CN109196225A - 隔膜泵 - Google Patents

Abstract

提供一种能够提高流体的输送的喷出精度且抑制制造成本的隔膜泵。隔膜泵具备具有电机的驱动装置以及控制装置。所述控制装置能够检测所述电机的第一失步状态。所述控制装置配置为，使所述驱动装置动作以使隔膜或可动部件向前移动或向后移动直至与壳体或静止部件抵接为止，从而使所述电机变为第一失步状态。所述控制装置在检测到所述电机的第一失步状态的情况下，将在所述隔膜的往返移动方向上从所述隔膜或所述可动部件与对应的所述壳体或所述静止部件的抵靠位置隔开规定距离的位置重新设定为所述原点位置，所述控制装置能够在重新设定所述原点位置后使所述驱动装置动作，以使所述隔膜向前移动或向后移动至所述原点位置。

Description

隔膜泵

技术领域

本发明涉及一种隔膜泵。

背景技术

作为用于输送药液等流体的容积式往复泵，已知隔膜泵(例如，参照专利文献1)。在要求流体的输送具有高喷出精度时，例如制造半导体、液晶、有机EL、太阳能电池、LED时，经常使用所述隔膜泵。

这种隔膜泵具有壳体、隔膜、驱动装置以及检测装置。所述隔膜配置为在所述壳体内形成有泵室，而且，能够以原点位置为基准进行往返移动以使所述泵室的容积变化。

所述驱动装置构成为能够使所述隔膜往返移动。所述检测装置构成为检测所述隔膜的原点位置(活塞的基准位置)。另外，基于所述检测装置的检测结果来进行关于所述隔膜的原点复位，以确保喷出精度。

然而，根据所述隔膜泵，由于将所述检测装置检测到的原点位置作为活塞的基准位置，因此，根据所述检测装置的安装精度、所述壳体的加工精度，在各产品之间喷出精度有可能会略微不同。另外，由于需要准备所述检测装置并设置于所述壳体等，因此导致所述隔膜泵的制造成本增加。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本特开2007-23935号公报。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种提高流体的输送的喷出精度且能够抑制制造成本的隔膜泵。

解决问题的技术手段

本发明涉及一种隔膜泵，其用于输送流体，其中，

所述隔膜泵具有：

壳体，容纳静止部件；

隔膜，配置为在所述壳体内形成有泵室，而且，能够以原点位置为基准进行往返移动以使所述泵室的容积变化；

驱动装置，具有作为驱动源的电机以及与所述隔膜联动的可动部件，能够使所述隔膜往返移动；以及

控制装置，用于控制所述驱动装置，以使所述隔膜向前移动或者向后移动，能够检测所述电机的第一失步状态，

所述控制装置配置为，

使所述驱动装置动作以使所述隔膜或所述可动部件向前移动或向后移动直至其抵靠所述壳体或所述静止部件为止，从而使所述电机变为第一失步状态，

在检测到所述电机的第一失步状态的情况下，将在所述隔膜的往返移动方向上从所述隔膜或所述可动部件与和其对应的所述壳体或静止部件的抵靠位置隔开规定距离的位置重新设定为所述原点位置，

能够在重新设定所述原点位置后使所述驱动装置动作，以使所述隔膜向前移动或向后移动至所述原点位置。

根据该构成，在使用所述隔膜泵开始输送流体前能够实现关于所述隔膜在该隔膜泵中固有的准确的原点复位。因此，能够提高流体的输送的喷出精度。而且不需要用于所述原点复位的检测装置。因而能够抑制所述隔膜泵的制造成本。

根据本发明的另一实施方式，

所述电机是步进电机。

根据本发明的又一实施方式，

所述控制装置配置为，

能够掌握所述隔膜在往返移动方向上的位置，

在基于所述隔膜的位置判定所述隔膜超过第一规定量向前移动时、或者判定所述隔膜超过第二规定量向后移动时，使所述驱动装置停止。

根据本发明的又一实施方式，

具有在所述驱动装置停止时发出警报的警报装置。

发明效果

根据本发明，提供一种提高流体的输送的喷出精度且能够抑制制造成本的隔膜泵。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的隔膜泵的侧面剖视图，其表示该隔膜泵的喷出工序结束时的状态。

