[0001] La présente invention concerne un dispositif de dosage modulaire, permettant de fournir des doses d'une substance fluide, en particulier d'un fluide de consistance visqueuse ou pâteuse, comme un lubrifiant ou un adhésif, ou bien d'une substance fluide chargée de particules en suspension, comme une pâte pour soudure, mais aussi de substances fluides non visqueuses, comme des médicaments sous forme liquide, ou tout autre produit à l'état fluide.
[0002] Le brevet européen EP 0 656 528 B1, du même demandeur, et qui est incorporé par référence à la présente demande, décrit un doseur volumétrique permettant de distribuer des doses très précises. Ce dispositif comprend un corps principal dans lequel est disposée une chambre de dosage à volume variable comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie.
L'éjection du produit, ainsi que l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée et de sortie sont effectuée par le coulissement d'un piston de dosage et d'une goupille d'obturation, disposées à l'intérieur de la chambre de dosage. Deux vérins pneumatiques assurent le mouvement harmonisé du piston et de la goupille à chaque cycle de dosage. Dans ce dispositif la présence des deux vérins indépendants implique des dimensions importantes, surtout dans la direction des axes de coulissement.
[0003] Il est aussi connu d'effectuer l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée et de sortie par un axe de rotation, au lieu d'un axe de déplacement linéaire.
Cette disposition permet de réaliser un doseur plus compact.
[0004] Dans le doseur compact décrit ci-dessus, la dose peut être réglée, dans une plage de volume assez limitée, avec l'ajustement de la course du piston de dosage. Si l'on souhaite des variations de volume importantes, il est nécessaire de remplacer le piston et l'axe de rotation du doseur avec des autres éléments dont les diamètres correspondent à la nouvelle dose recherchée. Cela implique en général que le doseur doit être renvoyé au constructeur, ce qui occasionne des coûts et des délais élevés. Pour le constructeur cette solution comporte la nécessité d'avoir en stock un grand nombre de parts différentes.
[0005] Il est courant de devoir fournir des doses multiples d'un produit en même temps.
Ceci est normalement réalisé par des doseurs multiples, dans lesquels plusieurs blocs de dosage indépendants sont actionnés par un même axe ou groupe d'axes. Il est souvent nécessaire de modifier l'une ou l'autre des doses pour s'adapter aux variations normales du processus de production dans lequel le doseur est employé.
[0006] Un but de la présente invention est de fournir un dispositif de dosage modulaire compact, permettant d'utiliser un ou plusieurs modules de dosage et de le changer avec facilité, et offrant une précision élevée, une grande flexibilité et une vaste gamme de combinaisons de doses.
Ce but est atteint grâce aux dispositifs des revendications indépendantes.
[0007] L'invention est exposée ci-après de façon plus détaillée, à l'aide des dessins annexés comprenant les figures suivantes:
<tb>La fig. 1<sep>représente une coupe schématique partielle d'un dispositif de dosage selon la présente invention.
<tb>La fig. 2<sep>représente une vue différente du même dispositif de dosage selon la présente invention.
<tb>La fig. 3<sep>représente en détail l'axe de distribution du dispositif selon l'invention.
<tb>La fig. 4 a, b, c, d<sep> représente schématiquement la position de l'axe de distribution pendant le cycle de fonctionnement du dispositif selon l'invention.
<tb>La fig. 5<sep> représente un mode de réalisation de la présente invention comportant une multiplicité de modules doseurs.
[0008] Avec référence aux fig. 1 et 2, le dispositif de dosage comprend au moins un module de dosage interchangeable 1 comprenant un bloc de dosage 10, un axe de distribution 20 et un piston de dosage 30. Le bloc de dosage 10 de forme parallepipédique est fabriqué de préférence en aluminium, mais peut également être réalisé à partir de tout autre matériau, selon les besoins. Le bloc de dosage 10 est traversé par une ouverture cylindrique 11, dans laquelle l'axe de distribution 20 est inséré. L'axe de distribution 20, représenté en détail sur la fig. 3 et sur les fig. 4a-4d, est libre de tourner autour de son axe, de façon étanche, à l'intérieur de l'ouverture 11.
Pour améliorer l'étanchéité et la durabilité de l'ensemble on peut interposer entre l'axe 20 et le bloc de dosage 10 une douille en un matériau approprié vissée, collée, chassée ou fixée d'une manière connue. L'étanchéité est ultérieurement assurée par des joints en élastomère situés dans les gorges 23. L'axe 20 est limité dans son mouvement axial par des moyens de maintien connus.
[0009] L'axe de distribution 20 est percé long de son diamètre par un canal cylindrique droit orthogonal à l'axe 20. Un deuxième canal cylindrique droit, orthogonal au premier canal et à l'axe 20, s'étend du point central du premier canal jusqu'à la surface latérale de l'axe de distribution 20.
