JP7383248B2

JP7383248B2 - 粉体定量供給装置

Info

Publication number: JP7383248B2
Application number: JP2021178904A
Authority: JP
Inventors: 輝也平田
Original assignee: グローバルマテリアルズエンジニアリング株式会社
Priority date: 2021-11-01
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2023-11-20
Anticipated expiration: 2041-11-01
Also published as: JP2023067543A

Description

本発明は、粉体定量供給装置に係り、細かな粉体を定量供給するのに適する装置に関するものである。

特許文献１（特開２００７－１６３３５５号公報）、特許文献２（特開２００４－３０９２４４号公報）に開示されているように、細かな粉体の計測値を求めながら、定量供給する装置が知られている。

このような装置では、装置の下方にセンサを備える秤台を設け、粉体を秤台上へ掻き落として、計測を行うようになっている。しかしながら、秤台上に落下した粉体が、飛び散るなど、回転方向に自由に移動できる状態とされており、粉体の移動により、計測値が不安定になりやすいという問題点があった。
特開２００７－１６３３５５号公報特開２００４－３０９２４４号公報

そこで本発明は、秤台に掻き落とされる粉体の姿勢を安定させ得る粉体定量供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る粉体定量供給装置は、落下する粉体が載置される秤台と、秤台に取り付けられ、秤台上の粉体の計測値を求めるセンサとを備え、上側スリットを有すると共に、上側スリット内の粉体を挟持する上側空マス及び上側仕切板とを有する上側供給盤と、下側スリットを有すると共に、下側スリット内の粉体を挟持する下側空マス及び下側仕切板とを有する下側供給盤と、上側スリットと下側スリットの回転方向位置を一致させた状態で、上側供給盤と下側供給盤とを同期回転させる回転軸とを備える。

この構成により、粉体は、上側供給盤内にあるときは、上側空マスと上側仕切板とにより、回転方向の位置を拘束され、また、下側供給盤内にあるときは、下側空マスと下側仕切板とにより、回転方向の位置を拘束される。

更に、回転軸が、上側スリットと下側スリットの回転方向位置を一致させた状態で、上側供給盤と下側供給盤とを同期回転させるため、粉体は、下側供給盤から秤台上へ掻き落とされる状態においても、回転方向位置を拘束されたままの状態にあり、粉体は回転方向に移動できない。その結果、安定した計測値により、円滑に粉体を定量供給できる。

センサは、下側仕切板が秤台上の粉体を掻き落とし、且つ、上側スリット内の粉体が秤台上に載置されるタイミングで、計測値を求めるのが好ましい。

このようにすると、センサの計測値の安定性を一層向上できる。

下側スリットの容積は、上側スリットの容積よりも大きいのが好ましい。

粉体は、上側スリットから下側スリットに至るものであり、このようにすると、上側スリット内に粉体が充満していたとしても、下側スリットに至った際、粉体があふれないことを保証できるからである。

センサは、ロードセルであるのが好ましい。

こうすれば、精度の高いセンサを安価に導入することができる。

本発明によれば、上側供給盤と下側供給盤の各スリットを挟持する、空マスと仕切板とにより、粉体の回転方向の位置を拘束したまま、秤台上に掻き落とすことができ、安定した計測値が得られる。

（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の外観図、図２は、同粉体定量供給装置の分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本形態における粉体定量供給装置は、構成される。即ち、ロードセル１３（センサの一例）の計測値に基づき制御部Ｃにより指示される回転数で、モータＭは、その出力軸（図示せず）を回転させる。

