JP2005534034A - ペースト状製品を計量及び混合するためのモジュール、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ペースト状製品を調合しかつ混合するモジュール、システム及び方法に関する。本発明は、ペースト状製品のための中空でかつ角柱タイプの容器（２）と垂直方向のピストン（４）を含む押付け手段を備えており、この押付け手段は同軸に動くように、容器内部にしっかり挿入されている。本発明はさらに閉鎖手段を備え、この閉鎖手段は、容器の出口（３）を開閉し、かつ下方の調合バルブ（５）を備えている。バルブ本体（６）は垂直軸線（８）を有する内部空域（７）を備え、この内部空域は容器と通じている。さらに、封止ヘッド（９）はバルブの封止部材（１２）を形成し、かつ最大開口位置と閉鎖位置との間で移動することができ、その閉鎖位置において封止部材の広い基部（１１）は、バルブの出口（３１）とほぼ同じ高さであり、それによって容器は閉じる。
ペースト状製品、特にインクは、変形し易い包装体内に収容されており、この包装体は上述の中空角柱体内に挿入されている。

Description

本発明は、ペースト状製品のための容器を備えたタイプの、ペースト状製品を計量するためのモジュールであって、ペースト状製品を押付けるための押付け手段と、前記容器の出口の開閉に適合した開閉手段とを備えたモジュールに関する。

本発明はさらに従来のモジュールに基づいた、ペースト状製品を混合するためのシステム、及び計量モジュールと前記混合システムを使用するための方法に関する。

本発明は特に絵の具の生産において、染料を計量及び混合する際の使用に関する。

今日、絵の具の生産に使用される主要な染料の混合は、事前に測られた量の染料を容器内に入れることによって主に手作業で行われる。しかしながら、数多くの自動あるいは半自動の計量システムが存在しており、これらのシステムにおいて、いったん所定重量の染料が捕捉されると、高い位置の容器上のバルブに、閉鎖して注入を停止するように命令を出すロードセルを用いて、上方の容器から、下方の容器へ染料が注がれる。各染料の必要とされる比で混合がなされるまで、この動作は主要な染料の各々に関して繰り返される。

特許文献１は請求項１の上位概念による計量機構を開示している。

これら既存の自動あるいは半自動のシステムが効率的に働いているにも関わらず、特にシステムが極めて複雑でありかつかなり高価であり、バルブが閉じる際正確な計量に悪影響を及ぼし、設置部分を汚し、かつ次の運転を妨げるという事実を有しているので、問題及び不都合な点を完全に回避しえない。
国際公開パンフレット第９４／２１５５４号

本発明の課題は、これらの問題及び不都合な点の全てに対して必要な解決策を示してくれる、ペースト状製品のためのシステムを提供することである。

そこで、本発明の第一の側面は、
容器が中空の角柱体であり、押付け手段が垂直作動のピストンを備え、このピストンが容器内においてタイトにかつ容器と同軸で動作しており、開閉手段が下方の計量バルブを備え、このバルブの本体が、容器内に開口している、垂直軸線に沿った内部空域を含み、バルブの封止部材が閉鎖ヘッドであり、この閉鎖ヘッドが最大開口位置と閉鎖位置との間で可動であり、この閉鎖位置において、封止部材の主基部が、容器を閉鎖するバルブ出口と同じ高さであることを基本的に特徴とする、上記に記載したようなペースト状製品を計量するための新しいモジュールである。

前記封止部材は作動ロッド内に内蔵されており、この作動ロッドはバルブ本体の前記内部円筒状空域内を通過し、かつさらにバネの動きとは逆のトリップドッグにより作動される。

前記閉鎖ヘッドは円錐切頭状（frustoconical）であり、容器は円筒状であるのが好ましい。

本発明の他の特徴によれば、モジュールはピストンの下方で、容器内部に閉じ込められたままでいる空気を抜くための装置を備えている。

好ましい実施形態によれば、ピストンを作動させるために、各モジュールは容器内部に空気を注入するための装置を備えている。

本発明の計量モジュールは、ペースト状製品が容器内に置かれると同時に、そのペースト状製品を含む包装体を開口するための機構を備えていてもよい。

前記開口機構が刃を備え、その切断縁部が前記容器の出口を取囲むかあるいは少なくともその一部を取囲む円筒体の側面に位置しているのが好ましい。

計量モジュールは、一定の予め決められた混合パラメータを用いて、ペースト状製品を受入れ容器内に注入しなければならない計量モジュールの測定部を制御するための制御手段を備えているのが好ましい。

特に、前記制御手段は、マイクロプロセッサ、コンピュータおよび／または関連したソフトウェアが添付された、プログラム可能なロジックコントローラと、ユーザーによるインターフェースとを備え、これらにより受入れ容器と計量モジュールの各々の計量バルブの、モーターおよびタイマー手段は作動する。

