JP7268201B2 - 粘性の物質を塗布するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に化粧、筆記、塗装、描画および／またはマーキングの目的で、粘性の物質を塗布するための装置であって、物質用のタンクと、アプリケータと、タンクからアプリケータに物質を搬送するように設計されたコンベヤと、を有する装置に関する。

上記のタイプの装置は、例えば、独国特許発明第１０３２７５８９号明細書から既知である。ポンプを備える容器は、独国特許発明第１９７４２５５９号明細書からも既知である。既知の装置では、コンベヤは複数の個別の部品で構成され、高度な設置作業が必要である。さらに、既知の装置は、例えば、化粧用物質に関連して問題となる材料を使用している。例としては、鋼製の戻しばねおよび鋼製の弁体がある。

本発明は、部品点数を削減するように上記のタイプの装置を開発するという目的に基づいている。さらに、塗布される物質に関しては、問題となる材料を避ける必要がある。

本発明によれば、上記目的は、コンベヤが、シリンダと、シリンダ内に軸線方向に変位可能に配置された第１の閉鎖装置および第２の閉鎖装置と、閉鎖装置を軸線方向に変位させるためのポンプタペットと、シリンダとタンクとの間の第１の接続通路と、シリンダとアプリケータとの間の第２の接続通路とを有し、第１の閉鎖装置が、シリンダに対する第１の閉鎖装置の位置に応じて第１の接続通路を開閉し、第２の閉鎖装置が、ポンプタペットに対して調整可能であり、ポンプタペットに対する第２の閉鎖装置の位置に応じて第２の接続通路を開閉し、シリンダと協働して、ピストンとして機能するかまたはピストンに相当するポンプを形成していることによって解決される。

本発明によれば、上記の記述によれば、ポンプタペットは、二重の機能、すなわち、一方では２つの閉鎖装置の軸線方向の変位機能と、他方では第２の閉鎖装置に対する位置を変更することによる第２の接続通路の開閉機能とを有している。最初に、これにより、必要なコンポーネントの数が削減される。例として、（追加の）弁を設ける必要がない。例えば、通常鋼製である弁体としての球体も節約されるため、塗布される物質に関連して問題となる物質も回避される。第２の閉鎖装置は、ポンプの一部の閉鎖および形成という二重の機能を有している。

本発明に基づいて設計された塗布装置の動作モードは、例えば、ポンプタペットによって制御される２つの閉鎖装置の適切な移動によって、塗布される物質がタンクからシリンダに搬送され、そこからアプリケータに搬送されるようになっている。

本発明と同等の塗布装置は、２０１８年４月２４日に出願された独国特許出願公開第１０２０１８００３３２３号明細書から既知である。比較すると、本発明によるアプリケータは、各々の行程動作におけるより短いアイドル行程のために、より精確な応答挙動を実現している。さらに、ポンプタペットの外面にある２つの接続開口部の１つが省略されているため、摩擦の影響が少なくなる。設けられる可能性のあるポンプケージをタンクに統合することで、よりシンプルで安価な射出成形ツールを使用することができる。最後に、安全な漏れ防止が実現される。安定したインクで作業することさえ可能である。

本発明によれば、第２の閉鎖装置は、シリンダに対する圧力行程でポンプタペットの第１の停止部に対して静止し、シリンダに対する吸引行程でポンプタペットの第２の停止部に対して静止することが好ましい。

換言すれば、２つの停止部が設けられることによって、第２の閉鎖装置の移動は、ポンプタペットによって制御することができる。

本発明によれば、第２の閉鎖装置は、ポンプタペットに設けられた第１の停止部と第２の停止部との間で調整可能であり、第１の停止部に当接したときに第２の接続通路を開放し、第２の停止部に当接したときに第２の接続通路を閉鎖することがさらに好ましい。２つの停止部は、好ましくは、第２の閉鎖装置が圧力行程または吸引行程で当接する２つの停止部と同一である。このようにして、第２の接続通路を、シリンダに対する圧力行程で第２の閉鎖装置により自動的に開放し、吸引行程で自動的に閉鎖することを実現することができる。このようにして、吸引行程と、それに続く圧力行程とを使用して、物質をシリンダからアプリケータに搬送することができる。

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、第１の閉鎖装置は、シリンダに対する圧力行程で第１の接続通路を閉鎖し、シリンダに対する吸引行程の少なくとも一部の区間で第１の接続通路を開放する。

