JP2019196922A - 流量計および定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、安定した計測精度で流量を計測することができる流量計および定量供給装置を提供する。【解決手段】 出力軸１３と、出力軸１３の一端部に固定されたロータ１５であって、複数のベーン溝２５が形成されたロータ１５と、ロータ１５の各ベーン溝２５に、各ベーン溝２５に沿って移動自在に嵌まり込む複数のベーン１６と、出力軸１３の一端部が挿通し、出力軸１３が長手軸線５１まわりに回転自在に支持され、ロータ１５および各ベーン１６が収容され、収容空間３３、供給口１８および排出口１９を有するケーシング１４とを備える。各ベーン１６は、移送物の供給圧力によって回転方向Ｄに摺動可能に支持される。【選択図】 図１

Description

本発明は、餡、練り製品、ソーセージの材料、食用油などの粘性の高い食材などの移送物の流量を計測するための流量計および流量計を備えた定量供給装置に関する。

従来技術の流量計は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術では、ケーシングと、ケーシングに長手軸線まわりに回転自在に支持される出力軸と、出力軸に接続され、出力軸を長手軸線まわりに回転駆動するモータと、ケーシング内において出力軸に同軸に固定され、放射状に延びる複数のスリットが周方向に間隔をあけて形成された中空筒状部を有するロータと、ロータの各スリットのそれぞれに半径方向外方および半径方向内方に移動自在に嵌まり込む複数のベーンと、ロータの回転に伴って通過するベーンの数を検知するベーン通過検知センサとを備える。

ケーシングには、出力軸の長手軸線に直交する一直線上に流体の流入口と吐出口とが設けられる。ロータの中空筒状部には、第２カム部材が収容される。第１カム部材は、外周に外周カム面が形成される。ケーシング内には、ロータの中空筒状部を外囲するように、第２カム部材が収容される。第２カム部材は、内周に内周カム面が形成される。

各ベーンは、ロータの各スリットにそれぞれ嵌まり込んだ状態で、半径方向に内方の端縁が第１カム部材の外周カム面に接触し、半径方向に外方の端縁が第２カム部材の内周カム面に接触し、この状態で、出力軸の回転によってロータとともに長手軸線まわりに回転駆動される。

ロータの外周面は、第２カム部材の内周カム面に該内周カム面の半径が最小となる角度範囲で接触し、第２カム部材の内周カム面が最小半径から最大半径を経て再び最小半径となる流入口および吐出口の間の区間に流体流路が形成されている。

このような流体流路は、ケーシングの長手軸線に垂直でかつ互いに対向する２つの内面間において、ロータの外周面と第２カム部材の内周カム面との間で、かつ、各ベーンの間の空間によって形成される。この空間は、流入口と吐出口との間で、ロータおよび各ベーンの回転に伴って最小容積から最大容積に変化した後、再び最大容積から最小容積に変化する。このような空間の容積の変化によって、流入口から空間に流体を取込み、取込んだ流体を吐出口へ移送し、該吐出口から排出するという一連の移送行程が実現される。

各ベーンの半径方向内方の端縁は、第１カム部材の外周カム面に接触する。各ベーンの半径方向外方の端縁は、第２カム部材の内周カム面に接触する。ロータが各ベーンとともに移送物の圧力によって回転すると、各ベーンの半径方向内方の端縁は、外周カム面に接触した状態で回転方向に摺動し、半径方向外方の端縁は、内周カム面に接触した状態で回転方向に摺動する。

このような構成によって、この従来技術では、各ベーンの半径方向内方の端縁と第１カム部材の外側カム面との間、および各ベーンの半径方向外方の端縁と第２カム部材の内側カム面との間に、隙間が生じないようにして、各ベーンと第１カム部材の外側カム面との間および各ベーンと第２カム部材の内側カム面との間の流体の漏れを防止している。

特開平８−２１９０３２号公報

上記の従来技術では、流体の漏れを防止するために、各ベーンを第１カム部材と第２カム部材との間で摺動するように構成されるので、各ベーンには第１カム部材の外周カム面および第２カム部材の内周カム面への摺動による大きな摩擦抵抗力が発生し、各ベーンおよびロータの回転に対して抵抗トルクが作用しています。抵抗トルクが大きいと、一定の圧力で流体が流入口に供給されても、各ベーンおよびロータの回転数または回転速度の乱れが生じ、流体の流量の計測精度にばらつきが生じ易いという問題がある。

また、上記の従来技術では、第１カム部材の外周カム面と各ベーンの半径方向内方の端縁との間、および第２カム部材の内周カム面と各ベーンの半径方向外方の端縁との間に隙間が生じないように、ケーシング内に第１カム部材と第２カム部材とが設けられるので、部品点数が多く、構造が複雑であるという問題がある。

本発明の目的は、簡単な構造で、安定した計測精度で流量を計測することができる流量計および定量供給装置を提供することである。

本発明は、中心軸線から垂直に放射状に延びる複数の半径線に沿って複数のベーン溝が形成されたロータと、
一端部が前記ロータに、前記中心軸線と長手軸線とが同軸となるように固定される出力軸と、
前記出力軸の前記一端部が挿通され、前記出力軸を前記長手軸線まわりに回転自在に支持するケーシングであって、
前記ロータが収容される収容空間、
前記収容空間に臨んで開口し、加圧された移送物が供給される供給口、および
前記長手軸線を含む仮想一平面に関して前記供給口とは反対側で前記収容空間に臨んで開口し、前記収容空間内の移送物を排出する排出口、を有するケーシングと、
前記ケーシングの内周面に両端を接触させた状態で、前記ロータの各ベーン溝のそれぞれに嵌まり込む複数のベーンと、
前記ケーシングに設けられ、前記出力軸の予め定める回転方向の回転量に基づいて、移送物の流量を計測する流量計測手段と、を備えることを特徴とする流量計である。

