JP5668945B2 - いくつかの成分を有する製品を計量・混合するシステムを制御する方法、計量・混合システム、及び、それを含む噴射または押出装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の計量比率で混合器において混合されなければならない第１成分及び第２成分から成る製品を計量・混合するためのシステムを制御するための方法に関する。
また、本発明は、さらに、上記制御方法が適用される計量・混合システム、及び、このような計量・混合システムを含む噴射または押出装置に関する。

このシステムの役割は、操作者によって定められる比率において少なくとも二つの成分の混合物を供給することである。この混合物は、例えば、計量・混合システムに接続されたスプレーガンを含む噴射装置を用いて塗料を噴射するための適用例に直接的に用いられる。

二つの成分の製品を計量・混合するために、第１成分を混合器内に供給することができる第１複動往復式縦型ポンプと、通常、第１ポンプに対して順番に並ぶ第２成分を混合器内に供給することができる第２複動往復式縦型ポンプから成るこの種のシステムを用いて実施することが知られている。各ポンプのピストンの動きは、成分の排出方向から成分の吸入及び排出方向へ反転され、逆方向も同様である。ポンプに連結された吸入バルブ及び排出バルブに加えて、各ポンプの回路は、各ポンプの排出バルブと混合器との間に挿入された供給バルブを含む。

既知の制御手法は、以下の段階、
第１ポンプの供給バルブを開いて、所定の投与比率に応じて、所定の投与量を混合器内に供給すること、
第１ポンプの供給バルブを閉じること、
第２ポンプの供給バルブを開いて、所定の投与比率に応じて、所定の投与量を混合器内に供給すること、
第１供給周期の段階を終了させるために第２ポンプの供給バルブを閉じること、
このポンプを対応する成分で再び満たす必要があるときに、吸入及び排出方向に各ポンプのピストンの反転を始動させること、及び、
これらの段階を繰り返すことによる次の周期を始めるために、第１ポンプの供給バルブを再び開くこと、を含んでいる。

連続的に供給することを含むこの既知のシステムにおいて、ポンプの排出方向からポンプの吸入及び排出方向へポンプのピストンの動きを反転させること、また同様に逆方向に移動させることは、ポンプのピストン工程の終了に到達することによって始動される。

米国特許第６、８９６、１５２号明細書には他の連続供給システムが記述されている。この文献によると、スプレーガンを用いることによって圧力下にあるいくつかの成分を含んだ材料を供給するための装置は、各々がポンプによって混合器内へ供給される固定量に対応する最小変位の増加分を供給するためのそれぞれの駆動／ポンプ装置に連結される二つの位置センサを含む。コントローラは、一つの増加分によって駆動／ポンプ装置アセンブリの一つを往復移動させるために位置センサに接続されている。他の駆動／ポンプ装置は、その後所定の計量比率を調整するために一つの増加分によって動かされる。

これらの既知のシステムの欠点は、この連続的な供給を継続することができる前にポンプの一つの反転があるときに、とりわけ、この動作は流量における中断を引き起こすため、それらがポンプに最適に使用されることができないことである。

フランス特許出願２、９２８、４６６号公報において、出願者は、既知の計量・混合システムの欠点を軽減するための解決法を提案した。この特許出願によると、第１ポンプの反転は、第２ポンプがその成分の投与量を供給すると同時に実行され、逆も同様である。それ故に、第１ポンプの反転は同時進行で起きる。

米国特許４、４４０、３１４号明細書では、所定の計量比率で混合器内において混合されるために作られた少なくとも二つの成分から成る製品を計量・混合するためのシステムを制御するための方法、成分の各々に対する往復式ポンプを含むシステム、持続的に第１成分を供給すること、及び、持続的に、かつ、計量比率を維持するために第１成分の供給に比例して第２成分を供給することが、記述されている。

本発明の目的は、フランス特許２、９２８、４６６号公報によって提供された優位点を保持しながら、混合器の排出口で得られた製品の成分の混合物の均一性における改善を提供する動作モードを可能にする一方で、より少ない部品から構成されることで簡易化され、より安価な計量・混合システムを提案することである。

