JP2527138B2 - 粉体微量計量配合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は主として化学工業、染
色工業、医薬品、歯科補綴材料等の分野における小規模
な配合実験、配合サンプル作成作業等を自動化する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの粉体原料成分より必要な成分を選
択して指定された量で配合する場合において小量配合に
は現在でもほとんどが電子天秤を用いて人手によって行
われている。これは現在の粉体自動計量装置が実用上要
求されている精度のレベルに達していない為である。従
って染色試験のような厳密な計量精度を要求される分野
では一定濃度に溶解希釈された染料のストック溶液を用
いる方式の自動調液装置が使用されている。この種の装
置として例えば公開特許昭５５−１２２０６８、昭５５
−１３８５５７等がある。しかしこれらは前もって配合
に使用される個別の染料の一定溶液濃度のストック液を
調製するという面倒な操作が必要であるし、また調製さ
れたストック液の安定性が悪く数日間の寿命しか無い為
にしばしば再調製をしなければならない点が問題となっ
ている。微量の粉体を定量的に採取配合する装置として
は、公開特許公報昭６１−１５９１１２、昭６３−２７
７１８、昭６３−２７７１９等が見られるがこれらの方
法による装置は未だ実用化されていないようである。こ
れは機能、性能面で問題があり微量配合の分野において
はさらに発想を一新した新型装置の開発が必要となって
いる。

【０００３】染色工業における色合わせ試験において要
求される配合精度は０．００１％ｏｗｆ（％ｏｗｆ：％
ｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｆｉｂｅｒ 染色される
繊維重量に対する百分率）であり、１００ｇの繊維品を
１％ｏｗｆで染色する場合は染料の全量は１ｇとなるの
で±１ｍｇの精度に相当する。このような条件における
色合わせ精度を満足させるには各配合成分について１ｍ
ｇが限界精度となるのでこれを達成できる装置でないと
実用上の価値が無いのである。従来の粉体の自動計量採
取装置においてこの精度は未だ達成されていない。

