の軸方向における前記ホルダから前記送りねじナットまでの距離が許容下限まで接近した場合、前記第１突起に前記第２突起が前記送りねじ軸の周方向から接触する
ことを特徴とするローリングダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
前記第１突起による前記第２突起への衝突に応じて前記モータが受けるトルクの増大を検知して前記モータを停止させる制御部
を備えた請求項１に記載のローリングダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローリングダイヤフラムポンプに関し、特にピストンの駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローリングダイヤフラムポンプは、吐出量を一定に維持する精度が高く、静音であるという利点がある。ローリングダイヤフラムは、全体をフッ素樹脂で形成することが可能であり、金属またはゴムとの接触が好ましくない流体を扱う分野に採用されることが多い。ローリングダイヤフラムポンプの代表的な用途としては、半導体製造プロセスにおけるウェハへのレジストの塗布が挙げられる。
【０００３】
ローリングダイヤフラムポンプの駆動機構としては、たとえば特許文献１−３に開示されたものが知られている。この機構は、ローリングダイヤフラムに接続されたピストンをシリンダ内で往復運動させることにより、ローリングダイヤフラムを変位させる。ピストンの往復運動にはたとえば、送りねじを含む直進運動機構とステッピングモータとの組み合わせが利用される。ステッピングモータの位置決め精度の高さにより、ローリングダイヤフラムの変位量が高精度に制御されるので、ローリングダイヤフラムポンプは吐出量の定量性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０６１１６９号公報
【特許文献２】特開２０１８−００３７１２号公報
【特許文献３】特開２０１８−０２１５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電話、情報家電の普及に伴い、半導体の需要は増加し続けている。これに応えるべく、半導体の製造設備には生産性の更なる向上が求められている。ローリングダイヤフラムポンプにもその信頼性の更なる向上が必要とされる。この信頼性を決める主な要因にはローリングダイヤフラムの折返し部の低剛性（変形のしやすさ）と直進運動機構の精密性とが挙げられる。これらの両方を高く維持することが信頼性の向上につながる。
【０００６】
ローリングダイヤフラムの折返し部の低剛性と直進運動機構の精密性との維持に不可欠なのは、ピストンの位置決め精度の高さ、特にピストンの許容範囲内への確実な制限である。実際、ピストンの変位量によってローリングダイヤフラムの変位量が決まるので、万一にもピストンが許容範囲を超えて移動すれば、ローリングダイヤフラムの変位量が過大になって破れ等の損傷をローリングダイヤフラムに与えかねない。また、ピストンの許容範囲外への移動は直進運動機構の部材同士の衝突を引き起こし、その衝突に伴う送りねじ軸の傾き等、直進運動機構の歪みを生じさせかねない。
【０００７】
ピストンの許容範囲内への制限は通常、電子式と機械式との両面で行われる。電子式制限はたとえば、ステッピングモータの制御ソフトウェアを利用して、モータに与えられたパルス数からモータの回転量を割り出し、その量が通常運転範囲を超えないようにモータを電子的に制御することである。機械式制限はたとえば、送りねじ軸等、ピストンと共に移動する可動部材の軌道上に障害物を設置して、その可動部材を障害物を越えては移動できないようにすることである。しかし、電子式制限には、外部からの振動、衝撃等の外乱に起因するステッピングモータの脱調、または制御ソフトウェアの不具合による誤差の危険性がある。一方、機械式制限には、障害物との衝突に伴って可動部材に歪みが生じ、可動部材が復帰不能に陥る危険性がある。
