JPH0449108A - スクリュー式吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、定量つつ流体を吐出分配する為の吐出装置
に係わり、特に、安定に所定の定量を精度良く吐出分配
することの出来る吐出装置に関する。

［従来の技術］ 定量つつ流体を吐出分配する為の従来の吐出装置は、一
般に、一端に狭隘な吐出口をもち、反対側か開口した筒
状の容器（以下バレルと記す）に流体を蓄え、前記開口
部からピストンによって容器内を滑動するプランジャを
押し込み、蓄えられた流体を加圧して定量つつ吐出して
いる。

［発明か解決しようとする問題点〕 ところで、従来の吐出方法によると、ピストンを精度良
く移動させることか困難であって、特に、粘度の高い流
体はバレルに存在する流体の星によって吐出時に必要と
する圧力か大きく変化し、また、空気が混入して発泡す
る恐れもあって、正しく走間つつ吐出することか困難で
あった。

こ発明の目的］ そこで本発明は、上記の不都合を解決して、流体の粘度
、流動性やバレル内の流体量に影響すること憲く、また
、泡の影響を除いて、定量を精度良く、かつ連続的にも
均一に吐出することの出来る流体吐出装置を実現するに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するために、本発明におけるスクリュー
式吐出装置においては、吐出口を備えた流体容器と、該
吐出口から容器中の流体を抽出し第２の吐出口に移動す
るスクリューと、スクリュー駆動機構と、スクリュー駆
動機構の回転を制御する制御装置とを設けたことを特徴
としている。

［作用］ 上述のごとく構成しなことにより、流体の吐出において
は、制御装置による、スクリューの構造寸法に対応した
スクリューの回転速度と、停止時期の精度良い制御によ
り、流体の粘度、流動性やバレル内の流体量に影響する
ことが無い。また、スクリューによる圧送の為に泡の影
響を除くことができて、連続的な吐出においても流体の
吐出量を安定させ、定量吐出を果たしている。

［実施例コ 以下図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に基つくスクリュー式吐出装置の概要構
成側口てあり、第２図は第１図に示すスクリュー式吐出
装置における流体の容器〈以下バレルと記す）とモータ
部の構成側口である。また、第３図は、第１図に示した
スクリュー式吐出装置の概要楕成例における制御回路の
概要フロック図てあり、第４図は、別の制御方式による
回路の概要ブロック図である。

第１図において、２は詳細を後述するＩ１１御装置であ
って、２２は流体吐出時に流体背部から圧力をかける為
の圧力設定器、２４は流体吐出時に単位時間当たり吐出
量を定めるスクリューの回転速度設定器、２６は流体吐
出時に流体吐出時間を設定し流体吐出量を制御するタイ
マの設定器である９また、４は吐出するための流体を蓄
えるバレル、６は特許請求範囲で記した第２の吐出口、
８はモータ、８ａは制御装置２とモータ８を接続する電
気ケーブル、１０は詳細を後述するスクリューを内蔵す
る機構部であって、モータ８は回転速度設定器２４の設
定値によって定められる回転速度で回転して、タイマの
設定器２６で設定された時間機構部１０内部に装置され
た後述するスクリューを駆動回転し、バレル４に蓄えら
れた流体を第２の吐出口６から定量吐出する。

この時に、流体の粘度に対応し、・予め圧力設定器２２
て設定した圧力で該流体に背圧をかける。

４ａは該背圧をバレルに伝達するための圧力空気の配管
である。

第２Ｉ２１において、４及び８は、それぞれ第１［２１
で前述したバレル及びモータてあって、ｌＯは同しく前
述した機構部であり、６は第２の吐出口である９機構部
１０には、回転により充填された流体を移動させるスク
リュー１２、エア抜用のボート１，４．特許請求の範囲
で記したバレルの吐出口１６及び、吐出口１６とスクリ
ュー１２を繋く配管１８か３まれており、配管］８の吐
出口１６の反対側には、配管１８を清掃する等必要な時
に開けることの出来るボート１８ａを設けている。

