专利名称：活塞和该活塞的制造方法以及具有该活塞的泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞和该活塞的制造方法以及具有该活塞的泵。
背景技术：
在泵之中，以往公知有利用由橡胶形成的隔膜，作为可自由移动的支撑在汽缸内进行往复移动的活塞。作为该活塞的隔膜，安装在以可自由移动的支撑并往复移动的活塞支撑体上，在汽缸内该隔膜的封闭端部与汽缸内面之间设有间隙，该隔膜的圆筒状外周部经过约180度的折弯部，由在该外周部的开放端部所具有的凸缘部安装在汽缸中。在具备这种活塞的泵中，在由活塞在汽缸内区划出的压力室内，分别开有液体的吸入口以及喷出口，该吸入口以及喷出口分别经由逆止阀而连接至液体槽以及喷出液供给部，当驱动泵时，伴随活塞支撑体的往复移动，活塞的圆筒状外周部紧贴活塞支撑体的外表面汽缸内面，并通过在这两个面的间隙滚动，使压力室的容积变化，在容积扩大的吸入工序中从吸入口吸入液体，在缩小容积的喷出工序中从喷出口喷出液体(例如，参照JP特开昭61-197779号公报)。
但是，以往的橡胶制活塞会因侵入橡胶这样的腐蚀性液体而劣化，例如因液晶等FPD或半导体的制造工序所使用的抗蚀液等药液而劣化，因此不能在用于供给这种腐蚀性的液体的泵中使用。
因此，提出了能够在供给腐蚀性液体的泵中使用的活塞(例如参照JP特开平9-53566号公报)。该活塞由对腐蚀性液体具有耐性的PTFE(聚四氟乙烯)等含氟树脂形成，不会因腐蚀性液体而劣化，但是含氟树脂与橡胶不同，没有柔性和伸缩性，因此该活塞的圆筒状外周部的剖面形状不为圆形而为多边形，从而形成了折曲部，导致在该活塞产生龟裂或孔等，在耐久性上出现问题。
作为改善含氟树脂制活塞的耐久性的方法，提出有以下方案(参照JP特开平9-53566号公报)在活塞支撑体的外表面设置向压力室逐渐变细的锥形部，并将该活塞的圆筒状外周部向驱动室(夹持活塞而被区划在压力室的相反侧的驱动室)倾斜的角度、和上述锥形部向压力室倾斜的角度设定为约相同。但是在该方法中，即使能够使该活塞的圆筒状外周部紧贴在活塞支撑体的外表面，也不能使之与汽缸内面紧贴，而在与汽缸内面之间形成间隙，导致该活塞的圆筒状外周部如呈现波浪这样产生弯曲或折曲，从而在该活塞产生了龟裂或孔等。
本发明要解决的问题在于，由于以往的含氟树脂制的活塞与橡胶制的活塞不同，该活塞的圆筒状外周部没有充分的可挠性，所以很难使该圆筒状外周部贴紧活塞支撑体的外表面和汽缸内面并在这两个面间的间隙中不产生弯曲或折曲的顺畅滚动，从而在该活塞产生龟裂或孔等，而不能在应用上确保充分的耐久性。另外，当在该活塞的圆筒状外周部产生弯曲或折曲时，有时会在该挠曲部或弯曲部与折弯部之间形成空间，有时还会在其空间中残留空气等，导致泵的定量性能降低，并且有时还会在上述空间中残留液体，导致泵的液体置换性能降低。另外，在清洗泵压力室时，由于在该活塞的圆筒状外周部产生的弯曲或折曲，使清洗液难以达到折弯部，所以清洗很需要时间。
进而，在液晶等FPD的制造工序中，例如需要将在玻璃基板上涂敷抗蚀液时的涂敷不均抑制在3％以下，优选抑制在1％以下，因此对供给上述抗蚀液等药液的泵要求高的定流量性能，即，能够在一次的喷出工序中以一定流量连续喷出液体，但当在上述活塞的圆筒状外周部产生弯曲或折曲时，该弯曲或折曲导致喷出工序中的流量混乱，从而不能得到所要求的定流量性能。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种活塞和该活塞的制造方法以及具有该活塞的泵，该活塞能够使用在用于供给腐蚀性液体的泵中，而且，能够提高泵的定流量性能、定量性能、液体置换性能，并可缩短清洗泵压力室的时间。
为了实现上述目的，本发明提供一种活塞，可自由移动的支撑在汽缸内而被往复驱动，该活塞由含氟树脂形成，该活塞的圆筒状外周部的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部经过约180度的折弯部而在该外周部的开放端部具有凸缘部。
在本发明的活塞中，优选折弯部的内径在外径的80％以上。此外，当折弯部的内径相对外径的比(该活塞的圆筒状外周部的内径相对外径的比)过大时，折弯部的弯曲半径(活塞支撑体外表面和汽缸内面之间的间隙)会过小，有可能在折弯部产生压曲，因此优选折弯部的内径不足外径的98％。
在本发明的活塞中，切削由含氟树脂构成的被加工体来形成活塞半成品，然后通过对其半成品实施二次加工而形成活塞。
本发明提供一种活塞的制造方法，其中活塞由含氟树脂形成，并可自由的移动支撑在汽缸内而被往复驱动，该活塞的圆筒状外周部的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部经约180度的折弯部而在该外周部的开放端部具有凸缘部，在该活塞的制造方法中，切削由含氟树脂构成的被加工体，从而形成折弯部未成形的半成品，然后通过对其半成品实施的二次加工而形成上述折弯部。
