(57)【要約】  第一及び第二シリンダ（１７，１８）それぞれにおいて直線往復運動可能な第一及び第二ピストン（１９，２１）を具備する液体塗料用のポンプであって、前記第一及び第二ピストンが交流電動モータ（１３）の作動によりピストンそれぞれに対して移動され、前記交流電動モータの回転式の出力軸は、前記出力軸の回転運動を前記第一及び第二ピストンのお互いに１８０°位相のずれた往復運動に変換する定速カム（３１）及びカム従動子（３２，３３）機構を含んでいる手段により、前記第一及び第二ピストンと連結されている。
2007515589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二シリンダ（１７，１８）それぞれにおいて直線往復運動可能な第一及び第二ピストン（１９，２１）を具備することを特徴とするポンプであって、
前記第一及び第二ピストンが交流電動モータ（１３）の作動によりピストンそれぞれに対して移動され、前記交流電動モータの回転式の出力軸は、前記出力軸の回転運動を前記第一及び第二ピストンのお互いに１８０°位相のずれた往復運動に変換する定速カム（３１）及びカム従動子（３２，３３）機構を含んでいる手段により、前記第一及び第二ピストンと連結されていることを特徴とする、
ポンプ。
【請求項２】
前記第一及び第二ピストンが軸方向に整列していることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
軸方向に整列している前記第一及び第二ピストンがそれぞれのカム従動子を介して前記定速カムと協働していて、前記カム従動子は前記定速カムの回転円の真反対の対向端部において前記定速カムと係合していることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記カム従動子がローラ式カム従動子であることを特徴とする、請求項１−３のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項５】
前記第一及び第二カム従動子がばね付勢により前記定速カムのカム面に係合していることを特徴とする、請求項１−４のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項６】
前記第一及び第二カム従動子が圧縮ばねにより前記定速カムのカム面に同時に係合されていることを特徴とする、請求項１−５のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項７】
前記第一及び第二カム従動子は、両方の前記カム従動子を前記定速カムのカム面に同時に係合させる引張ばね手段（３４）により相互接続されていることを特徴とする、請求項１−５のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項８】
それぞれの第三及び第四シリンダにおいて往復運動可能な軸方向に整列した第三及び第四ピストンを含んでいて、
前記第三及び第四ピストンは、前記交流電動モータの出力軸により駆動される第二定速カムにより、お互いに１８０°位相のずれた往復運動をするべく駆動されており、前記第三及び第四ピストンの前記往復運動は、前記第一及び第二ピストンの前記往復運動に対して９０°位相がずれていることを特徴とする、請求項１−７のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項９】
前記第一、第二、第三及び第四シリンダから吐出された液体が共通の圧力ループに供給されていることを特徴とする、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
減速ギヤボックスが前記交流電動モータの出力軸と、前記定速カムとの間に挟さまれていることを特徴とする、請求項１−９のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項１１】
フライホイールが前記交流電動モータの出力軸と、定速カムとの間の伝動装置に組み込まれていることを特徴とする、請求項１−１０のいずれか一項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、これに限定するものではないが、液体塗料を一つ以上のスプレガン用の圧力ループに供給するためのポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、塗料をポンプ駆動するためにそれぞれのシリンダ内で往復運動可能な相互結合された向き合っている一対のピストンを有しているポンプを開示している。相互結合されたピストンはエアモータにより往復運動駆動されていて、一方のピストン・シリンダ装置が塗料を圧力の下で圧力ループにポンプ駆動している間、他方のピストン・シリンダ装置は、塗料をリザーバからシリンダに吸引することにより再充填していて、前述の第一ピストンが塗料をシリンダに充填するべく再充填している間にピストンの反転運動により、続いて圧力ループに吐出するようになっている。