图2是表示图1隔膜泵的吸入工序结束时的侧面剖视图。

图3是图1的隔膜泵的框图。

图4是表示图1的隔膜泵发生抵接时的状态的一个例子的侧面剖视图。

图5是表示图1的隔膜泵的控制处理的一个例子的流程图。

图6是图1的隔膜泵中的驱动装置的局部剖视图。

图7是表示图1的隔膜泵发生抵靠时的状态的另一个例子的侧面剖视图。

图8是表示图1的隔膜泵发生抵靠时的状态的又一个例子的侧面剖视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明的一个实施方式的隔膜泵1是用于输送药液等流体的容积式往复泵。如图1及图2所示，所述隔膜泵1具有壳体2、隔膜3以及驱动装置4，而且还具有控制装置5。

在以下的说明中，前后方向是指附图上的上下方向，前进是指向前方移动，后退是指回向方移动。

所述壳体2容纳静止部件以及可动部件。在本实施方式中，所述壳体2具有内部空间。此外，所述静止部件配置在所述内部空间中，相对于所述壳体2保持静止状态。作为所述静止部件，例如存在后述的O型环按压部27。

详细来说，所述壳体2具有气缸11以及泵头12。所述气缸11例如由SUS304等不锈钢构成。所述气缸11具有圆筒状，以轴向成为前后方向的方式配置。

所述气缸11具有通气口13。所述通气口13以在与所述气缸11的轴向交叉的方向上贯穿的方式设置于该气缸11的侧部。所述通气口13能够与真空泵或吸气器等减压装置(未图示)连接。

所述泵头12例如由PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂构成。所述泵头12呈具有与所述气缸11大致相同的内径的有盖圆筒形状，与所述气缸11同轴地配置。

所述泵头12以堵塞所述气缸11的轴向一侧(前侧)的开口部的方式安装于所述气缸11的轴向一端部(前端部)。由此，在所述壳体2内形成有被所述气缸11和所述泵头12包围的第一内部空间14。

所述泵头12具有吸入口15以及喷出口16。所述吸入口15以在与所述泵头12的轴向交叉的方向上贯穿的方式设置在该泵头12的侧部。所述吸入口15通过吸入侧的开闭阀以及配管与作为流体供给源的规定装置(未图示)进行连接。

所述喷出口16以在所述泵头12的轴向上贯穿的方式设置在该泵头12的轴向一端部(前端部)即盖部18中。所述喷出口16配置于所述盖部18的径向中央部分，通过开闭阀以及配管等与作为流体的供给源的规定装置(未图示)连接。

所述驱动装置4构成为能够使所述隔膜3往返移动。在本实施方式中，所述驱动装置4具有作为可动部件的活塞21以及轴22。所述活塞21以及所述轴22分别配置为能够在所述壳体2内往返移动。

所述活塞21例如由铝合金构成。所述活塞21具有包括凹状部分的圆柱形状，与所述壳体2(所述气缸11)同轴地配置。所述活塞21容纳在所述壳体2中的所述第一内部空间14。

而且，所述活塞21以在与所述壳体2(所述气缸11及所述泵头12)的内壁之间存在空隙的方式配置，而且，能够在所述壳体2的轴向(前后方向)上沿所述壳体2的内壁往返移动。

所述轴22例如由经过淬火的高碳铬轴承钢等钢材构成。所述轴22与所述活塞21同轴地配置，其以能够通过O型环26沿轴向往返移动的方式贯穿设置于间隔壁25，所述间隔壁25将所述壳体2内部分隔为所述第一内部空间14和第二内部空间24。

在此，所述O型环26通过所述O型环按压部27保持于所述间隔壁25。所述O型环按压部27是容纳在所述壳体2中的静止部件，例如由不锈钢构成。在使所述轴22以与所述O型环按压部27不接触的方式贯穿的状态下，所述O型环按压部27配置在所述壳体2的所述第二内部空间24中。

所述轴22具有位于所述第一内部空间14的轴向一端部(前端部)以及位于所述第二内部空间24的轴向另一端部(后端部)。所述轴22与所述活塞21在所述轴向一端部连接，以使所述轴22与所述活塞21一体地往返移动。

