JPH08184485A - 粉体供給装置および粉体供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体を高精度で供給する。 【構成】 フィーダチューブ１１の粉体流路を延長する
スライドチューブ１９がスライド可能に装着されてい
る。スライドチューブの最大延出位置の直前位置でスラ
イドチューブの粉体流出口を部分的に閉塞して所定開口
面積の隙間を形成する蓋体２２が設けられている。フィ
ーダチューブ内のスクリュー１２とは独立して回転可能
な分散コイル２７が設けられている。この分散コイル
は、コイル状螺旋構造を有して高速回転時には粉体に推
進作用と分散作用とをもたらし、低速回転時には分散作
用のみをもたらす。スライドチューブの延出長さを延ば
すとともに粉体流出量を減じていく。特に微小流量での
排出は、個々の粒子に分離された粉体が、スクリューの
推進力によってではなく粉体自身の流動によって流出
し、塊状の粉体流出がなくなり、高精度な粉体供給を可
能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体供給装置および粉
体供給方法に係り、特に、粉体の排出流量を微小量から
大量まで可変制御することにより、粉体供給量を高精度
に制御できる粉体供給装置および粉体供給方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術・発明の解決課題】粉体を一定量ずつ排出
する装置の一つとして粉体供給装置が知られている。粉
体供給装置によって一定量の粉体を供給する場合、スク
リューの回転をオン・オフし、且つ回転速度を可変制御
することだけでは、供給量を十分に精度良く制御するこ
とができない。これは、粉体の凝集性のため、粉体が塊
となって不規則に排出されるからである。

【０００３】上述のような、粉体の凝集性による不規則
な排出の問題を解決するために考案された粉体供給装置
が、実開平１−１２０６２９号公報に開示されている。
この粉体供給装置は、フィーダチューブの粉体流出口に
進退可能な回転円盤を有しており、円盤には小開口が形
成されている。この小開口は、円盤が回転することによ
って、粉体流出口の開口断面を略満遍なく通過するよう
に配置されている。計量の終点に近づくと、円盤は粉体
流出口に進出し、回転しながら小開口から粉体が排出さ
れる。粉体流出口で凝集している粉体は回転円盤の小開
口によって切り崩されながら、低速回転のスクリューに
よってその小開口から排出されるので、塊となって排出
されることがない。

【０００４】この従来技術の粉体供給装置では、回転円
盤が粉体流出口に進出した状態で粉体を排出するとき、
粉体は円盤にせき止められたかたちでフィーダチューブ
内に充満しており、スクリューによるスラストと、円盤
による『せき止め』とで粉体は積極的に圧し固められ
る。そして、圧し固められた粉体が回転円盤の小開口の
エッジによって少量ずつ削り取られるメカニズムによっ
て粉体が排出される。したがって、小開口から排出され
る粉体は、少量であるとは言えども本質的には凝集した
状態から脱しきれていない。

【０００５】本発明の目的は、粉体の凝集を極力阻止し
て粉体の微量排出を行い、高精度な粉体計量供給を可能
にする粉体供給装置および粉体供給方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る粉体供給装
置は、粉体を貯留するホッパーの下端部に接続され、略
水平方向に延びて粉体の水平流路部分を区画形成するフ
ィーダチューブと、該フィーダチューブ内に収容された
スクリューとを有してなる粉体供給装置において、上記
フィーダチューブに装着されて上記水平流路を段階的に
延長するように軸方向へスライド可能であり、先端に粉
体流出口を有するスライドチューブと、上記スライドチ
ューブの最大延出位置の直前位置で、上記粉体流出口の
周囲部分との間に所定の開口面積の隙間を形成して該隙
間から粉体の溢れ出るのを許容する部分閉塞手段と、延
出した上記スライドチューブの中に相当する位置で、上
記スクリューとは独立して回転可能であり、該スライド
チューブ内の粉体に対して、第１速度での回転時には推
進作用と分散作用を、該第１速度よりも低速の第２速度
での回転時には分散作用のみをもたらすコイル状螺旋構
造の分散手段とを備えている。

【０００７】上述の本発明に係る粉体供給装置は、上記
部分閉塞手段が、スライドチューブの最も延出した位置
でその粉体流出口を閉塞する蓋体と兼用されるものであ
ってもよい。また、上記フィーダチューブの先端出口に
は、上記分散手段の前で粉体を予め粗く分散しておく予
分散手段をさらに有していることが好ましい。特に上記
分散手段は、スライドチューブの内周面近傍で回転する
のが好ましい。

