JP2019182468A - 粉粒体精密供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、シャフトの上下動に伴いノズルの下端開口部を開閉するシャッタを用いる粉粒体供給装置の課題を解決し、精密な量を分取することができる粉体精密供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】垂直軸方向に移動自在に支持された軸体の下端に設けたベベル弁を上下させることによって、粉粒体を収容した容器の下部に配設した排出口の開口量を調節して、粉粒体の計量排出を行う粉粒体精密供給装置において、前記ベベル弁が、主ベベル弁と副ベベル弁とからなり、前記副ベベル弁が、前記主ベベル弁の一部を開閉可能に構成されたこと、を特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、上下に開閉する開閉弁を用いて粉粒体の種類にかかわらず精密かつ安定して供給量を調整する粉粒体精密供給装置に関する。

従来から、ホッパなどの容器に収容した粉粒体を下部の排出口から供給量を制御して落下供給する方法として、各種の供給方法が存在する。これらの方式は、粉粒体の特徴により選択される。

多くの粉粒体の粒径はバラつきがあり、そのバラつき具合は粒度分布で表される。粉粒体には、粒径が偏っているもの、粒径が均一であるもの、大小の粒径に分かれているもの、粒径のバラつきが均一であるものなどの種類がある。小さい粒径に偏っている粉粒体の例としては、顔料、染料又は小麦粉などがある。大きい粒径に偏っている粉粒体の例としては、塩又はグラニュー糖などがある。粒径が均一である粉粒体の例としては、トナーがある。粒径のバラつきが均一である粉粒体の例としては、粉末活性炭などがある。

粒径のバラつきが均一で正規分布を示す粉粒体の場合、粉粒体が空気やガスを保持しやすく、流動化が起こりやすくなる。流動化とは、粉粒体に空気やガスを供給し続けるとある時点で固定した状態を脱し膨張して、流体のような活動を行うことをいう。流動化が起こりやすい粉粒体は噴流性（フラッシング性）が高く飛散しやすいため粉塵対策が必要である。

粒径が均一な粉粒体の場合、流動性が高く安息角が小さいので円錐状に積層しようとしても底辺が広がり崩れる。流動性の高い粉粒体はグラニュー糖のような顆粒状のものに多い。粒径が均一な粉粒体は、粉粒体層に気体を保持しにくく流動化の性質がないことが多い。一方、流動性の低い粉粒体は、付着性や凝集性を有し、ファネルフロー、ブリッジ、ラットホールや移送管の閉塞などが生じやすい。ファネルフローとは、粉粒体がホッパ内壁に押し付けられ内壁から離れた粉粒体が優先して排出されることをいう。ラットホールとは、ファネルフローで内壁に押し付けられた粉粒体が固化し、当該部分が排出されず内壁から離れた部分に粉粒体の穴が形成されることをいう。

上記の粉粒体の性質に対応する供給方式として、オーガスクリュー方式のほか、振動方式、ロータリーバルブ、開閉弁を用いたシャッタ方式などが知られている。

オーガスクリュー方式は、上側に配設したホッパ状の容器下端の筒状に伸長させた排出部分にオーガスクリューを設けて当該スクリューを回転させて粉粒体を下側に押し出して定量排出を行うものであり、オーガスクリュー供給装置が知られている。オーガスクリューフィーダとも呼ばれている。水平方向に粉粒体を搬送する装置の場合は、スクリュー搬送装置又はスクリューコンベアと呼ばれる。

振動方式は、電磁、ピエゾなどの方式を用いた発振体によって振動を発生させる。その振動により供給物の密度を均一にしたうえで供給口に供給物を導き供給を行うものである。粉粒体の種類や供給量の大小によって振動の強さを調節する。

