JP2009291700A - 攪拌脱泡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が単純で、かつ、精度よく材料を処理することが可能な攪拌脱泡装置を提供する。
【解決手段】攪拌脱泡装置１は、回転軸１０の回転に伴って回転するように構成された回転体２０と、回転体における回転軸線から所定の間隔をあけた位置に自転可能に取り付けられた、材料Ｍが収納された収納容器１００を保持する容器ホルダ３０と、モーター軸５２を第１及び第２の方向に回転させることが可能に構成された１つのモーター５０と、モーター軸が第１及び第２の方向のいずれかに回転しているときにのみ、モーターの動力が回転軸に伝達されるように構成された公転動力伝達機構６０と、モーター軸が第１及び第２の方向のいずれに回転する場合にも、容器ホルダとモーター軸との間で動力を伝達することが可能に構成された自転動力伝達機構７０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、攪拌脱泡装置に関する。

従来、材料を攪拌脱泡する装置として、材料が収納された容器を自転させながら公転させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、容器が自転しながら公転する際に作用する遠心力を利用して、材料を攪拌する（混練する、混合する、分散させる）とともに、物質に内在する気泡を放出させることができる。また、特許文献１に開示された混練装置では、自転角速度を自由に設定することができるため、材料を精度よく処理することが可能になる。
特開平10-43568号公報

しかしながら、この装置では、２つのモーターが必要になるため、装置構成が複雑になり、装置の小型化は困難である。

本発明の１つの態様は、装置構成が単純で、かつ、精度よく攪拌脱泡することが可能な攪拌脱泡装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る攪拌脱泡装置は、
回転軸の回転に伴って、所定の回転軸線を中心に回転するように構成された回転体と、
前記回転体における前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に自転可能に取り付けられた、材料が収納された収納容器を保持する容器ホルダと、
モーター軸を第１及び第２の方向に回転させることが可能に構成された１つのモーターと、
前記モーター軸が前記第１及び第２の方向のいずれかに回転しているときにのみ、前記モーターの動力が前記回転軸に伝達されるように構成された公転動力伝達機構と、
前記モーター軸が前記第１及び第２の方向のいずれに回転する場合にも、前記容器ホルダと前記モーター軸との間で動力を伝達することが可能に構成された自転動力伝達機構と、
を含む。

本発明によると、モーターを逆回転させることにより、容器が異なる動作モードで動作することになる。このことから、本発明によると、単純な機構で、かつ、材料を精度よく処理することが可能な攪拌脱泡装置を提供することができる。

（２）この攪拌脱泡装置において、
前記公転動力伝達機構は、
一方向クラッチを介して前記モーター軸に取り付けられた第１動力伝達要素と、
前記回転軸に固定された、前記第１動力伝達要素との間で動力が伝達される第２動力伝達要素と、
を含んでいてもよい。

（３）この攪拌脱泡装置において、
前記公転動力伝達機構は、
モーター軸に固定された第１動力伝達要素と、
一方向クラッチを介して前記回転軸に取り付けられた、前記第１動力伝達要素との間で動力が伝達される第２動力伝達要素と、
を含んでいてもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。

（１）攪拌脱泡装置１の構成
はじめに、本発明を適用した実施の形態に係る攪拌脱泡装置１の構成について説明する。図１及び図２は、攪拌脱泡装置１の構成について説明するための図である。

攪拌脱泡装置１は、図１に示すように、回転軸１０を含む。回転軸１０は、仮想の直線を中心に回転するように構成されている。本実施の形態では、回転軸１０は、図１に示すように、鉛直に延びる仮想の直線（回転軸線Ｌ１）を軸として回転するように構成されている。ただし、回転軸１０は、水平に延びる直線を軸として回転するように構成されていてもよい（図示せず）。なお、回転軸１０は、図１に示すように、ベアリングユニット１２に保持されることにより、回転可能とすることができる。

攪拌脱泡装置１は、図１に示すように、回転体２０を含む。回転体２０は、回転軸１０に固定されており、回転軸１０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に（軸線として）回転する。