本発明の第三の側面に関しては、ペースト状製品を計量するための方法が、上記で規定された計量モジュールあるいは混合システムと組合わされた応用例として開示されており、この方法は、変形し易い壁を備えた容器包装体内にペースト状製品を供給する段階と、
その他の段階：すなわち、
閉じた包装体を挿入しかつ容器にペースト状製品を充填し、
ピストンを降下させ、かつ包装体の側面を容器の内壁に対して変形させながら、包装体を圧縮し、そして
容器包装体を開口手段によって開口し、容器包装体内の開口部を出口に位置合わせし、
それによって容器包装体内に含まれるペースト状製品が、ピストンの連続する圧縮によって、計量バルブに向かって流出することができる段階とを備えている。

本発明を実施例に基づき詳しく説明する。

ペースト状製品、例えば染料あるいは絵の具に関する計量モジュールは、円筒状の容器２と、容器２内でペースト状の製品３４を押付けるための、ほぼ円盤状のピストン４とを備えていることが前記図において見てとれる。数個のOリングによって、ピストン４は容器の内側で確実に調節されている。ピストン４は内蔵された作動ロッド２４を介して、公知の方法を使用して、軸線８に沿って垂直方向に運動し、かつ液圧式かあるいは空圧式に作動されている。容器２は下方基部２７上に置かれており、この下方基部は、コラム２３を介して、上方支持基部２８に連結されかつ駆動装置２４によって案内されている。

容器２の下方中央部は、出口３内に開口しており、この出口を通ってブッシングチューブ２９は手動の供給停止栓２５である下方端部内を通過し、この供給停止栓の後には端部部材３０の内側に設けられた計量バルブ５が続いている。

バルブ５は内部空域７を有するバルブ体６を備え、このバルブ体の軸線８は、ここでは容器２の垂直軸線８で示してある。この内部空域７はブッシング２９に対して開口しており、かつこれを通って容器２の内側へ開口している。バルブ５は閉鎖ヘッド９から構成された封止部材１２を有しており、この封止部材は形状が切頭円錐状であるか、あるいはトランペットの形状であるのが好ましいが、球状であってもよい。

閉鎖ヘッド９は（図１に示した）最大開口位置と閉鎖位置との間で連続的に移動でき、この閉鎖位置において、封止部材１２の主基部１１は、容器２を閉じるバルブ５の出口３１とほぼ同じ高さである。

封止部材１２は作動ロッド１３内に形成されており、この作動ロッドはバルブ本体６の前記内部円筒状空域７の内側を通過し、かつバネ１０の動きとは逆のトリップドッグ１４により作動される。従って、ロッド１３とその結果としてバルブ５の開閉は、機械的かあるいは手動で、この場合、例えば手動の供給停止栓２５を介して行うことができる。

図２は、空気をパージするための装置を備えた、本発明のペースト状製品のための計量モジュール１を示す。この空気を抜くための装置はピストン４の下方の容器２の内側に取付けられている。所定の実施例において、このようなパージング装置は液圧式の管２０を備え、この液圧式の管はピストン４を貫通し、かつ手動の栓２１を有する可撓性のパイプ１７に連結している。液圧式の管２０は手動の栓２１の上流で、容器２の内圧に対する相対的真空供給原に連結している。

モジュール１はさらに容器内部に空気を注入する（inject）ための機構を有しており、この機構はピストン４が容器の底部から、あるいは容器内のペースト状製品の固まりから分離できるように適合している。この注入機構はさらにピストン４を貫通する他の可撓性のパイプ１８に連結した空気注入器２２も有しており、それによってピストン４が分離され、容器２内に閉じ込められると、空気は容器２の内部に入ることができる。

図３及び４は、ペースト状製品を混合するためのシステム１００を示し、このシステムは、様々なモジュール１を、ここでは７個の上記記載のモジュールを有している。

モジュール１は、対応していてかつほぼ整列した計量バルブ５と共に、第一の水平平面内において、連続してかつ隣接して置かれ、支持構造２６の垂直部材３２に固定されている。

支持構造２６は水平テーブル３３を備え、このテーブル上には、モジュール１内に収容されたペースト状製品３４を受けるための受入れ容器１５のための案内手段１６が設けられている。

受入れ容器１５の上方部には、ロードセル３５があり（図４）、受入れ容器は各モジュール１の下方に位置決めすることができ、かつペースト状の製品を混合するためのモジュール内に収容された、計量された分量のペースト状製品を受入れることができる。

システム１００は、受入れ容器の運動を制御し、かつある既定の混合パラメータにより、受入れ容器１５内に注ぎ込まねばならない各計量モジュール１のペースト状製品を計量することに対応する手段を備えている。