また本発明は、前記ケーシングの内周面は、前記長手軸線に関して９０°毎に半径の異なる第１〜第４内周面によって構成され、
前記第１内周面は、前記長手軸線を中心とする予め定める第１半径の直円筒面の一部から成り、
前記第２内周面は、前記第１内周面とは前記長手軸線に関して反対側であり、かつ、前記第１半径よりも小さく、かつ、前記第１半径との和が各ベーンの長さに等しい第２半径の直円筒面の一部から成り、
前記第３内周面は、前記第１内周面の前記回転方向上流側の端部と、前記第２内周面の前記回転方向下流側の端部とに連なり、予め定める第３半径の直円筒面の一部から成り、
前記第４内周面は、前記第１内周面の前記回転方向下流側の端部と、前記第２内周面の前記回転方向上流側の端部とに連なり、前記第３半径に等しい第４半径の直円筒面の一部から成り、
前記供給口は、前記第２内周面および前記第３内周面の境界位置と、前記第３内周面および前記第１内周面の境界位置とにわたって開口して設けられ、
前記排出口は、前記第１内周面および前記第４内周面の境界位置と、前記第２内周面および前記第４内周面の境界位置とにわたって開口して設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記各ベーンの両端は、前記長手軸線に直交する一直線上で前記内周面に接触していることを特徴とする。

また本発明は、前記流量計と、
前記流量計に設けられ、前記排出口を開放または遮断するシャッタ手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量が、予め定める流量未満であるとき、前記排出口を開放状態に維持し、前記計測された流量が前記予め定める流量に達すると、前記排出口を開放状態から遮断状態に切り換えるように、前記シャッタ手段を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする定量供給装置である。

本発明によれば、出力軸の長手軸線方向の一端部にロータが、その中心軸線が長手軸線と同軸となるように固定される。ロータには、中心軸線上で垂直に交差する複数の直径線に沿って延びる複数のベーン溝が形成される。各ベーン溝には、ベーンが移動自在に嵌まり込む。これらのベーンは、ケーシングの収容空間にロータとともに収容された状態では、ケーシングの内周面に両端が接触している。出力軸の一端部は、ケーシングに挿通され、出力軸はケーシングに長手軸線まわりに回転自在に支持される。

ケーシングは、移送物の供給口と排出口とを有する。供給口は、収容空間に臨んで開口し、排出口は、長手軸線を含む仮想一平面に関して供給口とは反対側から収容空間に臨んで開口している。このようなケーシングには、流量計測手段が設けられる。流量計測手段は、出力軸の予め定める回転方向の回転量に基づいて、移送物の流量を計測する。供給口に加圧された移送物が供給されると、その移送物は、ケーシングの内周面とロータの外周面との間でかつ周方向に隣接する各ベーンの間の空間に流れ込み、ロータおよび各ベーンを中心軸線まわりに回転させた後、排出口から排出される。ロータが中心軸線まわりに回転すると、ロータに固定された出力軸も同方向へ長手軸線まわりに回転する。このような出力軸の回転は、流量計測手段に伝えられ、出力軸の回転量に基づいて、供給口から流入して排出口から排出された移送物の流量が計測される。

このように構成される流量計は、供給口から供給される移送物の圧力によって、複数のベーンとともにロータおよび出力軸を、各ベーンの両端をケーシングの内周面に接触させた状態で回転するように構成されるので、前記従来技術の第１および第２カム部材のように、各ベーンを支持する構成が不要である。これによって部品点数の少ない、簡単な構成で、流量計を実現することができる。

また本発明によれば、ケーシングの内周面は、長手軸線に関して９０°毎に半径の異なる第１〜第４内周面によって構成される。第１内周面は、長手軸線を中心とする第１半径の直円筒面の一部から成り、第２内周面は、第１内周面とは長手軸線に関して反対側であり、かつ、第１半径よりも小さく、かつ、第１半径との和が各ベーンの長さに等しい第２半径の直円筒面の一部から成る。第３内周面は、第１内周面の回転方向上流側の端部と、第２内周面の回転方向下流側の端部とに連なり、第３半径の直円筒面の一部から成り、第４内周面は、第１内周面の回転方向下流側の端部と、第２内周面の回転方向上流側の端部とに連なり、第３半径に等しい第４半径の直円筒面の一部から成る。

ケーシングの供給口は、第２内周面および第３内周面の境界位置と、第３内周面および第１内周面の境界位置とにわたって開口して設けられる。また排出口は、第１内周面および第４内周面の境界位置と、第２内周面および第４内周面の境界位置とにわたって開口して設けられる。

このようにケーシングの内周面が構成されるので、ロータの外周面とケーシングの内周面との間で、かつ各ベーンにおけるロータの外周面とケーシングの内周面との間で露出する各部分の間の空間は、供給口および排出口に臨む位置に配置された状態では、最小の容積となる。また、各空間が、供給口よりも回転方向下流側で、かつ排出口よりも回転方向上流側に位置する第１内周面にとの間に配置された状態では、各空間の容積は最大となる。

