(57)【要約】【課題】材料の供給量の精度と供給速度とを両立させることが可能な材料供給装置を提供する。【解決手段】粉粒体供給装置１Ａは、ハウジング５の内部に収められた粉粒体Ｍを、スクリュー１０を有するスクリュー軸７を回転させることによってハウジング５の出口部６へ送り出す装置である。スクリュー軸７はハウジング５に対して回転軸線Ａｘ方向に関して相対移動可能な状態でハウジング５に設けられており、スクリュー１０は回転軸線方向ＡｘのピッチＰが相違するように大ピッチ部１０Ａ及び小ピッチ部１０Ｂを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に収められた材料を、スクリューを有するスクリュー軸を回転させることによって前記ハウジングの出口部へ送り出す材料供給装置において、
前記スクリュー軸が前記ハウジングに対して回転軸線方向に関して相対移動可能な状態で前記ハウジングに設けられ、かつ前記スクリューが前記回転軸線方向のピッチが相違するように構成されていることを特徴とする材料供給装置。
【請求項２】
前記スクリューのピッチは、前記回転軸線方向に関して徐々に変化している請求項１に記載の材料供給装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記出口部に通じて前記スクリューが収容される収容部が設けられており、前記スクリュー軸には、前記収容部を塞いで前記材料の進入を阻止及びその進入を許容する弁体が前記スクリューと同軸的に設けられている請求項１又は２に記載の材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの内部に収められた粉粒体や流体等の材料を、スクリュー軸を回転させることによってハウジングの出口部へ送り出す材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー軸を有する材料供給装置として、粉粒体の供給量をスクリュー軸の回転速度（回転数）を制御することによって調整する装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１１７４７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の材料供給装置は、スクリュー軸に設けられたスクリューの回転軸線方向のピッチが一定であるため、粉粒体の供給量を調整する手段がスクリュー軸の回転数の制御に限られる。そのため、粉粒体の供給量の精度を高めようとすると回転数を低下させることが必要となり、粉粒体の供給速度が低下する。従って、一つの材料供給装置で粉粒体の供給量の精度とその供給速度とを両立させることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、材料の供給量の精度と供給速度とを両立させることが可能な材料供給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】
【０００６】
本発明の材料供給装置は、ハウジングの内部に収められた材料を、スクリューを有するスクリュー軸を回転させることによって前記ハウジングの出口部へ送り出す材料供給装置において、前記スクリュー軸が前記ハウジングに対して回転軸線方向に関して相対移動可能な状態で前記ハウジングに設けられ、かつ前記スクリューが前記回転軸線方向のピッチが相違するように構成されているものである（請求項１）。
【０００７】
この材料供給装置によれば、ハウジングとスクリュー軸とを回転軸線方向に相対移動させることにより、材料を出口部に送り出すために使用するスクリューのピッチを変化させることができる。スクリューのピッチが相違すれば、スクリュー軸の一回転当たりに材料を送り出す量が変わるので、スクリュー軸の回転速度を変えることなく材料の供給量を調整できる。例えば、供給量の精度を高める必要がある場合はスクリューのピッチの小さい部分を使用する一方で、供給速度を高める必要がある場合はスクリューのピッチの大きい部分を使用することができる。これにより、材料の供給量の精度と供給速度とを両立させることが可能である。なお、本発明の材料供給装置によって送り出される材料には、粉粒体のみならず流体をも含まれる。
