(57)【要約】【課題】被塗装物に対して塗料を連続して安定吐出することにある。【解決手段】シリンダチューブ４２内を周方向及び軸方向に沿って摺動可能に設けられるアウタピストン５６及びピストンロッド５８と、前記シリンダチューブ４２内に固定され、切り欠き部６８が設けられたインナピストン６６と、前記アウタピストン５６に設けられ第１室６２ａと第２室６２ｂとを連通させる塗料連通流路７０と、前記アウタピストン５６と一体的に周方向に回動すると共に、前記ピストンロッド５８の軸方向に沿って往復動作し、切り欠き空間部７１を有する遮蔽部材７２とを備える。【選択図】図２
2011074764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導入される吸引ポート及び流体が導出される送出ポートが設けられるシリンダ本体と、
前記シリンダ本体内を摺動可能に設けられるアウタピストン及びピストンロッドと、
前記シリンダ本体内に固定されるインナピストンと、
前記アウタピストンを前記ピストンロッドの軸周りに回動させる回動機構と、
前記アウタピストンを前記ピストンロッドの軸方向に沿って往復動作させる往復動機構と、
前記アウタピストンに設けられ、前記アウタピストンによって分割された前記シリンダ本体内の第１室と第２室とを連通させる連通手段と、
前記アウタピストンのピストンロッドに設けられて前記アウタピストンと一体的に周方向に回動すると共に、前記ピストンロッドの軸方向に沿って往復動作し、前記吸引ポートを閉塞する遮蔽手段と、
を備え、
前記遮蔽手段は、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った一端部から他端部に向って変位する中間位置においてのみ前記吸引ポートを開口し、前記アウタピストンが前記一端部から他端部に向って変位する中間位置以外の他の位置にあるときは前記吸引ポートを閉塞し、
前記連通手段は、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った他端部から一端部に向って変位する中間位置においてのみ前記第１室と前記第２室とを連通させる連通状態とし、前記アウタピストンが前記他端部から一端部に向って変位する中間位置以外の他の位置にあるときは前記インナピストンによって前記第１室と前記第２室との連通状態が遮断されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記遮蔽手段は、前記アウタピストンの前記ピストンロッドに外嵌された遮蔽部材を含み、前記遮蔽部材は、平面視して扇形状に形成された切り欠き空間部を有する略円柱体からなり、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った一端部から他端部に向って変位する中間位置で前記遮蔽部材の前記切り欠き空間部が前記吸引ポートに臨む回動位置となるように設定されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記連通手段は、アウタピストンに形成された連通流路と、前記インナピストンに形成された切り欠き部とを有し、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った他端部から一端部に向って変位する中間位置で前記連通流路が前記インナピストンの前記切り欠き部に臨む回動位置となるように設定されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記シリンダ本体に連結され、内部に洗浄室が設けられた洗浄ポートブロックを有し、前記洗浄室内に洗浄剤を導入することにより、前記アウタピストンのピストンロッドを軸洗浄すると共に、前記洗浄ポートブロックには、前記ピストンロッドの外周面に摺接する環状のブラシ部材が設けられることを特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項１記載のポンプ装置において、
前記第１室は前記吸引ポートと連通するように設けられ、前記第２室は前記送出ポートと連通するように設けられ、前記第１室の容積は前記第２室の容積よりも大きく設定され、前記第１室から前記第２室へ流入した流体の容積差に対応する余剰流体が前記送出ポートから導出されることを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ本体内を摺動するアウタピストンの回転運動及び往復運動によって塗料を連続して送出することが可能なポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を送り出すためのポンプ装置として、例えば、ギヤポンプやベーンポンプ等、種々のポンプが知られている。このような従来のポンプ装置では、例えば、１サイクルで送り出す液体の量が少量のとき、この液体の送り出す量を正確に制御することが困難であった。
【０００３】
そこで、本出願人は、送り出す液体の量と関係なく、送り出す液体の量等を効率良く、且つ正確に制御することが可能な送出ポンプの送出調整機構を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１５９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１で提案した送出ポンプを周知の静電塗装システムに適用した場合、前記送出ポンプは、塗装ガンから被塗装物に対して塗料（液体）を間欠的に吐出するものであるため、塗料を連続的に安定吐出させることが好ましい。
