JP2003302281A

JP2003302281A - 粉体供給装置及び粉体供給方法

Info

Publication number: JP2003302281A
Application number: JP2002107948A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Tateishi; 守立石; Tomiji Isogai; 富治磯貝; Akio Sato; 彰生佐藤
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-24
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP3826063B2

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体供給再開時に無駄のない安定供給を図り供
給量を精密管理すること。【解決手段】粉体供給装置は、密閉容器４に外付けされ
て粉体を収容する補給用ホッパ５と、同ホッパ５から一
定量だけ計量ホッパ３２に補給された粉体を密閉容器４
に設けられた流出口９へ定量的に流動させるために密閉
容器４に密閉収容された超音波フィーダ６と、密閉容器
４にキャリアガスを供給することにより、流出口９にガ
ス圧力を供給する圧力供給装置２と、粉体をガス圧力に
より流出口９から流出させて供給対象へ圧送供給するた
めに超音波フィーダ６及び圧力供給装置２を制御する制
御装置３とを備える。制御装置３は、粉体の圧送供給停
止時に、超音波フィーダ６を動作停止させると共に、そ
の動作停止直前からガス圧力を所定時間かけて零へ向け
て低下させるように圧力供給装置２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、粉体をキャリア
ガスを使用して所定の供給対象へ圧送供給するようにし
た粉体供給装置及び粉体供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉体（粉末）をキャリアガスを使
用して圧送するようにした装置として、例えば、特許第
３１０５６２７号公報に開示された装置が知られてい
る。

【０００３】この装置は、粉末処理ユニットに粉末を計
量搬送するためのものである。この装置は、粉末容器の
漏斗から落下する粉末を、回転式計量円板状に環状に形
成された粉末溝にてすり切ることで一定量の粉末を切り
出し、切り出された粉末をキャリアガスによる所定のガ
ス圧力下で吸い上げることにより、可撓性管を通じて粉
末処理ユニットへ圧送供給するようになっている。この
装置では、重量測定セルで粉末の重さを測定し、粉末の
供給量が一定となるように、計量円板の回転速度を制御
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、前記従来の
装置は、粉末の供給をキャリアガスで搬送するものでは
あるが、前記従来公報には、粉末の切り出し及びその停
止と、キャリアガスの供給及びその停止との関係につい
て何も記載も示唆もされていない。

【０００５】ここで、前記従来の装置において、粉末処
理ユニットへの粉末の供給を停止させる際、粉末の切り
出しと、キャリアガスの供給とを同時に停止させること
が考えられる。しかし、このような場合には、粉末及び
キャリアガスの停止後に、可撓性管の途中に粉末が残る
ことがある。従って、この残留粉末に配慮しないで次回
の粉末の供給を再開させたのでは、粉末処理ユニットに
対する最初の粉末供給量が不安定に変動するおそれがあ
る。そこで、供給再開時の粉末供給量を管理するため
に、可撓性管の中に残る粉末を事前に排出させる必要が
あり、粉末に無駄が生じることになる。

【０００６】又、前記従来の装置では、計量円板上へ漏
斗から粉末を直接落下させる構造となっており、重量測
定セルで粉末の重さを測定するのに、一度にかなりの重
量の粉末を測る必要がある。このため、粉末の測定精度
は最大重量の±１％程度となり、粉末の毎秒ｇ単位の測
定には適しておらず、粉末供給量を微量単位まで精密に
管理することが難しい。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その第１の目的は、粉体（粉末）の供給再開
時に無駄のない安定供給を図ることを可能にした粉体供
給装置及び粉体供給方法を提供することにある。この発
明の第２の目的は、第１の目的に加え、粉体の供給量を
微量単位まで精密に管理することを可能にした粉体供給
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明は、粉体を所定の流出
口へ定量的に流動させるための定量流動手段と、流出口
にキャリアガスによる圧力を供給するための圧力供給手
段と、粉体をキャリアガスによる圧力により流出口から
流出させて所定の供給対象へ圧送供給するために定量流
動手段及び圧力供給手段を制御する供給制御手段とを備
えた粉体供給装置において、供給制御手段は、粉体の圧
送供給を停止させるとき、定量流動手段の動作を停止さ
せると共に、その動作停止時又はその動作停止直前から
キャリアガスによる圧力を所定時間かけて所定値へ向け
て低下させるように圧力供給手段を制御することを趣旨
とする。