【０００８】本発明に係る粉体供給方法は、粉体を貯留
するホッパーの下端部に接続され、略水平方向に延びて
粉体の水平流路部分を区画形成するフィーダチューブ
と、該フィーダチューブ内に収容されたスクリューとを
有してなる粉体供給装置にして、上記フィーダチューブ
に装着されて上記水平流路を段階的に延長するように軸
方向へスライド可能であり、先端に粉体流出口を有する
スライドチューブと、上記スライドチューブの最大延出
位置の直前位置で、上記粉体流出口の周囲部分との間に
所定の開口面積の隙間を形成して該隙間から粉体の溢れ
出るのを許容する部分閉塞手段と、延出した上記スライ
ドチューブの中に相当する位置で、上記スクリューとは
独立して回転可能であり、該スライドチューブ内の粉体
に対して、第１速度での回転時には推進作用と分散作用
を、該第１速度よりも低速の第２速度での回転時には分
散作用のみをもたらすコイル状螺旋構造の分散手段とを
備えた粉体供給装置を用い、上記スクリューを第３速度
で回転させて粉体を上記フィーダチューブから実質的に
直接流出させる第１ステップと、上記スクリューを上記
第３速度よりも低速の第４速度で回転させ、粉体を上記
フィーダチューブから実質的に直接流出させる第２ステ
ップと、上記スライドチューブを、上記フィーダチュー
ブから流出する粉体を一旦受けるべく第１位置に延出さ
せ、上記スクリューを上記第４速度以下の低速の第５速
度で回転させ、且つ上記分散手段を上記第１速度で回転
させて粉体を上記粉体流出口から流出させる第３ステッ
プと、上記スライドチューブを上記第１位置に延出さ
せ、上記スクリューを上記第５速度よりも低速の第６速
度で回転させ、且つ上記分散手段を上記第１速度または
第２速度で回転させて粉体を上記粉体流出口から流出さ
せる第４ステップと、上記スライドチューブを、上記第
１位置よりも長く延出して上記部分閉塞手段との間に上
記所定の開口面積の隙間を形成する第２位置に延出さ
せ、上記スクリューを上記第６速度以下の第７速度で回
転させ、且つ上記分散手段を上記第１速度または第２速
度で回転させて粉体を該隙間から溢れ出させる第５ステ
ップと、上記スライドチューブを上記第２位置に延出さ
せ、上記スクリューを上記第７速度以下の低速の第８速
度で回転させ、且つ上記分散手段を上記第２速度で回転
させて粉体を上記隙間から溢れ出させる第６ステップ
と、上記スライドチューブを上記第２位置に延出させ、
上記スクリューを停止させ、且つ上記分散手段を上記第
２速度で回転させて粉体を上記隙間から溢れ出させる第
７ステップとを有し、上記各ステップにおける粉体の流
出量は、第１ステップから第７ステップまで順に少なく
される。

【０００９】上述の本発明に係る粉体供給方法は、上記
第７ステップを、スライドチューブを上記第２位置に延
出させ、スクリューを停止させ、且つ分散手段を微小回
転角ずつ断続的に回転させて粉体を上記隙間から溢れ出
させるようにするのが好ましい。また、上記第１ステッ
プから第７ステップまでのステップ群のうち、複数の任
意のステップをステップ順に行ってもよい。さらに、上
記第５ステップおよび第６ステップにおける上記スクリ
ューの回転は、間欠回転であるのが好ましい。

【００１０】

【作用および発明の効果】本発明に係る粉体供給装置で
は、スライドチューブが押し込まれてフィーダチューブ
の粉体水平流路を延長しないとき、粉体はフィーダチュ
ーブの先端出口から直接流出し、従前のスクリューフィ
ーダと同様に粉体を大流量で排出する。スライドチュー
ブが上述の水平流路を延長すべく延出された位置にある
とき、フィーダチューブから流出する粉体は一旦スライ
ドチューブ内に受けられる。スライドチューブ内に受け
られた粉体は、フィーダチューブから排出されてくる粉
体に後押しされて前進し、さらには回転する分散手段に
よって分散作用を受け、個々の粒子に分離した流動性の
良い粉体となってスライドチューブ内を前方へ流動す
る。この粉体の流動は、摩擦角に応じてその粉体高さを
前方へ徐々に減じていく。また、分散作用は、スライド
チューブ内の粉体の積み上がった高さを平坦化するよう
な個々の粉体粒子の流動をもたらす。この平坦化時の粉
体の流動と、フィーダチューブからの粉体の後押しによ
り、スライドチューブ先端の粉体流出口から個々に分離
した粒子となって粉体が中流量で流出する。分散手段
は、高速および低速の少なくとも２段階の回転速度で回
転可能であり、高速回転時には、この分散手段のコイル
状螺旋構造がスライドチューブ内の粉体に対して分散作
用のみならず推進作用もなし、粉体流出口からの流出を
さらに促進する。なお、低速回転時には、分散作用のみ
を行う。スライドチューブがさらに延出されて部分閉塞
手段が粉体流出口を部分的に閉塞するとき、部分閉塞手
段の周囲とスライドチューブの内周面の間に隙間が形成
される。分散手段は粉体流出口近辺のスライドチューブ
内に位置し、その周囲にある粉体に対してさらに分散作
用をなし、個々の粉体粒子の流動をもたらす。この流動
が隙間からの粉体の溢れ出しとなって粉体の微量排出を
可能にする。十分に分散された粉体は、個々の粒子に分
離した流動性の良い粉体となって排出される。塊状の粉
体がなくなるので、粉体流出量は安定している。分散手
段はスクリューとは別に回転する。したがって分散手段
は、スクリューによる粉体押し出し量には関係なく、分
散のために必要な回転速度で回転する。特に微量排出で
は、スクリューを停止していても、分散手段のみの回転
で必要に応じた微小流量で粉体を排出でき、しかもその
流量は安定しているので、高い精度での粉体供給が可能
になる。

