(57)【要約】【課題】  大量の粉体を秤量する場合であっても供給時間を短縮できかつ高精度で設定量を供給できる粉体供給機を提供する。【解決手段】  粉体供給機１は貯留部２の粉体を供給部３から供給受部４に設定量供給する装置である。供給部３は、シャッター２１により開閉し粉体を供給受部４に投下する投下口１３と、スクリュー１６により移送される粉体を供給受部４に放出する放出口１５とを備える。粉体供給機１は、前記構成によって、投下口１３及び放出口１５の両方による粉体の高速供給と、放出口２１単体による粉体の精密供給とを行うことで、大量の粉体を供給受部４で秤量する場合であっても供給時間を短縮することができ、かつ設定量の粉体を高精度で供給することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を供給部から供給受部に設定量供給する粉体供給機であって、
前記供給部は、シャッターにより開閉し前記粉体を前記供給受部に投下する投下口と、スクリューにより移送される前記粉体を前記供給受部に放出する放出口とを備えることを特徴とする粉体供給機。
【請求項２】
供給部は、貯留部の粉体を供給受部に供給するものであって、
貯留部の開口部から投下口まで上下方向に連通して粉体を投下する第１連通部と、前記第１連通部と交差して水平方向に少なくとも交差位置から放出口まで連通する第２連通部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給機。
【請求項３】
供給部の供給動作は、
投下口を開放して粉体を投下し、かつ、スクリューを高速回転させ粉体を放出口から放出する高速供給と、
前記投下口を閉鎖して粉体の投下を制止しつつ、前記スクリューの高速回転は維持して粉体を放出口から放出する中速供給と、
前記投下口を閉鎖して粉体の投下を制止し、前記スクリューを低速回転させて粉体を少量放出する低速供給とを有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の粉体供給機。
【請求項４】
シャッターによる投下口の最大開放量を予め変更する変更部を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の粉体供給機。
【請求項５】
シャッターの保持部は、閉鎖位置の前記シャッターの末端及びその周辺部分の上方に空間を有することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の粉体供給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の粉体を供給する粉体供給機であって、設定量の粉体を供給する供給部を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より粉体を供給する粉体供給機は存在していたが、特許文献１に示すように、スクリュー及び定量送りブラシにより設定量の粉体を供給する粉体の払い出し装置が知られている。この払い出し装置は、スクリューとブラシとを用いた多量供給と、ブラシのみによる微調整供給とを行い、供給精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平２−３０６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す装置では、スクリューによる送り出しとブラシによる払い出しでは単位時間当たりの供給量が少なく、数ｇ程度の微少量の秤量には効果的だが、数百ｇや数ｋｇなどの大量な粉体の秤量には時間がかかり過ぎる。
また、スクリューによる供給量を多くするには、径の大きいスクリューとこの大きなスクリューを高速回転できるモータ及びギアヘッドが必要となり、回転停止時に生じる設定値に対する誤差が大きくなり、秤量精度を高くできない。誤差を小さくするため、径の小さいスクリューとこのスクリューを低速回転できるモータ及びギアヘッドを用いると、供給量が少なくなり、時間がかかり過ぎる。このように、従来の方式では、多量供給（高速供給）と少量供給（精密供給）の両方を同時に満足することができなかった。
【０００５】
本願は、大量の粉体を秤量する場合であっても供給時間を短縮できかつ高精度で設定量を供給できる粉体供給機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】
【０００６】
本発明の粉体供給機は、上記課題に鑑み、粉体を供給部から供給受部に設定量供給する粉体供給機であって、前記供給部は、シャッターにより開閉し前記粉体を前記供給受部に投下する投下口と、スクリューにより移送される前記粉体を前記供給受部に放出する放出口とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上述した構成に加え、供給部は、貯留部の粉体を供給受部に供給するものであって、貯留部の開口部から投下口まで上下方向に連通して粉体を投下する第１連通部と、前記第１連通部と交差して水平方向に少なくとも交差位置から放出口まで連通する第２連通部とを備えることが好ましい。
