JP2981027B2 - 粒状又は粉末物質の定量供給装置 - Google Patents

粒状又は粉末物質の定量供給装置

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JP2981027B2 JP3171459A JP17145991A JP2981027B2 JP 2981027 B2 JP2981027 B2 JP 2981027B2 JP 3171459 A JP3171459 A JP 3171459A JP 17145991 A JP17145991 A JP 17145991A JP 2981027 B2 JP2981027 B2 JP 2981027B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒状又は粉末物質の定
量供給装置に関するものである
【0002】
【従来の技術】粒状又は粉末物質を一定重量又は一定体
積で供給することは多くの工業分野で必要である。物質
の供給が中断しない状態またはほとんど中断しない状態
で定量供給することが求められる場合もある液体物質
では連続的に定量供給することは全く問題なくできる
が、粉末状または粒状の物質ではそうはいかない。重量
測定を用いた供給システムは多数存在するが、粒状又は
粉末状物質の公知の定量供給は全て制御装置及び/又は
計算手段を必要とするため、複雑で大型になり、コスト
がかかり、工業的環境では信頼性が底く、簡単に供給速
度を変えることができない。容積形システムでは充填レ
ベル及び排出レベルの検出に間題がある
【0003】木発明は粒状又は粉末物質を高い信頼性と
極めて高い精度で単純に定量供給する装置を提供する
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、秤量
すべき量に比べてはるかに少ない単位体積量を連続的に
(必要な場合には高速で)供給して行う定量供給装置を
提案することにある。本発明の他の目的は、非常に広範
囲な分野で利用可能で、高圧力下でも使用可能な定量供
装置を提案することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明秤量すべき物
質が所定のシリンダ容磧を満たす取込み位置と、それを
シリンダ容積から排出する、取込み位置とは異なる吐出
位置との間をケース内で移動する揺動体に形成されたシ
リンダの中を滑動する少なくとも1本のピストンを有
し、このピストンがシリンダ容積を掃引し、ピストンは
吐出位置から離れる時にケースによって掻き取られ、取
込み位置にシリンダに物質を満たす詰込み機を育し、こ
の詰込み機は秤量すべき物質の混合条件とは無関係に、
常に一定の圧密力を生じさせる手段を有することを特徴
とする定量供給装置を提供する
【0006】詰込み機は、材料の中断が全く起こらない
ようにするために秤量すべき物質の供給オリフィスの直
ぐ上流に配置される。この詰込機ではアーチ効果によっ
て物質が動かなくなるのを防ぐために物質を攪拌するの
が好ましい。以下、添付図面を用いてゴム加工業で用い
られる材料、特にカ一ボンブラック及び硫黄の定量供給
装置を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるも
のでない
【0007】
【実施例】本発明のいわゆる定量供給要素はシリンダ1
であり、このシリンダ1の内部をピストン2が滑動す
秤量可能な物質の最小量である所定のシリンダ容積
はピ ストン2のストロークで規定される。シリンダ1は
ケース3に収容された揺動体10に形成されている。この
揺動体10は取込み位置と吐出位置との間を揺動する。
【0008】取込み時はピストン2ケース3を貰通
して形成された供給オリフィス31の正面に来て、上死点
から下死点へ移動し秤景すべき粒状又は粉末の物質
(以下、一般に「物質または材料」とよぷ)をシリンダ
容積中に充填する。シリンダ容積が完全に満たされる
と、シリンダ1とピストン2から成る集合体は吐位置
へ移動する。従って、シリンダ1は他から遮断され、シ
リンダ容積に対応し単位体積が規定される。
【0009】同じくケース3を貫通して形成された吐出
オリフィス32の正面にシリンダ1が来ると、ピストン2
は下死点から上死点へ移動し、物質はシリンダ1の外へ
放出される。シリンダ1が完全に空になると、シリンダ
1及びピストン2の集合体は取込み位置へ移動する。
リンダ内に物質の残っていないことを罐認するため、シ
リンダ1が吐出位置から離れるときにケースでピストン
2を掻き取る。従ってシリンダは物質のない状態にな
り、それに物質が還流する運動は全くできない
【0010】以上、本発明機能の原理を説明したが、以
下、本発明の定量供給装置をさらに詳しく説明する。図
1に示す取込み位置と図4に示す吐出位置との間の揺動
体10の動きは円弧運動である。シリンダ1は揺動体10に
形成されているこの揺動体10自体は秤量機構全体を被
うケース3の中に配置されているケース3には円筒形
