(57)【要約】可撓性の回転分配部材を有する材料供給装置は、分配される材料の量や流れの特性の精密な制御を可能にする。また、回転材料供給装置のための可撓性の分配部材と、回転分配部材の曲率を調整することにより回転材料供給装置の分配量を調整する方法とが提供される。
2004504237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有するホッパーと、前記開口に近接して位置する可撓性の回転分配部材と、可撓性の前記回転分配部材を屈撓するための手段と、前記回転分配部材を回転するための手段とを、具備する材料供給装置。
【請求項２】
前記回転分配部材を屈撓するための手段は、可撓性の前記回転分配部材の側部に連結される支持組立体である、請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項３】
前記回転分配部材を回転するための手段は、支持組立体に連結される可動要素である、請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項４】
可動要素の動作が、可撓性の前記回転分配部材の形状を変化させる、請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項５】
可撓性の前記回転分配部材は、材料係合面を有し、前記可動要素の動作は、可撓性の前記回転分配部材を、前記材料係合面が凹面である第一位置と前記材料係合面が凸面である第二位置との間で移動させる、請求項４に記載の材料供給装置。
【請求項６】
前記材料係合面は、前記第一位置では上方に向かって凹面であり、前記第二位置では上方に向かって凸面である、請求項５に記載の材料供給装置。
【請求項７】
前記可動要素の動作は、可撓性の前記回転分配部材の周縁とホッパーの開口部との間隙の大きさを変化させる、請求項４に記載の材料供給装置。
【請求項８】
さらに、前記支持組立体により係合するように、可撓性の前記回転分配部材の側部に連結される係合部材を具備する、請求項２に記載の材料供給装置。
【請求項９】
さらに、出力シャフトにより、可撓性の前記回転分配部材に連結された回転動力源を具備する、請求項３に記載の材料供給装置。
【請求項１０】
前記可動要素は、前記出力シャフトと同心にある、請求項９に記載の材料供給装置。
【請求項１１】
前記出力シャフトは、前記開口を通って延在し、材料攪拌機を有している、請求項９に記載の材料供給装置。
【請求項１２】
前記出力シャフトの長手方向軸線は、前記ホッパーの中心軸線に整列される、請求項９に記載の材料供給装置。
【請求項１３】
前記出力シャフトは、前記ホッパーに対して軸方向に可動である、請求項１２に記載の材料供給装置。
【請求項１４】
前記出力シャフトは、前記ホッパーに対して横方向に可動である、請求項９に記載の材料供給装置。
【請求項１５】
前記回転動力源は、偏心経路の周りに前記出力シャフトを回転させる、請求項１４に記載の材料供給装置。
【請求項１６】
可撓性の前記回転分配部材は、円板形状部材である、請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項１７】
可撓性の前記回転分配部材は、天然ゴム、合成ゴムおよび重合体材料で構成されるグループから選択された材料で作られる、請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項１８】
ホッパーと、前記ホッパーの開口に近隣して位置する回転分配部材とを有する回転材料供給装置を作動する方法において、
材料を前記ホッパーに供給する段階と、
可撓性の回転分配部材を設ける段階と、
前記回転分配部材の曲率を調整する段階と、
可撓性の前記回転分配部材を回転する段階とを、
有する方法。
【請求項１９】
さらに、前記回転分配部材の回転速度を変化させる段階を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、前記開口の中心に対して、前記回転分配部材の回転軸を調整する段階を有する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は材料供給装置に関し、さらに詳細には可撓性回転分配部材を有する材料供給装置に関する。
