JP6908270B2 - 粉粒体の定量フィーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体、粒体もしくはこれらの混合したもの（以下、粉粒体という）を、板状のワークに均一に散布する粉粒体の定量フィーダ装置に関する。

従来より、板状のワークに、均一に、かつ、短時間で微量の粉粒体を散布する技術が求められている。このような技術に関し、出願人は、特許文献１に開示された装置を開発した。なお、以下の説明では、特許文献１と本発明の構成要素とを区別するために、特許文献１の構成要素に付された符号については、括弧を付して示す。

図６に示すように、特許文献１の装置は、ホッパー（２）に投入される粉粒体の質量を計測するための中量級天秤（３）が位置決めされて備えられている。ベース（６）上にはコイルスプリングで支承された振動フィーダ（２１）が載置固定されており、この振動フィーダ（２１）は上面に付与された振動で粉粒体を前方へ送るためのトラフ（４）を備えている。

トラフ（４）上には波板によって成形された扇状板材（７）が設けられている。この扇状板材（７）は拡開された前縁がトラフ（４）の両側壁部分まで至るよう、トラフ（４）の幅一杯に設けられている。ホッパー（２）に投入された粉粒体は、連結筒（１４）の小ホッパー（１５）を通り、テーパガイド板（１６）によって方向性をガイドされ定量フィーダ（１）に流入される。粉粒体は、定量フィーダ（１）によって定量を計量されて排出シュート（１７）から落下排出される。

排出シュート（１７）から落下排出された粉粒体はコニカル部材（１８）を通って、傘状部材（９）の上面、それも前方の上面へ落下排出される。傘状部材（９）上に落下された粉粒体はその上面の弧状に沿って下方に配置された扇状板材（７）上へ撒き散らされるように落下する。この扇状板材（７）上に落下された粉粒体は、扇状板材（７）を成形する波板の溝及び稜線に沿ってトラフ（４）の幅方向一杯に拡がりながら、トラフ（４）上に送出される。これにより、トラフ（４）に幅方向に均一に粉粒体を供給することができる。

特開２０１５−０３０５９５号公報

しかしながら、粉粒体を供給するワークが大きい場合には、特許文献１の装置では、粉粒体を均一に拡散させることができない。具体的には、特許文献１では、扇状板材（７）によって粉粒体を、トラフ（４）の幅方向に拡げている。扇状板材（７）上では、幅方向中心と幅方向端部とで、粉粒体の移動距離が異なってくるため、トラフ（４）が幅方向に大きくなればなるほど粉粒体の供給量にムラができてしまう。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、均一に、かつ、短時間で粉粒体をワークに散布することができる粉粒体の定量フィーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために以下のような特徴を有している。
［１］ ＸＹ平面を有する板状のワークに、粉粒体を均一に散布する粉粒体の定量フィーダ装置であって、
１つのワークに散布する粉粒体を定量して排出する供給フィーダと、
Ｘ方向に長手方向を有し、Ｖ字の頂点部分に、Ｘ方向に均等に複数の孔が形成されたＶ字トラフと、
Ｖ字トラフを振動させる振動装置と、
供給フィーダから排出された粉粒体を、Ｘ方向に移動しながらＶ字トラフへ排出する漏斗と、
ワークが載置されたテーブルと、
テーブルまたはＶ字トラフのいずれか一方をＹ方向に移動させる駆動装置と、を有する粉粒体の定量フィーダ装置。
［２］ 漏斗の下端は、移動方向の反対側に凹状の切欠き部を有し、粉粒体の供給時にはＶ字トラフの内側面に接する［１］に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
［３］ 切欠き部は、漏斗の下端に設けられたシャッターによって開閉自在である［２］に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
［４］ Ｖ字トラフの下に、Ｘ方向に延びる分散板を傾斜させて配置した［１］乃至［３］のいずれかに記載の粉粒体の定量フィーダ装置。

本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の振動フィーダの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置における漏斗および振動フィーダを示す図である。 本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の変形例を示す図である。 従来の粉粒体の定量フィーダ装置の構成を示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の構成を示す縦断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の構成を示す平面図である。この粉粒体の定量フィーダ装置は、数センチ角〜数メートル角のある程度の広い面積をもった板状もしくはトレー状のワークに、粉粒体を、高い精度で均一に、かつ、短時間で供給する装置である。以下の説明において、ワークと平行に延びる一方向をＸ方向、ワークと平行であり、かつ、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向と定義する。

