JP6596403B2

JP6596403B2 - 振動装置

Info

Publication number: JP6596403B2
Application number: JP2016183450A
Authority: JP
Inventors: 修二吉田; 真人中込; 博文新田
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: JP2018047978A

Description

本発明は、コンテナに収容された粉粒体を円滑に排出させるために、コンテナに対して振動を印加する振動装置、および振動印加方法に関する。

従来、広い産業分野において、粉体、粒状体等（以下、「粉粒体」という）を収容、移送するためのコンテナ（ホッパー）が知られている。こうした粉粒体用のコンテナは、一般的に、上部が円筒形や四角筒形であり、下部が漏斗状に窄まった形状を成し、底面に開閉弁が設けられている。（例えば、特許文献１、２を参照）。こうしたコンテナに収容された粉粒体を排出させる際には、底面に設けられた開閉弁を開放させることによって、粉粒体の自然流下により排出させるようになっている。

しかしながら、粒径が小さい微粉末や粒径にバラつきが大きい粉粒体など、塊ができやすかったり、滑らかに流動しない粉粒体の場合、コンテナの底面から排出させる際に、こうした粉粒体が排出口の付近で詰まったり、コンテナの内面に多量に付着したままになるなど、粉粒体がコンテナからスムーズに排出されにくいという課題があった。

このため、例えば、コンテナを載置する架台にバイブレータ（振動装置）を設け、粉粒体の排出時にコンテナに対して振動を印加することにより、コンテナから粉粒体をスムーズに排出させる移送装置も知られている（例えば、特許文献３を参照）。

特開２０００−２７２６７９号公報特開２００３−０５４７５８号公報特開平０９−２２６９４１号公報

特許文献３に記載された移送装置は、バイブレータを支持する架台に固定された状態で、駆動手段により振動部分がコンテナに接してコンテナを振動させる構造である。このため、バイブレータの振動が駆動手段やバイブレータを支持する架台に直接伝搬し、駆動手段やバイブレータを支持する架台を結合するネジが振動によって緩んだり、駆動手段や架台の構成部材どうしの接合部分が振動によって摩耗するなど、駆動手段やバイブレータを支持する架台がバイブレータの振動によって劣化、あるいは破損しやすいという課題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、粉粒体向けのコンテナに対し振動を印加する振動機を支持する架台が、振動によって劣化や破損することを防止できる振動装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の振動装置は、以下の構成を有する。
粉粒体を収容するコンテナに対して振動を印加する振動装置であって、前記コンテナの外面に対して着脱可能な着脱手段を有し、前記コンテナに振動を印加する振動機と、前記振動機が前記コンテナの外面に接した稼働位置、および前記振動機が前記コンテナの外面から離間した待機位置との間で、前記振動機を搬送する搬送機と、を備え、前記着脱手段は、減圧吸着機または電磁吸着機であり、前記搬送機は、前記振動機を着脱可能に保持する係合部を有し、前記係合部は、前記振動機の動作時には前記搬送機と前記振動機との係合が解除されていることを特徴とする。

本発明の振動装置によれば、振動機によってコンテナに振動を印加することで、例えば、粒径が小さい微粉末や粒径にバラつきが大きい粉粒体などであっても、コンテナ内で振動によって塊が解され、コンテナ内に堆積することなく滑らかに粉粒体を排出することができる。

そして、搬送機は、振動機をコンテナに向けて搬送した後、振動機と搬送機との係合を解除することができる。これにより、振動機の振動中に振動機と搬送機との係合が断たれ、振動機で生じた振動が搬送機を介して振動機を支持する架台に伝搬することを抑えることが可能になる。これにより、搬送機や振動機を支持する架台を構成する部材どうしのネジ止め部分に振動が伝搬してネジが振動によって緩んだり、接合部分が振動によって摩耗するなど、搬送機や振動機を支持する架台の振動による劣化や破損を防止することが可能になる。

本発明においては、一端が前記振動機を支持する振動装置取付部に係止され、他端が前記振動機に係止され、前記振動機を吊下する吊下部材を更に備えたことを特徴とする。

前記コンテナは、筒部と、前記粉粒体を排出する排出口と、前記筒部から前記排出口に向かって漸次縮径される錐部と、を有し、前記振動機は、前記コンテナの前記錐部に接して振動を印加することを特徴とする。

