(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじ型ロータが雌ねじ型ステータの内孔に装着された一軸偏心ねじポンプの前記雄ねじ型ロータを、自転させながら公転移動させることができ、
前記雄ねじ型ロータを、自転用速度制御駆動部によって駆動して自転させることができ、公転用速度制御駆動部によって駆動して公転移動させることができるロータ駆動機構において、
中心軸が一定位置で回動自在に支持されている自転軸と、
一定の中心位置の周りを公転自在であると共に自転自在に支持され、一端部が動力伝達部を介して前記自転軸と連結し、他端部が前記雄ねじ型ロータと連結される公転軸とを備え、
前記自転軸が前記自転用速度制御駆動部によって自転駆動され、前記公転軸が前記公転用速度制御駆動部によって公転駆動されて偏心回動運動を行い、更に
前記公転軸の前記雄ねじ型ロータ側端部の外周部と、前記ポンプに設けられているケーシングの内周部との間を封止する軸封構造を備え、
前記軸封構造は、前記公転軸が回動自在に挿通する挿入孔を有する環状連結部を備え、この環状連結部の内周部と前記公転軸の外周部との間がシール部によって封止され、前記環状連結部の外周部と前記ケーシングの内周部との間が前記ダイアフラムによって封止され、
前記環状連結部は、軸受を介して回動自在に前記公転軸に取り付けられていることを特徴とするロータ駆動機構。
【請求項２】
ケーシングに回動自在に設けられ前記公転用速度制御駆動部によって回転駆動される偏心支持部を備え、
前記公転軸は、前記偏心支持部内にその中心軸に対して偏心する位置で自転自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載のロータ駆動機構。
【請求項３】
前記動力伝達部は、フレキシブルジョイント又はオルダム継手であることを特徴とする請求項１又は２記載のロータ駆動機構。
【請求項４】
前記自転用速度制御駆動部及び前記公転用速度制御駆動部は、それぞれ電気式サーボモータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロータ駆動機構。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のロータ駆動機構と、このロータ駆動機構によって回転駆動される前記一軸偏心ねじポンプとを備えるポンプ装置。
【請求項６】
前記ロータ駆動機構は、前記雄ねじ型ロータを、前記雌ねじ型ステータの内孔の内面に対して非接触の状態で回転させることを特徴とする請求項５記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記シール部は、前記公転軸の他端部の外周面と摺動自在に当接すると共に、前記環状連結部の端面と摺動自在に当接することを特徴とする請求項１記載のロータ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば気体、液体、粉体等の各種流体、及び細粒体を含む流体等を移送することができる一軸偏心ねじポンプに適用することができるロータ駆動機構、及びそれを備えるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のポンプ装置の一例を、図７を参照して説明する（例えば、特許文献１参照。）。このポンプ装置１は、同図に示すように、一軸偏心ねじポンプ２と、この一軸偏心ねじポンプ２に設けられているロータ３を回転駆動するためのロータ駆動機構４とを備えている。一軸偏心ねじポンプ２は、雄ねじ型ロータ３がステータ５の雌ねじ型内孔５ａに嵌挿する構成となっている。このロータ３が所定方向に回転すると、液体等の流体を例えば吸込み口６から吸い込んで、この吸い込んだ流体を、ロータ３とステータ５との間の空間に保持して移送することによって吐出口７から吐出させることができる。このとき、ロータ３は、図７に示すステータ内孔５aの中心軸８を中心にして公転移動しながら自転する偏心回動運動を行うようになっている。そして、ロータ３を、このように偏心回動運動させるようにするのがロータ駆動機構４である。
【０００３】
図７に示すロータ駆動機構４は、回転駆動部（図示しない例えば電気モータ）によって回転駆動される入力軸９を備え、この入力軸９は、複数の歯車１０、・・・を介して出力軸１１と連結している。そして、この出力軸１１は、ロータ３の端部と結合している。
【０００４】
つまり、回転駆動部が回転駆動すると、その回転が入力軸９、複数の歯車１０、・・・、及び出力軸１１を介してロータ３に伝達され、ロータ３は、偏心回動運動を行う。これによって、流体を吸込み口６から吸い込んで吐出口７から吐出させることができる。
【０００５】
次に、図７を参照して、ロータ駆動機構４を詳細に説明する。入力軸９は、軸受を介して回動自在にケーシング１２に設けられ、第１外歯車１０が取り付けられている。この第１外歯車１０は、第２外歯車１３と噛み合っており、この第２外歯車１３は、クランクドラム１４に取り付けられている。このクランクドラム１４は、軸受を介してケーシング１２に回動自在に設けられ、このクランクドラム１４の内側に、クランク軸１５が偏心した状態で軸受を介して回動自在に設けられている。このクランク軸１５の同図における左側端部に出力軸１１が結合している。そして、クランク軸１５は、同図における右側端部に第３外歯車１６が設けられ、この第３外歯車１６は、内歯車１７と噛み合っている。この内歯車１７は、ケーシング１２に固定して設けられている。
【０００６】