Les deux canaux et leurs trois ouvertures latérales 22 définissent un volume vide en forme de "T" à l'intérieur de l'axe de distribution, qui constitue la chambre de distribution 21.
[0010] La chambre de distribution 21 peut communiquer, selon la position de l'axe de distribution avec les volumes 15, 16, 17 réalisés dans le bloc de dosage 10.
Ces volumes sont: un canal d'admission 15, en aval de l'ouverture 11, reliant la chambre de distribution 21 avec un réservoir contenant la substance à doser; un canal d'éjection 16, situé au dessous de l'ouverture 11, pour conduire la dose vers la buse de sortie; et une chambre de dosage 17 située au dessus de l'ouverture 11.
[0011] Les volumes 15, 16, 17 aboutissent dans l'ouverture 11 dans un même plan orthogonal à l'axe de ladite ouverture 11 sur trois positions qui correspondent aux ouvertures latérales 22 de la chambre de distribution 21. Ainsi il est possible, en tournant l'axe de distribution 20 de mettre la chambre de distribution en communication avec deux volumes à la fois.
[0012] Le piston de dosage 30 peut coulisser de manière étanche à l'intérieur de la chambre de dosage 17.
Ici aussi on peut prévoir une douille de guidage, en un matériau approprié, vissée, collée, chassée ou fixée d'une manière connue à l'intérieur du bloc 10, ainsi que des joints en élastomère pour améliorer l'étanchéité et réduire l'usure. Le piston 30 est généralement réalisé en alliage dur, mais il peut aussi être fabriqué à partir de tout autre matériau métallique, plastique, céramique ou composite selon les cas.
[0013] La rotation de l'axe de distribution s'effectue par un actuateur pneumatique 110 de type connu. Un capteur de position angulaire 111 permet de sélectionner les deux positions de fonctionnement illustrées dans les fig. 4a et 4b.
Il va de soi que la même fonction pourrait être accomplie par un autre mécanisme connu, comme par exemple un servomoteur ou un moteur pas-à-pas ou un actionnement hydraulique ou manuel.
[0014] Le piston de dosage 30 peut être déplacé entre une position haute et une position basse, à l'intérieur de la chambre de dosage 17, comme on le voit sur les fig. 4a et 4c. La course a du piston entre ces deux positions définit, avec la section s de la chambre 17, le volume d'une dose.
[0015] Le mouvement du piston 30 est imprimé par un vérin pneumatique 120 pouvant coulisser entre deux positions. Un réglage fin de la course a est possible par déplacement de la vis de réglage 31. Il est évident que d'autres moyens d'actionnement sont aussi possibles.
En particulier, si on désire régler la course a du piston 30 de façon automatique, ou entre deux cycles de dosage, il est prévu de remplacer le vérin 110 avec un servomoteur électrique ou un moteur pas à pas, entraînant une vis sans fin ou un autre mécanisme similaire.
[0016] Un cycle de dosage se compose des quatre étapes détaillées dans la suite, avec référence aux fig. 4a-4d:
a) La chambre de distribution est reliée au canal d'admission 15 et à la chambre de dosage 17.
Le piston de dosage 30, initialement en position basse, se déplace en position haute, remplissant un volume a X s de substance à doser depuis le canal d'admission 15.
b) L'axe de distribution est tourné de 90 , de façon à relier la chambre de dosage et le canal d'éjection.
c) Le piston de dosage descend en position basse, poussant un volume égal à a X s de substance à doser dans le canal d'éjection 16 vers la buse de sortie.
d) L'axe de distribution est tourné dans la position précédente, pour se préparer au cycle suivant.
[0017] Le bloc de dosage 10, l'axe de distribution 20 et le piston de dosage 30 constituent un module interchangeable 1 qui peut être facilement déconnecté et remplacé par un autre, simplement en agissant sur les vis de serrage 2 qui le serrent contre la plaque fixe 70.
Lorsque une dose doit être modifiée au-delà de la possibilité de la vis de réglage 31, il est possible de remplacer le module de dosage 1 par un module comportant un calibre plus grand ou plus petit, selon la nécessité. Il est à noter que l'axe de distribution porte sur la base une rainure 25 qui correspond à une saillie sur la face avant du système d'entraînement 110, ce qui permet d'accoupler l'axe et l'arbre très aisément et assure que la chambre de distribution 21 se trouve au départ exactement dans la position angulaire désirée.
[0018] Afin de faciliter ultérieurement le remplacement, le canal d'admission 15 débouche sur la face arrière du bloc de dosage 10 et le canal d'alimentation 60 visible sur la fig.
1 reliant le doseur au réservoir contenant la substance à doser est disposé à l'intérieur de la plaque fixe 70 avec son ouverture vis-à-vis de l'ouverture du canal d'admission 15 et entourée d'un joint disposé entre une gorge annulaire 71. De cette façon le serrage du module interchangeable connecte aussi de façon étanche le canal d'admission 15 avec l'alimentation.
