JP4796365B2

JP4796365B2 - 計量混合装置

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Publication number: JP4796365B2
Application number: JP2005275748A
Authority: JP
Inventors: 行雄中村; 幹夫伊藤
Original assignee: STOLZ CO., LTD
Current assignee: STOLZ CO., LTD
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: JP2007083581A

Description

本発明は、樹脂成形材料であるバージン材と粉砕材を計量混合する計量混合装置に関するものである。

樹脂の射出成形の原料としては、例えば、ペレット状の樹脂原料が用いられている。これは、成形未使用品のため、バージン材と呼ばれている。また、射出成形時には、製品に付随して、スプル，ランナーと呼ばれる製品以外の成形部分が発生する。これらの成形部分（非製品部分）は、成形材料として再利用するために粉砕機で細粒に粉砕されるので、粉砕材と呼ばれている。前記スプル，ランナーは、成形する製品の形状，大きさ，材質などにより形状が異なり、それらを粉砕する粉砕機の粉砕刃の大きさや形状も、スプル，ランナーに合わせて数種類存在している。従って、粉砕刃の大きさが変わると、粉砕材の粒の大きさも変わることになる。

樹脂を射出成形する場合の成形原料としては、上述したバージン材のみを使用する場合と、バージン材及び粉砕材をそれぞれ計量して混合使用する場合がある。このうち、バージン材と粉砕材を混合して使用する装置においては、既に各種構造の計量混合装置が存在している。代表的なものとして、バージン材供給手段と粉砕材供給手段に、それぞれフィーダーを使用し、該フィーダーの作動速度を変えることによって混合比を調整し、攪拌する方式が知られている。このような方式の装置としては、例えば、以下の特許文献１に示すプラスチック破砕材混合装置がある。
特開平５−３０５６１４号公報

しかしながら、以上のようなフィーダーによる計量方式では、供給量を検出する手段が備わっていないため、数回試験的にフィーダーで供給し、その都度供給された材料を測定し、所定の計量値になるまでフィーダーの速度を変えて試験供給を繰り返す必要があった。また、樹脂材料が変わったり、粉砕材の粒の大きさが変わったりすると、同一時間におけるフィーダー供給量が変わるため、この場合も、その都度、試験供給と実測を繰り返す必要がある。このように、上述した背景技術では、混合比の調整に非常に手間がかかるという不都合がある。更に、バージン材供給手段と粉砕材供給手段のそれぞれに一つ以上のフィーダー装置が必要となるため、装置構成が複雑化するとともに、コストアップの要因ともなっていた。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、装置構成を複雑化せずにバージン材と粉砕材を所定の比率で混合して作業効率の向上を図るとともに、混合比の調節及び攪拌程度の確認を容易に行うことができる計量混合装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明は、樹脂成形材料の計量混合装置であって、成形未使用のバージン材を計量部に供給するバージン材供給手段，リサイクル樹脂の粉砕物を前記計量部に供給する粉砕材供給手段，前記計量部に設けられており、供給されたバージン材を計量するバージン材検出手段，前記計量部に設けられており、供給された粉砕材を計量する粉砕材検出手段，前記計量部に供給されたバージン材及び粉砕材を攪拌する攪拌手段，を備えており、前記攪拌手段が、上端側が前記計量部に接続して一体化可能な攪拌用ケース，該攪拌用ケースに接続されたモータにより回転可能であって、前記計量部内のバージン材及び粉砕材を攪拌混合するスクリュー，を備えるとともに、前記計量部を透明としたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記バージン材検出手段及び粉砕材検出手段が、近接スイッチまたは光電管の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする。他の形態は、前記バージン材検出手段または粉砕材検出手段の少なくともいずれか一方による検出位置を変更するための検出位置可変手段，を設けたことを特徴とする。更に他の形態は、前記バージン材及び粉砕材に関するデータを設定する操作部，を備えるとともに、前記検出位置可変手段としてアクチュエータを使用し、前記操作部と連動させることによって、バージン材と粉砕材の混合比を自動変更可能としたことを特徴とする。