このロータ駆動機構４によると、出力軸１１とクランク軸１５とは、同一の軸線１８上に設けられ、そしてこのクランク軸１５の中心軸１８が、クランクドラム１４の中心軸８に対して偏心して配置されているので、クランクドラム１４が回転すると、ロータ３をステータ内孔５aの中心軸８を中心にして公転移動させることができる。
【０００７】
また、ロータ３の端部に設けられている第３外歯車１６が内歯車１７と噛み合っていることによって、公転移動するロータ３を自転させることができる。このように構成されているので、ステータ内孔５ａに装着されたロータ３を回転させて、流体を吐出口７から吐出させることができる。
【特許文献１】特開昭６０−１６２０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図７に示す従来のポンプ装置１が備えているロータ駆動機構４では、入力軸９の回転を、第１外歯車１０、第２外歯車１３、第３外歯車１６、及び内歯車１７を介して出力軸１１に伝達して、ロータ３を自転させながら公転移動させる構成となっており、このように多数の歯車を備えているので、ロータ３を高速で回転させると、例えば歯車どうしの摩擦によって、このロータ駆動機構４が発熱して高温となったり、比較的大きな振動を発生する。
【０００９】
そして、上記従来のポンプ装置１では、ロータ３の公転運動及び自転運動の動力を、１つの入力軸９から取り出しているので、ロータ３の公転位置と自転位置との位置関係を調整することが困難である。そのために、ロータ３が回転するときにおける、ロータ３の外面とステータ内孔５aの内面との接触圧を、例えば今の接触圧よりも小さくするための調整をすることができない。このように、ロータ３の外面とステータ内孔５aの内面との接触圧を小さくしようとするのは、ロータを自転及び公転移動させるための動力を低減したり、両者の接触による磨耗を低減するためである。更に、このように動力及び磨耗の低減を図ることによって、ロータ３を高速回転させて使用できるようにするためである。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロータを高速回転させたときに発生する熱量や振動を小さくすると共に、ロータの外面とステータ内孔の内面との接触圧を小さくしたり、両者が接触しないようにすることによって、ロータを高速回転で使用できるようにするロータ駆動機構、及びポンプ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るロータ駆動機構は、雄ねじ型ロータが雌ねじ型ステータの内孔に装着された一軸偏心ねじポンプの前記雄ねじ型ロータを、自転させながら公転移動させることができ、前記雄ねじ型ロータを、自転用速度制御駆動部によって駆動して自転させることができ、公転用速度制御駆動部によって駆動して公転移動させることができるロータ駆動機構において、中心軸が一定位置で回動自在に支持されている自転軸と、一定の中心位置の周りを公転自在であると共に自転自在に支持され、一端部が動力伝達部を介して前記自転軸と連結し、他端部が前記雄ねじ型ロータと連結される公転軸とを備え、前記自転軸が前記自転用速度制御駆動部によって自転駆動され、前記公転軸が前記公転用速度制御駆動部によって公転駆動されて偏心回動運動を行い、更に前記公転軸の前記雄ねじ型ロータ側端部の外周部と、前記ポンプに設けられているケーシングの内周部との間を封止する軸封構造を備え、前記軸封構造は、前記公転軸が回動自在に挿通する挿入孔を有する環状連結部を備え、この環状連結部の内周部と前記公転軸の外周部との間がシール部によって封止され、前記環状連結部の外周部と前記ケーシングの内周部との間が前記ダイアフラムによって封止され、前記環状連結部は、軸受を介して回動自在に前記公転軸に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係るロータ駆動機構によると、自転用速度制御駆動部によって雄ねじ型ロータを適切な速度及び位相に制御して自転させることができると共に、公転用速度制御駆動部によって雄ねじ型ロータを適切な速度及び位相に制御して公転移動させることができる。このようにして、ロータがステータの内孔の回りを所望の速度及び位相で公転移動しながら自転する運動（偏心回動運動）を行わせることができ、例えばロータの自転方向を公転方向と逆方向とすることができる。このロータの偏心回動運動によって、ロータの外面と、ステータ内孔の内面とで形成される空間が、ステータ内孔の一方の開口部側から他方の開口部側に向かって移動するので、流体をその方向に移送することができる。
【００１３】
また、自転用及び公転用の速度制御駆動部によって、ロータの自転位置及び公転位置の位置関係（それぞれの位相）を調整すると共に、これら自転用及び公転用速度制御駆動部を所望の回転速度で駆動することによって、ロータを所望の経路に沿って偏心回動運動させることができる。これによって、ロータの外面と、ステータの内孔を形成する内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように、ロータ及びステータの内孔を形成することができる。
【００１４】
【００１５】
そして、自転用速度制御駆動部が駆動すると、その動力が自転軸及び動力伝達部を介して公転軸に伝達されて公転軸を自転させることができる。そして、公転用速度制御駆動部が駆動すると、公転軸を公転移動させることができる。これによって、公転軸を偏心回動運動させることができ、この公転軸と連結するロータを偏心回動運動させることができる。
