(57)【要約】【課題】難排出性の粉体を定量的に長時間連続して供給する。【解決手段】上面に粉体が供給される回転テーブル４と、前記回転テーブルを回転させる駆動部８と、粉体を収容し下端に形成された開口部が前記回転テーブルの前記上面と所定間隔を保つように設置されたホッパー６と、前記ホッパーに対して機械的運動を付与する運動付与部８と、前記回転テーブルの上面に供給された粉体を排出する排出部１０とを備える。【選択図】図１
2013216410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に粉体が供給される回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転させる駆動部と、
粉体を収容し下端に形成された開口部が前記回転テーブルの前記上面と所定間隔を保つように設置されたホッパーと、
前記ホッパーに対して機械的運動を付与する運動付与部と、
前記回転テーブルの上面に供給された粉体を排出する排出部と、
を備えることを特徴とする粉体供給装置。
【請求項２】
前記回転テーブルは、前記上面に粗面を備えることを特徴とする請求項1記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記回転テーブルは、前記上面から該回転テーブルの下面に貫通する穴を備えることを特徴とする請求項1記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記運動付与部は、前記ホッパーに対して、前記ホッパーの前記開口部の略中心を通る軸回りの回転、振動及び衝撃の中の少なくとも1つを付与することを特徴とする請求項1記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記ホッパーは、円筒形状を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項６】
前記ホッパーは、円筒形状の内径が上部から下部に向かって次第に大きくなることを特徴とする請求項５記載の粉体供給装置。
【請求項７】
前記所定間隔は、前記開口部の縁部における位置により異なることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項８】
前記回転テーブルの上面に供給された粉体を検出する第１センサー及び前記回転テーブルの上面から排出されなかった粉体を検出する第２センサーを備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項９】
前記回転テーブルの回転速度を調整する回転速度調整部及び前記所定間隔の大きさを調整する間隔調整部の中の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の粉体供給装置。
【請求項１０】
前記排出部により排出された粉体の量を検出する排出量センサーと、
前記排出量センサーによる検出結果に基づいて、前記回転速度調整部及び前記間隔調整部の中の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項９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、粉体を定量的に供給する粉体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体を定量的に供給するための供給装置として、ホッパー内に投入された粉体をスクリューを用いて一方向に搬送し排出部からの排出量を一定に保つスクリューフィーダー（例えば、特許文献１参照）や、粉体の流れを案内する台板に振動を与え台板の先端部から落下する粉体の量を一定に保つ振動フィーダー（例えば、特許文献２参照）等が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−７６８７５号公報
【特許文献２】特開平９−５１４８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、付着性、凝集性、固着性、または固結性の強い難排出性粉体の供給に上述のスクリューフィーダーや振動フィーダーを用いた場合には、スクリューの回転や、台板の振動により粉体が固結し粉体を定量的に長時間連続して供給することができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、難排出性の粉体に外力を極力与えず定量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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の粉体供給装置は、上面に粉体が供給される回転テーブルと、前記回転テーブルを回転させる駆動部と、粉体を収容し下端に形成された開口部が前記回転テーブルの前記上面と所定間隔を保つように設置されたホッパーと、前記ホッパーに対して機械的運動を付与する運動付与部と、前記回転テーブルの上面に供給された粉体を排出する排出部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の粉体供給装置は、前記回転テーブルが前記上面に粗面を備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の粉体供給装置は、前記回転テーブルが前記上面から該回転テーブルの下面に貫通する穴を備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の粉体供給装置は、前記運動付与部が前記ホッパーに対して、前記ホッパーの前記開口部の略中心を通る軸回りの回転、振動及び衝撃の中の少なくとも1つを付与することを特徴とする。
