【発明の詳細な説明】
調整された量の流動可能な物質を可撓性容器から計量して小出しする装置 発明の分野
本発明は、概して、調整された量の流動可能な物質を可撓性壁で囲まれた封止
された容器内部から、計量して小出しするための改良された装置に関し、特に、
広範囲の粘度、温度、および粒子内容を持つ物質を可撓性壁で構成された容器か
ら計量してポンプで押し出す装置に関する。
発明の背景
料飲店および消費者製品産業は、食品を入れるために柔らかい袋を盛んに使用
するようになってきている。これらの袋は取扱いが容易で、保管や出荷のための
スペースが小さい。柔らかい袋は食品を計量して小出しするための自動販売機内
部に装填することが容易であり、それによって食品の取扱いの手間が減少する。
流体を絞り出すために可撓性壁で構成されたびんが長い間使用されてきた。そ
れらのびんは、変形力が除かれた後では、元の形に戻ろうとする弾性壁で通常製
作されていた。内部の空気と液体との比がびんの使用とともに高くなるので、び
んを適時に完全に空にしようとすると困難に遭遇する。それらの問題の解決策と
して、圧搾びんの内部に封止込められている内部袋の中に流体を入れることがあ
る。そのような構造の例が、米国特許第4,865,224号においてStre
ckによって、および米国特許第4,098,434号においてUhligによ
って、開示されていた。
上記解決策は圧搾びんを空にするために要する時間を短縮したが、袋が早くつ
ぶれること、および出口穴が潜在的に詰まることに付随する新たな問題が起きる
た。それらの問題を軽減する半硬質の袋と、その袋の内部に置がれる種々の支持
構造が、Spahni他に付与された米国特許第5,156,300号に開示さ
れている装置などで知られている。そのような内部袋要素と計量して小出しする
手段との組合わせも使用できる。たとえば、Bondに付与された米国特許第4
,138,36号では、らせんコイル袋インサートが、硬質外部構造の首開口部
内に支持されている小出し口に連結されている。
また、他の組合わせ装置が保護されている小出し口を袋切断および封止手段に
結合した。この方策の例が米国特許第5,127,550号においてKnorr
によって示されている。その米国特許では、貫通穴を有する第1の部材が切断手
段と共に用いられて、袋の壁の近くの部分を一緒に封止、それに切り込まれた狭
い通路を通じて流体を出すために袋の壁に穴をあける。
柔らかい袋に穴を開けるように構成されている従来技術のいくつかの器具が袋
に突き立てられる。器具の突き立てられた部分はピストンまたは袋圧縮型ポンピ
ングを妨害する。また、突き立てられた器具は出ることができない製品を捕らえ
るので、出されない流動可能な物質の無駄が増加する。それらの問題は、調味料
などの、変化する粘度特性を食品が含んでいる時、およびそのような作業を自動
的に行うことが望ましい時に、増大する。
穴あけ器具装置は、物質を袋からポンプで計量して送り出しするための袋圧縮
型ポンプを妨害もする。さらに、そのような器具装置は袋に取り付けることがし
ばしば困難である。それらの問題は、袋が、調味料などの、種々の粘度の、食品
などの物質を含んでいる時、およびそのような作業を自動的に行うことが望まし
い時に、より悪化する。たとえば、飲食店産業では、客が手で調味料を注いだり
することが最も有用であった。
食品を迅速に準備する分野、特に、注文後あまり待たせない料理店では、流れ
特性が不揃いである広い範囲の物質の管理されている部分を計量して小出しする
必要がある。それらの物質は粘度、乳化度(emulsion)、および時間の
経過と共に凝集または沈殿することがあるコロイド状懸濁液の濁液度が変わり得
る食品と、調味料、豆、肉、サワークリーム、チーズソース、ケチャップ、また
はからしなどの半固体物質を含む。それらの物質は、流動可能な物質、すなわち
製品がそれの個々ばらばらの状態を維持するようなやり方で動かす、すなわちポ
ンプ送りしなければならない。一例として、乳化物すなわち懸濁物は乳化のせん
断作用すなわち分裂をひき起こすような過度の動きをさせてはならない。
調整された量の流動可能な物質を反復可能に計量して出そうとする際に、特に
、流動可能な物質の温度や粘度が広い範囲にわたって変化する場合に、別の困難
が起きる。可撓性の壁で囲まれている容器から計量してポンプで送り出される成
分の部分、すなわち量は、圧力の高さ、圧力を加える時間の長さ、圧力感知弁、
出口穴の寸法および製品の粘度の1つまたは複数個に通常依存する。たとえば、
容器に圧力が加えられる時間が一定に保たれるものとすると、袋の中に残ってい
る成分が減少するにつれて出されつつある成分の量が減少する。
柔らかい袋から食品を小出しすることは、現在は食品を機械的な手持ちの計量
小出し装置内に移すことによって、または取付器具(enfitment)を使
用することによって行われている。取付器具は袋に取り付けられ、小出しホース
または小出しノズルの取付けのために用いられる。そのような取付器具は、装置
内に装填される前に袋の上に置かれ、または手持ち装置内に取り付けられる。し
かし、各方法は取付器具を袋に取り付けるための付加的な労力を要し、または機
械的手持ち装置内にスペースをとる。さらに、取付器具を袋に手作業で取り付け
ることは食品成分の取扱いを増加させ、食品の望ましくない取扱いの危険を生ず
る。
発明の概要
本発明は、可撓性壁で囲まれた封止られている容器に蓄えられている流動可能
な物質を計量して小出しするための改良された装置を提供するものである。本発
明の装置は、可撓性の壁で囲まれた第1の容器を保持するように構成された第2
の容器と、ピストンと、ピストンに連結されてピストンを行程軸に沿って予め設
定されている移動範囲にわたって駆動するアクチュエータとを含む。多数の計量
小出し装置を、変化する貯蔵容量に合わせて効率良いやり方でスペース内に置く
ことができるように、この装置はモジュール式に構成できる。
流動可能な食品を納めている柔らかい袋、または可撓性壁で囲まれたその他の
容器を第2の容器の内部に置くことができる。装置の行程軸に対して概ね垂直に
とった、第2の容器の横断面形状は第1の容器の横断面形状の相補充形状である
。
本発明は、可撓性壁で囲まれた容器または袋に自動的にまたは手作業で取り付
けることができ、袋の中に入れられている流動可能な物質を計量して小出しする
取付器具も提供する。第2の容器の壁を貫通して延びる取付器具は、第1の容器
の壁に穴をあけて開口部を形成し、かつ取付器具の周囲で第1の容器の開口部を
封止する封止機構を形成する穴あけ部材を含む。取付器具は、内面と外面および
第1の開放端部と第2の開放端部を有する中空チューブをさらに含み、穴あけ部
材が中空チューブの一端部に形成されている。流動可能な物質が中空チューブを
通ることができるようにする開口部を容器に形成し、かつ中空チューブの外面の
周囲でその開口部を拡張するように可撓性壁で囲まれた容器の壁と相互作用する
、穴開け部材と封止機構とは構成されている。穴あけ部材は可撓性壁で囲まれた
容器の壁を貫くために尖た先端部を有する。
可撓性壁で囲まれた容器をピストンと取付器具との間で圧縮するように、少な
くとも、可撓性壁で囲まれた第1の容器の壁に圧力を加えるために、第2の容器
の内部で第1の容器の上にピストンを配置できる。取付器具は第2の容器の、可
撓性壁で囲まれた第1の容器壁とは反対側の壁を貫通してピストンの近くまで延
びる。自動化された実施態様では、駆動機構は取付器具を、第2の容器の壁に概
ね垂直な回転軸を中心として回転させる。取付器具が回転させられると、穴あけ
部材は第1の容器の可撓性壁に穴をあけ、封止機構が第1の容器と相互作用して
それと共にシールを形成する。
取付器具から袋を容易に外すことができるように取付器具は形づくられている
。取付器具が逆向きに回されると、封止機構のくぼみが袋の開口部を取付器具に
対して上方へ案内して、可撓性容器を柔らかい袋からの封止を解除する。自動化
された実施態様では、駆動機構を単に逆転させて取付器具を柔らかい袋から巻き
ほぐす。そうすると、取付器具をある向きと、それとは逆の向きとに取付器具を
回転させることによって、取付器具の、袋への取り付けと、袋からの取り外しを
自動的にできる。
好適な実施態様では、ピストンは取付器具の、第1の容器内に突き出る部分を
