(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が収容可能であり、鉛直方向の下方には、吐出口が形成してあるホッパと、
前記ホッパの内部に配置される芯棒部材と、
前記ホッパを振動させる加振部材と、を有する原料供給装置であって、
前記芯棒部材が、前記ホッパの中心軸に沿って配置される芯棒本体部分を有し、
前記芯棒本体部分の下方自由端が、前記吐出口が形成される排出管の内部にまで入り込んでおり、
前記芯棒部材の上端が、前記芯棒本体部分に対して略直角にＬ字形状に曲げられ、前記ホッパのホッパ本体の上部内壁に固定され、固定端となっていることを特徴とする原料供給装置。
【請求項２】
前記ホッパの吐出口の鉛直方向下方に配置してあるリニアフィーダと、
前記リニアフィーダの駆動に同期させて前記加振部材による前記ホッパの振動を制御する制御部とをさらに有する請求項１に記載の原料供給装置。
【請求項３】
前記ホッパの吐出口と前記リニアフィーダとの底面との間には、所定の隙間が形成してある請求項２に記載の原料供給装置。  
【請求項４】
前記吐出口と前記リニアフィーダの底面との間の最小隙間（Ｈ１）が、前記リニアフィーダの側壁の高さ（Ｈ２）に対して、高さの比（Ｈ１／Ｈ２）が、１／２〜１となるように決定される請求項３に記載の原料供給装置。
【請求項５】
前記芯棒本体部分の下方自由端が、前記吐出口から外部に飛び出している請求項１〜４のいずれかに記載の原料供給装置。
【請求項６】
前記ホッパの下端部が、前記排出管に向けてテーパ状に内径が細くなっている請求項１〜５のいずれかに記載の原料供給装置。
【請求項７】
前記芯棒本体部分には、前記ホッパの内壁に向けて放射方向に延びる先端自由端の突起が、当該芯棒本体部分の長手方向に沿って所定間隔で複数具備してある請求項１〜６のいずれかに記載の原料供給装置。
【請求項８】
前記ホッパは、防振ゴムを介して装置本体に固定される請求項１〜７のいずれかに記載の原料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料供給装置に係り、さらに詳しくは、原料自体に悪影響を与えることなく、原料を定量供給することができる原料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、ホッパの内部に収容している粉体の間に含まれる空気を抜き、粉体の空隙率を低下させて粉体同士を圧密状態にするために、ホッパの上部に内筒を設け、内筒に振動を加えて粉体の脱気を図る技術が知られている。ホッパの内部で圧密状態にされた粉体は、ホッパの内部に軸方向に延びるスクリュにより吐出口から排出される。
【０００３】
ホッパの内部に収容してある粉体にホッパの内筒から振動を加えて、粉体同士を圧密状態にする粉体供給装置では、ホッパの内部で粉体が圧密状態になる。このために、ホッパの下方に具備してある吐出口から粉体を排出するためには、スクリュを必要とし、スクリュにより粉体はさらに圧縮され、吐出口を塞ぐおそれがあり、粉体を定量供給することが困難になるおそれがある。
【０００４】
また、スクリュの回転速度を上げてホッパの吐出口から粉体を強制的に吐出しようとすると、粉体にストレスが加わり、粉体の粒度分布を変化させてしまうなどの悪影響が生じるおそれがある。
【特許文献１】実開平３−１１６２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、粉体などの原料自体に悪影響を与えることなく、粉体などの原料を容易に定量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】
上記目的を達成するために、本発明に係る原料供給装置は、
原料が収容可能であり、鉛直方向の下方には、吐出口が形成してあるホッパと、
前記ホッパの内部に配置される芯棒部材と、
前記ホッパを振動させる加振部材と、を有する。
【０００７】
本発明に係る原料供給装置では、ホッパの上部のみではなく、ホッパの下端の吐出口を含むホッパ全体を加振部材により振動させている。そのため、ホッパの内面に材料が堆積することを有効に防止することができ、ホッパの内部で材料が滞留せずに流れ、ホッパの内部で原料のブリッジ詰まりが生じることがないと共に、原料の中心部のみが不均一に流れることもなくなる。
【０００８】
また、ホッパの振動は、原料を通して、芯棒部材に伝わり、原料の内部に配置された芯棒部材を振動させ、原料の流動化を促進すると共に、吐出口から原料を適量で吐出させやすくなる。
【０００９】
