(57)【要約】【課題】被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができる、供給機を提供する。【解決手段】オーガスクリュー７の動作により、原料が供給ホッパ４の底部に設けられた流出口４１から流出し、その流出した原料が計量ホッパ３に供給される。オーガスクリュー７は、フィードモータ８から出力されるトルクにより動作する。計量ホッパ３への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ８から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー７の動作状態が変動し、供給ホッパ４が振動する。供給ホッパ４内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ４の振動により、それらの現象が解消される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、
トルクを出力する駆動源と、
前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、
前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを含む、供給機。
【請求項２】
前記供給手段は、前記流出口の下方に配置されて、前記駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備える、請求項１に記載の供給機。
【請求項３】
前記供給手段は、前記駆動源からのトルクにより前記流出口を開閉するゲートを備える、請求項１に記載の供給機。
【請求項４】
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、そのオン時間を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の供給機。
【請求項５】
前記駆動源は、モータであり、
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、オン時における前記駆動源の目標回転速度を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の供給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の原料などの被供給物を計量ホッパなどの供給対象機に供給する供給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、樹脂成形品の原料を計量して、定量の原料を成形機などに供給する計量供給装置が知られている。
【０００３】
例えば、原料（粉粒体）が貯蔵された貯蔵ホッパと、貯蔵ホッパから供給される原料を計量する計量ホッパとを備える計量装置が知られている。計量ホッパには、ロードセルが設けられている。貯蔵ホッパから計量ホッパに原料が供給されると、ロードセルにより、その供給された原料の質量（重量）が計測される。一定の質量（定量）の原料が計量ホッパに供給されると、貯蔵ホッパから計量ホッパへの原料の供給が停止される。その後、計量ホッパ内の原料が成形機などに送られる。
【０００４】
貯蔵ホッパには、たとえば、原料を計量ホッパに供給するためのスクリューフィーダが設けられている。スクリューフィーダは、ほぼ水平に延びる供給筒部と、供給筒部内に配置されるスクリューと、スクリューを回転させるためのモータとを備えている。貯蔵ホッパ内の原料は、供給筒部に流入する。モータがオンされると、スクリューが回転し、スクリューにより、原料が供給筒部内を供給口に向けて送られる。供給筒部の供給口に達した原料は、供給口から落下して、計量ホッパに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度（供給流量）が不安定になることがある。とくに、スクリュー（モータ）の始動時に、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度が過小または過大となることが多い。
【０００７】
本発明の目的は、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができる、供給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、供給機において、被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、トルクを出力する駆動源と、前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
被供給物は、ホッパに収容されている。供給手段の動作により、被供給物は、ホッパの底部に設けられた流出口から流出する。そして、ホッパ外に流出した被供給物は、供給対象機に供給される。供給手段は、駆動源から出力されるトルクにより動作する。
【００１０】
被供給物の流動性が低い場合、たとえば、ホッパ内において、流出口の近傍に空洞を形成した状態で被供給物が固まる現象、いわゆるブリッジ（アーチング）が生じたり、流出口の上方から被供給物がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口からの被供給物の流出量が過小となり、供給対象機への被供給物の供給速度（供給流量）が過小となる。
【００１１】
そこで、この供給機では、供給対象機への被供給物の供給動作中に、駆動源から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、供給手段の動作状態が変動し、ホッパが振動する。ホッパ内でブリッジやラットホールが生じていても、ホッパの振動により、それらの現象が解消される。その結果、被供給物を流出口から良好に流出させることができ、被供給物の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、供給対象機への被供給物の供給速度を安定させることができる。
