JP6076820B2 - 粉粒体の計量混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の粉粒体を計量して混合する粉粒体の計量混合装置に関する。

樹脂ペレットなどの複数種類の粉粒体材料を所定の割合で混合するために、例えば特許文献１のような計量混合装置が用いられている。特許文献１の計量混合装置は、外部の原料タンクから気力輸送される粉粒体を貯留する複数の供給ホッパーと、供給ホッパーの下方に配置された計量ホッパーとを備えており、計量ホッパーの重量をロードセルによって計量しつつ、各供給ホッパーの下端部の排出口から計量ホッパーに粉粒体を投入することで、複数の供給ホッパーからそれぞれ所定量の粉粒体を計量ホッパーに供給するようになっている。また、計量ホッパーは、ケーシングの内部上方に収容されており、計量ホッパーの下端部の排出口から排出された粉粒体は、ケーシングの下部に貯留され、ケーシングの内部下方に設けられた撹拌羽根によって撹拌される。また、ケーシングの下端部には、粉粒体を成形機などの外部の処理装置に供給するための供給口が設けられている。

特開２００１−１４７１５１号公報

特許文献１の計量混合装置は、供給ホッパーから計量ホッパーへの粉粒体の供給、および、計量ホッパーからケーシングの下部への粉粒体の供給を、粉粒体を落下させることで行っているため、供給ホッパーの設置位置が高くなり、装置の重心が高くなる。成形機などの外部の処理装置に粉粒体を気力輸送する際や、供給ホッパーに粉粒体を気力輸送する際、又は計量混合装置の運転時（例えば撹拌羽根の回転時）には、装置に振動が加わる場合があるため、装置の重心が高いと装置が振動しやすく、その振動によって正確に計量できなくなる恐れがある。また、計量混合装置にキャスターが設けられている場合には、キャスターがロック状態であっても、装置の振動が大きくなりやすく特に問題となる。

そこで、本発明では、振動を抑制することのできる粉粒体の計量混合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及び発明の効果

第１の発明に係る粉粒体の計量混合装置は、粉粒体を貯留する複数の供給ホッパーと、前記複数の供給ホッパーと同等またはそれより低い位置に配置され、前記複数の供給ホッパーから供給された粉粒体を貯留して計量する計量ホッパーと、前記計量ホッパーよりも低い位置に配置され、前記複数の供給ホッパーのうちの少なくとも１つの供給ホッパーに粉粒体を供給する原料タンクと、前記供給ホッパー、前記計量ホッパーおよび前記原料タンクを支持する架台とを備えることを特徴とする。

この構成によると、計量ホッパーよりも低い位置に原料タンクを備えているため、原料タンクを設けない場合に比べて、計量混合装置の重心を低くできる。そのため、計量混合装置の振動を抑制でき、計量精度を向上できる。
また、計量混合装置が原料タンクを備えていることにより、計量混合装置とは別に設置する原料タンクの数を低減でき、その分、コストと設置スペースを低減できる。また、原料タンクと供給ホッパーとを接続する配管の長さを短くできる。
また、原料タンクを供給ホッパーの下方に配置した場合には、供給ホッパーの下方の空間を有効活用でき、計量混合装置の設置スペースを拡大することなく原料タンクを設置できる。

第２の発明に係る粉粒体の計量混合装置は、第１の発明において、前記架台に支持されて、前記計量ホッパーの下方に配置され、前記計量ホッパーから排出された粉粒体が貯留されて撹拌される混合ホッパーを備えており、前記原料タンクが、前記混合ホッパーよりも低い位置に配置されていることを特徴とする。

この構成によると、原料タンクが、計量ホッパーの下方に配置された混合ホッパーよりも低い位置に配置されているため、装置の重心をより低くできる。
また、計量ホッパーの下方に混合ホッパーが配置されていることで、混合ホッパーを有しない場合よりも供給ホッパーの位置が高くなるため、原料タンクによって装置の重心を下げることが、装置の振動を抑えるために特に有効となる。

第３の発明に係る粉粒体の計量混合装置は、第１または第２の発明において、前記架台に支持されて、前記計量ホッパーを挟んで前記原料タンクと水平方向に対向する位置に配置された制御装置を備えていることを特徴とする。