【００１１】大流量および中流量排出で流出量が安定し
ていることは、目標供給量をオーバーする危険性が低い
ので、従来よりも目標供給量に近い供給量に至るまで大
流量および中流量排出を行うことができる。また、微量
排出において高精度が達成できることは、小流量排出に
よる総供給量を小さくしても所望の精度を達成できるの
で、このことも大流量および中流量排出による総供給量
の設定を高くするのに寄与する。その結果、目標供給量
に達するまでの所要時間は短縮される。しかも、供給量
の精度は極めて高い。

【００１２】本発明に係る粉体供給方法では、大流量か
ら小流量または微小流量にいたるまで、いずれの流量で
排出中であっても塊状粉体が排出されることが殆どなく
なるので、大流量および中流量排出による総供給量を大
きく設定できる。したがって、目標供給量に達するまで
の所要時間を短縮できる。微小流量でも高い精度を達成
できるので、供給量の精度は飛躍的に向上する。

【００１３】

【実施例】図１〜図５において１０で示すのは、粉体を
貯留するホッパーの壁体であり、その下端部が図示され
ている。ホッパー１０の下端部からは、円筒状のフィー
ダチューブ１１が略水平に突出しており、ホッパー１０
の内部からフィーダチューブ１１内へスクリュー１２が
延びている。フィーダチューブ１１の内径は、スクリュ
ー１２の直径よりも僅かに大きい。フィーダチューブ１
１は、その先端に、スクリュー１２の軸１３を軸受１４
を介して支持するボス部１５を有しており、ボス部１５
とフィーダチューブ１１の壁体との間は放射状に複数本
設けられたアーム部１６によって連結されている。スク
リュー１２の推進力でフィーダチューブ１１内を流れる
粉体は、アーム部１６の間からフィーダチューブ１１の
外へ流出できる。

【００１４】アーム部１６は、太さや間隔を適宜選択す
ることによって、フィーダチューブ１１出口での粉体分
散効果をある程度与えることができる。また、必要に応
じては、この位置での粉体分散効果をさらに高めるため
に、アーム部１６の間に、供給粉体の種類に応じた適当
な目の粗さのメッシュを装着することも可能である。な
お、軸受１４の両端には、ダストパッキン１７，１８が
ボス部１５とスクリュー軸１３の間に装着されて、粉体
が軸受内に侵入するのを防止している。

【００１５】フィーダチューブ１１の外周には、フィー
ダチューブ１１に対して軸方向へスライド可能なスライ
ドチューブ１９がパッキン２０，２１を介して装着され
ており、後述する付勢手段により、フィーダチューブ１
１からの粉体流路をさらに延長する方向へ付勢されてい
る。図１には、スライドチューブ１９が最も押し込まれ
た状態が示されており、図５にはスライドチューブ１９
が最も延出された状態が示されている。図２〜図４はそ
の中間の位置状態が順に示されている。図５の位置（排
出停止位置）にあるスライドチューブ１９の先端には、
円盤状の蓋体２２が当接して粉体の流出口２３を閉塞す
る。

【００１６】スクリュー軸１３は、フィーダチューブ１
１の先端位置から蓋体２２の方へ向かってさらに延長さ
れており、蓋体２２の中央を貫通してさらに前方へ延
び、その先端には、スクリュー軸１３への回転駆動力の
伝達系を接続し遮断するための連結部の一方として第１
連結部２４が設けられている。

【００１７】スクリュー軸１３の延長部２５には、その
外周に筒状部材２６が回転自在に嵌装されており、蓋体
２２と一体的に回転するように構成されている。筒状部
材２６にはさらに、その蓋体がわの一端から径方向外方
へ延び、スライドチューブ１９の内周面の近傍からコイ
ル状に巻回されてフィーダチューブ１１の先端近傍にま
で延びるように形成された分散コイル２７が設けられて
いる。この分散コイル２７は、図示例においては、筒状
部材２６の細径部に嵌着されて蓋体２２との間に挟持さ
れるリング部材３２を介して筒状部材２６に固定的に取
り付けられており、蓋体２２および筒状部材２６と共に
一体的に回転する。図中３１は、蓋体２２、筒状部材２
６および分散コイル２７への回転駆動力の伝達系を接続
遮断する回転伝達ピンである。

【００１８】フィーダチューブ１１の先端から粉体流出
口２３までの間は、粉体がスクリュー１２の羽根による
拘束から解放されて自由粉体として挙動できる非拘束空
間となっている。すなわち、スクリュー１２の先端位置
までは、フィーダチューブ１１内は略満杯の状態に粉体
で満たされているが、スクリュー１２の先端を越えてフ
ィーダチューブ１１からスライドチューブ１９内へ流入
してからは、粉体は分散コイル２７の回転によって分散
され、粉体の積み上がった高さ（以下、単に粉体高さと
称す）が粉体の摩擦角にしたがって徐々に低くなってい
く。そして、粉体流出口２３近辺での粉体高さは最も低
くなっている。スクリュー１２の推進力でこのスライド
チューブ１９内に押し出された粉体は、ある程度凝集し
ていたとしても、ここで回転している分散コイル２７と
筒状部材２６に接触することによって分散される。