また、公転軸が公転用速度制御駆動部によって回転駆動されて公転移動するとき、この公転軸の公転移動に対して軸封構造のダイアフラムが自由に変形するので、公転軸の雄ねじ型ロータ側端部の外周部と、ポンプに設けられているケーシングの内周部との間を極めて簡単な構成で確実に封止することができる。従って、この軸封構造によれば、ポンプ内の流体を比較的狭い空間内に封止することができ、これによってポンプの洗浄の簡単化を図ることができるし、ポンプ内に滞留する流体量を低減させることができる。
更に、自転する公転軸の外周部と、環状連結部の内周部との間に形成されている円環状の隙間を、軸封構造のシール部によって封止することができる。
【００１６】
この発明に係るロータ駆動機構において、ケーシングに回動自在に設けられ前記公転用速度制御駆動部によって回転駆動される偏心支持部を備え、前記公転軸は、前記偏心支持部内にその中心軸に対して偏心する位置で自転自在に設けるとよい。
【００１７】
このようにすると、偏心支持部は、公転軸を自転自在に支持することができ、この偏心支持部が回転することによって、公転軸を公転移動させることができる。このようにして、偏心支持部は、公転軸を偏心回動運動できるように支持することができる。
【００１８】
この発明に係るロータ駆動機構において、前記動力伝達部を、フレキシブルジョイント又はオルダム継手とするとよい。
【００１９】
このようにすると、自転軸と公転軸は、それぞれの回転の中心が互いに一致していないが、自転軸の回転動力を、動力伝達部を介して公転軸に伝達することができる。この動力伝達部としてフレキシブルジョイントを使用すると、動力伝達部の構造を簡単で軽量にすることができる。そして、動力伝達部としてオルダム継手を使用すると、自転軸と公転軸の自転の同期誤差を小さくすることができ、これによって、ロータの偏心回動運動における自転位置と公転位置を、予め定めた位置関係に精度よく一致させることができる。その結果、ロータの外面と、ステータの内孔を形成する内面とが予め定めた隙間を隔てて互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように、正確にロータを偏心回動運動させることができる。
【００２０】
この発明に係るロータ駆動機構において、前記自転用速度制御駆動部及び前記公転用速度制御駆動部は、それぞれ電気式サーボモータとするとよい。
【００２１】
このようにすると、自転用速度制御駆動部及び公転用速度制御駆動部を、それぞれ電気式サーボモータとすることによって、ロータの自転及び公転移動の速度及び位相の制御を簡単で正確に行うことができる。これによって、ロータの外面と、ステータの内孔を形成する内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように正確に調整したり変更することができる。
【００２２】
本発明に係るポンプ装置は、本発明に係るロータ駆動機構と、このロータ駆動機構によって回転駆動される前記一軸偏心ねじポンプとを備えるものである。
【００２３】
この発明に係るポンプ装置によると、この発明に係るロータ駆動機構の作用で説明したように、自転用速度制御駆動部によって雄ねじ型ロータを適切な速度及び位相に制御して自転させることができると共に、公転用速度制御駆動部によって雄ねじ型ロータを適切な速度及び位相に制御して公転移動させることができる。このようにして、ロータを所望の偏心回動運動させて、ロータの外面と、ステータ内孔の内面とで形成される空間を、ステータ内孔の一方の開口部側から他方の開口部側に向かって移動させることができ、流体をその方向に移送することができる。
【００２４】
この発明に係るポンプ装置において、前記ロータ駆動機構が、前記雄ねじ型ロータを、前記雌ねじ型ステータの内孔の内面に対して非接触の状態で回転させるものとするとよい。
【００２５】
このようにすると、ロータを、ステータ内孔の内面に対して非接触の状態で偏心回動運動させることができるので、例えば細粒体を含む流体を移送する場合は、細粒体をロータとステータ内面とによってすり潰さないように両者の隙間を設定して、細粒体を、その原形を保った状態で移送できるようにすることができる。そして、両者が接触する場合に発生するような磨耗粉が移送流体中に混入することがないし、両者の摩擦による騒音も発生しない。また、移送流体の性状（例えばび細粒体やスラリーを含む流体）に応じて、ロータの外周面と、ステータ内孔の内周面との隙間を適切な寸法に設定することができ、これによって、種々の性状の流体に応じて、高流量精度、及び長寿命で移送したり充填できるようにすることができる。更に、ロータを、ステータ内孔の内面に対して非接触の状態で偏心回動運動させることができるので、ロータを比較的高速で偏心回動運動させることができ、比較的大きい移送能力を得ることができる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るロータ駆動機構、及び本発明に係るポンプ装置によると、自転用速度制御駆動部及び公転用速度制御駆動部によって、雄ねじ型ロータを適切な速度及び位相に制御して自転させながら公転移動させる偏心回動運動を行わせることができる構成としたので、ロータを偏心回動運動させるための歯車を不要としたり、歯車の数を少なくすることができる。これによって、ロータを高速で偏心回動運動させても、このロータ駆動機構が発熱して高温となったり、比較的大きな振動を発生することを防止できる。
【００３１】