另外，所述驱动装置4具有用于将作为所述可动部件的所述轴22保持于所述壳体2的轴支架29。所述轴支架29例如由不锈钢构成。所述轴支架29配置于所述壳体2的所述第二内部空间24，以将所述轴22与后述的输出轴42结合的方式设置。

所述隔膜3以在所述壳体2内形成有泵室28的方式配置，而且，能够以原点位置P1为基准进行往返移动以使所述泵室28的容积变化。所述隔膜3为滚动隔膜。

在本实施方式中，所述隔膜3例如由PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂构成。所述隔膜3是具有呈有盖筒形状的中央部分的构件，通过其中央部从轴向一侧(前侧)覆盖所述活塞21。

详细来说，所述隔膜3具有抵接部31、保持部32以及折返部33。所述抵接部31构成所述隔膜3的盖部分，其以面向所述泵室28且与所述壳体2的轴向一端部(顶部)即所述盖部18相对的方式安装于所述活塞21。

所述保持部32配置在位于所述抵接部31的径向外侧的所述隔膜3的外周端部，被所述气缸11和所述泵头12夹持。所述折返部33具有柔性，配置为能够在所述抵接部31与所述保持部32之间发生形变。

而且，所述隔膜3在通过所述保持部32相对于所述壳体2位置固定的状态下，一边使所述折返部33在所述壳体2的内壁与所述活塞21之间发生形变，并且使所述抵接部31的位置沿轴向变化，一边能够与所述活塞21一体地往返移动。

另外，所述隔膜3将所述壳体2的第一内部空间14分隔为所述泵室28和减压室38。所述泵室28被所述隔膜3(所述抵接部31和所述折返部33)和所述泵头12包围而成。

因此，对于所述泵室28而言，通过伴随与所述活塞21一体往返移动的所述隔膜3的位置变化，即伴随所述折返部33的形变的所述抵接部31的位置变化，来使该泵室28的容积变化(增大或者减小)。

在此，所述泵室28与各个所述吸入口15和所述喷出口16连接，从而能够临时储存从所述吸入口15吸入的流体。所述减压室38与所述通气口13连接，能够通过所述减压装置进行减压。

另外，在所述隔膜泵1中，所述驱动装置4具有作为驱动源的电机40。在本实施方式中，所述驱动装置4除了具有所述活塞21、所述轴22以及所述电机40之外，还具有作为所述可动部件的所述输出轴42。

所述电机40是脉冲电机(步进电机)。所述电机40设置于所述壳体2的轴向另一侧(后侧)。所述输出轴42是丝杠轴(进给丝杠)。所述输出轴42以与所述电机40的旋转轴联动的方式与所述电机40连接。

所述输出轴42配置为能够在从所述电机40侧向所述壳体2内突出的状态下沿轴向往返移动。所述输出轴42与所述轴22同轴地配置，在轴向一端部(前端部)通过所述轴支架29与所述轴22的轴向另一端部(后端部)连接。

而且，所述驱动装置4能够将所述电机40的旋转运动变换为直线运动并从所述输出轴42向所述轴22传递，以使所述隔膜3能够通过所述输出轴42和所述活塞21等沿轴向(前后方向)往返移动。

另外，在所述驱动装置4中使用了编码器45(参照图3)。所述编码器45安装于所述电机40的旋转轴。所述编码器45用于对所述电机40进行驱动控制，并输出与所述电机40的旋转同步的脉冲信号。

所述控制装置5用于控制所述驱动装置4，以使所述隔膜3相对于所述原点位置P1向前移动或向后移动。需要说明的是，在此，所述隔膜3的往返移动中的向前移动是向前方(所述泵室28的容积减少的方向)移动(前进)，向后移动是向相反的后方(所述泵室28的容积增大的方向)移动(后退)。

如图3所示，所述控制装置5通过控制器(控制基板)47与所述电机40连接，且与所述编码器45连接。所述控制装置5构成为能够输出驱动脉冲信号以对所述电机40进行驱动控制。

