JP3840033B2 - 粉体供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を定量的に供給でき、粉体供給に異常が生じたときに速やかに検出できる粉体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体を定量的に供給する手段として、ロス・イン・ウェイト（ｌｏｓｓ ｉｎｗｅｉｇｈｔ）式のフィードバック制御を行う粉体供給装置が知られている。一般にロス・イン・ウェイト式のフィードバック制御を行う粉体供給装置は、図１に示すように、粉体を貯蔵する粉体ホッパ１と粉体ホッパ１に接続された粉体搬送用の粉体搬送路１４、１５、１６と粉体搬送路１４、１５、１６内の粉体に楕円振動をあたえる加振手段としての超音波モータ６と粉体ホッパ１の重量を測定するロードセル２と超音波モータ６に所定のデューティ比の電力を供給する制御手段としてのロジックをもつコンピュータ３０および駆動回路３４とからなる。本装置を制御する方法として特開平１０−１４２０３４号公報および特開平１０−１１６１２２号公報には、超音波モータ６に供給する電力のデューティ比とロードセルにより測定された粉体ホッパ１内の粉体の減少量との関係をフィードバック制御して常時超音波モータ６に供給する電力のデューティ比を校正する方法が開示されている。
【０００３】
ところで粉体を定量的に供給しようとすると粉体搬送路内等における閉塞等の異常が問題となる。従来の粉体供給装置における流動異常の判断は、図６に示すように、制御ロジック中のフィードバック制御された１サイクルの粉体供給が終了するときにステップＳ１０８として行われている。そのステップＳ１０８における流動異常の判断方法は、フィードバック制御された１サイクルの粉体供給が終了するときのデューティ比（Ｄｍ２）が一定範囲内から逸脱する、すなわち、（下限値）＜Ｄｍ２＜（上限値）からＤｍ２が逸脱するときに異常との判定を行いステップＳ１０９として異常出力を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の粉体供給装置では、粉体搬送路等にわずかな閉塞や屈曲等の異常が生じて粉体の流動度に変動が生じたときであっても、その粉体の流動性が上限値を超えるまで大きく変動しなければ異常が検出できず不都合が生じる場合があった。
【０００５】
すなわち、従来の異常判定方法は、前述のように、フィードバック制御されたデューティ比が一定範囲内から逸脱するときに異常との判定をするものであるが、その一定範囲には、粉体の流動異常に起因する変動以外の超音波モータの能力のばらつきによる変動をも含めた範囲が設定されているためである。したがって、粉体の流動度に異常が生じてもその一定範囲を逸脱するまでは異常と判断されず多くの不良品を出す結果となった。また、超音波モータのばらつきを異常判定時の正常範囲に含めずに超音波モータごとに正常範囲を細かく設定すると汎用性がなくなりメンテナンスが困難となる不都合があった。
【０００６】
そこで本発明の粉体供給装置では、粉体を定量的に供給でき、かつ粉体供給に異常が生じたときに速やかに検出できる粉体供給装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する目的で本発明者らは鋭意検討を行った結果、目的の粉体供給量を得るために加振手段に投入すべき投入エネルギー量の変化は、加振手段自体の経時変化による影響よりも、粉体の流動異常による影響の方が大きく、粉体の流動が正常な場合において、目的の粉体供給量を得るために加振手段に投入すべき投入エネルギー量は、時間経過により大きく変動しないことを見いだし、以下の発明に想到した。
【０００８】
すなわち、本発明の粉体供給装置は、粉体供給手段と、該粉体供給手段から粉体の供給を受け該粉体が流動する粉体搬送路と該粉体搬送路に存在する該粉体に振動を与え該粉体を流動化する加振手段とをもつ振動弁と、該粉体搬送路を通過する単位時間あたりの該粉体の量を計測する計測手段と、該計測手段からの入力により該加振手段に投入する投入エネルギー量をフィードバック制御して該加振手段を駆動するフィードバック制御部をもつ制御手段と、をもつ粉体供給装置であって、さらに、前記制御手段は、前記投入エネルギー量の変動量の絶対値が所定値を越えた場合に前記粉体の流動異常と判断する流動異常検出部を有することを特徴とする。