【０００８】
スクリューのピッチは回転軸線方向に関して階段的に変化させてもよい。また、例えば、本発明の材料供給装置の一態様において、前記スクリューのピッチは、前記回転軸線方向に関して徐々に変化してもよい（請求項２）。この態様によれば、使用するピッチを連続的に変化させることができるため、材料の供給量及び供給速度をよりきめ細かく調整することが可能となる。
【０００９】
本発明の材料供給装置の一態様において、前記ハウジングには、前記出口部に通じて前記スクリューが収容される収容部が設けられており、前記スクリュー軸には、前記収容部を塞いで前記材料の進入を阻止及びその進入を許容する弁体が前記スクリューと同軸的に設けられてもよい（請求項３）。この態様によれば、スクリュー軸とハウジングとを回転軸線方向に関して相対移動させることにより、スクリュー軸に設けられた弁体で収容部への材料の進入の阻止とその進入の許容とを切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の材料供給装置によれば、スクリューのピッチが相違することによって、スクリュー軸の一回転当たりに材料を送り出す量が変わるので、スクリュー軸の回転速度を変えることなく材料の供給量を調整できる。これにより、材料の供給量の精度と供給速度とを両立させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の形態に係る粉粒体供給装置の全体構成を示した図。
【図２】図１のII部を拡大して内部構造を示した図。
【図３】図１の粉粒体供給装置を最大開度状態とした図。
【図４】図１の粉粒体供給装置を中間開度状態とした図。
【図５】本発明の第２の形態に係る粉粒体供給装置の要部を示した図。
【図６】スクリュー軸のリフト量と供給量（吐出量）との関係を示した図。
【図７】スクリュー軸のリフト量と回転速度との関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の形態）
図１及び２に示すように、本発明の材料供給装置に相当する粉粒体供給装置１Ａは材料である所定の粉粒体Ｍを送り出す本体部２と本体部２を駆動するための駆動部３とを備えている。本体部２は粉粒体Ｍを内部に保持できるハウジング５と、その粉粒体Ｍをハウジング５の出口部６に送り出すためのスクリュー軸７とを含む。
【００１３】
ハウジング５は粉粒体Ｍを溜める貯留室８と、その貯留室８へ粉粒体Ｍを導入するための導入部９とを有している。なお、導入部９には粉粒体Ｍの保管に使用される容器Ｃの口部をその蓋を外した状態で取り付けることができる。
【００１４】
スクリュー軸７は回転軸線Ａｘの回りを回転可能な状態で、かつその回転軸線Ａｘ方向に関して相対移動可能な状態でハウジング５に取り付けられている。スクリュー軸７の一方には螺旋状の翼を持つスクリュー１０が設けられている。スクリュー軸７の他方はハウジング５から突出している。スクリュー１０には回転軸線Ａｘ方向のピッチＰが大きい大ピッチ部１０Ａと、ピッチＰが小さい小ピッチ部１０Ｂとが設けられている。各ピッチ部１０Ａ、１０Ｂは互いに別部品で構成され、圧入等の固定手段にてスクリュー軸７の本体に固定されている。なお、各ピッチ部１０Ａ、１０Ｂは互いに一体の部品であってもよいし、切削等の加工手段でスクリュー軸７の本体と一体形成されていてもよい。スクリュー１０は、図１の状態でハウジング５の出口部６に通じる収容部１１に収容される。図１の状態では、収容部１１の一方が弁体１２にて塞がれており、収容部１１への粉粒体Ｍの進入が阻止されている。弁体１２はスクリュー軸７に対して同軸的に取り付けられている。スクリュー軸７には、貯留室８に溜まった粉粒体Ｍの凝集を崩壊させるため、スクリュー軸７と一体回転する粉砕羽根１５が弁体１２の上部に位置するようにして取り付けられている。
【００１５】