ロータリーバルブは、ホッパ下部の排出口直近上部に水平方向に回転軸を有する歯車を設け、歯車の間の溝に粉粒体を一定密度に充填し歯車を回転させて排出口から歯車間の粉粒体を全量排出し定量排出を行うものである。粒径が均一であるトナーや粒径のバラつきが均一である粉末活性炭などに使用される。粉粒体の種類や供給量の大小によって歯車間の容積を調節する。

開閉弁を用いたシャッタ方式は、排出口を遮蔽板が水平方向に移動し開閉を行うタイプ、排出口を遮蔽板が上下方向に移動し開閉を行うタイプやアイリスダイヤフラムのように絞り具合によって排出量を調節するタイプのものがある。粉粒体の種類や性質により開閉量を調節することによって定量排出を行うものである。

また、秤量までを含めた粉粒体供給装置は、粉粒体の性質によって、秤量一回ごとにホッパからの排出と停止を繰り返す回分式と、排出を継続しながら秤量を行って一定量を切り取る連続式とがある。

しかしながら、オーガスクリュー方式は、フィンによって粉粒体を下方へ押圧して移送するため、粉粒体の種類や性質によっては、体積が圧縮されて塊状になる部分ができるとブリッジの発生や密度の異なる部分の発生により一定量の排出ができない問題があった。振動方式は、流動化が起こりやすい粉粒体においては、飛散などの問題があった。ロータリーバルブは、歯車と供給口壁面に粉粒体が咬みこみロータリーバルブに負荷がかかるなどの問題があった。従来の各々の方式には上記の課題を有する。本願発明者はこれらの課題に鑑みて上下に移動する開閉弁を用いたシャッタ方式に着目し調査したところ、以下の先行発明がなされ開示されている。

特許文献１では、粉粒体を貯留するホッパと、ホッパの下端部から下方に延伸する筒状のノズルと、ホッパないしノズルの内部で上下方向に移動自在に支持された棒状のシャフトと、シャフトの下端に当該シャフトの上下動に伴いノズルの下端開口部を開閉するシャッタと、を備えて、シャッタが、ノズルの下端開口部に対応する周縁を有し、ノズルの中空部内に入り込み非接触にて当該ノズルの下端開口部を閉塞するとともに、当該ノズルの下端開口部から下方へ露出することで当該ノズルの下端開口部を開放する構成となっているものが開示されている。

特許文献２では、ホッパに連なる排出部の構造が、まずノズルに設けたオーガスクリューの回転による押出作用と開閉弁体の開閉作用によって粉体を計量落下し貯留筒に一旦貯留した後、該貯留筒下部の排出口から閉止弁を開放し排出する二段階排出の構成となっている粉体自動充填機用ホッパに連なるノズル構造が開示されている。落下の距離を短くすることで、粉体のはね返りや浮遊を防止することができる。

特許文献３では、粉体を貯留するホッパ下部に断面が一定のノズル部を形成すると共にノズル先端に間隔をおいてノズル外周縁より若干大きい外周縁を有する閉止板を連設し、かつノズル部外周に上方に鍔部を有する筒状の開閉シャッタを摺動自在に外装し、該開閉シャッタを下方にスプリングの弾力によってその下端が閉止板に当接してノズル部を封止するように構成したことを特徴とする粉体充填装置が開示されている。

特許第４３２９９２９号公報 実公平２−１２０６号公報 特開平１０−２７８９０１号公報

特許文献１では、粉粒体が接するシャッタの円錐側面の成す角度は粉粒体の種類に応じた安息角に基づいて設定されるが、粉粒体の種類、性質又は上方からの圧力によりノズルとシャフト又はノズルとシャフト先端の円錐部分の間においてファネルフロー現象やブリッジが発生し排出量が安定しない問題があった。

特許文献２は、最終排出においては上方からの圧力が軽減されているが、最初の落下計量時においては、オーガスクリューの圧力が掛かりノズル部分においてファネルフロー現象やブリッジが発生し排出量が安定しない問題があった。

