自由流動性物質向け投与量分配装置
【課題】分配工程の前に、分配工程のために、投与量分配ユニット内の投与材料を調整する能力を有し、具体的には投与材料をほぐし、それにより投与量分配ユニットの目詰まりを防止する能力を備える投与量分配装置を提供する
【解決手段】投与量分配装置１０が作動位置にあるとき、投与材料は分配頭部７１の上方に位置する。分配頭部７１は開閉するように設計され、供給源容器７２からの投与材料の流出を制御する働きをする。分配頭部７１の開放および閉鎖は制御装置によって制御される。分配頭部７１が開いているとき、投与材料は重力で供給源容器７２の外に流れ出る。供給源ユニット７０は受入ユニット３０の中に配置され、受入ユニット３０から取り外されることができる。
【解決手段】投与量分配装置１０が作動位置にあるとき、投与材料は分配頭部７１の上方に位置する。分配頭部７１は開閉するように設計され、供給源容器７２からの投与材料の流出を制御する働きをする。分配頭部７１の開放および閉鎖は制御装置によって制御される。分配頭部７１が開いているとき、投与材料は重力で供給源容器７２の外に流れ出る。供給源ユニット７０は受入ユニット３０の中に配置され、受入ユニット３０から取り外されることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状投与材料向け投与量分配装置に関し、具体的には、投与量分配ユニット内に含まれる投与材料をほぐす能力を有する保持装置を含む投与量分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末材料向け投与量分配装置は、特に物質の少量を小さい目標容器に高度な精密さで分配するために使用される。多くの場合、目標容器は投与量分配装置によって配送された投与材料の重量を量るために天秤の上に配置され、その結果、その後所与の目的に応じてさらに加工されることができる。
【０００３】
分配される投与材料は、例えば供給源容器および分配頭部を含む投与量分配ユニット内に含まれる。投与量分配ユニットの狭い噴射口を通って投与材料を分配することが望ましく、その結果、投与材料は目標流内に満たされ、小さい開口直径を有する容器内にさえも満たされることができる。
【０００４】
理想的には、砂時計の砂の流れに相当するように、粉末状投与材料は重力によって推進されて均一の流れの中を流れ、小さい噴射口から流れ出る。この理想的な場合では、投与材料の流れは、噴出口の開口横断面を適切な開閉器装置で変化させることにより、簡単に制御されることができる。不都合なことに、実際に使用されるほとんどの材料は、理想的な場合に従って挙動することはない。投与材料を構成する粒子の多くが、理想的な流動挙動に一致しない。分配工程中に粒子が互いに凝集し、その結果、投与量分配ユニットが目詰まりを起こすことがしばしば観察される。分配工程が継続されるためには、機械的介入によってのみ目詰まりは除去されることができる。
【０００５】
加えて、多くの粉末は圧縮可能であり、それにより噴射口を部分的または完全に塞ぐ可能性がある圧縮された粉末の塊を形成することになる。典型的な例はコーンスターチであり、コーンスターチは粉末粒子が互いに粘着するという強い傾向を示す。加えて、コーンスターチは非常に圧縮性がある。これらの特性を考慮すると、コーンスターチは投与量分配装置の性能をテストするための供試材としてしばしば使用される。投与材料の「粘着性」とも言及される、共に粘着することおよび投与材料の圧縮性によって引き起こされる問題は、解決のための多数の提案を生み、投与量分配装置の設計、特にそれらの分配頭部の設計のための多数の提案を生むこととなった。例えば、粘着性投与材料を供給源容器から分配頭部の噴射口まで移動させるように設計されたコンベヤスクリュを有する分配頭部がある。現状技術は投与材料を供給源容器の内壁から剥離し、投与材料を噴射口に向かって推進させる攪拌装置および剥離装置をさらに含む。攪拌装置はまた、供給源容器内に投与材料のいわゆるブリッジを形成することを防止する目的を有する。攪拌装置の代わりに、または攪拌装置と併せて、既知の現状技術の解決策の中に、ハンマリング装置および振動装置も存在する。
【０００６】
前述の問題を解決するための可能な方法が、米国特許出願公開第２００６／００１１６５３Ａ１号に開示されている。目標重量の重量許容誤差±５％未満を有する数ミリグラムから数グラムの量の粉末状の投与材料を分配するように設計された投与量分配装置は、本質的に、供給源容器および分配頭部からなる投与量分配ユニットを含む。供給源容器に結合する部分から、分配頭部の内壁は噴射口に向かって円錐形で先が細くなっている。作動状態では、噴射口は投与量分配ユニットの底部、したがって供給源容器の下方にある。投与量分配ユニット内部の自由流動性投与材料は重力で推進され、噴射口に向かって流れる。噴射口には投与材料の流出量を調節する働きをする開閉弁が装備されている。投与量分配装置は、供給源容器を振動させ、および／または叩打するための手段を含み、その回転軸の周りに回転運動を、ならびに回転軸に沿って直線運動を可能にする攪拌装置をさらに備えることができる。
【０００７】
コーンスターチを用いるテストでは、様々に設計された投与量分配ユニットから材料を分配しようとする試みでかなりの困難に見舞われた。この種の投与材料の自由流動能力は、それがどれくらい緩く凝集しているかに直接依存し、すなわち嵩密度による。いくつかのテストでは、投与材料が、攪拌装置および／または振動手段の使用により、ほぐれるのではなく密集することが発見された。これにより、噴射口が完全に開いていても、投与材料が投与量分配ユニットから外にまったく移動することができないという結果になった。
【０００８】
この問題の解決策が、ＥＰ１９５９２４４Ａ１に開示されている。そこに開示されている投与量分配装置は、保持装置および少なくとも１つの受入装置を含む。受入装置は、少なくとも１つの投与量分配ユニットがその中に取り外し可能に据わることができるように設計される。投与量分配装置は、受入装置を動かすための少なくとも１つのアクチュエータをさらに含む。受入装置は保持装置上で枢動可能に支持され、その結果、アクチュエータは振動旋回動作を受入装置に伝えることができる。アクチュエータは、受入装置で複数回の叩打が短く連続するように指示することによりこの機能を達成し、受入装置が振り子のように揺動することになる。受入装置の揺動周波数は、アクチュエータの衝撃周波数に同期外れを起こすことが好ましい。このことは、叩打によって生成される衝撃波または機械的パルスが異なる方向に伝播するという効果を有する。このことは、投与材料が凝集するという傾向に対抗する。それにもかかわらず、孤立した場合の投与材料のいくらかの凝集がやはり存在することがある。当分野の知られている状態には、攪拌機またはスクレーパなどの移動構成要素が含まれ、それらは投与量分配ユニット内に配置され、投与材料の凝集に対抗する働きをする。これらの移動可能な構成要素は複雑な機構が必要であり、摩耗を生じやすい。加えて、追加の移動可能な部品が、特に微細な投与材料を損傷する原因になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００１１６５３Ａ１号
【特許文献２】ＥＰ１９５９２４４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、分配工程の前に、分配工程のために、投与量分配ユニット内の投与材料を調整する能力を有し、具体的には投与材料をほぐし、それにより投与量分配ユニットの目詰まりを防止する能力を備える投与量分配装置を提供する目的を有するが、しかし移動可能な部品は投与量分配ユニットの内部にまったく配置されてはいない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立した特許請求の範囲に明記する特徴を有する投与量分配装置によって解決される。
計量された量の自由流動性物質を分配する働きをする、本発明による投与量分配装置が、基部ユニットと、少なくとも１つの受入ユニットと、少なくとも１つのアクチュエータとを備える。受入ユニットは、少なくとも１つの供給源ユニットが受入ユニット内に設置され、ならびに受入ユニットから取り外され得るように設計されている。アクチュエータが少なくとも１つの受入ユニットに作用し、受入ユニットは基部ユニットに関して回転運動性を有して枢動可能に取り付けられており、アクチュエータが、受入ユニットの繰り返される双方向の枢動運動を生成する能力を有する。その配置は、基部ユニットと受入ユニットとの間に少なくとも１つの結合ユニットを含み、受入ユニットが枢動軸の周りに回転運動性を有して結合ユニットに枢動可能に支持され、結合ユニットが基部ユニットに関して並進運動性を有して摺動可能に支持され、アクチュエータが結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動を生成する能力を有し、受入ユニットが、繰り返される双方向の枢動運動と、その枢動運動に重ね合わされる繰り返される双方向の並進運動とを受けるができる。
【００１２】
分配されるべき自由流動性物質は、通常、粉末および粒状バルク固体の形態でもたらされる。しかし、本発明による投与量分配装置は、流れの中を移動することができるペースト状のものをまたは他の物質を分配するために使用されることもできる。具体的に、これには分配工程で目詰まりする傾向のある複雑な流体力学的特性を有する材料が含まれる。
