JP4347989B2 - 攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転公転式の攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法に係り、特に収納容器を保持する構成を大幅に簡略化した攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自転公転式の攪拌脱泡装置として、例えば図５に示すように、被混練材料Ｗ’を収納した収納容器４０’を容器ホルダ１０３’内に保持し、容器ホルダ１０３’を公転させながら自転させることにより、被混練材料Ｗ’の攪拌（以下「混練」を含む。）及び脱泡を行う攪拌脱泡装置１’が知られている。
【０００３】
この攪拌脱泡装置１’は、有底筒状を呈する筐体２’と、筐体２’の内部にばね４’を介して水平に支持される基板５’と、基板５’の中央下面に垂直に支持されるモータ６’と、モータ６’の回転軸に直結されて回転可能な公転軸１０’と、公転軸１０’の上端に固設されて回転可能な回転体２０’と、回転体２０’の一方の遠心側において上部軸受１０１’及び下部軸受１０２’を介して保持されて回転可能な自転軸３０’と、自転軸３０’の上端に固設されて回転可能な金属製の容器ホルダ１０３’とを備える。
【０００４】
また攪拌脱泡装置１’は、公転軸１０’に軸受を介して嵌装され基板５’に固定されて回転不能な公転軸プーリ１１’と、回転体２０’の他方の遠心側において軸受を介して保持されて回転可能な上下二段の自転力付与プーリ１０４’と、容器ホルダ１０３’の底部外周に形成されて回転可能な自転軸プーリ５１’と、公転軸プーリ１１’と自転力付与プーリ１０４’の下段との間に掛け回される下部ベルト１０５’と、自転力付与プーリ１０４’の上段と自転軸プーリ５１’との間にアイドラ２１’を介して掛け回される上部ベルト１０６’とを備え、一種の遊星減速機構を構成している。
【０００５】
この攪拌脱泡装置１’によれば、被混練材料Ｗ’を収納した収納容器４０’を容器ホルダ１０３’内に保持した状態で、モータ６’を駆動すると、回転体２０’が回転することにより、容器ホルダ１０３’が公転軸１０’の周りに、例えば回転速度２０００ｒｐｍで反時計回り方向に公転すると共に、遊星減速機構の原理により、容器ホルダ１０３’が自転軸３０’の周りに、例えば回転速度８００ｒｐｍで時計回り方向に自転する。すると、収納容器４０’の公転によって内部の被混練材料Ｗ’に遠心力が働き、その遠心力で被混練材料Ｗ’が収納容器４０’の内壁に押圧されて脱泡され、さらに収納容器４０’の自転によって内部の被混練材料Ｗ’が攪拌され混練される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の攪拌脱泡装置１’において、収納容器４０’は、自転軸３０’を回転可能に保持する上部軸受１０１’及び下部軸受１０２’と、金属製の容器ホルダ１０３’と、を介して回転体２０’に保持されていたため、収納容器４０’を保持する構成が比較的重く大型であった。そのため、モータ６’の負担が大きく、回転半径が大きいため装置の大型化を招き、上部軸受１０１’の負担が大きいため破損を招く場合がある、という不都合を生じていた。
【０００７】
具体的には、上部軸受１０１’と下部軸受１０２’とは、図４（ｂ）に示すように、攪拌脱泡時における被混練材料Ｗ’の重心Ｇ’よりさらに遠心側の位置に備えられている。ここで、作用点となる上部軸受１０１’の位置をＡ’点とし、支点となる下部軸受１０２’の位置をＢ’点とした場合に、Ｂ’Ｇ’間の距離はＢ’Ａ’間の距離の約２倍であるため、上部軸受１０１’は被混練材料Ｗ’の約２倍の質量の遠心力を負担していることになり、従って破損を招く場合があるため、破損しないように比較的丈夫な軸受を用いる必要がある。
【０００８】
ここで、収納容器を保持する構成を簡略化することができれば、モータの負担が軽減され、回転半径の縮小により装置の小型化に寄与し、軸受の負担の軽減により破損が防止される、という様々なメリットを享受することができる。
【０００９】