【０００６】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、被塗装物に対して塗料を連続して安定吐出することが可能なポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体が導入される吸引ポート及び流体が導出される送出ポートが設けられるシリンダ本体と、前記シリンダ本体内を摺動可能に設けられるアウタピストン及びピストンロッドと、前記シリンダ本体内に固定されるインナピストンと、前記アウタピストンを前記ピストンロッドの軸周りに回動させる回動機構と、前記アウタピストンを前記ピストンロッドの軸方向に沿って往復動作させる往復動機構と、前記アウタピストンに設けられ、前記アウタピストンによって分割された前記シリンダ本体内の第１室と第２室とを連通させる連通手段と、前記アウタピストンのピストンロッドに設けられて前記アウタピストンと一体的に周方向に回動すると共に、前記ピストンロッドの軸方向に沿って往復動作し、前記吸引ポートを閉塞する遮蔽手段とを備え、
前記遮蔽手段は、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った一端部から他端部に向って変位する中間位置においてのみ前記吸引ポートを開口し、前記アウタピストンが前記一端部から他端部に向って変位する中間位置以外の他の位置にあるときは前記吸引ポートを閉塞し、前記連通手段は、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った他端部から一端部に向って変位する中間位置においてのみ前記第１室と前記第２室とを連通させる連通状態とし、前記アウタピストンが前記他端部から一端部に向って変位する中間位置以外の他の位置にあるときは前記インナピストンによって前記第１室と前記第２室との連通状態が遮断されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、回動機構及び往復動機構をそれぞれ駆動させてアウタピストンの軸周りの回転運動と同期して軸方向への往復運動を行い、アウタピストンがシリンダ本体の軸方向に沿った一端部（上端）から他端部（下端）に向って変位する中間位置では、遮蔽手段によって吸引ポートが開口しているため、吸引ポートからシリンダ本体の第１室内に流体が導入されると共に、連通手段によって第１室と第２室との連通状態が遮断され、第２室内に充填されていた流体がアウタピストンの変位によって加圧されることにより、送出ポートから吐出される。
【０００９】
前記とは反対にアウタピストンが他端部（下端）から一端部（上端）に向って変位する中間位置では、遮蔽手段によって吸引ポートが閉塞されて逆流が防止されているため、シリンダ本体の第１室内に充填されていた流体が加圧されると共に、連通手段によって第１室と第２室とが連通した連通状態となり、前記加圧された第１室内の流体が第２室内に充填され送出ポートから吐出される。
【００１０】
このように、本発明では、アウタピストンがシリンダ本体の軸方向に沿った一端部（上端）から他端部（下端）に向って変位すると共に、アウタピストンが他端部（下端）から一端部（上端）に向って変位する両方のストロークで、被塗装物に対して流体（例えば、塗料）を連続して安定吐出することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記遮蔽手段が、前記アウタピストンの前記ピストンロッドに外嵌された遮蔽部材を含み、前記遮蔽部材は、平面視して扇形状に形成された切り欠き空間部を有する略円柱体からなり、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った一端部から他端部に向って変位する中間位置で前記遮蔽部材の前記切り欠き空間部が前記吸引ポートに臨む回動位置となるように設定されるとよい。
【００１２】
さらに、本発明は、前記連通手段が、アウタピストンに形成された連通流路と、前記インナピストンに形成された切り欠き部とを有し、前記アウタピストンが前記シリンダ本体の軸方向に沿った他端部から一端部に向って変位する中間位置で前記連通流路が前記インナピストンの前記切り欠き部に臨む回動位置となるように設定されるとよい。
【００１３】
さらにまた、本発明は、前記シリンダ本体に連結され、内部に洗浄室が設けられた洗浄ポートブロックを有し、前記洗浄室内に洗浄剤を導入することにより、前記アウタピストンのピストンロッドを軸洗浄すると共に、前記洗浄ポートブロックには、前記ピストンロッドの外周面に摺接する環状のブラシ部材が設けられるとよい。
【００１４】
またさらに、本発明は、前記第１室が前記吸引ポートと連通するように設けられ、前記第２室が前記送出ポートと連通するように設けられ、前記第１室の容積は前記第２室の容積よりも大きく設定され、前記第１室から前記第２室へ流入した流体の容積差に対応する余剰流体が前記送出ポートから導出されるとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被塗装物に対して塗料を連続して安定吐出することが可能なポンプ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るポンプ装置が組み込まれた塗料供給システムの回路構成図である。
【図２】図１に示すポンプ装置の概略縦断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、回転ドラムに対してピストンロッドの先端部が揺動自在に支持された状態を示す要部拡大側面図である
【図４】傾斜シリンダを用いてポンプ本体を所定角度傾斜させた状態を示す側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、ポンプ本体の傾斜角度とアウタピストンのストロークとの関係を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、図２に示すポンプ装置を構成するインナピストン、アウタピストン、遮蔽部材等の位置関係を示す一部破断分解斜視図、（ｂ）は、遮蔽部材に形成された切り欠き空間部の形状を示す横断面図、（ｃ）は、前記切り欠き空間部の変形例を示す横断面図である。
【図７】ポンプ装置の動作を時系列的に示したものであり、（１−ａ）〜（４−ａ）は、アウタピストンの位置を示す縦断面図、（１−ｂ）〜（４−ｂ）は、アウタピストンの各位置において吸引ポートを通る水平面を切断面とする横断面図、（１−ｃ）〜（４−ｃ）は、アウタピストンの各位置において塗料連通流路の下端側開口部を通る水平面を切断面とする横断面図である。