【００１３】
枢動運動および並進運動の重ね合わせが、複合振動性運動のために投与材料の構造を揺り動かし、それにより、投与材料は分配口に向かって推進される。流動挙動は振動の強度ならびに枢動運動および／または並進運動の周波数によって制御され得る。
【００１４】
好ましい実施形態では、受入ユニットの振動枢動運動および結合ユニットの振動並進運動が、同じアクチュエータによって生成され得る。この実施形態は、並進運動および枢動運動の両方が、ただ１つのアクチュエータ、したがってただ１つのモータによって生成され得るという利点を有する。
【００１５】
枢動運動および並進運動が同時に生成される配置が以下の概念から有利であると分かっている。その概念では、受入ユニットの振動または繰り返される双方向の枢動運動がアクチュエータによって生成されることができ、結合ユニットの振動または繰り返される双方向の並進運動が受入ユニットの振動または繰り返される双方向の枢動運動によって生成されることができるということである。
【００１６】
別法として、投与量分配装置が２つ以上のアクチュエータ、具体的には２つのアクチュエータを備えることができ、受入ユニットの枢動運動が一次アクチュエータによって生成されることができ、結合ユニットの並進運動が二次アクチュエータによって生成されることができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態は、受入ユニットの繰り返される双方向の枢動運動の周波数を、結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動の周波数に同期させる可能性を含む。この同期性を達成するために様々な方法が存在する。１つの可能性は、関与している構成要素を機械的に結合することである。そのような配置では、受入ユニットの双方向の枢動運動および結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動は、例えば単一のアクチュエータによって同時に駆動される。受入ユニットの双方向の枢動運動を結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動に連結することもまた可能である。
【００１８】
２つ以上のアクチュエータが使用されるならば、受入ユニットの双方向の枢動運動を結合ユニットの双方向の並進運動に同期させることが電子制御装置によって達成され得る。しかし、非同期的にアクチュエータを作動することも可能である。非同期周波数の重ね合わせにより、投与材料の特性に応じて投与材料の凝集傾向に対抗するうなり周波数振動が生成される。
【００１９】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、結合ユニットが基部ユニットに関して垂直の運動性を有して支持されることが好ましい。この状態を満たすためには、結合ユニットの投与量分配装置の作動位置に関する運動の方向に水平ならびに垂直な成分がある場合でも十分であることができる。この場合、運動ベクトルの垂直成分が水平成分よりも大きいことが理想的である。これにより、受入ユニットが上下運動を受けることを保証し、それにより投与量分配ユニットに含まれる投与材料が同様に上下運動を受け、その結果、投与材料がほぐされ、壁から分離される。
【００２０】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、枢動軸の配向が、本質的に水平であることが好ましい。投与量分配装置が作動位置にあるとき、投与量分配ユニットの出口が枢動軸の周りに本来一定の半径の弧で運動することが理想的である。このことが出口に接近する投与材料に旋回運動を与え、それにより流れの移動が改善される。
【００２１】
基部ユニットが、例えば回転軸受またはボール継手など、関節式継手によって受入ユニットに結合されていることが理想的である。
結合ユニットが、少なくとも１つのリニア軸受によって基部ユニットに結合されていることが好ましい。
【００２２】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、基部ユニットが本質的に強固に結合されている。したがって、基部ユニットは結合ユニットに対して安定した支持を提供する。
受入ユニットおよび結合ユニットが事前引張されたばね要素によって互いに結合されることが理想的である。これにより受入ユニットの運動が結合ユニットに伝わることが可能になる。さらに、ばね要素は運動の伝達に減衰効果を働かせることができる。
【００２３】
好ましい実施形態では、アクチュエータが、衝撃ばねによって推進されるように設計されたハンマ塊を備え、その衝撃ばねが引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができ、その結果ハンマ塊が衝撃ばねによって加速されることができ、受入ユニット上、および／または受入ユニットに結合された部品上、および／または結合ユニット上、および／または結合ユニットに結合された部品上へのハンマ塊の衝撃が、受入装置内に衝撃波を生成する。結果として生じる衝撃波が投与材料の凝集傾向に対抗する。
【００２４】
もちろん、例えばピエゾアクチュエータまたは超音波アクチュエータなど、他のアクチュエータを使用することも可能である。
適切なばね要素および衝撃ばねを選択することにより、運動の時系列および速度が影響を受けることができ、それにより投与材料の分配口に向かう流れが最適化され得る。
【００２５】
すべての案内要素は回転要素を含むことができる。それらはさらにエラストマ材料、ならびに／あるいは例えば、板ばね、または金属および／もしくはポリマーから成る撓曲要素などの弾力的可撓性要素を含むことができる。
【００２６】
供給源容器に追加の機能を設置することにより、投与材料の凝集傾向はさらに低減され得る。分配口に接近した装置は特に有利であると発見されてきた。これらの設置された機能は、多様性に富んだ形状を有することができる。これらの設置された機能を使用するための基本的な考えは、分配口の上流の投与材料内の圧力分布をできる限り均一にすることであり、その理由は、投与材料の凝集が、材料が大きな圧力勾配および／または速度勾配を受ける領域で特に予測されるからである。装置は簡単な金属薄板要素の形状を有することができる。より複雑な形状の使用も考えられる。円錐形要素の装置が投与材料の目詰まりに対して効果的であると証明された。作動位置で、円錐の頂点は本質的に投与材料の流れ方向に向けられる。投与材料流は、頂点から円錐の上に、より具体的にはその外側面に流れる。円錐またはその外側面の周りに流れた後、投与材料の流れは再び密集する。流れを円錐の周り、より具体的にはその外側面に向ける手段は大きな圧力勾配および／または速度勾配を低減するのに非常に効果的であり、それにより、より均一な圧力分布および／または速度分布が達成される。
【００２７】
同様に、例えばサイロで使用される流線形状などを有する変位本体が、より均一な圧力分布および／または速度分布を達成するために効果的な手段である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
投与量分配ユニットが実施例により、および図面を参照して本明細書で以下に説明される。
【図１】１つのアクチュエータを有する中立位置にある本発明による一次投与量分配装置の断面図である。
【図２】２つのアクチュエータを有する中立位置にある本発明による二次投与量分配装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１には、１つのアクチュエータ５０を有する中立位置の一次投与量分配装置１０の断面図が示される。図２には、２つのアクチュエータ１５０および１６０を有する中立位置の二次投与量分配装置１１０の断面図が示される。
【００３０】
本発明による２つの投与量分配装置１０および１１０は、それぞれ基部ユニット２０および１２０、受入ユニット３０および１３０ならびに結合ユニット４０および１４０を有する。基部ユニット２０および１２０は追加のユニットを固定し、支持する働きをする。基部ユニット２０および１２０は、ほとんどの場合固定して取り付けられ、本質的に強固である。基部ユニット２０および１２０は、例えば、筺体または下の地面に強固に結合されることができる。基部ユニット２０および１２０は、筺体の一部であることもできる。受入ユニット３０および１３０は、供給源ユニット７０を保持する働きをする。供給源ユニット７０は、供給源容器７２および分配頭部７１を含む。供給源容器７２は投与材料を保持する働きをする。投与量分配装置１０および１１０が作動位置にあるとき、投与材料は分配頭部７１の上方に位置する。分配頭部７１は開閉するように設計され、供給源容器７２からの投与材料の流出を制御する働きをする。分配頭部７１の開放および閉鎖は制御装置（図面に図示せず）によって制御される。分配頭部７１が開いているとき、投与材料は重力で供給源容器７２の外に流れ出る。供給源ユニット７０は受入ユニット３０および１３０の中に配置され、受入ユニット３０および１３０から取り外されることができる。通常、供給源容器７２は本質的に円柱であり、受入ユニット３０および１３０は供給源容器７２用の台座として丸い開口を有する。もちろん、受入ユニット３０および１３０内の供給源容器７２用の互換性のある台座を提供するのであるならば、任意の他の形状を選択することもできる。特に、受入ユニット３０および１３０と供給源ユニット７０との間に中間要素を配置することも可能である。