特許文献３は、スプリングの弾力により開口量を制御しているので、開口量の微調整が難しい問題があった。また、軽量の最終段階においては、開口部分でブリッジが発生するなど落下量の微調整が難しい問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シャフトの上下動に伴いノズルの下端開口部を開閉するシャッタを用いる粉粒体供給装置の課題を解決し、精密な量を分取することができる粉体精密供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の粉粒体精密供給装置は、垂直軸方向に移動自在に支持された軸体の下端に設けたベベル弁を上下させることによって、粉粒体を収容した容器の下部に配設した排出口の開口量を調節して、粉粒体の計量排出を行う粉粒体精密供給装置において、前記ベベル弁が、主ベベル弁と副ベベル弁とからなり、前記副ベベル弁が、前記主ベベル弁の一部を開閉可能に構成されたこと、を特徴とする。本明細書においては、垂直方向延伸する軸（シャフト）の上下動に伴い排出筒（ノズル）の下端排出口を開閉するテーパ付シャッタをベベル弁と呼ぶ。

また、本発明の粉粒体精密供給装置は、前記主ベベル弁が、前記排出口外周形状に対応する周縁部を有し、該周縁部から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備え、該テーパ部の上部から下向きの開口部を備え、前記副ベベル弁が、周縁部を有し該周縁部から下方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備え、該テーパ部は前記開口部外周に対応し、該副ベベル弁を上下させることによって前記開口部の開口量を調節すること、を特徴とする。

また、本発明の粉粒体精密供給装置は、前記副ベベル弁の周縁部から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備えること、を特徴とする。

また、本発明の粉粒体精密供給装置は、前記各々のテーパ部が、粉粒体の安息角に対応した角度以上に設定されること、を特徴とする。

また、本発明の粉粒体精密供給装置は、粉粒体の排出量の調節において、前記主ベベル弁を支持する軸体と前記副ベベル弁を支持する軸体の各々を独立して上下動作させ、その際上下動作量を微小に制御することによって、前記排出口及び前記開口部の開口量の調節に柔軟性を備えたこと、を特徴とする。

副ベベル弁を備えることにより、目的重量に近づいた際に微量の粉粒体を排出することが可能となり、目標値に対して精密に供給を行える効果を奏する。

排出初期は大量に排出し、目的値に近づいた際に微量の粉粒体を排出することにより、連続工程上のサイクルタイムを短縮することができる効果を奏する。

ベベル弁にテーパ部を設けて、当該テーパ部が粉粒体の落下の緩衝体となることにより粉粒体の落下速度を低速にして開口部付近で固化することを防止する効果を奏する。また、オーガスクリューなどで上部から押圧しないので、粉粒体が固化することがない効果を奏する。

主ベベル弁にテーパ部を設けて容器の排出口との距離を調整することにより、主ベベル弁開口部の開口量の微調節が可能になり、精密供給が容易になる効果を奏する。

粉粒体が留まる可能性がある場所を排除し、ファネルフローやラットホールの発生を防止する効果を奏する。

各々のテーパ部を供給する粉粒体の安息角以上に設定することにより、効果的に粉粒体が留まる場所を排除することができる効果を奏する。

本発明に係る粉粒体精密供給装置１における閉状態側方断面図である。 本発明に係る粉粒体精密供給装置１のホッパ２０を透視した斜視図である。 ベベル弁１０の斜視図である。 本発明に係る粉粒体精密供給装置１における主ベベル弁１１０のみ開状態側方断面図である。 本発明に係る粉粒体精密供給装置１における副ベベル弁１２０のみ開状態側方断面図である。 本発明に係る粉粒体精密供給装置１における全開状態側方断面図である。 本発明に係る粉粒体精密供給装置１における上向き平坦部をテーパ部に変更した側方断面図である。

