JP4796856B2 - 振動撹拌式研掃機、および振動撹拌式研掃方法 - Google Patents

Description

本発明は、研掃技術に係り、特に、多数の小形被研掃物を低コストで能率良く研掃し得るように改良したものである。

研掃機の構造および研掃方法を、被研掃物の大きさによって分類すると、つぎのように大別される。
大形の被研掃物は、これを静止させたままで研掃機を移動させながら、周囲の各方向から研掃材を投射する。
小形の被研掃物は、バケットもしくはドラム、またはトラフ（後に詳述）に入れて撹拌しながら、ほぼ一定方向から研掃材を投射する。
なお、本発明は後者の小形被研掃物を適用の対象とする。

図４は小形被研掃物用研掃機の従来例を示す模式的な正面図である。
３個のローラ１ａ，１ｂ，１ｃの周囲にエンドレスのベルト２が巻き掛けられており、該ベルトはローラ１ａと同１ｃとの間でサイドデスク３にも巻き掛けられている。
このようにしてベルト２は、ローラ１ａと同１ｃとの間にトラフ４（上向きの凹部）を形成している。
多数の小形被研掃物（図示を省略）は、上記トラフ４に入れられる。すなわち、下方をベルト２で支えられ、側方をサイドデスク３とキャビネット８とで囲まれる。

前記３個のローラの内の１個であるローラ１ａが付記矢印のように右回り（時計方向）に回転駆動され、ベルト２は矢印ａのように周回する。このため、トラフ４内の被研掃物は転動しつつ撹拌される。その上方から、研掃材投射機５が矢印ｂのように研掃材を投射する。
被研掃物（図示せず）は転動しつつ撹拌されているので、均等に研掃を受ける。すなわち、多数の被研掃物相互が同等に、かつ１個の被研掃物の全面が均一に研掃を施される。

研掃作用を果たした研掃材はエレベータ６で運び上げられて研掃材タンク７に溜められ、前記研掃材投射機５に供給される。符号６ａを付して示したのはエレベータバケット、６ｂはエレベータモータである。
なお、研掃作用を果たした研掃材がエレベータの取り入れ口まで自由に落下し得るように、前記のベルト２には多数の孔が設けられている。
実開平６−９８６５号公報

前掲の図４に例示した従来技術には次のような不具合が有る。
イ．周回する部材であるベルト２と静止部材であるキャビネット８との間に被研掃物が挟み込まれる。
両者の間には、微小でもクリアランスが無ければならず、クリアランスが有れば被研掃物の突起部分が挟まれる。
ロ．３個のローラにエンドレスベルトを巻き掛けた構造は複雑で、研掃装置全体を大形大重量ならしめ、従って製造コストが割高になる。
ハ．ベルト２は研掃作業中、常に研掃材の投射を受けるので損耗が進み、耐久性が良くない。このため、ランニングコストが高価である。
ニ．研掃作業を終えた後、ドア９を開いて被研掃物を取り出す作業に時間と労力とを要する。これを解消するために装置の一部分を傾けて被研掃物を落下させることも提案されているが、被研掃物の山が勢い良く崩れるので被研掃物が損傷を受ける虞れが少なくない。

本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、被研掃物が挟み込まれる虞れ無く、耐久性に優れ、研掃済み被研掃物の排出を安全容易に行ない得る、製造コストの低廉な研掃技術を提供するにある。

上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、その１実施形態に対応する図１を参照して略述すると次の通りである。
トラフを形成して被研掃物を入れるエンドレスのベルトに代えて、鉄鋼製のドラム１０を設ける。
ベルトを周回させる代りに、前記ドラムを振動させて内部の被研掃物を転動撹拌せしめる（振動はバイブレータ１５によって与える）。
振動を与えなければ図２（Ａ）のようにドラム１０を大きく傾けないと被研掃物１６が崩れないが、バイブレータ１５によってドラムに振動を与えると、図２（Ｂ）のようにドラムを僅かに傾けるだけで被研掃物が排出される。

