JP2021189123A - 定重量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 供給装置全体の規模を縮小しながら微量の計量が可能な定重量供給装置を提供する。【解決手段】 本定重量供給装置は、粉粒体の供給を受ける供給側Ａと、センサによる重量計量を行う計量側Ｂとに分割され、供給側Ａを第１の回転軸２で計量側Ｂを第２の回転軸３でそれぞれ平行逆向きに駆動する。計量側Ｂを供給側Ａよりも小径に形成し、計量側Ｂは、供給側から粉粒体を取り込む上側供給盤７と、上側供給盤７と摺接し粉粒体の落下を許容する上側開口部８ｂを有する上側ケーシング８と、上側開口部８ｂから落下する粉粒体を搬送する下側供給盤９と、下側供給盤９と摺接し粉粒体の落下を許容する下側開口部１０ｂを有する下側ケーシング１０と、ロードセル１２を備え、粉粒体の重量を計測する秤台１１とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、微量の粉粒体の供給に対応した定重量供給装置に関するものである。

定量の粉粒体を供給する供給装置には、大きく分けて、容積式のものと重量式のものがある。

容積式のものでは、供給盤に複数設けられる、一定容積を有するマスを利用する。そうして、マスの容積、供給盤に設けられるマスの個数及び、供給盤を軸支する回転軸の回転速度又は回転数を乗算することにより、供給容積を一定にしようとする。しかしながら、マスあたりの充填率が不安定となったり、粉粒体の密度が変化すると、当然、供給量が一定でなくなることになるが、容積式のものでは、このような変化を検出することができない。その結果、供給を受ける下流側において、処理のばらつきが生ずる等の不具合が生ずることがあった。

このため、例えば、特許文献１（特開２００５−１１４４０８号公報）に示されるように、重量式の定量供給装置が開発され、実用に供されるに至った。

重量式のものによれば、充填率や密度が変化しても、重量が一定に維持されるため、上述したような不具合を生じにくい。しかしながら、従来の重量式定量供給装置では、装置全体が大型化しやすく、且つ、より重要なことには、微量な計量が困難であるという問題点があった。これは、次のような理由による。即ち、従来の重量式供給装置では、貯留槽直径と計量が行われる円筒部分の直径が等しく、且つ、１軸構成が採用されている。

貯留槽直径が小さすぎると、粉粒体に空洞が生じ排出が困難となるため、一定値以上とせざるをえないところ、それゆえ、計量の精度が粗くなる結果となる。実際、最小の供給量の限界が数百（ｇ／ｈ）となってしまう。端的に言えば、数（ｇ／ｈ）というような微量の計量は不可能であった。

特開２００５−１１４４０８号公報

以上のような状況に鑑み、本発明は、供給装置全体の規模を縮小しながら、且つ、数（ｇ／ｈ）というような微量の計量が可能な定重量供給装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る定重量供給装置は、粉粒体の供給を受ける供給側と、センサにより粉粒体の重量計量を行う計量側とに分割され、供給側を第１の回転軸で駆動し、計量側を第１の回転軸と平行な第２の回転軸で駆動すると共に、第１の回転軸と第２の回転軸の回転方向が互いに反対である、定重量供給装置であって、計量側を供給側よりも小径に形成し、計量側は、供給側と交差して、供給側から粉粒体を取り込むと共に、第２の回転軸に軸支される上側供給盤と、上側供給盤の下面と摺接し一部に粉粒体の落下を許容する上側開口部を有する上側ケーシングと、上側ケーシングの直下に位置し、上側開口部から落下する粉粒体を搬送すると共に、第２の回転軸に軸支される下側供給盤と、下側供給盤の下面と摺接し一部に粉粒体の落下を許容する下側開口部を有する下側ケーシングと、センサを備え、下側開口部から落下するか、又は、下側供給盤により搬送された、粉粒体の重量を計測する秤台とを備える。