另外，所述控制装置5能够对所述电机40进行驱动控制以使所述隔膜3沿所述壳体2的轴向往返移动，从而在所述隔膜泵1运行时交替进行用于流体的输送的吸入工序和喷出工序。

在所述吸入工序中，所述电机40负旋转，使所述隔膜3通过所述活塞21向后移动，以使所述隔膜3向所述泵室28的容积增大的方向(从图1所示状态变为图2所示状态)发生位移。此时，所述控制装置5也进行打开所述吸入侧的开闭阀及关闭所述喷出侧的开闭阀的控制。由此，流体经由所述吸入口15被吸入所述泵室28中。

一方面，在所述喷出工序中，所述电机40正旋转，使所述隔膜3通过所述活塞21向前移动，以使所述隔膜3向所述泵室28的容积减少的方向(从图2所示的状态变为图1所示状态)发生位移。此时，所述控制装置5也进行关闭所述吸入侧的开闭阀及打开所述喷出侧的开闭阀的控制。由此，流体从所述泵室28经由所述喷出口16喷出。此外，在本实施方式中，喷出结束时的隔膜3的位置为所述原点位置P1。

＜原点复位工序1＞

在所述隔膜泵1中，所述控制装置5设定为下述构成：能够使所述电机40(所述驱动装置4)动作(正旋转)，以使所述隔膜3向前移动直至与所述壳体2(所述泵头12)抵接为止，从而使所述电机40变为第一失步状态。

在本实施方式中，如图4所示，当向所述隔膜泵1供给电源时，使用所述电机40使所述隔膜3的抵接部31与所述壳体2的顶部(所述泵头12的盖部18)抵接，从而使所述电机40呈现第一失步(旋转偏移/空转)状态。

另外，所述控制装置5配置为能够检测所述驱动装置4的电机40的第一失步状态。在本实施方式中，所述控制装置5能够通过所述隔膜3的抵接部31与所述泵头12的盖部18产生的抵接来检测第一失步状态。

详细来说，所述控制装置5获取所述编码器45输出的脉冲信号，能够基于其获取到的脉冲信号(脉冲数)检测使所述隔膜3往返移动的所述电机40的旋转量(旋转角度)等，从而对所述电机40进行驱动控制。

另外，如图4所示，在使用所述电机40使所述隔膜3向前移动的情况下，当所述抵接部31与所述泵头12的盖部18抵接时，所述控制装置5能够掌握所述电机40的旋转量产生偏移的情况。

具体来说，所述控制装置5能够将从所述编码器45获得的脉冲信号与驱动脉冲信号进行比较，从而掌握所述电机40的旋转量产生的偏移(与基于驱动脉冲信号的假定旋转量的差)。另外，所述控制装置5在判定该偏移为第一规定值以上的情况下，能够检测所述电机40的第一失步状态。

进一步地，所述控制装置5在检测到所述电机40的第一失步状态的情况下，停止所述电机40的动作，将在所述隔膜3的往返移动方向(前后方向)上从所述隔膜3与所述壳体2的抵接位置(所述盖部18的内表面)隔开规定的第一距离的(后方的)位置重新设定为所述原点位置P1。

在本实施方式中，每当向所述隔膜泵1供给电源时，所述控制装置5重新设定所述原点位置P1。此外，像这样再次设定所述原点位置P1的时期并不限定于供给电源时，也可以是其他时期。

此外，所述控制装置5能够在重新设定所述原点位置P1后使所述驱动装置4(负旋转)动作，以使所述隔膜3向后移动至该原点位置P1。接着，所述控制装置5在使所述隔膜3向后移动至所述原点位置P1后，使所述隔膜3开始往返移动。

即，如图5所示，在所述隔膜泵1中，例如向所述隔膜泵1供给电源后(S1)，所述控制装置5使该电机40(S2)动作以使所述电机40产生第一失步状态。接着，所述控制装置5判定所述电机40是否产生第一失步状态(S3)。

所述控制装置5使所述电机40动作直到检测到所述电机40产生第一失步状态为止，当检测到该状态时，根据所述抵接位置重新设定所述原点位置P1(S4)。之后，所述控制装置5使所述电机40(所述驱动装置4)动作以使所述隔膜3进行原点复位(S5)。

此外，所述控制装置5在使所述隔膜3向后移动至所述原点位置P1时，以打开所述吸入侧的开闭阀及关闭所述喷出侧的开闭阀方式进行控制。由此，流体经由所述吸入口15被吸入所述泵室28中。