駆動部３はハウジング５から突出したスクリュー軸７に連結された状態でハウジング５に装着されている。駆動部３はスクリュー軸７を回転軸線Ａｘの回りに回転駆動する駆動源としての電動モータ２０を有している。電動モータ２０のモータ軸２１はスクリュー軸７の端部にスプライン嵌合されている。即ち、モータ軸２１の外周に形成されたスプライン溝２２と、スクリュー軸７の端部に形成されたスプライン穴２３とが互いに噛み合うようにして嵌め合わされている。そのため、モータ軸２１とスクリュー軸７とは、回転軸線Ａｘ方向に関する相対移動が許容されつつ、その回転軸線Ａｘ回りの回転を阻止する状態で互いに連結される。
【００１６】
図１に示したように、駆動部３には、回転軸線Ａｘ回りの回転を許容した状態で、スクリュー軸７を回転軸線Ａｘ方向に関して直線駆動する直線駆動機構２５が設けられている。直線駆動機構２５はスクリュー軸７の外周に回転自在に装着されるベアリングユニット２６と、そのベアリングユニット２６を介してスクリュー軸７を回転軸線Ａｘ方向に操作する操作機構２７とを有している。
【００１７】
図２に示したように、ベアリングユニット２６はボールベアリング２８と、そのボールベアリング２８を覆い、かつ止め輪２９を介して外輪２８ａを固定するベアリングホルダ３０とを含む。ボールベアリング２８は、内輪２８ｂの一端がスクリュー軸７に形成された段差７ａに突き当てられ、かつ内輪２８ｂの他端がカラー３１に突き当てられた状態で、スクリュー軸７に形成された雄ねじ７ｂにナット３２がねじ込まれることによってスクリュー軸７の外周に装着されている。
【００１８】
図１にも示したように、駆動部３は電動モータ２０が取り付けられるベース部３５を有し、そのベース部３５とベアリングユニット２６との間には付勢手段であるリターンばね３６が圧縮状態で装着されている。これにより、スクリュー軸７はハウジング５の収容部１１が弁体１２にて塞がれる方向に付勢される。操作機構２７は駆動部３に設けられた支軸３７を中心として回転できる操作レバー３８を有している。操作レバー３８の先端部はベアリングユニット２６のベアリングホルダ３０に対して所定の遊びを持った状態でリンク結合されている。
【００１９】
直線駆動機構２５が上記の構成を有しているため、例えば使用者が本体部２を保持した状態で操作レバー３８を握り、操作レバー３８が図１の矢印Ａの方向に回転操作されることによって、スクリュー軸７はリターンばね３６の弾性力に抗して図１の上方向にリフトされる。図７に示したが、そのリフト量Ｘが所定値Ｘａ（図６及び図７参照）を超えた場合に、操作レバー３８に連動して電動モータ２０のスイッチ（不図示）がＯＮされスクリュー軸７が一定速度Ｎｃで回転駆動される。そのリフト量が最大となった状態が図３の状態である。図３の最大開度状態においては、弁体１２が収容部１１への粉粒体Ｍの流入を許容し、かつスクリュー１０の大ピッチ部１０Ａの一部が収容部１１に収まり、かつ小ピッチ部１０Ｂの全体が収容部１１から露出して貯留室８に臨んだ状態となる。これにより、貯留室８に溜まった粉粒体Ｍはスクリュー１０の大ピッチ部１０Ａによって出口部６に送り出される。
【００２０】
図３の最大開度状態から矢印Ｂの向きに操作レバー３８が少し戻されると図４の中間開度状態となる。図４の中間開度状態においては、弁体１２が収容部１１への粉粒体Ｍの流入を許容し、かつスクリュー１０の大ピッチ部１０Ａの全体及び小ピッチ部１０Ｂの一部が収容部１１に収まり、かつ小ピッチ部１０Ｂの残りの部分が収容部１１から露出して貯留室８に臨んだ状態となる。これにより、貯留室８に溜まった粉粒体Ｍはスクリュー１０の小ピッチ部１０Ｂによって出口部６に送り出される。なお、この場合の粉粒体Ｍは、小ピッチ部１０Ｂに続く大ピッチ部１０Ａを経由するが、小ピッチ部１０Ｂを経た粉粒体Ｍが大ピッチ部１０Ａの間に満たされないので、粉粒体Ｍの出口部６からの供給量（吐出量）が大ピッチ部１０Ａの存在によって影響を受けることはない。
【００２１】