【００１９】スライドチューブ１９は、図１〜図５に示
すように、そのスライド位置を変えることにより、粉体
が自由粉体として挙動できる領域の長さを変えることが
できる。その結果、個々のスライド位置における粉体流
出口２３での粉体高さを調整することができ、図１の状
態から図５の状態に近づくほど粉体流出口での粉体高さ
を低くすることができる。すなわち、スライドチューブ
１９を長く延出させるほど粉体流出口２３から流出する
単位時間あたりの粉体流出量を小さくすることができ
る。蓋体２２と粉体流出口２３との間の距離は、この粉
体流出量に応じて小さくなるが、図１から図３までの状
態では、スライドチューブ１９と蓋対２２との間から粉
体が自由に流出でき、この距離が小さいために流出量が
規制されることはない。ところが、図４の状態では、粉
体が自由に流出できる状態よりもむしろ流出量が抑制さ
れるように、蓋体２２の一部が粉体流出口２３の中へ僅
かに入り込んで、粉体流出口２３の内周面と蓋体２２の
外周面との間に隙間を形成している。この隙間の幅は、
供給する粉体の種類もしくは物性にもよるが、略１〜３
ｍｍ以下程度が好ましく、それ以上に広いと粉体の流出
量を十分な微量にまで抑制するのが困難となる。なお、
図示例での隙間は一定幅となるが、この隙間の形状は必
ずしも一定幅である必要はなく、例えば三日月状であっ
てもよく、その他の任意の形状であってもよい。要する
に、粉体流出口における粉体高さの範囲内に所定の開口
面積で形成されればよい。図４の状態における粉体流出
（微量排出）のメカニズムについては、分散コイル２７
の作用と共に後に詳述する。

【００２０】分散コイル２７は、低速で回転するとき、
スライドチューブ１９内で凝集しようとする粉体を、特
に、スライドチューブ１９の内周面近辺で、あるいは粉
体流出口２３の近辺で凝集しようとする粉体を分散させ
る。十分に分散した粉体は、個々の粒子に分離した流動
性の良い粉体となってさらに推進され、粉体流出口２３
での粉体高さに応じた流出量で自由粉体の挙動を示しな
がら流出する。なお、分散コイル２７だけでなく筒状部
材２６も回転することは、筒状部材２６に接触している
粉体を分散コイル２７と共に分散させるのに好都合であ
る。

【００２１】分散コイル２７が、高速で回転するときに
は、分散作用に加えて幾分かの推進力を粉体に与える作
用も有する。すなわち、コイルの螺旋構造は、低速回転
時には分散作用のみを行って粉体に自由粉体としての流
動性を与えるが、高速回転時には弱いながらもスクリュ
ーの作用もなして粉体に推進力を与える。分散コイル２
７が発揮する推進作用の強さは、その回転速度にもよる
が、形状的にはスライドチューブ１１の内径に対するコ
イル径（コイル径が小さいと、コイルの分散作用が粉体
の深部にまで及ばなくなり、且つ粉体内で回転するコイ
ルの部分が少なくなる）と、コイル素線の太さと、螺旋
のピッチ（リード）に幾分依存する（相関関係にある）
ものと思われる。本実施例においてスライドチューブ１
１の内径は８０ｍｍであり、コイル径（外径）は７５ｍ
ｍ、コイル素線の径は３ｍｍ、螺旋ピッチは２７ｍｍで
ある。なお、これらの数値は、実験的に求められる数値
であり、粉体の種類や物性によって幾分変動する値であ
る。また、コイル素線の断面形状に幾分かの凹凸形状が
あると、推進作用も分散作用も強められるものと思われ
る。

【００２２】図中２８および２９で示すのは、軸受１４
と同様に自己潤滑性を有するプラスチック材で構成され
たシート状の軸受であり、したがって筒状部材２６およ
び分散コイル２７と蓋体２２がスクリュー軸延長部２５
に対して滑らかに回転する。なお、これらの軸受には、
メタル軸受を用いることも勿論可能である。筒状部材２
６のフィーダチューブ１１がわ端部にも、スクリュー軸
１３との間にダストパッキン３０が装着されている。

【００２３】また、蓋体２２は、押さえナット３３を筒
状部材２６に締め込むことにより、上述の分散コイル２
７のリング部材３２とともに固定される。押さえナット
３３の背面がわ端面と、スクリュー軸１３へ駆動力を伝
達する第１連結部２４の端面とが向かい合う箇所には、
Ｏリング３４と共にワッシャ３５が両者の間に挟みつけ
られており、筒状部材２６がスクリュー軸１３の周りで
回転するとき、適度な摩擦を生じることで、筒状部材２
６の、延いては分散コイル２７の、慣性によるオーバー
ランを規制している。例えば、図４の状態で粉体を極微
量だけ排出させるべく分散コイル２７を所謂チョン回し
（瞬時回転）しようとするとき、分散コイル２７が所望
の回転量だけ回転して停止しなければ、この微量排出は
困難であり、所望量よりも多い粉体が流出してしまう。
このワッシャ３５による摩擦は、そのような分散コイル
２７のオーバーランを規制して微量流出を可能にしてい
る。