【図８】図７に続くポンプ装置の動作を時系列的に示したものであり、（５−ａ）〜（８−ａ）は、アウタピストンの位置を示す縦断面図、（５−ｂ）〜（８−ｂ）は、アウタピストンの各位置において吸引ポートを通る水平面を切断面とする横断面図、（５−ｃ）〜（８−ｃ）は、アウタピストンの各位置において塗料連通流路の下端側開口部を通る水平面を切断面とする横断面図である。
【図９】ポンプ本体に付設される洗浄機構の概略構成断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るポンプ装置が組み込まれた変形例に係る塗料供給システムの回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るポンプ装置が組み込まれた塗料供給システムの回路構成図、図２は、図１に示すポンプ装置の概略縦断面図である。
【００１８】
図１に示されるように、塗料供給システム１０は、同一構成からなる一対の第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂと、前記第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂから供給された塗料（流体）を図示しない被塗装物（例えば、自動車ボディ等）に向かって吐出する塗装ガン１４と、前記第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂ等を洗浄する洗浄機構１６とを備える。
【００１９】
前記塗料供給システム１０は、前記第１ポンプ装置１２ａから導出された一方の塗料（例えば、主剤からなる塗料）と、前記第２ポンプ装置１２ｂから導出された他方の塗料（例えば、硬化剤からなる塗料）からなる２つの塗料を混合させて塗装ガン１４から図示しない被塗装物に向かって塗料（混合塗料）を連続して吐出供給するシステムである。なお、第１ポンプ装置１２ａ、第２ポンプ装置１２ｂからなる個々のポンプ装置ではなく、両方を総称するときは、以下、ポンプ装置１２と記載する。
【００２０】
この塗料供給システム１０は、第１ポンプ装置１２ａの出力側及び第２ポンプ装置１２ｂの出力側にそれぞれ接続されて下流側で合流し塗装ガン１４に連通する連通路１８と、前記連通路１８中に設けられて図示しないエレメントによって合流された２液を順次撹拌混合するスタティックミキサ２０とを備える。なお、前記スタティックミキサ２０は、例えば、静止型混合器によって構成される。
【００２１】
図９は、ポンプ本体に付設される洗浄機構の概略構成断面図である。以下、図１と図９とを併せて参照しながら、洗浄機構１６について詳細に説明する。
洗浄機構１６は、図１に示されるように、洗浄剤供給源２２に接続されて所定量の洗浄剤を貯留する洗浄剤タンク２４と、洗浄用通路２６を介して前記洗浄剤タンク２４にそれぞれ接続され、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて第１ポンプ装置１２ａに対する洗浄剤の供給状態と供給停止状態とを切換制御する第１洗浄用バルブ２８ａ、第２ポンプ装置１２ｂに対する洗浄剤の供給状態と供給停止状態とを切換制御する第２洗浄用バルブ２８ｂと、スタティックミキサ２０に対する洗浄剤の供給状態と供給停止状態とを切換制御するミキサ洗浄用バルブ２８ｃとを備える。
【００２２】
また、洗浄機構１６は、流体通路３８を介して後記する洗浄ポートブロック４３に接続され、窒素（Ｎ２）を発生させる窒素発生装置３７と、前記流体通路３８中に配設され、該流体通路３８が開閉されることにより窒素発生装置３７で発生した窒素の供給状態と供給停止状態とを切り換える開閉バルブ４０ａ、４０ｂとを有する。
【００２３】
さらに、洗浄機構１６は、図９に示されるように、ポンプ本体３２の軸方向に沿った上端部（一端部）に一体的に連結され洗浄ポート４１を有する洗浄ポートブロック４３を備える。前記洗浄ポートブロック４３の内部には、後記するアウタピストン５６のピストンロッド５８を囲繞すると共に前記ピストンロッド５８の外周面に摺接して軸洗浄を行う環状のブラシ部材４５が装着される。
【００２４】
この場合、前記洗浄ポートブロック４３の内部に設けられた洗浄室４７内に窒素発生装置３７で生成された窒素を充填することにより、塗料（液体）の乾燥及び固着を防止し、しかも、前記ブラシ部材４５によってピストンロッド５８の外表面が洗浄される。この洗浄機構１６を設けることによって、例えば、静電塗装を行うときに電気的リークを防止して電気的絶縁性を向上させることができる。
【００２５】
図１に戻って、第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂは、それぞれ同一構成からなり、塗料吸引通路３０を介して貯留タンク３１内に貯留された塗料を吸引し前記吸引された塗料を塗装ガン１４側に向かって送出するポンプ本体３２と、回転ドラム３４と、例えば、ＡＣサーボモータ等の回転駆動源からなるモータ３６とを有する。前記回転ドラム３４及びモータ３６は、回動機構として機能するものである。
【００２６】
図２に示されるように、ポンプ本体３２は、略円筒状に形成されたシリンダチューブ４２と、前記シリンダチューブ４２の軸方向に沿った一端部（上端部）に一体的に結合されるポートブロック４４と、前記シリンダチューブ４２の軸方向に沿った他端部（下端部）に一体的に結合されるエンドブロック４６とから構成される。この場合、前記ポンプ本体３２、前記シリンダチューブ４２及び前記エンドブロック４６は、シリンダ本体として機能するものである。なお、図２では、洗浄機構１６の洗浄ポートブロック４３の図示を省略している。
【００２７】
この場合、前記ポートブロック４４には、塗料吸引通路３０を介して貯留タンク３１に連通接続される吸引ポート４８と、洗浄用通路２６を介して洗浄剤タンク２４に連通接続される洗浄ポート５０とがそれぞれが設けられ、また、前記エンドブロック４６には、連通路１８を介して塗装ガン１４側に連通接続される送出ポート５２が設けられる。