【００３１】
供給源ユニット７０は保持器８０および１８０によって受入ユニット３０および１３０内の決まった位置に保持される。保持器８０および１８０は、事前引張されたばね要素２３および１２３によって、ならびに２つの丁番８２、８３、１８２および１８３によって保持器基部９０および１９０に弾力のある状態で取り付けられる。保持器基部９０および１９０の心立てピン９４および１９４は保持器８０および１８０の穿孔８１および１８１と協動し、保持器８０および１８０が保持器基部９０および１９０に関して画定された位置に保持されることを可能にする。ばね要素２３および１２３の弾力が供給源容器７２を重力に逆らって受入ユニット３０および１３０の内部に押す。保持器基部９０および１９０は基部ユニット２０および１２０に固定されている。保持器基部９０および１９０は少なくとも２つの位置をとることができる。作動位置にあるとき、保持器基部９０および１９０に固定されている保持器８０および１８０は、受入ユニット３０および１３０内に供給源ユニット７０を保持する。装填位置にあるとき、保持器８０および１８０は受入ユニット３０および１３０から離れて移動して空間を開け、その結果、供給源ユニット７０は受入ユニット３０および１３０内部に設置されるか、または受入ユニット３０および１３０から取り外されることができる。投与量分配装置が作動位置にあるとき、保持器８０および１８０は実質的に平行な配向を有する。
【００３２】
保持器基部９０および１９０は、リニア軸受２６および１２６によって基部ユニット２０および１２０に結合されている。リニア軸受２６および１２６の軸は実質的に垂直の配向を有する。ピン９３および１９３と協動する、保持器基部９０および１９０の一次窪み９１および１９１によって、保持器基部９０および１９０は作動位置に固定されることができる。ピン９３および１９３と協動する、保持器基部９０および１９０の二次窪み９２および１９２により、保持器基部９０および１９０が装填位置に固定されることができる。もちろん、保持器基部９０および１９０は何らかの他の方法で固定されることもできる。例えば、保持器基部９０および１９０は、ばね戻り止めによって基部ユニット上の定位置に保持されることができる。
【００３３】
保持器基部９０および１９０は必ずしも基部ユニット２０および１２０に結合される必要はない。保持器基部９０および１９０は、保持器８０および１８０を作動位置と装填位置の間で切り替えることができる何らかの他の方法で結合されることもできる。
【００３４】
結合ユニット４０および１４０が、基部ユニット２０および１２０に取り付けられている。結合ユニット４０および１４０と、基部ユニット２０および１２０との間にリニア軸受２４および１２４が挿入され、リニア軸受２４および１２４により、結合ユニット４０および１４０を、本質的に固定位置にある基部ユニット２０および１２０に関して垂直に移動させることができる。結合ユニット４０および１４０の垂直な動きの範囲は、基部ユニット２０および１２０の凹所２５および１２５によって限界を定められ、基部ユニット２０および１２０は結合ユニット４０および１４０の突起４３および１４３と協動して停止限界を形成する。投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、突起４３および１４３は本質的に水平の配向を有する。緩衝要素４４および１４４が、突起４３および１４３と停止限界凹所２５および１２５との間に配置され得る。緩衝要素４４および１４４は、例えばゴムまたはポリマーなどの可撓性材料から作成されることができる。
【００３５】
もちろん、垂直の動きの範囲を何らかの他の方法で制限することもできる。具体的には、基部ユニット２０および１２０の突起と共に協動する、結合ユニット４０および１４０内に配置された停止限界凹所もまた存在することができる。原則的に、任意の種類の適切な停止限界が選択されることができる。
【００３６】
基部ユニット２０および１２０と結合ユニット４０および１４０との間に配置された一次ばね要素２１および１２１が、結合ユニット４０および１４０を事前画定された中立位置に保持する。事前画定された中立位置の一次ばね要素２１および１２１は事前引張されて、投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、停止限界凹所２５および１２５の逃げ面に対し、結合ユニット４０および１４０を垂直方向に引っ張る。
【００３７】
結合ユニット４０および１４０は受入ユニット３０および１３０に結合されている。結合ユニット４０および１４０ならびに受入ユニット３０および１３０は、枢動継手４１および１４１によって一体に連結され、枢動継手４１および１４１は、結合ユニット４０および１４０に関して、受入ユニット３０および１３０の枢動運動を可能にし、一方結合ユニット４０および１４０は、本質的に垂直方向に直線運動することができる。受入ユニット３０および１３０と結合ユニット４０および１４０との間の枢動運動が起こることを可能にする結合要素のための別の選択もまた存在する。その可能性には、具体的にラジアル軸受および交差した撓曲枢軸が含まれる。
【００３８】
受入ユニット３０および１３０の枢動運動の範囲は、受入ユニット３０および１３０の突起３１および１３１と協動して停止限界を形成する、結合ユニット４０および１４０の凹所４２および１４２によって限界を定められる。投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、突起３１および１３１は本質的に水平の配向を有する。緩衝要素３２および１３２が、突起３１および１３１と停止限界凹所４２および１４２との間に配置され得る。
【００３９】
もちろん、枢動運動の範囲を何らかの他の方法で制限することもできる。具体的には、受入ユニット３０および１３０の停止限界凹所と協動する、結合ユニット４０および１４０に配置された突起もまた存在することができる。原則的に、任意の種類の適切な停止限界が選択されることができる。
【００４０】
結合ユニット４０および１４０と受入ユニット３０および１３０との間に配置された二次ばね要素２２および１２２が、受入ユニット３０および１３０を事前画定された中立位置に保持する。事前画定された中立位置にある二次ばね要素２２および１２２は事前引張されて、投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、停止限界凹所４２および１４２の逃げ面に対し、受入ユニット３０および１３０を垂直方向に引っ張る。
【００４１】
受入ユニット３０および１３０の回転運動性により、受入ユニット３０および１３０内に据わる供給源ユニット７０および１７０は、枢動運動を受けることができ、その枢動運動によって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
【００４２】
結合ユニット４０および１４０の軸方向の運動性により、受入ユニット３０および１３０内に据わる供給源ユニット７０および１７０は、上下運動を受けることができ、その上下運動によって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
【００４３】
理解されたように、枢動運動および上下運動の組合せによって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
枢動運動および上下運動は、適切なアクチュエータ５０、１５０および１６０によって生成される。パルス状衝撃が、投与材料の目詰まりに対抗するには最も効果的であると発見された。
【００４４】
図１の投与量分配装置１０では、単一のアクチュエータ５０が採用されて、枢動運動および上下運動を生成する。アクチュエータ５０は衝撃を受入ユニット３０に伝達する働きをする。これらの衝撃は受入ユニット３０の枢動運動を起こす。受入ユニット３０の枢動運動が今度は、結合ユニット４０の上下運動を起こす。
【００４５】
図２の投与量分配装置１１０では、２つのアクチュエータ１５０および１６０が採用されて、枢動運動および上下運動を生成する。アクチュエータ１５０は衝撃を受入ユニット１３０に伝達する働きをする。これらの衝撃は受入ユニット１３０の枢動運動を起こす。追加のアクチュエータ１６０は衝撃を結合ユニット１４０に伝達する働きをする。これらの衝撃が結合ユニット１４０の上下運動を起こす。
【００４６】
２つの実施形態の各アクチュエータ５０、１５０および１６０は、駆動ユニット５１、１５１および１６１を含む。駆動ユニット５１、１５１および１６１は、例えば電気モータであることができる。駆動ユニット５１、１５１および１６１は、モータの回転運動を直線運動に変換する並進運動機構５４、１５４および１６４を駆動する。並進運動機構５４、１５４および１６４には、例えば偏心器、カム軸、クラウン歯車および／または曲線追跡機構などを含むことができる。良好な結果が、迅速なパルス衝撃を生成する能力を示したランプ形状のカム軸で達成された。並進運動機構５４、１５４および１６４は、ハンマ塊５２、１５２および１６２の直線運動を推進する働きをする。ハンマ塊５２、１５２および１６２は、直線運動性を有して支持される。緩衝器５３、１５３および１６３は、突起の形状で、ハンマ塊５２、１５２および１６２上に形成され、その突起によって叩打が受入ユニット３０および１３０、ならびに／あるいは結合ユニット４０および１４０に向けられることができる。枢動運動を受入ユニット３０および１３０に与えるために、叩打は枢動継手４１および１４１に関して軸方向に起きる必要がある。枢動継手４１および１４１からの叩打の距離が大きいほど、てこ効果が強くなる。衝撃ばね５５、１５５および１６５を追加することにより衝撃パルスはさらに強くすることができる。衝撃ばね５５、１５５および１６５が引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができる。衝撃ばねが開放された後、ハンマ塊５２、１５２および１６２が衝撃ばね５５、１５５および１６５によって加速されることができ、受入ユニット３０および１３０上、ならびに／あるいは結合ユニット４０および１４０上へのハンマ塊５２、１５２および１６２の衝撃が、受入装置内に衝撃波を生成する。この衝撃波は、供給源ユニット７０内の投与材料の凝集傾向に対抗する。
