JP2012056673A - 粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】秒単位で起こる粉粒体の供給量の斑を防止し、非常に高い精度で粉粒体供給量を制御できる粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法を提供すること。
【解決手段】本発明の粉粒体を所定量づつ供給する粉粒体定量供給装置は、モータ１０と、モータの出力軸１４と粉粒体を収容する貯留タンク２と、一端側で貯留タンクから粉粒体を受け入れ、受け入れた粉粒体を、内部に配置され且つモータの出力軸の回りに配置されたスクリューコンベア８によって他端に設けられた供給口２０に向けて搬送する搬送手段４と、搬送手段の他端側であって供給口よりも上流側に形成された空間部からなる充填室１８と、充填室と供給口との間に設けられた規制板１６であって、前記粉粒体が通過する開口を有する規制板と、を備え、開口がモータの出力軸よりも上方側にのみ形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、概略的には、粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法に関し、詳細には、板状部材を粗面化する粗面化装置等に使用される粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法に関する。

液晶表示装置においては、装置のコンパクト化を図ることができるなどの理由から、板状の導光体の一端面に光源からの光を入射させて導光体内を伝搬させ、表面から出射させる所謂エッジライト方式の面光源が、近年、多用されてきている。

近年、ノートパソコンでは、マルチメディア視聴の機会が増加し、このような用途では、液晶表示装置に対する高解像度化、低消費電力化が求められている。さらに、ノートパソコンでは、携帯性を考慮し、軽量化、薄型化、低消費電力化の需要が高まっている。
この結果、ノートパソコンに使用される液晶表示装置用の面光源に対して輝度性能の向上、薄型化、低消費電力化が求められている。

一方、このような液晶表示装置に用いられる面光源用の導光体は、製造時に導光体の表面または裏面をブラスト装置（粗面化装置）で粗面化し、輝度の調整（均一化）を図っている。

このような用途で使用される粗面化装置（ブラスト装置）は、スクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置で粉粒体を搬送する構成を備えている。
しかしながら、粉粒体は、粉粒体間に存在する気体の量によって、嵩密度が変動するため、スクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置では、所定時間あたりの供給量を一定に保つことが難しかった。

また、スクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置では、スクリューピッチによる送り斑が発生し、粉粒体を斑無く送り出すことが難しかった。
この結果、スクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置を用いた粗面化装置では、均一且つ高精度な粗面を形成することが困難となっていた。

このため、ブラスト装置内に設けられたスクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置の下流側に、１０％〜７０％の開口率を有する規制板を設けることで、スクリューコンベアが搬送した粉粒体を一旦、充填室に滞留させ、その後、被加工物側に粉粒体を供給する構成とし、毎分あたりの粉粒体の供給精度を向上させ、精密な粗面化加工を可能とする技術が提案されている(特許文献１参照)。

特開２００７−１７６７０１号公報

しかしながら、上述したように、液晶表示装置用の面光源に輝度性能の向上、薄型化、低消費電力化が求められているため、このような面光源に使用される導光体の表面の粗面化にも、より高い精度が求められている。

この結果、導光体の表面を粗面化する粗面化装置に対して粉粒体の供給精度の向上が要求され、スクリューコンベアを利用した粉粒体定量供給装置における粉粒体の供給精度も、他の用途における分単位の供給量管理から、秒単位の供給量管理とし、精度を向上させることが望まれている。
即ち、一般的な粗面化では、ブラスト装置内での秒単位の粉粒体の供給量の斑が問題を引き起こすことは希であるが、導光体等の光学製品の粗面化では、一般的な用途では問題とならないような微少な粉粒体の供給斑が、最終製品上で視認される瑕疵となることがあるため、光学製品の粗面化では粉粒体の供給精度の更なる向上が望まれている。

また、高精度な粗面化が要求される他の用途においても、ブラスト装置の粉粒体定量供給装置において粉粒体を高い精度で供給することができる構成が求められている。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、秒単位で起こる粉粒体の供給量の斑を防止し、非常に高い精度で粉粒体供給量を制御できる粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、
粉粒体を所定量づつ供給する粉粒体定量供給装置であって、
モータと、
前記モータの出力軸と
前記粉粒体を収容する貯留タンクと、
一端側で前記貯留タンクから粉粒体を受け入れ、前記受け入れた粉粒体を、内部に配置され且つ前記モータの出力軸の回りに配置されたスクリューコンベアによって他端に設けられた供給口に向けて搬送する搬送手段と、
該搬送手段の他端側であって前記供給口よりも上流側に形成された空間部からなる充填室と、
該充填室と前記供給口との間に設けられた規制板であって、前記粉粒体が通過する開口を有する規制板と、を備え、
前記開口が前記モータの出力軸よりも上方側にのみ形成されている、
ことを特徴とする粉粒体定量供給装置が提供される。