【０００９】
つまり、本発明の粉体供給装置は、加振手段に投入する投入エネルギー量に所定値以上の変動が生じた場合に粉体流動が異常であると判断する。これにより、粉体の粉体搬送路が一部閉塞した場合などのわずかな粉体流動量の変動であっても粉体流動が異常であると判断できる。
【００１０】
すなわち、粉体の種類や加振手段を変更することによって加振手段に投入すべき投入エネルギー量が大きく異なる場合であっても、流動異常検出部を変更する必要はなく、粉体の流動性のわずかな変動であっても常に早期検出をすることが可能となる。
【００１１】
したがって、本発明の粉体供給装置によれば、不良品の発生を極力少なくすることができる。
【００１２】
そして、前記流動異常検出部が前記投入エネルギー量の変動量を求める方法は、簡便な方法として、所定時間間隔の２点における投入エネルギー量の差を求める方法であることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記制御手段は前記フィードバック制御部を間欠的に作動させる間欠作動部を有することが好ましい。
【００１４】
フィードバック制御部を間欠的に作動させることで間欠的に加振手段を駆動でき、粉体を被供給物に合わせて供給できる。また、間欠的に粉体を供給すると粉体の挙動はより不安定になるが本発明の粉体供給装置の流動異常検出部により粉体の流動異常を適切に監視できる。
【００１５】
さらに、前記制御手段は前記フィードバック制御部が作動しているときの前記投入エネルギー量の値を逐次格納する記憶部をもち、該フィードバック制御部は作動を再開するときの該投入エネルギー量の値を直前に該記憶部に格納した該投入エネルギー量の値とすることが好ましい。
【００１６】
前述のように、粉体供給装置が正常に動作している場合に目的の粉体供給量を得るために必要な投入エネルギー量は、時間経過により大きく変動しないので、いったん粉体の供給を停止した後に供給を再開する場合であっても同一の粉体供給量とするために必要な投入エネルギー量は大きく変化しない。そこで粉体供給を再開する場合に最初の投入エネルギー量を直前の投入エネルギー量とすることで粉体の供給量が速やかに安定化する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の粉体供給装置を実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
（本実施形態の粉体供給装置の構成）
本実施形態の粉体供給装置は、粉体供給手段と振動弁と計測手段と制御手段とを有する。
【００１９】
粉体供給手段は、供給されるべき粉体を一時的に保持し、粉体出口から粉体を供給する手段である。たとえばホッパ等の公知の手段が例としてあげられる。
【００２０】
振動弁は、粉体供給手段から粉体の供給を受けその粉体が流動する粉体搬送路とその粉体搬送路に存在するその粉体に振動を与えその粉体を流動化する加振手段とをもち、粉体搬送路内の粉体への振動の加除によって粉体の供給を制御する部材である。
【００２１】
粉体搬送路は、内部に粉体が移動できる部材であり、管状の部材を例示できる。粉体搬送路は、加振手段により振動が付加される部位には、強度の高さと振動の伝達のしやすさとから金属等の高強度・高剛性をもつ素材とすることが好ましい。そして粉体供給手段の粉体出口と接続される部位には、加振手段および粉体搬送路内の粉体の振動を妨げないように、可撓性を有することが好ましく、たとえば樹脂製チューブとすることができる。
【００２２】
加振手段は、粉体搬送路内の粉体に振動を与えることで粉体を流動化する手段である。加振手段としては特に限定するものではないが、たとえば、圧電素子、電磁フィーダ等が例として挙げられる。加振手段の振動数については、特に限定しないが、高周波、たとえば超音波領域とすると計測手段へのノイズの影響を低減できるので好ましい。加振手段は、圧電素子とすると振動数を超音波領域まで比較的簡便に調節できるので好ましい。
【００２３】
さらに、加振手段は、振動として粉体を供給しようとする方向に向けて移動する進行波となる楕円振動を発生する手段が好ましい。このような楕円振動を発生させるには、加振手段を縦方向および横方向に振動できる手段とする必要がある。このような手段としては、たとえば、振動方向が異なるように、２以上の素子を接合して作成した、または２以上の電極が接続された圧電素子等がある。