これらの結果、本発明の原料供給装置では、金型のキャビティなどへ粉体材料を均一に計量精度良く充填することができる。また、この原料供給装置では、スクリュなどを用いないので、原料に過度なストレスが作用せず、原料自体に悪影響を与えることもない。
【００１０】
好ましくは、原料供給装置は、
前記芯棒部材が、前記ホッパの中心軸に沿って配置される芯棒本体部分を有し、
前記芯棒本体部分の下方自由端が、前記吐出口が形成される排出管の内部にまで入り込んでいる。
【００１１】
ホッパの中心軸に沿って配置される芯棒本体部分が振動することにより、ホッパ中央部での原料の流動化が促進される。また、排出管の内部は、ホッパの内部で最も内径が小さい部分であり、最も原料が詰まりやすい部分であるが、上記の構成により、排出管の内部で、芯棒本体部分の下方自由端が振動し、排出管の内部での原料の詰まりを効果的に防止することができる。
【００１２】
前記芯棒本体部分の下方自由端は、前記吐出口から外部に飛び出していても良い。たとえばホッパの吐出口にチューブや配管などが連結される場合には、それらのチューブや配管の内部にまで、芯棒本体部分の下方自由端が入り込むことで、それらの内部での原料詰まりを防止することもできる。
【００１３】
前記ホッパの下端部が、前記排出管に向けてテーパ状に内径が細くなっていてもよい。そのような構成を採用することにより、ホッパの内壁に沿って原料が排出管方向に流動しやすくなる。
【００１４】
好ましくは、前記芯棒本体部分には、前記ホッパの内壁に向けて放射方向に延びる先端自由端の突起が、当該芯棒本体部分の長手方向に沿って所定間隔で複数具備してある。このような突起を複数設けることにより、芯棒部材と原料との接触面積が増大すると共に、原料の放射方向に沿って、ホッパ内部の各所に振動がより均一に伝わり、原料全体の上面が均一な速度で下方に流れ、原料の滞留がより生じ難くなる。なお、突起の先端が自由端であるために、突起の先端がより振動しやすくなる。
【００１５】
好ましくは、本発明に係る原料供給装置は、
前記ホッパの吐出口の鉛直方向下方に配置してあるリニアフィーダと、
前記リニアフィーダの駆動に同期させて前記加振部材による前記ホッパの振動を制御する制御部とをさらに有する。
【００１６】
リニアフィーダの駆動とホッパの振動とを同期させることで、ホッパの吐出口から吐出される原料の量とリニアフィーダで搬送される原料の量とが一致し、原料の吐出量、すなわち供給量が制御され、正確な供給量で原料をリニアフィーダで搬送することが可能になる。また、ホッパの振動のオン・オフとホッパの吐出口における原料の流出および停止を一致させることが可能になる。
【００１７】
好ましくは、前記ホッパの吐出口と前記リニアフィーダとの底面との間には、所定の隙間が形成してある。この隙間を適切な隙間とすることにより、リニアフィーダの駆動とホッパの振動とを同期させることで、ホッパの吐出口における原料の流出および停止を制御することが可能になる。
【００１８】
好ましくは、前記ホッパは、防振ゴムを介して装置本体に固定される。このような構成にすることで、ホッパ自体の振動が、金型などを含む成形装置の装置本体に伝わりにくくなり、成形工程に支障が生じることを防止することができる。また、防振ゴムがホッパの動きを許容するために、ホッパ自体の振動はより強調される。
【００１９】
なお、前記芯棒部材の固定部は、前記装置本体に固定してあっても良いが、好ましくは前記芯棒部材の固定部が前記ホッパに固定してある。ホッパに芯棒部材を固定することで、ホッパの振動が芯棒部材に直接に伝達し、芯棒部材が振動しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る原料供給装置の概略側面図、
図２は図１に示すホッパの概略断面図、
図３は図２に示す芯棒部材の概略斜視図、
図４は図３に示す芯棒部材とホッパとリニアフィーダとの位置関係を示す斜視図、
図５は図１に示す成形装置の要部概略断面図、
図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は成形装置による成形過程を示す概略図、
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）はホッパ内部における原料粉体の正常流れおよび粉体詰まりを説明するための概略図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る原料供給装置２は、圧縮成形装置４へ原料粉体を供給するための装置であり、ホッパ８と、リニアフィーダ２０とを有する。図示省略してあるが、ホッパ８は、圧縮成形装置４の固定部に対して、防振ゴムを介して固定してある。ホッパ８の外部には、加振装置６０が具備してあり、ホッパ８の全体を振動させることが可能になっている。
