JP2001151329A - 粉体供給装置 - Google Patents

粉体供給装置

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JP2001151329A JP34073299A JP34073299A JP2001151329A JP 2001151329 A JP2001151329 A JP 2001151329A JP 34073299 A JP34073299 A JP 34073299A JP 34073299 A JP34073299 A JP 34073299A JP 2001151329 A JP2001151329 A JP 2001151329A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラフを振動させる電磁加振手段の上下方向
の振動に起因する粉体供給の不具合を低減する。 【解決手段】 図示せぬ振動部材を水平方向である図の
左右方向にボイスコイルモータ2は、4つの弾性体11
1a,111b,111c,111dによって架台1に
支持されている。ここで、4つの弾性体は、同一のバネ
定数を有する同一形状の部材であり、同一の姿勢でボイ
スコイルモータ2を支持している。また、4つの弾性体
のボイスコイルモータ2を支持する部分111asと部
分111cs、および部分111bsと部分111ds
は、ボイスコイルモータ2の重心Gを通る振動部材の移
動方向線S1に対して線対称となる位置に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラフを振動させ
て粉体を供給する粉体供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、桶状のトラフを加振してトラ
フから粉体を落下させて所定量の粉体を供給する粉体供
給装置が用いられており、このような粉体供給装置とし
ては、例えば特開平2−206727号公報に開示され
た装置などがある。
【0003】ここで、図1に上記公報に記載された粉体
供給装置の構成を示す。同図に示すように、この粉体供
給装置は、架台1と、架台1に固定部材100を介して
固定されたボイスコイルモータ2と、ボイスコイルモー
タ2によって水平方向(図の左右方向)に振動させられ
る振動部材3と、振動部材3の振動方向である水平方向
に振動可能に支持されたトラフ4とを備えている。そし
て、図示せぬ制御システムから供給される推力指令(非
対称波形)、電流指令によってボイスコイルモータ2が
振動部材3を振動させることにより、トラフ4を振動さ
せている。これにより、ホッパー5から供給された粉体
6がトラフ4から落下するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した粉
体供給装置では、ボイスコイルモータ2を架台1に固定
支持する固定部材100として、比較的剛性の高い金属
板材などが用いられている。しかし、このような剛性の
高い金属板材等を固定部材100として採用すると、以
下に説明するような問題が生じる。
【0005】まず、ボイスコイルモータ2は、振動部材
3を水平方向に振動させるものであるため、その推力の
反力もボイスコイルモータ2に対して水平方向に作用す
る。このような反力が作用すると、ボイスコイルモータ
2自体が変位するため、これを支持する固定部材100
が弾性変形することになる。このように固定部材100
が弾性変形すると、固定部材100の復元力がボイスコ
イルモータ2に作用する。図2(a)に示すように、従
来のボイスコイルモータ2はその底面部において固定部
材100に支持されているため、つまりボイスコイルモ
ータ2の重心Gから離れた位置で固定部材100に支持
されているため、固定部材100の復元力の水平方向の
作用線が反力の作用線と一致しない。従って、ボイスコ
イルモータ2には、X方向(水平方向)の力だけでな
く、Y軸(紙面垂直方向)まわりのモーメントMが作用
する。これにより、図2(b)に示すように、ボイスコ
イルモータ2の重心Gを中心としたY軸まわりの回転振
動が発生してしまうことになる。なお、図2中に記載し
たばねは、固定部材100のバネ定数を擬似的に表した
