JP4956530B2 - 粉体定量供給機、それを有する原料供給装置及び粉体定量供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体定量供給機とそれを有する原料供給装置及び粉体定量供給方法に関する。

いわば、プラスチック原料（例えば、ＬＤＰＥ、ＥＶＡ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣなど）を圧出または射出のような方法で加工成形することにおいて、プラスチック製品に所望の色相やある特殊な機能を付与しようとするとき、該当色相や機能を有している添加剤を基本プラスチック原料に投入して所望のカラーや特殊な機能を有するプラスチック製品を生産しうる。

しかし、前記添加剤は、ほとんどが微細な粉体状態であるか、または液体状態であるので、直接プラスチック原料と混ぜて使用することが技術的に難しいだけでなく、プラスチック原料と均一に混合されずに原料内での分布密度が異なり、それにより、カラーが塊化するか、または縞が生じて、所望の色相や機能を有する製品を作られなくなる。

プラスチック原料に粉体を均一に混合しようとする方法として、必要量の粉体をプラスチック原料の表面にあらかじめコーティングする方法や、粉体をプラスチック原料と共に溶融させて融合する混融方法、またはキャリアを利用した濃縮投入方法がある。しかし、このような方法は、粉体を計量または移送するなどの別途の過程を経ねばならないので、生産性が非常に低く、さらに計量された量と実際投入された量との差が必ず発生するので、製品の品質が低い。

これによる解決策として提案されたものがマイクロバランスによる重量定量供給方式やマイクロスクリューによる体積定量供給方式である。しかし、前記方式は、粉体の計量や移送過程中に発生する粉体のブリッジング現象（塊化現象）、静電気、空気中に飛散する飛散現象を防止できず、結局、定量供給にある程度の限界があった。

本発明は、前記問題点を解消するためのものであって、外部から投入された粉体の見かけ密度が保管や移送中に加えられる圧力、湿気、静電気などの外部要因によって部分的に変わって、不均一な連続定量供給を引き起こすことを防止するように、粉体のブリッジング現象を防止するのではなく、かえって、ブリッジング現象を逆手にとって最大に圧縮された状態の粉体塊を作ることにより、移送される粉体塊の見かけ密度を均一化し、圧縮された状態の粉体から必要なだけの粉体を微細定量計量することにより、粉体供給量の精密制御が可能な粉体定量供給機及び前記粉体定量供給機から供給された粉体とプラスチック原料との混合を円滑に具現できる原料供給装置及び粉体定量供給方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明の粉体定量供給機は、外部から投入された粉体を原料中に定量供給する粉体定量供給機であって、外部動力によって駆動力を発生する駆動部と、前記駆動部に動力連結されて駆動部の動作に従動し、前記粉体を所定経路に沿って移送させる粉体供給部と、前記粉体供給部の側部に設置され、粉体供給部によって移送される粉体をその内部に受容するチャンバと、前記チャンバの内部空間に移動した粉体をチャンバ内で圧縮する圧縮部と、前記圧縮部によって圧縮された状態の粉体をブレードにより所定量ずつ分離してチャンバの外部に排出する定量供給部とを備え、 前記圧縮部は、前記チャンバ内に回転自在に設置され、前記粉体供給部から受容された粉体を圧入させるように、その外周面に粉体を移動させる多数の歯を備えるフィーディングギアと、前記チャンバ内に回転自在に設置され、そのエッジ部に前記フィーディングギアを通じて圧入された粉体を受容する円弧状の粉体圧入溝を有する移送ディスクと備えたことを特徴とする。

また、前記駆動部は、外部から回転トルクを伝達されて所定速度比で回転する多数のギアと、前記ギアに固定され、ギアの回転によって軸回転し、長手方向に延びた多数の回転シャフトとを備えるギアボックスを有することを特徴とする。

また、前記粉体供給部は、前記ギアボックスの外部に装着され、前記多数の回転シャフトのうち任意の回転シャフトがその内部を通過する上板と、前記上板に設置された状態で回転シャフトによって上板の上面に面接した状態で時計回り方向または反時計回り方向に回転し、回転によって粉体収容ケースの内部の粉体を前記チャンバに移動させるプッシング手段と、を備えて構成されることを特徴とする。

なお、前記チャンバは、前記粉体供給部によって供給された粉体を収容できるように粉体供給部側に開放され、前記ギアボックスの回転シャフトが上側に通過して、その中央に位置する一定内径及び深さの第１空間部と、前記第１空間部の側部に位置し、粉体を第１空間部から受け取れるように第１空間部に連通し、前記ギアボックスの他の回転シャフトが上側に通過して、その中央に位置する一定内径及び深さの第２空間部とを有する供給部ブロックを備えることを特徴とする。

前記圧縮部のフィーディングギアは、前記第１空間部内に回転自在に設置され、前記回転シャフトによって回転し、前記移送ディスクは、前記第２空間部の内部に回転シャフトによって回転自在に設置され、前記移送ディスクの上部に前記粉体圧入溝を部分的にカバーして、粉体を粉体圧入溝側に支持するカバー本体が設けられたことを特徴とする。

また、前記ブレードは、その先端部が前記粉体圧入溝の内部に延びて、移送ディスクの回転時に粉体圧入溝内に圧入されている粉体を部分的にカッティングして前記チャンバの外部に排出することを特徴とする。

なお、前記カバー本体には、前記フィーディングギアによって移送されつつ圧縮された塊状態の粉体を破砕して前記粉体圧入溝に送る破砕ピンがさらに備えられたことを特徴とする。

なお、前記移送ディスクは、一定直径を有し、前記回転シャフトによって回転する内部ディスクと、前記内部ディスクと同軸上に位置し、その内周面が内部ディスクの外周面から一定間隔離隔されて前記粉体圧入溝をなす外部リングと、前記粉体圧入溝の下部に差込まれ、粉体圧入溝内に収容されている粉体を上部に支持するパッキング部材と、を備えることを特徴とする。

