(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を収容する第１粉体収容容器と、搬送ガスを前記第１粉体収容容器内に供給するガス流入孔と前記搬送ガスを前記粉体と共に前記第１粉体収容容器から排出するガス流出孔とを具備してなる取込ノズルと、前記取込ノズルを上下方向に移動させる第１駆動部とを具備してなる補給部と、
前記補給部から補給された搬送ガス中の前記粉体を収容する第２粉体収容容器と、前記補給部から供給された搬送ガスを前記第２粉体収容容器に搬送して前記搬送ガス中の粉体を前記第２粉体収容容器に補給する補給ノズルと、前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記第２粉体収容容器に供給された搬送ガスに同伴させて排出する供給ノズルと、前記補給ノズルを上下方向に移動させる第２駆動部と、前記供給ノズルを上下方向に移動させる第３駆動部とを具備してなる供給部と、
前記ガス流出孔から排出される前記搬送ガスを前記補給ノズルに供給するガス搬送ラインと、
を具備してなり、
前記第２粉体収容容器の容量が、０．３０〜２Ｌであることを特徴とする、粉体供給装置。
【請求項２】
前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第１測定部と、
前記第１測定部で測定された前記粉体の重量に応じて、前記第１駆動部を制御して、前記取込ノズルの高さを調整する制御部と、
をさらに具備してなる、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第２測定部をさらに具備してなり、
前記制御部は、前記第１測定部で測定された前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第２測定部で測定された前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から、前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求める、請求項２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第１測定部と、
前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第２測定部と、
前記第１測定部で測定された前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第２測定部で測定された前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から、前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求める制御部と、
をさらに具備してなる、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記第１粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させる際、前記取込ノズルの前記ガス流入孔およびガス流出孔が、前記粉体内に埋められてなる、請求項１〜４の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項６】
前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させる際、前記供給ノズルの先端部に設けた流出口が前記粉体の表面近傍に配置されてなる、請求項１〜５の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項７】
前記補給部が、前記第１粉体収容容器を軸方向に対して水平方向に回転させる第１回転駆動部をさらに具備してなる、請求項１〜６の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項８】
前記供給部が、前記第２粉体収容容器を軸方向に対して水平方向に回転させる第２回転駆動部をさらに具備してなる、請求項１〜７の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項９】
第１粉体収容容器内の粉体を取込ノズルのガス流入孔から前記第１粉体収容容器内に供給された搬送ガスに同伴させ、前記粉体を含む搬送ガスを前記取込ノズルのガス流出孔から排出して、
前記粉体を含む搬送ガスを、ガス搬送ラインを通って補給ノズルに供給して、
前記補給ノズルから供給された搬送ガスを、容量が０．３０〜２Ｌの第２粉体収容容器に搬送して前記搬送ガス中の粉体が前記第２粉体収容容器に補給されると共に、前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記第２粉体収容容器に供給された搬送ガスに同伴させて供給ノズルから排出することを特徴とする、粉体供給方法。
【請求項１０】
前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定し、測定された前記粉体の重量に応じて、前記取込ノズルの高さを調整する、請求項９に記載の粉体供給方法。
【請求項１１】
前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量をさらに測定し、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求める、請求項１０に記載の粉体供給方法。
【請求項１２】