更に他の形態は、前記バージン材供給手段及び粉砕材供給手段は、空気輸送によって、前記バージン材及び粉砕材の供給を行うとともに、前記計量部内の空気を吸引するホースに、吸引空気を遮断する弁を少なくとも一つ以上設けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明は、バージン材供給手段から計量部に供給されたバージン材を計量するバージン材検出手段と、粉砕材供給手段から前記計量部に供給された粉砕材を計量する粉砕材検出手段を前記計量部に設け、これらの検出手段が材料を検出した時点で計量部に対する材料供給を停止する。また、計量部に供給されたバージン材及び粉砕材を撹拌する撹拌手段が、上端側が前記計量部に接続して一体化可能な攪拌用ケースと、該攪拌用ケースに接続されたモータにより回転可能であって、前記計量部内のバージン材及び粉砕材を攪拌混合するスクリューを備えるとともに、前記計量部を透明とした。更に、前記計量部の空気を吸引するホースに空気遮断用の弁を設置し、前記各検出手段が材料を検出した時点で吸引空気を遮断することにより、材料供給停止時のレスポンスが向上して計量精度が向上する。このため、装置構成を複雑化せずに、バージン材と粉砕材を所定の比率で容易に混合でき、作業効率の向上を図ることができる。また、前記検出手段の位置を移動させることにより混合比の変更が可能になる。更に、前記計量部を透明とすることにより、混合程度の確認を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図４を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の全体構成を示す図，図２は、本実施例の計量攪拌部の構成を示す断面図である。図３は、本実施例の作用を示す図であり、図４は、本実施例の変形例を示す図である。本実施例の計量混合装置は、成形未使用品であるバージン材（ないし新材）１４０と、非製品部であるスプル，ランナーなどの成形部分を粉砕した粉砕材１５０を混合して、成形機に供給するものであり、スプルリターン機とも呼ばれている。なお、以下の説明では、成形材料の計量順序を、バージン材→粉砕材としているが、必要に応じて逆にしてもよい。

図１に示すように、本実施例の計量混合装置は、バージン材１４０を貯蔵するバージン材タンク１０と、スプル，ランナー等を粉砕する粉砕機２０と、成形機１３０に直結固定される計量攪拌部５０と、該計量攪拌部５０へ前記バージン材１４０及び粉砕材１５０を空気輸送するためのローダー部４０とにより構成されている。以下、各部について順に説明する。

まず、バージン材タンク１０は、前記バージン材１４０が貯蔵されるものであり、一端にサクションノズル１２が取り付けられたバージン材輸送ホース１４が接続されている。また、前記バージン材輸送ホース１４の他端側は、前記計量攪拌部５０の上部に設けられた材料ホース接続管５２に連結固定されており、これによって、バージン材タンク１０から計量攪拌部５０へのバージン材１４０の供給が可能となっている。

同様に、粉砕機２０にも、一端にサクションノズル２２が取り付けられた粉砕材輸送ホース２４が接続されており、該粉砕材輸送ホース２４の他端側は、前記計量攪拌部５０の材料ホース接続管５２に直結固定されている。これにより、粉砕機２０から計量攪拌部５０への粉砕材１５０の供給が可能となっている。また、前記バージン材輸送ホース１４及び粉砕材輸送ホース２４の適宜位置には、材料切替弁２６が設けられている。該材料切替弁２６は、バージン材遮断弁２８と粉砕材遮断弁３０を含んでおり、これらを独立して開閉することが可能となっている。

次にローダー部４０は、内部にブロア４２，エアフィルタ４４，エア遮断弁４６を備えており、前記計量攪拌部５０の上部に設けられた連結部５４のエアホース接続管５４Ａに、ホース４８によって連結されている。前記エア遮断弁４６としては、例えば、ポペット弁が用いられる。そして、前記ブロア４２が作動すると、計量攪拌部５０内の空気が吸引され、バージン材タンク１０又は粉砕機２０から、材料（バージン材１４０又は粉砕材１５０）が計量攪拌部５０へ空気輸送される構成となっている。

次に、図２も参照して、計量攪拌部５０について説明する。計量攪拌部５０は、バージン材１４０及び粉砕材１５０を計量するための計量管５６を中心に構成されている。該計量管５６は、本実施例では、透明の管が使用されており、内側の状態が容易に確認できるようになっている。前記計量管５６の上部には、前記連結部５４を介して材料ホース接続管５２が接続されており、バージン材１４０や粉砕材１５０の導入部となっている。

また、計量管５６の下部には、攪拌ケース５８と攪拌用モータ５９が設けられている。前記攪拌ケース５８は、上端が開口しており、前記計量管５６と直接連結して一体化可能となっているとともに、前記攪拌用モータ５９によって回転可能な攪拌スクリュー６０を備えている。該攪拌スクリュー６０の回転軸６２は、前記攪拌用モータ５９に接続されており、攪拌スクリュー６０が前記計量管５６内で回転することにより、計量管５６内に供給されたバージン材１４０及び粉砕材１５０を攪拌混合することができる。