攪拌脱泡装置１は、図１に示すように、容器ホルダ３０を含む。容器ホルダ３０は、後述する収納容器１００を保持する役割を果たす。容器ホルダ３０は、回転体２０に、自転可能に取り付けられている。本実施の形態では、容器ホルダ３０は自転軸３２に固定されており、自転軸３２は、軸受け３４を介して回転体２０に取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０に対して自転可能とすることができる。なお、本実施の形態では、容器ホルダ３０は、自転軸線Ｌ２が回転軸線Ｌ１と交差するように、回転体２０に取り付けられている。ただし、変形例として、容器ホルダ３０は、自転軸線Ｌ２が回転軸線Ｌ１と平行になるように、回転体２０に取り付けることも可能である（図示せず）。また、本実施の形態では、容器ホルダ３０（軸受け３４）は、回転体２０における、回転軸線Ｌ１から所定の間隔をあけた位置に取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に公転させることが可能になる。

本実施の形態では、１つの回転体２０に、１つの容器ホルダ３０が取り付けられている。そして、回転体２０における容器ホルダ３０とは反対側の位置には、バランス錘３６が取り付けられている。このバランス錘３６は、回転軸線Ｌ１からの距離が可変に構成されている。これにより、攪拌脱泡装置１を、安定して運転させることができる。ただし、変形例として、回転体２０に、２個の容器ホルダ３０を取り付けることも可能である。この場合、２個の容器ホルダ３０を、回転軸線Ｌ１を中心とする点対称の配置となるように取り付ければ、攪拌脱泡装置を安定して動作させることができる。あるいは、攪拌脱泡装置を、１つの回転体２０に３個以上の複数の容器ホルダ３０を取り付けた構成とすることも可能である。

攪拌脱泡装置１は、図１及び図２に示すように、１つのモーター５０を含む。モーター５０は、モーター軸５２を第１及び第２の方向（時計方向及び反時計方向）に回転させることが可能に構成されている。また、攪拌脱泡装置１は、モーター軸５２の回転数を制御するモーター制御部を含む（図示せず）。攪拌脱泡装置１に適用可能なモーター及びモーター制御部は特に限られるものではなく、すでに公知となっているいずれかの装置を利用することができる。例えば、モーター５０をインダクションモーターによって実現し、モーター制御部を、インバータの動作を調整してモーター５０に供給される交流電力の周波数を制御するためのインバータ制御部によって実現することができる。

攪拌脱泡装置１は、図１及び図２に示すように、公転動力伝達機構６０を含む。公転動力伝達機構６０は、モーター軸５２が第１及び第２の方向のいずれかに回転するときにのみ、モーター５０の動力を回転軸１０に伝達するように構成されている。攪拌脱泡装置１では、公転動力伝達機構６０は、モーター軸５２が第１の方向（例えば時計方向）に回転しているときにはモーター５０の動力を回転軸１０に伝達せず、モーター軸５２が第２の方向（例えば反時計方向）に回転しているときにのみ、モーター５０の動力を回転軸１０に伝達するように構成されている。なお、公転動力伝達機構６０は、複数の動力伝達要素によって構成されている。以下、公転動力伝達機構６０の構成について詳述する。

本実施の形態では、公転動力伝達機構６０は、一方向クラッチ６２を介してモーター軸５２に取り付けられた第１のプーリー６４（第１動力伝達要素）と、回転軸１０に固定された第２のプーリー６６（第２動力伝達要素）と、第１及び第２のプーリー６４，６６にかけ回されたベルト６８とを含んでいる。これにより、公転動力伝達機構６０を、モーター軸５２が第１及び第２の方向のいずれか一方に回転するときにのみ、モーター５０の動力を回転軸１０に伝達するように構成することが可能になる。なお、本発明に適用可能な公転動力伝達機構６０（動力伝達要素）はこれに限られるものではなく、例えば歯車を利用した機構とすることも可能である。