図１に示すように、この粉粒体の定量フィーダ装置は、供給フィーダ１、漏斗２、振動フィーダ３およびテーブル４を有している。

供給フィーダ１は、粉粒体が収容された収容部から、下方に配置されている漏斗２に対し、所定の量の粉粒体を供給する。供給フィーダ１から漏斗２に供給される粉粒体の量は、１つのワークに対して散布される粉粒体の全量である。供給フィーダ１は、所定の容積を有する容器に粉粒体を充填した後、充填した粉粒体を一気に排出するように構成してもよく（ワンショットバッチ）、粉粒体の排出部にシャッターを設けて、シャッターの開く時間を制御することで、所定量の粉粒体を漏斗２に供給するように構成してもよい（シャッター式）。

漏斗２は、振動フィーダ３のＶ字トラフ３１の上をＸ方向に移動しながら、粉粒体を一定量ずつ排出する。漏斗２は、供給フィーダ１から供給された粉粒体を整流して、Ｖ字トラフ３１の長手方向に均一に、粉粒体を供給する機能を有している。なお、粉粒体の供給時には、漏斗２の先端は、後述するように、Ｖ字トラフ３１の内側面に接するように配置されるが（図４（ａ）参照）、図１では、説明のため、漏斗２とＶ字トラフ３１を離して図示している。

振動フィーダ３は、Ｘ方向に長手方向を有するＶ字トラフ３１を有している。図２に示すように、Ｖ字トラフ３１のＸ方向の長さは、粉粒体を散布したい面積のＸ方向の長さと同じ長さに設計されている。例えば、ワーク５全面に粉粒体を散布したい場合には、Ｖ字トラフ３１のＸ方向の長さは、ワーク５のＸ方向の長さと同じ長さに設計される。Ｖ字トラフ３１のＶ字の頂点部分には、Ｘ方向に均等に複数の孔３１ａ、３１ａ‥が形成されている。

Ｖ字トラフ３１は、後述する振動装置（後述する）により振動されるが、孔３１ａ、３１ａ‥の大きさは、Ｖ字トラフ３１が振動していないときには粉粒体が落下せず、Ｖ字トラフ３１が振動されている間だけ粉粒体が落下する大きさに構成されている。すなわち、振動フィーダ３は、Ｖ字トラフ３１の振動を開始もしくは停止させることで、粉粒体の供給と停止を切り替えている。孔３１ａ、３１ａ‥の数は、粉粒体の種類や量に応じて任意に設計することができる。

Ｖ字トラフ３１のＸ方向の両端の側面は、粉粒体が上から下へ滑って行くように斜面となっている。Ｖ字トラフ３１のＸ方向の両端部では、中央部に比べて粉圧が低くなり、粉粒体が排出されにくくなる。そのため、上記のような構成することで、Ｖ字トラフ３１のＸ方向の両端部に粉粒体を集めやすくし、Ｖ字トラフ３１のＸ方向に均一に粉粒体を収容できるようにしている。また、このようにＶ字トラフ３１の両端を斜面にすることで、清掃具などがＶ字トラフ３１のＸ方向の両端の底まで届きやすくなり、メンテナンス性も向上させることができる。

テーブル４の上には、粉粒体の散布対象である、ＸＹ平面を有する板状のワーク５が配置されている。テーブル４には、ワーク５を、Ｖ字トラフ３１に対してＹ方向に移動させることができる駆動装置（図示せず）が設けられている。例えば、テーブル４および駆動装置は、ＸＹ方向に移動可能なＸＹテーブルとして構成してもよく、Ｙ方向に移動するベルトコンベアにより構成することができる。

図３は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の振動フィーダの構成を示す図である。
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、振動フィーダ３は、Ｖ字トラフ３１、振動装置３２、フレーム３４、板バネ３３を有している。振動装置３２には、板バネ３３が取り付けられ、板バネ３３の先端には、フレーム３４が固定されている。フレーム３４は、Ｖ字トラフ３１の上端の外形よりも一回り小さい矩形状の枠を有している。フレーム３４の枠には、Ｖ字トラフ３１の上端が引っ掛かった状態で、固定されずに係合している（図３（ｃ）参照）。

板バネ３３が振動装置３２により振動すると、板バネ３３に固定されたフレーム３４も振動するが、Ｖ字トラフ３１は、フレーム３４に固定されていないため、図３（ｃ）に示すように、Ｖ字トラフ３１はフレーム３４に対し上方に動く。そして、重力により、Ｖ字トラフ３１は元の位置まで戻る。この動作を繰り返すことで、Ｖ字トラフ３１がフレーム３４に対して上下に振動する。

