JP2012201493A

JP2012201493A - 粉粒体計量供給装置

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Publication number: JP2012201493A
Application number: JP2011070085A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yoshida; 大助吉田; Takeshi Ishijima; 毅石島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP5724511B2

Abstract

【課題】ホッパー、キャビティ、駆動装置からなる簡便な構成で、高速に高精度で計量を行うことが可能な、容量計量方式の粉粒体計量供給装置を提供することを課題とする。
【解決手段】材料供給ホッパーと容量の計量が可能な計量キャビティを含む計量ユニットを備える容量計量方式の粉粒体計量装置であって、前記材料供給ホッパーと前記計量キャビティの間で移動可能な予備計量キャビティを備え、材料供給ホッパーから予備計量キャビティに粉粒体が供給され、該粉粒体が供給された予備計量キャビティが計量キャビティまで移動し、前記予備計量キャビティ内の粉粒体が前記計量キャビティに供給され、かつ、前記予備計量キャビティ内から前記計量キャビティへの粉粒体の供給が複数回に分けておこなわれることを特徴とする容量計量方式の粉粒体計量供給装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動性の乏しい粉粒体を、所定量計量する装置に関する。工業、食品用途などの広範な分野において利用される粉粒体の計量供給装置に関するものである。

工業、食品用途などの分野においては、粉粒体を繰り返し計量する生産工程が存在する。これらの工程では、粉粒体を正確に、かつ効率的に計量することが可能な装置が求められている。

被計量物質である粉粒体の多くは、粒子同士が互いに吸着しあう「粘着」と呼ばれる性質を有しており、加圧されると粉粒体材料がつき固められて塊を形成し、材料供給の際に問題となることが知られている。

また、乾燥した小径の粉粒体材料では、粉粒体同士の摩擦などが原因で静電気が発生し、装置壁面に粉粒体が付着して計量精度が悪くなるという問題が存在し、計量後の供給・運搬工程での取り扱いも困難である。

逆に径の大きな粒体では、ブリッジと呼ばれる粒体同士で架橋した状態となり、空隙を多く形成する現象が知られている。これが容量計量方式の計量装置において、計量精度悪化の原因となることがある。

このようなブリッジによる計量精度の悪化を防止するため、粉粒体が充填されるキャビティ部に機械的振動を与えることで、粉粒体間に形成したブリッジを解消する手法が公知であった。しかしながら、計量装置の振動によるブリッジトラブル対策では、生産現場などで連続的かつ長期に渡って使用する場合、機械的な振動によって、計量装置の故障・破損・計量精度の悪化等が誘発されるおそれがある。

例えば、特許文献１には、粉粒体を一定量計測して供給する粉粒体の定量供給装置が開示されている。この特許文献１記載の装置は、材料供給用のホッパー下部にノズルを配置し、ノズル下部には計量カップを備え、更に計量精度の向上を目的としてスクリューオーガとエア抜き穴を有した装置である。

また、特許文献２には、材料供給ホッパーの下部に計量キャビティが設置され、粉粒体の自重による落下で材料供給をおこなう計量装置が記載されている。

特開２０００−３２６９０２号公報特開平９−１９６７３２号公報

しかしながら、引用文献１のスクリューオーガを有した計量装置では、装置自体が大きく複雑な構成となり、製造コストも高くなる。またスクリューオーガを用いた場合は、原料の粒径が比較的均一な場合、精度良く計量が可能であるが、粉粒体の径が不均一になると、計量値にバラつきが生じ、計量精度が材料に依存してしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載の計量装置では、材料供給ホッパーの下部に計量キャビティが設置され、粉粒体の自重による落下で材料供給をおこなうため、計量値がホッパー内の総粉粒体量に影響を受け易いという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するものであって、ホッパー、キャビティ、駆動装置からなる簡便な構成で、高速に高精度で計量を行うことが可能な、容量計量方式の粉粒体計量供給装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１にかかる発明にあっては、材料供給ホッパーと容量の計量が可能な計量キャビティを含む計量ユニットを備える容量計量方式の粉粒体計量装置であって、前記材料供給ホッパーと前記計量キャビティの間で移動可能な予備計量キャビティを備え、前記材料供給ホッパーから前記予備計量キャビティに粉粒体が供給され、該粉粒体が供給された予備計量キャビティが前記計量キャビティまで移動し、前記予備計量キャビティ内の粉粒体が前記計量キャビティに供給され、かつ、前記予備計量キャビティ内から前記計量キャビティへの粉粒体の供給が複数回に分けておこなわれることを特徴とする容量計量方式の粉粒体計量供給装置とした。
また、請求項２にかかる発明としては、前記計量ユニットが計量ピストンを備え、該計量ピストンが計量キャビティ内を移動することにより計量キャビティ内の容量調整が可能であることを特徴とする請求項１記載の粉粒体計量供給装置とした。
また、請求項３にかかる発明としては、前記予備計量キャビティを複数備え、該複数の予備計量キャビティがブレード上に同心円状に配置され、該ブレードの間欠もしくは連続回転運動により前記予備計量キャビティが材料供給ホッパーと計量キャビティ間を移動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉粒体計量供給装置とした。
また、請求項４にかかる発明としては、粉粒体計測供給装置がさらに除電機構を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉粒体計量供給装置とした。
また、請求項５にかかる発明としては、粉粒体計測供給装置がさらに防湿機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粉粒体計量供給装置とした。

