JP2016030681A

JP2016030681A - 粉粒体供給装置

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Publication number: JP2016030681A
Application number: JP2014154382A
Authority: JP
Inventors: 勝熊倉; Masaru Kumakura
Original assignee: Kamakura Engineering kk
Current assignee: Kamakura Engineering kk
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-03-07
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: JP6291377B2

Abstract

【課題】オーガが搬送案内筒の内周に接触するような、芯振れを起こさないようにすること。【解決手段】粉粒体供給装置は、粉粒体を案内して排出する上下方向を向いた搬送案内筒２１と、搬送案内筒内で回転して、粉粒体を搬送するオーガ３１と、オーガ３１の下端部３１ｂに同軸に設けられた突出部材４５と、搬送案内筒２１の下端部２１ａに同軸に設けられて、突出部材４５を受け入れる貫通孔５４ａを有する振れ止めリング５４と、を備え、突出部材４５と貫通孔５４ａとの間に、粉粒体の進入を許容しかつ搬送案内筒２１とオーガ３１との間の隙間Ｇ３より狭い隙間Ｇ２が形成されている。オーガ３１は、芯ぶれしても、突出部材４５と貫通孔５４ａとが当接するので、搬送案内筒２１の内周２１ｂに接触するような芯振れを起こさない。【選択図】図３

Description

本発明は、粉粒体を供給する粉粒体供給装置に関する。

従来、医薬品、食料品等には、粉状や粒状（以下、総称して「粉粒体」と称する）のものがある。一般に、これらの粉粒体は、袋や容器に詰められて取り扱われることが多い。粉粒体を袋や容器に詰める装置として、粉粒体供給装置がある（特許文献１）。

粉粒体供給装置は、粉粒体を案内する搬送案内筒（案内筒）と、この搬送案内筒内で回転して、粉粒体を搬送する軸状の粉粒体搬送手段としてのオーガ、或いはスクリュとを備えている。

特許第４５３１７４３号公報

しかし、従来の粉粒体供給装置の搬送案内筒とオーガは、上下方向を向いている。そして、オーガの上端部は回転自在に支持されているが、下端部は支持されていない。このため、オーガは、長さが長い程、また、回転速度が速い程、芯振れが大きくなり、搬送案内筒の内周に接触し、回転を損なわれて、粉粒体を円滑に供給できないことがあった。

本発明は、粉粒体搬送手段が案内筒の内周に接触するような、芯振れを起こさないようにした粉粒体供給装置を提供することにある。

本発明の粉粒体供給装置は、粉粒体を案内して、下端部（２１ａ）から該粉粒体を排出する上下方向を向いた案内筒（２１）と、前記案内筒内で回転して、粉粒体を搬送する軸状の粉粒体搬送手段（３１）と、前記案内筒（２１）の下端部（２１ａ）と前記粉粒体搬送手段（３１）の下端部（３１ｂ）との一方に、該一方と同軸に設けられた突出部（４５，１４５）と、前記案内筒（２１）の下端部（２１ａ）と前記粉粒体搬送手段（３１）の下端部（３１ｂ）との他方に、該他方と同軸に設けられて、前記突出部（４５，１４５）を受け入れる受入孔（５４ａ，１５４ａ）を有する芯振れ防止部材（５４，１５４）と、を備え、前記突出部（４５，１４５）と前記受入孔（５４ａ，１５４ａ）との間に、粉粒体の進入を許容し、かつ前記案内筒（２１）と前記粉粒体搬送手段（３１）との間の隙間（Ｇ３）より狭い隙間（Ｇ２，Ｇ５）が形成されている、ことを特徴としている。なお、括弧書きは、特許請求の範囲の各構成要件と図面とを対比し易くするために図面の符号及び記号を便宜上付したものであって、本発明を限定するものではない。

本発明の粉粒体供給装置は、粉粒体搬送手段が芯ぶれしても、突出部と受入孔とが当接して、案内筒の内周に接触するような芯振れを起こさないようになっているので、粉粒体搬送手段を円滑に回転させて、粉粒体を円滑に供給することができる。