本発明に係る粉粒体精密供給装置１を実施するための形態について、図を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における閉状態側方断面図である。
本発明に係る粉粒体精密供給装置１は、粉粒体を貯留するホッパ２０の下部に配設した排出筒２２を介して排出口２４（図４参照）から下方へ排出量の微調節を行いつつ粉粒体の排出を行い次工程の装置に供給を行うものである。
本発明を実施するための形態では、排出口２４の下端にベベル弁１０を備える。ベベル弁１０は、主ベベル弁１１０と主ベベル弁１１０の一部を開閉する副ベベル弁１２０からなる。

主ベベル弁１１０は、排出口２４の外周形状に対応する周縁部１１７を有し、排出口２４を閉じる際には、周縁部１１７が、排出口２４外周に密着して粉粒体の排出を停止させる。

主ベベル弁１１０は、周縁部１１７から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部１１８を備える。テーパ角は、粉粒体ごとに安息角以上の角度を有していると効率的な排出が可能となる。主ベベル弁１１０が排出口２４を閉じている際には、テーパ部１１８は排出筒２２の内部まで入り込む。テーパ部１１８を有することによって、主ベベル弁１１０を等速度で上昇させて排出口２４を閉じる場合であっても排出量は緩やかに減少して行くので、粉粒体がブリッジを生じる可能性を少なくすることができる。図１において、主ベベル弁１１０の周縁部１１７は排出口２４の外周下面に密着するよう水平形状にしているが、粉粒体の性質によって角度を変更してもよい。例えば、流動性の低い粉粒体は、付着性や凝集性を有し周縁部１１７に残存し易く閉口した際に落下して誤差の原因となる可能性がある。その場合には、周縁部１１７に角度を設けて粉粒体の残存を防止する。同様に排出口２４の外周下面も周縁部１１７の角度に対応する傾斜を設けてもよい。

テーパ部１１８の頂点を中心にして下向きの開口部１１１（図２参照）を備える。図１においては、主ベベル弁１１０はテーパ部１１８を外殻として下面が開放された内部が中空形状として軽量化されている。したがって、開口部１１１は単に孔が空いているだけでもよい。また、テーパ部１１８の厚み分だけ、主ベベル弁１１０中心に向かって下向きの傾斜を設けてもよい。当該傾斜は後に示す副ベベル弁のテーパ部１２８に沿う角度であることが好ましい。

主ベベル弁１１０は、開口部１１１を除く全体が均一の材質で形成されていてもよい。その際の開口部１１１は、後に示す副ベベル弁１２０のテーパ部１２８の傾斜角に対応した開口形状を形成していることが好ましい。しかしながら、閉口する際に、開口部１１１の壁面と副ベベル弁１２０のテーパ部１２８との間で粉粒体のブリッジが発生しやすいため、可能な限り、開口部１１１の壁面の面積は小さい方が好ましい。

主ベベル弁１１０は、支持バー１１２を介して主ベベル弁軸１１３と結合されている。図１では、支持バー１１２と主ベベル弁１１０との結合は締結部材３２を用いて行われているが、溶接や接着などでもよい。また、支持バー１１２を主ベベル弁軸１１３に嵌着して取り付けている。固定は接着などの周知技術でよい。あるいは、支持バー１１２と主ベベル弁軸１１３は一体成形であってもよい。主ベベル弁軸１１３の上端には、主ベベル弁ピストン１１４が配設されている。

主ベベル弁ピストン１１４は、主ベベル弁シリンダ１１５の内壁を摺動し主ベベル弁軸１１３の下端に結合した主ベベル弁１１０を上下させ排出口２４の開閉を行う。主ベベル弁ピストン１１４と主ベベル弁シリンダ１１５内壁との間には、Ｏリング３０を介在させてエアの漏出を防止し、その他の接触部分は所定のクリアランスを設けて摺動可能としている。