【０００９】上記発明の構成によれば、供給制御手段の
制御により定量流動手段が動作することにより、粉体が
所定の流出口へ定量的に流動させられる。これと同時
に、供給制御手段の制御により圧力供給手段が動作する
ことにより、流出口にキャリアガスによる圧力が供給さ
れる。これにより、粉体が流出口から流出させられ、所
定の供給対象へと圧送供給される。ここで、粉体の圧送
供給を停止させるときに、供給制御手段により、定量流
動手段の動作が停止され、その動作停止時又はその動作
停止直前からキャリアガスによる圧力を所定時間かけて
所定値へ向けて低下させるように圧力供給手段が制御さ
れる。従って、粉体の流動の停止に際して、キャリアガ
スによる圧力が急激には低下しないので、粉体に与えら
れる圧力が最後まで安定的に変化し、粉体が流出口から
定量的に流出するようになる。

【００１０】上記第２の目的を達成するために、請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、定
量流動手段は、超音波振動の作用により粉体を定量的か
つ連続的に流出口へ送り出すための超音波振動送出機で
あることを趣旨とする。

【００１１】上記発明の構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加え、超音波振動送出機による超音波振
動の作用により粉体が定量的かつ連続的に安定して送り
出されるので、粉体の流出の微調整が容易となる。

【００１２】上記第２の目的を達成するために、請求項
３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、超
音波振動送出機を密閉収容するための密閉容器と、流出
口が密閉容器に設けられることと、キャリアガスによる
圧力が圧力供給手段により密閉容器に供給されることと
を備えたことを趣旨とする。

【００１３】上記発明の構成によれば、請求項２に記載
の発明の作用に加え、キャリアガスによる圧力が供給さ
れる密閉容器の中で、超音波振動送出機から粉体が送り
出されるので、粉体が流出口から吸い出されるように流
出することになる。

【００１４】上記目的を達成するために、請求項４に記
載の発明は、請求項３に記載の発明において、超音波振
動送出機に供給される粉体を収容するための粉体容器
と、粉体容器が密閉容器に外付けされることと、密閉容
器と粉体容器との間に設けられ、両容器の内圧差を低減
するための低減手段とを備えたことを趣旨とする。

【００１５】上記発明の構成によれば、請求項３に記載
の発明の作用に加え、粉体容器は超音波振動送出機への
粉体の補給に使われる。密閉容器と粉体容器との内圧差
が低減手段により低減されるので、粉体容器から超音波
振動送出機への粉体の供給が円滑になる。

【００１６】上記第１の目的を達成するために、請求項
５に記載の発明は、粉体を定量的に流出口へ流動させな
がらキャリアガスによる圧力により流出口から流出させ
て所定の供給対象へ圧送供給するようにした粉体供給方
法において、粉体の圧送供給を停止させるときに、先
ず、粉体の流動を停止させ、その流動停止時又はその流
動停止直前からキャリアガスによる圧力を所定時間かけ
て所定値へ向けて低下させることを趣旨とする。

【００１７】上記発明の構成によれば、粉体の流動を停
止させるに際して、キャリアガスによる圧力が急激には
低下しないので、粉体に与えられる圧力が最後まで安定
的に変化し、粉体が流出口から定量的に流出するように
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の粉体供給装置及び
粉体供給方法を具体化した一実施の形態を図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１９】図１に、粉体供給装置の概略構成を示す。
粉体供給装置は、所定の供給対象としての粉体処理装置
へ粉体をキャリアガスにより圧送供給するものであり、
粉体供給機１と、粉体供給機１にキャリアガスによる圧
力を供給するための圧力供給装置２と、粉体供給機１及
び圧力供給装置２を制御するための制御装置３とを備え
る。

【００２０】図２に、図１の粉体供給機１を拡大して示
す。図３に、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。粉
体供給機１は、耐圧型の密閉容器４と、密閉容器４に外
付けされた補給用ホッパ５と、密閉容器４に密閉収容さ
れた超音波振動送出機（以下「超音波フィーダ」と言
う。）６とを備える。

【００２１】密閉容器４は、金属製の板枠７と、板枠７
の正面・背面を覆うアクリル板８とから構成される。板
枠７の底壁には、粉体を外部へ流出させるための流出口
（図において管継手として示される。）９が設けられ
る。流出口９には、粉体を所定の粉体処理装置へ導くた
めのホース１０が接続される。板枠７の側壁には、密閉
容器４の中にキャリアガスによる圧力を導入するための
導入口（図において管継手として示される。）１１と、
密閉容器４の中の圧力（内圧）を検出するための圧力セ
ンサ１２が設けられる。

【００２２】補給用ホッパ５は、補給用の粉体ＰＤを収
容するためのものであり、本発明の粉体容器に相当す
る。このホッパ５は密閉容器４の上側に固定され、その
底部に設けられた絞り孔１３（図３参照）を通じて密閉
容器４に連通する。このホッパ５の上側は蓋板１４によ
り密閉される。