更に、前記攪拌ケース５８の側面には、混合した材料を排出するための排出口６４が形成されており、該排出口６４には、断面略同一形状の排出口シュート６６が接続されている。排出口シュート６６の端部には、エアシリンダ７０が設けられており、該エアシリンダ７０に接続された軸７２の先端に設けられたシャッタ６８が、前記排出口シュート６６内を図２に矢印Ｆ１で示す方向に移動可能となっている。また、前記排出口シュート６６からは、成形機１３０側へ混合した材料を送るための排出管７４が分岐している。そして、シャッタ６８が、排出管７４との分岐部分よりも後方（ないし下方）へ下がると、排出口６４から排出された材料が、排出管７４へ落下する。また、攪拌動作中は、前記シャッタ６８が排出口６４を塞ぐことにより、材料の排出を防止している。

前記排出管７４の下端側には、前記成形機１３０の材料投入口１３２へ連結するための検視管７６が設けられている。該検視管７６は、本実施例では透明の管となっており、内部の様子が外側から確認可能となっている。また、検視管７６の側面の適宜位置には、検視管７６内の樹脂材料を検出するための近接スイッチ７８が設けられている。該近接スイッチ７８は、ブラケット７９に接続された固定部材８０によって、検視管７６の軸方向に沿って設けられた支柱８２に固定されている。このような近接スイッチ７８により、成形機１３０への材料の供給状況が検出され、その結果に応じて、シャッタ６８の開閉による材料の落下供給が制御される。

一方、前記計量管５６の側面にも、適宜位置に２つの近接スイッチが設けられている。下側に設けられた近接スイッチ９０は、バージン材検出用であって可動式となっており、上側に設けられた近接スイッチ８４は、樹脂材料の総量（ないし粉砕材１５０の供給量）を検出するためのものであって固定式となっている。まず、固定式の近接スイッチ８４は、前記検視管７６に設けた近接スイッチ７８と同様に、ブラケット８５に接続された固定部材８８によって、計量管５６の軸方向に沿って設けられた支柱８６に固定されている。

また、可動式の近接スイッチ９０は、ブラケット９２のネジ穴が、計量管５６の軸方向に設けられたネジ棒９４と螺合し、前記ブラケット９２には、計量管５６の軸方向に設けられた支柱１００に沿って昇降可能なガイド部９８が設けられている。前記ガイド部９８は、前記ブラケット９２及び近接スイッチ９０が、ネジ棒９４とともに回転することを防止している。そして、前記ネジ棒９４の下端側に接続されたハンドル９６を回すことによって、ネジ棒９４が回転し、それに伴って、近接スイッチ９０が図２に矢印２で示す方向に昇降する。また、前記ネジ棒９４の上端側には、ストッパ１０４が設けられており、振動等によってネジ棒９４が自然に回転することを防止している。

更に、前記ブラケット９２には、図に点線で示すように指針１０２が固定されており、計量管５６には、図示しない目盛板が貼付されている。このようにすると、前記ハンドル９６を回転させ、目盛板の所定の数字に指針１０２を合わせることにより、バージン材１４０と粉砕材１５０の混合比を容易に変更することができる。なお、図４に示すように、ハンドル９６の代わりにアクチュエータ１１０を連結し、該アクチュエータ１１０に、計量攪拌部５０とは別に設置される操作部１２０をケーブル等で接続する構成としてもよい。前記操作部１２０は、例えば、バージン材（新材）及び粉砕材のそれぞれの「重量」，「容積」，「混合比」を入力できるようになっている。そして、これらの値を設定することによって、前記アクチュエータ１１０によってネジ棒９４を回転させ、近接スイッチ９０を所定の位置に移動させて混合比の変更を自動化する構成としてもよい。

次に、図３も参照して、本実施例の作用を説明する。まず、ローダー部４０内のブロア４２を作動させ、バージン材１４０の供給を開始する。このとき、粉砕材輸送ホース２４側の粉砕材遮断弁３０は閉じており、粉砕材１５０の供給は防止されている。また、エア遮断弁４６は開放状態にあり、計量攪拌部５０内の空気が吸引可能となっている。そして、バージン材１４０の供給とともに計量が開始され、図３(A)に示すように、計量管５６に設けたバージン材検出用の近接スイッチ９０がバージン材１４０を検出するまで、バージン材１４０の供給を行う。また、バージン材１４０の供給開始とともに、攪拌スクリュー６０を回転させ、計量管５６の内部に供給された材料（バージン材１４０）の上面が略水平になるように攪拌する。

