JP2009082917A - 二成分計量ポンプアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、二液型接着剤材料を正確に且つ効率的に混合する改良された吐出システムを提供することである。
【解決手段】接着剤の２つの成分をミキサへと圧送する液体計量システムは、これらの成分を接着剤にするミキサにこれらの成分を送達するマニホルドへと、各成分を圧送する特定の寸法のギアポンプを使用する。ギアポンプは一定の速度比で同じモータによって駆動されるため、ギアポンプのサイズに関連する一定の質量流量比が自動的に確立する。この自己計量システムは既知の接着剤ポンプシステムの複雑さを取り除く。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、包括的に液体吐出システムに関し、より詳細には、単一のモータによって駆動される二成分計量ポンプアセンブリに関する。

ピストンポンプ及びギアポンプのような様々なタイプのポンプが、液状材料の吐出を容易にする液体吐出システムで使用されてきた。ポンプ自体の構成は既知であるが、これらのポンプを使用する様々な用途でのアセンブリ設計には改良の余地がある。

ガラス工事用接着剤市場（window glazing adhesive market）のような様々な分野において、２つ以上の成分がガラスに塗布される前に、静的ミキサ又は同様の装置内で共に混合されなければならない。これらの２つの成分は、静的ミキサへの送達前に相互作用してはならず、そのため一般に、別個のモータによって駆動される別個のポンプが、２つの成分をミキサに送達するのに使用されてきた。これらの別個のポンプは、ピストンポンプ、往復ポンプ、ギアポンプ、又はあらゆる他の種類のポンプとすることができる。ピストンポンプは、様々なサイズで容易に且つ安価に入手されるため、これらの産業で非常に普及している。吐出システム内で混合される２つの成分は通常、ポンプによって正確に満たされなければならない混合比を有する。たとえば、ガラス工事市場において使用される接着剤は、選択される特定の種類の接着剤に応じて、約１：１〜約１０：１の比率で混合される必要がある２つの成分材料である。約８：１〜約１３：１の範囲の混合比は、１０：１の接着剤に対して許容可能な結果をもたらすことができるが、混合比が正確であるほど、結果が良好となる。

２つの別個の成分ポンプを駆動させるために２つのモータを使用することは、２つの成分が許容可能な比率で確実に送達されるように、何らかの付加的な計量機構を必要とする。この１つの機能のために、２つのモータと、２つのポンプと、計量機構とのすべてが使用される場合、操作者は、２つのモータの速度制御を含む、監視するための複数の制御を有することになる。これらのシステムの複雑さが増すことにより、操作者に対するより多くの要求が生じる。エラーの可能性はこのような複雑が増すために増加する。より多くの装備もまた、或る特定の構成要素の故障の可能性を高め、それによって、補修のためにシステム全体の稼動を低下させる。したがって、従来のシステムのこれらの課題及び他の課題を解決する、二液型接着剤材料（two-component adhesive materials）を正確に且つ効率的に混合する吐出システムが必要とされている。

例示的な一実施の形態では、本開示による液体計量システムが、第１のポンプと、第２のポンプと、マニホルドと、１つのモータとを備える。二液型接着剤（two-part adhesive）を圧送するにあたり、第１のポンプは、二液型接着剤の第１の成分を受け取る第１の入口と、この第１の成分をマニホルドに送達する第１の出口とを備える。同様に第２のポンプは、二液型接着剤の第２の成分を受け取る第２の入口と、この第２の成分をマニホルドに送達する第２の出口とを備える。マニホルドは、第１の出口及び第２の出口と連通し、成分のそれぞれを静的ミキサのような混合ミキサへと吐出する２つのマニホルド出口を備える。

本明細書に援用されると共に本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施の形態を示し、上記の本発明の概説及び以下の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するものである。

図１Ａ〜図１Ｆは、二液型接着剤の成分を計量及び混合するように構成されている、液体計量システム１０の１つの例示的な実施形態を示す。計量システム１０は、二重ポンプアセンブリ１６内に含まれる第１のポンプ１２及び第２のポンプ１４と、単一のモータ（サーボモータ等）１８と、マニホルド２０とを備える。マニホルド２０は、第１のポンプ１２の出口２２及び、第２のポンプ１４の出口２４と連通する（図１Ｄ）。第１のポンプ１２は入口２６を有し、第２のポンプ１４は入口２８を有する（図１Ｂ）。入口２６、２８は、供給源（図示せず）から汲み上げられる（pumped）成分を受け取る。マニホルド２０はまた、第１のマニホルド出口３１と、第１の成分を第１のポンプ１２の出口２２から第１のマニホルド出口３１へ運ぶように構成されている第１の流路２７とを備える（図１Ｄ）。同様に、マニホルド２０は、第２のマニホルド出口３２と、第２の成分を第２のポンプ１４の出口２４から第２のマニホルド出口３２へ運ぶように構成されている第２の流路２９とを備える。各マニホルド出口３１、３２は静的ミキサ３０と連通し、この静的ミキサ３０は、オハイオ州ウェストレークのNordson社から入手可能な二液型吐出ガンのような二液型ガン（two-component gun）３３の一部とすることができる。静的ミキサ３０は２つの成分を合せて、混合された接着剤をノズル端３４を通じて吐出する。二液型ガン３３は、ガン３３内の弁の開閉動作を行うために加圧空気源に当該ガン３３を連結するフィッティング３５ａ、３５ｂを備えることができる。

