ユニバーサルジョイント及び一軸偏心ねじポンプ
【課題】容易に分解可能であり、応力の局所集中に伴う異常摩耗による経年劣化等の問題を大幅に低減しうるユニバーサルジョイント、及び当該ユニバーサルジョイントを備えた一軸偏心ねじポンプを提供する。
【解決手段】ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２と第二接続部８４とをピンＡ，Ｂによって枢支し、連結したものである。ピンＡの略中央部には、ピンＢを挿通可能な軸挿通孔９８が設けられている。ピンＡを第一ピンＡ挿通孔９０ａ、９０ｂ及び第二ピンＡ挿通孔９４に対して挿通すると共に、ピンＢを第一ピンＢ挿通部９２ａ、９２ｂ、第二ピンＢ挿通孔９６、及びピンＡに形成されている軸挿通孔９８に対して挿通することにより連結構造が形成されている。
【解決手段】ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２と第二接続部８４とをピンＡ，Ｂによって枢支し、連結したものである。ピンＡの略中央部には、ピンＢを挿通可能な軸挿通孔９８が設けられている。ピンＡを第一ピンＡ挿通孔９０ａ、９０ｂ及び第二ピンＡ挿通孔９４に対して挿通すると共に、ピンＢを第一ピンＢ挿通部９２ａ、９２ｂ、第二ピンＢ挿通孔９６、及びピンＡに形成されている軸挿通孔９８に対して挿通することにより連結構造が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手及び一軸偏心ねじポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているようなユニバーサルジョイントが提供されている。特許文献１のユニバーサルジョイントは、前部本体に形成された左右二股と後部本体に形成された上下二股との間に介在させた十字コマに対して３本のピンを挿通する等して形成されたものである。具体的には、前部本体及び十字コマを左右方向に貫通するように左右方向ピンを挿通するとともに、後部本体の上下に形成された前端二股のそれぞれに上下方向ピンを挿通し、これらの上下方向ピンを十字コマに螺合させることにより形成されたものである。
【０００３】
また従来、図８に示すようなユニバーサルジョイント１５０が一軸偏心ねじポンプに用いられている。このユニバーサルジョイントは、第一シャフトのシャフト端に形成された第一接続部１５２と、第二シャフトのシャフト端に形成された第二接続部１５４とを有し、両者に亘って連結ピン１５６を挿通することにより回転力を伝達可能に連結したものである。第二接続部１５２には、前述した連結ピン１５６の挿通用として貫通孔１５８が設けられている。貫通孔１５８は、テーパー状であり中央から両外側に向かうに連れて開口径が拡大するような形状とされている。連結ピン１５６は、貫通孔１４６の内部において揺動することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４４５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示されているユニバーサルジョイントは、上下方向ピンを十字コマに螺合させたものであるため、容易に分解や洗浄を行うことができない。そのため、このユニバーサルジョイントは、メンテナンスに相当の手間を要し、日常的に分解、洗浄等を行わねばならない食品を取り扱う機器類には不向きであるという問題がある。
【０００６】
また、図８に示すユニバーサルジョイント１５０は、一軸偏心ねじポンプのようにシャフトが偏心回転する状態で使用すると、図９に示すような挙動により局部的に大きな応力が作用し、その結果として構成部品であるピンや、ピンが挿通されている挿通孔が異常摩耗する可能性がある。具体的には、一軸偏心ねじポンプに使用されるユニバーサルジョイントには、トルクによるラジアル方向への荷重と、吐出圧によるスラスト方向への荷重が作用し、かつ偏心軸であるという制約も加わる。図９（ａ），（ｂ）に示すように、ラジアル方向への荷重（図９（ａ）中に矢印で示す）が作用すると、ピンと挿通孔とが線接触する。これにより、図９（ａ）において太線で示した部分や図９（ｂ）において黒丸で示した部分において大きな面圧が作用する。また、スラスト方向への荷重が作用すると、図９（ｃ）に示すようにテーパー状の挿通孔の頂点部分（図中において黒点で示す部分）において回転により局部的に大きな応力が作用する。その結果、ピンや挿通孔の異常摩耗や破損、変形などの問題が引き起こされ、ユニバーサルジョイントを分解したり、洗浄したりすることが困難となり、メンテナンス特性が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、枢軸と枢軸が挿通された軸挿通孔との接触面圧を下げ、応力の局所集中に伴う異常摩耗を大幅に低減しうるユニバーサルジョイント、及び当該ユニバーサルジョイントを備えた一軸偏心ねじポンプの提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決すべく提供される本発明のユニバーサルジョイントは、第一シャフトのシャフト端に設けられた第一接続部と、第二シャフトのシャフト端に設けられた第二接続部と、前記第一接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ａと、前記第二接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ｂとを有する。本発明のユニバーサルジョイントでは、前記枢軸Ａ，Ｂがそれぞれピンによって構成されており、前記枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンには軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通した軸挿通孔が設けられており、前記枢軸Ａ，Ｂのうち他方をなすピンを前記軸挿通孔に挿通することにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能な状態で連結された連結構造が形成されている。
【０００９】
本発明のユニバーサルジョイントは、前記軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定なものであることが望ましい。また、本発明のユニバーサルジョイントは、前記第一接続部及び前記第二接続部に、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔が設けられており、前記ピン挿通孔の内周面と、前記ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定であることが望ましい。
【００１０】
本発明のユニバーサルジョイントについてさらに具体的に説明すると、前記第一接続部に、前記ピンＡを挿通可能な第一のピンＡ挿通部と、前記ピンＢを挿通可能であり、前記第一のピンＡ挿通部に対して交差し連通するように形成された第一のピンＢ挿通部とが設けられたものとすることが可能である。また、前記第二接続部には、前記ピンＡを挿通可能な第二のピンＡ挿通部と、前記ピンＢを挿通可能であり、前記第二のピンＡ挿通部に対して交差し連通するように形成された第二のピンＢ挿通部とが設けられたものとすることが可能である。さらに、前記軸挿通孔は、前記ピンＡの軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通するように形成されたものとすることが可能である。かかる構成とした場合、本発明のユニバーサルジョイントは、第一のピンＡ挿通部および第二のピンＡ挿通部に亘ってピンＡを挿通すると共に、第一のピンＢ挿通部、第二のピンＢ挿通部、及び軸挿通孔に亘ってピンＢを挿通することにより前記第一接続部と前記第二接続部とが連結された構造とすることが可能である。なお、上述した第一のピンＡ挿通部、第二のピンＡ挿通部、第一のピンＢ挿通部、及び第二のピンＢ挿通部の一部又は全部を貫通孔によって形成することが可能である。また、これらの挿通部を貫通孔によって形成した場合は、その開口径がピンＡ，Ｂの外接円の径と略同一であり、ピンＡ，Ｂの挿通方向のいずれの部位においても開口径が略同一であることが望ましい。
【００１１】
本発明のユニバーサルジョイントは、前記連結構造が形成された部分において、流動物が出入り可能とされたものであってもよい。また、本発明のユニバーサルジョイントは、前記連結構造が形成された部分に、カバーが装着されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の一軸偏心ねじポンプは、上述した本発明のユニバーサルジョイントと、前記ユニバーサルジョイントを介して伝達される回転動力により駆動されて偏心回転する雄ねじ型のロータと、前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明のユニバーサルジョイントは、第一接続部及び第二接続部を二本のピンからなる枢軸Ａ，Ｂによって枢支すると共に、枢軸Ａ，Ｂを互いに回動可能なように連結することにより形成されたものである。具体的には、本発明のユニバーサルジョイントでは、第一接続部が枢軸Ａに対して自由に回動可能とされており、第二接続部が枢軸Ｂに対して自由に回動可能とされている。さらに、枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンの軸方向中間部に設けられた軸挿通孔に他方のピンが挿通されており、これにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能なように連結されている。従って、本発明のユニバーサルジョイントは、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿入あるいは離脱させるだけで組み立てや分解を行うことができ、容易に清掃等のメンテナンスを行うことができる。
