JP2007190464A

JP2007190464A - ミキサー

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Publication number: JP2007190464A
Application number: JP2006009249A
Authority: JP
Inventors: Toshio Wakabayashi; 敏夫若林
Original assignee: Japan Unix Co Ltd
Current assignee: Japan Unix Co Ltd
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: JP4740749B2

Abstract

【課題】混合容器の公転時の慣性力を増大させることなく、公転速度及び自転速度の制御を別々のモータで独立して行うことが可能なミキサーを提供する。
【解決手段】鉛直な公転軸５を中心に回転自在の回転基板７と、この回転基板７に傾斜する自転軸１０を中心に回転自在に取り付けられ、被混合物が収容された混合容器１１を保持する容器ホルダ９と、これらの回転基板７及び容器ホルダ９を公転及び自転させる公転モータ１５及び自転モータ１６と、上記公転モータ１５の回転力を回転基板７に伝える公転伝動機構１８と、上記自転モータ１６の回転力を容器ホルダ９に伝える自転伝動機構１９とを有し、上記公転モータ１５及び自転モータ１６が、ハウジング１の内部の定位置に固定的に設置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、はんだペーストや各種化学物質のような流動性材料の混合に使用されるミキサーに関するものである。

例えば、電子部品等のはんだ付けに使用されるクリーム状はんだを製造する場合、公転及び自転する混合容器を備えたミキサーが使用され、混合すべき複数の材料を入れた上記混合容器を１０００回転以上の高速で公転させると共に、適宜速度で自転させることにより、その中の材料を均一に混合するようにしている。この場合、品質の良い製品を得るためには、材料の種類や特性等に応じて上記混合容器の公転速度と自転速度とを適正に制御することが重要である。

従来の一般的なミキサーにおいては、上記混合容器の公転及び自転を、１つのモータを使用し、これに歯車や伝動ベルト等からなる伝動機構を組み合わせて行うように構成されている。ところが、このように１つのモータで混合容器を公転及び自転させる駆動方式では、公転速度と自転速度とを別々にかつ自由に制御することができないため、材料の種類や特性等に応じた適正な混合を行うことができない。

そこで、このような問題を解決するため特許文献１には、混合容器の公転及び自転を別々のモータで行うようにしたミキサー（混練装置）が開示されている。このミキサーによれば、公転速度と自転速度とを独立して制御することができるため、材料の種類や特性等に応じて適正な混合を行うことが可能となり、品質の良い製品を得ることができる。
特開平１０−４３５６７号公報

ところが、上記特許文献１に記載されたミキサーは、自転用のモータを混合容器に直接連結し、このモータが混合容器と一緒に公転するようにしているため、該モータの重量によって公転時の慣性力が非常に大きくなり、公転用モータとして容量の大きいものを使用しなければならないばかりでなく、迅速で応答性の良い速度制御が行いにくいという欠点がある。しかも、混合容器と同数の自転用モータを必要とするため、混合容器の数に応じてモーターの数も多くなる。

そこで本発明の目的は、混合容器の公転時の慣性力等を増大させることなく、該混合容器の公転速度及び自転速度を少数のモータで独立して制御することができる、合理的設計構造を有するミキサーを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のミキサーは、ハウジングの内部に鉛直な公転軸を中心に回転自在なるように配設された回転基板と、この回転基板に上記公転軸に対して傾斜する自転軸を中心に回転自在なるように取り付けられ、被混合物が収容された混合容器を保持する容器ホルダと、上記回転基板を回転させる公転モータと、上記容器ホルダを自転させる自転モータと、上記公転モータの回転力を回転基板に伝える公転伝動機構と、上記自転モータの回転力を容器ホルダに伝える自転伝動機構とを有し、上記公転モータ及び自転モータが、ハウジングの内部の定位置に固定的に設置されていることを特徴とするものである。