【００２３】密閉容器４の内部には、補給用ホッパ５の
絞り孔１３から落下する粉体ＰＤを下方へ案内するため
の案内管１５が設けられる。案内管１５における粉体Ｐ
Ｄの落下を許容・規制するために、密閉容器４の内部に
は、補給用バルブ１６が設けられる。補給用バルブ１６
は、板枠７に固定されたソレノイド１７と、バルブ機構
１８とを含む。補給用バルブ１６は、ソレノイド１７の
アーマチャ１７ａが伸びることにより、バルブ機構１８
の弁部材１８ａが動いて案内管１５が開き、粉体ＰＤの
落下が許容される。その反対に、ソレノイド１７のアー
マチャ１７ａが縮むことにより、バルブ機構１８の弁部
材１８ａが動いて案内管１５が閉じ、粉体ＰＤの落下が
規制される。

【００２４】密閉容器４と補給用ホッパ５との間には、
バイパス管１９が設けられる。このバイパス管１９は、
密閉容器４と補給用ホッパ５との内圧差を低減するため
の本発明の低減手段に相当する。

【００２５】バルブ機構１８の下側には、ブラケット２
０を介して超音波フィーダ６が取り付けられる。超音波
フィーダ６は、補給用ホッパ５から補給して計量ホッパ
３２に収容された粉体ＰＤを、密閉容器４の流出口９へ
定量的に流動させるためのものであり、本発明の定量流
動手段に相当する。この超音波フィーダ６は、超音波振
動の作用により粉体ＰＤを定量的かつ連続的に流出口９
へ送り出すようになっている。

【００２６】超音波フィーダ６は、超音波モータ２９、
ロードセル３０、モータ駆動回路３１、計量ホッパ３２
及び終段ホッパ３３を備える。計量ホッパ３２は、案内
管１５に対応して配置される。終段ホッパ３３は、超音
波モータ２９に隣接して配置され、ブラケット２１を介
して板枠７に固定される。計量ホッパ３２には、案内管
１５から落下する粉体が投入される。計量ホッパ３２に
投入された粉体は、超音波モータ２９の動作により、ス
リット３４から側方（図１，２おいては右側）へ送り出
され、終段ホッパ３３に受け入れられ、流出口９を通じ
てホース１０へ導出される。

【００２７】ここで、超音波フィーダ６の構成を図４〜
７に従い詳しく説明する。図４には、超音波フィーダ６
の主要部構成を、図５，６には、超音波モータ２９の構
造を、図７には、超音波フィーダ６の作用等をそれぞれ
示す。

【００２８】図４，７に示すように、超音波フィーダ６
は、計量ホッパ３２の出口から重力により自由流出する
粉体ＰＤに超音波モータ２９のホーン２９ａにより超音
波振動を付与することにより、その粉体ＰＤをスリット
３４から流出させるようになっている。計量ホッパ３２
の下側は、超音波モータ２９のホーン２９ａ上に取り付
けられる。超音波モータ２９は、シリンダケース３５、
ブラケット３６、ロードセル３０及びブラケット２０を
介してバルブ機構１８に取り付けられる。これにより、
計量ホッパ３２及び超音波モータ２９がロードセル３０
を介してバルブ機構１８に一体的に支持される。

【００２９】超音波モータ２９は、有底状のシリンダケ
ース３５に組み付けられ、そのケース３５がブラケット
３６を介してロードセル３０に固定される。超音波モー
タ２９の基部は、シリンダケース３５の中に挿入された
状態で複数の点接触により同ケース３５に支持される。

【００３０】超音波モータ２９は、そのホーン２９ａの
上面２９ｂにおいて粉体ＰＤに楕円軌跡の超音波振動を
付与するものである。図５，６に示すように、超音波モ
ータ２９は、先端及び基端の金属ブロック４１，４２
と、それらブロック４１，４２の間に挟まれた圧電素子
４３、分割電極４４、圧電素子４５、電極４６及びボル
ト４７とを備える。先端の金属ブロック４１は、先端に
角柱状のホーン２９ａを有する略円柱状をなす。両圧電
素子４３，４５及び電極４６はそれぞれリング状をな
し、分割電極４４は一対でリング状をなしている。ボル
ト４７は両端に雄ねじ４７ａを有する。このボルト４７
に圧電素子４３、分割電極４４、圧電素子４５及び電極
４６が挿通された状態で、その両雄ねじ４７ａが各金属
ブロック４１，４２に形成された雌ねじ４１ａ，４２ａ
に締め付けられることにより、上記各部材４３〜４７が
二つの金属ブロック４１，４２の間に挟持される。この
状態で、二つの金属ブロック４１，４２、電極４６及び
ボルト４７が互いに電気的に接続される。分割電極４４
及び電極４６には、駆動信号が供給される。この駆動信
号が各分割電極４４に供給されることにより、両圧電素
子４３，４５の厚みが部分的に増減し、ホーン２９ａに
縦振動（ホーン２９ａの長さ方向の振動）と曲げ振動が
同時に生じてホーン２９ａに楕円軌跡（図４，５に矢印
で示す。）の超音波振動が発生する。

