(57)【要約】      （修正有）【課題】付着性の強い粉粒体であっても、円滑かつ定量的に送り出すことのできるスクリューフィーダを提供する。【解決手段】ホッパ内に回転または揺動可能な攪拌部材を設けるとともに、スクリュー３が回転しかつ軸方向に変位移動するスクリューフィーダにおいて、スクリュー３に連結し回転力を伝達する駆動軸８に両端が環状の円板で中央部に凹状の窪みを有する鼓形ハブ９を取り付け、振動付与用モータ２０に接続した回転軸１２の先端部に形成した円筒状カム１３を鼓状のハブ９に対して直角に配置させることにより、ハブ９を介して駆動軸８およびスクリュー３に回転とともに軸方向への変位移動に伴う微振動を付与することができる。【選択図】図４
0003171685.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原料粉体を貯留するホッパと、前記ホッパの下部に設けたスクリューと、前記スクリューを内包する排出管とを有し、
前記ホッパ内には回転または揺動可能な攪拌部材を設け、前記スクリューは回転しかつ軸方向に変位移動するよう構成されたスクリューフィーダであって、
前記スクリューに連結し回転力を伝達する駆動軸に対し、中央部に凹状の窪み部を有する鼓形ハブを取り付け、
前記鼓形ハブに対して直角に配置され、他端を振動付与用モータに接続した回転軸に対し、前記回転軸の先端部を前記回転軸の軸心とは異なる偏心した軸心を有する円筒状カムに形成するとともに、前記先端部にベアリングを取り付けて前記鼓形ハブの窪み部に組み込ませる、
ことを特徴とするスクリューフィーダ。
【請求項２】
前記駆動軸にはスクリュー駆動用モータに連結するプーリーと、鼓形ハブを前記駆動軸に保持させるための鍔状円板を取り付けた請求項１に記載のスクリューフィーダ。
【請求項３】
前記プーリーは、タイミングベルト用プーリーである請求項２に記載のスクリューフィーダ。
【請求項４】
前記鼓形ハブは前記駆動軸に対してスリーブを介して取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスクリューフィーダ。
【請求項５】
前記スクリューと前記駆動軸との連結は、前記駆動軸の先端部分をテーパー状に形成し、前記スクリュー端部には駆動軸の先端部分が嵌り込む開口を、前記駆動軸の先端部分と同様の傾斜角を有するテーパー面に形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスクリューフィーダ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、粉体用のスクリューフィーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリューフィーダで粉体を送り出す場合、粉体が微粉末で付着性や凝集性が強いと、粉体の貯留部において架橋現象が発生したり、スクリュー羽根に付着したりして粉体を円滑に送り出すことができなくなる。
【０００３】
そこで、貯留部での架橋現象を防止するためには、貯留部であるホッパ内に攪拌羽根を設けたり、ホッパに直接振動や衝撃力を付与させる機器や部材を取り付けたりしていた。また、スクリュー羽根への付着防止のためには、スクリューを回転させるとともにスクリュー全体を軸方向に前後に移動させるようにしたものがある。
【０００４】
特許文献１は、本考案の基礎となったもので、ホッパ内において攪拌羽根がスクリューに対して往復旋回運動を行って強制的に粉粒体をスクリューに押し込むように作用する。また、スクリュー軸の端部には振動発生機が連結され、スクリューは回転しながら微振動することで、スクリュー羽根への粉体の付着や固着が防止されるよう構成されている。
【０００５】
特許文献２は、スクリューコンベアのスクリューについて、スクリュー軸の一方の端部側に油圧シリンダ等のアクチュエータを取り付け、他方の端部側にスプリングを取り付けてスクリューを往復移動させる構成となっている。特許文献３もスクリューコンベアで、スクリュー軸にシフターを設け、これに偏心車に取り付けた往復てこを連結させることにより、これら部材によって起こされる往復運動をスクリュー軸に伝達させる構造となっている。
【０００６】