前記搬送機は、前記振動機を前記待機位置から前記稼働位置に移動させる際には、斜め上方に向けて移動させ、前記稼働位置から前記待機位置に移動させる際には、斜め下方に向けて移動させることを特徴とする。

本発明によれば、粉粒体向けのコンテナに対し振動を印加する振動機を支持する架台や振動機を移送する搬送機が、振動によって劣化や破損することを防止できる振動装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る振動装置を備えたコンテナ排出装置を示す断面図である。本発明の振動装置とその周辺を示す要部拡大立面図である。搬送機と係合して稼働位置にある振動機の状態を示す斜視図である。待機位置にある振動機の状態を示す斜視図である。搬送機と係合が解除され稼働位置にある振動機の状態を示す斜視図である。本発明の振動印加方法を段階的に示したフローチャート。

以下、本発明を適用した一実施形態である振動装置、振動印加方法について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（振動装置）
図１は本発明の一実施形態に係る振動装置を備えたコンテナ排出装置を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態のコンテナ排出装置１０は、粉粒体を収容するコンテナ２０内の粉粒体Ｍをシュート１３を介して連続的に容器（図示省略）に供給する製造工程に採用されている。

コンテナ排出装置１０は、粉粒体Ｍを収容するコンテナ２０と、このコンテナ２０を載置する架台１１と、コンテナ２０に振動を印加する振動装置１２と、を備えて概略構成されている。

コンテナ２０は、筒部２１と、この筒部２１からコンテナ２０の平面視中央に配置される排出口２３に向かって漸次縮径される漏斗状の錐部２２と、筒部２１の上方を覆う天板２４とを有している。また、コンテナ２０の筒部２１と錐部２２との接続部分の四隅には、上方が膨らんだコンテナ２０を安定して載置させる脚部２９が形成されている。そして、コンテナ２０の底部の排出口２３には、開閉自在なコーンバルブ（開閉弁）２５が設けられている。

コンテナ２０の筒部２１は、本実施形態では四角筒状（図３参照）を成している。また、錐部２２は、四角筒を成す筒部２１の各面から排出口２１に向けて傾斜する４面からなる四角錐状を成している。なお、コンテナ２０の筒部２１および錐部２２は、本実施形態のように四角筒、四角錐以外にも、それぞれ円筒状、円錐状に形成することもできる。また、多角筒状、多角錐状に形成することもでき、コンテナ２０の外形形状は限定されるものでは無い。

排出口２３は、例えば円形の開口であり、下外側に適宜な接続手段によりシュート１３が連結される構成となっている。
天板２４には、コンテナ２０の内部に粉粒体Ｍを供給するための投入口２６と、コーンバルブ２５に接続する長尺の軸部材（バルブ操作部材）２８（後述）を上下方向に移動可能に支持するベアリング等からなる軸支部２７とが設けられている。

コーンバルブ（開閉弁）２５は、頂部を上方に位置させた円錐形状をなし、下外周縁部２５ｅがコンテナ２０の排出口２３に液密な状態で嵌合することが可能となっている。コーンバルブ２５には、その上端に固定され上方に向けて延びる長尺な軸部材（バルブ操作部材）２８がコンテナ２０の中心軸線Ｏ上に設けられている。

軸部材２８は、コンテナ２０の天面部２４の軸支部２７によって上下方向に移動可能に挿通された状態で支持されている。コーンバルブ２５は、中心軸線Ｏに沿って排出口２３に向けて降下させることで排出口２３を閉塞し、反対に中心軸線Ｏに沿って上昇させることで排出口２３が開放されるようになっている。

架台１１は、例えば、鋼材などからなるフレームを結合してなり、上部でコンテナ２０を支持する。この架台１１の一部には、振動機３１を支持する架台である振動装置取付部１４が形成されている。なお、振動装置取付部１４は架台１１と一体ではなく、架台１１とは別の架台等であっても良い。この振動装置取付部１４は、後述する搬送機３２を傾斜して保持する。また、振動装置取付部１４の一部は、搬送機３２の上部まで延びてコンテナ２０に向けて屈折しており、この屈折部分の先端に、後述する吊下部材３３の一端が係合する。