上述した構成図では、本スクリュー式吐出装置によって
所定の流体を吐出する相手の容器及び該容器の移動駆動
機構等、本発明の説明には直接関係のない機能要素の記
載は省略している。

第３図において、２２．２４．２６はそれぞれ第１図で
前述した、圧力設定器、回転速度設定器、タイマの設定
器を示している。

また、３０は該吐出装置から所定の流体を吐出分配する
相手容器の存在を確認し、吐出を開始する信号を得るセ
ンサである。

３２は制御装置本体であって、所定の機能を有する電子
回路によって構成されている。３４はモータ８を駆動す
るサーボ増幅回路であって、前述した各設定値を変換し
モータ回転速度の指令値として出力する制御装置本体３
２からの信号に従ってモータ８を起動或いは停止し、ま
た、回転速度を制御する。

モータ８は直流モータてあって、サー水増幅回銘３４に
よって駆動制御され、動力伝達用の歯車機構（［２Ｉ示
せず）を介してスクリュー１２を所定の時間所定の速度
で回転させて流体の定量を吐出する。

３８はモータの回転速度を検出する為の回転速度計であ
って、該検出値はサーボ増幅回路３４に戻される。サー
ボ増幅回路３４は該検出値を制御装置本体３２から出力
される信号と比較し、偏差がゼロになるように出力して
モータ８の回転を制御し、スクリュー１２の安定な回転
を維持する。

４４は直流モータで構成されるモータであって、第１図
の説明で前述した、配管４ａを経由して所定の背圧をバ
レル内部の流体上部にかけるための圧力空気を発生する
エアポンプ４６を、動力伝達用の歯車機構（図示せず）
を介して駆動する。

４２はモータ４４を駆動するサーボ増幅回路であって、
前述した圧力設定器２２によって設定された圧力設定値
を変換し空気圧力の指令値として出力する制御装置本体
３２からの信号に従ってモータ駆動電力を出力し、モー
タ４４の回転を起動或いは停止し、猿な、回転速度を制
御する。

４８はエアポンプ４６によって得られる圧力を検知する
圧力センサであって、該圧力センサ４８の検出値はサー
ボ増幅回路４２に戻される。サーボ増幅回路４２は該検
出値を制御装置本体３２から出力される信号と比較し、
偏差がゼロになるように出力してモータ４４の回転を制
御し、エアポンプの出力空気圧力を設定値に維持する。

上述したブロック図においては、電源回路と電源スィッ
チ及び吐出機能の起動停止スイッチ、及び、吐出完了の
信号を出力する信号回路等、本発明の説明に直接必要の
ない回路要素は記載を省略している。

次に上述の構成に於ける動作を説明する。

該スクリュー式吐出装置によって吐出分配すべき流体が
決定されると、その流体の粘度や流動性及び１回の吐出
量に対応して、スクリュー１２の回転速度を決定する為
のモータの回転速度設定器２４、及び、該回転速度によ
りスクリュー１２のピッチ及び直径等機構構造によって
定まる時間当たりの吐出量に対応してタイマの設定器２
６を設定する。

また、該流体の粘度が高く、流動性が悪くてバレル４か
ら該流体が安定にスクリュー１２に流れ込まない恐れの
あるときは、バレル４内の流体に背圧をかけるなめに、
圧力設定器２２を該流体の質と時間当たりの吐出量に対
応して所定の圧力値に設定する。

バレル４に所定の流体を注入した後、本発明に基づくス
クリュー式吐出装置を備えた流体分配装置を起動し、所
定の短時間スクリューとエアポンプを駆動すると、内部
の空気は第２の吐出口６とエア抜き用ボート１４から押
出され、該流体はスクリュー１２に充満する。