本発明において好ましくは、上記公転モータ及び自転モータが、上記公転軸を挟んで互いに相対する位置に並べて設置されていることである。

また、本発明のミキサーにおいては、上記公転伝動機構が、上記公転軸を介して公転モータと回転基板とを連結しており、また、上記自転伝動機構が、上記公転軸と同心位置に該公転軸に対して相対的に回転自在なるように配設されて上記自転モータで駆動される中心ギヤと、上記回転基板に回転自在に取り付けられた自転伝動軸と、この自転伝動軸に固定されて上記中心ギヤに噛合し、該自転伝動軸と共に自転しながら中心ギヤの周りを公転する従動ギヤと、上記自転伝動軸に固定された自転駆動プーリと、上記容器ホルダに設けられた自転従動プーリと、これらの自転駆動プーリと自転従動プーリとの間に掛け渡された伝動ベルトとからなることが望ましい。

さらに、本発明のミキサーは、上記公転モータ及び自転モータを速度制御するための制御装置を有し、該制御装置は、上記公転モータ及び自転モータの回転速度を検出する公転速度センサ及び自転速度センサと、各モータに個別に接続されたインバータとを有していて、上記速度センサによる検出速度と設定速度との差に基づいて該インバータで各モータへの供給周波数を変えることにより、これらのモータを独立して速度制御するように構成されている。

本発明のミキサーは、混合容器の公転速度及び自転速度を別々のモータで独立して制御することができるため、混合すべき材料の種類や特性等に応じて適正な混合を行うことが可能で、品質の良い製品を得ることができる。また、上記公転モータ及び自転モータをハウジングの内部の定位置に固定的に設置した構成としたことにより、自転モータを混合容器に一体に連結して該混合容器と一緒に公転させる従来のミキサーに比べ、構造が簡単であるばかりでなく、上記混合容器の公転時の慣性力が小さく、このため速度制御が容易で応答性に勝れる。しかも、自転モータを混合容器と同数設ける必要がないため、モーター数も少なくて済む。

以下、本発明に係るミキサーの好ましい一実施形態について詳細に説明する。図１〜図３において、１は略矩形の箱形をしたハウジングであって、上部に開閉自在の蓋２を備えており、このハウジング１の内部には、その中間位置にメインベース３が水平に設けられている。このメインベース３は、ハウジング１の内底部から立ち上がった支持枠１３の上端に、ゴムやばね等の吸振部材１４を介して支持されたもので、該メインベース３の上面中央位置には、円筒状をした軸受部４が鉛直に設けられ、この軸受部４の内部に、鉛直方向を向く公転軸５がベアリング６を介して回転自在なるように支持され、この公転軸５の上端に回転基板７が固定されている。

上記回転基板７は、図４からも分かるように、中央に位置する矩形の水平部７ａと、該水平部７ａの両端部から斜め上向きに延びる傾斜部７ｂ，７ｂとを有していて、上記水平部７ａの下面中央位置に上記公転軸５が連結されている。また、上記各傾斜部７ｂに設けられた軸受部８には、被混合物を収容した混合容器１１を保持するための筒状の容器ホルダ９が、上記公転軸５に対して傾斜する自転軸１０により、該自転軸１０を中心に回転自在なるように取り付けられている。
従って、上記回転基板７の両側に対称に取り付けられた２つの容器ホルダ９，９は、それぞれ自転軸１０を中心に自転可能であると同時に、回転基板７が公転軸５を中心に回転することによって該公転軸５の回りを公転可能である。

上記容器ホルダ９は、上部が開放していて、この上部から上記混合容器１１を出し入れするものである。また、上記被混合物としては、例えばはんだペーストやその他の各種化学物質のような流動性の材料が挙げられる。

上記回転基板７には、該回転基板７の上面を覆う略円錐状の浅皿形をしたトレー１２が取り付けられ、該トレー１２に開けた開口１２ａを通じて各混合容器１１の上端部分が該トレー１２の上面に露出するようになっている。