本発明の第１の主題は、少なくとも二つの成分、すなわち所定の計量比率で混合器内に混合されるように設計された第１成分及び第２成分から成る製品を計量かつ混合するためのシステムを制御するための方法であり、少なくとも二つのポンプ、すなわち第１成分を混合器内へ供給することのできる第１往復式ポンプ、及び、第２成分を該混合器内へ供給することのできる第２往復式ポンプ、及び、各ポンプのピストンの動きが、この対応する成分の吸入及び排出方向から成分の排出方向へ反転され、逆も同様であることを含むシステムであり、
この方法は以下の段階、
第１成分を混合器内へ供給するために第１ポンプを駆動すること、
該所定の計量比率に応じて、第２成分を混合器内へ供給するために第２ポンプを駆動すること、
各ポンプ内に残存している容量を連続的に算定すること、及び、
排出流向、または、吸入及び排出流向において、ポンプ内に残存している容量が該所定の計量比率を確保することに不十分であることを算定した後に、一つのポンプのピストンの反転を始動させること、及び、
第１ポンプから混合器内への第１成分の供給は、中断なしに第１成分を供給するために計量・混合システムの動作を通して提供される連続的な供給であること、
第２ポンプから混合器内への第２成分の供給は、該所定の計量比率を維持するために第２成分を周期的に投与するような断続的な供給であること、及び、
第２成分は、第１成分が第１ポンプによって供給される圧力より高い圧力で、第２ポンプによって供給されることを含む。

本発明による方法の他の特徴によると、
第１成分の流量は、混合器に各時点で供給される第１成分の量に応じて第２成分の投与量を連続的に調節するために常に算出され、
第１ポンプによって供給される第１成分は、第２ポンプが第２成分を供給するときに、逆行して排出されることを防止され、
対応するポンプの成分の排出の流向において残存している容量が該所定の計量比率を確保するのに不十分であるときに、第１及び第２ポンプの反転は、始動され、
第２成分は、第１成分に入る第２成分の投与量を調節するために第１成分の連続的な流れに実質的に直交するように供給され、
第２成分が混合器の縦軸に実質的に直交するように混合器内へ供給される一方で、第１成分は混合器の縦軸に沿って混合器内へ供給される。

本発明によると、本発明の第２の主題は、この方法を適用するために制御される計量・混合システムであり、このシステムは、
該混合器内に第１成分を供給することができる第１往復式ポンプ、及び、前記混合器内に第２成分を供給することができる第２往復式ポンプを含んでおり、各ポンプのピストンの動きは、ポンプ容量の吸入方向及び排出方向から成分に対応する排出方向へ反転させることができ、逆も同様であること、ポンプのピストンの動きを連続的に検知するために各ポンプに連結されている運動検出器、この運動検出器は、排出または吸入及び排出の流向においてポンプ内に残存している容量が、該所定の計量比率を確保することに不十分であることを算定した後に、ポンプのピストンの反転を始動するようにプログラムされたコントローラに接続されていること、また、コントローラは、第１成分が中断なしで供給されるように計量・混合システムの動作を通して、第１ポンプから混合器内へ連続的に第１成分の供給を提供するために、かつ、該所定の計量比率を維持するために混合器内への第２成分の投与を周期的に実行するように、第２ポンプから混合器内へ第２成分の断続的に供給するために、プログラムされており、第２ポンプが第２成分を供給する圧力は、第１成分が第１ポンプによって供給される圧力より高い圧力であることを特徴とする。

本発明によるシステムの他の特徴によると、
第１ポンプにより供給される第１成分が、第２ポンプによって第２成分が供給される間に逆方向に放出されることを防ぐために、ノンリターンバルブは第１ポンプに連結される。

本発明のさらなる題目は、本発明による制御方法を適用することができる本発明により、計量・混合システムを含む噴射または押出装置である。

本発明の他の特徴と利点は、本発明の限定されない実施形態の以下の記述から明らかになり、添付の図に関して、
図１は、本発明による計量・混合システムの正面図である。 図２は、図１の計量・混合システムの背面図である。 図３は、本発明による計量・混合システムの拡大スケールでの部分図である。 図４は、本発明による計量・混合システムの動作を説明する概略図である。

