(57)【要約】【課題】駆動用のモータの大型化、および温度上昇を抑えながら、圧潰部材の供回りを防止して、カムにより圧潰部材を確実に変位させることのできるチューブ式ポンプ装置を提供すること。【解決手段】チューブ式ポンプ装置において、ローラ支持体４には、ローラ７が周方向で離間した位置に２つ、支持されているとともに、ローラ７が支持されている付近に制動用突起が形成されている。ローラ支持体４の周りのうち、ローラ７が弾性チューブ６を圧潰する領域から外れた位置に、制動用突起に当接してローラ支持体４に制動力を作用させてローラ支持体４の供回りを防止する板バネ２９が配置されている。【選択図】　　　図３
2004124811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面と、該壁面に沿って配置され、内部が流路とされる弾性チューブと、前記壁面との間に前記弾性チューブを挟むように配置された圧潰部材とを有し、当該圧潰部材が前記弾性チューブを圧潰しながら前記壁面に沿って移動することにより前記弾性チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置において、
前記圧潰部材を前記壁面に接近させた圧潰位置と当該壁面から離間させた退避位置とに変位可能に支持する圧潰部材支持体と、
駆動源からの駆動力が伝達されるカム面によって前記圧潰部材を前記圧潰位置と前記退避位置に変位させるカム体と、
前記カム体が移動し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、前記圧潰部材支持体に前記カム体との連動を開始させる係合機構と、
前記圧潰部材が移動した際、前記圧潰部材支持体に制動力を間欠的に加える制動力発生手段と
を有していることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記圧潰部材支持体は、前記圧潰部材としてのローラを間に保持する一対の支持板を備える回転部材であり、
当該圧潰部材支持体の周りに前記弾性チューブおよび前記壁面が配置されていることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記制動力発生手段は、前記圧潰部材支持体から外周側に突出した制動用突起と、当該圧潰部材支持体の周りで前記制動用突起に弾性をもって当接するバネ部材とから構成されていることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
【請求項４】
請求項３において、前記圧潰部材支持体には、前記ローラが周方向で離間した位置に複数、支持されているとともに、当該ローラが支持されている付近に前記制動用突起が形成され、
前記バネ部材は、前記圧潰部材支持体の周りのうち、前記ローラが前記弾性チューブを圧潰する領域から外れた位置に配置されていることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
【請求項５】
請求項４において、前記制動力発生手段は、前記ローラのうちのいずれかを前記弾性チューブに押し付ける方向の制動力を発生させることを特徴とするチューブ式ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧潰部材が弾性チューブを圧潰しながら移動していくことにより、チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ローラなどの圧潰部材によって弾性チューブを圧潰したまま、圧潰部材を弾性チューブに沿って移動させることにより、チューブ内の液体を移送するチューブポンプ装置については、食品、化粧品、医薬品、化学などの分野において使用が見込まれている。
【０００３】
この種のポンプ装置においては、一般に、駆動源からの駆動力が伝達されるカム体と、チューブ圧潰用のローラを支持するローラ支持体とを設け、カム体に形成したカム面によってローラを退避位置から圧潰位置まで出現させることによって弾性チューブをローラで圧潰するようになっている。
【０００４】
但し、カム機構を採用し場合、カム面でローラを変位させる際にカム体とローラ支持体が供回りしたのでは、カムが効かない。そこで、従来は、ローラ支持体に常時、摩擦力を作用させて、カム体とローラ支持体との供回りを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなチューブ式ポンプ装置については、本願出願人も特願２００１−３３７５０２号として特許出願しているが、ローラ支持体に常時、摩擦力を作用させる構成では、モータには、駆動負荷トルクに摩擦力（制動力）も加わえた大きなトルクが常時、かかることになる。このため、モータの大型化、、およびモータ温度の著しい上昇を回避できないので、改善が望まれている。また、常時働く制動機構では、この部分での磨耗が激しいので、この点を改良して、信頼性をさらに向上することが望まれている。