前記第１粉体収容容器および前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定し、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求める、請求項９に記載の粉体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体供給装置および粉体供給方法に関し、特に、粉体を連続して定量的に安定して供給する粉体供給装置および粉体供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、溶射装置、液晶基板のスペーサ散布装置、粉体圧縮成形、サンドブラスト装置、粉体塗装装置などでは、金属、セラミックス、プラスチックなどの微細な粒径を持つ粉体を定量的に安定して供給する装置が広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１には、下部容器の粉体は、下部容器と共に回転して、噴出口から噴出したキャリアーガスにより舞い上がり、粉体が流出口からキャリアーガスに搬送されて、外部に搬送される装置が開示されている。また、特許文献２には、フィードノズルの先端に設けた流出口と、カセット容器内の粉体の表面とを最適な相対位置に設定して、粉体の性状に合わせて所望の量の粉体を連続して溶射装置などに供給する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２-１１１４３１号公報
【特許文献２】特開平８-３０９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に開示されているような、従来から使用されている粉体を供給するための装置の粉体の供給時間は、粉体を収容する容器のストック量、すなわち、容器の容量に依存するが、容器の容量を大きくすることは、粉体の安定した供給、装置の設置面積などの観点から現実的制限がある。また、従来から使用されている粉体を供給するための装置は、搬送ガスに粉体を同伴させて粉体を溶射装置などに供給しているため、粉体を定量的に供給するために、搬送ガス流量を変化させずに粉体を容器内に補給することは困難である。そのため、このような従来から使用されている粉体を供給するための装置では、容器内の粉体が無くなったら、その度ごとに作業を停止して、容器内に粉体を補給しなければならず、粉体を定量的に安定して長時間連続して溶射装置などに供給することが困難であった。そのため、例えば、粉体を溶射装置などに供給して溶射作業などを行う際、溶射作業を再開するたびに、回転工具（グラインダー）などの修正作業が必要であるため、作業負担が増大し、時間的、経済的損失が大きい。
【０００６】
そこで、溶射作業などの作業負担の軽減、作業時間の短縮、製造コストの低減などを図る上で、粉体を定量的に安定して長時間連続して供給することができる装置が希求されている。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、粉体を定量的かつ安定的に長時間連続して供給することができる粉体供給装置および粉体供給方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明による粉体供給装置は、粉体を収容する第１粉体収容容器と、搬送ガスを前記第１粉体収容容器内に供給するガス流入孔と前記搬送ガスを前記粉体と共に前記第１粉体収容容器から排出するガス流出孔とを具備してなる取込ノズルと、前記取込ノズルを上下方向に移動させる第１駆動部とを具備してなる補給部と、前記補給部から補給された搬送ガス中の前記粉体を収容する第２粉体収容容器と、前記補給部から供給された搬送ガスを前記第２粉体収容容器に供給する補給ノズルと、前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させて排出する供給ノズルと、前記補給ノズルを上下方向に移動させる第２駆動部と、前記供給ノズルを上下方向に移動させる第３駆動部とを具備してなる供給部と、前記ガス流出孔から排出される前記搬送ガスを前記補給ノズルに供給するガス搬送ラインと、を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第１測定部と、前記第１測定部で測定された前記粉体の重量に応じて、前記第１駆動部を制御して、前記取込ノズルの高さを調整する制御部と、をさらに具備してなることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第２測定部をさらに具備してなり、前記制御部は、前記第１測定部で測定された前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第２測定部で測定された前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から、前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求めることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第１測定部と、前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定する第２測定部と、前記第１測定部で測定された前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第２測定部で測定された前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から、前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求める制御部と、をさらに具備してなることが好ましい。
【００１２】
本発明においては、前記第１粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させる際、前記取込ノズルの前記ガス流入孔およびガス流出孔が、前記粉体内に埋められてなることが好ましい。
【００１３】
本発明においては、前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させる際、前記供給ノズルの先端部に設けた流出口が前記粉体の表面近傍に配置されてなることが好ましい。
【００１４】
本発明においては、前記補給部が、前記第１粉体収容容器を軸方向に対して水平方向に回転させる第１回転駆動部をさらに具備してなることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、前記供給部が、前記第２粉体収容容器を軸方向に対して水平方向に回転させる第２回転駆動部をさらに具備してなることが好ましい。
【００１６】