本発明の一つの実施形態が、同一または同等の要素が同じ参照番号を有する図に関して、これから記述される。

図において説明される計量・混合システムは、スプレーガン（図示しない）を含む噴射装置を用いた塗料のような製品を計量・混合するために設計される。しかし、製品はペースト状製品であり、本発明による計量・混合システムは、押出装置として用いられることにも十分に適している。

製品は、第１成分４及び第２成分５を含む少なくとも二つの成分から成る。システムは、第１成分４を収容する複動往復式の第１ポンプ１及び第２成分５を収容する複動往復式の第２ポンプ２を含む少なくとも二つのポンプ１、２から構成される。説明されている例において、ポンプ１及び２は空気圧ポンプである。

これらの第１、２ポンプ１、２は、それぞれ対応する成分４、５を混合器３内に供給することができ、例えばスプレーガン（図示せず）または押出ガン（図示せず）によって、二つの成分４、５、または追加分の混合された製品が混合器３の排出口で供給される。

各ポンプ１、２は、各自の吸入バルブ６、７を用いて各自の成分４’、５’（図４参照）のタンクに接続されている。対応する吸入バルブ６、７が各自のタンク４’、５’に連通するポンプの容量をセットすることによって開放されたときに、各ポンプのピストン（図示せず）は、このポンプの容量を満たすために、成分を吸い上げることによって満たす方向に（この図において上向きの方向に）動かされる。この吸入段階の間に、各ポンプのピストンは、各自の排出バルブ８、９を用いることによっていくつかの成分を混合器３へ放出する。
その後、ポンプのピストンは、成分を各自の排出バルブ８、９を通って混合器３へ放出するための方向である他の方向に動かされる。
ポンプ１、２のピストンの往復運動は、図４の複数の矢印によって示されている。

本発明によると、第２ポンプ２は、第２成分５の投与の供給周期を実行するように断続的に供給するための完全な閉鎖位置と完全な開放位置との間で切り替えられる供給バルブ１１を経由して混合器３に接続されており、一方で、第１ポンプは、中断なしに供給される第１成分４の連続的な流入を得ることから除かれている。
同様に本発明によると、第２ポンプ２が第２成分５を供給する圧力は、第１成分４が第１ポンプ１によって供給される圧力よりも高い。
さらに本発明によると、ノンリターンバルブ１０は、第２ポンプ２によって第２成分５が供給される間に、第１ポンプ１によって供給される第１成分４が後方へ排出されることを防ぐために、第１ポンプ１に連結されている。

本発明の他の利点は、第１成分に侵入する第２成分５の投与を行うために、第１成分４の連続的な流れの中へ実質的に直交するように直接的に第２成分５を間欠的に供給することである。図４に示されるように、第１成分４を混合器３の縦軸（Ａ−Ａ）に沿ったニードルを用いてそれの中に供給する間に、第２成分５が混合器３の縦軸に対して実質的に直交するように混合器３内へ供給されるように、混合器３の上流または実際に直接的に混合器３内に簡易なＴ型連結を設置することにより行われる。
これは、混合器３の上流か混合器の先端のどちらかに予混合効果を与え、混合器３の排出口において供給される混合された製品の均一性を改善する。

また、各ポンプは、両方向におけるピストンの終端位置を定める下端の当接部１２及び上端の当接部１３（図３参照）の形式の安全装置を用いて、電子的または機械的に提供される。
これらの下端及び上端の当接部１２、１３はキャリブレーションによって定められ、それらはセンサによって示される電子的な当接位置である。

各ポンプ１、２のピストンの反転は、各自のソレノイドバルブ１４、１５（図４参照）によって一つの方向または他の方向に始動される。

供給バルブ１１及び反転ソレノイドバルブ１４、１５は、供給バルブ１１及び反転ソレノイドバルブ１４、１５の開閉を制御する電子制御ボックス１６にすべて接続されている。
制御ボックス１６は、制御ボックス１６に連結された調整及びオン／オフのための一連のボタン（図示せず）を用いた入力である値を表示するディスプレイスクリーン１７を含む。