この構成によると、制御装置と原料タンクとが計量ホッパーを挟んで対向配置されているため、装置の重心を水平方向に関して計量ホッパーの中央部に近づけることができる。そのため、計量ホッパーの振動をより抑制でき、計量精度を向上できる。

第４の発明に係る粉粒体の計量混合装置は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記架台に支持されて、前記計量ホッパーの下方に配置され、前記計量ホッパーから排出された粉粒体を貯留して他の装置に供給するブレンド材タンクを備えており、前記ブレンド材タンクは、前記計量ホッパーの下方の位置から前記原料タンクが配置されていない側に水平方向に移動可能であることを特徴とする。

この構成によると、ブレンド材タンクは、計量ホッパーの下方の位置から原料タンクが配置されていない側に水平方向に移動可能となっているため、原料タンクが邪魔になることなくブレンド材タンクを移動させることができ、ブレンド材タンクの清掃やメンテナンスが行いやすい。

第５の発明に係る粉粒体の計量混合装置は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記供給ホッパーは、前記計量ホッパーに粉粒体を供給するための開口とは別に、その下端部に粉粒体を排出するための開閉可能な排出部を有しており、前記原料タンクが、前記供給ホッパーの下方に配置されており、その上面が前記計量ホッパーから水平方向に離れるほど下方に向かうように傾斜していることを特徴とする。

この構成によると、供給ホッパーの下方に配置された原料タンクの上面が供給ホッパーから水平方向に離れるほど下方に向かうように傾斜しているため、供給ホッパー内の粉粒体を排出部から排出した際に、原料タンクの上面に粉粒体が落下しても、原料タンクの上面に粉粒体が溜まるのを防止できる。

本発明の実施形態に係る計量混合装置の概略構成を示す図である。 計量混合装置の正面図である。 計量混合装置の右側面図である。 計量混合装置の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態の計量混合装置１は、複数種類の粉粒体を所定の割合で配合した後、撹拌して、その混合した粉粒体を成形機などの外部の処理装置１０１に一定量供給するための装置である。図１〜図４に示すように、計量混合装置１は、ケーシング２の内部に収容された計量ホッパー３および混合ホッパー４と、ブレンド材タンク５と、４つの供給ホッパー６と、２つの原料タンク７と、制御装置８と、これらを支持する架台９とを備えている。以下、図２〜図４に示す前後方向および左右方向を用いて計量混合装置１について説明する。

架台９には、ロック機能付きのキャスター９ａが複数取り付けられている。架台９は、上方から見て前方が開口したＵ字形状の板部材であって、左右方向中央部の前側略半分が開口している。ケーシング２は、架台９のこの開口部分の上方に配置され、支持部材２１を介して架台９に設置されている。ケーシング２は、下方が開放された直方体状の筐体であって、ケーシング２の前板は、その左端部に設けられたヒンジを中心に回動開閉可能となっている。ケーシング２の前板には、２つの矩形状のガラス窓２ａ、２ｂが設けられていると共に、操作パネル２２が設置されている。

２つの原料タンク７は、ケーシング２の下側部分の右側に前後方向に並んで配置されており、支持部材７１を介して架台９に設置されている。原料タンク７の上面は、ケーシング２から離れるほど下方に向かうように傾斜している。原料タンク７の上面は、着脱可能な蓋７ａで構成されている。この蓋７ａを開けて、原料タンク７内に粉粒体が投入される。原料タンク７の容量は、例えば１０Ｌである。

蓋７ａには、原料タンク７の内部に貯留された粉粒体を吸引するための吸引管７２が貫通している。吸引管７２の先端は、原料タンク７の底部近傍に達している。なお、図３および図４は、吸引管７２を省略して表示している。

また、原料タンク７の下端部には、ケーシング２の反対側に向かって斜め下向きに延びる円筒状の排出管７ｂが形成されており、この排出管７ｂの先端部には、排出管７ｂの先端開口を開閉するためのスライドゲート７３が設けられている。このスライドゲート７３は手動で開閉操作される。なお、図３は、スライドゲート７３を省略して表示している。