本发明提供一种泵，具有活塞，其中活塞由含氟树脂形成，并可自由移动的支撑在汽缸内而被往复驱动，该活塞的圆筒状外周部的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部经约180度的折弯部而在该外周部的开放端部具有凸缘部，该凸缘部安装在汽缸上。
图1是表示本发明的第一实施方式的活塞的剖面图。
图2是表示本发明的第一实施方式的活塞的制造方法的说明图。
图3是具有本发明的第一实施方式的活塞的泵的剖面图。
图4是表示本发明的第二实施方式的活塞的剖面图。
图5是表示本发明的第二实施方式的活塞的制造方法的说明图。
图6是具有本发明的第二实施方式的活塞的泵的剖面图。
图7是表示本发明的第三实施方式的活塞的剖面图。
图8是表示本发明的第三实施方式的活塞的制造方法的说明图。
图9是表示本发明的第三实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。
图10是具有本发明的第三实施方式的活塞的泵的剖面图。
图11是表示本发明的第四以及第五实施方式的活塞的剖面图。
图12是表示本发明的第四实施方式的活塞的制造方法的说明图。
图13是表示本发明的第四实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。
图14是具有本发明的第五实施方式的活塞的泵的剖面图。
图15是表示本发明的第五实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。
图16是具有本发明的第四以及第五实施方式的活塞的泵的剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的活塞和该活塞制造方法以及具有该活塞的泵的实施方式进行说明。
图1是表示第一实施方式的活塞的剖面图。活塞1由PTFE(聚四氟乙烯)等的含氟树脂形成，具有在中间部分向内侧或外侧折弯(逆卷)而成的圆筒状外周部(以下，称为“滚动部”)2。该滚动部2由弯曲角度约180度的折弯部3、从该折弯部3的内周侧端部以及外周侧端部沿轴心线向同一方向平行延伸出的内周部4以及外周部5构成。另外，在内周部4的端部设置有使该端部成为封闭端部的圆板状的端板部6，在外周部5的端部设置有凸缘部7，该凸缘部7为从该端部向半径方向外侧垂直立起的圆环状的板体，其平坦的两个主面在轴向上相对。在端板部6，从该端板部6的中央部向内周部4的内侧，在同轴上突出有螺合用的凸部8，该凸部8为圆柱状，并在外周面具有外螺纹。在凸部8，以埋入状态在同轴上安装固定有金属套管9，该金属套管9是为了螺合用而另外制造的部件，并在内外周面具有外螺纹。此外，图例的活塞1的滚动部2形成为外周部5的长度比内周部4短的拉型(从吸入工序开始泵工作的类型)的初始形状，但是也可以形成为外周部5的长度长的推型(从喷出工序开始泵工作的类型)的初始形状。
在此，上述活塞1的滚动部2形成为0.1mm以上1mm以下的厚度A，具有可挠性。
图2是表示第一实施方式的活塞的制造方法的说明图。在制造上述活塞1时，准备图2(A)所示的由PTFE等含氟树脂构成的被加工体1A。此外，图例的被加工体1A的外形为比上述活塞1稍大的圆柱形状，但是也可以为多棱柱形状。另外，为了力求减少材料费用等，如虚线所示，也可以在一端面的中央部分设置凹部。
如图2(B)所示，为了制造上述活塞1，切削上述被加工体1A，形成为安装固定上述金属套管9之前的上述活塞1的活塞主体1B的形状。在该活塞主体1B，除滚动部2(折弯部3、内周部4、外周部5)、端板部6、凸缘部7、凸部8之外，还形成有有底的下孔9a，该下孔9a用于在该凸部8在同轴上拧紧固定上述金属套管9。然后，对由切削加工而得到的上述活塞主体1B的下孔9a，拧入上述金属套管9进行安装固定，从而能够得到图1所示的上述活塞1。
图3是具有第一实施方式的活塞的泵的剖面图。该泵10是用于定量，且定流量(Constant Flow)的供给药液的装置，作为上述药液，例如液晶等FPD(平板显示器)或半导体的制造工序中所用的抗蚀液等，因此，上述活塞1可作为该泵10的工作膜、即隔膜来使用。该泵10的汽缸由汽缸主体12、安装在该汽缸主体12的前端部的头部13构成。在该汽缸11的外侧安装有气压缸或线性马达等未图示的往复移动驱动装置，在由该往复移动驱动装置沿轴向往复驱动的活塞杆14的前端，安装有外形为圆柱状的活塞支撑体15，该活塞支撑体15与汽缸11的内面之间具有规定的间隙。该汽缸支撑体15经由活塞杆14可在汽缸11内沿轴向自由移动的被收容支撑，由往复移动驱动装置所往复驱动。而且，上述活塞1配置在汽缸11内。该活塞1如下组装在活塞支撑体15的前端面，以由凸部8紧密螺合的状态下固定安装有端板部6，该端板部6构成内周部4的封闭端部，内周部4从活塞支撑体15的前端部沿外周面以紧贴状态向活塞支撑体15的基端部延伸设置。