【０００４】一方、工業的分野、特に染色工業において
粉体染料自動計量装置が普及してきた。これは染料の配
合に使用される数十種類の粉体染料を配列ホッパー装置
の個々のホッパー内に収容しておいて、色合わせの目的
に対応する染料のホッパーをコンピュータの指示によっ
て選択し、移送装置に取り付けられた電子天秤とこの上
に置かれた採取用容器をこの選択されたホッパーの取り
出し口に移送して計量採取する自動計量採取装置であ
る。しかしこれらは最低の計量採取量が特別のものでも
５ｍｇ以上であるため、最低の採取量として１ｍｇ以下
が要求される研究室や実験室等における小規模配合の目
的には適していない。またこれら従来の工業的な装置で
はそのほとんどがホッパーと下部に取り付けられたスク
リューフィーダー、電磁振動フィーダ等の方式の取り出
し装置が用いられており、当然のことながら１ｍｇ以下
の極く微量の粉体を精度良く採取するには不適当であ
る。このため個々のホッパーに採取量の範囲の区分に対
応する複数の採取装置を設置することになり、構造が複
雑となり機械コストの上昇を招くという問題点があっ
た。このためこの種の装置を小型化しても実験室、研究
室の使用には適したものにはならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、簡単な構
造でありながら粉体原料の最小計量採取量を０．５ｍｇ
以下にして実用面で要求されている計量採取の限界精度
を十分に達成し、配合される品種数に制限が無く、しか
も粉体の採取を往復駆動という簡単な動作によって行う
ようにして低価格を達成し、配合物の重量が１ｇ以下に
おいても十分な実用的精度を有する自動化された粉体微
量計量配合装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】微量の粉体原料を計量採
取するためには先ず容量方式によって目標採取重量に近
似的でやや少な目の採取を行い、次に重量を秤量しなが
ら極く微量の追加を行って指定重量の粉体を採取するの
が理想的方式である。この場合技術的な難問題となって
いるのが第一段階の容量方式による能率的な近似的な量
の粉体採取である。本発明ではこの場合の心臓部となる
計量バー（多段階計量升軸と命名）を発明しこれを中心
とした計量採取装置を次のように構成して実用化に成功
した。容器内の粉体採取用素子として１本の軸において
一端より他端に位置するに従って段階的に空間容量が増
大するような凹み空間を近接して与えた軸を製作し多段
階計量升軸とする。この軸の凹み空間を付した部分は常
時は粉体原料内に位置し空間部分に粉体が充填されるよ
うにする。なおこの凹み空間は数が多いほど採取量段階
が細かく調整されて便利であるが、通常は５段階前後が
適している。次に配合に使用される成分となる粉体原料
を収容する個々の容器の下部に前記多段階計量升軸が軸
方向に摺動可能で且つ一端は粉体原料側に接し他端は外
部の取出し口となるような軸受を前記多段階計量升軸の
摺動用軸受として設置する。この摺動用軸受に前記多段
階計量升軸を貫通設置する事により採取機構付きの粉体
原料収容容器が構成される。 ここで採取操作が行われ
ていない時は多段階計量升軸の升空間部分が摺動用軸受
内部に位置してはならないし、また升空間部分はすべて
が粉体原料内に位置して粉体原料と接触している事が必
要である。本採取機構において、極く小量の粉体原料を
採取する場合は多段階計量升軸を摺動用軸受先端部より
１段階目または２段階目の長さ迄軸受外に突出させ、こ
の部分の凹み空間に充填されている極く小量の粉体原料
を採取用容器内に落下させて採取する。これによって１
／１０００ｍｌ以下の採取も可能となる。もし最低の採
取容量に対応する空間の形状を直径２ｍｍ深さ１ｍｍの
円錐状（擂鉢状）の凹みにした場合は空間容積が大凡
０．００１ｍｌとなる。 一般に粉体の嵩比重は０．５
前後であるからこの容積に入る粉体の重量は約 ０．５
ｍｇとなるので、前述の限界採取精度も可能である。ま
たこれよりも多量の粉体を採取する場合は、さらにこの
多段階計量升軸を３段目、さらに４段目等もっと大きい
空間容量の長さの部分迄突出させて採取量を増大させる
ことで対応する。なおこの場合の粉体原料の採取は容量
方式によって行われるので粉体の嵩比重が変化すると採
取される粉体の重量が変化し正確な指定重量の採取が出
来ないので、粉体の採取用容器を電子天秤上に位置させ
多段階計量升軸によって採取落下した粉体原料の重量を
計量し、不足があればこの重量に対応する容量の粉体を
前記の方法によって順次追加して、目的の指定重量に達
するまでこの操作を反復する。電子天秤はコンピュータ
に接続されており、採取重量がコンピュータに入力され
るので、追加量はこのコンピュータで判断して多段階計
量升軸の突出長を適正な長さに設定して追加量の設定を
行い、この追加操作を反復して所定量の粉体原料を計量
採取する。

【０００７】複数の粉体原料を配合して粉体配合組成物
を調製する場合はターンテーブル、ＸＹテーブル、多関
節ロボットまたはコンベヤのような移動装置を用いて粉
体原料収容容器を使用される粉体原料に対応して順次切
り替えて同一の採取用容器に投入して配合調製を行う。
また配合処方の異なった多数の粉体配合組成物を調製す
る場合は、別のターンテーブル、ＸＹテーブルまたはコ
ンベヤ等による採取用容器の移動装置を粉体原料収容容
器の移送装置の下部に設置し、必要に応じて多関節ロボ
ット等を併用し、これ等によって順次採取用容器を電子
天秤上に移動させ配合調製品の切り替えを行わせて多数
の配合組成物を自動的に調製する方法を用いる。この場
合ターンテーブル等の移送装置を用いる場合は駆動中に
電子天秤を昇降装置によって下部に下降退避させ、移送
装置が採取位置で停止した後に電子天秤を上昇させて採
取用容器を下部より突き上げる方式で重量秤量態勢に入
るようにする。なお多関節ロボット装置を使用する場合
はこの種の操作は不要となる。