【０００８】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、ピストンの可動域を許容範囲内へ更に確実に制限し、万一ピストンが通常運転範囲を逸脱しても、ピストンの移動を復帰可能に阻止することのできるローリングダイヤフラムポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの観点におけるローリングダイヤフラムポンプは、吸入口と吐出口とを含むヘッドと、そのヘッドで一端が閉じられたシリンダと、ヘッドとシリンダとの間を仕切ってヘッドの中に、吸入口と吐出口とに連通したポンプ室を形成している変位可能な部材であり、変位により流体を吸入口からポンプ室へ、またはポンプ室から吐出口へ移動させるローリングダイヤフラムと、シリンダの中を往復運動可能にローリングダイヤフラムと接続され、往復運動によってローリングダイヤフラムを変位させるピストンと、先端がピストンに同軸に固定されたシャフトと、往復運動可能に支持されており、シャフトの基端を保持するホルダと、シャフトと同軸に配置されてホルダに固定された棒状部材であり、外周面に雄ねじが切られている送りねじ軸と、その送りねじ軸のまわりに回転することにより、送りねじ軸を軸方向に移動させることが可能な送りねじナットと、その送りねじナットが固定された回転子を含み、送りねじナットを回転子と共に回転させるモータとを備えている。ホルダは、送りねじナットへ向かって突出する第１突起を含む。送りねじナットは、ホルダへ向かって突出する第２突起を含む。送りねじナットの回転に伴い、送りねじ軸の軸方向におけるホルダから送りねじナットまでの距離が許容下限まで接近した場合、第１突起に第２突起が送りねじ軸の周方向から接触する。
【００１０】
このローリングダイヤフラムポンプは、第１突起による第２突起への衝突に応じてモータが受けるトルクの増大を検知してモータを停止させる制御部を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による上記のローリングダイヤフラムポンプでは、ピストンがシャフトとホルダとを介して送りねじ軸に接続され、この送りねじ軸を軸方向に移動させることが可能な送りねじナットがモータの回転子（ロータ）に固定されている。したがって、モータが回転子と送りねじナットとを回転させると、送りねじ軸と共に、ホルダ、シャフト、およびピストンが往復運動する。さらに、送りねじナットの回転に伴い、送りねじ軸の軸方向におけるホルダから送りねじナットまでの距離が許容下限まで接近した場合、第１突起に第２突起が送りねじ軸の周方向から接触する。これにより、このローリングダイヤフラムポンプはピストンの可動域を許容範囲内へ更に確実に制限することができ、万一ピストンが通常運転範囲を逸脱しても、ピストンの移動を復帰可能に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態によるローリングダイヤフラムポンプの大まかな外観を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った縦断面図である。
【図２】図１の示すローリングダイヤフラム、ピストン、シャフト、シャフトホルダ、および送りねじの分解図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１の示すピストンの軸方向（Ｚ軸方向）における可動域の可動上限と可動下限とを示す断面図である。
【図４】（ａ）は、ピストンが可動下限へ到達した場合におけるシャフトホルダを示す斜視図であり、（ｂ）は、同じ場合の送りねじナットの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［ポンプの構造］
図１の（ａ）は、本発明の実施形態によるローリングダイヤフラムポンプ１（以下、単に「ポンプ１」と略す。）の大まかな外観を示す斜視図である。このポンプ１はハウジング１００を有する。ハウジング１００は、上下方向に細長い直方体形であり、側面からは吸入口１１１が水平に突きだし、上面からは吐出口１１２が垂直に突き出している。ハウジング１００は、上側内部にポンプヘッド１１０およびシリンダ１２０を収容している。ハウジング１００は、下側内部に正逆両方向に回転が可能な機種のモータ２００、たとえばステッピングモータを収容している。
【００１４】
図１の（ｂ）は、ハウジング１００の内部（各種配管等を除く）に関して、図１の（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った縦断面図である。ハウジング１００の上側内部にはポンプヘッド１１０とシリンダ１２０とが収容され、ハウジング１００の下側内部にはモータ２００が収容されている。