このような構成によれば、スクリューコンベアによって搬送されてきた粉粒体は、モータの出力軸より上方側に設けられた開口のみから下流側に送られるので、秒単位で起こる粉粒体の供給量の斑が防止され、非常に高い精度で粉粒体供給量を制御できる粉粒体定量供給装置が提供される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記開口が、前記規制板の上端部に形成された弓形の切り欠きである。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記開口が、前記規制板の上端部に形成され上方に向かって拡開する略三角形の切り欠きである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記規制板の下流側に堆積防止板が配置され、
該堆積防止板は、中央で前記粉粒体の安息角以上の角度をなすよう屈曲された形状を備え、前記屈曲部が、前記規制板の開口の下部の高さ位置で、前記粉粒体搬送方向に延びるように配向されている。

前記規制板が、前記搬送手段の一端側に向かって先細りする形状の規制部材として構成されている。

本発明の他の態様によれば、
粉粒体を所定量づつ供給する粉粒体定量供給方法であって、
モータと、前記モータの出力軸と、前記粉粒体を収容する貯留タンクと、一端側で前記貯留タンクから粉粒体を受け入れ、前記受け入れた粉粒体を、内部に配置され且つ前記モータの出力軸の回りに配置されたスクリューコンベアによって他端に設けられた供給口に向けて搬送する搬送手段と、該搬送手段の他端側であって前記供給口よりも上流側に形成された空間部からなる充填室と、該充填室と前記供給口との間に設けられた規制板であって、前記粉粒体が通過する開口を有する規制板と、を備え、前記開口が前記モータの出力軸よりも上方側にのみ形成されている粉粒体定量供給装置から粉粒体を供給するステップを備えている、
ことを特徴とする粉粒体定量供給方法が提供される。

本発明によれば、秒単位で起こる粉粒体の供給量の斑を防止し、非常に高い精度で粉粒体供給量を制御できる粉粒体定量供給装置および粉粒体定量供給方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態の粉粒体定量供給装置の概略的な構成を示す一部分を破断した模式的な図面である。 図１の粉粒体定量供給装置のケーシングの他端側部分を模式的に示す一部分を破断した拡大図である。 本発明の一実施形態で使用される規制板の正面図である。 規制板と堆積防止板との関係を示す斜視図である。 規制板と堆積防止板との関係を示す正面図である。 本発明の他の実施形態で使用される規制板の正面図である。 本発明の他の実施形態の粉粒体定量供給装置の一部分を示す概略図である。 図７の粉粒体定量供給装置の規制部材の正面図である。 図７の粉粒体定量供給装置の他の規制部材の正面図である。 従来の規制板の正面図である。 本発明の実施例１と比較例１における粉粒体供給量１０ｇ／ｍｉｎの場合の１秒ごとの粉体供給量を示すグラフである。 本発明の実施例１と比較例１における粉粒体供給量２０ｇ／ｍｉｎの場合の１秒ごとの粉体供給量を示すグラフである。 本発明の実施例３と比較例１における粉粒体供給量１０ｇ／ｍｉｎの場合の１秒ごとの粉体供給量を示すグラフである。 本発明の実施例３と比較例１における粉粒体供給量２０ｇ／ｍｉｎの場合の１秒ごとの粉体供給量を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の粉粒体定量供給装置について説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態の粉粒体定量供給装置１の概略的な構成を示す模式的な図面である。

粉粒体定量供給装置１は、貯留タンク２に貯蔵された粉粒体を所定量ずつ供給する装置である。
以下、板状部材の表面を粗面化する装置に粉粒体を供給する場合を例にとって説明する。

図１に示されているように、粉粒体定量供給装置１は、粉粒体を貯蔵するホッパー状の貯留タンク２と、粉粒体の搬送経路を規定し搬送手段を構成する中空円筒状のケーシング４を備えている。貯留タンク２の下端に設けられた開口（図示せず）が、ケーシング４の一端側に設けられた取入口６に接続され、貯留タンク２内の粉粒体が、ケーシング４の内部空間の一端側に順次、供給されるように構成されている。

ケーシング４内にはスクリューコンベア８が配置されている。スクリューコンベア８は、図１に模式的に示すように、ケーシング４の内部空間を長手方向に延びるように配置されている。