[0019] Bien entendu, même si cela n'est pas prévu dans ce mode de réalisation particulier, il est possible de connecter aussi le canal d'éjection 16 de la même façon.
[0020] La fig. 5 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention où l'on produit trois doses simultanément.
Les trois modules de dosage 1 sont rangés côté à côté, et leurs axes de dosage 20 portent des rainures 25 et des sailles 26 sur leur bases opposées, de façon à s'emboîter et à transmettre entre eux le mouvement de rotation, sans toutefois gêner le démontage d'un quelconque des modules interchangeables. Cette disposition permet de livrer des doses très précises même si elles sont quantitativement très différentes, ou bien de doser des produits différents, par exemple dans le but de réaliser un mélange où les composants doivent être dosés très précisément. Bien entendu il est possible de ranger un nombre de modules supérieure à trois, de façon analogue, pour obtenir un doseur capable de produire plus que trois doses simultanément.
[0021] Les avantages de la construction modulaire sont encore plus grands dans un doseur multiple.
On peut assortir des modules de calibres différents et les arranger très rapidement dans un grand nombre de combinaisons. L'ajustement de la course et du calibre des pistons permet de réaliser un nombre infini de mélanges ou de dosages.
The present invention relates to a modular dosing device, for providing doses of a fluid substance, in particular a fluid of viscous or pasty consistency, such as a lubricant or an adhesive, or a fluid substance charged with suspended particles, such as solder paste, but also with non-viscous fluids, such as drugs in liquid form, or any other product in the fluid state.
The European patent EP 0 656 528 B1, the same applicant, and which is incorporated by reference in the present application, describes a volumetric doser for dispensing very accurate doses. This device comprises a main body in which is disposed a variable volume metering chamber having an inlet port and an outlet port.
The ejection of the product, as well as the opening and closing of the inlet and outlet ports are effected by the sliding of a metering piston and a closing pin, arranged inside the chamber dosing. Two pneumatic cylinders ensure the smooth movement of the piston and the pin during each dosing cycle. In this device the presence of the two independent cylinders involves significant dimensions, especially in the direction of the sliding axes.
It is also known to make the opening and closing of the inlet and outlet ports by an axis of rotation, instead of a linear axis of displacement.
This arrangement allows for a more compact doser.
In the compact doser described above, the dose can be adjusted in a fairly limited volume range, with the adjustment of the stroke of the metering piston. If large volume variations are desired, it is necessary to replace the piston and the axis of rotation of the dispenser with other elements whose diameters correspond to the new desired dose. This usually means that the feeder has to be returned to the manufacturer, resulting in high costs and delays. For the manufacturer this solution involves the need to have in stock a large number of different parts.
[0005] It is common to have to provide multiple doses of a product at the same time.
This is normally done by multiple dosers, in which several independent dosing units are actuated by the same axis or group of axes. It is often necessary to modify one or the other of the doses to adapt to the normal variations of the production process in which the dispenser is used.
An object of the present invention is to provide a compact modular dosing device, to use one or more dosing modules and change it with ease, and offering high accuracy, flexibility and a wide range of combinations of doses.
This object is achieved by the devices of the independent claims.
The invention is described below in more detail, with the aid of the accompanying drawings comprising the following figures:
<tb> Fig. 1 <sep> represents a partial schematic section of a dosing device according to the present invention.
<tb> Fig. 2 <sep> represents a different view of the same metering device according to the present invention.
<tb> Fig. 3 <sep> represents in detail the axis of distribution of the device according to the invention.
<tb> Fig. 4 a, b, c, d <sep> schematically represents the position of the distribution axis during the operating cycle of the device according to the invention.
<tb> Fig. <Sep> represents an embodiment of the present invention having a multiplicity of dosing modules.
With reference to FIGS. 1 and 2, the metering device comprises at least one interchangeable metering module 1 comprising a metering block 10, a distribution axis 20 and a metering piston 30. The parallepiped-shaped metering block 10 is preferably made of aluminum but can also be made from any other material, as needed. The metering block 10 is traversed by a cylindrical opening 11, in which the distribution axis 20 is inserted. The distribution axis 20, shown in detail in FIG. 3 and in figs. 4a-4d, is free to rotate about its axis, tightly, inside the opening 11.
To improve the tightness and durability of the assembly can be interposed between the axis 20 and the metering block 10 a socket of a suitable material screwed, glued, chased or fixed in a known manner. The seal is subsequently provided by elastomer seals located in the grooves 23. The axis 20 is limited in its axial movement by known holding means.