【００１４】
また、本発明のユニバーサルジョイントは、第一接続部及び第二接続部が枢軸Ａの軸心周り方向及び枢軸Ｂの軸心周り方向の双方に自由に回動可能とされている。そのため、第一シャフト及び第二シャフトが偏心回転するなどしても、ピン全体で応力を受けるため従来技術として示したユニバーサルジョイントのように特定の部分への応力集中が発生しにくく、異常摩耗がほとんど発生しない。また、第一接続部や第二接続部、枢軸Ａ，Ｂなどの部材の劣化や、これに伴うメンテナンス特性の低下などの問題も解消される。
【００１５】
ここで、本発明のユニバーサルジョイントは、連結構造の形成部分において、流動物が出入り可能な、いわゆるオープンジョイント式のものとすることができる。そのため、本発明のユニバーサルジョイントがオープンジョイント式の連結構造を採用したものであり、流動物に晒される場所に設置されることが想定される場合は、分解や組み立て、清掃などのメンテナンス特性に優れていることが望ましい。特に、前述した流動物が食品や医薬品など人体に摂取される可能性がある場合には清掃などのメンテナンスが頻繁に行われるため、メンテナンスの実施しやすさが求められる。本発明のユニバーサルジョイントは、上述したように分解や組み立て、清掃などのメンテナンスを容易に行うことが可能であり、食品や医薬品を取り扱う場合のようにメンテナンスを頻繁に行われるような場合であっても好適に使用することができる。
【００１６】
本発明のユニバーサルジョイントは、軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定となるように構成することにより、軸挿通孔部分においてピンの接触に伴う応力の局所集中が発生するのを回避できる。すなわち、ピン挿通孔とピンとの接触面圧の均一化を図り、応力の局所集中を回避できる。従って、本発明のユニバーサルジョイントでは、図８に示した従来技術のユニバーサルジョイントにおいて懸念される異常摩耗を確実に防止することができる。また、本発明のユニバーサルジョイントは、異常摩耗による各部材の劣化や損傷が生じにくく、分解や組み立て、洗浄などのメンテナンス特性の面においても従来技術のものに比べて優れている。
【００１７】
また同様の知見に基づき、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔を前記第一接続部及び前記第二接続部に設けた場合は、ピン挿通孔の内周面と、ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間をピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定となるようにすることが可能である。かかる構成とすることにより、ピン挿通孔とピンとの接触面圧の均一化を図り、ピン挿通孔部分においてピンの接触に伴う応力の局所集中が発生するのを防止できる。これにより、異常摩耗を抑制し、各部材の劣化や損傷を防止すると共に、分解や組み立て、洗浄などのメンテナンス特性の面においても従来技術のものに比べて優れたユニバーサルジョイントを提供できる。
【００１８】
上述したように、本発明のユニバーサルジョイントは、枢軸Ａ，Ｂをピンによって構成したものであり、これらのピンを抜き差しするだけで分解や組み立てを行うことができる。その反面、振動などの影響により枢軸Ａ，Ｂをなすピンが位置ずれしたり脱落したりすることも考えられるため、何らかの方策を講じることが好ましい。かかる観点から、前記連結構造が形成された部分をカバーによって覆われたものとし、枢軸Ａ，Ｂをなすピンの脱落や位置ずれを防止することが望ましい。
【００１９】
本発明の一軸偏心ねじポンプは、上述した本発明のユニバーサルジョイントを備えているため、駆動源からの動力をロータに伝達させ、ロータをスムーズに偏心回転させることが可能である。また、本発明の一軸偏心ねじポンプは、ユニバーサルジョイントを容易に分解や組み立て、清掃などし、メンテナンスすることが可能である。従って、本発明の一軸偏心ねじポンプは、例えば食品や医薬品などのように人体に摂取される可能性がある流動物の搬送用にも好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るユニバーサルジョイントを示す斜視図である。
【図３】図２に示すユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図４】図２に示すユニバーサルジョイントのＰ方向矢視図である。
【図５】図２に示すユニバーサルジョイントのＱ−Ｑ断面図である。
【図６】脱落防止手段の一例を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は同（ａ）のＲ−Ｒ断面図である。
【図７】脱落防止手段の一例を示す説明図である。
【図８】従来技術のユニバーサルジョイントを示す平面図である。
【図９】図８に示す従来技術のユニバーサルジョイントにおけるピンと貫通孔との関係を示す説明図であり、（ａ）はラジアル方向への荷重が作用した状態、（ｂ）はスラスト方向への荷重が作用した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
続いて、本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプ１０及びユニバーサルジョイント８０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、一軸偏心ねじポンプ１０は、ユニバーサルジョイント８０に特徴を有するものであるが、以下の説明ではユニバーサルジョイント８０の説明に先立って全体構造について説明する。
【００２２】
≪一軸偏心ねじポンプ１０の全体構造について≫
一軸偏心ねじポンプ１０は、いわゆる回転容積型のポンプであり、図１に示すように、ケーシング１２の内部にステータ２０や、ロータ３０、動力伝達機構５０などが収容された構成とされている。ケーシング１２は、金属製で筒状の部材あり、長手方向一端側に取り付けられた円板形のエンドスタッド１２ａに第１開口１４ａが設けられている。また、ケーシング１２の外周部分には、第２開口１４ｂが設けられている。第２開口１４ｂは、ケーシング１２の長手方向中間部分に位置する中間部１２ｄにおいてケーシング１２の内部空間に連通している。
【００２３】
第１，２開口１４ａ，１４ｂは、それぞれ一軸偏心ねじポンプ１０の吸込口および吐出口として機能する部分である。さらに詳細に説明すると、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１０は、ロータ３０を正方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように流動物（流体）を圧送することが可能である。またこれとは逆に、一軸偏心ねじポンプ１０は、ロータ３０を逆方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吸込口として機能し、第２開口１４ｂが吐出口として機能するように流動物を圧送させることが可能である。本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１０は、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように作動する。
【００２４】
ステータ２０は、ゴムに代表される弾性体や樹脂などで作成され、ほぼ円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ２０の材質は、一軸偏心ねじポンプ１０を用いて移送する被搬送物である流動物の種類や性状などにあわせて適宜選択される。ステータ２０は、ケーシング１２において第１開口１４ａに隣接する位置にあるステータ取付部１２ｂ内に収容されている。ステータ２０の外径は、ステータ取付部１２ｂの内径とほぼ同一である。そのため、ステータ２０は、その外周面がステータ取付部１２ｂの内周面にほぼ密着するような状態で取り付けられている。また、ステータ２０は、一端側にあるフランジ部２０ａをケーシング１２の端部においてエンドスタッド１２ａによって挟み込み、エンドスタッド１２ａとケーシング１２の本体部分とに亘ってステーボルト１６を取り付けて締め付けることにより固定されている。そのため、ステータ２０は、ケーシング１２のステータ取付部１２ｂ内において位置ずれ等を起こさない。図１や図２に示すように、ステータ２０の内周面２４は、２条で多段の雌ねじ形状とされている。
【００２５】
ロータ３０は、金属製の軸体であり、１条で多段の雄ねじ形状とされている。ロータ３０は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状がほぼ真円形となるように形成されている。ロータ３０は、上述したステータ２０に形成された貫通孔２２に挿通され、貫通孔２２の内部において自由に偏心回転可能とされている。