上記ハウジング１の内部には、上記回転基板７を回転させるための公転モータ１５と、上記容器ホルダ９を回転させるための自転モータ１６とが、上記メインベース３より下方の定位置に、出力軸１５ａ，１６ａを鉛直かつ上方に向けて固定的に設置されている。これら２つのモータ１５，１６は、互いにほぼ同じ容量及びサイズを有するもので、上記公転軸５を挟んで互いに相対する対称の位置に並べて配設され、上記メインベース３の下面に結合されたモータベース１７の下面に取り付けられている。そして、一方の公転モータ１５が、公転伝動機構１８を介して上記公転軸５に連結され、他方の自転モータ１６が、自転伝動機構１９を介して上記２つの容器ホルダ９，９に連結されている。
かくして、重量の大きい２つのモータ１５，１６をハウジング１の内底部の左右対称となる位置に並べて配設することにより、ミキサー全体の重心が低くなると共に左右の重量バランスが図られるため、高速回転時の振動が抑えられて安定性が向上する。

上記公転伝動機構１８は、図２及び図５から分かるように、上記公転モータ１５の出力軸１５ａに取り付けられた公転駆動プーリ２２と、上記公転軸５の下端部に取り付けられた公転従動プーリ２３と、これらのプーリ２２，２３間に掛け渡された伝動ベルト２４とで構成されていて、上記公転モータ１５を駆動すると、上記公転駆動プーリ２２、伝動ベルト２４、及び公転従動プーリ２３を介して上記公転軸５が回転すると共に、回転基板７が回転し、２つの容器ホルダ９，９が該公転軸５の回りを公転するようになっている。

また、上記自転伝動機構１９は、図２及び図６から明らかなように、上記軸受部４の外周にベアリング２６を介して回転自在に取り付けられた中心ギヤ２７と、該中心ギヤ２７に上記自転モータ１６の回転力を伝える一次側伝動部２８と、該中心ギヤ２７の回転力を２つの容器ホルダ９，９に伝える２組の二次側伝動部２９とで構成されている。上記中心ギヤ２７は公転軸５と同心状に位置していて、該公転軸５に対して相対的に回転自在である。

上記一次側伝動部２８は、上記中心ギヤ２７の下部に一体に結合された自転従動プーリ３１と、上記自転モータ１６の出力軸１６ａに取り付けられた自転駆動プーリ３２と、これらのプーリ３１，３２間に掛け渡された伝動ベルト３３とで構成されている。図１及び図２に示す実際の構成においては、上記自転従動プーリ３１が上記軸受部４の外周にベアリング２６を介して回転自在に取り付けられ、この自転従動プーリ３１の上部の筒部の外周に上記中心ギヤ２７が嵌着、固定されている。

また、上記二次側伝動部２９は、上記回転基板７の水平部７ａに回転自在に取り付けられた鉛直を向く自転伝動軸３６と、回転基板７の下面側においてこの自転伝動軸３６の下端部に固定され、上記中心ギヤ２７に噛合する従動ギヤ３７と、図４から分かるように回転基板７の上面側において上記自転伝動軸３６の上端部に固定された自転駆動プーリ３８と、上記容器ホルダ９に設けられた自転従動プーリ３９と、これらの自転駆動プーリ３８と自転従動プーリ３９とに掛け渡された伝動ベルト４０とで構成されている。
図中４１，４２は、上記回転基板７上において上記駆動プーリ３８と従動プーリ３９との間に配設されたテンションプーリーであって、傾斜する従動プーリ３９に合わせて伝動ベルト４０の向きを変えると同時に、該伝動ベルト４０のテンションを調整するためのものである。

上記自転伝動機構１９において、自転モータ１６を駆動すると、上記自転駆動プーリ３２、伝動ベルト３３、及び自転従動プーリ３１を介して中心ギヤ２７が回転するため、これに噛合する従動ギヤ３７が回転すると共に、該従動ギヤ３７と一体の上記自転伝動軸３６及びその上端の自転駆動プーリ３８が回転し、その回転力が上記伝動ベルト４０及び自転従動プーリ３９を介して上記容器ホルダ９に伝えられることにより、該容器ホルダ９が自転軸１０を中心に自転する。

