JP7286163B2 - 供給装置及びプラグフィーダー - Google Patents

Description

本発明は、供給装置及びプラグフィーダーに関する。

例えば、特許文献１に開示されるように、金属製品を加工する際に生じる加工屑等の被輸送物を貯蔵タンク等の所定箇所まで輸送するための輸送装置として、輸送通路内に圧送される空気等の輸送気体に被輸送物を混合して輸送する輸送装置が知られている。こうした輸送装置は、輸送途中において被輸送物を輸送通路の外部に飛散させることなく輸送することができる。

特開２０００－８５９６８号公報

ところで、上記輸送装置を用いて被輸送物を効率的に輸送するためには、被輸送物と輸送気体との混合比率を適切に調整する必要がある。例えば、輸送気体に対する被輸送物の比率が大きすぎると、輸送通路におけるコーナー等の輸送抵抗の大きい部分を通過できず、その部分にて被輸送物の詰まりが生じやすくなる。また、被輸送物と輸送気体との混合比率が適切であったとしても、被輸送物同士が絡まる等して被輸送物が塊の状態で輸送通路に供給されると、被輸送物の輸送抵抗が大きくなることにより、上記と同様に被輸送物の詰まりが生じやすくなる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被輸送物を効率的に輸送することのできる供給装置及びプラグフィーダーを提供することにある。

上記課題を解決する供給装置は、輸送通路に供給された被輸送物を輸送気体に混合して圧送するプラグフィーダーに用いられ、前記輸送通路に被輸送物を供給する供給装置であって、被輸送物を収容する収容部と、前記収容部の下側に位置して前記輸送通路に接続される輸送部と、前記収容部に収容された被輸送物を前記輸送部へ移送する回転体と、前記回転体を回転駆動する駆動部とを備え、前記輸送部は、下方に向かって徐々に先細に絞られた集束部を備え、前記回転体は、前記収容部と前記輸送部との間を区画する第１壁部と、前記第１壁部を回転させる軸部とを備え、前記輸送部の前記集束部の内面と前記第１壁部の先端の回転軌跡との間には、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間が設けられている。

上記供給装置において、前記回転体は、前記第１壁部の主面に設けられ、前記軸部の軸線方向に間隔をあけて配置されるとともに、前記軸部の軸線を挟んで互い違いに配置される四半円形状の複数の第２壁部とを備えることが好ましい。

上記課題を解決するプラグフィーダーは、輸送通路に供給された被輸送物を輸送気体に混合させて圧送するプラグフィーダーであって、上記供給装置と、前記輸送通路に気体流を発生させる気体流発生装置とを備える。

上記プラグフィーダーにおいて、前記気体流発生装置は、前記輸送通路、及び前記供給装置の前記輸送部を負圧にする吸引ブロワーであることが好ましい。

本発明の供給装置及びプラグフィーダーによれば、被輸送物を効率的に輸送することができる。

プラグフィーダーの概略図。 供給装置の断面図。 図２の３－３線断面図。 回転体の斜視図。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のプラグフィーダー１０は、ＮＣ旋盤１１を用いた金属製品の加工により生じた金属屑を被輸送物として輸送する。この種の金属屑は硬質であるとともに、形状が複雑で均一ではなく、たとえば螺旋状に渦巻いているものや、長さが数ミリから数十ミリのものが混在している。このような金属屑の種類としては鉄、鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム等が挙げられる。

プラグフィーダー１０には、２つの輸送通路１２，１３が並設されている。輸送通路１２，１３の最上流にはそれぞれ供給装置１４が配置されている。供給装置１４は、ＮＣ旋盤１１の排出口１１ａから排出された被輸送物を輸送通路１２，１３側へ供給する。供給装置１４は全て同一の構成である。

輸送通路１２，１３の最下流側には、共通の吸引ブロワー１５が配置されている。吸引ブロワー１５は、輸送通路１２，１３に気体流を発生させる気体流発生装置である。本実施形態のプラグフィーダー１０では、各供給装置１４によりそれぞれ輸送通路１２，１３に供給された被輸送物は、吸引ブロワー１５により吸引されることで、負圧状態の輸送通路１２、１３の下流側へ輸送される。

輸送通路１２，１３において、供給装置１４の近傍には切換バルブ１６がそれぞれ設けられている。切換バルブ１６を操作することにより、いずれの輸送通路１２，１３に気体流を発生させるかを選択できる。吸引ブロワー１５の下流側には、輸送通路１２，１３内を輸送されてきた金属屑が貯蔵される貯蔵タンク１７が配置されている。

