(57)【要約】      （修正有）【課題】極微少量の粉体を高精度に供給できる粉体供給装置を提供する。【解決手段】粉体供給装置１０は、粉体を載せるトラフ１２と、トラフ１２を一軸方向に所定の位置に送り出して、トラフ１２から粉体を供給する搬送機構１３と、を備える。また、粉体計量装置２０は、粉体供給装置１０と、粉体供給装置１０から供給された粉体を計量する計量機２４と、を備える。粉体供給方法は、粉体を載せたトラフ１２を一軸方向に所定の位置に送り出して、トラフ１２から粉体を供給する工程を含む。【選択図】図１
2020164318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を載せるトラフと、
前記トラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する搬送機構と、
を備えた、粉体供給装置。
【請求項２】
前記搬送機構は、前記粉体の供給量に応じて前記トラフを送り出す位置を制御する、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記搬送機構は、前記粉体の供給量に応じて前記トラフの加速度を制御する、請求項１または２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記搬送機構は、
前記トラフを支持して一軸方向に搬送可能な搬送部と、
前記搬送部の位置決め機構と、
を備えた単軸ロボットである、請求項１から３のいずれか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記位置決め機構は、フィードバック制御で前記搬送部を位置決めする、請求項４に記載の粉体供給装置。
【請求項６】
前記搬送部は、リニアモータで駆動され、
前記搬送部の位置を検出するリニアエンコーダを有し、
前記フィードバック制御は前記リニアエンコーダの出力に基づき前記リニアモータを制御する、請求項５に記載の粉体供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記粉体供給装置と、
前記粉体供給装置から供給された粉体を計量する計量機と、
を備えた、粉体計量装置。
【請求項８】
粉体を載せたトラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する工程、
を含む粉体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微少量の粉体を、高精度で搬送・供給が可能な粉体供給装置及び粉体供給方法、およびそれを用いた粉体計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定量の粉体を計量するために一定量の粉体を供給する技術として、例えば、回転テーブルの周端から粉体を落下させるテーブルフィーダ方式を用いた技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、このテーブルフィーダ方式では、微少量の粉体の計量には適さないという問題があった。
【０００４】
一方、粉体供給方法としては、テーブルフィーダ方式とは別に、ボイスコイル等で粉体を載せたトラフを振動させてトラフから粉体を供給する振動フィーダ方式が知られている（例えば、特許文献２乃至４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７３７６２号公報
【特許文献２】特開平２−２０６７２７号公報
【特許文献３】特開２００１−２１５１４７号公報
【特許文献４】特許第３９６１６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年電子材料等の微小粉体を供給する場合に、ミリグラム以下のオーダーで供給する必要が出てきた。上記振動フィーダ方式では、振動で粉体を供給するため、極微少量の粉体を高精度に供給することはできないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、極微少量の粉体を高精度に供給できる粉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】
本発明に係る粉体供給装置は、粉体を載せるトラフと、
前記トラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する搬送機構と、
を備える。
【０００９】
本発明に係る粉体計量装置は、前記粉体供給装置と、
前記粉体供給装置から供給された粉体を計量する計量機と、
を備える。
【００１０】