そして、ロータの自転運動及び公転運動を、それぞれ別々の自転用速度制御駆動部及び公転用速度制御駆動部によって行わせる構成としたので、ロータの自転位置と公転位置との位置関係を自由に調整することができる。従って、例えばロータの外面と、ステータ内孔の内面とが互いに接触しないように、ロータを所望の一定経路に沿って偏心回動運動させることができ、例えば細粒体を含む移送流体を移送する場合は、細粒体をロータとステータ内面とによってすり潰さないように両者の隙間を形成して、細粒体をその原形を保った状態、つまり細粒体の品質を保持した状態で移送流体を移送できるようにすることができる。
【００３２】
勿論、ロータの外面と、ステータ内孔の内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように、ロータを偏心回動運動させることができるので、ロータ及びステータが磨耗することを防止又は抑制することができるし、ロータを回転させるための動力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係るロータ駆動機構、及びそれを備えるポンプ装置の第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。この図１に示すポンプ装置２１は、雄ねじ型ロータ２２を自転させながら所定の経路に沿って公転移動（偏心回動運動）させることができ、これによって、例えば低粘度から高粘度までのいずれの流体でも、高流量精度でしかも長寿命で移送したり充填することができるものである。また、移送することができる流体として、例えば気体、液体、粉体等の各種流体、及び細粒体を含む流体等がある。
【００３４】
このポンプ装置２１は、図１に示すように、一軸偏心ねじポンプ２３、公転用速度制御駆動部２４、ロータ公転駆動機構２５、自転用速度制御駆動部２６、ロータ自転駆動機構２７、及び公転軸の軸封構造２８を備えている。
【００３５】
一軸偏心ねじポンプ２３は、図２に示すように、回転容積型ポンプであり、雌ねじ型ステータ２９と雄ねじ型ロータ２２とを備えている。
【００３６】
ステータ２９は、図２に示すように、例えば２条の雌ねじ形状の内孔２９ａを有する略短円筒形に形成され、この内孔２９ａの縦断面形状が長円であって、例えばテフロン（登録商標）、ポリアセタール、キャストナイロン等のエンジニアリングプラスチックで形成されている。そして、ステータ２９は、後端部がポンプケーシング３０内に装着され、先端部にノズル３１が取り付けられており、この状態で、ソケット３２を介してナット３３でポンプケーシング３０に取り付けられている。
【００３７】
ノズル３１には、図２に示すように、第１開口部３４が形成され、ポンプケーシング３０に第２開口部３５が形成されている。第１開口部３４は、吐出口及び吸込み口として使用することができ、第２開口部３５は、吸込み口及び吐出口として使用することができる。この第１開口部３４は、ステータ２９に形成されている内孔２９ａの先端側開口部と連通しており、第２開口部３５は、その内孔２９ａの後端側開口部と連通している。
【００３８】
ロータ２２は、図２に示すように、例えば１条の雄ねじ形状に形成され、縦断面形状が略真円であり、螺旋形状のピッチは、ステータ内孔２９ａのピッチの１／２に設定されている。そして、ロータ２２は、例えばステンレス等の金属製であり、ステータ２９の内孔２９ａに嵌挿されている。また、ロータ２２の後端部は、ロータ公転駆動機構２５の公転軸３６と結合している。
【００３９】
ロータ公転駆動機構２５は、図２に示すように、偏心支持部３７を備えている。この偏心支持部３７は、短円筒形状に形成され、ポンプケーシング３０及び中間ケーシング３８に軸受３９、３９を介して回動自在に設けられ、公転用速度制御駆動部２４によって回転駆動される。この偏心支持部３７の回転の中心軸Ｏは、ステータ内孔２９ａの中心軸Ｏと一致している。この偏心支持部３７内に公転軸３６が配置されている。
【００４０】
公転軸３６は、図２に示すように、偏心支持部３７内にその中心軸Ｏに対して偏心する位置で、軸受４０、４０を介して自転自在に偏心支持部３７に設けられている。この公転軸３６の自転の中心軸はＡであり、中心軸ＯとＡは、ｅだけ偏心している。なお、図２に示す４１は、第１外スリーブであり、４２は、内スリーブである。
【００４１】
公転用速度制御駆動部２４は、図２に示す偏心支持部３７及び公転軸３６を介してロータ２２を公転移動させるためのものであって、中空型のサーボモータ、ステッピングモータ等の電気式速度制御モータであり、同図に示すように、回転子２４ａと固定子２４ｂとを備えている。回転子２４ａは、第１外スリーブ４１の外周部に固定して設けられており、固定子２４ｂは、ポンプケーシング３０と中間ケーシング３８との間に設けられている。この公転用速度制御駆動部２４によって、偏心支持部３７が正転方向又は逆転方向に回転駆動されると、この回転が公転軸３６を介してロータ２２に伝達され、これによって、ロータ２２がステータ内孔２９ａの中心軸Ｏの周りを所定の設定された角速度及び位相で公転移動するようになっている。
【００４２】
ロータ自転駆動機構２７は、図１に示すように、第２外スリーブ４３を備えている。この第２外スリーブ４３は、短円筒形状に形成され、中間ケーシング３８及びエンドケーシング４４に軸受４５、４５を介して回動自在に設けられ、自転用速度制御駆動部２６によって回転駆動される。この第２外スリーブ４３の回転の中心軸Ｏは、ステータ内孔２９ａの中心軸Ｏ、及び第１外スリーブ４１（偏心支持部３７）の回転の中心軸Ｏと一致している。この第２外スリーブ４３内に自転軸４６が固定して取り付けられている。