このように、本定重量供給装置は、粉粒体の供給を受ける供給側と、センサによる重量計量を行う計量側とに分割され、供給側を第１の回転軸で駆動し、計量側を第１の回転軸と平行な第２の回転軸で駆動する。即ち、第１、第２の回転軸による２軸構成となっている。また、第１の回転軸と第２の回転軸の回転方向が互いに反対であり、計量側は供給側よりも小径に形成される。

これにより、供給側のサイズを十分大きく確保でき、そのため、円滑な粉粒体の排出が可能となる。全体の装置規模を縮小すると共に、計量側を小さく形成できる。よって、数（ｇ／ｈ）というような微量の計量を可能とする。しかも、上側供給盤、下側供給盤及び秤台を以上のように構成することにより、支障なく微量の計量を実施できる。また、第１の回転軸と第２の回転軸の回転方向が互いに反対であることにより、供給側と計量側の間における、粉粒体の取り合いがスムーズに実施される。

第２の発明に係る定重量供給装置では、第１の発明に加え、供給側は、第１の回転軸に軸支され、供給側内へ供給された粉粒体をほぐして計量側の上側供給盤へ運搬する撹拌体を備える。

この構成により、粉粒体を、供給側から計量側へ円滑に運搬できる。

第３の発明に係る定重量供給装置では、第１の発明に加え、上側供給盤と前記下側供給盤とは、上下方向において一致する位置に形成される、複数のマスが設けられている。

この構成により、上側供給盤と下側供給盤との関係を容易に同調させることができ、円滑な動作を実現できる。

第４の発明に係る定重量供給装置では、第１の発明に加え、センサは、ロードセルである。

この構成により、精度の高い重量センサを安価に導入することができる。

本発明によれば、供給装置全体の規模を縮小しながら、且つ、数（ｇ／ｈ）というような微量の計量が可能な定重量供給装置を実現できる。

（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における定重量供給装置の全体斜視図、図２は、同装置の供給側を外した状態を示し、図３は、同定重量供給装置の分解斜視図である。

まず、本定重量供給装置の概要を説明する。本装置は、図２、図３に示すように、粉粒体の供給を受ける供給側Ａと、重量計量を行う計量側Ｂとに分割される点に留意されたい。

図２に示すように、供給側Ａを第１の回転軸２で駆動し、計量側Ｂを第１の回転軸２と平行な第２の回転軸３で駆動する。即ち、第１、第２の回転軸２、３による２軸構成となっている。

第１の回転軸の回転方向Ｎ１と第２の回転軸の回転方向Ｎ２とは、互いに反対であり、計量側Ｂの直径Ｄ２は、供給側Ａの直径Ｄ１よりも小さい。

逆に言えば、供給側Ａの直径Ｄ１を十分大きくとることができ、粉粒体の排出における問題を解決できる。

本形態における定重量供給装置は、計測値の取得や制御を骨子とするものではないが、以下これらについて、簡単に説明する。図３に示すように、ロードセル１２が出力する計測値に基づき、制御部Ｃは、モータＭに回転数を指示し、モータＭは、減速機１を回転させる。

ロードセル１２の計測値は、質量又は重さのいずれでも良く、精度良く測定できるのであれば、ロードセルではない他のセンサを用いても良い。

制御部Ｃは、所定の定量に対して、ロードセル１２の計測値が低い場合は回転数を上げ、高い場合は回転数を下げる。

制御部Ｃは、例えば、比例制御やＰＩＤ制御等を用いればよい。但し、本発明は、制御法に特徴を有するものではないため、これ以上の詳細な説明は、省略する。

図１、図２に示すように、減速機１は、モータＭの出力軸の回転を所定の減速比にしたがって減速するとともに、回転方向を９０度を変更し、垂直な第１の回転軸２及び第２の回転軸３を回転させる。第１の回転軸２と第２の回転軸３とは、独立したモータ及び減速比で別々に駆動しても良いが、本形態では、単一のモータＭと減速機１を使用すると共に、図示されない歯車列を用いることにより、第１の回転軸２及び第２の回転軸３の回転方向を逆にすると共に、それらの軸２、３の回転比を一定にしている。

