JP2017141066A - 定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原料を正確に計量することができる定量供給装置を提供することを目的とする。
【解決手段】定量供給装置１は、内部空間が球状に形成される計量容器２と、計量容器２の中心を貫通する中空シャフト３とを備える。計量容器２の内部には、中空シャフト３の回転に伴って回転可能な区切り板７と、平面視で計量容器２の内部空間のうち、中心角θ１の領域を埋めて区切り板７の回転範囲を制限するストッパ８とが収容されている。区切り板７は、中空シャフト３に固定される直線部７ａと、計量容器２の内壁に密接する円弧部７ｂとを有する。中空シャフト３の壁には、中空シャフト３の計量容器２を貫通する領域にわたり、中心角θ２の切欠き部３ａが形成されている。ストッパ８の中心角θ１と切欠き部３ａの中心角θ２とは、θ２＜θ１、θ１≧１８０°の関係を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、顆粒状又は粉末状の原料を金型に供給するための定量供給装置に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献に記載されるものがある。特許文献１に記載の定量供給装置は、粉体（すなわち、粉末状の原料）の投入口及び供給口を有するシリンダと、該シリンダの内部に移動可能に配置された本体ブロック及びスライドブロックとを備える。スライドブロックは、本体ブロックに形成された切欠溝に移動可能に嵌め込まれており、該スライドブロックと本体ブロックとの間の空間は、粉体を計量するための粉体収納部を構成する。このような構造を有する定量供給装置では、スライドブロックと本体ブロックとの距離を変えることにより、粉体収納部の容積を適宜に変更することができる。また、本体ブロックとスライドブロックをシリンダ内に移動させることで、投入口から粉体収納部に粉体を投入し、供給口から粉体を金型に供給することができる。

実開平１−９２２３７号公報

しかし、上述した定量供給装置では、粉体投入の際に、粉体収納部の中央部付近に対して外縁部付近には粉体が溜まり難く、更に粉体供給の際に粉体収納部に粉体が残留するといった不具合が生じている。より具体的には、例えば原料が砂である場合、安息角以下の斜面が存在すると砂がその斜面に溜まらないので、砂が収納部に全て満たされなくなり、隙間が発生する。更に、砂供給時に砂の一部が収納部に残ってしまう。このため、砂が不足した状態で供給口から金型に供給されるので、原料を正確に計量できない問題があった。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、原料を正確に計量することができる定量供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定量供給装置は、顆粒状又は粉末状の原料を金型に定量供給する定量供給装置であって、内部空間が球状に形成される計量容器と、前記計量容器の中心を貫通すると共に、該計量容器に対し回転自在に設けられる中空シャフトと、前記中空シャフトの上流側及び下流側にそれぞれ設けられる原料投入バルブと原料排出バルブと、を備え、前記計量容器の内部には、前記中空シャフトの回転に伴って回転可能に設けられ、前記計量容器の内部空間を区切る区切り板と、前記中空シャフトを軸支すると共に、平面視で前記計量容器の内部空間のうち、中心角θ１の領域を埋めて前記区切り板の回転範囲を制限するストッパと、がそれぞれ収容されており、前記中空シャフトの壁には、前記中空シャフトの前記計量容器を貫通する領域にわたり、中心角θ２の切欠き部が形成されており、前記切欠き部の前記中空シャフトに沿う両端のうち、片方には前記区切り板が固定されており、前記ストッパの中心角θ１と前記切欠き部の中心角θ２は、θ２＜θ１、θ１≧１８０°の関係を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、中空シャフトの壁に中空シャフトの計量容器を貫通する領域にわたって中心角θ２の切欠き部が形成されているので、中空シャフトはこの切欠き部によって計量容器と連通することになる。このため、中空シャフトに投入される原料は、切欠き部を経由して計量容器の内部空間に流れ込むことができる。

また、区切り板を有し、この区切り板を回転させることで、ストッパと区切り板の間の空間の容積を適宜に変更することができる。更に、計量容器の内部空間が球状であるため、安息角以下の斜面が存在しない。従って、原料投入時に、ストッパと区切り板の間の空間に原料が隙間なく流れ込むことができ、しかも、原料排出時に原料を残さずに排出することができる。その結果、原料を正確に計量することが可能になる。更に、ストッパの中心角θ１と切欠き部の中心角θ２はθ２＜θ１、θ１≧１８０°の関係を満たすので、ストッパと区切り板の間の空間に原料をより速く投入することができると共に、該空間内の隙間の発生及び原料残留の発生を確実に防止することができる。

実施形態に係る定量供給装置の構成を示す概略図である。 上部容器本体を取り外した状態の計量容器を示す斜視図である。 計量容器の全閉状態を示す断面図である。 計量容器の内部空間を区切り板で区切る状態を示す断面図である。 計量容器の全開状態を示す断面図である。 ストッパの中心角が９０°の場合を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る定量供給装置の実施形態について説明する。図１は実施形態に係る定量供給装置の構成を示す概略図である。定量供給装置１は、主に、定量供給装置１の下部に配置される計量容器２と、計量容器２の中心を貫通する中空シャフト３と、中空シャフトの回転を駆動するモータ４とを備えている。