【０００３】
エアモータは運転するために外部の圧縮空気源を必要としていて、そのような装置はエネルギ利用の点から効率の悪いものである。さらに、エアモータの往復運動終了時点各々における駆動方向の変化は、比較的遅いものであって、ポンプの出力において脈動を増大させている。特許文献２が直流電動モータにより駆動される比較的大ストロークの単一往復ピストンポンプを開示しているものの、装置は複雑でモータの制御装置が高価なものとなっている。
【特許文献１】米国特許第５０９４５９６号明細書
【特許文献２】米国特許第５２２０２５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、簡単で便利な電気駆動の対向している二つのピストンを備えた往復ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明において、ポンプが、第一及び第二シリンダそれぞれにおいて直線往復運動可能な第一及び第二ピストンを具備していて、前記第一及び第二ピストンが交流電動モータの作動によりピストンそれぞれに対して移動され、前記交流電動モータの回転式の出力軸は、前記出力軸の回転運動を前記第一及び第二ピストンのお互いに１８０°位相のずれた往復運動に変換する定速カム及びカム従動子機構を含んでいる手段により、前記第一及び第二ピストンと連結されている。
【０００６】
好ましくは、前記第一及び第二ピストンが軸方向に整列している。
【０００７】
軸方向に整列している前記第一及び第二ピストンがそれぞれのカム従動子を介して前記定速カムと協働していて、前記カム従動子は前記定速カムの回転円の真反対の対向端部において前記定速カムと係合している。
【０００８】
好ましくは、前記カム従動子がローラ式カム従動子である。
【０００９】
好ましくは、前記第一及び第二カム従動子がばね付勢により前記定速カムのカム面に係合している。
【００１０】
好ましくは、前記第一及び第二カム従動子が圧縮ばねにより前記定速カムのカム面に同時に係合されている。
【００１１】
代りに、前記第一及び第二カム従動子は、両方の前記カム従動子を前記定速カムのカム面に同時に係合させる引張ばね手段により相互接続されている。
【００１２】
好ましくは、それぞれの第三及び第四シリンダにおいて往復運動可能な軸方向に整列した第三及び第四ピストンを含んでいて、前記第三及び第四ピストンは、前記交流電動モータの出力軸により駆動される第二定速カムにより、お互いに１８０°位相のずれた往復運動をするべく駆動されており、前記第三及び第四ピストンの前記往復運動は、前記第一及び第二ピストンの前記往復運動に対して９０°位相がずれている。
【００１３】
好ましくは、前記第一、第二、第三及び第四シリンダから吐出された液体が共通の圧力ループに供給されている。
【００１４】
好ましくは、ギヤボックスが前記交流電動モータの出力軸と、前記定速カムとの間に挟さまれている。
【００１５】
好ましくは、前記ギヤボックスは減速ギヤボックスである。
【００１６】
必要とするなら、フライホイールが前記交流電動モータの出力軸と、定速カムとの間の伝動装置に組み込まれていてもよい。
【００１７】
本発明の一例を添付図面に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図において、ポンプはこれに限定するものではないが、主に液体塗料を圧力回路又は塗料回路に、すなわち一つ以上のスプレーガンを備えた回路に供給するためのものであって、ポンプが取付けブロック１２を含んでいる剛なサポートフレーム１１を備えており、取付けブロック１２はベースプレート１２ａと、ベースプレート１２ａに直角に延伸していて直立し平行に離間しているサイドプレート１２ｂ，１２ｃとを有している。わかりやすくするために図１において省略してあるけれども、図２に図示するように、正面プレート１２ｄがベースプレート１２ａと平行に延伸していて、そしてサイドプレート１２ｂ，１２ｃによりベースプレート１２ａから離間されている。プレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはいずれの方法でもよいが、例えばボルトにより締め付けられ剛なボックス形構造体を画成している。
【００１９】