也就是说，内周部4以紧贴状态包围活塞支撑体15的前端面以及外周面。另外，折弯部3位于活塞支撑体15的外周面，外周部5经折弯部3沿汽缸主体12的内周面以紧贴状态与内周部4相反向汽缸11的头部13侧延伸设置，从该外周部5的开放端部立起的凸缘部7被夹持在汽缸主体12和头部13的接合面间，从而固定安装在汽缸11上。在汽缸11内，由该活塞1和头部13区划成压力室16。在头部13开有连通至压力室16的吸入口17以及喷出口18，吸入口17经由设置有未图示的逆止阀或者吸入侧气动阀的配管而连通连接至液体槽，喷出口18经由设置有未图示的逆止阀或者喷出侧气动阀的配管而连通连接至喷出液供给部。此外，在该泵10中，活塞1以外的接液部、即头部13等也与该活塞1同样由PTFE等含氟树脂形成。
另外，在汽缸11内，由活塞1和汽缸主体12在上述压力室16的相反侧区划成负压室19。在汽缸主体12开有与负压室19连通的空气吸入口20，在空气吸入口20连接有未图示的真空发生设备。负压室19通过真空发生设备产生吸气作用，将压力维持为充分低于压力室16，在驱动泵时，将活塞1的内周部4以及外周部5紧贴活塞支撑体15的外周面以及汽缸11的内周面，在该状态下使折弯部3发生位移，从而使滚动部2滚动。
另外，在活塞杆14的一端一体具有的外螺纹部14a贯通活塞支撑体15，与活塞1的金属套管9直接螺合，将活塞支撑体15夹持在金属套管9和与上述外螺纹部14a的基端部一体具有的垫圈14b之间，从而在同轴上直接连接活塞杆14、活塞支撑体15、活塞1这三个部件。
如上所述构成的泵10形成为活塞1为拉型的初始形状，并以该初始形状组装在泵10中，所以当由往复驱动装置往复驱动活塞支撑体15时，在吸入工序中，活塞1的端板部6与活塞支撑体15一体的从图3所示的初始位置向右侧移动，活塞1的内周部4的长度变短，活塞1的外周部5的长度变长，在汽缸主体12的内周面和活塞支撑体15的外周面之间的间隙中，活塞1的折弯部3向右侧位移，且活塞1的滚动部2滚动。与此伴随，压力室16的容积扩大，在其过程中液体槽内的抗蚀液等液体被吸入到压力室16。另一方面，在喷出工序中，活塞1的端板部6与活塞支撑体15一体的从右侧的移动终端的位置向左侧移动而返回到图3所示的初始位置，活塞1的内周部4的长度变长，活塞1的外周部5的长度变短，在汽缸主体12的内周面和活塞支撑体15的外周面间的间隙中，活塞1的折弯部3向左侧位移，同时活塞1的滚动部2滚动。与此伴随，压力室16的容积缩小，在其过程中压力室16内的液体被供给到喷出液供给部。通过这种活塞1的往复驱动，能够以一定流量将液体槽内的液体定量供给到喷出液供给部。
综上所述，第一实施方式的活塞1是可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动的活塞，该活塞1由含氟树脂所形成，作为该活塞1的圆筒状外周部的滚动部2，其厚度A在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2经约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7。另外，第一实施方式的活塞1可通过切削由含氟树脂构成的被加工体1A形成，从而进行制造。另外，在具有第一实施方式的活塞1的泵10中，活塞1由含氟树脂形成，该活塞1可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动，该活塞1的滚动部2的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2经约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，该凸缘部7安装在汽缸11上。而且，当由含氟树脂形成该活塞1时，通过使该活塞1的滚动部2的厚度A为1mm以下，能够对该活塞1的滚动部2赋予充分的可挠性，柔性优越，且能够以约一定的曲率在活塞支撑体15外表面和汽缸11内面的两个面之间的间隙中折弯，从而成为弯曲性能高的活塞1。由此，该活塞1的滚动部2紧贴活塞支撑体15的外周面和汽缸11的内周面，并在这两个面间的间隙不产生弯曲或折曲的顺畅滚动，所以能够防止在该活塞1的滚动部2产生龟裂或孔等，能够以含氟树脂制的活塞1在应用上确保充分的耐久性。另外，由于在该活塞1的滚动部2不会产生弯曲或折曲，所以能够提高泵10的定流量性能、定量性能、液体置换性能，并且能够缩短清洗泵压力室16的时间。而且，活塞1形成为安装在泵10中的状态的形状，所以例如与这种情况相比，即对于在折弯部3未成形的状态下制造的活塞来形成折弯部并组装泵的情况，更能够简单的组装泵10。
另外，在清洗泵压力室16时，使活塞支撑体15从图3所示的初始位置向左侧移动，直至活塞1的折弯部3消失，使活塞1的端板部6离开凸缘部7，通过使折弯部3以及外周部5从活塞1中消失，从而使积存液体的部分消失，能够进一步提高液体置换性能，清洗时间也能够大幅缩短。
