JP2938078B2 - 定量ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シロップ飲料を扱うカップ式飲料自動販
売機，ないし飲料ディスペンサに組み込み、指令に基づ
いてシロップタンクより吸い込んだシロップを定量ずつ
飲料カップへ向けて供給するシロップポンプを実施対象
とした定量ポンプに関する。

〔従来の技術〕

頭記したカップ式飲料自動販売機，飲料ディスペンサ
等に組み込まれたシロップポンプとして往復動式の容積
形ポンプを定量ポンプとして採用し、該ポンプのピスト
ンをモータ駆動により往復動操作するようにしたものが
知られている。

ここで第５図ないし第７図により従来における頭記定
量ポンプ，並びにその運転制御装置を示す。図におい
て、１は往復動式の定量ポンプであり、吸入弁1a,吐出
弁1bを備えたシリンダ1cとピストン1dとで構成されてお
り、前記吸入弁1a側には吸入配管２を介してシロップタ
ンク３が接続され、吐出弁1b側には吐出配管４を介して
飲料カップ５に臨むノズル６が接続されている。一方、
前記定量ポンプ１のピストン1dには後端をフレーム７で
ガイド支持されたスライド８が連結されている。また該
スライド８を直線的に往復移動操作するために、モータ
９により図示されていない減速歯車機構を介して回転駆
動されるカム10がスライダ８と直交配備してあり、かつ
該カム10を挟んでスライダ８上の前後位置には一対の案
内ローラ8a,8bが設けてあり、これらでポンプ１の駆動
部を構成している。なお11はカム軸上に取付けた自走カ
ム、12は待機位置検出用スイッチ、13はコントローラで
ある。

かかる構成で、待機時には第５図の状態で停止してい
る。ここでコントローラ13にシロップ供給指令が与えら
れると、モータ９が始動してカム10を緩速で反時計方向
に回転駆動する。これによりカム回転の前半では、第６
図のようにカム10が後部の案内ローラ８を押し、スライ
ダ８を矢印Ｐのように後退移動操作する。これによりポ
ンプ１のピストン1dがシリンダ1c内を後退し、吸入弁1a
を開放してシロップタンク３より吸入管路２を通じてシ
リンダ1c内にシロップを吸い込む。続いてカム10の回転
が進んでカムの向きが反転するようになると、第７図の
ようにカム10が前部を案内ローラ8aを押し、スライダ８
を矢印Ｑのように前方に移動操作する。これによりポン
プ１のピストン1dが前進して吐出弁1bを開放し、前記吸
入行程でシリンダ1c内に吸い込んだシロップを吐出管路
４を通じて飲料カップ５に向けて吐出し供給する。その
後にカムが１回転して再び待機位置に戻ると、自走カム
11によりスイッチ12が作動し、この信号の基にコントロ
ーラ13の指令でモータ９が停止し、１回のシロップ供給
動作が終了する。

また図示されていないが、前記したスライダ８上にて
案内ローラ8aと8bとが調整ねじの操作で移動調節可能に
取付けており、カム10に対向する案内ローラ8aと８との
間の間隔ｌ（第５図）を変更することにより、カム10の
回転と案内ローラ8a,8bの当接位置が変り、これにより
スライダ８の変位置，したがってピストン1dの移動スト
ロークが変わり、１回の吸入，吐出行程で得られるシロ
ップ供給量を変更することが可能である。

なお、カップ式飲料自動販売機，飲料ディスペンサ等
で実際にシロップ飲料を製造する場合は、前記したシロ
ップ供給と並行して飲料カップ５に稀釈冷水ないし炭酸
水，および必要により氷が供給されることは周知の通り
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記した従来の定量ポンプ運転制御装置で
は、実際の使用面で次記のような問題点がある。すなわ
ち、前記説明から明らかなように従来構造では、スライ
ダ８に設けた案内ローラ8aと8bとの間の間隔ｌによって
シロップ吐出量が一義的に設定されるため、シロップ吐
出を一旦設定すると、シロップ供給動作毎にそのシロッ
プ吐出量を自由にコントロールすることができない。つ
まり実際の使用状態では１台のポンプで単一量のシロッ
プしか供給できないことになる。