本発明を実施するための形態においては、主ベベル弁ピストン１１４と主ベベル弁シリンダ１１５とは、エアシリンダを構成している。主ベベル弁エア供排気口１１６にエアを供給することで、主ベベル弁ピストン１１４が降下し、主ベベル弁軸１１３の下端に結合された主ベベル弁１１０が排出口２４を開口する。主ベベル弁エア供排気口１１６からエアを排気すると、主ベベルピストンが上昇し主ベベル弁１１０が排出口２４を閉口する。図においては、エアを吸排気するための配管は省略した。主ベベル弁ピストン１１４は、油圧、電磁気やモータなどでも駆動可能である。

副ベベル弁１２０は、周縁部１２７（図２参照）を有し、周縁部１２７から下方に向かって徐々に縮径するテーパ部１２８を備え、テーパ部１２８は開口部１１１外周に対応し、副ベベル弁１２０を上下させることによって主ベベル弁１１０の開口部１１１の開口量を調節する。テーパ部１２８の傾斜角は対応する主ベベル弁１１０の開口部１１１の傾斜角が安息角以上になるように設定すると効率的な排出が行なえる。

副ベベル弁１２０は、副ベベル弁軸１２３と結合されている。図１においては、副ベベル弁１２０と副ベベル弁軸１２３は締結部材３２を用いて行われているが、溶接や接着などでもよい。副ベベル弁軸１２３の上端には、副ベベル弁ピストン１２４が配設されている。

副ベベル弁ピストン１２４は、副ベベル弁シリンダ１２５の内壁を摺動し副ベベル弁軸１２３の下端に結合した副ベベル弁１２０を上下させ、主ベベル弁１１０開口部１１１の開閉を行う。

副ベベル弁シリンダ１２５の下端であって、主ベベル弁シリンダ１１５の境界部分の壁と副ベベル弁軸１２３との間には、Ｏリング３０を介在させてエアの漏出を防止し、その他の接触部分は所定のクリアランスを設けて摺動可能としている。

副ベベル弁軸１２３と主ベベル弁軸１１３は、二重構造を形成している。主ベベル弁軸１１３は軸方向に中空になっており、内部を副ベベル弁軸１２３が貫通している。また、副ベベル弁軸１２３は、主ベベル弁ピストン１１４の内部も軸方向に貫通している。副ベベル軸と主ベベル弁ピストン１１４内部及び主ベベル弁軸１１３内部の摺動部分は、所定のクリアランスを設けて摺動可能としている。
これにより、主ベベル弁１１０と副ベベル弁１２０とは独立して上下動させることが可能となる。

副ベベル弁１２０の上面と主ベベル弁軸１１３の底面との間に弾性部材１２２が設けられている。通常の状態では弾性部材１２２の付勢によって、副ベベル弁１２０が下降し主ベベル弁１１０の開口部１１１が閉じるように設定されている。主ベベル弁１１０を固定した状態で、副ベベル弁エア供排気口１２６にエアを供給することで、副ベベル弁ピストン１２４が副ベベル弁軸１２３を弾性部材１２２に逆らって上昇させ、副ベベル弁軸１２３下端に結合された副ベベル弁１２０が開口部１１１を開口する。副ベベル弁エア供排気口１２６からエアを排気すると、副ベベル弁１２０が弾性部材１２２の付勢によって下降し開口部１１１を閉口する。図においては、エアを吸排気するための配管は省略した。副ベベル弁ピストン１２４は、油圧、電磁気やモータなどでも駆動可能である。

本発明に係る粉粒体精密供給装置１には、主ベベル弁１１０及び副ベベル弁１２０の駆動を司るための制御部を備えるが、図には示していない。

図２は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１のホッパ２０を透視した斜視図である。
支持バー１１２は、主ベベル弁１１０のテーパ部１１８上部において副ベベル弁１２０を回避して対向する二点で主ベベル弁１１０を支持している。９０度水平方向に回転した位置に対向して二本の支持バー１１２を加えて堅固に主ベベル弁１１０を支持することも可能であるが、支持バー１１２を多く配置すると落下する粉粒体の妨げとなり、主ベベル弁１１０の開口部１１１を通過する粉粒体が減少し、効率的な排出が行えない。したがって、支持バー１１２は最小限の二本が好ましい。