本発明に係る粉体供給方法は、粉体を載せたトラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する工程、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る粉体供給装置によれば、極微少量の粉体を高精度に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る粉体供給装置及び該粉体供給装置を用いた粉体計量装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の粉体供給装置及び粉体計量装置の平面図である。
【図３】図１の粉体供給装置及び粉体計量装置の側面図である。
【図４】図１の粉体供給装置及び粉体計量装置の正面図である。
【図５】実施の形態１に係る粉体供給装置及び粉体計量装置の動作状態を示す概略側断面図である。
【図６】実施の形態１に係る粉体供給方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の態様に係る粉体供給装置は、粉体を載せるトラフと、
前記トラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する搬送機構と、
を備える。
【００１４】
第２の態様に係る粉体供給装置は、上記第１の態様において、前記搬送機構は、前記粉体の供給量に応じて前記トラフを送り出す位置を制御してもよい。
【００１５】
第３の態様に係る粉体供給装置は、上記第１又は第２の態様において、前記搬送機構は、前記粉体の供給量に応じて前記トラフの加速度を制御してもよい。
【００１６】
第４の態様に係る粉体供給装置は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記搬送機構は、
前記トラフを支持して一軸方向に搬送可能な搬送部と、
前記搬送部の位置決め機構と、
を備えた単軸ロボットであってもよい。
【００１７】
第５の態様に係る粉体供給装置は、上記第４の態様において、前記位置決め機構は、フィードバック制御で前記搬送部を位置決めしてもよい。
【００１８】
第６の態様に係る粉体供給装置は、上記第５の態様において、前記搬送部は、リニアモータで駆動され、
前記搬送部の位置を検出するリニアエンコーダを有し、
前記フィードバック制御は前記リニアエンコーダの出力に基づき前記リニアモータを制御してもよい。
【００１９】
第７の態様に係る粉体計量装置は、上記第１から第６のいずれかの態様の前記粉体供給装置と、
前記粉体供給装置から供給された粉体を計量する計量機と、
を備える。
【００２０】
第８の態様に係る粉体供給方法は、粉体を載せたトラフを一軸方向に所定の位置に送り出して、前記トラフから前記粉体を供給する工程、
を含む。
【００２１】
以下、実施の形態に係る粉体供給装置、粉体供給方法、及び粉体計量装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る粉体供給装置１０及び該粉体供給装置１０を用いた粉体計量装置２０の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１の粉体供給装置１０及び粉体計量装置２０の平面図である。図３は、図１の粉体供給装置１０及び粉体計量装置２０の側面図である。図４は、図１の粉体供給装置１０及び粉体計量装置２０の正面図である。なお、図では、便宜上、粉体１の搬送・供給方向をＸ方向とし、正面から見て左から右へＹ方向とし、鉛直上方をＺ方向として示している。
【００２３】
＜粉体供給装置＞
実施の形態１に係る粉体供給装置１０は、粉体１を載せたトラフ１２と、トラフ１２を一軸方向（Ｘ方向）に所定の位置に送り出して、トラフ１２から粉体を供給する搬送機構１３と、を備える。
この粉体供給装置１０によれば、搬送機構１３で粉体を載せたトラフ１２をＸ方向に加速度を制御しながら、所定の位置に送り出すことによって、トラフ１２から粉体１を供給する。この場合、トラフ１２の加速度と送り出し量に応じて供給できる粉体の量を調整できる。このため、この粉体供給装置１０によれば、位置制御のない振動フィーダ方式に比べてトラフから高精度に微小量の粉体を落下させることが可能となる。
【００２４】
この粉体供給装置１０の構成部材について説明する。
【００２５】
＜ホッパ＞
ホッパ１１によって、トラフ１２の上に粉体１を供給する。ホッパ１１は、例えば、筒状である。このホッパ１１を、トラフ１２の上に一方の開口部を対向させておき、他方の開口部から粉体を供給することで、トラフ１２の上に粉体１を供給できる。ホッパ１１は通常用いられるものであれば使用できる。
【００２６】
＜トラフ＞
トラフ１２には、粉体１を載せることができる。このトラフ１２から粉体１を供給する。トラフ１２を一軸方向（Ｘ方向）に送り出すことで粉体１を供給する。トラフ１２の形状には特に制限はないが、例えばＸ方向に延在していてもよい。また、トラフ１２の粉体を載せる上面は、平坦面、又は、曲面であってもよい。また、粉体を供給する端部に向って傾斜を設けていてもよい。さらに、トラフ１２は、一軸方向を移動可能なようにレールの上に配置されていてもよい。トラフ１２は、通常用いられる材料、例えば、金属、酸化物、樹脂、あるいは、複合材料等からなるものを用いることができる。
