粉粒体供給装置
【課題】 簡易な構成でしかも高精度なバッチ計量を実現できる粉粒体供給装置を提供すること。
【解決手段】 粉粒体供給装置において、粉粒体排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積し、上記円錐形の頂点部分をレベルセンサーで検出し、該検出に基づいて上記粉粒体の排出を停止することにより、上記計量桝にて粉粒体を正確に計量し得るように構成した。
【解決手段】 粉粒体供給装置において、粉粒体排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積し、上記円錐形の頂点部分をレベルセンサーで検出し、該検出に基づいて上記粉粒体の排出を停止することにより、上記計量桝にて粉粒体を正確に計量し得るように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体供給機から供給される粉粒体を正確に計量し得る機能を有する粉粒体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外筒内部に内筒を同心的に設け、該内筒の下端と外筒底板に一定の粉粒体排出間隔を設けて内外筒間に環状通路を形成し、外筒底板に攪拌翼を設置し、内筒に供給された粉粒体を上記環状通路に一定の安息角を以って流出させた状態で、上記攪拌翼の回転により、上記環状通路の排出口から粉粒体を定量排出する粉粒体供給装置が実用化されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
かかる粉粒体供給装置では、バッチ計量を行う場合、排出された粉粒体を一旦容器で受け、電子秤等の精密な計量機で重量を計量して設定値に達した時点で粉粒体供給機を停止する方法がとられている（電子秤の構成について、例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９６５
【特許文献２】特開平５−７９９２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のバッチ計量の構成では、高精度で計量することが可能であるが、電子秤等の高精度な計量機器が必要となるため、装置価格が高額化するという課題があった。
【０００６】
また、粒度の比較的大きい粒体を簡易な構成で計量する粉粒体供給装置の実現が望まれている。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でしかも高精度なバッチ計量を実現できる粉粒体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】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明は、
第１に、底板の上面に外筒を立設し、該外筒の内部に内筒を外筒と同心円上に配設し、該外筒と該内筒の間に流量調節リングを該底板の上方に配設し、該底板と該流量調節リングの間に生じた粉粒体排出間隙から粉粒体を環状通路へ流出させ、底板の上面に設けた回転羽根により掻き集められながら該環状通路を周回し、該底板に設けた排出口より粉粒体を排出する粉粒体供給装置において、上記排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、上記回転羽根の所定量の回転により、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積することにより、当該粉粒体を上記計量桝にて計量し得るように構成し、計量後の粉粒体を計量桝下部の開閉蓋を開いて取り出し可能に構成したものであることを特徴とする粉粒体供給装置により構成される。
【０００９】
上記排出筒は例えばホッパー部（４０ａ）及び円筒形管部（４０ｂ）からなる排出ホッパー（４０）等から構成することができる。上記回転羽根を所定量回転させる構成としては、例えばレベルセンサーを使用して所定高さの粉粒体の円錐形頂点部分の検出に基づいて上記回転羽根を停止させることができるし、タイマーを用いて一定時間だけ上記回転羽根を回転させること等が考えられる。上記回転羽根は例えば中央回転羽根（１８）及び外周回転羽根（３３）等をいう。このように構成すると、精密な電子秤等を用いることなく簡易かつ正確に粉粒体の計量を行うことができる。
【００１０】
第２に、レベルセンサーを上記計量枡の上端開口の上部に設置し、上記計量桝内に堆積していく上記粉粒体の上記安息角にて形成される円錐形の頂点部分を、上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１１】
レベルセンサーは例えば発光センサー（４５）と受光センサー（４５’）により構成することができる。このように構成すると、粉粒体固有の安息角により構成される円錐形（円錐形部分）の頂点部分のレベル（高さ）をレベルセンサーにて検出し、これに基づいて回転羽根を停止するように構成したので、電子秤等を用いることなく、簡易な構成で正確な計量を行うことができる。
【００１２】
第３に、上記計量桝の上部と上記排出筒との間に、内径が上方にいくに従い上記計量桝の内径より漸次縮径する環状縮径部を設けると共に、上記環状縮径部の上端開口の上部にレベルセンサーを設け、上記環状縮径部の傾斜面の水平面に対する傾斜角度（β）を、上記粉粒体固有の安息角（α）より大となるように形成することにより、上記環状縮径部内に粉粒体が堆積していく過程において該粉粒体の安息角（α）にて形成される円錐形の傾斜面が上記環状縮径部の傾斜面に接するように構成し、かつ上記環状縮径部を通過してその上端開口から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分を上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１３】
このように構成すると、粉粒体固有の安息角により形成される円錐形（円錐形部分）が崩壊することを防止し得るので、粉粒体の粒度の大小に拘わらず、常時正確な計量を行うことができる。
【００１４】
第４に、上記環状縮径部の水平面に対する傾斜角度（β）と上記粉粒体の安息角（α）との関係は、「α＜β＜π／２」であることを特徴とする上記第３記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１５】
第５に、上記回転羽根の回転時間を計時し得るタイマーを設け、上記回転羽根を一定時間回転することにより、上記計量桝に一定量の粉粒体を堆積し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１６】
このように構成すると、レベルセンサーを用いる必要もなく、簡易に粉粒体の計量を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように、計量枡に粉粒体固有の安息角にて当該粉粒体を堆積させて計量し得るにように構成したものであるから、電子秤等の高価な計測機器を用いることなく、安価でありながら粉粒体の高精度なバッチ計量を行うことができるものである。
【００１８】
また、計量枡内において粉粒体固有の安息角により形成される円錐形が崩壊することを防止し得るため、比較的粒度の大きい粉粒体であっても、高精度なバッチ計量を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る粉粒体供給装置の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】同上装置の平面図である。
【図４】同上装置の側面図である。
【図５】同上装置の正面図である。
【図６】同上装置の計量枡近傍の縦断面図である。
【図７】同上装置の他の実施形態における計量枡近傍の縦断面図である。
【図８】同上装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】同上装置の制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】同上装置の制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る粉粒体供給装置を詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る粉粒体供給装置は（図１）、底板１３の上面に外筒１４を立設し、外筒１４の内部に内筒１５を外筒１４と同心円上に配設すると共に、外筒１４の上端と内筒１５の外周に当接するドーナツ形蓋２１を接合させ、内筒１５を底板１３上方に支持し、内筒１５と外筒１４の間に断面が逆Ｌ字型の流量調節リング１６を配設する。