４つの供給ホッパー６は、ケーシング２の上側部分の左右両側に２つずつ前後方向に並んで配置されている。ケーシング２の右側後方、左側後方、右側前方、左側前方にそれぞれ配置された供給ホッパー６を、第１供給ホッパー６Ａ、第２供給ホッパー６Ｂ、第３供給ホッパー６Ｃ、第４供給ホッパー６Ｄと称する。第３供給ホッパー６Ｃおよび第４供給ホッパー６Ｄの容積は、第１供給ホッパー６Ａおよび第２供給ホッパー６Ｂの容積よりも小さい。各供給ホッパー６には、同一種類あるいは異なる種類の粉粒体（例えば、樹脂ペレット、粉砕材、マスターバッチ、添加剤、顔料など）が貯留される。第３供給ホッパー６Ｃおよび第４供給ホッパー６Ｄには、配合比の少ない材料が貯留されることが好ましい。

各供給ホッパー６には、吸引流路１２が接続されている。また、第１供給ホッパー６Ａと第２供給ホッパー６Ｂには、原料輸送流路１１が接続されており、この原料輸送流路１１は、装置１から離れて設置された原料タンク１００に接続されている。原料タンク１００の容量は例えば５０Ｌである。また、第３供給ホッパー６Ｃと第４供給ホッパー６Ｄには、原料輸送流路１０が接続されており、この原料輸送流路１０は、原料タンク７の吸引管７２に接続されている。なお、図２〜図４では吸引流路１２および原料輸送流路１０、１１の供給ホッパー６側の端部のみを表示している。

４つの吸引流路１２は、エアーシリンダ１４でそれぞれ駆動される４つの切換弁１３ａを備えた切換弁ユニット１３を介して吸引流路１５に接続されている。吸引流路１５は、輸送ブロア１７に接続されており、吸引流路１５の途中には、集塵フィルタユニット１６が介設されている。なお、図２〜図４では吸引流路１５は省略している。また、供給ホッパー６の内部上方には、吸引流路１２に粉粒体が吸い込まれるのを防止するためのフィルタ６２が設けられている。集塵フィルタユニット１６は、フィルタ６２を通過した微細な粉塵や原料の欠片を捕捉するために設けられている。

また、供給ホッパー６には、内部に貯留された粉粒体の量が満杯レベルに達しているか否かを検知するレベルセンサ６１が設けられている。レベルセンサ６１の検知結果は制御装置８に送信される。

原料タンク７、１００から各供給ホッパー６に粉粒体を供給するには、粉粒体を供給したい供給ホッパー６に対応する切換弁１３ａを開状態として、輸送ブロア１７を作動させる。これにより、供給ホッパー６の内部の空気が吸引されて、原料タンク７、１００から原料輸送流路１０、１１を介して供給ホッパー６に粉粒体が気力輸送される。レベルセンサ６１によって供給ホッパー６内の粉粒体の量が満杯レベルに達したことが検知されると、制御装置８によって輸送ブロア１７が停止される。

供給ホッパー６のケーシング２と対向する面の下端近傍には、斜め上向きに延びる円筒状の排出管６ａが形成されている。この排出管６ａはケーシング２の側壁を貫通し、先端部がケーシング２の内部に配置されている。排出管６ａの先端部には、排出管６ａの先端開口を開閉するための排出弁６３が設けられている。排出弁６３は、排出管６ａの内側から押圧されることで開状態となる。また、排出管６ａの内部には、モータ６５により駆動されて粉粒体を押し出すスクリュー６４が配置されている。排出管６ａの先端（排出弁６３）は、計量ホッパー３の上方に位置しており、排出管６ａから押し出された粉粒体は、計量ホッパー３に投入されるようになっている。

また、供給ホッパー６の底板６ｂは、ケーシング２から離れるほど下方に向かうように傾斜している。底板６ｂは、ケーシング２側の端部に設けられた軸を中心に回動開閉可能となっている。供給ホッパー６に貯留する粉粒体の種類を変更する場合や供給ホッパー６内の清掃時に、底板６ｂを開けて、供給ホッパー６内の粉粒体を全て排出させる。このように、供給ホッパー６は、その下端部に、ケーシング２の外側に粉粒体を排出するための開閉可能な排出部を有している。