【０００２】
材料供給装置は多くの分野において種々の材料を正確に分配するのに用いられる。１つの適用例は、型の中に置かれ研摩用研削ホイールを形成する研摩及び結合粒子のような研摩ホイール構成要素の処理に見出すことができる。この取付けにおいて、材料供給装置は重量目盛りを含む押圧装置又は型充填装置と組合わされる。材料分配の供給速度の調節が精密な材料を計量するために用いられる。１つの型式の材料供給装置は材料を受け取る近接した回転分配部材に材料を流す開口を有するホッパーを含んでいる。この回転分配部材は、これが回転するにつれて材料を近接領域に分配する。この型式の一例が参照例として本明細書に合体されている米国特許第３，８７３，６５２号に開示されている。
【０００３】
これらの回転材料供給装置は多くの用途において効果的であるが、その供給速度又は流量の限られた制御により、ある数の方法に限定される。この型式の大概の供給装置では供給速度の調節は回転分配部材の回転速度を変えることによってのみ得られる。供給速度を調節する他の方法はホッパーの開口と回転分配部材との間の間隙の大きさを制御することである。あいにくと、この間隙の大きさは多くの場合供給装置の出力シャフトの位置と選択された特定の分配部材とによって予め決定される。要求された材料の量が非常に特殊なものである技術において、例えば研摩ホイールの製造においては、供給速度に生じる不正確さは問題である。供給速度をゆっくりと減少させる必要性もまたこの型式の材料供給装置によっては処理されない。さらに、これらの供給装置は分配部材の回転の停止後でも材料を流す傾向を有している。
【０００４】
もう１つの制限は、材料の多様性、特に供給装置が処理することのできる材料の大きさが、ホッパーの開口と、用いられた特定の回転分配部材との間の間隙の大きさによって制限されることである。１つの分配部材を他のもののために取替えることは時間がかかりまた不便であり、またホッパーの開口に対する回転分配部材の位置の調節は複雑で費用のかかる機構を必要とする。
【０００５】
より正確な分配を得る１つの試みが、参照例としてここに合体されている米国特許第５，５５１，４９２号に開示されている。この参照例は計量された量の材料を受取る細溝を有する回転分配部材を提供する。この装置はより正確な分配を提供するが、材料の連続した流れを得ることができず、また比較的複雑な構造を必要とする。この装置はまた異なった大きさの材料を処理するのが困難であり、また清掃するのが困難である点で制限がある。
【０００６】
材料を供給するために振動、オーガー（らせん状部材）又はベルトを用いる他の材料供給装置もまた限定された範囲の供給速度を有している。これらの型の供給装置はまた異なる型式の材料の作業の間で清掃するのが困難である。
【０００７】
したがって、広範囲の供給速度の調節、容易な清掃および異なる大きさの材料への適合が可能な改良された材料供給装置が必要となる。
【０００８】
本発明の実施態様によれば、材料供給装置が開口を有するホッパーと開口の近くに位置する可撓性の回転分配部材とで構成されている。可撓回転部材はこの部材とホッパー開口との間の間隙距離を決定する調節可能な曲率を有している。
【０００９】
本発明の第２の形態は回転材料供給装置のための分配部材を提供し、該分配部材は可撓性材料で形成されている。
【００１０】
本発明は、第３の形態において、ホッパーとホッパーの開口に近接して位置する回転分配部材とを有する回転材料供給装置を作動する方法を提供し、該方法は、材料をホッパーに供給する段階と、可撓回転分配部材を設ける段階と、該回転分配部材の曲率を調節する段階と、可撓回転分配部材を回転する段階とからなっている。
【００１１】
本発明の上記のまた他の特徴と利点は、添付図面に関連した本発明の種々の形態の以下のさらに詳細な記載を読解することによりさらに容易に明らかとなるであろう。
【００１２】
添付図面に記載された図を参照すると、本発明の実施態様が以下に詳細に記載される。添付図面に示された同様の特徴は同様の参照番号で示され、また図の他の実施態様に示される同様の特徴は同様の参照番号で示される。
【００１３】