【００２４】
計測手段は、粉体搬送路を通過する単位時間あたりの粉体の量を計測する手段である。粉体の通過量を計測する方法としては、直接的に粉体搬送路内において粉体の通過量を計測する方法の他、粉体供給手段内の粉体の全体量を逐次測定し粉体の減少量から粉体の通過量を測定する方法がある。特に、粉体供給手段内の粉体量の減少量から粉体の通過量を測定する方法（ロス・イン・ウェイト法）とすると、粉体搬送路内の粉体の移動を妨げずに測定でき好ましい。
【００２５】
粉体供給手段内の粉体量を測定する方法としては、歪みセンサ等のロードセルと演算部とによる重量測定が例として挙げられる。このロードセルにより逐次粉体供給手段内の粉体を単独でもしくは粉体供給手段等を含めて計測し、その計測結果を記憶する。演算部は、逐次前回の計測結果と比較して単位時間あたりの粉体供給手段内からの粉体減少量を算出し、その減少量を粉体の供給量とする手段である。
【００２６】
制御手段は、フィードバック制御部と流動異常検出部とをもつ手段である。
【００２７】
フィードバック制御部は、計測手段からの入力により粉体供給量が目的値となるように加振手段に投入する投入エネルギー量をフィードバック制御して加振手段を駆動する手段である。フィードバック制御部は、フィードバック制御等を行うコンピュータ上のロジックおよび実際に加振手段を駆動するパワートランジスタ等により実現できる。
【００２８】
フィードバック制御部が加振手段を駆動する方法は、加振手段に投入する投入エネルギー量を変動させることにより行う。投入エネルギー量を変動させる方法としては、加振手段が電気的に駆動されている場合を例に挙げて説明すると、投入する電力量を変動させることにより行うのが一般的である。電力量変動の方法は、電圧もしくは電流を単純に増減させる方法、ＰＷＭ制御、ＰＡＭ制御等の電圧もしくは電流をパルス的に制御して変動させる方法等の公知の方法が挙げられる。そのなかでもパルス的に制御する方法、特にＰＷＭ制御が、制御の容易さ、効率等の観点から好ましい。
【００２９】
フィードバック制御部は、加振手段に投入した投入エネルギー量と計測手段から入力される実際の粉体供給量との関係から目的の粉体供給量（目的値）となるように投入エネルギー量をフィードバック制御する。好ましくは、２点以上の加振手段への投入エネルギー量に対する実際の供給した粉体量を直線的に補完した校正曲線を作成し、この校正曲線をその後の計測手段から入力される実際の粉体供給量および加振手段に供給する投入エネルギー量とから逐次補正することによりフィードバック制御することが好ましい。このような校正曲線を使用する場合には、目的の粉体供給量に対応する投入エネルギー量を校正曲線から算出して加振手段を制御する。
【００３０】
そして、制御手段は、フィードバック制御部を間欠的に作動させる間欠作動部を有することが好ましい。間欠作動部は、粉体の被供給物に合わせて粉体を供給するために粉体の供給を間欠的な区分に分けてに行う手段である。たとえば、本実施形態の粉体供給装置をエンジンバルブのレーザークラッド加工に使用するときに各エンジンバルブの供給に合わせて粉体の供給が行えるようにフィードバック制御部を間欠的に作動させるものである。そして、各区分における作動時間、粉体供給量共に常に一定である必要はなく目的に応じて適宜変化させることも可能である。
【００３１】
さらに、制御手段はフィードバック制御部が作動しているときの投入エネルギー量の値を逐次格納する記憶部をもち、フィードバック制御部は作動を再開するときの投入エネルギー量の値を直前に記憶部に格納した投入エネルギー量の値とすることが好ましい。粉体供給装置が正常に動作している場合に目的の粉体供給量を得るための必要な投入エネルギー量は、時間経過により大きく変動しないので、粉体供給を再開するに当たり最初の粉体供給量を直前に加振手段に投入した投入エネルギー量とすることで粉体の供給量が速やかに安定化するからである。この効果は、間欠作動部を有しており加振手段が不連続に作動することから粉体供給量が安定化し難い場合のみならず、間欠作動部を有していない場合でも粉体供給量が最初から安定化するので好ましいものである。なお、記憶部は、コンピュータのメモリ等により実現できる。
【００３２】