本発明の実施形態の粉粒体供給装置の正面図である。図１の粉粒体供給装置の左側面図である。搬送案内筒とオーガとの下端部の断面図であり、芯振れ防止機構を示す図であり、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。図３の底面図である。粉粒体供給装置を、粉粒体を流さない空運転の状態で４５日間連続作動させて、突出部材の軸状部の摩耗を調べた実験結果のグラフである。図３に示す芯振れ防止機構と構成の異なる芯振れ防止機構の図である。

以下、本発明の実施形態の粉粒体供給装置を図に基づいて説明をする。図１は、本発明の実施形態の粉粒体供給装置１０の正面図である。図２は、図１の粉粒体供給装置１０の左側面図である。

粉粒体供給装置１０は、粉粒体Ｐを袋Ｗに供給する装置である。粉粒体供給装置１０は、装置全体を固定台１１に支持する固定支柱１２を有している。固定支柱１２には、装置全体の高さを調整する昇降支柱１３が昇降自在に設けられている。昇降支柱１３の上部には、駆動モータ１４が設けられている。また、昇降支柱１３の下部には、支持フレーム１５によってホッパ１６が設けられている。

ホッパ１６は、粉粒体Ｐを収容する逆円錐状のケーシングである。ホッパ１６の上部には、粉粒体Ｐを投入する投入口１７と、ホッパ１６内の粉粒体Ｐの貯蔵オーバを検知する検知センサ１８とが設けられている。ホッパ１６の下端部には、ホッパ１６内の粉粒体Ｐを搬送案内する搬送案内筒（案内筒）２１が吊り下げ状態で上下方向を向いて設けられている。

同一内径の搬送案内筒２１内には、同一外形のオーガ（別名スクリュ）３１が収納されている。オーガ（粉粒体搬送手段）３１は、回転中心軸３２に同一外形の螺旋状の羽根３３が設けられて形成されている。オーガ３１の上端部３１ａは、駆動モータ１４の回転力を受けるようになっている。オーガ３１は、ホッパ１６を貫通して、駆動モータ１４によって回転して、ホッパ１６内と搬送案内筒２１内の粉粒体Ｐを搬送するようになっている。

図３は、搬送案内筒とオーガとの下端部の断面図であり、芯振れ防止機構を示す図であり、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、図３の底面図である。

搬送案内筒２１の下端部２１ａには、カップ状の菊座５１がねじ込まれている。菊座５１は、カップ状の内周に形成された雌ねじ５２を、搬送案内筒２１の下端部２１ａの外周に形成された雄ねじ２２にねじ込んで搬送案内筒２１の下端部２１ａに取付けられている。菊座５１は、カップ状の底部に放射状に複数本の桟５３が形成されている。

以上の構成において、駆動モータ１４が回転すると、オーガ３１が回転する。オーガ３１は、回転しながら、羽根３３によって、ホッパ１６内の粉粒体Ｐを、搬送案内筒２１内を落下させながら搬送する。粉粒体Ｐは、搬送案内筒２１の下端部２１ａから袋Ｗに供給される。所定量の粉粒体Ｐが袋Ｗに供給されると、駆動モータ１４が停止し、オーガ３１は回転を停止する。オーガ３１の回転が停止すると、粉粒体Ｐは、搬送案内筒２１内で搬送を停止されて、菊座５１の桟５３の間にブリッジ状に詰まり、粉粒体Ｐの落下を阻止するシャッタのような役目をする。この結果、粉粒体Ｐは、オーガ３１の羽根３３に支えられるとともに、菊座５１の桟５３の間にブリッジ状になって詰まることによって、搬送案内筒２１の下端部２１ａからの排出が停止される。なお、菊座５１の桟５３の間隔と本数は、粉粒体自身が粉粒体の落下を阻止するブリッジが形成できるように、粉粒体の粒度や、粉粒体としての粘性等に応じて、設定されている。袋Ｗは、袋閉じ装置１９（図１、図２）によって、閉じられる。

ところで、オーガ３１の上端部３１ａは、ホッパ１６の上部に設けた軸受３４（図２）に軸受されている。しかし、オーガ３１の下端部３１ｂは、軸受けされていない。このため、オーガ３１は、長さが長い程、また、回転速度が速い程、芯振れが大きくなり、搬送案内筒２１の内周２１ｂに接触し、回転を損なわれて、粉粒体Ｐを円滑に供給できないことがある。