簡単に記載すると、本発明は材料ホッパー１２の開口１４に近接した可撓性で形状が調節可能な分配部材１６を含む材料供給装置１０である。以下にさらに詳細に記載されるように、可撓性の形状調節可能の部材１６はホッパー１２又はホッパー開口１４と可撓部材１６との間の間隙距離を調節可能にする。
【００１４】
図面を参照すると、本発明の回転分配部材型材料供給装置１０が開示されている。図１に示されるように、材料供給装置１０は材料が流れる開口１４を有する材料ホッパー１２と開口に近接して位置する可撓回転分配部材１６とを有している。部材１６は好ましくは、例えば天然又は合成ゴム、シリコーン、弗素重合体、ポリレフイル等のような重合体材料で作られた円板形状部材である。しかし部材１６は所望ならば予め設定された曲率が与えられる。ホッパー１２はまた開口１４に近接したかたまり破砕機２３を含み、材料のかたまりを破砕するのを助けるようにする。材料供給装置１０はまた可撓部材１６の下側に截頭円錐状ハウジング１１を含み、材料が作業中に噴霧しないようにすることができる。
【００１５】
可撓部材１６は材料供給装置１０に回転可能に連結された出力シャフト１８の基端に取付けられシャフト１８がその長手方向軸線１９の周りに回転できるようにする。長手方向軸線１９は好ましくはホッパー１２の中心軸線１３に整列される。しかし、図１に仮想線で示されるように、出力シャフト１８′は横方向に偏倚しそれにより長手方向軸線１９′がホッパー１２の中心軸線１３と整列されないようにする。“横方向”はホッパー１２の中心軸線１３に対し実質的に直角の方向を意味する。シャフト１８の末端が回転駆動源２０に連結されている。回転駆動源２０は任意型式の駆動装置、例えば当業者にとって周知のモーターであり、また本発明の教示にしたがって習熟した技工により容易に変更することができる。可撓部材１６は好ましい実施態様では当業者にとって普通の種々の方法で出力シャフト１８に連結されるが、可撓部材１６は図２に最も良く示されるようにねじの切られた締結具２４を受け入れる一連の開口２２を含んでいる。ねじつき締結具２４は出力シャフト１８の基端に螺合により連結される。補強プレート２６がまた設けられ可撓部材１６の引き裂きが生じないようにする。
【００１６】
出力シャフト１８はホッパー１２を通って実質的に中心に延び、開口１４を超えて軸方向に所定距離延びている。シャフト１８はこれに材料撹拌機を取付けることができる。出力シャフト１８の中を同心に、好ましくはシャフトの形式の調節可能の可動要素３０が延びている。可動要素３０は出力シャフト１８の中を軸方向に動き、また出力シャフト１８と共に回転するよう配置されている。可動要素３０の調節は軸方向調節のための任意の公知の方法で、例えばモーター駆動のウォームギヤ、手動のピン留め調節、油圧もしくは空気圧アクチュエータ等で行われる。好ましい実施態様では、可動要素３０の運動は精密の目的である種の電子制御によって与えられる。
【００１７】
可動要素３０は可撓部材１６の周縁を支持する支持組立体３２に連結される。支持組立体３２は図２に示されるように種々の形式とすることができるが、支持組立体３２は好ましくはハブ３９から可撓部材１６の周縁に延びる多数のスポーク又はフィンガー３５を有するスパイダ組立体３４である。ハブ３９は例えばねじつき継手３３によって可動要素３０に連結される。可撓部材１６は、可撓部材１６を支持するため支持組立体３２により係合するようその周縁の周りに係合部材３６を含んでいる。係合部材３６はまた支持組立体３２のスポーク３５と係合するよう選択して配置された一連の係合部材（図示しない）とすることができる。図示の好ましい実施態様では、可撓部材１６の下側が支持される。しかし、可動要素３０と出力シャフト１８の位置は変えることができ、また支持組立体３２は可撓部材１６の上面を支持することもできる。
【００１８】