また、前記第２空間の底面には、回転している移送ディスクのパッキング部材を上部に移動させることにより、ブレードに接近する粉体をカバー本体の底面に加圧する突起が形成されたことを特徴とする。

また、前記プッシング手段は、前記回転シャフトにその中央部が固定され、回転シャフトを中心に相互対称する固定部と、前記固定部の両端に挟まるが、固定部の長手方向に移動可能なチップ（Ｔｉｐ）部と、前記固定部とチップ部との間に設置され、固定部からチップ部を外側に弾性支持するバネとからなるロータを含み、前記粉体収容ケースの内周面には、前記ロータの回転時にプッシング手段のチップ部を固定部側に一時圧縮させる一つ以上の突起が形成されていることを特徴とする。

さらに、前記上板の上面には、前記上面をその底面にして外部から投入された粉体を収容する粉体収容ケースがさらに備えられ、前記粉体収容ケースの内部には、前記上板から平行に離隔され、外部から投入された粉体を下側に通過させる多数の貫通孔が形成されている多孔板と、前記多孔板の上部に設置され、前記回転シャフトによって回転して投入された粉体を貫通孔に誘導する補助ロータと、がさらに備えられたことを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の原料供給装置は、外部から投入されるプラスチック原料を下部に通過させ、その一側には、前記プラスチック原料に混合する粉体を排出するものであって、本発明の粉体定量供給機が設置されている上部ダクトと、前記上部ダクトの下部に回転自在に設置され、その内部には、投入されたプラスチックチップと粉体とを混合する攪拌手段を有する回転ダクトと、前記回転ダクトの下部に位置して回転ダクトを回転自在に支持し、回転ダクトを下側に通過した原料を外部に排出する下部ダクトと、前記上部ダクトと回転ダクト、及び下部ダクトと回転ダクトとの間に設置されて上下部ダクトに対して回転ダクトを回転自在に支持し、上下部ダクトと回転ダクトとの間を密閉する軸受と、前記回転ダクトを軸回転させて攪拌手段を動作させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。

また、前記攪拌手段は、その端部が前記回転ダクトの内周面に固定された一つ以上の鋼線であることを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の粉体定量供給方法は、外部から投入された粉体を原料中に定量供給する粉体定量供給方法であって、定量供給する粉体を受容して移送を準備する準備ステップと、外部動力によって駆動して粉体を移送させる粉体供給部を利用して、前記準備ステップを通じて待機している粉体を所定経路に沿って一定容積を有するチャンバ側に移送させる粉体移送ステップと、前記粉体移送ステップを通じて移送される粉体をチャンバに備えられた圧縮部内で圧縮する圧縮ステップと、前記圧縮ステップを通じてチャンバの内部空間に圧入されて塊化した状態の粉体から所望の量ほどの粉体をブレードを含む分離手段で分離する分離ステップと、前記分離ステップを通じて分離された粉体を外部に排出する排出ステップとを有し、前記圧縮ステップは、前記チャンバ内に回転自在に設置され、その外周面に粉体を移動させる多数の歯を備えたフィーディングギアによって前記粉体供給部から受容された粉体を前記チャンバの内部に回転自在に設置された移送ディスクのエッジ部に設けられた円弧状の粉体圧入溝内に圧入させるステップであることを特徴とする。

また、前記粉体供給部は、外部から伝えられた回転トルクによって回転する多数のギアと、前記ギアから回転力を伝達されて回転し、前記粉体を移送させるロータとを備えるものであって、粉体移送ステップは、前記準備ステップを通じて待機している粉体をロータを利用してチャンバに移動させるステップであることを特徴とする。

なお、前記圧縮ステップは、前記粉体移送ステップを通じて移送される粉体を前記圧縮部の作動によって塊化するステップであることを特徴とする。

なお、前記チャンバは、前記粉体供給部によって供給された粉体を受容できるように粉体供給部側に開放され、一定内径及び深さの第１空間部と、前記第１空間部の側部に位置し、粉体を第１空間部から受け取れるように第１空間部に連通し、一定内径及び深さの第２空間部を備え、前記フィーディングギアは、前記第１空間部内に回転自在に設置され、前記移送ディスクは前記第２空間部の内部に回転自在に設置されたことを特徴とする。また、
前記分離ステップは、前記チャンバの内部に圧縮されている粉体に対して相対運動するブレードを粉体の表面から内部に一定深さだけ入れて粉体の表面から粉体を体積分離するステップであることを特徴とする。

本発明は、外部から投入された粉体が保管や移送中に加えられる圧力、湿気、静電気などの外部要因に起因して、粉体の見かけ密度が部分的に変わって連続定量供給時に不均一をもたらすことを防止するように、粉体のブリッジング現象を防止するのではなく、かえって、ブリッジング現象を逆手にとって最大に圧縮された状態の粉体塊を作ることにより、移送される粉体塊の見かけ密度を均一化し、圧縮された状態の粉体から必要なだけの粉体を微細定量計量することによって粉体供給量の精密制御が可能である。

以下、本発明による一つの実施形態を、添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による粉体定量供給機を示す斜視図である。

図面を参照すれば、本実施形態による粉体定量供給機１０は、外部から回転トルクを伝達され、その上部に第１、２、３シャフト３０，３４，３６（図２）を有するギアボックス１２と、前記ギアボックス１２の上部に設置される上板３８及び定量供給部４８と、前記上板３８の上部に密着設置され、供給する粉体が収容される粉体収容ケース４０と、前記粉体収容ケース４０の内部で回転し、投入された粉体を前記定量供給部４８側に供給するロータ６０と、前記定量供給部４８の上部を密閉する圧縮板５０とを備えて構成される。