【００１５】
−ポンプヘッド−
ポンプヘッド１１０は、外形がハウジング１００の内面に沿う四角柱状で、かつ、その内側に軸方向（上下方向）に延びる有底の円形穴（凹部１１３）が形成された形状であり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂による成型品である。ポンプヘッド１１０の下端から内部にかけて円形の凹部１１３が広がっている。ポンプヘッド１１０の側面には吸入口１１１が設けられ、上面には吐出口１１２が設けられている。いずれも凹部１１３と連通している。図１は示していないが、吸入口１１１には、外部からポンプヘッド１１０内へ向かう流れのみを許す逆止弁が取り付けられ、吐出口１１２には逆に、ポンプヘッド１１０内から外部へ向かう流れのみを許す逆止弁が取り付けられている。
【００１６】
−シリンダ−
シリンダ１２０は、外形がハウジング１００の内面に沿う四角柱状で、かつ、その内側に軸方向（上下方向）に延びる円形孔（内部空間）が形成された形状であり、ステンレス鋼等の金属から成る。シリンダ１２０の上端はポンプヘッド１１０で閉じられ、下端はモータ２００によって塞がれている。シリンダ１２０の内部空間は上下方向の中間部分が隔壁１２１で仕切られ、上下２つの部屋に分かれている。隔壁１２１の中央部には縦穴１２２が貫通している。縦穴１２２の周囲からは円環形状の突起であるボス１２３が上方（Ｚ軸の正方向）へ伸びている。隔壁１２１よりも上側の部屋は横断面が円形であり、内径がポンプヘッド１１０の凹部１１３と等しく、その凹部１１３と同軸に連通している。シリンダ１２０の側面には横穴１２４が開けられ、隔壁１２１よりも上側の部屋を外部と連通させている。この横穴１２４は、隔壁１２１よりも上側の部屋の気圧を下げるのに利用される（後述参照）。
【００１７】
ポンプ１はまた、ポンプヘッド１１０またはシリンダ１２０の内部を軸方向（上下方向）に移動する部材である、ローリングダイヤフラム３００、ピストン４００、シャフト５００、シャフトホルダ６００、および送りねじ７００を有している。図２はこれらの分解図である。
【００１８】
−ローリングダイヤフラム−
ローリングダイヤフラム３００はＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の成型品であり、中央に円盤部３１０を含み、その周りに円環形状のつば部３２０を含む。円盤部３１０は下面の中央部に凸部３１１を含む。円盤部３１０の直径はポンプヘッド１１０の凹部１１３およびシリンダ１２０の内径よりもわずかに小さく、つば部３２０の内径はポンプヘッド１１０の凹部１１３およびシリンダ１２０の内径よりもわずかに大きい。円盤部３１０とつば部３２０との間は円環形状の薄膜部３３０で接続されている。円盤部３１０とつば部３２０と比べて薄膜部３３０の厚みはかなり薄いので、剛性が特に低い。薄膜部３０３が折り返されることにより、円盤部３１０はつば部３２０に対して軸方向（図ではＺ軸方向）に変位可能である。ローリングダイヤフラム３００は、つば部３２０がポンプヘッド１１０とシリンダ１２０との間に挟まれて固定されることにより、ポンプヘッド１１０の凹部１１３とシリンダ１２０の内部空間との間を仕切る。ポンプヘッド１１０の凹部１１３とローリングダイヤフラム３００とで囲まれた空間は吸入口１１１と吐出口１１２と連通しており、ポンプ室として利用される。
【００１９】
−ピストン−
ピストン４００は円柱状部材であり、たとえばアルミダイキャストによって製造することができる。ピストン４００の外径はシリンダ１２０の内径よりもわずかに小さいので、ピストン４００はシリンダ１２０の内部空間のうち隔壁１２１よりも上側において、軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に収容される。ピストン４００は上面の中央部に円形の第１凹部４０１を含む。この凹部４０１にローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０の凸部３１１が嵌まることにより、ピストン４００は上面をローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０の下面に密着させる。