図３と４を参照すると、可動要素３０の軸方向の運動は支持組立体３２の位置を変えることによりその軸線周りの可撓部材１６の形又は幾何学形状を変える作用をする。特に、可撓部材１６の曲率は調節可能である。このため、可動要素３０が図３に示される第１の位置にある時、可撓部材１６の材料係合表面３７は凹面である。この第１の位置はホッパー１２の底又は開口１４と可撓部材１６との間の大きさＤ１を有する間隙３８を形成する。可動要素３０が図４に示される第２の位置にある時、可撓部材１６の材料係合面３７は凸面である。この第２の位置はホッパー１２の底又は開口１４と可撓部材１６の間に大きさＤ２の間隙３８を形成する。材料係合面３７が凸面である時の間隙の大きさＤ２は材料係合面３７が凹面である時の間隙の大きさＤ１より大きい。このため、間隙３８を通過する材料の供給速度又は使用中間隙３８を通過することのできる材料の大きさは調節することができる。可動要素３０はまた可撓部材１６を図示の第１と第２の位置の間の任意の位置に、例えば可撓部材１６が平坦となるように位置させることができることが理解されるべきである。また材料係合面３７は第１の位置では上方に向って凹面、第２の位置で上方に向って凸面となるように示されているが、曲率の方向は変えられホッパー１２とは別に異なった材料供給装置に適合できるようにすることが理解されるべきである。さらに間隙３８の調節は出力シャフト１８と可動要素３０とをホッパー１２と開口１４に対して垂直方向に調節することにより、得られる。この垂直方向の調節は当業者にとって普通の任意の手動の又はモーター駆動の様式で提供される。
【００１９】
作動時、ホッパー１２の中の材料は開口１４を通って、出力シャフト１８により回転された時に材料をその縁を越えて隣接する区域に分配する可撓部材１６の上に、下方に向って供給される。材料供給速度の制御は可撓部材１６の屈撓又は曲率（すなわち、凹面又は凸面）の度合によって調節することができる。例えば、材料係合面３７が凹面である時、より少ない材料がより小さな間隙の大きさＤ１を通って流れる。さらに、可撓部材１６が回転せず、また材料係合面３７が図３に示される凹面位置にある時、可撓部材１６は、材料がそれ自身の休止の角度によって停止される、すなわち材料がさらにエネルギーを供給することなく可撓部材１６の縁を超えて逃げることができないため、材料がホッパー１２から流れ出るのを阻止する。
【００２０】
調節可能な可撓部材１６の他の利点は、間隙３８を通過する材料の大きさ又は材料の型式が簡単に、すなわち回転分配部材を変えることなく、又は出力シャフト１８と分配部材１６とのために複雑な垂直の位置決め装置を設けることなく、変えられることである。供給装置１０はまた簡単な構造とされているためさらに容易に清掃される。
【００２１】
使用中、供給装置１０はまた多数の付加的な供給速度制御機構を設けることができる。例えば、次の制御装置のいずれかを単独で又は組合せて、可撓部材１６の曲率の制御と共に設けることができる。すなわち
（１）回転速度、（２）出力シャフト１８の回転軸線と開口１４の中心との間の偏心度、（３）出力シャフト１８と分配部材１６との組合せた垂直方向の位置の制御装置。回転速度の制御は例えば回転動力源２０の速度を公知の様式で制御することにより、提供される。高い速度は一般に高い流量をもたらす。出力シャフト１８と開口１４の中心との間の偏心度は出力シャフト１８の開口１４の中心に対する横方向の位置を変える手動の又はモーター駆動の機構によって提供される。偏心度の提供は、材料をホッパー１２からより多く流すようにし、流れの方向制御を可能にし、また一般に材料のかたまり又は凝集の破砕を容易にする。この偏心度はシャフト３０の回転作動の前の静的調節によって与えられる。これに代え、偏心度は動的にも得られ、すなわち回転動力源２０が出力シャフト１８を偏心経路の周りに連続して回転し改良された材料供給特性が得られるようにする。当業者は、このような動的偏心を提供するため例えば産業等級の食品混合装置に普通に用いられる型式の偏心カム機構を含む任意の適当な駆動機構が用いられることを理解するであろう。出力シャフト１８と可撓部材１６のホッパー１２と開口１４とに対する垂直位置の調節は、当業者にとって周知の任意の手動又はモーター駆動の垂直位置決め機構によって提供される。
【００２２】
１つ又は複数の上記の供給速度制御装置と組合わせて可撓部材１６を設けることは比較的広い範囲の供給速度調節を可能にする。例えば、供給速度のより精密な減速が、回転速度の減速と図１と３に示されるように材料係合面３７を凹面とすることによる間隙の大きさの減少とを組合わせることにより、達成される。この結果、材料の比較的精密な供給が達成される。本発明はまた有利には材料の流れが円板１６の回転及び／又は図３に示される凹面位置への移動の停止と実質的に同時に終了されるようにする。この流れの瞬間的な終了は、一般に材料がオーガーの運動の停止後ある時間の間流れる従来のオーガー型式の装置に対して有利となる。