【００２４】以上、説明したように、粉体は、スクリュ
ー１２の推進力によって前方へ押し出され、フィーダチ
ューブ１１の先端を通過するまでは圧力により凝集して
塊状になる傾向にあるが、フィーダチューブ１１の先端
を通過するときにアーム部１６によってある程度分散さ
れ、アーム部１６を通過してからはスライドチューブ１
９の粉体流出口２３までの間で分散コイル２７による、
または分散コイル２７と筒状部材２６とによる分散作用
を受け、それぞれのスライドチューブ１９の位置におけ
る粉体流出口２３での粉体高さとスクリュー１２の回転
速度に応じた流出量で、しかも塊状態ではなく個々に分
離した流動性の良い状態となって粉体流出口２３から安
定した一定の流出量で排出される。特に、分散コイル２
７を高速で回転させると、スライドチューブ１９内の粉
体には分散コイル２７の螺旋構造による推進作用も働
き、スクリュー１２が同速で回転する場合のコイル２７
低速回転時よりも流出量が増大する。

【００２５】図４の微量排出位置では、蓋体２２の一部
がスライドチューブ１９の粉体流出口２３の内側に僅か
に入り込んでおり、両者の間の隙間は僅かな幅となって
いる。しかもスライドチューブ１９が最も長く延出して
いるので、粉体流出口２３直前での粉体高さは最も低く
なって小流量に対応する状態となっている。粉体は、ス
クリュー１２の回転速度を適宜調整することにより、そ
の速度に略比例した流量で僅かずつ、且つ分散コイル２
７によってよく分散された流動性の良い粉体となって流
出する。最終的にはスクリュー１２の回転を停止させ、
分散コイル２７のみを回転させると、推進力により押し
出される流出ではなく、分散に伴って粉体が流動するこ
とによって、その隙間から微小流量で流出する。また、
蓋体２２および分散コイル２７の回転速度も調整するこ
とにより、回転速度に略比例した強い分散効果、弱い分
散効果が得られることは勿論、高速回転時や瞬時的な高
速回転開始時で粉体を飛散させる飛散効果も期待でき
る。この飛散効果は、スクリュー１２の回転停止時であ
っても、飛び散った粉体が蓋体２２とスライドチューブ
１９の間の隙間から一定の割合で流出することが期待で
き、特に微量の調整には適している。このように、スラ
イドチューブ１９の延出位置（すなわち粉体流出口２３
の位置）、スクリュー１２および分散コイル２７の回転
速度を種々に組み合わせることにより、大流量から小流
量および微小流量まで、特に小流量および微小流量段階
での流量を極めて細やかに可変調整でき、精度の高い供
給量制御が行える。

【００２６】以下、スライドチューブ１９のスライド駆
動機構も含め、スクリュー１２の駆動機構及び分散コイ
ル２７の駆動機構について、図６および図７を参照して
説明する。図６は、スクリュー１２および分散コイル２
７の駆動機構と、スライドチューブ１９の駆動機構の一
部を上方から見て示す模式図であり、図７は図６の駆動
機構を側面から見てさらにスライドチューブ１９の駆動
機構の全体を表して示す模式図である。これらの駆動機
構は、図１〜図５に示したホッパー１０やフィーダチュ
ーブ１１とは別に設けられたベース板５０上に据え付け
られている。ベース板５０はホッパー１０やフィーダチ
ューブ１１に対して移動可能であり、複数の粉体供給装
置（ホッパーと本発明のスクリューフィーダを含む）に
対して１基の供給機構で対応することが可能である。図
７において６９は、ベース板５０を前進後退させるため
の第１エアシリンダ、７０はベース板５０の前進後退を
案内するスライドレールである。ベース板５０上には、
スクリュー駆動モータ５１および分散コイル駆動モータ
５２と、夫々の駆動力を伝達するための駆動系と、スラ
イドチューブ１９の駆動機構が据え付けられている。

【００２７】図において５３は、スクリュー軸１３へ駆
動力を伝達する駆動シャフトであり、一端がベルト掛け
機構５４によりモータ５１に連結され、他端は第１連結
部２４に対して連結される第２連結部６３を有してい
る。この第２連結部６３は、駆動シャフト５３がベース
板５０の移動と共に軸方向へ往復動することによって第
１連結部２４に駆動力伝達系を接続し、また遮断する。
駆動シャフト５３の中間部は、軸受を内蔵したピローブ
ロック５５によって回転可能に支持されている。ピロー
ブロック５５はベース板５０に固定されている。