【００４３】
自転軸４６は、図１に示すように、第２外スリーブ４３内にその中心軸Ｏと同軸上に設けられている。この自転軸４６の先端部と公転軸３６の後端部は、例えばフレキシブルジョイント等の動力伝達部４７を介して連結している。このフレキシブルジョイントは、例えば合成樹脂製の可撓性棒状体で形成されている。
【００４４】
自転用速度制御駆動部２６は、図１に示す第２外スリーブ４３、自転軸４６、動力伝達部４７、及び公転軸３６を介してロータ２２を自転させるためのものであって、中空型のサーボモータ、ステッピングモータ等の電気式速度制御モータであり、同図に示すように、回転子２６ａと固定子２６ｂとを備えている。回転子２６ａは、第２外スリーブ４３の外周部に固定して設けられており、固定子２６ｂは、中間ケーシング３８とエンドケーシング４４との間に設けられている。この自転用速度制御駆動部２６によって、第２外スリーブ４３が正転方向又は逆転方向に回転駆動されると、その回転が自転軸４６、動力伝達部４７、及び公転軸３６を介してロータ２２に伝達され、これによって、ロータ２２が中心軸Ａを中心にして、所定の設定された回転速度及び位相で自転するようになっている。
【００４５】
公転軸の軸封構造２８は、図２に示すように、偏心回動運動する公転軸３６の外周面と、この公転軸３６が偏心回動運動自在に収容されている収容空間４８を形成するポンプケーシング３０の内周面との間を封止するものであり、この公転軸の軸封構造２８が設けられている箇所は、公転軸３６の雄ねじ型ロータ２２側の端部である。
【００４６】
この公転軸の軸封構造２８は、公転軸３６の端部が回動自在に挿通する挿通孔４９ａを有する環状連結部４９を備え、公転軸３６の端部の外周面と環状連結部４９の内周面との間に形成されている隙間がシール部５０によって封止されている。つまり、シール部５０は、図２に示すように、公転軸３６の端部の外周面と摺動自在に当接すると共に、環状連結部４９の端面と摺動自在に当接し、これらの当接部分を封止している。
【００４７】
そして、環状連結部４９の外周面と、ポンプケーシング３０の内周面との間に形成されている隙間がダイアフラム５１によって封止されている。そして、環状連結部４９は、軸受５２を介して回動自在に公転軸３６の端部に取り付けられている。
【００４８】
図２に示す公転軸の軸封構造２８によると、公転軸３６の端部が偏心回動運動して公転移動すると、その公転軸３６端部の公転移動に対してダイアフラム５１が自由に変形するので、公転軸３６の端部と、収容空間４８を形成するポンプケーシング３０の内周面との間を、極めて簡単な構成で確実に封止することができる。
【００４９】
従って、この公転軸の軸封構造２８によれば、ポンプ装置２１内の流体を比較的狭い収容空間４８内に封止することができ、これによってポンプ装置２１の洗浄の簡単化を図ることができるし、ポンプ装置２１内に滞留する流体量を低減させることができる。
【００５０】
そして、自転する公転軸３６の端部の外周面と、環状連結部４９の内周面との間に形成されている円環状の隙間をシール部５０によって封止することができる。このようにして、一軸偏心ねじポンプ２３によって移送される移送流体がロータ公転駆動機構２５及び公転用速度制御駆動部２４側に進入すること、及びロータ公転駆動機構２５内の例えば潤滑剤がステータ２９内に進入することを防止できる。
【００５１】
次に、図１及び図２に示すロータ駆動機構５３を備えるポンプ装置２１を使用して、移送流体を移送するときの作用を説明する。このポンプ装置２１の自転用速度制御駆動部２６を駆動することによって、雄ねじ型ロータ２２を適切な回転速度及び位相に制御して自転させることができる。そしてそれと共に、公転用速度制御駆動部２４を駆動することによって雄ねじ型ロータ２２を適切な角速度及び位相に制御して公転移動させることができる。このようにして、ロータ２２が中心軸Ｏ（ステータ２９の内孔２９ａ）の周りを、所定の一定経路に沿って所望の角速度及び位相で公転移動しながら、所望の回転速度及び位相で自転する偏心回動運動を行わせることができる。この偏心回動運動として、例えばロータ２２が正転方向に公転を１回転すると、逆転方向に自転を１回転するようになっている。
【００５２】
そして、このロータ２２の偏心回動運動によって、ロータ２２の外面と、ステータ内孔２９ａの内面とで形成される空間が、例えば第２開口部３５側から第１開口部３４側に向かって移動するので、移送流体をその方向に移送することができる。これによって、移送流体を第２開口部３５から吸い込んで第１開口部３４から吐出することができる。そして、自転用速度制御駆動部２６及び公転用速度制御駆動部２４を逆転させることによって、移送流体を第１開口部３４から吸い込んで第２開口部３５から吐出することができる。
【００５３】
また、自転用及び公転用速度制御駆動部２６、２４によって、ロータ２２の自転位置及び公転位置の位置関係（それぞれの位相）を調整すると共に、これら自転用及び公転用速度制御駆動部２６、２４を所望の回転速度で駆動することによって、ロータ２２を所望の経路に沿って偏心回動運動させることができる。これによって、ロータ２２の外面と、ステータ２９の内孔２９ａを形成する内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように、ロータ２２及びステータ２９の内孔２９ａを形成することができる。
【００５４】