【０００８】また流動性が低い粉体原料の場合は多段階
計量升軸の凹み空間に充填され、この部分が容器の外部
に突出した場合でもそのまま凹み空間内に留まったまま
でいる場合が多い。このような場合は多段階計量升軸の
他端部（頭部）に軽い打撃的ショックを与えその振動で
落下させるのが効果的である。このためこの軸の頭部と
多段階計量升軸用駆動装置の間に振動装置を挿入した。
該軸の計量升の部分が外部に突出した場合この振動装置
を作動させて升空間内にある粉体原料を採取用容器内に
落下させる。この操作は同時に粉体原料容器の内部の粉
体採取のために発生した粉体の片寄りによる空洞（ブリ
ッジ）を振動によって破壊して容器の下部に移動させ、
内部の粉体原料を多段階計量升軸の表面に均一に接触さ
せ、この軸の各段の計量升の空間に粉体原料を供給、充
填させる作用も与える。

【０００９】粉体は隙間に入って圧力が加わるとその隙
間の中で固化してしまう性質を持っている。このため軸
方向に摺動する多段階計量升軸とこれを支える摺動軸受
の間でこの現象が発生して固化のため軸が動かなくなっ
てしまう問題がある。これを解決する対策としては （１）軸受部分の接触面積を最小にして、摩擦による圧
縮作用を除き粉体の固化を防止する （２）軸受部分を多孔質にし、また空間部分を多数生成
させ、固化しようとする粉体の逃げ道を与えた空洞方式
の軸受を形成させる （３）軸受材質を弾力性のあるものにして粉体にかかる
圧力を吸収させて弱める等の対策が有効である。本発明
では上記対策の（１）（２）を採用して問題を解決し
た。また（３）によって軸受部の隙間より粉体原料か漏
洩するのを防止した。

【００１０】

【作用】この発明は粉体原料を先ず容量方式で近似的な
計量採取を行い、次にこの重量を電子天秤で秤量しなが
ら微調整を行って所定の粉体原料の配合処方に応じた重
量を採取する方式を採用した。この場合に使用する計量
素子として前記多段階計量升軸を使用した。容量計量方
式で採取される粉体原料の量の最小値の限界を出来るだ
け小さくすることが極く微量の計量採取に当たって必要
であるが、この場合該軸の表面に小さな円錐状の凹みま
たは幅が極めて狭いＶ字形円周溝を与える方法で０．５
ｍｇ以下の粉体原料の計量採取を可能とした。また多量
に採取する場合は棒の長さ方向の適当な範囲について円
周状に削り取ればかなり大きい容積の升の作用を持つ空
間容積を与える事が出来る。この長さと削り取りの深さ
で各段階の空間の容量を調整する事が出来る。また採取
量の範囲が大きくなった場合は多段階計量升軸の太さを
大きくして大きな升空間を与えられるようにし、摺動用
軸受をこの太さに対応出来る物に交換する事により簡単
に切り替え対応することが出来る。このように複雑な機
械的構造を用いる事無く極微量の粉体原料の精密な計量
採取、配合を可能としたがさらに広い配合量変化への対
応、装置の小型化、価格低減を可能とし、従来人手にし
か頼れなかった微量配合分野の自動化が容易に達成でき
るので産業界における省力化の効果は極めて大きいと確
信している。

【００１１】

【実施例】図１は棒状の多段階計量升軸の構造の例であ
る。１は最下部の計量空間の部分で幅が極めて狭い断面
がＶ字形の円周溝によって形成される。本実施例では幅
が０．４ｍｍ、深さが０．２ｍｍになっているので該溝
部分の空間容積は０．００１２ｍｌになる。この部分の
升としての空間容積を最低の段階とした。従って１／１
０００ｍｌ程度の容量の粉体原料がが計量採取出来る。
２はその上部に位置する升としての計量空間の部分で１
と同様なＶ字形の円周溝であるが、１に比し幅と深さが
大きく数倍の空間容量を持つ。３、４、５はさらに段階
的に空間容量が増加した計量空間の部分で、１段階の変
化で容積比率は約５倍になるように配慮した。本実施例
の図１における各段階の溝の形状寸法と各溝の与える空
間容量は次の通りである。ここで段階番号は多段階計量
升軸の下端部よりの位置番号で、外部幅と内部幅は軸方
向の幅を云う。なお内部幅０はＶ字形の溝である。