【００２８】
シリンダチューブ４２及びポートブロック４４の内部には、前記シリンダチューブ４２の内壁に沿って軸方向に往復動作し且つ周方向に回転動作可能なアウタピストン５６及びピストンロッド５８が収装される。前記ピストンロッド５８は、ポートブロック４４の貫通孔４４ａを介してその一端部が外部に露呈するように設けられる。
【００２９】
ポートブロック４４の貫通孔４４ａには、環状溝を介してシールリング６０が装着され、前記シールリング６０がピストンロッド５８の外周面を摺動及び回動可能に囲繞することによりシール機能が発揮される。なお、アウタピストン５６及びピストンロッド５８は、図２に示されるように一体成形してもよいし、または別体で形成されたものを一体的に組み付けて連結するようにしてもよい。
【００３０】
また、シリンダチューブ４２及びポートブロック４４の内部には、吸引ポート４８から吸引された塗料が充填される室６２が形成され、前記室６２は、アウタピストン５６によって吸引ポート４８側に連通する上部側の第１室６２ａと、送出ポート５２側に連通する下部側の第２室６２ｂとに分割される。
【００３１】
この吸引ポート４８側（上部側）の第１室６２ａの容積と、送出ポート５２側（下部側）の第２室６２ｂの容積との容積比は、例えば、約２：１に設定されることが好ましい。しかしながら、この容積比に限定されるものではなく、第１室６２ａの容積が第２室６２ｂの容積よりも大きく設定されればよい。なお、本実施形態では、この第１室６２ａと第２室６２ｂとの容積差を利用して余剰の塗料を送出ポート５２から吐出させることができる。この点については、後記で詳細に説明する。
【００３２】
アウタピストン５６の外周面には、環状溝を介してシール部材６４（例えば、Ｏリング等）が装着され、前記シール部材６４によって液密にシールされることにより、シリンダチューブ４２の内面とアウタピストン５６の外面との間を通じて流体が漏洩することを抑制することができる。
【００３３】
図６（ａ）は、図２に示すポンプ装置を構成するインナピストン、アウタピストン、遮蔽部材等の位置関係を示す一部破断分解斜視図、図６（ｂ）は、遮蔽部材に形成された切り欠き空間部の形状を示す横断面図、図６（ｃ）は、前記切り欠き空間部の変形例を示す横断面図である。
【００３４】
さらに、シリンダチューブ４２の下部側の第２室６２ｂ内には、略円柱体を呈し、軸方向に沿った下端部がエンドブロック４６の内壁に固定され、その上端部がシリンダチューブ４２の軸方向に沿ってアウタピストン５６側へ延出するインナピストン６６が設けられる。このインナピストン６６には、ピストンロッド５８の軸方向から見て（平面視して）断面円弧状に切り欠かれ、且つ、円柱体の軸方向に沿って所定長だけ切り欠かれた切り欠き部６８が形成される（図６（ａ）参照）。
【００３５】
このインナピストン６６の切り欠き部６８の形状は、平面視して半円よりも小さい円弧状に形成されるとよい。また、前記インナピストン６６の切り欠き部６８の向きと、ポンプ本体３２の吸引ポート４８の向きは、平面視したときに周方向において同一方向又は略同一方向に設定され（図６（ａ）参照）、且つ、側面視したときに軸方向に沿って平行に設定される（図２参照）。
【００３６】
前記アウタピストン５６には、第１室６２ａと第２室６２ｂとを連通させる塗料連通流路（連通流路）７０が設けられる。この塗料連通流路７０の上端側開口７０ａは、第１室６２ａ側に臨みピストンロッド５８に近接するアウタピストン５６の天井部５６ａに設けられる（図２、図６（ａ）参照）。一方、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、第２室６２ｂ側に設けられたインナピストン６６の切り欠き部６８に臨み、アウタピストン５６に形成された有底孔部５６ｂの内周部に設けられる（図２参照）。前記インナピストン６６、切り欠き部６８及び塗料連通流路７０は、連通手段として機能するものである。
【００３７】
この場合、アウタピストン５６に形成された有底孔部５６ｂの内周部の内径寸法は、インナピストン６６の外径寸法よりも僅かに大きく設定され、アウタピストン５６の有底孔部５６ｂは、インナピストン６６の外周面に対して接触して軸方向及び周方向に沿って摺動可能に設けられる。
【００３８】
前記ピストンロッド５８の外周面には、略円筒状からなる遮蔽部材７２が外嵌され、前記遮蔽部材７２には、平面視して断面扇形状の切り欠き空間部７１（図６（ａ）参照）が形成される。この遮蔽部材７２は、ピストンロッド５８に固定されて前記ピストンロッド５８と一体的に軸方向に沿って変位すると共に、周方向に沿って回動可能に設けられる。なお、前記遮蔽部材７２及び前記切り欠き空間部７１は、遮蔽手段として機能するものである。
【００３９】
遮蔽部材７２の切り欠き空間部７１の形状は、図６（ｂ）の横断面図に示されるように平面視して半円よりも小さい円弧を有する扇形状に設定され、又は、図６（ｃ）の横断面図に示されるように平面視して略矩形状からなる切り欠き空間部７１ａに形成してもよい。また、遮蔽部材７２に形成された切り欠き空間部７１の向きは、アウタピストン５６が周方向に回動しながら下降する下降中間位置においてのみ、吸引ポート４８と連通するように設定される（図６（ａ）、図７（２−ｂ）、図８（６−ｂ）参照）。
【００４０】
ポートブロック４４の内壁には、前記遮蔽部材７２の外面に接触する受け面を有する円筒状の受け部材７４が固定される。前記受け部材７４には、第１室６２ａと吸引ポート４８とを連通させる貫通孔７６が形成される。
【００４１】
アウタピストン５６のピストンロッド５８に外嵌された遮蔽部材７２が受け部材７４の受け面（内周面）に沿ってピストンロッド５８と一体的に周方向に沿って所定角度回動したとき、その回動角度によって遮蔽部材７２の外周面が、吸引ポート４８に臨む位置となることにより、受け部材７４の貫通孔７６を閉塞して吸引ポート４８からポンプ本体３２の第１室６２ａ内への塗料の流入が遮断される。一方、その回動角度によって遮蔽部材７２の切り欠き空間部７１が吸引ポート４８に臨む位置となることにより、吸引ポート４８からポンプ本体３２内へ塗料が流入される。この点については、後記で詳細に説明する。