従って、上記公転モータ１５と自転モータ１６とを同時に駆動すると、２つの容器ホルダ９，９が公転軸５の回りを公転しながらそれぞれの自転軸１０を中心に自転し、各容器ホルダ９，９に保持された混合容器１１中の被混合物が混合されることになる。この場合の公転速度は通常１，０００〜２，０００ｒｐｍ程度、自転速度は４００〜８００ｒｐｍ程度であるが、これらの公転速度及び自転速度を別々のモータ１５，１６で独立して制御することができるため、被混合物の種類や特性等に応じて適正な混合を行うことが可能となり、品質の良い製品を得ることができる。なお、上記公転速度及び自転速度が上記以外の数値であっても良いことは言うまでもないことである。

また、重量の大きい上記公転モータ１５及び自転モータ１６をハウジング１の内底部の定位置に固定的に設置したことにより、自転モータ１６を混合容器１１に一体に連結して該混合容器１１と一緒に公転させる方式の従来のミキサーに比べ、構造が簡単であるばかりでなく、上記混合容器１１の公転時の慣性力が小さいため速度制御が容易で応答性に勝れる。しかも、１つの自転モータ１６で２つの混合容器１１，１１を自転させるものであるため、該混合容器１１，１１と同数のモータを必要とせず、このためモーター数も少なくて済む。

図１及び図２において４５は、上記公転モータ１５の回転速度（公転速度）を検出するための公転速度センサ、４６は、上記自転モータ１６の回転速度（自転速度）を検出するための自転速度センサであって、これらの速度センサ４５，４６による検出速度と設定速度との差に基づいて、制御装置４７（図７参照）により上記各モータ１５，１６が独立して速度制御される。

上記速度センサ４５，４６は、それぞれ上記メインベース３に取り付けられていて、駆動プーリ２２，３２と一体になって回転する円板４９の両側に位置する投光部と受光部とを有し、該円板４９に形成された複数のスリットや孔などの空隙部を透過する光をこれらの投光部と受光部とで検出してカウントすることにより、各モータの回転速度を検出するものである。しかし、上記速度センサ４５，４６はこのような光学式のものに限らず、電気的に速度を検出するものであっても良い。

また、安全装置として、上記ハウジング１には、運転時の異常振動を検出する振動センサ５０（図７参照）と、上記蓋２を開放したとき動作する安全スイッチ５１（図７参照）とが設けられていて、これらの振動センサ５０及び安全スイッチ５１が動作したとき上記制御装置４７によって各モータ１５，１６が非駆動状態となるように構成されているが、図１においてこれらの振動センサ５０と安全スイッチ５１の図示は省略されている。

図７には上記制御装置４７の一例が示されている。この制御装置４７は、上記ハウジング１に設けられていて、制御回路が搭載されたコントロール基板５４と、このコントロール基板５４に必要な電源を供給する電源装置５３と、公転速度及び自転速度の設定やオン・オフ等の操作を行うオペレーションパネル５５と、上記コントロール基板５４と各モータ１５，１６との間に接続されたインバータ５６，５７とを有している。このインバータ５６，５７は、上記モータ１５，１６（インダクションモータ）に供給される電源周波数を変えることによって該モータの回転速度を制御するもので、図１〜図３に示すように、上記ハウジング１の内部の上記支持枠１３に、モータ１５，１６に近接して位置するように取り付けられている。

ミキサーの運転を行うに当たっては、先ず、混合容器１１に収容されている被混合材料の種類や特性あるいは混合条件等に応じ、上記オペレーションパネル５５で公転モータ１５の回転測度（公転速度）と自転モータ１６の回転速度（自転速度）とを設定する。図８にはそれらの設定例が示されている。同図（ａ）は、自転速度を一定に保ったまま、公転速度を混合工程の後半で減少させてそれらの速度比を変えるように速度制御するための設定例であり、同図（ｂ）は、公転速度及び自転速度を一定の関係に保ったまま、公転方向及び自転方向を特定の時間間隔で交互に逆転させるための設定例である。もちろん、上記公転／自転の速度比や回転方向等は、これ以外の関係に自由に設定することができる。