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、モータの大型化、および温度上昇を抑えながら、圧潰部材の供回りを防止して、カムにより圧潰部材を確実に変位させることのできるチューブ式ポンプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、壁面と、該壁面に沿って配置され、内部が流路とされる弾性チューブと、前記壁面との間に前記弾性チューブを挟むように配置された圧潰部材とを有し、当該圧潰部材が前記弾性チューブを圧潰しながら前記壁面に沿って移動することにより前記弾性チューブ内の液体を移送するチューブ式ポンプ装置において、前記圧潰部材を前記壁面に接近させた圧潰位置と当該壁面から離間させた退避位置とに変位可能に支持する圧潰部材支持体と、駆動源からの駆動力が伝達されるカム面によって前記圧潰部材を前記圧潰位置と前記退避位置に変位させるカム体と、前記カム体が移動し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、前記圧潰部材支持体に前記カム体との連動を開始させる係合機構と、前記圧潰部材が移動した際、前記圧潰部材支持体に制動力を間欠的に加える制動力発生手段とを有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、制動力発生手段が圧潰部材支持体に制動力を作用させるのは、間欠的であるため、そのタイミングにならないと制動力が作用しない。従って、それまでの期間、遊び期間であっても、カムによって圧潰部材が退避位置から圧潰位置に移動中、圧潰部材支持体はカム体と供回りするおそれがあるが、そのような供回りが発生するのも、所定のタイミングになって制動力が作用するまでのしばらくの期間であるので支障がない。また、制動力が間欠的にしか作用しないため、モータへの負荷トルクが小さい。それ故、モータの大型化、およびモータ温度の著しい上昇を回避できる。しかも、制動力発生手段は、制動力を間欠的にしか発生させないので、制動力を発生させる摺動部分での磨耗を抑制することができ、信頼性が向上するという利点がある。
【０００９】
本発明において、前記圧潰部材支持体は、例えば、前記圧潰部材としてのローラを間に保持する一対の支持板を備える回転部材であり、このような構成の場合には、当該圧潰部材支持体の周りに前記弾性チューブおよび前記壁面が配置される。
【００１０】
本発明において、前記制動力発生手段は、例えば、前記圧潰部材支持体から外周側に突出した制動用突起と、当該圧潰部材支持体の周りで前記制動用突起に弾性をもって当接するバネ部材とから構成される。
【００１１】
本発明において、前記圧潰部材支持体には、前記ローラが周方向で離間した位置に複数、支持されているとともに、当該ローラが支持されている付近に前記制動用突起が形成され、前記バネ部材は、前記圧潰部材支持体の周りのうち、前記ローラが前記弾性チューブを圧潰する領域から外れた位置に配置されていることが好ましい。このように構成すると、圧潰部材が弾性チューブを圧潰しながら移動している間に制動力を発生させるタイミングになっても、少なくとも１つのローラは弾性チューブを圧潰する位置から外れている。このため、制動力を発生させるタイミングの際、モータに加わる負荷を軽減することができる。
【００１２】
このように構成した場合、前記制動力発生手段は、前記ローラのうちのいずれかを前記弾性チューブに押し付ける方向の制動力を発生させることが好ましい。このように構成すると、バネ部材が押圧する力がローラが弾性チューブを圧潰する力として作用する一方、この圧潰に弾性チューブが反発する力をバネ部材で受けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本形態のチューブ式ポンプ装置の要部の構成を平面的に示す説明図、およびこのポンプ装置の断面図である。図２は、図１（Ａ）に示す状態から、液体の移送を開始する時点の説明図である。図３は、本形態のチューブ式ポンプ装置をケースと、回転体とに分解した状態を示す斜視図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図３に示す回転体をローラ支持体、一対の端板、チューブ圧潰用のローラに分解した状態を示す斜視図、および一対の支持板のうち、下方に配置される支持板を斜め下方からみた斜視図である。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ローラ支持体の平面図、Ａ−Ａ′断面図、および底面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、チューブ圧潰用のローラの正面図、および側面図である。なお、図１（Ａ）および図２において、後述するカム面には右上がりの斜線を付し、係合板部については、右下がりの斜線を付して、それらの位置を分かりやすくしてある。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３および図４において、本形態のチューブ式ポンプ装置１は、矩形の平面形状を備えたケース２と、ケース２の上面に形成されている略円形の収納穴２１に回転可能に収納された回転体３と、回転体３の周りを取り巻くような状態で回転体３とともに収納穴２１に収納される弾性チューブ６と、駆動源であるステッピングモータ１１からの回転駆動力を回転体３に伝達するための減速歯車機構とを有しており、弾性チューブ６は、回転体３に保持されているチューブ圧潰用のローラ７と、収納穴２１の内壁２０との間に位置している。