受けるような形に作られている。たとえば、ピストンの円形くぼみは概ね円形の
穴あけ部材と取付器具の封止機構を受け入れることができる。したがって、ピス
トンがそれの全体の所定の行程長さの終りに達すると、取付器具の一部がピスト
ンのくぼみ部分内に受け入れられる。このようにして、袋から小出しされる物質
の量を最大にできる。
可撓性壁で囲まれた容器から調整された量の流動可能な物質を小出しするため
に、ピストンは一連の順次小出しステップで作動させられる。各小出しステップ
の最中に、ピストンは第1の容器へ向かって所定の行程長さだけ動かされて、所
望の量の物質を第1の容器から小出しする。ピストンを一連の順次小出しステッ
プで動かすために変位制御モータを使用できる。
可撓性壁で囲まれた容器は不規則な形を持つことができるために、所定量の流
動可能な物質を調整しながら小出しするためには、一連の順次小出しステップ中
の各小出しステップのためのピストンの所定の行程長さを、少なくとも2つの小
出しステップの間で異ならせることができる。袋は第2の容器、すなわち成分ホ
ッパーの内部に置かれているので、袋の上面の形はホッパーの形と鏡像関係にな
ることは必ずしもない。袋の中間部と底とに向かっては、袋の横断面形は第2の
容器の横断面形と同じになろうとする。したがって、もし各小出しステップごと
のピストンの移動が一定であるならば、初めの何回かの小出し操作で小出しされ
る食品の量は、袋の形が第2の容器の全体の形になった後で小出しされる食品の
量より少ないであろう。
本発明は、可撓性壁で囲まれた容器内の流動可能な物質の調整された量を決定
することと、可撓性壁で囲まれた容器内の流動可能な物質の決定された量を基に
して、可撓性壁で囲まれた容器から所望の量の物質を小出しすることを求められ
ている第2の容器内で可撓性壁で囲まれた容器を圧縮するピストンの移動長さを
確認することと、確認された距離だけピストンを動かして所定量の物質を小出し
するためにピストンの変位を制御することとを含む、可撓性壁で囲まれた容器か
ら調整された量の流動可能な物質を計量小出しする方法を提供する。
一連の順次小出しステップ中の最初の小出しステップ中に、一連の順次小出し
ステップ中の中間の小出しステップに関連する行程長さより長い行程だけピスト
ンを動かすことができる。このようにして、最初の小出しで出される物質の量と
概ね同じ量の物質が中間小出しでも出される。
小出しする物質の種類に依存して、製品の流量を調整するためにピストンの速
度を制御することもできる。また、本発明の好適な実施態様では、ピストンを第
1の容器へ向かって動かす各順次小出しステップに関連する小出しの後で、ピス
トンは第1の容器から離れるように逆向きに動かされて、第1の容器内の流動可
能な物質の圧力を低下させる。第1の容器に圧力がかかり続けていると、流動可
能な物質が望ましくないしたたり落ちがされることがあるために、このバックア
ップ特徴は、小出しされる流動可能な物質が通る、第1の容器に結合されている
出口ノズルからのしたたりを減少させる。ピストンによって第1の容器に圧力が
加えられると物質が小出しされるように、第1の容器からの物質の流れを制御す
るために出口ノズル内に配置されている圧力逃がし弁を使用できるが、それでも
圧力が低くされるとノズルからのしたたりは減少または無くなる。
可撓性壁で囲まれた第1の容器内に入れられている流動可能な物質を調整され
た量ずつ小出しする方法が、底を提供することと、底によって指示されている第
2の容器内に可撓性壁で囲まれた第1の容器を配置することと、可撓性壁で囲ま
れた第1の容器を開いて、流動可能な物質を通すために、第2の容器の少なくと
も1つの壁内に中空の取付器具を装着することと、可撓性壁で囲まれた第1の容
器をピストンと取付器具との間で圧縮するように、第2の容器内に配置できるピ
ストンを回転させて、可撓性壁で囲まれた第1の容器の少なくとも1つの壁に力
を加えることと、ピストンを行程軸に沿って底へ向かって駆動して、可撓性壁で
囲まれた第1の容器を第2の容器に対して圧縮して流動可能な物質を取付器具を
通じて小出しすることとを含む。
図面の簡単な説明
本発明の上記特徴およびその他の特徴を本発明の好適な実施態様の図面を参照
してここで説明することにする。図示の実施態様は本発明を示すことを意図する
ものであるが、本発明を限定するものではない。図面は以下の図を含む。
図1Aは本発明に従って柔らかい袋から調整された量の流動可能な物質をポン
プ送りする装置の側横断面図である。
図1Bは図1Aの出口ノズル組立体に結合されている取付器具装置の拡大側横
断面図である。
図2は本発明の取付器具装置の側面図である。
図3は図2の線3−3に沿ってとった、図2の取付器具装置の上面図である。
図4は図2の取付器具装置の上部図である。
図5Aおよび図5Bは線5A−5Aおよび5B−5Bに沿ってとった図4の取
付器具装置の横断面図である。
図6は、本発明の好適な実施態様に従って構成された、図1Aに示されている
装置のホッパーの側面図である。
図7は図6のホッパーの上面図である。
図8は図6のホッパーの後部立面図である。
図9は図6のホッパーの正面図である。
図10は図6のホッパーの底面図である。
図11は図1Aに示されている装置の底における開口部内の、1つの応用のた
めの所望の最初の位置に配置されている、図2の取付器具装置の上面図である。
図12は、図11の、他の応用のための最初の位置に図11の取付器具がある
、図11の取付器具装置と底組立体との上面図である。
図13は取付器具(仮想線)と取付器具を回転させるための駆動機構とを示す
図11に示されている底の底面図である。
図14は出口ノズル組立体に結合されている本発明の取付器具装置の好適な実
施態様の斜視図である。
図15は、出口ノズルから分離されている分割ダイアフラムを示す、図14の
取付器具の分解斜視図である。
図16は出口ノズル内で仮想線で分割ダイアフラムを示す、図14の組立体の
逆さにされた斜視図である。
図17A〜図17Fは取付器具装置の縁部の周囲で、可撓性壁で囲まれた容器
を開く動作と、袋の口を広げる動作を示す。
図18は本発明の取付器具装置の他の実施態様を示す。
図19はピストンおよび取付器具のソフトウエア制御を示す流れ図である。
図20は一様な量すなわち重量の物質を小出しするためにいくつかの用途で望
ましい小出しの間の行程長さの不均一性を示す、行程長さ対何回かの小出しにわ
たる小出しのグラフ、および小出しにわたって小出しされる物質の重量対何回か
の小出しにわたる小出しのグラフである。
好適な実施例の詳細な説明
図1Aは柔らかい袋、すなわち柔らかい容器から調整された量の流動可能な物
質をポンプ送りする本発明の装置の側横断面図を示す。図1Aに示すように、装
置10は硬い壁で囲まれた容器、すなわちホッパー12と、ホッパー内のピスト
ン14と、ホッパーを支持するベース16と、取付器具装置18と、出口ノズル
組立体20とを含む。小出しすべき流動可能な物質を含んでいる、袋22などの
、可撓性壁で囲まれた容器がホッパー12の内部でピストン14の下に置かれて
いる。説明している実施例では、ピストン14は、袋22の取付器具が袋22に
はめ込まれる側とは反対の側に圧力を加え、かつ取付器具18は袋22の表面に
対して概ね垂直になっている。しかし、当業者はそれらの部品の向きを他の用途
に合うように容易に変えることができる。すなわち、取付器具18とピストン1
4の行程軸52とを相互に概ね垂直に配置できる。
説明している実施例では、キャビネット24がベース16と、ホッパー12と
、ピストン14とを納める。他の用途では、ホッパー12をキャビネット24に
結合したり、キャビネットと一体にできる。隔壁26がキャビネット24を2つ
の区画、すなわち、駆動機構区画28とポンプ区画30、に分割することが望ま
しい。キャビネット24の側(たとえば、前側)のドア41によって、少なくと
もポンプ区画30の内部に容易にアクセスできる。このようにして、作業者は、
開かれていない可撓性壁で囲まれた容器22を含んでいるホッパー12を、キャ
ビネット24の中に挿入でき、かつ可撓性壁で囲まれた容器22の内容が空にな
ったらキャビネット24からホッパー12を取り除くことができる。他の応用で
は、ドア32を開いてもホッパーが取り除かれるように、ドア32をホッパー1
2と一体にできる。