排出筒２２の内壁に段差が設けられているが、当該段差は、ホッパ２０を載置する部分であり、段差の水平方向の幅はホッパ２０の厚みである。ホッパ２０を取付けた際には、排出筒２２の段差下の内壁とホッパ２０の内面が同一面となり段差は表れない。

図２では、排出筒２２は円筒、排出口２４は円形として構成した。多角形状でもよいが、多角形状の場合には排出筒２２内で内角となる角部分に粉粒体が固着するなど不具合の発生が懸念されるため、楕円や円形が好ましい。

図３は、ベベル弁１０の斜視図である。
図２から、さらに排出筒２２を透視したものである。主ベベル弁１１０のテーパ部１１８最下端には、排出口２４の外周形状に対応する周縁部１１７を備える。周縁部１１７の径方向の幅と排出口２４外周の厚みによって、主ベベル弁１１０が閉状態の際には、排出口２４が完全に密閉され、粉粒体の漏出を防止する。

図には示していないが、副ベベル弁は、主ベベル弁の形状と同様に周縁部から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備えてもよい。その際には、主ベベル弁の開口部は、副ベベル弁のテーパ部に対応して上から下に向かって拡径する形状とする。また、副ベベル弁は、主ベベル弁の開口部の下側に位置することになる。したがって、副ベベル弁の開閉は、図２及び図３に示した場合と異なり、副ベベル弁を主ベベル弁から下方に離れる方向に移動させて開口し、主ベベル弁の開口部と副ベベル弁のテーパ部を密着するように副ベベル弁を上方に移動させて閉口する。しかしながら、開口部の上端の開口が小さくなるため、開口部を通過する粉粒体の量が少ないうえに、開口部を閉じるために副ベベル弁を下方から上方に移動させる際に副ベベル弁のテーパ部と開口部の壁面との間で粉粒体が衝突しやすくなり、粉粒体の落下速度が低下し、閉口時に開口部の壁面との間で粉粒体のブリッジが発生する確率が上がることになる。したがって、図３に示した副ベベル弁１２０と開口部１１１の形状が好ましい。

ベベル弁１０の一連の動作の一例について、図１及び図４から図６を用いて説明する。
図１は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における閉状態側方断面図である。
図４は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における主ベベル弁１１０のみ開状態側方断面図である。
図５は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における副ベベル弁１２０のみ開状態側方断面図である。
図６は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における全開状態側方断面図である。
図１が、全閉の初期状態である。この状態のホッパ２０に上部から所定量供給を行う粉粒体を投入し貯留しておく。ホッパ２０から粉粒体が排出され容器などに所定量供給が開始されるとホッパ２０に貯留された粉粒体が排出され尽くす前に手動によって追加投入を行うか、又は、粉粒体の量をセンサにより監視し所定量が排出された際に自動で投入するように構成することによって連続して所定量供給を行う。排出された粉粒体量の検出を行うセンサは、排出した粉粒体の計量を行うロードセルでも、粉粒体面を検出する光センサでもよい。また、粉粒体の静電気を測定するセンサや、落下してくる粉粒体を反発板で受けその衝撃力を測定するセンサなどによっても粉粒体量を検出することができる。

主ベベル弁エア供排気口１１６にエアを供給し、主ベベル弁１１０を降下させて、排出口２４を開口し、容器などに所定量供給を開始する（図４）。
大量の粉粒体を一気に排出したい場合には、同時に副ベベル弁エア供排気口１２６にエアを供給し、図６に示したように副ベベル弁１２０を上昇させて、主ベベル弁１１０の上部の開口部１１１を開口させてベベル弁１０全体の開口量を最大にする。