另外，夹持活塞支撑体15而将活塞杆14和活塞1的内周部4的封闭端部(端板部6)直接连接，由此能够将活塞杆14、活塞支撑体15、活塞1这三个部件可靠的在同轴上连接为一体，从而能够防止活塞1的轴偏移等导致的滚动部2的偏磨耗，提高活塞1的耐久性(寿命)，进而能够提高泵10的寿命。
此外，在第一实施方式中，通过切削由含氟树脂构成的被加工体1A来形成该活塞1的活塞主体1B，但该活塞1的活塞主体1B也可以通过注塑成形来制作。另外，也可以通过嵌入成形将金属套管9在活塞主体1B上一体化，在该状态下制作该活塞1。
接着，参照附图4～6说明第二实施方式。图4是表示第二实施方式的活塞的剖面图。该活塞21形成为，折弯部3的内径(R1×2)为外径(R2×2)的80％以上，且不足98％。也就是说，以滚动部2的内径(R1×2)为外径(R2×2)的80％以上且不足98％的方式形成。此外的结构与第一实施方式的活塞1相同，所以对同样部分标注同样附图标记而省略详细说明。
更优选地，上述活塞21中的折弯部3的内径(R1×2)相对外径(R2×2)的比(滚动部2的内径(R1×2)相对于外径(R2×2)的比，以下称为“滚动部2的内外径比”)为90％以上、且不足98％。
图5是表示第二实施方式的活塞制造方法的说明图。在制造该活塞21时，准备如图5(A)所示的由PTFE等含氟树脂构成的被加工体21A。此外，图例的被加工体21A的外形为比上述活塞21稍大的圆柱形状，但也可以为多棱柱形状。另外，为了力求减少材料费等，如以虚线所示，也可以在一端面的中央部设置凹部。
如图5(B)所示，为了制造上述活塞21，切削上述被加工体21A，做成安装固定上述金属套管9之前的该活塞21的活塞主体21B的形状。该活塞主体21B除了形成滚动部2(折弯部3、内周部4、外周部5)、端板部6、凸缘部7、凸部8之外，还形成有有底的下孔29a，该下孔29a用于将上述金属套管9在同轴上拧紧固定在该凸部8中。然后，对由切削加工而得到的上述活塞主体21B的下孔29a，拧入上述金属套管9进行安装固定，从而能够得到图4所示的上述活塞21。
图6是具有第二实施方式的活塞的泵的剖面图。该泵22是用于定量，且定流量的供给药液的装置，作为上述药液，例如液晶等FPD或半导体的制造工序中所用的抗蚀液等，因此，上述活塞21可作为该泵22的工作膜、即隔膜来使用。此外的结构以及动作与第一实施方式的泵10相同，所以对相同部分标上同样附图标记而省略详细说明。
综上所述，本发明第二实施方式的活塞21为可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动的活塞，该活塞21由含氟树脂形成，作为该活塞21的圆筒状外周部的滚动部2的厚度A在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2经约180度的折弯部3而该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，在以上结构的基础上，滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％。另外，第二实施方式的活塞21可通过切削由含氟树脂构成的被加工体1A形成，从而进行制造。另外，在具有第二实施方式的活塞21的泵22中，活塞21由含氟树脂形成，该活塞21可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动，该活塞1的滚动部2的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％，该滚动部2经过约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，该凸缘部7安装在汽缸11上。在此，当滚动部2的内外径比大时，折弯部3的曲率就变小，在折弯部3发生压曲的可能性变大，但变形量(延伸量)变小。相反，当滚动部2的内外径比小时，折弯部3的曲率变大，在折弯部3发生压曲的可能性变小，但变形量(延伸量)变大。当变形量(延伸量)大时，滚动部2会产生塑性变形，而在滚动部2产生弯曲或折曲，使形状不均匀，从而降低泵22的定流量性能。而且，通过使滚动部2的内外径比在80％以上，更优选在90％以上，从而使折弯部3的变形量(延伸量)变小，能够防止该活塞21的滚动部2塑性变形，并能够防止该活塞21的滚动部2的弯曲或折曲，而使其形状保持不变。由此，该活塞21的滚动部2紧贴活塞支撑体15的外周面和汽缸11的内周面，并在这两个面间的间隙不产生弯曲或折曲的顺畅滚动，所以能够提高泵22的定流量性能，而发挥更高的效果。因此，能够得到在液晶等FPD的制造工序中也可适用的泵22的定流量性能。另外，可以通过使滚动部2的内外径比不足98％来防止发生在折弯部3的压曲。
