(57)【要約】【課題】本発明は、より高速に粉体を計量装置に供給することができるとともに、秤量される粉体の量のバラツキを抑制することができる粉体供給装置を提供すること。【解決手段】上部に入口、下部に出口が形成されたケーシングと、該ケーシング内の入口と出口との中間に配置された一対のローラを備える粉体供給装置において、前記一対のローラが、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第１ローラ部と、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第２ローラ部を備え、前記第１ローラ部と前記第２ローラ部が位相を異ならせて交互に配置されているものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に入口、下部に出口が形成されたケーシングと、
該ケーシング内の入口と出口との中間に配置された一対のローラを備える粉体供給装置において、
前記一対のローラが、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第１ローラ部と、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第２ローラ部を備え、前記第１ローラ部と前記第２ローラ部が位相を異ならせて交互に配置されている粉体供給装置。
【請求項２】
前記第１ローラ部および第２ローラ部が、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える板部材を複数積層して形成されている請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記一対のローラの上方に、粉体の架橋を解砕する粉体架橋解砕手段を設けた請求項１または２に記載の粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体供給装置に係り、特に、繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体を供給する粉体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキに用いられるブレーキライニング、ディスクブレーキパッド等の摩擦材は、繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含む摩擦材組成物を原料とし、このような繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体（原料）を、定量秤量して所定の形状に予備成形し、得られた予備成形体を熱圧成形し、次いで熱処理して結合材を熱硬化させて製造される。
【０００３】
このような摩擦材の製造においては、原料として用いる粉体が繊維成分と粉粒状成分の混合物であり、流動性が悪いため、秤量装置に粉体を供給する粉体供給装置について、種々の改良が為されている（特許文献１〜３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０３４４４４号公報
【特許文献２】特許第３３３０９１５号公報
【特許文献３】実公平０３−００８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
粉体供給装置は、図１に示すように、上部に入口２１、下部に出口２２が形成されたケーシング２０を備え、ケーシング２０内の入口２１と出口２２との中間に配置された一対のローラ１０を備える。ケーシング２０内のローラ１０と摺接する部分は、円弧状部２３として形成される。ケーシング２０の上部には粉体を貯留するホッパ３０がケーシング２０の入口２１に連続して配設される。
【０００６】
ローラ１０は、外周１１に複数本の凹状溝１２が形成され、図中右のローラ１０は時計回りに、図中左のローラ１０は反時計回りに回転する。このとき、粉体は、ローラ１０の凹状溝１２に充填される。凹状溝に１１に充填された粉体は、ローラ１０の回転により、ローラ１０の凹状溝１２とケーシング２０内の円弧状部２３により所定の容積で切り出される。ローラ１０がさらに回転すると、切り出された粉体は、ケーシング２０の出口２２より排出される。本発明の粉体供給装置においては、このようにして粉体の定量供給を行う。
【０００７】
ケーシング２０の下部には秤量容器４０および計量装置５０が配置され、粉体供給装置より切り出された粉体の秤量を行う。計量装置５０により秤量されたデータは、図示せぬローラ１０の駆動装置に出力され、所定量まではローラ１０を高速に回転させて、粉体の切り出しを高速化するとともに、所定量を超えるとローラ１０の回転を遅くして、精密な秤量を行うよう設定される。また、左右のローラ１０は、それぞれ独立して回転できるよう設定され、所定量を超えた場合に、一方のローラのみを回転、または左右のローラの回転速度を異ならせて、粉体の切り出し量を微調整することを可能としている。
【０００８】