【００３１】図７に示すように、計量ホッパ３２には粉
体ＰＤが収容される。図４に示すように、計量ホッパ３
２は、その下端がホーン２９ａの上面２９ｂにボルト３
９により固定される。計量ホッパ３２の下端は、前述し
た出口となっている。計量ホッパ３２は、その出口部分
をホーン２９ａの上面２９ｂに接合させることにより、
ホーン２９ａに取り付けられる。

【００３２】図７に示すように、計量ホッパ３２の下端
には、粉体ＰＤの粒径の大きさに対応した前述したスリ
ット３４が設けられる。このスリット３４は、計量ホッ
パ３２の下端の出口外周縁に水平方向（図７の左方）へ
向けて形成される。このスリット３４の向きは、ホーン
２９ａで発生する楕円軌跡の超音波振動における水平方
向に一致している。

【００３３】ロードセル３０は、超音波モータ２９及び
計量ホッパ３２等の重さを検出するための荷重センサで
ある。スリット３４から粉体ＰＤが自由流出するとき
に、ロードセル３０で検出される重量変化率に基づき、
超音波フィーダ６からの粉体ＰＤの送り出し量を算出す
ることができる。

【００３４】モータ駆動回路３１は、板枠７の底壁に固
定される。モータ駆動回路３１には、超音波モータ２９
及びロードセル３０が接続される。この駆動回路３１の
動作により、超音波モータ２９が駆動される。

【００３５】図１において、圧力供給装置２は、キャリ
アガスを密閉容器４の中に供給することにより、同容器
４の流出口９にキャリアガスによる圧力を供給するため
のものであり、本発明の圧力供給手段に相当する。圧力
供給装置２は、キャリアガスの供給源であるボンベ５１
と、ガスレギュレータ５２と、マスフローコントローラ
５３とを備え、それらが配管５４により直列に接続され
る。マスフローコントローラ５３の出力側は、配管５４
により密閉容器４の導入口１１に接続される。この実施
の形態では、キャリアガスとして窒素ガスが使用され
る。ボンベ５１から導出されるキャリアガスは、ガスレ
ギュレータ５２で圧力調整された後、マスフローコント
ローラ５３で所定流量に調整される。そして、所定圧
力、所定流量に調整されたキャリアガスが、導入口１１
を通じて密閉容器４の中にに導入される。

【００３６】図１において、制御装置３は、粉体ＰＤを
キャリアガスによる圧力により密閉容器４の流出口９か
ら流出させて所定の粉体処理装置へ圧送供給するために
超音波フィーダ６及び圧力供給装置２を制御するための
ものであり、本発明の供給制御手段に相当する。この制
御装置３には、圧力センサ１２、補給用バルブ１６、モ
ータ駆動回路３１及びマスフローコントローラ５３が電
気的に接続される。制御装置３の前面には、各種スイッ
チを含む操作操作パネル６１や表示器６２が設けられ
る。

【００３７】図８に、制御装置３を含む粉体供給装置の
電気的構成をブロック回路図に示す。制御装置３は、操
作パネル６１及び表示器６２の他に、コンピュータ６３
を備える。コンピュータ６３は、超音波フィーダ６及び
圧力供給装置２の制御を司るものであり、中央処理装置
(ＣＰＵ）６４及び各種メモリ６５を含む。メモリ６５
には、粉体供給装置による粉体の圧送供給を制御するた
めの制御プログラム及び必要なデータが格納される。コ
ンピュータ６３には、圧力センサ１２、補給用バルブ１
６、モータ駆動回路３１、マスフローコントローラ５
３、操作パネル６１及び表示器６２がそれぞれ接続され
る。同じく、コンピュータ６３には、超音波フィーダ６
のロードセル３０が接続される。

【００３８】ここで、制御装置３のコンピュータ６３が
実行する制御内容について説明する。先ず、粉体の供給
を開始させる場合の開始制御について説明する。図９
に、開始制御の処理内容をフローチャートに示す。

【００３９】先ず、ステップ１００で、制御装置３の操
作パネル６１の始動スイッチがＯＮ操作されると、コン
ピュータ６３は、ステップ１１０で、コンピュータ６３
は、マスフローコントローラ５３をＯＮさせてキャリア
ガスの制御を開始させる。これにより、単位時間当たり
所定量のキャリアガスが密閉容器４の中に導入され始
め、密閉容器４の内圧が上昇し始める。

【００４０】その後、ステップ１２０で、コンピュータ
６３が所定時間をカウントすると、ステップ１３０で、
コンピュータ６３は、計量ホッパ３２に所定量の粉体Ｐ
Ｄがないときのみ、補給用バルブ１６を開制御させる。
ここで、コンピュータ６３は、ロードセル３０の検出値
に基づいて計量ホッパ３２に所定量の粉体ＰＤがあるか
否かを判断する。補給用バルブ１６が開制御されると、
案内管１５が開かれ、補給用ホッパ５からの粉体ＰＤの
落下が許容され、案内管１５を通じて粉体ＰＤが、計量
ホッパ３２に投入され始める。