本発明による粉体供給方法は、第１粉体収容容器内の粉体を取込ノズルのガス流入孔から前記第１粉体収容容器内に供給された搬送ガスに同伴させ、前記粉体を含む搬送ガスを前記取込ノズルのガス流出孔から排出して、前記粉体を含む搬送ガスを、ガス搬送ラインを通って補給ノズルに供給して、前記搬送ガス中の前記粉体が第２粉体収容容器に収容されると共に、前記第２粉体収容容器内の前記粉体を前記搬送ガスに同伴させて供給ノズルから排出することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定し、測定された前記粉体の重量に応じて、前記取込ノズルの高さを調整することが好ましい。
【００１８】
本発明においては、前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量をさらに測定し、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求めることが好ましい。
【００１９】
本発明においては、前記第１粉体収容容器および前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量を測定し、前記第２粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量と前記第１粉体収容容器内の前記粉体の重量の減少量との差から前記第２粉体収容容器内から排出された前記粉体の量を求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、粉体を定量的かつ安定的に長時間連続して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態による粉体供給装置を示す図である。
【図２】取込ノズルの一部を示す図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ方向から見たときの断面図である。
【図４】粉体供給装置の他の構成を示す図である。
【図５】第１粉体収容容器内の粉体をガス搬送ラインに供給することを停止する場合を示す図である。
【図６】供給ノズルの一部を示す図である。
【図７】粉体供給装置の他の構成を示す図である。
【図８】粉体供給装置の他の構成を示す図である。
【図９】一方のロッドの先端付近に取り付けられる把持部の構成を示す図である。
【図１０】他方のロッドの先端付近に取り付けられる把持部の構成を示す図である。
【図１１】制御部の運転の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態による粉体供給装置を示す図である。
【図１３】制御部の運転の一例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】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
［第１の実施形態］
＜粉体供給装置＞
本発明の第１の実施形態による粉体供給装置について説明する。図１は、本実施形態による粉体供給装置の構成を示す図である。図１に示すように、粉体供給装置１０Ａは、補給部１１、供給部１２、制御装置（制御部）１３、およびガス搬送ラインＬ１１を備える。
【００２４】
（補給部）
補給部１１は、第１粉体収容容器２１と、取込ノズル２２と、第１駆動部２３と、第１モーター（第１回転駆動部）２４とを有する。
【００２５】
第１粉体収容容器２１は、粉体２６を収容するものである。第１粉体収容容器２１は、例えば、円筒型に形成されている。第１粉体収容容器２１の容量は大きいほど、その分、粉体２６を充填しておくことができるため好ましいが、例えば、５０〜１００Ｌとする。
【００２６】
粉体２６の原料としては、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物系セラミックス、タングステンカーバイト（ＷＣ）などの炭化物系セラミックス、窒化ケイ素などの非酸化物セラミックス、金属シリコンなどを用いることができる。
【００２７】
取込ノズル２２は、搬送ガス２７を第１粉体収容容器２１内に供給すると共に、第１粉体収容容器２１内に供給された搬送ガス２７を粉体２６と共に第１粉体収容容器２１から排出するノズルである。取込ノズル２２は、搬送ガス２７をノズル先端部２８に供給するガス流入通路２９と、ノズル先端部２８から流入した搬送ガス２７が通るガス流出通路３０とを有する。取込ノズル２２は、ノズル先端部２８に、ガス流入通路２９に連結され、搬送ガス２７を第１粉体収容容器２１内に供給するガス流入孔３１と、ガス流出通路３０に連結され、搬送ガス２７を粉体２６と共に第１粉体収容容器２１から排出するガス流出孔３２とを備える。図２は、取込ノズル２２の一部を示す図であり、図３は、図２中のＡ−Ａ方向から見たときの断面図である。図２、３に示すように、取込ノズル２２は、その中心にガス流出孔３２が設けられ、その周囲に複数のガス流入孔３１が設けられている。
【００２８】
第１粉体収容容器２１内の粉体２６を搬送ガス２７に同伴させる際、取込ノズル２２のガス流入孔３１およびガス流出孔３２は、粉体２６内に埋められている。搬送ガス２７が、ガス流入通路２９を通って、ガス流入孔３１から噴出すると、搬送ガス２７は、粉体２６に埋没したガス流入孔３１からガス流入孔３１の回りに排出されることで、噴出近傍の粉体２６を搬送ガス２７により局部的に流動させ、搬送ガス２７中に粉体２６が取り込まれる。搬送ガス２７と粉体２６が混然とした流動体３３は、ガス流出孔３２から取込ノズル２２の中心に設けられたガス流出通路３０を通って、ガス流出通路３０のガス出口側に接続されたガス搬送ラインＬ１１に供給される。
【００２９】
補給部１１に供給される搬送ガス２７の供給速度は、５〜５０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【００３０】
なお、本実施形態においては、取込ノズル２２を１つ設けるようにしているが、複数設けるようにしてもよい。例えば、図４に示すように、第１粉体収容容器２に対称的に２つの取込ノズル２２を設けるようにしてもよい。取込ノズル２２を２つ設ければ、後述するように、取込ノズル２２の上下方向の移動に伴う負荷のバランスの調整を行い易くすることができる。
【００３１】