まず、前記ギアボックス１２は、前記第１、２、３シャフト３０，３４，３６を同一方向に、また所定速度比で回転させるためのものである。図３を参照して、まず前記ギアボックス１２について説明する。

図３に示したように、前記ギアボックス１２は、内部空間を提供するケーシング３２と、前記ケーシング３２が内部に水平設置されて駆動シャフト１４を通じて外部のモータ（図示せず）から回転トルクを伝達されて回転するウォーム１６と、前記ウォーム１６に噛合うウォームギア１８と、前記ウォームギア１８の上部に固設される第１ギア２０と、前記第１ギア２０から回転トルクを提供され、ケーシング３２の上部に延びて上板３８を上側に通過する第１シャフト３０とを備える。

また、前記第１ギア２０の側部には、中間ギア２６と、第２ギア２２と、他の中間ギア２８と、第３ギア２４とが噛合った状態に備えられる。前記第２ギア２２と第３ギア２４とは、同じサイズのギアであって、回転速度及び回転方向が同一である。また、第１ギア２０と第２ギア２２との比は、約３ないし４：１にしうる。

前記第２ギア２２の回転中心には、第２シャフト３４が固定されており、第３ギア２４の回転中心には、第３シャフト３６が固定されている。前記第２シャフト３４と第３シャフト３６とは、ケーシング３２の上部に延びて相互平行している。

前記第１シャフト３０は、ロータ６０を回転させるためのものであって、第２シャフト３４は、後述するフィーディングギア４８ｍ（図２）を、第３シャフト３６は、移送ディスク５２（図２）を回転させるためのものである。

再び、図１に戻って説明する。前記ギアボックス１２の上部に設置される上板３８は、平坦な水平面を提供する金属ブロックであって、その上に粉体収容ケース４０が載置される。前記上板３８の上面と粉体収容ケース４０の下端部とは、密閉結合してその間に粉体が抜け出ない。

特に、前記上板３８の上面の中央には、一定直径をもって突出した支持平面３８ａ（図２）が設けられている。前記支持平面３８ａは、粉体収容ケース４０の底面の役割を行い、ロータ６０がその上を通過する。

前記粉体収容ケース４０は、上板３８に密着し、前記支持平面３８ａをその内部に含む密着リング４０ａと、前記密着リング４０ａに固定され、上部に延びた円筒状ケース本体４０ｂと、前記ケース本体４０ｂにかぶせられてケース４０を密閉するキャップ４２とで構成される。前記ケース本体４０ｂ及びキャップ４２は、透光性アクリルで製作しうる。

また、前記密着リング４０ａの内周面には、一つの突起４０ｃが備えられている。前記突起４０ｃは、矢印ｐ方向に回転するロータ６０の端部が越えていく突起であって、傾斜面４０ｅ（図４）を有する。前記傾斜面４０ｅは、ロータ６０の端部である弾性チップ（Ｔｉｐ）６０ｂを矢印ｔ方向に移動させる役割を行う。前記弾性チップ６０ｂが矢印ｔ方向に押されれば、弾性チップ６０ｂと固定ロッド６０ａとの間に介在されているバネ６０ｈ（図５）が圧縮される。

したがって、ロータ６０の端部が前記突起４０ｃを越える瞬間、バネ６０ｈの弾性復原力によって弾性チップ６０ｂが固定ロッド６０ａから瞬間的に矢印ｔ方向の逆方向に移動して衝撃を引き起こす。これについては、図５を通じて詳細に後述する。いずれにせよ、前記ロータ６０が突起４０ｃを越える瞬間に発生した衝撃によって、ロータ６０に付いている粉体が落ちる。

前記定量供給部４８は、前記粉体収容ケース４０の内部領域に進入されている第１空間部４８ｂを通じて粉体を受容して圧縮した後、後述するブレード５６ｂ（図２）をして圧縮された状態の粉体から所望の量の粉体を取り離させて排出口４８ｃに排出させる。

また、前記圧縮板５０は、定量供給部４８をカバーし、後述するディスクカバー５６（図２）を押圧すると同時に、定量供給部４８の内部空間を密閉して外部異質物が定量供給部４８の内部に入れないようにする。

図２は、前記図１に示した粉体定量供給機の分解斜視図である。

図示したように、ギアボックス１２の上部に第１、２、３シャフト３０，３４，３６が上側に延びている。また、前記第１シャフト３０は、上板３８を上側に通過して前記支持平面３８ａの中央に位置する。

特に、前記上板３８の一側部には、定量供給部４８の一部を収容する収容溝３８ｂが形成されている。前記収容溝３８ｂは、階段型溝であって、支持平面３８ａの内側に進入している。

また、前記ロータ６０の最大長さは、前記支持平面３８ａの直径と同じである。これは、ロータ６０の回転半径内に前記収容溝３８ｂが一部含まれて、ロータ６０によって移送される粉体が前記粉体収容ケース４０の下部を通じて定量供給部４８に供給されることを意味する。

前記ロータ６０は、ボルト４６によって第１シャフト３０に結合して支持平面３８ａ上で回転する。前記ロータ６０の底面は、支持平面３８ａの上面に面した状態で通過する。このとき、前記ロータ６０と支持平面３８ａとの間に入る粉体は、潤滑剤の役割を行う。また、前記第１シャフト３０の上端部には、前記ボルト４６が結合するスクリューホール３０ａが形成されている。したがって、必要な時に前記第１シャフト３０からロータ６０を容易に分解しうる。図面符号４０ｄは、前記圧縮板５０の先端部が挿通される圧縮板挿通溝である。