請求項１にかかる発明によれば、材料供給ホッパーから供給された粉粒体は、いったん予備計量キャビティに供給され、該予備計量キャビティが移動し、該予備キャビティに供給された粉粒体が容量を計測する計量キャビティに供給される。これにより、材料供給ホッパー内部の粉粒体の量に左右されずに精度良く計量が可能となる。材料供給ホッパーから直接粉粒体を計量キャビティに供給した場合には、材料供給ホッパー内の粉粒体の量によって計量キャビティ内に供給される粉粒体にかかる圧力が変化するため、粉粒体の正確な容量の計測をおこなうことができない。請求項１にかかる発明によれば、常に一定の予備計量キャビティの容量以下の少量の粉粒体が計量キャビティへ投入されるため、材料供給ホッパー内部の粉粒体の量に影響を受けることなく正確な容量の計測をおこなうことができる。

また、請求項１にかかる発明によれば、前記予備計量キャビティ内から前記計量キャビティへの粉粒体の供給が複数分けておこなわれる。複数回に分けて予備計量キャビティから計量キャビティに粉粒体を供給することにより、１回の予備計量キャビティから計量キャビティへの粉粒体の供給量を小さくすることができ、粉粒体に一度にかかる圧力が分散され、計量キャビティ内での粉粒体同士の粘着が低減され正確な容量の計測をおこなうことができる。

また、請求項１にかかる発明によれば、材料計量方法を容量計量方式とているため、ロードセル等の重量測定機器やスクリューオーガ等の充填用機器を必要とせず、コスト的に有利である。

請求項２にかかる発明によれば、計量キャビティ内を移動することにより計量を段階的におこなうことが容易となる。また、一度に計量キャビティ内に供給する粉粒体の量を少なくすることができ、計量キャビティ内でのブリッジトラブルを解決することが可能である。また、計量操作を複数回行うことで、粒径が不均一な材料が分散され、計量精度を向上させることが可能となる。

請求項３にかかる発明によれば、予備計量キャビティを複数備え、該複数の予備計量キャビティをブレード上に同心円状に配置することにより、該ブレードの間欠回転運動もしくは連続回転運動により、予備計量キャビティの材料供給ホッパーと計量キャビティ間の移動を効率的におこなうことができる。

請求項４にかかる発明によれば、粉粒体計量供給装置が除電機構を備えることにより、材料供給ホッパーまたは計量キャビティまたは予備計量キャビティ等の壁面への粉粒体の付着を抑えることができ、より正確な容量の計測をおこなうことができる。

請求項５にかかる発明によれば、粉粒体計量供給装置が除電機構を備えることにより、計量する際に吸湿による壁面への粉粒体の付着や粉粒体同士の吸着による粉粒体の容積の増大を抑えることができ、より正確な容量の計測をおこなうことができる。

図１は本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の模式図（斜視図）である。図２は本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の予備計量工程、多段階計量工程の説明図（模式断面図）である。図３は本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の排出供給工程の説明図（模式断面図）である。図４は本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の排出供給工程の別の説明図（斜視図）である。