攪拌脱泡装置１は、また、図１及び図２に示すように、自転動力伝達機構７０を含む。自転動力伝達機構７０は、容器ホルダ３０とモーター軸５２との間で動力を伝達する役割を果たす。自転動力伝達機構７０は、モーター軸５２が第１及び第２の方向のいずれに回転する場合にも、容器ホルダ３０とモーター軸５２との間で動力を伝達することが可能に構成されている。自転動力伝達機構７０は、複数の動力伝達要素によって構成される。以下、自転動力伝達機構７０の構成について詳述する。

自転動力伝達機構７０は、モーター軸プーリー７２を含む。モーター軸プーリー７２は、モーター軸５２に固定され、モーター軸５２と一体的に挙動する。

自転動力伝達機構７０は、環状部材７４の一部として構成された、回転軸１０と同心軸に回転可能な下プーリー７６及び上プーリー７８を含む。下プーリー７６及び上プーリー７８は、ともに、環状部材７４の一部を構成するため、両者は一体的に挙動し、同じ回転角速度で回転する。また、環状部材７４は、軸受けを介して回転軸１０に取り付けられている。そのため、下プーリー７６及び上プーリー７８（環状部材７４）は、回転軸１０と独立して回転することが可能になる。

自転動力伝達機構７０は、遊星環状部材８０の一部として構成された、遊星軸８１と同心軸に回転可能な遊星第１プーリー８２及び遊星第２プーリー８４を含む。遊星第１プーリー８２及び遊星第２プーリー８４は、ともに、遊星環状部材８０の一部を構成するため、両者は一体的に挙動し、同じ回転角速度で回転する。また、遊星環状部材８０は、軸受けを介して遊星軸８１に取り付けられている。そのため、遊星第１プーリー８２及び遊星第２プーリー８４（遊星環状部材８０）は、遊星軸８１に対して回転可能になる。

自転動力伝達機構７０は、容器ホルダ３０に固定された自転プーリー８６を含む。自転プーリー８６は容器ホルダ３０に固定されることから、容器ホルダ３０と自転プーリー８６とは、一体的に挙動する。なお、本実施の形態では、自転プーリー８６は、容器ホルダ３０の外周に設けられている。

自転動力伝達機構７０は、また、モーター軸プーリー７２と下プーリー７６との間にかけ回された第１のベルト８８と、上プーリー７８と遊星第１プーリー８２との間にかけ回された第２のベルト９０と、遊星第２プーリー８４と自転プーリー８６との間にかけ回された第３のベルト９２とを含む。なお、第３のベルト９２は、アイドラ９４で屈曲させられた状態で、遊星第２プーリー８４と自転プーリー８６との間にかけまわされている。

自転動力伝達機構７０は、以上のように構成されている。この自転動力伝達機構７０によると、自転プーリー８６の回転角速度とモーター軸５２の回転角速度とが関連付けられるため、自転プーリー８６の回転角速度が所定値に規制される。そして、自転プーリー８６は容器ホルダ３０と一体的に挙動することから、容器ホルダ３０が、所定の角速度で自転することになる。なお、自転動力伝達機構７０は、モーター軸５２が第１及び第２の方向のいずれに回転している場合にも、自転プーリー８６（容器ホルダ３０）とモーター軸５２との間で動力を伝達することが可能に構成されている。また、本発明に適用可能な自転動力伝達機構７０（動力伝達要素）はこれに限られるものではなく、例えば歯車を利用した機構とすることも可能である。

攪拌脱泡装置１は、さらに、筐体９６や、モーター５０やベアリングユニット１２を支持するための支持体９８や、筐体９６内で支持体９８の振動を防止する防振手段（防振ワイヤや防振バネなど）を含んで構成されている。

攪拌脱泡装置１は、また、図１に示す、収納容器１００を含む。収納容器１００は、材料（被攪拌脱泡材料）Ｍが収納される容器である。収納容器１００は、容器ホルダ３０に着脱可能に構成されている。また、収納容器１００は、容器ホルダ３０に保持されて容器ホルダ３０の自転に伴って自転し、容器ホルダ３０の公転に伴って公転するように構成される。なお、収納容器１００の構成材料は特に限定されるものではなく、樹脂や金属など、既に公知となっているいずれかの材料によって構成された容器を利用することができる。また、本実施の形態では、材料Ｍは、収納容器１００に直接収納されている。