【００２２】
そして、上記ドーナツ形蓋２１の板面と流量調節リング１６のリブ１６’の板面に、各々上下方向の同一位置に、貫通孔２１ａ，２１ａ，２１ａ及び貫通孔１６ａ，１６ａ，１６ａを各々１２０度毎に３箇所ずつ設け（図３参照）、これら上下の各貫通孔（２１ａと１６ａ）の各々にボルトＢを挿通して下端をナットＮにて螺着することで、上記流量調節リング１６を上記ドーナツ形蓋２１に対して上下方向に調節可能に宙吊り固定し、これにより上記底板１３と流量調節リング１６の下端との間に粉粒体排出間隙ｔを設ける。
【００２３】
上記底板１３の中心には軸孔３４を介して直立回転軸２０が突設されており、該回転軸２０は、上記底板１３の下部に配備した減速機２３を介して電動機２２に接続されている。この直立回転軸２０にはボス１９が嵌合しており、当該ボス１９の外周下端に４枚の中央回転羽根（回転羽根）１８が該ボス１９と一体に形成されている（図２、図３参照）。
【００２４】
上記各中央回転羽根１８は、上記底板１３上を放射状に該外筒１４内壁付近まで延伸され、各先端部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにおいて外筒１４より若干小半径の外周回転リング１７を外筒１４と同心円となるように立設保持している（図２参照）。また上記各回転羽根１８は、上記ボス１９から四方（９０度毎）に延伸されており、各羽根１８は回転方向（矢印Ａ方向）側に凸の湾曲状に形成されている。
【００２５】
上記流量調節リング１６と上記外周回転リング１７間には環状通路３２が形成され、環状通路３２内の上記底板１３の１箇所には円形の排出口１３ａが穿設されている。この環状通路３２内においては、上記外周回転リング１７の下端内周から中心方向に１２枚の外周回転羽根（回転羽根）３３が設けられている（図２参照）。これらの外周回転羽根３３は上記中央回転羽根１８と同一高さに設けられており、それらの先端は上記内筒１５の外周近傍まで、当該外周回転リング１７の中心方向へ延伸され、上記中央回転羽根１８の隣接する羽根間に各３本ずつ等間隔に配置されている。
【００２６】
上記排出口１３ａには排出ホッパー（排出筒）４０が接続されている（図６参照）。この排出ホッパー４０は、上部の逆円錐形のホッパー部４０ａと、該ホッパー部４０ａの下半部を形成し、該ホッパー部４０ａとその中心線ｃを共通とする円筒形管部４０ｂとから構成されている。この排出ホッパー４０はその上端部が上部フランジ４０ｃにより上記排出口１３ａに隙間無く結合しており、その下方の上記円筒形管部４０ｂ下端の下部フランジ４０ｄに後述の計量桝４１が接続されている。上記下部フランジ４０ｄは拡径部４０ｄ’を介して設けられており、その結果、該下部フランジ４０ｄの内径は、上記円筒形管部４０ｂの内径よりも拡大されている。
【００２７】
上記排出ホッパー４０の上記下部フランジ４０ｄには円筒形状の上記計量桝４１がその上部フランジ４１ａを以って接続されている。この計量桝４１は、その円筒形の中心が上記排出ホッパー４０の上記中心線ｃと共通しており、その内径が上記円筒形管部４０ｂより大きく、上記下部フランジ４０ｄの内径と同一となるように構成されている。上記計量桝４１の下部（底）は常閉の開閉蓋４３にて閉鎖されており、一定量の粉粒体を貯留し得るように構成されている。
【００２８】
この開閉蓋４３は、図４に示すように、その一端の支持軸４３ａを中心として開閉可能に設けられており、常時は閉鎖状態にてロックされているが、計量が終了した後、ロックが解除され図４に示すように自重により上記支持軸４３ａを中心として開放し得るように構成している。尚、開閉蓋４３の構成はこれに限らず、上記支持軸４３ａに駆動モータ（図８、蓋開閉駆動部５３）のプーリを接続し、該モータを正逆駆動することにより上記開閉蓋４３を開閉し得るように構成しても良い。
【００２９】
従って、上記計量桝４１を上記下部フランジ４０ｄに接続した状態では、上記円筒形管部４０ｂより上記拡径部４０ｄ’を介して当該下部フランジ４０ｄにて内径が拡大し、当該拡大した内径と同一内径にて上記計量桝４１に接続されるという構成となっている。そして、上記計量枡４１に堆積する粉粒体の円錐形部分(円錐形)Ｐ’は、上記計量枡４１の上端開口４１’から上方に形成され、その頂点部分Ｐが上記下部フランジ４０ｄの拡径部４０ｄ’を介して小径の円筒形管部４０ｂに入り込んだ状態でレベルセンサー４５，４５’（後述）に検出されるように構成している。
【００３０】
よって、上記排出口１３ａから排出ホッパー４０に排出された粉粒体は、上記ホッパー部４０ａから小径の円筒形管部４０ｂに円滑に誘導され、さらにそこから拡径された計量桝４１に貯留されていく。尚、図６中、４２は上記下部フランジ４０ｄと上記上部フランジ４１ａとの間に介挿されたガスケットである。
【００３１】
上記排出ホッパー４０の上記円筒形管部４０ｂの対向面にはセンサー用の透孔４４ａ，４４ｂが貫設されており、この透孔４４ａ，４４ｂに対応する上記円筒形管部４０ｂの外側には、各々レベルセンサーとしての発光センサー４５，受光センサー４５’が設置されている。これらのレベルセンサーは、上記排出ホッパー４０の下部フランジ４０ｄ上に固定されたＬ型アングル４６，４６’上に同一水準位置（水平基準線ｓ参照）となるように水平に固定されており、上記発光センサー４５から発せられた光を、上記透孔４４ａ，４４ｂを介して上記受光センサー４５’にて受光し得るように構成している（図６中光線Ｌ参照）。このように、上記レベルセンサーは、上記計量枡４１の上端開口４１’の上部に設けられている。
【００３２】
そして、上記排出口１３ａから排出される粉粒体は、上記計量桝４１内において当該粉粒体固有の安息角αを以って略中心軸ｃを中心とする円錐形（円錐形部分Ｐ’）に堆積して行き、かかる状態でその堆積嵩が上昇して行く。そして、上記計量枡４１内に堆積していく粉粒体Ｒの上記安息角αにて形成される円錐形部分Ｐ’の頂点部分Ｐが上記光線Ｌを遮ると、上記受光センサー４５’への入光が遮断されるので、これを検出して粉粒体Ｒの供給動作を中止する。これにより、一定量の粉粒体Ｒを上記計量桝４１に蓄積することができる。このように、上記計量枡４１の上限位置まで粉粒体を蓄積することにより、粉粒体Ｒのバッチ計量を行うことができる。
【００３３】
上記計量が終了した後は、開閉蓋４３を開いて、計量後の粉粒体Ｒを取り出すことができる。上記開閉蓋４３を開くと、計量枡４１内部の計量後の粉粒体Ｒが下方に落下するので、上記計量枡４１の下方にコンベア等を配置することにより、上記計量後の粉粒体Ｒを次工程に送出することができる。
【００３４】
図７に示すものは、上記計量枡の他の実施形態である。同図において、上記図６の実施形態と同一部分、及び対応部分には同一符号を附して便宜上それらの説明は省略する。同図において、排出ホッパー（排出筒）４０は上記実施形態と同様にホッパー部４０ａとそれに連続する円筒形管部４０ｂを有しているが、円筒形管部４０ｂの下部には、上記円筒形管部４０ｂの内径より広い内径を有する下部フランジ４０ｄから上記円筒形管部４０ｂに向けて漸次縮径する縮径方向の傾斜面４０ｅ’を有する環状縮径部４０ｅが連続して設けられている。かかる環状縮径部４０ｅの中心は上記排出ホッパーの中心軸ｃに一致している。
【００３５】
上記下部フランジ４０ｄにはガスケット４２を介して計量桝４１の上部フランジ４１aが接続されている。尚、上記計量桝４１の内径は上記下部フランジ４０ｄの内径と同一となるように構成されている。そして、上記環状縮径部４０ｅの上端開口４０ｅ”の上部に上記レベルセンサー４５，４５’が位置するように構成されている。上記レベルセンサーは、上記環状縮径部４０ｅの外周の傾斜面４０ｅ’において、上面に水平載置面４７，４７’を有するセンサー台４８，４８’を左右対称位置に設置し、上記載置面４７，４７’上に上記Ｌ型アングル４６，４６’を用いて発光センサー４５及び受光センサー４５’を上記実施形態と同様に対向配置する。