【００２６】
ロータ３０をステータ２０に対して挿通すると、ロータ３０の外周面３２とステータ２０の内周面２４とが両者の接線にわたって当接した状態になる。また、この状態において、貫通孔２２を形成しているステータ２０の内周面２４と、ロータ３０の外周面との間には、流体搬送路４０が形成される。流体搬送路４０は、上述したステータ２０やロータ３０のリードの長さＬを基準長Ｓとした場合に、ステータ２０やロータ３０の軸方向にリードの基準長Ｓのｄ倍の長さを有する多段（ｄ段）の流路となっている。
【００２７】
流体搬送路４０は、ステータ２０やロータ３０の長手方向に向けて螺旋状に延びている。また、流体搬送路４０は、ロータ３０をステータ２０の貫通孔２２内において回転させると、ステータ２０内を回転しながらステータ２０の長手方向に進む。そのため、ロータ３０を回転させると、ステータ２０の一端側から流体搬送路４０内に流動物を吸い込むと共に、この流動物を流体搬送路４０内に閉じこめた状態でステータ２０の他端側に向けて移送し、ステータ２０の他端側において吐出させることが可能である。すなわち、ロータ３０を正方向に回転させると、第２開口１４ｂから吸い込んだ流動物を圧送し、第１開口１４ａから吐出することが可能である。また、ロータ３０を逆方向に回転させると、第１開口１４ａから吸い込んだ流動物を第２開口１４ｂから吐出することが可能である。
【００２８】
動力伝達機構５０は、ケーシング１２の外部に設けられたモータなどの動力源（図示せず）から上述したロータ３０に対して動力を伝達するために設けられている。動力伝達機構５０は、動力接続部５２と偏心回転部５４とを有する。動力接続部５２は、ケーシング１２の長手方向の一端側、さらに詳細には上述したエンドスタッド１２ａやステータ取付部１２ｂが設けられたのとは反対側（以下、単に「基端側」とも称す）に設けられた軸収容部１２ｃ内に設けられている。また、偏心回転部５４は、軸収容部１２ｃとステータ取付部１２ｂとの間に形成された中間部１２ｄに設けられている。
【００２９】
動力接続部５２は、ドライブシャフト５６を有し、これが２つの軸受５８ａ，５８ｂによって自由に回転可能なように支持されている。ドライブシャフト５６は、ケーシング１２の基端側の閉塞部分から外部に取り出されており、動力源に接続されている。そのため、動力源を作動させることにより、ドライブシャフト５６を回転させることが可能である。動力接続部５２が設けられた軸収容部１２ｃと中間部１２ｄとの間には、例えばメカニカルシールやグランドパッキンなどからなる軸封装置６０が設けられており、これにより中間部１２ｄ側から軸収容部１２ｃ側に被搬送物たる流動物が漏れ出さない構造とされている。
【００３０】
偏心回転部５４は、上述したドライブシャフト５６とロータ３０とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部５４は、枢軸６２と、２つのユニバーサルジョイント８０，８０とを有する。枢軸６２は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成されいる。ユニバーサルジョイント８０，８０は、それぞれ枢軸６２とロータ３０との間、及び枢軸６２とドライブシャフト５６との間を連結するものである。ユニバーサルジョイント８０，８０は、ドライブシャフト５６を介して伝達されてきた回転動力をロータ３０に伝達し、ロータ３０を偏心回転させることが可能である。
【００３１】
≪ユニバーサルジョイント８０の構造について≫
続いて、ユニバーサルジョイント８０の構造について、詳細に説明する。なお、ロータ３０及び枢軸６２の間を連結するユニバーサルジョイント８０と、枢軸６２及びドライブシャフト５６の間を連結するユニバーサルジョイント８０とは同一のものであるが、以下の説明では、特に断りのない限りロータ３０と枢軸６２との連結するものを例に挙げて説明する。
【００３２】
ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２と第二接続部８４とを有し、これらをピンＡ，Ｂによって構成される連結構造によって連結し、枢支したものである。第一接続部８２及び第二接続部８４は、それぞれロータ３０（第一シャフト）及び枢軸６２（第二シャフト）の端部に設けられている。
【００３３】
第一接続部８２は、正面視が円弧形の周壁部８６ａ，８６ｂの間に第二接続部８４を差し込み可能な空間８８を備えた構成とされている。また、第一接続部８２は、周壁部８６ａ，８６ｂに第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂを有する。さらに、第一接続部８２は、周壁部８６ａ，８６ｂの両端部間（図示状態において上下）に存在する隙間により形成された第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂを有する。
【００３４】
第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂは、第一接続部８２の軸心位置を通り、第一接続部８２の軸方向に対して略直交する方向、すなわち径方向に向けてピンＡを挿通可能な貫通孔である。第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径は、ピンＡの外接円の径と略同一である。第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径は、ピンＡの挿通方向のいずれの部位においても略一定である。また、第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂは、第一接続部８２の径方向に向けてピンＢを挿通可能な隙間によって構成されている。
【００３５】
第二接続部８４は、第一接続部８２の周壁部８６ａ，８６ｂ間に形成された空間８８内に収まる大きさを有する円柱状の部位である。第二接続部８４は、第二ピンＡ挿通部９４と、第二ピンＢ挿通部９６とを有する。第二ピンＡ挿通部９４及び第二ピンＢ挿通部９６は、それぞれ第二接続部８４の軸心位置を通り、第二接続部８４の軸方向に対して略直交する方向、すなわち径方向に向けて延び、内径が部位によらず略一定の貫通孔によって構成されている。第二ピンＡ挿通部９４の開口径はピンＡの外接円の径と略同一とされており、第二ピンＢ挿通部９６の開口径はピンＢの外接円の径と略同一とされている。また、第二ピンＡ挿通部９４と第二ピンＢ挿通部９６とは、略直交するように形成されており、互いに連通している。
【００３６】
ピンＡは、上述した第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径及び第二ピンＡ挿通部９４の開口径と略同一の外径を有する円柱状の部材である。上述したように第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径及び第二ピンＡ挿通部９４の開口径は、それぞれ部位によらず略一定であるため、ピンＡを挿通すると、これらの挿通部９０ａ，９０ｂ，９４の内周面とピンＡの外周面とが面接触した状態になる。ピンＡは、軸方向略中央部に軸挿通孔９８を有する。軸挿通孔９８は、ピンＡの軸方向に対して略直交する方向、すなわちピンＡの径方向に貫通するように形成されている。軸挿通孔９８の開口径は、ピンＢの外接円の径と略同一であり、部位によらず略一定である。そのため、軸挿通孔９８にピンＢを挿通すると、軸挿通孔９８の内周面とピンＢの外周面とが面接触した状態になる。また、ピンＢは、円柱状の外観形状を有する部材である。
【００３７】
本実施形態のユニバーサルジョイント８０は、上述したピンＡ，Ｂを用いて構成される連結構造１００により第一接続部８２と第二接続部８４とを連結したものである。具体的には、連結構造１００は、第一接続部８２に形成された空間８８内に第二接続部８４を差し込み、第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂ及び第二ピンＡ挿通部９４に亘ってピンＡを挿通すると共に、第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂをなす隙間を介して挿通されたピンＢを第二ピンＢ挿通部及び軸挿通孔９８に亘って挿通することにより形成される。これにより、ピンＡ，Ｂが略十字状に連結され、第一接続部８２及び第二接続部８４がピンＡ，Ｂを中心として自由に回動可能なように連結された状態になる。
【００３８】
また、図４において一点鎖線で示すように、連結構造１００が形成された部分には、ピンＡ及びピンＢの脱落を防止するための脱落防止手段９９が設けられている。そのため、ユニバーサルジョイント８０に振動が加わっても、ピンＡ，Ｂが脱落することなく、第一接続部８２と第二接続部８４とが接続された状態を維持することができる。
【００３９】
上述したように、本実施形態のユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４を枢軸として機能する二本のピンＡ，Ｂによって構成される連結構造１００により連結したものである。ユニバーサルジョイント８０では、第一接続部８２がピンＡに対して自由に回動可能とされており、第二接続部８４がピンＢに対して自由に回動可能とされている。さらに、ピンＡの軸方向中間部に設けられた軸挿通孔９８にピンＢが挿通されており、ピンＡ，Ｂが互いに自由に回動可能なように連結されている。従って、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４をピンＡ，Ｂを中心として自由に回動させることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態で採用されている連結構造１００は、ピンＡ，Ｂの組み合わせにより構成されたものであり、ピンＡ，Ｂを抜き差しするだけで分解や組み立てを行うことが可能であり、特別な工具等を必要としない。そのため、ユニバーサルジョイント８０は、容易に清掃等のメンテナンスを行うことができる。