図３に示すように、第１の回転軸２を中心として、供給側Ａが構成され、第２の回転軸３を中心として計量側Ｂが構成される。上下方向について言うと、供給側Ａは、ハウジングＨ及びその上側に配設され、計量側Ｂは、ハウジングＨと同レベルか或いはその下側に配設される。本供給装置全体として見ると、図１に示すように、最上部には、供給側Ａに属する、粉粒体の投入口４ａが上向きに開口する貯留槽４が配設される。即ち、粉粒体の入口（一次側）は、投入口４ａである。

一方、粉粒体の出口（二次側）は、計量側Ｂの底部に位置する、カバー５の吐出口１３（図５参照）である。

特に、計量側Ｂの構成は、上下に重なり合っており、位置関係が分かりづらいため、図３に分解斜視図として示してある。

さてまず、供給部Ａの構成から説明する。供給部Ａは、粉粒体から見ると、本装置全体として最初の要素に相当する。

図１に示すように、供給部Ａは、一段構成であり、撹拌体６と貯留槽４とのセットである。

撹拌体６は、上方が細くなるように形成される円錐台状をなす本体６ａと、本体６ａの底部に、外向きに突出するように設けられる撹拌翼６ｂとを有する。

図示した例では、９０度おきに４本の撹拌翼６ｂを備えているが、これは一例に過ぎず、例えば、６本又は８本にするなど種々変更できる。

次に、計量部Ｂの構成について説明する。

図３に示すように、計量部Ｂの一段目は、供給部Ａと同レベルかやや下方のレベルに位置し、供給側Ａと交差して、供給側Ａから粉粒体を取り込む役目を果たし、第２の回転軸３に軸支される上側供給盤７と、上側供給盤７の下面と摺接する滑面８ａを有し、一部に粉粒体の落下を許容する上側開口部８ｂを有する上側ケーシング８とのセットからなる。

計量部Ｂの二段目は、上側ケーシング８の直下に位置し、上側開口部８ｂから落下する粉粒体を搬送すると共に、第２の回転軸３に軸支される下側供給盤９と、下側供給盤９の下面と摺接する滑面１０ａ（図５参照）を有し、一部に粉粒体の落下を許容する下側開口部１０ｂを有する下側ケーシング１０とのセットである。

また、図５に拡大して示すように、下側開口部１０ｂの回転方向Ｎ２の前側には、ロードセル１３が下方に取り付けられた秤台１１が配設される。

なお、秤台１１に隣接し、回転方向Ｎ２の後側の位置には、吐出口１３が開けられている。

更に、図４に拡大して示されるように、上側供給盤７と下側供給盤９とは、上下方向において一致する位置に形成される、複数のマス７ａ、９ａが設けられており、隣接するマス７ａ、７ａ及び９ａ、９ａの間には、掻寄翼７ｂ、９ｂが形成されている。本形態では、上側供給盤７と下側供給盤９とは、それぞれ６個のマス７ａ、７ａ及び９ａ、９ａが形成されているが、マスの個数は種々変更して差し支えない。

次に、粉粒体の動きを説明する。まず図１の矢印Ｘで示すように、粉粒体は、貯留槽４の投入口４ａから供給部Ａの貯留槽４内へ投入される。供給部Ａでは、撹拌体６が矢印Ｎ１方向に回転しており、粉粒体は、撹拌翼６ｂにより摺切られて、図３の矢印Ｎ３で示すように、計量部Ｂの一段目である、上側供給盤７のマス７ａ内へ搬送される。ここで、両回転軸２、３の回転方向が互いに逆であるため、粉粒体は、撹拌翼６ａと掻寄翼７ｂとの間に挟み込まれることとなり、マス７ａ内へ確実に押し込まれる。