【０００８】
また、上述した構成に加え、供給部の供給動作は、投下口を開放して粉体を投下し、かつ、スクリューを高速回転させ粉体を放出口から放出する高速供給と、前記投下口を閉鎖して粉体の投下を制止しつつ、前記スクリューの高速回転は維持して粉体を放出口から放出する中速供給と、前記投下口を閉鎖して粉体の投下を制止し、前記スクリューを低速回転させて粉体を少量放出する低速供給とを有することが好ましい。
【０００９】
また、上述した構成に加え、シャッターによる投下口の最大開放量を予め変更する変更部を備えることが好ましい。
【００１０】
また、上述した構成に加え、シャッターの保持部は、閉鎖位置の前記シャッターの末端及びその周辺部分の上方に空間を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、投下口及び放出口の両方による高速供給と、放出口単体による精密供給とで、数百ｇや数ｋｇなどの大量の粉体を秤量する場合であっても供給時間を短縮できかつ設定量の粉体を高精度で供給することができる。
【００１２】
粉体供給機は、第１連通部と第２連通部が交差することで、第１連通部の供給流路を第２連通部の供給流路に流用することができ、供給部をコンパクトな構成にすることができる。
【００１３】
粉体供給機は、供給動作を高速供給と中速供給と低速供給の３段階にすることで、低速供給移行時の落差値を中速供給移行時の落差値よりも小さく抑えことができ、供給精度を向上することができ、かつ低速供給での必要供給量を減らして低速供給の時間を短縮することができる。
【００１４】
粉体供給機は、供給受部に供給する必要量に応じて予め最大開放量を変更することで、必要量が少ない場合にも対応することができる。
【００１５】
粉体供給機は、粉体が挟まることで、シャッターの末端側が上に傾くところ、保持部の空間により末端と保持部との接触を防止することができ、投下口を安定して閉鎖することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る粉体供給機の一例を示す正面図である。
【図２】図１の粉体供給機の右側面図である。
【図３】図１の粉体供給機の貯留部及び供給部の一部切断拡大図である。
【図４】図３の供給部の底面図であり、（ａ）がシャッターを閉鎖位置とした状態、（ｂ）がシャッターを開放位置とした状態である。
【図５】図１の粉体供給機の供給動作のチャートである。
【図６】図４の供給部の保持部を省略した底面図であり、（ａ）が投下口の開放率を７０％とした状態、（ｂ）が投下口の開放率を２５％とした状態である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態の説明において、図１に示す粉体供給機１における紙面の向きを上下左右の基準とし、図２に示す粉体供給機１における紙面左を前、右を後とする。
【００１８】
粉体供給機１は、図１及び２に示すように、貯留部２の粉体を供給部３により供給受部４に供給するものであって、供給受部４で秤量しつつ供給部３を制御することにより設定量を供給する装置である。本実施形態において供給される粉体は、長さ２〜３ｍｍの樹脂製粉体（ペレット）であるが、これより細かな粒体やこれらが混雑した粉粒体も含めて対象とする。また、本発明は粉体を所定の時間で供給するものであるが、装置全体としては複数の粉体を混合する混合機や、単に供給して重量を測る秤量機やその他の機体であってもよい。以下、一実施形態として、複数の粉体を混合する混合部５を供給受部４の下方に備えた粉体供給機を例示し、説明する。
【００１９】
本実施形態における粉体供給機１は、一つの供給受部４に対して、各々一つの貯留部２及び供給部３からなる組み合わせを４組、備える。この組み合わせにより、４種類の粉体それぞれを設定量、供給受部４に供給することができる。この組み合わせは、供給する粉体の種類等によって適宜変更可能である。以下、本説明においては、１組の貯留部２及び供給部３により説明する。
【００２０】
図１、２、３に示すように、貯留部２は、上方に開口し、この開口を介して外部から粉体が供給される容器形状であって、供給前の粉体を貯留する。貯留部２は、容器の下部が開口されていて、供給部３に連通し、貯留した粉体を供給部３に供給する。
【００２１】
図３に示すように、供給部３は、上下に連通する第１連通部１１と、この第１連通部１１と直交する方向である左右方向（水平方向）に連通する第２連通部１２からなる。第１連通部１１と第２連通部１２とは交差し、略十文字状に内部が連通した状態となる。
