(57)【要約】【課題】微少量の粉体を精度良く計量できる粉体計量装置を提供する。【解決手段】粉体計量装置は、回転する円板と、計量対象の粉体を保持し、円板の回転と連動しないように円板の回転中心に対して偏芯した位置に固定されると共に、円板上に載置され、粉体を円板上に流出させるスリットを外周面に設けた粉体保持容器と、スリットから円板上に流出し、円板の回転に伴って円周状に展開する粉体の帯状部分の一箇所の上に配置され、粉体の帯状部分を平滑化する平滑部と、平滑化された粉体の帯状部分の一部に先端部を当てて、粉体を円板の外周端に導き、円板の外周端から前記粉体を落とす、スクレーバと、円板の外周端から落とされた粉体を受けて、粉体の重量を計量する計量部と、を備える。【選択図】図１
2014059162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する円板と、
計量対象の粉体を保持し、前記円板の回転と連動しないように前記円板の回転中心に対して偏芯した位置に固定されると共に、前記円板上に載置され、前記粉体を前記円板上に流出させるスリットを外周面に設けた粉体保持容器と、
前記スリットから前記円板上に流出し、前記円板の回転に伴って円周状に展開する前記粉体の帯状部分の一箇所の上に配置され、前記粉体の帯状部分を平滑化する平滑部と、
平滑化された前記粉体の帯状部分の一部に先端部を当てて、前記粉体を前記円板の外周端に導き、前記円板の外周端から前記粉体を落とす、スクレーバと、
前記円板の外周端から落とされた前記粉体を受けて、前記粉体の重量を計量する計量部と、
を備えた、粉体計量装置。
【請求項２】
前記スリットは、前記円板の回転中心から前記粉体保持容器の中心を通って半径方向外側の外周面に設けられている、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項３】
前記スリットは、前記粉体保持容器の外周面に鉛直方向に沿って設けられた、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項４】
前記スリットは、水平方向の幅が０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項５】
前記平滑部は、前記円板の面に水平な軸について回転し、前記円板の回転に合わせて前記粉体の帯状部分の上を転がるローラ部を含む、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項６】
前記平滑部は、荷重を印加して前記粉体の帯状部分を平滑化する、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項７】
前記円板を回転させる回転駆動部と、
前記計量部における計量値に応じて前記回転駆動部を制御する制御部と、
をさらに備える、請求項１に記載の粉体計量装置。
【請求項８】
前記スクレーバは、厚さが０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である、請求項１に記載の粉体計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を精度良く計量する粉体計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の計量方法には様々な方法がある。例えば、回転テーブル上に置かれたホッパーの周囲から粉体を拡散させ、スクレーバによって回転テーブルの周端から粉体を落下させ、落下する粉体を受けて下部に導く粉体取出装置を有するテーブルフィーダが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このテーブルフィーダでは、スクレーバによって回転テーブルの周端から一定量の粉体を落下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７３７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記テーブルフィーダでは、回転テーブル上に置かれたホッパーの周囲から大量の粉体が回転テーブル上に拡散するため、微少量の定量計量には適さない。このため、微少量の粉体計量の場合には、従来、テーブルフィーダは用いられず、個別に計量することがあった。このような個別の計量の場合には、連続的に計量できないため、非効率的であった。
【０００５】
また、比重の大きい粉体や流動性の低い粉体の場合には、スクレーバで粉体を掻き取る際にその先端に大きな塊を形成することがあり、その大きな塊が落下すると定量計量が困難となるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、微少量の粉体を精度良く計量する粉体計量装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る粉体計量装置は、回転する円板と、
計量対象の粉体を保持し、前記円板の回転と連動しないように前記円板の回転中心に対して偏芯した位置に固定されると共に、前記円板上に載置され、前記粉体を前記円板上に流出させるスリットを外周面に設けた粉体保持容器と、