ところで、上記ロータ２２及びステータ２９を使用すると共に、ロータ２２の自転位置及び公転位置の位置関係を調整して、ロータ２２の外面と、ステータ内孔２９ａの内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するようにロータ２２を所望の経路に沿って偏心回動運動させるように、このポンプ装置２１を設定する方法として、例えば自転用及び公転用速度制御駆動部２６、２４を駆動したときに、それぞれの駆動部に掛かる負荷トルクを検出して、それぞれの負荷トルクが最も小さくなるように、又は適切な負荷トルクとなるように、自転用及び公転用速度制御駆動部２６、２４のそれぞれの回転子２６ａ、２４ａの回転速度及び位相を選択して、その選択した回転速度及び位相をこのポンプ装置２１に設定する方法がある。
【００５５】
更に、図１に示すロータ駆動機構５３によると、自転用速度制御駆動部２６及び公転用速度制御駆動部２４によって、雄ねじ型ロータ２２を適切な速度及び位相に制御して自転させながら公転移動させる偏心回動運動を行わせることができる構成としたので、ロータ２２を偏心回動運動させるための歯車を不要としたり、歯車の数を少なくすることができる。これによって、ロータ２２を高速で偏心回動運動させても、このロータ駆動機構５３が発熱して高温となったり、比較的大きな振動を発生することを防止できる。
【００５６】
そして、ロータ２２の自転運動及び公転運動を、それぞれ別々の自転用速度制御駆動部２６及び公転用速度制御駆動部２４によって行わせる構成としたので、ロータ２２の自転位置と公転位置との位置関係（それぞれの位相）を自由に調整することができる。従って、例えばロータ２２の外面と、ステータ内孔２９ａの内面とが互いに接触しないように、ロータ２２を所望の一定経路に沿って偏心回動運動させることができる。
【００５７】
つまり、例えば細粒体を含む流体を移送する場合は、細粒体をロータ２２とステータ２９内面とによってすり潰さないように両者を形成することができ、これによって、細粒体の原形を保った状態でこの移送流体を移送できるようにすることができる。この細粒体は、例えば比較的軟質の粉粒状体、カプセル状体、嚢状体である。
【００５８】
また、両者が接触する場合に発生するような磨耗粉が移送流体中に混入することがないし、両者の摩擦による騒音も発生しない。また、移送流体の性状（例えばび細粒体やスラリーを含む流体）に応じて、ロータ２２及びステータ２９の外周面と内周面との隙間を適切な寸法に設定することができ、これによって、種々の性状の流体に応じて、高流量精度、低脈動、及び長寿命で移送したり充填できるようにすることができる。更に、ロータ２２及びステータ２９を、それぞれが互いに非接触の状態で回転させることができるので、低いトルクでロータ２２を比較的高速で回転させることができ、比較的大きい移送能力を得ることができる。
【００５９】
勿論、ステータ内孔２９ａの内面と、ロータ２２の外面とが適切な接触圧で接触するように形成してロータ２２を回転させることによって、ポンプ装置２１による移送流体の移送効率を高くすることができる。
【００６０】
更に、図１に示すように、自転軸４６と公転軸３６は、それぞれの回転の中心軸ＯとＡが互いに一致していないが、自転軸４６の回転動力を、動力伝達部４７を介して公転軸３６に伝達することができる。この動力伝達部４７としてフレキシブルジョイントを使用することによって、動力伝達部４７の構造を簡単で軽量にすることができる。
【００６１】
そして、図１に示すように、自転用速度制御駆動部２６及び公転用速度制御駆動部２４として、それぞれ電気式サーボモータを使用することによって、ロータ２２の自転及び公転移動のそれぞれの速度及び位相の制御を簡単で正確に行うことができる。これによって、ロータ２２の外面と、ステータ２９の内孔２９ａを形成する内面とが互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように正確に調整したり変更することができる。また、中空型のサーボモータを使用することによって、ロータ自転駆動機構２７及びロータ公転駆動機構２５を、それぞれと対応する自転用速度制御駆動部２６及び公転用速度制御駆動部２４の内側に収容することができ、このポンプ装置２１の構造を簡単に、しかもコンパクトにすることができる。
【００６２】
次に、本発明に係るロータ駆動機構、及びそれを備えるポンプ装置の第２実施形態を、図３を参照して説明する。この図３に示す第２実施形態のポンプ装置５４と、図１に示す第１実施形態のポンプ装置２１とが相違するところは、自転用速度制御駆動部５５、２６、ロータ自転駆動機構５６、２７、及び動力伝達部５７、４７が相違するところである。これ以外は、第１実施形態のポンプ装置２１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それら同等部分の説明を省略する。
【００６３】
自転用速度制御駆動部５５は、図３に示すように、中空でないサーボモータ、ステッピングモータ等の電気式速度制御モータであり、中間ケーシング３８の端部に取り付けられている。この自転用速度制御駆動部５５が備える減速機５８の回転軸が自転軸４６として使用されている。従って、ロータ自転駆動機構５６は、この自転軸４６である。
【００６４】
動力伝達部５７は、図３に示すように、従来公知のオルダム継手が使用されている。この動力伝達部５７は、第１実施例と同様に、自転軸４６の回転を、この自転軸４６と偏心して設けられている公転軸３６に伝達して、公転軸３６を自転させることができるものである。このオルダム継手である動力伝達部５７は、駆動側部５７ａ、中間部５７ｂ、及び従動側部５７ｃを備えており、駆動側部５７ａは、連結部材５９を介してこの自転軸４６と結合している。この連結部材５９は、短筒形状であり、自転軸４６に装着されて結合している。そして、従動側部５７ｃは、公転軸３６と結合しており、中間部５７ｂは、駆動側部５７ａと中間部５７ｂとを互いに連結させている。