【００２８】駆動シャフト５３の外周には、軸受５６，
６４，６５を介してホイール部材５７が嵌装されてい
る。このホイール部材５７の一端には、分散コイル駆動
モータ５２からの駆動力がベルト掛け機構５８によって
伝達され、駆動シャフト５３とは別に回転駆動される。
ホイール部材５７の他端は筒状に形成されて前方へ（図
の右方へ）延ばされており、その先端には、上述の回転
伝達ピン３１に係合する突起５９が形成されている。こ
れら回転伝達ピン３５と突起５９との対は、周方向に等
分割された位置に複数形成されるのが好ましい。これら
の係合関係による駆動力伝達機構も、ホイール部材５７
がベース板５０と共に軸方向へ往復動することによって
接続および遮断される。

【００２９】スライドチューブ１９がフィーダチューブ
１１の外周面上でスライドするための駆動力は、それぞ
れストローク長が異なって直列に連結された第２および
第３の二つのエアシリンダ６０，６１と、上述のベース
板駆動用の第１エアシリンダ６９とによって発生され
る。スライドチューブ１９は、縮長されたばね６２によ
って延出方向に付勢されており、これをエアシリンダ６
０，６１，６９によって押し込むことでスライドチュー
ブ１９をスライドさせる。第２エアシリンダ６０のスト
ローク長は、第３エアシリンダ６１のストローク長より
も長くされており、第２および第３のエアシリンダのス
トローク長を組み合わせることによって３種類のストロ
ーク長を選択できる。すなわち、第３エアシリンダ６１
のストローク長のみの場合は最も短く（図３の位置に相
当）、第２および第３のエアシリンダのストローク長を
加算する場合が最も長く（図１の位置に相当）、第２エ
アシリンダ６０のストローク長のみの場合はその中間長
さ（図２の位置に相当）である。そして、第１エアシリ
ンダ６９のストローク長でベース板５０を最も前進さ
せ、第２および第３のエアシリンダ６０，６１をいずれ
もストローク長０にした位置が図４の位置（微量排出位
置）に相当する。全てのエアシリンダ６０，６１，６９
のストローク長を０としたとき、図５の位置に相当して
スライドチューブ１９の粉体流出口２３は蓋体２２によ
って閉塞される。なお、これらのエアシリンダ６０，６
１，６９は、他の油圧シリンダ等の往復動機構に代えて
用いることも勿論可能である。

【００３０】以下、本実施例の装置を用いて実際の粉体
供給を行う場合の具体的制御について説明する。まず第
１ステップでは、図１に示すスライドチューブ１９を最
も押し込んだ状態で、スクリュー１２を高速回転させ、
フィーダチューブ１１の出口から最大の流量で粉体を排
出する。このとき、粉体はフィーダチューブ出口のアー
ム部１６の間を通過して幾らか分散されて流出し、落下
中に、分散コイル２７の箇所を通過する際に略完全に分
散される。このとき、分散コイル２７は停止していても
よく、あるいは低速で回転していてもよい。分散コイル
２７の回転速度は、落下する粉体を飛散させない程度に
分散作用をなすように、比較的低速で駆動される。

【００３１】第２ステップは、図２に示すスライドチュ
ーブ１９の位置で運転される。第２ステップでは、スク
リュー１２の回転速度は第１ステップの略半分に減速さ
れて粉体流出量が絞られる。スライドチューブ１９は、
フィーダチューブ出口から流出する粉体の全部を受ける
長さまでには延出していなので、粉体の殆どはスライド
チューブ１９に触れることなく落下し、したがって分散
コイル２７は粉体を飛散させないように停止している
か、第１ステップのまま低速で回転する。

【００３２】第３ステップは、図３に示すスライドチュ
ーブ１９の位置で運転される。第３ステップでは、スク
リュー１２の回転速度は第２ステップのさらに略半分に
減速されて粉体流出量が絞られる。スライドチューブ１
９は、フィーダチューブ出口から流出する粉体を全部受
けてその中に貯留し、その受けられた粉体は、基本的に
はスクリュー１２の回転速度に応じた流速でスライドチ
ューブ１９内を流動する。分散コイル２７の回転速度は
高速にされ、粉体を十分に分散させると共にコイルの螺
旋構造による推進力が作用し、スライドチューブ１９内
での粉体の流動を促進する。

【００３３】第４ステップは、第３ステップと同じスラ
イドチューブ１９の位置で運転されるが、スクリュー１
２の回転速度は第３ステップのさらに略３０％に減速さ
れる。分散コイル２７の回転速度は、第３ステップのま
ま高速に維持されるのが好ましく、粉体には推進作用と
分散作用が働く。なお、第４ステップにおけるスライド
チューブ１９内の粉体は、フィーダチューブ１１から流
出する粉体によって推進力を得ることができるので、分
散コイル２７の回転速度は分散作用だけをもたらす低速
とすることも可能である。また、このステップ以降で
は、粉体流出口２３からの流出量がかなり少なくなるの
で、スクリュー１２の回転は、その流出量に合わせて間
欠的に回転させることも可能である。