【００１０】
また本発明の粉体供給装置は、前記ホッパーが円筒形状を有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の粉体供給装置は、前記ホッパーが円筒形状の内径が上部から下部に向かって次第に大きくなることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の粉体供給装置は、前記所定間隔が前記開口部の縁部における位置により異なることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の粉体供給装置は、前記回転テーブルの上面に供給された粉体を検出する第１センサー及び前記回転テーブルの上面から排出されなかった粉体を検出する第２センサーを備えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の粉体供給装置は、前記回転テーブルの回転速度を調整する回転速度調整部及び前記所定間隔の大きさを調整する間隔調整部の中の少なくとも一方を備えることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の粉体供給装置は、前記排出部により排出された粉体の量を検出する排出量センサーと、前記排出量センサーによる検出結果に基づいて、前記回転速度調整部及び前記間隔調整部の中の少なくとも一方を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、難排出性の粉体に外力を極力与えず定量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】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る粉体供給装置を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る粉体供給装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る粉体供給装置のホッパーの変形例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る粉体供給装置のホッパーの設置状態の変形例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る粉体供給装置の排出部の変形例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る粉体供給装置の排出部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る粉体供給装置について説明する。図１は実施の形態に係る粉体供給装置の斜視図である。粉体供給装置２は、水平面上に設置され、回転テーブル４、ホッパー６、駆動機構８、粉体吸引部１０、粉体検出センサー１２、１４、間隔調整部１６及び重量測定部３０を備えている。
【００１９】
回転テーブル４は、円板形状を有し上面が水平になるように設置されている。回転テーブル４の上面には粗面が形成されており、側壁部には所定のピッチの歯が形成されている。また回転テーブル４は、回転軸４ａを中心に回転可能に構成されている。ここで回転テーブル４の上面の粗面は、回転テーブル４の上面に複数の微小な凹凸を直接形成すること、または回転テーブル４の上面に複数の微小な凹凸を有するシートを貼り付けることにより形成される。また微小な凹凸の山部の高さと谷部の高さの差は、後述する微細な粉体の中位径の１／２よりも大きい。
【００２０】
ホッパー６は、内径の大きさが上部から下部まで一定の円筒形状の収容部を有しており、収容部に難排出性の粉体を収容する。ここで難排出性の粉体とは、圧密等により外力が加わると性状が大きく変化し、固結をおこし易い粉体であり、例えば金属、金属酸化物、有機化合物等の粉体や湿粉等が挙げられる。ホッパー６は、円筒形状の収容部の下端部が回転テーブル４の上面と所定の間隔を保つように、回転テーブル４の上部において鉛直に設置されている。ホッパー６は、円筒形状の収容部の上端の開口部が粉体を投入するための投入口となり、円筒形状の収容部の下端の開口部が回転テーブル４の上面に粉体を供給するための供給口となる。またホッパー６の側面には、ホッパー６を回転させるための歯車６ａが取付けられている。
【００２１】
駆動機構８は、回転軸２０、モータ２２及び歯車２４、２６によって構成されている。回転軸２０は、鉛直方向に設置されモータ２２により回転駆動される。歯車２４、２６は、それぞれ回転軸２０に取付けられており、歯車２４は回転テーブル４に形成されている歯とかみ合い、歯車２６は歯車６ａとかみ合っている。従ってモータ２２が回転駆動することにより回転テーブル４が図１に示す矢印方向（反時計回り）に回転する場合には、ホッパー６も図１に示す矢印方向（反時計回り）に回転する。このときのホッパー６に付与される回転は、歯車６ａの回転軸周り即ちホッパー６の下端の開口部の略中心を通る軸周りの回転となる。
【００２２】
粉体吸引部１０は、不図示のエゼクターによって回転テーブル４の上面に供給された粉体を吸引する。粉体吸引部１０の吸引口は回転テーブル４の上面に対向した位置に固定される。粉体吸引部１０は、管路を介して他装置と接続され、吸引した粉体を他装置に向けて排出する。
【００２３】