粉体供給装置としては、原料となる粉体を高速に計量装置に供給する時間を短縮できれば、その分、製造タクトを短くすることができ、製造コストを抑制することができるため、高速な粉体の供給が望まれる。しかしながら、その一方で、粉体を高速に供給しようとすると、秤量される粉体の量にバラツキが生じやすくなる。この点で、従来の粉体供給装置（特許文献１〜３等）においては改良の余地があり、より高速かつ高精度に供給することができる粉体供給装置が望まれている。このことから、本発明は、より高速に粉体を計量装置に供給することができるとともに、秤量される粉体の量のバラツキを抑制することが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】
【０００９】
従来の粉体供給装置に用いられるローラ構造の一例を図９に示す。図９のローラ１０は、複数の凹状溝１２が、ローラ１０の長さ方向のほぼ中央に頂点のあるＶ字型に形成され、一対のローラ１０は、相互に逆向きのＶ字で、Ｖ字の頂点同士が向き合うように配置されている。
【００１０】
本発明者らは、このような従来のＶ字状の凹状溝１２を形成したローラ１０において生じる、秤量される粉体量のバラツキの原因について、鋭意検討を重ねたところ、従来のＶ字状の凹状溝１２を形成したローラ１０を用いた場合、図１０に示すように、出口２２側の開口部２４より外にあり、出口２２側の空間に露出する粉体Ｍが落下して切り出しが行われるが、粉体が繊維成分と粉粒状成分の混合物であると、粉体中の繊維成分の絡みにより、出口２２側の空間に露出して落下する粉体Ｍに引きずられて、開口部２４より内側の粉体Ｍの落下、すなわち余剰の粉体の落下が生じること、およびこの余剰の粉体の落下量が不定量であること、がバラツキの原因となっていることを突き止めた。
【００１１】
本発明者らは、粉体が繊維成分と粉粒状成分の混合物であっても、粉体の落下の際に、繊維成分の絡みにより余剰の粉体が落下することを防止できるローラ構造につき、さらに検討を行い、本発明を成し遂げた。
【００１２】
上記知見による、本発明の粉体供給装置は、上部に入口、下部に出口が形成されたケーシングと、該ケーシング内の入口と出口との中間に配置された一対のローラを備える粉体供給装置において、前記一対のローラが、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第１ローラ部と、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える第２ローラ部を備え、前記第１ローラ部と前記第２ローラ部が位相を異ならせて交互に配置されているものとする。
【００１３】
本発明の粉体供給装置においては、前記第１ローラ部および／または第２ローラ部が、外周に複数本の平行に配置された凹状溝を備える板部材を複数積層して形成されているものとすることができる。
【００１４】
また、本発明の粉体供給装置においては、前記一対のローラの上方に、粉体の架橋を解砕する粉体架橋解砕手段を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の粉体供給装置によれば、繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体を高速に計量装置に供給することができるとともに、供給された粉体の量のバラツキを抑制することができるものであり、摩擦材の製造タクトを短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】粉体供給装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の粉体供給装置における、ローラの構造の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の粉体供給装置における、ローラの構造の別の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の粉体供給装置における、ローラの構造の別の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の粉体供給装置における、ローラの構造の別の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の粉体供給装置における、ローラの構造の別の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の粉体供給装置の別の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の粉体供給装置および従来の粉体供給装置における、秤量重量と秤量時間のバラツキを示すグラフであり、図８（ａ）が本発明の粉体供給装置の例、図８（ｂ）が従来の粉体供給装置の例である。
【図９】従来の粉体供給装置に用いられるローラの構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来のローラの構造を用いた粉体供給装置における粉体の落下状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明における粉体供給装置の構成は、図１に示す従来の粉体供給装置とほぼ同様であり、ローラ１０の構造が異なるものである。