接着，参照附图7～10说明本发明的第三实施方式。图7是表示第三实施方式的活塞的剖面图。由于该活塞31仅其制造方法与第二实施方式的活塞21的制造方法不同，结构上与第二实施方式的活塞21相同，所以在同样部分标注相同附图标记而省略详细说明。
图8是表示第三实施方式的活塞的制造方法的说明图。图9是表示第三实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。在制造该活塞31时，准备如图8(A)所示的由PTFE等的含氟树脂构成的被加工体31A。此外，图例的被加工体31A的外形为比该活塞31稍大的圆柱形状，但也可以为多棱柱形状。此外，为了力求减少材料费，如以虚线所示，也可以在一端面的中央部设置凹部。
为了制造上述活塞31，切削上述被加工体31A，形成如图8(B)所示的上述活塞31的折弯部3未成形的活塞半成品31B(活塞主体的半成品)。通过该切削加工(一次加工)，得到上述活塞31的内周面4和端板部6以及凸部8的产品形状，同时还如图9所示，在内周部4的开放端部，连续一体的成形成为上述活塞31的折弯部3和外周部5的折弯预定部33。该折弯预定部33成形为这样的L形状剖面，即，前端侧以规定的弯曲半径向半径方向外侧弯曲约90度，且成形为长度与上述活塞31的折弯部3和外周部5的长度合计的长度相同的尺寸(参照图9的虚线)。另外，在折弯预定部33的前端部，连续一体的成形成为上述活塞31的凸缘部7的端凸缘部37。该端凸缘部37从折弯预定部33的前端部，与上述活塞1的凸缘部7同样的向半径方向外侧垂直立起，成形为平坦的两主面在轴向上相对的圆环状的板体。进而，在凸部8形成有底的下孔39a，该下孔39a用于将上述金属套筒9拧紧固定在同轴上。
如上所述，活塞半成品31B除了具有上述活塞31的内周部4和端板部6以及凸部8之外，还具有成为上述活塞31的折弯部3和外周部5的折弯预定部33、成为上述活塞31的凸缘部7的端凸缘部37、用于安装上述金属套筒9的下孔39a，并成形为这样的形状，即，使凸缘部7离开端板部6直到上述活塞31的折弯部3消失，而上述活塞31的滚动部2的产品形状为未成形。
接着，对活塞半成品31B的折弯预定部33，实施形成上述折弯部3的二次加工。在该二次加工中，例如通过对折弯预定部33加热并使该折弯预定部33沿弯曲模弯曲等的热处理来形成折印，或者使用一对弯曲模夹持折弯预定部33等的冲压加工来形成折印，或者通过对折弯预定部33加热并使用一对弯曲模夹持该折弯预定部33等的热处理和冲压加工并用而形成折印，从而形成上述折弯部3。如图8(C)所示，通过这种二次加工，形成安装固定上述金属套筒9之前该活塞31的活塞主体31C。该活塞主体31C，通过对活塞半成品31B施加二次加工，来追加形成上述活塞31的折弯部3和外周部5以及凸缘部7，由此形成有滚动部2、端板部6、凸缘部7、凸部8、下孔39a。然后，对由二次加工而得到的上述活塞主体31C的下孔39a，拧入上述金属套管9进行安装固定，从而能够得到图7所示的上述活塞31。
图10是具有第三实施方式的活塞的泵的剖面图。该泵32是用于定量，且定流量的供给药液的装置，作为上述药液，例如液晶等FPD或半导体的制造工序中所用的抗蚀液等，因此，上述活塞31可作为该泵22的工作膜、即隔膜来使用。此外的结构以及动作与第一实施方式的泵10相同，所以对相同部分标上同样附图标记而省略详细说明。
综上所述，第三实施方式的活塞31是可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动的活塞，该活塞31由含氟树脂所形成，作为该活塞31的圆筒状外周部的滚动部2，其厚度A在1mm以下，并具有可挠性，滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％，该滚动部2经约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，在以上结构的基础上，在切削由含氟树脂构成的被加工体31A而形成活塞半成品31B之后，通过对该半成品31B施加二次加工，从而形成该活塞31的活塞主体31C。另外，切削由含氟树脂构成的被加工体31A，在成形折弯部3未成形的半成品31B之后，通过对该半成品31B施加二次加工来形成上述折弯部3，从而制造第三实施方式的活塞31。另外，在具有第三实施方式的活塞31的泵32中，活塞31由含氟树脂形成，该活塞31可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动，该活塞31的滚动部2的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％，该滚动部2经过约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，该凸缘部7安装在汽缸11上。