粉体検出センサー１２は、回転テーブル４上の粉体の搬送方向におけるホッパー６の下流側で回転テーブル４の上面に供給された粉体を検出する。粉体検出センサー１４は、回転テーブル４上の粉体の搬送方向における粉体吸引部１０の下流側で、粉体吸引部１０により吸引、排出されなかった粉体を検出する。
【００２４】
間隔調整部１６は、不図示のラックギアとピニオンギア等を備えており、制御部３２（図２参照）から送られてくる制御信号に従いピニオンギアを回転させホッパー６を上下方向に移動させてホッパー６の下端部と回転テーブル４の上面との間隔の調整を行なう。
【００２５】
重量測定部３０は、回転テーブル４、ホッパー６、駆動機構８、粉体吸引部１０、間隔調整部１６及び排出されていない粉体の重量を測定する。これにより、排出された粉体の重量を算出することができる。
【００２６】
図２は実施の形態に係る粉体供給装置２のシステム構成を示すブロック図である。粉体供給装置２は、各部の動作を統括的に制御する制御部３２を備えている。制御部３２には、粉体吸引部１０、粉体検出センサー１２、１４、間隔調整部１６、モータ２２、重量測定部３０及び報知部３４が接続されている。
【００２７】
次に実施の形態に係る粉体供給装置における粉体の供給処理について説明する。まずホッパー６の投入口から粉体を投入する。制御部３２の制御によりモータ２２を駆動させて回転テーブル４を回転させると、回転テーブル４の上面に形成された粗面によってホッパー６の下端部の供給口から粉体が引出され回転テーブル４の上面に粉体が供給される。
【００２８】
この場合にホッパー６には、機械的運動として下端の開口部の略中心を通る軸周りの回転運動が付与されていることからホッパー６内の粉体にアーチングやラットホールが生じにくくホッパー６から安定した粉体の排出を可能とし、回転テーブル４の上面に粉体を供給することができる。
【００２９】
回転テーブル４の上面に供給された粉体は、回転テーブル４の回転により粉体吸引部１０に向けて搬送される。制御部３２は、搬送されている粉体を粉体検出センサー１２により検出することにより、ホッパー６から回転テーブル４の上面に粉体が供給されていることを確認する。ここで回転テーブル４の上面の粉体が確認できなかった場合には、ブザーやランプなどの報知部３４によりホッパー６から粉体の供給が適切に行なわれていない旨の報知を行う。
【００３０】
制御部３２は、粉体吸引部１０まで搬送されてきた粉体を粉体吸引部１０によって吸引し排出する。ここで粉体が排出されると、重量測定部３０により測定される重量は、排出された粉体の分だけ減少する。従って制御部３２は、単位時間当たりの重量の減少量を監視することにより、粉体が定量的に排出されているか否かを判断する。
【００３１】
制御部３２は、単位時間当たりの減少量が所定量である場合には、現在の状態を維持したまま粉体の排出を継続する。一方、制御部３２は、単位時間当たりの減少量が所定量未満の場合、ブザーやランプなどの報知部３４によりホッパー６から粉体の供給が適切に行なわれていない旨の報知を行う。または／かつモータ２２の駆動速度を上昇させ回転テーブル４の回転速度を上昇させる制御を実行する。これによりホッパー６から回転テーブル４の上面へ供給される粉体の供給量を増加させ、単位時間当たりの重量の減少量が所定量になるように調整する。なお、制御部３２は、回転テーブル４の回転速度を上昇させる代わりに、間隔調整部１６によってホッパー６を上昇させる制御を行ない、ホッパー６の下端部と回転テーブル４との間隔を拡げて回転テーブル４の上面への粉体の供給量を増加させてもよい。また制御部３２は、ホッパー６を上昇させる制御と、回転テーブル４の回転速度の上昇させる制御との両方を行なって回転テーブル４の上面への粉体の供給量を増加させてもよい。
【００３２】
また制御部３２は、監視している単位時間当たりの重量の減少量が所定量を超えたときは、ブザーやランプなどの報知部３４によりホッパー６から粉体の供給が適切に行なわれていない旨の報知を行う。または／かつ回転テーブル４の回転速度を低下させる制御とホッパー６の下端部を下降させる制御の少なくとも一方の制御を行なって回転テーブル４の上面への粉体の供給量を減少させ、単位時間当たりの重量の減少量が所定量になるように調整する。
【００３３】
また制御部３２は、粉体検出センサー１４により粉体吸引部１０の下流側において回転テーブル４の上面の粉体を検出することにより、粉体吸引部１０により回転テーブル４の上面の粉体が吸引されていることを確認する。ここで回転テーブル４の上面の粉体が確認できた場合には、ブザーやランプなどの不図示の報知部により、粉体吸引部１０によって粉体の吸引が適切に行なわれていない旨の報知を行う。
【００３４】
この実施の形態に係る粉体供給装置２によれば、難排出性の粉体を定量的に長時間連続して供給することができる。また回転テーブル４の回転速度の調整、またはホッパー６と回転テーブル４の下端部との間隔の調整を行なうことによって、粉体の供給を行ないつつ回転テーブル４の上面に供給される粉体の供給量を調整するため、難排出性の粉体を精度良く定量的に長時間連続して供給することができる。
【００３５】
また、上述の実施の形態に係る粉体供給装置２によれば、ホッパー６を下端の開口部の略中心を通る軸周りに回転させているため、ホッパー６内で粉体にアーチングやラットホールが生じにくくホッパー６から安定して回転テーブル４の上面への粉体の供給が行なわれ易い。従って、他の装置などに対して定量的な粉体の供給を連続して行うことができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態においては、機械的運動としてホッパー６を下端の開口部の略中心を通る軸周りに回転させたが、これに限らず機械的運動としてホッパー６に対して振動や衝撃を与えるようにしてもよい。その場合、間隔調整部１６によって小刻みにホッパー６を上下動させてもよく、またホッパー６に対して、振動や衝撃を与えるためのモータや、駆動機構を取付けるようにしてもよい。