したがって、供給口に供給された移送物は、ロータの回転に伴って、容積が最小から最大に変化する空間に流入し、容積が最大から最小に変化する空間から排出口へ排出される。これによって、供給口から各空間へ流入した移送物の全量を排出口から確実に排出することができ、供給口から排出口へ移送された移送物の流量を、正確に計測することができる。

また本発明によれば、各ベーンの両端が長手軸線に直交する一直線上で内周面に接触しているので、各ベーンを、ロータの各ベーン溝内で長手軸線に直交する一直線に沿って移動させながら、長手軸線まわりに安定して回転させることができる。これによって各ベーンの両端の偏摩耗を抑制し、各ベーンの両端とケーシングの内周面との間に隙間が生じることが防がれ、各空間内の移送物の漏れを防止し、流量の計測精度の低下を防止することができる。

また本発明によれば、シャッタ手段は、制御装置によって、流量計測手段によって計測された流量が予め定める流量未満であるとき、排出口が開放状態に維持し、計測された流量が予め定める流量に達すると、排出口が開放状態から遮断状態に切り換えられるので、移送物を予め定める流量で間欠的に定量供給することができる。

本発明の一実施形態の流量計１の内部構造を示す正面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 ケーシング１４の内周面３５〜３８の構成を示す図である。 ロータ１５の回転角度と供給口１８の開口率との関係を示すグラフである。 流量計１にシャッタ装置４が接続された状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態の定量供給装置２の概略的構成を示す図である。 定量供給装置２の動作を説明するためのフローチャートである。 定量供給装置２の動作を説明するためのフローチャートである。 定量供給装置２の動作を説明するためのフローチャートである。 定量供給装置２の位置確認動作を説明するためのフローチャートである。 定量供給装置２の搬送準備動作を説明するためのフローチャートである。

図１は本発明の一実施形態の流量計１の内部構造を示す正面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。本実施形態の流量計１は、餡、練り製品の材料、食用油などの粘度の高い移送物の流量を計測するために用いられ、後述の定量供給装置２に備えられる。

本実施形態の流量計１は、中心軸線１２から垂直に放射状に延びる複数の半径線に沿って複数のベーン溝２５が形成されたロータ１５と、一端部がロータ１５に、中心軸線１２と長手軸線５１とが同軸となるように固定される出力軸１３と、出力軸１３の一端部が挿通され、出力軸１３を長手軸線５１まわりに回転自在に支持するケーシング１４と、ケーシング１４の内周面３５〜３８に両端を接触させた状態で、ロータ１５の各ベーン溝２５のそれぞれに嵌まり込む複数のベーン１６Ａ〜１６Ｃと、ケーシング１４に設けられ、出力軸１３の予め定める回転方向Ｄの回転量に基づいて、移送物の流量を計測する流量計測手段であるエンコーダ３２と、を備える。

ケーシング１４は、ロータ１５が収容される収容空間３３と、収容空間３３に臨んで開口し、加圧された移送物が供給される供給口１８と、長手軸線５１を含む仮想一平面に関して供給口１８とは反対側で収容空間３３に臨んで開口し、収容空間３３内の移送物を排出する排出口１９と、を有する。

図３はケーシング１４の内周面３５〜３８の構成を示す図である。ケーシング１４の内周面は、長手軸線５１に関して９０°毎に半径の異なる第１〜第４内周面３５〜３８によって構成される。第１内周面３５は、長手軸線５１を中心とする予め定める第１半径Ｒ１の直円筒面の一部から成る。第２内周面３６は、第１内周面３５とは長手軸線５１に関して反対側であり、かつ、第１半径Ｒ１よりも小さく、かつ第１半径Ｒ１との和が各ベーン１６の長さに等しい第２半径Ｒ２の直円筒面の一部から成る。

第３内周面３７は、第１内周面３５の回転方向Ｄ上流側の端部と、第２内周面３６の回転方向Ｄ下流側の端部とに連なり、予め定める第３半径Ｒ３の直円筒面の一部から成る。第４内周面３８は、第１内周面３５の回転方向Ｄ下流側の端部と、第２内周面３６の回転方向Ｄ上流側の端部とに連なり、第３半径Ｒ３に等しい第４半径Ｒ４の直円筒面の一部から成る。

供給口１８は、第２内周面３６および第３内周面３７の境界位置と、第３内周面３７および第１内周面３５の境界位置とにわたって開口して設けられる。排出口１９は、第１内周面３５および第４内周面３８の境界位置と、第２内周面３６および第４内周面３８の境界位置とにわたって開口して設けられる。各ベーン１６の両端は、長手軸線５１に直交する一直線上で内周面３５〜３８に接触している。

ケーシング１４内の収容空間３３には、長手軸線５１と同軸に、ロータ１５が回転自在に配設される。ロータ１５は、ケーシング１４内に偏心して配設される短円柱状のロータ本体３０と、このロータ本体３０から同軸に、段差を介して連なる短円柱状の軸受け部２０および軸部２１が設けられる。ロータ本体３０には、長手軸線５１上で交差する複数の直径線に沿って延びる前述の複数のベーン溝２５が長手軸線５１に関して線対称に形成される。本実施形態では、ロータ本体３０に３つのベーン溝２５が形成されるが、これに限定されるものではなく、たとえば４枚のベーン１６を用いる場合には、４つのベーン溝が形成される構成であってもよい。