而且，与在活塞成形时(活塞主体成形时)成形折弯部3的第一以及第二实施方式的含氟树脂制的活塞1、21相比，第三实施方式的含氟树脂制的活塞31这样形成该折弯部3，即，在成形该折弯部3未成形的半成品31B之后，通过对该半成品实施二次加工，例如通过热处理或冲压加工形成折印，从而形成该折弯部3，所以活塞半成品31B的形状变简单，能够容易进行成形活塞半成品31B的切削加工。另外，如果是活塞成形时(活塞主体成形时)成形折弯部3的第一以及第二实施方式的含氟树脂制的活塞1、21的情况，在驱动泵时，成形时所成形的该折弯部3会在残留成形时的初始形状的状态下，从成形时的位置位移到汽缸11的内周面或者活塞支撑体15的外周面，与汽缸11的内周面或者活塞支撑体15的外周面相摩擦，从而在成形时所成形的折弯部产生磨耗，而该磨耗也会降低活塞的耐久性，另外，以在位移到汽缸11的内周面或者活塞支撑体15的外周面的、成形时所形成的折弯部为原点，在其前后会发生弯曲或折曲，由于该弯曲或折曲会使泵的定流量性能、定量性能、液体置换性能降低，并且清洗泵压力室16可能会很需要时间，而第三实施方式的含氟树脂制的活塞31这样形成该折弯部3，即，在成形该折弯部3未成形的半成品31B之后，通过对该半成品实施二次加工，例如通过热处理或冲压加工来形成折印，从而形成该折弯部3，因此在驱动泵时，折弯部3即使从其形成时的初始位置位移到汽缸11的内周面或者活塞支撑体15的外周面，也不会残留形成时的初始形状，而能够紧贴汽缸11的内周面或者活塞支撑体15的外周面。由此，使该活塞31的滚动部2可靠的紧贴活塞支撑体15的外周面和汽缸11的内周面，并能够在这两个面的间隙中不产生弯曲或折曲而顺畅滚动，从而能够防止在该活塞31产生龟裂或孔等，能够在应用上确保以含氟树脂制的活塞31充分的耐久性。另外，由于在该活塞31的滚动部2不会产生弯曲或折曲，所以能够提高泵32的定流量性能、定量性能、液体置换性能，并且能够缩短清洗泵压力室16的时间。而且，活塞31形成为安装在泵32中的状态的形状，所以例如与这种情况相比，即对于在折弯部3未成形的状态下制造的活塞来形成折弯部并组装泵的情况，更能够简单的组装泵10。
接着，参照附图11～16说明本发明的第四以及第五实施方式。第四实施方式的活塞41和第五实施方式的活塞51结构上完全相同，仅其制造方法不同。图11是表示第四以及第五实施方式的活塞的剖面图。由于第四以及第五实施方式的各活塞41、51仅其制造方法与第二以及第三实施方式的活塞21、31的制造方法不同，结构上与第二以及第三实施方式的活塞21、31相同，所以在相同部分标注同样附图标记来省略详细说明。
图12是表示第四实施方式的活塞的制造方法的说明图。图13是表示第四实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。在制造该活塞41时，准备如图12(A)所示的由PTFE等含氟树脂构成的被加工体41A。此外，图例的被加工体41A的外形为比该活塞41稍大的圆柱形状，但是也可以为多棱柱形状。另外，为了力求减少材料费，如以虚线所示，也可以在一端面的中央部设置凹部。
为了制造上述活塞41，切削上述被加工体41A，形成如图12(B)所示的上述活塞41的折弯部3未成形的活塞半成品41B(活塞主体的半成品)。通过该切削加工(一次加工)，得到上述活塞41的内周面4和端板部6以及凸部8的产品形状，同时还如图13所示，在内周部4的开放端部，连续一体的成形成为上述活塞41的折弯部3和外周部5的折弯预定部43。该折弯预定部43成形为这样的L形状剖面，即，前端侧以规定的弯曲半径向半径方向外侧弯曲约90度，且成形为长度与上述活塞41的折弯部3和外周部5的长度合计的长度合计的长度相同的尺寸(参照图13的虚线)。另外，在折弯预定部43的前端部，连续一体的成形成为上述活塞41的凸缘部7的弯曲凸缘部47。该弯曲凸缘部47从折弯预定部43的前端部沿着轴心线向内周部4的相反侧突出，成形为弯曲为圆型的两主面在半径方向上相对的圆环状。进而，在凸部8形成有底的下孔49a，该下孔49a用于将上述金属套筒9拧紧固定在同轴上。
如上所述，活塞半成品41B除了具有上述活塞41的内周部4和端板部6以及凸部8之外，还具有成为上述活塞41的折弯部3和外周部5的折弯预定部43、成为上述活塞41的凸缘部7的弯曲凸缘部47、用于安装上述金属套筒9的下孔49a，并成形为这样的形状，即，成形为将上述活塞41的折弯部3向回弯曲约90度的形状，而上述活塞41的滚动部2的产品形状为未成形。
接着，对活塞半成品41B的折弯预定部43，实施形成上述折弯部3的二次加工。在该二次加工中，例如通过对折弯预定部43加热并使该折弯预定部43沿弯曲模弯曲等的热处理来形成折印，或者使用一对弯曲模夹持折弯预定部43等的冲压加工来形成折印，或者通过对折弯预定部43加热并使用一对弯曲模夹持该折弯预定部43等的热处理和冲压加工并用而形成折印，从而形成上述折弯部3。如图12(C)所示，通过这种二次加工，形成安装固定上述金属套筒9之前该活塞41的活塞主体41C。该活塞主体41C，通过对活塞半成品41B施加二次加工，来追加形成上述活塞41的折弯部3和外周部5以及凸缘部7，由此形成有滚动部2、端板部6、凸缘部7、凸部8、下孔49a。然后，对由二次加工而得到的上述活塞主体41C的下孔49a，拧入上述金属套管9进行安装固定，从而能够得到图11所示的上述活塞41。