一方で、大量の粉粒体を落下させると飛散する場合などは、主ベベル弁１１０の上下の移動量を制御し、排出口２４の開閉量を調節する。その際の主ベベル弁ピストン１１４の駆動は移動量が細分化できるステッピングモータ（パルスモータを含む。）などを使用し微細に開閉量を調節できることが好ましい。

主ベベル弁１１０は再現性良く開位置と閉位置との間を往復する必要がある。ステッピングモータを使用する場合には、負荷によって脱調するおそれがあることを考慮すると、モータにロータ位置検出センサを内蔵し電子制御によって脱調を防止したステッピングモータを使用することが好ましい。さらには、主ベベル弁１１０は機械的な原点を有していることが好ましい。例えば、主ベベル弁軸１１３に光センサの検出部を設けて、これを機械的な原点として、定期的に光センサで検出し制御部にフィードバックすることにより、主ベベル弁１１０が再現性良く開閉動作を行っていることを検知でき、安定した排出量調整が可能となる。主ベベル弁１１０の原点のズレが発生した場合には、排出を停止し原点調整を行う。原点の検出は、リミットスイッチなどでも可能である。

粉粒体の供給量の検出を行うセンサは、排出した粉粒体の計量を行うロードセルや、粉粒体の静電気を測定するセンサ、落下してくる粉粒体を反発板で受けその衝撃力を測定するセンサなどによっても粉粒体の供給量を検出することができる。

粉体の供給量が所定の目標値に近づいた際には、主ベベル弁１１０を上昇させて排出口２４を閉じると同時に副ベベル弁１２０を上昇させて開口部１１１を開口する（図５）。開口部１１１は排出口２４と比較して開口面積が小さいため、単位時間当たりの排出量が少なくできる。その際の副ベベル弁ピストン１２４の駆動に移動量を細分化できるステッピングモータ（パルスモータを含む。）などを使用すると微細に開閉量を調節することができ、さらに排出量の微調整を行うことができる。

副ベベル弁１２０は再現性良く開位置と閉位置との間を往復する必要がある。ステッピングモータを使用する場合には、負荷によって脱調するおそれがあることを考慮すると、モータにロータ位置検出センサを内蔵し電子制御によって脱調を防止したステッピングモータを使用することが好ましい。さらには、主ベベル弁１１０は機械的な原点を有していることが好ましい。例えば、副ベベル弁軸１２３に光センサの検出部を設けて、これを機械的な原点として、定期的に光センサで検出し制御部にフィードバックすることにより、副ベベル弁１２０が再現性良く開閉動作を行っていることを検知でき、安定した排出量調整が可能となる。副ベベル弁１２０の原点のズレが発生した場合には、排出を停止し原点調整を行う。原点の検出は、リミットスイッチなどでも可能である。

さらに、粉粒体の流量を測定するセンサからの信号を制御部にフィードバックさせて、排出口２４及び開口部１１１の開閉量を微調節し粉粒体の排出量を高い精度で調整することも可能である。具体的には、排出流量の大小に応じて排出口２４の開閉量を調節する、又は、排出開始直後は微量の排出量にしておき、徐々に増加させて、排出終了直前においては、再度排出量を微量になるように主ベベル弁１１０及び副ベベル弁１２０を連動して動作させるようにプログラミングし制御部において実行することによって、流量の測定誤差を減少させて再現性の高い精密な排出を行う制御が可能となる。主ベベル弁１１０及び副ベベル弁１２０は独立して動作させることができるので、上記に限らず排出口２４及び開口部１１１の開閉量を自在に制御することが可能である。