スクリューコンベア８は、公知のスクリューコンベアと同一の構成を有し、ケーシング４の一端側外方部分に配置されたモータ１０によって回転駆動される。詳細には、スクリューコンベア８は、ケーシング４の他端側まで延び他端側で軸受け１２によって支持されたモータ１０の出力軸１４の周囲に取付けられて、即ち出力軸１４の回りに配置され、貯留タンク２からケーシング４の内部空間の一端側に供給された粉粒体を、モータ１０の回転速度に応じて、ケーシング４の内部空間の他端側に順次、搬送するように構成されている。

本記実施形態では粉粒体として、平均粒子径が８０μｍ、最大粒径１０５μｍ、かさ密度が１．４２ｇ／ｃｍ³のガラスビーズ研削材が使用されるが、アルミナ系、セラミック系、樹脂系の研磨材等も使用可能である。

図２は、このケーシング４の他端側部分を模式的に示す一部分を破断した拡大図である。図２等に示されているように、ケーシング４の内部空間の円形断面の開放した先端部分は、上下方向に延びるように配置された規制板１６によって部分的に閉鎖されている。スクリューコンベア８の他端（先端）は、規制板１６より貯留タンク２側の位置で終端し、その結果、スクリューコンベア８の他端（先端）と規制板１６との間に、スクリューコンベア８のスクリュー部分が配置されていない空間である充填室１８が形成されている。

さらに、図１および図２に示されているように、規制板１６で部分的に閉鎖されているケーシング４の先端部分は、下方に向かって開口した供給口２０に接続されている。

規制板１６は、図３に示されているように、概略的にはドーナツ形状を有する板部材であり、その外径は、ケーシング４の内部空間の円形断面の開放した先端部分のとほぼ同じに設定されている。

また、規制板１６は、外周部がケーシング４の内周面に接続されるとともに、中央開口１６ａにモータ１０の出力軸１４が挿通され、ケーシング４の内部空間の円形断面の開放した先端部分を部分的に閉鎖するように構成されている。なお、モータ１０の出力軸１４は、規制板１６の中央開口１６ａに回転自在に挿通されている。

さらに、図３に示されているように、規制板１６は、上端部に開口２２を備えている。詳細には、開口２２は、規制板１６の上端を弓形に切取ることによって形成されている。スクリューコンベア８によって搬送されてきた粉粒体は、規制板１６の上部の開口のみを通って下流側に流出することになる。

弓形形状の弦の長さは、特に制限されないが、規制板の直径の１０％〜７５％が好ましい。弦の長さが規制板の直径の１０％以上の場合に粉体が詰まらない傾向にあり、７５％以下の場合に供給精度が良好となる傾向にある。弦の長さの下限値は、規制板の直径の２０％以上がより好ましく、３０％以上が特に好ましい。また、弦の長さの上限値は、規制板の直径の６５％以下がより好ましく、５５％以下が特に好ましい。

本実施形態の粉粒体定量供給装置では、スクリューコンベア８により搬送れてきた粉粒体が充填室１８に送り込まれる。上述したように、充填室１８の前方側、すなわちケーシング４の開放端は、規制板１６によって、部分的に閉鎖されているので、スクリューコンベア８で搬送されてきた粉粒体は、充填室１８内に滞留した後、規制板１６の上方に位置する開口部２２から供給口２０に送られることになる。この充填室１８における滞留の際、粉粒体は充填室１８内で圧縮されて脱気され、かさ密度が所定値まで強制的に高められる。

したがって、貯留タンク２内の粉粒体間の気体の混入の程度によるかさ密度の変動、およびスクリューコンベア８のスクリューピッチによる送りムラに影響されることなく、粉粒体が高い供給精度で一定量ずつ供給口２０に送られる。この粉粒体は、下流側の粗面化装置で粗面化加工に使用され、斑の少ない粗面化加工を可能とする。

本発明の上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

例えば、上記実施形態の粉粒体定量供給装置の規制板１６の下流、すなわち供給口２０側に、図４、および図５に示されている堆積防止板２４を設けても良い。堆積防止板２４は、中央で前記粉粒体の安息角以上の角度をなすよう屈曲された「屋根型」形状を備え、屈曲部即ち稜線が、規制板１６の開口２２の下部の高さ位置で、粉粒体搬送方向（モータ出力軸１４と平行な方向）に延びるように配向されて規制板に固定されている。

このような構成によれば開口部２２から供給口２０側に排出された粉粒体が、モータ１０の出力軸１４に堆積することが防止される。この結果、粉粒体の流動性変化を防止することができ、また、規制板１６の壁面への粉粒体の付着も防止される。