一方、前記定量供給部４８は、前記収容溝３８ｂにその一部が挟まれた状態でギアボックス１２の上部に載置され、その上面に第１、２空間部４８ｂ，４８ｇを有する供給部ブロック４８ａと、前記第１空間部４８ｂに回転自在に挟まれるフィーディングギア４８ｍと、前記第２空間部４８ｇに回転自在に設置される移送ディスク５２と、前記移送ディスク５２の上部に固定された状態で移送ディスク５２を下側に支持するディスクカバー５６とを備える。

前記供給部ブロック４８ａの上面は、平坦で前記圧縮板５０の底面に面接密着する。

前記第１空間部４８ｂは、一定直径及び深さを有する円形溝であって、その底面４８ｆの中央に貫通孔４８ｄを有する。前記貫通孔４８ｄは、供給部ブロック４８ａを垂直に貫通する孔であって、第２シャフト３４を上側に通過させる。前記第２シャフト３４は、第１空間部４８ｂの内部でフィーディングギア４８ｍに結合してフィーディングギア４８ｍを一側方向に回転させる。

前記フィーディングギア４８ｍは、その外周面に多数の歯４８ｎを等間隔で有する部材である。特に、前記歯４８ｎは、フィーディングギア４８ｍの外周面に上下に分割されている。これは、図９に示したように、後述する破砕ピン５６ｃを歯４８ｎの間に進入させた状態でフィーディングギア４８ｍを回転させるためのものである。

図８を通じて後述するが、前記フィーディングギア４８ｍは、あたかもギアーポンプのように動作して、前記ロータ６０によって第１空間部４８ｂに提供された粉体を受容して第２空間部４８ｇ側に移動させる役割を行う。粉体は、前記フィーディングギア４８ｍによって移送される間に圧縮されて塊化する。

前記第２空間部４８ｇは、第１空間部４８ｂより深く形成された一定直径の円形溝である。本実施形態で、前記第２空間部４８ｇの内径は、第１空間部４８ｂと同様に加工したが、第２空間部４８ｇの内径が第１空間部４８ｂの内径と同じである必要はない。

前記第２空間部４８ｇは、上部に開放されると同時に、第１空間部４８ｂ側にも開放されて、第１空間部４８ｂを経て移動される粉体を収容しうる。

前記第２空間部４８ｇの底面４８ｈの中央にも貫通孔４８ｅが形成されている。前記貫通孔４８ｅは、供給部ブロック４８ａに垂直に形成された孔であって、第３シャフト３６を上側に通過させる。前記第３シャフト３６は、貫通孔４８ｅを上側に通過した状態で移送ディスク５２に連結されて移送ディスク５２を回転させる。前記移送ディスク５２とフィーディングギア４８ｍとの回転速度及び回転方向は、同一である。

前記貫通孔４８ｅの側部には、突起４８ｋが形成されている。前記突起４８ｋは、空間部４８ｇの底面に形成されるが、一側壁に近接位置したものであって、矢印ｍ方向に回転する移送ディスク５２の下部のパッキングリング５４を図９の矢印ｆ方向に押し上げる。

前記移送ディスク５２は、その中央に第３シャフト３６が嵌め込まれる軸挿通孔５２ａを有する一定直径の内部ディスク５２ｄと、前記内部ディスク５２ｄを覆い包み、内部ディスク５２ｄとの間に一定幅の粉体圧入溝５２ｂを形成する外部リング５２ｅと、前記移送ディスク５２の下部で粉体圧入溝５２ｂに嵌め込まれるパッキングリング５４とで構成される。

前記パッキングリング５４は、粉体圧入溝５２ｂの下部を塞いで粉体圧入溝５２ｂ内に圧入された粉体が下部に流出しないようにすることはもとより、前記突起４８ｋによって上部に押し上げられて粉体をディスクカバー５６側に上側に加圧する。前記粉体圧入溝５２ｂは、フィーディングギア４８ｍから供給された粉体を受け取って収容する空間であって、一定幅の円弧状を有する。

一方、前記ディスクカバー５６は、テフロン系樹脂で製作された一定厚さの部材であって、その底面で前記粉体圧入溝５２ｂを部分的にカバーする。前記ディスクカバー５６は、第２空間部４８ｇに圧入された状態で移送ディスク５２を下側に支持するカバー本体５６ａと、前記カバー本体５６ａの一側に設置される破砕ピン５６ｃと、反対側に設置されるブレード５６ｂとで構成される。

前記カバー本体５６ａのフィーディングギア４８ｍに向かう外周面には、円弧状溝５６ｅが形成されている。前記円弧状溝５６ｅは、フィーディングギア４８ｍの外周面の曲率と同じ曲率を有する溝であって、図８に示したように、粉体圧入溝５２ｂを上部に開放する。

なお、前記円弧状溝５６ｅには、破砕ピン５６ｃが嵌め込まれて固定される。前記破砕ピン５６ｃは、フィーディングギア４８ｍの歯４８ｎの間に延びた鉄心であって、前記歯４８ｎの間に圧縮された状態で移送された（塊化した）粉体を破砕し、破砕された粉体が下部に待機している粉体圧入溝５２ｂに容易に入れるようにする。

前記破砕ピン５６ｃの反対側には、ブレード５６ｂが固設される。前記ブレード５６ｂは、カバー本体５６ａに固定された状態でその先端の一部が前記粉体圧入溝５２ｂの内部に延びる。前記粉体圧入溝５２ｂに対するブレードの最大進入程度は、場合によって異なって調節され、例えば、１ｍｍないし３ｍｍほどとなる。

前記第１、２空間部４８ｂ，４８ｇ内にフィーディングギア４８ｍと移送ディスク５２及びディスクカバー５６が装着された後、供給部ブロック４８ａの上部には、圧縮板５０が覆いかぶされる。前記圧縮板５０は、ディスクカバー５６とフィーディングギア４８ｍとが上部に浮き立たないように支持すると同時に、第１空間部４８ｂの一部と第２空間部４８ｇとを密閉する。前記供給部ブロック４８ａに対する圧縮板５０の結合は、公知のいかなる結合方式を取っても関係ない。