このような制御手段は、広く知られているが、詳細には示されても記載されてもいない、マイクロプロセッサ、コンピュータおよび／または関連するソフトウェアが添付された、プログラム可能なロジックコントローラ、及び従来のユーザーによるインターフェースを備えていてもよい。制御装置は、受入れ容器と、計量モジュール１の各々の計量バルブ５とのモーター及びタイマーを作動させる。

ペースト状製品を混合しかつ計量するためのシステム１００の運転モードは、以下の通りである。モジュール１の容器２がペースト状製品で完全にかあるいはある程度一杯の状態であると、受入れ容器１５は案内手段１６に沿って移動し、かつその製品が必要とされる混合状態で使用されるモジュール１の各々の下方で連続的に位置決めされる。受入れ容器１５は手動かあるいはモーターで移動させることができるが、この場合、動作及び停止する際には、プログラムされたステッピングモーターを使用して移動させることができる。

受入れ容器がモジュール１の下方に位置決めされる度に、対応するバルブ５は例えば手動の栓２５によって開き、この栓によって、本容器２内の染料を注ぎ始め、積載セル３５が、プログラムされた量あるいはプログラムされた量に十分近い量が注がれたことを検出するまで注ぐ。そしてバルブ５を閉じ、ペースト状製品の注入を停止する。前述のソフトウェアは、バルブ出口３１と受入れ容器１５との間の残った染料のコラムの重量を考慮に入れ、積載セル３５により検出された重量にこのコラム内の重量を加えるために適当な時期に閉じ、かつ一定の許容範囲内で、測定された染料の分量をプログラムする。

この運転は混合に使用される染料を含んでいるモジュール１の各々に関して常に繰り返し行われる。

図５及び６に、本発明のモジュール１の実施形態を示す。このモジュール１は、特に実際に本発明の方法を実証するために設計されている。

特にモジュール１は、計量するためのペースト状の製品を含んだ、変形し易い壁を有する容器包装体３６を開くための機構を備え、この機構は刃３７から成り、その切断縁部３８は少なくともその一部が前述の容器２の出口３を取囲む円柱状体の側面に配置されている。刃３７は、例えば上方縁部すなわち刃３８が軸線８に対して垂直な状態ではなく、半分シャフトかあるいは半分傾斜面の形状であってもよい。

シームのある無しに関わらず、例えばプラスチック材料でできた袋であってもよい容器包装体３６、あるいはボール紙の包装体は、測定された分量の管理されたペースト状製品を含み、かつモジュール１の容器２内に挿入されている（図１）。従って、容器包装体３６はボール紙もしくは紙でできた容器であってもよく、その寸法により容器は容器２の内側の変化に富んだ壁の内部にすっぽり入ることができる。

容器包装体３６がいったん容器の内部にあると、バルブ５を介してペースト状製品３４を計量する場合、計量される必要があるものは全て、容器２の内壁に抗してその側を潰すことにより容器包装体３６を圧縮しているピストン４よりも低い。ピストン４によってかけられる圧縮力が継続すると、容器包装体３６は刃３７によって開けられる。すなわち刃は容器包装体を切断し、容器包装体に開口部３９を作り（図６）、この開口部は出口３に位置合わせされ、続くピストン４の圧縮により、容器包装体３６内に含まれるペースト状の製品３４を計量バルブ５に向けて流出する。

いったん容器包装体３６が空になると、やる必要があることは、容器包装体３６を除去できるように、ピストン４を上昇させることと、容器包装体の残りを空にしておくことである。このようにして、容器壁２を汚さずに、正確でかつ測定されたペースト材料の量は管理される。

バルブの設計、特に封止部材１２の形状により、このシステムを用いた染料の計量が出口３１の周囲に滴を全く生じさせないことが保証されることは、当業者は理解するはずである。さらにこのような封止部材の形状は、原材料の浪費を著しく減少させ、従って従来技術と比べて、廃棄物を処理することに関わる環境問題を著しく削減する。

さらに、包装材料３６がリサイクルできると、生産される廃棄物の量を最小限にすることにより、本発明の工程は環境の観点から見て効率的である。

本発明の計量モジュールのバルブの断面図である。 本発明の計量モジュールの好ましい実施形態の正面図及び部分的断面図である。 図２に似た、７個のモジュールを備えた、ペースト状製品を混合するためのシステムの概略的正面図である。 図３の計量システムの概略的断面図である。 ペースト状製品の包装体が容器内、もしくは残った場所に挿入された状態の、他の実施形態の図２のものに類似の図である。 図５の実施形態に似ているが、ピストンが作動位置にある状態の図である。