また、図６に示されるように、規制板１６’に設けられる開口２２’を規制板１６’の上端部に形成され上方に向かって拡開する略三角形の切り欠きによって構成してもよい。略三角形の頂点とケーシング４の内周面との距離（隙間の最大値）は、特に制限されないが、ケーシング４とモータ１０の出力軸１４との距離以下が好ましく、ケーシング４とモータ１０の出力軸１４との距離の０．５倍以下がより好ましく、０．３倍以下が特に好ましい。

さらに、図７に示されているように、円柱の一端側をその中心軸に対して所定角度をなす平面で切断した形状の部材によって構成した規制板（規制部材）２８を規制板１６に代えて用いてもよい。

このような形状の規制部材２８は、軸線方向長さが長い部分を下側にして、切断された側を貯留タンク２側（ケーシング４の一端側）に向けた状態で、ケーシング４内に配置される。即ち、規制部材２８が、搬送手段の一端側に向かって先細りしていることになる。
この場合、規制部材２８（２８’）には、上方側に配置される軸線方向長さが短い部分に、横断面が弓形の開口（貫通孔）３０（図８）、あるいは横断面が略三角形の開口（貫通孔）３２（図９）が形成されている。

次に本発明の実施例について説明する。
（比較例１）
搬送手段として、ケーシング内径が３０ｍｍφ、スクリューコンベアの軸径が８ｍｍφ、羽根径が２６．６ｍｍφであるスクリューコンベア８を用いて、開口部４０がリング形状となる従来型の規制板４２（図１０）を使用した場合の粉粒体の供給量を測定した。なお、この規制板４２の直径は２６．７ｍｍφであり、その外周とケーシングの内周面との間に幅１．６５ｍｍのリング形状の隙間即ち開口部４０を持たせている。

使用した粉粒体は、ＧＢ＃２２０：ガラスビーズ（ポッターズバロティーニ社製、平均粒子径８０μｍ、最大粒径１０５μｍ、真密度２．５２ｇ／ｃｍ³、かさ密度１．４２ｇ／ｃｍ³）である。

粉粒体の供給は、貯留タンクの取入口、及び規制板の下流側の供給口２０が大気圧の状態で行い、株式会社エー・アンド・デイ製のウエイング・インジケータ（ＡＤ−４４０１）、ロードセル（ＬＣ４１０１−Ｇ６００：最小重量単位 ０．０２ｇ）を用いて、供給口２０から供給される粉粒体の重量を測定した。

また、粉粒体の供給量が１０ｇ／ｍｉｎ（スクリューコンベアの回転速度２．７ｒｐｍ）の場合と２０ｇ／ｍｉｎ（スクリューコンベアの回転速度５．３ｒｐｍ）の場合において、１分間ごとの粉粒体の供給量および１秒間ごとの粉粒体の供給量を測定し、供給精度を以下の式により求めた。
供給精度（％）＝（３σ／μ）×１００％
ここで、μは供給量の平均値であり、σは標準偏差である。

表１には、１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量を示す。まず最初に、粉粒体供給量３０ｇ／ｍｉｎで３分間以上放流して、ケーシング内を粉粒体で充填させた後、粉粒体供給量を１０ｇ／ｍｉｎに変更して１分間のグラム数が安定した後、一旦供給を停止してから再度起動し測定を開始、測定開始時を０分とした。０分から１分の間の供給量は１１．１４ｇであり、１分から２分の間の供給量は１０．９８ｇであり、２分から３分の間の供給量は１０．９４ｇであった。これらの供給量の平均値は１１．０２ｇ／ｍｉｎ、標準偏差は０．１１ｇ／ｍｉｎであり、これらの値から求めた供給精度は２．８８％であった。

図１１には、１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量を示す。これらの供給量の平均値は０．１８ｇ／ｓｅｃ、標準偏差は０．１２ｇ／ｓｅｃであり、これらの値から求めた供給精度は１９２％であった。これらの結果を表２に示す。

次に、粉粒体供給量を２０ｇ／ｍｉｎに変更して１分間のグラム数が安定した後、一旦供給を停止してから再度起動し測定を開始、測定開始時を０分とした。表３に、２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量を示す。これらの供給量の平均値は２０．４３ｇ／ｍｉｎ、標準偏差は０．１７ｇ／ｍｉｎであり、これらの値から求めた供給精度は２．５０％であった。

図１２には、２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量を示す。これらの供給量の平均値は０．３４ｇ／ｓｅｃ、標準偏差は０．１１ｇ／ｓｅｃであり、これらの値から求めた供給精度は９６％であった。これらの結果を表４に示す。

