特開 2023-11365 粒体の定量フィーダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023011365

(43)【公開日】2023-01-24

(54)【発明の名称】粒体の定量フィーダ装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 65/48 20060101AFI20230117BHJP

【ＦＩ】

B65G65/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021115188

(22)【出願日】2021-07-12

(71)【出願人】

【識別番号】508038806

【氏名又は名称】株式会社アイシンナノテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100159628

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 雅比呂

(72)【発明者】

【氏名】月原 信夫

(72)【発明者】

【氏名】豊田 敦史

【テーマコード（参考）】

3F075

【Ｆターム（参考）】

3F075AA08

3F075BA02

3F075CA09

3F075CB12

3F075CB16

3F075CC04

3F075CD14

3F075DA04

(57)【要約】

【課題】付着しやすい原料であっても従来通り攪拌できる定量フィーダ装置を提供する。
【解決手段】 上部開口１から粉粒体が投入される有底筒状の収容容器２と、収容容器２内に突出され、駆動部８により回転される主軸１１と、下端が主軸１１に取り付けられて同期回転する攪拌部材３と、攪拌部材３の下方に位置し、供給された粉粒体を定量する定量部４，５，６とを有し、攪拌部材３は、第１の攪拌部材３１と第２の攪拌部材３２との少なくとも２種を含み、第1の攪拌部材３１は、収容容器２の底面に沿って延び、第２の攪拌部材３２は、第１の攪拌部材３１よりも上方まで延び、第１の攪拌部材３１よりも可撓性が高い粉粒体の定量フィーダ装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部開口から粉粒体が投入される有底筒状の収容容器と、収容容器内に突出され、駆動部により回転される主軸と、下端が主軸に取り付けられて同期回転する攪拌部材と、攪拌部材の下方に位置し、供給された粉粒体を定量する定量部とを有し、
攪拌部材は、第１の攪拌部材と第２の攪拌部材との少なくとも２種を含み、
第1の攪拌部材は、収容容器の底面に沿って延び、
第２の攪拌部材は、第１の攪拌部材よりも上方まで延び、第１の攪拌部材よりも可撓性が高い粉粒体の定量フィーダ装置。

【請求項2】

攪拌部材は、
主軸から収容容器の周壁に向かってから周壁に沿って延びるＬ字状であって、
第２の攪拌部材は、第１の攪拌部材よりも上方において主軸に取り付けられている請求項１記載の定量フィーダ装置。

【請求項3】

第２の攪拌部材は、平面視において、第１の攪拌部材と重複する位置から周方向に離れた位置に取り付けられ、
第２の攪拌部材と収容容器の周壁の内側面との距離は、第１の攪拌部材と収容容器の周壁の内側面との距離より小さい請求項１または２記載の定量フィーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒体を定量供給するための定量フィーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、粉粒体（粉体、粒体、または粉体と粒体を混合されたもの）を微量域で定量供給することは、その粉粒体の物性、例えば、比重、粒子、粒度の相違、水分や静電気に起因する付着性や凝集性に影響を受け、非常に困難な作業となっている。

【0003】

このような課題に対し、出願人は、特許文献１に示すような粉粒体の定量フィーダ装置を開発した。この定量フィーダ装置には、上方に対象物である粉粒体の投入口が開口された粉粒体の収容容器があり、この収容容器の下方には駆動部が設けられ、この駆動部は上端を収容容器内に突出した攪拌軸を有し、収容容器内に突出している攪拌軸に略Ｌ字状とした丸棒状の攪拌棒が取り付けられている。

【0004】

この定量フィーダ装置は、攪拌棒が攪拌軸と同期回転することで、収容容器内において、粉粒体がブリッジや付着の現象が生じることがないようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－４１１０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、定量供給したい原料が、例えば紙粘土のように、収容容器の内側面に付着し易いものの場合、自重により底面に付着した粉粒体を、回転する攪拌棒で繰り返し剥がし落としていくうちに、攪拌棒が根元から徐々に曲がってしまうという問題がある。

