JP5744466B2 - 粉体容器の排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器に収容した粉体を弁体の開閉によって定量的に排出する粉体容器の排出装置に関する。

容器に収容した粉体を、容器底部の排出口の弁体を容器内において鉛直方向に全閉位置と全開位置の間で空気圧シリンダによって移動させ排出する粉体容器の排出装置が実用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−５４７５８号公報（図１）

しかしながら、上述したとおりの粉体容器の排出装置には、次のとおりの改善の望まれている課題がある。

すなわち、粉体を排出する場合、排出口を開閉する弁体は、一定の空気圧力で伸縮駆動される空気圧シリンダによって開閉されるので、容器内の粉体の量が変化する（粉面レベルが変化する）と弁体に加わる粉体の重量の変化により、粉面レベルの高いときには排出口を全開させるまで（図１の寸法Ｓ）の時間が多くかかり、逆に粉面レベルの低いときには排出口は速い時間で開けられ、排出口を開ける時間が同じであっても、容器内の粉面レベルによって排出口の開度に違いが生じ、排出量が均一でなくなり、所望の量の粉体の排出が難しい。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、粉体を収容した容器内を鉛直方向に移動する弁体を空気圧シリンダによって駆動し底部の排出口を開閉させて粉体を排出する排出装置における、容器内の粉体の量の変化による排出量の変化を小さく均一にできるようにした、粉体容器の排出装置を提供することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決する粉体容器の排出装置として、粉体の容器内に、底部の排出口を全閉する位置と全開する位置の間で鉛直方向に移動自在に配設された弁体と、この弁体を開閉駆動する空気圧シリンダと、この空気圧シリンダに圧力空気を制御して給排する給排手段と、容器内の粉体の重量を計測する計測手段と、排出スイッチが接続されたコントローラと、を備え、コントローラは、排出スイッチがオンのときには、給排手段によって弁体を所定の基本空気圧力および基本開時間で断続的に開状態にして排出口から粉体を排出させるとともに予め設定した減量値と時間の関係である減量線に沿って、計測手段の出力から算出した粉体の単位時間当たりの減量値を制御し、設定した基本空気圧力および基本開時間を、計測手段の出力から算出した単位時間の減量値が、予め設定した減量値と比較して、大きいほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短くし、小さいほど空気圧力を大きくかつ弁体の開時間を長くする、ことを特徴とする粉体容器の排出装置が提供される。

好適にはコントローラは、予め、粉体の収容される容器の鉛直方向の粉体のレベルを上層、中層、下層に分け、各層ごとに給排手段による基本空気圧力および弁体の基本開時間を、下層ほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短くして設定し、粉体の残量が少なくなると弁体が速く開くのを防ぎ計計測手段の出力である粉体重量から、粉体の最上部が、上層、中層、下層のいずれにあるかを算出し、各層ごとに設定した基本空気圧力および弁体の基本開時間によって給排手段を制御する。

また、弁体は、円錐状を成しその底面側が排出口に接離自在に当接され、容器は、排出口から上方に向けて拡がる円錐状に形成されている。

本発明に従って構成された粉体容器の排出装置によれば、計測手段により計測した容器内の粉体の重量から算出した容器内の粉体の減量の変化が、予め設定した均一な減量線に沿うように、排出口を開閉する弁体を動かす空気圧シリンダへの空気圧力および弁体の開時間を制御する。したがって、容器内の粉体の量の変化による排出量の変化を均一にすることができる。

本発明に従って構成された粉体容器の排出装置の構成説明図。 弁体の開閉の基本を示す線図。 コントローラによる制御手順を示すフローチャート。 コントローラによる他の制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明に従って構成された粉体容器の排出装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号２で示す粉体容器の排出装置は、粉体の容器４内に、底部の排出口６を全閉する位置と全開する位置の間（寸法Ｓで示す）で鉛直方向に移動自在に配設された弁体８と、弁体８を開閉駆動する空気圧シリンダ１０と、空気圧シリンダ１０に圧力空気を制御して給排する給排手段１２と、容器４内の粉体の重量を計測する計測手段１４と、排出スイッチ１６が接続されたコントローラ１８を備えている。

容器４は、排出口６から上方に向けて拡がる円錐状に形成され、上端部には粉体の投入口５が設けられている。容器４は、計測手段１４を介して基台フレーム７の上に支持されている。

弁体４は、円錐状を成しその底面側の周縁が排出口６に接離自在に当接され、底面の中央に下方から伸びた空気圧シリンダ１０のロッドが連結されている。

空気圧シリンダ１０は、複動シリンダで、シリンダ筒本体は基台フレーム７に取付けられている。

給排手段１２は、コントローラ１８からの信号に基づいて空気圧源２０からの空気圧力を調整する圧力調整弁１２ａと、調整された圧力空気をコントローラ１８からの信号に基づいて空気圧シリンダ１０に給排する四方弁である電磁方向切換弁１２ｂを備えている。