【００４１】次いで、ステップ１４０で、コンピュータ
６３は、計量ホッパ３２の粉体ＰＤが所定量に達したと
き、補給用バルブ１６を閉制御させる。ここでも、コン
ピュータ６３は、ロードセル３０の検出値に基づいて計
量ホッパ３２における粉体ＰＤの量を判断する。補給用
バルブ１６が閉制御されると、案内管１５が閉じられ、
補給用ホッパ５からの粉体ＰＤの落下が規制され、案内
管１５から計量ホッパ３２への粉体ＰＤの投入が停止さ
れる。

【００４２】そして、ステップ１５０で、コンピュータ
６３は、超音波フィーダ６をＯＮさせて粉体ＰＤの供給
を開始させる。コンピュータ６３は、モータ駆動回路３
１を制御して超音波モータ２９を駆動させることによ
り、超音波フィーダ６をＯＮさせる。これにより、キャ
リアガスによる圧力により密閉容器４の流出口９から粉
体ＰＤが流出し始め、キャリアガスと共に粉体ＰＤがホ
ース１０を通じて粉体処理装置へ圧送供給され始める。
このように、粉体供給の開始制御がコンピュータ６３に
より実行される。

【００４３】次に、粉体の供給を停止させる場合の停止
制御について説明する。図１０に、停止制御の処理内容
をフローチャートに示す。

【００４４】先ず、ステップ２００で、制御装置３の操
作パネル６１の停止スイッチがＯＮ操作されると、コン
ピュータ６３は、ステップ２１０で、コンピュータ６３
は、マスフローコントローラ５３を制御して、キャリア
ガスの流量を低下させ始める。

【００４５】次に、ステップ２２０では、ステップ２１
０の処理開始から所定時間（例えば「０．５秒」）が経
過してから、コンピュータ６３は、超音波フィーダ６を
ＯＦＦさせて粉体ＰＤの供給を停止させる。コンピュー
タ６３は、モータ駆動回路３１を制御して超音波モータ
２９を停止させることにより、超音波フィーダ６をＯＦ
Ｆさせる。これにより、密閉容器４の流出口９への粉体
ＰＤの送り出しが止められる。

【００４６】そして、ステップ２３０で、コンピュータ
６３は、マスフローコントローラ５３を制御して、引き
続きキャリアガスの流量を所定時間かけて徐々に低下さ
せた後、マスフローコントローラ５３をＯＦＦさせる。
これにより、超音波フィーダ６からの粉体ＰＤの送り出
しが停止した前後から、密閉容器４の内圧が徐々に低下
し、やがて零に落ちる。従って、密閉容器４の流出口９
からの粉体ＰＤの流出が止まり、ホース１０を通じての
粉体処理装置への粉体ＰＤの圧送供給が止められる。こ
のように、粉体供給の停止制御がコンピュータ６３によ
り実行される。

【００４７】つまり、この実施の形態の粉体供給装置に
おいては、粉体ＰＤを定量的に流出口９へ流動させなが
らキャリアガスによる圧力により流出口９から流出させ
て所定の粉体処理装置へ圧送供給するようにした粉体供
給方法が行われる。そして、この方法において、粉体Ｐ
Ｄの圧送供給を停止させるときに、先ず、粉体ＰＤの流
動を停止させ、その流動停止直前からキャリアガスによ
る圧力を所定時間かけて所定値（ここでは「零」）へ向
けて徐々に低下させている。

【００４８】ここで、上記の粉体供給装置及び粉体供給
方法を「レーザクラッドバルブシート加工」の粉体供給
に使用して行われた一実施例を以下に説明する。

【００４９】この実施例では、図１の粉体供給機１のホ
ース１０の先端にクラッドノズルが装着され、粉体の供
給に使用された。主な加工条件は次の通りである。（１）加工速度：周速１ｍ／ｍｉｎ（２）加工径：φ２８ｍｍ（１周１００ｍｍ、ラップ有
り）（３）粉体量：１ｇ／ｓ（４）ガス流量：１４Ｌ／ｍｉｎ（窒素ガス）（５）ホース長：１０ｍ（６）揚高：最大３ｍ（７）供給パターン：図１１（ａ），（ｂ）に示すパタ
ーンここで、「揚高」とは、粉体供給機１のホース１０の根
元と、そのホース１０の出口までの間の重力方向におけ
る高さの差を意味する。