【0007】

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、付着しやすい原料であっても従来通り攪拌できる定量フィーダ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している

【0009】

［１］ 上部開口から粉粒体が投入される有底筒状の収容容器と、収容容器内に突出され、駆動部により回転される主軸と、下端が主軸に取り付けられて同期回転する攪拌部材と、攪拌部材の下方に位置し、供給された粉粒体を定量する定量部とを有し、
攪拌部材は、第１の攪拌部材と第２の攪拌部材との少なくとも２種を含み、
第１の攪拌部材は、収容容器の底面に沿って延び、
第２の攪拌部材は、第１の攪拌部材よりも上方まで延び、第１の攪拌部材よりも可撓性が高い粉粒体の定量フィーダ装置

【0010】

［２］ 攪拌部材は、
主軸から収容容器の周壁に向かってから周壁に沿って延びるＬ字状であって、
第２の攪拌部材は、第１の攪拌部材よりも上方において主軸に取り付けられている［１］記載の定量フィーダ装置

【0011】

［３］ 第２の攪拌部材は、平面視において、第１の攪拌部材と重複する位置から周方向に離れた位置に取り付けられ、
第２の攪拌部材と収容容器の周壁の内側面との距離は、第１の攪拌部材と収容容器の周壁の内側面との距離より小さい［１］または［２］の定量フィーダ装置。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の全体構成を側方から示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る攪拌棒を斜め上方からみた斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る攪拌棒を主軸に取り付けた状態を示す側面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る攪拌棒を主軸に取り付ける過程を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」という。）に係る粉粒体の定量フィーダ装置について説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の全体構成を示す断面図である。この粉粒体の定量フィーダ装置は、粉粒体の投入口１が開口された粉粒体の収容容器２と、粉粒体の定量を行う定量部が設置されたディスクフレーム１０と、粉粒体の定量部を駆動するモータ（本発明の「駆動部」に相当。）８を有している。収容容器２、ディスクフレーム１０およびモータ８は、架台９の上に設置されている。

【0015】

図１では、収容容器２は、ブリッジ防止を目的としてストレートな円筒形としている。なお、収容容器２は、下方に従って径が小さくなるようなコーン状としてもよい。また、必要に応じて、同径の円筒状部材を上に取り付けることで、収容容器２を上下方向に大きく（高く）することもできる。

【0016】

本実施形態では、収容容器２は内径（直径）が約７０ｍｍ、高さが１５０ｍｍで、図示しないが、実際には同径の円筒状部材を上に重ねて取り付けることで高さが２倍の３００ｍｍになっている。

【0017】

ディスクフレーム１０には、収容容器２と同軸上において上方に突出する主軸１１が取り付けられている。主軸１１は、減速機を介して、モータ８の出力軸に接続され回転するように構成されている。

【0018】

主軸１１の上端側（収容容器２内に突出している部分）には、攪拌棒（本発明の「攪拌部材」に相当。）３が取り付けられている。攪拌棒３は、断面円形状の丸棒であり、略Ｌ字状に折り曲げられている。攪拌棒３は、主軸１１と同期回転することで、収容容器２内の粉粒体が、ブリッジや収容容器２の内側面に付着しないように機能する。

【0019】

本実施形態では、攪拌棒３は、主軸を点対称に２本取り付けられており、図１では、向かって左側に太く短い第１攪拌棒３１と、向かって右側に細く長い第２攪拌棒３２を備えている。

【0020】

主軸１１の下端側には、後述する供給盤５に定量の粉粒体を送り、供給するための供給手段４が取り付けられ、供給手段４は主軸１１と同期回転する。

【0021】

攪拌棒３の下方には収容容器２の内側面とやや隙間を設けて半月形の仕切板１２が設けられている。仕切板１２は、隔壁として収容容器２内部と、その下方に設置された粉粒体の供給手段４とを分離している。仕切板１２は、供給手段４に供給する粉圧を一定に保ち、収容容器２内部の材料の残量の変化に伴う供給量の変動を最小限に抑えより精度良く定量供給を可能にするように機能する。