上記準備工程が完了し、全分配システムの起動スイッチ
（図示せす）を押し、流体を吐出すべき容器が該スクリ
ュー式吐出装置の第２の吐出口６の下所定の位置に移動
されると、容器を検知したセンサ３０からの信号が制御
装置本体３２に入力される。

該入力信号によって制御装置本体３２は、圧力設定器２
２によって設定された圧力値を指定する信号をサーボ増
幅回路４２に出力し、サーボ増幅回路４２は所定の電圧
をモータ４４に供給して該モータを駆動する。モータ４
４はエアポンプ４６を駆動して発生した圧力空気を配管
４ａを経由してバレル４の中の流体の上部に送り、該流
体に圧力をかける。該圧力値は圧力センサ４８によって
検知されてサーボ増幅回路４２に戻される。従って、バ
レル４内の流体の上部には常に圧力設定器２２によって
設定された一定値の圧力が供給される。

また、センサ３０からの信号によって制御装置本体３２
は１回転速度設定器２４によって設定された回転速度値
に対応し、モータ８とスクリュー１２との間の歯車機構
等所定の条件に従って予め設定された処理をおこない、
作成したモータ８の回転速度を示す信号をサーホ増幅回
！＠３４に出力する。

サーボ増幅回路３４は入力信号に対応し、所定の電圧を
モータ８に供給して該モータを駆動する。

モータ８はスクリュー１２を駆動して、エアポンプ４６
の圧力によってバレルの吐出口１６から押され、配管１
８を経由して流されてきた流体を、該スクリューの構造
と前記設定された回転速度で定まる一定の量で第２の吐
出口６から所定の容器（図示せず）に吐出する。

モータ８の回転速度は回転速度計３８によって検知され
てサーボ増幅回路３４に戻される、従って、モータ８の
回転速度は、回転速度設定器２４の設定値から決定され
た所定の回転数に常に維持され、従って、スクリュー１
２の回転速度は設定値に維持される。また、該流体は前
述したようにバレル上部から一定の圧力で押されて常に
一様にスクリューに流れ込んでいるので、該流体は第２
の吐出口６から一定の吐出量で吐出される。

また、センサ３０からの信号によって制御装置本体３２
は、内部に備えたタイマを起動し、該タイマの値がタイ
マの設定器２６によって設定された値と一致すると、制
御装置本体３２は、サーボ増幅回路３４に対してモータ
８の回転方向を今までとは逆方向に指示する予め定めら
れた電圧値の信号を約０−５秒間出力した後、信号の出
力を停止する。

従ってモータ８は該プラギング動作によって瞬時に停止
する。従って、スクリュー１２の回転が停止して流体の
吐出か停止される。

即ち、予め設定された所定の量の流体が容器に正しく注
入される。

バレル４の中の流体上部から圧力をかけているが、出力
側が停止されたことによる圧力の増加は圧力センサ４８
によって検知され、サーボ増幅回路４２に戻されるので
サーボ増幅回路４２からモータ４４への出力値が減少し
、モータ４４の回転を低下させる。従ってエアポンプ４
６の回転が低下し、バレル４中の流体上部からの圧力が
過大になって該流体がスクリューの隙間等から洩れる恐
れはない。

制御装置本体内のタイマの値が前述したようにタイマの
設定器２６によって設定された値と一致し、モータ８の
回転が停止すると、制御装置本体３２は出力信号（図示
せず）を次工程に出して充填された容器を移動し、新し
い空の容器を第２の吐出口の下に移動する。該移動が完
了すると本説明の最初に戻って次の工程が開始する。

上述の説明でモータ８の停止前に逆電圧をかける時間を
約０．５秒と記したが、該流体の粘性等の性質とモータ
の回転速度によって適切な時間に定める。また、時間は
固定せす、逆電圧をかけてモータの回転が停止したとき
に電圧を切るようにしても良い。

また、回転速度計は、タコメータのような発電機型式の
もの、パルスエンコータ等により連続的に出力されるパ
ルスの単位時間内の数を計数する手段、適切な間隔て配
設した近接スイッチ等から出力されるパルスの間隔時間
を計測する手段等、該装置の仕様条件にあわせて適切に
選択することかできる。