説明している実施例では、従来の温度調節器(図示せず)が少なくともポンプ
区画30を、周囲温度に対して加熱したり、冷却したりして、所望の温度に維持
する。キャビネット24は絶縁することもできる(これは図示していないが)。
しかし、他の応用では、キャビネット24の温度は調整する必要はない。
図1Aの装置は、リードねじ38を持つボールねじ装置を、ベルト42によっ
て結合されている一対のプーリ40により駆動するモータ36を含む。プーリ4
0の一方がリードねじ38に固定され、他のプーリ40がモータ36の軸に固定
結合されている。リードねじ38は、ナット44と、プレート46と、送り軸4
8、50と、ピストン14とを有する組立体を、リードねじ38の行程軸ナット
、すなわち移動軸ナット52に沿って直線的に駆動する。プレート46が最も上
、すなわち最初の位置にあると、センサ(図示せず)がそのことをコンピュータ
34に指示する。説明している実施例では、行程軸52が垂直に概ね延びるよう
に装置10は向けられる。もちろん、装置の他の向きも可能である。
リードねじ38の下端部が、容器24内で隔壁26に取り付けられているブラ
ケット25によって支持され、リードねじ38の上端部もキャビネット24の内
部で適切に支持されている(簡単にするために図1Aには示されていないが)。
それによってリードねじ38は行程軸52に沿う相対的に固定されている位置に
維持され、軸52に沿って動くことはない。しかし、リードねじ38は、送り軸
組立体を上記のようにして駆動するように、キャビネット内の支持構造体に対し
て回転するために適切にジャーナル連結されている。
親ねじ38はピストン14の適切な行程長さを定めるために十分な長さも有す
る。この行程長さは第1の移動範囲と第2の移動範囲を含むことが望ましい。第
1の移動範囲では、ピストン14はホッパー12の内部で、最初の小出しステッ
プ位置(この位置ではピストン14は袋22の圧縮を開始する)と最後の小出し
ステップ位置(この位置ではピストン14はホッパー12の底壁のすぐ近くに位
置する)との間を滑る。第2の移動範囲では、ピストン14は最初の小出しステ
ップ位置と引き込められた位置との間を動く。引き込められた位置ではピストン
14はホッパー1の上に位置する。それらの移動範囲は予め設定して、モータ制
御器のメモリに保存しておくことが望ましい。これについては下で説明する。
ポンプ区画30を駆動機構区画28から封止るために、シール54が隔壁26
の穴の中および各送り軸48、50の周囲に置かれている。
モータ36は送り軸48、50を駆動してピストン14を第1の移動範囲およ
び第2の移動範囲内で動かす。ピストン14がホッパー12内で動作するような
、少なくとも第1の移動範囲内では、モータ36は、最初の小出しステップ位置
と最後の小出しステップ位置との間で一連の順次小出しステップにわたってピス
トンを動かす。各小出しステップは予め設定されている第1の移動範囲内のピス
トン14の明確な小出し位置に対応する。しかし、下で詳しく説明するように、
各位置の間の行程長さは、柔らかい袋12の詰め込み具合に依存して変化するこ
とが望ましい。
このために、制御器コンピュータ34の一部分を構成するモータ制御器がモー
タを動作させる。種々の位置制御モータ、たとえば、サーボモータ、ステッピン
グモータ等の当業者に知られているモータを使用できる。しかし、各小出しステ
ップの行程長さはステッピングモータの段階的な動きには直接関連しないことに
注意することが重要である。たとえば、1つの小出しステップの所望の行程長さ
だけピストンを動かすために、モータの段階的な動きの数を任意に増加させるこ
とができる。説明している実施例では、モータはカリホルニア州ワトソンビル(
Watosonville)所在のApplied Motion Produ
ctsから市販されているブラシレス直流ステッピングモータである。モータ3
6はカリホルニア州ランチョ・キューカモンガ(Rancho Cucamon
ga)所在のMagnon Engineering Inc.,から入手でき
る制御器によって制御することが望ましい。この制御器は、キャビネット24の
内部に納めることができるコンピュータ34の一部を構成する。図1Aはキャビ
ネット24の駆動機構区画28内のコンピュータ制御器34を概略的に示すが、
コンピュータ34はキャビネット24の外部の離れた場所にも配置できる。図示
していないが、従来のケーブルがコンピュータ34をモータに接続し、適切な直
流電源がモータ36に電力を供給する。その電源はキャビネット24の内部に納
めることもできる。
ピストン14は送り軸48、50の端部に取り外し可能に結合されている。こ
うすることによって作業者は清掃のためにキャビネット24からピストン14を
外すことができる。軸48、50の端部は、ピストンを横に(すなわち、行程軸
52に概ね垂直な方向)動かすことによって、ピストン14の上面に形成されて
いる対応する受け溝の中に滑り込むことができる合いくぎを含むことが望ましい
。しかし、当業者に周知の他の種類の取り外し可能な結合も使用できる。
ホッパー12は各種の形で形成できるが、ホッパー12は尖った角(たとえば
、90°の隅)のない概ね滑らかな内面を含むことが望ましい。この構造は封止
られている袋を誤って破ることを少なくし、ホッパー12の安全な取扱いを高め
る。説明している実施例では、図6ないし図10に示すように、ホッパー12は
少なくとも底壁56と2つの細長い側壁118、119を有する。端部壁112
は側壁118、119を相互に結合する。各端部壁112は相互に、および対応
する側壁118、119に鈍角で当たる3枚のパネルを有する。したがって、ホ
ッパー12は、行程軸52に概ね垂直な平面内で切った断面で見て、細長くされ
た八角形の横断面形状を持つ。他の形態では、ホッパー12は内面が滑らかな概
ね細長い長円形である。この実施形態は、従来技術で知られているように、引き
抜きによって製作できる。ホッパー12は類似の形の柔らかい袋2を受け入れる
。このようにして、ホッパー12と袋22との間には空隙はほとんど生じない。
他の応用では、流動可能な物質を袋の内部に入れる必要がないように、流動可能
な物質を、ばらばらの形態などで、ホッパー112の中に直接入れることができ
る。
底壁56は、取付器具18がホッパー12の中に突き出すことができるような
寸法および形の開口部58を含む。説明している実施例では、開口部58の形は
概ね円形で、キャビネット24のドア32の近くに通常位置するホッパー12の
端部へ向かって形成されている。この位置では、取付器具18はキャビネット2
4の前側近くに位置する。
ホッパー12の取扱いを容易にするためにホッパー12はそれの前側にハンド
ル60を含む。したがって、予め封止られている柔らかい袋22をホッパーの中
に装填および再装填するため、またはホッパーを掃除するために、ホッパーを装
置から外すことができる。ハンドル60は、取扱い工具と相互に作用し合うよう
に構成されている1つまたは複数のスロット状穴(図9)を含む。これによって
作業者は加熱されたホッパー12を取り扱うことができる。ホッパー12の他の
特徴については図6ないし図10に関連して以下に説明する。
少なくともピストン14の面がホッパー12の中にきっちりとはまるが、掃除
のために容易に取り外せる。このために、少なくともピストン14の面の、行程
軸52に概ね垂直な平面に沿う、横断面形状は、ホッパー12の形状に概ね一致
する。したがって、説明している実施例では、ピストン14は、ホッパーの形に
対して相補的な細長い長円形または細長くされた八角形である概ね一様な横断面
形状を有する。このようにして、ホッパー12は、ピストン14が内部で動作す
る作動シリンダを概ね構成する。ピストン12とホッパー14の間には最小の間
隙だけが生ずる。
ピストン12はその面に取付器具18の袋22の内部に延びる部分を受け入れ
る形にされたくぼみ15も含む。説明している実施例では、くぼみ15は取付器
具18の円形突き刺し部材80を受け入れるために円形にされている。ピストン
14がそれの所定の行程長さに達すると、くぼみ15が突き刺し部材80を受け
入れることによって、袋22から小出しされる物質の量を最大にする。
図1Aを参照すると、ベース16は動作のためのポンプ区画30内のキャビネ