【0022】

定量部は、供給手段４、供給盤５および強制排出盤６を有している。供給盤５および強制排出盤６は同じ高さに設置され、供給手段４は、それよりも１段高い位置に配されている。供給盤５および強制排出盤６は、供給盤５および強制排出盤６の外周に沿った形状を有する共通の収容部２１に収容されている。供給手段４、供給盤５および強制排出盤６は、すべて回転するように構成されている。

【0023】

供給手段４は、主軸１１の中心に対し、等間隔に設けられた複数の羽根体を有している。供給手段４は、平面視において供給盤５の周縁と一部が重複するように配置されており、供給手段４の羽根体の先端が供給盤５の上面と摺接するように配置されている。供給手段４は、回転することにより、供給手段４の上部に配置されている収容容器２から粉粒体の落下を促進させ、供給盤５に形成された計量溝へ粉粒体を送り込む。

【0024】

供給盤５は、周縁に歯が等間隔に形成された歯車状の円盤により構成されている。供給盤５は、周縁に等ピッチで計量溝が連続形成されている。供給手段４の羽根体で送られた粉粒体は、逐次、供給盤５の凹部である計量溝内に送られ、この凹部（計量溝）が粉粒体で埋められていく。

【0025】

強制排出盤６は、周縁に歯が等間隔に形成された歯車状の円盤により構成されている。強制排出盤６は、同じく周縁に等ピッチで突歯が形成されている。突歯は、供給盤５の計量溝と噛合するように構成されている。

【0026】

計量溝と、突歯の噛合部に相当する位置には、収容部２１の底に孔が形成されている。孔の下には、排出シュート７が連結されている。すなわち、排出シュート７は、計量溝と、突歯の噛合部に配されている。突歯は、計量溝と噛合する際に、計量溝内に残存する粉粒体を、孔を介して排出シュート７に強制的に排出する。

【0027】

供給手段４および供給盤５は、モータ８により駆動されている。なお、強制排出盤６は、供給盤５の計量溝とその突歯を噛合させることで供給盤５と同期回転する。供給手段４、供給盤５および強制排出盤６は、金属により構成することができる。

【0028】

次に、図２～４を用いて、本発明の特徴を詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る主軸１１及び攪拌棒３を示す側面図であり、図３は、本実施形態に係る攪拌棒３を斜め上方からみた斜視図であり、図４は、本実施形態に係る攪拌棒３を主軸１１に取り付ける過程を示す斜視図である。なお、本実施形態において、第１攪拌棒３１と第２攪拌棒３２とは、太さ及び長さにおいて差があるものの構造上の差はないため、図２及び図４では、第２攪拌棒３２を例に説明する。

【0029】

図２に示すように、第２攪拌棒３２は、径方向に延びる横部３２１と、横部３２１の先端からＬ字状に約９０°屈曲して上方に延びる縦部３２２と、横部３２１の基端から平面視Ｕ字状に湾曲する取付部３２３とを有する。横部３２１と取付部３２３とは、水平方向において同一平面状に配置される。

【0030】

第２攪拌棒３２は、半径約１．５ｍｍの円柱状部材であり、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を曲げ加工することで形成され、弾性力を有する。第２攪拌棒３２の横部３２１の長さは３５ｍｍで、縦部３２２の長さは３００ｍｍである。なお、第１攪拌棒３１は、半径約３．０ｍｍであり、横部３１１の長さは第２攪拌棒３２の横部３２１の長さと同じで、縦部３１２の長さは９０ｍｍである。

【0031】

第１攪拌棒３１と第２攪拌棒３２とを比べると、第１攪拌棒３１のほうが太く短いため強度が高く、第２攪拌棒３２のほうが細く長いため可撓性が高い。

【0032】

図３に示すように、主軸１１には、円筒状のリング部材４０，４０と、段差を有する円筒状の取付リング部材４１，４１が、固定されている。

【0033】

図４に示すように、取付リング部材４１は、中心の孔部４１１を有する。孔部４１１は、平面視で長円形状である。

【0034】

取付リング部材４１の下端側には、周方向の一部に湾曲して延びる溝部４１２が設けられている。これにより、取付リング部材４１は、大径部と小径部とが段差でつながった円筒状になっている。