【００３７】
また、上述の実施の形態においては、ホッパー６の形状を内径が上部から下部まで一定の大きさの円筒形状としたが、これに限らず図３に示すホッパー６０のように内径が上部から下部に向かって次第に大きくなる円筒形状であってもよい。またホッパー６の内壁は、ホッパー内に収容されている粉体を支持するように機能するため、同量の粉体を収容する場合には、内径が小さい縦長形状のホッパー６を用いることが好ましい。これによりホッパー６内の粉体がその重みによって固結するのを防止することができる。
【００３８】
また、上述の実施の形態においては、ホッパー６を鉛直に設置しているが、これに限らず図４（ａ）に示すようにホッパー６を傾斜させて設置してもよい。この場合、ホッパー６の下端と回転テーブル４との間隔が、ホッパー６の下端の開口部の縁部における位置により異なるため、位置ごとに間隔の大小によって粉体の流速に差が生じることになり、固結を生じにくくなる他、ホッパー内での粉体の運動量が大きくなるため、さらにアーチングやラットホールが生じにくくホッパー６から回転テーブル４の上面への粉体の供給が行なわれ易くなり、定量的な連続供給を行なうことができる。また図４（ｂ）に示すように円筒形状のホッパーの下端部を斜めに切断したホッパー６１を用いても良い。この場合にもホッパー６１の下端と回転テーブル４との間隔が、ホッパー６１の下端の開口部の縁部における位置により異なるため、位置ごとに間隔の大小によって粉体の流速に差が生じ、固結を生じにくくなる他、ホッパー内での粉体の運動量が大きくなるため、さらにアーチングやラットホールが生じにくくホッパー６１から回転テーブル４の上面への粉体の供給が行なわれ易くなり、定量的な連続供給を行なうことができる。
【００３９】
また、上述の実施の形態においては、排出部としてエゼクターにより粉体の吸引を行なう粉体吸引部１０を用いているが、これに限らず加圧室内に粉体供給装置２を配置して粉体吸引部１０の管路の端部を加圧室外に配置することにより、加圧室内と外気との圧力差によって粉体を吸引する粉体吸引部１０を用いてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態においては、排出部として粉体吸引部１０を用いているがこれに限るものではない。即ち回転テーブルに上面から下面に貫通する複数の穴を設けてその穴を通して粉体を排出させるようにしてもよい。この場合には図５（ａ）に示すように回転テーブル４０に複数の穴４０ａを形成し、回転テーブル４０の下面側に回転テーブル４０の回転を妨げないように固定された排出板４２を設置する。排出板４２は、ホッパー６の真下の位置の以外の位置に排出穴４２ａを有している。このようにすればホッパー６から回転テーブル４０に供給された粉体は穴４０ａ内に進入し、回転テーブル４０が回転することにより、図５（ｂ）に示す排出板４２の排出穴４２ａの位置に粉体が進入している穴４０ａが位置したときに穴４０ａ内の粉体が排出用穴４２ａを介して落下する。これにより粉体を定量的に排出することができる。粉体の排出量は、回転テーブル４０の回転速度及び回転テーブル４０に形成された穴４０ａの数、大きさにより調整することができる。
【００４１】
回転テーブル４０に設ける穴の形状は、丸形状に限らずスリット形状でもよい。スリット形状とする場合には、各穴を回転テーブルの中央部から放射状に形成してもよいし、回転軸を中心とした同心円上に所定の長さのスリットを形成してもよい。また排出板４２に設ける排出穴は、確実に回転テーブル４０の穴４０ａ内の粉体を落下させる形状であればよく、丸形状、矩形形状、スリット形状等であってもよい。
【００４２】
また、図６に示すように回転テーブル４の上面に接触するように固定された排出バー５０によって粉体を回転テーブル４の外側に落下させ排出させてもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態においては、モータ２２により回転テーブル４及びホッパー６を回転させているが、回転テーブル４を回転させるためのモータとホッパー６を回転させるためのモータを別々に設け、回転テーブル４の回転速度とホッパー６の回転速度を別々に制御するようにしてもよい。
【実施例】
【００４４】
上述の粉体供給装置２の回転テーブル４の直径を１００ｍｍとし、回転テーブル４の上面に＃１２０の紙やすりを貼り付けて粗面を形成した。回転テーブル４の回転速度は４ｒｐｍとした。ホッパー６は高さ１００ｍｍ、内径３０ｍｍの円筒形状とした。回転テーブル４の上面とホッパー６の下端との間隔を２ｍｍとした。粉体はフッ素系樹脂の微粒子で中位径が５００μｍのものを用いた。その結果、供給速度が１０ｇ／ｍｉｎで長時間連続して粉体の供給を行なうことができた。
【比較例】
【００４５】
スクリューフィーダーや振動フィーダーを用いた場合には、上記実施例で用いた粉体の供給を行うことができなかった。
【符号の説明】
【００４６】
２…粉体供給装置、４…回転テーブル、６…ホッパー、８…駆動機構、１０…粉体吸引部、１２，１４…粉体検出センサー、１６…間隔調整部、３０…重量測定部
【図１】
2013216410.tif 000003
【図２】
2013216410.tif 000004
【図３】
2013216410.tif 000005
【図４】
2013216410.tif 000006
【図５】
2013216410.tif 000007
【図６】
2013216410.tif 000008