【００５０】図１１（ａ），（ｂ）は、上記の開始制御
及び停止制御に関わる密閉容器４の中の圧力（容器内圧
力）と、密閉容器４に供給されるキャリアガスの流量
（ガス流量）の挙動を示す。図１１（ａ），（ｂ）にお
いて、「ガスＯＮ」及び「ガスＯＦＦ」は、それぞれ圧
力供給装置によるキャリアガスの供給開始と供給停止を
意味する。又、「粉ＯＮ」及び「粉ＯＦＦ」は、それぞ
れ超音波フィーダ６による粉体ＰＤの送り出し開始と送
り出し停止を意味する。更に、「ガス低下」は、キャリ
アガスの流量を低下させ始めることを意味する。

【００５１】図１１（ｂ）に示すように、ガス流量の挙
動は、「ガスＯＮ」のタイミングで立ち上がり、「ガス
低下」のタイミングで、低下し始め、その後は徐々に低
下して「ガスＯＦＦ」のタイミングで立ち下がる。これ
に対応して、容器内圧力は、粉体の供給開始・停止の影
響を受けて変化している。即ち、図１１（ａ）に示すよ
うに、「粉ＯＮ」のタイミングでは、ホース１０の中の
ガス流量が一定となるため、粉体の供給量もホース１０
の出口では一定となる。しかし、ホース１０の全長にわ
たり粉体が充満するに連れてホース１０の流路が狭まる
ことから、ガス流量が一定となるようにマスフローコン
トローラ５３の働きで容器内圧力が上昇する。

【００５２】この状態で、仮に、キャリアガスの流量を
低下させることなく、ただ単に「粉ＯＦＦ」のタイミン
グで、超音波フィーダ６による粉体送り出しを停止させ
たとする。この場合、ホース１０の中の粉体は急激に減
少するが、容器内圧力は、図１１（ｂ）に破線で示すよ
うに高くなることから、ガス流量が不安定となる。この
結果、クラッド層の断面は、図１２に示すように、溶融
肉盛されず、クラッド終端付近が凹みとなる。

【００５３】これに対して、本実施の形態では、「粉Ｏ
ＦＦ」のタイミングに合わせて、その直前からガス流量
を低下させていることから、図１１（ｂ）に実線で示す
ように、容器内圧力も安定的に徐々に低下する。これに
より、ホース１０の出口での粉体の流量が安定する。こ
の結果、クラッド層の断面は、図１３に示すように、厚
さが全体に安定する。

【００５４】又、実際に粉体流量の安定性を確かめるた
めに、上記と同じ条件でレーザを出さず、ホース１０の
出口を一定速度で直線的に移動させて、その移動後に残
った粉体重量を「１６．７ｍｍ」ごと（１秒間の移動距
離に相当）に測定した。その測定結果を図１４のグラフ
に示す。このグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は測
定粉量を示す。このグラフにおいて、「○」は、本実施
の形態の停止制御を行った場合の粉体重量を示し、
「●」は、本実施の形態の停止制御を行わなかったの粉
体重量を示す。このグラフからも明らかなように、粉体
の供給開始時も供給終了時も、供給される粉体重量が安
定していることが分かる。

【００５５】以上説明した本実施の形態の粉体供給装置
によれば、制御装置３の制御により超音波フィーダ６が
動作することにより、補給用ホッパ５に収容された粉体
ＰＤが密閉容器４の流出口９へ定量的に流動させられ
る。これと同時に、制御装置３の制御により圧力供給装
置２が動作することにより、流出口９にキャリアガスに
よる圧力が供給される。これにより、粉体ＰＤが流出口
９から流出させられ、所定の粉体処理装置へと圧送供給
される。

【００５６】ここで、粉体ＰＤの圧送供給を停止させる
ときに、制御装置３により、超音波フィーダ６の動作が
停止され、その動作停止直前からキャリアガスによる圧
力を所定時間かけて零へ向けて低下させるように圧力供
給装置２が制御される。つまり、粉体ＰＤの圧送供給を
停止させる際、先ず、粉体ＰＤの流動を停止させ、その
流動停止直前からキャリアガスによる圧力を所定時間か
けて零へ向けて低下させる粉体供給方法を採用してい
る。

【００５７】従って、粉体ＰＤの流動停止に際して、キ
ャリアガスによる圧力が急激に低下することがないの
で、粉体ＰＤに与えられる圧力が最後まで安定的に変化
することになり、粉体ＰＤが流出口９から定量的に流出
するようになる。このため、粉体ＰＤがホース１０の途
中に残ることがなくなる。この結果、次回、粉体ＰＤの
供給を再開させたときに、粉体処理装置に対する最初の
粉体供給量が不安定に変動することがなくなる。このこ
とから、再開時の粉体供給量を管理するために、ホース
１０の中に残る粉体を事前に排出させる必要がなく、粉
体に無駄が生じることもなくなる。つまり、所定の粉体
処理装置への粉体の供給再開時に、粉体ＰＤを無駄なく
安定的に供給することができるようになる。