各ベーン１６Ａ〜１６Ｃは、ロータ本体３０の各ベーン溝２５に沿って移動自在に嵌まり込んでいる。各ベーン１６Ａ〜１６Ｃは、長手軸線５１に直交して、各ベーン１６Ａ〜１６Ｃの両端が内周面３５〜３８と接触し、移送物の供給圧力によって回転方向Ｄに摺動可能に支持されている。これによって各ベーン１６Ａ〜１６Ｃは、内周面３５〜３８に対してのみ接触するだけであり、全体として抵抗トルクが少なく、移送物の供給圧力だけによって円滑に回転することができる。したがって、移送物の供給圧力のみで各ベーン１６Ａ〜１６Ｃが内周面３５〜３８を摺動しても、移送物の漏れはなく、流量計測の多角安定した精度で流量を計測することができる。

ケーシング１４に収容されたロータ本体３０の周囲には、ケーシング１４の内周面３５〜３８との間に各ベーン１６Ａ〜１６Ｃによって仕切られた計量室３１ａ〜３１ｆ（総称する場合には、「計量室３１」と記す場合がある）が形成される。

ケーシング１４の収容空間３３は、第１〜第４内周面３５〜３８によって外囲される。第１内周面３５は、長手軸線５１を含み、かつ互いに直交する２つの仮想平面Ｘ，Ｙの成す角度θ１の範囲にわたって長手軸線５１を中心とする第１半径Ｒ１の直円筒面の一部から成る。

また第２内周面３６は、第１内周面３５とは長手軸線５１に関して反対側で、かつ第１半径Ｒ１よりも小さい第２半径Ｒ２の直円筒面の一部から成り、第１半径Ｒ１との和が各ベーン１６Ａ〜１６Ｃの長さに等しく、角度θ２の範囲にわたって形成される。第３内周面３７は、第３半径Ｒ３の半径方向外方に凸の曲面である大略的に直円筒面の一部から成り、第１内周面３５のロータ１５の回転方向Ｄ上流側の変曲点Ｐ１と第２内周面３６のロータ１５の回転方向Ｄ下流側の変曲点Ｐ２とに連なり、角度θ３の範囲にわたって形成される。

第４内周面３８は、第４半径Ｒ４の半径方向外方に凸の曲面である大略的の直円筒面の一部から成り、第１内周面３５のロータ１５の回転方向Ｄ下流側の変曲点Ｐ３と第２内周面３６のロータ１５の回転方向Ｄ上流側の変曲点Ｐ４とに連なり、角度θ４の範囲にわたって形成される。これらの角度θ１〜θ４は、それぞれ９０°である。

第３および第４内周面３７，３８を決定するにあたっては、長手軸線５１を通る仮想平面Ｙと長手軸線５１を含む仮想平面Ｘとが直交し、これらの仮想平面Ｘ、Ｙの２等分線４８上において、長手軸線５１から各ベーン１６Ａ〜１６Ｃの長さＬ４の半分の長さ（＝Ｌ４／２）の変曲点Ｐ５，Ｐ６と、各変曲点Ｐ５，Ｐ６の周方向両側にそれぞれ隣接する各変曲点Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４とを通るように、第３および第４内周面３７，３８の円弧の中心Ｑ１，Ｑ２が設定される。

供給口１８は、変曲点Ｐ１および変曲点Ｐ２間で収容空間３３に臨んで開口して形成される。したがって供給された移送物は、供給口１８から変曲点Ｐ１およびＰ２間の開口を経てる２つの計量室３１ｄ，３１ｅに流れ込み、移送物の供給圧力によって、ベーン１６Ｃおよびベーン１６Ａに対して垂直に押し出す力を発生させる。これによって、ロータ１５およびロータ１５に設けられた各ベーン１６は、長手軸線５１まわりに回転方向Ｄに回転駆動する。

また、供給口１８が変曲点Ｐ１，Ｐ２間で収容空間３３に臨んで開口して形成されることによって、移送物が、容積をゼロから増加する方向に変化する計量室３１ｄおよびさらに容積を増加させた計量室３１ｅに流れ込むので、移送物の圧力から効率よく回転力を得ることができ、ロータ１５および各ベーン１６の回転が円滑化され、優れた計測精度および安定性が得られる。

図４はロータ１５の回転角度と供給口１８の開口率との関係を示すグラフである。加圧された移送物は、加圧された移送物は、工場内に装備された配管から流量計１の供給口１８に供給される。供給口１８に供給された移送物は、供給口１８からケーシング１４内に流入する。

次に、容積を増加させながら回転方向Ｄに移動する各計量室３１ｄ，３１ｅ内の移送物は、同一方向に順次的に移送され、計量室３１ｆに対応する位置に運ばれる。さらにロータ１５が回転方向Ｄに回転すると、各計量室３１は、排出口１９よりも回転方向Ｄ上流側の計量室３１ｆから下流側の計量室３１ａのように、容積を減少させながら計量室３１ｂの状態に至る。そして各ベーン１６Ａ〜１６Ｃが第１内周面３５と第４内周面３８との間の変曲点Ｐ３を回転方向Ｄ下流側に通過した直後から、各計量室３１内の移送物は、排出口１９から外部へ押出される。このような排出口１９は、変曲点Ｐ３および変曲点Ｐ４間で開口しており、供給口１８の開口と同じ大きさの開口面積となっている。これによって、供給口１８から流れ込んだ移送物は、移送中に加圧されることなく、排出口１９から全量を円滑に排出することができる。