補給部１１は、ノズル先端部２８を粉体２６中に埋めて、ガス流出孔３２を搬送ガス２７が通る際には、粉体２６は搬送ガス２７に同伴されるため、粉体２６が搬送ガス２７で流動性の高い粉体であるか否かなど粉体２６の性状に関わらず、搬送ガス２７は粉体２６を含んでガス搬送ラインＬ１１に供給される。
【００３２】
第１駆動部２３は、第１粉体収容容器２１の上部に設けられ、取込ノズル２２を上下方向に移動させるものである。第１駆動部２３は、取込ノズル２２を上下方向に移動可能とする構成のものであればよい。本実施形態においては、第１駆動部２３は、取込ノズル２２を上下方向に移動するエアシリンダー３５と、エアシリンダー３５のロッド３６と、ロッド３６に連結され、取込ノズル２２をクランプする把持部３７とを有する。
【００３３】
第１駆動部２３は、エアシリンダー３５の高さを調整することにより、把持部３７に保持されている取込ノズル２２の高さを調整することができる。例えば、コンプレッサーなどのガス供給源３８から圧縮ガス３９がロッド３６内に供給され、ロッド３６内の空間に充填されるガス量を調整することで、エアシリンダー３５は、ロッド３６内の空間に充填される圧縮ガス３９により押し上げられ、エアシリンダー３５の高さを任意の位置に調整できる。圧縮ガス３９の供給量は、調節弁Ｖ１１により調整される。ロッド３６内の空間に充填されている圧縮ガス３９の排出量は、ロッド３６に設けた開放弁Ｖ１２により調整される。エアシリンダー３５の高さが任意の位置に調整されることで、把持部３７と連結した取込ノズル２２の高さも任意の高さに調整される。第１駆動部２３は、第１粉体収容容器２１内の粉体２６をガス搬送ラインＬ１１に供給する場合には、ロッド３６内の空間に充填されているガス量を減らして、取込ノズル２２を下降させることで、ガス流入孔３１およびガス流出孔３２を粉体２６中に埋める。一方、第１粉体収容容器２１内の粉体２６をガス搬送ラインＬ１１に供給することを停止する場合には、図５に示すように、ロッド３６内の空間に充填されているガス量を増大して取込ノズル２２を上昇させ、ガス流入孔３１およびガス流出孔３２が粉体２６の表面と接触しないようにする。
【００３４】
よって、補給部１１は、第１駆動部２３で取込ノズル２２を上下方向に移動することで、搬送ガス２７に粉体２６を同伴させるか否かを調整することができるため、搬送ガス２７の供給を停止することなく粉体２６を供給の調整を行うことができる。
【００３５】
第１モーター２４は、第１粉体収容容器２１を軸方向に対して水平方向に回転させる回転駆動モーターである。第１モーター２４は、回転速度を任意に変更可能である。第１粉体収容容器２１はその底部の中心に回転軸４１をもつ回転座４２に置かれ、第１モーター２４が運転して回転軸４１が回転することにより第１粉体収容容器２が回転する。第１粉体収容容器２１内の粉体２６の排出は、取込ノズル２２の先端近傍に粉体２６が無くなると、停止する。第１粉体収容容器２を回転させることにより、取込ノズル２２の先端近傍に粉体２６が無くなることを抑制することで、粉体２６の排出を安定して行うことができる。また、第１粉体収容容器２１の回転数が調整されることで、搬送ガス２７に同伴される粉体２６の量を調整することができる。
【００３６】
取込ノズル２２から排出される流動体３３は、ガス搬送ラインＬ１１を通って、供給部１２に供給される。また、補給部１１から供給部１２に供給される搬送ガス２７の供給速度は、５〜５０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【００３７】
（供給部）
供給部１２は、本体５１と、第２粉体収容容器（粉体容器）５２と、補給ノズル５３と、供給ノズル５４と、第２駆動部５５と、第３駆動部５６と、第１測定部５７と、第２モーター（第２回転駆動部）５８と、変位センサー５９Ａ、５９Ｂを備える。
【００３８】
本体５１は、その内部に、第２粉体収容容器５２と第２モーター５８とを備える。本体５１は、例えば、円筒型に形成されている。
【００３９】
第２粉体収容容器５２は、補給部１１から供給された流動体３３中の粉体２６を収容するものである。補給ノズル５３から排出された流動体３３中の粉体２６は、第２粉体収容容器５２で回収される。粉体２６は、第２粉体収容容器５２内に運転開始前に充填されていてもよいし、補給部１１から補給されて充填されるようにしてもよい。運転開始時から粉体２６を外部に供給できるようにするため、粉体２６は第２粉体収容容器５２に予め充填させておくようにすることが好ましい。第２粉体収容容器５２の容量は、特に限定されるものではないが、例えば、０．３０〜２Ｌとする。第２粉体収容容器５２の容量が上記範囲内であれば、粉体２６を安定して定量的に外部に供給することができる。
【００４０】
補給ノズル５３は、補給部１１から供給された流動体３３を第２粉体収容容器５２に供給するものである。補給ノズル５３から本体５１内に放出される。補給ノズル５３から第２粉体収容容器５２内に放出された流動体３３中の粉体２６は第２粉体収容容器５２内に回収され、第２粉体収容容器５２内の粉体２６が補給される。これにより、供給部１２から排出された分の粉体２６が第２粉体収容容器５２内に補給される。
【００４１】
補給ノズル５３は、先端の流出口５３ａが本体５１の上部に設けられる蓋部６０から内部に挿入されている。補給ノズル５３は、第２駆動部５５により本体５１内を上下方向に移動可能に構成されている。
【００４２】
供給ノズル５４は、第２粉体収容容器４２内の粉体２６を補給部１１から供給された搬送ガス２７に同伴させて排出するものである。第２粉体収容容器５２内に供給された搬送ガス２７は、補給部１１の第１粉体収容容器２１から運んだ粉体２６を第２粉体収容容器５２内に落として第２粉体収容容器５２の粉体２６を補給しつつ、第２粉体収容容器５２内の粉体２６を取り込みながら供給ノズル５４に流れる。供給ノズル５４から流出した流動体６１は、粉体供給通路Ｌ１２を通り、溶射装置６２などに供給される。
【００４３】
また、供給部１２から射装置６０に供給される搬送ガス２７の供給速度は、５〜５０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【００４４】