【００４１】
本実施形態では、連結構造１００を構成するピンＡ，Ｂの脱落防止のために脱落防止手段９９を設けた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カバー９９を備えていないものであってもよい。また、脱落防止手段９９はピンＡ，Ｂの脱落を防止可能なものであればいかなるものであってもよく、例えば図６や図７に示すようなものとすることが可能である。具体的には、図６に示す例は、脱落防止手段９９としてスリーブ９９ａを採用したものである。この例においては、第一接続部８２の周壁部８６ａ，８６ｂにスリーブ９９ａを装着可能なように段落とし部８６ｃを設けておき、ピンＡ，Ｂを装着して連結構造１００を形成した後に図６（ａ）中に矢印で示すようにスリーブ９９ａを移動させて段落とし部８６ｃに装着させることにより図６（ｂ）に示すようにピンＡ，Ｂが抜け止めされた状態になる。
【００４２】
また、図７に示す例は、ピンＡを一端側に頭部９９ｂを有するものとし、ピンＡの装着後に他端側に抜け止め用の止め輪９９ｃを装着したものである。このような構成とすることによっても、ピンＡが抜け止めされた状態とすることが可能である。なお、図７に示す例では、ピンＡを頭部９９ｂ及び止め輪９９ｃによって構成される脱落防止手段９９によって抜け止めしたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピンＢについても同様の構成を採用することにより抜け止めすることが可能である。また図７に示す例では、ピンＡのみを抜け止めした例を例示したが、ピンＢのみを抜け止めした構成であってもよく、ピンＡ，Ｂの双方を抜け止めした構成であってもよい。さらに、図７に示す例では、ピンＡ（あるいはピンＢ）の一端側に頭部９９ｂを設け、他端側に止め輪９９ｃを装着した例を例示したが、頭部９９ｂを設けず、両端ともに止め輪９９ｃなどによって抜け止めした構成とすることも可能である。
【００４３】
また、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４が互いに交差するように配された二本のピンＡ，Ｂを介して連結され、ピンＡの軸心周り方向及びピンＢの軸心周り方向の双方に自由に回動可能とされている。また、ピンＡは、第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４に対して面接触した状態で回動可能であり、ピンＢは、第二ピンＢ挿通部９６や軸挿通孔９８に対して面接触した状態で回動可能である。また、スリット状の第一ピン挿通部９２は、連結構造の組み立て、分解時にピンＢが通る部分であり、使用状態においてはピンＢは接触していない。そのため、ユニバーサルジョイント８０は、ロータ３０が偏心回転するなどしても特定の部分に応力集中せず、異常摩耗が起こらない。従って、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２や第二接続部８４、ピンＡ，Ｂが変形や異常摩耗するといったような各部材の劣化や、メンテナンス特性の低下などの問題が殆ど発生しない。従って、一軸偏心ねじポンプ１０は、食品や医薬品など人体に摂取される可能性がある流動物を取り扱う場合のように、清掃などのメンテナンスを頻繁に行う必要がある場合であっても好適に使用できる。
【００４４】
上記実施形態では、使用状態においてピンＡ，Ｂが挿通された状態になっている第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４、第二ピンＢ挿通部９６、軸挿通孔９８の内周面が部位によらず略均一の開口径を有するものであったが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更することは可能である。具体的には、ピンＡ，Ｂの着脱を容易にするなどの目的で、第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４、第二ピンＢ挿通部９６、軸挿通孔９８の入口部分を面取りするなどして、上述した応力の局所集中に伴う異常摩耗などの問題が生じない程度において開口径が不均一な部分を形成してもよい。
【００４５】
ユニバーサルジョイント８０は、連結構造１００が形成された部分に流動物が自由に出入りできる構造（いわゆるオープンジョイント式の構造）を有し、一軸偏心ねじポンプ１０により取り扱われている流動物が連結構造１００に侵入可能なものであるが、上述したように応力の局所集中に伴う異常摩耗が生じにくいため流動物中に摩耗片が混入するといった問題が生じにくい。なお、ユニバーサルジョイント８０は、流動物中への摩耗片の混入をより一層確実に防止する等の観点から、連結構造１００を所定のカバーによって覆った構成とすることも可能である。
【００４６】
本実施形態では、第一ピンＡ挿通部９０を貫通孔によって構成し、第一ピンＢ挿通部９２をスリット（隙間）によって構成した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、第一ピンＢ挿通部９２も貫通孔によって構成することが可能であり、第一ピンＡ挿通部９０を貫通孔によって構成し、第一ピンＢ挿通部９２をスリット（隙間）によって構成することも可能である。
【００４７】
本実施形態では、ロータ３０側に第一接続部８２を設け、枢軸６２側に第二接続部８４を設けた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一接続部８２と第二接続部８４とが本実施形態とは逆の配置とされていてもよい。また、ユニバーサルジョイント８０が枢軸６２及びドライブシャフト５６の間を連結するものである場合についても同様に、枢軸６２側及びドライブシャフト５６側のうちいずれか一方に第一接続部８２が設けられ、他方側に第二接続部８４が設けられていればよい。
【００４８】
本実施形態では、ユニバーサルジョイント８０を一軸偏心ねじポンプ１０に適用した例を例示したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、他の機器類において軸体同士を連結するために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 一軸偏心ねじポンプ
２０ ステータ
３０ ロータ
８０ ユニバーサルジョイント
８２ 第一接続部
８４ 第二接続部
８６ａ，８６ｂ 周壁部
９０ａ，９０ｂ 第一ピンＡ挿通孔（ピン挿通部）
９２ａ，９２ｂ 第一ピンＢ挿通部（ピン挿通部）
９４ 第二ピンＡ挿通孔（ピン挿通部）
９６ 第二ピンＢ挿通孔（ピン挿通部）
９８ 軸挿通孔
１００ 連結構造
Ａ，Ｂ ピン（枢軸）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手及び一軸偏心ねじポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているようなユニバーサルジョイントが提供されている。特許文献１のユニバーサルジョイントは、前部本体に形成された左右二股と後部本体に形成された上下二股との間に介在させた十字コマに対して３本のピンを挿通する等して形成されたものである。具体的には、前部本体及び十字コマを左右方向に貫通するように左右方向ピンを挿通するとともに、後部本体の上下に形成された前端二股のそれぞれに上下方向ピンを挿通し、これらの上下方向ピンを十字コマに螺合させることにより形成されたものである。
【０００３】
また従来、図８に示すようなユニバーサルジョイント１５０が一軸偏心ねじポンプに用いられている。このユニバーサルジョイントは、第一シャフトのシャフト端に形成された第一接続部１５２と、第二シャフトのシャフト端に形成された第二接続部１５４とを有し、両者に亘って連結ピン１５６を挿通することにより回転力を伝達可能に連結したものである。第二接続部１５２には、前述した連結ピン１５６の挿通用として貫通孔１５８が設けられている。貫通孔１５８は、テーパー状であり中央から両外側に向かうに連れて開口径が拡大するような形状とされている。連結ピン１５６は、貫通孔１４６の内部において揺動することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４４５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示されているユニバーサルジョイントは、上下方向ピンを十字コマに螺合させたものであるため、容易に分解や洗浄を行うことができない。そのため、このユニバーサルジョイントは、メンテナンスに相当の手間を要し、日常的に分解、洗浄等を行わねばならない食品を取り扱う機器類には不向きであるという問題がある。
【０００６】