【００３６】
上記環状縮径部４０ｅの上記傾斜面４０ｅ’の水平面（水平線）からの傾斜角度βは、上記計量桝４１に貯留される粉粒体の安息角αより大きくなるように構成している（β＞α）。このように構成することにより、上記計量桝４１に安息角αで堆積し、堆積嵩を増していく粉粒体Ｒは、その円錐形部分Ｐ’の傾斜面Ｒ’が上記環状縮径部４０ｅ内の傾斜面４０ｅ’に接触し、上記環状縮径部４０ｅを通過してその上端開口４０ｅ”から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分Ｐが上記水平基準位置ｓに達し、上記頂点部分Ｐにより光線Ｌを遮るように構成されている。また、上記傾斜面４０ｅ’の角度βは最大でもπ／２を超えることはないので、上記環状縮径部４０ｅの水平線に対する傾斜角度βと上記粉粒体の安息角αとの関係は、「α＜β＜π／２」となる。
【００３７】
かかる実施形態によると、上記計量桝４１内の粉粒体Ｒの円錐形部分（円錐形）Ｐ’の堆積部の傾斜面Ｒ’が上記傾斜面４０ｅ’に接接しながら堆積していくことになるので、粉粒体の円錐形部分Ｐ’が崩壊することを防止することができる。例えば、粒度（粒径）の大きい粒体等であって、固有の安息角による円錐形が崩れ易い材料の場合、堆積の過程において、円錐形部分Ｐ’の堆積部が一旦崩壊したり、粉粒体の滑落が生じ、再度の堆積により形成された円錐形部分Ｐ’の頂点部分Ｐをレベルセンサーで検出すると、計量精度が低下してしまう。本実施形態によると、上述のように堆積していく粉粒体の傾斜面が上記環状縮径部４０ｅの内側の傾斜面４０ｅ’に接触するので、これにより粉粒体の堆積の過程での円錐形部分Ｐ’の崩壊を防止することができ、粒度の比較的大きな粉粒体であっても正確に計量を行うことができる。
【００３８】
次に本発明の電気的構成を説明する。図８に示すように、本発明は、上記レベルセンサーの受光センサー４５’から受光が停止した旨の信号が入力するとそれを検出し、制御部５０に通知する検出回路５１、上記駆動モータ２２の駆動時間を計時するためのタイマー５２、上記検出回路５１、上記タイマー５２、上記駆動モータ２２が接続されており、上記検出回路５１からの検出信号の入力に基づいて上記駆動モータ２２の駆動及び停止を制御し、或いは上記タイマー５２による計時に基づいて上記駆動モータ２２の駆動及び停止を制御する制御部５０を有している。この制御部５０は、上記検出回路５１、上記タイマー５２からの信号の入力に基づいて図９又は図１０に示す動作手順に従う動作を行うものであり、かかる動作は以下の動作説明にて詳細に説明する。尚、５３は例えばモータ、ロータリーソレノイド等から構成される開閉蓋４３の蓋開閉駆動部であり、制御部５０は計量が終了したタイミングで上記蓋開閉駆動部５３により上記開閉蓋４３を開閉制御するものである。また、５４は一旦計量が終了した後、次の計量動作を行わせるために操作するスタートボタンであり、一回のバッチ計量が終了した後、操作者が押すことにより再度の計量動作が行われる。尚、当該スタートボタン５４を設けずに、連続的にバッチ計量が行われるように構成しても良い。
【００３９】
次に、本発明の動作を説明する。
【００４０】
内筒１５内に粉粒体Ｒを供給し、該粉粒体Ｒは固有の安息角αで流量調節リング１６から環状通路３２に流出する。かかる状態で駆動モータ２２を駆動すると（図９Ｐ１）、中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３により粉粒体Ｒは環状通路３２内を搬送され、排出口１３ａから下方に定量排出される。
【００４１】
また、上記レベルセンサーをオンし、発光センサー４５から発した光が受光センサー４５’に到達し、当該受光センサー４５’は受光信号を検出回路５１に送信しており、制御部５０は受光している旨、即ち、未だ粉粒体Ｒの堆積嵩が上記センサーの水準（水平基準線ｓの位置）に達していないことを認識しているとする。
【００４２】
上記排出口１３ａから下方に排出された粉粒体Ｒは、排出ホッパー４０のホッパー部４０ａ、円筒形管部４０ｂを介して計量桝４１に堆積していく。上記粉粒体Ｒは上記計量桝４１の底部に安息角αを以って円錐形に堆積して行き（図６参照）、当該安息角αを保った状態でその円錐形部分Ｐ’の堆積嵩（高さ）が上昇してゆく。そして、その円錐形の頂点部分Ｐが上記水平基準線ｓに達して上記発光センサー４５の光を遮断すると、受光センサー４５’の受光信号が消勢するため、上記検出回路５１は制御部５０に受光信号が遮断された旨の信号を送出する。
【００４３】
上記制御部５０は上記検出回路からの上記信号を検出すると（図９Ｐ２）、該検出に基づいて駆動モータ２２を停止する（図９Ｐ３）。上記駆動モータ２２が停止すると、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転が停止するので、上記排出口１３ａから粉粒体Ｒの排出が停止する。このとき、粉粒体Ｒは上記計量枡４１の上端開口４１’の位置から安息角αで円錐形を形成している状態であり（図６）、これにより一定量（例えば８０ｇ）の粉粒体が計量されたことになる。
【００４４】
その後は、制御部５０が蓋開閉駆動部５３を動作させることにより開閉蓋４３を開放する（図９Ｐ４）。これにより計量された粉粒体Ｒを計量枡４１から下方に取り卸すことができる。このとき、上記開閉蓋４３の下方に搬送コンベア等を設置することにより、バッチ計量された粉粒体を次の工程に送出することができる。
【００４５】
上記計量桝４１内の粉粒体を全て取り出した後は、上記開閉蓋４３を閉鎖する（図９Ｐ４）。その後、制御部５０は、スタートボタン５４等の駆動モータ２２の駆動指令を受けると（図９Ｐ５）、再度駆動モータ２２を駆動開始して（図９Ｐ１）、上記動作を繰り返し行うことにより、粉粒体Ｒを極めて高い精度でバッチ計量することができる。このように、上記レベルセンサーによる粉粒体の頂点部分Ｐの検出に基づいて上記回転羽根１８，３３の回転を停止することにより、上記回転羽根１８，３３を所定量回転させ、これにより上記計量枡４１に一定量の粉粒体を堆積させることによりバッチ計量を行うものである。
【００４６】
次に、計量桝４１として、図７の第２の実施形態を使用した場合の動作を説明する。
【００４７】
この場合も、上記実施形態と同様に、上記レベルセンサーをオンし、発光センサー４５から発した光が受光センサー４５’に到達し、当該受光センサー４５’は受光信号を検出回路５１に送信しており、制御部５０は受光している旨、即ち、未だ粉粒体Ｒの堆積嵩が上記センサーの水平基準線ｓに達していないことを認識しているとする（図９Ｐ１）。
【００４８】
上記排出口１３ａから下方に排出された粉粒体は、排出ホッパー４０のホッパー部４０ａ、円筒形管部４０ｂを介して計量桝４１に堆積していく。上記粉粒体Ｒは上記計量桝４１の底部に安息角αを以って円錐形に堆積して行き、当該安息角αを保った状態でその堆積嵩（高さ）が上昇してゆく。
【００４９】
このとき、上記粉粒体Ｒの円錐形（円錐形部分Ｐ’）の傾斜面Ｒ’が上記環状縮径部４０ｅ内の傾斜面４０ｅ’に当接しながら堆積して行くが、上記傾斜面４０ｅ’の傾斜角度βが安息角αより大きいので、上記環状縮径部４０ｅにおいて粉粒体Ｒの傾斜面Ｒ’は上記傾斜面４０ｅ’の内面に接触しながら嵩が上昇し、上記環状縮径部４０ｅの出口（上端開口４０ｅ”）から、安息角αで小さな円錐形部分Ｐ’を形作り、その頂点部分Ｐが上記発光センサー４５の光を遮断する。
【００５０】
この際、上記粉粒体Ｒは上記環状縮径部４０ｅの傾斜面４０ｅ’に密着又は接触しながらその嵩を上昇し、上記環状縮径部４０ｅの上端開口４０ｅ”から上方向に臨出した小さな円錐形部分Ｐ’を形作るため、その円錐形部分Ｐ’が形崩れし難い。そして、この形崩れし難い円錐形Ｐ’の頂点部分Ｐによって粉粒体Ｒの高さをレベルセンサーで検出するように構成しているので、粉粒体Ｒの円錐形部分Ｐ’の崩れによる測定誤差を防止し、より正確に粉粒体を計量することができる。
【００５１】
上記光センサー４５の光が遮断された後は、上記実施形態と同様であり、受光センサー４５’の受光信号が消勢するため上記検出回路５１は制御部５０に受光信号が遮断された旨の信号を送出する（図９Ｐ２）。
【００５２】