また、プラグフィーダー１０は、供給装置１４の動作を制御する制御部１８を備えている。
図２及び図３に示すように、供給装置１４は、上側に開口を有する有底箱状のケーシング２０と、ケーシング２０内に配置されるとともにケーシング２０に対して回転可能に支持される回転体３０と、ＮＣ旋盤１１から排出された被輸送物をケーシング２０に案内するホッパー４０とを備えている。

ケーシング２０は、水平方向に延びる略Ｕ字板状の周壁２１と、周壁２１の両端部を塞ぐ第１端壁２２及び第２端壁２３とを備え、その底部分には、下方に向かって周壁２１が徐々に先細に絞られた形状の集束部２４が設けられている。第２端壁２３には、集束部２４の底部に開口するとともに、輸送通路１２，１３に連通される排出口２５が設けられている。

図３に示すように、ケーシング２０の第１端壁２２及び第２端壁２３には、回転体３０の軸部３１が回転可能に支持されている。回転体３０の軸部３１は、第１端壁２２の外面に取り付けられた駆動部Ｍに連結されている。駆動部Ｍは、回転体３０を回転駆動するモーターである。

図２に示すように、回転体３０の軸部３１には、ケーシング２０の内部を上側に位置する収容部２０ａと下側に位置する輸送部２０ｂとに区画する第１壁部３２が一体に形成されている。収容部２０ａは、ホッパー４０から供給された被輸送物を収容する部位であり、輸送部２０ｂは、収容部２０ａの下側に位置し、排出口２５を介して輸送通路１２，１３に接続される部位である。

図２及び図４に示すように、回転体３０の第１壁部３２は、軸部３１の軸線Ｐ方向に延びる四角板状の壁部であり、軸部３１に対して、二つの第１壁部３２が軸線Ｐを中心とする回転対称となる位置に設けられている。二つの第１壁部３２の形状は同じである。

第１壁部３２の第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂには、複数の第２壁部３３が一体に形成されている。第２壁部３３は、軸方向視において、軸部３１の軸線Ｐを中心とし、第１壁部３２の側縁３２ｃから軸線Ｐまでの長さを半径とする四半円形状をなす壁部であり、周方向における一方側の縁部にて第１壁部３２に接続されている。第２壁部３３の中心角θは、例えば、８５°～９５°である。本発明では、中心角θが９０°よりも僅かに大きい角度又は僅かに小さい角度の扇型形状も含めて四半円形状と記載している。また、第２壁部３３の両側面は、径方向外側に向かって徐々に厚さが薄くなるテーパ形状に形成されている。

図４に示すように、第２壁部３３は、第１壁部３２の第１主面３２ａ側及び第２主面３２ｂ側のそれぞれに対して、軸方向に一定の間隔をあけて複数、配置されるとともに、軸部３１の軸線Ｐを挟んで互い違いに位置するように配置されている。軸方向に隣接する第２壁部３３の間隔Ｄ１（中心線の間の間隔）は、例えば、２０～６０ｍｍである。

また、第１壁部３２の第１主面３２ａ側に設けられる第２壁部３３の軸方向位置と、第２主面３２ｂ側に設けられる第２壁部３３の軸方向位置は一致している。つまり、第２主面３２ｂ側に設けられる第２壁部３３は、第１壁部３２の第１主面３２ａ側に設けられる第２壁部３３の裏側に位置している。

回転体３０の材質は特に限定されるものではないが、耐磨耗性の観点から、ＦＣＤ４５０等の球状黒鉛鋳鉄であることが好ましい。
回転体３０の回転に伴って、回転体３０の第１壁部３２は、ケーシング２０の収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を閉じる閉位置と、収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を開く開位置とに位置することができる。

図２に示すように、閉位置は、各第１壁部３２の側縁３２ｃがケーシング２０の周壁２１に最も近接する位置であり、本実施形態では、各第１壁部３２が水平となる位置が閉位置となるように設計されている。回転体３０が閉位置にあるとき、第１壁部３２が収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を区画する壁となることにより、収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間が閉じた状態となり、収容部２０ａから輸送部２０ｂへの被輸送物の供給が制限される。

なお、収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間が閉じた状態は、ケーシング２０の周壁２１と回転体３０との間の隙間が最小となる状態ということもできる。また、回転体３０が閉位置にあるとき、第１壁部３２の側縁３２ｃとケーシング２０との間には、被輸送物の噛み込みを抑制するための数ミリ程度の僅かな隙間Ｄ２が設けられている。