【００１２】図２は多段階計量升軸の他の方式を示す。
図１に比べて最下部とその上の部分の空間の形態が異な
る例である。１は最下部の最小計量空間の升の部分であ
る。この例では直径２ｍｍ深さ１ｍｍの小さな円錐状の
凹み１ヶになっている。これが最小単位の計量空間０．
００１ｍｌを与える。２はその上部に位置し１と等しい
大きさの凹みが軸に垂直な同一円周方向に４ヶ設けられ
ている。従ってこの位置迄の空間容量は合計で約０．０
０５ｍｌになる（円錐状の凹み５ヶの容量の合計）。
３、４、５は図１の場合と同じ形状寸法および容量の升
空間である。これらの多段階計量升軸の空間部分が計量
採取する量に応じて突出する該軸の長さが調節される。

【００１３】軸の計量空間を持つ部分の全段階が外部に
突出した場合に１回の上下動における最大の供給量（図
１、図２の例では約０．８ｍｌ）を与える。この多段階
計量升軸は通常は計量空間の全部分が粉体原料容器の中
に収容されて粉体原料と接触しており、最下部の空間の
無い部分は容器下部の摺動軸受内に位置し粉体原料取出
し口の蓋も兼ねている。多段階計量升軸の断面の形状は
工作面で円形または四辺形が適している。また太さは採
取量が大きい装置にあっては直径を大きくして、升とな
る計量空間の容量も大きくする。反対に計量する量が少
なく最小計量容量を著しく小さくする場合は直径を小さ
くして計量空間も小さくする。本実施例の装置では直径
１０ｍｍの円形の軸を使用した。また空間容量の段階数
を増加するとより細かい容量の計量段階で粉体原料の採
取が可能となるから所定の量の採取を行うときの上下動
の回数を減少させ採取時間を短縮ることが出来る。

【００１４】図３は多段階計量升軸を粉体原料収容容器
内に取り付けた状態を示す断面図である。１は容器の瓶
の部分である。２はこの下部に取り付けられた口金で、
３はこの口金２の内部に取り付けられた摺動用軸受であ
る。４は粉体原料収容容器１の中心部に垂直状に取り付
けられた多段階計量升軸で摺動用軸受３の中を貫通して
上部に設けられた駆動装置（図４、図５参照）の作用に
よって上下に駆動されるようになっている。なお円滑に
摺動が行われるためには多段階計量升軸の最大の升空間
部分の外部幅（長さ）は摺動用軸受３の長さを超えては
ならない。軸受３の内面は軸との接触部が極めて狭い接
触面積になり、また接触箇所以外の部分は軸受内全般に
多数の粉体の溜まり場となる空間部を分布させ粉体の逃
げ場を十分に与える空洞軸受構造にするため、隣接する
多数のＶ字形環状溝によって構成し各溝の上端（突起
部）は鋭利な山形とし、軸に当たる面積を最小にするよ
うに配慮した。従って粉体が接触部で接触圧の為に押し
固められて駆動不能になるという事態は起こらない。５
は摺動用軸受の下部出口に取り付けたフェルト状のパッ
キングで、軸受の最下部よりの粉体の漏れの防止と多段
階計量升軸の表面のワイパーを兼ねた作用を持つ。６は
多段階計量升軸の駆動上限を設定するリングで、７
７’はこれを支持する２本の支柱、８は多段階計量升軸
４の上部に固定されたストッパー用のカラーでリング６
とともに多段階計量升軸４の上昇限度（上下動の始点）
を設定する。このカラー８と容器１の底面との間にはス
プリング９があり、これが常に該カラー８の下部に接触
して多段階計量升軸４を上部に押し上げている。このた
め該軸４は外部より作用が加わらない場合は升となる空
間が与えられている部分が常に容器の内部に収容され、
常時粉体原料と接触し粉体原料採取可能の状態となる。
１０は容器の蓋で、多段階計量升軸４の上部はこの蓋の
中央の孔を貫通して外部に突出している。外部の駆動装
置はこの上端部を必要な距離だけ押し下げて粉体原料を
外部に取り出す作用を与える。この場合の最大駆動距離
は多段階計量升軸４の上部突出部の長さが駆動幅の限度
であり、これが１回の上下動における最大の採取量を与
える。