図３は、前記図１に示した粉体定量供給機１０でのギアボックス１２の内部構成を示す側断面図であって、これについての説明は、図１での通りである。

図４は、前記図１に示した粉体収容ケースの切除斜視図である。

図示したように、粉体収容ケース４０は、前記上板３８に密着される密着リング４０ａと、前記密着リング４０ａにその下端部が結合して上部に延びた透光性ケース本体４０ｂとで形成される。特に、前記密着リング４０ａの内周面には、前述した突起４０ｃが形成されている。前記突起４０ｃの数は、場合によって変わりうる。

図５は、前記図２に示したロータ６０の構成を説明するために示す一部断面図である。

図面を参照すれば、前記ロータ６０は、前記ボルト４６が下側に通過する貫通孔６０ｄがその中心に形成され、第１シャフト３０に固定される固定ロッド６０ａと、前記固定ロッド６０ａの両端部に設置される弾性チップ６０ｂと、前記固定ロッド６０ａと弾性チップ６０ｂとの間に設置されて弾性チップ６０ｂを矢印ｐ方向に弾性支持するバネ６０ｈとを備えて構成される。

前記固定ロッド６０ａの両端部には、薄く加工され、その上面にガイドピン６０ｆが一体形成されている挿入端部６０ｅが設けられている。前記挿入端部６０ｅは、一定厚さを有し、弾性チップ６０ｂの収容部６０ｋに嵌め込まれる部位である。また、前記ガイドピン６０ｆは、ロータ６０の長手方向に長い楕円形の断面を有する突起である。

前記弾性チップ６０ｂは、前記挿入端部６０ｅを収容する部材であって、バネ６０ｈによって常に矢印ｐ方向に弾性支持される。前記弾性チップ６０ｂには、前記ガイドピン６０ｆが嵌め込まれる長孔６０ｇが形成されている。前記長孔６０ｇは、ガイドピン６０ｆを収容して弾性チップ６０ｂの長手方向の移動をガイドする。

前記構成を有するロータ６０において、ロータ６０の回転時に弾性チップ６０ｂが前記突起４０ｃ（図４）の傾斜面４０ｅを通過し、その間に弾性チップ６０ｂは、矢印ｐ方向の逆方向に圧縮される。その後、弾性チップ６０ｂが突起４０ｃを通過した瞬間、弾性チップ６０ｂは、バネ６０ｈの作用によって矢印ｐ方向に飛び出し、それにより、前記ガイドピン６０ｆが長孔６０ｇの一側の内周面に衝突して衝撃が発生する。前記衝撃は、ロータ６０に付く粉体を落とす。

図６は、本発明の一実施形態による粉体定量供給機に適用できる粉体収容ケースの他の例を示す図面である。

図面を参照すれば、ケース本体４０ｂの内部に多孔板６２と補助ロータ６４とが設置されているということが分かる。前記多孔板６２は、多数の貫通孔６２ａが形成されているディスク型部材であって、前記ロータ６０の上部に水平に固定される。

また、前記補助ロータ６４は、多孔板６２の上面に設置されて、ボルト４６によって固定された状態でロータ６０と同時に回転する。前記多孔板６２は、外部から投入された粉体重量のほとんどを一旦支持して、ロータ６０が粉体の過度な重さに押されられないようにする。また、前記補助ロータ６４は、粉体が多孔板６２の貫通孔６２ａを通じて全体的に均一な分布で落下する。

９１は、ナットである。前記ナット９１は、ロータ６０を第１シャフト３０に固定させる役割を行う。

図７は、前記移送ディスク５２の構成を説明するために示した図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線による断面図である。

図示したように、内部ディスク５２ｄと外部リング５２ｅとの間に所定幅の粉体圧入溝５２ｂが設けられている。また、前記粉体圧入溝５２ｂの下部は、前記パッキングリング５４が嵌め込まれて粉体圧入溝５２ｂの下部を密閉する。

図８及び図９は、本発明の一実施形態による粉体定量供給機１０の作動メカニズムを説明するために示す図面である。

図面を参照すれば、供給部ブロック４８ａの第１空間部４８ｂにフィーディングギア４８ｍが設置されており、第２空間部４８ｇに移送ディスク５２とディスクカバー５６とが上下に設けられているということが分かる。前記フィーディングギア４８ｍと移送ディスク５２とは、矢印ｓ方向に回転する。

なお、点線で表現されたように、前記第１空間部４８ｂの一部分は、粉体収容ケース４０の内部領域に含まれている。したがって、粉体は、矢印ｓ方向に回転するロータ６０によって、矢印ｚ１方向に沿って第１空間部４８ｂに押し寄せる。

前記第１空間部４８ｂに押し寄せた粉体は、フィーディングギア４８ｍの歯４８ｎの間に収容された状態でフィーディングギア４８ｍの継続的な回転によってＹ方向に移動し、その間に第１空間部４８ｂの内周面との間で圧縮される。特に、矢印Ｙ方向に移動する粉体は、圧縮板５０の下部に進入することによって外部から隔離されて、飛ばされる恐れもない。

前記フィーディングギア４８ｍによって矢印Ｙ方向へ移送されつつ、圧縮された粉体は、破砕ピン５６ｃに到達して破砕される。前記のように、フィーディングギア４８ｍによって移送される粉体は、移送中に歯４８ｎの間で圧縮されて塊化状態となるので、前記破砕ピン５６ｃで破砕して初めて、粉体圧入溝５２ｂの内部に（図９の矢印ｚ２方向に）円滑に移動しうる。