上記制御部５０は上記検出回路５１からの上記信号に基づいて、駆動モータ２２を停止する（図９Ｐ３）。上記駆動モータ２２が停止すると、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転が停止するので、上記排出口１３ａから粉粒体Ｒの供給が停止する。これにより、上記計量桝４１内に所定の計量値（例えば８０ｇ）の粉粒体が計量される。
【００５３】
その後は、開閉蓋４３を開くことにより、計量された粉粒体Ｒを取り出すことができ、上記実施形態と同様に次工程に送ることができる（図９Ｐ４）。
【００５４】
上記計量桝４１内の粉粒体を全て取り出した後は、上記開閉蓋４３を閉鎖して（図９Ｐ４）、スタートボタン５４の押圧等の駆動指令に基づいて（図９Ｐ５）、再度駆動モータ２２を駆動開始して、上記動作を繰り返し行うことにより、粉粒体Ｒを極めて高い精度でバッチ計量することができる。
【００５５】
尚、駆動モータ２２を停止してから若干の粉粒体が排出口１３ａから排出されるので、上記レベルセンサー４５，４５’の設置高さは、粉粒体の円錐形の頂点の若干下側とすることにより（図６、図７参照）、上記モータ２２停止後の排出量を考慮した正確な計量を行うことができる。
【００５６】
次に、上記レベルセンサーを使用しない簡易な実施例（第３の実施形態）を説明する（図１０参照）。
【００５７】
上記レベルセンサーを使用しない場合は、上記円筒形管部４０ｂの上記透孔４４ａ,４４ｂは設ける必要はない。
【００５８】
上記計量桝４１の容量は一定であるので、上記駆動モータ２２を一定時間駆動することにより、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３を一定時間回転駆動し、これにより上記排出口１３ａから上記計量桝４１に一定量の粉粒体Ｒを供給する。上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転時間はタイマー５２にて計時し、当該タイマー５２にて計時された一定時間だけ上記駆動モータ２２を駆動し、これにより上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３が回転している時間に対応した一定量の粉粒体Ｒを計量桝４１内に供給していく。これにより、粉粒体Ｒをバッチ計量する。
【００５９】
具体的には、図１０に示すように、まず駆動モータ２２を回転駆動すると同時にタイマー５２の計時を開始する（図１０Ｐ１，Ｐ２）。上記駆動モータ２２が駆動すると中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３が回転し、粉粒体Ｒが排出口１３ａから計量桝４１内に供給されていく。
【００６０】
そして、制御部５０は上記タイマー５２の計時が予め設定された所定の時間となったとき、これを検出し、上記駆動モータ２２を停止する（図１０Ｐ２、Ｐ３）。すると、上記回転羽根１８，３３の回転が停止するので、排出口１３ａから計量桝４１への供給も停止する。このとき、図６の実施形態であれば、粉粒体Ｒが、固有の安息角αの円錐形部分Ｐ’を形成しながら図６中の最上部の円錐形部分Ｐ’の位置まで堆積した時点で、上記駆動モータ２２を停止するように設定すればよい。このように構成すると、上記計量枡４１にて常時一定量の粉粒体Ｒを計量することができる。
【００６１】
上記粉粒体Ｒの供給が終了した後は、開閉蓋４３を開いて、粉粒体Ｒを取り出せばよい（図１０Ｐ４）。その後は、制御部５０がタイマー５２をリセットし、駆動開始指令に基づいて再度ステップＰ１からの動作を繰り返すことにより、粉粒体Ｒのバッチ計量を行うことができる（図１０Ｐ５）。かかる第３の実施形態によると、レベルセンサーを必要としないため、非常に簡易な構成により粉粒体の正確な計量を行うことができる。
【００６２】
本発明は上述にように、回転羽根を所定量回転させることにより、粉粒体Ｒを計量枡４１に、その固有の安息角αの円錐形（円錐形部分）を保持しながら堆積させるように構成したので、精密な電子秤等を用いることなく簡易に粉粒体Ｒの計量を行うことができる。
【００６３】
また、粉粒体固有の安息角αにより構成される円錐形の頂点部分Ｐのレベル（高さ）をレベルセンサーにて検出し、これに基づいて回転羽根の回転を停止するように構成したので、電子秤等を用いることなく、簡易な構成で正確な計量を行うことができる。
【００６４】
また、環状縮径部４０ｅにより、粉粒体固有の安息角αにより形成される円錐形が崩壊することを防止し得るので、粉粒体の粒度に拘わらず、常時正確な計量を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る粉粒体供給装置は、粒形に拘わらず定量供給することが可能であり、例えば、食材としてのパスタやマカロニ等の正確なバッチ計量を行うことができ、ヨーロッパの国々に見られるパスタやマカロニ等の自動販売機にも適用することができる。勿論、その他の粉粒体の計量にも広く用いることができるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１３ 底板
１３ａ 排出口
１４ 外筒
１５ 内筒
１６ 流量調節リング
１８ 中央回転羽根
３２ 環状通路
３３ 外周回転羽根
４０ 排出ホッパー
４０ａ ホッパー部
４０ｂ 円筒形管部
４０ｅ 環状縮径部
４０ｅ’ 傾斜面
４０ｅ” 上端開口
４１ 計量枡
４１’ 上端開口
４３ 開閉蓋
４５ 発光センサー（レベルセンサー）
４５’ 受光センサー（レベルセンサー）
５２ タイマー
α 安息角
β 傾斜角度
Ｐ 円錐形の頂点部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体供給機から供給される粉粒体を正確に計量し得る機能を有する粉粒体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外筒内部に内筒を同心的に設け、該内筒の下端と外筒底板に一定の粉粒体排出間隔を設けて内外筒間に環状通路を形成し、外筒底板に攪拌翼を設置し、内筒に供給された粉粒体を上記環状通路に一定の安息角を以って流出させた状態で、上記攪拌翼の回転により、上記環状通路の排出口から粉粒体を定量排出する粉粒体供給装置が実用化されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
かかる粉粒体供給装置では、バッチ計量を行う場合、排出された粉粒体を一旦容器で受け、電子秤等の精密な計量機で重量を計量して設定値に達した時点で粉粒体供給機を停止する方法がとられている（電子秤の構成について、例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９６５
【特許文献２】特開平５−７９９２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のバッチ計量の構成では、高精度で計量することが可能であるが、電子秤等の高精度な計量機器が必要となるため、装置価格が高額化するという課題があった。
【０００６】
また、粒度の比較的大きい粒体を簡易な構成で計量する粉粒体供給装置の実現が望まれている。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でしかも高精度なバッチ計量を実現できる粉粒体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】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明は、
第１に、底板の上面に外筒を立設し、該外筒の内部に内筒を外筒と同心円上に配設し、該外筒と該内筒の間に流量調節リングを該底板の上方に配設し、該底板と該流量調節リングの間に生じた粉粒体排出間隙から粉粒体を環状通路へ流出させ、底板の上面に設けた回転羽根により掻き集められながら該環状通路を周回し、該底板に設けた排出口より粉粒体を排出する粉粒体供給装置において、上記排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、上記回転羽根の所定量の回転により、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積することにより、当該粉粒体を上記計量桝にて計量し得るように構成し、計量後の粉粒体を計量桝下部の開閉蓋を開いて取り出し可能に構成したものであることを特徴とする粉粒体供給装置により構成される。