の内表面300が機械加工されている。揺動10は円筒
形の外表面100を有する。揺動10は、これら2つの
表面100と300の間に極めてわずかな機能遊びが存在する
状態で、ケース3内に載置される。この機能遊びは装置
の気密性と優れた機能が確保できるものでなければなら
ない。揺動体10は2つのころ軸受13を介してケース3の
内側に載置されている。ころ軸受13はリング130によっ
て締付けられた円錐形レースを育する軸受か、回転時に
半径方向の遊びが無く、揺動体10がケース3の内部で傾
動せずに回転できるような他の任意タイプの軸受にする
ことができる
【0011】円筒形の内側表面300には2つのオリフィ
スすなわち供給オリフィス31と吐出オリフィス32はケー
ス3を貫通して形成されている。ピストン2が揺動休10
内で上死点に来た時のピストン2の上面20は揺動体10の
表面100と一致する。円筒形の外側表面100との連続
性を確保し、ピストンが吐出位置から離れてケース3の
中に姿を消した時点での気密性を確保するために、ピス
トンの上面20自体も円筒形をしている。この構成はシリ
ンダ容積が次のサイクルの初めに完全に空になっている
ことを保証する上で重要であり、高い精度を達成する上
で必要不可欠なことである。また、既に述べたように、
この配置によってケースによってピストンを掻き取るこ
とができる
【0012】上死点と下死点の間のピストン2の交互
駆動軸4によって制御される駆動軸4はケース3
内の揺動体10の運動に対して同心な状態で揺動体10の内
部に配置されている。駆動軸4は軸受41によって支持さ
れ、その端部にはピストン2のストロークの半分だけ偏
心したクランクピン42を有している。このクランクピン
42はピストン2に連結された連接棒43に力を加える
【0013】揺動体10の揺動動作は当然ながらピストン
2の交互運動と調和するように調整する必要がある。こ
運動は駆動軸4に固定された複動カム5によって制御
される。複動カム5のガイド51は取込み位置に対応する
小さい半径部分と、吐出位置に対応する大きい半径部分
との2つの円弧状区間を有し、これら区間の間は揺動体
10の揺動運動を制御する連結部分である
【0014】図6は本発明の定量供給装置の理論サイク
の概念図である。揺動体10が取込み位置の方への運動
を開姶する前のピストン2は上死点にあり、少なくとも
吐出オリフィス32と接触しなくなるまでそこに止まって
いることが大切である。その後の揺動体内でのピストン
の運動とケースに対する揺動体の運動は、少なくとも揺
動体が吐出位置を離れる間(この時点でピストンはその
上死点にある)、揺動体内でピストンが動かないように
する手段によって制御される。同様に、シリン ダ容積が
吐出位置の方へ揺動体10の運動によって供給オリフィス
31から完全に離されてる前にピストン2が下死点にある
ことも重要である。本発明装置を上記の理論的な動きか
ら穏やかな動きにするため、上記理論サイクルからの少
しのズレは許される。図7は圧縮可能な物質に適した実
際のサイクルの概念図である。このサイクルには高速度
で運転するのに適する丸味が付けてある。例えば、秤量
された物質が圧縮に耐えることができる場合には、シリ
ンダ容積が吐出オリフィス32と接触する少し前に上死点
へ向かうピストン2の運動を開始することができる。そ
れによってレース51内での勾配を急でなくすることがで
きる。すなわち、曲線の部分Aは理論サイクルと大幅に
異なっており、部分Bの間は駆動軸4が揺動体10と同じ
角速度で回転する。ピストン2は揺動体10内で動かな
。この丸みによって動きが穏やかになり、ピストン2
本発明の定量供給装置の精度を損うことなしに揺動体
10内で不動の状態を保つ
【0015】図8は非圧縮性物質に適した実際のサイク
ルを示し、サイクルの部分Bの間は駆動軸4が揺動体10
と同じ角速度で回転する。点Rで吐出オリフィスがシリ
ンダ1内に収容された物質と少なくとも部分的に連通
、ピストン2はその吐出動作を開始する。これはピス
トン2が吐出オリフィス32内に入り込む位置であるHま
で続く。例えば、他の物質中への混合をよくするように
秤量された物質を吐出するため、ピストンは揺動体10か
ら出し、ピストン2の上面20はケース3の円筒形表面30
0に相当するレベルを超えて突き出すこともできる。ピ
ストン2の上面20自体は、図10から分かるように、ケー
ス3との関係におけるピストン2の相対的運動を考え
て、ケース3の稜320によって掻き削られるような形に
することができる。シリンダ1が円筒形表面300によっ
て完全に被われた時(図11)には、ピストン2は揺動
体に対して動かないようにしても、しなくてもよい。図
8はシリンダ1中にピストンが降下し続ける場合に相当
する。
【0016】レース51(図3参照)はころ61を収容して
いる。このころ61はケース3上にヒンジ結合したアーム
に支持されている。このアーム62はケース3に支持され
た中 間軸6に連結されていて第2のアーム63アーム62