別の制御例を示す。
ホッパ２０に投入された粉粒体は、排出筒２２を通過して排出口２４からベベル弁１０の開閉を制御することにより予め定められた量を排出する。粉粒体の大きさや性質によって異なるプログラムを予め用意しておくとともに、排出中の粉粒体量をロードセルなどにより測定し、制御部にフィードバックさせて、排出口２４及び開口部１１１の開閉量を微調節することで粉粒体の落下量について精密に調整を行う方式を上記に示した。その一方で、ホッパ２０から排出される粉粒体の減少量を測定し、制御部にフィードバックさせて排出口２４及び開口部１１１の開閉量を微調節することで粉粒体の落下量について精密に調整を行う方式も存在する。当該方式はロス・イン・ウエイト方式と呼ばれる。粉粒体の性質によって増加量を測定する、若しくは、減少量を測定する、又は、両方を測定する、のいずれかを選択する。粉粒体の落下量の分解能は主ベベル弁１１０及び副ベベル弁１２０の駆動機構の分解能に依存する。

また、プログラミングを変更して、分取量を毎回変更することも可能である。

図７は、本発明に係る粉粒体精密供給装置１における上向き平坦部をテーパ部に変更した側方断面図である。
粉粒体を取り扱うにあたっては、粉粒体が留まる場所は可能な限り排除することが望ましい。図７においては、図１から図６の図中に示された上向き平坦部を排除しテーパ部に変更した。これにより、粉粒体をホッパ２０内に留めることなくスムーズに排出することができる。また、洗浄の際においても装置内の二辺によって形成される内角に粉粒体が固着せず洗浄が容易である効果を得ることができる。

化学工業原料、建築土木原料、農産物の加工品原料又は食品原料の所定量供給装置に利用が可能である。化学工業原料には、薬剤、化粧料又は各種改質剤などが含まれる。

１ 粉粒体精密供給装置
１０ ベベル弁
１１０ 主ベベル弁
１１１ 開口部
１１２ 支持バー
１１３ 主ベベル弁軸
１１４ 主ベベル弁ピストン
１１５ 主ベベル弁シリンダ
１１６ 主ベベル弁エア供排気口
１１７ 周縁部
１１８ テーパ部
１２０ 副ベベル弁
１２２ 弾性部材
１２３ 副ベベル弁軸
１２４ 副ベベル弁ピストン
１２５ 副ベベル弁シリンダ
１２６ 副ベベル弁エア供排気口
１２７ 周縁部
１２８ テーパ部
２０ ホッパ
２２ 排出筒
２４ 排出口
３０ Ｏリング
３２ 締結部材

Claims (5)

1. 垂直軸方向に移動自在に支持された軸体の下端に設けたベベル弁を上下させることによって、粉粒体を収容した容器の下部に配設した排出口の開口量を調節して、粉粒体の計量排出を行う粉粒体精密供給装置において、
   前記ベベル弁が、
   主ベベル弁と副ベベル弁とからなり、
   前記副ベベル弁が、
   前記主ベベル弁の一部を開閉可能に構成されたこと、
   を特徴とする粉粒体精密供給装置。
2. 前記主ベベル弁が、
   前記排出口外周形状に対応する周縁部を有し、該周縁部から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備え、
   該テーパ部の上部から下向きの開口部を備え、
   前記副ベベル弁が、
   周縁部を有し該周縁部から下方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備え、
   該テーパ部は前記開口部外周に対応し、該副ベベル弁を上下させることによって前記開口部の開口量を調節すること、
   を特徴とする請求項１に記載する粉粒体精密供給装置。
3. 前記副ベベル弁の周縁部から上方に向かって徐々に縮径するテーパ部を備えること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載する粉粒体精密供給装置。
4. 前記各々のテーパ部が、
   粉粒体の安息角に対応した角度以上に設定されること、
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載する粉粒体精密供給装置。
5. 粉粒体の排出量の調節において、
   前記主ベベル弁を支持する軸体と前記副ベベル弁を支持する軸体の各々を独立して上下動作させ、その際上下動作量を微小に制御することによって、前記排出口及び前記開口部の開口量の調節に柔軟性を備えたこと、
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載する粉粒体精密供給装置。
   

Images