この実施形態で使用される二重ポンプアセンブリ１６は、図１Ｃ、図１Ｅ、及び図１Ｆでより詳細に示される。この実施形態では、第１のポンプ１２及び第２のポンプ１４はギアポンプである。第１のギアポンプ１２は第１の歯車列４０を含む。第１の歯車列４０には、駆動軸４６に取り付けられている駆動ギア４２と、アイドラ軸４８に取り付けられているアイドラギア４４とが含まれる。図１Ｃに示されるように、第１のギアポンプ１２はケースの厚さｈ１を有する。第２のギアポンプ１４は第２の歯車列５０を含む。第２の歯車列５０には、第１の歯車列４０と同じ駆動軸４６に取り付けられている駆動ギア５２と、第１の歯車列４０と同じアイドラ軸４８に取り付けられているアイドラギア５４とが含まれる。図１Ｃに示されるように、第２のギアポンプ１４はケースの厚さｈ２を有する。複数のプレート５６が、外部環境及び互いに対して２つのギアポンプ１２、１４を覆い密封する。

図１Ａ及び図１Ｆを参照すると、単一のモータ１８が駆動軸４６を駆動させると、第１の歯車列４０は、第１のギアポンプ１２の入口２６から出口２２まで或る量の第１の成分を圧送し、その一方で第２の歯車列５０は、第２のギアポンプ１４の入口２８から出口２４まで或る量の第２の成分を圧送する。次に第１の成分は、マニホルド２０の第１の流路２７を通じて、静的ミキサ３０と連通している第１のマニホルド出口３１へと送られる。同様に、第２の成分は次に、マニホルド２０の第２の流路２９を通じて、静的ミキサ３０と連通している第２のマニホルド出口３２へと送られる。静的ミキサ３０は、最終的に、これらの２つの成分を合わせて二液型接着剤を生成する。

２つの歯車列４０、５０の相対的サイズは、単一モータ二重ポンプアセンブリ１６の一定の速度比を決定する。駆動ギア４２、５２及びアイドラギア４４、５４が、図１Ｃに示されるのと同じ直径を有する場合、ケースの厚さｈ１／ｈ２の比は、二重ポンプアセンブリ１６によって送達される２つの成分の容積流量比を決定する。したがって、歯車列４０、５０は、あらゆる所望の容量比の２つの成分を送達するように設計することができる。

この実施形態の二重ポンプアセンブリ１６はまた、図１Ａ〜図１Ｄに示されるように互いに隣接している第１のギアポンプ１２と第２のギアポンプ１４とを保持しているケース（case：外部骨組み）３６を備える。ケースは、底部としてのマニホルド２０と、上板３７と、当該上板３７及びマニホルド２０に連結されている複数のロッド３９とを備える。図１Ａ〜図１Ｄの実施形態は、ケース３６のマニホルド２０すなわち底部の上で支えられている第１のギアポンプ１２及び第２のギアポンプ１４と、上板３７を通じて当該上板３７の上に配置されるモータ１８へと延びている駆動軸４６とを有する。当業者は、ケース３６が代替的に、計量システム１０を支持するのに適した様々な他の構造を備えることができることを認識するであろう。

図２Ａ〜図２Ｄは、二液型接着剤の成分を計量及び混合するように構成されている液体計量システム６０の別の実施形態を示す。この実施形態の２つのポンプ６２、６４は互いに隣接して配置されておらず、マニホルド６８の両側に離間して位置づけられている点で、この実施形態は図１Ａの実施形態とは異なる。機械的には、これらの実施形態は同じように機能するが、２つのポンプ本体を引き離すことによって、所望の際に２つのポンプ６２、６４をより容易に交換及び改修することができる。計量システム６０は、第１のポンプ６２と、第２のポンプ６４と、単一のモータ（サーボモータ等）６６と、マニホルド６８とを備える。マニホルド６８は、第１のポンプ６２の出口７０及び第２のポンプ６４の出口７２と連通する。第１のポンプ６２は入口７４を有し、第２のギアポンプ６４は入口７６を有する。入口７４、７６は、それぞれの供給源（図示せず）から成分を受け取る。マニホルド６８はまた、第１のマニホルド出口７７と、第１のポンプ６２の出口７０から第１のマニホルド出口７７へ第１の成分を運ぶように構成されている第１の流路８１とを備える。同様に、マニホルド６８はまた、第２のマニホルド出口７９と、第２のポンプ６４の出口７２から第２のマニホルド出口７９へ第２の成分を運ぶように設計されている第２の流路８３とを備える。各マニホルド出口７７、７９は、二液型ガン８０の一部とすることができる静的ミキサ７８と連通する。静的ミキサ７８は、２つの成分を合わせて混合された接着剤をノズル端８２において吐出する。