次に、別の実施例を第４図によって説明する。

第４１２１において、２２は第１図て前述した圧力設定
器、２８はスクリュー１２の回転速度設定器、２０は吐
出弁配置回当たりの吐出量を定める、吐出弁配置回当た
りのスクリューの回転回数を設定する回転数設定器を示
している。

また、３０は該吐出装置から所定の流体を吐出分配する
先の容器の存在を確認し、吐出を開始する信号を得るセ
ンサである。

５２は制御装置本体であって、所定の機能を有する電子
回路によって構成されている。５４はモータ８を駆動す
る出力回路であって、前述した各設定値を変換しモータ
８の回転速度指令値として出力する制御装置本体５２か
ら出力される信号レヘルに従ってモータ８を起動或いは
停止し、また、回転速度を制御する。

モータ８は直流モータてあって、出力回路５４によって
駆動制御され、動力伝達用の歯車機構（図示せず）を介
してスクリュー１２を所定の時間所定の速度で回転させ
て流体の定量を吐出する。

５８はスクリューの回転を検出する為の回転センサてあ
って、パルスエンコータによって構成され、ニジパル、
スエンコータの機能によって定まる。

スクリューの回転角度に対応したパルスと、スクリュー
１回転ごとの１２号を出力する。吐出量の精度を必要と
しない時は、スクリコーーの１回転ことの信号のみてよ
い 該回転センサ５８の検出値は制御装置本体５２に戻し、
制御装置本体５２は回転速度設定器２８に設定された設
定値と比較し、偏差かセロになるように出力してモータ
８の回転を制御し、スクリュー１２の安定な回転を維持
する。

４４は直流モータて構成されるモータてあって、第１図
の説明で前述した、配管４ａを経由して所定の背圧をバ
レル内部の流体上部にかけるための圧力空気を発生する
エアポンプ４６を、動力伝達用の歯車機構（図示せず）
を介して駆動する。

４２はモータ４４を駆動するサーボ増幅回路であって、
前述した圧力設定器２２によって設定された圧力設定値
を変換し空気圧力の指令値として出力する制御装置本体
５２からの信号に従ってモータ駆動電力を出力し、モー
タ４４を起動或いは停止し、また、回転速度を制御する
。

４８はエアポンプ４６によって得られる圧力を検知する
圧力センサであって、該圧力センサ４８の検出値はサー
ボ増幅回路４２に戻される。サーボ増幅口！＠４２は該
検出値を制御装置本体５２から出力される信号と比較し
、偏差がゼロになるように出力してモータ４４の回転を
制御し、エアポンプの出力空気圧力を設定値に維持する
。

上述したブロック図においては、電源回路と電源スィッ
チ及び吐出機能の起動停止スイッチ、及び、吐出完了の
信号を出力する信号回路等、本発明の説明に直接必要の
ない回路要素は記載を省略している。

次に上述の構成に於ける動作を説明する。

該スクリュー式吐出装置によって吐出分配すべき流体が
決定されると、その流体の粘度や流動性及び−回の吐出
量に対応してスクリュー１２の回転速度を決定する回転
速度設定器２８及び、該回転速度により、スクリュー１
２のピッチ及び直径等機構構造によって定まる、吐出１
回当りに吐出すべき流体の量に対応してスクリュー１２
の回転回数を設定する回転数設定器２０を設定する。

また、流体の粘度が高く、流動性が悪くてバレル４から
安定にスクリュー１２に流れ込まない恐れのあるときは
、該バレル内の流体に背圧をかけるために、圧力設定器
２２を該流体の質と時間当たりの吐出量に対応して所定
の圧力値に設定する。

バレル４に所定の流体を注入した後本発明に基づくスク
リュー式吐出装置を備えた流体分配装置を起動し、所定
の短時間スクリューとエアポンプを駆動すると、内部の
空気は第２の吐出口とエア抜き用ボート１４から押出さ
れ、該流体はスクリューに充満する。