前記スリットから前記円板上に流出し、前記円板の回転に伴って円周状に展開する前記粉体の帯状部分の一箇所の上に配置され、前記粉体の帯状部分を平滑化する平滑部と、
平滑化された前記粉体の帯状部分の一部に先端部を当てて、前記粉体を前記円板の外周端に導き、前記円板の外周端から前記粉体を落とす、スクレーバと、
前記円板の外周端から落とされた前記粉体を受けて、前記粉体の重量を計量する計量部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る粉体計量装置では、微少量の粉体を精度良く計量できるので、様々な粉体を計量する粉体計量装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、実施の形態１に係る粉体計量装置の円板の面に平行な方向から見た断面図であり、（ｂ）は、実施の形態１に係る粉体計量装置の平面図である。
【図２】図１の平滑部による平滑化前の粉体と平滑化後の粉体の幅の変化を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係る粉体計量装置の構成を示すブロック図である。
【図４】制御部の物理的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る粉体計量装置は、回転する円板と、
計量対象の粉体を保持し、前記円板の回転と連動しないように前記円板の回転中心に対して偏芯した位置に固定されると共に、前記円板上に載置され、前記粉体を前記円板上に流出させるスリットを外周面に設けた粉体保持容器と、
前記スリットから前記円板上に流出し、前記円板の回転に伴って円周状に展開する前記粉体の帯状部分の一箇所の上に配置され、前記粉体の帯状部分を平滑化する平滑部と、
平滑化された前記粉体の帯状部分の一部に先端部を当てて、前記粉体を前記円板の外周端に導き、前記円板の外周端から前記粉体を落とす、スクレーバと、
前記円板の外周端から落とされた前記粉体を受けて、前記粉体の重量を計量する計量部と、
を備える。
【００１１】
第２の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記スリットは、前記円板の回転中心から前記粉体保持容器の中心を通って半径方向外側の外周面に設けられていてもよい。
【００１２】
第３の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記スリットは、前記粉体保持容器の外周面に鉛直方向に沿って設けられていてもよい。
【００１３】
第４の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記スリットは、水平方向の幅が０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であってもよい。
【００１４】
第５の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記平滑部は、前記円板の面に水平な軸について回転し、前記円板の回転に合わせて前記粉体の帯状部分の上を転がるローラ部を含んでもよい。
【００１５】
第６の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記平滑部は、荷重を印加して前記粉体の帯状部分を平滑化してもよい。
【００１６】
第７の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記円板を回転させる回転駆動部と、
前記計量部における計量値に応じて前記回転駆動部を制御する制御部と、
をさらに備えてもよい。
【００１７】
第８の態様に係る粉体計量装置は、上記第１の態様において、前記スクレーバは、厚さが０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であってもよい。
【００１８】
（実施の形態１）
＜粉体計量装置＞
図１（ａ）は、実施の形態１に係る粉体計量装置１０の円板１の面に平行な方向から見た断面図であり、（ｂ）は、実施の形態１に係る粉体計量装置１０の平面図である。図２は、平滑部５による平滑化前の粉体１４と平滑化後の粉体１５の幅の変化を示す概略図である。図３は、実施の形態１に係る粉体計量装置１０の構成を示すブロック図である。図４は、図３の制御部１１の物理的な構成を示すブロック図である。
【００１９】
この粉体計量装置１０は、回転する円板１と、粉体保持容器２と、平滑部５と、スクレーバ６と、計量部７と、を備える。粉体保持容器２は、計量対象の粉体４を保持し、円板１の回転と連動しないように円板１の回転中心に対して偏芯した位置に固定されている。さらに、この粉体保持容器２は、円板１上に載置され、粉体４を円板１上に流出させるスリット３を外周面に設けている。平滑部５は、スリット３から円板１上に流出し、円板１の回転に伴って円周状に展開する粉体４の帯状部分１４の一箇所の上に配置されており、粉体４の帯状部分１４を平滑化する。スクレーバ６は、平滑化された粉体４の帯状部分１５の一部に先端部を当てて、粉体４を円板１の外周端に導き、円板１の外周端から粉体４を落下させる。計量部７は、円板１の外周端から落下した粉体４を受けて、粉体４の重量を計量する。また、円板１を回転させる回転駆動部１２と、計量部７における計量値に応じて回転駆動部１２を制御する制御部１１と、をさらに備えてもよい。