ットの底床に取り外し可能に固定されているが、掃除のために取り外すことがで
きる。この位置では、ベース16はホッパー12の下に位置して袋22から流動
可能な物質を小出ししている間ホッパー12を支持する。ホッパー12の底壁5
6と同様に、ベース16も開口部62を有する。その開口部62は、取付器具1
8の一部が開口部62を通ってホッパー12の中に突き出ることができるような
寸法および形状にされている。ベースは取付器具を回転させる駆動機構を納める
ために一般に使用されるので、取付器具が袋に手作業で取り付けられるばあいな
どの、ある用途ではベース16は装置10の必要な部品ではない。
ベース16とホッパー12は、ピストン14がポッパー12の内部で滑る時に
、ホッパー12と16との間の相対運動を禁止するために、ホッパー12をベー
ス16に取り外し可能に固定する相互係合構造を含むこともできる。そのような
構造は、1つまたは複数の溝の中に押し付けられて、ピストン14が隔壁26へ
向かって動く際のピストン14とホッパー12との間に生ずる摩擦力より大きい
力によって、ホッパー12をベース16に対して保持する従来の戻り止め機構と
することができる。しかし、保持力はホッパー12をベース16から外すことを
困難にするほど大きくはない。
取付器具18はそれの上端部の下に支持面も含む。この表面はベース開口部6
2の壁と協働して回転のために取付器具18をジャーナル連結する。ベース16
の他の特徴を以下に図11、図12、および図13に関連して詳しく説明する。
ベース16とピストン14は広範囲の材料から製作できるが、ある応用(たと
えば、食品の小出し)においてはベース16とピストン14は防水、酸化防止、
かつ清浄にできる材料で製作することが望ましい。そのような応用のために適切
な材料は、たとえば、ステンレス鋼、アセタール樹脂(たとえば、DELRIN
(登録商標))、テトラフルオロエチレン(たとえば、TEFRON(登録商標
))、ポリテトラフルオロエチレン(a.k.a.PTEF)または類似のポリ
マーを含む。
取付器具18の一部が、上記のように、ベースの開口部58、62とホッパー
の底壁を突き抜けることによってホッパー空所内に延びている。穴あけ部材を有
する端部である、取付器具18の1つの端部が柔らかい袋22の底面に接触する
ように配置させられている。ピストン14が最初はホッパー12の内部に配置さ
れているので、それは柔らかい袋22を下へ押すことによって、袋をホッパー1
2の底および壁とピストン14との間で圧縮する。袋がホッパーの底に対して少
なくとも僅かに押し付けられた後で、取付器具は回されて袋に穴をあける。以下
でさらに詳しく説明するように、取付器具をさらに回すと袋はふくらまされて袋
の穴を拡げ、同時に袋の開口部を取付器具の周囲に配置してそれらの部品を一緒
に封止る。機械的なOリング型シール(図示せず)によって、ホッパー12のベ
ース16と底壁56との間に追加の封止を行うことができる。
ある応用では、物質を小出しするために取付器具は使用しない。たとえば、物
質が出口ノズル20を通じて流れ出るように袋に単に穴をあけることができる。
他の例では、ノズルまたは取付器具は袋と一体にでき、したがって、別々の取付
器具で袋に穴をあける必要はない。
図1Aおよび図1Bに示すように、出口ノズル組立体20が、袋に接触してい
ない取付器具の端部に接続されている。出口ノズル20は、袋に接触していない
取付器具の端部に接続されている。出口ノズル20は硬質プラスチックまたは金
属、あるいは両方で製作できる。袋22から流動可能な物質を選択的に小出しで
きるようにするために、圧力逃がし弁66がノズル組立体20内に配置されてい
る。ある応用では、その弁は一方向圧力逃がし弁である。ゴムまたはシリコーン
などのエラストマーで製作することが好ましい出口ダイアフラム66を弁に用い
ることが望ましい。出口ダイアフラム66は種々の寸法の出口スリットを持つこ
とができ、かつ流動可能な物質の広範囲の粘度に適合するために、適切なデュロ
メーター定格のものにできる。説明している実施例では、出口ダイアフラム66
は従来のカモノハシ型ダイアフラムであるが、スリットを設けた平らな円板ダイ
アフラムを同様に使用できる。「粘度」という用語は、物質の通路内の流れやす
さ、または物質を通路内で強制的に流れさせる際の容易さを指すために、厳密で
なく用いていることに注目すべきである。
出口ノズル20と取付器具18はキャビネットの下側壁の両側で相互に接続さ
れて、ベース16と、相互とをキャビネット24に取り外し可能に固定する。取
付器具18およびノズル20とキャビネット24との間に生ずる摩擦を最小にし
て、それらの部品を回転できるようにするために、出口ノズルの上側端部はキャ
ビネット24の下側表面の真下に位置する。組立られると、ダイアフラム66の
上の環状フランジが取付器具18の下端部とノズル20の内側肩との間に配置さ
れて、ダイアフラム66を所定の場所に固定する。ノズル組立体20のこれ以上
の詳細は図14ないし図16に関連して以下で説明する。
図2ないし図5は本発明の回転可能な取付器具の好適な実施例を示す。取付器
具18は中空チューブ70と、この中空チューブ70の一端部に形成された端部
片72とを有する。以下で説明するように、柔らかい袋22に穴を開け、それに
続いてその開けられた穴を、端部片72の端部を穴にねじ込むことができるよう
にする寸法まで拡大するために、参照番号80によって概ね特定されている、穴
開け部材が端部片72に取り付けらている(たとえば、溶接される)。取付器具
18の反対側の端部にはノズル組立体20にねじ合わされるための外部ねじが切
られている。図2は中空チューブ70の好適な実施例として円筒を示しているが
、取付器具は、多面体または楕円体などの、他の形をとることもできることわか
るであろう。以下で説明するように、取付器具18を回すために端部片72の真
下に歯リング74を含むことが望ましい。しかし、装置10が手動で取り扱う構
成の場合には歯は省略できる。
端部片72はカラー76と、このカラー部76と穴開け部材80との間に配置
されている中空の環状円錐形部78とを含む。カラー76は端部片72の下端部
に配置されて、中空チューブ70の外面から外側へ放射状に延びている。取付器
具18についての以下の説明では、カラー76は基準平面として使用され、「上
」と「下」がこの平面によって設定されている床すなわち基準面に対して用いら
れている。
図2および図3を参照すると、端部片72上の保持フランジ82が円錐形部7
8の少なくとも一部の上を延びてカラー76の平面に概ね平行になっている。保
持フランジ82が張り出す度合いは、図2および図3(それらの図は穴開け部材
80が除かれている端部片72を示している)から最も良く分かるように、円錐
形部78の外周の周囲で変化する。中空の円錐形部78と保持フランジ82とは
、以下で説明する封止装置の部分を一緒に構成する。
保持フランジ82にはくぼまされた部分84も切り込まれている。このくぼま
された部分84は円錐形部78の傾いた表面に対して滑らかに連なっている。す
なわち、図5Bに最も良く見えるように、少なくとも、端部片72のうち、くぼ
み84における円錐形部78の上端部の内側にある部分が、端部片72の中心へ
向かって上方へ、円錐形部78の表面の傾斜と概ね同じ傾斜角で傾斜している。
このくぼまされている部分84は、以下で説明するように、取付器具18を袋2
2から取り出すことができるようにするための封止解除機構の一部分を構成して
いる。
図4に最も良く見えるように、穴開け部材80は、一緒になって、上方へわず
かに曲がる尖った点94を形成する前縁部90と後縁部92を含むことが望まし
い。前縁部90と後縁部92は分かれて穴開け部材80のこの部分に円形鎌状の
形(以後、これの全体を参照番号96で示す)を与える。曲線の構造98が前縁
部90と後縁部92との分れた端部を一緒に連結する。
曲線の構造98は装着ベース100と一対の遷移部102、104を含む。後
縁部92と装着ベース100との間で延びる、装着ベース100と第1の遷移部
102は、端部片72の上から見て、弧の周囲を概ね延びて円錐形部78の下タ
ブの外周にほぼ追従する。図2および図3から最も良く理解されるように、装着
ベース100は保持フランジ82の一部の真上に取り付けられている。図3は装