【００２７】
＜搬送機構＞
搬送機構１３によって、トラフ１２を一軸方向（Ｘ方向）に所定の位置に送り出して、トラフ１２から粉体１を供給する。送り出す位置にわたって一軸方向（Ｘ方向）へ粉体が移動し、トラフ１２を減速、停止させることによって、粉体をトラフ１２の端部から供給できる。搬送機構１３は、単軸ロボット１３であってもよい。ここで単軸ロボットとは、いわゆるリニアアクチュエータやスライダ等とも呼ばれている搬送装置をいう。単軸ロボットは、一軸方向に往復運動可能な搬送部と、搬送部を駆動するためのリニアモータや回転モータ等の駆動部と、を有する。さらに、単軸ロボットは位置決め機構を備えており、搬送部の位置を検出するリニアエンコーダ、又は駆動部が回転モータの場合はモータの回転角度を検出するロータリーエンコーダの出力に基づいて、駆動部をフィードバック制御（クローズドループ制御）することで搬送部を高精度に位置決めすることができる。これはいわゆる「サーボモータ制御」と呼ばれるものである。なお、単軸ロボットは、ステッピングモータ等のオープンループ制御で駆動されてもよいが、位置決め精度はフィードバック制御に比べて劣る。また、単軸ロボット１３の駆動部がリニアモータであり、搬送部の位置をリニアエンコーダで検出することが特に好ましい。リニアモータ方式の単軸ロボットを用いることで、バックラッシュがなく、高速・高精度なトラフの位置制御が可能となり、粉体の供給速度・供給精度が向上する。リニアモータ方式の単軸ロボットとしては、例えば、ＳＭＣ社製カードモータ（登録商標）を用いることができる。
【００２８】
なお、リニアモータは、例えば、長手方向に延在し、上面に該長手方向に添ってコイルが配置されたレールと、該レールの上に配置され、トラフを搬送可能なテーブルと、を備えていてもよい。テーブルは、その下面がレールの上面と対向し、下面にはレールの上面のコイルと対向して長手方向に添って少なくともＳＮ又はＮＳの一対の磁極列が配向した永久磁石が配置されている。テーブルの上面には、トラフを載せることができ、トラフを搬送できる。このリニアモータでは、レールの上面のコイルに電流を流して磁界を発生させる。コイルの上面に生じる磁極が、例えばＮ極である場合、テーブルの下面の永久磁石の磁極列のうち、Ｓ極と引き合い、Ｎ極とは反発しあい、テーブルを長手方向に添って移動させる推力が発生する。コイルに流す電流の方向を逆方向とすることでコイルの上面に生じる磁極が反転して、逆方向への推力が発生する。テーブルの下面に、複数組の磁極列を配置した場合には、テーブルの移動に伴ってコイルの磁界を適切な周期で交互に反転させる交番磁界とすることで長手方向の一方向に添ってテーブルを移動させることができる。
【００２９】
また、カードモータは、長手方向に添ったテーブルの位置を取得するリニアエンコーダを備えてもよい。リニアエンコーダは、アブソリュート式又はインクリメント式のいずれであってもよい。また、光学式又は磁気式のいずれであってもよい。このリニアエンコーダによって、テーブルの長手方向に添った位置制御を行うことができる。さらに、カードモータは、レールからテーブルが外れないように保持するガイド部材を備えてもよい。
【００３０】
単軸ロボット１３は、トラフ１２を送り出す位置と加速度を変化させて、供給する粉体の量を制御してもよい。また、単軸ロボット１３は、トラフ１２を一軸方向に沿って振り出してもよい。この「振り出す」とは、通常の「容器を振って中のものを出す」との意味と実質的に差異はない。ここではトラフを一軸方向に勢いをつけて送り出すことを意味している。さらに、単軸ロボット１３は、トラフ１２を一軸方向に沿って加速度を変化させてスライドさせてもよい。この場合、トラフ１２は一軸方向に送り出されるので、トラフには最初は加速されるので正の加速度が加わり、その後、停止位置の直前で減速され、負の加速度が加わる。
【００３１】
この単軸ロボット１３は、従来の振動フィーダと異なり、振動させるのではなく、トラフ１２を一軸方向に位置と加速度を制御して送り出すものである。このため、単軸ロボット１３は、従来の振動フィーダのように振動モータの振幅と周波数のみで供給量を制御するのではなく、トラフを送り出す位置と加速度を高精度に制御することで、供給する粉体の量を細かく調整できる。また、従来の振動フィーダで一方向にのみ粉体を移動させるための非対称波形等を考慮する必要がなく、トラフ１２を一軸方向（Ｘ方向）に送り出す制御を行えばよい。
なお、トラフ１２を送り出して粉体を供給した後、搬送機構１３によってトラフ１２を元の位置に移動させておいてもよい。この場合には、トラフ１２の上の粉体が動かない程度に速度を変化させて（ゆっくりと）移動させればよい。
【００３２】
＜固定台＞