【００１８】
本発明の粉体供給装置におけるローラ１０の斜視図を図２に示すが、ローラ１０は第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂからなり、第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂはそれぞれ外周１１に複数本の軸心に対して平行に配置された凹状溝１２を備える。また、第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂは、周方向にずらし位相を異ならせて交互に配置される。このため、第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２と第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２は、互い違いに、いわゆる千鳥状に、配置される。
【００１９】
本発明の粉体供給装置においては、ローラ１０を上記の形状としたことにより、第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２と、第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２の連通状態が悪化し、各第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２と、第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２が小部屋に区画された状態となる。このため繊維成分と粉粒状成分の混合物である粉体を用いて切り出しを行う際に、粉体中の繊維成分の絡みにより余剰の粉体が落下するとしても、最大で区画された小部屋単位となるため、バラツキの量を抑制し、粉体をより定量で切り出すことが可能となる。
【００２０】
ローラ１０は、第１ローラ部１０Ａおよび第２ローラ部１０Ｂをそれぞれ別個に複数作製し、第１ローラ部１０Ａ、第２ローラ部１０Ｂの順に配置し、ローラの軸に固定することで作製することができる。
【００２１】
ローラ１０の凹状溝１２の形状、容積（凹状溝１２の深さおよび幅）、凹状溝１２の本数は、粉体供給装置で供給する粉体の特性に応じて調整することができる。凹状溝１２の形状としては、外周１１に対し凹状溝１２の側面が直角、または鈍角となるよう形成することが望ましく、具体的には、円弧状、楕円弧状、Ｕ字状、上底が広い台形状等の形状とすることが好ましい。また、ローラ１０の直径が６０〜８０ｍｍの場合に、凹状溝の深さを４〜１２ｍｍとし、幅を８〜２４ｍｍとすることが好ましい。なお、凹状溝の本数は、ローラ１０の直径および凹状溝１１の幅より適宜決定されるが、８〜１６本とすることが好ましい。
【００２２】
ローラ部１０Ａとローラ部１０Ｂは、各々の軸心を一致させるとともに、ローラ部１０Ａに形成した凹状溝１２の中央近辺に、ローラ部１０Ｂの凹状溝１２の間に位置する外周１１の中央が配置されるよう、軸心を中心にして周方向に位相をずらして配置することが好ましい。これにより、第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２が第２ローラ部１０Ｂの外周１１により第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２の連通が阻害され、小部屋に区画された状態を形成することができる。
【００２３】
ローラ１０における第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂの個数は適宜決定することができる。図２のローラ１０は、３個の第１ローラ部１０Ａの間に２個の第２ローラ部１０Ｂを配置した例であるが、ｎ個（ｎは２以上）の第１ローラ部１０Ａの間にｎ−１個の第２ローラ部１０Ｂを配置してもよく、ｎ個の第１ローラ部１０Ａとｎ個の第２ローラ部１０Ｂを順に配置してもよい。なお、ローラ１０の長さが５０〜１７０である場合に、第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂの個数の合計は３〜９個とすることが好ましい。
【００２４】
また、図２の第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂは、各々のローラ部の長さを同じにした例であるが、ローラ１０を構成する第１ローラ部および第２ローラ部のうちの一部のローラ部について、長さを変えたものを用いてもよい。図３は、そのようなローラ１０の例であり、３個の第１ローラ部１０Ａの間に２個の第２ローラ部１０Ｂを配置した例において、中央に配置した第１ローラ部１０Ａ''の幅Ｌ２を他の第１ローラ部１０Ａおよび第２ローラ部１０Ｂの幅Ｌ１より大きく構成した例である。ケーシング２０内の入口２１およびホッパ３０に貯留された粉体は、中央で粉体の圧力が最大となるが、本例のように中央のローラ部の長さを大きくすると、圧力の最大となる中央近辺での粉体の切り出し量が大きくなり、効率よく粉体の切り出しを行うことができる。替わりに切り出し量の微調整が行いにくくなるので、中央に位置するローラ部の長さを２０〜３０ｍｍ、他のローラ部の長さを１４〜２０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２５】