この状態でピストン４００がシリンダ１２０の内部を軸方向に移動すると、ローリングダイヤフラム３００の薄膜部３３０がピストン４００の外周面とシリンダ１２０の内周面との隙間に出入りするように変形し、ローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０がピストン４００と共に移動する。ピストン４００には上面から下面までにわたって縦穴４０２が複数本、開けられている。ピストン４００の周囲からシリンダ１２０の横穴１２４を通して空気が減圧されると、ピストン４００の縦穴４０２内の圧力が低下してローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０がピストン４００の上面に吸着される。これにより、ピストン４００の位置にかかわらず、ローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０がピストン４００の上面に密着し続ける。ピストン４００は下面の中央部に円形の第２凹部４０３を含む。第２凹部４０３の内径はシリンダ１２０の隔壁１２１のボス１２３の外径よりも大きいので、ピストン４００が降下して隔壁１２１に接近すると、第２凹部４０３にボス１２３が嵌まる。第２凹部４０３の深さはボス１２３の高さよりも小さいので、ピストン４００の下面が隔壁１２１に衝突するよりも前に、第２凹部４０３の天井（凹部底面）がボス１２３の先端（上端）と接触してピストン４００の降下を妨げる。
【００２０】
−シャフト−
シャフト５００はたとえばステンレス鋼製の棒であり、シリンダ１２０の隔壁１２１の縦穴１２２を通してシリンダ１２０の軸方向（Ｚ軸方向）に延びている。シャフト５００は先端（上端）がピストン４００の下面（第２凹部４０３の凹部底面）の中央部に同軸に固定されている。但し、ピストン４００の下面に設けられた止まり穴に嵌まるだけで、固定されていなくてもよい。シリンダ１２０の隔壁１２１の縦穴１２２とシャフト５００との隙間のうち、上端側はブッシング５０１で埋められ、下端側はパッキン５０２で封止（シール）されている。ブッシング５０１は、ステンレス鋼等の金属、またはフッ素樹脂等の硬質樹脂から成る円筒部材であり、シャフト５００に対してすべり軸受の役割を果たす。パッキン５０２はたとえばフッ素ゴム製のＯリングであり、押さえ部材５０３によって支持されている。押さえ部材５０３はたとえばステンレス鋼製の円環部材であり、内径がシャフト５００の外径とほぼ等しい。押さえ部材５０３は下面に、中央の穴のまわりから下方（Ｚ軸の負方向）へ突出した円環形状の突起５０４を含む。
【００２１】
−シャフトホルダ−
シャフトホルダ６００は分厚い矩形板状であり、たとえばステンレス鋼または硬質樹脂から成る。シャフトホルダ６００の中央部には軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する縦穴６０１が開けられており、その中にシャフト５００の基端（下端）が挿入されて固定される。シャフトホルダ６００は側面がスライダ６０２に固定されている。スライダ６０２は、シリンダ１２０の隔壁１２１よりも下側の部屋の内面に設置された、シリンダ１２０の軸方向（Ｚ軸方向）に延びているレール６０３に沿って摺動可能に支持されている。スライダ６０２により、シャフトホルダ６００はシリンダ１２０の軸方向（Ｚ軸方向）には往復運動可能に支持される一方、シリンダ１２０の周方向には回転しないように規制される。シャフトホルダ６００は更に、下面の一角から下方（Ｚ軸の負方向）へ突出した突起６０４を含む。
【００２２】
−送りねじ−
送りねじ７００は、送りねじ軸７０３と送りねじナット７０１とで構成されている。送りねじ軸７０３は、外周面に雄ねじが切られた円柱状部材であり、たとえばステンレス鋼から成る。送りねじ軸７０３は、モータ２００と同軸に配置されている。送りねじ軸７０３の先端（上端）はシャフトホルダ６００の縦穴６０１の下側に挿入されて固定され、基端（下端）はモータ２００の中に延びている。送りねじ軸７０３は、モータ２００の回転子（ロータ）２０１の上面に固定された送りねじナット７０１にねじ込まれて支持されている。具体的には、送りねじ軸７０３の外周面に切られている雄ねじが、送りねじナット７０１の貫通孔に切られている雌ねじに螺合するようになっている。送りねじ軸７０３は送りねじナット７０１と協働して直進運動機構として機能し、モータ２００の回転力を、ピストン４００、シャフト５００、およびシャフトホルダ６００を往復運動させる力に変える。すなわち、モータ２００が回転子２０１を回転させると送りねじナット７０１が回転するので、送りねじ軸７０３が軸方向に並進する。これに伴ってシャフトホルダ６００が上下方向（Ｚ軸方向）に移動し、シャフト５００と共にピストン４００を軸方向（Ｚ軸方向）に変位させる。送りねじナット７０１の上面には、モータ２００の回転子２０１との締結用のボルトの頭７０２が突き出している。この頭７０２は、後述のようにシャフトホルダ６００の突起６０４と協働して、ピストン４００の最下位置を決める役割を果たす。