上述の原理に基づく具体的な構成として、請求項１の発明に係る振動撹拌式研掃機は、（図１参照） 多数の被研掃物（１６）を撹拌しながら研掃材を投射する方式の研掃機において、
被研掃物を入れるドラム（１０）を具備しており、
上記のドラムにバイブレータ（１５）が設置されていて、
該バイブレータを作動させてドラムに振動を与えることにより、ドラム内の被研掃物を撹拌し得るようになっていることを特徴とする。

請求項２の発明に係る振動撹拌式研掃機の構成は、前記請求項１の構成要件に加えて、（図１参照）水平な軸（１２）を中心として傾動可能なベース（１１）に対して前記のドラム（１０）が、スプリング（１４）を介して搭載されていて、
上記のベースを傾動させるとドラムが傾いて、内部の被研掃物を排出し得るようになっていることを特徴とする。

請求項３の発明に係る振動撹拌式研掃機の構成は、前記請求項１または請求項２の発明の構成要件に加えて、
（図１参照）前記バイブレータ（１５）の振動が直線往復運動であって、ドラム（１０）の底壁に対して直角でなく斜め方向であり、
又は、振動が楕円振動であることを特徴とする。

請求項４の発明に係る振動撹拌式研掃機の構成は、前記請求項２の発明の構成要件に加えて、前記ドラムの内面に、前記の軸と平行な反転案内バーが設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明に係る振動撹拌式研掃方法の構成は、（図１参照）多数の被研掃物（１６）をドラム（１０）に入れ、該ドラムに振動を与えることによって被研掃物を撹拌しつつ、研掃材を投射することを特徴とする。

請求項６の発明に係る振動撹拌式研掃方法の構成は、前記請求項５の発明方法の構成要件に加えて、（図２（Ｂ）参照）研掃材を投射し終えた後、ドラム（１０）に振動を与えつつ該ドラムを傾けて、内部の被研掃物（１６）を排出することを特徴とする。

請求項１の発明に係る振動撹拌式研掃機を適用すると、周回するベルトが設けられていないので、「ベルトと静止部材との間に被研掃物が挟み込まれる」という不具合を生じる虞れが無い。
その上、周回ベルトや、これを支持して駆動する機構が無いので、装置全体が小形軽量に構成され、製造コストが低廉である。しかも、消耗性部材のベルトが無いので耐久性に優れ、ランニングコストが安い。

請求項２の発明を前記請求項１の振動撹拌式研掃機に併せて適用すると、研掃機全体の中でドラムとバイブレータとが弾性的に支承されていて、研掃機周辺に振動公害や騒音公害を及ぼさない。
その上、被研掃物を入れているドラムが傾動可能なベースに設置されているので、該ベースを傾動させてドラムを傾けることができる。ドラムを傾けると、内部の被研掃物を容易に排出することができ、作業能率を向上させる。

請求項３の発明を前記請求項１又は請求項２の振動撹拌式研掃機に併せて適用すると、ドラム内の被研掃物を効率良く撹拌し転動させることができる。多数の被研掃物は、撹拌，転動によって均一に研掃される。

請求項４の発明を前記請求項２の振動撹拌式研掃機に併せて適用すると、ドラム内の多数の被研掃物が円滑に流動しつつ反転されるので、該多数の被研掃物が一層均一に研掃される。

請求項５の発明に係る振動撹拌式研掃方法を適用すると、被研掃物を入れたドラムを振動させて該被研掃物を撹拌することにより、該被研掃物が転動する。このため撹拌効果と転動効果とが相乗的に作用して、多数の被研掃物それぞれが均一に研掃される。

請求項６の発明に係る振動撹拌式研掃方法を前記請求項５の発明方法に併せて適用すると、ドラムに振動を与えつつ該ドラムを僅かに傾けることにより、多数の被研掃物を円滑に排出することができ、被研掃物が落下して損傷を被る虞れが無い。

図１は本発明に係る振動撹拌式研掃装置の１実施形態を示す模式的な正面図、図２は同じく側面図である。
読図の便宜上、地面に対して静止している部分の断面に斑点を付してある。
かつ、振動を受ける部材の断面に右上がりのハッチングを付するとともに、振動を受けない部材の断面には右下がりのハッチングを付してある（断面が現れていない部材には斑点もハッチングも付していない）。