本実施の形態に係る攪拌脱泡装置１は、以上のように構成されている。なお、攪拌脱泡装置１の処理の対象となる材料Ｍは、特に限定されるものではない。材料Ｍは、例えば接着剤、半田、歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、粘性の強い液状の薬剤等の液体状の（ペースト状の）材料が含まれる。ただし、材料Ｍは、固体状（粉体状）の材料であってもよい。また、材料Ｍは、液体状の材料と固体状の材料の混合材料であってもよい。

（２）攪拌脱泡装置１の動作
攪拌脱泡装置１によると、２つの異なる動作モード（第１の動作モード及び第２の動作モード）で容器ホルダ３０を挙動させることが可能になる。以下、攪拌脱泡装置１の動作について説明する。なお、以下に示す式では、第１プーリー６４、第２プーリー６６、モーター軸プーリー７２、環状部材７４（下プーリー７６及び上プーリー７８）、遊星環状部材８０（遊星第１プーリー８２及び遊星第２プーリー８４）、及び、自転プーリー８６の各プーリーの径を、Ｄ１〜Ｄ６とした（図２参照）。また、モーター軸５２の回転角速度をＷとした。

（２−１）第１の動作モード
攪拌脱泡装置１は、モーター軸５２を第１の方向に回転させることにより、容器ホルダ３０を第１の動作モードで動作させる。具体的には、モーター軸５２が第１の方向に回転すると、一方向クラッチ６２の作用により、モーター軸５２と回転軸１０との間の動力の伝達が遮断される。そのため、回転体２０が回転しないため、容器ホルダ３０は、公転しない状態となる。

これに対して、自転動力伝達機構７０はモーター軸５２と容器ホルダ３０との間で動力を伝達するため、容器ホルダ３０は自転軸線Ｌ２を中心に自転することになる。なお、この時の自転角速度は、以下の式（１）で表すことができる。

すなわち、攪拌脱泡装置１は、モーター軸５２を第１の方向に回転させることにより、容器ホルダ３０を、自転のみするように動作させることができる。

（２−２）第２の動作モード
攪拌脱泡装置１は、モーター軸５２を第２の方向に回転させることにより、容器ホルダ３０を第２の動作モードで動作させる。具体的には、モーター軸５２が第２の方向に回転すると、モーター軸５２と回転軸１０との間で動力が伝達され、回転軸１０が所定の回転角速度で回転することになる。そして、回転軸１０の回転に伴って回転体２０が回転するため、回転体２０に取り付けられた容器ホルダ３０が所定の公転角速度で公転することになる。なお、この時の公転角速度は、以下の式（２）で表すことができる。

同時に、容器ホルダ３０は、以下の式（３）で表される角速度で自転することになる。

すなわち、攪拌脱泡装置１は、モーター軸５２を第２の方向に回転させることにより、容器ホルダ３０を、自転しながら公転するように動作させることができる。

（３）攪拌脱泡方法
次に、攪拌脱泡装置１を利用した材料Ｍの攪拌脱泡方法について説明する。図３は、この攪拌脱泡方法について説明するためのフローチャート図である。

攪拌脱泡方法は、モーター軸５２を第１の方向に回転させる手順（ステップＳ１０）と、その後に行われる、モーター軸５２を第２の方向に回転させる手順（ステップＳ１２）とを含む。この方法によると、容器ホルダ３０は、はじめに第１の動作モードで動作し（自転のみし）、その後、第２の動作モードで動作する（自転しながら公転する）ことになる。これにより、なじみにくい複数の材料を処理する場合（例えば歯科用アルジネート印象材の粉末と、水とを攪拌脱泡する場合など）であっても、「むら」や「だま」が発生しないように、両者を攪拌脱泡することが可能になる。

あるいは、モーター軸５２を第１の方向に回転させる手順（ステップＳ１０）と、モーター軸５２を第２の方向に回転させる手順（ステップＳ１２）とを複数回繰り返すことにより、材料Ｍを精度よく攪拌脱泡することも可能である。