上記設定が完了したあと、上記オペレーションパネル５５のスタート釦を押してミキサーをオンにすると、公転モータ１５及び自転モータ１６が起動して混合が開始される。これらのモータの回転測度はそれぞれ速度センサ４５，４６で検出され、コントロール基板５４上の制御回路にフィードバックされて上記設定速度と比較され、必要な演算処理が行われる。そして、その演算結果は、０〜５Ｖのアナログ信号に変換されて上記各インバータ５６，５７に出力され、これらのインバータ５６，５７で上記設定速度と検出速度との差に応じて電源周波数が調整されることにより、各モータ１５，１６が独立して速度制御される。

かくして、上記公転モータ１５及び自転モータ１６の速度制御をインバータ５６，５７で行うことにより、例えば歯車機構やクラッチ等を使用して回転比を切り換える場合に比べ、加減速を滑らかに行うことができると共に、公転／自転の回転比を被混合物の種類や特性等に応じて任意にかつ適正に設定することができ、この結果、品質の良い製品を得ることが可能となる。

なお、上記公転モータ１５及び自転モータ１６として通常は３相１００Ｖ用が使用されるが、上記インバータ５６，５７を適宜選択することにより、電源が家庭用の単相１００Ｖであっても、海外に多い２００Ｖであっても、モータやその部品等を交換することなく対応することができる。

本発明に係るミキサーを概略的に示す断面図である。図１における部分拡大図である。図１における要部側断面図である。図１における要部の平面図である。図１における公転伝動機構の構成を概略的に示す横断平面図である。図１における自転伝動機構の構成を概略的に示す横断平面図である。図１のミキサーの制御装置の接続図である。（ａ）は公転速度と自転速度の設定例を示す線図である。（ｂ）は公転速度と自転速度の他の設定例を示す線図である。

符号の説明

１ハウジング
５公転軸
７回転基板
９容器ホルダ
１０自転軸
１１混合容器
１５公転モータ
１６自転モータ
１８公転伝動機構
１９自転伝動機構
２７中心ギヤ
３６自転伝動軸
３７従動ギヤ
３８自転駆動プーリ
３９自転従動プーリ
４０伝動ベルト
４５公転速度センサ
４６自転速度センサ
４７制御装置
５６，５７インバータ

Claims

ハウジングの内部に鉛直な公転軸を中心に回転自在なるように配設された回転基板と、この回転基板に上記公転軸に対して傾斜する自転軸を中心に回転自在なるように取り付けられ、被混合物が収容された混合容器を保持する容器ホルダと、上記回転基板を回転させる公転モータと、上記容器ホルダを自転させる自転モータと、上記公転モータの回転力を回転基板に伝える公転伝動機構と、上記自転モータの回転力を容器ホルダに伝える自転伝動機構とを有し、上記公転モータ及び自転モータが、ハウジングの内部の定位置に固定的に設置されていることを特徴とするミキサー。
上記公転モータ及び自転モータが、上記公転軸を挟んで互いに相対する位置に並べて設置されていることを特徴とする請求項１に記載のミキサー。
上記公転伝動機構が、上記公転軸を介して公転モータと回転基板とを連結しており、また、上記自転伝動機構が、上記公転軸と同心位置に該公転軸に対して相対的に回転自在なるように配設されて上記自転モータで駆動される中心ギヤと、上記回転基板に回転自在に取り付けられた自転伝動軸と、この自転伝動軸に固定されて上記中心ギヤに噛合し、該自転伝動軸と共に自転しながら中心ギヤの周りを公転する従動ギヤと、上記自転伝動軸に固定された自転駆動プーリと、上記容器ホルダに設けられた自転従動プーリと、これらの自転駆動プーリと自転従動プーリとの間に掛け渡された伝動ベルトとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のミキサー。
上記公転モータ及び自転モータを速度制御するための制御装置を有し、該制御装置は、上記公転モータ及び自転モータの回転速度を検出する公転速度センサ及び自転速度センサと、各モータに個別に接続されたインバータとを有していて、上記速度センサによる検出速度と設定速度との差に基づいて該インバータで各モータへの供給周波数を変えることにより、これらのモータを独立して速度制御するように構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のミキサー。