流動異常検出部は、加振手段への投入エネルギー量の変動量の絶対値が所定値を越えた場合に前記粉体の流動異常と判断する手段である。流動異常検出部は、コンピュータ上のロジック等として実現できる。コンピュータは、制御手段等の他の手段と共用しても良いし単独で独立のものを用いても良い。ここで、所定値とは、粉体供給装置の実際の構成によって異なる値であり一義的には設定できないが、実際的には粉体供給装置が正常に作動させたときに現れる投入エネルギー量の差に対して安全率を乗じて決定される。
【００３３】
ところで、粉体供給の最初の部分であってフィードバック制御部の制御が収束していない場合には加振手段への投入エネルギー量の変動も大きくなる場合がある。したがって、流動異常検出部は、フィードバック制御部の制御が収束する前のある時間範囲について異常検出を実行しないことが好ましい場合もある。なお、前述のように、制御手段に記憶部を設け、粉体供給開始時の加振手段への投入エネルギー量を記憶部に格納された直前の投入エネルギー量とする制御を行う場合には、最初から粉体供給量は安定しているので流動異常検出部は最初から粉体の流動異常の検出を実行できる。
【００３４】
投入エネルギー量の変動量を求める方法としては、所定時間間隔の２点における加振手段への投入エネルギー量の差を求める方法、投入エネルギー量の微分値から求める方法などが挙げられる。このなかでも、所定時間間隔の２点における加振手段への投入エネルギー量の差を求める方法が簡便であり好ましい。なお、投入エネルギー量の差の代わりに、関連する値として前述した校正曲線の傾きの変化を用いて投入エネルギー量の変動を求めても良い。
【００３５】
ここで、所定時間間隔とは特に限定されるものではなく、また、常に同一の時間間隔をもって２点を抽出する必要もない。ただし、流動異常を早期に検出するためには、できるだけ多くの点で投入エネルギー量を抽出することが好ましい。また、短時間の粉体供給の流動異常を発見するためには、この所定時間を短くする必要がある。したがって、流動異常検出部に充分なコンピュータ資源等の割り当てを行うことができる場合には前記２点に限らずさらに多くの時点における投入エネルギー量を計測しそれぞれの間の投入エネルギー量の差を所定値と比較することがより好ましい。細かく投入エネルギー量を比較・検出することで、粉体供給量が不規則に変動する場合等のごく僅かな時間における流動異常も検出することが可能となり、不良品発生の可能性をより低減できるからである。
【００３６】
また、間欠作動部を設けた場合には、各作動区分において粉体の流動異常を検出するために各間欠区分内において少なくとも２点がサンプリングされるように所定時間を調節することが好ましい。たとえば、間欠的に動作する部分の始点と終点とをサンプリングできるような所定時間が好ましい例として挙げることができる。通常、粉体搬送路が閉塞したときにはフィードバック制御部のフィードバック制御により加振手段への投入エネルギー量は徐々に上昇するのでこの２点における投入エネルギー量の差が一番大きくなると考えられるからである。
【００３７】
なお、必要ならば流動異常検出部とは別に加振手段の異常を検出する目的で、従来技術と同様に加振手段への投入エネルギー量について所定範囲から逸脱した場合に異常であるとの判断をする手段をさらに設けてもかまわない。
【００３８】
（本実施形態の粉体供給装置の作用効果）
本実施形態の粉体供給装置は、以上のような構成を有するので以下の作用効果を有する。
【００３９】
まず、粉体供給手段内に粉体が投入される。このときの粉体の重量を単独もしくは粉体供給手段の重量をも含めて計測手段により計測する。計測手段は、その後も逐次粉体供給手段内の粉体の重量を計測し、その重量の変動から供給された粉体の量を算出する。
【００４０】
粉体の供給が実際に開始されるとフィードバック制御部は加振手段にエネルギーを投入する。加振手段にエネルギーが投入されることで加振手段が粉体搬送路内の粉体を振動させて流動化し、粉体が粉体搬送路内を移動する。したがって、振動弁は粉体供給を自在に制御できる。
【００４１】
粉体供給中は、フィードバック制御部が目的の粉体供給量となるように計測手段からの実際の粉体供給量の計測結果をフィードバックしながら加振手段に投入する投入エネルギー量を変動させる。
【００４２】
流動異常検出部は、加振手段への投入エネルギー量の変動量の絶対値と所定値とを比較し、変動量の絶対値が所定値より大きい場合には流動異常と判断する。