各ベーン１６Ａ〜１６Ｃは、計量室３１ｃに示される位置に至ると、ロータ１５の外周面と第２内周面３６とがたとえば約０．３ｍｍの微小な隙間をあけて対向した状態であるため、計量室３１ｃの容積はほぼゼロとなる。

このような動作が連続的に繰り返されることによって、計量室３１ｄ，計量室３１ｅ、計量室３１ｆ、計量室３１ａ、計量室３１ｂ、計量室３１ｃの順に移送されてきた移送物は、一定の流量で安定に計測される。

ベーン１６Ｂおよびベーン１６Ｃに挟まれた計量室３１ｄに着目し、この計量室３１ｄが供給口１８から排出口１９へ移動した場合の開口率の変化について述べる。ベーン１６Ｃが変曲点Ｐ２の位置を基準として回転方向Ｄに回転すると、計量室３１ｄの供給口１８に対する開口率は増加し、ベーン１６Ｃが次の変曲点Ｐ２から回転方向Ｄに６０°回転した位置で、開口率は最大（１００％）になる。

ベーン１６Ｃが変曲点Ｐ２から回転方向Ｄに６０°回転した位置を過ぎると、計量室３１ｄの容積が徐々に減少し、ベーン１６Ｃが１２０°の位置まで回転したとき、計量室３１ｄの容積はゼロになる。計量室３１ｄは、ベーン１６Ｃが１２０°の位置から１８０°の位置を過ぎるまでは密閉された閉塞空間となり、ベーン１６Ｃが１８０°の位置を過ぎると、計量室３１ｄの開口率が増加し、計量室３１ｄ内の移送物の内圧が開放され、計量室３１ｄ内の移送物が重力によって流出する。

ベーン１６Ｃが１８０°の位置から２４０°の位置を過ぎると、計量室３１ｄの開口率が最大（１００％）になる。ベーン１６Ｃが２４０°の位置を過ぎると、計量室３１ｄの開口率が減少し、計量室３１ｄの容積が減少していき、３００°の位置で容積はゼロになる。ベーン１６Ｃが３００°の位置から再び変曲点Ｐ２の位置に戻るまでの間は、計量室３１ｄはケーシング１４内で密閉状態される。

流量計１は、流量を積算するため、ロータ１５の回転量を検出するため、エンコーダ３２によって出力軸１３の回転量に応じてパルス信号が発生される。本実施形態では、出力軸１３またはロータ１５の１回転で、１００パルスのパルス信号が発生されるが、他の実施形態では、出力軸１３またはロータ１５の１回転あたりのパルス数は、１００パルスに限定されるものではなく、要求される精度に応じて適宜選択される。また、出力軸１３またはロータ１５の回転量は、エンコーダ以外によって検出される構成、たとえばマイクロスッチなどの磁気検出器、フォトインタラプタなどの光学検出器を用いた構成によって実現されてもよい。

図５は流量計１にシャッタ装置４が接続された状態を示す正面図であり、図６は本発明の一実施形態の定量供給装置２の概略的構成を示す図である。定量供給装置２は、前述の流量計１と、制御装置４７と、シャッタ装置４と、レギュレータ５と、第１信号線６と、第２信号線７と、第１空気供給管８とによって、構成される。

定量供給装置２は、一定量ごとに移送物を容器４１に供給するための製造ラインに実施される。定量供給装置２は、前述の流量計１と、流量計１に設けられ、排出口１９を開放または遮断するシャッタ装置４と、エンコーダ３２によって計測された流量が、予め定める流量未満であるとき、排出口１９を開放状態に維持し、計測された流量が予め定める流量に達すると、排出口１９を開放状態から遮断状態に切り換えるように、シャッタ装置４を制御する制御装置４７と、を備える。

制御装置４７とは、エンコーダ３２およびシャッタ装置４間の動作を制御する装置であって、たとえばパーソナルコンピュータまたはシーケンス制御装置によって実現され、前述のカウンタ３を備える。

カウンタ３は、エンコーダ３２から第１信号線６を通して送られたパルス数を計数する積算カウンタとプリセットカウンタとによって構成される。プリセットカウンタは、１つの容器４１に供給したい移送物の量を予め設定しておき、エンコーダ３２から第１信号線６を経て受信したパルス信号のパルスの計数値が設定値に達した場合、定量供給装置２の移送物の供給を終了する。これによって、コンベア４０によって間欠的に搬送される各容器４１に、一定量ごとに移送物を供給することができる。

シャッタ装置４は、空気圧アクチュエータ４ａとこれによって開閉弁４ｂとを備える。空気圧アクチュエータ４ａは、レギュレータ５から第１空気供給管８を通して送られた圧縮空気によって駆動する複動空気圧シリンダによって実現される。シャッタ装置４は、レギュレータ５によって調圧された圧縮空気が空気圧アクチュエータ４ａの２つのポートのいずれか一方に供給されることによって、開閉弁４ｂを開放させ、いずれか他方のポートへ圧縮空気が供給されることによって、開閉弁４ｂを開放状態から遮断状態へ変位駆動させ、移送物の流量を制御装置４７の制御によって調整することができる。