また、図８に示すユニバーサルジョイント１５０は、一軸偏心ねじポンプのようにシャフトが偏心回転する状態で使用すると、図９に示すような挙動により局部的に大きな応力が作用し、その結果として構成部品であるピンや、ピンが挿通されている挿通孔が異常摩耗する可能性がある。具体的には、一軸偏心ねじポンプに使用されるユニバーサルジョイントには、トルクによるラジアル方向への荷重と、吐出圧によるスラスト方向への荷重が作用し、かつ偏心軸であるという制約も加わる。図９（ａ），（ｂ）に示すように、ラジアル方向への荷重（図９（ａ）中に矢印で示す）が作用すると、ピンと挿通孔とが線接触する。これにより、図９（ａ）において太線で示した部分や図９（ｂ）において黒丸で示した部分において大きな面圧が作用する。また、スラスト方向への荷重が作用すると、図９（ｃ）に示すようにテーパー状の挿通孔の頂点部分（図中において黒点で示す部分）において回転により局部的に大きな応力が作用する。その結果、ピンや挿通孔の異常摩耗や破損、変形などの問題が引き起こされ、ユニバーサルジョイントを分解したり、洗浄したりすることが困難となり、メンテナンス特性が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、枢軸と枢軸が挿通された軸挿通孔との接触面圧を下げ、応力の局所集中に伴う異常摩耗を大幅に低減しうるユニバーサルジョイント、及び当該ユニバーサルジョイントを備えた一軸偏心ねじポンプの提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決すべく提供される本発明のユニバーサルジョイントは、第一シャフトのシャフト端に設けられた第一接続部と、第二シャフトのシャフト端に設けられた第二接続部と、前記第一接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ａと、前記第二接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ｂとを有する。本発明のユニバーサルジョイントでは、前記枢軸Ａ，Ｂがそれぞれピンによって構成されており、前記枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンには軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通した軸挿通孔が設けられており、前記枢軸Ａ，Ｂのうち他方をなすピンを前記軸挿通孔に挿通することにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能な状態で連結された連結構造が形成されている。
【０００９】
本発明のユニバーサルジョイントは、前記軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定なものであることが望ましい。また、本発明のユニバーサルジョイントは、前記第一接続部及び前記第二接続部に、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔が設けられており、前記ピン挿通孔の内周面と、前記ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定であることが望ましい。
【００１０】
本発明のユニバーサルジョイントについてさらに具体的に説明すると、前記第一接続部に、前記ピンＡを挿通可能な第一のピンＡ挿通部と、前記ピンＢを挿通可能であり、前記第一のピンＡ挿通部に対して交差し連通するように形成された第一のピンＢ挿通部とが設けられたものとすることが可能である。また、前記第二接続部には、前記ピンＡを挿通可能な第二のピンＡ挿通部と、前記ピンＢを挿通可能であり、前記第二のピンＡ挿通部に対して交差し連通するように形成された第二のピンＢ挿通部とが設けられたものとすることが可能である。さらに、前記軸挿通孔は、前記ピンＡの軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通するように形成されたものとすることが可能である。かかる構成とした場合、本発明のユニバーサルジョイントは、第一のピンＡ挿通部および第二のピンＡ挿通部に亘ってピンＡを挿通すると共に、第一のピンＢ挿通部、第二のピンＢ挿通部、及び軸挿通孔に亘ってピンＢを挿通することにより前記第一接続部と前記第二接続部とが連結された構造とすることが可能である。なお、上述した第一のピンＡ挿通部、第二のピンＡ挿通部、第一のピンＢ挿通部、及び第二のピンＢ挿通部の一部又は全部を貫通孔によって形成することが可能である。また、これらの挿通部を貫通孔によって形成した場合は、その開口径がピンＡ，Ｂの外接円の径と略同一であり、ピンＡ，Ｂの挿通方向のいずれの部位においても開口径が略同一であることが望ましい。
【００１１】
本発明のユニバーサルジョイントは、前記連結構造が形成された部分において、流動物が出入り可能とされたものであってもよい。また、本発明のユニバーサルジョイントは、前記連結構造が形成された部分に、カバーが装着されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の一軸偏心ねじポンプは、上述した本発明のユニバーサルジョイントと、前記ユニバーサルジョイントを介して伝達される回転動力により駆動されて偏心回転する雄ねじ型のロータと、前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明のユニバーサルジョイントは、第一接続部及び第二接続部を二本のピンからなる枢軸Ａ，Ｂによって枢支すると共に、枢軸Ａ，Ｂを互いに回動可能なように連結することにより形成されたものである。具体的には、本発明のユニバーサルジョイントでは、第一接続部が枢軸Ａに対して自由に回動可能とされており、第二接続部が枢軸Ｂに対して自由に回動可能とされている。さらに、枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンの軸方向中間部に設けられた軸挿通孔に他方のピンが挿通されており、これにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能なように連結されている。従って、本発明のユニバーサルジョイントは、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿入あるいは離脱させるだけで組み立てや分解を行うことができ、容易に清掃等のメンテナンスを行うことができる。
【００１４】
また、本発明のユニバーサルジョイントは、第一接続部及び第二接続部が枢軸Ａの軸心周り方向及び枢軸Ｂの軸心周り方向の双方に自由に回動可能とされている。そのため、第一シャフト及び第二シャフトが偏心回転するなどしても、ピン全体で応力を受けるため従来技術として示したユニバーサルジョイントのように特定の部分への応力集中が発生しにくく、異常摩耗がほとんど発生しない。また、第一接続部や第二接続部、枢軸Ａ，Ｂなどの部材の劣化や、これに伴うメンテナンス特性の低下などの問題も解消される。
【００１５】
ここで、本発明のユニバーサルジョイントは、連結構造の形成部分において、流動物が出入り可能な、いわゆるオープンジョイント式のものとすることができる。そのため、本発明のユニバーサルジョイントがオープンジョイント式の連結構造を採用したものであり、流動物に晒される場所に設置されることが想定される場合は、分解や組み立て、清掃などのメンテナンス特性に優れていることが望ましい。特に、前述した流動物が食品や医薬品など人体に摂取される可能性がある場合には清掃などのメンテナンスが頻繁に行われるため、メンテナンスの実施しやすさが求められる。本発明のユニバーサルジョイントは、上述したように分解や組み立て、清掃などのメンテナンスを容易に行うことが可能であり、食品や医薬品を取り扱う場合のようにメンテナンスを頻繁に行われるような場合であっても好適に使用することができる。
【００１６】
本発明のユニバーサルジョイントは、軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定となるように構成することにより、軸挿通孔部分においてピンの接触に伴う応力の局所集中が発生するのを回避できる。すなわち、ピン挿通孔とピンとの接触面圧の均一化を図り、応力の局所集中を回避できる。従って、本発明のユニバーサルジョイントでは、図８に示した従来技術のユニバーサルジョイントにおいて懸念される異常摩耗を確実に防止することができる。また、本発明のユニバーサルジョイントは、異常摩耗による各部材の劣化や損傷が生じにくく、分解や組み立て、洗浄などのメンテナンス特性の面においても従来技術のものに比べて優れている。
【００１７】
また同様の知見に基づき、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔を前記第一接続部及び前記第二接続部に設けた場合は、ピン挿通孔の内周面と、ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間をピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定となるようにすることが可能である。かかる構成とすることにより、ピン挿通孔とピンとの接触面圧の均一化を図り、ピン挿通孔部分においてピンの接触に伴う応力の局所集中が発生するのを防止できる。これにより、異常摩耗を抑制し、各部材の劣化や損傷を防止すると共に、分解や組み立て、洗浄などのメンテナンス特性の面においても従来技術のものに比べて優れたユニバーサルジョイントを提供できる。