【０００９】
上記排出筒は例えばホッパー部（４０ａ）及び円筒形管部（４０ｂ）からなる排出ホッパー（４０）等から構成することができる。上記回転羽根を所定量回転させる構成としては、例えばレベルセンサーを使用して所定高さの粉粒体の円錐形頂点部分の検出に基づいて上記回転羽根を停止させることができるし、タイマーを用いて一定時間だけ上記回転羽根を回転させること等が考えられる。上記回転羽根は例えば中央回転羽根（１８）及び外周回転羽根（３３）等をいう。このように構成すると、精密な電子秤等を用いることなく簡易かつ正確に粉粒体の計量を行うことができる。
【００１０】
第２に、レベルセンサーを上記計量枡の上端開口の上部に設置し、上記計量桝内に堆積していく上記粉粒体の上記安息角にて形成される円錐形の頂点部分を、上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１１】
レベルセンサーは例えば発光センサー（４５）と受光センサー（４５’）により構成することができる。このように構成すると、粉粒体固有の安息角により構成される円錐形（円錐形部分）の頂点部分のレベル（高さ）をレベルセンサーにて検出し、これに基づいて回転羽根を停止するように構成したので、電子秤等を用いることなく、簡易な構成で正確な計量を行うことができる。
【００１２】
第３に、上記計量桝の上部と上記排出筒との間に、内径が上方にいくに従い上記計量桝の内径より漸次縮径する環状縮径部を設けると共に、上記環状縮径部の上端開口の上部にレベルセンサーを設け、上記環状縮径部の傾斜面の水平面に対する傾斜角度（β）を、上記粉粒体固有の安息角（α）より大となるように形成することにより、上記環状縮径部内に粉粒体が堆積していく過程において該粉粒体の安息角（α）にて形成される円錐形の傾斜面が上記環状縮径部の傾斜面に接するように構成し、かつ上記環状縮径部を通過してその上端開口から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分を上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１３】
このように構成すると、粉粒体固有の安息角により形成される円錐形（円錐形部分）が崩壊することを防止し得るので、粉粒体の粒度の大小に拘わらず、常時正確な計量を行うことができる。
【００１４】
第４に、上記環状縮径部の水平面に対する傾斜角度（β）と上記粉粒体の安息角（α）との関係は、「α＜β＜π／２」であることを特徴とする上記第３記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１５】
第５に、上記回転羽根の回転時間を計時し得るタイマーを設け、上記回転羽根を一定時間回転することにより、上記計量桝に一定量の粉粒体を堆積し得るように構成したものであることを特徴とする上記第１記載の粉粒体供給装置により構成される。
【００１６】
このように構成すると、レベルセンサーを用いる必要もなく、簡易に粉粒体の計量を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように、計量枡に粉粒体固有の安息角にて当該粉粒体を堆積させて計量し得るにように構成したものであるから、電子秤等の高価な計測機器を用いることなく、安価でありながら粉粒体の高精度なバッチ計量を行うことができるものである。
【００１８】
また、計量枡内において粉粒体固有の安息角により形成される円錐形が崩壊することを防止し得るため、比較的粒度の大きい粉粒体であっても、高精度なバッチ計量を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る粉粒体供給装置の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】同上装置の平面図である。
【図４】同上装置の側面図である。
【図５】同上装置の正面図である。
【図６】同上装置の計量枡近傍の縦断面図である。
【図７】同上装置の他の実施形態における計量枡近傍の縦断面図である。
【図８】同上装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】同上装置の制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】同上装置の制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る粉粒体供給装置を詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る粉粒体供給装置は（図１）、底板１３の上面に外筒１４を立設し、外筒１４の内部に内筒１５を外筒１４と同心円上に配設すると共に、外筒１４の上端と内筒１５の外周に当接するドーナツ形蓋２１を接合させ、内筒１５を底板１３上方に支持し、内筒１５と外筒１４の間に断面が逆Ｌ字型の流量調節リング１６を配設する。
【００２２】
そして、上記ドーナツ形蓋２１の板面と流量調節リング１６のリブ１６’の板面に、各々上下方向の同一位置に、貫通孔２１ａ，２１ａ，２１ａ及び貫通孔１６ａ，１６ａ，１６ａを各々１２０度毎に３箇所ずつ設け（図３参照）、これら上下の各貫通孔（２１ａと１６ａ）の各々にボルトＢを挿通して下端をナットＮにて螺着することで、上記流量調節リング１６を上記ドーナツ形蓋２１に対して上下方向に調節可能に宙吊り固定し、これにより上記底板１３と流量調節リング１６の下端との間に粉粒体排出間隙ｔを設ける。
【００２３】
上記底板１３の中心には軸孔３４を介して直立回転軸２０が突設されており、該回転軸２０は、上記底板１３の下部に配備した減速機２３を介して電動機２２に接続されている。この直立回転軸２０にはボス１９が嵌合しており、当該ボス１９の外周下端に４枚の中央回転羽根（回転羽根）１８が該ボス１９と一体に形成されている（図２、図３参照）。
【００２４】
上記各中央回転羽根１８は、上記底板１３上を放射状に該外筒１４内壁付近まで延伸され、各先端部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにおいて外筒１４より若干小半径の外周回転リング１７を外筒１４と同心円となるように立設保持している（図２参照）。また上記各回転羽根１８は、上記ボス１９から四方（９０度毎）に延伸されており、各羽根１８は回転方向（矢印Ａ方向）側に凸の湾曲状に形成されている。
【００２５】
上記流量調節リング１６と上記外周回転リング１７間には環状通路３２が形成され、環状通路３２内の上記底板１３の１箇所には円形の排出口１３ａが穿設されている。この環状通路３２内においては、上記外周回転リング１７の下端内周から中心方向に１２枚の外周回転羽根（回転羽根）３３が設けられている（図２参照）。これらの外周回転羽根３３は上記中央回転羽根１８と同一高さに設けられており、それらの先端は上記内筒１５の外周近傍まで、当該外周回転リング１７の中心方向へ延伸され、上記中央回転羽根１８の隣接する羽根間に各３本ずつ等間隔に配置されている。
【００２６】
上記排出口１３ａには排出ホッパー（排出筒）４０が接続されている（図６参照）。この排出ホッパー４０は、上部の逆円錐形のホッパー部４０ａと、該ホッパー部４０ａの下半部を形成し、該ホッパー部４０ａとその中心線ｃを共通とする円筒形管部４０ｂとから構成されている。この排出ホッパー４０はその上端部が上部フランジ４０ｃにより上記排出口１３ａに隙間無く結合しており、その下方の上記円筒形管部４０ｂ下端の下部フランジ４０ｄに後述の計量桝４１が接続されている。上記下部フランジ４０ｄは拡径部４０ｄ’を介して設けられており、その結果、該下部フランジ４０ｄの内径は、上記円筒形管部４０ｂの内径よりも拡大されている。
【００２７】
上記排出ホッパー４０の上記下部フランジ４０ｄには円筒形状の上記計量桝４１がその上部フランジ４１ａを以って接続されている。この計量桝４１は、その円筒形の中心が上記排出ホッパー４０の上記中心線ｃと共通しており、その内径が上記円筒形管部４０ｂより大きく、上記下部フランジ４０ｄの内径と同一となるように構成されている。上記計量桝４１の下部（底）は常閉の開閉蓋４３にて閉鎖されており、一定量の粉粒体を貯留し得るように構成されている。