第２粉体収容容器４２内の粉体２６を搬送ガス２７に同伴させる際、図６に示すように、供給ノズル５４の先端部５４ａに設けた流出口は、粉体２６の表面近傍に配置され、粉体２６の表面に接するか浅く進入させておくことが好ましい。これにより、供給ノズル５４に流れる搬送ガス２７の吸引作用で、供給ノズル５４の先端の近傍にある粉体２６が同時に採り込まれ、搬送ガス２７に同伴して排出される。搬送される粉体２６の量は、先端部５４の粉体２６の表面からの侵入深さや、ノズル先端５４ａの開口部への粉体２６の侵入速度（粉体の移動速度）に依存する。なお、供給ノズル５４の先端部５４の流出口への粉体２６の侵入速度は、第２粉体収容容器５２の回転速度などに依存する。
【００４５】
供給ノズル５４は、蓋部６０から本体５１の内部に挿入されている。供給ノズル５４は、第３駆動部５６により本体５１内を上下方向に移動可能に構成されている。
【００４６】
なお、本実施形態では、補給ノズル５３を、直接、本体５１内に供給するようにしているが、例えば、図７に示すように、補給ノズル５３は、本体５１と粉体２６の表面との間に一定の高さを保った筒状のセパレーター６３を設けることが好ましい。粉体２６の補給時、補給ノズル５３の先端から放出される粉体２６が第２粉体収容容器５２の外に飛散することを抑制することができる。
【００４７】
第２駆動部５５、第３駆動部５６は、本体５１の上部の蓋部６０に設けられ、補給ノズル５３および供給ノズル５４を上下方向に移動可能とするものである。本実施形態においては、第２駆動部５５、第３駆動部５６としては、電動シリンダーを用いることができる。
【００４８】
第２駆動部５５は、補給ノズル５３を上下方向に移動するシリンダー本体６４Ａと、本体５１の内部に挿入され、シリンダー本体６４Ａ内を上下方向に移動可能なロッド６５Ａと、ロッド６５Ａの下端部に固定され、補給ノズル５３を把持する把持部６６Ａと、モーター６７Ａとを有する。
【００４９】
把持部６６Ａは、本体５１の内部に挿入されたロッド６５Ａの先端部に設けられており、切り欠きが形成された半円状のリング部材で構成されている。把持部６６Ａは少なくとも１つの貫通孔を有している。補給ノズル５３はそのうちの１つの貫通孔に挿入されて、把持部６６Ａの下面に設けた締結部６８Ａにより固定される。
【００５０】
また、把持部６６Ａのロッド６５Ａへの固定方法は、特に限定されないが、例えば、把持部６６Ａにボルト穴を設け、このボルト穴にボルトを挿入して締めることで、把持部６６Ａはロッド６５Ａの外周に固定される。なお、把持部６６Ａは、半円状のリング部材に限らず、円盤状のリング部材であってもよい。
【００５１】
第２駆動部５５は、ロッド６５Ａの高さを調整することにより、把持部６６Ａに保持されている補給ノズル５３の高さを調整することができる。補給ノズル５３は、シリンダー本体６４Ａの把持部６６Ａをロッド６５Ａを介して上下方向に移動させ、補給ノズル５３の先端部５３ａの位置を調整する。これにより、補給ノズル５３の先端部５３ａの位置を、粉体２６の高さに応じて適宜に任意の位置に調整することができる。
【００５２】
第３駆動部５６は、供給ノズル５４を上下方向に移動するシリンダー本体６４Ｂと、シリンダー本体６４Ｂ内で上下方向に移動可能なロッド６５Ｂと、ロッド６５Ｂに連結され、供給ノズル５４を把持する把持部６６Ｂと、モーター６６Ｂとを有する。
【００５３】
把持部６６Ｂは、本体５１の内部に挿入されたロッド６５Ｂの先端部に設けられており、把持部６６Ａと同様、半円状のリング部材で構成されている。把持部６６Ｂは、把持部６６Ａと同様、少なくとも１つの貫通孔を有している。補給ノズル５３は、そのうちの１つの貫通孔に挿入されて、把持部６６Ｂの下面に設けた締結部６８Ｂにより固定される。
【００５４】
また、把持部６６Ｂのロッド６５Ｂへの固定方法は、把持部６６Ａと同様、例えば、把持部６６Ｂにボルト穴を設け、このボルト穴にボルトを挿入して締めることで、把持部６６Ｂはロッド６５Ｂの外周に固定される。なお、把持部６６Ｂは、把持部６６Ａと同様、半円状のリング部材に限らず、円盤状のリング部材であってもよい。
【００５５】
第３駆動部５６は、ロッド６５Ｂの高さを調整することにより、把持部６６Ｂに保持されている供給ノズル５４の高さを調整することができる。供給ノズル５４は、シリンダー本体６４Ｂの把持部６６Ｂをロッド６５Ｂを介して上下方向に移動させ、供給ノズル５４の先端部５４ａの位置を調整する。これにより、供給ノズル５４の先端部５４ａに設けた流出口を粉体２６の表面近傍の適性位置に調整することができる。例えば、第３駆動部５６は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６を粉体供給通路Ｌ１２に供給する場合には、供給ノズル５４の先端部５４ａを、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の表面に向って下降する。一方、第２粉体収容容器５２内の粉体２６を粉体供給通路Ｌ１２に供給することを停止する場合には、図８に示すように、供給ノズル５４を上昇させ、供給ノズル５４の先端部５４ａが粉体２６と接触しないようにする。
【００５６】
第１測定部５７は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さを測定するものである。
【００５７】
第２モーター５８は、第２粉体収容容器５２を軸方向に対して水平方向に回転させるものである。第２粉体収容容器５２はその底部の中心に回転軸６８をもつ回転座６９に置かれ、第２モーター５８が運転して回転軸６８が回転することにより第２粉体収容容器５２が回転する。第２モーター５８は、制御装置１３により運転が制御され、流動体６１の供給量に応じた速度で回転軸６８を回転させることができる。第２粉体収容容器４６を回転させることにより、供給ノズル５４の先端近傍に粉体２６が無くなることを抑制することで、粉体２６の取り込みを安定して行うことができる。
【００５８】
変位センサー５９Ａは、蓋部６０の上部に固定されており、粉体２６の表面の位置を検出するためのものである。変位センサー５９Ａの測定結果から、補給ノズル５３の高さは制御部１３により適宜任意の高さに調整される。
【００５９】