【００２３】
［ポンプの制御部］
モータ２００は外部の駆動回路に接続されている。駆動回路は制御部と出力部とに大別される。制御部は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）等の電子回路であり、マイクロプロセッサの場合、内蔵のＲＯＭに記憶された制御ソフトウェアを実行する。これにより制御部はモータ２００の電流または電圧を監視し、その値に基づいて、モータ２００が達成すべき出力トルク、回転速度、または回転数の目標値を計算し、その目標値を出力部に指示する。モータ２００がステッピングモータである場合、モータ２００に印加される電流パルスの数がモータ２００の回転角に比例し、周波数がモータ２００の回転速度に比例する。したがって、制御部はモータ２００の回転数または回転速度の目標値を、モータ２００に印加すべき電流パルスの数または周波数で表現する。出力部はスイッチングコンバータであり、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワートランジスタをスイッチング素子として利用して、制御部から指示された目標値に応じてモータ２００の電流または電圧を調節する。
【００２４】
［ポンプの動作］
図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ピストン４００の軸方向（Ｚ軸方向）における可動域の可動上限ＭＨと可動下限ＭＬとを示す断面図である。ピストン４００の可動域の可動上限ＭＨは、たとえばシャフトホルダ６００の上面が押さえ部材５０３の下端（突起５０４の下端）に接触する際における、ローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０の上面の高さ位置を表す。ピストン４００の可動域の可動下限ＭＬは、シャフトホルダ６００の突起６０４に送りねじナット７０１の上面のボルト頭７０２が送りねじナット７０１の周方向から接触する際における、ローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０の上面の高さ位置を表す。なお、可動上限ＭＨは、許容範囲の上限以下に設定され、可動下限ＭＬは、許容範囲の下限以上に設定される。これらの可動上限ＭＨと可動下限ＭＬとの間にピストン４００の上下運動が制限されるように、制御部はモータ２００を制御する。
【００２５】
具体的には、制御部は電源投入時に次の制御（原点復帰制御）を行う。制御部はまずモータ２００を正転させ、ピストン４００を可動上限ＭＨまで上昇させる。ピストン４００が可動上限ＭＨに到達すると、シャフトホルダ６００の上面が押さえ部材５０３の下端（突起５０４の下端）と接触する。一方、この接触でピストン４００の上昇が妨げられるのに伴い、シャフト５００と送りねじ軸７０３とを通してモータ２００の受ける負荷トルクが増大するのでモータ２００は脱調し、すなわちモータ２００の電流パルス数の目標値と実測値との間に誤差が生じる。この脱調が検知された場合、制御部はモータ２００を一旦停止させた後、一定の回転数だけ逆転させる。これにより、ピストン４００は可動上限ＭＨから一定距離だけ低い位置Ｐ０（以下、「原点」と呼ぶ。）へ降下する。
【００２６】
以上の原点復帰制御を終えた後、制御部は原点Ｐ０に対するピストン４００の軸方向（Ｚ軸方向）における位置（高さ）を、モータ２００に印加した電流パルス数から計算で求める。ピストン４００が原点Ｐ０から上昇する場合、モータ２００に印加される電流パルス数が、可動上限ＭＨよりも僅かに低い位置である運転上限ＯＨまでの距離に相当する数以下に抑えられる。ピストン４００が原点Ｐ０から降下する場合、モータ２００に印加される電流パルス数が、可動下限ＭＬよりも僅かに高い位置である運転下限ＯＬまでの距離に相当する数以下に抑えられる。運転下限ＯＬは、可動下限ＭＬよりも一定の余裕だけ上方の高さである。この余裕は、シャフトホルダ６００の突起６０４に送りねじナット７０１の上面のボルト頭７０２が接触しないように設定される。