【００２８】
この開閉蓋４３は、図４に示すように、その一端の支持軸４３ａを中心として開閉可能に設けられており、常時は閉鎖状態にてロックされているが、計量が終了した後、ロックが解除され図４に示すように自重により上記支持軸４３ａを中心として開放し得るように構成している。尚、開閉蓋４３の構成はこれに限らず、上記支持軸４３ａに駆動モータ（図８、蓋開閉駆動部５３）のプーリを接続し、該モータを正逆駆動することにより上記開閉蓋４３を開閉し得るように構成しても良い。
【００２９】
従って、上記計量桝４１を上記下部フランジ４０ｄに接続した状態では、上記円筒形管部４０ｂより上記拡径部４０ｄ’を介して当該下部フランジ４０ｄにて内径が拡大し、当該拡大した内径と同一内径にて上記計量桝４１に接続されるという構成となっている。そして、上記計量枡４１に堆積する粉粒体の円錐形部分(円錐形)Ｐ’は、上記計量枡４１の上端開口４１’から上方に形成され、その頂点部分Ｐが上記下部フランジ４０ｄの拡径部４０ｄ’を介して小径の円筒形管部４０ｂに入り込んだ状態でレベルセンサー４５，４５’（後述）に検出されるように構成している。
【００３０】
よって、上記排出口１３ａから排出ホッパー４０に排出された粉粒体は、上記ホッパー部４０ａから小径の円筒形管部４０ｂに円滑に誘導され、さらにそこから拡径された計量桝４１に貯留されていく。尚、図６中、４２は上記下部フランジ４０ｄと上記上部フランジ４１ａとの間に介挿されたガスケットである。
【００３１】
上記排出ホッパー４０の上記円筒形管部４０ｂの対向面にはセンサー用の透孔４４ａ，４４ｂが貫設されており、この透孔４４ａ，４４ｂに対応する上記円筒形管部４０ｂの外側には、各々レベルセンサーとしての発光センサー４５，受光センサー４５’が設置されている。これらのレベルセンサーは、上記排出ホッパー４０の下部フランジ４０ｄ上に固定されたＬ型アングル４６，４６’上に同一水準位置（水平基準線ｓ参照）となるように水平に固定されており、上記発光センサー４５から発せられた光を、上記透孔４４ａ，４４ｂを介して上記受光センサー４５’にて受光し得るように構成している（図６中光線Ｌ参照）。このように、上記レベルセンサーは、上記計量枡４１の上端開口４１’の上部に設けられている。
【００３２】
そして、上記排出口１３ａから排出される粉粒体は、上記計量桝４１内において当該粉粒体固有の安息角αを以って略中心軸ｃを中心とする円錐形（円錐形部分Ｐ’）に堆積して行き、かかる状態でその堆積嵩が上昇して行く。そして、上記計量枡４１内に堆積していく粉粒体Ｒの上記安息角αにて形成される円錐形部分Ｐ’の頂点部分Ｐが上記光線Ｌを遮ると、上記受光センサー４５’への入光が遮断されるので、これを検出して粉粒体Ｒの供給動作を中止する。これにより、一定量の粉粒体Ｒを上記計量桝４１に蓄積することができる。このように、上記計量枡４１の上限位置まで粉粒体を蓄積することにより、粉粒体Ｒのバッチ計量を行うことができる。
【００３３】
上記計量が終了した後は、開閉蓋４３を開いて、計量後の粉粒体Ｒを取り出すことができる。上記開閉蓋４３を開くと、計量枡４１内部の計量後の粉粒体Ｒが下方に落下するので、上記計量枡４１の下方にコンベア等を配置することにより、上記計量後の粉粒体Ｒを次工程に送出することができる。
【００３４】
図７に示すものは、上記計量枡の他の実施形態である。同図において、上記図６の実施形態と同一部分、及び対応部分には同一符号を附して便宜上それらの説明は省略する。同図において、排出ホッパー（排出筒）４０は上記実施形態と同様にホッパー部４０ａとそれに連続する円筒形管部４０ｂを有しているが、円筒形管部４０ｂの下部には、上記円筒形管部４０ｂの内径より広い内径を有する下部フランジ４０ｄから上記円筒形管部４０ｂに向けて漸次縮径する縮径方向の傾斜面４０ｅ’を有する環状縮径部４０ｅが連続して設けられている。かかる環状縮径部４０ｅの中心は上記排出ホッパーの中心軸ｃに一致している。
【００３５】
上記下部フランジ４０ｄにはガスケット４２を介して計量桝４１の上部フランジ４１aが接続されている。尚、上記計量桝４１の内径は上記下部フランジ４０ｄの内径と同一となるように構成されている。そして、上記環状縮径部４０ｅの上端開口４０ｅ”の上部に上記レベルセンサー４５，４５’が位置するように構成されている。上記レベルセンサーは、上記環状縮径部４０ｅの外周の傾斜面４０ｅ’において、上面に水平載置面４７，４７’を有するセンサー台４８，４８’を左右対称位置に設置し、上記載置面４７，４７’上に上記Ｌ型アングル４６，４６’を用いて発光センサー４５及び受光センサー４５’を上記実施形態と同様に対向配置する。
【００３６】
上記環状縮径部４０ｅの上記傾斜面４０ｅ’の水平面（水平線）からの傾斜角度βは、上記計量桝４１に貯留される粉粒体の安息角αより大きくなるように構成している（β＞α）。このように構成することにより、上記計量桝４１に安息角αで堆積し、堆積嵩を増していく粉粒体Ｒは、その円錐形部分Ｐ’の傾斜面Ｒ’が上記環状縮径部４０ｅ内の傾斜面４０ｅ’に接触し、上記環状縮径部４０ｅを通過してその上端開口４０ｅ”から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分Ｐが上記水平基準位置ｓに達し、上記頂点部分Ｐにより光線Ｌを遮るように構成されている。また、上記傾斜面４０ｅ’の角度βは最大でもπ／２を超えることはないので、上記環状縮径部４０ｅの水平線に対する傾斜角度βと上記粉粒体の安息角αとの関係は、「α＜β＜π／２」となる。
【００３７】
かかる実施形態によると、上記計量桝４１内の粉粒体Ｒの円錐形部分（円錐形）Ｐ’の堆積部の傾斜面Ｒ’が上記傾斜面４０ｅ’に接接しながら堆積していくことになるので、粉粒体の円錐形部分Ｐ’が崩壊することを防止することができる。例えば、粒度（粒径）の大きい粒体等であって、固有の安息角による円錐形が崩れ易い材料の場合、堆積の過程において、円錐形部分Ｐ’の堆積部が一旦崩壊したり、粉粒体の滑落が生じ、再度の堆積により形成された円錐形部分Ｐ’の頂点部分Ｐをレベルセンサーで検出すると、計量精度が低下してしまう。本実施形態によると、上述のように堆積していく粉粒体の傾斜面が上記環状縮径部４０ｅの内側の傾斜面４０ｅ’に接触するので、これにより粉粒体の堆積の過程での円錐形部分Ｐ’の崩壊を防止することができ、粒度の比較的大きな粉粒体であっても正確に計量を行うことができる。
【００３８】
次に本発明の電気的構成を説明する。図８に示すように、本発明は、上記レベルセンサーの受光センサー４５’から受光が停止した旨の信号が入力するとそれを検出し、制御部５０に通知する検出回路５１、上記駆動モータ２２の駆動時間を計時するためのタイマー５２、上記検出回路５１、上記タイマー５２、上記駆動モータ２２が接続されており、上記検出回路５１からの検出信号の入力に基づいて上記駆動モータ２２の駆動及び停止を制御し、或いは上記タイマー５２による計時に基づいて上記駆動モータ２２の駆動及び停止を制御する制御部５０を有している。この制御部５０は、上記検出回路５１、上記タイマー５２からの信号の入力に基づいて図９又は図１０に示す動作手順に従う動作を行うものであり、かかる動作は以下の動作説明にて詳細に説明する。尚、５３は例えばモータ、ロータリーソレノイド等から構成される開閉蓋４３の蓋開閉駆動部であり、制御部５０は計量が終了したタイミングで上記蓋開閉駆動部５３により上記開閉蓋４３を開閉制御するものである。また、５４は一旦計量が終了した後、次の計量動作を行わせるために操作するスタートボタンであり、一回のバッチ計量が終了した後、操作者が押すことにより再度の計量動作が行われる。尚、当該スタートボタン５４を設けずに、連続的にバッチ計量が行われるように構成しても良い。
【００３９】
次に、本発明の動作を説明する。
【００４０】
内筒１５内に粉粒体Ｒを供給し、該粉粒体Ｒは固有の安息角αで流量調節リング１６から環状通路３２に流出する。かかる状態で駆動モータ２２を駆動すると（図９Ｐ１）、中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３により粉粒体Ｒは環状通路３２内を搬送され、排出口１３ａから下方に定量排出される。
【００４１】