そこで、本発明は、収納容器を保持する構成を大幅に簡略化した自転公転式の攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、『被混練材料Ｗを収納した収納容器４０を保持して公転させながら自転させることにより、該被混練材料の攪拌及び脱泡を行う装置であって、／公転軸線（公転軸１０）と、／前記公転軸線の周りに回転可能な回転体２０と、／前記回転体の遠心側に位置する自転軸線３０と、／前記回転体の遠心側に設けられ、前記収納容器の側面に嵌合し、該収納容器を前記自転軸線の周りに回転可能に保持する第一の回転保持手段（側部軸受４５）と、を備えることを特徴とする、攪拌脱泡装置１』によって解決することもできる（例えば図２参照）。これによれば、収納容器はその側面において第一の回転保持手段で保持され、従来の攪拌脱泡装置１’のような上部軸受１０１’及び下部軸受１０２’や容器ホルダ１０３’が不要であるため、収納容器を保持する構成を大幅に簡略化することができ、従って、モータの負担が軽減され、回転半径の縮小により装置の小型化に寄与する。
【００１１】
また、『前記収納容器４０の底部に形成された凹凸部（嵌合凸部４０ｂ）と嵌合し、該収納容器を支持する支持体５０と、／前記回転体２０の遠心側に設けられ、前記支持体を前記自転軸線３０の周りに回転可能に保持する第二の回転保持手段（底部軸受５５）と、を備えることを特徴とする、攪拌脱泡装置１』としてもよい（例えば図２参照）。これによれば、収納容器はその底部において支持体に嵌合支持され、その支持体は第二の回転保持手段で保持されるため、収納容器の空転を防止しながら、収納容器を前記第一の回転保持手段と支持体により二点で安定して保持することができる。
【００１２】
また、『自転駆動力が前記支持体５０に伝達されることを特徴とする、攪拌脱泡装置１』としてもよい（例えば図２参照）。これによれば、例えば支持体の外周に自転軸プーリ５１を形成し、公転軸プーリ１１と自転軸プーリとの間に伝動ベルト２２を掛け回すことで、支持体を介して自転駆動力を収納容器４０に伝達することができる。
【００１３】
さらに、『前記第一の回転保持手段（側部軸受４５）と前記第二の回転保持手段（底部軸受５５）とが、攪拌脱泡時における前記被混練材料Ｗの重心Ｇを挟んで対称となる位置に備えられることを特徴とする、攪拌脱泡装置１』としてもよい（例えば図４（ａ）参照）。これによれば、側部軸受と底部軸受の負担が均等になり、負担が軽減されるため、軸受の破損を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る攪拌脱泡装置における好適な実施の形態に関し、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
１．攪拌脱泡装置の構成
攪拌脱泡装置１は、図１及び図２に示すように、被混練材料Ｗを収納した収納容器４０を保持して公転させながら自転させることにより、被混練材料Ｗの攪拌及び脱泡を行う装置である。ここで「被混練材料Ｗ」は、半田ペースト，歯科用印象材料，油脂，樹脂，顔料，各種粉体などのような流動性を有する材料（供試体）である。また、収納容器４０は、図２及び図３に示すように、カップ状を呈する専用の容器である。この収納容器４０には、図２に示すように、必要に応じて内部に使い捨て容器４１が装着され、図３に示すように、中段側面に鉛直状の嵌合段部４０ａが形成され、下段側面に複数の嵌合凸部４０ｂが形成されている。なお、嵌合凸部４０ｂは、収納容器４０の底部（底面及び又は底面近傍の下段側面）に形成された凹凸部（凹部及び又は凸部）の一形態である。
【００１６】
この攪拌脱泡装置１は、図１及び図２に示すように、有底筒状を呈する筐体２と、筐体２の内底面に立設される複数の支柱３と、支柱３に防振ワイヤ４を介して水平に支持される基板５と、基板５の中央下面に垂直に支持されるモータ６とを備える。なお、防振ワイヤ４に代えてばねを用いても良い。また、筐体２の内底面とモータ６の底面との間には防振ゴム７が介設されている。
【００１７】
また、攪拌脱泡装置１は、（１）公転軸線である公転軸１０と、（２）回転体２０と、（３）自転軸線３０と、（４）第一の回転保持手段である側部軸受４５と、（５）支持体５０と、（６）第二の回転保持手段である底部軸受５５とを備える。以下、各構成について詳細に説明する。