計量容器２は一定量の原料（例えば、砂）を収納するための容器であり、その内部空間は球状に形成されている。この計量容器２は、それぞれ半球状の凹部を有する下部容器本体２１及び上部容器本体２２をボルト止めして形成されている。中空シャフト３は、計量容器２の中心軸と同軸に配置されると共に、該計量容器２に対し回転自在に設けられている。

中空シャフト３の上流側には、中空シャフト３の内部への原料投入をコントロールする原料投入バルブ５、下流側には金型（図示せず）への原料排出をコントロールする原料排出バルブ６がそれぞれ設置されている。そして、原料投入バルブ５は、連結部材９を介して中空シャフト３と連結されている。

図２は上部容器本体を取り外した状態の計量容器を示す斜視図である。図２に示すように、計量容器２の内部には一枚の区切り板７が収容されている。区切り板７は、中空シャフト３の回転に伴って回転可能に設けられると共に、計量容器２の内部空間を区切ることができる。具体的には、この区切り板７は、弓状に形成されており、中空シャフト３の軸方向に沿って延びる直線部７ａと、該直線部７ａから外方に膨出するように円弧状に形成された円弧部７ｂからなる。

直線部７ａは、例えば溶接等で中空シャフト３に固定されている。円弧部７ｂは、計量容器２の内壁に密接するように、その半径が計量容器２の内径より僅かに小さく形成されている。そして、区切り板７は、後述のストッパ８の端面と隙間なく当接できるために、その厚さが中空シャフト３から離れる方向に徐々に大きくなっている（図３〜図６参照）。なお、区切り板７の厚さは一定であってもよい。

また、計量容器２の内部には、区切り板７の回転範囲を制限するストッパ８が収容されている。ストッパ８は、中空シャフト３を軸支すると共に、平面視で計量容器２の内部空間のうち、中心角θ１の領域を埋めている。そして、ストッパ８の中心角θ１（図３〜図５参照）は１８０°以上である。このようにすれば、計量容器２の内部空間に隙間の発生及び原料残留の発生を抑制することができる。

中空シャフト３の壁には、切欠き部３ａが設けられている。切欠き部３ａは、中空シャフト３の軸方向において中空シャフト３の計量容器２を貫通する領域にわたり、中空シャフト３の回転方向において中心角θ２の範囲で形成されている。そして、切欠き部３ａの中心角θ２（図３〜図５参照）とストッパ８の中心角θ１とは、θ２＜θ１の関係を満たしている。このようにすれば、切欠き部３ａを経由して計量容器２の内部空間に原料をより速く投入することができ、原料投入時間を短縮することが可能になる。

このように構成された定量供給装置１を動作させるときに、まず、必要な原料の体積（すなわち、計量したい原料の体積）と計量容器２の原料収納容積とが一致するまでモータ４を回転し、これによって区切り板７を回転させる。具体的には、例えば計量したい原料の体積や計量容器の半径等に基づいて、区切り板７の回転角度を算出し、更にモータ４の駆動で区切り板７をその算出した回転角度で回転させる。そして、区切り板７の回転により、区切り板７とストッパ８との間には原料収納空間が形成される。該原料収納空間は切欠き部３ａによって中空シャフト３と連通している。

次に、原料排出バルブ６を閉じた状態で原料投入バルブ５を開き、原料を落下させる。このとき、原料は中空シャフト３の内部及び切欠き部３ａを経由して、計量容器２内の原料収納空間に流れ込む。そして、原料収納空間が原料で満たされると、原料投入バルブ５を閉じて原料排出バルブ６を開き、原料を原料排出バルブ６の下方に設置された混練缶（図示せず）に排出させる。その後、混練された原料を金型に供給する。

以下、図３〜図５を参照して計量容器２の全閉状態から全開状態まで説明する。図３は計量容器の全閉状態を示す断面図であり、図４は計量容器の内部空間を区切り板で区切る状態を示す断面図であり、図５は計量容器の全開状態を示す断面図である。また、図３〜図５において、ストッパ８の中心角θ１は１８０°、切欠き部３ａの中心角θ２は１５０°である。

図３に示すように、区切り板７がストッパ８の右側の端面と当接するときに、切欠き部３ａはストッパ８側に回されている。切欠き部３ａの中心角θ２（１５０°）がストッパ８の中心角θ１（１８０°）より小さいため、切欠き部３ａ全体はストッパ８によって塞がれる状態になる。すなわち、中空シャフト３と計量容器２の内部空間Ｓとは、ストッパ８によって全て遮断されており、計量容器２の全閉状態となる。この場合、仮に中空シャフト３に原料を投入しても、原料が中空シャフト３の内部に留まり、中空シャフト３の切欠き部３ａを経由して計量容器２の内部空間Ｓには流れ込むことはない。