【００１６】
ケース２は、プラスチック製であり、４辺のうちの１箇所に弾性チューブ６を外に引き出すための２つのＵ字穴２８が形成され、この部分の内壁部分には、金属製の板バネ２９が固定されている。ケース２において、収納穴２１の中央には円形凹部が形成され、この円形凹部の中央に支軸２３が直立している。
【００１７】
ケース２の下面には、ステッピングモータ１１が配置され、このステッピングモータ１１の出力軸にはピニオン１２が取り付けられている。ピニオン１２には歯車１３が噛み合っており、この歯車１３の上端に形成されている歯車１４は、ケース２の収納穴２１において、支軸２３の側方に位置している。
【００１８】
回転体３は、以下に説明する、ローラ支持体４、チューブ圧潰用の２つのローラ７と、カム体５とから構成されている。
【００１９】
これらの部材のうち、ローラ支持体４は、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にも示すように、下方に位置する円形の第１の支持板４１と、この第１の支持板４１に対して上方で対向する円形の第２の支持板４２と、第１の支持板４１と第２の支持板４２とを中央で連結する円筒部４３とからなる一体品で構成されている。
【００２０】
第１の支持板４１、および第２の支持板４２には各々、周方向に長く切り欠かれた２つの円弧状長穴４６と、円弧状長穴４６の端部同士で挟まれた部分で半径方向に細く延びる２つの長穴４５とが形成されている。第１の支持板４１、および第２の支持板４２のいずれにおいても、２つの円弧状長穴４６は円筒部４３を中心に対称に形成され、２つの長穴４５も円筒部４３を中心に対称に形成されている。また、第１の支持板４１と第２の支持板４２とでは、双方の円弧状長穴４６、および双方の長穴４５が重なる位置に形成されている。
【００２１】
下方に配置される第１の支持板４１の下面には、第１の端板５１を配置する部分が環状板部４９で囲まれており、本形態では、環状板部４９の外周側のうち、長穴４５と同一の角度位置、すなわち、２つのローラ７が支持されている付近では、その外周側に円弧状に張り出す制動用突起４８が各々、形成されている。
【００２２】
このように構成したローラ支持体４において、第１の支持板４１と第２の支持板４２の長穴４５には、チューブ圧潰用のローラ７の回転中心軸７５の両端が挿入され、円筒部４３を中心に対称位置に２つのローラ７が支持された状態にある。この状態で、ローラ７は、回転中心軸７５周りに回転可能であるとともに、長穴４５が形成されている範囲内においてローラ７は半径方向に移動可能である。
【００２３】
ここで、ローラ７は、図６（Ａ）、（Ｂ）に拡大して示すように、ローラ面７０（圧潰面）に、幅方向における両側に盛り上り部分７１が形成され、中央部分７４がやや凹んだ曲面形状になっている。
【００２４】
また、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１の支持板４１の内面の外周縁、および第２の支持板４２の内面の外周縁の双方から、弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央に位置規制するリブ状のチューブ位置規制用突起４０がローラ７の前方位置、および後方位置の双方に形成されている。
【００２５】
再び図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３および図４において、カム体５は、下方に位置する円形の第１の端板５１と、上方に位置する円形の第２の端板５２とを備えており、第１の端板５１をローラ支持体４の下方に配置し、第２の端板５２をローラ支持体４の上方に配置するとともに、第２の端板５２の中央から下方に突き出ている連結筒５５をローラ支持体４の円筒部４３を通して第１の端板５１の中央に形成されている穴５６に嵌め込めば、第１の端板５１と第２の端板５２とは、間にローラ支持体４を挟んだ状態で連結される。
【００２６】
ここで、第２の端板５２からは２本の係合板部５７が下方に突き出ている一方、第１の端板５１には、係合板部５７が嵌る矩形の穴５８が形成されている。このため、ローラ支持体４を挟んで第１の端板５１と第２の端板５２とを連結させる際、第１の支持板４１および第２の支持板４２に形成されている円弧状長穴４６に係合板部５７を通して、係合板部５７の下端部を第１の端板５１に形成されている穴５８に嵌めんで第１の端板５１と第２の端板４２とを連結する。
【００２７】
この状態で、ローラ７の回転中心軸７５のうち、第１の支持板４１および第２の支持板４２から外に突き出ている両端部は、第１の端板５１の内面（上面）、および第２の端板５２の内面（下面）において、カム面５０が形成されている部分に位置する。
【００２８】
