JP4538681B2 - 完成塗料製品を計量配給および連続均質化する調合機械 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は流体製品、特にワニス、塗料、インク、エナメル、織物染料製品などの完成製品を構成する流体成分を計量して配給する調合（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）機械に関する。
【０００２】
（背景技術）
例として上述した完成製品を得るために、１以上の着色剤流体製品を特別な処方にしたがって予め定められた比率で白色または透明のような基本流体に加えることは周知である。上述した工業分野で使用されている周知の機械は、基本流体製品が既に収容されている所定容量の缶、コンテナ、ブリキ製缶、瓶に対して周知量の着色剤を供給する。これらの周知機械は付与する着色剤製品量の決定が高精度で行われることを保証しなければならない。何故なら、各種着色剤製品における、すなわちそれらの着色剤製品の間の相対的な比率に僅かな誤差があっても、所望結果に合致しない色の完成製品を生じることになるからである。いずれにしても、従来の調合機械で配給した後の基本流体製品中の着色剤製品の分散は均質でなく、それ故に缶を多少ながら強く振り動かす必要がある。この必要とされる振り動かす段階は、しばしば缶の寸法および重量によって困難となるような付加的な人的労働をもたらすので、いわゆる色付けシステムを使用した完成製品の製造工程に負担を強いることは明白である。また特別な混合機械を使用することはシステム価格を高めることになる。しかしながら、いずれの場合も混合は完成製品の製造時間もかなり長くする。
【０００３】
したがって今日の技術状態において、均質化段階が高速調合機械における生産速度に関する障害となっており、多くの場合、良好な流動性を有する製品に対する色付けシステムの使用を制限し、多量の固体またはプラスチック粒体を含有するそれらの流体の高粘性製品の使用を許可しない。
【０００４】
（発明の開示）
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、特に完成塗料製品の計量配給および連続均質化を可能にする本明細書の冒頭に説明した形式の調合機械を提供することである。
【０００５】
本発明の基本的な目的は、完成した着色された塗料製品をいかなる付加的な混合も必要とせずに得ることである。
【０００６】
本発明の他の目的は、色付けシステムにおける生産性を高めるために調合機械に典型的に組合わされる混合機械を省略することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、完成製品の各種の製造段階を一体化して自動化し、色付けシステムに使用できる成分製品の範囲を拡張することである。
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は本明細書の冒頭に示した、添付の特許請求の範囲に記載した特徴を有する調合機械に関する。
【０００９】
（図面の簡単な説明）
付随的な特徴および利点は、添付図面を参照することにより、非制限例としてだけ与えられている以下の１つの好ましい実施例から明白となるに違いない。
【００１０】
（発明を実施する最良態様）
図面を参照すれば、符号１は調合機械を絶対的に示しており、この調合機械はモジュラーフレーム３に収容されるのが好ましい多数のモーターポンプユニット２を含み、この機械が調合すべき成分製品の数および変種に応じて容易に拡張できるように構成している。各モーターポンプユニットは、無ブラシ電気モーターであるのが好ましいがこれに限定されることのないモーター４を含み、モーターの作動はコンピュータとインターフェースを有するのが好ましい周知形式の制御回路によって他のモーターポンプユニットにおけるモーター制御から独立して制御される。特に、制御回路はモーター４の回転速度を調整する。各モーターはそれぞれ対応する入口開口６および出口開口７を備えた強制排気ポンプ５のシャフトに連結されている。入口開口６は、成分製品の基本流体、着色剤各種の添加剤などの容器（図示されていない）に連結されている。