開位置は、回転体３０が閉位置以外の位置、即ち、各第１壁部３２の側縁３２ｃがケーシング２０に最も近接する位置を除く全ての位置にある状態であり、本実施形態では、各第１壁部３２が水平に対して傾斜した状態となる位置が開位置となるように設計されている。

図２に示すように、ケーシング２０の集束部２４の内面において、回転体３０の第１壁部３２の先端である側縁３２ｃの回転軌跡Ｔに対向する部分には、回転体３０の回転方向前方側に向かって回転軌跡Ｔとの間隔が徐々に広がる拡幅部２４ａが設けられている。これにより、回転軌跡Ｔと集束部２４の内面の拡幅部２４ａとの間には、回転体３０の回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間Ｓが形成される。なお、図２においては、回転軌跡Ｔは、第２壁部３３の周縁を示す線に一致する。

図２に示すように、ケーシング２０には、回転体３０が閉位置にあることを検出する検出部２６が設けられている。検出部２６は、ケーシング２０の周壁２１における、回転体３０が閉位置にあるときの第１壁部３２の側縁３２ｃが対向する部分に取り付けられた近接センサであり、第１壁部３２の側縁３２ｃが所定距離以内に近づいたことを非接触で検出する。そして、検出部２６は、回転体３０の位置に応じた検出信号Ｓ１を制御部１８に送信する。

図１に示すように、プラグフィーダー１０の制御部１８には、検出部２６からの検出信号Ｓ１が入力される。制御部１８は、検出部２６からの検出信号Ｓ１に基づいて、供給装置１４の駆動部Ｍの駆動を制御する。詳述すると、検出部２６から入力される検出信号Ｓ１が、回転体３０が開位置にあることを示す信号から回転体３０が閉位置にあることを示す信号に切り替わったことに基づいて、制御部１８は、駆動部Ｍの駆動を停止して、回転体３０を閉位置に保持する。

そして、制御部１８は、駆動部Ｍの停止から、予め設定された所定期間が経過した後、駆動部Ｍの駆動を再開する。上記所定期間は、供給装置１４の輸送部２０ｂ内の被輸送物が輸送通路１２，１３を通じて貯蔵タンク１７まで輸送できる十分な時間であり、輸送通路１２，１３の長さや吸引ブロワー１５の能力等のプラグフィーダー１０の構成に応じて適宜、設定される。

次に、本実施形態の作用について記載する。
ＮＣ旋盤１１を用いた金属加工により生じた金属屑等の被輸送物は、供給装置１４に投入されて収容部２０ａに収容される。一方、供給装置１４の回転体３０は、制御部１８により制御された駆動部Ｍによって回転駆動される。回転体３０の回転に伴って、収容部２０ａ内の被輸送物の一部が輸送部２０ｂに入り込むことにより、収容部２０ａ側から輸送部２０ｂ側へ被輸送物が移送される。

ここで、収容部２０ａ内の被輸送物は、自重により圧縮された状態で収容されているため、塊の状態で輸送部２０ｂ側に入り込みやすい。そこで、本実施形態では、回転軌跡Ｔと集束部２４の内面の拡幅部２４ａとの間に、回転体３０の回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間Ｓを形成している。これにより、回転体３０の回転に伴って、塊状の被輸送物が空間Ｓに対向する部分を通過する際に、塊状の被輸送物の一部が空間Ｓ側へ流れ、被輸送物の塊に先行して空間Ｓ内を通ってぱらぱらと輸送部２０ｂの底部に落下する。空間Ｓは、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる形状であるため、一度に多くの被輸送物が空間Ｓへ流れることはなく、少しずつ空間Ｓへと流れ、詰まることなく空間Ｓ内をスムーズに移動する。

塊状の被輸送物の一部が空間Ｓ側へ流れることにより、被輸送物の塊が徐々に解れて小さくなっていく。これにより、塊状の被輸送物が一度に多量に輸送部２０ｂへ移送されることに起因して、輸送通路１２，１３内の輸送気体に対する被輸送物の混合比率が過度に大きくなることを抑制できる。また、輸送部２０ｂへ移送される被輸送物の塊が小さくなることにより、被輸送物を圧送する際に生じる空気抵抗や輸送通路１２，１３の壁面に対する摩擦抵抗等が小さくなる。それらの結果、より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる。