図４に示すように、区切り板７を反時計回りに所定の角度（例えば１１０°）で回転するときに、計量容器２の内部空間は区切り板７によって２つの空間（空間Ｓ１及び空間Ｓ２）に区切られる。この場合、切欠き部３ａも反時計回りに１１０°回転するので、切欠き部３ａの一部（中心角１１０°の範囲）はストッパ８側から計量容器２の内部空間側に回される。これによって、空間Ｓ１は切欠き部３ａを介して中空シャフト３と連通し、原料を収納する原料収納空間になる。一方、空間Ｓ２は中空シャフト３と連通しない。従って、中空シャフト３に原料を投入すると、原料が切欠き部３ａを経由して空間Ｓ１に流れ込む。

また、図５に示すように、区切り板７がストッパ８の左側の端面と当接するときに、切欠き部３ａ全体はストッパ８側から計量容器２内部空間側に回される。これによって、計量容器２の内部空間Ｓは切欠き部３ａを介して中空シャフト３と連通し、原料を収納する原料収納空間になる。しかも、この場合、計量容器２の内部空間Ｓは原料収納空間として最も大きい状態であり、計量容器２の全開状態となる。そして、中空シャフト３に原料を投入すると、原料が切欠き部３ａを経由して内部空間Ｓに流れ込み、該内部空間Ｓを隙間なく満たすことができる。

以下、図６を用いてストッパ８の中心角θ１が１８０°以上である理由を説明する。図６に示すように、仮にストッパ８の中心角θ１が９０°の場合、計量容器２の内部空間Ｓを全閉できることを想定し、切欠き部３ａの中心角θ２を９０°より小さくする必要がある。ここで、例えば切欠き部３ａの中心角θ２を８５°とする。そして、計量容器２の全開状態では、計量容器２の内部空間Ｓに対し切欠き部３ａの中心角θ２が小さいため、切欠き部３ａ経由で内部空間Ｓに流れ込む原料は、切欠き部３ａに遠い部分に流れ難くなる。

すなわち、図６中の矢印に示すように、切欠き部３ａを経由して投入される原料は、切欠き部３ａに最も近い側から切欠き部３ａに最も遠い側に向かって順に流れていくので、切欠き部３ａに最も遠いストッパ８の右側端面附近には、原料が溜まり難い。このため、計量容器２の内部空間Ｓに隙間が生じやすいと考えられる。また、この状態では、原料排出バルブ６を開いても、切欠き部３ａに遠い部分の原料は完全に排出されずに、原料残留が発生してしまうと考えられる。このような隙間の発生及び原料残留の発生を防止するために、ストッパ８の中心角θ１を１８０°以上とする必要がある。

本実施形態の定量供給装置１によれば、中空シャフト３の壁に中空シャフト３の計量容器２を貫通する領域にわたって中心角θ２の切欠き部３ａが形成されるので、中空シャフト３はこの切欠き部３ａによって計量容器２の内部空間と連通することになる。従って、中空シャフト３に原料を投入すると、原料が切欠き部３ａを経由して計量容器２の内部空間に流れ込むことができる。

また、区切り板７を回転させることで、計量容器２内の原料収納空間の容積を適宜変更することができる。更に、計量容器２の内部空間が球状であるので、安息角以下の斜面が存在しない。このため、原料投入時に、原料が隙間なく原料収納空間に流れ込むことができる。しかも、原料排出時に原料を残さずに排出することができる。その結果、原料を正確に計量することが可能になる。更に、ストッパ８の中心角θ１と切欠き部３ａの中心角θ２はθ２＜θ１、θ１≧１８０°の関係を満たすので、原料収納空間に原料をより速く投入することができると共に、該原料収納空間内の隙間の発生及び原料残留の発生を確実に防止することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。また、本発明は、カップ式自販機の砂糖、クリーム量等の調整装置にも適用される。

１ 定量供給装置
２ 計量容器
３ 中空シャフト
３ａ 切欠き部
４ モータ
５ 原料投入バルブ
６ 原料排出バルブ
７ 区切り板
７ａ 直線部
７ｂ 円弧部
８ ストッパ

Claims (1)

1. 顆粒状又は粉末状の原料を金型に定量供給する定量供給装置であって、
   内部空間が球状に形成される計量容器と、
   前記計量容器の中心を貫通すると共に、該計量容器に対し回転自在に設けられる中空シャフトと、
   前記中空シャフトの上流側及び下流側にそれぞれ設けられる原料投入バルブと原料排出バルブと、
   を備え、
   前記計量容器の内部には、
   前記中空シャフトの回転に伴って回転可能に設けられ、前記計量容器の内部空間を区切る区切り板と、
   前記中空シャフトを軸支すると共に、平面視で前記計量容器の内部空間のうち、中心角θ１の領域を埋めて前記区切り板の回転範囲を制限するストッパと、がそれぞれ収容されており、
   前記中空シャフトの壁には、前記中空シャフトの前記計量容器を貫通する領域にわたり、中心角θ２の切欠き部が形成されており、
   前記切欠き部の前記中空シャフトに沿う両端のうち、片方には前記区切り板が固定されており、
   前記ストッパの中心角θ１と前記切欠き部の中心角θ２は、θ２＜θ１、θ１≧１８０°の関係を満たすことを特徴とする定量供給装置。

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