計測手段１４は、ロードセルを備え、粉体の収容された容器４の重量から容器４の重量を引いた粉体の重量を計測しコントローラ１８に出力する。

排出スイッチ１６は、オンにおいて粉体の排出を指令し、コントローラ１８を介して弁体８を繰返し断続的に開作動させて排出口６から粉体を下方の受入部９に排出させ、オフにおいてはコントローラ１８を介して弁体８の作動を止め排出口６を閉じ粉体の排出を止める。

図１とともに図２を参照して説明する。コントローラ１８は、排出スイッチ１６がオンのときには、給排手段１２によって弁体８を所定の基本空気圧力Ｐｓおよび基本開時間Ｔｓで断続的に開状態にして排出口６から粉体を排出させるとともに、計測手段１４の出力から算出した粉体の単位時間当たりの減量値が、予め設定した減量値と時間の関係である減量線Ｇに沿うように給排手段１２を制御し、基本空気圧力Ｐｓおよび基本開時間Ｔｓを単位時間の減量値が大きいほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短く、減量値が小さいほど空気圧力を大きくかつ弁体の開時間を長くするように調整する。

図１、２とともに図３、主として図３を参照して、コントローラ１８の制御手順について説明する。

ステップＳ１において、排出スイッチ１６のオンオフを判定し、オンのときにはステップＳ２に進み、オフのときには「エンド」に進み制御を終了する。

ステップＳ２においては、給排手段１２の基本空気圧力Ｐｓおよび弁体８の基本開時間Ｔｓによって、空気圧シリンダ１０により弁体８を開閉駆動させ排出口８を断続的に開状態にし、排出口６から粉体を排出させ、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、計測手段１４の出力から粉体の単位時間当たりの減量値を算出してステップＳ４に進み、ステップＳ４において、減量値が、予め設定した減量値と時間の関係である減量線Ｇに予め設定した許容範囲内で沿っているかを判定し、沿っているときにはステップＳ１に戻り、外れているときにはステップＳ５に進む。

ステップＳ５においては、減量値が、減量線Ｇの上方に外れている（排出量すなわち減量が少ない）か、下方に外れている（排出量すなわち減量が多い）か、を判定し、上方に外れているときはステップＳ６に、下方に外れているときはステップＳ７に進む。

ステップＳ６においては、給排手段１２の圧力調整弁１２ａにより空気圧力Ｐｓを大きくし、切換弁１２ｂにより弁体８の開時間Ｔｓを長くし、排出量（減量）を多くし、ステップＳ３に進む。

ステップＳ７においては、給排手段１２により空気圧力Ｐｓを小さくし、弁体８の開時間Ｔｓを短くし、排出量（減量）を少なくし、ステップＳ３に進む。

コントローラ１８による上述の制御演算においては、粉体の排出量（減量）が減量線Ｇに沿うように、粉面レベルを容器４内の最高位置から最低位置まで連続的に算出し、給排手段１２の空気圧力および開時間の調整を行うので、演算そして演算装置が複雑になる。そこで、粉体のレベルを予め３層に分け演算を容易にした実施形態について以下に説明する。

先ず図１を参照して説明する。本実施形態においては、コントローラ１８は、予め、粉体の収容される容器４の鉛直方向の粉体のレベルを上層Ｈ、中層Ｍ、下層Ｌの３層に分け、各層ごとに給排手段１２による弁体の基本開時間および基本空気圧力を、下層ほど弁体の開時間を短くかつ空気圧力を小さく設定する。

すなわち、上層Ｈにおける空気圧力Ｐｈ、開時間Ｔｈ、中層Ｍにおける空気圧力Ｐｍ、開時間Ｔｍ、下層Ｌにおける空気圧力Ｐｌ、開時間Ｔｌとし、Ｐｈ＞Ｐｍ＞Ｐｌ、Ｔｈ＞Ｔｍ＞開時間Ｔｌの関係で設定する。

図１とともに図２、図４、主として図４を参照して、コントローラ１８によるこの制御手順について説明する。

ステップＳ１１において、排出スイッチ１６のオンオフを判定し、オンのときにはステップＳ１２に進み、オフのときには「エンド」に進み制御を終了する。

ステップＳ１２においては、計測手段１４の出力である粉体重量から粉体の最上部が上層Ｈ、中層Ｍ、下層Ｌのいずれにあるかを算出し、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３においては、算出した層が上層Ｈかどうかを判定し、上層Ｈの場合はステップＳ１４に進み、上層Ｈでない場合はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４においては、給排手段１２の基本空気圧力Ｐｈおよび開時間Ｔｈで空気圧シリンダ１０により弁体８を開閉駆動させ、排出口８を断続的に開状態にして排出口６から粉体を排出させ、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１５においては、算出した層が中層Ｍかどうかを判定し、中層Ｍの場合はステップＳ２１に進み、中層Ｍでない（下層Ｌの）場合はステップＳ２２に進む。