図２Ａ〜図２Ｄに示される実施形態において、第１のポンプ６２及び第２のポンプ６４はここでもギアポンプとして示されるが、様々な他のタイプのポンプを代替的に使用してもよいことが理解されるであろう。第１のギアポンプ６２は歯車列６３を含む。歯車列６３には、それぞれ、駆動軸８８に取り付けられている駆動ギア８４と、アイドラ軸９２に取り付けられているアイドラギア８６とが含まれる。第２のギアポンプ６４は歯車列６５を含む。歯車列６５には、それぞれ、共通の駆動軸８８に取り付けられている駆動ギア８５と、アイドラ軸９３に取り付けられているアイドラギア６７とが含まれる。２つのギアポンプ６２、６４は、これらのポンプ６２とポンプ６４との間の速度比を一定にするように内部連結されており、これは、両方のポンプ６２、６４を共通の駆動軸８８で駆動させることによって達成することができる。

液体計量システム６０は、図１Ａ〜図１Ｄのケース３６と同様の外ケース９０をさらに備える。当業者は、外ケース９０が、液体計量システム６０のポンプ６２、６４及び他の構成要素を支持するのに適した任意のケーシングを代替的に備えてもよいことを理解するであろう。図１Ａ〜図１Ｆの実施形態に関して上述したように、ポンプ６２、６４は、ポンプ６２、６４のサイズに関連する所望の容積流量比で、二液型接着剤の成分を圧送するために一定の速度比で動作する。

液体計量システム１５０の別の例示的な実施形態が図３に示される。この実施形態は、上述した実施形態のすべての主な構造的構成要素：２つのギアポンプ１００、１０２と、１つのモータ１０４と、マニホルド１０６と、二液型ガン内の静的ミキサ１０８とを備える。共通の駆動軸を介して両方のギアポンプ１００、１０２を駆動させる代わりに、液体計量システム１５０は、開示されている他の実施形態のように、それぞれのギアポンプ１００、１０２用に別個の駆動軸１１０、１１２を備える。モータ１０４は、図３に示されるように、ベルト又はチェーン１１４で駆動軸１１０、１１２を駆動させる。すべての他の構成要素は、先のいくつかの実施形態で開示されたものと同じ特徴及び利点を有する。

上記で示され、説明された液体計量システム１０、６０、１５０を使用して、２つの成分の一定比を維持しながら二液型接着剤を混合することができる。例示的な用途では、上述された液体計量システム１０、６０、１５０を使用して、ガラス工事の用途に使用される接着剤を混合することができる。ガラス工事用接着剤の２つの成分は、基本成分であると共に触媒成分である。この場合、計量システムは、この基本成分及び触媒成分をあらゆる所望の質量比で、ガラス工事業界では通常、約１：１〜約１０：１の範囲で混合することができる。それぞれのポンプを駆動させる２つのモータによる既知の計量システムとは異なり、基本成分及び触媒成分の質量計量は、本計量システムでは自動的に行われるため、モータの消耗又は交換に起因する調整の必要がない。したがって、本開示による液体吐出システムは、この例示的な用途と同様に、２つの成分の正確な計量が望まれる他の様々な適用にも十分に適している。

本明細書で論じられる実施形態は、所望の容積流量比を維持することに関して説明されてきたが、成分の温度を制御することが可能であれば、吐出される成分の質量流量比も得ることができることが理解されるであろう。このために、本開示によるポンプアセンブリは、二液型接着剤の成分を所定の温度範囲内に維持する加熱装置及び／又は冷却装置を備えることができる。そのような装置は、マニホルド２０、第１のポンプ１２、６２、１００、及び第２のポンプ１４、６４、１０２、並びにガン３３のうちの１つ又は複数に動作可能に連結される加熱機及び／又は冷却機を含むことができる。たとえば、図４は、上述した液体吐出システム１０と同様の例示的な液体吐出システム１０ａを示し、加熱素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、マニホルド２０と、第１のポンプ１２と、第２のポンプ１４と、ガン３３とにそれぞれ動作可能に連結される。代替的に、液体計量システム１０ａには、接着剤成分の温度を維持するために、システム１０ａのうちの１つ又は複数の部分に加熱流体及び／又は冷却流体を循環させるジャケットシステムが取り付けられてもよい。代替的に、他の様々な構造及び方法を使用して、接着剤成分の温度を所望の範囲内に制御してもよい。