【００１２】
供給手段は、流出口の下方に配置されて、駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備えていてもよいし、駆動源からのトルクにより流出口を開閉するゲートを備えていてもよい。
【００１３】
駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより達成されてもよい。
【００１４】
また、駆動源がモータである場合には、駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、オン時における駆動源の目標回転速度が変更されることにより達成されてもよい。
【００１５】
被供給物の流動性が高い場合には、供給対象機への被供給物の供給速度（供給流量）が過大となることがある。
【００１６】
駆動源が間欠的にオンにされることにより、被供給物の供給速度を低下させることができる。その結果、供給対象機への被供給物の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【図２】図２は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第１の設定例を示す。
【図５】図５は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第２の設定例を示す。
【図６】図６は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第３の設定例を示す。
【図７】図７は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第４の設定例を示す。
【図８】図８は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第１の設定例を示す。
【図９】図９は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第２の設定例を示す。
【図１０】図１０は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第３の設定例を示す。
【図１１】図１１は、供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第４の設定例を示す。
【図１２】図１２は、本発明の変形例に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【００２１】
計量供給装置１は、たとえば、図示されない成形機に接続されている。計量供給装置１では、樹脂成形品の原料が計量され、定量の原料が用意される。そして、計量供給装置１から成形機に定量の原料が供給（輸送）されて、成形機において、その原料からなる樹脂成形品が製造される。
【００２２】
計量供給装置１には、供給機２と、供給機２から被供給物である原料の供給を受ける計量ホッパ３（供給対象機の一例）とが設けられている。
【００２３】
供給機２は、供給ホッパ４（ホッパの一例）を備えている。供給ホッパ４は、容器状をなし、内部に原料を貯留することができる。供給ホッパ４の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。供給ホッパ４の底部には、流出口４１が形成されている。
【００２４】
流出口４１には、スクリューフィーダ５が接続されている。スクリューフィーダ５は、供給管６、オーガスクリュー７（供給手段の一例）およびフィードモータ８（駆動源の一例）を備えている。
【００２５】
供給管６は、供給ホッパ４の下方で、略水平方向に延びている。供給管６の一端部は、供給ホッパ４の下端部に接続されて、供給管６内は、供給ホッパ４内と連通している。そのため、供給ホッパ４内に貯留されている原料は、その自重により、供給ホッパ４内から供給管６内に流入する。供給管６の他端部は、下方に屈曲し、その下方を向いた他端面には、落下口９が形成されている。
【００２６】
オーガスクリュー７は、供給管６の中心軸線上を延びるオーガ軸の周囲に螺旋状の羽根が形成された構成を有している。
【００２７】
フィードモータ８の出力軸は、オーガスクリュー７の一端部に連結されている。
【００２８】
フィードモータ８のトルクにより、オーガスクリュー７が回転する。このオーガスクリュー７の回転により、原料が供給管６内を落下口９に向けて送られる。供給管６の他端部に到達した原料は、落下口９から落下する。
【００２９】
落下口９から落下する原料は、計量ホッパ３に受け取られる。計量ホッパ３の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。
【００３０】
計量ホッパ３の下端部には、ゲートシャッタ１０が設けられている。ゲートシャッタ１０が開かれると、計量ホッパ３内から原料が排出され、ゲートシャッタ１０が閉じられると、その計量ホッパ３内からの原料の排出が停止される。ゲートシャッタ１０が閉じられた状態で、落下口９から落下する原料が計量ホッパ３に受け取られることにより、計量ホッパ３内に原料が貯留される。
【００３１】
また、計量ホッパ３には、計量ホッパ３内に貯留されている原料の質量を計測するためのロードセル１１が設けられている。
【００３２】
図２は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００３３】
計量供給装置１（供給機２）は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを含むマイクロコンピュータからなる制御部２１（振動制御手段の一例）を備えている。
【００３４】
制御部２１には、ロードセル１１の検出信号が入力されるようになっている。
【００３５】