バージン材１４０が、近接スイッチ９０により検出されたら、ブロア４２を停止させるとともにエア遮断弁４６を閉じる。該エア遮断弁４６を閉じることにより、計量管５６内の空気の吸引が瞬時に遮断され、ブロア４２の慣性によって材料が吸引されることを防止する。次に、材料切替弁２６を切り替えるとともに、エア遮断弁４６を開放して、図３(B)に示すように、粉砕材１５０の供給を開始する。このとき、バージン材輸送ホース１４のバージン材遮断弁２８は閉じており、バージン材１４０が供給されることを防止している。粉砕材１５０の供給は、図３(C)に示すように、計量管５６の上方に設けた総量検出用の近接スイッチ８４によって材料が検出されるまで行う。材料が検出されたら、エア遮断弁４６を閉じ、計量管５６内の空気の吸引を瞬時に遮断し、ブロア４２の慣性によって材料が吸引されることを防止する。なお、攪拌スクリュー６０は、回転状態を継続しており、計量管５６内部に供給された材料（バージン材１４０及び粉砕材１５０）の上面が略水平になるように攪拌を行っている。このようにすると、粉砕材１５０は、供給されると同時に攪拌されるため、攪拌時間の短縮化を図ることができる。

攪拌終了後、図３(C)に示すように、検視管７６に設けた近接スイッチ７８により材料が所定の位置にないことが確認された場合には、シャッタ６８が移動し、図３(D)に示すように、攪拌ケース５８の側面の排出口６４から、排出口シュート６６及び排出管７４を通って、樹脂材料が検視管７６へ排出される。排出された混合材は、検視管７６の下部に連結された成形機１３０の材料投入口１３２から成形機１３０に供給されるとともに、検視管７６に設けられた近接スイッチ７８によって、材料の有無が確認される。

一方、計量管５６内から混合材が排出されると、シャッタ６８移動して排出口６４を閉じ、再度バージン材１４０の計量から粉砕材１５０と混合して攪拌するまでの動作を繰り返す。ここで、前記検視管７６の近接スイッチ７８が、前回供給した混合材を検出している間は、シャッタ６８を開けず、混合材を計量管５６内部にストックしておく。そして、前記成形機１３０で混合材が消費され、検視管７６内の混合材が減少し、近接スイッチ７８が材料を検出しなくなると、シャッタ６８が移動して開き、計量管５６内部にストックしていた混合材を、排出口シュート６６，排出管７４，検視管７６，材料投入口１３２を介して成形機１３０へ供給する。以上の動作を繰り返すことによって、所定の混合比で混合された樹脂材料を、連続して成形機１３０へ供給する。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)バージン材タンク１０から供給されたバージン材１４０を計量する近接スイッチ９０と、粉砕機２０から供給された粉砕材１５０を計量する近接スイッチ８４を計量管５６に設け、これらの近接スイッチ８４及び９０が材料を検出した時点で計量管５６に対する材料供給を停止するとともに、空気輸送用の吸引空気を遮断するため、バージン材と粉砕材を所定の比率で容易に混合でき、作業効率及び計量精度の向上を図ることができる。
(2)前記近接スイッチ９０の位置を移動可能としたので、混合比を容易に調節することができる。
(3)前記計量管５６を透明とすることにより、混合程度の確認を容易に行うことができる。
(4)前記バージン材１４０及び粉砕材１５０を、ローダー部４０によって空気輸送することとしたので、装置構成が複雑化することを防止するとともに、コストを安価に抑えることが可能となる。
(5)攪拌スクリュー６０を設け、材料の供給とともに攪拌を開始することとしたので、攪拌時間の短縮を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記近接スイッチ８４，９０も一例であり、近接スイッチのほか、例えば、光電管など、公知の各種の検出手段を適用可能である。検視管７６に設ける近接スイッチ７６についても同様である。
(3)前記実施例では、近接スイッチ９０を可動式としたが、これも一例であり、近接スイッチ８４及び９０の双方を固定式としてもよいし可動式としてもよい。
(4)前記実施例で示した作用も一例であり、計量管５６への材料の供給順序は、粉砕材１５０→バージン材１４０としてもよい。
(5)前記実施例の装置構成も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。例えば、前記実施例では、計量攪拌部５０と成形機１３０を直結する構造としたが、これも一例であり、計量攪拌部５０と成形機１３０を離れた位置に設け、ホースなどで接続するようにしてもよい。また、攪拌用ケース５８に除湿エアを送り、攪拌しながら材料を乾燥させるようにしてもよい。
(6)近接スイッチ９０の可動機構も一例であり、公知の各種の可動機構を適用してよい。