ものであり、上記のような反力が加わった場合、水平方
向および垂直方向に固定部材100のバネ定数に応じた
復元力が作用していることを示す。
【0006】このようにボイスコイルモータ2がY軸ま
わりに回転すると、トラフ4(図1参照)が上下方向に
変位することになり、トラフ4上の粉体6が跳ねたり、
飛んだりしていまうこともあり得る。また、このような
上下動がトラフ4の曲げ振動を励起してしまい、粉体供
給に支障をきたすこともあり得る。
【0007】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、トラフを振動させる電磁加振手段の上下方
向の振動に起因する粉体供給の不具合を低減することが
可能な粉体供給装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1に記載の粉体供給装置は、支持体
と、電磁加振手段と、前記電磁加振手段により、水平方
向に振動させられる振動部材と、前記振動部材の振動方
向に振動可能に設けられ、前記振動部材の振動に伴って
振動するトラフとを備え、前記トラフを振動させること
により、該トラフから粉体を落下させて供給する粉体供
給装置において、前記電磁加振手段を前記支持体に支持
する機構であって、前記支持体と前記電磁加振手段の間
に配置される同一のバネ定数を有する4つの弾性体を備
えた1または複数の支持機構を備え、4つの前記弾性体
は、前記電磁加振手段を挟んで対向する位置にそれぞれ
2つずつ配置されており、4つの前記弾性体における前
記電磁加振手段を支持する支持部が、前記電磁加振手段
の重心を含む同一平面上に配置され、かつ前記電磁加振
手段を挟んで対向配置される2つの前記弾性体の前記支
持部が前記重心を通る前記振動部材の振動方向線に対し
て線対称の位置にあることを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の粉体供給装置は、
請求項1に記載の粉体供給装置において、4つの前記弾
性体の前記支持部の位置は、前記重心から等距離の位置
にあることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 A.粉体供給装置の全体構成 まず、図3は本発明の一実施形態に係る粉体供給装置の
構成を示す。同図に示すように、この粉体供給装置は、
架台(支持体)1と、架台1に支持機構110により固
定されたボイスコイルモータ2と、ボイスコイルモータ
2によって水平方向(図の左右方向)に振動させられる
振動部材3と、振動部材3の振動方向に振動可能に支持
されたトラフ4とを備えている。そして、ボイスコイル
モータ2によって振動部材3が振動させられることによ
り、トラフ4が振動させられる。これにより、ホッパー
5から供給された粉体6がトラフ4から落下するように
なっている。
【0011】次に、上述したようにトラフ4から落下さ
れる粉体6の質量を制御する粉体供給装置の制御構成に
ついて説明する。この粉体供給装置は、粉体6の落下量
を制御する構成として、質量検出器7と、減算器8と、
補償器9と、非対称波形発生器10と、増幅器11とを
備えている。
【0012】質量検出器7は、トラフ4から落下した粉
体6の質量を検出し、減算器8に出力する。減算器8
は、予め設定された質量設定値から質量検出器7によっ
て検出された質量検出値を減算し、その減算結果を補償
器9に出力する。補償器9は、減算器8から入力される
減算結果に応じて波形の振幅の大きさを示す指令信号を
生成し、非対称波形発生器10に供給する。非対称波形
発生器10は、補償器9からの指令に基づいた波形振幅
を有する非対称波形信号(図5参照)を生成し、増幅器
11を介してボイスコイルモータ2に供給する。このよ
うに非対称波形発生器10から増幅器11を介して供給
された電流指令(推力指令)によってボイスコイルモー
タ2を励磁し、振動部材3を振動させてトラフ4から粉
体6を落下させている。ここで、補償器9は、予め設定
された質量設定値の粉体6が落下するように非対称波形
発生器10の発生する波形信号を制御し、これにより設
定された値の粉体6を供給することができるようになっ
ている。
【0013】次に、上記構成の粉体供給装置によるトラ