【００２２】
加振装置６０としては、特に限定されず、たとえば圧電素子、エア振動器、電磁振動器、偏心モータなどが用いられる。加振装置６０とリニアフィーダ２０とは、制御部５０により駆動制御され、リニアフィーダ２０の駆動とホッパ８の振動とが同期するようになっている。
【００２３】
図２に示すように、ホッパ８は、その鉛直方向Ｚの下方に吐出口６が形成してある。吐出口６は、ホッパ８の中心軸に沿って形成してある排出管８ｃの下端に形成される。
【００２４】
ホッパ８は、直管状のホッパ本体８ａと、ホッパ本体８ａのＺ軸方向下方に連続して形成され、排出管８ｃに向けてテーパ状に内径が細くなっている逆円錐管状の排出ガイド部８ｂとを有する。排出ガイド部８ｂの下端に、排出管８ｃが連続して形成してある。
【００２５】
ホッパ本体８ａの内径は、特に限定されないが、好ましくは１００〜３００ｍｍである。また排出管８ｃの内径は、好ましくは１０〜３０ｍｍであり、ホッパ本体８ａの内径に対して、好ましくは１／１０である。ホッパ８の材質は、ホッパ８の内部に収容される原料粉体の種類などに応じて決定される。
【００２６】
ホッパ８の内部には、芯棒部材１０が配置してある。芯棒部材１０は、図２〜図４に示すように、ホッパ８の中心軸に沿ってＺ軸方向に延びる芯棒本体部分１０ａを有する。芯棒本体部分１０ａの下端１０ｂは、自由端であり、排出管８ｃの内部にまで延びている。
【００２７】
芯棒部材１０の上端１０ｃは、芯棒本体部分１０ａに対して略直角にＬ字形状に曲げられ、ホッパ８のホッパ本体８ａの上部内壁に固定され、固定端となっている。
【００２８】
芯棒本体部分１０ａには、その長手方向（鉛直方向Ｚ）に沿って、所定間隔で、ホッパ８の内壁に向けて放射方向に延びる先端自由端の突起状ロッド１０ｄが接続固定してある。芯棒本体部分１０ａからの突起状ロッド１０ｄの突出長さは、ホッパ８の内壁に接触しないように決定される。ホッパ８の内径は、Ｚ軸方向に沿って変化するために、それに合わせて、芯棒本体部分１０ａからの突起状ロッド１０ｄの突出長さが決定される。
【００２９】
突起状ロッド１０ｄの外径は、芯棒本体部分１０ａの外径と同じか、それ以下であることが好ましい。芯棒本体部分１０ａの外径は、排出管８ｃの内径に応じて決定され、好ましくは２〜５ｍｍであり、好ましくは、排出管８ｃの内径の１／６〜１／５である。
【００３０】
図３および図４に示すように、突起状ロッド１０ｄは、芯棒本体部分１０ａに対して、円周方向に略等間隔で４方向に突出していることが好ましい。これらの突起状ロッド１０ｄのＺ軸方向の間隔は、特に限定されないが、好ましくは１０〜３０ｍｍである。
【００３１】
図２に示すように、吐出口６が形成してある排出管８ｃの軸方向長さＬ１は、リニアフィーダ２０の底面２０ａからの側壁２０ｂの高さＨ２などに応じて決定され、排出管８ｃの吐出口６が、リニアフィーダ２０の側壁２０ｂの内部に収まるように決定される。具体的には、排出管８ｃの軸方向長さＬ１は、好ましくは１０〜３０ｍｍである。
【００３２】
また、この排出管８ｃの軸方向長さＬ１に対して、芯棒部材１０の下端１０ｂの入り込み長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は、０〜１、好ましくはＬ２が０〜３０ｍｍである。後述するように、芯棒部材１０の下端１０ｂは、排出管８ｃの吐出口６から飛び出していても良い。
【００３３】
排出管８ｃの吐出口６とリニアフィーダ２０の底面２０ａとの間の最小隙間Ｈ１は、側壁２０ｂの高さＨ２などとの関係で決定され、高さの比（Ｈ１／Ｈ２）は、好ましくは１／２〜１である。排出管８ｃの吐出口６は、リニアフィーダ２０の上端２０ｃの近くに配置される。
【００３４】
リニアフィーダ２０は、図２に示すように、水平軸Ｘに対して角度θで傾斜してある。角度θは、好ましくは１０〜３０度である。リニアフィーダ２０は、その下面２０ａの上に位置する粉体原料を、駆動時において、下面２０ａに沿って下方に移動可能になっている。
【００３５】
リニアフィーダの下端２０ｄは、図５に示すように、圧縮成形装置４のダイス３０上に水平軸Ｘ方向に移動可能に配置してある原料粉体受け３２の上部に位置する。原料粉体受け３２は、図５に示す実線で描かれた待機位置と、ダイス３０に形成してあるキャビティ３４へ原料粉体を注入する注入位置との間を水平軸Ｘ方向に移動可能となっている。
【００３６】