【００４２】
図３（ａ）、（ｂ）は、回転ドラムに対してピストンロッドの先端部が揺動自在に支持された状態を示す要部拡大断面図、図４は、傾斜シリンダを用いてポンプ本体を所定角度傾斜させた状態を示す側面図である。
【００４３】
図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、回転ドラム３４は、ベアリング７８を介してモータ３６のモータ軸３６ａに回転自在に軸支される。また、回転ドラム３４の凹部内壁には、アウタピストン５６のピストンロッド５８の屈曲部５８ａが連結される周知の球面軸受け８０が設けられ、前記球面軸受け８０を介してピストンロッド５８が揺動自在に支持される。
【００４４】
また、図４に示されるように、ポンプ本体３２に近接する部位には、ロッド８２を直線状に進退動作させることにより、ポンプ本体３２を鉛直方向に対して所定角度傾斜させる傾斜シリンダ８４が設けられる。この場合、ポンプ本体３２の外周面には、前記ポンプ本体３２の軸方向に沿って略平行に延在する一対のガイドレール８６ａ、８６ｂが設けられ、図示しない連結ピン等によってロッド８２に連結されたスライダ８８を前記一対のガイドレール８６ａ、８６ｂに沿って摺動変位させることにより、ポンプ本体３２を所定角度傾斜させることができる。なお、前記傾斜シリンダ８４、一対のガイドレール８６ａ、８６ｂ及びスライダ８８は、往復動機構として機能するものである。
【００４５】
図５（ａ）、（ｂ）は、ポンプ本体の傾斜角度とアウタピストンのストロークとの関係を示す模式図である。図５では、球面軸受け８０に連結されるピストンロッド５８の先端から屈曲部位までの直線部の長さをＤとし、鉛直線Ｖに対するポンプ本体３２（ピストンロッド５８）の傾斜角度をα、βで示している。ここで、アウタピストン５６の各ストローク量ＳＴ１及びＳＴ２と、傾斜角度α、βとの関係は、以下の式（１）及び式（２）によって導かれる。
【００４６】
ＳＴ１≒２×Ｄ×ｔａｎα・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
ＳＴ２≒２×Ｄ×ｔａｎβ・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
但し、α＜βとする。
ゆえに、ＳＴ１＜ＳＴ２となる。
【００４７】
式（１）及び式（２）によって導かれるように、傾斜シリンダ８４のロッド８２が伸張して鉛直線Ｖに対するポンプ本体３２（ピストンロッド５８）の傾斜角度が大きくなるにつれて、アウタピストン５６のストローク量が大きくなる。この結果、傾斜角度を調整することにより、アウタピストン５６のストローク量を所定量に設定することができる。
【００４８】
本実施形態に係るポンプ装置１２が組み込まれた塗料供給システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４９】
図７及び図８は、第１ポンプ装置（第２ポンプ装置）の動作を時系列的に示す説明図であり、図７（１−ａ）〜図７（４−ａ）及び図８（５−ａ）〜図８（８−ａ）は、アウタピストンの位置を示す縦断面図、図７（１−ｂ）〜図７（４−ｂ）及び図８（５−ｂ）〜図８（８−ｂ）は、アウタピストンの各位置において吸引ポートを通る水平面を切断面とする横断面図、図７（１−ｃ）〜図７（４−ｃ）及び図８（５−ｃ）〜図８（８−ｃ）は、アウタピストンの各位置において塗料連通流路の下端側開口部を通る水平面を切断面とする横断面図である。
【００５０】
なお、図７及び図８では、アウタピストン５６が最も上昇した位置にあるときを上死点とし、最も下降した位置にあるときを下死点とし、塗料がポンプ本体３２内に導入されていない上死点にあるときを初期状態として説明している。また、図７及び図８中において、ポンプ本体３２内に充填された塗料を網点で示している。
【００５１】
モータ３６及び傾斜シリンダ８４を駆動しアウタピストン５６の軸周りの回転運動と同期して軸方向への往復運動を行うことによって、ポンプ本体３２内に塗料が導入されていない未充填状態でアウタピストン５６が上端にある初期状態からスタートし、アウタピストン５６が回転と同期して下降を開始する。なお、アウタピストン５６が上死点にある場合、図７（１−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８は、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、吸引ポート４８からポンプ本体３２内への塗料の導入が停止されていると共に、図７（１−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の外壁によって閉塞されている。
【００５２】
図７（２−ａ）に示されるように、この初期状態である上死点位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ下方側（矢印Ｘ１方向）に向って所定長だけ変位することにより、下降中間位置となる。この下降中間位置では、図７（２−ｂ）に示されるように、遮蔽部材７２の切り欠き空間部７１によって吸引ポート４８が開口し、前記開口した吸引ポート４８を通じてポンプ本体３２の第１室６２ａ内に塗料が吸引される。なお、この下降中間位置では、図７（２−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂがインナピストン６６の外壁によって閉塞された状態にあるため、ポンプ本体３２の第１室６２ａ内に導入された塗料は、第２室６２ｂ内への供給が阻止されている。
【００５３】