変位センサー５９Ｂは、紛体供給ノズル５４の先端５４ａと所定の高さを保持して紛体供給ノズル５４に固定されており、紛体供給ノズル５４の先端５４ａの位置を測定基準として粉体２６の表面までの距離を計測するためのものである。変位センサー５９Ｂは、第２粉体収容容器５２の回転に対して描かれる相対運動の軌道上で、第２粉体収容容器５２の先端５４ａの流出口の前方の粉体２６の表面位置を検出する。これにより、前記流出口から吸い込まれる粉体２６の表面位置と前記流出口との高さを事前に測定することができる。変位センサー５９Ｂの測定結果から、供給ノズル５４の高さは、制御部１３により適宜任意の高さに調整される。
【００６０】
また、本実施形態においては、把持部６６Ａに補給ノズル５３を固定し、把持部６６Ｂに供給ノズル５４を固定しているが、把持部６６Ａには他の部材を固定して備えるようにしてもよい。例えば、図９に示すように、把持部６６Ａの裏面に、スクレーパー７１、フラップ７２、およびブラシ７３などを固定して垂下させることが好ましい。把持部６６Ａに、スクレーパー７１、フラップ７２、およびブラシ７３を固定して垂下させることにより、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の表面がならされるため、粉体２６の表面を滑らかにすることができる。これにより、粉体２６の表面高さの差をより正確に測定することができる。
【００６１】
また、図１０に示すように、把持部６６Ｂの裏面に、スクレーパー７１、フラップ７２、およびブラシ７３などを固定して垂下させることが好ましい。把持部６６Ｂに、スクレーパー７１、フラップ７２、およびブラシ７３を固定して垂下させることにより、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の表面がならされ、滑らかな表面にすることができる。これにより、粉体２６の表面高さの差を低減できるため、供給ノズル５４からの粉体２６の取り込み量を安定にすることができる。
【００６２】
また、把持部６６Ａ、６６Ｂには、スクレーパー７１、フラップ７２、およびブラシ７３が全て備えられている必要はなく、これらの一つ以上を備えるようにしてもよい。
【００６３】
制御部１３は、第１モーター２４、第１測定部５７、第２モーター５８、変位センサー５９Ａ、５９Ｂ、モーター６７Ａ、６７Ｂ、調節弁Ｖ１１、開放弁Ｖ１２など粉体供給装置１０Ａを構成する各部材と連結されている。制御部１３は、第１測定部５７で測定された第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さ、変位センサー５９Ａ、５９Ｂで検出された粉体２６の表面の位置などに基づいて、第１モーター２４、第２モーター５８、モーター６７Ａ、６７Ｂ、調節弁Ｖ１１、開放弁Ｖ１２などを制御することで、取込ノズル２２の高さ、補給ノズル５３の高さ、供給ノズル５４の高さ、第１粉体収容容器２１の回転速度、第２粉体収容容器５２の回転速度などを適宜制御することができる。これにより、補給部１１から供給部１２への粉体２６の補給量、供給部１２から溶射装置６０への粉体２６の供給量などの調整が可能となっている。
【００６４】
制御部１３は、例えば、制御プログラムや各種記憶情報を格納する記憶手段と、制御プログラムに基づいて動作する演算手段とを含んで構成することができる。制御部１３は、供給部１２への粉体２６の補給量を算出するため、前記記憶手段には、試験等により、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さと取込ノズル２２の高さとの関係、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さと第２モーター５８の回転速度との関係、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さと供給ノズル５４の高さとの関係などを予め求め、算出された関係式または相関表などを記憶させておく。
【００６５】
制御部１３は、前記関係式または相関表などに基づき、第１測定部５７で測定された粉体２６の重さに応じて、補給部１１から供給部１２への粉体２６の補給量、供給部１２から溶射装置６０への粉体２６の供給量などを任意に適宜調整することができる。粉体２６の供給時には、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さは減少するため、その変化量から、制御部１３は、取込ノズル２２の高さなどを調整し、補給部１１からの粉体２６の補給開始または停止のタイミングを制御することができる。また、制御部１３は、第２モーター５８の回転速度などを調整し、供給部１２から溶射装置６０への粉体２６の供給量を制御することができる。
【００６６】
（第２粉体収容容器５２内への粉体２６の補給方法）
次に、粉体供給装置１０Ａを用いた粉体２６の補給方法の一例について説明する。制御部１３の運転の一例のフローチャートを図１１に示す。
【００６７】
図１１に示すように、第１測定部５７は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量を測定し、測定結果が制御部１３に伝達される（ステップＳ１１）。制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重量が下限値を下回っているか否か判断する（ステップＳ１２）。本実施形態において、下限値とは、例えば、第２粉体収容容器５２内の粉体２６が供給ノズル５４から安定して取り出されなくなる量の値をいう。
【００６８】
制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重さが下限値未満と判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には、制御部１３は、第２粉体収容容器５１内の粉体２６の量が少なくなっていると判断し、調節弁Ｖ１１を閉じると共に開放弁Ｖ１２を開いて、ロッド３６内の空間に充填されている搬送ガス３７を開放弁Ｖ１２から放出する（ステップＳ１３）。これにより、エアシリンダー３５の高さは下がり、把持部３７に保持されている取込ノズル２２のノズル先端部２８は粉体２６内に埋まる。この結果、第１粉体収容容器２１内の粉体２６が、第２粉体収容容器５１に供給される。
【００６９】