【００２２】
上下方向に連通する第１連通部１１は、その上方端で貯留部２と連結し、貯留部２の開口部を通じて連通している。第１連通部１１の下方端は、投下口１３となり、開閉する板状のシャッター２１を介して、供給受部４にガイドするガイド部材３１に連通している。
【００２３】
第１連通部１１は略角筒状であり、その断面は、上方の貯留部２の開口部の開口面積と同じ開口面積を有するように連通している。第１連通部１１は、貯留部２の開口部から第１連通部１１の下方端となる投下口１３まで垂直に連通しており、貯留部２に投入された粉体が直接的に投下されるようにしている。この第１連通部１１により、貯留部２から供給された粉体を直接、下方向へ落とし込むことで、大量かつスピーディーに供給受部４に供給することができる。
【００２４】
第１連通部１１の下方の一方側面（シャッター２１の先端側の側面）には、開口面積が若干狭まるように傾斜するガイド面１４を有する。ガイド面１４により投下口１３の一方側端（シャッター２１の先端側の側端）が貯留部２の開口部の一方側端（シャッター２１の先端側の側端）よりもシャッター２１の末端側に位置している。第１連通部１１の投下口１３の粉体が通る開口面積を第１連通部１１の開口面積よりも若干狭めることで、シャッター２１を閉じる際に、粉体の噛み込みを抑制している。
【００２５】
ガイド部材３１は、上下に連通する第１連通部１１の下方の投下口１３に取り付けられており、投下口１３から投下される粉体を供給受部４にガイドする。具体的には、投下口１３のシャッター２１の末端側から先端側の方向と同じ方向へ傾斜するガイド板３２が形成され、投下された粉体が供給受部４の中央に向かうようにガイドする。このため、投下口１３から落下した粉体を供給受部４に安定して供給することができる。
【００２６】
上下に連通する第１連通部１１からの粉体の投下を制限するシャッター２１は、第１連通部１１の下方端の投下口１３と、ガイド板３２との間に配置される。シャッター２１は、開閉自在にスライド移動させるシャッター駆動部２２を備える。投下口１３を開閉するシャッター２１は、その末端側に垂下片２６を有し、垂下片２６にシャッター駆動部２２が接続されており、スライド移動する。シャッター駆動部２２は例えばエアシリンダーからなる。
【００２７】
本実施形態におけるシャッター２１は、図４に示すように、その先端２４が方形状（直線状）となる板状のシャッター本体２３が投下口１３を下方から覆うものである。その他の実施形態として、シャッター本体２３の先端２４が両側から中央に向けて凹む平面視円弧状の形状を有し、投下口１３を閉鎖する際にこの先端形状により落下する粉体の流れを切断し易くしてもよい。また、シャッター本体２３の先端２４は、その厚み方向に沿って下方に傾斜する傾斜面２５を有する。
【００２８】
具体的なシャッター２１の開閉について図４(ａ)、（ｂ）を示して説明する。図４（ａ）に示すように、閉鎖状態のシャッター２１は、そのシャッター本体２３が投下口１３を遮蔽する。具体的に説明すると、シャッター２１は、その先端２４に至るまで直方体に形成されており、その先端２４がガイド面１４の下方に入り、投下口を閉鎖する。そして、図４（ｂ）に示すように、開放状態のシャッター２１は、シャッター本体２３を末端方向に引き下げて、投下口１３を露出して開放する。なお、シャッター本体２３の先端２４が両側から中央に向けて凹む平面視円弧上の実施形態では、円弧形状の中央部分であって、最も凹んだ位置がガイド面１４の下方に位置して閉鎖するようにしている。
【００２９】
シャッター２１は閉鎖位置でその先端２４と投下口１３との間に粉体が挟まった場合でも、シャッター駆動部２２が更にシャッター２１を閉鎖方向に押し付けるため、シャッター２１全体が左上向きに傾いてしまう。保持部２８は、図３に示すように、閉鎖位置のシャッター２１の末端及びその周辺部分に空間２９を有するため、このような傾きが発生したとしても、投下口１３を安定して閉鎖することができる。
【００３０】
このシャッター２１を用いることで、シャッター２１を開けた状態では、貯留部２から第１連通部１１を通じて粉体が大量かつ迅速に投下されるようにし、シャッター２１を閉めた状態では、その投下を止め、第１連通部１１に粉体が貯まるようにしている。
【００３１】
また、第２連通部１２は、その先端（図３の右側端）を開口する放出口１５を有し、その内部に末端側（図３の左側）から先端側にかけてスクリュー１６が配置される。スクリュー１６は、第２連通部１２の末端（図３の左側端）の外側に配置されるスクリュー駆動部１７により駆動され、回転する。
【００３２】