ロードセル１３の計測値は、質量、重さ又は体積のいずれでも良く、精度良く測定できるのであれば、ロードセルではない他のセンサを用いても良い。

制御部Ｃは、所定の定量に対して、ロードセル１３の計測値が低い場合は回転数を上げ、高い場合は回転数を下げる。

制御部Ｃは、例えば、比例制御やＰＩＤ制御等を用いればよい。但し、本発明は、制御法に特徴を有するものではないため、これ以上の詳細な説明は、省略する。

減速機１は、モータＭの出力軸の回転を所定の減速比にしたがって減速するとともに、回転方向を９０度を変更し、起立する回転軸２を回転させる。これは、本例では横型の減速機を使用しているためである。即ち、当業者に自明なように縦型の減速機を使用しても良く、その場合には、モータＭの出力軸と回転軸２とが、同軸であるか、又は平行となる。さらに可能であれば、減速機を省略しても差し支えない。要するに、起立する回転軸２を適切に駆動できれば十分であって、この条件が満たされる以上、いずれの構成を採用しても本願発明の保護範囲内に属することとなる。

出力軸２の上側に、本装置の主要機構が配設される。上側から３つのケーシングが配設される。主要機構は、本形態では、３段構成となっており、上から順に第１ケーシング５、第２ケーシング７、第３ケーシング１０が備えられる。第１ケーシング５の上方の投入口５ａが粉体の入り口となる。勿論、図示していないホッパ等を第１ケーシング５の上側に追加しても良い。

これらのケーシング５、７、１０は、いずれも円筒状の側壁を有しており、粉体が半径外向きに漏れ出ることはない。

しかしながら、図２に示す構成は一例に過ぎず、例えば、第１～第３ケーシング５、７、１０の少なくとも一部を一体化するなど、当業者にとって自明の設計変更を種々行うことができる。一方、粉体の出口は、第３ケーシング１０の吐出口１４である。

図１に示すように、本形態の部分構成は、上下に重なり合っており、図１のみでは位置関係が分かりづらいため、図２に分解斜視図として示してある。

第１ケーシング５、第２ケーシング７、第３ケーシング１０及びこれらのケーシング５、７、１０に固定される部材は、回転軸２の回転方向Ｎについて、不動である。

一方、上側から撹拌体３、上側供給盤６、下側供給盤９は、いずれも回転軸２に、例えばキーとキー溝（いずれも図示せず。）により軸着され、回転軸２と同期して回転する。

上側から１段目は、撹拌体３と第１ケーシング５とのセットである。

撹拌体３は、上方が細くなるように形成される円錐台状をなす本体３ａと、本体３ａの底部に、外向きに突出するように設けられる撹拌翼３ｂとを有する。

図示した例では、９０度おきに４本の撹拌翼３ｂを備えているが、これは一例に過ぎず、例えば、６本又は８本にするなど種々変更できる。

第１ケーシング５の内側底部には、撹拌翼３ｂが粉体を摺りきり回転する第１滑面５ｃが設けられ、第１滑面５ｃの一部には、第１開口部５ｂが開設されている。

撹拌体３は、第１ケーシング５と同じレベルにおいて、回転軸２に軸着され、粉体をこのレベルに位置する水平面内で攪拌する。

撹拌翼３ｂは、第１滑面５ｃに接するか、又はそのやや上方を摺るように回転する。これにより、第１ケーシング５内に至った粉体は、撹拌翼３ｂに円周方向に運搬され、第１滑面５ｃ上を移動して、第１開口部５ｂに至り、第２段目へ落下するか、或いは、第１滑面５ｃを経由せず直ちに第１開口部５ｂに至り、第２段目へ落下することになる。

上側から２段目は、上側供給盤６と、第２ケーシング７とのセットである。このセットは、上側から１段目のセットの真下に位置する。

上側供給盤６は、回転軸２に軸着されて下側供給盤９と同期回転する。

第２ケーシング７の底部には、第２滑面７ｂが配設され、回転軸２の回転方向Ｎの一定位置には、第２開口部７ａが開設されている。

上側供給盤６は、上側スリット６ｄを有すると共に、上側スリット６ｄ内の粉体を挟持する上側空マス６ａ及び上側仕切板６ｂとを有する。更に、上側供給盤６には、他に複数の上側羽根板６ｃを有し、隣接する上側羽根板６ｃの間には、同様のスリットがある。しかしながら、最も重要なのは、上側空マス６ａ及び上側仕切板６ｂにより挟持される上側スリット６ｄである。