カム面５０は、第１の端板５１の内面、および第２の端板５２の内面のいずれにおいても、外周側に向く段差部として、互いに重なるように同一のカム形状に形成されている。ここで、双方のカム面５０とも、半径方向における内側に位置する退避用カム面５０１と、退避用カム面５０１の両側双方において半径方向における外側に位置する２つの圧潰用カム面５０３と、退避用カム面５０１と２つの圧潰用カム面５０３とを繋げる斜面からなる２つの中間カム面５０２とから構成されている。
【００２９】
このような構成のチューブ式ポンプ装置１において、回転体３の外周側に弾性チューブ６を巻き付けると、この弾性チューブ６は、ローラ７によって内側から支持されるので、この状態でケース２の収納穴２１内に回転体３と弾性チューブ６とを収納する。その際、連結筒５５の内側に支軸２３を通し、かつ、第１の端板５１の下面に形成されている歯車１５と、ステッピングモータ１１から回転出力が伝達されてくる歯車１４とを噛み合わせる。
【００３０】
この状態においては、図１（Ａ）に示すように、ローラ７の回転中心軸７５の両端部は、カム面５０のうち、退避用カム面５０に相当する位置にあるため、ローラ７は、半径方向の内側にあって、弾性チューブ６を圧潰する状態にはない。また、ローラ支持体４の制動用突起４８は、板バネ２９に当接した状態にあり、ローラ支持体４には制動力が働いている。
【００３１】
この状態からステッピングモータ１１が作動し、その回転駆動力がピニオン１２、歯車１２３、１４、１５を介してカム体５に伝達されると、カム体５が、例えば反時計周りＣＣＷの方向に回転し、ローラ７の回転中心軸７５の両端部に対してカム面５０が相対移動する。その結果、ローラ７の回転中心軸７５の両端部が中間カム面５０２を摺動して圧潰用カム面５０３の乗り上げた状態となる。この状態では、ローラ７は外側に押し退けられ、弾性チューブ６を圧潰する状態となる。このような動作は、カム体５が時計周りの方向に回転しても同様である。
【００３２】
ここで、ローラ７の回転中心軸７５の両端部が中間カム面５０２を摺動する際、ローラ支持体４にも回転力が加わるが、ローラ支持体４の制動用突起４８は、板バネ２９に当接した状態にあり、ローラ支持体４には制動力が働いている。このため、回転中心軸７５の両端部が圧潰用カム面５０３に乗り上げるまでローラ支持体４は、カム体５と供回りしないので、回転中心軸７５の両端部は、圧潰用カム面５０３に確実に乗り上げることになる。
【００３３】
但し、この状態では、係合板部５７は、円弧状長穴４６内を移動するだけで、カム体５のみが回転し、ローラ支持体４は回転しない。この遊び区間においては、ローラ支持体４の制動用突起４８が板バネ２９に当接しており、ローラ支持体４に制動力が働いているので、ローラ支持体４は、カム体５と供回りを起こさない。
【００３４】
そして、カム体５がさらに回転し、ローラ７の回転中心軸７５が圧潰用カム面５０３の壁５０５に突き当たると、カム体５の回転がローラ支持体４に伝達されるので、ローラ７は、弾性チューブ６を圧潰しながら移動する。その結果、弾性チューブ６の内部では、ローラ７によって液体が移送されることになる。
【００３５】
このようにして、本形態では、カム体５が移動し始めたとき、所定の遊び期間を経た後、ローラ支持体４にカム体５との連動を開始させる係合機構が構成されている。
【００３６】
その際、ローラ支持体４がカム体５から受ける力で回転し、制動用突起４８が板バネ２９を押し退けて通り過ぎる。そして、制動用突起４８が再び、板バネ２９に当接するまでローラ支持体４には制動力が作用しない。
【００３７】
このように本形態では、制動用突起４８と板バネ２９がローラ支持体４に制動力を作用させるのは、間欠的であるため、そのタイミングにならないと制動力が作用しない。従って、それまでの期間、遊び期間であっても、カム面５０によってローラ７が退避位置（半径方向内側）から圧潰位置（半径方向外側）に移動する際、ローラ支持体４はカム体５と供回りするおそれがあるが、そのような供回りが発生するのも、所定のタイミングになって制動力が作用するまでのしばらくの期間であるので支障がない。また、制動力が間欠的にしか作用しないため、ステッピングモータ１１への負荷トルクが小さい。それ故、モータの大型化、およびモータ温度の著しい上昇を回避できる。
【００３８】
しかも、制動用突起４８と板バネ２９がローラ支持体４に制動力を作用させるのは、間欠的であるため、そのタイミング制動力発生手段は、制動力を間欠的にしか発生させないので、制動用突起４８と板バネ２９の磨耗を抑制することができ、信頼性が向上するという利点がある。
【００３９】
また、本形態において、ローラ支持体４には、ローラ７が周方向で離間した位置に２つ、支持されているとともに、ローラ７が支持されている付近に制動用突起４８が形成され、板バネ２９は、ローラ支持体４の周りのうち、ローラ７が弾性チューブ６を圧潰する領域から外れた位置に配置されている。このため、ローラ７が弾性チューブ６を圧潰しながら移動している間に制動力を発生させるタイミングになっても、少なくとも１つのローラ７は弾性チューブ６を圧潰する位置から外れている。このため、制動力を発生させるタイミングの際、モータに加わる負荷を軽減することができる。