続いて、図７（３−ａ）に示されるように、この下降中間位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ下方側（矢印Ｘ１方向）に向ってさらに変位することにより、下死点位置となる。この下死点位置では、図７（３−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８が、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、吸引ポート４８からポンプ本体３２内への塗料の導入が停止されていると共に、図７（３−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の外壁によって閉塞されている。
【００５４】
次に、図７（４−ａ）に示されるように、この下死点位置からアウタピストン５６が周方向にさらに約９０度回動し且つ上方側（矢印Ｘ２方向）に向って所定長だけ変位することにより、上昇中間位置となる。この上昇中間位置では、図７（４−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８は、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、ポンプ本体３２内へ導入された塗料がポンプ本体３２外へ導出する逆流が阻止されると共に、図７（４−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の切り欠き部６８と連通した状態となる。
【００５５】
従って、図７（４−ａ）に示されるアウタピストン５６の上昇中間位置では、ポンプ本体３２内の第１室６２ａと第２室６２ｂとが塗料連通流路７０を通じて連通した状態となり、前工程で第１室６２ａ内に予め充填されていた塗料が第２室６２ｂ内に供給されると共に、送出ポート５２から所定量の塗料が吐出される。これは、第１室６２ａの容積と第２室６２ｂの容積との容積比が約２：１に設定され、大なる容積の第１室６２ａから小なる容積の第２室６２ｂ内に導入された余剰の塗料が、送出ポート５２から吐出される。
【００５６】
続いて、図８（５−ａ）に示されるように、この上昇中間位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ上方側（矢印Ｘ２方向）に向って所定長だけ変位することにより、上死点位置となる。この上死点位置では、図８（５−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８が、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、吸引ポート４８からポンプ本体３２内への塗料の導入が停止されていると共に、図８（５−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の外壁によって閉塞されている。なお、ポンプ本体３２内の第２室６２ｂに充填されている塗料は、塗料連通流路７０の下端部開口７０ｂが閉塞されているため、第１室６２ａ側への逆流が阻止される。
【００５７】
続いて、図８（６−ａ）に示されるように、この上死点位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ下方側（矢印Ｘ１方向）に向って所定長だけ変位することにより、下降中間位置となる。この下降中間位置では、図８（６−ｂ）に示されるように、遮蔽部材７２の切り欠き空間部７１によって吸引ポート４８が開口し、前記開口した吸引ポート４８を通じてポンプ本体３２の第１室６２ａ内に塗料が吸引される。なお、この下降中間位置では、図８（６−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂがインナピストン６６の外壁によって閉塞されているため、ポンプ本体３２の第１室６２ａ内に導入された塗料は、第２室６２ｂ内への供給が阻止されている。また、アウタピストン５６が下降することによって第２室６２ｂ内に充填されている塗料が加圧され、前記アウタピストン５６の変位量に対応する塗料が送出ポート５２から吐出される。
【００５８】
続いて、図８（７−ａ）に示されるように、この下降中間位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ下方側（矢印Ｘ１方向）に向ってさらに変位することにより、下死点位置となる。この下死点位置では、図８（７−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８が、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、吸引ポート４８からポンプ本体３２内への塗料の導入が停止されていると共に、図８（７−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の外壁によって閉塞され、第１室６２ａと第２室６２ｂとの連通が遮断されている。また、アウタピストン５６が下降中間位置から下死点位置まで下降することによって、第２室６２ｂ内に充填されている塗料が加圧され、前記アウタピストン５６の変位量に対応する塗料が送出ポート５２から吐出される。
【００５９】
次に、図８（８−ａ）に示されるように、この下死点位置からアウタピストン５６が周方向に約９０度回動し且つ上方側（矢印Ｘ２方向）に向って所定長だけ変位することにより、上昇中間位置となる。この上昇中間位置では、図８（８−ｂ）に示されるように、吸引ポート４８が、遮蔽部材７２の外壁によって遮蔽されているため、ポンプ本体３２内へ導入された塗料がポンプ本体３２外へ導出する逆流が阻止されると共に、図８（８−ｃ）に示されるように、塗料連通流路７０の下端側開口７０ｂは、インナピストン６６の切り欠き部６８と連通した状態となる。
【００６０】