より具体的には、第２連通部１２は、円筒状の形態であり、その先端は上方に延長されたガイド部材３１の内方まで延長されている。第１連通部１１と第２連通部１２とは、交差する筒状体であり、貯留部２から投下される粉体の流路をスクリュー１６が横切るように配置される。スクリュー１６は螺旋状の棒体からなり、スクリュー駆動部１７により回転すると、螺旋形態に粉体が先端方向へ少量が押し出される。
【００３３】
第１連通部１１と第２連通部１２とが交差し、第１連通部１１を通じて粉体を投下しつつ、第２連通部１２のスクリュー１６により粉体を少量ずつ排出する。この構成をとることにより、第１連通部１１の供給流路を第２連通部１２の供給流路に流用することができ、供給部３をコンパクトな構成にすることができる。
【００３４】
第２連通部１２の先端の放出口１５の開口面積は、第２連通部１２の断面の面積よりも若干狭まるように形成されている。つまり、放出口１５の下側から上向きに絞る傾斜面１８を有し、この放出口１５の高さ方向長さが約３分の２程度となるようにしている。傾斜面１８の中央近傍に螺旋状のスクリュー１６の先端の最下端が位置するように配置しており、スクリュー１６により押し出される粉体の振動などによる放出口１５からの誤落下を抑えている。
【００３５】
スクリュー１６は、第１連通部１１内を横切るように、第２連通部１２内に配置され、その先端（下流側）が放出口１５に位置する。すなわち、スクリュー１６は放出口１５よりも末端（上流側）が投下口１３の上部に位置し、粉体を第１連通部１１による流路から放出口１５に移送する。
【００３６】
粉体供給機１は、シャッター２１からなる投下口１３と、スクリュー１６からなる放出口１５とを備えることで、投下口１３及び放出口１５の両方による高速かつ大量供給と、投下口１３よりも供給量の細かな調整が可能な放出口１５単体による精密供給とで、数百ｇや数ｋｇなどの大量の粉体を秤量する場合であっても供給時間を短縮できかつ設定量の粉体を高精度で供給することができる。
【００３７】
スクリュー駆動部１７は、高速状態と低速状態とに切り替えてスクリュー１６を回転駆動できる。供給部３は、スクリュー１６が高速状態で回転することで、単位時間あたりの粉体の供給量を低速状態よりも多くすることができる。また、低速状態の回転では粉体の供給量を微調整する精密供給を行うことができる。
【００３８】
供給部３による粉体の供給動作は、供給受部４の秤量結果に基づき制御部（図示しない）により制御される。この供給動作は、図５に示すように、高速供給Ｓ１、中速供給Ｓ２、低速供給Ｓ３からなる。供給動作は高速供給Ｓ１、中速供給Ｓ２、低速供給Ｓ３の順に単位時間あたりの供給受部４への平均供給量が小さくなる。
【００３９】
高速供給Ｓ１とは、シャッター２１を開放して投下口１３から粉体を投下させる（図５中のＯｐｅｎ参照）とともに、スクリュー１６を高速状態（図５中のＨｉｇｈ参照）で回転させて粉体を放出口１５へ移送し、放出する状態である。このように、第１連通部１１による投下口１３からの投下、第２連通部１２による放出口１５からの放出、の両方から粉体を供給受部４に供給する。
【００４０】
中速供給Ｓ２とは、シャッター２１を閉鎖して投下口１３からの粉体の投下を止めるが（図５中のＣｌｏｓｅ参照）、スクリュー１６は高速状態（図５中のＨｉｇｈ参照）で回転させる状態を維持して、粉体を放出口１５から放出する状態である。制御部は、供給受部４の秤量値が予め定めた第１条件量に達すると、投下口１３からの投下を止め、中速状態Ｓ２に切り替える。中速供給Ｓ２では、投下口１３の閉鎖により第１連通部１１による粉体供給が停止するが、スクリュー１６を高速回転に維持するため、第２連通部１２による放出口１５からの粉体供給は継続される。また、中速供給Ｓ２では、シャッター２１による粉体投下の制止に伴い第１連通部１１に粉体が溜まり、スクリュー１６による粉体移送を行い易くすることができる。
【００４１】
低速供給Ｓ３とは、中速供給Ｓ２の状態から更にスクリュー１６を低速状態（図５中のＬｏｗ参照）にし、粉体を放出口１５から微量放出する状態である。制御部は、中速供給Ｓ２において秤量値が予め定めた第２条件量に達すると、投下口１３の閉鎖を維持したまま、スクリュー１６を低速供給Ｓ３に切り替える。低速供給Ｓ３は、低速回転のスクリュー１６による第２連通部１２の放出口１５のみから少量ずつ粉体を供給することで、精密供給を行うことができる。
【００４２】
制御部は、低速供給Ｓ３において秤量値が予め定めた第３条件量に達すると、投下口１３の閉鎖を維持したまま、スクリュー１６の回転を停止して（図５中のＯｆｆ参照）、放出口１５からの粉体供給を停止する。そして、回転停止時点で放出口１５と供給受部４との間で落下中の粉体が供給受部４に全て落下することで（図５中の落差待機Ｓ４参照）、秤量値が設定量（目標値）の誤差範囲内に達し、設定量の秤量（この供給部３による供給動作）が完了となる。すなわち、第３条件値と目標値の差は回転停止時点で放出口１５と供給受部４との間で落下中の粉体の重さ（回転停止時の放出口１５側の落差値）である。