【００１８】
上述したように、本発明のユニバーサルジョイントは、枢軸Ａ，Ｂをピンによって構成したものであり、これらのピンを抜き差しするだけで分解や組み立てを行うことができる。その反面、振動などの影響により枢軸Ａ，Ｂをなすピンが位置ずれしたり脱落したりすることも考えられるため、何らかの方策を講じることが好ましい。かかる観点から、前記連結構造が形成された部分をカバーによって覆われたものとし、枢軸Ａ，Ｂをなすピンの脱落や位置ずれを防止することが望ましい。
【００１９】
本発明の一軸偏心ねじポンプは、上述した本発明のユニバーサルジョイントを備えているため、駆動源からの動力をロータに伝達させ、ロータをスムーズに偏心回転させることが可能である。また、本発明の一軸偏心ねじポンプは、ユニバーサルジョイントを容易に分解や組み立て、清掃などし、メンテナンスすることが可能である。従って、本発明の一軸偏心ねじポンプは、例えば食品や医薬品などのように人体に摂取される可能性がある流動物の搬送用にも好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るユニバーサルジョイントを示す斜視図である。
【図３】図２に示すユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図４】図２に示すユニバーサルジョイントのＰ方向矢視図である。
【図５】図２に示すユニバーサルジョイントのＱ−Ｑ断面図である。
【図６】脱落防止手段の一例を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は同（ａ）のＲ−Ｒ断面図である。
【図７】脱落防止手段の一例を示す説明図である。
【図８】従来技術のユニバーサルジョイントを示す平面図である。
【図９】図８に示す従来技術のユニバーサルジョイントにおけるピンと貫通孔との関係を示す説明図であり、（ａ）はラジアル方向への荷重が作用した状態、（ｂ）はスラスト方向への荷重が作用した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
続いて、本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプ１０及びユニバーサルジョイント８０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、一軸偏心ねじポンプ１０は、ユニバーサルジョイント８０に特徴を有するものであるが、以下の説明ではユニバーサルジョイント８０の説明に先立って全体構造について説明する。
【００２２】
≪一軸偏心ねじポンプ１０の全体構造について≫
一軸偏心ねじポンプ１０は、いわゆる回転容積型のポンプであり、図１に示すように、ケーシング１２の内部にステータ２０や、ロータ３０、動力伝達機構５０などが収容された構成とされている。ケーシング１２は、金属製で筒状の部材あり、長手方向一端側に取り付けられた円板形のエンドスタッド１２ａに第１開口１４ａが設けられている。また、ケーシング１２の外周部分には、第２開口１４ｂが設けられている。第２開口１４ｂは、ケーシング１２の長手方向中間部分に位置する中間部１２ｄにおいてケーシング１２の内部空間に連通している。
【００２３】
第１，２開口１４ａ，１４ｂは、それぞれ一軸偏心ねじポンプ１０の吸込口および吐出口として機能する部分である。さらに詳細に説明すると、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１０は、ロータ３０を正方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように流動物（流体）を圧送することが可能である。またこれとは逆に、一軸偏心ねじポンプ１０は、ロータ３０を逆方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吸込口として機能し、第２開口１４ｂが吐出口として機能するように流動物を圧送させることが可能である。本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１０は、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように作動する。
【００２４】
ステータ２０は、ゴムに代表される弾性体や樹脂などで作成され、ほぼ円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ２０の材質は、一軸偏心ねじポンプ１０を用いて移送する被搬送物である流動物の種類や性状などにあわせて適宜選択される。ステータ２０は、ケーシング１２において第１開口１４ａに隣接する位置にあるステータ取付部１２ｂ内に収容されている。ステータ２０の外径は、ステータ取付部１２ｂの内径とほぼ同一である。そのため、ステータ２０は、その外周面がステータ取付部１２ｂの内周面にほぼ密着するような状態で取り付けられている。また、ステータ２０は、一端側にあるフランジ部２０ａをケーシング１２の端部においてエンドスタッド１２ａによって挟み込み、エンドスタッド１２ａとケーシング１２の本体部分とに亘ってステーボルト１６を取り付けて締め付けることにより固定されている。そのため、ステータ２０は、ケーシング１２のステータ取付部１２ｂ内において位置ずれ等を起こさない。図１や図２に示すように、ステータ２０の内周面２４は、２条で多段の雌ねじ形状とされている。
【００２５】
ロータ３０は、金属製の軸体であり、１条で多段の雄ねじ形状とされている。ロータ３０は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状がほぼ真円形となるように形成されている。ロータ３０は、上述したステータ２０に形成された貫通孔２２に挿通され、貫通孔２２の内部において自由に偏心回転可能とされている。
【００２６】
ロータ３０をステータ２０に対して挿通すると、ロータ３０の外周面３２とステータ２０の内周面２４とが両者の接線にわたって当接した状態になる。また、この状態において、貫通孔２２を形成しているステータ２０の内周面２４と、ロータ３０の外周面との間には、流体搬送路４０が形成される。流体搬送路４０は、上述したステータ２０やロータ３０のリードの長さＬを基準長Ｓとした場合に、ステータ２０やロータ３０の軸方向にリードの基準長Ｓのｄ倍の長さを有する多段（ｄ段）の流路となっている。
【００２７】
流体搬送路４０は、ステータ２０やロータ３０の長手方向に向けて螺旋状に延びている。また、流体搬送路４０は、ロータ３０をステータ２０の貫通孔２２内において回転させると、ステータ２０内を回転しながらステータ２０の長手方向に進む。そのため、ロータ３０を回転させると、ステータ２０の一端側から流体搬送路４０内に流動物を吸い込むと共に、この流動物を流体搬送路４０内に閉じこめた状態でステータ２０の他端側に向けて移送し、ステータ２０の他端側において吐出させることが可能である。すなわち、ロータ３０を正方向に回転させると、第２開口１４ｂから吸い込んだ流動物を圧送し、第１開口１４ａから吐出することが可能である。また、ロータ３０を逆方向に回転させると、第１開口１４ａから吸い込んだ流動物を第２開口１４ｂから吐出することが可能である。
【００２８】
動力伝達機構５０は、ケーシング１２の外部に設けられたモータなどの動力源（図示せず）から上述したロータ３０に対して動力を伝達するために設けられている。動力伝達機構５０は、動力接続部５２と偏心回転部５４とを有する。動力接続部５２は、ケーシング１２の長手方向の一端側、さらに詳細には上述したエンドスタッド１２ａやステータ取付部１２ｂが設けられたのとは反対側（以下、単に「基端側」とも称す）に設けられた軸収容部１２ｃ内に設けられている。また、偏心回転部５４は、軸収容部１２ｃとステータ取付部１２ｂとの間に形成された中間部１２ｄに設けられている。
【００２９】
動力接続部５２は、ドライブシャフト５６を有し、これが２つの軸受５８ａ，５８ｂによって自由に回転可能なように支持されている。ドライブシャフト５６は、ケーシング１２の基端側の閉塞部分から外部に取り出されており、動力源に接続されている。そのため、動力源を作動させることにより、ドライブシャフト５６を回転させることが可能である。動力接続部５２が設けられた軸収容部１２ｃと中間部１２ｄとの間には、例えばメカニカルシールやグランドパッキンなどからなる軸封装置６０が設けられており、これにより中間部１２ｄ側から軸収容部１２ｃ側に被搬送物たる流動物が漏れ出さない構造とされている。
【００３０】
偏心回転部５４は、上述したドライブシャフト５６とロータ３０とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部５４は、枢軸６２と、２つのユニバーサルジョイント８０，８０とを有する。枢軸６２は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成されいる。ユニバーサルジョイント８０，８０は、それぞれ枢軸６２とロータ３０との間、及び枢軸６２とドライブシャフト５６との間を連結するものである。ユニバーサルジョイント８０，８０は、ドライブシャフト５６を介して伝達されてきた回転動力をロータ３０に伝達し、ロータ３０を偏心回転させることが可能である。
【００３１】
≪ユニバーサルジョイント８０の構造について≫