前述のように、Ｖ字トラフ３１には、Ｖ字トラフ３１の振動時に粉粒体が排出される複数の孔３１ａ、３１ａ‥が形成されているため、Ｖ字トラフ３１が振動するときに、孔３１ａ、３１ａ‥から粉粒体が排出される。ここで、Ｖ字トラフ３１の複数の孔３１ａ、３１ａ‥が設けられており、ワーク５上に散布される粉粒体は、孔３１ａの位置と、孔３１ａと孔３１ａの間とで、堆積量にムラが生じるが、Ｖ字トラフ３１を振動させながら粉粒体を排出することで、このＸ方向の堆積ムラを低減させることができる。

図４は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置における漏斗および振動フィーダを示す図である。
漏斗２からＶ字トラフ３１へ粉粒体を供給する際は、図４（ａ）に示すように、漏斗２の下端を予めＶ字トラフ３１内側面に接触させておく。漏斗２とＶ字トラフ３１を離して粉粒体を供給すると、一気に粉粒体がＶ字トラフ３１へ移動してしまうが、漏斗２の下端をＶ字トラフ３１内側に接触させた状態で、漏斗２から粉粒体を排出すれば、漏斗２とＶ字トラフ３１との隙間に少しずつ粉粒体が排出され、粉粒体を一定量ずつ排出することができる。

このように、漏斗２の下端を予めＶ字トラフ３１内側面に接触させた状態で、漏斗２をＶ字トラフ３１の長手方向（Ｘ方向）の一端から他端まで移動させると、Ｖ字トラフ３１には、Ｘ方向に均一に粉粒体が収容される。

なお、漏斗２は、図１で示すθ方向に傾けることが可能であり、漏斗２を任意の分だけ傾けることで、漏斗２から排出される粉粒体の量を微調整することもできる。漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給が完了すると、Ｖ字トラフ３１から漏斗２を離隔させる。

なお、漏斗２の形状は、所望する供給量および供給速度に応じて任意に設計することができる。例えば、粉粒体の供給量を安定させたい場合には、漏斗２をθ方向に傾けずに、漏斗２をＶ字トラフ３１と直交させることが好ましいが、漏斗２をＶ字トラフ３１と直交させると、粉粒体の供給速度が小さくなる。このような場合には、漏斗２の下端をＸ方向の進行方向反対側が短くなるように斜めに切り欠くとよい。これにより、供給量を安定させたまま、供給速度を上げることができる。

また、図４（ｂ）に示すように、Ｘ方向の進行方向反対側をＵ字状、コの字状等の切欠き部２１を設けてもよい。さらには、図４（ｃ）に示すように、漏斗２の下端の切欠き部２１に、シャッター２２を設けて、供給量を調整できるようにしてもよい。シャッター２２は、本体部分に対し、上下方向に摺動して開閉する扉として構成することができ、開閉のみならず、開く量を調整して供給量を調整してもよい。

次に、このように構成された粉粒体の定量フィーダ装置の動作について説明する。
供給フィーダ１は、粉粒体が収容された収容部から、１つのワーク５に散布する全量の粉粒体を切り出し、切り出した粉粒体を漏斗２に排出する。あらかじめ漏斗２の下端をＶ字トラフ３１の内側面に接触させ、Ｖ字トラフ３１の一端に配置しておく。漏斗２をＸ方向に移動させて、Ｖ字トラフ３１のＸ方向に均一に粉粒体を供給する。

漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給が完了した後に、振動装置３２によりＶ字トラフ３１を振動させながら、テーブル４をＹ方向に移動させてワーク５をＹ方向に移動させる。これにより、Ｖ字トラフ３１の複数の孔３１ａ、３１ａ‥から、粉粒体がＸ方向およびＹ方向に均一にワーク５上に散布される。ワーク５上を複数回Ｙ方向に往復して、粉粒体を散布するように構成してもよいが、Ｙ方向の一端から他端まで移動する間に、すべての粉粒体が排出されるように構成した方が、均一に粉粒体を散布することができる。

なお、上述では、テーブル４を、駆動装置により、Ｖ字トラフ３１に対してＹ方向に移動させたが、テーブル４を固定したまま、Ｖ字トラフ３１を駆動装置によってＹ方向に移動させるように構成してもよい。

また、Ｖ字トラフ３１の孔３１ａ、３１ａ‥は、Ｘ方向に所定の間隔をあけて形成されているため、振動装置３２を用いても、ワーク５上のそれぞれの孔３１ａ、３１ａ‥に対応する部分には、孔３１ａと孔３１ａの間に対応する部分よりも多く粉粒体が散布されてしまう。このような場合には、オプションとして、Ｖ字トラフ３１および／またはテーブル４を、さらにＸ方向に微振動させるように構成してもよい。

なお、上述の説明では、Ｘ方向とＹ方向は、同一平面上にあり、直交するものとして説明したが、これに限られない。具体的には、Ｘ方向とＹ方向は、なす角度が３０°、４５°、６０°・・・といったように、同一平面上の異なる方向としてもよい。