図２は、本発明の振動装置とその周辺を示す要部拡大立面図である。
振動装置１２は、振動機３１と、搬送機３２と、吊下部材３３とを備えている。
振動機３１は、振動部４１と、着脱手段４２と、係合端部４３とを有する。振動部４１は、例えば、圧縮空気の入力によって振動子などを駆動して振動を生じさせるエアーバイブレータを用いることができる。振動部４１は、こうしたエアーバイブレータの本体部４１ａと、この本体部４１ａに圧縮空気を入力および排出させる給気口４１ｂ、排気口４１ｃとを備えている。
なお、振動部４１は、エアーバイブレータ以外にも、モータの回動などによって振動を生じさせる電気式バイブレータなど、各種方式のバイブレータを適用することができる。

着脱手段４２は、例えば、１つまたは複数の吸盤４５と、この吸盤４５に接続される吸気管（図示略）とを備えた減圧吸着機である。着脱手段４２は、後述する稼働位置において、振動機３１をコンテナ２０の錐部２２の外面に吸着（接着）させる。吸盤４５は、吸気管を介して凹部の内側（吸着面）を減圧することによって、振動機３１を吸着させる。吸気管には、例えば、空気エジェクタ、真空ポンプ（図示略）などの減圧手段が接続されていればよい。

なお、着脱手段４２は、吸盤など減圧による減圧吸着機以外にも、例えば、コンテナ２０が、磁石が吸着可能な鋼材等から形成されていれば、電磁石などを用いた電磁吸着機を採用することもできる。

搬送機３２は、伸縮部５１と、係合部５２と、を備えている。
伸縮部５１は、例えば、エアーの注入および排出によって伸縮するエアーシリンダーからなる。こうした伸縮部５１は、例えば、架台１１に載置されたコンテナ２０の錐部２２の一面に対して略直角な方向に沿って伸縮するように、振動装置取付部１４に対して傾斜して固着されている。

なお、伸縮部５１は、エアーシリンダー以外にも、例えば、油圧により伸縮する油圧シリンダー、あるいは、モータおよびギアなど、電気的な機構で伸縮させるものであってもよい。

係合部５２は、互いに平行に配された２枚の平板５２ａ，５２ｂ（図３参照）と、これらの平板の一端どうしを連結する連結板５２ｃ（図３参照）とからなる略コ字状の部材であり、連結板５２ｃの中央で伸縮部５１の先端に接合されている。こうした係合部５２は、２枚の平板５２ａ，５２ｂの先端部分で振動機３１の係合端部４３に着脱自在に係合し、振動機３１を支持する。

吊下部材３３は、例えば、金属製のワイヤーとその一端、他端に形成された係止具などから構成される。こうした吊下部材３３は、その一端３３ａが、振動装置取付部１４のうち、搬送機３２の上部まで延びる屈折した部材の先端部分に係着される。また、他端３３ｂが振動機３１に係着される。これによって、振動機３１は、吊下部材３３を介して、振動装置取付部１４に揺動自在に吊下される。

こうした吊下部材３３は、その一端３３ａが、鉛直方向に沿ってコンテナ２０の筒部２１の下部よりも下方に位置し、かつ、コンテナ２０の錐部２２と対面する位置範囲のうち上方に位置するように形成することが好ましい。

なお、吊下部材３３は、金属製のワイヤー以外にも、例えば、金属製のチェーン、合成繊維製のロープ、端部を回動自在に固定された金属棒など、振動機３１を揺動自在に吊下可能であり、かつ振動機３１の落下を防止できるものであれば、特に限定されない。

図３、図４、図５は、振動装置１２の状態を示す斜視図である。
以上のような構成の本発明の振動装置１２において、振動機３１は、着脱手段４２によってコンテナ２０の錐部２２の外面に吸着した稼働位置（図３参照）と、搬送機３２によって支持され、コンテナ２０から離間した待機位置（図４参照）との間で移動することができる。
振動機３１は、待機位置から稼働位置に移動する際には、斜め上方に向けて移動し、稼働位置から待機位置に移動する際には、斜め下方に向けて移動する。

また、搬送機３２は、エアーシリンダーが突出した伸長位置（図３参照）と、エアーシリンダーが退縮した退縮位置との間で移動する。このうち、伸長位置は、振動機３１の着脱手段４２がコンテナ２０の外面に接する位置まで伸縮部５１が伸長した位置である。また、退縮位置においては、係合部５２に振動機３１が係合している場合（図４参照）と、振動機３１はコンテナ２０に吸着し、振動機３１と搬送機３２との係合が解除されて、搬送機３２だけが退縮位置に移動した場合（図５参照）とがある。