レギュレータ５は、第１空気供給管８を通じて、図示しない圧縮空気圧源からの圧縮空気を調圧して、シャッタ装置４に供給するための装置である。

第１信号線６は、カウンタ３とエンコーダ３２との間で計数信号の送受信をするための配線である。第２信号線７は、カウンタ３と空気圧アクチュエータ４ａとの間で開閉信号を送受信するための配線である。第１空気供給管８は、レギュレータ５から圧縮空気をシャッタ装置４に送るための配管である。第１空気供給管８には、第２空気供給管４６が分岐して接続される。

図７は定量供給装置２の動作を説明するためのフローチャートである。定量供給装置２は、ステップａ０で運転を開始すると、容器４１がストッパ５５に当接した状態で停止し、コンベア４０も停止している。シャッタ装置４は閉鎖されており、位置確認センサ３９は、容器４１を検出している。カウンタ３には、エンコーダ３２から計量信号が入力され、位置確認センサ３９には容器４１の検出信号が入力されている。位置確認センサ３９は、接触センサ以外に、容器４１の光反射を検出するフォトインタラプタなどの光学センサによって実現されてもよい。

次に、定量供給装置２は、ステップａ１で供給準備工程に移行し、ステップａ２で移送物の供給動作を開始する。カウンタ３は、ステップａ３で、計数値が設定値に達したか否かを判断する。定量供給装置２は、カウンタ３の計数値が設定値に達した場合は、ステップａ７へ移り、供給動作を終了する。また計数値が設定値に達していない場合は、ステップａ４に移行する。

ステップａ４では、制御装置４７はコンベア４０を容器４１の搬送動作を継続させ、ステップａ５の位置確認動作に移行する。この位置確認動作では、位置確認センサ３９が容器４１を検出すると、コンベア４０による搬送を停止させる。また位置確認センサ３９が容器４１を検出していない場合には、ステップａ６へ移行して、搬送準備工程に移行する。この搬送準備工程では、コンベア４０の搬送動作を維持した状態で、位置確認センサ３９が容器４１を検出すると、搬送動作を停止させる。このとき、容器４１はストッパ５５に当接し、定位置で位置決めされて停止し、移送物の投入されるまで搬送準備状態を維持し、再びステップａ１へ戻り、移送物の供給準備に移行する。

図８は定量供給装置２の供給準備動作を説明するためのフローチャートである。ステップｂ０で、供給準備状態を開始すると、カウンタ３は、ステップｂ１で、第２信号線７を通して、シャッタ装置４の空気圧アクチュエータ４ａに開閉指令信号を送出し、ステップｂ２で空気圧アクチュエータ４ａを開放動作させる。次に、ステップｂ３で、レギュレータ５は、第１空気供給管８を通して空気圧アクチュエータ４ａに圧縮空気を供給し、開閉弁４ｂを開放し、ステップｂ４で動作を停止する。

図９は定量供給装置２の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｃ０で、移送物の供給動作を開始する。ステップｃ１で、加圧された移送物が流量計１に供給されると、ステップｃ２で、移送物の供給圧力によって、ロータ１５および各ベーン１６が出力軸１３とともに回転する。

エンコーダ３２は、ステップｃ３で、出力軸１３の回転量からパルス信号を出力し、ステップｃ４で、カウンタ３に第１信号線６を経て計数信号を送出する。

ステップｃ５で、カウンタ３は、プリセットカウンタの計数値が予め定める設定値以上か否かを判断する。プリセットカウンタの計数値が予め定める設定値未満である場合は、定量供給装置２は、ステップｃ１に移行する。プリセットカウンタの計数値が予め定める設定値以上である場合は、ステップｃ６に移行する。すなわち、プリセットカウンタの計数値が予め定める設定値以上である場合は、カウンタ３は、プリセットカウンタの計数値をリセットし、ステップｃ７で、シャッタ装置４の空気圧アクチュエータ４ａに開閉指令信号を送出する。ステップｃ８で、シャッタ装置４の空気圧アクチュエータ４ａは、圧縮空気の流路を閉鎖側へ切換え、ステップｃ９で、レギュレータ５は、第１空気供給管８を通して、圧縮空気でシャッタ装置４を閉鎖し、ステップｃ１０で、容器４１への移送物の供給動作を停止させる。

図１０は定量供給装置２の位置確認動作を説明するためのフローチャートである。ステップｄ０で、位置確認動作を開始する。ステップｄ１で、位置確認センサ３９は、容器４１が所定の停止位置に位置していることを検出し、第３信号線４２を通して、カウンタ３に検出信号を送出する。

次に、ステップｄ２で、カウンタ３は、第４信号線４４を通して、ストッパ５５用の電磁弁４３に開閉指令信号を送出し、ステップｄ３で、電磁弁４３は、圧縮空気の流路を開放する。

次に、ステップｄ４で、レギュレータ５は、第２空気供給管４６を通して、圧縮空気でストッパ５５を容器４１に移動経路内へ突出させ、容器４１をストッパ５５に当接させ、ステップｄ５で、容器４１の搬送を所定の停止位置で停止させる。