一方、制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重量が下限値未満でないと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）には、制御部１３は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６をまだ溶射装置６０に安定して供給できると判断する。
【００７０】
第１測定部５７は第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量を測定し、測定結果が制御部１３に伝達される（ステップＳ１４）。制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重量が上限値を超えているか否か判断する（ステップＳ１５）。本実施形態において、上限値とは、例えば、第２粉体収容容器５２で収容できる粉体２６の８０〜９０％程度の量をいう。
【００７１】
制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重量が、上限値を超えていると判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）には、第２粉体収容容器５１内の粉体２６の量が多すぎると判断し、制御部１３は、開放弁Ｖ１２を閉じると共に調節弁Ｖ１１を開放して圧縮ガス３９をエアシリンダー３５の内部に供給して、ロッド３６内の空間に充填する（ステップＳ１６）。これにより、取込ノズル２２のノズル先端部２８は任意の位置まで上昇して、取込ノズル２２のガス流入孔３１およびガス流出孔３２が粉体２６の表面に接触しないようにする。
【００７２】
その後、制御部１３は、上記のステップＳ１１に移行して、第１測定部５７で第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量を再度、測定する。
【００７３】
一方、制御部１３は、第１測定部５７で測定された粉体２６の重量が上限値以下であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）には、制御部１３は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６が第２粉体収容容器５２からまだあふれることなく溶射装置６０に安定して供給できると判断する。
【００７４】
よって、本実施形態によれば、制御部１３は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の量に応じて、第１駆動部２３を制御して、取込ノズル２２の高さを調整して、第１粉体収容容器２１から第２粉体収容容器５２内に補給される粉体２６の量を調整することができる。このため、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の量を安定して保持することができるため、搬送ガス２７の供給を停止することなく粉体２６を連続して安定して供給することができる。
【００７５】
このように、粉体供給装置１０Ａは、ガス搬送ラインＬ１１で補給部１１と供給部１２とを連結しているため、補給部１１に供給される搬送ガス２７を供給部１２で利用することができる。このため、粉体供給装置１０Ａは、補給部１１から供給部１２に粉体２６を補給しながら、粉体２６を供給部１２から溶射装置６０などに供給することができるため、供給部１２から粉体２６を定量的に安定して長時間連続して供給することができる。
【００７６】
また、粉体供給装置１０Ａは、第１測定部５７で測定された第２粉体収容容器５１内の粉体２６の量に応じて、第１駆動部２３を制御して、取込ノズル２２の高さ、供給ノズル５４の高さなどを調整することにより、補給部１１から供給部１２への粉体２６の補給量、供給部１２から溶射装置６０などへの粉体２６の供給量などを調整して、第２粉体収容容器５１内に粉体２６を所定量保つことができる。このため、粉体供給装置１０Ａは、補給部１１から供給部１２に粉体２６を補給しつつ、供給部１２から溶射装置６０などへの粉体２６の供給を連続して行うことができる。
【００７７】
したがって、粉体供給装置１０Ａによれば、従来の供給装置のように作業途中で粉体２６などの原料切れによって作業を中断する必要は一切なくなり、仮に作業が長時間続く場合でも原料を外部に連続して供給することができるため、例えば、溶射装置６０などで溶射作業などを行う際に、作業中断また作業再開により生じる作業負担、時間的、経済的損失を低減することができる。これにより、例えば、溶射装置に、原料をごく微少量、経時的な供給量の変動が実質的にないか変動を極めて抑制した状態で、安定的に供給することができる。
【００７８】
なお、本実施形態においては、粉体２６を溶射装置６０に供給する場合について説明したが、液晶基板のスペーサ散布装置、粉体圧縮成形、サンドブラスト装置、粉体塗装装置などでも同様に適用することができる。
【００７９】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態による粉体供給装置について説明する。なお、本発明の第１の実施形態と同様の部材については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図１２は、本発明の第２の実施形態による粉体供給装置の構成を示す図である。図１２に示すように、粉体供給装置１０Ｂでは、上記図１に示す粉体供給装置１０Ａの補給部１１が、第２測定部８１を備えている。第２測定部８１は、第１粉体収容容器２１内の粉体２６の重さを測定するものである。第２測定部８１は、第１モーター２４の下に設けられている。
【００８０】
制御部１３は、さらに、第２測定部８１と連結されている。制御部１３は、第１測定部５７および第２測定部８１で測定されたそれぞれの粉体２６の重量に応じて、補給部１１から供給部１２への粉体２６の補給量、供給部１２から溶射装置６０への粉体２６の供給量などをそれぞれ調整する。
【００８１】
（第２粉体収容容器５２内への粉体２６の補給方法）
次に、粉体供給装置１０Ｂを用いた粉体２６の補給方法の一例について説明する。制御部１３の運転の一例のフローチャートを図１３に示す。
【００８２】