【００４７】
本発明が、具体的な実施形態の提示によって説明されてきたが、多数の追加の変形形態が本発明の教示に基づき生成され得ることが自明であることを考慮されたい。
【符号の説明】
【００４８】
１１０，１０ 投与量分配装置
１２０，２０ 基部ユニット
１２１，２１ 一次ばね要素
１２２，２２ 二次ばね要素
１２３，２３ 三次ばね要素
１２４，２４ リニア軸受
１２５，２５ 結合ユニットのための停止限界凹所
１２６，２６ 保持器基部のリニア軸受
１３０，３０ 受入ユニット
１３１，３１ 突起
１３２，３２ 緩衝要素
１４０，４０ 結合ユニット
１４１，４１ 枢動継手
１４２，４２ 受入ユニットのための停止限界凹所
１４３，４３ 突起
１４４，４４ 緩衝要素
１５０，５０ アクチュエータ
１５１，５１ 駆動ユニット
１５２，５２ ハンマ塊
１５３，５３ 衝撃緩衝器
１５４，５４ 並進運動機構
１５５，５５ 衝撃ばね
１６０ 追加のアクチュエータ
１６１ 追加の駆動ユニット
１６２ 追加のハンマ塊
１６３ 追加の衝撃緩衝器
１６４ 追加の並進運動機構
１６５ 追加の衝撃ばね
７０ 供給源ユニット
７１ 分配頭部
７２ 供給源容器
１８０，８０ 保持器
１８１，８１ 穿孔
１８２，８２ 保持器の一次丁番
１８３，８３ 保持器の二次丁番
１９０，９０ 保持器基部
１９１，９１ 保持器基部の一次窪み
１９２，９２ 保持器基部の二次窪み
１９３，９３ ピン
１９４，９４ 心立てピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状投与材料向け投与量分配装置に関し、具体的には、投与量分配ユニット内に含まれる投与材料をほぐす能力を有する保持装置を含む投与量分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末材料向け投与量分配装置は、特に物質の少量を小さい目標容器に高度な精密さで分配するために使用される。多くの場合、目標容器は投与量分配装置によって配送された投与材料の重量を量るために天秤の上に配置され、その結果、その後所与の目的に応じてさらに加工されることができる。
【０００３】
分配される投与材料は、例えば供給源容器および分配頭部を含む投与量分配ユニット内に含まれる。投与量分配ユニットの狭い噴射口を通って投与材料を分配することが望ましく、その結果、投与材料は目標流内に満たされ、小さい開口直径を有する容器内にさえも満たされることができる。
【０００４】
理想的には、砂時計の砂の流れに相当するように、粉末状投与材料は重力によって推進されて均一の流れの中を流れ、小さい噴射口から流れ出る。この理想的な場合では、投与材料の流れは、噴出口の開口横断面を適切な開閉器装置で変化させることにより、簡単に制御されることができる。不都合なことに、実際に使用されるほとんどの材料は、理想的な場合に従って挙動することはない。投与材料を構成する粒子の多くが、理想的な流動挙動に一致しない。分配工程中に粒子が互いに凝集し、その結果、投与量分配ユニットが目詰まりを起こすことがしばしば観察される。分配工程が継続されるためには、機械的介入によってのみ目詰まりは除去されることができる。
【０００５】
加えて、多くの粉末は圧縮可能であり、それにより噴射口を部分的または完全に塞ぐ可能性がある圧縮された粉末の塊を形成することになる。典型的な例はコーンスターチであり、コーンスターチは粉末粒子が互いに粘着するという強い傾向を示す。加えて、コーンスターチは非常に圧縮性がある。これらの特性を考慮すると、コーンスターチは投与量分配装置の性能をテストするための供試材としてしばしば使用される。投与材料の「粘着性」とも言及される、共に粘着することおよび投与材料の圧縮性によって引き起こされる問題は、解決のための多数の提案を生み、投与量分配装置の設計、特にそれらの分配頭部の設計のための多数の提案を生むこととなった。例えば、粘着性投与材料を供給源容器から分配頭部の噴射口まで移動させるように設計されたコンベヤスクリュを有する分配頭部がある。現状技術は投与材料を供給源容器の内壁から剥離し、投与材料を噴射口に向かって推進させる攪拌装置および剥離装置をさらに含む。攪拌装置はまた、供給源容器内に投与材料のいわゆるブリッジを形成することを防止する目的を有する。攪拌装置の代わりに、または攪拌装置と併せて、既知の現状技術の解決策の中に、ハンマリング装置および振動装置も存在する。
【０００６】
前述の問題を解決するための可能な方法が、米国特許出願公開第２００６／００１１６５３Ａ１号に開示されている。目標重量の重量許容誤差±５％未満を有する数ミリグラムから数グラムの量の粉末状の投与材料を分配するように設計された投与量分配装置は、本質的に、供給源容器および分配頭部からなる投与量分配ユニットを含む。供給源容器に結合する部分から、分配頭部の内壁は噴射口に向かって円錐形で先が細くなっている。作動状態では、噴射口は投与量分配ユニットの底部、したがって供給源容器の下方にある。投与量分配ユニット内部の自由流動性投与材料は重力で推進され、噴射口に向かって流れる。噴射口には投与材料の流出量を調節する働きをする開閉弁が装備されている。投与量分配装置は、供給源容器を振動させ、および／または叩打するための手段を含み、その回転軸の周りに回転運動を、ならびに回転軸に沿って直線運動を可能にする攪拌装置をさらに備えることができる。
【０００７】
コーンスターチを用いるテストでは、様々に設計された投与量分配ユニットから材料を分配しようとする試みでかなりの困難に見舞われた。この種の投与材料の自由流動能力は、それがどれくらい緩く凝集しているかに直接依存し、すなわち嵩密度による。いくつかのテストでは、投与材料が、攪拌装置および／または振動手段の使用により、ほぐれるのではなく密集することが発見された。これにより、噴射口が完全に開いていても、投与材料が投与量分配ユニットから外にまったく移動することができないという結果になった。
【０００８】
この問題の解決策が、ＥＰ１９５９２４４Ａ１に開示されている。そこに開示されている投与量分配装置は、保持装置および少なくとも１つの受入装置を含む。受入装置は、少なくとも１つの投与量分配ユニットがその中に取り外し可能に据わることができるように設計される。投与量分配装置は、受入装置を動かすための少なくとも１つのアクチュエータをさらに含む。受入装置は保持装置上で枢動可能に支持され、その結果、アクチュエータは振動旋回動作を受入装置に伝えることができる。アクチュエータは、受入装置で複数回の叩打が短く連続するように指示することによりこの機能を達成し、受入装置が振り子のように揺動することになる。受入装置の揺動周波数は、アクチュエータの衝撃周波数に同期外れを起こすことが好ましい。このことは、叩打によって生成される衝撃波または機械的パルスが異なる方向に伝播するという効果を有する。このことは、投与材料が凝集するという傾向に対抗する。それにもかかわらず、孤立した場合の投与材料のいくらかの凝集がやはり存在することがある。当分野の知られている状態には、攪拌機またはスクレーパなどの移動構成要素が含まれ、それらは投与量分配ユニット内に配置され、投与材料の凝集に対抗する働きをする。これらの移動可能な構成要素は複雑な機構が必要であり、摩耗を生じやすい。加えて、追加の移動可能な部品が、特に微細な投与材料を損傷する原因になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００１１６５３Ａ１号
【特許文献２】ＥＰ１９５９２４４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、分配工程の前に、分配工程のために、投与量分配ユニット内の投与材料を調整する能力を有し、具体的には投与材料をほぐし、それにより投与量分配ユニットの目詰まりを防止する能力を備える投与量分配装置を提供する目的を有するが、しかし移動可能な部品は投与量分配ユニットの内部にまったく配置されてはいない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立した特許請求の範囲に明記する特徴を有する投与量分配装置によって解決される。