上から３段目は、下側供給盤９と、第３ケーシング１０とのセットである。このセットは、上側から２段目のセットの真下に位置する。

下側供給盤９は、下側スリット９ｄを有すると共に、下側スリット９ｄ内の粉体を挟持する下側空マス９ａ及び下側仕切板９ｂとを有する。更に、下側供給盤９には、他に複数の下側羽根板９ｃを有し、隣接する下側羽根板９ｃの間には、同様のスリットがある。しかしながら、最も重要なのは、下側空マス９ａ及び下側仕切板９ｂにより挟持される下側スリット９ｄである。

図３に拡大して示されるように、上側スリット６ｄと下側スリット９ｄは、回転方向Ｎに関し、常に同じ位置に有り、上側スリット６ｄの容積よりも下側スリット９ｄの容積は大きく設定されている。そして、上側供給盤６と下側供給盤９とが、同期回転し、上側スリット６ｄと下側スリット９ｄとが、第２ケーシング７の第２開口部７ａの位置に至った際、粉体は、上側スリット６ｄから第２開口部７ａを介して、下側スリット９ｄ内へ落下する。

ここで重要なのは、粉体は、第２段目においては、上側空マス６ａ及び上側仕切板６ｂにより、回転方向位置を拘束されたままの状態にあり、第３段目においては、下側空マス９ａ及び下側仕切板９ｂにより、回転方向位置を拘束されたままの状態にある点である。

図２に示すように、第３ケーシング１０の底部には、第２ケーシング７と同様に、第３滑面１０ｂが配設され、回転軸２の回転方向Ｎの上記一定位置と一致する位置に、第３開口部１０ａが開設されている。図４に拡大して示されるように、第３開口部１０ａ内には、ロードセル１３が底面に取り付けられた秤台１２が設けられる。秤台１２には、落下する粉体が載置される。

第３開口部１０ａのうち、秤台１２が設けられていない部分は、吐出口１４となる。

なお、図示した構成は、一例に過ぎず、当業者に自明なように、各板の枚数を変更したり、間隔を変更したり、種々変更できる。

次に、図５～図９を参照しながら、ロードセル１３が計測値を求める前後の動作を説明する。

まず、図５～図９において、ハッチングを付した第１滑面５ｃ、第２滑面７ｂ及び第３滑面１０ｂ、秤台１２及びロードセル１３は、回転方向Ｎについて静止しており、上側供給盤６と下側供給盤９とは、回転方向Ｎについて同期回転する。

図５に示す状態より少し前の時間において、上側スリット６ｄは、第１ケーシング５の第１開口部５ｂ付近に位置する。この状態において、粉体Ｐが上側スリット６ｄ内へ入り込む。

その後時間が経過すると、図５に示すように、上側スリット６は、回転方向Ｎに進み、第２ケーシング７の第２開口部７ａ及び第３ケーシング１０の第３開口部１０ａの直前に至る。また秤台１２上には、上側スリット６ｄよりも回転方向Ｎの先側にあるスリットに入っていた粉体Ｐ１が載置されている。

更に、小時間が経過すると、図６に示すように、上側スリット６の上側仕切板６ｂが、第２開口部７ａの縁Ｅを乗り越え、上側スリット６内の粉体Ｐ２が秤台１２に落下し載置され始める。同時に、下側供給盤９の下側仕切板９ｂが、秤台１２に載置されていた粉体Ｐ１を回転方向Ｎに掻き寄せ始め、該粉体Ｐ１は、吐出口１４へ吐出され始める。

上側供給盤６と下側供給盤９とが、回転方向Ｎに更に進むと、図７、図８に示すように、上側スリット６から粉体Ｐ２が秤台１２上へ落下すると共に、秤台１２上にあった粉体Ｐ１の吐出口１４への吐出が進行する。