【００３４】第５ステップは、図４に示すスライドチュ
ーブ１９の位置で運転される。第５ステップでは、スク
リュー１２の回転速度は第４ステップの約６６％に減速
され、分散コイル２７の回転速度は、第４ステップと同
様、高速であってもよく低速であってもよい。

【００３５】第６ステップは、第５ステップと同じスラ
イドチューブ１９の位置で運転されるが、スクリュー１
２の回転速度は第５ステップの略半分に減速される。分
散コイル２７の回転速度は、第１ステップおよび第２ス
テップと同様の低速にされ、コイルの螺旋構造による推
進作用は実質的にはなくなり、分散作用のみが働く。

【００３６】第７ステップは、第５ステップおよび第６
ステップと同じスライドチューブ１９の位置で運転され
るが、スクリュー１２の回転は停止される。分散コイル
２７は、微速回転もしくは瞬時的な微動間欠回転で運転
される。第７ステップでは、例えばコーンスターチの粉
体で０．０３グラム程度の極めて微小流量で粉体流出が
行える。

【００３７】以上のように、各ステップの進行と共に粉
体流出量は徐々に減らされて行く。特に第５ステップ以
降では、スクリュー１２による粉体の押し出しはスライ
ドチューブ１９内の非拘束空間への粉体の供給を行うの
みで、スライドチューブ１９の粉体流出口２３から粉体
を排出するための推力は発揮しない。第５ステップ以降
の蓋体２２とスライドチューブ１９との間の隙間からの
粉体の流出は、分散コイル２７の推進作用と分散作用を
受けた、あるいは分散作用のみを受けた粉体自身の流動
によってなされる。

【００３８】排出された粉体は、粉体流出口２３の下方
で電子天秤（図示せず）により計重された状態で容器
（図示せず）に受けられる。上述の各ステップでは、そ
のステップ毎に計重目標となる閾値が設定されており、
その閾値はステップ順に最終目標値に近づけられる。各
ステップにおいて粉体供給量が閾値に達したとき、その
ステップが終了して次のステップが行われる。この閾値
は、粉体が塊状で排出されることが殆どないので、早期
のステップ順の段階でかなりの目標値に近い値を設定で
きる。例えば第１ステップでは目標値の９０％、第２ス
テップで目標値の９５％、第３ステップで目標値の９８
％、第４ステップで目標値の９９．５％、第５ステップ
で目標値の９９．８％、第６ステップで目標値の９９．
９％程度まで設定しても、塊状粉体が落下して目標値を
越えてしまうことはない。そして最終の第７ステップで
残りの０．１％を微小流出量で調節しながら供給する。

【００３９】また、第１及び第２ステップで目標値の９
５〜９８％程度に閾値を設定し、第３および第４ステッ
プを行わず第５ステップから粉体供給を続けるなど、閾
値の設定の仕方によっては適宜ステップを跳ばして省略
することも可能である。また、粉体の種類によっては、
第１ステップから第５ステップ程度で十分な精度で目標
値に達することもあり、その場合には以降のステップは
省略される。

【００４０】表１および表２は、コーンスターチの粉体
を、目標値まで残り４グラムの段階から第４，５，６，
７のステップで供給した場合、精度および終了までの所
要時間について、本発明の実施例（表１）と、第５ステ
ップ以降では図４の状態から蓋体２２を取り除いて行っ
た比較例（表２）とで実験した結果を表している。実験
条件は以下のとおりである。スクリュー径寸法６１ｍ
ｍ、ピッチ６０ｍｍ、単巻き、フィーダチューブ内径６
５ｍｍ、スライドチューブ内径８０ｍｍ、蓋体内側端面
直径７８ｍｍ、スクリュー回転速度、第４ステップで４
ｒｐｍ、第５ステップで２ｒｐｍ、第６ステップで１ｒ
ｐｍ、分散コイルの回転速度、第４ステップで２４０ｒ
ｐｍ、第５ステップで２４０ｒｐｍ、第６ステップで１
２０ｒｐｍ、第７ステップでは０．２秒回転および１．
５秒停止の微動間欠回転であった。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】以上の結果から理解できるように、本発明
の実施例は、比較例に対して非常に高精度で目標値を達
成できている。なお、比較例において所要時間が短いの
は、粉体の塊状落下があったためである。本発明の粉体
供給方法では、大流量から小流量または微小流量にいた
るまで、いずれの流量で排出中であっても塊状粉体が排
出されることが殆どなくなるので、大流量排出による総
供給量を大きく設定できる。したがって、粉体を供給し
始めから目標供給量に達するまでの総所要時間は短縮さ
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る粉体供給装置の一実施例におけ
る粉体流出口近辺の構造を示す要部断面図であり、最大
流出量で粉体を排出する場合の状態を表している。