符号の説明

１ 計量モジュール
２ 容器
３ 出口
４ ピストン
５ 計量バルブ
６ バルブの本体
７ 内部空域
９ 閉鎖ヘッド
１０ バネ
１１ 主基部
１２ 封止部材
１３ 作動ロッド
１４ トリップドッグ
１５ 受入れ容器
１６ 案内手段
３１ バルブ出口
３４ ペースト状製品
３６ 包装体
３７ 刃
３８ 切断縁部
３９ 開口部
１００ システム

Claims (13)

1. ペースト状製品のための容器（２）を備えたタイプの、ペースト状製品を計量するための計量モジュール（１）であって、ペースト状製品を押付けるための押付け手段と、前記容器の出口（３）の開閉に適合した開閉手段とを備えた計量モジュールにおいて、
   容器が中空の角柱体であり、押付け手段が垂直作動のピストン（４）を備え、このピストンが容器内においてタイトにかつ容器と同軸で動作しており、開閉手段が下方の計量バルブ（５）を備え、このバルブの本体（６）が、容器内に開口している、垂直軸線に沿った内部空域（７）を含み、バルブの封止部材（１２）が閉鎖ヘッド（９）であり、この閉鎖ヘッドが最大開口位置と閉鎖位置との間で可動であり、この閉鎖位置において、封止部材の主基部（１１）が、容器を閉鎖するバルブ出口（３１）とほぼ同じ高さであることを特徴とする計量モジュール（１）。
2. 前記封止部材（１２）が作動ロッド（１３）に組込まれており、この作動ロッドがバルブ本体（６）の前記内部円筒状空域（７）内を通過し、かつさらにバネ（１０）の動きとは逆のトリップドッグ（１４）により作動されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の計量モジュール（１）。
3. 前記閉鎖ヘッド（９）が円錐切頭状であることを特徴とする請求項１記載の計量モジュール（１）。
4. 容器（２）が円筒状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の計量モジュール（１）。
5. ピストンの下方で、容器内部に閉じ込められたままでいる空気を抜くための装置を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の計量モジュール（１）。
6. 容器（２）内部に空気を注入するための装置を備え、従ってピストン（４）を容器の底部からかあるいは容器内で製造されたペースト状製品の固まりから分離することができるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の計量モジュール（１）。
7. 容器（２）内に挿入されたペースト状製品を含む包装体（３６）を開口するための機構（３７，３８）を備えていることを特徴とする請求項１記載の計量モジュール（１）。
8. 前記開口機構が刃（３７）を備え、その切断縁部（３８）が前記容器の出口（３）を取囲むかあるいは少なくともその一部を取囲む円筒体の側面に位置していることを特徴とする請求項７記載の計量モジュール（１）。
9. 請求項１〜８に記載の、少なくとも一つのモジュール（１）を備えていることを特徴とするペースト状製品を混合するためのシステム（１００）。
10. 請求項１〜９に記載の、少なくとも二つのモジュール（１）を備え、これらのモジュールが、対応しておりかつ密着するように並んだ計量バルブ（５）と、案内手段（１６）の上方で移動可能な受入れ容器（１５）と共に、第一水平平面において隣接して連続して設けられており、この受入れ容器が、各モジュールの下方で位置決めされ、かつペースト状製品を混合するためのモジュール内に含まれる、計量された量のペースト状製品を受け取るために適合していることを特徴とする請求項９記載のシステム（１００）。
11. 一定の予め決められた混合パラメータを用いて、受入れ容器（１５）の運動と、ペースト状製品を受入れ容器内に注入しなければならない各計量モジュールの対応する測定部とを制御するための制御手段を備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム（１００）。
12. 前記制御手段が、マイクロプロセッサ、コンピュータおよび／または関連したソフトウェアが添付された、プログラム可能なロジックコントローラと、従来のユーザーによるインターフェースとを備え、これらにより受入れ容器と計量モジュール（１）の各々の計量バルブ（５）の、モーターおよびタイマー手段が作動するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム（１００）。
13. 変形し易い壁を備えた容器包装体（３６）内にペースト状製品（３４）を供給する段階と、
    その他の段階：すなわち、
    閉じた包装体を挿入しかつ容器（２）にペースト状製品を充填し、
    ピストン（４）を降下させ、かつ包装体の側面を容器の内壁に対して変形させながら、包装体（３６）を圧縮し、そして
    容器包装体を開口手段によって開口し、容器包装体内の開口部（３９）を出口（３）に位置合わせし、
    それによって容器包装体内に含まれるペースト状製品が、ピストン（４）の連続する圧縮によって、計量バルブ（５）に向かって流出することができる段階とを備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の計量モジュール、あるいは請求項９〜１２のいずれか一つに記載の混合システムと組合わされた使用のための、ペースト状製品のための計量方法。

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