ついには、図９に示すように、秤台１２上にあった全ての粉体Ｐ１が吐出口１４への吐出され、上側スリット６内の全ての粉体Ｐ２が秤台１２上へ載置される。このタイミングは、回転軸２の回転方向Ｎの位置を制御することにより、検出可能であるが、このタイミングにおいて制御部Ｃがロードセル１３の計測値を求め、それに応じて、モータＭの回転状態が制御される。

図５～図９を見れば分かるように、上側スリット６の容積は一定であり、粉体Ｐの密度もほぼ一定であるから、ロードセル１３の計測値もほぼ一定となり、大きく変動することは、一般に少ないと言い得る。

図４に拡大して示されているように、秤台１２の半径方向内側と半径方向外側には、一対の隔壁Ｗ１、Ｗ２を設けて、粉体Ｐが半径方向に移動しないように拘束することができる。従って、従来の装置においても、粉体Ｐが半径方向に飛び散らないように手当されていたと言うことができる。

しかしながら、秤台１２自身の回転方向Ｎの前後に隔壁を設ける事はできない。なぜなら、このような隔壁を設けると、下側供給盤９と干渉して、下側供給盤９の回転が阻害されるからである。

一方、本発明に係る装置は、上側スリット６ｄ内の粉体を挟持する上側空マス６ａ及び上側仕切板６ｂとを有する上側供給盤６と、下側スリット９ｄを有すると共に、下側スリット９ｄ内の粉体を挟持する下側空マス９ａ及び下側仕切板９ｂとを有する下側供給盤９と、上側スリット６ｄと下側スリット９ｄの回転方向位置を一致させた状態で、上側供給盤６と下側供給盤９とを同期回転させている。

このため、秤台１２自身の回転方向Ｎの前後に隔壁を設けないという条件を満足しながら、秤台１２上の粉体を回転方向Ｎの前後へ移動できないように拘束することができる。その結果、ロードセル１３の計測値を従来の装置よりも格段に安定させ得る。

更には、上側スリット６ｄ及び下側スリット９ｄの容積には、特段の制限がないから、これらの容積を従来よりも大きく設定することが可能となり、粉体の供給量をより多く採ることも可能となる。従来の装置では、このような利点が得られない。

本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の外観図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の分解斜視図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の一部を示す斜視図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の一部を示す斜視図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の動作説明図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の動作説明図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の動作説明図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の動作説明図本発明の実施の形態１における粉体定量供給装置の動作説明図

１減速機
２回転軸
３攪拌体
３ａ本体
３ｂ攪拌翼
５第１ケーシング
５ａ投入口
５ｂ第１開口部
５ｃ第１滑面
６上側供給盤
６ａ上側空マス
６ｂ上側仕切板
６ｃ上側羽根板
６ｄ上側スリット
７第２ケーシング
７ａ第２開口部
７ｂ第２滑面
９下側供給盤
１０第３ケーシング
１０ａ第３開口部
１０ｂ第３滑面
１２秤台
１３ロードセル
１４吐出口
Ｃ制御部
Ｍモータ
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３粉体

Claims

落下する粉体が載置される秤台と、
前記秤台に取り付けられ、前記秤台上の粉体の計測値を求めるセンサとを備える粉体定量供給装置であって、
上側スリットを有すると共に、前記上側スリット内の粉体を挟持する上側空マス及び上側仕切板とを有する上側供給盤と、
下側スリットを有すると共に、前記下側スリット内の粉体を挟持する下側空マス及び下側仕切板とを有する下側供給盤と、
前記上側スリットと前記下側スリットの回転方向位置を一致させた状態で、前記上側供給盤と前記下側供給盤とを同期回転させる回転軸とを備えることを特徴とする粉体定量供給装置。
前記センサは、前記下側仕切板が前記秤台上の粉体を掻き落とし、且つ、前記上側スリット内の粉体が前記秤台上に載置されるタイミングで、前記計測値を求める請求項１記載の粉体定量供給装置。
前記下側スリットの容積は、前記上側スリットの容積よりも大きい請求項１又は２記載の粉体定量供給装置。
前記センサは、ロードセルである請求項１から３のいずれかに記載の粉体定量供給装置。