【００１５】図４は多段階計量升軸を上下に駆動する駆
動装置の１例である。図において１は上下に駆動するエ
アシリンダで、２ ２’・・は多段階計量升軸の各段階
の上下駆動の停止位置設定用ブロックで対向して４ヶが
設置されている。３ ３’・・は駆動幅設定用プロック
切替駆動用エアシリンダで作動時にこれらと連結された
ブロック２ ２’・・を中心方向に押し出して多段階計
量升軸の駆動範囲を設定する。４はエアシリンダ１を固
定する為の上部支持板で、５はエアシリンダ１のピスト
ンロッドの先端に接続された駆動用ロッドで、６はこの
駆動用ロッド５とエアシリンダ１のピストンロッドを接
続するカプラーで、７は駆動ロッド５の定位置に固定さ
れた該駆動用ロッドの駆動幅を設定する肉厚円筒による
上部ストッパーである。８は停止位置設定用ブロック２
２’とこれらの押出し用エアシリンダ３ ３’・・を
支持し、また駆動用ロッド５の下部軸受と５段階目の下
部ストッパーも兼ねる架台で、９ ９’はこの架台と上
部支持板４を組み立てる支柱で２〜４本が使用される。
１０は本駆動装置の下部に位置する多段階計量升軸の本
駆動装置による下方突出部の升空間に充填されている粉
体原料の振落し用振動装置で、１１は多段階計量升軸の
上端部で、１２は振動装置１０の多段階計量升軸との接
触部となる振動板で、ここより多段階計量升軸１１の頭
部に振動が与えられる。１３は振動装置１０の内部に取
り付けられた短ストロークの振動動力用エアシリンダで
毎秒１０回程度の振動を振動板１２に与える。ここでＡ
の記号は圧搾空気を意味する。

【００１６】エアシリンダ１は計量採取に対応したコン
ピュータの制御により開閉される電磁弁の作用により圧
搾空気Ａが間欠的に送られて上下の往復運動をする。エ
アシリンダ１のピストンロッドの先端にはカプラー６を
介して多段階計量升軸１１を上下動させる駆動用ロッド
５が連結されている。駆動用ロッド５の定位置に固定さ
れた肉厚円筒による上部ストッパー７の下面は各採取量
段階の駆動幅を規定するために下部ストッパーとして架
台８の上に設置されている複数個の上下駆動幅設定用ブ
ロック２ ２’・・のうちエアシリンダ３ ３’・・の
何れかによって中心方向に移動させられて上部ストッパ
ー７の移動空間内に入ったブロックに接触して採取量に
応じた位置で駆動を停止しするようになっている。この
場合通常は構造を簡素化するために最大の採取量に対し
ては特にブロック２を設定せず架台板８の上面の位置を
これに対応させる。従って本実施例では５段階の計量升
を使用するがブロック２ ２’・・は４ヶを設置するの
みである。

【００１７】図５は多段階計量升軸を駆動する装置の別
の例である。種々の段階の計量容量を持つ多段階計量升
軸に対応し、目的によって該軸の各段階の計量容量が変
更されたとき上下動の幅を変更する事が必要となる。こ
のような場合は図４のように駆動する幅を固定するので
なく自由に変更する事が出来るような駆動装置が必要に
なる。このためにコンピュータで制御されるパルスモー
ターとこれに連結されるスクリュー装置よりなる直動シ
ステムを用いて上下動幅の範囲設定用下部ストッパーと
なるブロックの位置決めを行う方式が適している。図５
において、１はエアシリンダで、２は多段階計量升軸を
上方より上下に駆動する駆動用ロッドである。３はこの
ロッドとエアシリンダを接続するカプラーであるが上下
動の駆動幅を設定する一方（駆動側）の上部ストッパー
の役目も兼ねている。４は下部のストッパーを粉体の採
取量に対応した駆動範囲を設定するためのボールスクリ
ューで、５はこれと噛み合う雌ネジを持った上下の駆動
幅設定用ブロック装置で下部ストッパー（設定側）の作
用をするものであり、これには駆動用ロッド２が自由に
貫通出来るように該ロッドより大きめの穴が垂直に開け
られている。６はボールスクリュー４を駆動するための
パルスモーターで制御用コンピュータより発信されるパ
ルスとドライバーによって回転を制御されている。７は
粉体原料採取用の多段階計量升軸の上端部分で、８は駆
動用ロッド２の下端に取り付けられた振動装置で、これ
により多段階計量升軸７の頭部に軽い衝撃的振動を与え
る。多段階計量升軸７は駆動ロッド２の作用によって駆
動幅設定用ブロック５によって設定された計量採取量に
対応する停止位置まで下降し、多段階計量升軸の下部に
突出した部分の凹み空間に充填されている粉体原料をこ
の振動によって採取用容器内に落下させるものである。
９は振動装置の下部にある振動板でこの上面にエアシリ
ンダー１０によって加えられた振動を下部の多段階計量
升軸の頭部に伝達する作用を持つ。パルスモーター６を
コンピュータで制御して駆動させるためには、コンピュ
ータにパルス発生装置を接続して制御量に応じたパルス
を発生させ、この信号をドライバーに入力してパルスモ
ーター駆動の電力を取り出すのであるが、この種の方法
は一般的に行われている方法なので詳細は省略する。な
お記号Ａは圧搾空気を意味している。また一点破線は各
段階のストッパーの位置を示したもので線の右側の数字
は段階番号である。