の揺動動作を伝達する。第2のアーム63は揺動体に形成
された溝16係合する第2のころ64を支持している。
【0017】従って、駆動軸4は2つの駆動系すなわち
ピストン2の交互運動を制御する連接軸一クランク(連
接棒43と偏心クランクピン42)からなる駆動系と、揺動
体10の揺動を制御する複動カム5と中間軸6からなる駆
動系とを介して所望の全ての運動を伝遠する複動カム
5は駆動軸4に対する揺動体10の位置に関係するので、
このカム5はクランクピン42に対するシリンダ1の位
置、従ってシリンダ1内のピストン2自体の位置に関係
するということは理解できよう。これら2つの駆動系は
互いに作用しあうが、取込み時にシリンダ1内にピスト
ン2を下降させる動作のみを行い、次に、取込み位置か
ら吐出位置へ揺動体を変位させう動作を行い(ピストン
2はシリンダ1内で不動状態のまま)、揺動体10内でピ
ストン2を再上昇させる動f乍を行い(揺動体はケース
3内で不動状態を維持する)、最後に、揺動体3内でピ
ストン2を動かさずに取込み位置へ戻す動作を行う、全
く分離した4つのサイクルからなる運動をするような装
置に設計することもできる。しかし、既に述べたよう
に、実際には、本発明装置の精度を落とさずに、少なく
ともいくつかの段階で各動作を重複させることもでき
【0018】取込み位置でシリンダをほば垂直に配置
し、取込みオリフィス31の上に漏斗を固定することで秤
量すべき物質のシリンダ1への供給は重力のみでて行う
ことができるが、カーボンブラックや硫黄等の粉末物質
を高い精度で運転するためにはこれだけでは不充分なこ
とがあり、取込み位置にシリンダーを充填する詰込み機
設けるのが好ましい
【0019】図1をからわかるように、この詰込み機は
基本的に重力でシリンダ1に材料を補給するタンク70で
構成される。このタンク70は円形底面71を有し、この円
形底面71外周には供給オリフィス31が設けられている
材料を供給オリフィスの方へ駆動するために、少なくと
も底面71の近くに攪拌手段が配置されている。この攪拌
手段は、図1及び図5に示すように、シリンダ1の直径
に対応する直径の穴73 を有するディスク72と、タンク内
に固定された柔軟なブレード74とで構成される。穴73は
一定半径の円上に形成された全て供給オリフィスの正面
を順次通過し、ブレード74は各穴73が供給オリフィス31
の前を通ったときに穴73の中に入った物質を吐出するた
めの供給オリフィス31の正面に配置されたヘッド75を有
している。このヘッド75は一定の力でシリンダ1の方向
に押圧されており、それによって、秤量すべき物質のタ
ンク70内での混合条件とは無関係に、シリンダ1内に常
に一定の圧密力を生じさせて、本発明の定量供給装置に
高い精度と、高い再現性または機能を与えている
【0020】詰込み機は材料の供給を行なうと同時に、
本発明の定量供給装置の精度を向上させる。ディスク72
の回転速度駆動軸4の回転速度に比例させるのが望ま
しいということが確認されている。そうすることによっ
て、貯蔵時に大きな影響を与える大気条件に対して非常
に敏感である硫黄やカ一ボンブラック等の物質の秤量
再現性高く、物質をタンク70に導入する時の初期条件と
は独立させることができる
【0021】或る種の物質で発生するアーチ効果による
タンク70内でのブロックを避けるために、タンク70の内
部に撹件装置(図示せず)を付加することができる。一
般に、物質の所定重量を秤量すること、例えば一定量の
カ一ボンブラックを一定量のゴムに混合することが望ま
れるという点に注意されたい。本発明では秤量すべき各
種の物質について較正を行なっておくことだけで充分で
あり、それによって高い再現性で容積測定を基に重量測
ができるということが立証されている。
【0022】本発明の定量供給装置を用いることによっ
、物質を高圧力下で吐出しなけれぱならない場合
、吐出オリフィスの直ぐ下流に合用ハウジング8を
配置することができるので、非常に広い範囲で利用でき
発明の定量供給装置は例えぱ合用ハウジング8内
混合用粉末物質をゴムに導入するのに用いることがで
きる。この場合、混合は合用ハウジング8内で連続的
に行なわれる。生ゴムの混合方法では、混合用ハウジン
8中にエラストマを連続的に導入し、正確に秤量され
た粉末状物質をこのハウジング8中に連続的に投入す
る。この粉末状物質の秤量は少なくとも1本のピストン
2で行なわれる。このピストン2は秤量すべき物質は所
定のシリンダ容積を満たす取込み位置と秤量すべき物質
がシリンダ容積から排出される取込み位置とは異なる吐
出位置との間でケース3内を移動する可動体に形成さ
たシリンダ1の中を滑動し、シリンダ容積を掃引し、吐
出位置から出た時にケース3によって掻き取られる
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置の全体図。
【図2】 運動駆動機構を示す断面図。
【図3】 図2の111−11に沿った断面図。
【図4】 実施態様の詳細図で、図2の断面図の側面
図。