出口開口はその代わりに３路２位置再循環バルブを介して分配ライン１０（図２、図３にその経路が点線で示されている）に連結されており、このバルブからは再循環ラインが分岐されて成分製品をそれぞれの容器へ戻すようになされている。分配ライン１０は中央の調合モジュール９の上部に位置する調合ユニット８に導かれる。このモジュールもモーターポンプユニット２の制御電子装置および各容器に組付けられた再循環バルブ１１ａ，１１ｂ、ならびにコンピュータを収容しているのが好ましい。図２および図３にさらに明瞭に見られるように、分配ライン１０の端部はバルブ装置１２、好ましくはピンバルブによって閉じられている。このバルブ装置は選択的に開かれて分配ライン１０を調合ヘッド１３の軸線ボア１３ａに連結する。このボアは分配ノズル１３ｂを通して外側に開口している。例えば実質的に垂直な軸線Ｚ−Ｚの回りを回転するタービン２０とされる混合装置は調合ヘッド１３の内部に取付けられる。特に、しかし限定する分けではないが、タービン２０は回転シャフト１４の一端に取付けられ、調合ユニット８の上方へ延在するシャフトの他端にはホイールすなわちプーリー１５がキー止めされている。プーリー１５は、混合モーター１８のプーリーすなわち駆動ホイール１７にベルトまたはチェーン１６で連結されている。モーター１８から動きを混合装置２０へ伝達するために、例えば歯車伝達機構、自在接手または他の機能的に類似の装置のような別の、しかし機能的に類似の構造装置を採用することが可能なことは明白である。
【００１１】
図２および図３は１６種の異なる基本流体および１６種の異なる着色剤まで配給できるようになされた調合機械の調合ユニット８の例示構造を示している。基本流体の選択的な調合、またはそれらのそれぞれの容器に対する再循環を行う３路バルブ１１ａは、調合ヘッド１３のまわりに半円形に配置されている。
【００１２】
選択的に着色剤を供給するのに使用される理由で小さい３路バルブ１１ｂは、モーター１８の両側に円弧状に配置されている。このシステムを小型化するために図示形状においては、図３および図５に明確に見られるようにピンバルブ１２が対をなす垂直方向に積み重ねられている。
【００１３】
図４および図５にさらに明確に見られるように、ピンバルブ１２はリング支持体４０に取付けられ、半径方向ダクト４１が備えられ、その内部をバルブ１２のピン４２がアクチュエータ４３により選択的に制御されて軸線に沿って移動できる。
【００１４】
各々の半径方向ダクト４２は対応する入口開口４４と連通しており、この入口開口には３路バルブ１１ａ，１１ｂからの対応するライン１０が連結されている。半径方向ダクト４２は１以上の共有室４５に対して開口しており、共有室はさらにタービン２０の上流側で調合ヘッド１３の軸線方向ボア１３ａと連通している。
【００１５】
或る処方による完成製品、および別の処方による次の製品の調合の間、共有ノズル１３およびタービン２０を洗浄することが必要である。このために、この機械１は図６に概略的に示される洗浄ユニット２１を含んでいる。洗浄ユニット２１は圧力調整器２２を含み、この圧力調整器を通して空気取入れ回路２５から圧縮空気が導入される。圧縮空気は逆止バルブ２３を経てタンク２４へ送られる。このタンクは使用される着色剤製品および基本流体の種類に適合する溶剤を収容している。空気取入れ回路２５が作動停止すなわち閉結された後、溶剤はキャップ２６を通してタンク２４に加えられる。安全バルブ２７はタンク内の圧力が所望の設定レベルを超えないことを保証する。出口ダクト２８はタンク２４をマニホルド３０へ連結し、マニホルドからさらにタービン２０の上流側で調合ヘッド１３に開口する洗浄ダクト２９へ導く。出口ダクト２８に沿ってフィルタ３１および溶剤洗浄ソレノイドバルブ３２が配置されており、この溶剤洗浄ソレノイドバルブは溶剤が調合ノズル１３へ選択的に進入できるようにする。
【００１６】
空気取入れ回路２５からの圧縮空気は、第２圧力調整器３３を通過した後ダクト４７を通ってソレノイドバルブ１１ａ，１１ｂへ給送されるようにも使用される。第２圧力調整器３３からの空気出口ダクトもマニホルド３０に連結され、その間に空気洗浄ソレノイドバルブ３４が配置されている。排出ダクト３５もマニホルド３０に連結され、また排出ソレノイドバルブ３６によって選択的に閉結される。