【００５８】ここで、上記のような粉体供給停止時にお
ける密閉容器４の圧力制御は、リリース弁を密閉容器４
に取り付け、図１１（ａ）における「ガス低下」のタイ
ミング以降の実線で示す圧力パターンとなるようにリリ
ース弁の開度を制御することでも達成される。しかしな
がら、この場合には、密閉容器４にリリース弁を取り付
けると、キャリアガスだけでなく粉体も外部へ流れ出る
おそれがあり実用的ではない。本実施の形態の粉体供給
装置には、そのような問題はない。

【００５９】この実施の形態の粉体供給装置では、密閉
容器４の流出口９へ粉体ＰＤを送り出すのに、超音波振
動の作用により粉体ＰＤを定量的かつ連続的に流出口９
へ送り出すための超音波フィーダ６が使用される。従っ
て、超音波フィーダ６の超音波振動を微調整することに
より、粉体ＰＤの送り出し量の微調整が可能となり、流
出口９からの粉体ＰＤの流出の微調整が容易となる。こ
のため、粉体処理装置への粉体ＰＤの供給量を微量単位
まで精密に管理することができる。

【００６０】この実施の形態の粉体供給装置によれば、
超音波フィーダ６が密閉容器４に収容され、補給用ホッ
パ５が密閉容器４に外付けされると共に、粉体ＰＤの流
出口９が密閉容器４に設けられる。そして、キャリアガ
スによる圧力が圧力供給装置２により密閉容器４に供給
されるようになっている。従って、圧力供給装置２によ
りキャリアガスによる圧力が供給される密閉容器４の中
で、超音波フィーダ６から粉体ＰＤが送り出されること
から、その粉体ＰＤが流出口９から吸い出されるように
ホース１０に流出する。このため、超音波フィーダ６か
ら送り出される粉体ＰＤの舞い上がりや飛散を防止する
ことができ、粉体ＰＤを効率よく流出口９からホース１
０へ流出させて、粉体処理装置へ圧送供給することがで
きる。

【００６１】この実施の形態の粉体供給装置では、密閉
容器４と補給用ホッパ５との間に、両容器４，５の内圧
差を低減するためのバイパス管１９が設けられる。従っ
て、密閉容器４と補給用ホッパ５との内圧差が低減さ
れ、補給用ホッパ５から超音波フィーダ６の計量ホッパ
３２への粉体ＰＤの供給が円滑になる。このため、補給
用ホッパ５の絞り孔１３で粉体ＰＤが詰まることを未然
に防止することができる。この意味で、粉体供給装置に
よる粉体供給量の精密管理を長期間安定的に持続させる
ことができる。

【００６２】尚、この発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲
で以下のように実施することもできる。

【００６３】（１）前記実施の形態では、粉体の供給停
止に際して、先ず、粉体の流動を停止させ、「その流動
停止直前」からキャリアガスによる圧力を所定時間かけ
て所定値としての零へ向けて低下させるようにした。こ
れに対し、先ず、粉体の流動を停止させ、「その流動停
止直前」からではなく、「その流動停止時」からキャリ
アガスによる圧力を所定時間かけて所定値（例えば
「零」）へ向けて低下させるようにしてもよい。この場
合にも、前記実施の形態と同様の作用・効果を得ること
ができる。

【００６４】（２）前記実施の形態では、図１１（ａ）
に示すように、粉体の供給停止に際して、「ガス低下」
のタイミングからガス流量を直線的に低下させるように
した。これに対し、図１５に示すように、粉体の供給停
止に際して、「ガス低下」のタイミングからガス流量を
段階的（多段階）に低下させるようにしてもよい。この
場合にも、前記実施の形態と同様の作用・効果を得るこ
とができる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
粉体の圧送供給を停止させるとき、定量流動手段の動作
を停止させると共に、その動作停止時又はその動作停止
直前からキャリアガスによる圧力を所定時間かけて所定
値へ向けて低下させるように圧力供給手段を制御してい
る。このため、所定の供給対象への粉体の供給再開時に
粉体を無駄なく安定的に供給することができる。

【００６６】請求項２に記載の発明の構成によれば、請
求項１に記載の発明において、定量流動手段を、超音波
振動の作用により粉体を定量的かつ連続的に流出口へ送
り出すための超音波振動送出機により構成している。こ
のため、請求項１に記載の発明の効果に加え、粉体の供
給量を微量単位まで精密に管理することができる。

【００６７】請求項３に記載の発明の構成によれば、請
求項２に記載の発明において、超音波振動送出機を密閉
容器に密閉収容し、流出口を密閉容器に設け、キャリア
ガスによる圧力を圧力供給手段により密閉容器に供給す
るようにしている。このため、請求項２に記載の発明の
効果に加え、超音波振動送出機から送り出される粉体の
舞い上がりや飛散を防止することができ、粉体を効率よ
く流出口から流出させて、所定の供給対象へ圧送供給す
ることができる。