計量ホッパー３は、ケーシング２の内部において供給ホッパー６の排出管６ａの先端（排出弁６３）の下方に配置されている。つまり、計量ホッパー３は、供給ホッパー６よりも低い位置に配置されている。計量ホッパー３の上端には、供給ホッパー６の排出管７ｂから排出された粉粒体を受け入れるための開口が形成されており、計量ホッパー３の下端には、粉粒体を排出するための開口が形成されている。計量ホッパー３の下端部には、エアーシリンダ３２によって駆動され、計量ホッパー３の下端開口を開閉するための排出弁３１が設けられている。また、計量ホッパー３は、計量ホッパー３内の粉粒体の質量を計測するためロードセル３３を介してケーシング２に支持されている。

混合ホッパー４は、ケーシング２の内部において計量ホッパー３の下方に配置されている。混合ホッパー４は、原料タンク７よりも高い位置に配置されている。混合ホッパー４の上端には、計量ホッパー３の下端開口から排出された粉粒体を受け入れるための開口が形成されており、混合ホッパー４の下端には、粉粒体を排出するための開口が形成されている。混合ホッパー４の下端部には、エアーシリンダ４２によって駆動され、混合ホッパー４の下端開口を開閉するための排出弁４１が設けられている。また、混合ホッパー４の内部には、モータ４４により駆動されて粉粒体を撹拌する撹拌羽根４３が配置されている。

ブレンド材タンク５は、混合ホッパー４の下方に配置されている。ブレンド材タンク５の上端部は、ケーシング２の下端部の左右両端と支持部材２１の上端部とによって形成されたガイドレール２３に、前後方向に移動可能に係合している。ケーシング２の前板の下端は、ブレンド材タンク５の上端よりも下方に位置している。そのため、ケーシング２の前板が閉状態のとき、ブレンド材タンク５は前方に移動しないようになっている。ブレンド材タンク５の清掃やメンテナンスの際には、ケーシング２の前板を開けて、ブレンド材タンク５をガイドレール２３に沿って前方に移動させる。

ブレンド材タンク５は、下方に向かって先細り状の容器であって、ブレンド材タンク５の上端には、混合ホッパー４の下端開口から排出された粉粒体を受け入れるための開口が形成されており、ブレンド材タンク５の下端には、粉粒体を排出するための開口が形成されている。ブレンド材タンク５の下端部は、手動で開閉操作されるスライドゲート５１を介してブレンド材輸送流路１０２に接続されている。このブレンド材輸送流路１０２は処理装置１０１に接続されている。

また、ブレンド材タンク５には、内部に貯留された粉粒体の量が満杯レベルに達しているか否かを検知するためのレベルセンサ５２が設けられている。レベルセンサ５２の検知結果は、制御装置８を介して処理装置１０１に送信される。

スライドゲート５１を開状態にして、処理装置１０１が備える吸引手段（図示省略）でブレンド材輸送流路１０２を吸引することで、ブレンド材タンク５に貯留された粉粒体が処理装置１０１に気力輸送される。

制御装置８は、ケーシング２の下側部分の左側に配置されて、架台９に設置されている。制御装置８は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどが実装された制御基板と、この制御基板を覆うカバーとを備えている。制御装置８は、操作パネル２２、レベルセンサ５２、６１、ロードセル３３、輸送ブロア１７、エアーシリンダ１４、３２、４２、モータ４４、６５に接続されており、原料タンク７、１００から供給ホッパー６に粉粒体を気力輸送する動作と、供給ホッパー６に貯留された粉粒体を所定の割合で混合してブレンド材タンク５に供給する動作を制御するようになっている。操作パネル２２は、各供給ホッパー６から計量ホッパー３に供給される粉粒体の質量を設定できるようになっており、制御装置８はこの設定値に基づいて、スクリュー６４を駆動するモータ６５の回転数を制御する。