【００１８】
（１）公転軸線は、攪拌脱泡装置１の略中心に位置する回転軸線であり、ここではモータ６の回転軸に直結されて回転可能な公転軸１０である。この公転軸１０には、軸受を介して公転軸プーリ１１が嵌装されており、この公転軸プーリ１１は、基板５に固定されて回転不能である。
【００１９】
（２）回転体２０は、公転軸線の周りに回転可能なものであり、ここでは公転軸１０の上端に固設されている。この回転体２０は、基端部２０ａから一方の遠心側に向けて斜め４５゜の方向に延出する中段部２０ｂと下段部２０ｃとを有する二股形状を呈する。この基端部２０ａの側面には、水平な軸の周りに回転可能なアイドラ２１が設けられている。また中段部２０ｂと下段部２０ｃとの間は、特に図１に示すように、空間Ｓになっている。さらに回転体２０の他方の遠心側には、おもり２３ａを移動することにより回転バランスを調節するバランス調節機構２３が設けられている。なお、この回転体２０に収納容器４０を装着する作業を容易にするために、空間Ｓを囲繞するカバー（図示外）を設けても良い。
【００２０】
（３）自転軸線３０は、回転体２０の遠心側に位置する回転軸線であり、ここでは独立した軸部材ではなく仮想の線である。この自転軸線３０は、中段部２０ｂ及び下段部２０ｃと直交するように、内側に向けて斜め４５゜の方向に傾斜している。なお、自転軸線３０の傾斜角度は任意に設定することができる。
【００２１】
（４）第一の回転保持手段は、回転体２０の遠心側に設けられ、収納容器４０の側面に嵌合し、収納容器４０を自転軸線３０の周りに回転可能に保持するものであり、ここでは側部軸受４５である。この側部軸受４５は、特に図１に示すように、中段部２０ｂに形成された貫通孔に自転軸線３０と同軸に取り付けられ、その外輪は中段部２０ｂに固定されて回転不能であり、その内輪は収納容器４０を保持して回転可能である。ここで、収納容器４０は、特に図３に示すように、その中段側面に形成された嵌合段部４０ａにおいて側部軸受４５の内輪と密着嵌合して、側部軸受４５に保持されるようになっている。なお、収納容器４０と側部軸受４５とが嵌合する位置は、収納容器４０の側面であれば、上段側面でも下段側面でも良い。また、収納容器４０と側部軸受４５との嵌合は、密着嵌合には限られず、凸部と凹部の係合嵌合でも良い。さらに、第一の回転保持手段は、前記の作用を奏するものであれば、側部軸受４５には限られない。
【００２２】
（５）支持体５０は、収納容器４０の底部に形成された凹凸部と嵌合し、収納容器４０を支持するものであり、ここでは外周に鍔を有する薄型の有底円筒である。この支持体５０は、特に図１に示すように、中段部２０ｂと下段部２０ｃとの空間Ｓに自転軸線３０と同軸に設けられ、特に図３に示すように、その内部が支持部５０ａとされ、その支持部５０ａの内壁面に複数の嵌合凹部５０ｂが形成されている。ここで、収納容器４０は、特に図３に示すように、その下段側面に形成された凹凸部である嵌合凸部４０ｂが嵌合凹部５０ｂと係合嵌合し、空転を防止されながら、支持体５０に支持されるようになっている。なお、収納容器４０と支持体５０との嵌合は、収納容器４０の下段側面における嵌合には限られず、収納容器４０の底面における嵌合でも良く、また嵌合凸部４０ｂと嵌合凹部５０ｂの係合嵌合には限られず、凹凸が逆の関係であっても良い。
【００２３】
この支持体５０は、自転駆動力が伝達されるように構成することもできる。具体的には、支持体５０の外周の鍔に自転軸プーリ５１を形成し、公転軸プーリ１１と自転軸プーリ５１との間にアイドラ２１を介して伝動ベルト２２を掛け回すことで一種の遊星減速機構を形成し、支持体５０を介して自転駆動力を収納容器４０に伝達するように構成することができる。なお、自転及び公転の機構はベルト伝動には限られず、例えば歯車伝動でも良く、その場合には支持体５０の外周を歯車状に形成すれば良い。また、自転を停止したり自転速度を可変し得るように構成することも可能である。
【００２４】