【００６５】
この図３に示す第２実施形態のポンプ装置５４によると、第１実施形態と同様に、自転用速度制御駆動部５５及び公転用速度制御駆動部２４を例えば正転方向（又は逆転方向）に駆動させることによって、移送流体を第２開口部３５（又は第１開口部３４）から吸い込んで第１開口部３４（又は第２開口部３５）から吐出することができる。
【００６６】
そして、動力伝達部５７としてオルダム継手を使用することによって、自転軸４６と公転軸３６の自転の同期誤差を小さくすることができ、これによって、ロータ２２の偏心回動運動における自転位置と公転位置を、予め定めた位置関係（予め定めた位相の関係）に精度よく一致させることができる。その結果、ロータ２２の外面と、ステータ２９の内孔２９ａを形成する内面とが予め定めた隙間を隔てて互いに接触しないように、又は両者が適切な接触圧で接触するように、正確にロータ２２を偏心回動運動させることができる。
【００６７】
次に、本発明に係るロータ駆動機構、及びそれを備えるポンプ装置の第３実施形態を、図４及び図５を参照して説明する。この図４に示す第３実施形態のポンプ装置６１と、図１に示す第１実施形態のポンプ装置２１とが相違するところは、自転用速度制御駆動部５５、２６、ロータ自転駆動機構５６、２７、公転用速度制御駆動部６２、２４、及びロータ公転駆動機構６３、２５が相違するところである。これ以外は、第１実施形態のポンプ装置２１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それら同等部分の説明を省略する。
【００６８】
自転用速度制御駆動部５５は、図４に示すように、第２実施形態の自転用速度制御駆動部５５と同等のものであって、中空型でないサーボモータ等の電気式速度制御モータであり、中間ケーシング３８の端部に取り付けられている。この自転用速度制御駆動部５５が備える減速機５８の回転軸が自転軸４６として使用されており、ロータ自転駆動機構５６は、この自転軸４６である。そして、自転軸４６は、連結部材５９が装着されており、この連結部材５９を介して動力伝達部４７の右側端部と連結している。
【００６９】
公転用速度制御駆動部６２は、図４に示すこの第３実施形態の自転用速度制御駆動部５５と同等のものであって、中空型でないサーボモータ等の電気式速度制御モータであり、中間ケーシング３８の端部に自転用速度制御駆動部５５と並列して取り付けられている。
【００７０】
次に、図４に示すロータ公転駆動機構６３を説明する。この図４に示す第３実施形態のロータ公転駆動機構６３と、図１に示す第１実施形態のロータ公転駆動機構２５とが相違するところは、図１に示す第１実施形態のロータ公転駆動機構２５では、偏心支持部３７の外周面に公転用速度制御駆動部２４の回転子２４ａを直接に取り付けてあり、この回転子２４ａの回転によって直接に偏心支持部３７を回転させる構成であるのに対して、図４に示す第３実施形態のロータ公転駆動機構６３では、公転用速度制御駆動部６２の回転軸６４の回転を、一対の第１及び第２タイミングプーリ（歯付きプーリ）６５、６６、並びにタイミングベルト（歯付き環状ベルト）６７を介して偏心支持部３７に伝達することによって、偏心支持部３７を回転させる構成としたところである。
【００７１】
つまり、図４に示すように、偏心支持部３７は、その右側端部が回動自在に軸受６８を介して連結部材５９（自転軸４６）によって支持されていると共に、その右側端部に第１タイミングプーリ６５が取り付けられている。そして、公転用速度制御駆動部６２の回転軸６４に第２タイミングプーリ６６が取り付けられ、これら一対の第１及び第２タイミングプーリ６５、６６にタイミングベルト６７が掛けられている。
【００７２】
この図４に示す第３実施形態のポンプ装置６１によると、自転用速度制御駆動部５５が駆動して自転軸４６が回転すると、その回転が動力伝達部４７及び公転軸３６を介してロータ２２に伝達されて、ロータ２２が自転する。そして、公転用速度制御駆動部６２が駆動して回転軸６４が回転すると、その回転が第１及び第２タイミングプーリ６５、６６、並びにタイミングベルト６７を介して偏心支持部３７に伝達されて、偏心支持部３７が回転する。そして、偏心支持部３７が回転すると、公転軸３６が公転移動するので、公転軸３６が自転しながら公転移動する偏心回動運動を行うことができる。これによって、ロータ２２が所望の一定の経路に沿って偏心回動運動を行う。従って、第１実施形態と同様に、移送流体を第２開口部３５（又は第１開口部３４）から吸い込んで第１開口部３４（又は第２開口部３５）から吐出することができる。
【００７３】
次に、本発明に係るロータ駆動機構、及びそれを備えるポンプ装置の第４実施形態を、図６を参照して説明する。この図６に示す第４実施形態のポンプ装置７０と、図４に示す第３実施形態のポンプ装置６１とが相違するところは、動力伝達部５７、４７が相違するところである。これ以外は、第３実施形態のポンプ装置６１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それら同等部分の説明を省略する。
【００７４】