図１３に示すように、第１測定部５７は、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量を測定し、測定結果が制御部１３に伝達され、第２測定部８１は、第１粉体収容容器２１内の粉体２６の重量を測定し、測定結果が制御部１３に伝達される（ステップＳ２１）。
【００８３】
次いで、制御部１３は、第１測定部５７で測定された所定時間における第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量の減少量Δｔ１と、第２測定部８１で測定された所定時間における第１粉体収容容器２１内の粉体２６の重量の減少量Δｔ２との差を算出し、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重量変化量を求める（ステップＳ２２）。
【００８４】
次いで、制御部１３は、この減少量Δｔ１と減少量Δｔ２との差から、第２粉体収容容器５２内から排出された粉体２６の正確な排出量を算出する（ステップＳ２３）。供給部１２の第１測定部５７の重量変化は、供給部１２から排出される粉体量と、補給部１１から補給された粉体量との差になる。そのため、供給部１２における粉体２６の受け入れ量、すなわち、補給部１１からの粉体２６の補給量を算出することで、制御部１３は、減少量Δｔ１と減少量Δｔ２との差から、粉体２６の補給時においても供給部１２からの粉体２６の正確な排出量が求められる。
【００８５】
よって、粉体供給装置１０Ｂによれば、第１測定部５７で測定された第２粉体収容容器５２内の粉体２６の重さの減少量Δｔ１と第２測定部８１で測定された第１粉体収容容器２１内の粉体２６の重さの減少量Δｔ２との差から、第２粉体収容容器５２内の粉体２６の正確な重量変化を求めることができるため、粉体２６の補給時においても、第２粉体収容容器５２からの粉体２６の正確な排出量を求めることができる。したがって、粉体供給装置１０Ｂは、供給部１２から粉体２６を定量的に安定して長時間連続して供給しつつ、粉体２６の供給量の調整を更に精度高く安定して行うことができる。
【００８６】
また、制御部１３は、本実施形態の粉体２６の補給方法の運転に、上記第１の実施形態で説明した図１１に示す粉体２６の補給方法の運転も組み合わせて行うこともできる。
【００８７】
以上のように、本発明は、供給部１２から粉体２６を定量的に安定して長時間連続して供給できることから、例えば、カレンダーロール表面への耐摩耗溶射コーティング、太陽電池用シリコンの精製、大型プラズマディスプレーパネルの絶縁コーティングなどに好適に適用することができる。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００８９】
（実施例１：カレンダーロール表面への耐摩耗溶射コーティング層の形成）
図１に示す粉体供給装置１０Ａを用いて、ＷＣ粉体を溶射装置に供給して、カレンダーロール表面にＷＣ粉体を溶射し、耐摩耗性の溶射コーティング層を形成した。このとき、粉体供給装置１０ＡはＷＣ粉体を溶射装置に連続して２４時間供給することができ、溶射装置はＷＣ粉体を連続して２４時間溶射することができた。
【００９０】
（実施例２：太陽電池用シリコンの精製）
図１に示す粉体供給装置１０Ａを用いて、金属シリコン粉体を溶融炉に供給して、金属シリコン粉体を溶解して、シリコンを精製した。このとき、粉体供給装置１０Ａは金属シリコン粉体を溶融炉に連続して７０時間供給することができ、溶融炉は金属シリコン粉体を連続して７０時間溶解することができた。
【００９１】
（実施例３：プラズマディスプレーパネルの絶縁コーティング層の形成）
図１に示す粉体供給装置１０Ａを用いて、アルミナ粉体を溶射装置に供給して、大型プラズマディスプレーパネル表面にアルミナ粉体を溶射し、絶縁性のコーティング層を形成した。このとき、粉体供給装置１０Ａはアルミナ粉体を溶射装置に連続して１２時間供給することができ、溶射装置はアルミナ粉体を連続して１２時間溶射することができた。
【符号の説明】
【００９２】
１０Ａ、１０Ｂ  粉体供給装置
１１  補給部
１２  供給部
１３  制御部
２１  第１粉体収容容器
２２  取込ノズル
２３  第１駆動部
２４  第１モーター（第１回転駆動部）
２６  粉体
２７  搬送ガス
２８  ノズル先端部
２９  ガス流入通路
３０  ガス流出通路
３１  ガス流入孔
３２  ガス流出孔
３３、６１  流動体
３５  エアシリンダー
３６、６５Ａ、６５Ｂ  ロッド
３７  把持部
３８  ガス供給源
３９  圧縮ガス
４１、６１  回転軸
４２、６２  回転座
５１  本体
５２  第２粉体収容容器（粉体容器）
５３  補給ノズル
５４  供給ノズル
５４ａ  先端
５５  第２駆動部
５６  第３駆動部
５７  第１測定部
５８  第２モーター（第２回転駆動部）
５９Ａ、５９Ｂ  変位センサー
６０  蓋部
６２  溶射装置
６３  セパレーター
６４Ａ、６４Ｂ  シリンダー本体
６６Ａ、６６Ｂ  把持部
６７Ａ、６７Ｂ  モーター
６８Ａ、６８Ｂ  締結部
７１  スクレーパー
７２  フラップ
７３  ブラシ
８１  第２測定部
Ｌ１１  ガス搬送ライン
Ｌ１２  粉体供給通路
Ｖ１１  調節弁
Ｖ１２  開放弁
【要約】
【課題】粉体を定量的かつ安定的に長時間連続して供給することができる粉体供給装置および粉体供給方法を提供する。
【解決手段】本発明の粉体供給装置１０Ａは、第１粉体収容容器２１と、搬送ガス２７を第１粉体収容容器２１内に供給するガス流入孔３１と搬送ガス２７を粉体２７と共に第１粉体収容容器２１から排出するガス流出孔３２とを具備する取込ノズル２２と、取込ノズル２２を上下方向に移動させる第１駆動部２３とを具備する補給部１１と、搬送ガス２７中の粉体２６を収容する第２粉体収容容器５２と、搬送ガス２７を第２粉体収容容器５２に供給する補給ノズル５３と、粉体２６を搬送ガス２７に同伴させて排出する供給ノズル５４と、供給ノズル５４を上下に移動させる第２駆動部５５と、供給ノズルを上下に移動させる第３駆動部５６とを具備してなる供給部１２と、ガス流出孔３２から補給ノズル５３に搬送ガス２７を供給するガス搬送ラインＬ１１とを具備する。
【選択図】図１【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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