従って、図８（８−ａ）に示されるアウタピストン５６の上昇中間位置では、ポンプ本体３２内の第１室６２ａと第２室６２ｂとが塗料連通流路７０を通じて連通状態になると共に、吸引ポート４８が遮蔽部材７２によって閉塞された状態となる。この結果、予め第１室６２ａ内に充填されていた塗料がアウタピストン５６の上昇によって加圧され塗料連通流路７０を通じて第２室６２ｂ内に供給される（吸引ポート４８が閉塞されているため逆流が阻止される）と共に、第１室６２ａと第２室６２ｂとの容積差によって第２室６２ｂ内に供給された塗料のうち所定量（余剰の塗料）の塗料が送出ポート５２から吐出される。以下、アウタピストン５６の上死点位置→下降中間位置→下死点位置→上昇中間位置からなる工程が順次繰り返される。
【００６１】
このように本実施形態では、アウタピストン５６が周方向に沿って回動動作すると共に、ポンプ本体３２の軸方向に沿って往復動作することにより、アウタピストン５６が上死点から下死点に下降する一方のストロークと、アウタピストン５６が下死点から上死点に上昇する他方のストロークの両方のストロークにおいて、送出ポート５２から塗料を連続して安定吐出することができる。
【００６２】
第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂの各ポンプ本体３２の送出ポート５２から吐出された塗料は、連通路１８を通じて合流しスタティックミキサ２０を介して撹拌混合された後、塗装ガン１４に導入され、塗装ガン１４から、例えば、車両ボディ等の被塗装物に向って連続的に噴射される。
【００６３】
本実施形態に係るポンプ装置１２は、塗料が導入される吸引ポート４８及び塗料が導出される送出ポート５２が設けられるポンプ本体３２、シリンダチューブ４２及びエンドブロック４６と、
前記シリンダチューブ４２内を摺動可能に設けられるアウタピストン５６及びピストンロッド５８と、
前記シリンダチューブ４２内に固定されるインナピストン６６と、
前記アウタピストン５６を前記ピストンロッド５８の軸周りに回動させるモータ３６及び回転ドラム３４と、
前記アウタピストン５６を前記ピストンロッド５８の軸方向に沿って往復動作させる傾斜シリンダ８４と、
前記アウタピストン５６に設けられ、前記アウタピストン５６によって分割された前記シリンダチューブ４２内の第１室６２ａと第２室６２ｂとを連通させる塗料連通流路７０と、
前記アウタピストン５６のピストンロッド５８に設けられて前記アウタピストン５６と一体的に周方向に回動すると共に、前記ピストンロッド５８の軸方向に沿って往復動作し、前記吸引ポート４８を閉塞する遮蔽部材７２と、
を備え、
前記遮蔽部材７２は、前記アウタピストン５６が前記シリンダチューブ４２の軸方向に沿った上死点（一端部）から下死点（他端部）に向って変位する下降中間位置においてのみ、前記遮蔽部材７２の切り欠き空間部７１を介して前記吸引ポート４８を開口させ（図７（２−ａ）、（２−ｂ）、図８（６−ａ）、（６−ｂ）参照）、前記アウタピストン５６が前記上死点（一端部）から下死点（他端部）に向って変位する下降中間位置以外の位置（例えば、上死点、下死点、上昇中間）にあるときは前記吸引ポート４８を閉塞し（図７（１−ｂ）、（３−ｂ）、（４−ｂ）、図８（５−ｂ）、（７−ｂ）、（８−ｂ）参照）、
前記塗料連通流路７０は、前記アウタピストン５６が前記シリンダチューブ４２の軸方向に沿った下死点（他端部）から上死点（一端部）に向って変位する上昇中間位置においてのみ、インナピストン６６の切り欠き部６８を介して前記第１室６２ａと前記第２室６２ｂとを連通させる連通状態とし（図７（４−ｃ）、図８（８−ｃ）参照）、前記アウタピストン５６が前記下死点（他端部）から上死点（一端部）に向って変位する上昇中間位置以外の他の位置にあるときは前記インナピストン６６の周壁によって前記第１室６２ａと前記第２室６２ｂとの連通状態が遮断されるように設けられている。
【００６４】
本実施形態では、可動側のアウタピストン５６と固定側のインナピストン６６との共働作用によって吸引ポート４８から吸引された塗料を送出ポート５２から連続的に且つ安定した定量吐出することができるため、塗装効率が向上する。
【００６５】
なお、本実施形態で使用される塗料は、通常の塗料（油性塗料）の他、静電塗装（内部印加方式、外部印加方式のいずれでもよい）に使用される水性塗料を使用することができる。ここで、水性塗料について、詳細に説明する。
【００６６】
水性塗料では、希釈剤として油性塗料で使用されたシンナーから水へと切り換わる。一般的に水と油は混じり合うことがないため、エマルション（Emulsion）化させて混じり合うようにしたものが水性塗料である。このエマルション化された水性塗料は、機械的シェア（せん断力）が付与されると糸を引くような状態を引き起こす。
【００６７】
また、従来の溶剤型塗料は、スプレー（吐出）された瞬間は粘性が低く、細かく霧化される。さらに、従来の溶剤型塗料は、被塗装物に付着するまでの間で、ある程度有機溶剤が揮発するため、塗布面はタレの発生が無く均一美粧仕上げをすることができる。しかしながら、水性塗料やハイソリッド塗料等の耐公害型塗料では、粘性が高く溶剤型と比較しても霧の微粒子化が著しく劣る。さらに、スプレー状態から塗装面に付着させるまでの間で希釈剤の揮発が少なく、実際の塗装ラインにおいて、ハジキやタレ等の外観不良を発生させる要因となっている。
【００６８】
従来では、このような外観不良の発生を防止する対策として、塗料に対して添加剤（不粘着化性）を付加することが行われているが、この添加剤を付加することによって多くの耐公害型塗料における蓄積性が高くなる。この結果、蓄積性が高くなることにより、塗料の送出する圧力に圧力変動が発生すると塗料（流体）が流れにくくなるといった問題や、塗料の滞留部位で増粘傾向となって塗料の流れが滞るといった問題がある。
【００６９】
本実施形態に係るポンプ装置１２では、例えば、耐公害型塗料の２液型塗料（主剤と硬化剤）を所望の混合比及び吐出量で連続して安定供給することができる。この結果、本実施形態に係るポンプ装置１２では、塗料（流体）の脈動を防止して塗料の滞留や流れにくさを好適に回避することができる。
【００７０】