【００２７】
ポンプ１の駆動は次のように行われる。ピストン４００が原点Ｐ０に静止している場合、制御部はまずモータ２００を逆転させ、ピストン４００を原点Ｐ０から降下させる。これにより、ポンプ室の容積が増大するのでポンプ室内の圧力が下がり、吸入口１１１では逆止弁が開き、吐出口１１２では逆止弁が閉じる。したがって、吸入口１１１から流体、たとえばレジスト用の薬液がポンプ室へ流れ込む。運転下限ＯＬまでピストン４００が降下した場合、制御部はモータ２００を正転させ、ピストン４００を運転下限ＯＬから上昇させる。これにより、ポンプ室の容積が減少するのでポンプ室内の圧力が上がり、吸入口１１１では逆止弁が閉じ、吐出口１１２では逆止弁が開く。したがって、吐出口１１２から薬液が吐き出される。運転上限ＯＨまでピストン４００が上昇した場合、制御部はモータ２００を再び逆転させ、ピストン４００を運転上限ＯＨから降下させる。これにより、ポンプ室の容積が増大するのでポンプ室内の圧力が下がり、吸入口１１１では逆止弁が開き、吐出口１１２では逆止弁が閉じる。したがって、吸入口１１１から新たな薬液がポンプ室へ流れ込む。以上の動作が周期的に繰り返される。
【００２８】
［可動下限の意義］
制御部は、出力部がモータ２００に実際に印加する電流パルス数をカウントし、出力部に指示した目標値との間の誤差を監視する。この誤差が許容限度を超えた場合、制御部は出力部にモータ２００を一旦停止させ、電源投入時と同様に原点復帰制御を行う。これにより通常は、ピストン４００の軸方向（Ｚ軸方向）における位置が運転上限ＯＨと運転下限ＯＬとの間、すなわち通常運転範囲に制限される。しかし、実際には、外部からの振動、衝撃、電流パルスに重畳されるノイズ、または制御ソフトウェアの不具合によってモータ２００が脱調し、電流パルス数のカウントと目標値との間の誤差が過大になり得る。この場合、原点復帰制御へ移行する前にモータ２００がピストン４００を運転上限ＯＨよりも高く上昇させ、または運転下限ＯＬよりも低く降下させる危険性がある。
【００２９】
ピストン４００が運転上限ＯＨを超えて上昇し続ける場合、シャフトホルダ６００の上面が押さえ部材５０３の下端（突起５０４の下端）と接触するので、ピストン４００のそれ以上の上昇が阻止される。この接触が生じる際のピストン４００の高さは、ローリングダイヤフラム３００の円盤部３１０がポンプ室の天井、すなわち、ポンプヘッド１１０の凹部１１３の天井（凹部底面）に接触しない程度に設定されている。シャフトホルダ６００と押さえ部材５０３との衝突は、ピストン４００、シャフト５００、および送りねじ７００のいずれにも歪み等の不具合を与えない。
【００３０】
ピストン４００が運転下限ＯＬを超えて降下し続ける場合、ピストン４００の第２凹部４０３の天井が隔壁１２１のボス１２３の先端と接触するよりも前に、ピストン４００が可動下限ＭＬへ到達する。図４の（ａ）は、この場合のシャフトホルダ６００を示す斜視図であり、（ｂ）は、同じ場合の送りねじナット７０１の上面図である。送りねじナット７０１の回転に伴い、その上面に突き出たボルトの頭７０２は円軌道を描いている。この円軌道までシャフトホルダ６００の突起６０４が降下するので、この突起６０４にボルトの頭７０２が接触する。この接触が送りねじ軸７０３の周方向からとなるように、送りねじ軸７０３の外周面の雄ねじのねじ山に対するシャフトホルダ６００の方向、およびその突起６０４の位置と形状が設定されている。その突起６０４との接触により送りねじナット７０１の回転が妨げられるので、送りねじ軸７０３の降下、すなわちピストン４００の降下が阻止される。この接触に伴ってシャフトホルダ６００が受ける衝撃は、シャフトホルダ６００の下面が直に送りねじナット７０１の上面に接触する場合の衝撃とは異なり、周方向の成分が大きい。軸方向の衝撃とは異なり、周方向の衝撃はスライダ６０２を通してレール６０３にも吸収される。したがって、シャフトホルダ６００から、送りねじ７００、シャフト５００、ピストン４００、およびローリングダイヤフラム３００へ伝わる衝撃は、それらのいずれにも歪み等の不具合が生じない程度に抑えられる。さらに、シャフトホルダ６００の下面が直に送りねじナット７０１の上面に接触する場合とは異なり、その上面のボルトの頭７０２がシャフトホルダ６００の下面に食い込むことがない。したがって、分解修理することなくシャフトホルダ６００を送りねじナット７０１から離脱させ、ピストン４００を通常運転範囲内ＯＨ−ＯＬへ復帰させることが容易である。