ところで特許文献２ではアクチュエータとして油圧シリンダを使用しているため、特許文献１のような微振動を発生することは困難であり、油圧シリンダを単に電動シリンダやエアシリンダに換えたとしても同様である。また、特許文献３は偏心車と往復てこによるクランク機構を採用していることで、偏心車を高速回転させれば往復動を速めることができそうであるが、その際の振動発生等を考えると限度があり、特許文献１のような微振動を円滑にスクリューに与えることは実際には不可能である。
【０００７】
これに対し、特許文献１は別個の振動発生機を使用していることもあり、毎分数千回の微振動をスクリューに付与させることができるようになっている。但し、一方では特許文献１の振動発生機は重くかつ価格も高いため、その対策と改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２５４７９号公報
【特許文献２】特開平８−２６４５３号公報
【特許文献３】実公昭３０−４０５０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案は、こうした点に鑑み、付着性の強い粉体であっても、より簡潔な構造でもって、円滑で定量的に送り出すことのできるスクリューフィーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本考案は、原料粉体を貯留するホッパと、前記ホッパの下部に設けたスクリューと、前記スクリューを内包する排出管とを有し、
前記ホッパ内には回転または揺動可能な攪拌部材を設け、前記スクリューは回転しかつ軸方向に変位移動するよう構成されたスクリューフィーダであって、
前記スクリューに連結し回転力を伝達する駆動軸に対して、
中央部に凹状の窪み部を有する鼓形ハブを取り付け、
前記鼓形ハブに対して直角に配置され、他端を振動付与用モータに接続した回転軸に対し、前記回転軸の先端部を前記回転軸の軸心とは異なる偏心した軸心を有する円筒状カムに形成するとともに、前記先端部にベアリングを取り付けて前記鼓形ハブの窪み部に組み込ませたことにある。
【００１１】
上記構成によって、振動付与用モータの回転力は前記回転軸と円筒状カムを介して前記鼓形ハブを軸方向に往復動させると、前記ハブと一体化された前記駆動軸をともに往復動させるため、駆動軸に取り付けられた前記スクリューを往復動させることができる。この際に円筒状カムの偏心量を適度に設定した上で、振動付与用モータからの回転を減速しないで前記円筒状カムを回転させた場合には、振動付与用モータの回転数がそのまま往復動の回数となり、円筒状カムの前記偏心量に伴う円滑な微振動をスクリューに与えることができる。
【００１２】
本考案の第二の特徴は、前記駆動軸にはスクリュー駆動用モータに連結するプーリーと、鼓形ハブを前記駆動軸に保持させるための鍔状円板を取り付けたことにある。
このように、前記駆動軸に前記プーリーと鍔状円板を取り付けておくことで、前記鼓形ハブを前記プーリーと前記鍔状円板間で保持させることができ、前記鼓形ハブを回転自在状態で駆動軸に取り付けることができる。これに伴い、前記鼓形ハブの材質や強度上の制約を受けることなく、前記鼓形ハブの全体または一部を摺動性に優れた合成樹脂材料で構成させることもできる。
【００１３】
本考案の第三の特徴は、前記プーリーはタイミングベルト用プーリーである。
前記駆動軸は微振動に伴い軸方向に変位移動するため、これら微振動を適度に逃がすためには歯車よりもベルトやチェーン駆動の方が好ましく、また微細な変位移動状態においても確実に回転力を伝達するにはＶベルトやチェーンよりもタイミングベルトの方が好ましい。
【００１４】
本考案の第四の特徴は、前記鼓形ハブはスリーブを介して前記駆動軸に取り付けられていることにある。
前記鼓形ハブにスリーブを取り付けることで、駆動軸に対する鼓形ハブの補強と変形を防止することができ、軸方向に変位移動する駆動軸の動きに対応することができる。また、軸方向と交差する方向での隙間から発生するガタツキが抑えられ、前記鼓形ハブの凹状の窪み部における前記回転軸の先端部の円筒状カムとの運動の伝達を確実に行うことができる。
【００１５】
本考案の第五の特徴は、前記スクリューと前記駆動軸との連結は、前記駆動軸の先端部分をテーパー状に形成し、前記スクリュー端部には駆動軸の先端部分が嵌り込む開口を、前記駆動軸の先端部分と同様の傾斜角を有するテーパー面に形成したことにある。