着ベース100の保持フランジ82の上への投影を陰線を施された部分として示
す。
図2でわかるように、遷移部102、104は前縁部90と後縁部92(すな
わち、穴開け部材80の円形鎌状部96)を保持フランジ82の上に支持してい
る。それによって間隙106が保持フランジ82と、尖った点94を含む穴開け
部材80の部分との間に存在する。図2と図5Bとに最も良くわかるように、遷
移部102の直立表面108が、装着ベース100と、保持フランジ82のくぼ
んでいる部分84との間の点に間隙106の1つの端部を形成している。この位
置では、直立表面108は、穴開け部材80の周縁部の周囲に尖らせられている
端部94から約180°にわたって位置している。
図4を参照すると、第2の遷移部104と前縁部90が一緒になって、穴開け
部材80の周縁部の少なくとも一部にわたって前縁部90と後縁部92との間の
距離を短くする、内向きに延びるループを形成している。すなわち、前縁部90
は、後縁部から離れるように徐々に先細になりながら内側へ向かって点110ま
で延長びている。この点から遷移部104は前縁部90を装着ベース100に連
結している。
装着ベース100と、遷移部102、104と、前縁部90と、後縁部92と
の間で、穴開け部材80の中心部に開口部112が形成されている。開口部11
2は中空円錐形部78内の内部空間に通じ、中空円錐形部78は管状ボデー70
に連結されている。このようにして、袋22内の流動可能な物質は穴開け部材8
0と取付器具18の端部片72とを貫通して、取付器具18の管状ボデー70内
に入ることができる。管状ボデー70の反対側の端部派、上記のように、ノズル
組立体20の内部に通じている。
図6ないし図10は流動可能な物質の袋22を保持するホッパー、すなわち容
器12を示している。また、上記諸特徴に対して、ホッパー12は、ホッパー1
2の前壁から後壁まで少なくとも部分的に延びる長手方向スロット、すなわち溝
120をホッパーの底壁56内に含む。柔らかい袋22の内容を小出しのために
ホッパー開口部58へ向かって送るために、ホッパー12の底壁内の追加のスロ
ットすなわち、溝をホッパーの前側と後側に沿って配置することもできる。この
ようにして、袋22から小出しされる物質の量が最大にされ、無駄にされる流動
可能な物質が非常に僅かになる。また、それらのスロットによって、掃除中に水
をホッパー12から排出できる。
図6ないし図9に示すように、複数のピストンガイド114がホッパー壁の頂
部から延びている。各ピストンガイド114はホッパーの壁から上方へ延び、そ
れの上端部がホッパー12の空所の上各を内側へ向かって曲げられている。ホッ
パー12が装置10内に装填されると、ピストン14はホッパーの空所とピスト
ンガイド114の曲げられている端部との間に配置される。このようにして、利
用者はピストンガイド114を使用することによってホッパー12をピストン1
4の真下の場所に容易に滑り入れることができる。ホッパー12を取付器具18
に係合させることを希望するまでホッパー12は吊されたままである。
ピストンガイド114の少なくとも1つがフック116を含むことができる。
作業者は、必要ならば、ホッパー12に挿入する前に袋22に穴を予め開けるた
めにフック116を使用できる。
図11と図12は、取付器具18の端部片72がベース開口部62を通じて挿
入されているベース16の上面図を示す。取付器具18は最初は、尖っている点
94を任意の位置にして配置できる。図11は、ホッパーをベースの上に置く前
の取付器具18のベース内の位置を示す(α=0°)。したがって、取付器具は
ある応用のための所望の初期位置にある。この位置では、取付器具18は、取付
器具18の周囲の袋22の表面積の最大面積を反対方向に引っ張ることによって
、袋の下側表面を引き伸ばす。ある例では、取付器具18がこの場所から袋22
を引き仲ばし始めないとすると、取付器具18は袋22の対応する側を下へ引っ
張ろうとすることがある。そうすると取付器具18をよじって袋22を破らせよ
うとすることがある。しかし、他の例では、取付器具18を図11に示す位置以
外の位置に配置することが望ましい。図12は、袋が厚い継ぎ目を有するか、袋
22の中心継ぎ目沿いの柔軟性が過大である時などの、他の応用に使用するため
の取付器具18の別の初期位置を示す。図12に示されている場所から出発する
ことによって、穴開け部材80が袋22に穴を開けることができるように、取付
器具18は袋22に掘ることができる。取付器具の出発位置を調整することによ
って、継ぎ目、シール、または袋22の開放を妨害するかもしれないその他のも
のを避けるために、取付器具18を希望する任意の出発位置に配置できることに
注目すべきである。
袋22が取付器具18に係合する前に、取付器具18が確実に所望の初期位置
にあるようにするためにセンサを使用できる。説明している実施形態では、図1
で最も良くわかるように、センサは、ノズル20の外壁に埋め込まれている磁石
122と相互作用するホール効果トランスデューサ121を有する。ホール効果
トランスデューサ121はコンピュータ制御器34に入力される信号を発生する
。コンピュータ34はこの信号を用いて取付器具18の位置を、以下に説明する
ようにして、制御する。
図13は、この小出し装置のモータ化したものに使用されている取付器具18
(ノズル組立体20から離れている)とベース16の底面図を示す。図を簡単に
するためにキャビネット24と他の支持構造は示していない。取付器具18の歯
74を、ウォームギヤ124を含んでいる駆動機構によって回転できるように、
取付器具18は歯車組立体の近くに配置されている。取付器具の歯74とウォー
ムギヤ124との間の相互作用が取付器具18を初期位置から袋22内の封止ら
れている位置まで時計回りに回転させる。ウォームギヤ124の逆向きは、袋2
2から以下に説明するようにして取付器具18のねじ合わせを緩める。
配置されている被制御モータ130はカプラ128を介して軸126に連結さ
れている。取付器具18の歯74はウォームギヤ124にかみ合っているので、
軸126がモータ130によって回転させられると、ウォームギヤ124は取付
器具18の歯74を回転させる。このようにして、取付器具をモータ130によ
って自動的に回転させることができる。
モータ130はポンプ区画30の外にあるのが望ましいが、図示のようにキャ
ビネット24の外側に配置する必要はない。位置を制御されるどのような種類の
モータも使用できるが、モータ130は、カリホルニア州ワトソンビル(Wat
osonville)所在のApplied Motion Products
から市販されている直流ブラシレスステッピングモータであることが望ましい。
コンピュータ34の一部でさることが望ましい、制御器が取付器具18の回転と
位置を正確に制御するためにモータを制御することも望ましい。適切な制御器が
カリホルニア州ランチョ・キュウカモンガ(Rancho Cucamonga
)所在のMagnon Engineering Inc.,から入手できる。
通常のケーブルがコンピュータ34をモータ130に相互に接続し、ポンプモー
タ36に関連して先に説明したように、直流電源によって電力がモータ130に
供給される。もちろん、モータ130と、ウォームギヤ124と、軸126と、
カプラ128と、および取付器具の歯74でさえも、必要とされないように、取
付器具18を手で回すことが可能である。
ここで図14ないし図16を参照すると、取付器具装置18の中空チューブ7
0は出口ノズル組立体20に連結されている。図15は取付器具18と、出口ダ
イアフラム66と、出口ノズル20と、出口ダイアフラム66が出口ノズル組立
体20から分離されている、分解斜視図である。出口ダイアフラム66は物質を
小出しできる少なくとも1つのスリット、すなわち開口部を有する。スリットは
寸法を変えることができるが、長さが約0.95cmと2.54cm(3/8イ
ンチと1インチ)の間が好ましい。出口ダイアフラムのスリットは、ダイアフラ
ムに圧力が加えられていない時は自己封止する。したがって、流動可能な物質を
比較的低い圧力でダイアフラム66を通じて押し出すことができ、しかもダイア
フラムは圧力がなくても漏らすことはない。
説明している実施例では、出口ノズル20は取付器具18のねじ端部を受け入