すなわち、主剤供給用の第１ポンプ装置１２ａと硬化剤供給用の第２ポンプ装置１２ｂとをそれぞれ備え、アウタピストン５６をその軸周りに回動させる回動機構と、軸方向に往復運動させる往復動機構とを設けることにより、塗料の吸引と排出（送出）とを同時に遂行することができ、塗料の吐出中に塗料が途切れることがない。塗料の打ち切りがないため必要量の塗料のみをポンプ装置１２内に充填することで、小型・軽量化を図り設置スペースの縮小化、図示しないロボットアームへの搭載化を達成することができる。
【００７１】
従って、従来技術において、被塗装物への吹き付け直近部位にポンプ装置を据え付けることや、ポンプ１ショットにおける（使用量＋α）が不要となり、塗料のロスを抑制して塗料の使用効率を向上させることができる。これにより、取り扱う塗り色数の多い実ラインにおいて、塗料の色塗り替えのときに洗浄時間を短縮することができると共に、廃棄塗料量を減少させることができ、生産効率を大幅に向上させることができる。
【００７２】
また、アウタピストン５６のストローク速度を制御する図示しないピストンストローク速度制御装置を設けることにより、送出ポート５２から送出される塗料の送出量を精度良く制御することができ、例えば、ポンプ装置１２単体でも被塗装物への吐出量管理を必要とする塗装ライン（１液型塗料使用ライン）において、塗装品質、塗装生産性及び塗装コスト等の改良・向上に寄与することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態では、アウタピストン５６、インナピストン６６、遮蔽部材７２及び受け部材７４をセラミック材料で形成することにより、耐磨耗性、耐薬品性を向上させることができる。例えば、軸側の部材をジルコニアセラミックスで形成し、受け側の部材をアルミナセラミックスで形成することにより、機械的磨耗によるリークをなくして定量吐出を確保することができる。他の接液部位に設けられる部材を、例えば、ポリメチルペンテン（polymethylpentene,PMP）で形成することにより、耐溶剤、加工性、耐磨耗性、落下や衝撃に対する変形性に優れ、低比重で軽量化を達成することができる。
【００７４】
このポリメチルペンテンは、他の樹脂製材料と比較して電気的絶縁性が高く、水性塗料の静電塗装（内部印加方式）に好適である。また、ポリメチルペンテンを用いることにより、ポンプ装置１２のポンプ本体３２の外嵌を無色透明とし、外部からポンプ本体３２内の塗料を容易に視認することができる。
【００７５】
次に、塗料の色替え時における作業性について説明する。
塗料の色替え時における廃液塗料は、図１中のＹ１部位及び図１０中のＹ２部位内に残存する容量となる。この廃液塗料の容量を削減することができる理由を以下に記載する。
【００７６】
１）ポンプ装置１２の構造を簡素化することにより、容易且つ簡便に洗浄することができ、洗浄性を高めることができること。
２）ポンプ本体３２の室６２の容積を小さく設定することにより、ポンプ本体３２内に残存して液溜まりとなる溜まり量を抑制することができること。
３）ポンプ装置１２を小型・軽量とし、例えば、図示しないロボットアームの先端部に搭載可能に設けることにより、被塗装物に近接する位置に設置可能であること。
４）塗料が導入される単一の吸引ポート４８と、塗料が導出される単一の送出ポート５２を設けることにより、ポンプ装置１２に接続される配管構造を簡素化することができること。
５）ポンプ本体３２を樹脂製材料で形成することにより、表面張力が小さくなって塗料がポンプ本体３２の内壁にこびり付くことを防止することができること。
６）ポンプ本体３２を透明又は半透明の樹脂製材料で形成することにより、ポンプ本体３２の内部に充填された塗料を視認可能に設けること。
【００７７】
従来において、塗料の色替え時におけるポンプ本体３２及びＹ１部位、Ｙ２部位の洗浄時間は、塗装される色彩中から洗浄性が最も悪い塗り色を選択し、その選択された塗り色に合わせて設定されていた。この場合、塗料（液体）の有する特徴によって洗浄性の優劣があるにもかかわらず、洗浄時間が一律に設定されていた。
【００７８】
本実施形態では、ポンプ本体３２を透明な樹脂製材料で形成しポンプ本体３２に図示しない色判別センサを設けることにより、ポンプ本体３２内に残存する塗料の色を判別することができる。それによって、各塗り色毎に洗浄時間を選択することができる。洗浄性に優れた塗り色は、洗浄時間を短縮することができると共に、塗料廃液量を減少させることができるからである。
【００７９】
図１０は、本発明の実施形態に係るポンプ装置が組み込まれた変形例に係る塗料供給システムの回路構成図である。図１に示される塗料供給システム１０では、第１ポンプ装置１２ａ及び第２ポンプ装置１２ｂからなる２つのポンプ装置を用いて２液（主剤、硬化剤）を混合させた塗料を塗装ガン１４から被塗装物に向って吐出するように構成しているが、例えば、図１０の変形例に係る塗料供給システム１０ａのように、単一のポンプ装置１２ａ（ｂ）から送出された塗料を塗装ガン１４から被塗装物に向って吐出するようにしてもよい。なお、図１０では、図１に示される構成要素と同一の構成要素に同一の参照符号を付している。
【符号の説明】
【００８０】
１０、１０ａ  塗料供給システム
１２ａ、１２ｂ、１２  ポンプ装置
３２    ポンプ本体（シリンダ本体）
３４    回転ドラム（回動機構）
３６    モータ（回動機構）
４２    シリンダチューブ（シリンダ本体）
４３    洗浄ポートブロック
４５    ブラシ部材
４６    エンドブロック（シリンダ本体）
４７    洗浄室
４８    吸引ポート
５２    送出ポート
５６    アウタピストン
５８    ピストンロッド
６２ａ  第１室
６２ｂ  第２室
６６    インナピストン
６８    切り欠き部（連通手段）
７０    塗料連通流路（連通手段、連通流路）
７１    切り欠き空間部（遮蔽手段）
７２    遮蔽部材（遮蔽手段）
８４    傾斜シリンダ（往復動機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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