【図5】 本発明装置の部品の1つを示す図
【図6】 本発明サイクルの変形態様の一つを示す図
【図7】 本発明サイクルの変形態様の一つを示す図
【図8】 本発明サイクルの変形態様の一つを示す図
【図9】 図8のサイクルに対応する実施態様の詳細
図。
【図10】 図8のサイクルに対応する実施態様の詳細
図。
【図11】 図8のサイクルに対応する実施態様の詳細
図。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 ピストン 3 ケース 4 駆動軸 5 複動カム 6 中間軸 8 ハウジング 10 揺動体 20 ピストン上面 31 供給オリフィス 70 タンク 71 底面 72 ディスク 73 穴 74 ブレード 75 ヘッド
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 11/04 G01F 11/00 G01F 11/24

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 秤量すべき物質が所定のシリンダ容磧を
    満たす取込み位置と、それをシリンダ容積から排出す
    る、取込み位置とは異なる吐出位置との間をケース
    (3)内で移動する揺動体(10)に形成されたシリンダ
    (1)の中を滑動する少なくとも1本のピストン(2)を
    有し、このピストン(2)がシリンダ容積を掃引し、ピ
    ストン(2)は吐出位置から離れる時にケース(3)によ
    って掻き取られ、取込み位置の上方にはシリンダ(1)
    秤量すべき物質を満たす詰込み機を有しこの詰込み
    機は秤量すべき物質を取込み位置へ送る手段と、シリン
    ダ内で秤量すべき物質に常に一定の圧密力を生じさせる
    ためにシリンダへの供給方向に一定の力を加えるヘッド
    (75)とを有することを特徴とする定量供給装置。
  2. 【請求項2】 揺動体(10)のピストン(2)の運動
    が、駆動軸(4)と、ピストン(2)の交互運動を制御す
    る連接軸一クランクからなる駆動系と、揺動体(10)の
    揺動を制御する複動カム(5)からなる駆動系とからな
    る互いに関連した2つの駆動系よって制御される請求
    項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 下記(a)〜(d)を特徴とする請求項1また
    は2に記載の装置:(a) 揺動体(10)がケース(3)の
    内部に回転可能な状態で配置され、揺動体(10)は取込
    み位置と吐出位置との間で円弧を描き、 (b) 駆動軸
    (4)はケース(3)内での揺動体(10)の運動に対して
    同心となる状態で、揺動体(10)の内部に配置され、
    (c) ピストン(2)の交互運動が連接棒一クランク系を
    介して駆動輔(4)によって制御され、 (d)揺動体(1
    0)に対してピストン(2)の運動を調整する手段によっ
    て揺動体(10)の運動が制御される。
  4. 【請求項4】 少なくとも揺動体(10)が吐出位置から
    出る時に、揺動体(10)に対してピストン(2)の運動
    を調整する手段が揺動体(10)に対してピストン(2)
    を不動にする請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 ビストン(2)が吐出位置で揺動体(1
    0)から突き出るようになっており、ピストン(2)の上
    面(20)が、ケース(3)に対してピストン(2)が相対
    運動をした時にこの上画(20)がケース(3)の稜(32
    0)によって掻き取られる形をしている請求項3に記載
    の装置。
  6. 【請求項6】 詰込み機が、シリンダ(1)に材料を
    力で供給するタンク(70)を有し、このタンク(70)の
    円形底面(71)を有し、この円形底面(71)の下側にシ
    リンダ(1)の供給オリフィス(31)がきており、タン
    ク(70)の少なくとも底面(71)近くに攪拌手段が配置
    されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項7】 攪拌手段がシリンダ(1)の直径に対応
    した直径を有する複数の穴(73)を有するディスク(7
    2)と、タンク(70)内に固定された柔軟なブレード(7
    4)とで構成され、穴(73)は一定半径の円上に形成
    された供給オリフィス(31)群の正面を順次通過し、ブ
    レード(74)は各穴(73)が供給オリフィス(31)の前
    を通ったときに穴(73)の中に入った物質を吐出するよ
    うに供給オリフィス(31)の正面に配置された上記ヘッ
    ド(75)を有する請求項6に記載の装置。
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