れるねじを切られている端ぐりを含む。それらの部位を一緒にねじ合わせること
によるなどの、一緒に連結されると、取付器具18と出口ノズル組立体20は漏
れ防止シールを形成する。出口ノズル20は取付器具を所定の場所に保持するナ
ットとして作用する。このようにして、装置10の動作中に、取付器具18が行
程軸52に沿って動かないように取付器具18は保持されている。さらに、取付
器具の歯がウォームギヤに動作かみ合い状態に保持されるように、取付器具18
に取り付けられている出口ノズル20が取付器具18を保持する。ダイアフラム
66をノズル20内に置いた後では、ダイアフラム66は管状部材のねじ合わさ
れている部分によって封止係合状態に維持される。
装置10は流動可能な物質を袋22から小出しするために多数のノズルを含む
ことができる。ノズルは、ガチョウの首ノズルまたは遠隔での使用のためなどの
、各種のやり方で構成できる。遠隔ノズルは、他端部にノズルが取り付けられて
いる取付器具に取り付けられている可撓性管を有することができる。ピストンの
上向き運動が流動可能な物質を袋の頂部から出口ノズルを通って押し出す時など
の、ある応用においてはガチョウの首ノズルは望ましい。遠隔ノズルは物質を種
々の異なる場所へ小出しするために利用者によって操作できる。
取付器具およびノズル組立体の内部の流動可能な物質の温度を制御される温度
範囲内に維持するために、出口ノズル組立体20は少なくとも一部を熱伝導材料
で製作するか、そのような材料で内張りすることが好ましい。図1Aおよび図1
Bをまた参照すると、熱が、温度調節されている区画へ、または温度調節されて
いる区画からノズル20内の円筒形チューブ132へ、取付器具18と袋22内
の流動可能な物質を介して伝えられる。好適な実施例では、出口ノズル22は、
アルミニウム合金またはその他の類似の金属導体などの熱伝導物質132を囲ん
でいる絶縁材料(たとえば、DERLIN(登録商標))で部分的に製作される
。このようにして、出口ノズル20内の物質を所望の温度に維持できる。
あるいは、ノズル20はそれのボデーを貫通する1つまたは複数の内部通路を
含むことができる。これらの通路は上記のように、所望の温度に保たれているポ
ンプ区画の内部に通じている。区画30からの空気が空気通路を通って流れて熱
をノズル20のボデーへ、またはそのボデーから伝える。すなわち、ポンプ区閣
内の空気が加熱されると、熱い空気が熱を主として対流によってノズルボデーへ
伝える。しかし、ポンプ区閣30内の空気が冷却されると、冷たい空気の流れが
吸熱体として作用し、ノズル20を冷却するために熱エネルギーは主として対流
によりノズルボデーから空気の流れへ運ばれる。
上記のように、ノズル20へ向かって、またはノズル20から熱を移す方法に
加えて、キャビネット24の開口部からキャビネット24に非常に近接している
熱伝導物質132まで延びているキャビネット24のリップ部123を通じて熱
を伝えることができる。すなわち、取付器具18の回転を妨げないようにキャビ
ネット24と伝導インサート132は僅かな距離によって隔てられているが、そ
の距離はキャビネット24と伝導インサート132の間で熱を伝えるために十分
小さい。一実施例では、取付器具18はステンレス鋼で製作されているが、取付
器具18は、取付器具18の強度を高めるために処理されているアルミニウムを
含む、他の種類の材料で製作できるが、その材料はアルミニウムに限定されるも
のではない。
図16は取付器具18に連結されている、上下を逆にした出口ノズル組立体2
0を示す。出口ダイアフラム66のスリットは仮想線で示されている。図示の実
施例はカモノハシダイアフラムを示す。もちろん、上記のように、他の種類の圧
力逃がし弁を使用できる。動作
作業員が最初に、流動可能な物質を含んでいる十分に柔らかい袋22をホッパ
ー12の中に入れる。ある応用では、過剰な空気を袋22から出すために、袋2
2をホッパーに入れる前に袋22の上端部近くに小さい穴を形成するのが有利で
ある。作業員は、ガイド114の1つの上に形成されているフック116を用い
て穴をあけることができる。冷凍状態に維持されている物質を含んでいる真空封
止されている袋などに、小出しの前に小さい穴が必ずしも必要ではない。
その後作業員はキャビネット24のドア32を開き、ホッパー12をキャビネ
ット24のポンプ区画30の中に挿入する。そうする際、ホッパー24は上記の
ようにピストンガイド114を用いてピストン14の上に最初に掛けられる。そ
れからドア32が閉じられ、モータ36がピストン14を降下させ、ピストン1
4はホッパー12をベース16に係合させる。ピストン14をその後退された位
置から連続して動かすとピストンが動かされて、図1に示すように、柔らかい袋
22の上面に接触する、すなわち、ピストン14はそれの最初の小出しステップ
位置へ動く。
組立てられると、取付器具装置18の上昇させられた円形鎌部96がベースの
開口部62とホッパーの開口部58を通って延び、ホッパー12の空所内に延び
る。取付器具18の他端部は出口ノズル組立体20に連結されている。その組立
体は流動可能な物質の出る量を調整するためのダイアフラムを含む。ピストン1
4がそれの最初の小出し位置に降下させられて、柔らかい袋22の下側の可撓性
壁が取付器具18に物理的に接触している。
取付器具18が反時計回りに回転すると、取付器具18の点94が柔らかい袋
22の底面に突き刺さり、それによって突き刺しの元に小さい穴をあける。小さ
い穴は、尖っている端部94によって分離されている内側縁部22aと外側縁部
22bを形成する。柔らかい袋22の壁は、下記のように、取付器具組立体18
の直径を実質的に横切って延ばされるように十分柔軟な材料で構成されている。
説明している実施形態では、取付器具18は反時計回りに回転させられて袋に穴
をあけ、時計回りに回転させられて袋を開くが、時計回りの回転が袋の穴をあけ
、取付器具の反時計回りの回転が袋を開くように取付器具18を構成することも
可能である。
図17Aないし図17Fは柔らかい袋22を開くことと、保持フランジ82の
下取付器具の円錐形部78の周囲で開口部をくるんで、袋22と取付器具70の
間にシールを形成する一連の動作を示している。取付器具18が反時計回りに回
転している状態で、図17Aないし図17Fは上から概ね静止している袋を通し
てみたものである。動作は、図17Aに示すように、取付器具18の突き刺し端
部94が、取付器具の突き刺し先端部94だけが柔らかい袋22を貫いている0
度の位置にあるときに始まる。取付器具18を最初に約180度回す目的は、さ
らに回すと取付器具18の周囲の穴がくるまれて袋22をよじらせないように、
袋22に穴をあけてその穴を拡げることである。取付器具18が回るにつれて、
前縁部90と後縁部92の間で、上昇させられている円形鎌状部96を横切って
袋22が引き延ばされる。
45度回転では、取付器具18の点94によって小さい穴があけられる。穴の
内側の縁部22aが上昇させられている円形鎌部96の上面の上方を延び、下側
縁部22bが円形鎌部96の下方を延び、保持フランジ82と円形鎌部96との
間に形成されている間隙106とを通る。図17Bに示すように、この穴は90
度では取付器具18の円形鎌部96の前部の周囲に予め引き延ばされることにな
る。135度では柔らかい袋の穴は一層拡げられる。
最初のほぼ180度の回転は予め引き延ばす段階を表す。取付器具18が回転
するにつれて、袋22は、場所110から場所111まで、上昇させられている
円形鎌部96を横切って引き延ばされる。この予め引き延ばすことは、柔らかい
袋22に加えられる最大トルクを減少して柔らかい袋がよじれることを阻止する
ために必要である。しかし、小さい穴をあけるより小さい取付器具には予め引き
延ばすことは不要である。場所110では、直立面108は円形鎌部96と近く
の袋22との間のそれ以上の相対的な回転を妨げる。表面108の下向きの勾配
も保持フランジ82の下で袋22に力を加える。図17Cに示すように、約18
0度では、上昇させられている円形鎌部96のおよそ半分が柔らかい袋22に形
成されている穴を通じて突き出しているために、穴はそれの最大寸法まで予め引
き延ばされている。
取付器具18がさらに回転させられると、柔らかい袋22は保持フランジ82