以下、本発明の粉粒体計量供給装置について説明する。

図１に本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の模式図（斜視図）を示した。図１の粉粒体計量供給装置にあっては、材料供給ホッパー１下端部に、複数の予備計量キャビティ３と排出キャビティ６を同心円状に備える円形ブレード２が配置されている。円形ブレード２は材料供給ホッパー１と定盤４の間を回転運動することが可能で、更に定盤４上を摺動して平行移動することも可能となっている。円形ブレード２の下には定盤４が配置され、定盤４中には計量ユニットを備える。計量ユニットは、計量キャビティ５と計量キャビティ５の下端部は計量ピストン７を備え、上下動が可能であり計量キャビティ５の容量を可変とすることができる。円形ブレード２中の予備計量キャビティ３は上面の材料供給ホッパー１及び下面の計量キャビティ５の間で粉粒体の移動が可能なように、ブレード中に貫通して形成されている。一方、円形ブレード中の排出キャビティ６は、下面の計量キャビティ５及び供給口９の間で粉粒体が可能なようにブレードの下部に空隙が形成されており、空隙はブレード上面まで貫通していない。

材料供給ホッパー１の下端部と円形ブレード２の上面は接するように設けられており、円形ブレード２の移動によって材料供給ホッパー１から予備計量キャビティ３に充填された粉粒体の擦り切りが可能となっている。同様に、円形ブレード２の下面と定盤４の上面は接するように設けられており、円形ブレード２の移動によって予備計量キャビティ３から計量キャビティ５に充填された粉粒体の擦り切りが可能となっている。

また、定盤４には、計量された粉粒体を次工程に供給するための供給口９を備える。本発明の粉粒体計量供給装置にあっては、材料供給ホッパーから投入された粉粒体は計量キャビティで容量が計量され、計量された粉粒体は供給口９から次工程に供給される。

なお、本発明の粉粒体計量供給装置にあっては予備計量キャビティ３が材料供給ホッパー１と計量キャビティ５間を水平方向に移動可能な構造であれば限定されるものではない。また、予備計量キャビティ３を格納するブレードも円形ブレード２に限定されるものではない。例えば、ブレードが矩形で予備計量キャビティが材料供給ホッパーと計量キャビティ間を往復直線運動する形態であっても構わない。また、計量ユニット８の駆動機構にはエアシリンダ、サーボモータ、ステッピングモータなどが考えられ、計量精度を考慮した上で適宜選択することができる。

次に本発明の粉粒体計量供給装置を用いた粉粒体の計量供給方法について説明する。図２に本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の予備計量工程、多段階計量工程の説明図（模式断面図）を示した。図３に本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の排出供給工程の説明図（模式断面図）を示した。

（予備計量工程）
まず、粉粒体は材料供給ホッパー１へと投入される。材料供給ホッパー１と予備計量キャビティ３を備える円形ブレードは接しており、円形ブレード２が回転移動して予備計量キャビティ３をホッパー下部に移動・停止させると、粉粒体材料は予備計量キャビティ３へ充填される（図２（ａ））。

（多段階計量工程）
続いて、円形ブレード２が再び回転運動を始めると、予備計量キャビティ３上端部と材料供給ホッパー１下端部で材料の擦り切りがおこなわれ、予備計量キャビティ３の容量以下の粉粒体が予備計量キャビティ３に供給される。さらに円形ブレード２の回転移動により、粉粒体が充填された予備計量キャビティ３は計量ユニットまで移動する。

計量ユニットにあっては、計量ピストン９を上下動させることで計量キャビティ５の下端を調整し、計量キャビティ内の容量を調整することが可能である。まず、計量キャビティ５は計量ピストン７を上下に移動させることにより、予備計量キャビティから計量キャビティに供給される粉粒体の計量値が設定される。その後、円形ブレード２を回転させ、粉粒体材料が充填した予備計量キャビティ３を計量キャビティ５の上部で停止させ、予備計量キャビティ３の材料を計量キャビティ５へ落下・充填させる（図２（ｂ））。続いて、円形ブレード２が回転することで、計量キャビティ５上端部で擦り切り動作がおこなわれて、１回の計量値分の粉粒体材料が計量キャビティ５に充填される（図２（ｃ））。続いて計量ピストン９を降下移動させ、計量キャビティ５の容量を増加して、２回目の計量値を設定する。その後、円形ブレードを回転移動させ、同様の計量・擦り切り動作をおこない、所定量の粉粒体を計量キャビティに供給する。予め設定された所定の計量値が計量キャビティで量り取られるまで上記動作は繰り返される（図２（ｄ））。