本発明によれば、バージン材供給手段から計量部に供給されたバージン材を計量するバージン材検出手段と、粉砕材供給手段から前記計量部に供給された粉砕材を計量する粉砕材検出手段を前記計量部に設け、これらの検出手段が材料を検出した時点で計量部に対する材料供給を停止する。また、前記計量部に供給されたバージン材及び粉砕材を撹拌する撹拌手段が、上端側が前記計量部に接続して一体化可能な攪拌用ケースと、該攪拌用ケースに接続されたモータにより回転可能であって、前記計量部内のバージン材及び粉砕材を攪拌混合するスクリューを備えるとともに、前記計量部を透明とした。このため、バージン材と粉砕材を所定の比率で混合する計量混合装置の用途に適用できる。特に、混合比の変更を行うことがある計量混合装置の用途に好適である。

本発明の実施例１の全体構成を示す図である。前記実施例１の計量攪拌部の構成を示す断面図である。前記実施例１の作用を示す図である。前記実施例１の変形例を示す図である。

符号の説明

１０：バージン材（新材）タンク
１２：サクションノズル
１４：バージン材輸送ホース
２０：粉砕機
２２：サクションノズル
２４：粉砕材輸送ホース
２６：材料切替弁
２８：バージン材遮断弁
３０：粉砕材遮断弁
４０：ローダー部
４２：ブロア
４４：エアフィルタ
４６：エア遮断弁
４８：ホース
５０：計量攪拌部
５２：材料ホース接続管
５４：連結部
５４Ａ：エアホース接続管
５６：計量管
５８：攪拌ケース
５９：攪拌用モータ
６０：攪拌スクリュー
６２：回転軸
６４：排出口
６６：排出口シュート
６８：シャッタ
７０：エアシリンダ
７２：軸
７４：排出管
７６：検視管
７８，８４，９０：近接スイッチ
７９，８５，９２：ブラケット
８０，８８：固定部材
８２，８６，１００：支柱
９４：ネジ棒
９６：ハンドル
９８：ガイド部
１０２：指針
１０４：ストッパ
１１０：アクチュエータ
１２０：操作部
１３０：成形機
１３２：材料投入口
１４０：バージン材
１５０：粉砕材

Claims

樹脂成形材料の計量混合装置であって、
成形未使用のバージン材を計量部に供給するバージン材供給手段，
リサイクル樹脂の粉砕物を前記計量部に供給する粉砕材供給手段，
前記計量部に設けられており、供給されたバージン材を計量するバージン材検出手段，
前記計量部に設けられており、供給された粉砕材を計量する粉砕材検出手段，
前記計量部に供給されたバージン材及び粉砕材を攪拌する攪拌手段，
を備えており、
前記攪拌手段が、
上端側が前記計量部に接続して一体化可能な攪拌用ケース，
該攪拌用ケースに接続されたモータにより回転可能であって、前記計量部内のバージン材及び粉砕材を攪拌混合するスクリュー，
を備えるとともに、
前記計量部を透明としたことを特徴とする計量混合装置。
前記バージン材検出手段及び粉砕材検出手段が、近接スイッチまたは光電管の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１記載の計量混合装置。
前記バージン材検出手段または粉砕材検出手段の少なくともいずれか一方による検出位置を変更するための検出位置可変手段，
を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の計量混合装置。
前記バージン材及び粉砕材に関するデータを設定する操作部，
を備えるとともに、
前記検出位置可変手段としてアクチュエータを使用し、前記操作部と連動させることによって、バージン材と粉砕材の混合比を自動変更可能としたことを特徴とする請求項３記載の計量混合装置。
前記バージン材供給手段及び粉砕材供給手段は、空気輸送によって、前記バージン材及び粉砕材の供給を行うとともに、前記計量部内の空気を吸引するホースに、吸引空気を遮断する弁を少なくとも一つ以上設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の計量混合装置。