【００６８】請求項４に記載の発明の構成によれば、請
求項３に記載の発明において、密閉容器と粉体容器との
間に、両容器の内圧差を低減するための低減手段を設け
ている。このため、請求項３に記載の発明の効果に加
え、粉体容器で粉体が詰まることを未然に防止すること
ができ、粉体供給量の精密管理を長期間安定的に持続さ
せることができる。

【００６９】請求項５に記載の発明の構成によれば、粉
体の圧送供給を停止させるときに、先ず、粉体の流動を
停止させ、その流動停止時又はその流動停止直前からキ
ャリアガスによる圧力を所定時間かけて所定値へ向けて
低下させるようにしている。このため、所定の供給対象
への粉体の供給再開時に粉体を無駄なく安定的に供給す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係り、粉体供給装置を示す概略
構成図である。

【図２】図１の粉体供給機を拡大して示す図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図４】超音波フィーダの主要部を示す概略構成図であ
る。

【図５】超音波モータを示す断面図である。

【図６】超音波モータを示す分解斜視図である。

【図７】超音波フィーダの構造及び作用を示す断面図で
ある。

【図８】粉体供給装置の電気的構成をブロック回路図で
ある。

【図９】開始制御の処理内容を示すフローチャートであ
る。

【図１０】停止制御の処理内容を示すフローチャートで
ある。

【図１１】（ａ），（ｂ）は、開始制御及び停止制御に
関わる容器内圧力とガス流量の挙動を示すタイムチャー
トである。

【図１２】クラッド層を示す断面図である。

【図１３】クラッド層を示す断面図である。

【図１４】測定粉量の挙動を示すタイムチャートであ
る。

【図１５】別の実施の形態に係り、ガス流量の挙動を示
すタイムチャートである。

【符号の説明】

１粉体供給機２圧力供給装置（圧力供給手段）３制御装置（供給制御手段）４密閉容器５補給用ホッパ（粉体容器）６超音波フィーダ（超音波振動送出機）９流出口２９超音波モータ５３マスフローコントローラＰＤ粉体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｇ 17/04 Ｇ０１Ｇ 17/04 ＧＨ０２Ｎ 2/00 Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｃ (72)発明者磯貝富治愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者佐藤彰生愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 2F046 AA00 BA04 BA07 BA11 BB03 CA01 DA02 DA03 DA06 3F075 AA08 BA01 BA02 BB03 CA09 CB01 CB03 CB11 CB12 CB13 CB14 CB16 CC30 CD08 CD14 DA24 DA28 5D107 AA14 BB06 CC01 CC11 CC12 DD11 DE01 DE02 FF03 5H680 AA09 BB01 BB17 BC00 CC02 CC05 DD02 DD15 DD23 DD37 DD43 DD63 DD88

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体を所定の流出口へ定量的に流動させ
るための定量流動手段と、前記流出口にキャリアガスによる圧力を供給するための
圧力供給手段と、前記粉体を前記キャリアガスによる圧力により前記流出
口から流出させて所定の供給対象へ圧送供給するために
前記定量流動手段及び前記圧力供給手段を制御する供給
制御手段とを備えた粉体供給装置において、前記供給制御手段は、前記粉体の圧送供給を停止させる
とき、前記定量流動手段の動作を停止させると共に、そ
の動作停止時又はその動作停止直前から前記キャリアガ
スによる圧力を所定時間かけて所定値へ向けて低下させ
るように前記圧力供給手段を制御することを特徴とする
粉体供給装置。
【請求項２】前記定量流動手段は、超音波振動の作用
により前記粉体を定量的かつ連続的に前記流出口へ送り
出すための超音波振動送出機であることを特徴とする請
求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】前記超音波振動送出機を密閉収容するた
めの密閉容器と、前記流出口が前記密閉容器に設けられることと、前記キャリアガスによる圧力が前記圧力供給手段により
前記密閉容器に供給されることとを備えたことを特徴と
する請求項２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】前記超音波振動送出機に供給される粉体
を収容するための粉体容器と、前記粉体容器が前記密閉容器に外付けされることと、前記密閉容器と前記粉体容器との間に設けられ、前記両
容器の内圧差を低減するための低減手段とを備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の粉体供給装置。
【請求項５】粉体を定量的に流出口へ流動させながら
キャリアガスによる圧力により前記流出口から流出させ
て所定の供給対象へ圧送供給するようにした粉体供給方
法において、前記粉体の圧送供給を停止させるときに、先ず、前記粉体の流動を停止させ、その流動停止時又はその流動停止直前から前記キャリア
ガスによる圧力を所定時間かけて所定値へ向けて低下さ
せることを特徴とする粉体供給方法。