前記破砕ピン５６ｃによって破砕された粉体は、回転している移送ディスク５２の粉体圧入溝５２ｂの内部に移動して粉体圧入溝５２ｂを満たす。このとき、前記粉体圧入溝５２ｂと粉体圧入溝５２ｂの上部の歯４８ｎとは、相互逆方向に交差運動するので、粉体は、歯４８ｎによって加圧されて粉体圧入溝５２ｂ内で圧入される。

前記粉体圧入溝５２ｂの内部に満たされた粉体は、再び圧縮されてカバー本体５６ａの底面に押圧され、矢印Ｙ２方向に沿って前記ブレード５６ｂ側に移動する。このとき、前記粉体圧入溝５２ｂ内の粉体は、カバー本体５６ａの底面によって押されて、その上面が平らに整理される。

特に、前記のように、第２空間部４８ｇの底面に形成された突起４８ｋ（図２）によってパッキングリング５４の該当部位が矢印ｆ方向に押し上げられることによって、粉体は、上部に強く加圧されてカバー本体５６ａの底面によって相対的に押されて圧縮される。

前記過程を経てブレード５６ｂの先端部に到達した粉体は、ブレード５６ｂによってその上部の一部が落とされて排出口４８ｃを通じて矢印ｚ３方向に排出される。前記粉体の排出量は、粉体圧入溝５２ｂに対するブレード５６ｂの先端部の挿入深さによって変わることもあり、移送ディスク５２の回転速度によって変わることもある。

前記ブレード５６ｂの下部を通過する粉体は、前記フィーディングギア４８ｍ側に再び移動して新たに追加される粉体と合わせられる。

図１０は、本発明の一実施形態による原料供給装置の構成及び動作を説明するための図面である。前記原料とは、プラスチック原材料と粉体との混合物を意味する。

図示したように、本実施形態による原料供給装置７０は、前記粉体定量供給機１０を傾けた状態で固定するパイプ状の上部ダクト７２と、前記上部ダクト７２の下部に設置されて回転自在な回転ダクト７４と、前記回転ダクト７４の下部に位置して前記回転ダクト７４を回転自在に支持し、上部から投入された原料を下側に移送する下部ダクト７６と、前記回転ダクト７４を回転させるためのモータ８４などの回転手段とを備える。

前記上部ダクト７２は、一定直径を有するパイプであって、別途に設置されたホッパー（図示せず）を通じて投入されたプラスチック原材料を下側に移動させる。前記プラスチック原材料は、下側に移動する間に前記粉体定量供給機１０から定量排出される粉体と共に落下する。

また、前記回転ダクト７４は、前記上部ダクト７２と同じサイズを有するパイプであって、その内部に攪拌鋼線９０を有する。前記攪拌鋼線９０は、下部に移動するプラスチック原材料と粉体とを混合する線形部材である。前記攪拌鋼線９０は、その両端部が回転ダクト７４の内周面に形成された溝７４ａに挿入された状態で溶接されることによって回転ダクト７４内に固定される。前記攪拌鋼線９０の設置方式や設置個数は、場合によって変わりうる。なお、前記攪拌鋼線９０に替わる他の攪拌手段を適用してもよい。

前記回転ダクト７４を軸回転させるために、スプロケット８８と、モータ８４と、チェーン８６とが備えられる。前記スプロケット８８は、回転ダクト７４の外周面を巡って設けられたものであって、モータ８４の駆動軸にチェーン８６で連結される。したがって、前記モータ８４を駆動すれば、モータの駆動力がチェーン８６を通じてスプロケット８８に伝達され、回転ダクト７４は、軸回転して内部の原料が攪拌される。

一方、前記上部ダクト７２と回転ダクト７４、回転ダクト７４と下部ダクト７６との間には、テフロン軸受８２が設置される。前記テフロン軸受８２は、公知のテフロンで製作されたものであって、回転ダクト７４を上下部ダクト７２，７６の間で円滑に回転させる。なお、前記テフロン軸受８２は、前記ダクト７２，７４，７６の内部空間を外部から密閉遮断する役割を兼ねる。

７８及び８０は、上部ダクト７２に対する下部ダクト７６の間隔を維持するための支持ロッド７８及びブラケット８０である。前記ブラケット８０は、上部ダクト７２及び下部ダクト７６の外周面に固定された鉄片である。

また、前記支持ロッド７８は、上部ダクトのブラケットと下部ダクトのブラケットとを相互連結する棒である。前記支持ロッド７８の上下端部が上下部のブラケット８０にそれぞれ結合固定されることにより、回転ダクト７４を介した上部ダクト７２と下部ダクト７６との間隔が堅固に維持される。

図１１は、本発明の一実施形態による粉体定量供給方法を整理して示すフローチャートである。

図示したように、本実施形態による粉体定量供給方法は、外部から投入された定量供給する粉体を受容して移送する準備を行う準備ステップ１００と、前記準備ステップ１００を通じて待機している粉体を所定経路に沿って前記第１、２空間部４８ｂ,４８ｂが位置しているチャンバに移送させる粉体移送ステップ１０２と、前記粉体移送ステップ１０２を通じて移送される粉体を第１、２空間部４８ｂ,４８ｇの内部で圧縮する圧縮ステップ１０４と、前記圧縮ステップ１０４を通じて第２空間部４８ｇに圧入された状態で、待機する粉体から所望の量だけの粉体を分離手段を利用して分離する分離ステップ１０６と、前記分離ステップを通じて分離された粉体を第２空間部４８ｇの外部に排出する排出ステップ１０８とからなる。

前記準備ステップ１００は、前記粉体収容ケース４０の内部に（定量供給する対象である）粉体を受容する過程である。前記準備ステップ１００のために、前記上板３８に粉体収容ケース４０を定位置させて、密着リング４０ａの内周面を支持平面３８ａの外周面に緊密に密着させる。