このシステムの使用を始める前に、以下の調整が調整パネル１９を用いてなされる。
二つの空圧レギュレータ１８（各ポンプに一つ）に従って動作することによって圧力を調整し、この圧力はポンプの動作間にわたり維持される。

このシステムの使用を始める前に、以下の調整が調整パネル１６を用いてなされる。
第１、第２成分４、５の計量比率を調整し、
供給バルブ１１の一つの開口においてポンプ２から放出されなければならないそれぞれの投与量を調整する。

一つの例として、圧力は０．１から１００バールの範囲内で、計量比率は１／１から１００／１の範囲で、かつ、各ポンプの投与量は０．１ｃｃから１００ｃｃの範囲で調整され、計量比率はあらかじめ固定した値で自動的に維持される。
さらに、計量の精度は、例えば＋／−１パーセントのオーダーである。

電子ボックス１６は、吸入または排出及び吸入の流向におけるポンプ１、２内に残っている量が所定の計量比率を維持するために不十分であることを算定した後に、ポンプ１、２のピストンの反転を始動するようにプログラムされたコントローラ２０を含む。
各ポンプ１、２において残っている容量を各時点で算定するために、コントローラ２０は、ポンプのピストンの運動を連続的に検知するために各ポンプに連結される運動検出器２１に接続されている。従って、コントローラ２０は、各ポンプのピストンの運動に応じて放出された成分の容量、及び、それによってポンプに残っている成分の容量も、正確に算出することができる。
運動検出器２１は、線形の検出器である。

このようにして、コントローラ２０は、検出器２１から出力信号を受信し、かつ、残っている容量が所定の計量比率を維持するために十分かどうかを算定するためにポンプ１、２内に残っている容量を各時点で算出する。必要性が生じたときに、コントローラ２０は、下端の当接部１２または上端の当接部１３に達する前に、ソレノイドバルブ１４、１５を制御することによってポンプのピストンの反転を始動させる。

故に、ポンプ１の反転は、システムを動作する間の圧力及び流量の降下を防ぐために、ポンプ２から他の成分を供給している間に実行される。その結果として、ポンプ１の反転は同時進行で起こる。

従って、ポンプ２の反転は、バルブ１１を閉じ、かつ、システムを動作する間の圧力及び流量の降下を防ぐために、ポンプ１から他の成分を供給している間に、実行される。その結果として、ポンプ２の反転は同時進行で起こる。

一方で、必要になったときに各ポンプ１、２のピストンの反転を始動させるために、かつ、一方で、各時点において混合器３へ供給される第１成分４の量に応じて第２ポンプ２から供給される第２成分５の投与量を連続的に調整し、かつ、所定の計量比率を維持するために第２成分５の必要な断続的供給を確保するために、コントローラ２０に第１成分４の流量を常に算出することができるように、各ポンプ１、２のピストンの検出器２１はその動きを検知し、かつ、その出力信号は、それ故に即座に各ポンプにおいて各時点での残っている容量を正確に算出することができるコントローラ２０に入力される。

この方法及びシステムは、主成分から成る第１成分４を触媒から成る第２成分５と混合することに対して、または、ペースト状製品を混合することに対しても特によく適している。

Claims (9)