接着，图14是表示第五实施方式的活塞的制造方法的说明图。图15是表示第五实施方式的活塞制造方法中的折弯部形成工序的一个示例的说明图。在制造该活塞51时，准备如图14(A)所示的由PTFE等含氟树脂构成的被加工体51A。此外，图例的被加工体51A的外形为比该活塞51稍大的圆柱形状，但是也可以为多棱柱形状。另外，为了力求减少材料费，如以虚线所示，也可以在一端面的中央部设置凹部。
为了制造上述活塞51，切削上述被加工体51A，形成如图14(B)所示的上述活塞51的折弯部3未成形的活塞半成品51B(活塞主体的半成品)。通过该切削加工(一次加工)，得到上述活塞51的内周面4和端板部6以及凸部8的产品形状，同时还如图15所示，在内周部4的开放端部，连续一体的成形成为上述活塞51的折弯部3和外周部5的折弯预定部53。该折弯预定部53成形为从内周部4的开放端部直线延伸的圆筒状，且成形为长度与上述活塞51的折弯部3和外周部5的长度合计的长度合计的长度相同的尺寸(参照图15的虚线)。另外，在折弯预定部53的前端部，连续一体的成形成为上述活塞51的凸缘部7的反凸缘部57。该反凸缘部57从折弯预定部43的前端部沿半径方向向内侧约垂直立起，成形为平坦的两主面在轴向上相对的圆环状的板体。进而，在凸部8形成有底的下孔59a，该下孔59a用于将上述金属套筒9拧紧固定在同轴上。
如上所述，活塞半成品51B除了具有上述活塞51的内周部4和端板部6以及凸部8之外，还具有成为上述活塞51的折弯部3和外周部5的折弯预定部53、成为上述活塞51的凸缘部7的反凸缘部57、用于安装上述金属套筒9的下孔59a，并成形为这样的形状，即，成形为将上述活塞51的折弯部3向回弯曲约180度的形状，而上述活塞51的滚动部2的产品形状为未成形。
接着，对活塞半成品51B的折弯预定部53，实施形成上述折弯部3的二次加工。在该二次加工中，例如通过对折弯预定部53加热并使该折弯预定部53沿弯曲模弯曲等的热处理来形成折印，或者使用一对弯曲模夹持折弯预定部53等的冲压加工来形成折印，或者通过对折弯预定部53加热并使用一对弯曲模夹持该折弯预定部53等的热处理和冲压加工并用而形成折印，从而形成上述折弯部3。如图14(C)所示，通过这种二次加工，形成安装固定上述金属套筒9之前该活塞51的活塞主体51C。该活塞主体51C，通过对活塞半成品51B施加二次加工，来追加形成上述活塞51的折弯部3和外周部5以及凸缘部7，由此形成有滚动部2、端板部6、凸缘部7、凸部8、下孔59a。然后，对由二次加工而得到的上述活塞主体51C的下孔59a，拧入上述金属套管9进行安装固定，从而能够得到图11所示的上述活塞51。
此外，在第四以及第五实施方式的活塞的制造方法中，由该制造方法可知，对于形成将上述活塞41、51的折弯部3向回弯曲的形状的活塞半成品41B、51B时的该回弯角度，只要是从约90度到约180度的范围内，则向回弯曲多少度的形状都可以通过二次加工而适当形成活塞41、51的活塞主体41C、51C。
图16是具有第四以及第五实施方式的活塞的泵的剖面图。该泵42(具有第四实施方式的活塞的泵)、52(具有第五实施方式的活塞的泵)是用于定量，且定流量的供给药液的装置，作为上述药液，例如液晶等FPD或半导体的制造工序中所用的抗蚀液等，因此，上述活塞41、51可作为该泵42、52的工作膜、即隔膜来使用。此外的结构以及动作与第一实施方式的泵10相同，所以对相同部分标上同样附图标记而省略详细说明。
综上所述，第三实施方式的活塞41、51是可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动的活塞，该活塞41、51由含氟树脂所形成，作为该活塞41、51的圆筒状外周部的滚动部2，其厚度A在1mm以下，并具有可挠性，滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％，该滚动部2经约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，在以上结构的基础上，在切削由含氟树脂构成的被加工体41A、51A而形成活塞半成品41B、51B之后，通过对该半成品41B、51B施加二次加工，从而形成该活塞41、51的活塞主体41C、51C。另外，切削由含氟树脂构成的被加工体41A、51A，在成形折弯部3未成形的半成品41B、51B之后，通过对该半成品41B、51B施加二次加工来形成上述折弯部3，从而制造第三以及第五实施方式的活塞41、51。另外，在具有第四以及第五实施方式的活塞41、51的泵42、52中，活塞41、51由含氟树脂形成，该活塞41、51可自由移动的支撑在汽缸11内而被往复驱动，该活塞41、51的滚动部2的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该滚动部2的内外径比为80％以上、且不足98％，该滚动部2经过约180度的折弯部3而在该滚动部2的开放端部具有凸缘部7，该凸缘部7安装在汽缸11上。因此，得到与第三实施方式同样的作用效果。