【００４３】
条件値は供給受部４で秤量された粉体（落下しきった粉体）の重さであり、予め設定・入力された値である。第１条件値、第２条件値、第３条件値、目標値の順に重くなる。なお、第２条件値と第１条件値の差は、高速供給Ｓ１から中速供給Ｓ２に切り替わる投下口１３の閉鎖時点で投下口１３と供給受部４との間で落下中の粉体の重さ（投下口１３側の落差値）よりも大きい値である。第３条件値と第２条件値の差は、中速供給Ｓ２から低速供給Ｓ３に移行する時点で放出口１５と供給受部４との間で落下中の粉体の重さ（回転速度変更時の放出口１５側の落差値）よりも大きい値である。
【００４４】
本実施形態の粉体供給機１を用いた１実験例の条件及び結果を、以下の表１に示す。この実験例は、粉体が２〜３ｍｍ程度の米粒大の樹脂製のペレットであり、目標値（設定量）が３．６ｋｇであり、入力部（図示しない）により第１条件値が２９００ｇ、第２条件値が３５５０ｇ、第３条件値が３５５４ｇで予め設定・入力される。
【表１】
2019077509.tif 000003
従来のスクリューのみの粉体供給機を用いた比較例の条件及び結果を、以下の表２に示す。この比較例は、スクリューを覆うケーシングの直径が７０ｍｍであり、目標値（設定量）が３．６ｋｇである。
【表２】
2019077509.tif 000004
【００４５】
本実施形態の粉体供給機１は、供給動作を高速供給Ｓ１と中速供給Ｓ２と低速供給Ｓ３の３段階に変更することで、低速供給Ｓ３移行時の落差値を中速供給Ｓ２移行時の落差値よりも小さく抑えることができ、供給精度を向上させることができ、かつ低速供給Ｓ３での必要供給量を減らして低速供給Ｓ３の時間を短縮することができる。例えば、粉体が２〜３ｍｍ程度の米粒大の樹脂製のペレットであり、目標値が２ｋｇである場合、前記比較例で秤量すると１９秒かかるところ、前記実験例では１４秒で行うことができた。
【００４６】
粉体供給機１は、貯留部２及び供給部３の組み合わせを複数組備えることで、組毎に夫々異なる粉体を貯留し、この粉体夫々を同一の供給受部４で秤量し、同一の混合部５に供給して混合することができる。これによって、複数の粉体を他の場所に移送して混合しなくても、この組と同数の異なる粉体をその場（下方の混合部５）で混合でき、コンパクトな構成にすることができる。
【００４７】
次に、シャッター２１の開放面積の調整手段について説明する。図６に示すように、保持部２８は、シャッター２１による投下口１３の最大開放量を予め変更する変更部４１を備える。変更部４１により最大開放量を１００％よりも小さい複数の開放率（本実施形態では例えば７０、５０、２５％）から選択して設定することができる。
【００４８】
具体的には、変更部４１は複数の取付孔からなるもので、シャッター２１のスライド移動を規制するピン４２を選択的に取り付ける。本実施形態では３つの取付孔からなる。シャッター２１は、その末端がピン４２に接触することで開放動作の移動が停止し、開放率を調整することができる。
【００４９】
粉体供給機１は、開放率を変更自在としたことで、設定量が小さい場合であっても精度のよい供給動作を行うことができる。例えば、開放率が１００％では設定量が９００ｇ以下の短時間かつ精密な供給動作が困難であるところ、変更部４１により最大開放率を小さく変更することで精度のよい供給動作が可能となる。具体的には、７０％以下（好ましくは２５％）に変更可能であれば、設定量が３００ｇ程度であっても、シャッター２１及びスクリュー１６を用いた短時間かつ精密な供給動作を行うことができる。なお、スクリュー１６のみの供給動作であれば、設定量が３００ｇ以下であっても精度よく供給することができる。
【００５０】
このように、粉体供給機１は変更部４１を備えることで、広範囲の設定量に対応して粉体を短時間かつ精密に供給することができる。さらに、供給部３などを複数組備える粉体供給機１にあっては、設定量や種類、サイズなどが異なる多種の粉体を短時間かつ精度よく混合部５に供給することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…粉体供給機、２…貯留部、３…供給部、４…供給受部、１１…第１連通部、１２…第２連通部、１３…投下口、１５…放出口、１６…スクリュー、２１…シャッター、２４…先端、２６…垂下片、２８…保持部、２９…空間、４１…変更部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019077509.tif 000009
【図６】
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