減速ギヤボックス１４がプレート１２ａの背面に直角に延伸していて、Ａ．Ｃ．誘導伝動機１３をプレート１２ａから離間している端部に支持している。モータ１３のロータの回転軸はギヤボックス１４の長手軸に一致していて、そしてモータ１３の出力軸がギヤボックス１４の入力要素を駆動し、ギヤボックス１４の出力軸はギヤボックス１４の端部において軸受を貫通していて、かつプレート１１ａの中央に配置された穴を貫通して突出している。ギヤボックス１４の出力軸１５はプレート１２ａと１２ｄとの間のギャップを横切って突出し、そして出力軸１５の自由端部はプレート１２ｄにおける軸受１６に受容されている。第一シリンダアセンブリ１７がプレート１２ｂの外面にボルト付けされていて、同一の第二シリンダアセンブリ１８がサイドプレート１２ｃの外面に取り付けられており、アセンブリ１７，１８は軸方向に整列している。シリンダアセンブリ各々がそれぞれのピストン１９，２１をスライド可能に受容しているシリンダ１７ａ，１８ａを含んでいる。シリンダアセンブリ１７，１８各々の最外端部において、それぞれのピストン１９，２１がポンプチャンバ２２，２３を画成していて、ポンプチャンバ２２，２３はそれぞれの入口ユニオン２２ａ，２３ａとそれぞれの出口ユニオン２２ｂ，２３ｂとを有している。入口ユニオン２２ａ，２３ａ各々は、逆止め弁を含んでいて、その逆止め弁は、液体塗料が供給ラインからそれぞれのポンプチャンバに流入することを可能にしているけれども、それぞれのピストンのポンプ駆動ストローク中に液体塗料が入口ユニオンを介してポンプチャンバから流出することを防止している。同様に出口ユニオン２２ｂ，２３ｂ各々は逆止め弁を含んでいて、液体塗料がそれぞれのポンプチャンバ２２，２３から出口ユニオンを介して流れることを可能にしているけれども、それぞれのピストンの逆ストローク中に液体塗料がそれぞれの出口ユニオン２２ｂ，２３ｂを介してポンプチャンバ２２，２３に逆流することを防止している。
【００２０】
ピストン１９，２１各々がピストンロッド２４，２５により移動されていて、ピストンロッド２４，２５はそれぞれのシリンダアセンブリ１７，１８のベース壁面におけるそれぞれの滑り軸受を貫通し、そしてそれぞれのサイドプレート１２ｂ，１２ｃにおける対応する穴を貫通し、プレート１２ａの内面に担持されたそれぞれのカム従動子スライダ２６，２７に接続するようになっている。
【００２１】
プレート１２ａの内面には第一及び第二ガイドレール又はガイドロッド２８，２９が取り付けられていて、そのガイドレール２８，２９は、ギヤボックス１４の出力軸が貫通している穴をはさんで両側にお互いに等間隔で平行に延伸している。ガイドレール２８，２９はピストンロッド２４，２５と軸方向に整列して平行に延伸していて、スライダ２６，２７はスライド可能にガイドレール２８，２９に取り付けられており、プレート１２ａに対してピストンロッド２４，２５の共通軸方向にガイドされ往復運動するようになっている。
【００２２】
“ハート形”の定速カム３１が出力軸と共に回転するべくプレート１２ａと１２ｄとの間に取り付けられている。各スライダ２６，２７は、それぞれのスライダに取り付けられたそれぞれのカム従動子ローラ３２，３３を出力軸１５の回転軸に平行な軸周囲で回転するために移動している。ローラ３２，３３の回転軸はカム３１の回転円の直径と交差していて、スライダ２６，２７は、ローラ３２，３３がカムの回転円に対してお互いに真反対でカム３１のカム外周面に係合するようにお互いに向かって弾力的に押し付けられている。カムの回転に従って、ローラがカムのカム面で回転し、そしてカムの動きに追従する。
【００２３】
スライダ２６，２７は一対の引張ばね３４（一方だけを図２及び３に図示する）により、カム３１を挟さんで両側でお互いに向かって押し付けられている。ばね３４はフック端部を有しているヘリカルコイル形引張ばねであって、そのフック端部はスライダ２６，２７からそれぞれ突出しているそれぞれの支柱３５周囲に係合している。各スライダ２６，２７は四本の支柱３５を備えていて、スライダは必要に応じて二つ又は四つのばねにより相互接続できるようになっている。ばねはローラ３２，３５及び出力軸１５の回転軸を含んでいる平面の対向側において力が等しい。ハート形定速カム３１はその軸及びその回転軸を通過する平面に関して対称であって、従ってスライダ２６，２７の運動はカム３１が回転する場合、お互いに位相が１８０°ずれていて、スライダ２６及び２７の往復運動の方向が変化する場合をのぞいて、カム３１の回転によりもたらされる直線運動速度は一定である。
【００２４】
シリンダ１７ａ，１８ａ各々の壁面とそれぞれのピストン１９，２１との間には既知の方法でシールが取り付けられている。しかしながら、シールから多少のリークが発生するので各シリンダアセンブリ１７，１８はドレン装置３６，３７を備えていて、ピストン及びシリンダシールから漏れた液体塗料はそれぞれのシリンダアセンブリからドレンすることができる。望ましくは、図１に図示するように、ピストン及びシリンダシールから漏れた液体塗料は、ドレン装置３６，３７により、チャンバ２２，２３の入口ユニオン２２ａ，２３ａそれぞれに戻される。さらに、ベローズシール３８，３９がピストンロッド２４，２５各々とシリンダアセンブリ１７，１８それぞれの内壁面とに係合していて、ピストンロッドとシリンダアセンブリそれぞれとの摺動境界面をシールするようになっている。