接着，针对以下活塞的滚动部的弯曲性能、泵定流量性能、泵的定量性能进行比较，在下述表1中显示结果，这些活塞为第二实施方式的活塞(实施例1)，其作为圆筒状外周部的滚动部的厚度在1mm以下，滚动部的内外径比为80％以上；第一实施方式的活塞(实施例2)，其滚动部与实施例1同样厚度在1mm以下，滚动部的内外径比不足80％；活塞(比较例1)，其滚动部的厚度超过1mm(超出)，滚动部的内外径比在80％以上；活塞(比较例2)，其滚动部与比较例1同样厚度超过1mm，滚动部的内外径比不足80％。
表1 根据上述表1可得到以下结果厚度在1mm以下的滚动部的弯曲性能优越，泵定流量性能和泵定量性能双方满足液晶等FPD或半导体的制造工序的使用条件。另外，通过使滚动部的内外径比在80％以上，从而在液晶等FPD的制造工序中，可实现这样的高的泵定流量性能，即，例如能够将在玻璃基板涂敷抗蚀液时的涂敷不均抑制在3％以下。此外，通过使滚动部的内外径比在90％以上，从而能够将涂敷不均抑制在1％以下。
综上所述，第一～第五实施方式是表示本发明的最佳的实施方式的一个示例，但是本发明并不仅限定于此，在不脱离该主题的范围内可以实施各种变形。例如表述了活塞和该活塞的制造方法以及具有该活塞的泵，该活塞可于供给液晶等FPD或半导体制造工序所用的抗蚀液，但也适合实施于这样的活塞和该活塞的制造方法以及具有该活塞的泵，即，用于供给其它各种腐蚀性液体，并要求高的定流量性以及定量性。
权利要求
1.一种活塞(1、21、31、41、51)，可自由移动地支撑在汽缸(11)内且被往复驱动，其特征在于，该活塞(1、21、31、41、51)由含氟树脂形成，该活塞(1、21、31、41、51)的圆筒状外周部(2)的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部(2)经由约180度的折弯部(3)而在该外周部(2)的开放端部具有凸缘部(7)。
2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，折弯部(3)的内径(R1)为外径(R2)的80％以上。
3.如权利要1所述的活塞，其特征在于，该活塞通过切削由含氟树脂构成的被加工体(31A、41A、51A)而形成活塞半成品(31B、41B、51B)，并对该半成品(31B、41B、51B)实施二次加工而形成。
4.一种活塞的制造方法，该活塞(31、41、51)可自由移动地支撑在汽缸(11)内且被往复驱动，并由含氟树脂形成，该活塞(31、41、51)的圆筒状外周部(2)的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部(2)经由约180度的折弯部(3)而在该外周部(2)的开放端部具有凸缘部(7)，其特征在于，切削由含氟树脂构成的被加工体(31A、41A、51A)而形成折弯部(3)未成形的半成品(31B、41B、51B)，然后通过对该半成品(31B、41B、51B)实施二次加工而形成上述折弯部(3)。
5.一种泵，其特征在于，具有活塞(1、21、31、41、51)，该活塞(1、21、31、41、51)可自由移动地支撑在汽缸(11)内且被往复驱动，并由含氟树脂形成，该活塞(1、21、31、41、51)的圆筒状外周部(2)的厚度在1mm以下，并具有可挠性，该外周部(2)经由约180度的折弯部(3)而在该外周部(2)的开放端部具有凸缘部(7)，该凸缘部(7)安装在汽缸(11)上。
全文摘要
本发明提供一种活塞(1)，其可自由移动地支撑在泵(10)的汽缸(11)内且被往复驱动，为了不被腐蚀性液体劣化而由含氟树脂形成，该活塞(1)的筒状外周部(2)的厚度在1mm以下，并具有可挠性，经由约180度的折弯部(3)而在开放端部具有凸缘部(7)，该凸缘部(7)安装在汽缸(11)上。在驱动泵(10)时，该活塞(1)的圆筒状的外周部(2)紧贴活塞支撑体(15)的外周面和汽缸(11)的内周面，并在该两个面间的间隙中不产生弯曲或折曲的顺畅滚动。
文档编号F04B43/02GK101054966SQ200710097049
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月12日 优先权日2006年4月13日
发明者上原淳一, 手岛一清 申请人:东丽工程株式会社, 日本皮拉工业株式会社