【００３１】
［実施形態の利点］
本発明の上記の実施形態によるローリングダイヤフラムポンプ１では、ピストン４００がシャフト５００とシャフトホルダ６００とを介して送りねじ軸７０３に接続され、この送りねじ軸７０３を軸方向（Ｚ軸方向）に移動させることが可能な送りねじナット７０１がモータ２００の回転子２０１（ロータ）に固定されている。したがって、モータ２００が回転子２０１と送りねじナット７０１とを回転させると、送りねじ軸７０３と共に、シャフトホルダ６００、シャフト５００、およびピストン４００が往復運動する。さらに、送りねじナット７０１の回転に伴ってピストン４００が可動下限ＭＬまで降下した場合、シャフトホルダ６００の突起６０４に送りねじナット７０１の上面のボルトの頭７０２が送りねじ軸７０３の周方向から接触する。これに伴う衝撃は、シャフトホルダ６００の下面が直に送りねじナット７０１の上面に接触する場合の衝撃とは異なり、送りねじ７００、シャフト５００、ピストン４００、およびローリングダイヤフラム３００のいずれにも歪み等の不具合が生じない程度に抑えられる。さらに、送りねじナット７０１の上面のボルトの頭７０２がシャフトホルダ６００の下面に食い込むことがない。したがって、分解修理することなく、ピストン４００を通常運転範囲内ＯＨ−ＯＬへ復帰させることが容易である。こうしてこのローリングダイヤフラムポンプ１は、ピストン４００の可動域を可動範囲内ＭＨ−ＭＬへ更に確実に制限することができ、万一ピストン４００が通常運転範囲を逸脱しても、ピストンの移動を復帰可能に阻止することができる。
【００３２】
［変形例］
（１）シャフトホルダ６００の下面の突起６０４は、その下面の一角以外に配置されてもよい。ピストン４００が運転下限ＯＬまで降下した際に、送りねじナット７０１の上面のボルトの頭７０２が描く円軌道に進入することができる位置であればよい。また、突起６０４はシャフトホルダ６００と一体に成形されていなくてもよい。たとえば、シャフトホルダ６００の側面に大きめのワッシャーがボルトで締結され、そのワッシャーのうちシャフトホルダ６００の下面からはみ出した部分が、送りねじナット７０１の上面のボルトの頭７０２と接触するようにしてもよい。
【００３３】
（２）シャフトホルダ６００の下面の突起６０４に接触する送りねじナット７０１の上面のボルトの頭７０２は、送りねじナット７０１をモータ２００の回転子２０１に締結するためのものである。その他に、寸きりボルト（頭なしボルト）にねじ込むナットが送りねじナット７０１の上面に取り付けられてもよいし、シャフトホルダ６００の突起６０４との接触専用にダミーのボルト等の突起が送りねじナット７０１の上面に取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  ローリングダイヤフラムポンプ
１００  ハウジング
１１０  ポンプヘッド
１１１  吸入口
１１２  吐出口
１１３  ポンプヘッドの凹部
１２０  シリンダ
１２１  隔壁
１２２  隔壁の縦穴
１２３  ボス
１２４  シリンダの横穴
２００  モータ
２０１  モータの回転子
３００  ローリングダイヤフラム
３１０  ローリングダイヤフラムの円盤部
３１１  ローリングダイヤフラムの凸部
３２０  ローリングダイヤフラムのつば部
３３０  ローリングダイヤフラムの薄膜部
４００  ピストン
４０１  ピストンの第１凹部
４０２  ピストンの縦穴
４０３  ピストンの第２凹部
５００  シャフト
５０１  ブッシング
５０２  パッキン
５０３  押さえ部材
５０４  押さえ部材の突起
６００  シャフトホルダ
６０１  シャフトホルダの縦穴
６０２  スライダ
６０３  レール
６０４  シャフトホルダの突起
７００  送りねじ
７０１  送りねじナット
７０２  送りねじナットの上面のボルトの頭
７０３  送りねじ軸
【図１】
2020118137.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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