この図６に示す第４実施形態のポンプ装置７０が備える動力伝達部５７は、オルダム継手であり、図３に示す第２実施形態のポンプ装置５４が備える動力伝達部５７と同等のものである。この動力伝達部５７は、図６に示すように、自転軸４６の回転を、この自転軸４６と偏心して設けられている公転軸３６に対して伝達して、公転軸３６を自転させることができるものである。このオルダム継手である動力伝達部５７は、駆動側部５７ａ、中間部５７ｂ、及び従動側部５７ｃを備えており、駆動側部５７ａは、連結部材５９を介して自転軸４６と結合している。そして、従動側部５７ｃは、公転軸３６と結合しており、中間部５７ｂは、駆動側部５７ａと中間部５７ｂとを互いに連結させている。
【００７５】
この図６に示す第４実施形態のポンプ装置７０によると、第１実施形態と同様に、自転用速度制御駆動部５５及び公転用速度制御駆動部６２を例えば正転方向（又は逆転方向）に駆動させることによって、移送流体を第２開口部３５（又は第１開口部３４）から吸い込んで第１開口部３４（又は第２開口部３５）から吐出することができる。
【００７６】
ただし、第１〜第４実施形態のポンプ装置２１、５４、６１、７０は、図１〜図６に示すロータ２２の外周面と、ステータ内孔２９ａの内周面とを非接触の状態で、又は所定の強さで互いに接触させた状態で、ロータ２２を自転させながら公転移動させることができるが、ロータ２２の外周面と、ステータ内孔２９ａの内周面とを所定の強さで互いに接触させた状態で、ロータ２２を偏心回動運動させる場合は、ステータ内孔２９ａの互いに平行する一方の平行内面とロータ２２とが互いに所定の適切な強さで接触し、ステータ内孔２９ａの互いに平行する他方の平行内面とロータ２２とが互いに接触しないように、ロータ２２を自転させながら公転移動させてもよい。このようにしても、流体を高流量精度、低脈動、しかも長寿命で移送したり充填することができる。
【００７７】
また、第１〜第４実施形態のポンプ装置２１、５４、６１、７０は、ロータ２２を一定速度で偏心回動運動させることによって、流体を低脈動で移送するようにしたが、これに代えて、ロータ２２の偏心回動速度を周期的に変更することによって、移送流体を所望の周期及び強さで脈動させて移送することができる。
【００７８】
更に、第１〜第４実施形態のポンプ装置２１、５４、６１、７０では、ステータ２９をテフロン（登録商標）等のエンジニアリングプラスチックで形成したが、これ以外の例えば合成ゴムや金属で形成してもよい。そして、ロータ２２を、例えばテフロン（登録商標）等のエンジニアリングプラスチックで形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係るロータ駆動機構及びポンプ装置は、ロータを高速回転させたときに発生する熱量や振動を小さくすると共に、ロータの外面とステータ内孔の内面との接触圧を小さくしたり、両者が接触しないようにすることによって、ロータを高速回転で使用できるようにすることができる優れた効果を有し、このようなロータ駆動機構及びポンプ装置に適用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明に係るポンプ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同第１実施形態に係るポンプ装置のロータ公転駆動機構を示す拡大縦断面図である。
【図３】同発明に係るポンプ装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】同発明に係るポンプ装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図５】同第３実施形態に係るポンプ装置のロータ公転駆動機構を示す拡大縦断面図である。
【図６】同発明に係るポンプ装置の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図７】従来のポンプ装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
２１、５４、６１、７０  ポンプ装置
２２  ロータ
２３  一軸偏心ねじポンプ
２４、６２  公転用速度制御駆動部
２４ａ  回転子
２４ｂ  固定子
２５、６３  ロータ公転駆動機構
２６、５５  自転用速度制御駆動部
２６ａ  回転子
２６ａ  固定子
２７、５６  ロータ自転駆動機構
２８  公転軸の軸封構造
２９  ステータ
２９ａ  ステータの内孔
３０  ポンプケーシング
３１  ノズル
３２  ソケット
３３  ナット
３４  第１開口部
３５  第２開口部
３６  公転軸
３７  偏心支持部
３８  中間ケーシング
３９、４０、４５、５２、６８  軸受
４１  第１外スリーブ
４２  内スリーブ
４３  第２外スリーブ
４４  エンドケーシング
４６  自転軸
４７、５７  動力伝達部
４８  収容空間
４９  環状連結部
４９ａ  挿通孔
５０  シール部
５１  ダイアフラム
５３  ロータ駆動機構
５７ａ  動力伝達部の駆動側部
５７ｂ  動力伝達部の中間部
５７ｃ  動力伝達部の従動側部
５８  減速機
５９  連結部材
６４  回転軸
６５  第１タイミングプーリ
６６  第２タイミングプーリ
６７  タイミングベルト
【図１】
0005190618.tif 000002
【図２】
0005190618.tif 000003
【図３】
0005190618.tif 000004
【図４】
0005190618.tif 000005
【図５】
0005190618.tif 000006
【図６】
0005190618.tif 000007
【図７】
0005190618.tif 000008