そこで、本実施形態の粉粒体供給装置１０は、オーガ３１が、搬送案内筒２１の内周２１ｂに接触するような、芯振れを起こさないようにした芯振れ防止機構４１をオーガ３１の下端部３１ｂと、搬送案内筒２１の下端部２１ａとに備えている。

芯振れ防止機構４１は、オーガ３１の下端部３１ｂにオーガ３１と同軸に設けられた下向きの突出部材（突出部）４５と、突出部材４５の軸状部４６を受け入れる振れ止めリング（芯振れ防止部材）５４を有する菊座５１等を備えている。

突出部材４５は、オーガ３１の下端部に形成された雌ねじ３５にねじ込まれる雄ねじ４７と、鍔部４８と、軸状部４６とで形成されている。突出部材４５は、鍔部４８がオーガ３１の回転中心軸３２の下端面３２ａに当接するまで、ねじ込まれて一体化され、オーガ３１と一体に回転するようになっている。すなわち、突出部材４５は、オーガ３１の下端部３１ｂに下向きに設けられている。

振れ止めリング５４は、貫通孔（受入孔）５４ａが形成されて、菊座５１の中心部５１ａに一体的に設けられている。桟５３は、中心部５１ａから放射状に、中心部５１ａと外部リング５１ｂとの間に設けられている。

搬送案内筒２１、オーガ３１、突出部材４５、振れ止めリング５４及び菊座５１は、互いに軸心ＣＬが一致している。

突出部材４５の鍔部４８の下面４８ａと振れ止めリング５４の上端５４ｂとの間に、粉粒体Ｐの通過を許容する隙間Ｇ１が形成されている。また、突出部材４５の軸状部４６と貫通孔５４ａとの間にも、粉粒体Ｐの通過を許容する隙間Ｇ２が形成されている。但し、この隙間Ｇ２は、搬送案内筒２１とオーガ３１の羽根３３との間の隙間Ｇ３より狭く（Ｇ２＜Ｇ３）形成されている。

オーガ３１の回転によって、搬送案内筒内を落下案内されて菊座５１から排出される粉粒体Ｐの一部分は、隙間Ｇ１，Ｇ２を通過して、袋Ｗに排出される。オーガ３１は、芯振れしようとしても、突出部材４５の軸状部４６と貫通孔５４ａとの隙間Ｇ２を通過する粉粒体Ｐによって、芯振れを抑制される。また、オーガ３１は、隙間Ｇ２を通過する粉粒体Ｐを押し退けて芯振れしても、軸状部４６を貫通孔５４ａに受け止められて、搬送案内筒２１に羽根３３が接触するのを防止されるようになっている。

この結果、本実施形態の粉粒体供給装置１０は、オーガ３１が円滑に回転して、粉粒体Ｐを円滑に供給することができる。

ところで、オーガ３１が、軸状部４６を貫通孔５４ａに受け止められて、搬送案内筒２１に羽根３３が接触するのを防止される場合、軸状部４６が貫通孔５４ａに対して回転摺動することになる。この回転摺動の際に、軸状部４６と、貫通孔５４ａが形成された振れ止めリング５４とが摩耗し、ほんの僅かであるが微粉が発生する。粉粒体によっては、薬品や飲食物（小麦粉、粉末状のコーヒ等）のように、僅かな量の微粉であっても、薬品や飲食物に混入することが好ましくない粉粒体がある。

そこで、突出部材４５と振れ止めリング５４は、耐摩耗性に優れた、硬度の高い金属製の部材であることが好ましい。本実施形態における、突出部材４５と振れ止めリング５４には、次の各成分を含有した合金鋼を使用している。０．８５乃至０．９５質量％の炭素成分。０．９乃至１．１質量％のケイ素成分。０．９乃至１．１質量％のマンガン成分。０．０４４乃至０．０４６質量％のリン成分。０．０２９乃至０．０３１質量％の硫黄成分。１７乃至１９質量％のクロム成分。０．９乃至１．３質量％のモリブデン成分。０．２９乃至０．３１質量％の銅成分。そして、突出部材４５と振れ止めリング５４は、焼き入れ温度約１０００℃で真空焼き入れされて、ロックウェル硬さが、６０乃至６７の硬度を有している。