（６）第二の回転保持手段は、回転体２０の遠心側に設けられ、支持体５０を自転軸線３０の周りに回転可能に保持するものであり、ここでは底部軸受５５である。この底部軸受５５は、特に図１に示すように、下段部２０ｃの上面に自転軸線３０と同軸に取り付けられ、その内輪は下段部２０ｃに固定されて回転不能であり、その外輪は支持体５０の底面に嵌合されて回転可能である。なお、第二の回転保持手段は、前記の作用を奏するものであれば、底部軸受５５には限られない。
【００２５】
ここで、側部軸受４５と底部軸受５５とは、図４（ａ）に示すように、攪拌脱泡時における被混練材料Ｗの重心Ｇを挟んで対称となる位置に備えられるのが好ましい。これによれば、側部軸受４５の位置をＡ点とし、底部軸受５５の位置をＢ点とした場合に、ＡＧ間の距離とＢＧ間の距離が等しいため、側部軸受４５及び底部軸受５５は被混練材料Ｗの半分の質量の遠心力を負担すれば足りることになり、従って破損を招くことはないため、比較的簡易な構成の軸受を用いることができる。
【００２６】
これを、図４（ｂ）に示す従来の攪拌脱泡装置１’と比較した場合、側部軸受４５及び底部軸受５５が負担する遠心力は、上部軸受１０１’が負担する遠心力の約１／４で済むことになる。また、本発明に係る攪拌脱泡装置１の回転半径Ｒは、従来の攪拌脱泡装置１’の回転半径Ｒ’よりも小さくて済むことになる。
【００２７】
以上の構成を備える攪拌脱泡装置１によれば、従来の攪拌脱泡装置１’のような上部軸受１０１’及び下部軸受１０２’や容器ホルダ１０３’が不要であるため、収納容器４０を保持する構成を大幅に簡略化することができる。
【００２８】
２．攪拌脱泡装置の作用
攪拌脱泡装置１においては、以下の手順により被混練材料Ｗの攪拌及び脱泡が行われる。
【００２９】
（１）収納容器の保持
まず、被混練材料Ｗを収納した収納容器４０を回転体２０に装着して保持する。具体的には、図１に示す状態で、収納容器４０を側部軸受４５及び支持体５０に挿入し、嵌合段部４０ａを側部軸受４５の内輪に密着嵌合すると共に、嵌合凸部４０ｂを嵌合凹部５０ｂに係合嵌合して、図２に示す状態とする。ここで、収納容器４０は、空転を防止されながら、側部軸受４５と支持体５０により二点で安定して保持される。
【００３０】
（２）装置の作動
次に、モータ６を駆動すると、回転体２０が回転することにより、収納容器４０が公転軸１０の周りに、例えば回転速度２０００ｒｐｍで反時計回り方向に公転すると共に、遊星減速機構の原理により、収納容器４０が自転軸線３０の周りに、例えば回転速度８００ｒｐｍで時計回り方向に自転して、被混練材料Ｗが攪拌脱泡される。ここで、収納容器４０を保持する構成は、大幅に簡略化されているので、従来と比べてモータ６の負担が軽減される。また、側部軸受４５と底部軸受５５は、図４（ａ）に示すように配置されているので、両軸受の負担が均等になり、従来と比べて負担が軽減されるため、軸受の破損が防止される。さらに、従来と比べて回転半径Ｒが縮小されるため、装置の小型化に寄与する。
【００３１】
３．その他
以上に説明した実施の形態においては、収納容器４０を、側面と底部で保持する構成としているが、一箇所の側面で保持する構成とすることや、二箇所以上の側面（及び必要に応じて底面）で保持する構成とすることも可能である。即ち、収納容器４０を少なくとも一箇所の側面で保持する構成であれば、本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明に係る攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法によれば、収納容器を保持する構成を大幅に簡略化した自転公転式の攪拌脱泡装置及び被混練材料の攪拌脱泡方法を提供することができる、という顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る攪拌脱泡装置を表す部分断面正面図である。
【図２】収納容器を保持した状態を表す部分断面正面図である。
【図３】収納容器と側部軸受及び支持体との嵌合の状態を表す分解斜視図である。
【図４】収納容器を保持する構成を模式的に表す断面正面図であり、（ａ）は本発明に係る攪拌脱泡装置、（ｂ）は従来の攪拌脱泡装置を表す。
【図５】従来の攪拌脱泡装置を表す部分断面正面図である。
【符号の説明】
１ 攪拌脱泡装置
２ 筐体
３ 支柱
４ 防振ワイヤ
５ 基板
６ モータ