また、図１のローラ１０は左右とも同じ形状のローラであるが、左右で凹状溝１２の深さ、幅、本数等が異なるローラとすることができる。図４は、異なる形状のローラを用いた例であり、一方のローラ１０を異なる形状のローラ１０’に変更した例である。ローラ１０’も第１ローラ部１０Ａ’と第２ローラ部１０Ｂ’からなり、第１ローラ部１０Ａ’と第２ローラ部１０Ｂ’はそれぞれ外周１１に複数本の平行に配置された凹状溝１２を備える。また、第１ローラ部１０Ａ’と第２ローラ部１０Ｂ’は、周方向にずらし位相を異ならせて交互に配置され、互い違いに千鳥状に配置される。粉体の切り出しは上記したように、所定量まではローラ１０を高速に回転させて、粉体の切り出しを高速化するとともに、所定量を超えるとローラ１０の回転を遅くして、精密な秤量を行うよう設定されるが、このように左右で凹溝１１の形状を変えて凹溝１１の容積を異ならせることにより、粉体の切り出し時に、切り出し量が異なる一方のローラのみを回転させて、粉体の切り出し量の微調整をより容易に行うことができるようになる。
【００２６】
また、ローラ１０を左右で直径を異ならせることもできる。この場合もローラ１０の左右で切り出し量が異なるものとなるため、粉体の切り出し量の微調整を容易に行うことができるようになる。
【００２７】
また、第１ローラ部１０Ａおよび第２ローラ部１０Ｂは、図５に示すように、それぞれ複数の板部材を積層して形成することができる。図５（ｂ）は、外周１１に複数本の平行に配置された凹状溝１２を備える板部材１０ａを６枚積層して第１ローラ部１０Ａを形成した例であり、図５（ｃ）は、外周１１に複数本の平行に配置された凹状溝１２を備える板部材１０ｂを６枚積層して第２ローラ部１０Ｂを形成した例である。このようにしてそれぞれ作製した第１ローラ部１０Ａおよび第２ローラ部１０Ｂを、第１ローラ部１０Ａ、第２ローラ部１０Ｂの順に配置し、ローラの軸に固定することで作製することができる。
【００２８】
さらに、上記のローラ１０においては、図６に示すように、第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂの間に、仕切り部材１０Ｃを設けることができる。仕切り部材１０Ｃを設けると、第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２と第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２の連通をを遮断して、各第１ローラ部１０Ａの凹状溝１２と、第２ローラ部１０Ｂの凹状溝１２を完全に区画された小部屋とすることができるため、供給される粉体のバラツキの量をより抑制することができる。なお、仕切り部材１０Ｃは、各第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂの間に配置することが最も効果的であるが、一部の第１ローラ部１０Ａと第２ローラ部１０Ｂの間に配置してもよい。
【００２９】
なお、繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体においては、繊維成分の長さ、量によって粉体の架橋が一対のローラ１０の上部に発生することがある。粉体の架橋が発生すると、その部分で粉体がローラ１０の凹状溝１２に充填されず、ローラ１０が空回りして、粉体の切り出し量が低下することとなる。このため、粉体の架橋が発生しやすい粉体の場合、一対のローラ１０の上部に、粉体の架橋を解砕する解砕手段を設けることが好ましい。
【００３０】
粉体架橋解砕手段を設けた粉体供給装置の一例を図７に示す。図７の粉体供給装置において、ケーシング２０およびローラ１０は図１に示すものと同じ構造であり、ホッパ３０内に粉体架橋解砕手段６０を設けた点が異なる。図７において、粉体架橋解砕手段６０は、２本の撹拌棒６１を位置をずらして軸６２に取り付けるとともに、軸６２をモータ６３で回転する構造としている。撹拌棒６１の先端は、粉体の架橋部に浸入する長さとなっており、モータ６３で軸６２を回転させることで、撹拌棒６１が粉体の架橋を崩す構造となっている。
【００３１】
上記の粉体架橋解砕手段６０においては、モータ６３を間欠的に動作させてもよく、また、回転方向を正逆に切り替えて運転することができる。なお、粉体の架橋にともなう空間の形成は、ケーシング２０内の入口２１側の粉体が切り出されるが、ホッパ３０側で粉体が架橋して落下しないことにより生じることから、粉体架橋解砕手段６０は、粉体を１回切り出す際に１回駆動すればよく、随時回転していなくてもよい。また、図７のものは２本の撹拌棒６１を位置をずらして軸６２に取り付けた例であるが、撹拌棒６１の位置をずらさず配置することができ、撹拌棒６１を３本以上とすることができる。さらに撹拌棒６１に替えて羽根状の回転翼を設けることができる。