【００１７】
調合機械１の作動時に、或る完成製品を作り上げるための成分製品の比率を定めた所定の処方が利用者によって例えばコンピュータを介して選択され、または与えられる。同意するという指令により、コンピュータからモーターポンプユニット２の制御システムへデータ転送が可能となり、これによりモーター４の速度、したがってポンプ５の流量が調整される。処方で定められたポンプ５の全ての速度および流量が安定化するまで、ソレノイドバルブ１１ａ，１１ｂは再循環位置に保持される。安定状態に達したならば、一般に基本流体および１以上の着色剤を含む処方で必要な製品に関する再循環バルブ１１ａ，１１ｂおよびピンバルブ１２が同時に開かれ、前記成分を調合ユニット８へ導くようにする。成分製品は室４５に進入し、その後単位時間当たりの量に関して所定の比率で調合ヘッド１３へ移動される。製品はその後モーター１８で駆動される混合タービン２０により即座に撹拌される。モーター１８は成分製品に応じて一定速度または可変速度で駆動されることができ、成分製品を完全に撹拌するのに十分な高速度とされるのが好ましい。したがって、完成製品は調合ノズル１３ｂの出口に至り、所望容器にパックすることのみ必要となる。
【００１８】
調合ヘッド１３の自動洗浄ユニット２１は処方が変わる度にコンピュータから送られる指令によって作動される。洗浄サイクルはソレノイドバルブ１１ａ，１１ｂが再循環位置にあり、全てのピンバルブ１２が閉じられ、排出ソレノイドバルブ３６および空気洗浄ソレノイドバルブ３４が閉じられ、タービン２０が作動された状態にて実施される。溶剤洗浄ソレノイドバルブ３２は開かれ、溶剤がタービン２０の上流側で調合ヘッド１３へ進入するようになす。溶剤の配給段階は室４５、調合ヘッド１３および混合タービン２０の完全且つ十分な洗浄が可能となるように十分に長い時間かけて行われる。この段階が溶剤洗浄ソレノイドバルブ３２を閉じることで終了すると、新たな段階が開始され、この段階では空気洗浄ソレノイドバルブ３４を開くことで空気が進入する。この段階は調合ヘッド１３の内部およびタービン２０に接して残留している全ての残留溶剤を除去する。洗浄サイクルは、空気ソレノイドバルブ３４を閉位置に切り換え、排出ソレノイドバルブ３６を開くことで完了される。この排出バルブ３６は、流体製品が供給される間も開いたままに保持され、サージ圧力が調合ノズルに発生しないようにする。
【００１９】
１つの特定実施例において上述した調合機械の作動の基本をさらによく理解するために、どのようにも限定されると考えるべきでない機械部品に関する特定の調合例の詳細が以下に説明される。
【００２０】
例１
ポンプ５は基本流体および着色剤を調合するさまざまな仕様を有して選定された。着色剤については、ポンプは１回転当たり３ｍｌの製品流量を有し、１５０ｒｐｍの最高回転速度に達することができる。基本流体については、ポンプは１回転当たり２５ｍｌの流量を有し、１５０ｒｐｍの最高回転速度を有する。
【００２１】
簡単な処方を有し、基本流体Ｂが着色剤Ｃにより体積の１％で希釈された完成塗料製品を製造するのが望まれると仮定しよう。周知の比重を有する完成製品は１０１０ｃｃの体積に相当する全重量を有していなければならない。
【００２２】
できるだけ短時間で所望量の製品を製造するために、ベースポンプＢは６２．５ｍｌ／秒の基本流体の流量に相当する１５０ｒｐｍの最高速度で回転するように設定される。１０００ｃｃの基本流体の体積の投与に必要な時間はしたがって１６秒である。中央コンピュータはしたがって１６秒で１０ｃｃを調合するのに必要な着色剤Ｃの流量を計算し、調合ノズルに進入する基本流体と着色剤との比率が時間に対して一定であるようにする。着色剤ポンプの吐出量が与えられると、コンピュータシステムは対応するモーターが１２．５ｒｐｍの速度で回転しなければならないことを計算する。この情報はモーター４の制御システムへ送られ、これは必要なサイクル速度に対する再循環回路の循環流量をもたらす。
【００２３】
この処方における２種製品である基本流体Ｂおよび着色剤Ｃは、このようにして上述の速度で調合ヘッド１３および混合装置２０へ送られる。