図５は、粉粒体供給装置１０を、粉粒体Ｐを流さない空運転の状態で４５日間連続作動させて、突出部材４５の軸状部４６の摩耗を調べた実験結果のグラフである。縦軸は軸状部４６の軸径である。横軸はオーガ３１の連続回転日数である。

軸状部４６は、オーガ３１を回転させてから５日目までに、０．０５９ｍｍ摩耗している。５日目から４５日目までの間には、０．００２ｍｍしか摩耗していない。オーガ３１を回転させてから５日目までの摩耗（０．０５９ｍｍ）が、６日目から４５日目までの摩耗（０．００２ｍｍ）よりも多いのは、突出部材４５と振れ止めリング５４との加工の際に生じた表面粗さが平滑化されることによるものである。しかし、６日目から４５日目までの摩耗量が、０．００２ｍｍであるので、６日目以降は、全く摩耗していない状態に近いことなる。

なお、一般に、粉粒体供給装置１０は、装置全体が円滑に作動するように数日間、試運転や、馴らし運転をしてから、実際に袋Ｗに粉粒体Ｐを供給する本格的な供給動作に移行することが多い。このため、試運転や、馴らし運転の間に、突出部材４５の表面が平滑化されるので、最初の５日間は、６日目以降よりも摩耗が多くても、使用上には、殆ど問題にならない。

また、この実験データは、粉粒体Ｐを流さない空運転の実験データであるので、実際に粉粒体Ｐを搬送した場合には、さらに摩耗量が少なくなり、殆ど摩耗していない状態になる。このため、本実施形態の粉粒体供給装置１０は、粉粒体Ｐを円滑に供給できるだけでなく、薬品や飲食物（小麦粉、粉末状のコーヒ等）のような粉粒体Ｐを供給することができる。

なお、以上の芯振れ防止機構４１は、オーガ３１に突出部材（突出部）４５が設けられ、搬送案内筒２１に設けた菊座５１に振れ止めリング（芯振れ防止部材）５４が設けられている。しかし、図６に示す芯振れ防止機構１４１のように、オーガ３１に振れ止めリング（芯振れ防止部材）１５４を設け、搬送案内筒２１に設けた菊座１５１に突出部材（突出部）１４５を設けてもよい。すなわち、芯振れ防止機構は、オーガと菊座の一方に突出部材と振れ止めリングとの一方を設け、オーガと菊座の他方に突出部材と振れ止めリングとの他方を設けてもよい。

図６に示す芯振れ防止機構１４１において、振れ止めリング１５４は、受入孔１５４ａが形成されて、雄ねじ１５５によって、オーガ３１の下端部３１ｂに形成された雌ねじ１３５にねじ込まれて、オーガ３１と同軸的に一体化されている。

突出部材１４５は、菊座１５１の中心部１５１ａに形成された雌ねじ１５５にねじ込まれる雄ねじ１４７と、鍔部１４８と、軸状部１４６とで形成されている。突出部材１４５は、鍔部１４８が菊座１５１の上面１５１ｂに当接するまで、ねじ込まれて菊座１５１と一体化されている。図６の菊座１５１において、図３の菊座５１と同様な部分については、図３の符号に１００番台の符号を付して、説明を省略した。

搬送案内筒２１、オーガ３１、突出部材１４５、振れ止めリング１５４及び菊座１５１は、互いに軸心ＣＬが一致している。

突出部材１４５の鍔部１４８の上面１４８ａと振れ止めリング１５４の下端１５４ｂとの間に、粉粒体Ｐの進入を許容する隙間Ｇ４が形成されている。なお、振れ止めリング１５４の下端１５４ｂと回転中心軸３２の下端面３２ａは、同一面になっている。また、突出部材１４５の軸状部１４６と受入孔１５４ａとの間にも、粉粒体Ｐの進入を許容する隙間Ｇ５が形成されている。但し、この隙間Ｇ５は、搬送案内筒２１とオーガ３１の羽根３３との間の隙間Ｇ３より狭く（Ｇ５＜Ｇ３）形成されている。