以下、供給ホッパー６に貯留された粉粒体を所定の割合で混合してブレンド材タンク５に供給する動作について説明する。まず、１つの供給ホッパー６のスクリュー６４を駆動して、この供給ホッパー６から計量ホッパー３に粉粒体を供給し、ロードセル３３によって計測される計量ホッパー３内の粉粒体の質量が、予め設定された所定の質量に達した時点で供給を停止する。次に、ロードセル３３の計量値をゼロにリセットしてから、別の供給ホッパー６から計量ホッパー３に粉粒体を供給し、ロードセル３３によって計測される質量が所定の質量に達した時点で供給を停止する。残りの２つの供給ホッパー６についても同様に所定の質量の粉粒体を計量ホッパー３に供給した後、排出弁３１を開状態に切り換えて、計量ホッパー３内の粉粒体を混合ホッパー４に投入する。

以上の動作を１回または複数回繰り返した後、撹拌羽根４３を駆動して、混合ホッパー４に貯留された粉粒体を撹拌する。その後、排出弁４１を開状態に切り換えて、混合ホッパー４からブレンド材タンク５に粉粒体を投入する。以上の動作を１回または複数回繰り返して、レベルセンサ５２によってブレンド材タンク５内の粉粒体の量が満杯レベルに達したことが検知されると、排出弁４１を閉状態に切り換えると共に、上述の各部の動作を停止する。また、制御装置８から満杯信号を受信した処理装置１０１は、ブレンド材タンク５内の粉粒体を処理装置１０１に気力輸送する。

以上説明した本実施形態の計量混合装置１によると、以下のような効果が得られる。
本実施形態の計量混合装置１は、計量ホッパー３よりも低い位置に原料タンク７を備えているため、原料タンク７を設けない場合に比べて、計量混合装置１の重心を低くできる。そのため、計量混合装置１の振動を抑制でき、計量精度を向上できる。
また、計量混合装置１が原料タンク７を備えていることにより、計量混合装置１とは別に設置する原料タンク１００の数を低減でき、その分、コストと設置スペースを低減できる。また、原料タンク７と供給ホッパー６とを接続する配管（原料輸送流路１０）の長さを短くできる。
また、原料タンク７が供給ホッパー６の下方に配置されているため、供給ホッパー６の下方の空間を有効活用でき、計量混合装置１の設置スペースを拡大することなく原料タンク７を設置できる。

また、本実施形態では、原料タンク７が、計量ホッパー３の下方に配置された混合ホッパー４よりも低い位置に配置されているため、装置１の重心をより低くできる。
また、計量ホッパー３の下方に混合ホッパー４が配置されていることにより、混合ホッパー４を有しない場合よりも供給ホッパー６の位置が高くなるため、原料タンク７によって装置１の重心を下げることが、装置１の振動を抑えるために特に有効となる。

また、本実施形態では、制御装置８と原料タンク７とがケーシング２を挟んで対向配置されているため、装置１の重心を水平方向に関してケーシング２の中央部に近づけることができる。そのため、ケーシング２内に収容された計量ホッパー３の振動をより抑制でき、計量精度を向上できる。

また、本実施形態では、ブレンド材タンク５は、計量ホッパー３の下方の位置から原料タンク７が配置されていない側に水平方向に移動可能となっているため、原料タンク７が邪魔になることなくブレンド材タンク５を移動させることができ、ブレンド材タンク５の清掃やメンテナンスが行いやすい。

また、本実施形態では、供給ホッパー６の下方に配置された原料タンク７の上面がケーシング２から水平方向に離れるほど下方に向かうように傾斜しているため、底板６ｂを空けて供給ホッパー６内の粉粒体を排出した際に、原料タンク７の上面に粉粒体が落下しても、原料タンク７の上面に粉粒体が溜まるのを防止できる。

また、本実施形態では、原料タンク７の上面は着脱可能な蓋７ａで構成されており、蓋７ａを取り外した状態において、原料タンク７の上端がケーシング２から水平方向に離れるほど下方に向かうように傾斜しているため、原料タンク７の上端開口から粉粒体を投入しやすく、また、清掃やメンテナンスが行いやすい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。