（振動印加方法）
以上のような構成の本発明の振動装置の作用、および本発明の振動装置を用いたコンテナへの振動印加方法を説明する。
図６は、本発明の振動印加方法を段階的に示したフローチャートである。
コンテナ排出装置１０の架台１１に載置されシュート１３に接続されたコンテナ２０に収容された粉粒体Ｍを所定量排出させる際には、振動装置１２を動作させる。まず、待機位置にある振動機３１を支持した、退縮位置にある搬送機３２（図４参照）の伸縮部５１を伸長させる（第１移動工程Ｓ１）。

第１移動工程Ｓ１によって、図３に示すように、搬送機３２の伸縮部５１が伸長位置に移動する。伸縮部５１が伸長位置に移動すると、振動機３１の着脱手段４２である１つまたは複数の吸盤４５がコンテナ２０の錐部２２の外面に押し付けられる。同時に吸気管を介して吸盤４５の凹部の内側が減圧され、これにより、振動機３１がコンテナ２０の錐部２２の外面に吸着（接着）される（吸着工程Ｓ２）。

次に、図５に示すように、振動機３１がコンテナ２０に吸着された状態で、振動機３１の係合端部４３と搬送機３２の係合部５２との係合が解除され、伸縮部５１が退縮位置に移動する（係合解除工程Ｓ３）。

そして、振動機３１を構成するエアーバイブレータからなる振動部４１にエアーが供給されて振動機３１が振動する。これにより、着脱手段４２を介してコンテナ２０に振動が印加（伝搬）される（振動工程Ｓ４）。
同時に、コンテナ２０の天面部２４の軸支部２７に支持された軸部材２８が上方に引き上げられ、コーンバルブ２５が上方に移動する。これによって、コンテナ２０の底部の排出口２３が開放され、コンテナ２０の内部に収容されている粉粒体Ｍがシュート１３を介して外部に排出される（排出工程Ｓ５）。

こうした排出工程Ｓ５において、振動機３１によってコンテナ２０に振動を印加する振動工程Ｓ４を行うことによって、例えば、粒径が小さい微粉末や粒径にバラつきが大きい粉粒体などであっても、コンテナ２０内で振動によって塊が解され、コンテナ２０の錐部２２に堆積することなく滑らかに排出口２３に誘導される。よって、コンテナ２０に収容された粉粒体Ｍを速やかに所定量排出することができる。

一方、搬送機３２は、第１移動工程Ｓ１で振動機３１をコンテナ２０に向けて搬送した後、係合解除工程Ｓ３において、振動機３１と搬送機３２との係合を解除して退縮位置に移動する。これにより、振動工程Ｓ４においては、振動機３１と搬送機３２との係合が断たれているので、振動機３１で生じた振動が搬送機３２を介して振動装置取付部１４に伝搬することを抑えることが可能になる。これにより、振動機３１を支持する架台である振動装置取付部１４、および搬送機３２を構成する部材どうしのネジ止め部分に振動が伝搬してネジが振動によって緩んだり、接合部分が振動によって摩耗するなど、振動装置取付部１４や搬送機３２の振動による劣化や破損を防止することが可能になる。

なお、振動機３１は、振動工程Ｓ４においても吊下部材３３を介して架台１１を成す振動装置取付部１４に接続されているが、こうした吊下部材３３は、金属製のワイヤーなど、柔軟性を有するもので形成されているので、振動機３１から吊下部材３３を介して架台１１に伝搬する振動は僅かであり、架台１１の接合部分に影響を与えるほどの振動は伝搬しない。

次に、コンテナ２０に収容されていた粉粒体Ｍが排出口２３から所定量排出されたら、軸部材２８を降下させてコーンバルブ２５を下方に移動させてコンテナ２０の排出口２３を閉塞する。
そして、図３に示すように、退縮位置にある搬送機３２の伸縮部５１を伸長位置に移動させ、振動機３１の係合端部４３と搬送機３２の係合部５２とを再び係合させる（係合工程Ｓ６）。

次に、振動機３１の着脱手段４２である複数の吸盤４５の凹部の内側の減圧を停止し、コンテナ２０に対する振動機３１の吸着（接着）を解除する（吸着解除工程Ｓ７）。
そして、図４に示すように、振動機３１を支持した搬送機３２の伸縮部５１を退縮位置に移動させる。これによって、振動機３１は、コンテナ２０の外面から離間した待機位置に移動する（第２移動工程Ｓ７）。
以上の工程を経て、１つのコンテナ２０に収容された粉粒体Ｍの所定量を短時間で円滑に排出させることができる。