【００２５】
モータ１３は、出力軸において所定の回転速度を提供するべく作動され、Ａ．Ｃ．誘導電動機１３の制御は従来のインバータコントロールシステムであり、本発明の係わるものではない。カム３１は図１及び３に図示する位置から回転する場合、カム３１はスライダ２７をガイドレール２８，２９上を右にスライドさせるので、ローラ３３は右へ駆動される。スライダ２７はピストンロッド２５に接続されているので、ピストン２１が右に移動され、液体塗料が満たされているポンプチャンバ２３の体積を減少させる。入口ユニオン２３における逆止め弁が閉じて、塗料はチャンバ２３からカム３１によるスライダ２７の正方向への移動により出口ユニオン２３ｂを介してスプレー装置の圧力ループの中へ吐出される。同時にピストンロッド２４及びピストン１９を移動するスライダ２６は、スライダ２６，２７を弾性的に相互接続しているばね３４の作用によりガイドレール２８及び２９に沿って右に引かれる。従ってローラ３２は、定速カム３１のカム面と接触したままである。ピストン１９の右への移動はポンプチャンバ２２の体積を増加させ、入口ユニオン２２ａを介して供給源から液体塗料を吸引する。この段階で、入口ユニオン２２ａの逆止め弁は開き、出口ユニオン２２ｂの逆止め弁は閉じて液体塗料が圧力ループからポンプチャンバ２２の中へ逆流することを防止している。圧力ループの中への液体塗料のポンプ駆動はカム３１の１８０°回転を介して定速で継続され、カム３１の最高点がローラ３３を通過するとき、ローラ３２はカムの最下点で協働し、その後カムの回転中にスライダ２６が左に駆動され、従ってピストン１９はチャンバ２２に対してポンプ駆動行程となり、出口ユニオン２２ｂにより圧力ループの中へ液体塗料を吐出し、その一方で同時にスライダ２７は接続しているばねにより左へスライダ２６に追従し、従ってピストン２１は吸入行程となって入口ユニオン２３ａを介して液体塗料をポンプチャンバ２３の中へ吸引する。ピストン１９，２１の往復運動は、モータ１３がカム３１を駆動している間継続される。
【００２６】
所望するなら、液体塗料をポンプチャンバ２２，２３に吸引するピストン１９，２１のもどり運動というよりは、入口ユニオン２２ａ，２３ａに接続された塗料供給源が低圧力になっていて、ポンプチャンバ２２，２３の中への塗料流れが適切な時期と塗料供給源の加圧によって行なわれてもよい。
【００２７】
カム３１は定速カムであるので、ピストン１９，２１が方向変化を受けるサイクル時点を除いては、スプレー装置の圧力ループへの高圧下での塗料供給は一定であって、その方向変化は、カム及びカム従動子装置により迅速に行なわれる。ピストン２１がポンプ駆動している間、ピストン１９はチャンバ２２を再充填可能にしていて、またその逆もある。
【００２８】
図４において、引張ばね３４は四つの圧縮ばね４１に置きかえられていて、その圧縮ばね４１各々はＬ字形ブラケット４２の外向きに突出した突起４３の一方の端部に対して作用していて、他の突起はスライダ２６，２７にそれぞれボルト付けされている。
【００２９】
ブラケット４２は二対であってもよくて、一対がポンプの長手中心線に関して両側各々にある。各ブラケット４２の突起４３には貫通孔が形成されていて、細長い保持ロッド４４は、ブラケットの各対に接続され、そしてブラケットのそれぞれの対の突起４３の貫通孔をスライド可能に貫通している。各ロッド４４の突起４３を貫通している部分はそれぞれのばね４１により囲まれていて、各ロッド４４の両側に螺合しているナット４５は、それぞれのばね４１の外端部と係合していて、そして所定の軸方向予荷重をそれぞれのブラケット突起４３に抗して各々のばね４１に作用している。
【００３０】
ロッドは所定の長さであって、ナット４５は全長とばね４１のレーティングとに対して選択された所定量でロッド４４に沿ってねじ切りされていて、ばね４１がそれぞれのブラケット突起４３に対して所定の予荷重を作用できるようになっている。
【００３１】
ばね４１は、カム従動子ローラ３２，３３がカム３１のカム面に係合するようにスライダ２６，２７をお互いに向けて押しつけている。従って、ばね４１は前述の実施形態におけるばね３４と同様に機械的に作用しているけれども、ばね４１は引張りというよりはむしろ圧縮として作用する。ブラケット４２及びロット４４は、両軸を含んでいる共通平面がカム３１とカム従動子ローラ３２，３３との子午面と一致するように、かつポンプ装置のピストンロッド２４，２５の長手軸を含むように位置決めされている。