スクリューと前記駆動軸との連結方法として、駆動軸の先端部分をテーパー状に形成することで、軸心が合わせ易く取り付けが容易になり、かつ確実に取り付けられるという利点が得られる。
【００１６】
すなわち、従来、スクリューと駆動軸を一体的に作製することは装置が大きくなることで、製作が困難になるという問題があった。また、スクリューと前記駆動軸との連結をボルト止めすると、取り付けや取り外しに手間が掛かることと、駆動軸の微振動に伴いボルト・ナット類が緩み易い、外れたボルト・ナット類が製品中に混入する恐れもあったが、これらも改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案のスクリューフィーダの平面図である。
【図２】本考案のスクリューフィーダの正面図である。
【図３】本考案のスクリューフィーダの側面断面図である。
【図４】本考案のスクリューの駆動部を示す要部断面図である。
【図５】本考案の攪拌羽根の駆動部を示す背面視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案のスクリューフィーダについて、図１〜５により説明する。スクリューフィーダの本体１は、原料粉体を貯留するホッパ２と、ホッパ２内の下方にホッパ２を貫通して設けられた螺旋状の羽根を有するスクリュー３と、ホッパ２内の側面から突出したスクリュー３の一部を内包する排出管４と、スクリュー３を回転駆動するための駆動部５および駆動用モータ１０と、スクリュー３を軸方向に微振動させるための振動付与用モータ２０と、これらを支持する機台１ａとにより構成されている。また、駆動部５はカバー５ａ内に収められ、カバー５ａは上面に設けた取っ手３０を上方に持ち上げることによって簡単に取り外せるようになっている。
【００１９】
次に、スクリュー３の駆動について述べる。スクリュー３は螺旋状のスクリュー羽根３ａとスクリュー軸３ｂとよりなり、スクリュー軸３ｂは駆動軸８に取り付けられている。ここで、スクリュー軸３ｂには先端から内部に向けてテーパー状の開口３ｃを形成させ、この開口３ｃに対して駆動軸８の先端部に同様の傾斜角をもつテーパー面８ａを形成させて両者を嵌め合せて結合させている。この結合のため、スクリュー軸３ｂにはロングボルト３３の一端を取り付け、ロングボルト３３は駆動軸８内を貫通させ、他端に駆動軸８の端部に設けられたワッシャを取り付けて引っ張る構造となっている。これによりスクリュー軸３ｂと駆動軸８とは駆動用モータ１０の駆動力を伝達するのに十分な結合が行なわれることになるが、スクリュー軸３ｂと駆動軸８とはロングボルト３３を用いず開口３ｃとテーパー面８ａとの嵌め合いのみでも十分に結合させることができる。なお、スクリュー軸３ｂを外す際には、ロングボルト３３を緩めた後にロングボルト３３の端面を軽くハンマで打つことで容易にスクリュー軸３ｂと駆動軸８との結合を解除することができる。
【００２０】
ここで、スクリュー羽根３ａは断面が円形のコイル状に形成されたものを使用しているが、断面が四角形のコイル状のものであってもよく、さらにはコイル状のものに限らずスクリュー羽根３ａが軸心部を含む螺旋状羽根として構成されたもの、すなわちスクリュー軸に対し外周部に螺旋状の突起を形成したもの、スクリュー軸に対して平板を螺旋状に取り付けたもの、あるいは平板を螺旋状に捻って形成したものなど、スクリュー自体の形状は問わない。
【００２１】
駆動軸８にはプーリー１７が取り付けられ、ベルト１９を介して駆動用モータ１０側のプーリー１８に連結されている。ここで、ベルト駆動を行なう場合、滑りが発生しないタイミングベルトを使用する方が駆動力を適切に伝達できるので好ましい。なお、駆動用モータ１０としては減速回転されたギヤードモータを使用するが、これに代えて変速自在なモータを使用することも使用の適用範囲を広げることができるので好ましい。
【００２２】