フ4の振動、およびこれによる粉体6の落下動作につい
て説明する。まず、振動時におけるトラフ4上の粉体6
に作用する力を図4に示す。同図に示すように、トラフ
4上の粉体6には、振動によって慣性力maが生じるこ
とになる(mは粉体の質量、aは加速度)。ここで、慣
性力maがμSmgより小さい場合には、粉体6はトラ
フ4上に静止し、トラフ4と粉体6との間に相対的な運
動は生じない(μSはトラフ4の表面の静止摩擦係数、
gは重力加速度)。
【0014】一方、慣性力maがμSmgよりも大きい
場合には、粉体6とトラフ4との間にすべりが生じるこ
とになり、両者の間に相対的な運動が生じる。このと
き、粉体6にはμkmgの力が作用する(μkは、トラフ
4の表面の動摩擦係数)。上記粉体供給装置は、このよ
うな原理を利用したものであり、トラフ4を振動させる
際に、ある方向への移動時には、慣性力maがμSmg
よりも小さくなる加速度でトラフ4を移動させ、逆方向
への移動時に慣性力maがμSmgよりも大きくなる加
速度でトラフ4を移動させる。このようにすることによ
り、逆方向への移動時にのみ粉体6がトラフ4に対して
相対移動することになり、トラフ4上で粉体6を一方向
に搬送することができる。
【0015】そして、このような振動をトラフ4に生じ
させるために、非対称波形発生器10が図5(a)に示
すような非対称波形信号をボイスコイルモータ2に供給
している。図5(a)に示すような非対称波形信号を供
給した場合、ボイスコイルモータ2は、図5(b)、
(c)にそれぞれ示すような加速度および速度で振動部
材3(これに支持されるトラフ4)を振動させることに
なる。図5(b)、(c)において、「右」、「左」は
図3におけるトラフ4の移動方向を示すものであり、ト
ラフ4が左方向へ移動するときにのみ慣性力maがμS
mgを越えるような加速度a2で移動し、右方向への移
動時には慣性力maがμSmgを越えない加速度a1で
移動するようになっている。なお、図5(a)におい
て、一点鎖線は、トラフ4の加速度が0となるときの信
号のレベル値である。このような振動を加えると、図5
(c)に示すように、トラフ4が左方向への移動時にの
みトラフ4と粉体6との間に速度差(すべり)が生じ、
その速度差の積分値(図5(c)において斜線で示す部
分の面積)の分だけ粉体6がトラフ4上を移動すること
になる。
【0016】このような動作原理の下、設定された質量
値と、質量検出器7により検出された質量値とが一致す
るように、非対称波形発生器10が発生させるボイスコ
イルモータ2駆動用の非対称波形の振幅等を調整するこ
とにより、トラフ4の振動状態を制御して粉体供給能力
を調整している。
【0017】B.ボイスコイルモータの支持機構 次に、ボイスコイルモータ2を支持機構110に固定支
持する支持機構110について図6を参照しながら詳細
に説明する。同図に示すように、この支持機構110
は、架台1とボイスコイルモータ2との間に配置される
4つの弾性体111a,111b,111c,111d
を備えている。ここで、弾性体111としては、バネ定
数の小さいものが用いられることが好ましく、例えば防
振ゴムや空気バネなどを用いるようにすればよい。ま
た、4つの各弾性体111a,111b,111c,1
11dのバネ定数は同一であり、また形状も同一であ
る。さらに、各弾性体111a,111b,111c,
111dがボイスコイルモータ2を支持する姿勢も全て
揃えられている。
【0018】次に、4つの弾性体111a,111b,
111c,111dの配置位置について説明する。図示
のように各弾性体111a,111b,111c,11
1dのボイスコイルモータ2を支持する側の部分(支持
部)111as,111bs,111cs,111ds
が以下に説明するような条件を満たすように各弾性体1
11a,111b,111c,111dが配置されてい
る。ここで、実際には弾性体111a,111b,11
1c,111dは点ではなく面でボイスコイルモータ2
を支持しているが、部分111as,111bs,11
1cs,111dsとは、これらの面全体に作用する力
関係等を点に置き換えた場合に力が作用する部分であ
る。
【0019】まず、弾性体111c,111aはボイス