【００１８】図６は本発明の作動状況を説明するための
基本的システムの構成を示したもので図５の駆動装置を
用いた例によって示す。１は採取重量計量用の電子天
秤、２はその秤量皿の上に取り付けた計量用突起で、３
は粉体の採取用容器、４は採取用容器３を切り替えるた
めの移動装置としてのターンテーブルの一部分で採取用
容器を下部より計量用突起２で突き上げられるように各
々の採取用容器の取付位置に穴が開けられている、５は
秤量時に電子天秤を上昇させて採取用容器をターンテー
ブル４の計量位置において容器３を計量突起２により下
部より突き上げて浮かせ重量測定が出来るようにする昇
降装置で１組の配合調製における一連の重量測定終了後
は採取用容器切替えのためのターンテーブルの回転に支
障が無いように下降する。なお電子天秤１の上昇時はタ
ーンテーブル４は誤動作によって回転して天秤を破壊し
ないようにリミットスイッチ等によるロック装置が取り
付けられる。 ６は本発明の主体となる多段階計量升軸
の上部先端の突出部分で、７は多段階計量升軸が内部に
設置された粉体原料収容容器、８はこの多段階計量升軸
を上下に駆動するための駆動装置全体で、９は駆動用エ
アシリンダ、１０は該エアシリンダ９に連結された駆動
用ロッドである。１１は駆動用ロッド１０に固定された
上部ストッパーとなる肉厚円筒で、１２は粉体原料収容
容器の移送用ターンテーブルで前記の採取用容器４のタ
ーンテーブル４と同軸で上方に取り付けられているが回
転駆動装置は別個になっており独立して回転出来る。１
３は多段階計量升軸６の駆動幅設定用パルスモータであ
る。１４はパルスモーターで位置決めされる駆動幅設定
用ブロックで下部ストッパーの役割をするもので、１５
は該ブロックの位置設定用スクリュー装置で、１６は多
段階計量升軸が駆動によって摺動軸受外部に突出した部
分の升空間に充填されている粉体原料の振落し用振動装
置である。１７は採取用容器の上部に設置された異物混
入防止用の仕切板で粉体原料採取位置にのみに穴が開け
られており、上部の粉体原料収容容器の下部軸受部分の
外部に付着していた異物としての粉体原料が不用意に採
取用容器内に脱落混入するのを防止するものである。な
お吸湿性の粉体を取り扱う場合はこの仕切板１７と上部
のターンテーブル１２との間に乾燥空気を循環させ粉体
原料収容容器の摺動用軸受部分より湿気が侵入するのを
防止することが出来る。