また、駆動軸８には中央部に凹状の窪み部９ａを有する鼓形ハブ９を取り付け、これにカップリング１６を介して振動付与用モータ２０に連結した回転軸１２を接続させ、回転軸１２を鼓形ハブ９に対して直角に配置する。ここで、回転軸１２の先端部には回転軸１２の軸心とは異なるわずかに偏心した軸心を有する円筒状カム１３が形成されており、この先端部の円筒状カム１３にベアリング１４を取り付けて鼓形ハブ９の窪み部９ａに組み込ませる。偏心量としては、０．５〜１．０ｍｍを目処としており、これら偏心量での振幅は１．０〜２．０ｍｍとなる。振幅が２．０ｍｍを超えると振動が大き過ぎて装置全体の防振等の対策が必要になる。このため、駆動軸８の軸受にはニードルベアリングを使用して軸方向の移動量を吸収させている。また、ニードルベアリングを使用することで、軸受部をコンパクトにすることができる。
【００２３】
実験の結果、偏心量を約０．７ｍｍとし、振幅を１．５ｍｍ程度にするのが無難であると考えられる。この程度であれば、駆動軸８に対してプーリー１７を固定した状態としても偏心量（変位移動量）をタイミングベルトにより十分吸収できるので、特にプーリー１７を当該変位移動量に伴って軸方向に擦動できる構成にする必要はない。
【００２４】
ここで、鼓形ハブ９には円筒状カム１３が嵌め込まれると、回転軸１２の回転に伴い鼓形ハブ９は微小な変位移動ではあるが軸方向に激しく動かされるため、駆動軸８への鼓形ハブ９の取り付けには滑り軸受けを兼ねたスリーブ９ｂを使用している。このスリーブ９ｂは鼓形ハブ９の補強と変形を防止するもので、スリーブ９ｂの材質としては、ステンレス鋼やさらに硬質な炭素鋼などで作製されたものが好ましい。ここでは、ベアリングに近い材質のものとして、ベアリングの内輪をそのまま転用して使用している。
【００２５】
また、鼓形ハブ９は円筒状カム１３の先端に取り付けられたベアリング１４とは０．１ｍｍ前後の微小な隙間を持たせているため、厳密には両部材間での接触と非接触に伴う衝突が絶えず繰り返されることになる。そこで、騒音防止および摺動し易くする目的で鼓形ハブ９をナイロン等の合成樹脂製にして両部材間での接触と非接触に伴う衝突を緩和させている。そのため、円筒状カム１３の材料に伴う強度上の補強を兼ねて駆動軸８には別の鍔状円板１５取り付け、これに対して鼓形ハブ９を取り付けることで騒音防止と摺動性との効果を発揮させることができる。
【００２６】
さらに、本考案のスクリューフィーダは、ホッパ２内において原料粉体が偏析あるいは架橋現象を起こして供給できなくなるのを防止する目的で、ホッパ２内を攪拌するための攪拌羽根６が設けられている。攪拌羽根６はアーム６ｂを介して支持軸７に取り付けられた２枚の板状部材６ａからなり、板状部材６ａはホッパ２内の幅と同程度の長さでスクリュー３の軸方向と略平行に配置され、ホッパ２内を右回りおよび左周りに左右交互に振り子のように１／２〜１／３回転の範囲で揺動旋回する。
【００２７】
この板状部材６ａはホッパ２内の原料粉体を積極的に攪拌するというよりも、ホッパ２内の壁面に付着する原料粉体を掻き落したり、ホッパ２内で偏析したり架橋現象を発生するのを防止するためのもので、板状部材６ａの幅を細く、肉厚を薄くすることで攪拌に伴う負荷を軽減することができる。攪拌羽根６は支持軸７に対してボルト止めされており、ホッパ２内を洗浄する際には容易に取り外すことができる。ここでは支持軸７の端部にアーム６ｂを当て、支持軸７内を貫通するロングボルトに対してナットとワッシャにより締め付け固定している。また、ホッパ２の正面には点検口３４を設け、点検口３４には外側から取り外し可能な点検蓋３５を取り付けており、攪拌羽根６の着脱や保守、洗浄を容易に行なえるようにしている。
【００２８】
この攪拌羽根６の支持軸７はホッパ２の側面に取り付けられた軸受用ハウジング１１ａによって保持されている。他方、スクリュー３の駆動部に係る軸受用ハウジング１１ｂは、駆動用モータ１０とスクリュー３の駆動軸８、振動付与用モータ２０とスクリュー３を微振動させるための回転軸１２等の軸受部を保持している。
【００２９】
次に、攪拌羽根６の揺動機構の構成について述べる。駆動軸８には駆動用モータ１０と連結するためのプーリー１７とは別に小径のチェーンホイール２１が取り付けられ、このチェーンホイール２１は中間軸２２に取り付けられた大径のチェーンホイール２３とチェーン連結されている。また、中間軸２２には別の小径のピニオン歯車２４が取り付けられ、この歯車２４に連結する大径のスパーギヤ２５を第二の中間軸２６で軸支している。
【００３０】