コイルモータ2の上下にそれぞれボイスコイルモータ2
を挟んで対向する位置に配置されており、弾性体111
d,111bはボイスコイルモータ2の上下にそれぞれ
ボイスコイルモータ2を挟んで対向する位置に配置され
ている。ここで、4つの部分111as,111bs,
111cs,111dsと、ボイスコイルモータ2の重
心Gとは1つの平面H(図6(b)参照)上に位置する
ようになっている。
【0020】また、対向配置される弾性体111c,1
11aおよび弾性体111d,111bは、それぞれボ
イスコイルモータ2の重心Gを通る振動部材3(図3参
照)の移動方向(水平方向)線S1に対して線対称とな
るようになっている。ボイスコイルモータ2の重心Gが
図6(a)に示す方向から視てボイスコイルモータ2の
中央に位置する場合には、移動方向線S1から部分11
1asと部分111csとの垂線距離(Y0)が等しく
なる。
【0021】また、本実施形態では、上記条件に加えて
重心Gから部分111as,111bs,111cs,
111dsまでの直線距離が全て等しくなるようになっ
ている。つまり、部分111asと111dsとが重心
Gに対して点対称となり、部分111bsと部分111
csとが重心Gに対して点対称となるように、各弾性体
111a,111b,111c,111dが配置されて
いる。従って、図6(a)に示すように、ボイスコイル
モータ2の重心Gがボイスコイルモータ2の中央に位置
する場合には、部分111asと部分111dsと重心
Gを通る垂直方向線S2との垂線距離(X0)が等しく
なる。
【0022】C.振動時の支持機構の作用 次に、ボイスコイルモータ2が振動部材3を振動させて
いる時に、上述した支持機構110に作用する力につい
て図7を参照しながら説明する。なお、図7中に記載し
たばねは、各弾性体111a,111b,111c,1
11dのバネ定数を擬似的に表したものであり、反力が
加わった場合、水平方向および垂直方向に各弾性体のバ
ネ定数に応じた復元力が作用していることを示す。
【0023】同図に示すように、ボイスコイルモータ2
が振動部材3を振動させた場合、ボイスコイルモータ2
にはその推力の反力が水平方向に作用することになる。
ここで、ボイスコイルモータ2の推力の反力としてF0X
が水平方向に作用し、また弾性体111a,111b,
111c,111dの各部分111as,111bs,
111cs,111dsにおけるX方向のバネ定数をk
Xとした場合、架台1に伝達される反力の水平方向成分
TXは、次の式により近似される。 FTX=F0X/(1−(Mω/4kX2) ここで、ωはFTXの角周波数であり、Mはボイスコイル
モータ2の質量を示す。従って、架台1に伝達される力
0Xは、ボイスコイルモータ2に加わる反力F 0Xの値だ
けでなく、kXの値によっても変化するものであること
がわかる。具体的には、kXが大きければ大きいほど、
TXは大きくなる。このため、kX<<Mωの場合に
は、FTXは微少な値となり、架台1へ伝達される反力が
ほとんどなくなる。一方、kX>>Mωの場合には、F
TXがF0Xに近づく、つまり架台1への反力の伝達率が1
00%に近づくことになる。
【0024】ここで、本実施形態のように弾性体111
a,111b,111c,111dの部分111as,
111bs,111cs,111dsにおけるX方向の
バネ定数kXの小さいもの(上述した防振ゴムや空気バ
ネなど)を用いることにより、架台1の反力の伝達力F
TXを微少なものとすることができる。これにより、以下
に説明するような効果が得られる。
【0025】上述したような反力が支持機構110を介
して架台1に伝達された場合、支持機構110の剛性が
高い場合には、上述した反力の架台1への伝達量は大き
くなり、架台1と、これを固定する基礎(図示略)との
取り付け剛性が低い場合には、架台1が大きく振動して
しまうこともある。また、架台1と基礎の取り付け剛性
が高い場合には、基礎に対する架台1の振動を抑制する
ことができるが、基礎が振動してしまうこともある。ま
た、様々な設置条件の下、常に架台1と基礎とを高い剛
性をもって取り付けることができるとは限らない。これ
に対し、本実施形態では、上述したように架台1への反