次に、第１の接続通路の自動開閉により、吸引行程によって物質がタンクからシリンダに確実に搬送される。

したがって、本発明によれば、連続する圧力行程および吸引行程により、好ましくは、塗布される物質が、最初にタンクからシリンダに搬送され、次にシリンダから塗布要素にさらに搬送され、この目的のために必要な第１の接続通路および第２の接続通路の開閉は、各々の場合に自動的に、そして各々の場合に２つの閉鎖装置を適切に使用することによってのみ行われる。

本発明によれば、第２の接続通路が、少なくとも部分的にポンプタペット内にあることがさらに好ましい。これにより、コンベヤひいては塗布装置全体が特にコンパクトになる。

さらに好ましくは、第２の閉鎖装置は、ポンプタペットをリング状またはスリーブ状に取り囲んでいる。したがって、本発明の特に好ましい実施形態によれば、第２の閉鎖装置はＯリングとして設計することができる。これらの設計は、更なるコンパクトさを実現する働きをする。

本発明によれば、シリンダは、好ましくは、タンクと一体に形成することができる。このようにして、部品点数が削減される。

さらに好ましくは、第１の閉鎖装置は、ポンプタペットと一体に設計することができる。これも部品点数を削減する働きをする。しかしながら、同様に、第１の閉鎖装置をポンプタペットと一体に設計しないこともできる。それらを別々に製造することはほとんど問題を引き起こさず、実質的にコストを増加させない。

２つの閉鎖装置を制御するためのポンプタペットの移動は、本発明によれば、任意の方法で実行することができる。しかしながら、アプリケータは、互いに回転可能な２つの部品と、２つの部品の互いの回転をポンプタペットの軸線方向の移動に変換するトランスミッションとを有することが好ましい。互いに回転可能な２つの部品は、例えば、装置シャフトの２つの部品であってよい。この設計では、圧力行程または吸引行程を生成するために、前述した部品を相互に回転させるだけで十分である。

本発明によれば、トランスミッションはまた、好ましくは、ガイド曲線によってガイドされるカムを有し、ガイド曲線は、閉路に沿って延在している。例えば、この設計では、互いに回転可能な２つの部品が常に互いに同じ方向に回転するときに、圧力行程の後に吸引行程も発生する。これは、ガイド曲線で表される閉路により、ポンプタペット上のカムが、２つの回転可能な部品が互いに回転する方向に関係なく、常に２つの閉鎖装置を前後に移動させるからである。

すべての部品はプラスチック、特にＡＢＳまたはＰＰから製造することができる。

以下では、添付の図面を参照しながら好ましい例示的な実施形態を用いて本発明をより詳細に説明する。

本発明によるアプリケータの第１の例示的な実施形態の縦断面図である。 一方は、図１と同じ図であるが、縮尺が小さく、他方は、その拡大部分図である。 図２ａと同じ図であるが、動作条件が異なっている。 図２ａと同じ図であるが、動作条件が異なっている。 図２ａと同じ図であるが、動作条件が異なっている。 図２ａと同じ図であるが、動作条件が異なっている。 図１による、アプリケータのシリンダ、タンク、およびドラグピストンの図である。 図１による、異なる回転位置にあるアプリケータのポンプタペットの図である。 図１による、異なる回転位置にあるアプリケータのポンプタペットの図である。 カートリッジの形態の図１によるアプリケータの第１の回転可能な部品の図である。 図１によるアプリケータの駆動リングの図である。 図１によるアプリケータの駆動リングの図である。 プラグの形態の図１によるアプリケータの第１の閉鎖装置の図である。 Ｏリングの形態の図１によるアプリケータの第２の閉鎖装置の図である。 図１と同じ図であるが、異なる例示的な実施形態の図である。 図２ａ～２ｅと同じ図であるが、第２の例示的な実施形態の図である。 図２ａ～２ｅと同じ図であるが、第２の例示的な実施形態の図である。 図２ａ～２ｅと同じ図であるが、第２の例示的な実施形態の図である。 図２ａ～２ｅと同じ図であるが、第２の例示的な実施形態の図である。 図２ａ～２ｅと同じ図であるが、第２の例示的な実施形態の図である。 図４ａおよび図４ｂと同じ図であるが、やはり第２の例示的な実施形態の図である。 図４ａおよび図４ｂと同じ図であるが、やはり第２の例示的な実施形態の図である。

図１は、粘性の物質を塗布するための本発明による装置１（以下、塗布装置１という）の第１の実施形態の断面図である。塗布装置１は、Ｚ軸方向に対して平行な長手方向軸線Ｌに沿って延びている。

Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、図１がＹ－Ｚ平面の断面図となるように定義されている。塗布装置１は、例えば化粧、筆記、塗装、描画および／またはマーキングの目的で、粘性の物質を塗布するためのアプリケータ２を有している。さらに、塗布装置１は、アプリケータ２に接続されたカートリッジ５０ａと、カートリッジ５０ａに接続されたシャフト５０ｂとを有している。カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとは、長手方向軸線Ｌの周りで互いに回転することができる。このため、カートリッジ５０ａは第１の回転可能な部品とも呼ばれ、シャフト５０ｂは第２の回転可能な部品とも呼ばれる。

シャフト５０ｂは、粘性の物質を収容するためのタンク４０として設計された中空の内部を有している。ポンプケージ４２がタンク４０内に形成されており、このポンプケージは、第１の接続通路４１を介してタンク４０に接続されており（図２ａ）、第１の接続通路４１は、第１の投与開口部とも呼ばれる。第１の接続通路４１を介して、粘性の物質は、タンク４０からポンプケージ４２へ通過することができる。ドラグピストン６０はタンク４０内に配置されており、粘性の物質がタンク４０から排出されると、アプリケータ２に向かって移動する。このようにして、タンク４０内で一定の圧力が維持される。ドラグピストン６０の代わりに、閉鎖質量を使用することもできる。

コンベヤ３は、粘性の物質をタンク４０からポンプケージ４２を介してアプリケータ２に搬送する働きをする。この目的のために、コンベヤ３は、図１に示される例示的な実施形態では、ポンプケージ４２と一体に形成されるシリンダ１０を有している。さらに、コンベヤ３は、シリンダ１０内に軸線方向に変位可能に配置されたＯリング３０と、Ｏリング３０の軸線方向の変位のためのポンプタペット２０とを有している。Ｏリング３０はポンプタペット２０に押し付けられる。ポンプタペット２０は、アプリケータ２に接続された前端部２７ａと、ポンプケージ４２内に延びる後端部２７ｂとを有している。タペット孔２６は、ポンプタペット２０の前端部２７ａからポンプタペット２０を通ってポンプタペット２０の後端部２７ｂまで延びている。ポンプタペット２０の後端部２７ｂに、第２の接続通路２１が形成されており、これは、ポンプケージ４２とタペット孔２６との間の接続を表し、第２の投与開口部とも呼ばれる。

カートリッジ５０ａをシャフト５０ｂに対して長手方向軸線Ｌの周りで回転させることにより、ポンプタペット２０は、シリンダ１０内で長手方向軸線Ｌ（Ｚ軸）に沿って移動する。この目的のために、塗布装置１は、トランスミッション２３，７０を備えて設計されている。トランスミッション２３，７０は、２つのカム７１と、リンク２３とを有している。カム７１は、ポンプタペット２０に形成されたリンク２３と係合している。図４ａおよび図４ｂにおいて観察できるように、リンク２３は正弦波形の通路として設計されている。しかしながら、リンク２３は、この形状に限定されるものではない。２つの回転可能な部品、すなわちカートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとが互いに回転する場合、カム７１がリンク２３に係合すると、回転運動が、長手方向軸線Ｌに沿ったポンプタペット２０の軸線方向の移動に変換される。図４ａおよび図４ｂにおいてさらに観察できるように、リンク２３は閉路に沿って延在している。カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとが互いに回転する場合、カム７１は、リンク２３の閉路のために、回転方向に関係なく、ポンプタペット２０を繰り返し上下に移動させる。タンク４０上の第１の回転防止装置４３およびポンプタペット２０上の第２の回転防止装置２２は、ポンプタペット２０をタンク４０に回転可能に結合する働きをする。同様に、駆動リング７０上の第３の回転防止装置７２およびカートリッジ５０ａ上の第４の回転防止装置５２は、駆動リング７０をカートリッジ５０ａに回転可能に結合する働きをする。

カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとを互いに回転させることによってポンプタペット２０を図１に示す位置から下向きに移動させると、第１の停止部２４ａがＯリング３０に当接する。したがって、Ｏリング３０は下向きに押圧される。次に、ポンプタペット２０を上方に移動させると、ポンプタペット２０の第２の停止部２４ｂがＯリング３０と接触する。次に、ピストン３０は、ポンプタペット２０によって上方に移動させられる。したがって、カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとが互いに回転すると、カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとが互いに回転する方向に関わらず、Ｏリング３０は、シリンダ１０に対してだけでなく、ポンプタペット２０に対しても、繰り返し上下方向に移動する。