根据这样的构成，在使用所述隔膜泵1开始输送流体前能够实现对所述隔膜3在该隔膜泵1中固有的准确的原点复位。因此，能够提高喷出精度。而且不需要用于所述原点复位的检测装置。因而能够抑制所述隔膜泵1的制造成本。

＜原点复位工序2＞

另外，在本实施方式中，如图6所示，作为所述可动部件的所述驱动装置4的输出轴42的轴向另一侧(后侧)以能够往返移动的方式***凹陷方向为轴向的所述电机40的凹部49中。因此，代替所述隔膜3，也能够使用所述输出轴42重新设定所述原点位置P1。

即，在该情况下，为了通过所述控制装置5使所述电机40变为第一失步状态，如图7所示，使所述驱动装置4(负旋转)动作以使所述输出轴42向后移动直至与所述凹部49(详细来说是其底部)抵接，检测所述电机40的第一失步状态。

接着，在检测之后，通过所述控制装置5将在所述输出轴42的往返移动方向上从所述输出轴42与所述凹部49的抵接位置隔开规定的第二距离(前方的)的位置重新设定为所述原点位置P1，使所述电机40动作，以使所述输出轴42向前移动，进而使所述隔膜3向前移动至所述原点位置P1。

＜原点复位工序3＞

另外，在本实施方式中，将所述驱动装置4的轴支架29设置为所述可动部件，能够以接近或离开所述壳体2侧的所述O型环按压部27的方式与所述隔膜3一体地往返移动。因此，也能够使用所述轴支架29重新设定所述原点位置P1。

即，在该情况下，为了通过所述控制装置5使所述电机40变为第一失步状态，如图8所示，使所述驱动装置4(正旋转)动作以使所述轴支架29向前移动直至与所述O型环按压部27(详细来说是后端部)抵接，检测所述电机40的第一失步状态。

接着，在检测之后，通过所述控制装置5将在所述输出轴42的往返移动方向上从所述轴支架29与所述O型环按压部27的抵接位置隔开规定的第三距离(前方的)的位置重新设定为所述原点位置P1，使所述电机40动作，以使所述轴22向前移动，进而使所述隔膜3向前移动至所述原点位置P1。

需要说明的是，在采用这种构成的情况下，如图8所示，需要将所述隔膜3和所述驱动装置4以如下方式设置在所述壳体2中，在所述隔膜3与所述壳体2的顶部(所述泵头12的盖部18)抵接前，所述轴支架29与所述O型环按压部27抵接。

＜异常检测＞

另外，在本实施方式中，所述控制装置5构成为能够掌握所述隔膜3在往返移动方向上的位置。详细来说，所述控制装置5能够通过所述编码器45检测所述电机40的旋转量，基于该检测结果掌握所述隔膜3的位置。

而且，所述控制装置5在执行所述的原点复位工序、吸入工序以及喷出工序等的过程中，基于所述隔膜3的位置判定该隔膜3超过第一规定量向前移动(前进)时，使所述电机40(所述驱动装置4)停止。

另外，所述控制装置5在执行同样的工序等的过程中，基于所述隔膜3的位置判定该隔膜3超过第二规定量向后移动(后退)时，使所述电机40(所述驱动装置4)停止。在此，所述第一规定量和所述第二规定量是能够适当设定的值，既可以是相同的值，也可以是不同的值。

关于上述情况，具体而言，在执行上述的原点复位工序1的过程中，根据所述控制装置5，当使所述电机40动作以使所述隔膜3向前移动直至与所述泵头12的盖部18抵接的情况下，在发生所述抵接之前的阶段中判定所述隔膜3超过所述第一规定量向前方移动时，在该时刻使所述电机40停止，所述隔膜3停止向前移动。

而且，所述控制装置5构成为能够检测所述驱动装置4的电机40的第二失步状态。在本实施方式中，在因吸入所述泵室28的流体的粘度高导致所述隔膜3的往返移动受到阻碍的情况下、或者在因所述轴22与所述间隔壁25之间卡入异物等导致所述隔膜3的往返移动受到阻碍的情况下，所述控制装置5能够检测第二失步状态。