７ 防振ゴム
１０ 公転軸（公転軸線）
１１ 公転軸プーリ
２０ 回転体
２０ａ 基端部
２０ｂ 中段部
２０ｃ 下段部
２１ アイドラ
２２ 伝動ベルト
２３ バランス調節機構
２３ａ おもり
３０ 自転軸線
４０ 収納容器
４０ａ 嵌合段部
４０ｂ 嵌合凸部（凹凸部）
４１ 使い捨て容器
４５ 側部軸受（第一の回転保持手段）
５０ 支持体
５０ａ 支持部
５０ｂ 嵌合凹部
５１ 自転軸プーリ
５５ 底部軸受（第二の回転保持手段）
Ｓ 空間
Ｗ 被混練材料

Claims (8)

1. 被混練材料を収納した収納容器を公転させながら自転させることにより、該被混練材料の攪拌及び脱泡を行う装置であって、
   公転軸と、
   前記公転軸の回転に伴って回転する回転体と、
   前記回転体の所定の位置に自転可能に取り付けられた、前記回転体の回転に伴って公転する、前記収納容器を支持する支持体と、
   前記回転体の所定の位置に設けられた、前記収納容器を、前記支持体と同心に自転及び公転可能に保持する第一の回転保持手段と、
   前記支持体を前記回転体に対して自転可能に保持する第二の回転保持手段と、を備え、
   前記支持体及び前記第一の回転保持手段は、
   前記収納容器を着脱することが可能に構成されており、
   前記第一の回転保持手段は、
   前記収納容器が前記支持体に支持された状態で、前記収納容器の側面と接触するように構成されていることを特徴とする、攪拌脱泡装置。
2. 前記回転体の回転に伴って、前記支持体に自転駆動力を付与する自転駆動力付与機構をさらに備え、
   前記収納容器には、前記支持体のみから自転駆動力が付与されることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌脱泡装置。
3. 前記第一の回転保持手段は、外輪が前記回転体に固定され、内輪が前記支持体と同心に回転可能に構成された軸受であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の攪拌脱泡装置。
4. 前記第一の回転保持手段は、前記内輪が、前記収納容器の側面と密着嵌合するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の攪拌脱泡装置。
5. 前記支持体と前記第一の回転保持手段とは、所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の攪拌脱泡装置。
6. 前記支持体には凹部又は凸部が形成され、前記収納容器の底部には前記支持体の凹部又は凸部に対応する凹凸部が形成され、前記支持体の凹部又は凸部と前記収納容器の凹凸部とが嵌合して、前記支持体が前記収納容器を脱着自在に支持するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の攪拌脱泡装置。
7. 被混練材料が収納された収納容器を用意する工程と、
   公転軸と、前記公転軸の回転に伴って回転する回転体と、前記回転体の所定の位置に自転可能に取り付けられた、前記回転体の回転に伴って公転する、前記収納容器を支持する支持体と、前記回転体の所定の位置に設けられた、前記収納容器を、前記支持体と同心に自転及び公転可能に保持する第一の回転保持手段と、前記支持体を前記回転体に対して自転可能に保持する第二の回転保持手段とを備える、前記収納容器を着脱することが可能に構成された攪拌脱泡装置を用意する工程と、
   前記攪拌脱泡装置の前記支持体に前記収納容器を保持させて、前記支持体を自転及び公転させることによって前記収納容器を自転及び公転させる工程と、
   を含み、
   前記収納容器を自転及び公転させる工程で、前記収納容器の側面を、前記第一の回転保持手段に接触させることを特徴とする被混練材料の攪拌脱泡方法。
8. 前記収納容器を自転及び公転させる工程で、
   前記被混練材料の重心が前記第一及び第二の回転保持手段の間に配置されるように、前記収納容器を自転及び公転させることを特徴とする請求項７に記載の被混練材料の攪拌脱泡方法。

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