この歯車２５には中心から外れた外周部寄りの位置に支持ピン３１を取り付け、連結棒２７の一端に設けたピン孔に対して球座軸受を取り付ける。一方、支持軸７には軸ボス２８を介してステー２９が取り付けられており、ステー２９の先端部には支持ピン３２を取り付け、連結棒２７の他端側のピン孔に対し球座軸受を取り付ける。こうして、支持ピン３１、３２に対して連結棒２７の両端部を回転自在に取り付けている。
【００３１】
ここで、ステー２９側の支持ピン３２の位置および連結棒２７のピン孔の位置は先端部分でよいが、歯車２５側の支持ピン３１の位置は少なくとも歯車２５の中心から幾分外れた位置に取り付ける。これによって、歯車２５の回転に伴って連結棒２７はクランク運動をすることとなり、ステー２９を押したり引いたりする結果、支持軸７を右回りあるいは左回りに回転させて攪拌羽根６を左右交互に旋回動させる。こうした攪拌羽根６の動きによって、ホッパ２内の原料粉体は攪拌させられ、ホッパ２内での偏析や凝集、架橋現象などの発生を防止することができる。
【００３２】
上記構成のうち、駆動軸８の駆動はタイミングベルトに限らずＶベルトや平ベルト、あるいはチェーンや歯車を介して行なってもよい。また、支持軸７への駆動についても連結棒２７を操作するのに上記のチェーンや歯車の組合せに限らずそれ以外のものを採用してもよい。また、付着性の強くない材料の場合は、振動付与用モータ２０を停止し、回転軸１２による駆動軸８への微振動付与を行なわないで運転することもできる。なお、防振のために、駆動部５を機台１ａに取り付ける際には防振機能を有する部材を間に介在させたり、本体１と機台１ａの間に防振ゴムを取り付けたり、あるいは機台１ａそのものを防振ゴムで支えるようにしてもよい。
【００３３】
さらに、本考案のスクリューフィーダの機能を高めるためには、ホッパ２、スクリュー３、攪拌羽根６等の原料粉体と接する部分の表面を研磨あるいはメッキ処理したり、付着防止用材料を塗布またはコーティングするなど、付着防止のための表面処理を施すことで、本考案の目的をより効果的に実現することができる。
【００３４】
本考案のスクリューフィーダは、従来のもの（特許文献１）に比べ、軽量かつコンパクトになり、他の処理装置への取り付けにおいても有利な点を持っている。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本考案のスクリューフィーダは、付着性の強い材料ほか、凝集性の強い材料や湿分を含んだ材料のほか、付着対策等の必要がない材料も含め、種々の粉体材料の供給、移送排出用に使用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１      本体
１ａ    機台
２      ホッパ
３      スクリュー
３ａ    スクリュー羽根
３ｂ    スクリュー軸
３ｃ    開口
４      排出管
５      駆動部
５ａ    カバー
６      攪拌羽根
６ａ    板状部材
６ｂ    アーム
７      支持軸
８      駆動軸
９      鼓型ハブ
９ａ    窪み部
９ｂ    スリーブ
１０      駆動用モータ
１１ａ    軸受用ハウジング
１１ｂ    軸受用ハウジング
１２      回転軸
１３      円筒状カム
１４      ベアリング
１５      鍔状円板
１６      カップリング
１７      プーリー
１８      プーリー
１９      タイミングベルト
２０      振動付与用モータ
２１      チェーンホイール（小径）
２２      中間軸
２３      チェーンホイール（大径）
２４      ピニオンギヤ
２５      スパーギヤ
２６      中間軸
２７      連結棒
２８      軸ボス
２９      ステー
３０      取っ手
３１      支持ピン
３２      支持ピン
３３      ロングボルト
３４      点検口
３５      点検蓋
【図１】
0003171685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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