図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に示すように、キャビティ３４の下方には、下パンチ３６がダイス３０に対してＺ軸方向に移動自在に配置してある。また、キャビティ３４の上方には、上パンチ３８がダイス３０に対してＺ軸方向に移動自在に配置してある。
【００３７】
次に、圧縮成形装置４を用いた圧縮成形の概略について説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、リニアフィーダ２０により原料粉体４０が搬送され、その下端２０ｄから原料粉体４０が原料粉体受け３２の内部に所定量で供給される。その後に、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示すように、原料粉体受け３２が水平軸Ｘ方向に移動し、キャビティ３４の上部に位置する。
【００３８】
原料粉体受け３２の下端はキャビティ３４に合わせて開口してあるので、原料粉体受け３２の内部に収容された原料粉体は、キャビティ３４の内部に落とし込まれる。その後に、図６（Ｄ）に示すように、原料粉体受け３２が元の位置に戻ると、キャビティ３４の内部には、原料粉体受け３２がスライド移動してすり切られた分量の原料粉体４０が残る。この残りの原料粉体４０の分量は、キャビティ３４の容量に対応する。
【００３９】
その後に、図６（Ｅ）に示すように、上パンチ３８をキャビティ３４の内部にまで入り込むように加圧移動させ、原料粉体の圧縮成形を行い、圧縮成形体４０ａを得る。圧縮成形体４０ａは、下パンチ３６がダイス３０のキャビティ３４から突き上げ移動することにより、ダイス３０の上で取り出し可能になる。
【００４０】
本実施形態に係る原料供給装置２では、ホッパ８の上部のみではなく、ホッパ８の下端の吐出口６を含むホッパ８の全体を加振装置６０により振動させている。そのため、ホッパ８の内面に材料が堆積することを有効に防止することができ、図７（Ａ）に示すように、ホッパ８の内部で材料が滞留せずに流れる。すなわち、本実施形態の装置２では、図７（Ｂ）に示す従来のホッパ８０のように、ホッパ８０の内部で原料粉体４０のブリッジ詰まり４２が生じることがないと共に、図７（Ｃ）に示すように、原料粉体４０の中心部のみが不均一に流れることもなくなる。
【００４１】
また、本実施形態の装置２では、ホッパ８の振動は、原料粉体４０を通して、芯棒部材１０に伝わり、原料粉体１０の内部に配置された芯棒部材１０を振動させ、原料粉体１０の流動化を促進すると共に、吐出口６から原料粉体４０を適量で吐出させやすくなる。
【００４２】
これらの結果、本実施形態の装置２では、ダイス３０の原料粉体受け３２へ粉体材料を均一に計量精度良く充填することができる。また、この装置２のホッパ８の内部では、スクリュなどを用いないので、原料粉体４０に過度なストレスが作用せず、原料粉体自体に悪影響を与えることもない。
【００４３】
また本実施形態では、芯棒部材１０が、ホッパ８の中心軸に沿って配置される芯棒本体部分１０ａを有するため、ホッパ８の中心軸に沿って配置される芯棒本体部分１０ａが振動することにより、ホッパ中央部での原料の流動化が促進される。さらに、芯棒本体部分１０ａの下端１０ｂが、吐出口６が形成される排出管８ｃの内部にまで入り込んで振動するため、排出管８ｃの内部での原料粉体の詰まりを効果的に防止することができる。
【００４４】
さらに本実施形態では、芯棒本体部分１０ａに、ホッパ８の内壁に向けて放射方向に延びる先端自由端の突起状ロッド１０ｄを複数設けることにより、芯棒部材１０と原料粉体４０との接触面積が増大すると共に、原料粉体４０の放射方向に沿って、ホッパ８内部の各所に振動がより均一に伝わり、図７（Ａ）に示すように、原料粉体４０の全体上面が均一な速度で下方に流れ、原料の滞留がより生じ難くなる。なお、突起状ロッド１０ｄの先端が自由端であるために、突起状ロッド１０ｄの先端がより振動しやすくなる。
【００４５】
また本実施形態では、図１に示す制御部５０により、リニアフィーダ２０の駆動とホッパ８の振動とを同期させることで、ホッパ８の吐出口６から吐出される原料粉体４０の量とリニアフィーダ２０で搬送される原料粉体の量とが一致する。したがって、ホッパ８の吐出口６からの原料粉体４０の吐出量、すなわち図５に示す原料粉体受け３２への原料粉体４０の供給量が正確に制御され、正確な供給量で原料粉体４０をリニアフィーダ２０で搬送することが可能になる。
【００４６】
また、ホッパ８の振動のオン・オフとホッパ８の吐出口６における原料粉体４０の流出および停止を一致させることが可能になる。特に、本実施形態では、図２に示すように、ホッパ８の吐出口６とリニアフィーダ２０との底面２０ａとの間には、所定の隙間Ｈ１が形成してある。この隙間Ｈ１を適切な隙間とすることにより、リニアフィーダ２０の駆動とホッパ８の振動とを同期させることで、ホッパ８の吐出口６における原料粉体４０の流出および停止を制御することが可能になる。