（図１参照）符号１０を付して示した部材はドラムである。このドラムは、被研掃物１６を収容して研掃を受けさせる役目を担っている。（注）従来例（図４）では、ベルト２によって形成されているトラフ４が被研掃物を収容していた。フレキシブルなベルトと、剛性部材であるドラムとの相違に御留意いただきたい。
本実施形態においては、パンチングプレートによってドラムを構成した。その理由は、投射された研掃材を通過，落下させるためである。

図２に表されているように、傾動ベース１１が傾動アーム１３に固定されて支持されている。この傾動アーム１３は軸１２によって、水平軸Ｘを中心として回動し得るように支承されている。
図１および図２に表されているように、前記傾動ベース１１の上に、スプリング１４を介してドラム１０が設置されている。
この構造から容易に理解されるように、傾動ベース１１は軸１２を中心として振り子状に傾動することができる。

傾動ベース１１が傾動すると、その上に設置されているドラム１０が傾動する。ドラムが傾くことの作用，効果については、図３を参照して後に詳しく説明する。
上記のドラム１０に、バイブレータ１５が固着されている。このため、該バイブレータを作動させるとドラム１０が振動する。
該ドラム１０はスプリング１４によって支承されているので、傾動ベース１１に対して振動的に切り離されている。
一般に用いられているバイブレータには、偏心重錘式、ピストン式、電磁式などが有り、いずれも適用し得るが、本実施形態においては偏心重錘式を用いた。

（図２参照）斑点を付して描いた部分は、地面に対して固定された静止部材である。
右下がりのハッチングを付した傾動ベース１１、傾動アーム１３、及び軸１２は、Ｘ軸を中心として回動（傾動）するが、「バイブレータ１５及びドラム１０」との間にスプリング１４が介装されているので振動しない。
この図２において右上がりのハッチングを付したドラム１０とバイブレータ１５とが一つの振動系を形成している。

（図１参照）ドラム１０の中に多数の被研掃物１６を入れてバイブレータ１５を作動させると、被研掃物は矢印ｃ，ｃ′のように撥ね上げられ、矢印ｄ，矢印ｅの用に循環しながら撹拌されて転動する。
すなわち、多数の被研掃物全体を見ると循環流動して撹拌され、１個の被研掃物に注目すると転動せしめられる。
この状態で、ドラムの上方から矢印ｂのように研掃材を投射すると、多数の被研掃物が均一に研掃される。
すなわち、それぞれの被研掃物相互に均等な研掃を受け、かつ、１個の被研掃物の全面が均等に研掃される。

バイブレータ１５は、ドラム１０の底板に対して平行でなく角θだけ傾けて設置されている。このため、ドラムの底板は板面に対して垂直でなく斜め方向の直線往復振動を受ける。
上記の斜め方向振動によって、底板に接している被研掃物が矢印ｃ，ｃ′方向に撥ね上げられて循環，撹拌される。
上述と同様の効果を奏するため、バイブレータに楕円振動を発生させても良い。
例えば偏心重錘式のバイブレータは一般に、偶数個の偏心重錘を相互に同期回転させ、直線往復振動を合成するのであるが、上記の同期回転に位相差を与えて楕円振動させることは、公知技術を適用して容易に可能である。
ドラム１０に楕円振動を行わせると、内部の被研掃物は効率良く循環撹拌される。

上述の構造，機能から明らかなように、本実施形態の研掃機は周回する部材（例えばベルト）を有していないので、被研掃物が挟み込まれるという不具合を生じる虞れが無く、作動信頼性が高い。
また、フレキシブルなベルトなどのように摩滅し易い部材を有していないので、耐久性が大きい。
従来例（図４）において最も頻繁に交換しなければならなかったベルト２に代えて、鉄鋼材料製のドラムを設けたことのみに着目しても耐久性の向上は明らかである。
従来例においてベルトを周回させていたのは、被研掃物を撹拌，転動させるためであった。これに対し、本発明においては剛性部材であるドラムを振動させることによって被研掃物を撹拌，転動させている。単なる構造の違いではなく、作動原理が本質的に新規であることに御注目いただきたい。