一方、昨今のカップ式飲料自動販売機では、販売の多
様化に応えて、同一機で飲料を大，小サイズのカップに
入れて販売を行う、あるいは仕上がり量を同じにして種
類の異なる飲料をミックスして販売する等のものが出現
するようになっており、このような販売の多様化に対応
させるためには、カップサイズ，ミックス飲料等の飲料
種類の選択によりその都度１回のシロップ吐出量を変え
る必要がある。

しかして従来のポンプでは１台毎にシロップ吐出量が
固定的に設計されるために、前記した販売の多様化に対
応させるには当然のことながら飲料の種類別にカップサ
イズ，ミックス飲料等の選択に対応してそれぞれシロッ
プ吐出量を設定した複数台数の定量ポンプを用意する必
要がある。しかしてこのような方式では、自動販売機全
体としてのポンプ設置台数が指数関数的に増加する他、
これらポンプを制御する制御系の構成が極めて複雑化す
る。

この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、
その目的は１台のポンプでその液体吐出量を広範囲に調
節できるように構成することにより、前述した飲料販売
の多様化にも容易に対応できるようにした定量ポンプを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、ピストンが
往復動するポンプと、可逆転モータと、このモータの回
転運動を直線運動に変換して前記ポンプのピストンに伝
達する回転／直線変換機構と、前記ピストンの移動量を
検出するピストン移動量検出手段と、この検出手段によ
り得たピストン移動量検出値と指定された液体吐出量に
対応するピストン移動量設定値とを比較してピストン移
動量検出値とピストン移動量設定値とが一致するまで前
記ピストンを移動させるように前記モータを制御するモ
ータ制御部とを備え、前記ピストンを吸入方向へストロ
ーク終端まで移動させて液体ポンプ内に満杯に吸入した
状態で待機させ、液体送出指令により前記ピストンを前
記待機状態から前進移動させて、前記ピストン移動量検
出値とピストン移動量設定値とが一致する時点まで前記
ポンプ内に吸入されている液体を送出することを特徴と
する。

〔作用〕

上記構成において、回転／直線変換機構は、スライダ
の案内ローラと噛み合う例えば円板渦巻カムである。ま
たピストンの移動量位置検出手段としては、例えばモー
タに付設した光学式のロータリエンコーダが採用され、
ピストンの移動操作時にロータリエンコーダよりモータ
の回転角に対応したパルス信号が発生する。この場合に
モータの回転角と、モータ駆動により回転／直線変換機
構を介して直線移動操作されるピストンの移動量とは比
例関係にあり、したがって前記ロータリエンコーダのパ
ルス信号をカウントすることによりピストンの移動位置
が検出できる。

一方、コントローラには、外部からの液体供給指令に
より可逆転モータを始動し、かつポンプの吸入，吐出行
程でモータを正転，逆転に切り換えるとともに、液体送
出後には再び待機位置でモータを停止される通常の運転
制御回路の他に、前記ロータリエンコーダから出力され
るパルス数をカウントするパルスカウンタ，液体吐出量
（先述した飲料選択に対応するシロップ吐出量）に対応
するピストンの移動量を与える設定器，前記パルスカウ
ンタを介して得た検出信号と設定信号とを比較する比較
器等から成る液体吐出量の調節制御回路を備えている。

かかる構成で、ポンプの待機状態ではピストンがスト
ローク一杯に後退してシリンダ内にシロップ等の液体が
充満している。ここでコントローラに液体吐出量を指定
して外部より液体送出指令を与えると、コントローラか
らの指令によりモータが始動してポンプが吐出行程に入
り、シリンダ内に蓄えている液体を吐出開始するととも
に、一方ではロータリエンコーダより得た吐出行程での
ピストンの移動量検出値と設定値とを対比し、両者の値
が一致したところでモータ停止の制御信号を出力してモ
ータを停止し、ポンプの吐出行程を終了させる。その後
にモータ駆動によりポンプを吸入行程に切換えてシリン
ダ内に液体を吸入補給し、ピストンが再び待機位置に復
帰したところでモータを停止して１回の動作を終了す
る。