ステップＳ２１においては、給排手段１２の弁体８の基本空気圧力Ｐｍおよび開時間Ｔｍで空気圧シリンダ１０により弁体８を開閉駆動させ、排出口８を断続的に開状態にして排出口６から粉体を排出させ、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ２２においては、給排手段１２の弁体８の基本空気圧力Ｐｌおよび開時間Ｔｌで空気圧シリンダ１０により弁体８を開閉駆動させ、排出口８を断続的に開状態にして排出口６から粉体を排出させ、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６においては、粉体の単位時間当たりの減量値を算出してステップＳ１７に進み、ステップＳ１７において、減量値が、予め設定した減量値と時間の関係である減量線Ｇに予め設定した許容範囲内で沿っているかを判定し、沿っているときにはステップＳ１１に戻り、外れているときにはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、減量値が、減量線Ｇの上方に外れている（排出量すなわち減量が少ない）か、下方に外れている（排出量すなわち減量が多い）か、を判定し、上方に外れているときはステップＳ１９に、下方に外れているときはステップＳ２０に進む。

ステップＳ１９においては、給排手段１２の空気圧力を大きくし、弁体８の開時間を長くし、排出量（減量）を多くし、ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ２０においては、給排手段１２の空気圧力を大きくし、弁体８の開時間を短くし、排出量（減量）を少なくし、ステップＳ１２に戻る。

上述したとおりの粉体容器の排出装置２の作用効果について説明する。

粉体容器の排出装置２は、計測手段１４により計測した容器４内の粉体の重量から算出した容器４内の粉体の減量の変化が、予め設定した均一な減量線Ｇに沿うように、排出口６を開閉する弁体８を動かす空気圧シリンダ１０への空気圧力および弁体８の開時間を制御する。

したがって、容器４内の粉体の量の変化による排出量の変化を均一にすることができる。

他の制御においては、コントローラ１８は、予め、粉体の収容される容器４の鉛直方向の粉体のレベルを上層Ｈ、中層Ｍ、下層Ｌに分け、各層ごとに給排手段１２による基本空気圧力および弁体の基本開時間を、下層ほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短くして設定する。

したがって、粉体のレベルを予め３層に分けることにより、コントローラ１８は、容器４の最高位置から最低位置までの全範囲において連続的に粉面レベルを算出しなくてよいので、演算そして演算装置を簡単にすることができる。

また、弁体８は円錐状を成しその底面側が排出口６に接離自在に当接され、容器４は排出口６から上方に向けて拡がる円錐状に形成されている。

したがって、弁体８および容器４を単純な円錐形状に形成することにより、粉体の排出口６への流れを良くするとともに、コントローラ１８による排出量の演算、算出も容易である。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本発明の実施の形態においては、コントローラによる演算を容易にするために粉体のレベルを上層Ｈ、中層Ｍ、下層Ｌの３層に分けた例を説明したが、層分けは３層以外でもよい。」

２：粉体容器の排出装置
４：容器
６：排出口
８：弁体
１０：空気圧シリンダ
１２：給排手段
１４：計測手段
１６：排出スイッチ
１８：コントローラ
Ｈ：上層
Ｍ：中層
Ｌ：下層

Claims (3)

1. 粉体の容器内に、底部の排出口を全閉する位置と全開する位置の間で鉛直方向に移動自在に配設された弁体と、
   この弁体を開閉駆動する空気圧シリンダと、
   この空気圧シリンダに圧力空気を制御して給排する給排手段と、
   容器内の粉体の重量を計測する計測手段と、
   排出スイッチが接続されたコントローラと、を備え、
   コントローラは、
   排出スイッチがオンのときには、給排手段によって弁体を所定の基本空気圧力および基本開時間で断続的に開状態にして排出口から粉体を排出させるとともに、
   予め設定した減量値と時間の関係である減量線に沿って、計測手段の出力から算出した粉体の単位時間当たりの減量値を制御し、設定した基本空気圧力および基本開時間を、
   計測手段の出力から算出した単位時間の減量値が予め設定した減量値と比較して、大きいほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短くし、小さいほど空気圧力を大きくかつ弁体の開時間を長くする、
   ことを特徴とする粉体容器の排出装置。
2. コントローラは、
   予め、粉体の収容される容器の鉛直方向の粉体のレベルを上層、中層、下層に分け、
   各層ごとに給排手段による基本空気圧力および弁体の基本開時間を、下層ほど空気圧力を小さくかつ弁体の開時間を短くして設定し、粉体の残量が少なくなると弁体が速く開くのを防ぎ、
   計測手段の出力である粉体重量から、粉体の最上部が、上層、中層、下層のいずれにあるかを算出し、各層ごとに設定した基本空気圧力および弁体の基本開時間によって給排手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の粉体容器の排出装置。
3. 弁体が、円錐状を成しその底面側が排出口に接離自在に当接され、
   容器が、排出口から上方に向けて広がる円錐状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の粉体容器の排出装置。