計量された量の自由流動性物質を分配する働きをする、本発明による投与量分配装置が、基部ユニットと、少なくとも１つの受入ユニットと、少なくとも１つのアクチュエータとを備える。受入ユニットは、少なくとも１つの供給源ユニットが受入ユニット内に設置され、ならびに受入ユニットから取り外され得るように設計されている。アクチュエータが少なくとも１つの受入ユニットに作用し、受入ユニットは基部ユニットに関して回転運動性を有して枢動可能に取り付けられており、アクチュエータが、受入ユニットの繰り返される双方向の枢動運動を生成する能力を有する。その配置は、基部ユニットと受入ユニットとの間に少なくとも１つの結合ユニットを含み、受入ユニットが枢動軸の周りに回転運動性を有して結合ユニットに枢動可能に支持され、結合ユニットが基部ユニットに関して並進運動性を有して摺動可能に支持され、アクチュエータが結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動を生成する能力を有し、受入ユニットが、繰り返される双方向の枢動運動と、その枢動運動に重ね合わされる繰り返される双方向の並進運動とを受けるができる。
【００１２】
分配されるべき自由流動性物質は、通常、粉末および粒状バルク固体の形態でもたらされる。しかし、本発明による投与量分配装置は、流れの中を移動することができるペースト状のものをまたは他の物質を分配するために使用されることもできる。具体的に、これには分配工程で目詰まりする傾向のある複雑な流体力学的特性を有する材料が含まれる。
【００１３】
枢動運動および並進運動の重ね合わせが、複合振動性運動のために投与材料の構造を揺り動かし、それにより、投与材料は分配口に向かって推進される。流動挙動は振動の強度ならびに枢動運動および／または並進運動の周波数によって制御され得る。
【００１４】
好ましい実施形態では、受入ユニットの振動枢動運動および結合ユニットの振動並進運動が、同じアクチュエータによって生成され得る。この実施形態は、並進運動および枢動運動の両方が、ただ１つのアクチュエータ、したがってただ１つのモータによって生成され得るという利点を有する。
【００１５】
枢動運動および並進運動が同時に生成される配置が以下の概念から有利であると分かっている。その概念では、受入ユニットの振動または繰り返される双方向の枢動運動がアクチュエータによって生成されることができ、結合ユニットの振動または繰り返される双方向の並進運動が受入ユニットの振動または繰り返される双方向の枢動運動によって生成されることができるということである。
【００１６】
別法として、投与量分配装置が２つ以上のアクチュエータ、具体的には２つのアクチュエータを備えることができ、受入ユニットの枢動運動が一次アクチュエータによって生成されることができ、結合ユニットの並進運動が二次アクチュエータによって生成されることができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態は、受入ユニットの繰り返される双方向の枢動運動の周波数を、結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動の周波数に同期させる可能性を含む。この同期性を達成するために様々な方法が存在する。１つの可能性は、関与している構成要素を機械的に結合することである。そのような配置では、受入ユニットの双方向の枢動運動および結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動は、例えば単一のアクチュエータによって同時に駆動される。受入ユニットの双方向の枢動運動を結合ユニットの繰り返される双方向の並進運動に連結することもまた可能である。
【００１８】
２つ以上のアクチュエータが使用されるならば、受入ユニットの双方向の枢動運動を結合ユニットの双方向の並進運動に同期させることが電子制御装置によって達成され得る。しかし、非同期的にアクチュエータを作動することも可能である。非同期周波数の重ね合わせにより、投与材料の特性に応じて投与材料の凝集傾向に対抗するうなり周波数振動が生成される。
【００１９】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、結合ユニットが基部ユニットに関して垂直の運動性を有して支持されることが好ましい。この状態を満たすためには、結合ユニットの投与量分配装置の作動位置に関する運動の方向に水平ならびに垂直な成分がある場合でも十分であることができる。この場合、運動ベクトルの垂直成分が水平成分よりも大きいことが理想的である。これにより、受入ユニットが上下運動を受けることを保証し、それにより投与量分配ユニットに含まれる投与材料が同様に上下運動を受け、その結果、投与材料がほぐされ、壁から分離される。
【００２０】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、枢動軸の配向が、本質的に水平であることが好ましい。投与量分配装置が作動位置にあるとき、投与量分配ユニットの出口が枢動軸の周りに本来一定の半径の弧で運動することが理想的である。このことが出口に接近する投与材料に旋回運動を与え、それにより流れの移動が改善される。
【００２１】
基部ユニットが、例えば回転軸受またはボール継手など、関節式継手によって受入ユニットに結合されていることが理想的である。
結合ユニットが、少なくとも１つのリニア軸受によって基部ユニットに結合されていることが好ましい。
【００２２】
投与量分配装置が作動位置にあるとき、基部ユニットが本質的に強固に結合されている。したがって、基部ユニットは結合ユニットに対して安定した支持を提供する。
受入ユニットおよび結合ユニットが事前引張されたばね要素によって互いに結合されることが理想的である。これにより受入ユニットの運動が結合ユニットに伝わることが可能になる。さらに、ばね要素は運動の伝達に減衰効果を働かせることができる。
【００２３】
好ましい実施形態では、アクチュエータが、衝撃ばねによって推進されるように設計されたハンマ塊を備え、その衝撃ばねが引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができ、その結果ハンマ塊が衝撃ばねによって加速されることができ、受入ユニット上、および／または受入ユニットに結合された部品上、および／または結合ユニット上、および／または結合ユニットに結合された部品上へのハンマ塊の衝撃が、受入装置内に衝撃波を生成する。結果として生じる衝撃波が投与材料の凝集傾向に対抗する。
【００２４】
もちろん、例えばピエゾアクチュエータまたは超音波アクチュエータなど、他のアクチュエータを使用することも可能である。
適切なばね要素および衝撃ばねを選択することにより、運動の時系列および速度が影響を受けることができ、それにより投与材料の分配口に向かう流れが最適化され得る。
【００２５】
すべての案内要素は回転要素を含むことができる。それらはさらにエラストマ材料、ならびに／あるいは例えば、板ばね、または金属および／もしくはポリマーから成る撓曲要素などの弾力的可撓性要素を含むことができる。
【００２６】
供給源容器に追加の機能を設置することにより、投与材料の凝集傾向はさらに低減され得る。分配口に接近した装置は特に有利であると発見されてきた。これらの設置された機能は、多様性に富んだ形状を有することができる。これらの設置された機能を使用するための基本的な考えは、分配口の上流の投与材料内の圧力分布をできる限り均一にすることであり、その理由は、投与材料の凝集が、材料が大きな圧力勾配および／または速度勾配を受ける領域で特に予測されるからである。装置は簡単な金属薄板要素の形状を有することができる。より複雑な形状の使用も考えられる。円錐形要素の装置が投与材料の目詰まりに対して効果的であると証明された。作動位置で、円錐の頂点は本質的に投与材料の流れ方向に向けられる。投与材料流は、頂点から円錐の上に、より具体的にはその外側面に流れる。円錐またはその外側面の周りに流れた後、投与材料の流れは再び密集する。流れを円錐の周り、より具体的にはその外側面に向ける手段は大きな圧力勾配および／または速度勾配を低減するのに非常に効果的であり、それにより、より均一な圧力分布および／または速度分布が達成される。
【００２７】
同様に、例えばサイロで使用される流線形状などを有する変位本体が、より均一な圧力分布および／または速度分布を達成するために効果的な手段である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
投与量分配ユニットが実施例により、および図面を参照して本明細書で以下に説明される。
【図１】１つのアクチュエータを有する中立位置にある本発明による一次投与量分配装置の断面図である。
【図２】２つのアクチュエータを有する中立位置にある本発明による二次投与量分配装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１には、１つのアクチュエータ５０を有する中立位置の一次投与量分配装置１０の断面図が示される。図２には、２つのアクチュエータ１５０および１６０を有する中立位置の二次投与量分配装置１１０の断面図が示される。
【００３０】