供給装置１４の輸送部２０ｂに移送された被輸送物は、排出口２５及び輸送通路１２，１３を通じて吸引ブロワー１５により吸引されることで、負圧状態の輸送通路１２，１３内を通って下流側の貯蔵タンク１７まで圧送される。

ここで、回転体３０が閉位置に位置すると、検出部２６からの検出信号Ｓ１に基づいて、駆動部Ｍの駆動が停止されて回転体３０が閉位置に保持される。駆動部Ｍの停止から所定期間が経過後、駆動部Ｍの駆動が再開されることにより供給装置１４における収容部２０ａ側から輸送部２０ｂ側への被輸送物の移送が再開される。

つまり、供給装置１４の輸送部２０ｂからの被輸送物の圧送を、供給装置１４の回転体３０を閉位置に保持した状態にて行っている。これにより、被輸送物の圧送時において、供給装置１４の収容部２０ａ側から輸送部２０ｂ側への空気のリークが抑制される。これにより、輸送通路１２，１３内に、被輸送物を圧送する強い力を効率的に発生させることができる。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）供給装置１４は、被輸送物を収容する収容部２０ａと、収容部２０ａの下側に位置して輸送通路１２，１３に接続される輸送部２０ｂと、収容部２０ａに収容された被輸送物を輸送部２０ｂへ移送する回転体３０と、回転体３０を回転駆動する駆動部Ｍとを備えている。輸送部２０ｂは、下方に向かって徐々に先細に絞られた形状の集束部２４を備えている。回転体３０は、収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を区画する第１壁部３２と、第１壁部３２を回転させる軸部３１とを備えている。輸送部２０ｂの集束部２４の内面と第１壁部３２の先端の回転軌跡Ｔとの間には、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間Ｓが設けられている。

上記構成によれば、より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる。更に、上記構成の供給装置１４を用いることにより、プラグフィーダー１０の吸引ブロワー１５として、より出力の小さいものを採用することが可能になり、プラグフィーダー１０の小型化にも寄与する。

（２）回転体３０は、第１壁部３２の第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂに設けられる四半円形状の複数の第２壁部３３を備えている。複数の第２壁部３３は、軸部３１の軸線Ｐ方向に間隔Ｄ１をあけて配置されるとともに、軸部３１の軸線Ｐを挟んで互い違いに配置されている。

上記構成によれば、回転体３０の回転に伴って収容部２０ａ側から輸送部２０ｂ側へ被輸送物が移送される際に、被輸送物は、一つの大きな塊の状態で移送されるのではなく、第２壁部３３間の隙間の形状に相当する略四半円形状の複数の小さな塊の状態で移送される。これにより、上記（１）の効果がより顕著に得られる。

（３）制御部１８は、検出部２６からの検出信号Ｓ１に基づいて、回転体３０が収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を閉じる閉位置に位置するときに、回転体３０を所定期間、停止させるように駆動部Ｍを制御する。

上記構成によれば、被輸送物の圧送時において、供給装置１４の収容部２０ａ側から輸送部２０ｂ側への空気のリークが抑制される。これにより、輸送通路１２，１３内に、被輸送物を圧送する強い力を効率的に発生させることができる。

（４）プラグフィーダー１０は、供給装置１４と、輸送通路１２，１３及び供給装置１４の輸送部２０ｂを負圧にする吸引ブロワー１５とを備えている。
上記構成によれば、吸引ブロワー１５により輸送部２０ｂが負圧状態になることにより、上記の空間Ｓに達した塊状の被輸送物に空間Ｓ側へ引っ張られる力が作用する。これにより、塊状の被輸送物が解れやすくなる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・回転体３０が閉位置にあるときの第１壁部３２の側縁３２ｃとケーシング２０との間の隙間Ｄ２は、ゼロであってもよい。

・空間Ｓは、全体として、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる形状であれば、幅が変化しない部分が有していてもよい。
・回転体３０に設けられる第２壁部３３は、第１壁部３２の第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂのいずれか一方のみに設けられていてもよい。また、第２壁部３３を省略してもよい。

・上記実施形態では、制御部１８によって供給装置１４の駆動部Ｍの制御を行っていたが、供給装置１４に駆動部Ｍを制御する駆動部制御部を設けてもよい。この場合、駆動部制御部は、回転体３０が収容部２０ａと輸送部２０ｂとの間を閉じる閉位置に位置するときに、回転体３０を所定期間、停止させるように駆動部Ｍを制御する。