【００４３】
なお、制御手段に間欠作動部を有する場合には、加振手段に対するエネルギーの投入は、粉体の被供給物に合わせて目的量の粉体供給が行われた後、いったん加振手段へのエネルギー投入が中断される。そして次の被供給物が用意された後に、加振手段へのエネルギー投入が再開される。間欠作動部は、この工程を被供給物の供給に合わせて繰り返し行う。
【００４４】
さらに、制御手段に記憶部を有する場合、投入エネルギー量を逐次記憶して加振手段へのエネルギー投入の再開時の最初の投入エネルギー量には直前の投入エネルギー量を用いることとなる。
【００４５】
〈粉体の供給が正常なとき〉
粉体が正常に供給されている場合の投入エネルギー量は、ほぼ一定であるのでその変動量の絶対値は、所定値以下である。したがって、流動異常検出部は、粉体の流動を異常と判断しない。
【００４６】
〈粉体の供給が異常なとき〉
粉体の供給に異常が生じたとき、たとえば、粉体に異物が混入する等して粉体の流動度に変動が生じると、同量の粉体を供給するためには加振手段への投入エネルギー量を増加または減少させる必要が生じる。したがって、投入エネルギー量は、粉体の流動性変動前後において変動することとなる。この投入エネルギー量の変動量の絶対値が所定値より大きいと、流動異常検出部は、粉体の流動異常と判断し異常信号が出力される。異常信号は、出力されることにより、たとえば、生産ライン全体を停止させたり異常を管理者に報知して適切な処理を行わせたりすることができる。
【００４７】
すなわち、粉体供給動作中における僅かな粉体供給量の変動であっても検出することができ異常と判断することが可能となる。
【００４８】
したがって、本実施形態の粉体供給装置によれば、粉体供給量の変動により粉体供給の対象品である製品の不良品発生を極力抑制することができるという効果がある。
【００４９】
〈変形態様〉
上述の粉体供給装置では、コンピュータ上のロジックで実現する部分を有していたが、一部乃至すべてをアナログ回路により実現するものであっても良いことはいうまでもない。
【００５０】
【実施例】
本発明の粉体供給装置を実施例および比較例に基づいてさらに説明する。本実施例および比較例の粉体供給装置は、エンジンバルブのレーザークラッド加工時の粉体供給に用いるものであり、粉体の被供給物であるエンジンバルブの供給サイクルに合わせたサイクルで粉体を一定の速度で供給する装置である。
【００５１】
〈実施例の粉体供給装置の構成〉
本実施例の粉体供給装置の構成は、図１に示すように、粉体供給手段としての粉体ホッパ１と、振動弁の粉体搬送路としての粉体供給パイプ１４、１５およびチューブ１６と加振手段としての超音波モータ６と、計測手段としての歪みセンサからなるロードセル２と、計測手段および制御手段のそれぞれ一部をロジックとして実現するコンピュータ３０と、制御手段の一部でありフィードバック制御部の加振手段を駆動する手段としてのパワートランジスタ等を含む駆動回路３４とからなる。本実施例および比較例の粉体供給装置の構成は、コンピュータ３０上に搭載されたロジック以外は、ほぼ公知のものである。
【００５２】
超音波モータ６は、いわゆるリニア型超音波モータであり、図示しないが平板リング形状である２枚の圧電素子を電極板を介して積層し、両面を略円柱状のホーン７とバックホーン５とで挟んだ構造となっている。
【００５３】
コンピュータ３０は、ＣＰＵ３２とＡ／Ｄ変換器３１とＩ／Ｏ３３とＩ／Ｏ３３を介してＣＰＵ３２と接続される操作盤３５および表示器３７とからなる。Ａ／Ｄ変換器３１は、ロードセル２からの出力信号が増幅器２９を介して接続されＣＰＵ３２にロードセル２からの信号が入力される。そして、ＣＰＵ３２は、Ｉ／Ｏ３３を介してマスターコントローラ４０および駆動部３４と接続されている。マスターコントローラ４０は、たとえば、ホッパ１中の粉体残量が少なくなった場合などに粉体供給バルブ４２を操作して粉体を追加したりするなどの本粉体供給装置の制御のみならず、生産ラインすべてを管理する装置である。駆動部３４は、超音波モータ６にＰＷＭ制御された電力を供給し駆動する装置であって、ＣＰＵ３２からの出力によりデューティ比を変動させることで超音波モータ６への投入エネルギー量を変動させている。
【００５４】