上記準備工程か完了し、全分配ンステムの起動スイッチ
（１１２示せず）を押し、流体を吐出すべき容器か該ス
クリュー式吐出装置の第２の吐出口６の下所定の位置に
移動されると、容器を検知したセンサ３０からの信号か
制御装置本体５２に入力される。

該入力信号によって制御装置本体５２は、圧力設定器２
２によって設定された圧力値を指定する信号をサーボ増
幅回路４２に出力し、サーホ増幅回！＠４２は所定の電
圧をモータ４４に供給して該モータを駆動し、モータ４
４はエアポンプ４６を駆動して発生した圧力空気を配管
４ａを経由してバレル４の中の流体の上部から圧力をか
ける。該圧力値は圧力センサ４８によって検知されてサ
ーボ増幅口＆＠４２に戻される。従って、バレル４中の
流体上部には常に圧力設定器２２によって設定された一
定値の圧力が供給される。

また、センサ３０からの信号によって制御装置本体５２
は、回転速度設定器２８によって設定された回転速度値
に対応し、モータ８とスクリュー１２の間の歯車機構等
所定の条件に従った処理をおこなってモータ８の回転速
度を指令するレベル信号を出力回路５４に出力する。出
力回路５４は所定の電圧をモータ８に供給して該モータ
を駆動し、モータ８はスクリュー１２を駆動して、エア
ポンプ４６の圧力によってバレルの吐出口１６から押さ
れ配管１８を経由して流されてきた流体を、該スクリュ
ーの構造と前記設定された回転速度で定まる一定の肇て
第２の吐出口６から所定の容器（図示せず）に吐出する
。

スクリュー１２の回転はスクリュー１２に結合された回
転センサ５８から制御装置本体５２に戻さた信号によっ
て検知される。即ち、制御装置本体５２は、パルスエン
コーダによって構成された回転センサ５８からのパルス
信号の時間当たり入力数から検知したスクリュー１２の
回転速度を回転速度設定器２８と比較して偏差かゼロに
なるように出力回路５４に出力する信号レベルを変化し
。

従って、モータ８の回転速度は常に一定に維持される。

従ってまた。スクリュー１２の回転速度は回転速度設定
器２８によって設定された一定値に維持される。また、
制御装置本体５２は、回転センサ５８からのパルス入力
信号の数を計数し、１回当たりの吐出分配量を定める回
転数設定器２０の設定値に対して予め定められた所定の
値まで接近すると、出力回路５４に出力する信号レベル
を減少させ、一致すると該信号の出力を停止し、スクリ
ューの回転は停止する。

従って、スクリュー１２の回転が停止して流体の吐出が
停止される。

即ち、予め設定された所定の量の流体が容器にＥしく注
入される。

バレル４の中の流体上部から圧力をかけているが、出力
側が停止されたことによる圧力の増加は圧力センサ４８
によって検知され、サーボ増幅回路４２に戻されるので
サーボ増幅回路４２からモータ４４への出力値が減少し
、モータ４４の回転を低下させる。従ってエアポンプ４
６の回転か低下し、バレル４中の流体上部からの圧力が
過大になって該流体がスクリューの隙間等から洩れる恐
れはない。

モータの回転が停止すると制御装置本体５２は出力信号
（図示せず）を次工程に出して充填された容器を移動し
、新しい空の容器を第２の吐出口の下に移動する。該移
動が完了すると本説明の最初に戻って次の工程が開始す
る。

上述した、第３図の説明では、モータの回転速度を設定
し、該速度を制御するように説明したか、本吐出装置の
使用条件によって固定しておいても良いし、予め定めた
複数レヘルの固定値を選択するようにしても良いし、連
続的に任意の値を選択指定するようにしても良い、また
、モータの停止にプラギング動作をするように説明した
が、通常の停止にしても良い。