【００２０】
この粉体計量装置１０では、粉体保持容器２にスリット３を設けて、円板１上に単位時間当たりに流出する粉体４の量を少なくしている。これによって、微少量の粉体４の定量計量を可能にすることができる。
【００２１】
（本発明に係る一形態を得るに至った経緯）
上記のように、粉体保持容器２にスリット３を設けることで、円板１上に単位時間当たりに流出する粉体４の量を少なくしている。この場合、図１（ａ）の断面図に示すように、スリット３から流出した粉体４は、三角形の断面形状を呈する場合がある。この場合、本発明者は、スクレーバ６でその一部分を掻き取ろうとすると、三角形の上部がさらに崩れてくるため、一部分を取り出すことができないという問題が生じることを見出した。
そこで、本発明者は、検討を重ね、以下の知見を得た。
【００２２】
この粉体計量装置１０では、平滑部５を備える。この平滑部５は、粉体４の帯状部分１４を平滑化する。つまり、図１（ａ）の断面図に示すように、平滑部５によって三角形の断面形状を平板状の断面形状にする。このように平滑部５によって、粉体４の三角形の断面形状を平板状の断面形状にすることができるため、上記問題点を解決することができ、スクレーバ６で粉体４の一部を掻き取った場合にも、残存部分が崩れにくく、微少量の定量計量ができる。
【００２３】
以下に、この粉体計量装置１０の各構成部材について説明する。
【００２４】
＜円板＞
円板１は、回転可能であって、その表面が平滑な円板であればよい。円板１は、例えば、金属円板を使用できる。なお、機械的に得られる表面粗さは、およそ±２０μｍ程度とされている。なお、図１（ｂ）では、円板１は、右回り（時計回り）に回転しているが、回転方向はこれに限られず、逆方向の左回り（反時計回り）に回転してもよい。
【００２５】
＜粉体保持容器＞
粉体保持容器２は、計量対象の粉体４を保持する。また、円板１の回転中心に対して偏芯した位置に固定されている。これによって、粉体保持容器２は、円板１上に載置されているが、円板１の回転と連動しない。この粉体保持容器２は、粉体４を円板１上に流出させるスリット３をその外周面に設けている。このスリット３は、円板１の回転中心から粉体保持容器２の中心を通って半径方向外側の外周面に設けられていてもよい。なお、スリット３を設ける位置は、上記半径方向外側の外周面に限られるものではない。例えば、スリット３から流出させた粉体４が、円板１の回転に伴って円周状に展開する帯状部分の半径が大きくなるような位置にスリット３を設けることが好ましい。また、スリット３は、粉体保持容器２の外周面に鉛直方向に沿って設けてもよい。さらに、スリット３は、水平方向の幅が０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であってもよい。なお、スリット３の水平方向の幅を狭くすることによって単位時間当たりに流出する粉体４の量を少なくすることができるが、必要以上に狭くした場合には、粉体４の流出が間欠的になる場合があるので、適切な幅に調整すればよい。
【００２６】
なお、粉体保持容器２は、例えば、スリット３を設けた下部容器と、下部容器の内側に収納され、上部で固定された上部容器との二重構造で構成してもよい。
【００２７】
＜平滑部＞
平滑部５は、粉体４の帯状部分１４を平滑化する。つまり、図１（ａ）の断面図に示すように、平滑部５によって三角形の断面形状を平板状の断面形状にする。この場合、高さｈ１からｈ２に低くすることができる。図２は、図１の平滑部５による平滑化前の粉体１４と平滑化後の粉体１５の幅の変化を示す概略図である。上記のように、三角形の断面形状を平板状の断面形状にするため、平滑化前の幅ｗ１に比べて、平滑化後の幅ｗ２は広くなる。このように平滑部５によって、粉体４の三角形の断面形状を平板状の断面形状にすることができるため、スクレーバ６で粉体４の一部を掻き取った場合にも、残存部分が崩れにくく、微少量の定量計量ができる。
【００２８】
この平滑部５は、円板１の面に水平な軸について回転し、円板１の回転に合わせて粉体４の帯状部分１４の上を転がるローラ部を含んでもよい。例えば、円板１の外に支点を有するローラ部を粉体４の帯状部分１４の上に載せるようにしてもよい。この場合には、ローラ部５は、その自重によって粉体４を平滑化する。なお、荷重を印加して粉体４の帯状部分１４を平滑化してもよい。荷重が大きくなりすぎると粉体４が平滑部５の下を通らなくなるため適切な荷重に調整すればよい。
【００２９】
なお、上記のように、円板１の表面粗さは±２０μｍ程度あるので、円板１は、回転中に波打ちを示すことがある。この粉末計量装置１０では、平滑部５として、ローラ部５を固定せず、ローラ部５の自重によって円板１上に載せるようにしている。このようにローラ部５をその自重によって円板１上に載せることによって、円板１の表面の波打ちにも対応させることができる。これによって、円板１の表面が波打っていても粉体４を安定して平滑化することができる。
【００３０】
なお、下記の表１に平滑部５によって粉体４の平滑化を行う前後の帯状部分１４、１５の高さｈ１、ｈ２（表１）の一実施例を示す。この粉体の高さｈ１、ｈ２は、レーザ変位計によって計測した。