このように、本形態の粉粒体供給装置１Ａは、操作レバー３８の操作によって大ピッチ部１０Ａ及び小ピッチ部１０Ｂのうち、使用すべきピッチ部を適宜に選択することができる。例えば、所定量Ｘの粉粒体Ｍを計量する場合、初めに大ピッチ部１０Ａを使用して所定量Ｘの９９％まで供給し、次に小ピッチ部１０Ｂに切り替えて残りの１％を供給することによって、スクリュー軸７の回転速度を変化させずとも、要求された精度を保ちながら比較的大容量の粉粒体Ｍを速く計量することが可能となる。
【００２２】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第２の形態は、スクリュー軸及びそのスクリューの構成を除いて上述した第１の形態と同一であるので、第１の形態と共通する構成には図５に同一の参照符号を付して説明を省略する。図５に示したように、粉粒体供給装置１Ｂはスクリュー５１が設けられたスクリュー軸５０を備えている。スクリュー５１は回転軸線Ａｘ方向のピッチＰが連続的に変化した螺旋状の翼を持っている。そのピッチＰは出口部６に向かって徐々に拡大している。そのため、図６の二点鎖線で示されたように、スクリュー軸５０の回転速度を一定とした場合にスクリュー軸５０のリフト量Ｘに比例して粉粒体Ｍの供給量（吐出量）を連続的に変化させることができる。これにより、粉粒体Ｍの供給量及び供給速度をよりきめ細かく調整することが可能となる。また、図６の実線で示されたように、スクリュー軸５０のリフト量Ｘの増加に応じて回転速度を増加させた場合、その回転速度を一定とした一点鎖線（第１の形態）の場合及び二点鎖線の場合に比べて粉粒体Ｍの吐出量の変化幅が大きく、即ちその供給速度が速くなるので、所定量の粉粒体Ｍの計量に要する供給時間をより短縮化できる。
【００２３】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。スクリュー軸の回転速度は適宜設定してよい。例えば、図７の実線で示したように、リフト量Ｘの増加に応じて回転速度Ｎを増加させてもよいし、図７の一点鎖線で示したように、スクリュー軸の回転速度Ｎを一定としてもよい。なお、実線のようにリフト量Ｘと回転速度Ｎとを比例させてもよいし、リフト量Ｘに対して回転速度Ｎを二次関数的に或いは指数関数的に変化させてもよい。
【００２４】
本発明はスクリューのピッチが異なれば足りる。従って、そのピッチの変化の形態は任意である。即ち、第１の形態のようにピッチが階段状に複数段に変化してもよいし、第２の形態のようにピッチが連続的に変化してもよい。また、ピッチは、上記の各形態のように出口部に近い方が遠い方よりも大きくなるように変化してもよいし、これとは逆に出口部に近い方が遠い方よりも小さくなるように変化してもよい。
【００２５】
本発明は、材料の供給精度及び供給速度の両者が要求される用途に適している。もっとも、本発明が対象とする材料は粉粒体に限らない。例えば、本発明は液体や気体等の流体、比較的粒子の細かい固体、並びに高分子ゲル等の液体と固体との中間的な性質を持つ有機材料等を対象とすることもできる。また、上記の各形態では、重力を利用するために出口部を下向きに使用しているが、出口部の向きを水平に向けて使用することもできる。また、本発明が対象とする材料の性質によっては重力に逆らって出口部を上向きにして使用することもできる。
【００２６】
上記の各形態では、スクリュー軸を回転軸線方向に関して直線駆動しているが、スクリュー軸を回転軸線方向に駆動せずにハウジングを同方向に駆動することによって、スクリュー軸とハウジングとを同方向に相対移動させる形態で本発明を実施することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１Ａ、１Ｂ  粉粒体供給装置（材料供給装置）
５  ハウジング
６  出口部
７、５０  スクリュー軸
１０、５１  スクリュー
１１  収容部
１２  弁体
Ａｘ  回転軸線
Ｍ  粉粒体（材料）
【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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