そして、制御部２１には、給電回路２２を介して、フィードモータ８が接続されている。給電回路２２は、インバータ回路からなる。
【００３６】
制御部２１は、給電回路２２（インバータ回路）のスイッチング素子のオン／オフを制御することにより、フィードモータ８を目標回転速度で回転させることができる。
【００３７】
図３は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。図４は、図３に示される供給量変動制御時のフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートである。
【００３８】
供給機２から計量ホッパ３に原料が供給される際には、フィードモータ８がオンされる（ステップＳ１）。フィードモータ８がオンされると、オーガスクリュー７が回転し始める。オーガスクリュー７の回転により、供給管６内を原料が落下口９に向けて送られる。これにより、原料が落下口９を介して計量ホッパ３内に落下するとともに、供給ホッパ４内の原料が供給管６に流入する。
【００３９】
フィードモータ８がオンされた後は、そのオンからの経過時間が計測されている。フィードモータ８がオンされてから一定時間が経過すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、原料の供給速度を強制的に変動させるための制御（供給速度変動制御）が実行される（ステップＳ３）。
【００４０】
供給速度変動制御では、図４に示されるように、フィードモータ８が時分割比例動作するように、フィードモータ８が制御（給電回路２２に含まれるスイッチング素子のオン／オフが制御）される。具体的には、一定の制御周期（比例周期）Ｔ0中の時間ＴON(n)（ｎ：自然数）は、フィードモータ８がオン（給電回路２２からフィードモータ８に駆動電流が供給）され、比例周期Ｔ0中の残りの時間ＴOFF(n)は、フィードモータ８がオフされる。
【００４１】
そして、フィードモータ８がオンされている時間（以下「オン時間」という。）ＴON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて長くなるように設定される。たとえば、オン時間ＴON(1)は、予め定められた値であり、オン時間ＴON(n)は、１制御周期前におけるフィードモータ８のオン時間ＴON(n-1)に一定の係数（たとえば、１．１）を乗じた値に設定される。
【００４２】
フィードモータ８のオン／オフにより、フィードモータ８から出力されるトルクの大きさが変動する。また、オーガスクリュー７の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度の値にＴON(1)／Ｔ0を乗じた値に一気に低下した後、供給速度変動制御が進むにつれて上昇する。その結果、供給ホッパ４および供給管６に振動が生じる。
【００４３】
供給速度変動制御は、５制御周期（Ｔ0×５）にわたって実行される。
【００４４】
供給速度変動制御の終了後は、フィードモータ８が連続的にオン状態にされる。
【００４５】
供給機２から計量ホッパ３に原料が供給されている間、制御部２１により、ロードセル１１の出力が常に監視されており、計量ホッパ３内に予め決められた定量の原料が供給されたか否かが繰り返し調べられる（ステップＳ４）。
【００４６】
計量ホッパ３内の原料の質量が定量に達していない間は、計量ホッパ３への原料の供給は終了ではないと判断され（ステップＳ４のＮＯ）、フィードモータ８の連続オン状態が継続される。
【００４７】
また、供給機２から計量ホッパ３に原料が供給されている間、制御部２１により、ロードセル１１の出力に基づいて、計量ホッパ３内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であるか否かが繰り返し調べられる（ステップＳ５）。
【００４８】
計量ホッパ３内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であれば、供給速度変動制御を実行する必要はないと判断され（ステップＳ５のＮＯ）、フィードモータ８の連続オン状態が継続される。
【００４９】
一方、計量ホッパ３内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲を逸脱していれば、供給速度変動制御を実行する必要があると判断され（ステップＳ５のＹＥＳ）、前述の供給速度変動制御が実行される（ステップＳ３）。
【００５０】
そして、計量ホッパ３内の原料の質量が定量に達すると、計量ホッパ３への原料の供給が終了であると判断され（ステップＳ４のＹＥＳ）、フィードモータ８がオフされる（ステップＳ６）。
【００５１】
以上のように、原料は、供給ホッパ４に収容されている。オーガスクリュー７の動作により、原料は、供給ホッパ４の底部に設けられた流出口４１から流出する。そして、供給ホッパ４外に流出した原料は、計量ホッパ３に供給される。オーガスクリュー７は、フィードモータ８から出力されるトルクにより動作する。
【００５２】
原料の流動性が低い場合、たとえば、供給ホッパ４内において、流出口４１の近傍に空洞を形成した状態で原料が固まる現象、いわゆるブリッジ（アーチング）が生じたり、流出口４１の上方から原料がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口４１からの原料の流出量が過小となり、計量ホッパ３への原料の供給速度（供給流量）が過小となる。
【００５３】
そこで、この供給機２では、計量ホッパ３への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ８から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー７の動作状態が変動し、供給ホッパ４が振動する。供給ホッパ４内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ４の振動により、それらの現象が解消される。その結果、原料を流出口４１から良好に流出させることができ、原料の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、計量ホッパ３への原料の供給速度を安定させることができる。