また、供給フィーダ１から漏斗２への粉粒体の切り出しのタイミングと、漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給のタイミングは、粉粒体の性状に応じて任意に設計することができる。例えば、粉粒体の流動性が高い場合には、供給フィーダ１から漏斗２への粉粒体の切り出しと、漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給を同時に開始してもよい。また、供給フィーダ１から漏斗２への粉粒体の切り出しが完了した後に、漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給を開始してもよく、供給フィーダ１から漏斗２への粉粒体の切り出しが開始して一定量の粉粒体が漏斗２に充填された時点で、漏斗２からＶ字トラフ３１への粉粒体の供給を開始してもよい。

このように、本発明に粉粒体の供給フィーダ装置は、供給フィーダ１から所定量の粉粒体を切り出し（定量）、漏斗２をＶ字トラフ３１の長手方向に沿って移動させてＸ方向に粉粒体を分散させるとともに（Ｘ方向への分散）、テーブル４をＹ方向に移動させることにより（Ｙ方向への分散）、板状のワーク５に、均一に、かつ、短時間で粉粒体を散布することができる。

図５は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の変形例を示す図である。前述のように、ワーク５上のそれぞれの孔３１ａ、３１ａ‥に対応する部分には、孔３１ａと孔３１ａの間に対応する部分よりも多く粉粒体が散布されてしまう。これに対し、変形例では、図５に示すように、トラフ３１の下に、Ｘ方向に延びる分散板３５を設置している。分散板３５は、Ｘ方向の長さがワーク５と同じ長さに設計されている。分散板３５は、ワーク５に対し、αだけ傾けて設置されている。このように、孔３１ａ、３１ａ‥から落下する粉粒体を、分散板３５の上を滑らせてワーク５上に供給することで、Ｘ方向に均一に粉粒体を分散させることができる。

ワーク５として３００ｍｍ×３００ｍｍのプレートを用意し、本発明に係る粉粒体の定量フィーダ装置を用いて、プレートに全量で２ｇの粉粒体（セラミック）を均一に散布した。Ｖ字トラフ３１のＹ方向の長さ（下端の長さ）は、ワーク５の長さと同一の３００ｍｍとした。Ｖ字トラフ３１の孔３１ａの数は、２９８個である。

供給フィーダ１から粉粒体を２ｇだけ切り出して漏斗２に供給した。なお、供給フィーダ１が２ｇの粉粒体を切り出して漏斗２に供給するまでの時間を３秒に設定した。

次に、漏斗２をＶ字トラフ３１の一端から他端までＸ方向に移動させながら粉粒体をＶ字トラフ３１に供給した。漏斗２からＶ字トラフ３１に粉粒体を供給する時間を２秒に設定した。

最後に、Ｖ字トラフ３１を振動装置３２により振動させながら、テーブル４をＹ方向に３００ｍｍ移動させて、ワーク５の上に粉粒体を散布した。Ｖ字トラフ３１から粉粒体の全量が排出されるまでの時間と、テーブル４のＹ方向の移動時間を、ともに１０秒に設定した。
この結果、１５秒という短時間で、３００ｍｍ×３００ｍｍのワーク５に対し、均一に２ｇという微量の粉粒体を散布することができた。

１ 供給フィーダ
２ 漏斗
３ 振動フィーダ
３１ Ｖ字トラフ
３２ 振動装置
３３ 板バネ
３４ フレーム
３５ 分散板
４ テーブル
５ ワーク

Claims (4)

1. ＸＹ平面を有する板状のワークに、粉粒体を均一に散布する粉粒体の定量フィーダ装置であって、
   １つのワークに散布する粉粒体を定量して排出する供給フィーダと、
   Ｘ方向に長手方向を有し、Ｖ字の頂点部分に、Ｘ方向に均等に複数の孔が形成されたＶ字トラフと、
   Ｖ字トラフを振動させる振動装置と、
   供給フィーダから排出された粉粒体を、Ｘ方向に移動しながらＶ字トラフへ排出する漏斗と、
   ワークが載置されたテーブルと、
   テーブルまたはＶ字トラフのいずれか一方をＹ方向に移動させる駆動装置と、を有する粉粒体の定量フィーダ装置。
2. 漏斗の下端は、移動方向の反対側に凹状の切欠き部を有し、粉粒体の供給時にはＶ字トラフの内側面に接する請求項１に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
3. 切欠き部は、漏斗の下端に設けられたシャッターによって開閉自在である請求項２に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
4. Ｖ字トラフの下に、Ｘ方向に延びる分散板を傾斜させて配置した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
   
   

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