液体計量システム１０ａは、所望の温度を維持するために、接着剤成分に関連する温度を感知すると共に、接着剤成分の温度を調整可能なコントローラ１２４と通信を行うセンサ１２２ａ、１２２ｂをさらに備えてもよい。温度が制御されると、所望の質量流量比は、接着剤成分の比重を考慮することによって得ることができる。たとえば、概ね１：１の質量流量比は、ケースの厚さｈ２／ｈ１の比を、第１の成分の比重対第２の成分の比重の比と等しくなるように設定することによって達成することができる。

本発明を様々な実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態を非常に詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限又は何ら限定することは本出願人の意図ではない。本明細書で論じられる様々な特徴は、単独又は任意の組合せで使用することができる。追加の利点及び変更は、当業者には容易に明らかであろう。したがって、より広い態様における本発明は、特定の詳細、典型的な装置及び方法、並びに示され、説明された例示的な実施形態に限定されない。したがって、本出願人の一般的発明概念の精神又は範囲から逸脱することなく、そのような詳細から発展させることができる。本発明の範囲自体は、添付の特許請求の範囲によってのみ画定されるべきである。

本開示による「二重ポンプ」アセンブリの第１の実施形態の側面図である。 図１Ａに示される実施形態の正面図である。 図１Ａに示される実施形態において使用される「二重ポンプ」の断面図である。 成分供給線が示されている、図１Ａに示される実施形態の正面図である。 線１Ｅ−１Ｅに沿った、図１Ｃの「二重ポンプ」の断面図である。 線１Ｆ−１Ｆに沿った、図１Ｃの「二重ポンプ」の断面図である。 本開示によるポンプアセンブリの第２の実施形態の正面図である。 隠線を使用して成分のポンプへの流れを示す、図２Ａの実施形態の詳細な正面図である。 隠線を使用して成分のポンプからの流れを示す、図２Ａの実施形態の詳細な正面図である。 図２Ｃの線２Ｄ−２Ｄに沿った図である。 ２つの別個のギアポンプ駆動軸を駆動させるベルト又はチェーンを示す、本開示によるポンプアセンブリの第３の実施形態の上面図である。 図１Ａに類似のポンプアセンブリの第４の実施形態の側面図である。

Claims (8)

1. 二液型接着剤を吐出する計量システムであって、
   前記二液型接着剤の第１の成分を圧送する第１のポンプであって、前記二液型接着剤の前記第１の成分を受け取る第１の入口、及び第１の出口を有する、第１のポンプと、
   前記二液型接着剤の第２の成分を圧送する第２のポンプであって、前記二液型接着剤の前記第２の成分を受け取る第２の入口、及び第２の出口を有する、第２のポンプと、
   マニホルドであって、前記第１のポンプの前記第１の出口、及び前記第２のポンプの前記第２の出口と連通すると共に、前記二液型接着剤の前記第１の成分及び前記第２の成分をそこから吐出する少なくとも２つのマニホルド出口を有する、マニホルドと、
   モータであって、第１のギアポンプ及び第２のギアポンプに動作可能に連結されていると共に、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプを一定の速度比で互いに対して駆動させる、モータと、
   を備える、二液型接着剤を吐出する計量システム。
2. 前記マニホルド出口と流体連通する静的ミキサをさらに備える、請求項１に記載の計量システム。
3. 前記第１のポンプはギアポンプであり、前記第２のポンプはギアポンプである、請求項１に記載の計量システム。
4. 前記第１のポンプは、前記モータに動作可能に連結されていると共に第１のケースの厚さを有する第１の歯車列を含み、前記第２のポンプは、前記モータに動作可能に連結されていると共に第２のケースの厚さを有する第２の歯車列を含み、前記第１のポンプと前記第２のポンプとの間の質量流量比は、前記第１のケースの厚さ対前記第２のケースの厚さの比によって制御される、請求項３に記載の計量システム。
5. 前記モータは、ベルトによって前記第１のポンプ及び前記第２のポンプに連結されている、請求項１に記載の計量システム。
6. 前記第１のポンプ及び前記第２のポンプは共通の駆動軸をさらに備える、請求項１に記載の計量システム。
7. 前記第１のポンプ及び前記第２のポンプは、接着剤成分を前記静的ミキサに約１：１〜約１０：１の容積流量比で供給するように構成される、請求項２に記載の計量システム。
8. 前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、又は前記マニホルドのうちの少なくとも１つに動作可能に連結されている加熱素子をさらに備える、請求項１に記載の計量システム。

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