図１１は定量供給装置２の搬送準備動作を説明するためのフローチャートである。ステップｅ０で、搬送準備動作を開始する。ステップｅ１で、カウンタ３は、空気圧アクチュエータ４ａに開閉指令信号を送出し、ステップｅ２で、電磁弁４３は、圧縮空気の流路を閉鎖する。

次に、ステップｅ３で、レギュレータ５は、第２空気供給管４６を通して、圧縮空気でストッパ５５のアクチュエータを容器４１の移動経路から退避させて、容器４１のコンベア４０による搬送ができるようにし、ステップｅ４で、搬送準備操作を停止する。

以上のとおり、本実施形態によれば、出力軸１３の長手軸線５１方向の一端部にロータ１５が、その中心軸線１２が長手軸線５１と同軸となるように固定される。ロータ１５には、中心軸線１２上で垂直に交差する複数の直径線に沿って延びる複数のベーン溝２５が形成され、各ベーン溝２５には、ベーン１６が移動自在に嵌まり込む。これらのベーン１６は、ケーシング１４の収容空間３３にロータ１５とともに収容された状態では、ケーシング１４の内周面３５〜３８に両端が接触している。出力軸１３の一端部は、ケーシング１４に挿通され、出力軸１３はケーシング１４に長手軸線５１まわりに回転自在に支持される。

ケーシング１４は、移送物の供給口１８と排出口１９とを有する。供給口１８は、収容空間３３に臨んで開口し、排出口１９は、長手軸線５１を含む仮想一平面に関して供給口１８とは反対側から収容空間３３に臨んで開口している。このようなケーシング１４には、エンコーダ３２が設けられる。エンコーダ３２は、出力軸１３の予め定める回転方向Ｄの回転量に基づいて、移送物の流量を計測する。

供給口１８に加圧された移送物が供給されると、その移送物は、ケーシング１４の内周面３５〜３８とロータ１５の外周面との間でかつ周方向に隣接する各ベーン１６の間の空間に流れ込み、ロータ１５および各ベーン１６を中心軸線１２まわりに回転させた後、排出口１９から排出される。ロータ１５が中心軸線１２まわりに回転すると、ロータ１５に固定された出力軸１３も同方向へ長手軸線５１まわりに回転する。このような出力軸１３の回転は、エンコーダ３２に伝えられ、出力軸１３の回転量に基づいて、供給口１８から流入して排出口１９から排出された移送物の流量が計測される。

このように構成される流量計は、供給口１８から供給される移送物の圧力によって、複数のベーンとともにロータ１５および出力軸１３を、各ベーンの両端をケーシング１４の内周面に接触させた状態で回転するように構成されるので、前記従来技術の第１および第２カム部材のように、各ベーンを支持する構成が不要である。これによって部品点数の少ない、簡単な構成で、流量計を実現することができる。

また本実施形態によれば、ケーシング１４の内周面は、長手軸線５１に関して９０°毎に半径の異なる第１〜第４内周面３５〜３８によって構成される。第１内周面３５は、長手軸線５１を中心とする第１半径Ｒ１の直円筒面の一部から成り、第２内周面３６は、第１内周面３５とは長手軸線５１に関して反対側であり、かつ、第１半径Ｒ１よりも小さく、かつ、第１半径Ｒ１との和が各ベーン１６の長さに等しい第２半径Ｒ２の直円筒面の一部から成る。

第３内周面３７は、第１内周面３５の回転方向Ｄ上流側の端部と、第２内周面３６の回転方向Ｄ下流側の端部とに連なり、第３半径Ｒ３の直円筒面の一部から成り、第４内周面は、第１内周面の回転方向下流側の端部と、第２内周面３６の回転方向Ｄ上流側の端部とに連なり、第３半径Ｒ３に等しい第４半径Ｒ４の直円筒面の一部から成る。

ケーシング１４の供給口１８は、第２内周面３６および第３内周面３７の境界位置と、第３内周面３７および第１内周面３５の境界位置とにわたって開口して設けられる。また排出口１９は、第１内周面３５および第４内周面３８の境界位置と、第２内周面３６および第４内周面３８の境界位置とにわたって開口して設けられる。

このようにケーシング１４の内周面が構成されるので、ロータ１５の外周面とケーシング１４の内周面との間で、かつ各ベーンにおけるロータ１５の外周面とケーシング１４の内周面との間で露出する各部分の間の空間は、供給口１８および排出口１９に臨む位置に配置された状態では、最小の容積となる。また、各空間が、供給口１８よりも回転方向下流側で、かつ排出口１９よりも回転方向上流側に位置する第１内周面３５にとの間に配置された状態では、各空間の容積は最大となる。

したがって、供給口１８に供給された移送物は、ロータ１５の回転に伴って、容積が最小から最大に変化する空間に流入し、容積が最大から最小に変化する空間から排出口１９へ排出される。これによって、供給口１８から各空間へ流入した移送物の全量を排出口１９から確実に排出することができ、供給口１８から排出口１９へ移送された移送物の流量を、正確に計測することができる。

また本実施形態によれば、各ベーン１６の両端が長手軸線５１に直交する一直線上で内周面３５〜３８に接触しているので、各ベーン１６を、ロータ１５の各ベーン溝２５内で長手軸線５１に直交する一直線に沿って移動させながら、長手軸線５１まわりに安定して回転させることができる。これによって各ベーン１６の両端の偏摩耗を抑制し、各ベーン１６の両端とケーシング１４の内周面３５〜３８との間に隙間が生じることが防がれ、各空間内の移送物の漏れを防止し、流量の計測精度の低下を防止することができる。