本発明による２つの投与量分配装置１０および１１０は、それぞれ基部ユニット２０および１２０、受入ユニット３０および１３０ならびに結合ユニット４０および１４０を有する。基部ユニット２０および１２０は追加のユニットを固定し、支持する働きをする。基部ユニット２０および１２０は、ほとんどの場合固定して取り付けられ、本質的に強固である。基部ユニット２０および１２０は、例えば、筺体または下の地面に強固に結合されることができる。基部ユニット２０および１２０は、筺体の一部であることもできる。受入ユニット３０および１３０は、供給源ユニット７０を保持する働きをする。供給源ユニット７０は、供給源容器７２および分配頭部７１を含む。供給源容器７２は投与材料を保持する働きをする。投与量分配装置１０および１１０が作動位置にあるとき、投与材料は分配頭部７１の上方に位置する。分配頭部７１は開閉するように設計され、供給源容器７２からの投与材料の流出を制御する働きをする。分配頭部７１の開放および閉鎖は制御装置（図面に図示せず）によって制御される。分配頭部７１が開いているとき、投与材料は重力で供給源容器７２の外に流れ出る。供給源ユニット７０は受入ユニット３０および１３０の中に配置され、受入ユニット３０および１３０から取り外されることができる。通常、供給源容器７２は本質的に円柱であり、受入ユニット３０および１３０は供給源容器７２用の台座として丸い開口を有する。もちろん、受入ユニット３０および１３０内の供給源容器７２用の互換性のある台座を提供するのであるならば、任意の他の形状を選択することもできる。特に、受入ユニット３０および１３０と供給源ユニット７０との間に中間要素を配置することも可能である。
【００３１】
供給源ユニット７０は保持器８０および１８０によって受入ユニット３０および１３０内の決まった位置に保持される。保持器８０および１８０は、事前引張されたばね要素２３および１２３によって、ならびに２つの丁番８２、８３、１８２および１８３によって保持器基部９０および１９０に弾力のある状態で取り付けられる。保持器基部９０および１９０の心立てピン９４および１９４は保持器８０および１８０の穿孔８１および１８１と協動し、保持器８０および１８０が保持器基部９０および１９０に関して画定された位置に保持されることを可能にする。ばね要素２３および１２３の弾力が供給源容器７２を重力に逆らって受入ユニット３０および１３０の内部に押す。保持器基部９０および１９０は基部ユニット２０および１２０に固定されている。保持器基部９０および１９０は少なくとも２つの位置をとることができる。作動位置にあるとき、保持器基部９０および１９０に固定されている保持器８０および１８０は、受入ユニット３０および１３０内に供給源ユニット７０を保持する。装填位置にあるとき、保持器８０および１８０は受入ユニット３０および１３０から離れて移動して空間を開け、その結果、供給源ユニット７０は受入ユニット３０および１３０内部に設置されるか、または受入ユニット３０および１３０から取り外されることができる。投与量分配装置が作動位置にあるとき、保持器８０および１８０は実質的に平行な配向を有する。
【００３２】
保持器基部９０および１９０は、リニア軸受２６および１２６によって基部ユニット２０および１２０に結合されている。リニア軸受２６および１２６の軸は実質的に垂直の配向を有する。ピン９３および１９３と協動する、保持器基部９０および１９０の一次窪み９１および１９１によって、保持器基部９０および１９０は作動位置に固定されることができる。ピン９３および１９３と協動する、保持器基部９０および１９０の二次窪み９２および１９２により、保持器基部９０および１９０が装填位置に固定されることができる。もちろん、保持器基部９０および１９０は何らかの他の方法で固定されることもできる。例えば、保持器基部９０および１９０は、ばね戻り止めによって基部ユニット上の定位置に保持されることができる。
【００３３】
保持器基部９０および１９０は必ずしも基部ユニット２０および１２０に結合される必要はない。保持器基部９０および１９０は、保持器８０および１８０を作動位置と装填位置の間で切り替えることができる何らかの他の方法で結合されることもできる。
【００３４】
結合ユニット４０および１４０が、基部ユニット２０および１２０に取り付けられている。結合ユニット４０および１４０と、基部ユニット２０および１２０との間にリニア軸受２４および１２４が挿入され、リニア軸受２４および１２４により、結合ユニット４０および１４０を、本質的に固定位置にある基部ユニット２０および１２０に関して垂直に移動させることができる。結合ユニット４０および１４０の垂直な動きの範囲は、基部ユニット２０および１２０の凹所２５および１２５によって限界を定められ、基部ユニット２０および１２０は結合ユニット４０および１４０の突起４３および１４３と協動して停止限界を形成する。投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、突起４３および１４３は本質的に水平の配向を有する。緩衝要素４４および１４４が、突起４３および１４３と停止限界凹所２５および１２５との間に配置され得る。緩衝要素４４および１４４は、例えばゴムまたはポリマーなどの可撓性材料から作成されることができる。
【００３５】
もちろん、垂直の動きの範囲を何らかの他の方法で制限することもできる。具体的には、基部ユニット２０および１２０の突起と共に協動する、結合ユニット４０および１４０内に配置された停止限界凹所もまた存在することができる。原則的に、任意の種類の適切な停止限界が選択されることができる。
【００３６】
基部ユニット２０および１２０と結合ユニット４０および１４０との間に配置された一次ばね要素２１および１２１が、結合ユニット４０および１４０を事前画定された中立位置に保持する。事前画定された中立位置の一次ばね要素２１および１２１は事前引張されて、投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、停止限界凹所２５および１２５の逃げ面に対し、結合ユニット４０および１４０を垂直方向に引っ張る。
【００３７】
結合ユニット４０および１４０は受入ユニット３０および１３０に結合されている。結合ユニット４０および１４０ならびに受入ユニット３０および１３０は、枢動継手４１および１４１によって一体に連結され、枢動継手４１および１４１は、結合ユニット４０および１４０に関して、受入ユニット３０および１３０の枢動運動を可能にし、一方結合ユニット４０および１４０は、本質的に垂直方向に直線運動することができる。受入ユニット３０および１３０と結合ユニット４０および１４０との間の枢動運動が起こることを可能にする結合要素のための別の選択もまた存在する。その可能性には、具体的にラジアル軸受および交差した撓曲枢軸が含まれる。
【００３８】
受入ユニット３０および１３０の枢動運動の範囲は、受入ユニット３０および１３０の突起３１および１３１と協動して停止限界を形成する、結合ユニット４０および１４０の凹所４２および１４２によって限界を定められる。投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、突起３１および１３１は本質的に水平の配向を有する。緩衝要素３２および１３２が、突起３１および１３１と停止限界凹所４２および１４２との間に配置され得る。
【００３９】
もちろん、枢動運動の範囲を何らかの他の方法で制限することもできる。具体的には、受入ユニット３０および１３０の停止限界凹所と協動する、結合ユニット４０および１４０に配置された突起もまた存在することができる。原則的に、任意の種類の適切な停止限界が選択されることができる。
【００４０】
結合ユニット４０および１４０と受入ユニット３０および１３０との間に配置された二次ばね要素２２および１２２が、受入ユニット３０および１３０を事前画定された中立位置に保持する。事前画定された中立位置にある二次ばね要素２２および１２２は事前引張されて、投与量分配装置１０および１１０の作動位置に関して、停止限界凹所４２および１４２の逃げ面に対し、受入ユニット３０および１３０を垂直方向に引っ張る。
【００４１】
受入ユニット３０および１３０の回転運動性により、受入ユニット３０および１３０内に据わる供給源ユニット７０および１７０は、枢動運動を受けることができ、その枢動運動によって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
【００４２】
結合ユニット４０および１４０の軸方向の運動性により、受入ユニット３０および１３０内に据わる供給源ユニット７０および１７０は、上下運動を受けることができ、その上下運動によって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
【００４３】
理解されたように、枢動運動および上下運動の組合せによって分配頭部内の投与材料の流れが促進される。
枢動運動および上下運動は、適切なアクチュエータ５０、１５０および１６０によって生成される。パルス状衝撃が、投与材料の目詰まりに対抗するには最も効果的であると発見された。
【００４４】
図１の投与量分配装置１０では、単一のアクチュエータ５０が採用されて、枢動運動および上下運動を生成する。アクチュエータ５０は衝撃を受入ユニット３０に伝達する働きをする。これらの衝撃は受入ユニット３０の枢動運動を起こす。受入ユニット３０の枢動運動が今度は、結合ユニット４０の上下運動を起こす。
【００４５】
図２の投与量分配装置１１０では、２つのアクチュエータ１５０および１６０が採用されて、枢動運動および上下運動を生成する。アクチュエータ１５０は衝撃を受入ユニット１３０に伝達する働きをする。これらの衝撃は受入ユニット１３０の枢動運動を起こす。追加のアクチュエータ１６０は衝撃を結合ユニット１４０に伝達する働きをする。これらの衝撃が結合ユニット１４０の上下運動を起こす。
【００４６】