【００１９】次に図６によって本発明の計量配合装置に
よる配合組成物作成方法を説明する。先ず本体の始動開
始により電子天秤１は昇降装置５の作用により下降し粉
体採取容器３を搭載したターンテーブル４が回転しても
計量用突起２に衝突することは無い。また多段階計量升
軸の駆動装置のエアシリンダ９は上昇モードとなり駆動
軸１０を上部に引き上げる。これにより駆動軸１０の下
端に取り付けられている振動装置１６も上昇し、ターン
テーブル１２の回転による多段階計量升軸６の上端部の
移動軌跡の範囲外の上部に退避するのでターンテーブル
１２が回転して粉体原料収容容器が移動しても衝突は起
きない状態となる。なおこの部分においてエアシリンダ
９が上死点に達していないとき、すなはち振動装置１６
が多段階計量升軸を作動させる状態にある時はターンテ
ーブル１２は回転しないようにリミットスイッチによる
ロック装置を設けてある。この状態から先ず採取用容器
３を搭載したターンテーブル４をコンピュータの制御に
よって回転させ使用する採取用容器３を電子天秤１の真
上の位置に移送する。次いで昇降装置５を作動させて電
子天秤１を上昇させ計量用突起２により採取用容器３を
下部より突き上げて浮かし重量の計量を可能な状態とし
先ずこの容器３の重量を測定する（風袋測定）。配合処
方に応じターンテーブル１２に搭載された各々の配合成
分を収容した粉体原料収容容器７を採取の順番に従って
電子天秤１の上の採取用容器３の上に移動させて順次採
取を行う。この場合先ず採取重量に相当する容量よりや
や控えめの粉体原料を多段階計量升軸６の突出長と往復
駆動回数を設定して採取用容器３内に投入してから電子
天秤で重量を測定する。ここで不足分が出るからこれに
対応するように突出長と往復駆動回数を再設定して追加
投入を行い、この操作を反復して所定量の計量採取を行
う。

【００２０】例を用いてこの操作を説明する。図２の多
段階計量升軸方式によって嵩比重０．５の粉体原料を
１．３７４ｇ計量採取をする場合は、先ず計量容積に換
算すると２．７４８ｍｌになる。多段階計量升軸６の５
段階による最大突出長では約０．８ｍｌになるから３回
往復駆動をすると約２．４ｍｌを取り出す事が出来る。
４回目以降に取り出されるべき量は０．３４８ｍｌにな
るが、これは多段階計量升軸６の１〜４段階目迄の合計
容積が０．１６２ｍｌであるから１〜４段階について２
回駆動すると０．３２４ｍｌが投入される。この段階で
０．０２４ｍｌの不足になっているので、１〜２段階
（約０．００５ｍｌ）を４回駆動すると計算上は０．０
０４ｍｌの不足ということになる。そこで後は１段階目
だけによる供給（毎回０．００１ｍｌ）を必要な回数
（重量が指定量に一致するまで）供給し指定重量に達し
たら完了とする。この場合は嵩比重が分かっているので
電子天秤１による計測は最終段階または必要に応じその
１つ前の段階からでよく、操作上最も時間のかかる重量
秤量回数を減少させ短時間の計量採取が可能となる。嵩
比重が不明の場合は初段階で投入された量について電子
天秤１で重量を測定し、この段階で嵩比重を計算して制
御用コンピュータによって以後の多段階計量升軸６の突
出長と駆動回数の設定を行って同様に操作する。

【００２１】１つの成分について採取が終われば、エア
シリンダ９を上昇モードにして駆動軸１０を引き上げ、
振動装置１６を多段階計量升軸先端６の通過軌跡範囲外
に退避させ、ターンテーブル１２を回転させて次の配合
成分の入った粉体原料収容容器３を前回と同様に採取位
置に移送し、上記の操作を反復して配合に必要な粉体原
料成分を逐次計量採取して行く。配合処方で指定された
全成分の計量採取が終わると、始動状態に戻し（電子天
秤１の下降、エアシリンダ９による駆動軸１０の上昇・
振動装置１６の退避）ターンテーブル４を回転させ、採
取用容器３を次の順番位置のものに変更して、電子天秤
１を上昇させ重量測定の態勢とし、先ず採取用容器３の
重量（風袋）を測定し、ターンテーブル１２を回転して
２番目の配合処方に対応する最初の成分の粉体原収容容
器７を採取位置に移送して前記の操作を反復して採取を
行う。これが終わると順次ターンテーブル１２を回転さ
せて配合成分の変更を行って順次各配合成分を投入、計
量採取を行う。以上の操作を反復する事により指定され
た数の配合処方に対する配合組成物を順次調製して行く
事が出来る。これによって下部のターンテーブル４に搭
載された採取用容器３内に指定された多成分による処方
の配合組成物が順次自動的に調製されて行くのである。