また、前記粉体移送ステップ１０２は、前記ロータ６０を回転させ、粉体収容ケース４０に投入されている粉体を前記定量供給部４８の第１空間部４８ｂ側に押し出すステップである。

前記粉体移送ステップ１０２を通じて定量供給部４８に押し寄せられて移動する粉体は、圧縮ステップ１０４を通じて第１空間部４８ｂと第２空間部４８ｇとを経て圧縮される。本発明での主要技術の要旨が粉体の塊化現象を逆利用して、保管や移送中に加えられる圧力、湿気、静電気などの外部要因に起因して、粉体の見かけ密度が部分的に変わって連続定量供給時に不均一をもたらすことを防止するように、最大限圧縮された状態の粉体塊を作ることであるので、前記圧縮ステップ１０４を通じて（第１、２空間部４８ｂ,４８ｇの内部で）定量供給する粉体を圧縮して塊化させる。

このような粉体の圧縮がフィーディングギア４８ｍ及び移送ディスク５２の回転によってなされるというのは、前記した通りである。すなわち、図８を通じて説明したように、フィーディングギア４８ｍ及び移送ディスク５２が前記第２、３シャフト３４,３６から回転力を伝達されて回転する間に、粉体がフィーディングギア４８ｍの歯４８ｎによって粉体圧入溝５２ｅの内部に圧入されるため、圧縮がなされる。

次の分離ステップ１０６は、前記加圧ステップ１０４を通じて第２空間部４８ｇに圧入された状態で待機する粉体（の塊）から所望の量だけの粉体を、ブレード５６ｂを利用して分離する過程である。前記のように、ブレード５６ｂの先端の一部が粉体圧入溝５２ｂの内部に進入しているので、移送ディスク５２が図８の矢印Ｙ２方向に移動する間にブレード５６ｂが粉体を切り離せる。

前記分離ステップを通じて分離された粉体は、排出ステップ１０８を通じて第２空間部４８ｇから図９の矢印Ｚ３方向に排出される。このように排出ステップ１０８を通じて定量供給部４８から排出される粉体は、必要なところに送られる。

以上、本発明を具体的な実施形態を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定せず、本発明の技術的思想の範囲内で、当業者によって色々な変形が可能である。

本発明の一実施形態による粉体定量供給機を示す斜視図である。 図１に示した粉体定量供給機の分解斜視図である。 図１に示した粉体定量供給機でのギアボックスの内部構成を示す側断面図である。 図１に示した粉体収容ケースの切除斜視図である。 図２に示したロータの構成を説明するために示す一部断面図である。 本発明の一実施形態による粉体定量供給機に適用できる粉体収容ケースの他の例を示す図面である。 図２のＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。 本発明の一実施形態による粉体定量供給機の作動メカニズムを説明するために示す図面である。 本発明の一実施形態による粉体定量供給機の作動メカニズムを説明するために示す図面である。 本発明の一実施形態による原料供給装置の構成及び動作を説明するための図面である。 本発明の一実施形態による粉体定量供給方法を整理して示すフローチャートである。

Claims (18)