マス７ａ内に至った粉粒体は、上側供給盤７が回転方向Ｎ２に回転することにより、上側ケーシング８の滑面８ａ上を移動し、上側開口部８ｂへ至る。

粉粒体は、上側開口部８ｂから二段目へ落下することになるが、上側供給盤７と下側供給盤９のマス７ａ、９ａは、回転方向について同じ位置をとって等速で回転しているため、粉粒体は、直ちに下側供給盤９のマス９ａ内へ至る。

マス９ａ内に至った粉粒体は、下側供給盤９が回転方向Ｎ２に回転することにより、下側ケーシング１０の滑面１０ａ上を移動し、下側開口部１０ｂへ至る。あるいは、滑面１０ａ上の粉粒体も下側供給盤９の掻寄翼９ｂに押されて下側開口部１０ｂへ至る。

マス９ａが秤台１２に重なったタイミングで、ロードセル１２による重量の計測を行い、上述したように回転数の制御を行う。

更に、掻寄翼９ｂが、秤台１２を通り越して、吐出口１３へ至ると、秤台１２上の粉粒体は、吐出口１３から二次側へ向けて排出されることになる。

本発明の実施の形態１における定重量供給装置の全体斜視図 本発明の実施の形態１における供給側を外した状態を示す定重量供給装置の斜視図 本発明の実施の形態１における定重量供給装置の分解斜視図 本発明の実施の形態１における上側供給盤と下側供給盤と拡大斜視図 本発明の実施の形態１における定重量供給装置の下側ケーシング付近を示す斜視図

１ 減速機
２ 第１の回転軸
３ 第２の回転軸
４ 貯留槽
４ａ 投入口
５ カバー
６ 攪拌体
６ａ 本体
６ｂ 攪拌翼
７ 上側供給盤
７ａ、９ａ マス
８ 上側供給盤
８ａ、１０ａ 滑面
８ｂ、１０ｂ 開口部
９ 下側供給盤
１０ 下側ケーシング
１１ 秤台
１２ ロードセル
１３ 吐出口
Ａ 供給側
Ｂ 計量側
Ｃ 制御部
Ｍ モータ
Ｈ ハウジング

Claims (4)

1. 粉粒体の供給を受ける供給側と、センサにより粉粒体の重量計量を行う計量側とに分割され、前記供給側を第１の回転軸で駆動し、前記計量側を前記第１の回転軸と平行な第２の回転軸で駆動すると共に、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸の回転方向が互いに反対である、定重量供給装置であって、
   前記計量側を前記供給側よりも小径に形成し、
   前記計量側は、
   前記供給側と交差して、前記供給側から粉粒体を取り込むと共に、前記第２の回転軸に軸支される上側供給盤と、
   前記上側供給盤の下面と摺接し一部に粉粒体の落下を許容する上側開口部を有する上側ケーシングと、
   前記上側ケーシングの直下に位置し、前記上側開口部から落下する粉粒体を搬送すると共に、前記第２の回転軸に軸支される下側供給盤と、
   前記下側供給盤の下面と摺接し一部に粉粒体の落下を許容する下側開口部を有する下側ケーシングと、
   前記センサを備え、前記下側開口部から落下するか、又は、前記下側供給盤により搬送された、粉粒体の重量を計測する秤台とを備えることを特徴とする定重量供給装置。
2. 前記供給側は、前記第１の回転軸に軸支され、前記供給側内へ供給された粉粒体をほぐして前記計量側の前記上側供給盤へ運搬する撹拌体を備える請求項１記載の定重量供給装置。
3. 前記上側供給盤と前記下側供給盤とは、上下方向において一致する位置に形成される、複数のマスが設けられている請求項１又は２記載の定重量供給装置。
4. 前記センサは、ロードセルである請求項１から３のいずれかに記載の定重量供給装置。

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