また、上記レベルセンサーをオンし、発光センサー４５から発した光が受光センサー４５’に到達し、当該受光センサー４５’は受光信号を検出回路５１に送信しており、制御部５０は受光している旨、即ち、未だ粉粒体Ｒの堆積嵩が上記センサーの水準（水平基準線ｓの位置）に達していないことを認識しているとする。
【００４２】
上記排出口１３ａから下方に排出された粉粒体Ｒは、排出ホッパー４０のホッパー部４０ａ、円筒形管部４０ｂを介して計量桝４１に堆積していく。上記粉粒体Ｒは上記計量桝４１の底部に安息角αを以って円錐形に堆積して行き（図６参照）、当該安息角αを保った状態でその円錐形部分Ｐ’の堆積嵩（高さ）が上昇してゆく。そして、その円錐形の頂点部分Ｐが上記水平基準線ｓに達して上記発光センサー４５の光を遮断すると、受光センサー４５’の受光信号が消勢するため、上記検出回路５１は制御部５０に受光信号が遮断された旨の信号を送出する。
【００４３】
上記制御部５０は上記検出回路からの上記信号を検出すると（図９Ｐ２）、該検出に基づいて駆動モータ２２を停止する（図９Ｐ３）。上記駆動モータ２２が停止すると、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転が停止するので、上記排出口１３ａから粉粒体Ｒの排出が停止する。このとき、粉粒体Ｒは上記計量枡４１の上端開口４１’の位置から安息角αで円錐形を形成している状態であり（図６）、これにより一定量（例えば８０ｇ）の粉粒体が計量されたことになる。
【００４４】
その後は、制御部５０が蓋開閉駆動部５３を動作させることにより開閉蓋４３を開放する（図９Ｐ４）。これにより計量された粉粒体Ｒを計量枡４１から下方に取り卸すことができる。このとき、上記開閉蓋４３の下方に搬送コンベア等を設置することにより、バッチ計量された粉粒体を次の工程に送出することができる。
【００４５】
上記計量桝４１内の粉粒体を全て取り出した後は、上記開閉蓋４３を閉鎖する（図９Ｐ４）。その後、制御部５０は、スタートボタン５４等の駆動モータ２２の駆動指令を受けると（図９Ｐ５）、再度駆動モータ２２を駆動開始して（図９Ｐ１）、上記動作を繰り返し行うことにより、粉粒体Ｒを極めて高い精度でバッチ計量することができる。このように、上記レベルセンサーによる粉粒体の頂点部分Ｐの検出に基づいて上記回転羽根１８，３３の回転を停止することにより、上記回転羽根１８，３３を所定量回転させ、これにより上記計量枡４１に一定量の粉粒体を堆積させることによりバッチ計量を行うものである。
【００４６】
次に、計量桝４１として、図７の第２の実施形態を使用した場合の動作を説明する。
【００４７】
この場合も、上記実施形態と同様に、上記レベルセンサーをオンし、発光センサー４５から発した光が受光センサー４５’に到達し、当該受光センサー４５’は受光信号を検出回路５１に送信しており、制御部５０は受光している旨、即ち、未だ粉粒体Ｒの堆積嵩が上記センサーの水平基準線ｓに達していないことを認識しているとする（図９Ｐ１）。
【００４８】
上記排出口１３ａから下方に排出された粉粒体は、排出ホッパー４０のホッパー部４０ａ、円筒形管部４０ｂを介して計量桝４１に堆積していく。上記粉粒体Ｒは上記計量桝４１の底部に安息角αを以って円錐形に堆積して行き、当該安息角αを保った状態でその堆積嵩（高さ）が上昇してゆく。
【００４９】
このとき、上記粉粒体Ｒの円錐形（円錐形部分Ｐ’）の傾斜面Ｒ’が上記環状縮径部４０ｅ内の傾斜面４０ｅ’に当接しながら堆積して行くが、上記傾斜面４０ｅ’の傾斜角度βが安息角αより大きいので、上記環状縮径部４０ｅにおいて粉粒体Ｒの傾斜面Ｒ’は上記傾斜面４０ｅ’の内面に接触しながら嵩が上昇し、上記環状縮径部４０ｅの出口（上端開口４０ｅ”）から、安息角αで小さな円錐形部分Ｐ’を形作り、その頂点部分Ｐが上記発光センサー４５の光を遮断する。
【００５０】
この際、上記粉粒体Ｒは上記環状縮径部４０ｅの傾斜面４０ｅ’に密着又は接触しながらその嵩を上昇し、上記環状縮径部４０ｅの上端開口４０ｅ”から上方向に臨出した小さな円錐形部分Ｐ’を形作るため、その円錐形部分Ｐ’が形崩れし難い。そして、この形崩れし難い円錐形Ｐ’の頂点部分Ｐによって粉粒体Ｒの高さをレベルセンサーで検出するように構成しているので、粉粒体Ｒの円錐形部分Ｐ’の崩れによる測定誤差を防止し、より正確に粉粒体を計量することができる。
【００５１】
上記光センサー４５の光が遮断された後は、上記実施形態と同様であり、受光センサー４５’の受光信号が消勢するため上記検出回路５１は制御部５０に受光信号が遮断された旨の信号を送出する（図９Ｐ２）。
【００５２】
上記制御部５０は上記検出回路５１からの上記信号に基づいて、駆動モータ２２を停止する（図９Ｐ３）。上記駆動モータ２２が停止すると、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転が停止するので、上記排出口１３ａから粉粒体Ｒの供給が停止する。これにより、上記計量桝４１内に所定の計量値（例えば８０ｇ）の粉粒体が計量される。
【００５３】
その後は、開閉蓋４３を開くことにより、計量された粉粒体Ｒを取り出すことができ、上記実施形態と同様に次工程に送ることができる（図９Ｐ４）。
【００５４】
上記計量桝４１内の粉粒体を全て取り出した後は、上記開閉蓋４３を閉鎖して（図９Ｐ４）、スタートボタン５４の押圧等の駆動指令に基づいて（図９Ｐ５）、再度駆動モータ２２を駆動開始して、上記動作を繰り返し行うことにより、粉粒体Ｒを極めて高い精度でバッチ計量することができる。
【００５５】
尚、駆動モータ２２を停止してから若干の粉粒体が排出口１３ａから排出されるので、上記レベルセンサー４５，４５’の設置高さは、粉粒体の円錐形の頂点の若干下側とすることにより（図６、図７参照）、上記モータ２２停止後の排出量を考慮した正確な計量を行うことができる。
【００５６】
次に、上記レベルセンサーを使用しない簡易な実施例（第３の実施形態）を説明する（図１０参照）。
【００５７】
上記レベルセンサーを使用しない場合は、上記円筒形管部４０ｂの上記透孔４４ａ,４４ｂは設ける必要はない。
【００５８】
上記計量桝４１の容量は一定であるので、上記駆動モータ２２を一定時間駆動することにより、上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３を一定時間回転駆動し、これにより上記排出口１３ａから上記計量桝４１に一定量の粉粒体Ｒを供給する。上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３の回転時間はタイマー５２にて計時し、当該タイマー５２にて計時された一定時間だけ上記駆動モータ２２を駆動し、これにより上記中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３が回転している時間に対応した一定量の粉粒体Ｒを計量桝４１内に供給していく。これにより、粉粒体Ｒをバッチ計量する。
【００５９】
具体的には、図１０に示すように、まず駆動モータ２２を回転駆動すると同時にタイマー５２の計時を開始する（図１０Ｐ１，Ｐ２）。上記駆動モータ２２が駆動すると中央回転羽根１８及び外周回転羽根３３が回転し、粉粒体Ｒが排出口１３ａから計量桝４１内に供給されていく。
【００６０】
そして、制御部５０は上記タイマー５２の計時が予め設定された所定の時間となったとき、これを検出し、上記駆動モータ２２を停止する（図１０Ｐ２、Ｐ３）。すると、上記回転羽根１８，３３の回転が停止するので、排出口１３ａから計量桝４１への供給も停止する。このとき、図６の実施形態であれば、粉粒体Ｒが、固有の安息角αの円錐形部分Ｐ’を形成しながら図６中の最上部の円錐形部分Ｐ’の位置まで堆積した時点で、上記駆動モータ２２を停止するように設定すればよい。このように構成すると、上記計量枡４１にて常時一定量の粉粒体Ｒを計量することができる。
【００６１】
上記粉粒体Ｒの供給が終了した後は、開閉蓋４３を開いて、粉粒体Ｒを取り出せばよい（図１０Ｐ４）。その後は、制御部５０がタイマー５２をリセットし、駆動開始指令に基づいて再度ステップＰ１からの動作を繰り返すことにより、粉粒体Ｒのバッチ計量を行うことができる（図１０Ｐ５）。かかる第３の実施形態によると、レベルセンサーを必要としないため、非常に簡易な構成により粉粒体の正確な計量を行うことができる。