1. 外部から投入された粉体を原料中に定量供給する粉体定量供給機であって、
   外部動力によって駆動力を発生する駆動部と、
   前記駆動部に動力連結されて駆動部の動作に従動し、前記粉体を所定経路に沿って移送させる粉体供給部と、
   前記粉体供給部の側部に設置され、粉体供給部によって移送される粉体をその内部に受容するチャンバと、
   前記チャンバの内部空間に移動した粉体をチャンバ内で圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部によって圧縮された状態の粉体をブレードにより所定量ずつ分離してチャンバの外部に排出する定量供給部とを備え、
   前記圧縮部は、
   前記チャンバ内に回転自在に設置され、前記粉体供給部から受容された粉体を圧入させるように、その外周面に粉体を移動させる多数の歯を備えるフィーディングギアと、前記チャンバ内に回転自在に設置され、そのエッジ部に前記フィーディングギアを通じて圧入された粉体を受容する円弧状の粉体圧入溝を有する移送ディスクと備えた粉体定量供給機。
2. 前記駆動部は、
   外部から回転トルクを伝達されて所定速度比で回転する多数のギアと、前記ギアに固定され、ギアの回転によって軸回転し、長手方向に延びた多数の回転シャフトとを備えたギアボックスを有する請求項１に記載の粉体定量供給機。
3. 前記粉体供給部は、
   前記ギアボックスの外部に装着され、前記多数の回転シャフトのうち任意の回転シャフトがその内部を通過する上板と、
   前記上板に設置された状態で回転シャフトによって上板の上面に面した状態で時計回り方向または反時計回り方向に回転し、回転によって粉体収容ケースの内部の粉体を前記チャンバに移動させるプッシング手段とを備えた請求項２に記載の粉体定量供給機。
4. 前記チャンバは、
   前記粉体供給部によって供給された粉体を受容できるように粉体供給部側に開放され、前記ギアボックスの回転シャフトが上側に通過して、その中央に位置する一定内径及び深さの第１空間部と、
   前記第１空間部の側部に位置し、粉体を第１空間部から受け取れるように第１空間部に連通し、前記ギアボックスの他の回転シャフトが上側に通過して、その中央に位置する一定内径及び深さの第２空間部とを有する供給部ブロックを備えた請求項２に記載の粉体定量供給機。
5. 前記圧縮部のフィーディングギアは、前記第１空間部内に回転自在に設置され、前記回転シャフトによって回転し、
   前記移送ディスクは、前記第２空間部の内部に回転シャフトによって回転自在に設置され、
   前記移送ディスクの上部に前記粉体圧入溝を部分的にカバーして、粉体を粉体圧入溝側に支持するカバー本体が設けられた請求項４に記載の粉体定量供給機。
6. 前記ブレードは、
   その先端部が前記粉体圧入溝の内部に延びて、移送ディスクの回転時に粉体圧入溝内に圧入されている粉体を部分的にカッティングして前記チャンバの外部に排出する請求項１に記載の粉体定量供給機。
7. 前記カバー本体は、
   前記フィーディングギアによって移送されつつ圧縮された塊状態の粉体を破砕して前記粉体圧入溝に送る破砕ピンを備えた請求項５に記載の粉体定量供給機。
8. 前記移送ディスクは、
   一定直径を有し、前記回転シャフトによって回転する内部ディスクと、
   前記内部ディスクと同軸上に位置し、その内周面が内部ディスクの外周面から一定間隔離隔されて前記粉体圧入溝をなす外部リングと、
   前記粉体圧入溝の下部に差込まれ、粉体圧入溝内に収容されている粉体を上部に支持するパッキング部材とを備えた請求項５に記載の粉体定量供給機。
9. 前記第２空間は、
   その底面に、回転している移送ディスクのパッキング部材を上部に移動させることにより、ブレードに接近する粉体をカバー本体の底面に加圧する突起を形成したものである請求項８に記載の粉体定量供給機。
10. 前記プッシング手段は、
    前記回転シャフトにその中央部が固定され、回転シャフトを中心に相互対称する固定部と、前記固定部の両端に挟まるが、固定部の長手方向に移動可能なチップ（Ｔｉｐ）部と、前記固定部とチップ部との間に設置され、固定部からチップ部を外側に弾性支持するバネとからなるロータを含み、
    前記粉体収容ケースの内周面には、前記ロータの回転時にプッシング手段のチップ部を固定部側に一時圧縮させる一つ以上の突起が形成されている請求項３に記載の粉体定量供給機。
11. 前記上板は、
    その上面には、前記上面をその底面にして外部から投入された粉体を収容する粉体収容ケースがさらに備えられ、
    前記粉体収容ケースは、
    その内部には、前記上板から平行に離隔され、外部から投入された粉体を下側に通過させる多数の貫通孔が形成されている多孔板と、
    前記多孔板の上部に設置され、前記回転シャフトによって回転して投入された粉体を貫通孔に誘導する補助ロータとがさらに備えられた請求項３に記載の粉体定量供給機。
12. 外部から投入されるプラスチック原料を下部に通過させ、その一側には、前記プラスチック原料に混合する粉体を排出するものであって、請求項１の粉体定量供給機が設置されている上部ダクトと、
    前記上部ダクトの下部に回転自在に設置され、その内部には、投入されたプラスチックチップと粉体とを混合する攪拌手段を有する回転ダクトと、
    前記回転ダクトの下部に位置して回転ダクトを回転自在に支持し、回転ダクトを下側に通過した原料を外部に排出する下部ダクトと、
    前記上部ダクトと回転ダクト、及び下部ダクトと回転ダクトとの間に設置されて上下部ダクトに対して回転ダクトを回転自在に支持し、上下部ダクトと回転ダクトとの間を密閉する軸受と、
    前記回転ダクトを軸回転させて攪拌手段を動作させる駆動手段とを備えた原料供給装置。
13. 前記攪拌手段は、その端部が前記回転ダクトの内周面に固定された一つ以上の鋼線である請求項１２に記載の原料供給装置。
14. 外部から投入された粉体を原料中に定量供給する粉体定量供給方法であって、
    定量供給する粉体を受容して移送を準備する準備ステップと、
    外部動力によって駆動して粉体を移送させる粉体供給部を利用して、前記準備ステップを通じて待機している粉体を所定経路に沿って一定容積を有するチャンバ側に移送させる粉体移送ステップと、
    前記粉体移送ステップを通じて移送される粉体をチャンバに備えられた圧縮部内で圧縮する圧縮ステップと、
    前記圧縮ステップを通じてチャンバの内部空間に圧入されて塊化した状態の粉体から所望の量ほどの粉体をブレードを含む分離手段で分離する分離ステップと、
    前記分離ステップを通じて分離された粉体を外部に排出する排出ステップとを有し、
    前記圧縮ステップは、
    前記チャンバ内に回転自在に設置され、その外周面に粉体を移動させる多数の歯を備えたフィーディングギアによって前記粉体供給部から受容された粉体を前記チャンバの内部に回転自在に設置された移送ディスクのエッジ部に設けられた円弧状の粉体圧入溝内に圧入させるステップであることを特徴とする粉体定量供給方法。
15. 前記粉体供給部は、外部から伝えられた回転トルクによって回転する多数のギアと、前記ギアから回転力を伝達されて回転し、前記粉体を移送させるロータとを備えるものであって、
    前記粉体移送ステップは、前記準備ステップを通じて待機している粉体をロータを利用してチャンバに移動させるステップである請求項１４に記載の粉体定量供給方法。
16. 前記圧縮ステップは、前記粉体移送ステップを通じて移送される粉体を前記圧縮部の作動によって塊化するステップである請求項１４に記載の粉体定量供給方法。
17. 前記チャンバは、
    前記粉体供給部によって供給された粉体を受容できるように粉体供給部側に開放され、一定内径及び深さの第１空間部と、前記第１空間部の側部に位置し、粉体を第１空間部から受け取れるように第１空間部に連通し、一定内径及び深さの第２空間部を備え、
    前記フィーディングギアは、前記第１空間部内に回転自在に設置され、前記移送ディスクは前記第２空間部の内部に回転自在に設置された請求項１４に記載の粉体定量供給方法。
18. 前記分離ステップは、前記チャンバの内部に圧縮されている粉体に対して相対運動するブレードを粉体の表面から内部に一定深さだけ入れて粉体の表面から粉体を体積分離するステップである請求項１４に記載の粉体定量供給方法。

Images