２つの実施形態の各アクチュエータ５０、１５０および１６０は、駆動ユニット５１、１５１および１６１を含む。駆動ユニット５１、１５１および１６１は、例えば電気モータであることができる。駆動ユニット５１、１５１および１６１は、モータの回転運動を直線運動に変換する並進運動機構５４、１５４および１６４を駆動する。並進運動機構５４、１５４および１６４には、例えば偏心器、カム軸、クラウン歯車および／または曲線追跡機構などを含むことができる。良好な結果が、迅速なパルス衝撃を生成する能力を示したランプ形状のカム軸で達成された。並進運動機構５４、１５４および１６４は、ハンマ塊５２、１５２および１６２の直線運動を推進する働きをする。ハンマ塊５２、１５２および１６２は、直線運動性を有して支持される。緩衝器５３、１５３および１６３は、突起の形状で、ハンマ塊５２、１５２および１６２上に形成され、その突起によって叩打が受入ユニット３０および１３０、ならびに／あるいは結合ユニット４０および１４０に向けられることができる。枢動運動を受入ユニット３０および１３０に与えるために、叩打は枢動継手４１および１４１に関して軸方向に起きる必要がある。枢動継手４１および１４１からの叩打の距離が大きいほど、てこ効果が強くなる。衝撃ばね５５、１５５および１６５を追加することにより衝撃パルスはさらに強くすることができる。衝撃ばね５５、１５５および１６５が引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができる。衝撃ばねが開放された後、ハンマ塊５２、１５２および１６２が衝撃ばね５５、１５５および１６５によって加速されることができ、受入ユニット３０および１３０上、ならびに／あるいは結合ユニット４０および１４０上へのハンマ塊５２、１５２および１６２の衝撃が、受入装置内に衝撃波を生成する。この衝撃波は、供給源ユニット７０内の投与材料の凝集傾向に対抗する。
【００４７】
本発明が、具体的な実施形態の提示によって説明されてきたが、多数の追加の変形形態が本発明の教示に基づき生成され得ることが自明であることを考慮されたい。
【符号の説明】
【００４８】
１１０，１０ 投与量分配装置
１２０，２０ 基部ユニット
１２１，２１ 一次ばね要素
１２２，２２ 二次ばね要素
１２３，２３ 三次ばね要素
１２４，２４ リニア軸受
１２５，２５ 結合ユニットのための停止限界凹所
１２６，２６ 保持器基部のリニア軸受
１３０，３０ 受入ユニット
１３１，３１ 突起
１３２，３２ 緩衝要素
１４０，４０ 結合ユニット
１４１，４１ 枢動継手
１４２，４２ 受入ユニットのための停止限界凹所
１４３，４３ 突起
１４４，４４ 緩衝要素
１５０，５０ アクチュエータ
１５１，５１ 駆動ユニット
１５２，５２ ハンマ塊
１５３，５３ 衝撃緩衝器
１５４，５４ 並進運動機構
１５５，５５ 衝撃ばね
１６０ 追加のアクチュエータ
１６１ 追加の駆動ユニット
１６２ 追加のハンマ塊
１６３ 追加の衝撃緩衝器
１６４ 追加の並進運動機構
１６５ 追加の衝撃ばね
７０ 供給源ユニット
７１ 分配頭部
７２ 供給源容器
１８０，８０ 保持器
１８１，８１ 穿孔
１８２，８２ 保持器の一次丁番
１８３，８３ 保持器の二次丁番
１９０，９０ 保持器基部
１９１，９１ 保持器基部の一次窪み
１９２，９２ 保持器基部の二次窪み
１９３，９３ ピン
１９４，９４ 心立てピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量された量の自由流動性物質を分配する働きをする投与量分配装置（１１０，１０）であって、基部ユニット（１２０，２０）と、少なくとも１つの受入ユニット（１３０，３０）であり、少なくとも１つの供給源ユニット（７０）が前記受入ユニット（１３０，３０）内に設置され、ならびに前記受入ユニット（１３０，３０）から取り外され得るように設計されている、受入ユニット（１３０，３０）とを備え、また、前記受入ユニット（１３０，３０）に作用する少なくとも１つのアクチュエータ（１５０，５０）をさらに備え、前記受入ユニット（１３０，３０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して回転運動性を有して枢動可能に取り付けられ、前記アクチュエータが、前記受入ユニット（１３０，３０）の繰り返される双方向の枢動運動を生成するように設計されている、投与量分配装置（１１０，１０）において、少なくとも１つの結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）と前記受入ユニット（１３０，３０）との間に配置され、前記受入ユニット（１３０，３０）が枢動軸の周りに回転運動性を有して前記結合ユニット（１４０，４０）上に枢動可能に支持され、前記結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して並進運動性を有して摺動可能に支持され、前記アクチュエータ（５０，１６０）が前記結合ユニット（１４０，４０）の繰り返される双方向の並進運動を生成するように設計され、それにより前記受入ユニット（１３０，３０）が、繰り返される双方向の枢動運動と、その枢動運動に重ね合わされる繰り返される双方向の並進運動とを受けることができることを特徴とする、投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項２】
前記受入ユニット（３０）の振動枢動運動および前記結合ユニット（４０）の振動並進運動が、１つの同じ前記アクチュエータ（５０）によって生成され得ることを特徴とする、請求項１に記載の投与量分配装置（１０）。
【請求項３】
前記受入ユニット（３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動が前記アクチュエータ（５０）によって生成されることができ、前記結合ユニット（４０）の前記繰り返される双方向の並進運動が前記受入ユニット（３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動によって生成されることができることを特徴とする、請求項２に記載の投与量分配装置（１０）。
【請求項４】
前記投与量分配装置（１１０）が少なくとも２つのアクチュエータ（１５０，１６０）を備え、前記受入ユニット（１３０）の前記振動枢動運動が一次アクチュエータ（１６０）によって生成されることができ、前記結合ユニット（１４０）の前記並進運動が二次アクチュエータ（１５０）によって生成されることができることを特徴とする、請求項１に記載の投与量分配装置（１１０）。
【請求項５】
前記受入ユニット（１３０，３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動の周波数が、前記結合ユニット（１４０，４０）の前記繰り返される双方向の並進運動に同期され得ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項６】
前記受入ユニット（１３０，３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動の周波数と、前記結合ユニット（１４０，４０）の前記繰り返される双方向の並進運動との間の同期性が電子制御装置によって制御され得ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項７】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して本質的に垂直の運動性を有して支持されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項８】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記結合ユニット（１４０，４０）が変位方向に移動する自由を有して支持され、前記変位方向が垂直の成分を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項９】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記枢動軸の配向が、本質的に水平であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１０】
前記結合ユニット（１４０，４０）が枢動継手（１４１，４１）によって前記受入ユニット（１３０，３０）に結合されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１１】
前記結合ユニット（１４０，４０）が少なくとも１つのリニア軸受（１２４，２４）によって前記基部ユニット（１２０，２０）に結合されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１２】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記基部ユニット（１２０，２０）が本質的に強固に固定されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１３】
前記受入ユニット（１３０，３０）および前記結合ユニット（１４０，４０）が少なくとも１つの事前引張されたばね要素（１２２，２２）によって互いに結合されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１４】