上記実施形態では、２つの原料タンク７の容量は同じであるが異なっていてもよい。また、上記実施形態では、４つの供給ホッパー６の容量は異なっているが、全て同じであってもよい。

また、上記実施形態では、計量混合装置１が備える原料タンク７の数は２つであるが、１つであっても、３つ以上であってもよい。また、上記実施形態では、供給ホッパー６の数は４つであるが、３つ以下であっても、５つ以上であってもよい。

上記実施形態では、供給ホッパー６から計量ホッパー３に粉粒体を供給するための機構として、スクリューフィーダを用いているが、ロータリーフィーダや、スライドゲートなどを用いてもよい。

上記実施形態では、混合ホッパー４において粉粒体を撹拌する手段として、撹拌羽根４３を用いているが、撹拌手段はこれに限定されるものではなく、例えば混合ホッパー自体が回転することで撹拌するように構成されていてもよい。

上記実施形態では、混合ホッパー４からブレンド材タンク５に粉粒体が供給されて、ブレンド材タンク５からブレンド材輸送流路１０２を介して処理装置１０１に粉粒体が供給されるようになっているが、ブレンド材タンク５を備えずに、混合ホッパー４から直接、ブレンド材輸送流路１０２に粉粒体が流れ込むように構成されていてもよい。

上記実施形態では、ケーシング２の内側に計量ホッパー３と混合ホッパー４が上下に並んで配置されているが、混合ホッパー４を備えずに、ケーシング２に直接、粉粒体が貯留されて撹拌されるように構成されていてもよい。この変更例の場合、ブレンド材タンク５を備えていてもよいが、ブレンド材タンク５を備えずに、ケーシング２の下部から直接、ブレンド材輸送流路１０２に粉粒体が流れ込むように構成されていてもよい。

また、上記実施形態の計量混合装置１は、複数種類の粉粒体を所定の割合で配合した後、撹拌するように構成されているが、粉粒体を撹拌せずに処理装置１０１に供給するように構成されていてもよい。この変更例では、混合ホッパー４とブレンド材タンク５のいずれかを備えていなくてもよい。

１ 計量混合装置
２ ケーシング
３ 計量ホッパー
４ 混合ホッパー
５ ブレンド材タンク
６ 供給ホッパー
６ｂ 底板（排出部）
７ 原料タンク
７ａ 蓋
８ 制御装置
１００ 原料タンク
１０１ 処理装置

Claims (5)

1. 粉粒体を貯留する複数の供給ホッパーと、
   前記複数の供給ホッパーと同等またはそれより低い位置に配置され、前記複数の供給ホッパーから供給された粉粒体を貯留して計量する計量ホッパーと、
   前記計量ホッパーよりも低い位置に配置され、前記複数の供給ホッパーのうちの少なくとも１つの供給ホッパーに粉粒体を供給する原料タンクと、
   前記供給ホッパー、前記計量ホッパーおよび前記原料タンクを支持する架台とを備えることを特徴とする粉粒体の計量混合装置。
2. 前記架台に支持されて、前記計量ホッパーの下方に配置され、前記計量ホッパーから排出された粉粒体が貯留されて撹拌される混合ホッパーを備えており、
   前記原料タンクが、前記混合ホッパーよりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の計量混合装置。
3. 前記架台に支持されて、前記計量ホッパーを挟んで前記原料タンクと水平方向に対向する位置に配置された制御装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉粒体の計量混合装置。
4. 前記架台に支持されて、前記計量ホッパーの下方に配置され、前記計量ホッパーから排出された粉粒体を貯留して他の装置に供給するブレンド材タンクを備えており、
   前記ブレンド材タンクは、前記計量ホッパーの下方の位置から前記原料タンクが配置されていない側に水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉粒体の計量混合装置。
5. 前記供給ホッパーは、前記計量ホッパーに粉粒体を供給するための開口とは別に、その下端部に粉粒体を排出するための開閉可能な排出部を有しており、
   前記原料タンクが、前記供給ホッパーの下方に配置されており、その上面が前記計量ホッパーから水平方向に離れるほど下方に向かうように傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉粒体の計量混合装置。

Images