・回転体３０の回転位置を検出する検出部２６は、近接センサに限定されるものではない。例えば、駆動部Ｍとしてのモーターに備えられるローターの位置に基づいて、回転体３０の回転位置を検出する検出部であってもよい。

・回転体３０を閉位置にて保持させることなく、連続的に回転させてもよい。
・貯蔵タンク１７は、輸送気体と被輸送物とを分離する集塵機能を有するものであってもよい。

・上記実施形態では、輸送通路１２，１３に気体流を発生させる気体流発生装置として吸引ブロワー１５を採用していたが、吸引ブロワー１５に代えて送風ブロワーを用いてもよい。この場合には、供給装置１４のケーシング２０の第１端壁２２における排出口２５の反対側となる位置に送風口を設けて、この送風口に対して、直接又は間接的に送風ブロワーを接続し、送風口を通じて供給装置１４の輸送部２０ｂ及び輸送通路１２，１３に気体流を発生させる。

・上記実施形態では、２つの輸送通路１２、１３を設けたが、同輸送路を３つ以上設ける構成を採用してもよい。複数の輸送通路を設ける構成とした場合、様々な種類の被輸送物の輸送がその種類別に可能となり、効率的である。また、輸送通路の出口を複数設けるとともに、各出口に貯蔵タンク１７を設けて、被輸送物の種類別に輸送先となる貯蔵タンク１７を変更することも可能である。

・輸送路を１つとする構成を採用してもよい。この場合、切換バルブ１６は省略される。
・被輸送物は、金属屑に限定されるものではなく、例えば、ガラス、プラスチック、板材、生ごみ、ビニール等の粉砕体や、セメント、砂、木の粉等の粉体等であってもよい。

Ｓ…空間
Ｔ…回転軌跡
１０…プラグフィーダー
１２，１３…輸送通路
１４…供給装置
１５…吸引ブロワー
２０ａ…収容部
２０ｂ…輸送部
２４…集束部
２４ａ…拡幅部
３０…回転体
３１…軸部

Claims (4)

1. 輸送通路に供給された被輸送物を輸送気体に混合して圧送するプラグフィーダーに用いられ、前記輸送通路に被輸送物を供給する供給装置であって、
   被輸送物を収容する収容部と、
   前記収容部の下側に位置して前記輸送通路に接続される輸送部と、
   前記収容部に収容された被輸送物を前記輸送部へ移送する回転体と、
   前記回転体を回転駆動する駆動部とを備え、
   前記輸送部は、下方に向かって徐々に先細に絞られた集束部を備え、
   前記回転体は、前記収容部と前記輸送部との間を区画する第１壁部と、前記第１壁部を回転させる軸部とを備え、
   前記回転体は、前記第１壁部の先端が前記輸送部の前記集束部を通過するように配置され、
   前記輸送部の前記集束部の内面と、前記集束部を通過するときの前記第１壁部の先端の回転軌跡との間には、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間が設けられていることを特徴とする供給装置。
2. 輸送通路に供給された被輸送物を輸送気体に混合して圧送するプラグフィーダーに用いられ、前記輸送通路に被輸送物を供給する供給装置であって、
   被輸送物を収容する収容部と、
   前記収容部の下側に位置して前記輸送通路に接続される輸送部と、
   前記収容部に収容された被輸送物を前記輸送部へ移送する回転体と、
   前記回転体を回転駆動する駆動部とを備え、
   前記輸送部は、下方に向かって徐々に先細に絞られた集束部を備え、
   前記回転体は、前記収容部と前記輸送部との間を区画する第１壁部と、前記第１壁部を回転させる軸部とを備え、
   前記輸送部の前記集束部の内面と前記第１壁部の先端の回転軌跡との間には、回転方向前方側に向かって徐々に幅が大きくなる空間が設けられており、
   前記回転体は、
   前記第１壁部の主面に設けられ、前記軸部の軸線方向に間隔をあけて配置されるとともに、前記軸部の軸線を挟んで互い違いに配置される四半円形状の複数の第２壁部とを備えることを特徴とする供給装置。
3. 輸送通路に供給された被輸送物を輸送気体に混合させて圧送するプラグフィーダーであって、
   請求項１又は請求項２に記載の供給装置と、
   前記輸送通路に気体流を発生させる気体流発生装置とを備えることを特徴とするプラグフィーダー。
4. 前記気体流発生装置は、前記輸送通路、及び前記供給装置の前記輸送部を負圧にする吸引ブロワーである請求項３に記載のプラグフィーダー。

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