【００６２】
本発明は上述にように、回転羽根を所定量回転させることにより、粉粒体Ｒを計量枡４１に、その固有の安息角αの円錐形（円錐形部分）を保持しながら堆積させるように構成したので、精密な電子秤等を用いることなく簡易に粉粒体Ｒの計量を行うことができる。
【００６３】
また、粉粒体固有の安息角αにより構成される円錐形の頂点部分Ｐのレベル（高さ）をレベルセンサーにて検出し、これに基づいて回転羽根の回転を停止するように構成したので、電子秤等を用いることなく、簡易な構成で正確な計量を行うことができる。
【００６４】
また、環状縮径部４０ｅにより、粉粒体固有の安息角αにより形成される円錐形が崩壊することを防止し得るので、粉粒体の粒度に拘わらず、常時正確な計量を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る粉粒体供給装置は、粒形に拘わらず定量供給することが可能であり、例えば、食材としてのパスタやマカロニ等の正確なバッチ計量を行うことができ、ヨーロッパの国々に見られるパスタやマカロニ等の自動販売機にも適用することができる。勿論、その他の粉粒体の計量にも広く用いることができるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１３ 底板
１３ａ 排出口
１４ 外筒
１５ 内筒
１６ 流量調節リング
１８ 中央回転羽根
３２ 環状通路
３３ 外周回転羽根
４０ 排出ホッパー
４０ａ ホッパー部
４０ｂ 円筒形管部
４０ｅ 環状縮径部
４０ｅ’ 傾斜面
４０ｅ” 上端開口
４１ 計量枡
４１’ 上端開口
４３ 開閉蓋
４５ 発光センサー（レベルセンサー）
４５’ 受光センサー（レベルセンサー）
５２ タイマー
α 安息角
β 傾斜角度
Ｐ 円錐形の頂点部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板の上面に外筒を立設し、該外筒の内部に内筒を外筒と同心円上に配設し、該外筒と該内筒の間に流量調節リングを該底板の上方に配設し、該底板と該流量調節リングの間に生じた粉粒体排出間隙から粉粒体を環状通路へ流出させ、底板の上面に設けた回転羽根により掻き集められながら該環状通路を周回し、該底板に設けた排出口より粉粒体を排出する粉粒体供給装置において、
上記排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、
上記回転羽根の所定量の回転により、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積することにより、当該粉粒体を上記計量桝にて計量し得るように構成し、
計量後の粉粒体を計量桝下部の開閉蓋を開いて取り出し可能に構成したものであることを特徴とする粉粒体供給装置。
【請求項２】
レベルセンサーを上記計量枡の上端開口の上部に設置し、上記計量桝内に堆積していく上記粉粒体の上記安息角にて形成される円錐形の頂点部分を、上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、
上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【請求項３】
上記計量桝の上部と上記排出筒との間に、内径が上方にいくに従い上記計量桝の内径より漸次縮径する環状縮径部を設けると共に、上記環状縮径部の上端開口の上部にレベルセンサーを設け、
上記環状縮径部の傾斜面の水平面に対する傾斜角度（β）を、上記粉粒体固有の安息角（α）より大となるように形成することにより、上記環状縮径部内に粉粒体が堆積していく過程において該粉粒体の安息角（α）にて形成される円錐形の傾斜面が上記環状縮径部の傾斜面に接するように構成し、
かつ上記環状縮径部を通過してその上端開口から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分を上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、
上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量枡によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【請求項４】
上記環状縮径部の水平面に対する傾斜角度（β）と上記粉粒体の安息角（α）との関係は、「α＜β＜π／２」であることを特徴とする請求項３記載の粉粒体供給装置。
【請求項５】
上記回転羽根の回転時間を計時し得るタイマーを設け、
上記回転羽根を一定時間回転することにより、上記計量桝に一定量の粉粒体を堆積し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【請求項１】
底板の上面に外筒を立設し、該外筒の内部に内筒を外筒と同心円上に配設し、該外筒と該内筒の間に流量調節リングを該底板の上方に配設し、該底板と該流量調節リングの間に生じた粉粒体排出間隙から粉粒体を環状通路へ流出させ、底板の上面に設けた回転羽根により掻き集められながら該環状通路を周回し、該底板に設けた排出口より粉粒体を排出する粉粒体供給装置において、
上記排出口に排出筒を接続すると共に、該排出筒の下端に計量枡を接続し、
上記回転羽根の所定量の回転により、上記排出口から排出される粉粒体を、当該粉粒体固有の安息角の円錐形を保持した状態で上記計量枡内に堆積することにより、当該粉粒体を上記計量桝にて計量し得るように構成し、
計量後の粉粒体を計量桝下部の開閉蓋を開いて取り出し可能に構成したものであることを特徴とする粉粒体供給装置。
【請求項２】
レベルセンサーを上記計量枡の上端開口の上部に設置し、上記計量桝内に堆積していく上記粉粒体の上記安息角にて形成される円錐形の頂点部分を、上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、
上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量桝によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【請求項３】
上記計量桝の上部と上記排出筒との間に、内径が上方にいくに従い上記計量桝の内径より漸次縮径する環状縮径部を設けると共に、上記環状縮径部の上端開口の上部にレベルセンサーを設け、
上記環状縮径部の傾斜面の水平面に対する傾斜角度（β）を、上記粉粒体固有の安息角（α）より大となるように形成することにより、上記環状縮径部内に粉粒体が堆積していく過程において該粉粒体の安息角（α）にて形成される円錐形の傾斜面が上記環状縮径部の傾斜面に接するように構成し、
かつ上記環状縮径部を通過してその上端開口から上方に形成された上記粉粒体の円錐形の頂点部分を上記レベルセンサーにて検出し得るように構成し、
上記レベルセンサーの上記頂点部分の検出に基づいて、上記回転羽根の回転駆動を停止することにより、上記計量枡によって上記粉粒体を計量し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【請求項４】
上記環状縮径部の水平面に対する傾斜角度（β）と上記粉粒体の安息角（α）との関係は、「α＜β＜π／２」であることを特徴とする請求項３記載の粉粒体供給装置。
【請求項５】
上記回転羽根の回転時間を計時し得るタイマーを設け、
上記回転羽根を一定時間回転することにより、上記計量桝に一定量の粉粒体を堆積し得るように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２４１５４３（Ｐ２０１０−２４１５４３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０８８５（Ｐ２００９−９０８８５）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（５９２０９６１１１）株式会社ヨシカワ (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（５９２０９６１１１）株式会社ヨシカワ (19)
【Ｆターム（参考）】
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