力の伝達を微少なものとすることができるので、上述し
たような問題を解消することができる。
【0026】また、本実施形態では、各弾性体111
a,111b,111c,111dの部分111as,
111bs,111cs,111dsが上述した条件を
満たす位置に配置されるようになっているが、これによ
る作用効果について説明する。
【0027】ボイスコイルモータ2に推力の反力F0X
加わり、ボイスコイルモータ2が水平方向にΔX変位し
た場合、各弾性体111a,111b,111c,11
1dの水平方向の復元力はkX*ΔXとなる。この際、
各弾性体111a,111b,111c,111dの復
元力の作用線は、ボイスコイルモータ2の重心Gを通ら
ないので、個々の弾性体のみの復元力に着眼すると、Y
軸まわりのモーメントが発生することになる。しかしな
がら、本実施形態では、上述したように弾性体111a
の部分111asと弾性体111cの部分111csが
移動方向線S1に対して線対称となるように配置されて
いるので、両者の復元力によって作用するY軸まわりの
モーメントは逆極性となり、これにより両者の復元力に
よるモーメントが相殺する。また、弾性体111bの部
分111bsと弾性体111dの部分111dsが移動
方向線S1に対して線対称となるように配置されている
ので、両者の復元力によって作用するY軸まわりのモー
メントが相殺する。従って、4つの弾性体111a,1
11b,111c,111dの全体としての復元力に着
眼すると、ボイスコイルモータ2にはY軸まわりのモー
メントが作用しない。すなわち、ボイスコイルモータ2
にはX方向のみ復元力が作用するが、この復元力も上述
したようにバネ定数の小さい弾性体を用いることにより
微少なものとなっている。
【0028】従って、本実施形態によれば、ボイスコイ
ルモータ2に作用する推力の反力によって上下方向にボ
イスコイルモータ2が移動したりすることが抑制され、
トラフ4を水平方向に振動させることにより行われる粉
体供給のボイスコイルモータ2の上下動に起因する誤動
作等を低減することができる。
【0029】C.変形例なお、本発明は、上述した実施
形態に限定されるものではなく、以下のような種々の変
形が可能である。
【0030】(1)上述した実施形態においては、2つ
の弾性体がそれぞれ上下からボイスコイルモータ2を支
持するようにしていたが、これに限らず、図8に示すよ
うに、ボイスコイルモータ2を左右2つずつの弾性体1
21で支持する(水平方向で支持する)ような支持機構
120を用いるようにしてもよい。この場合も、上述し
た実施形態と同様に同じバネ定数を有する防振ゴムなど
の4つの弾性体121の支持点121sがボイスコイル
モータ2の重心Gを含む1つの平面H上に配置される等
の上述した実施形態と同様の条件を満たすように配置す
れば(平面Hで切った断面図が図6(a)と同様になる
ようにすれば)、上記実施形態と同様の作用効果が得ら
れる。また、ボイスコイルモータ2を支持する機構の支
持方向は、このような水平方向や上記実施形態の垂直方
向に限らず、上述した実施形態と同様の条件を満たすの
であれば斜め方向であってもよい。
【0031】(2)また、上述した支持機構110に代
えて、図9に示すような支持機構を用いるようにしても
よい。同図に示すように、この支持機構では、上述した
実施形態と同様に同じバネ定数を有する防振ゴムなどの
4つのの弾性体131が取り付け治具150を介してボ
イスコイルモータ2を支持している。この場合も、上記
実施形態と同様に各取り付け治具150のボイスコイル
モータ2を支持する点が重心Gを含んだ1つの平面H上
に配置される等の上記実施形態と同様の条件を満たすよ
うに配置すれば、上記実施形態と同様の作用効果が得ら
れる。
【0032】(3)また、図10に示すように、4つの
弾性体111a,111b,111c,111dを有す
る支持機構110に加えて、水平方向からボイスコイル
モータ2を支持する4つの弾性体を有する支持機構12
0を設けるようにしてもよい。ここで、上記変形例
(1)において説明したように、支持機構120を構成
する4つの弾性体121の支持点121sが上述した実
施形態と同様の条件を満たすように配置されている。こ
のように垂直方向でボイスコイルモータ2を支持する支