また、第４図の説明では、モータの停止にサーボ機能に
よる減速停止をするように説明したが、プラギング動作
を含めた停止でも、通常の停止にしても良い。

また、スクリューの回転速度を設定し、該速度を制御す
るように説明したか１本吐出装置の使用条件によって固
定しておいても良いし、該回転速度はモータの特性に合
わせるようにして、特に回転速度を制御しなくても良い
。

Ｊた、回転センサ５８はパルスエンコータを用いるよう
に説明したがスクリュー１回転ことに動作する近接スイ
ッチ等必要とする精度に合わせて任意のｎ４造のものを
使用しても良い。

上述した、第３図、第４図の説明ではスクリュー駆動用
のモータを直流モータと説明したか、モータ駆動用の出
力回路或いはサーボ増幅回路と制御装置との対応によっ
て交流モータでも、パルスモータでも良い、また、吐出
量の必要精度によっては、サーボ機能を設けず単なるモ
ータのオンオフ制御でも良い。

また、上述の説明ではバレル内液体の背圧制御のエアボ
ンア駆動用のモータを直流モータと説明したが、モータ
駆動用の、サーボ増幅回路または出力回路及び制御装置
との対応によって交流モータでも良い。また、圧力設定
の必要精度によっては、サーボ機能を設けず単なるモー
タのオンオフ制御でも良い、また、エアポンプを制御す
るように説明したか、通常のエアポンプからの圧力空気
回路に設けたレキュレータを操作設定するようにしても
良い。

また、バレル内液体表面の空気圧力を変化するように説
明したか、ｌａ体上部に７ランンヤを設け、プランジャ
上部の圧力を空気圧または機械的機構による適切な方法
で調整変化するようにしても良い また。流体のもつ流動性等の特性によっては、必ずしも
バレル内の液体表面に圧力をかける必要はない。

また、サーボ増幅回路は電子回路による構成ても、制御
装置本体をマイクロコンピュータて構成しソフト処理に
よって動作するようにしてもよい。

また、エア抜きボート１４からは自然に空気が抜けるよ
うに説明したが、必要によっては、真空ポンプ等によっ
て強制的に空気を抜くようにしても良い。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したごとく、この発明によると、流体の
吐出においては、スクリューの回転速度と、停止時期の
精度良い制御によって、流体の粘度、流動性やバレル内
の流体量に影響すること無く、また、スクリューによる
圧送の為に泡の影響を除くことができて、連続的な吐出
においても流体の吐出量を安定させ、定量吐出を果たす
ことができるというすぐれた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくスクリュー式吐出装置の概要ｉ
成側口、第２図は第１図に示すスクリュー式吐出装置に
おけるバレルとモータ部の構成側図、第３図は第１図に
示したスクリュー式吐出装置の概要構成例における制御
回路の概要ブロック図、第４図は別の制御方式による回
路の概要ブロック図である。 図において、２は制御装置、４はバレル、６は第２の吐
出口、８はモータ、１０は機構部、１２はスクリュー、
１４はボート、１６はバレルの吐出口、１８は配管、２
０は回転数設定器、２２は圧力設定器、２４は回転速度
設定器、２６はタイマの設定器、２８は回転速度設定器
、３０はセンサ、３２は制御装置本体、３４はサーボ増
幅回路、３８は回転速度計、４２はサーボ増幅回路、４
４はモータ、４６はエアポンプ、４８は圧力センサ、５
２は制御装置本体、５４は出力回路、５８は回転センサ
である。 出願人　　　岩下エンジニアリング株式会社代理人　　
　弁理士　　西郷義美 第２図 第１図 第３図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吐出口を備えた流体容器と、該吐出口から容器中の
   流体を抽出し第２の吐出口に移動するスクリューと、ス
   クリュー駆動機構と、スクリュー駆動機構の回転を制御
   する制御装置とを含むことを特徴とするスクリュー式吐
   出装置。