【００２２】以上の操作は配合操作を制御するブログラ
ムをロードしたパーソナルコンピュータの背面スロット
にＯＮ／ＯＦＦ制御用シーケンサーボードとパルスモー
ター制御ボード等を挿入し、エアシリンダ用電磁弁、タ
ーンテーブル駆動用モーターのスタート／ストップ用電
磁リレーなどのアクチエータの作動を制御し、粉体原料
採取量に対応した駆動幅設定用のパルスを発生させ、こ
れに接続されたパルスモーターの駆動を行って粉体計量
採取量を制御し、また制御用ブログラムによって全配合
操作を自動的に実行させる。また図４の駆動装置を使用
した場合はパルスモーターは不要となりＯＮ／ＯＦＦ用
のシーケンサーとこれに関連するアクチエータのみです
べての制御が可能である。

【００２３】

【発明の効果】この発明は従来自動化が出来なかったの
でやむなく手作業によって行わざるを得なかった多成分
微量配合作業における計量採取操作を自動化、機械化す
ることに成功したもので産業界において特に試験・分析
・化学実験等の研究的業務の能率向上に寄与する事が極
めて大きい。また手作業の場合は計量ミスが多々発生し
実験・試験のやり直しをする事が多く、また計量精度が
必ずしも良いとは云えない状態であったが、本発明によ
ってこれらの問題点が一挙に解決出来たのでその波及す
る効果はさらに大きいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 多段階計量升軸の構造の説明図 構造 １

【図２】 多段階計量升軸の構造の説明図 構造 ２

【図３】 多段階計量升軸を粉体原料容器に取り付けた
場合の状態説明図

【図４】 多段階計量升軸の駆動装置の構造説明図 構
造 １

【図５】 多段階計量升軸の駆動装置の構造説明図 構
造 ２

【図６】 粉体原料採取計量装置の構成の説明図

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配合に使用される粉体原料を個別に収容
   する容器の下部に粉体取り出し口となる摺動用軸受を設
   け、該軸受内を貫通し且つ軸方向に摺動駆動される粉体
   取出し用の軸において、端末方向より計量升として作用
   する空間容積が段階的に大きくなるような複数の凹み空
   間を順次に近接配置せしめた多段階計量升軸を前記軸受
   に嵌合させ、往復摺動駆動における突出長の制御によっ
   て該軸の計量升空間内に充填されて容器外に取り出され
   る粉体の量を調整する採取機構を有する粉体収容容器
   と、前記多段階計量升軸において計量升空間を設置した
   方向に対し反対方向となる軸の先端部に振動を与え、摺
   動駆動により摺動用軸受外部に突出させられた該軸の計
   量升空間内に充填されている粉体原料を下部に設置した
   採取用容器内に脱落させるための振動装置と、摺動用軸
   受を設置した粉体原料収容容器より計量採取する量に応
   じて多段階計量升軸の摺動用軸受外の端始方向に突出す
   る長さを段階的に自動調整出来るようにした該軸用の往
   復駆動装置と、各配合成分に対する固有の位置に設置さ
   れている配合成分を収容した粉体原料収容容器を所定の
   採取位置に移動させる移送装置と、粉体原料収容容器の
   下部に位置する採取用容器と該採取用容器に投入された
   粉体原料および採取用容器の重量を計量する電子天秤に
   よって構成される計量採取機構と、これらの各要素を配
   合処方に対応して自動的に制御するプログラムと制御用
   インタフェイスとを備えた電子計算機とによって構成さ
   れることを特徴とする粉体微量計量配合装置。
2. 【請求項２】 請求項１の摺動用軸受において軸受内部
   の多段階計量升軸との摺動部分に対し隣接する多数の円
   周状Ｖ字形溝またはＷ字形ネジ溝により非接触空間部を
   構成せしめ、さらに該軸受の内側の突起部分すなはち山
   の部分で軸と摺動接触する部分の形状を鋭利にし接触面
   積を最小にして接触圧による粉体の圧縮固化する量を最
   小にし、粉詰まりによる摺動抵抗の増大を防止した摺動
   用軸受を用いた請求項１の粉体微量計量配合装置。