具体来说，所述控制装置5在执行上述的原点复位工序、吸入工序以及喷出工序等的过程中，将从所述编码器45获得的脉冲信号与驱动脉冲信号比较，能够掌握所述电机40的旋转量产生的偏移(与基于驱动脉冲信号的假定旋转量的差)。另外，所述控制装置5在判定该偏移为第二规定值以上的情况下，能够检测所述电机40的第二失步状态。此外，将所述第二规定值设定为大于用于检测所述电机40的第一失步状态的所述第一规定值。

进一步地，所述控制装置5构成为在检测到所述电机40的第二失步状态的情况下使所述电机40(所述驱动装置4)停止。

即，根据所述控制装置5，在使所述电机40动作以使所述隔膜3向后移动直至重新设定的所述原点位置P1的情况下，基于某些原因(例如，从所述吸入口15吸入所述泵室28的流体粘度高)导致的所述隔膜3的后退受到阻碍的情况检测到第二失步状态时，在该时刻使所述电机40停止，以使所述隔膜3停止向后移动。

另外，在本实施方式中，所述隔膜泵1具有在所述驱动装置4(所述电机40)停止的情况下发出警报的警报装置60。如上所述，在判定所述隔膜3超过第一规定量向前移动的情况下、判定所述隔膜3超过第二规定量向后移动的情况下、或者检测到第二失步状态的情况下，所述控制装置5使所述电机40(所述驱动装置4)停止并使所述警报装置60动作。

只要所述警报装置60是能向所述隔膜泵1的操作者发出关于所述驱动装置4的停止的提醒注意的装置即可，例如可以是能够显示报警显示的装置、能够输出报警声的装置、或者能够显示报警显示且能够输出报警声的装置。

根据这样的构成，在本实施方式中，能够发现关于所述隔膜3产生的异常，并能够防止因该产生的异常造成的所述隔膜泵1的驱动部破损。特别是，由于使用所述警报装置60，因此能够立即告知关于所述隔膜3产生的异常。

在上述实施方式中，能够根据本发明的主旨适当地改变所述驱动装置4、所述控制装置5的结构性构成、功能性构成。例如，关于原点复位工序中的第一失步状态的检测方法，并不限于原点复位工序1～3所示的方法，总之，只要所述控制装置5是能够通过使所述隔膜3或所述可动部件向前移动或向后移动至与所述壳体2或所述静止部件抵接来检测第一失步状态的装置即可。另外，所述电机40也可以是除了脉冲电机(步进电机)以外的电机。

附图标记的说明：

1 隔膜泵

2 壳体

3 隔膜

4 驱动装置

5 控制装置

27 O型环按压部(静止部件)

28 泵室

29 轴支架(可动部件)

40 电机

42 输出轴(可动部件)

60 警报装置

Claims (4)

1.一种隔膜泵，用于输送流体，其中，

所述隔膜泵具有：

壳体，容纳静止部件；

隔膜，配置为在所述壳体内形成泵室，并且，能够以原点位置为基准进行往返移动以使所述泵室的容积变化；

驱动装置，具有作为驱动源的电机以及与所述隔膜联动的可动部件，能够使所述隔膜往返移动；以及

控制装置，用于控制所述驱动装置，以使所述隔膜向前移动或者向后移动，能够检测所述电机的第一失步状态，

所述控制装置构成为，

为了使所述电机变为第一失步状态，使所述驱动装置动作以使所述隔膜或所述可动部件向前移动或向后移动直至与所述壳体或所述静止部件抵接为止，

在检测到所述电机的第一失步状态的情况下，将在所述隔膜的往返移动方向上的从所述隔膜或所述可动部件与对应的所述壳体或静止部件的抵接位置隔开规定距离的位置重新设定为所述原点位置，

能够在重新设定所述原点位置后使所述驱动装置动作，以使所述隔膜向前移动或向后移动至所述原点位置。

2.如权利要求1所述的隔膜泵，其中，所述电机是步进电机。

3.如权利要求1或2所述的隔膜泵，其中，

所述控制装置构成为，

能够掌握所述隔膜在往返移动方向上的位置，并且

在基于所述隔膜的位置判定所述隔膜向前移动超过第一规定量时、或者判定所述隔膜向后移动超过第二规定量时，使所述驱动装置停止。

4.如权利要求3所述的隔膜泵，其中，具有在使所述驱动装置停止的情况下发出警报的警报装置。