また本実施形態によれば、シャッタ装置４は、制御装置４７によって、エンコーダ３２によって計測された流量が予め定める流量未満であるとき、排出口１９が開放状態に維持し、計測された流量が予め定める流量に達すると、排出口１９が開放状態から遮断状態に切り換えられるので、移送物を予め定める流量で間欠的に定量供給することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。

１ 流量計
２ 定量供給装置
３ カウンタ
４ シャッタ装置
１２ 中心軸線
１３ 出力軸
１４ ケーシング
１５ ロータ
１６ ベーン
１７ 端縁
１８ 供給口
１９ 排出口
２０ 軸受け部
２１ 軸部
２５ ベーン溝
３０ ロータ本体
３３ 収容空間
３２ エンコーダ
３５ 第１内周面
３６ 第２内周面
３７ 第３内周面
３８ 第４内周面
４７ 制御装置
５１ 長手軸線

本発明は、中心軸線から垂直に放射状に延びる複数の半径線に沿って複数のベーン溝が形成されたロータと、
一端部が前記ロータに、前記中心軸線と長手軸線とが同軸となるように固定される出力軸と、
前記出力軸の前記一端部が挿通され、前記出力軸を前記長手軸線まわりに回転自在に支持するケーシングであって、
前記ロータが収容される収容空間、
前記収容空間に臨んで開口し、加圧された移送物が供給される供給口、および
前記長手軸線を含む仮想一平面に関して前記供給口とは反対側で前記収容空間に臨んで開口し、前記収容空間内の移送物を排出する排出口、を有するケーシングと、
前記ケーシングの内周面に両端を接触させた状態で、前記ロータの各ベーン溝のそれぞれに嵌まり込む複数のベーンと、
前記ケーシングに設けられ、前記出力軸の予め定める回転方向の回転量に基づいて、移送物の流量を計測する流量計測手段と、を備え、
前記ロータの周囲には、前記ケーシングの内周面との間に各ベーンによって仕切られた計量室が形成されており、
前記供給口は、前記予め定める回転方向に前記ロータおよび前記各ベーンが回転したとき、容積が増加する方向に変化する計量室に臨んで開口し、
前記排出口は、前記予め定める回転方向に前記ロータおよび前記各ベーンが回転したとき、容積が減少する方向に変化する計量室に臨んで開口していることを特徴とする流量計である。

Claims (4)

1. 中心軸線から垂直に放射状に延びる複数の半径線に沿って複数のベーン溝が形成されたロータと、
   一端部が前記ロータに、前記中心軸線と長手軸線とが同軸となるように固定される出力軸と、
   前記出力軸の前記一端部が挿通され、前記出力軸を前記長手軸線まわりに回転自在に支持するケーシングであって、
   前記ロータが収容される収容空間、
   前記収容空間に臨んで開口し、加圧された移送物が供給される供給口、および
   前記長手軸線を含む仮想一平面に関して前記供給口とは反対側で前記収容空間に臨んで開口し、前記収容空間内の移送物を排出する排出口、を有するケーシングと、
   前記ケーシングの内周面に両端を接触させた状態で、前記ロータの各ベーン溝のそれぞれに嵌まり込む複数のベーンと、
   前記ケーシングに設けられ、前記出力軸の予め定める回転方向の回転量に基づいて、移送物の流量を計測する流量計測手段と、を備えることを特徴とする流量計。
2. 前記ケーシングの内周面は、前記長手軸線に関して９０°毎に半径の異なる第１〜第４内周面によって構成され、
   前記第１内周面は、前記長手軸線を中心とする予め定める第１半径の直円筒面の一部から成り、
   前記第２内周面は、前記第１内周面とは前記長手軸線に関して反対側であり、かつ、前記第１半径よりも小さく、かつ、前記第１半径との和が各ベーンの長さに等しい第２半径の直円筒面の一部から成り、
   前記第３内周面は、前記第１内周面の前記回転方向上流側の端部と、前記第２内周面の前記回転方向下流側の端部とに連なり、予め定める第３半径の直円筒面の一部から成り、
   前記第４内周面は、前記第１内周面の前記回転方向下流側の端部と、前記第２内周面の前記回転方向上流側の端部とに連なり、前記第３半径に等しい第４半径の直円筒面の一部から成り、
   前記供給口は、前記第２内周面および前記第３内周面の境界位置と、前記第３内周面および前記第１内周面の境界位置とにわたって開口して設けられ、
   前記排出口は、前記第１内周面および前記第４内周面の境界位置と、前記第２内周面および前記第４内周面の境界位置とにわたって開口して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流量計。
3. 前記各ベーンの両端は、前記長手軸線に直交する一直線上で前記内周面に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の流量計。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の流量計と、
   前記流量計に設けられ、前記排出口を開放または遮断するシャッタ手段と、
   前記流量計測手段によって計測された流量が、予め定める流量未満であるとき、前記排出口を開放状態に維持し、前記計測された流量が前記予め定める流量に達すると、前記排出口を開放状態から遮断状態に切り換えるように、前記シャッタ手段を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする定量供給装置。