【００４７】
ホッパ８の吐出口６からの原料粉体４０の流出を停止させるには、リニアフィーダ２０の駆動とホッパ８の振動とを同時に停止させるのみでよい。これらを同時に停止させることで、図２に示すように、リニアフィーダ２０の底面２０ａと吐出口６との間に原料粉体が詰まり、吐出口６からの原料粉体４０の流出が自動的に停止する。
【００４８】
また、ホッパ８の吐出口６からの原料粉体４０の流出を開始させるには、リニアフィーダ２０の駆動とホッパ８の振動とを同時に開始させるのみでよい。同時に開始させることで、リニアフィーダ２０の底面２０ａの上に位置する原料粉体４０は、底面２０ａに沿って下方に移動し、吐出口６からはホッパ８の内部に貯留してある原料粉体がホッパ８および芯棒部材１０ａの振動に応じて底面２０ａの上に流出する。
【００４９】
さらに本実施形態では、ホッパ８は、防振ゴムを介して圧縮成形装置４に固定される。このような構成にすることで、ホッパ８自体の振動が、ダイス３０などを含む圧縮成形装置４の装置本体に伝わりにくくなり、成形工程に支障が生じることを防止することができる。また、防振ゴムがホッパの動きを許容するために、ホッパ８自体の振動はより強調される。
【００５０】
なお、芯棒部材１０の上端１０ｃは、圧縮成形装置４に固定してあっても良いが、好ましくは図２に示すように、ホッパ８の上端部内壁に固定してある。ホッパ８に芯棒部材１０を固定することで、ホッパ８の振動が芯棒部材１０に直接に伝達し、芯棒部材１０が振動しやすくなる。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００５２】
たとえば、本発明の原料供給装置のホッパに収容される原料としては、特に限定されず、フェライト粉末、誘電体粉末、その他のセラミック粉末、半導体粉末、金属粉末などの粉体に限らず、チップ、ペレット、フィラー、などの性状であっても良い。
【００５３】
また、本発明の原料供給装置により供給された原料は、圧縮成形装置のみでなく、射出成形装置、押出成形装置、封止成形装置、単結晶育成装置などの成形装置に供給されても良い。あるいは、成形装置以外の装置、たとえば試験装置、貯蔵器、風袋装置、粉体搬送装置などの装置に供給されても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態において、芯棒部材１０の下端１０ｂは、排出管８ｃの吐出口６から飛び出していても良い。たとえばホッパ８の吐出口６にチューブや配管などが連結される場合には、それらのチューブや配管の内部にまで、芯棒本体部分１０ａの下方自由端が入り込んで振動することで、それらの内部での原料詰まりを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る原料供給装置の概略側面図である。
【図２】図２は図１に示すホッパの概略断面図である。
【図３】図３は図２に示す芯棒部材の概略斜視図である。
【図４】図４は図３に示す芯棒部材とホッパとリニアフィーダとの位置関係を示す斜視図である。
【図５】図５は図１に示す成形装置の要部概略断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は成形装置による成形過程を示す概略図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）はホッパ内部における原料粉体の正常流れおよび粉体詰まりを説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
２…  原料供給装置
４…  圧縮成形装置
６…  吐出口
８…  ホッパ
８ａ…  ホッパ本体
８ｂ…  排出ガイド部
８ｃ…  排出管
１０…  芯棒部材
１０ａ…  芯棒本体部分
１０ｂ…  下端
１０ｃ…  上端
２０…  リニアフィーダ
２０ａ…  底面
２０ｂ…  側壁
３０…  ダイス
３２…  原料粉体受け
３４…  キャビティ
４０…  原料粉体
５０…  制御部
６０…  加振装置
【図１】
0004992797.tif 000002
【図２】
0004992797.tif 000003
【図３】
0004992797.tif 000004
【図４】
0004992797.tif 000005
【図５】
0004992797.tif 000006
【図６】
0004992797.tif 000007
【図７】
0004992797.tif 000008