【００５４】
また、原料の流動性が高い場合には、計量ホッパ３への原料の供給速度（供給流量）が過大となることがある。
【００５５】
供給速度変動制御において、フィードモータ８が間欠的にオンにされることにより、原料の供給速度を低下させることができる。その結果、計量ホッパ３への原料の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【００５６】
なお、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ８のオン時間ＴON(n)は、制御が進むにつれて長くなるように設定される。しかしながら、オン時間ＴON(n)は、図５，６，７に示されるように設定されてもよい。
【００５７】
図５に示される設定例では、オン時間ＴON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて短くなるように設定される。具体的には、オン時間ＴON(n)は、１制御周期前におけるフィードモータ８のオン時間ＴON(n-1)に１未満の一定の係数（たとえば、０．９）を乗じた値に設定されてもよい。この場合、オーガスクリュー７の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度から制御が進むにつれて下降する。
【００５８】
図６に示される設定例では、オン時間ＴON(n)は、ＴON(1)＞ＴON(2)＞ＴON(3)＜ＴON(4)＜ＴON(5)の関係を満たすように設定される。
【００５９】
図７に示される設定例では、オン時間ＴON(n)は、ＴON(1)＜ＴON(2)＜ＴON(3)＞ＴON(4)＞ＴON(5)の関係を満たすように設定される。
【００６０】
また、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ８が間欠的にオンにされて、各オン時間ＴON(n)が変更されることにより、フィードモータ８から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更される。しかしながら、図８，９，１０，１１に示されるように、フィードモータ８が間欠的にオンにされて、各オン時（制御周期）におけるフィードモータ８の目標回転速度が変更されることにより、フィードモータ８から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【００６１】
すなわち、図８に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ８のオン時間ＴONが一定値（たとえば、制御周期Ｔ0の１／２の値）に設定されて、フィードモータ８の目標回転速度Ｒ(n)（ｎ：自然数）は、供給速度変動制御が進むにつれて増加するように設定されてもよい。
【００６２】
また、図９に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ８のオン時間ＴONが一定値（たとえば、制御周期Ｔ0の１／２の値）に設定されて、フィードモータ８の目標回転速度Ｒ(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて減少するように設定されてもよい。
【００６３】
さらにまた、図１０に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ８のオン時間ＴONが一定値（たとえば、制御周期Ｔ0の１／２の値）に設定されて、フィードモータ８の目標回転速度Ｒ(n)は、Ｒ(1)＞Ｒ(2)＞Ｒ(3)＜Ｒ(4)＜Ｒ(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【００６４】
また、図１１に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ８のオン時間ＴONが一定値（たとえば、制御周期Ｔ0の１／２の値）に設定されて、フィードモータ８の目標回転速度Ｒ(n)は、Ｒ(1)＜Ｒ(2)＜Ｒ(3)＞Ｒ(4)＞Ｒ(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【００６５】
また、図１２に示すように、供給機２には、スクリューフィーダ５に代えて、モータ５２（駆動源の一例）からのトルクによって流出口４１を開閉するゲート５１が備えられていてもよい。この場合、モータ５２が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより、モータ５２から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【００６６】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。例えば、別途、供給ホッパ４を振動させる振動手段を設け、その振動手段のオン／オフに、フィードモータ８（またはモータ５２）のオン／オフを連動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
２    供給機
３    計量ホッパ（供給対象機の一例）
４    供給ホッパ（ホッパの一例）
７    オーガスクリュー（供給手段の一例）
８    フィードモータ（駆動源の一例）
２１  制御部（振動制御手段の一例）
２２  給電回路（振動制御手段の一例）
５１  ゲート
５２  モータ（駆動源の一例）
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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