図４ａおよび４ｂは、正弦波形のリンク２３を有する本発明によるコンベヤ３のポンプタペット２０を示している。図４ａに示されるポンプタペット２０は、図４ｂでは長手方向軸線Ｌ（Ｚ軸）を中心に９０°回転している。ポンプタペット２０の後端部２７ｂにおいて、第２の接続通路２１は、図４ａで観察することができる。さらに、第２の回転防止装置２２は、図４ｂで観察することができ、これは第１の回転防止装置４３と係合する。

以下では、図２ａ～２ｅを参照して、図１による実施形態における塗布装置１の機能を例として説明する。

図２ａは、図１と同様に、開始位置にある塗布装置１を示している。開始位置では、ポンプタペット２０およびＯリング３０は、Ｏリング３０がポンプタペット２０の第２の接続通路２１を閉鎖するように、シリンダ１０内に配置されている。タンク４０およびポンプケージ４２は、第１の接続通路４１を介して互いに接続されている。ポンプケージ４２は、この開始位置において粘性の物質で充填されている。

ここで、カートリッジ５０ａとシャフト５０ｂとは、長手方向軸線Ｌの周りで互いに回転する。したがって、任意の方向に回転を行うことができる。リンク２３とカム７１との相互作用により、ポンプタペット２０は、上で説明したように、タンク４０の方向に長手方向軸線Ｌに沿って移動する。したがって、カートリッジ５０ａの回転は、ポンプタペット２０のリンク２３内を走行しているカム７１を介して、また、シャフト５０ｂの第１の回転防止装置４３にガイドされるポンプタペット２０の第２の回転防止装置２２を介して、長手方向軸線Ｌに沿ったポンプタペット２０の移動に変換される。ポンプタペット２０の軸線方向の移動により、ポンプタペット２０の第１の停止部２４は、Ｏリング３０と接触する。次に、Ｏリング３０は、ポンプタペット２０と共にタンク４０の方向に移動する。

図２ｂは、ポンプタペット２０がタンク４０の方向に移動した状態を示している。ポンプタペット２０の移動とポンプケージ４２への粘性の物質の充填とにより、プラグ８０もタンク４０の方向に移動し、次に、図２ａによる位置ではまだ開放していた、タンク４０とポンプケージ４２との間の第１の接続通路４１を閉鎖する。すでに述べたように、圧力は、ポンプケージ４２内のポンプタペット２０の移動によってポンプケージ４２内の粘性の物質に加えられるので、タンク４０の方向へのＯリング３０のこの移動は、圧力行程とも呼ばれる。圧力行程でポンプタペット２０によって実行されるこの移動は、図２のポンプタペットに対して左方へのＯリング３０の変位をもたらし、それにより、第２の接続通路２１が開放される。このようにして、ポンプケージ４２に蓄積された圧力は、粘性の物質を第２の接続通路２１を通ってタペット孔２６を介してアプリケータ２に搬送することによって減圧される。

図２ｃは、ポンプタペット２０がポンプケージ４２内に可能な限り押し付けられた状態を示している。長手方向軸線Ｌの方向へのポンプタペット２０の最大移動量は、軸線方向行程と呼ばれ、リンク２３の曲線形状によって決定される。図４ａおよび４ｂに示すように、例えば正弦波形のリンク２３の設計により、カートリッジ５０ａを回転方向にさらに回転させると、ポンプタペット２０の移動方向が変化し、アプリケータ２の方向に移動する。Ｏリング３０とシリンダ１０との間の静止摩擦により、Ｏリング３０は、第２の停止部２４ｂがＯリング３０と接触したときにのみ、アプリケータ２の方向に移動する。結果として、第２の接続通路２１は、ポンプタペット２０を取り囲むＯリング３０によって閉鎖される。したがって、それ以上の粘性の物質はタペット孔２６に入ることができない（図２ｄを参照）。

カートリッジ５０ａをさらに回転させると、図２ｅに示す状態が実現される。シリンダ１０内のＯリング３０のアプリケータ２に向かっての移動は、吸引を生じさせ、ひいては、ポンプケージ４２内に真空を生じさせる。この真空は、同じくアプリケータ２の方向にプラグ８０の移動を引き起こす。これにより、第１の接続通路４１が開放され、粘性の物質をタンク４０からポンプケージ４２に吸引することによって真空は相殺される。したがって、この移動は吸引行程とも呼ばれる。したがって、ポンプケージ４２は、次のポンプサイクルのためにタンク４０からの新鮮な物質で充填される。さらに、ドラグピストン６０が、真空を通して引きずられる。ここで、カートリッジ５０ａが長手方向軸線Ｌの周りでさらに回転すると、塗布装置は、再び図２ａによる動作状態に達し、ポンプサイクルが再び開始する。