（排出供給工程）
次に、計量キャビティに容量計量された粉粒体の供給口９までの搬送方法について説明する。所定の計量値が計量キャビティ５で量り取られ計量工程が終了したら、円形ブレード２を回転移動させて粉粒体が充填された計量キャビティ５の上部に排出キャビティを配置する（図３（ｅ））。次に、計量ピストン９を上昇させ、計量キャビティ５内の量りとられた粉粒体を排出キャビティ６へ移動する（図３（ｆ））。次に、円形ブレード２を水平移動して所定量の粉粒体が供給された排出キャビティ６を供給口９上部まで移動させ、排出キャビティ内の粉粒体を供給口９に排出する（図３（ｇ））。

図４にも本発明の実施形態である粉粒体計量供給装置の排出供給工程の説明図（斜視図）を示した。図４（ａ）に示すように所定の計量値が計量キャビティ５で量り取られ計量工程が終了したら計量キャビティ内の粉粒体を排出キャビティ６へ移動する。次に、図４（ｂ）に示すように円形ブレード２を水平移動して所定量の粉粒体が供給された排出キャビティ６を供給口９上部まで移動させ、排出キャビティ内の粉粒体を供給口９に排出する。

以上の予備計量工程、多段階計量工程、排出供給工程により、材料供給ホッパーから投入された粉粒体は、計量キャビティにて容量計量され供給口から排出される。

なお、粉粒体の使用方法に応じて、供給口からの供給方法は変えることが可能である。例えば、供給口にカップや袋を配置し所定量の粉粒体を充填する、供給口に搬送機構を設置して次工程である加工工程へ所定量の粉粒体を搬送する、といったことがあげられる。

なお、粉粒状で供給する必要が無い場合には、所定量の粉粒体が計量された計量キャビティ５の内部で粉粒体を加圧をして錠剤形状にして供給することも可能である。計量キャビティ内部で錠剤形状とすることにより付着や吸湿といった粉粒体に多い問題を低減することができる。

さらに、本発明の粉粒体計量供給装置の材料供給ホッパー１、円形ブレード２、各キャビティ等に除電機構を付属させることもできる。除電機構を備えることで、各壁面への粉粒体の付着を抑え、計量精度を向上させることができる。なお、除電機構としては公知のものを使用することができる。

さらに、本発明の粉粒体計量供給装置の材料供給ホッパー１、円形ブレード２、各キャビティ等に防湿機構を付属させることもできる。防湿機構を備えることで壁面への粉粒体の付着や粉粒体同士の吸着による粉粒体の容積の増大を抑えることができ、計量精度を向上させることができる。なお、除電機構としては公知のものを使用することができる。

１…材料供給ホッパー
２…円形ブレード
３…予備計量キャビティ
４…定盤
５…計量キャビティ
６…排出キャビティ
７…計量ピストン
８…計量ユニット
９…供給口

Claims

材料供給ホッパーと容量の計量が可能な計量キャビティを含む計量ユニットを備える容量計量方式の粉粒体計量装置であって、
前記材料供給ホッパーと前記計量キャビティの間で移動可能な予備計量キャビティを備え、
前記材料供給ホッパーから前記予備計量キャビティに粉粒体が供給され、該粉粒体が供給された予備計量キャビティが前記計量キャビティまで移動し、前記予備計量キャビティ内の粉粒体が前記計量キャビティに供給され、かつ、前記予備計量キャビティ内から前記計量キャビティへの粉粒体の供給が複数回に分けておこなわれる
ことを特徴とする容量計量方式の粉粒体計量供給装置。
前記計量ユニットが計量ピストンを備え、該計量ピストンが計量キャビティ内を移動することにより計量キャビティ内の容量調整が可能であることを特徴とする請求項１記載の粉粒体計量供給装置。
前記予備計量キャビティを複数備え、該複数の予備計量キャビティがブレード上に同心円状に配置され、該ブレードの間欠もしくは連続回転運動により前記予備計量キャビティが材料供給ホッパーと計量キャビティ間を移動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉粒体計量供給装置。
粉粒体計測供給装置がさらに除電機構を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉粒体計量供給装置。
粉粒体計測供給装置がさらに防湿機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粉粒体計量供給装置。