【００３２】
図４において、ポンプの右側におけるシリンダアセンブリ１８は、わかりやすくするために付属品とともに省略されている。従って、スライダ２７に接続されているピストンロッド２５は図４に図示されていない。
【００３３】
図４において、ピストンロッド２４は玉継手４６を介してスライダ２６に連結されている。玉継手４６は、組立てる個々のコンポーネントの公差により生じるスライダ装置の長手中心線に対するピストンロッド２４の多少の芯ずれを吸収するようになっている。玉継手４６はスライダ２６の両方向における長手方向移動をロッド２４に伝達している。同様の玉継手がスライダ２７をピストンロッド２５に接続していて、その玉継手は図１，２及び３で前述したアセンブリに組み込まれていてもよい。
【００３４】
カム３１に対してカム従動子ローラを付勢するばねを使用することは利点があって、ばねがカムに対するローラの所定の予荷重を提供することができ、そしてカム及びローラの製作公差及び損耗をばねにより所定の制限範囲内に吸収することができる。制御された予荷重は、ローラ／カムの超過荷重により損傷を回避し、ばねは損耗や公差を吸収するための複雑な調節機構を必要としない。スライダを接続し、カムとの係合に予荷重を与えるためにばねを使用することは、一方又は両方のローラとカムとの間のギャップの発生を回避していて、もしギャップがあると、行程終了時におけるピストンの方向変化に遅れが発生しそれの結果ポンプ出力の変動が生じる。
【００３５】
装置の能力を増大し、及び／又はピストン１９，２１の往復動方向の変化中における圧力ループの圧力脈動を最小化するために、軸１５はカム３１と同一の第二カムを駆動してもよいけれども、その場合位相は９０°ずれている。第二定速カムはスライダ２６，２７と同一のそれぞれのスライダと協働しているけれど、シャフト１５の軸方向に離間している。二つの追加スライダは、スライダ２６及び２７に接続されたものと同一のそれぞれ第三及び第四ピストンとシリンダアセンブリとに連結されている。そのような装置において、第三及び第四ピストンとシリンダアセンブリとは、ピストン１７，１９及びシリンダアセンブリ１８，２１が往復運動の終了時点にある場合、往復運動の中立点となっている。従って、軸１５のいずれの回転位置においても、少なくとも一つのピストンとシリンダアセンブリとがポンプ駆動行程を実行していて、加圧された液体塗料を接続しているスプレーガン装置ループの中に移動させている。追加のシリンダアセンブリはサイドプレート１２ｂ，１２ｃの延長部分に支持されてもよくて、スライダは１２ｄ又はプレート１２ａ，１２ｄと平行な追加プレートに支持されてもよい。
【００３６】
もし従来の脈動除去装置が圧力ループに接続されるなら、圧力ループにおける圧力脈動はさらに滑らかなものとなる。
【００３７】
モータ１３がギヤボックス１４を介して定速カムを駆動しているけれども、必要とするならフライホイールは、ピストンの往復運動の方向反転時に生じる装置内の荷重変動作用を最小にするために、モータ１３とギヤボックス１４との間に組み込まれてもよい。
【００３８】
圧力作動スイッチが出力ループ又はポンプチャンバ各々の出口ユニオンに組み込まれていて、例えばフィルタ若しくは配管の詰り、又は出口ユニオンの逆止め弁の損傷により出力圧力が所定の安全弁超過した場合にモータ１３を停止しポンプ駆動を停止するようになっている。
【００３９】
図１におけるポンプの実施形態において、各ピストンは３０−８０mm好ましくは４０mmの比較的短かいストロークであって、従って定速カム３１を介してピストンを駆動するＡＣモータの使用を容易なものにしている。さらに短かいストロークの二つピストン装置は、６０mmと１５０mmとの間の、好ましくは１００mmの比較的大きなピストン口径の使用を容易なものにしていて、モータ１３は、ポンプが１０−５５ｌ／min（四シリンダポンプに対しては１１０ｌ／minまで）の範囲で吐出するように運転される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、二対ピストン式電動ポンプの正面図である。
【図２】図２は、図１における矢視Ａ−Ａから見た図である。
【図３】図３は、図１におけるポンプの拡大正面図であって図１において省略した一対のばねを図示している。
【図４】図４は、図１と同様な図であって修正したものである。
【図１】
2007515589.tif 000003
【図２】
2007515589.tif 000004
【図３】
2007515589.tif 000005
【図４】
2007515589.tif 000006
【国際調査報告】
2007515589.tif 000007
2007515589.tif 000008
2007515589.tif 000009