【００２３】
本発明はまた上記の材料供給装置１０を作動する方法を含んでいる。この方法は、材料をホッパー１２に供給する段階と、可撓回転分配部材１６を設ける段階と、回転分配部材１６の曲率を調節する段階と、可撓回転分配部材１６を回転する段階とを含んでいる。さらに、部材１６の曲率の調節は、供給速度と材料の大きさとホッパー１２から通過する材料の型式とを調節できるようにする。供給速度の付加的な調節可能性は、部材１６の回転速度を変える段階と、出力シャフト１８の回転軸線を開口１４の中心に対し調節し、及び／又は出力シャフト１８と分配部材１６の垂直位置を上記のように調節する段階とによって達成される。
【００２４】
本発明の試験が種々の処理条件のもとに行われた。次に例示される実施例は本発明の一定の形態を明らかにすることを意図している。これらの実施例は限定を意味するものではなく、約１０から８０ｒｐｍ の範囲であり、間隙の大きさは１／４インチ（６．３５ｍｍ）から２インチ（５０．８ｍｍ）の範囲であり、広範囲の供給速度で良好な材料の供給をもたらすことが理解されるべきである。
【００２５】
実施例
実施例１：材料供給装置は実質的にまた図１〜４に関してここに図示され記載されているように構成され、ホッパー１２の軸線１９と同心に配置されたシャフトを有している。ホッパーは約１１．５インチ（２９．２ｃｍ）の最大直径ｄ１、約９．５インチ（２４．１ｃｍ）の最小直径ｄ２、および約１０．５インチ（２６．７ｃｍ）の高さｈを有していた。可撓部材１６は約１２インチ（３０．５ｃｍ）の外径ｄ３を有し、また十分に可撓性で第１の（図３のような凹面）位置で約１／４インチ（６．３５ｍｍ）から第２の（図４のような凸面）位置で約２インチ（５０．８ｍｍ）の範囲の間隙３８の大きさが得られるようになっていた。モーターが用いられシャフト１８を約１０から８０ｒｐｍ の範囲で回転した。これらの試験は濕潤砂粒（圧縮された時ボールを形成する）が充填されたホッパー１２を有するこの典型的な供給装置を用いて行われた。その凹面位置の材料係合面３７と最大値の約１０％の回転速度とにより、供給装置はホッパー１２の内容物を約半分の量にするのに４６秒かかった。回転速度を次第に増す追加の試験は増大した材料供給速度を首尾よく生み出した。
【００２６】
実施例２：追加試験が実質的に実施例１に記載されたように、材料係合面３７がその凸面位置で、すなわち間隙３８の大きさが約２インチ（５０．８ｍｍ）で、行われた。材料供給速度はシャフトの回転速度を増大させるに伴って次第に増大した。期待されるように、実施例２の全供給速度は実施例１の全供給速度より大きく、したがって広範囲の供給速度で良好な材料の供給を示した。
【００２７】
上記の記載は主として例示のためになされている。本発明はその典型的な実施態様に関して図示され記載されているが、当業者にとって、本発明の形式および詳細において前記のまた種々の他の変更、省略および付加が本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の材料供給装置の一実施態様の断面図である。
【図２】
図１の材料供給装置の出力シャフトと可撓分配部材の分解図である。
【図３】
可撓分配部材が第１の位置にある、図１の材料供給装置の一部の断面図である。
【図４】
可撓分配部材が第２の位置にある図３と同様な図である。
【国際公開パンフレット】
2004504237.tif 000003
2004504237.tif 000004
2004504237.tif 000005
2004504237.tif 000006
2004504237.tif 000007
2004504237.tif 000008
2004504237.tif 000009
2004504237.tif 000010
2004504237.tif 000011
2004504237.tif 000012
2004504237.tif 000013
2004504237.tif 000014
2004504237.tif 000015
2004504237.tif 000016
【国際調査報告】
2004504237.tif 000017
2004504237.tif 000018