続いて、ユニバーサルジョイント８０の構造について、詳細に説明する。なお、ロータ３０及び枢軸６２の間を連結するユニバーサルジョイント８０と、枢軸６２及びドライブシャフト５６の間を連結するユニバーサルジョイント８０とは同一のものであるが、以下の説明では、特に断りのない限りロータ３０と枢軸６２との連結するものを例に挙げて説明する。
【００３２】
ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２と第二接続部８４とを有し、これらをピンＡ，Ｂによって構成される連結構造によって連結し、枢支したものである。第一接続部８２及び第二接続部８４は、それぞれロータ３０（第一シャフト）及び枢軸６２（第二シャフト）の端部に設けられている。
【００３３】
第一接続部８２は、正面視が円弧形の周壁部８６ａ，８６ｂの間に第二接続部８４を差し込み可能な空間８８を備えた構成とされている。また、第一接続部８２は、周壁部８６ａ，８６ｂに第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂを有する。さらに、第一接続部８２は、周壁部８６ａ，８６ｂの両端部間（図示状態において上下）に存在する隙間により形成された第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂを有する。
【００３４】
第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂは、第一接続部８２の軸心位置を通り、第一接続部８２の軸方向に対して略直交する方向、すなわち径方向に向けてピンＡを挿通可能な貫通孔である。第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径は、ピンＡの外接円の径と略同一である。第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径は、ピンＡの挿通方向のいずれの部位においても略一定である。また、第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂは、第一接続部８２の径方向に向けてピンＢを挿通可能な隙間によって構成されている。
【００３５】
第二接続部８４は、第一接続部８２の周壁部８６ａ，８６ｂ間に形成された空間８８内に収まる大きさを有する円柱状の部位である。第二接続部８４は、第二ピンＡ挿通部９４と、第二ピンＢ挿通部９６とを有する。第二ピンＡ挿通部９４及び第二ピンＢ挿通部９６は、それぞれ第二接続部８４の軸心位置を通り、第二接続部８４の軸方向に対して略直交する方向、すなわち径方向に向けて延び、内径が部位によらず略一定の貫通孔によって構成されている。第二ピンＡ挿通部９４の開口径はピンＡの外接円の径と略同一とされており、第二ピンＢ挿通部９６の開口径はピンＢの外接円の径と略同一とされている。また、第二ピンＡ挿通部９４と第二ピンＢ挿通部９６とは、略直交するように形成されており、互いに連通している。
【００３６】
ピンＡは、上述した第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径及び第二ピンＡ挿通部９４の開口径と略同一の外径を有する円柱状の部材である。上述したように第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂの開口径及び第二ピンＡ挿通部９４の開口径は、それぞれ部位によらず略一定であるため、ピンＡを挿通すると、これらの挿通部９０ａ，９０ｂ，９４の内周面とピンＡの外周面とが面接触した状態になる。ピンＡは、軸方向略中央部に軸挿通孔９８を有する。軸挿通孔９８は、ピンＡの軸方向に対して略直交する方向、すなわちピンＡの径方向に貫通するように形成されている。軸挿通孔９８の開口径は、ピンＢの外接円の径と略同一であり、部位によらず略一定である。そのため、軸挿通孔９８にピンＢを挿通すると、軸挿通孔９８の内周面とピンＢの外周面とが面接触した状態になる。また、ピンＢは、円柱状の外観形状を有する部材である。
【００３７】
本実施形態のユニバーサルジョイント８０は、上述したピンＡ，Ｂを用いて構成される連結構造１００により第一接続部８２と第二接続部８４とを連結したものである。具体的には、連結構造１００は、第一接続部８２に形成された空間８８内に第二接続部８４を差し込み、第一ピンＡ挿通部９０ａ，９０ｂ及び第二ピンＡ挿通部９４に亘ってピンＡを挿通すると共に、第一ピンＢ挿通部９２ａ，９２ｂをなす隙間を介して挿通されたピンＢを第二ピンＢ挿通部及び軸挿通孔９８に亘って挿通することにより形成される。これにより、ピンＡ，Ｂが略十字状に連結され、第一接続部８２及び第二接続部８４がピンＡ，Ｂを中心として自由に回動可能なように連結された状態になる。
【００３８】
また、図４において一点鎖線で示すように、連結構造１００が形成された部分には、ピンＡ及びピンＢの脱落を防止するための脱落防止手段９９が設けられている。そのため、ユニバーサルジョイント８０に振動が加わっても、ピンＡ，Ｂが脱落することなく、第一接続部８２と第二接続部８４とが接続された状態を維持することができる。
【００３９】
上述したように、本実施形態のユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４を枢軸として機能する二本のピンＡ，Ｂによって構成される連結構造１００により連結したものである。ユニバーサルジョイント８０では、第一接続部８２がピンＡに対して自由に回動可能とされており、第二接続部８４がピンＢに対して自由に回動可能とされている。さらに、ピンＡの軸方向中間部に設けられた軸挿通孔９８にピンＢが挿通されており、ピンＡ，Ｂが互いに自由に回動可能なように連結されている。従って、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４をピンＡ，Ｂを中心として自由に回動させることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態で採用されている連結構造１００は、ピンＡ，Ｂの組み合わせにより構成されたものであり、ピンＡ，Ｂを抜き差しするだけで分解や組み立てを行うことが可能であり、特別な工具等を必要としない。そのため、ユニバーサルジョイント８０は、容易に清掃等のメンテナンスを行うことができる。
【００４１】
本実施形態では、連結構造１００を構成するピンＡ，Ｂの脱落防止のために脱落防止手段９９を設けた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カバー９９を備えていないものであってもよい。また、脱落防止手段９９はピンＡ，Ｂの脱落を防止可能なものであればいかなるものであってもよく、例えば図６や図７に示すようなものとすることが可能である。具体的には、図６に示す例は、脱落防止手段９９としてスリーブ９９ａを採用したものである。この例においては、第一接続部８２の周壁部８６ａ，８６ｂにスリーブ９９ａを装着可能なように段落とし部８６ｃを設けておき、ピンＡ，Ｂを装着して連結構造１００を形成した後に図６（ａ）中に矢印で示すようにスリーブ９９ａを移動させて段落とし部８６ｃに装着させることにより図６（ｂ）に示すようにピンＡ，Ｂが抜け止めされた状態になる。
【００４２】
また、図７に示す例は、ピンＡを一端側に頭部９９ｂを有するものとし、ピンＡの装着後に他端側に抜け止め用の止め輪９９ｃを装着したものである。このような構成とすることによっても、ピンＡが抜け止めされた状態とすることが可能である。なお、図７に示す例では、ピンＡを頭部９９ｂ及び止め輪９９ｃによって構成される脱落防止手段９９によって抜け止めしたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピンＢについても同様の構成を採用することにより抜け止めすることが可能である。また図７に示す例では、ピンＡのみを抜け止めした例を例示したが、ピンＢのみを抜け止めした構成であってもよく、ピンＡ，Ｂの双方を抜け止めした構成であってもよい。さらに、図７に示す例では、ピンＡ（あるいはピンＢ）の一端側に頭部９９ｂを設け、他端側に止め輪９９ｃを装着した例を例示したが、頭部９９ｂを設けず、両端ともに止め輪９９ｃなどによって抜け止めした構成とすることも可能である。
【００４３】
また、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２及び第二接続部８４が互いに交差するように配された二本のピンＡ，Ｂを介して連結され、ピンＡの軸心周り方向及びピンＢの軸心周り方向の双方に自由に回動可能とされている。また、ピンＡは、第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４に対して面接触した状態で回動可能であり、ピンＢは、第二ピンＢ挿通部９６や軸挿通孔９８に対して面接触した状態で回動可能である。また、スリット状の第一ピン挿通部９２は、連結構造の組み立て、分解時にピンＢが通る部分であり、使用状態においてはピンＢは接触していない。そのため、ユニバーサルジョイント８０は、ロータ３０が偏心回転するなどしても特定の部分に応力集中せず、異常摩耗が起こらない。従って、ユニバーサルジョイント８０は、第一接続部８２や第二接続部８４、ピンＡ，Ｂが変形や異常摩耗するといったような各部材の劣化や、メンテナンス特性の低下などの問題が殆ど発生しない。従って、一軸偏心ねじポンプ１０は、食品や医薬品など人体に摂取される可能性がある流動物を取り扱う場合のように、清掃などのメンテナンスを頻繁に行う必要がある場合であっても好適に使用できる。