固定台１４によって、粉体供給装置１０を支持する。また、この固定台１４は、例えば、図１では、粉体供給装置１０と計量容器２２及び計量機２４との高さの差異を設けるために用いられている。なお、固定台１４は必須のものではなく、必要に応じて適宜用意すればよい。
【００３３】
＜粉体計量装置＞
次に、実施の形態１に係る粉体計量装置２０について説明する。粉体計量装置２０は、上記粉体供給装置１０と、計量機２４と、を備える。この粉体計量装置２０は、上記粉体供給装置１０を備えるので、極微少量の粉体を精度よく計量できる。
【００３４】
以下に、この粉体計量装置２０を構成する部材について説明する。
【００３５】
＜粉体供給装置＞
粉体供給装置は、上記の粉体供給装置１０を用いることができる。
【００３６】
＜計量容器＞
計量容器２２は、粉体の計量に通常用いられるものであれば利用できる。計量容器２２は、通常用いられる材料、例えば、金属、酸化物、樹脂、あるいは、複合材料等からなるものであればよい。
【００３７】
＜計量機＞
計量機２４としては、例えば、天秤、電子天秤等を用いることができる。
＜制御部＞
図示しない制御部は、搬送機構を制御する。制御部は、物理的な構成として、搬送機構のドライバや制御ソフトウェアを備えたパソコンやシーケンサ等である。制御部は、搬送機構である単軸ロボットを制御してトラフを送り出す位置を連続的に制御するようにしてもよい。具体的には、目的の計量値まで十分に離れている場合にはトラフを送り出す位置を遠くに、加速度を大きく制御し、目的の計量値に近付くにつれてトラフを送り出す位置を近くに、加速度を小さく制御する。最終的には、目的の計量値を超えないように、適宜、トラフの移動を止める。また、様々な粉体に応じ、事前に設計された移動パターンで単軸ロボットを制御してもよい。単軸ロボットは、位置制御と加速度制御が可能なため、粉体の種類や供給量に応じた単軸ロボットの移動パターンを作成するのは容易である。従って、効率良く種々の粉体が供給できる。
【００３８】
＜粉体計量について＞
図５は、実施の形態１に係る粉体供給装置１０及び粉体計量装置２０の動作状態を示す概略側断面図である。
図５に示すように、まず、ホッパ１１からトラフ１２に粉体１が供給される。次に搬送機構（単軸ロボット）１３によって、トラフ１２がＸ方向に位置決めが所定の位置に送り出され、トラフ１２上の粉体１がトラフ１２の端部から落ちて、計量容器２２に供給される。計量容器２２内の粉体１が、計量機２４によって計量される。
なお、計量機２４による計量値に基づいて、必要な粉体の供給量を算出し、算出された必要量の粉体を供給するように、単軸ロボットによるトラフの移動距離（ストローク）を制御してもよい。この場合、粉体供給装置は、初めにトラフを長い距離（大きなストロークで）送り出し、その後、徐々に距離を小さくして（小さいストロークで）送り出すように制御してもよい。これによって、精度よく、且つ、効率よく目標となる供給量を供給できる、
【００３９】
＜粉体供給方法＞
図６は、実施の形態１に係る粉体供給方法のフローチャートである。
この粉体供給方法は、図５を参照して、以下のようにして行われる。
（１）トラフ１２に粉体１を供給する（Ｓ０１）。トラフ１２への粉体１の供給は、例えばホッパ１１によって供給してもよい。
（２）粉体１を載せたトラフ１２を一軸方向（Ｘ方向）に所定の位置に送り出して、トラフ１２から粉体１を供給する（Ｓ０２）。トラフ１２は、例えば、リニアモータ、ステッピングモータ、サーボモータ等の単軸ロボット１３によってＸ方向に送り出せばよい。トラフを送り出す位置（ストロークの長さ）を制御することによって供給量を制御できる。
この粉体供給方法によれば、振動フィーダ方式と比べて、所定の位置までに送り出すことによって、極微少量から多量まで幅広く粉体を精度よく供給できる。
【００４０】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【００４１】
本発明に係る粉体供給装置で、供給できる粉体は、特に限定されないが、例えば蛍光体、レアアース等の電子材料や香料、染料、樹脂材料等、ミリグラム以下のオーダーで微小量の供給が必要なものが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る粉体供給装置によれば、所定の位置までに送り出すことによって、極微少量の粉体を精度よく供給できる。そこで、様々な用途の粉体計量装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  粉体
１０  粉体供給装置
１１  ホッパ
１２  トラフ
１３  搬送機構（単軸ロボット、リニアモータ）
１４  固定台
２０  粉体計量装置
２２  計量容器
２４  計量機
【図１】
2020164318.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020164318.tif 000006
【図５】
2020164318.tif 000007
【図６】
2020164318.tif 000008