の下の円錐形部78の周囲に押しつけられる。カラー76と上部78の円錐形は
、取付器具18の長さに沿って袋22が軸線方向にさらに移動を阻止することを
支援する。そうすると柔らかい袋22は円錐形部78の周囲で引き伸ばされて滑
らかな概ね一様なシールを形成する。
図17Dに示すように、約270度では、壁108は端部片72の外縁部の周
囲、すなわち、円錐形部78のうち、壁108の後をたどる部分の周囲の穴の外
縁部22bを押し始める、こうすることによって、壁108は縁部22aと22
bの上に載り、袋22の柔らかい材料を強くねじったり、引いたりしない。しか
し、取付器具18がそれの回転を続行するにつれて、開口部は端部片72の周囲
でさらに引き延ばされる。
図17Eを参照すると、約360度で、袋の開口部は取付器具18の円錐形部
78の周囲でおよそ75%完全に引き延ばされている。尖っている点94が突き
刺しの最初の場所に到達してこの場所を通り始める。しかし、それの上方へ曲げ
られた向きのために、尖っている点94は袋22を再び突き刺そうとはしない。
下向きに傾斜している表面108が、今や、保持フランジ82の下で、円錐形部
78の周囲に開口部の内側縁部22aを押し続ける。さらに回転すると、端部片
72の円錐形部78の周囲に開口部の内側縁部22bを押すこの作用が継続され
る。
約450度では、袋22は取付器具18の周囲でほとんど完全にくるまれてお
り、図17Fに示すように、約495度では、動作は終了して、袋は取付器具1
8の円錐形部78の周囲に完全にくるまれてしまっている。取付器具18がその
最後の位置まで回転すると、上昇させられている円形鎌部96が袋22の中に延
びる。そうすると袋の中の流動可能な物質は穴あけ部材穴112を通って中空チ
ューブ28の中に流れ込み、それからダイアフラム66を通って出口ノズル20
から出ることができる。
取付器具18から柔らかい袋22を外すためには、取付器具18で柔らかい袋
22に穴をあけて、封止るために用いられる向きとは逆の向きに取付器具18を
回転させるだけでよい。取付器具22と柔らかい袋22との間で封止が行われる
と、柔らかい袋22の壁が円錐形表面78の概ね周囲に拘束されて、上記のよう
に、保持フランジ82によって保持される。取付器具18が逆向きに回転させら
れると、袋22を保持フランジ82へ向かって上方へ押そうとしている円錐形部
78が上昇させられて開かれている間隙106の中に入ることができるようにさ
れる。取付器具18がこの向きにさらに回転させられると、袋22は取付器具1
8から巻きほぐされる。特に、端部片72上の場所において、端部片72のくぼ
まされている部分84が袋22を、上昇させられている円形鎌部96と保持フラ
ンジ82との間に形成されている間隙106の中まで上方へ案内し、円錐形部7
8から引き離す。この逆向きに取付器具がさらに回転すると、柔らかい袋22が
取付器具18から完全に引き離されるまで、開口部の縁部の残りが上方に動き、
くぼまされている部分84の上に進み、端部片72から離れる。図5Aは、袋が
保持フランジ82の下に押し込められるように、取付器具18が反時計回りに回
転させられた時に袋22に遭遇した取付器具18の横断面を示す。図5Bは、時
計回りに回転させられている袋の視点からであることを除き、図5Aに示す取付
器具18の部分と同じ部分の横断面図を示す。ここでは、袋22は円錐形無78
の勾配によって押し上げられて間隙106の中に入る。
図18は本発明の取付器具の別の実施例を示す。同じ部品は、添字「a」を付
けた同じ参照番号で示している。図18に示されている取付器具18aは、直径
が小さくされた中空チューブ28aと端部片72aとを含み、サイズが小さくな
っている。取付器具のサイズが小さいために、より小さい穴を形成するために袋
の壁を予め伸ばしておく必要はない。上記実施例の取付器具と同様に、この実施
例の取付器具は中空チューブ28aと、カラー部、すなわちフランジ24aを有
する。より小さな取付器具は袋を予め広げないために、端部片は簡単にされる。
たとえば、表面78aは円錐形にする必要はなく、その代りに表面78aはチュ
ーブ状またはまっすぐな壁のものにされる。
他の実施例では、より小さい取付器具18aの穴開け部材80aは、上昇させ
られた尖った先端部94aの最高点に達するらせん形を有する。その先端部は最
初に袋に小さい穴をあける。取付器具18aが回転させられると、柔らかい袋は
穴開け部材80aの下向きらせん縁部とフランジ76aとの間に入れられる。
取付器具18aから柔らかい袋を外すために、袋はフランジ24aと穴開け部
材80aとの間に拘束されて、取付器具18aは時計回りに回される。取付器具
18aをさらに回すと、柔らかい袋は取付器具から完全に切り離される。
端部片72aは、それの周縁部で、フランジ76aの下に形成された駆動歯車
74aを含むこともできる。駆動歯車74aは、上記したものに類似する、駆動
機構(図示せず)のウォームギヤと協働することが望ましい。このようにして、
取付器具18aの回転の向きを自動的に制御できる。
柔らかい袋22から調節された量の物質を小出しするために、ピストン14が
一連の個別の小出しステップで袋22に押し付けられる。袋22がピストン14
によって圧縮されるとある量の物質が袋から絞り出される。袋は不均一な形を持
つことがあるために、ピストンの移動距離が一定であれば、袋から小出しされる
物質の量が、袋に残っている物質の量に応じて、変化することがあることを注目
することが重要である。すなわち、装置が個々の柔らかい袋を連続して使用して
いると、ピストン変位の増分で小出しされる流動可能な物質の重量または体積が
まず最初の数回の小出しでは体積が増大し、その後袋が空に近付くにつれて減少
する。また、袋22はホッパー10の形に正確に一致しないことがあるために、
最初の何回かの小出しの体積は少なくとも最初に、ピストンが増分的に動かされ
るならば、変動することが有り得る。
この装置は、袋22に残っている製品の量とは無関係に一定量の物質を小出し
するために必要なピストン変位量を決定する較正ソフトウエアを含む。図19は
ピストン14の動作を較正する全体の処理を示す。小出しされる物質の量は、物
質の粘度および密度を含めた物質の種類に依存するので、利用者は小出しすべき
物質の種類をまず入力しなければならない(入力ステップ134に示すように)
。また、利用者は小出しすべき物質の量も入力しなければならない(また入力ス
テップ134に示されている)。いくつかの用途では、使用者は異なる用途を考
慮に入れて各小出しの所望の体積の大きさを入力することもできる。そのような
場合には、制御コンピュータ34はこの情報を用いて、等しい小出し体積の全量
を小出しするために要するシーケンスにおけるステップ回数を計算する。
しかし、いくつかの用途では、小出しされる物質の量を変えることが望ましい
。たとえば、食品産業では、1つの種類の製品を製造するためにある量の柔らか
い材料を使用でき、材料のより大きな部分を他の製品のために使用できる。製品
の種類または材料の所望の量に応じて可変量の材料を小出しするように装置10
をプログラムできる。
動作ブロック136に示すように、このソフトウエアはピストン14の最初の
配置を決定する。ある用途では。ピストンの最初の位置はピストンの正常な初期
位置とは異なる。たとえば、袋22が部分的にのみ充たされているとすると(ま
たは既に部分的に使い果たされると)、または袋22の中に含まれることなしに
物質がホッパー12の中に直接置かれる場合には、ピストン14の最初の配置位
置を、たとえば、物質を含んでいる袋の頂部または物質の頂部を検出することに
よって検出する必要がある。装置はスプリングまたは歪み計装置を用いて物質の
頂部に達したことを示す抵抗が生じた時を検出することによって初期位置を決定
できる。他の実施例では、消費電流を検出することによって定トルクモータをに
よって電流物質の頂部を検出できる。検出された初期位置をピストン14の正常
な初期位置と比較することによって、残っている小出しステップの回数を決定で
きる。
ピストン14の初期配置位置が決定された後、ピストン14は、袋22に僅か
な下向き圧力が加えられる(動作ブロック138に表されているように)最初に
袋22の上に直接置かれる。この装置ソフトウエアは、上記のように、ピストン
14のこの初期配置を制御する。