【００３２】
上記のような粉体架橋解砕手段６０を粉体供給装置に設けると、粉体の架橋が発生しやすい粉体の場合であっても、粉体の架橋を解砕して、ローラ１０の凹状溝１２に粉体を確実に充填することができ、粉体の切り出し量が安定することとなる。
【実施例】
【００３３】
第１ローラ部３個と、各第１ローラ部の間に、位相をずらして第２ローラ部２個を配置したローラ（図２参照）２本を、図１に示す粉体供給装置に取り付け、本発明例の粉体供給装置とした。第１ローラ部および第２ローラ部は、直径８０ｍｍであり、溝本数８本、溝幅２４ｍｍ、溝深さ１２の凹溝形状であり、凹溝が軸心に対して平行に形成されたものである。
【００３４】
直径８０ｍｍであり、溝本数１８本、溝幅１２ｍｍ、溝深さ６ｍｍの凹溝形状であり、このような凹溝が、上から見たとき頂点が対抗する一対のＶ字状溝として形成された一対のローラ（図９参照）を用意し、図１に示す粉体供給装置に取り付け、従来の粉体供給装置とした。
【００３５】
繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体として、繊維基材２７質量％、無機充填材３３質量％、有機充填材２１質量％、および結合材１９質量％からなる粉体を用意し、上記の本発明の粉体供給装置、および従来の粉体供給装置により、粉体８０ｇの秤量（切り出し）を行い、秤量された粉体の重量（秤量重量）と秤量が完了するまでの時間（秤量時間）を測定した。秤量にあたっては、秤量された重量が４８ｇまではローラの回転速度を４０ｒｐｍで駆動し、秤量された重量が４８ｇを超えると、ローラの回転速度を１５ｒｐｍに減速して駆動し、さらに、秤量された重量が６８．５ｇを超えるとローラ回転速度６ｒｐｍまで減速して駆動することで、高速かつ精密な秤量を行った。このときの秤量された粉体の重量と秤量が完了するまでの時間を図８に示す。なお、図８（ａ）は本発明例の粉体供給装置による秤量重量と秤量時間の分布を示し、図８（ｂ）は従来例の粉体供給装置による秤量重量と秤量時間の分布を示す。
【００３６】
本発明例の粉体供給装置による秤量は、図８（ａ）に示すように、秤量重量のバラツキが少なく、かつ供給量が適正量の範囲内に収まっている。また、秤量時間のバラツキも少なく、秤量時間も短くなっている。このことから、本発明例の粉体供給装置によれば、安定かつ高速な秤量が可能となることがわかる。
【００３７】
これに対し、従来例の粉体供給装置による秤量においては、図８（ｂ）に示すように、秤量重量のバラツキが大きく、図中右下の点線で示す箇所は、供給量が過大となっている。また、図中左上の点線で示す箇所は、秤量に時間がかかっているものであり、供給量が不安定で、秤量時間も安定でないことがわかる。
【００３８】
以上より、本発明の粉体供給装置によれば、高速に粉体を計量装置に供給することができるとともに、秤量される粉体の量のバラツキを抑制することができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の粉体供給装置は、繊維成分と粉粒状成分を混合した粉体を高速に計量装置に供給することができるとともに、供給された粉体の量のバラツキを抑制することができるものであり、車両用ブレーキに用いられるブレーキライニング、ディスクブレーキパッド等の摩擦材の製造に好適なものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０，１０’      ローラ
１１              ローラの外周
１２              ローラの凹状溝
１０Ａ，１０Ａ’，１０Ａ''  第１ローラ部
１０Ｂ，１０Ｂ’            第２ローラ部
１０Ｃ            仕切り部材
２０              ケーシング
２１              ケーシングの入口
２２              ケーシングの出口
２３              ケーシングの円弧状部
２４              ケーシングの出口側開口部
３０              ホッパ
４０              秤量容器
５０              計量装置
６０              粉体架橋解砕手段
６１              撹拌棒
６２              軸
６３              モータ
【図１】
2018177416.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018177416.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018177416.tif 000011
【図１０】
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