The distribution axis 20 is pierced along its diameter by a straight cylindrical channel orthogonal to the axis 20. A second right cylindrical channel, orthogonal to the first channel and to the axis 20 extends from the central point from the first channel to the lateral surface of the distribution axis 20.
The two channels and their three lateral openings 22 define an empty volume in the form of a "T" inside the distribution axis, which constitutes the distribution chamber 21.
The distribution chamber 21 may communicate, depending on the position of the distribution axis with the volumes 15, 16, 17 made in the metering block 10.
These volumes are: an inlet channel 15, downstream of the opening 11, connecting the distribution chamber 21 with a reservoir containing the substance to be assayed; an ejection channel 16, located below the opening 11, for conducting the dose to the outlet nozzle; and a metering chamber 17 located above the opening 11.
The volumes 15, 16, 17 end in the opening 11 in the same plane orthogonal to the axis of said opening 11 in three positions which correspond to the side openings 22 of the distribution chamber 21. Thus it is possible, by turning the distribution axis 20 to put the distribution chamber in communication with two volumes at a time.
The metering piston 30 can slide sealingly inside the metering chamber 17.
Here too, it is possible to provide a guiding bush of a suitable material, screwed, glued, driven out or fixed in a known manner inside the block 10, as well as elastomer seals to improve the sealing and reduce the wear. The piston 30 is generally made of hard alloy, but it can also be made from any other metallic material, plastic, ceramic or composite depending on the case.
The rotation of the distribution axis is effected by a pneumatic actuator 110 of known type. An angular position sensor 111 makes it possible to select the two operating positions illustrated in FIGS. 4a and 4b.
It goes without saying that the same function could be accomplished by another known mechanism, such as a servomotor or a stepper motor or a hydraulic or manual operation.
The metering piston 30 can be moved between a high position and a low position, inside the metering chamber 17, as seen in Figs. 4a and 4c. The stroke of the piston between these two positions defines, with the section s of the chamber 17, the volume of a dose.
The movement of the piston 30 is printed by a pneumatic cylinder 120 slidable between two positions. A fine adjustment of the stroke a is possible by moving the adjusting screw 31. It is obvious that other actuating means are also possible.
In particular, if it is desired to adjust the stroke a of the piston 30 automatically, or between two dosing cycles, it is intended to replace the cylinder 110 with an electric servomotor or a stepper motor, driving a worm or a another similar mechanism.
A dosing cycle consists of the four steps detailed below, with reference to FIGS. 4a-4d:
a) The distribution chamber is connected to the inlet channel 15 and to the metering chamber 17.
The metering piston 30, initially in the low position, moves in the up position, filling a volume with X s of substance to be assayed from the inlet channel 15.
b) The distribution axis is rotated 90, so as to connect the metering chamber and the ejection channel.
c) The metering piston goes down, pushing a volume equal to X s of substance to be dosed in the ejection channel 16 to the outlet nozzle.
d) The distribution axis is rotated to the previous position to prepare for the next cycle.
The metering block 10, the distribution axis 20 and the metering piston 30 constitute an interchangeable module 1 which can be easily disconnected and replaced by another, simply by acting on the clamping screws 2 which clamp against the fixed plate 70.
When a dose has to be changed beyond the possibility of the adjusting screw 31, it is possible to replace the dosing module 1 with a module having a larger or smaller size, as necessary. It should be noted that the distribution axis carries on the base a groove 25 which corresponds to a projection on the front face of the drive system 110, which makes it possible to couple the shaft and the shaft very easily and ensures that the distribution chamber 21 is at the start exactly in the desired angular position.
To facilitate subsequent replacement, the inlet channel 15 opens on the rear face of the metering block 10 and the supply channel 60 visible in FIG.
1 connecting the doser to the tank containing the substance to be dosed is disposed inside the fixed plate 70 with its opening vis-à-vis the opening of the inlet channel 15 and surrounded by a seal disposed between a throat In this way, the clamping of the interchangeable module also tightly connects the inlet channel 15 with the supply.
Of course, even if this is not provided in this particular embodiment, it is possible to also connect the ejection channel 16 in the same way.
FIG. 5 shows a second embodiment of the invention where three doses are produced simultaneously.
The three dosing modules 1 are arranged side by side, and their metering pins 20 carry grooves 25 and projections 26 on their opposite bases, so as to fit together and to transmit the rotational movement between them, without, however, disturbing disassembling any of the interchangeable modules. This arrangement makes it possible to deliver very precise doses even if they are quantitatively very different, or to dose different products, for example in order to achieve a mixture where the components must be metered very precisely. Of course it is possible to store a number of modules greater than three, similarly, to obtain a metering capable of producing more than three doses simultaneously.
The advantages of the modular construction are even greater in a multiple doser.
We can match modules of different calibres and arrange them very quickly in a large number of combinations. Adjusting the stroke and caliber of the pistons allows for an infinite number of mixtures or dosages.