【0035】

溝部４１２は、第２攪拌棒３２の横部３２１及び取付部３２３に対応して、平面視Ｕ字状に湾曲している。図４に示すように、この溝部４１２に対して、第２攪拌棒３２の横部３２１及び取付部３２３が、左側の仮想線の位置から右側の実線の位置に移動することで外側から掛止される。

【0036】

なお、横部３２１及び取付部３２３の境界付近（Ｕ字状の曲がっている下の部分）は、取付リング部材４１と隙間があってもよく、この場合は、取付リング部材４１を横部３２１及び取付部３２３とで挟持することになる。

【0037】

他方、リング部材４０は、溝部４１２を有さない点でのみ取付リング部材４１と異なる略円筒形状である。

【0038】

なお、リング部材４０及び取付リング部材４１が取り付けられる主軸１１の中心に設けられた回転軸（図示せず）は、図４に示した孔部４１１に対応するように平面視長円形状であって、その先端部には、オスネジが穿設されている。

【0039】

次いで、主軸１１の組立てを説明する。

【0040】

まず、図４に示すように、取付リング部材４１，４１に、第１攪拌棒３１と第２攪拌棒３２とをそれぞれ予め取り付け、次に、主軸１１の回転軸に、供給手段４（図３で図示略）、リング部材４０，４０、第１攪拌棒３１を取り付けた取付リング部材４１、第２攪拌棒３２を取り付けた取付リング部材４１を、この順で嵌合挿通した後、回転軸の先端のオスネジに円錐状の先端固定具４２を螺合させる。

【0041】

以上により、回転軸に対して、リング部材４０，４０、及び、第１攪拌棒３１と第２攪拌棒３２とが取り付けられた取付リング部材４１，４１が着脱可能に取り付けられて、主軸１１が組み立てられる。

【0042】

次いで、本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の作用効果について説明する。

【0043】

まず、第２攪拌棒３２は、相対的に太く強度が高くできるため、自重により底面に付着した粉粒体を、繰り返し剥がし落としても塑性変形しにくい。他方、第１攪拌棒３１は、相対的に細いため塑性変形しやすいが、収容容器２の底面より上方に配置されるため、底面に付着した粉粒体により塑性変形されることを回避できる。

【0044】

ところで、塑性変形を回避するだけならば、従来の攪拌棒を太くすることも考えられるが、固い攪拌棒だけでは、収容容器２の内側面に付着した粉粒体を一定の方向からこすっても剥がせない場合に、却って繰り返し押し付ける結果となり、よりこびり付かせてしまうことがある。

【0045】

しかしながら、本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置では、第１攪拌棒３１を有しており、この第１攪拌棒３１は細く可撓性が高いため、こびり付いた粉粒体に対して、自身の先端を回転方向の反対側に湾曲するように撓らせて、その粉粒体を斜め上方向に押すことできる。よって、一定方向に押してもはがれにくい粉粒体であっても、異なる方向乃至角度から交互に押すことができるため、付着した粉粒体を剥がしやすい。

【0046】

また、もし仮に、単に従来の攪拌棒を太くしただけの場合、太い攪拌棒は可撓性が低いため、繰り返し回転させたときに同じ位置を通過するので、粉粒体の自重と太い攪拌棒の先端とで、粉粒体が固まりブリッジが発生する。

【0047】

しかしながら、本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置では、第１攪拌棒３１を有しており、第１攪拌棒３１は第２攪拌棒３２より長く、かつ、可撓性が高いため、先端がランダムに動いて粉粒体をかき回すためブリッジの発生を防止することができる。

【0048】

また、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２と、取付リング部材４１の溝部４１２とはいずれもＵ字状であり、溝部４１２に横部３２１（３１１）及び取付部３２３（３１３）が外側から引っ掛けられる構成であるため、収容容器２の内側面と第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２との間隔をそれぞれ調整することができる。