（４）作用効果
次に、攪拌脱泡装置１が奏する作用効果について説明する。

攪拌脱泡装置１によると、容器ホルダ３０を、自転のみする第１の動作モードと、公転しながら自転する第２の動作モードという、異なるモードで動作させることが可能になる。そして、この２つの動作モードを適宜組み合わせることにより、材料Ｍを精度よく攪拌脱泡処理することが可能になる。また、攪拌脱泡装置１によると、モーター軸５２の回転方向を切り替えるだけで動作モードを切り替えることができるため、例えば自転駆動用のモーターを別途備えた装置等と比べて、装置構成を単純化することができる。すなわち、攪拌脱泡装置１によると、構成が単純で、かつ、材料Ｍを精度よく攪拌脱泡することが可能な装置を提供することができる。

（５）変形例
次に、本実施の形態の変形例について説明する。

本変形例では、図４に示すように、第１プーリー６４がモーター軸５２に固定されており、第２プーリー６６が、一方向クラッチ６３を介して、回転軸１０に取り付けられている。この構成とした場合でも、モーター軸５２の回転方向を切り替えることにより、容器ホルダ３０の動作モードを切り替えることができるため、攪拌脱泡装置１と同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係る攪拌脱泡装置の構成を説明するための図。 本発明に係る攪拌脱泡装置の構成を説明するための図。 本発明に係る攪拌脱泡方法を説明するための図。 変形例に係る攪拌脱泡装置の構成を説明するための図。

符号の説明

１…攪拌脱泡装置、 １０…回転軸、 ２０…回転体、 ３０…容器ホルダ、 ３２…自転軸、 ３４…軸受け、 ３６…バランス錘、 ５０…モーター、 ５２…モーター軸、 ６０…公転動力伝達機構、 ６２…一方向クラッチ、 ６３…一方向クラッチ、 ６４…第１のプーリー、 ６６…第２のプーリー、 ６８…ベルト、 ７０…自転動力伝達機構、 ７２…モーター軸プーリー、 ７４…環状部材、 ７６…下プーリー、 ７８…上プーリー、 ８０…遊星環状部材、 ８１…遊星軸、 ８２…遊星第１プーリー、 ８４…遊星第２プーリー、 ８６…自転プーリー、 ８８…第１のベルト、 ９０…第２のベルト、 ９２…第３のベルト、 ９４…アイドラ、 ９６…筐体、 ９８…支持体、 １００…収納容器、 Ｌ１…回転軸線、 Ｌ２…自転軸線、 Ｍ…材料

Claims (3)

1. 回転軸の回転に伴って、所定の回転軸線を中心に回転するように構成された回転体と、
   前記回転体における前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に自転可能に取り付けられた、材料が収納された収納容器を保持する容器ホルダと、
   モーター軸を第１及び第２の方向に回転させることが可能に構成された１つのモーターと、
   前記モーター軸が前記第１及び第２の方向のいずれかに回転しているときにのみ、前記モーターの動力が前記回転軸に伝達されるように構成された公転動力伝達機構と、
   前記モーター軸が前記第１及び第２の方向のいずれに回転する場合にも、前記容器ホルダと前記モーター軸との間で動力を伝達することが可能に構成された自転動力伝達機構と、
   を含む攪拌脱泡装置。
2. 請求項１に記載の攪拌脱泡装置において、
   前記公転動力伝達機構は、
   一方向クラッチを介して前記モーター軸に取り付けられた第１動力伝達要素と、
   前記回転軸に固定された、前記第１動力伝達要素との間で動力が伝達される第２動力伝達要素と、
   を含む攪拌脱泡装置。
3. 請求項１に記載の攪拌脱泡装置において、
   前記公転動力伝達機構は、
   モーター軸に固定された第１動力伝達要素と、
   一方向クラッチを介して前記回転軸に取り付けられた、前記第１動力伝達要素との間で動力が伝達される第２動力伝達要素と、
   を含む攪拌脱泡装置。
   

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