【表１】
2014059162.tif 000003
【００３１】
また、一実施例では、平滑部５によって粉体４の平滑化を行う前の帯状部分１４の幅ｗ１は１ｍｍであり、平滑化を行った後の帯状部分１５の幅ｗ２は２．５ｍｍであった。この粉体４の帯状部分の幅Ｗ１、ｗ２は、ノギスで計測した。
【００３２】
＜スクレーバ＞
スクレーバ６は、平滑化された粉体４の帯状部分１５の一部に先端部を当てて、粉体４を円板１の外周端に導き、円板１の外周端から粉体４を落下させる。スクレーバ６は、厚さが０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であってもよい。スクレーバ６の厚さを薄くすることによってスクレーバ６の先端に溜まる粉体４の塊の大きさを小さくすることができ、スクレーバ６の先端から大きな塊が落下することを抑制できる。これによって、安定した定量計量を実現できる。なお、スクレーバ６の幅を薄くすれば先端に溜まる塊の大きさをより小さくできるが、あまり薄くしすぎると円板１に対して安定して一定量の粉体４を掻き取ることが困難となるので、適切な厚さに調整すればよい。
【００３３】
なお、図１（ｂ）では、スクレーバ６を粉体４の帯状部分１５に対して斜めに当てているが、これに限られず、帯状部分１５の回転方向（矢印）に沿って当ててもよい。
【００３４】
＜計量部＞
計量部７は、円板１の外周端から落下した粉体４を受けて、粉体４の重量を計量する。この計量部７には、例えば、電子天秤を用いることができる。なお、計量部７として使用する電子天秤の精度が粉体計量装置１０の全体の精度の上限となる。計量する粉体４について要求される計量精度に応じて使用する電子天秤を決定すればよい。
【００３５】
＜回転駆動部＞
回転駆動部１２は、円板１を回転させる。回転駆動部１２としては、通常使用されるモータを用いることができる。なお、回転速度を適宜変更可能なモータを用いてもよい。さらに、ステッピングモータを用いてもよい。
【００３６】
＜制御部＞
制御部１１は、計量部７における計量値に応じて回転駆動部１２を制御する。図３に示すように、制御部１１は、物理的な構成として、ＣＰＵ２１、メモリ２２、記憶手段２３、入出力手段２４、表示手段２５、通信手段２６を備えている。
制御部１１は、例えば、回転駆動部１２を制御して円板１の回転速度を複数段階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円板１の回転速度を速くしておき、目的の計量値に近付くにつれて円板１の回転速度を順次遅くしていく。最終的には、目的の計量値を超えないように、適宜、円板１の回転を止める、わずかに円板１を回転させる、等のステップを繰り返してもよい。制御部１１は、例えば、１０段階の回転速度について制御してもよい。
【００３７】
＜粉体＞
計量対象の粉体４は、粉体保持容器２のスリット３から流出するものであればよく、特に限定されない。また、ここでは微少量の粉体４を計量することについて説明してきたが、これに限定されるものではない。
なお、計量対象の粉体４の比重に応じて形成される粉体４の帯状部分１４、１５の所定範囲の重量が変化する、そこで、粉体４の比重に応じて、スリット３の大きさ、平滑部５の大きさ、あるいは、制御部１１による回転速度の制御をそれぞれ変化させればよい。
【００３８】
＜計量精度について＞
この粉体計量装置１０では、一例として、０．５ｍｇの計量精度を実現することができる。例えば、２ｇの目標値に対しては、１．９９９５ｇ〜２．０００５ｇの範囲で計量できる。この０．５ｍｇの計量精度は、計量部７として使用する電子天秤の測定精度とほぼ一致するものである。なお、計量精度は、上記０．５ｍｇを限度とするものではなく、より高い計量精度を実現することができる。
【００３９】
なお、図１（ｂ）の平面図に示すように、この粉体計量装置１０では、円板１上に展開された粉体の帯状部分１４，１５は、スクレーバ６で一部分を掻き取られた後、粉体保持容器２のスリット３の前を再び通過する。そこで、スリット３から粉体４が流出し、断面形状がやや変化するものの、掻き取られた粉体４を補充することができる。円板１が順次回転することによって、粉体の流出、平滑化、掻き取り、の各ステップを繰り返して、略同じ形状の粉体４の帯状部分１５を形成でき、スクレーバ６で一定量の粉体４を掻き取ることができるので、微少量の粉体４の計量を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る粉体計量装置では、微少量の粉体を精度良く計量できるので、様々な粉体を計量する粉体計量装置として有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  円板
２  粉体保持容器
３  スリット
４  粉体
５  平滑部（ローラ）
６  スクレーバ
７  計量部
１０  粉体計量装置
１１  制御部
１２  回転駆動部
１３  テーブル部
１４  帯状部分
１５  平滑後の粉体
【図１】
2014059162.tif 000004
【図２】
2014059162.tif 000005
【図３】
2014059162.tif 000006
【図４】
2014059162.tif 000007