（実施例１）
規制板として、弓形の開口をもつ規制板（図３のタイプ）であって、ケーシング上部内周面から弦までの距離が２ｍｍ（ケーシング内面と規制板との隙間の最大値が２ｍｍ）である規制板を用いること以外は、比較例１と同様にして、供給精度を評価した。
１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量及び供給精度を表１に示す。１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量及び供給精度を図１１及び表２にそれぞれ示す。
２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量及び供給精度を表３に示す。２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量及び供給精度を図１２及び表４に示す。

（実施例２）
規制板として、弓形の開口をもつ規制板（図３のタイプ）であって、ケーシング上部内周面から弦までの距離が１ｍｍ（ケーシング内面と規制板との隙間の最大値が１ｍｍ）である規制板を用いること以外は、比較例１と同様にして、供給精度を評価した。結果を表１〜４に示す。

（実施例３）
規制板として、逆三角形の開口をもつ規制板（図６のタイプ）であって、ケーシング上部内周面から頂点までの距離２ｍｍ（ケーシング内面と規制板との隙間の最大値が２ｍｍ）である規制板を用いること以外は、比較例１と同様にして、供給精度を評価した。

１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量及び供給精度を表１に示す。１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量及び供給精度を図１３及び表２にそれぞれ示す。
２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの供給量及び供給精度を表３に示す。２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの供給量及び供給精度を図１４及び表４に示す。

表１〜４からわかるように、従来の規制板（比較例１）に比べて、本発明の規制板（実施例１〜３）を用いた場合には、供給精度が良好となる。特に、秒単位でみた場合の供給量のふれが狭く、非常に高い精度で粉粒体供給量を制御できた。

［表１］
１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの各規制板の供給精度

［表２］
１０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの各規制板の供給精度

［表３］
２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１分間あたりの各規制板の供給精度

［表４］
２０ｇ／ｍｉｎ供給時の１秒間あたりの各規制板の供給精度

以上のように、規制板の開口をモータの出力軸よりも上方にのみ設けることで、非常に高い精度で粉粒体を連続的に供給できることが可能となる。

１：粉粒体定量供給装置
２：貯留タンク
４：ケーシング
８：スクリューコンベア
１０：モータ
１６：規制板
１８：充填室
２０：供給口

Claims (6)

1. 粉粒体を所定量づつ供給する粉粒体定量供給装置であって、
   モータと、
   前記モータの出力軸と
   前記粉粒体を収容する貯留タンクと、
   一端側で前記貯留タンクから粉粒体を受け入れ、前記受け入れた粉粒体を、内部に配置され且つ前記モータの出力軸の回りに配置されたスクリューコンベアによって他端に設けられた供給口に向けて搬送する搬送手段と、
   該搬送手段の他端側であって前記供給口よりも上流側に形成された空間部からなる充填室と、
   該充填室と前記供給口との間に設けられた規制板であって、前記粉粒体が通過する開口を有する規制板と、を備え、
   前記開口が前記モータの出力軸よりも上方側にのみ形成されている、
   ことを特徴とする粉粒体定量供給装置。
2. 前記開口が、前記規制板の上端部に形成された弓形の切り欠きである、
   請求項１に記載の粉粒体定量供給装置。
3. 前記開口が、前記規制板の上端部に形成され上方に向かって拡開する略三角形の切り欠きである、
   請求項１に記載の粉粒体定量供給装置。
4. 前記規制板の下流側に堆積防止板が配置され、
   該堆積防止板は、中央で前記粉粒体の安息角以上の角度をなすよう屈曲された形状を備え、前記屈曲部が、前記規制板の開口の下部の高さ位置で、前記粉粒体搬送方向に延びるように配向されている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉粒体定量供給装置。
5. 前記規制板が、前記搬送手段の一端側に向かって先細りする形状の規制部材として構成されている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粉粒体定量供給装置。
6. 粉粒体を所定量づつ供給する粉粒体定量供給方法であって、
   モータと、前記モータの出力軸と、前記粉粒体を収容する貯留タンクと、一端側で前記貯留タンクから粉粒体を受け入れ、前記受け入れた粉粒体を、内部に配置され且つ前記モータの出力軸の回りに配置されたスクリューコンベアによって他端に設けられた供給口に向けて搬送する搬送手段と、該搬送手段の他端側であって前記供給口よりも上流側に形成された空間部からなる充填室と、該充填室と前記供給口との間に設けられた規制板であって、前記粉粒体が通過する開口を有する規制板と、を備え、前記開口が前記モータの出力軸よりも上方側にのみ形成されている粉粒体定量供給装置から粉粒体を供給するステップを備えている、
   ことを特徴とする粉粒体定量供給方法。

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