【0049】

これにより、例えば、粉粒体が大きい場合に、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２を共に収容容器２の内側面から若干離す調整をしてトルクがかかりにくくすることができる。或いは、第２攪拌棒３２のほうをやや収容容器２の内側面に近づけ、小さめの粉粒体は第２攪拌棒３２で剥がし、大きめの粉粒体は第1攪拌棒３１で剥がしたり、粉粒体同士が数珠つなぎになりやすい物質の場合に、例えば、1粒付着した場合には第２攪拌棒３２で剥がし、複数粒付着した場合には第1攪拌棒３１で剥がすように調整することもできる。

【0050】

また、本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置では、主軸１１の回転軸に対して、取付リング部材４１を上下逆さに取り付けることができ、かつ、上下逆さにした取付リング部材４１に対して第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２を掛止ことができる。

【0051】

これにより、粉粒体の大きさや性質に応じて、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２の間隔を変更することができる。

【0052】

以下、変形例について説明する。

【0053】

本実施形態では、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２として円柱形状のものを例に説明したが、本発明はこれに限られず、薄板状、多角柱状であってもよい。

【0054】

また、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２は、Ｌ字状を例に説明したが、例えば、収容容器２が下方に従って径が小さくなるようなコーン状の場合には、倒「く」の字状であってもよい。また、第１攪拌棒３１は、水平方向に直線状に延びるものであってもよく、第２攪拌棒３２は、斜め上方向に直線状または曲線状に延びるものであってもよい。

【0055】

また、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２は、複数あってもよく、例えば、第１攪拌棒３１を周方向に１８０°位相をずらして２本、第２攪拌棒３２を周方向に１８０°位相をずらして２本、合計４本設けることもできる。

【0056】

また、本実施形態では、第１攪拌棒３１と第２攪拌棒３２という２種類を説明したが、さらに他の攪拌棒を有してもよい。

【0057】

また、本実施形態では、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２を例に説明したが、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２は、弾性力を有するものであれば、どのような素材でもよく樹脂製であってもよく、それぞれ別の素材であってもよい。例えば、第１攪拌棒３１は通常のステンレス鋼、第２攪拌棒３２はばね用ステンレス鋼などと素材を使い分けることで、特性の差を大きくすることがより好ましい。

【0058】

もちろん、本実施形態で示した第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２の長さや太さは例示であり、第１攪拌棒３１は相対的に強度が高く、第２攪拌棒３２は相対的に可撓性が高いという性質の差異を維持できる範囲で適宜設計可能である。例えば、本実施形態においても、第２攪拌棒３２の縦部３２２の長さは、収容容器２を２つ重ねるか否か次第で、約１２０～３００ｍｍで適宜選択可能である。

【0059】

さらに、第２攪拌棒３２の外径と略等しい内径を有する外筒部材を、縦部３２２に対して摺動可能に外嵌させることで、第２攪拌棒３２の高さが伸び縮み可能にすることもできる。

【0060】

本実施形態では、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２を取り付ける部材として、取付リング部材４１を例に説明したが、第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２が主軸１１に取り付けられれば、どのような部材でもよく、例えば、リング部材４０に水平方向に穴が穿設され、その穴に第１攪拌棒３１の横部３１１（第２攪拌棒３２の横部３２１）を差し込んでイモネジなどで固定するようなものであってもよい。さらに、取付リング部材４１と第１攪拌棒３１及び第２攪拌棒３２とが一体成型されていてもよい。

【0061】

なお、本実施形態では、第２攪拌棒３２は、第１攪拌棒３１より上方に配置される例を説明したが、共に収容容器２の底面に沿って回転するように配置することもできる。

【符号の説明】

【0062】

１ 投入口（上部開口）
２ 収容容器
３ 攪拌棒（攪拌部材）
３１ 第１攪拌棒（第１の攪拌部材）
３２ 第２攪拌棒（第２の攪拌部材）
４ 供給手段（定量部）
５ 供給盤（定量部）
６ 強制排出盤（定量部）
８ モータ（駆動部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】