以上説明したように、本発明の振動装置、振動印加方法によれば、粉粒体Ｍの排出を円滑に行うために、振動機３１によってコンテナ２０に振動を加える際に、振動機３１から搬送機３２を切り離すことにより、振動装置取付部１４、搬送機３２に振動が伝搬することを抑えることが可能になり、振動による振動装置取付部１４、搬送機３２の劣化や破損を防止することが可能になる。

また、振動装置１２を構成する振動機３１にエアーバイブレータを用い、また、振動機３１を稼働位置と待機位置との間で移動させる搬送機３２としてエアーシリンダーを用いれば、振動装置１２を圧縮空気だけで駆動することができる。これにより、工場設備として一般的なコンプレッサー以外に、電気や油圧など他の動力源を別途引き込む必要が無く、低コストに振動装置１２を設置できる。

また、振動機３１を吊下部材３３によって振動装置取付部１４に吊下することにより、搬送機３２との係合が解除された振動機３１の動作中に、何らかの原因でコンテナ２０から振動機３１が離脱しても、振動機３１が床面まで落下することが無く、振動機３１の破損を防止することができる。

また、振動機３１と搬送機３２とを脱着自在にすることにより、振動機３１は、コンテナ２０の外面に対して回動可能になり、これにより、振動機３１を吸着可能なコンテナ２０の外面の傾斜角度範囲が広くなる。即ち、収容する粉粒体Ｍの種類に応じて外面（錐部）の傾斜角度が異なる複数種のコンテナ２０に対して、振動機３１を確実に密着させることが可能になる。

なお、上述した実施形態では、振動工程Ｓ４は、排出工程Ｓ５の開始と同時に行い、排出工程Ｓ５の完了に伴い終わらせている例を示したが、振動工程Ｓ４の開始、終了のタイミングはこれに限定されるものでは無い。
例えば、排出工程Ｓ５の開始後、粉粒体Ｍがコンテナ２０からある程度排出された時点で振動工程Ｓ４を開始したり、粉粒体Ｍをコンテナ２０から自然流下させる排出工程Ｓ５の完了後に振動工程Ｓ４を開始して、コンテナ２０の内部に付着、堆積している粉粒体Ｍを排出させることもできる。また、排出工程Ｓ５の開始に先立って、振動工程Ｓ４を開始させることもできる。

なお、本発明の振動印加方法においては、各工程での振動機３１、搬送機３２、コーンバルブ２５の動作を、制御部でプログラムに従って動作させることにより、コンテナ２０の架台１１への載置、コーンバルブ２５の開放、振動装置１２の動作、コーンバルブ２５の閉塞、コンテナ２０の移動までの一連の動作を自動化することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、こうした実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０コンテナ排出装置
１１架台
１４振動装置取付部
２０コンテナ
３１振動機
３２搬送機
３３吊下部材

Claims

粉粒体を収容するコンテナに対して振動を印加する振動装置であって、
前記コンテナの外面に対して着脱可能な着脱手段を有し、前記コンテナに振動を印加する振動機と、前記振動機が前記コンテナの外面に接した稼働位置、および前記振動機が前記コンテナの外面から離間した待機位置との間で、前記振動機を搬送する搬送機と、を備え、
前記着脱手段は、減圧吸着機または電磁吸着機であり、
前記搬送機は、前記振動機を着脱可能に保持する係合部を有し、
前記係合部は、前記振動機の動作時には前記搬送機と前記振動機との係合が解除されていることを特徴とする振動装置。
一端が前記振動機を支持する振動装置取付部に係止され、他端が前記振動機に係止され、前記振動機を吊下する吊下部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
前記コンテナは、筒部と、前記粉粒体を排出する排出口と、前記筒部から前記排出口に向かって漸次縮径される錐部と、を有し、
前記振動機は、前記コンテナの前記錐部に接して振動を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の振動装置。
前記搬送機は、前記振動機を前記待機位置から前記稼働位置に移動させる際には、斜め上方に向けて移動させ、前記稼働位置から前記待機位置に移動させる際には、斜め下方に向けて移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の振動装置。