1. 二つの成分、すなわち所定の計量比率で混合器３内に混合されるように設計された第１成分４及び第２成分５から成る製品を計量かつ混合するためのシステムを制御するための方法であって、前記システムは、
   二つのポンプ、すなわち、前記第１成分４を前記混合器３内に供給することができる第１複動往復式ポンプ１と、前記第２成分５を前記混合器３内に供給することができる第２複動往復式ポンプ２とを含んでおり、前記各ポンプ１、２のピストンの動きは、対応する前記成分４、５の吸入及び排出方向から前記成分の排出方向へ反転されることができ、かつ、逆方向も同様であり、前記方法は、
   前記第１成分４を前記混合器３内へ供給するために前記第１ポンプ１を駆動すること、
   該所定の計量比率に応じて、前記第２成分５を前記混合器３内へ供給するために前記第２ポンプ２を駆動すること、
   各ポンプ１、２内に残存している容量を連続的に算定すること、及び、
   排出流向、または、吸入及び排出流向において、前記ポンプ１、２内に残存している容量が該所定の計量比率を確保することに不十分であることを算定した後に、前記ポンプ１、２の一つのピストンの反転を始動させること、及び、
   前記第１ポンプ１から前記混合器３内への前記第１成分４の供給は、中断なしに前記第１成分４を供給するために前記計量・混合システムの動作を通して提供される連続的な供給であること、
   前記第２ポンプ２から前記混合器３内への前記第２成分５の供給は、該所定の計量比率を維持するために前記第２成分５の投与を周期的に実行するような断続的な供給であること、及び、
   前記第２成分５は、前記第１成分４が前記第１ポンプ１によって供給される圧力より高い圧力で、前記第２ポンプ２によって供給されること、の各段階を含むことを特徴とする制御方法。
2. 前記第１成分４の流量は、前記混合器３に各時点で供給される前記第１成分４の量に応じて、前記第２成分５の投与量を連続的に調節するために常に算出されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記第１ポンプ１により供給される前記第１成分４は、前記第２ポンプ２が前記第２成分５を供給するときに、逆方向に放出されることを防ぐことを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
4. 対応する前記ポンプの前記成分４、５の排出の流向において残存している容量が該所定の計量比率を確保することに不十分であるときに、前記第１及び第２ポンプ１、２の反転は始動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制御方法。
5. 前記第２成分５は、前記第２成分５の投与を第１成分に侵入させるために、前記第１成分４の連続的な流れに実質的に直交するように供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の制御方法。
6. 前記第１成分４は、前記混合器３の縦軸（Ａ−Ａ）に沿って前記混合器３内へ供給され、一方、前記第２成分５は前記混合器３の縦軸に対して実質的に直交するように前記混合器３内へ供給されることを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. 請求項１〜６いずれかの前記方法を適用するために制御される計量・混合システムであって、前記システムは、
   前記第１成分４を前記混合器３内に供給することができる第１複動往復式ポンプ１と、前記第２成分５を前記混合器３内に供給することができる第２複動往復式ポンプ２とを含んでおり、前記各ポンプ１、２のピストンの動きは、前記ポンプ容量の吸入及び排出方向から対応する前記成分４、５の排出方向へ反転させることができ、かつ、逆方向も同様であり、
   また、前記ポンプのピストンの動きを連続的に検知するために各ポンプ１、２に連結されている運動検出器２１を含んでおり、この運動検出器２１は、排出または吸入及び排出の流向において前記ポンプ１、２内に残存している容量が、該所定の計量比率を確保することに不十分であることを算定した後に、前記ポンプ１、２のピストンの反転を始動するようにプログラムされたコントローラ２０に接続されており、
   前記第１成分４が中断なしで供給されるように前記計量・混合システムの動作を通して、前記第１ポンプ１から前記混合器３内へ連続的に前記第１成分４の供給を提供するために、かつ、該所定の計量比率を維持するために前記混合器３内への前記第２成分５の投与を周期的に実行して、前記第２ポンプ２から前記混合器３内へ前記第２成分５の断続的に供給するために、該コントローラ２０はプログラムもされており、該システムは、
   前記第２ポンプ２が前記第２成分を供給する圧力は、前記第１成分が前記第１ポンプ１によって供給される圧力より高い圧力であることを特徴とする計量・混合システム。
8. 前記第１ポンプ１により供給される前記第１成分４が、前記第２ポンプ２によって前記第２成分５を供給する間に逆方向に放出されることを防ぐために、ノンリターンバルブ１０は前記第１ポンプ１に連結されていることを特徴とする請求項７に記載の計量・混合システム。
9. 請求項７または８による前記計量・混合システムを含み、請求項１から６のどれか一つによる前記制御手法を適用することを特徴とする噴射または押出装置。

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