少なくとも１つのアクチュエータ（１５０，１６０，５０）が、衝撃ばね（１５５，１６５，５５）によって推進されるように設計されたハンマ塊（１５２，１６２，５２）を備え、前記衝撃ばね（１５５，１６５，５５）が引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができ、その結果、前記ハンマ塊（１５２，１６２，５２）が前記衝撃ばね（１５５，１６５，５５）によって加速されることができ、前記受入ユニット（１３０，３０）上、および／または前記受入ユニット（１３０，３０）に結合された部品上、および／または前記結合ユニット（１４０，４０）上、および／または前記結合ユニット（１４０，４０）に結合された部品上への前記ハンマ塊（１５２，１６２，５２）の衝撃が、前記受入ユニット（１３０，３０）内に衝撃波を生成することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）によって、計量済み量を分配する方法。
【請求項１】
計量された量の自由流動性物質を分配する働きをする投与量分配装置（１１０，１０）であって、基部ユニット（１２０，２０）と、少なくとも１つの受入ユニット（１３０，３０）であり、少なくとも１つの供給源ユニット（７０）が前記受入ユニット（１３０，３０）内に設置され、ならびに前記受入ユニット（１３０，３０）から取り外され得るように設計されている、受入ユニット（１３０，３０）とを備え、また、前記受入ユニット（１３０，３０）に作用する少なくとも１つのアクチュエータ（１５０，５０）をさらに備え、前記受入ユニット（１３０，３０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して回転運動性を有して枢動可能に取り付けられ、前記アクチュエータが、前記受入ユニット（１３０，３０）の繰り返される双方向の枢動運動を生成するように設計されている、投与量分配装置（１１０，１０）において、少なくとも１つの結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）と前記受入ユニット（１３０，３０）との間に配置され、前記受入ユニット（１３０，３０）が枢動軸の周りに回転運動性を有して前記結合ユニット（１４０，４０）上に枢動可能に支持され、前記結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して並進運動性を有して摺動可能に支持され、前記アクチュエータ（５０，１６０）が前記結合ユニット（１４０，４０）の繰り返される双方向の並進運動を生成するように設計され、それにより前記受入ユニット（１３０，３０）が、繰り返される双方向の枢動運動と、その枢動運動に重ね合わされる繰り返される双方向の並進運動とを受けることができることを特徴とする、投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項２】
前記受入ユニット（３０）の振動枢動運動および前記結合ユニット（４０）の振動並進運動が、１つの同じ前記アクチュエータ（５０）によって生成され得ることを特徴とする、請求項１に記載の投与量分配装置（１０）。
【請求項３】
前記受入ユニット（３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動が前記アクチュエータ（５０）によって生成されることができ、前記結合ユニット（４０）の前記繰り返される双方向の並進運動が前記受入ユニット（３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動によって生成されることができることを特徴とする、請求項２に記載の投与量分配装置（１０）。
【請求項４】
前記投与量分配装置（１１０）が少なくとも２つのアクチュエータ（１５０，１６０）を備え、前記受入ユニット（１３０）の前記振動枢動運動が一次アクチュエータ（１６０）によって生成されることができ、前記結合ユニット（１４０）の前記並進運動が二次アクチュエータ（１５０）によって生成されることができることを特徴とする、請求項１に記載の投与量分配装置（１１０）。
【請求項５】
前記受入ユニット（１３０，３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動の周波数が、前記結合ユニット（１４０，４０）の前記繰り返される双方向の並進運動に同期され得ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項６】
前記受入ユニット（１３０，３０）の前記繰り返される双方向の枢動運動の周波数と、前記結合ユニット（１４０，４０）の前記繰り返される双方向の並進運動との間の同期性が電子制御装置によって制御され得ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項７】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記結合ユニット（１４０，４０）が前記基部ユニット（１２０，２０）に関して本質的に垂直の運動性を有して支持されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項８】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記結合ユニット（１４０，４０）が変位方向に移動する自由を有して支持され、前記変位方向が垂直の成分を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項９】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記枢動軸の配向が、本質的に水平であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１０】
前記結合ユニット（１４０，４０）が枢動継手（１４１，４１）によって前記受入ユニット（１３０，３０）に結合されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１１】
前記結合ユニット（１４０，４０）が少なくとも１つのリニア軸受（１２４，２４）によって前記基部ユニット（１２０，２０）に結合されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１２】
前記投与量分配装置（１１０，１０）が作動位置にあるとき、前記基部ユニット（１２０，２０）が本質的に強固に固定されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１３】
前記受入ユニット（１３０，３０）および前記結合ユニット（１４０，４０）が少なくとも１つの事前引張されたばね要素（１２２，２２）によって互いに結合されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１４】
少なくとも１つのアクチュエータ（１５０，１６０，５０）が、衝撃ばね（１５５，１６５，５５）によって推進されるように設計されたハンマ塊（１５２，１６２，５２）を備え、前記衝撃ばね（１５５，１６５，５５）が引張機構によってぴんと立てられ、即座に開放されることができ、その結果、前記ハンマ塊（１５２，１６２，５２）が前記衝撃ばね（１５５，１６５，５５）によって加速されることができ、前記受入ユニット（１３０，３０）上、および／または前記受入ユニット（１３０，３０）に結合された部品上、および／または前記結合ユニット（１４０，４０）上、および／または前記結合ユニット（１４０，４０）に結合された部品上への前記ハンマ塊（１５２，１６２，５２）の衝撃が、前記受入ユニット（１３０，３０）内に衝撃波を生成することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の投与量分配装置（１１０，１０）によって、計量済み量を分配する方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５５７７１（Ｐ２０１２−２５５７７１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−９９７２５（Ｐ２０１２−９９７２５）
【出願日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（５９９０８２２１８）メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト (130)
【住所又は居所原語表記】Ｉｍ Ｌａｎｇａｃｈｅｒ， ８６０６ Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９９７２５（Ｐ２０１２−９９７２５）
【出願日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（５９９０８２２１８）メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト (130)
【住所又は居所原語表記】Ｉｍ Ｌａｎｇａｃｈｅｒ， ８６０６ Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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