本実施形態においては、被研掃物１６の撹拌，転動を促進するため、図１に示したようにドラム１０の内面に反転案内バー１７を取り付けてある。図においては該反転案内バーの横断面が現れているが、紙面と垂直方向に、すなわち軸１２と平行に長さを有する棒状の部材であって、その断面形状は矢印ｄ方向の流動を妨げず、反矢印ｄ方向の流動に抵抗を与えるように三角形をなしている。
ドラム１０がバイブレータ１５によって揺すられると、多数の被研掃物は反転案内バー１７に案内されて円滑に反転流動する。
被研掃物の形状が複雑で相互に引っ掛かり易い場合は前記反転案内バー１７の設置が特に有効である。

多数の被研掃物に対する研掃を一層均一ならしめるには、（図２参照）軸１２を駆動して傾動アーム１３及び傾動ベース１１を振り子状に傾動させると良い。これにより、ドラム１０が揺動して、内部の被研掃物に対して満遍なく研掃材の投射が行き渡る。
なお、本実施形態においては、ドラム１０の内面すなわち被研掃物に接触する面に耐摩耗性ゴムのライニング（内張り）を施した。本発明を実施する際、前記のライニングにウレタン樹脂（又はこれに類似する材料）を用いても良い。このようなライニングを施しておくと、比較的柔軟な被研掃物であっても損傷を被る虞れが無い。

従来例（図４）においては、研掃を終えた被研掃物を排出するにはドア９を開いて、手作業で取り出さなければならなかったので、多大の時間と労力とを要した。
これを解消するため、トラフ４を形成している部材全体（ベルト２、ローラ１ａ，１ｂ、１ｃ、サイドデスク３等）を傾けて被研掃物１を排出する工夫も為されているが、被研掃物を損傷させる虞れが有った。この問題について次に説明する。

いま仮に図３（Ａ）に示すように、傾動ベース１１を傾動させてドラム１０を傾けてゆくと、被研掃物１６が形成している斜面の傾斜角φが安息角を越えたとき、いきなり崩れ始める。このようにして、被研掃物の斜面が制御不能に崩壊すると、該被研掃物を受け取る手段との協働がマッチせず、被研掃物の一部分が溢れ落ちたりして損傷する虞れが少なくない。
そこで図３（Ｂ）のように、ドラムの底板を水平線Ｈ−Ｈに対して僅少角度ψだけ傾けた状態でバイブレータ１５を作動させ、比較的弱い振動を与えると、多数の被研掃物１６は円滑に流動して滑り降りる。このようにして、溢れ落ちる虞れ無く被研掃物を次工程へ受け渡すことができる。

本発明に係る振動式研掃機の１実施形態を示し、模式的に描いた断面正面図 上記実施形態における模式的な断面側面図 上記実施形態における被研掃物排出操作を描いた模式図 従来例の研掃機を描いた正面図

符号の説明

１０…ドラム
１１…傾動ベース
１２…軸
１３…傾動アーム
１４…スプリング
１５…バイブレータ
１６…被研掃物
１７…反転案内バー

Claims (2)

1. 傾動可能なベースと、該ベースにスプリングを介して搭載され上面を開口して多数の被研掃物を収容するドラムと、該ドラムの底壁に対して斜め方向に振動を加えるバイブレータとを備える振動撹拌式研掃機であって、
   前記ドラムの内面には被研掃物を撹拌、転動させるために前記ベースの傾動軸と平行に反転案内バーが設けられて研掃時に前記バイブレータの振動により被研掃物を撹拌、転動させるとともに、
   研掃終了後に被研掃物を排出するに際し前記バイブレータによりドラムに振動を与えつつドラムを傾けることにより被研掃物を流動して排出させることを特徴とする振動撹拌式研掃機。
2. 傾動可能なベースと、該ベースにスプリングを介して搭載され上面を開口して多数の被研掃物を収容するドラムと、該ドラムの底壁に対して斜め方向に振動を加えるバイブレータとを備える振動撹拌式研掃機による振動撹拌式研掃方法であって、
   前記ドラムの内面には被研掃物を撹拌、転動させるために前記ベースの傾動軸と平行に反転案内バーが設けられて研掃時に前記バイブレータの振動により被研掃物を撹拌、転動させるとともに、
   研掃終了後に被研掃物を排出するに際し前記バイブレータによりドラムに振動を与えつつドラムを傾けることにより被研掃物を流動して排出させることを特徴とする振動撹拌式研掃方法。

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