したがってコントローラで液体吐出量を可変設定する
ことにより、１台の定量ポンプで前記設定量に対応した
液体量をシリンダより吐出して供給することができる。
しかもピストンの移動量を検出して運動制御するので、
液体粘度の影響を受けることがなく、吐出量のバラツキ
なしに指定された量の液体を定量送出することができ、
これにより先述したカップ式飲料自動販売機等による飲
料販売の多様化への対応が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の構成図、第２図ないし第４図
はそれぞれ定量ポンプの待機，吐出，吸入動作状態を示
す図示実施例の動作説明図を示すものであり、第５図な
いし第７図に対応する同一部材には同じ符号が付してあ
る。

まず第１図の実施例において、スライダ８の中央には
１個の案内ローラ8aが取付けであり、かつスライダ８と
下方には回転／直線変換用カム機構として前記案内ロー
ラ8aと噛み合う円板形渦巻カム14が配備され、このカム
14が可逆転モータ15に減速歯車機構15aを介して伝動結
合されている。また円板形渦巻カム14は、第２図に明示
されているように板面に渦巻状のカム溝14aの形成した
ものであり、該カム溝14aにスライダ８側の案内ローラ8
aが嵌合し合い、ここでカム14を正転，ないし逆転方向
に回転駆動することにより、案内ローラ8a,スライダ８
を介してポンプ１のピストン1dがカムの回転方向に対応
して直線方向に移動操作される。

また、モータ15の軸端部にはピストン移動量検出手段
としてロータリエンコーダ16が付設されている。このロ
ータリエンコーダ16は例えば光学式のものであり、周上
に透光スリット16aを開口してモータ軸に結合した回転
ディスク16bと、該ディスク16aを挟んで前記スリット16
aの周上に対向配備した発行素子16c,受光素子16dとから
成り、受光素子16dの出力信号をコントローラ13に入力
するように構成されている。かかるロータリエンコーダ
16で透光スリット16aが発行，受光素子の間の光路を通
過する度に受光素子16dより１個のパルス信号が出力さ
れ、コントローラ13に入力される。

一方、コントローラ13には、図示していなが通常の制
御回路の他に、前記ロータリエンコーダ16からのパルス
信号を受けてカウントするパルスカウンタ，外部より与
えた飲料種類のシロップ吐出量に対応するパルス数設定
器、およびロータリエンコーダ16のパルス信号と設定器
のパルス数とを対比する比較器等を装備している。

かかる構成で、まず第２図はポンプ１のピストン1dが
吸入方向へストローク量一杯に移動してシロップタン３
よりシロップをシリンダ1c内へ満杯に吸入した待機状態
を示す。ここでコントローラ13にシロップ供給指令が与
えられると、モータ15が正転方向に始動して第３図のよ
うにカム14を反時計方向に回転し、これにより案内ロー
ラ8a,スライダ８を介してピストン1dが図示矢印Ｑ方向
に前進移動操作される。これによりシリンダ1c内に蓄え
ていたシロップが吐出管路４を経て飲料カップに吐き出
す。一方、この吐出行程ではピストン1dの行程と比例関
係にあるモータ15の回転角がパルス信号としてロータリ
エンコーダ16よりコントローラ13に入力され、ここで指
定のシロップ吐出量に対応してコントローラの設定器で
設定したパルス数と前記ロータリエンコーダ16から送ら
れて来たパルス信号のパルス数とを比較し、両者が一致
したところでコントローラ13からの制御信号でモータ15
の回転を停止して吐出行程を終了する。また、シロップ
吐出後には、コントローラ13からの指令で吸入行程に切
換えられ、第４図のようにカム14の回転方向が時計方向
に反転する。これによりスライダ８を介してピストン1d
が矢印Ｐ方向に後退移動操作され、ポンプ１のシリンダ
1c内に新たなシロップがシロップタンク３より吸入され
るようになる。またピストン1dが待機位置まで後退する
と、第１図に示した自走カム11がスイッチ12を動作さ
せ、この信号を基にモータ15が停止して１回のシロップ
供給動作が終了する。