粉体ホッパ１は、チューブ１６に粉体を徐々に供給する部材でありその底部は漏斗状になっておりその先端に吐出口を有している。この吐出口にテフロン製のチューブ１６の一端が接続されている。チューブ１６の他端は粉体供給パイプ１４の一端に接続される。粉体供給パイプ１４の他端には超音波モータ６の先端に設けられたホーン７に設けられた貫通路が接続され、さらにその先には粉体供給パイプ１５の一端がさらに接続される。また、粉体ホッパ１とロードセル２とは、支持台４を介して接続されている。
【００５５】
なお、本粉体供給装置は、高温環境下で使用されるので装置を冷却する目的で冷却水循環用パイプ２６、２７を設け、内部を水冷している。
【００５６】
ＣＰＵ３２は、演算部、記憶部としてのメモリ等から構成されており、計測手段の一部、制御手段内のフィードバック制御部の一部、間欠作動部および流動異常検出部として動作をするロジックが搭載されている。具体的なコンピュータ３０上のロジックとしては、図２に示すように、粉体供給を開始するステップＳ１と前回のサイクルの終了直前のデューティ比（Ｄｍ２）をサイクル当初のデューティ比（Ｄｍ１）とするステップＳ２と算出したデューティ比で超音波モータ６を駆動するステップＳ３と目的の粉体供給量と実際の粉体供給量と超音波モータ６に供給した電力のデューティ比とから校正曲線を補正するステップＳ４と校正曲線から新たにデューティ比を算出するステップＳ５と１サイクルの終了を判断するステップＳ６とサイクル内の終了直前のデューティ比をＤｍ２として記憶するステップＳ７と粉体の流動異常を検出するステップＳ８と次のサイクルまで一定時間粉体供給を停止するステップＳ１０と所定サイクル数終了したかどうか判断するステップＳ１１と異常と判断されたときに異常を出力するステップＳ８と粉体供給を終了するステップＳ１２とからなる。
【００５７】
計測手段としては、ステップＳ４において、入力された信号を重量に換算して逐次ホッパ１内の粉体の量を算出し、粉体の減少量、つまり実際の粉体供給量を算出する。
【００５８】
流動異常検出部としては、ステップＳ８において、｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値が所定値よりも大きい場合に流動異常と判断し、ステップＳ９により異常が出力される。異常の出力は、Ｉ／Ｏ３３を介して接続された異常出力装置５０に異常信号が出力され、操作者にその旨報知されると共に、マスターコントローラ４０にも異常信号が出力され生産ライン全体についても適切な処置が行われる。
【００５９】
〈比較例〉
比較例の粉体供給装置の構成は、ＣＰＵ３２に搭載したロジック以外は、実施例の粉体供給装置とほぼ同じ構成を採用した。ＣＰＵ３２に搭載したロジックは、図６に示すように、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７およびステップＳ１０９〜ステップＳ１１２はそれぞれ実施例の粉体供給装置のＣＰＵ３２に搭載されたロジックであるステップＳ１〜ステップＳ７およびステップＳ９〜ステップＳ１２とほぼ同じ作用を有する。流動異常検出部としての作用を有するステップＳ１０８をＤｍ２の値が所定範囲内（上限〜下限）からはずれる場合に流動異常と判断するものである。
【００６０】
〈作動試験〉
以下の条件で粉体供給装置を作動させた。
【００６１】
レーザクラッド用粉体供給装置
粉体 ：銅系合金粉体
１サイクル時間：５秒
供給量 ：０．９５ｇ／秒
〈正常範囲の決定〉
上述の条件で粉体供給装置を正常状態で作動させた場合のデューティ比の変動を記録した。なお、実施例の粉体供給装置と比較例の粉体供給装置とはＣＰＵ３２の流動異常検出部のロジック以外の構成は同じであるので、流動異常検出部のロジックの無い粉体供給装置の作動データで実施例と比較例の粉体供給装置の作動データを兼用した。
【００６２】
加振手段への投入したデューティ比とその出現頻度を図３に示す。これより明らかなように、デューティ比の変動は、ほぼ５％の範囲に収まっている。したがって、比較例におけるＤｍ２の値の上限・下限としては、超音波モータ６の特性変動範囲（温度、経時劣化）として６０〜８５％に、粉体自身の流動性変動によるずれとしてこの実験値から導かれる５％をそれぞれ加えた５５〜９０％とした。したがって、ステップＳ１０８は、デューティ比（Ｄｍ２）の値が５５〜９０％の範囲をはずれるときに流動異常と判断する。
【００６３】