【００２４】
１６秒内で調合ノズル１３ｂは既に調合し混合された必要量の完成製品を解放する。
【００２５】
本発明による機械は、流体製品の容器がこの機械に対して直接に取付けられるか隣のモジュール内に配置され、または調合ユニットおよび１組の入口開口を含む中央構造体９のみを有し、１つの入口開口は外部すなわち遠隔の容器からの流体給送ラインに対して周知の手段、例えばねじ結合またはクイック・フィッティングを介して連結されることができる。
【００２６】
当然ながら、本発明の基本は同じく維持され、この実施例および発展型の細部はここに説明し且つ図示したものと本発明の範囲を超えないで広範囲において変化されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により作られた調合機械の概略平面図で、上部のカバーパネルは明瞭化のために取外されている。
【図２】 図１の機械の調合ユニットの平面図である。
【図３】 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った調合ユニットの長手方向横断面図である。
【図４】 図２の調合ヘッドの拡大平面図である。
【図５】 図４の線Ｖ−Ｖに沿った調合ヘッドの長手方向横断面図である。
【図６】 図４および図５の調合ヘッドの洗浄システムの図である。

Claims (5)

1. ノズル（１３ｂ）を備えた調合ヘッド（１３）と、流体製品を給送するために端部が調合ヘッド（１３）に連通された複数の配給ダクト（１０）と、さまざまな配給ダクトから送られて前記調合ヘッド（１３）に同時に入る流体製品を連続的に混合するために、前記配給ダクト（１０）の端部と前記調合ノズル（１３ｂ）との間に取付けられた混合手段（２０）とを含んで構成された塗料製品である流体製品を計量して配給する調合機械であって、前記混合手段が回転タービン（２０）を含んで成り、前記配給ダクトが半径方向ダクトで、前記調合ノズル（１３ｂ）に対して前記混合手段（２０）の上流側に配置されている１以上の共有室（４５）に前記半径方向ダクトの端部が連通されており、調合する流体製品のための複数の容器を含み、該容器から前記調合ヘッド（１３）へ流体製品を移送するためにポンプ手段（５）が前記配給ダクト（１０）に配置され、さまざまな流体製品をさまざまな流量で移送するように調整可能であり、前記容器から前記調合ヘッドへの流体製品の移送を選択的に遮断するために前記配給ダクト（１０）に配置された３路２位置バルブである第一遮断手段（１１ａ，１１ｂ）及び該第一遮断手段（１１ａ，１１ｂ）から分離しているバルブ装置である第二遮断手段（１２）を含むことを特徴とする調合機械。
2. 前記第一遮断手段が、前記調合ヘッド（１３）に連通した前記ダクト（１０）の端部に配置されている開閉遮断バルブ（１２）であることを特徴とする請求項１に記載された調合機械。
3. 前記第二遮断手段が、前記調合ヘッド（１３）または前記容器のいずれかへ着色剤製品を選択的に移送するために、そこから再循環ダクトが分岐されている３路バルブ（１１ａ，１１ｂ）であることを特徴とする請求項１に記載された調合機械。
4. 前記調合機械が、前記調合ヘッド（１３）の回りに円周方向に対を成して重ねて配置された複数の開閉遮断バルブ（１２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された調合機械。
5. 前記調合機械が、溶媒洗浄ダクト（２８）が連結された溶剤タンク（２４）を有する洗浄ユニット（２１）を有し、
   空気洗浄ダクトが圧縮空気源（２５）に連結されており、
   前記溶剤洗浄ダクトおよび前記空気洗浄ダクトはそれらと前記調合ヘッド（１３）との間の連通を開閉させるために選択的に作動可能なそれぞれの遮断手段（３２，３４）を備えている前記調合ヘッド（１３）と連通していることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された調合機械。

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