図９～１１ｂに示す本発明の第２の例示的な実施形態は、第１の例示的な実施形態で別個に指定されたプラグ８０（第１の閉鎖装置）が、第２の例示的な実施形態ではポンプタペット２０と一体に設計されているという事実を除いて、第１の例示的な実施形態に対応している。したがって、部品点数はそれに応じて削減される。

しかしながら、機能は実質的に同一であり、図１０ｄによる動作状態では、２つの接続通路４１および２１が両方とも同時に閉鎖され、その結果、真空のみが発生する。最後の瞬間、すなわち図１０ｅによる動作状態でのみ、タンク４０への接続が再び開放され、真空により物質が補充される。これとは対照的に、第１の実施形態では、搬送される物質における機構は、プラグ８０を図２ｄによる状態にすでに移動させているが、これが、物質が図２ｄによる状態から図２ｅによる状態へと常に搬送される理由である。

上記の説明、特許請求の範囲および図面に開示された本発明の特徴は、個別におよび任意の組み合わせの両方で、その様々な実施形態における本発明の実施に不可欠である。

Claims (11)

1. 特に化粧、筆記、塗装、描画および／またはマーキングの目的で、粘性の物質を塗布するための装置（１）であって、
   前記物質用のタンク（４０）と、
   アプリケータ（２）と、
   前記物質を前記タンク（４０）から前記アプリケータ（２）に搬送するように設計されたコンベヤ（３）と、
   を有する装置（１）において、
   前記コンベヤ（３）が、シリンダ（１０）と、前記シリンダ（１０）内に軸線方向に変位可能に配置された第１の閉鎖装置（８０）および第２の閉鎖装置（３０）と、前記閉鎖装置（８０，３０）を軸線方向に変位させるためのポンプタペット（２０）と、前記シリンダ（１０）と前記タンク（４０）との間の第１の接続通路（４１）と、前記シリンダ（１０）と前記アプリケータ（２）との間の第２の接続通路（２１）と、を有し、
   前記第１の閉鎖装置（８０）が、前記シリンダ（１０）に対する前記第１の閉鎖装置（８０）の位置に応じて前記第１の接続通路（４１）を開閉し、
   前記第２の閉鎖装置（３０）が、前記ポンプタペット（２０）に対して調整可能であり、前記ポンプタペット（２０）に対する位置に応じて前記第２の接続通路（２１）を開閉し、前記シリンダ（１０）と協働して、ピストンとして機能するポンプを形成し、
   前記第２の閉鎖装置（３０）が、前記シリンダ（１０）に対する圧力行程で前記ポンプタペット（２０）の第１の停止部（２４ａ）に当接し、前記シリンダ（１０）に対する吸引行程で前記ポンプタペット（２０）の第２の停止部（２４ｂ）に当接することを特徴とする、装置（１）。
2. 前記第２の閉鎖装置（３０）が、前記ポンプタペット（２０）に設けられた第１の停止部（２４ａ）と第２の停止部（２４ｂ）との間で調整可能であり、前記第１の停止部（２４ａ）に当接したときに前記第２の接続通路（２１）を開放し、前記第２の停止部（２４ｂ）に当接したときに前記第２の接続通路（２１）を閉鎖することを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記第１の閉鎖装置（８０）が、前記シリンダ（１０）に対する圧力行程で前記第１の接続通路（４１）を閉鎖し、前記シリンダ（１０）に対する吸引行程の少なくとも一部の区間で前記第１の接続通路（４１）を開放することを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
4. 前記第２の接続通路（２１）が、少なくとも部分的に前記ポンプタペット（２０）内に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記第２の閉鎖装置（３０）が、前記ポンプタペット（２０）をリング状またはスリーブ状に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記第２の閉鎖装置（３０）が、Ｏリングとして設計されていることを特徴とする、請求項５記載の装置。
7. 前記シリンダ（１０）が、前記タンク（４０）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記第１の閉鎖装置（８０）が、前記ポンプタペット（２０）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記第１の閉鎖装置（８０）が、前記ポンプタペット（２０）と一体に形成されていないことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
10. 互いに相対的に回転可能な２つの部品（５０ａ，５０ｂ）と、前記２つの部品（５０ａ，５０ｂ）の互いに相対的な回転を前記ポンプタペット（２０）の軸線方向の移動に変換するトランスミッション（２３，７１）と、を有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 前記トランスミッション（２３，７１）が、ガイド曲線（２３）によってガイドされるカム（５１ａ）を有し、前記ガイド曲線（２３）が、閉路に沿って延在していることを特徴とする、請求項１０記載の装置。

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