図６の芯振れ防止機構１４１の突出部材１４５と、振れ止めリング１５４も、図３の芯振れ防止機構４１の突出部材４５と、振れ止めリング５４と同様の合金鋼であり、同様の熱処理をされて、同様な硬度を備えている。

なお、図６の芯振れ防止機構１４１は、図３の芯振れ防止機構４１と異なって、隙間Ｇ５に粉粒体Ｐが進入することがあっても、粉粒体Ｐが通過することはない。

図６の芯振れ防止機構１４１も、オーガ３１が芯ぶれしても、受入孔１５４ａと軸状部１４６とが当接して、搬送案内筒２１の内周２１ｂに接触するような芯振れを起こさないようにしている。このため、オーガ３１を円滑に回転させて、粉粒体Ｐを円滑に供給することができる。

そして、図６の芯振れ防止機構１４１は、図３に示す芯振れ防止機構４１と同様に、突出部材１４５と、振れ止めリング１５４とが殆ど摩耗することがない。このため、本実施形態の粉粒体供給装置は、図３に示す芯振れ防止機構４１の代わりに、図６の芯振れ防止機構１４１を備えても、粉粒体Ｐを円滑に供給できるだけでなく、薬品や飲食物（小麦粉、粉末状のコーヒ等）のような粉粒体Ｐを供給することができる。

１０：粉粒体供給装置、２１：搬送案内筒（案内筒）、２１ａ：搬送案内筒の下端部、２１ｂ：搬送案内筒の内周、３１：オーガ（粉粒体搬送手段）、３１ｂ：オーガの下端部、３２：回転中心軸、３３：羽根、４１：芯振れ防止機構、４５：突出部材（突出部）、５１：菊座、５４：振れ止めリング（芯振れ防止部材）、５４ａ：貫通孔（受入孔）、１４１：芯振れ防止機構、１４５：突出部材（突出部）、１５１：菊座、１５４：振れ止めリング（芯振れ防止部材）、１５４ａ：受入孔、Ｐ：粉粒体、Ｗ：袋、Ｇ１：突出部材の鍔部の下面と振れ止めリングの上端との間の隙間、Ｇ２：突出部材の軸状部と貫通孔との間の隙間、Ｇ３：搬送案内筒とオーガとの間の隙間、Ｇ４：突出部材の鍔部の上面と振れ止めリングの下端との間の隙間、Ｇ５：突出部材の軸状部と受入孔との間の隙間、ＣＬ：軸心。

Claims

粉粒体を案内して、下端部から該粉粒体を排出する上下方向を向いた案内筒と、
前記案内筒内で回転して、粉粒体を搬送する軸状の粉粒体搬送手段と、
前記案内筒の下端部と前記粉粒体搬送手段の下端部との一方に、該一方と同軸に設けられた突出部と、
前記案内筒の下端部と前記粉粒体搬送手段の下端部との他方に、該他方と同軸に設けられて、前記突出部を受け入れる受入孔を有する芯振れ防止部材と、を備え、
前記突出部と前記受入孔との間に、粉粒体の進入を許容し、かつ前記案内筒と前記粉粒体搬送手段との間の隙間より狭い隙間が形成されている、
ことを特徴とする粉粒体供給装置。
前記突出部は、前記粉粒体搬送手段の下端部に下向きに設けられ、前記芯振れ防止部材は、前記案内筒の下端部に設けられて、前記受入孔が貫通孔であり、前記突出部と前記貫通孔との間に、粉粒体の通過を許容し、かつ前記案内筒と前記粉粒体搬送手段との間の隙間より狭い隙間が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体供給装置。
前記突出部と前記芯振れ防止部材は、ロックウェル硬さが６０乃至６７の硬度を有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体供給装置。
前記突出部と前記芯振れ防止部材は、０．８５乃至０．９５質量％の炭素成分と、約１質量％のケイ素成分と、約１質量％のマンガン成分と、約０．０４５質量％のリン成分と、約０．０３０質量％の硫黄成分と、１７乃至１９質量％のクロム成分と、０．９乃至１．３質量％のモリブデン成分と、約０．３質量％の銅成分とを含む合金鋼である、
ことを特徴とする請求項３に記載の粉粒体供給装置。