また、このデューティ比は突然大きく変動することはなく徐々に少しずつ変動するものであった。同様に｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値を求めたところ、その値は、２％には達しないことが明らかとなった。したがって、実施例における｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値の変動量の閾値としての所定値は、図５の実験値から２％が適当であると判断した。したがって、ステップＳ８において｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値が２％を越えると流動異常と判断する。
【００６４】
〈結果〉
上述の作動条件で実際に粉体供給装置を作動させた場合の各サイクルのＤｍ２の値を図４に、｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値を図５に示す。
【００６５】
図４の点Ａにおいて粉末経路の異常（異物詰まり）が発生した。実施例の粉体供給装置の流動異常検出部では、図５に示すように、Ａ点において｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜＝約３％であり所定値の２％を越えるので流動異常と判断できる。それに対して比較例の粉体供給装置では、異常が発生したＡ点においてもデューティ比が５５〜９０％の範囲をはずれていないので異常と判断できなかった。このように、完全に粉体経路が閉塞していないと超音波モータ特性の劣化と現象的に似ているので、比較例の粉体供給装置の流動異常検出部では、粉体経路の流動性異常として発見し難く、クラッド加工に不具合が生じるおそれがある。
【００６６】
【発明の効果】
したがって、本発明の粉体供給装置によると、粉体を定量的に供給でき、かつ粉体供給に異常が生じたときに速やかに検知できる粉体供給装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例および比較例の粉体供給装置の構成の概略を示す図である。
【図２】実施例の粉体供給装置のコンピュータのロジックの概略を示したフローチャートである。
【図３】実施例の試験におけるデューティ比の値のばらつきを示したヒストグラムである。
【図４】実施例の試験における各サイクルのＤｍ２の値を示したグラフである。
【図５】実施例の試験における各サイクルの｜Ｄｍ２−Ｄｍ１｜の値を示したグラフである。
【図６】比較例の粉体供給装置のコンピュータのロジックの概略を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…ホッパ
２…ロードセル
５…バックホーン
６…超音波モータ
７…ホーン
３０…コンピュータ ３４…駆動装置
４０…マスターコントローラ
５０…異常出力装置

Claims (4)

1. 粉体供給手段と、
   該粉体供給手段から粉体の供給を受け該粉体が流動する粉体搬送路と該粉体搬送路に存在する該粉体に振動を与え該粉体を流動化する加振手段とをもつ振動弁と、
   該粉体搬送路を通過する単位時間あたりの該粉体の量を計測する計測手段と、
   該計測手段からの入力により該加振手段に投入する投入エネルギー量をフィードバック制御して該加振手段を駆動するフィードバック制御部をもつ制御手段と、をもつ粉体供給装置であって、
   さらに、前記制御手段は、前記投入エネルギー量の変動量の絶対値が所定値を越えた場合に前記粉体の流動異常と判断する流動異常検出部を有することを特徴とする粉体供給装置。
2. 前記流動異常検出部が前記投入エネルギー量の変動量を求める方法は、所定時間間隔の２点における該投入エネルギー量の差を求める方法である請求項１に記載の粉体供給装置。
3. さらに、前記制御手段は前記フィードバック制御部を間欠的に作動させる間欠作動部を有する請求項１または２のいずれかに記載の粉体供給装置。
4. さらに、前記制御手段は前記フィードバック制御部が作動しているときの前記投入エネルギー量の値を逐次格納する記憶部をもち、
   該フィードバック制御部は作動を再開するときの該投入エネルギー量の値を直前に該記憶部に格納した該投入エネルギー量の値とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体供給装置。

Images