この説明で明らかなようにコントローラ13でシロップ
吐出量を可変設定することにより、１台のポンプでシロ
ップ吐出量を広範囲に変更することができる。これによ
り先記のような飲料カップのサイズ，ミックス飲料等の
飲料種類の選択に対応してシロップ吐出量を調節でき
る。

しかも容積形ポンプにおけるピストン1dの移動量と比
例関係にあるモータ15の回転角をロータリエンコーダ16
により検出してピストン1dの吐出行程における移動量検
出を行い、この検出信号とコントローラでの設定値と対
比してモータを制御し、ポンプの吐出行程でのピストン
移動量を制御するようにしたので、シロップ吐出量はシ
ロップの粘度等の影響を受けることがなく、シロップ吐
出量のバラツキを殆ど生じることなく高精度なシロップ
吐出制御が遂行できる。

なお、この点に付いて本発明者の行った実験結果によ
れば、粘度120cpのパインシロップを１回に40ccずつ吐
出させる動作を連続して20回行ったところ、前記実施例
の方式ではシロップ吐出量のバラツキは最大で僅か±0.
5ccであった。一方、本発明の方式と比較する上でモー
タの吐出行程をタイマ設定により時間制御する方式で同
様な実験を行ったところ、シロップ吐出量のバラツキが
±1ccにもなり、本発明方式による高い評価が確認され
た。

〔発明の効果〕

本発明による定量ポンプの駆動装置は、以上説明した
ように構成されているので、次記の効果を奏する。

すなわち、吐出行程でのピストン移動量を検出し、指
定の液体吐出量に対応する設定値と対比してモータを制
御するようにしたので、液体粘度等の影響を受けること
なく１回の液体吐出量を殆どバラツキなしに広範囲に可
変調節することができる。

またこれによりカップ式飲料自動販売機，飲料ディス
ペンサ等を実施対象として、同じ定量ポンプで飲料カッ
プのサイズ，あるいはミックスシロップ飲料等の選択に
応じてシロップ吐出量の可変調節が可能となり、販売の
多様化にも容易に対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図ないし第４図は
それぞれポンプの待機，吐出，吸入状態を示す第１図の
実施例の動作説明図、第５図ないし第７図はそれぞれポ
ンプの待機，吸入，吐出状態を示す従来装置の構成，並
びに動作説明図である。各図において、 1:定量ポンプ、1c:シリンダ、1d:ピストン、3:シロップ
タンク、5:飲料カップ、8:スライダ、8a:案内ローラ、1
3:コントローラ、14:回転／直線変換機構としての円板
形渦巻カム機構、15:可逆転モータ、16:ピストン移動位
置検出手段としてのロータリエンコーダ、P:吸入行程の
移動方向、Q:吐出行程の移動方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澄川 輝明 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−224779（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−27372（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−37829（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンが往復動するポンプと、可逆転モ
   ータと、このモータの回転運動を直線運動に変換して前
   記ポンプのピストンに伝達する回転／直線変換機構と、
   前記ピストンの移動量を検出するピストン移動量検出手
   段と、この検出手段により得たピストン移動量検出値と
   指定された液体吐出量に対応するピストン移動量設定値
   とを比較してピストン移動量検出値とピストン移動量設
   定値とが一致するまで前記ピストンを移動させるように
   前記モータを制御するモータ制御部とを備え、前記ピス
   トンを吸入方向へストローク終端まで移動させて液体ポ
   ンプ内に満杯に吸入した状態で待機させ、液体送出指令
   により前記ピストンを前記待機状態から前進移動させ
   て、前記ピストン移動量検出値とピストン移動量設定値
   とが一致する時点まで前記ポンプ内に吸入されている液
   体を送出することを特徴とする定量ポンプ。