持機構110と、水平方向でボイスコイルモータ2を支
持する支持機構120とを組み合わせるようにしてもよ
い。また、斜め方向にボイスコイルモータ2を支持する
支持機構を組み合わせるようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トラフを振動させる電磁加振手段の上下方向の振動に起
因する粉体供給の不具合を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の粉体供給装置の構成を示す図である。
【図2】 従来の粉体供給装置の構成要素であるボイス
コイルモータの支持機構に作用する力を説明するための
図である。
【図3】 本発明の一実施形態に係る粉体供給装置の構
成を示す図である。
【図4】 実施形態に係る前記粉体供給装置による粉体
供給原理を説明するための図である。
【図5】 実施形態に係る前記粉体供給装置による粉体
供給原理を説明するための図である。
【図6】 実施形態に係る前記粉体供給装置の構成要素
であるボイスコイルモータ2の支持機構付近を示す図で
ある。
【図7】 前記ボイスコイルモータ動作時の、実施形態
に係る前記粉体供給装置の前記支持機構に作用する力を
説明するための図である。
【図8】 実施形態に係る前記粉体供給装置の変形例に
おける前記支持機構付近を示す側面図である。
【図9】 実施形態に係る前記粉体供給装置の他の変形
例における前記支持機構付近を示す側面図である。
【図10】 実施形態に係る前記粉体供給装置のその他
の変形例における前記支持機構付近を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
1……架台(支持体)、2……ボイスコイルモータ(電
磁加振手段)、3……振動部材、4……トラフ、5……
ホッパー、6……粉体、7……質量検出器、8……減算
器、9……減算器、10……非対称波形発生器、110
……支持機構、111a,111b,111c,111
d……弾性体、111as,111bs,111cs,
111ds……部分(支持部)、120……支持機構、
121……弾性体、121s……支持点、131……弾
性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 伸浩 三重県伊勢市竹ケ鼻町100 神鋼電機株式 会社伊勢事業所内 Fターム(参考) 3F037 BA03 CA11 CB03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持体と、 電磁加振手段と、 前記電磁加振手段により、水平方向に振動させられる振
    動部材と、 前記振動部材の振動方向に振動可能に設けられ、前記振
    動部材の振動に伴って振動するトラフとを備え、 前記トラフを振動させることにより、該トラフから粉体
    を落下させて供給する粉体供給装置において、 前記電磁加振手段を前記支持体に支持する機構であっ
    て、前記支持体と前記電磁加振手段の間に配置される同
    一のバネ定数を有する4つの弾性体を備えた1または複
    数の支持機構を備え、 4つの前記弾性体は、前記電磁加振手段を挟んで対向す
    る位置にそれぞれ2つずつ配置されており、 4つの前記弾性体における前記電磁加振手段を支持する
    支持部が、前記電磁加振手段の重心を含む同一平面上に
    配置され、かつ前記電磁加振手段を挟んで対向配置され
    る2つの前記弾性体の前記支持部が前記重心を通る前記
    振動部材の振動方向線に対して線対称の位置にあること
    を特徴とする粉体供給装置。
  2. 【請求項2】 4つの前記弾性体の前記支持部の位置
    は、前記重心から等距離の位置にあることを特徴とする
    請求項1に記載の粉体供給装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109649964A (zh) * 2018-12-17 2019-04-19 东北大学 一种三机驱动亚共振自同步振动输送机装置的参数确定方法

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