袋22がホッパー12の底面と突き出ている取付器具18に押し付けられて、
取付器具18は反時計回りに回転させられて、取付器具18の周囲で袋22に穴
をあけて袋をふくらます(動作ステップ140に表されているように)。上記の
ように、食品が取付器具18の中空チューブ70を通じて小出しされるように、
取付器具18は袋22でシールを形成する。
この較正ソフトウエアは、小出し数または所望の小出しされる体積とは無関係
に小出しされる所望の重量または体積を達成するために、ピストン14の変位を
指示する手段を提供する。ほとんどの場合には、柔らかい袋内部に詰められる製
品のパッキングは一定に保たれる、すなわち、袋およびの重量と寸法は各製品、
すなわち各物質について同じである。しかし、製品の、重量または寸法などの、
詰める量が変化するとすると、このソフトウエアは上記のようにピストン14の
初期位置を調節でき、かつそのような量の各小出しのためのピストンの変位を決
定することもできる。
所望の小出し重量または体積を得るために必要な修正または較正を行うために
、小出しされる物質の種類、流動可能な物質の粘度および密度、小出しされる物
質の量(すなわち、袋の初期容積)、実行される小出しステップの総数、各小出
しステップ中に小出しすべき物質の体積、および袋から既に行われている小出し
の回数、の1つまたは複数を基にしてデータ表を作成できる。袋22の頂部壁の
曲りが平らになる時、および袋22内の空気が小出しされる重量または体積に誤
差を生じさせるかどうか、を決定することも必要である。その後、各試験動作ご
との重量/体積対小出し回数を平均して最良の全回数を得る。このデータを用い
て、最初の小出しと、カーブの中間部に沿う不変の変化と、袋からの物質の最後
の小出しとに対して作成される。制御コンピュータ34は、コンピュータ34内
のメモリに保存されているこの表を用いて、現在の小出し回数における所望の体
積/重量に対するピストン変位を決定する。
実験データから、最初の何回かの小出しステップ中、および最後の何回かの小
出しステップ中におけるピストンの行程長さは、一連のステップの中間(すなわ
ち、中間小出しステップ)に関連する行程長さより長くすべきであることがわか
った。図20のグラフから分かるように、求められている行程長さは最初の小出
しステップから中間ステップに関連する概ね一定の行程長さ間で、徐々に短くな
る。しかし、最後の何回かの小出しステップは、袋22が空になるにつれて同じ
体積の流動可能な物質を小出しするためにより長い行程長さを要する。図20に
示すように、ピストンは最後の小出しステップ中に、最初の小出しステップに関
連する行程長さより長い行程長さだけ動かなければならないようにできる。しか
し、ある場合には、これの逆も言える。
図19を再び参照すると、袋22からの最初の小出しの場合には、変位数を表
す変数xが1である(動作ステップ141に示すように)。この情報および利用
者によって既に入力されている情報を用いて、コンピュータ34はデータ表をア
クセスして、所望の量の物質を小出しするピストン変位を決定する(動作ステッ
プ142により表されているように)。コンピュータ34はそれから、ピストン
14に袋22をホッパー12の底壁と側壁に押し付けるために所望の距離動くよ
うに指令する(動作ステップ144により表されているように)。袋22を圧縮
すると、小出しされる量の物質が袋から出口ノズル20を通される。
ピストン14を動かす第1の位置被制御モータ36は逆転もでき、かつ各小出
しステップの終りにピストン14をバックアップさせるために用いられる(動作
ステップ146により表されているように)。このようにして、ダイアフラム6
6上の出口スリットがより完全に閉じるように、ダイアフラム66に加えられる
圧力は下げられる。したがって、小出しの間のノズルからのしたたりが減少し、
またはなくなる。各寸法の袋および所望の小出し量に対して、袋23が空にされ
るまで予め設定された回数の小出しステップが存在する。最大小出し回数(x=
最大)に達すると、判定ステップ148で表されているように、第2の位置被制
御モータ130が、取付器具18を袋22から巻きほぐして袋22を取付器具1
8から外し、袋22の封止を解除する方向に取付器具18を回転させる。また、
圧力が袋22に加えられないようにピストン14はホッパから完全に引き込めら
れる(動作ステップ152により表されているように)。
しかし、最大数の小出し回数に達していないとすると、すなわち、小出しでき
る物質が袋に残っているとすると、小出しカウンタのカウントが1だけ増加させ
られ(動作ステップ150で表されているように)、データ表が再びアクセスさ
れてその特定の小出しステップに対して予め設定されているピストン移動距離を
決定する。全ての物質またはほとんど全ての物質が袋から小出しされるまでこの
サイクルは繰り返される。
較正ソフトウエアを含む、この装置の制御パラメータをメモリに保存でき、装
置から離れた場所で維持できる。装置10を制御する命令はモデムまたはその他
の通信方法によって装置に通信できる。このようにして、ソフトウエアを中央の
場所で更新および維持でき、かつ装置へ通信できる。また、装置の動作を遠隔の
場所から制御することもできる。たとえば、遠方の場所から中央制御されている
別々の装置から多数の種類の物質の各小出しを利用者は行うことができる。
他の実施例では、装置は袋22にかかる圧力を一定に維持できる。これは、増
分モータ36を定トルクモータで置き換えることによって、またはスプリングま
たはストレンゲージ装置およびリニアベアリングを付加することにより、図1に
示されている機構を変更することによって行うことができる。モータ36は、ベ
ルト42を介して連結されているプーリ40によりリードねじ38を再び駆動す
る。リードねじ38は、ナット44と、ナットプレート46と、送り軸48、5
0と、ビストン14とで構成されている組立体を再び駆動する。しかし、ピスト
ン14が柔らかい袋22に達すると、スプリングは圧縮される。スプリングが縮
む長さは、送り軸およびピストンに取り付けられているブラケットによって作動
させられる。直線センサまたはスイッチによって求められる。
本発明をある好適な実施例に関して説明してきたが、当業者に明らかなその他
の実施例も本発明の範囲内である。もちろん、小出し装置は本発明の上記所特徴
の全てを含む必要はない。したがって、本発明の範囲は添付した請求の範囲によ
ってのみ定められるべきであることを意図するものである。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG
,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT
,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,
CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F
I,GB,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG
,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,
LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N
O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG
,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,
UZ,VN
(72)発明者 ブルメット、バリー、ジェイ.
アメリカ合衆国 92705 カリフォルニア
州 サンタ アナ スカイライン ドライ
ヴ 10841
(72)発明者 キング、グレゴリー、ディー.
アメリカ合衆国 91701 カリフォルニア
州 アルタ ロマ ヴィア パライソ
5003
(72)発明者 ハッチングス、ダグラス、エス.
アメリカ合衆国 91737 カリフォルニア
州 アルタ ロマ ブリサック プレイス
6571
【要約の続き】
は、他のパラメータのうちで、すでに行われた小出しの
回数と、小出しされる物質の粘度と、容器内の物質の最
初の量とを基にして決定される。