【００４０】
さらに、制動用突起４８と板バネ２９は、ローラ７を弾性チューブ６に押し付ける方向の制動力を発生させる。このため、板バネ２９が押圧する力は、ローラ７が弾性チューブ６を圧潰する力として作用し、圧潰時の液密性を高める一方、この圧潰に弾性チューブ６が反発する力を板バネ６で受けることができる。
【００４１】
さらに、本形態では、ローラ７のローラ面７０（圧潰面）には、幅方向における両側に盛り上り部分７１を備えた曲面状に形成されているが、ローラ支持体４には弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央に位置規制するチューブ位置規制用突起４０がローラ７の前後に形成されている。従って、弾性チューブ６は、常にローラ面７０の幅方向における中央７４に位置するので、ローラ７の縁や盛り上り部分７１で圧潰されるという事態が起こらない。しかも、チューブ位置規制用突起４０は、ローラ７の前方位置、および後方位置の双方に配置されているため、ローラ７がいずれの方向に移動するときでも弾性チューブ６をローラ面７０の幅方向における中央７４に確実に位置規制することができる。それ故、弾性チューブ６には磨耗や裂けなどといった損傷が起こりにくいので、弾性チューブ６の長寿命化を図ることができる。
【００４２】
（その他の実施の形態）
上記形態では、圧潰部材としてローラを用いた例であったが、その他の圧潰部材であってもよい。また、圧潰部材は、回転体上に支持され、回転運動を行う例であったが、圧潰部材が直線運動、その他の動作を行うものに対しても本発明を適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明において、制動力発生手段が圧潰部材支持体に制動力を作用させるのは、間欠的であるため、そのタイミングにならないと制動力が作用しない。従って、それまでの期間、遊び期間であっても、カムによって圧潰部材が退避位置から圧潰位置に移動中、圧潰部材支持体はカム体と供回りするおそれがあるが、そのような供回りが発生するのも、所定のタイミングになって制動力が作用するまでのしばらくの期間であるので支障がない。また、制動力が間欠的にしか作用しないため、モータへの負荷トルクが小さい。さらに、圧潰部材が弾性チューブを圧潰しながら移動している間に制動力を発生させるタイミングになっても、少なくとも１つのローラは弾性チューブを圧潰する位置から外れているように構成すると。制動力を発生させるタイミングの際、モータに加わる負荷をさらに軽減することができる。それ故、モータの大型化、およびモータ温度の著しい上昇を回避できる。しかも、制動力発生手段は、制動力を間欠的にしか発生させないので、制動力を発生させる摺動部分での磨耗を抑制することができ、信頼性が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用したチューブ式ポンプ装置の要部の構成を平面的に示す説明図、およびこのポンプ装置の断面図である。
【図２】図１（Ａ）に示す状態から、液体の移送を開始する時点の説明図である。
【図３】図１に示すチューブ式ポンプ装置をケースと、回転体とに分解した状態を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図３に示す回転体をローラ支持体、一対の端板、チューブ圧潰用のローラに分解した状態を示す斜視図、および一対の支持板のうち、下方に配置される支持板を斜め下方からみた斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ローラ支持体の平面図、Ａ−Ａ′断面図、および底面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、チューブ圧潰用のローラの正面図、および側面図である。
【符号の説明】
１　本チューブ式ポンプ装置
２　ケース
３　回転体
４　ローラ支持体
５　カム体
６　弾性チューブ
７　チューブ圧潰用のローラ（圧潰部材）
１１　ステッピングモータ
２０　収納穴の内壁（壁面）
２１　収納穴
２９　制動用の板バネ
４０　チューブ位置規制用突起（チューブ位置規制手段）
４１、４２　支持板
４５　長穴
４６　円弧状長穴
４８　制動用突起
５０　カム面
５１、５２　端板
５７　係合板部
７０　ローラ面（圧潰面）
７１　盛り上り部分
７５　ローラの回転中心軸
５０１　退避用カム面
５０３　圧潰用カム面
【図１】
2004124811.tif 000003
【図２】
2004124811.tif 000004
【図３】
2004124811.tif 000005
【図４】
2004124811.tif 000006
【図５】
2004124811.tif 000007
【図６】
2004124811.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月14日(2003.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004124811.tif 000009