【００４４】
上記実施形態では、使用状態においてピンＡ，Ｂが挿通された状態になっている第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４、第二ピンＢ挿通部９６、軸挿通孔９８の内周面が部位によらず略均一の開口径を有するものであったが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更することは可能である。具体的には、ピンＡ，Ｂの着脱を容易にするなどの目的で、第一ピンＡ挿通部９０や、第二ピンＡ挿通部９４、第二ピンＢ挿通部９６、軸挿通孔９８の入口部分を面取りするなどして、上述した応力の局所集中に伴う異常摩耗などの問題が生じない程度において開口径が不均一な部分を形成してもよい。
【００４５】
ユニバーサルジョイント８０は、連結構造１００が形成された部分に流動物が自由に出入りできる構造（いわゆるオープンジョイント式の構造）を有し、一軸偏心ねじポンプ１０により取り扱われている流動物が連結構造１００に侵入可能なものであるが、上述したように応力の局所集中に伴う異常摩耗が生じにくいため流動物中に摩耗片が混入するといった問題が生じにくい。なお、ユニバーサルジョイント８０は、流動物中への摩耗片の混入をより一層確実に防止する等の観点から、連結構造１００を所定のカバーによって覆った構成とすることも可能である。
【００４６】
本実施形態では、第一ピンＡ挿通部９０を貫通孔によって構成し、第一ピンＢ挿通部９２をスリット（隙間）によって構成した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、第一ピンＢ挿通部９２も貫通孔によって構成することが可能であり、第一ピンＡ挿通部９０を貫通孔によって構成し、第一ピンＢ挿通部９２をスリット（隙間）によって構成することも可能である。
【００４７】
本実施形態では、ロータ３０側に第一接続部８２を設け、枢軸６２側に第二接続部８４を設けた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一接続部８２と第二接続部８４とが本実施形態とは逆の配置とされていてもよい。また、ユニバーサルジョイント８０が枢軸６２及びドライブシャフト５６の間を連結するものである場合についても同様に、枢軸６２側及びドライブシャフト５６側のうちいずれか一方に第一接続部８２が設けられ、他方側に第二接続部８４が設けられていればよい。
【００４８】
本実施形態では、ユニバーサルジョイント８０を一軸偏心ねじポンプ１０に適用した例を例示したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、他の機器類において軸体同士を連結するために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 一軸偏心ねじポンプ
２０ ステータ
３０ ロータ
８０ ユニバーサルジョイント
８２ 第一接続部
８４ 第二接続部
８６ａ，８６ｂ 周壁部
９０ａ，９０ｂ 第一ピンＡ挿通孔（ピン挿通部）
９２ａ，９２ｂ 第一ピンＢ挿通部（ピン挿通部）
９４ 第二ピンＡ挿通孔（ピン挿通部）
９６ 第二ピンＢ挿通孔（ピン挿通部）
９８ 軸挿通孔
１００ 連結構造
Ａ，Ｂ ピン（枢軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一シャフトのシャフト端に設けられた第一接続部と、
第二シャフトのシャフト端に設けられた第二接続部と、
前記第一接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ａと、
前記第二接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ｂとを有し、
前記枢軸Ａ，Ｂがそれぞれピンによって構成されており、
前記枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンには軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通した軸挿通孔が設けられており、
前記枢軸Ａ，Ｂのうち他方をなすピンを前記軸挿通孔に挿通することにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能な状態で連結された連結構造が形成されていることを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項２】
前記軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定であることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項３】
前記第一接続部及び前記第二接続部には、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔が設けられており、
前記ピン挿通孔の内周面と、前記ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項４】
前記連結構造が形成された部分において、流動物が出入り可能とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のユニバーサルジョイント。
【請求項５】
前記連結構造が形成された部分に、カバーが装着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のユニバーサルジョイント。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のユニバーサルジョイントと、
前記ユニバーサルジョイントを介して伝達される回転動力により駆動されて偏心回転する雄ねじ型のロータと、
前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備えていることを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
【請求項１】
第一シャフトのシャフト端に設けられた第一接続部と、
第二シャフトのシャフト端に設けられた第二接続部と、
前記第一接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ａと、
前記第二接続部を回動可能なように枢支する枢軸Ｂとを有し、
前記枢軸Ａ，Ｂがそれぞれピンによって構成されており、
前記枢軸Ａ，Ｂのうち一方をなすピンには軸方向中間部分において軸方向に対して交差する方向に貫通した軸挿通孔が設けられており、
前記枢軸Ａ，Ｂのうち他方をなすピンを前記軸挿通孔に挿通することにより枢軸Ａ，Ｂが互いに自由に回動可能な状態で連結された連結構造が形成されていることを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項２】
前記軸挿通孔の内周面と、前記軸挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの軸方向のいずれの位置においても略一定であることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項３】
前記第一接続部及び前記第二接続部には、枢軸Ａ，Ｂをなすピンを挿通可能なピン挿通孔が設けられており、
前記ピン挿通孔の内周面と、前記ピン挿通孔に挿通されたピンの外周面との間に形成される隙間が、前記ピンの挿通方向のいずれの位置においても略一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項４】
前記連結構造が形成された部分において、流動物が出入り可能とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のユニバーサルジョイント。
【請求項５】
前記連結構造が形成された部分に、カバーが装着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のユニバーサルジョイント。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のユニバーサルジョイントと、
前記ユニバーサルジョイントを介して伝達される回転動力により駆動されて偏心回転する雄ねじ型のロータと、
前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備えていることを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５６９１０（Ｐ２０１１−２５６９１０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３０３９５（Ｐ２０１０−１３０３９５）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２３９７５８）兵神装備株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２３９７５８）兵神装備株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
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