【図２】 図１と同じ箇所の要部断面図であり、図１の
場合よりも小流出量の中流出量で粉体を排出する場合の
状態を表している。

【図３】 図１と同じ箇所の要部断面図であり、図２の
場合よりも小流出量の中流出量で粉体を排出する場合の
状態を表している。

【図４】 図１と同じ箇所の要部断面図であり、図３の
場合よりも小流出量の最小流出量で粉体を排出する場合
の状態を表している。

【図５】 図１と同じ箇所の要部断面図であり、排出停
止の場合の状態を表している。

【図６】 スクリューおよび分散コイルの駆動機構と、
スライドチューブの駆動機構の一部を上方から見て示す
模式図である。

【図７】 図６の駆動機構を側面から見てさらにスライ
ドチューブの駆動機構の全体を表して示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１０ ホッパ １１ フィーダチューブ １２ スクリュー １３ スクリュー軸 １４ 軸受 １５ ボス部 １６ アーム部 １７ ダストパッキン １８ ダストパッキン １９ スライドチューブ ２０ パッキン ２１ パッキン ２２ 蓋体 ２３ 粉体流出口 ２４ 第１連結部 ２５ スクリュー軸の延長部 ２６ 筒状部材 ２７ 分散コイル ２８ シート状軸受 ２９ シート状軸受 ３０ ダストパッキン ３１ 回転伝達ピン ３２ リング部材 ３３ 押さえナット ３４ Ｏリング ３５ ワッシャ ５０ ベース板 ５１ スクリュー駆動モータ ５２ 分散コイル駆動モータ ５３ 駆動シャフト ５４ ベルト掛け機構 ５５ ピローブロック ５６ 軸受 ５７ ホイール部材 ５８ ベルト掛け機構 ５９ 突起 ６０ 第２エアシリンダ ６１ 第３エアシリンダ ６２ ばね ６３ 第２連結部 ６４ 軸受 ６５ 軸受 ６９ 第１エアシリンダ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を貯留するホッパー（１０）の下端
   部に接続され、略水平方向に延びて粉体の水平流路部分
   を区画形成するフィーダチューブ（１１）と、該フィー
   ダチューブ内に収容されたスクリュー（１２）とを有し
   てなる粉体供給装置において、 上記フィーダチューブに装着されて上記水平流路を段階
   的に延長するように軸方向へスライド可能であり、先端
   に粉体流出口（２３）を有するスライドチューブ（１
   ９）と、 上記スライドチューブの最大延出位置の直前位置で、上
   記粉体流出口の周囲部分との間に所定の開口面積の隙間
   を形成して該隙間から粉体の溢れ出るのを許容する部分
   閉塞手段（２２）と、 延出した上記スライドチューブの中に相当する位置で、
   上記スクリューとは独立して回転可能であり、該スライ
   ドチューブ内の粉体に対して、第１速度での回転時には
   推進作用と分散作用を、該第１速度よりも低速の第２速
   度での回転時には分散作用のみをもたらすコイル状螺旋
   構造の分散手段（２７）とを備えたことを特徴とする粉
   体供給装置。
2. 【請求項２】 上記部分閉塞手段（２２）は、上記スラ
   イドチューブ（１９）が最も延出した位置で上記粉体流
   出口（２３）を閉塞する蓋体である請求項１記載の粉体
   供給装置。
3. 【請求項３】 上記フィーダチューブ（１１）の先端出
   口に予分散手段（１６）をさらに有する請求項１または
   ２記載の粉体供給装置。
4. 【請求項４】 上記分散手段（２７）は、上記スライド
   チューブ（１９）の内周面近傍で回転する請求項１ない
   し３のいずれかに記載の粉体供給装置。
5. 【請求項５】 粉体を貯留するホッパー（１０）の下端
   部に接続され、略水平方向に延びて粉体の水平流路部分
   を区画形成するフィーダチューブ（１１）と、該フィー
   ダチューブ内に収容されたスクリュー（１２）とを有し
   てなる粉体供給装置にして、 上記フィーダチューブに装着されて上記水平流路を段階
   的に延長するように軸方向へスライド可能であり、先端
   に粉体流出口（２３）を有するスライドチューブ（１
   ９）と、 上記スライドチューブの最大延出位置の直前位置で、上
   記粉体流出口の周囲部分との間に所定の開口面積の隙間
   を形成して該隙間から粉体の溢れ出るのを許容する部分
   閉塞手段（２２）と、 延出した上記スライドチューブの中に相当する位置で、
   上記スクリューとは独立して回転可能であり、該スライ
   ドチューブ内の粉体に対して、第１速度での回転時には
   推進作用と分散作用を、該第１速度よりも低速の第２速
   度での回転時には分散作用のみをもたらすコイル状螺旋
   構造の分散手段（２７）とを備えた粉体供給装置を用
   い、 上記スクリューを第３速度で回転させて粉体を上記フィ
   ーダチューブから実質的に直接流出させる第１ステップ
   と、 上記スクリューを上記第３速度よりも低速の第４速度で
   回転させ、粉体を上記フィーダチューブから実質的に直
   接流出させる第２ステップと、 上記スライドチューブを、上記フィーダチューブから流
   出する粉体を一旦受けるべく第１位置に延出させ、上記
   スクリューを上記第４速度以下の低速の第５速度で回転
   させ、且つ上記分散手段を上記第１速度で回転させて粉
   体を上記粉体流出口から流出させる第３ステップと、 上記スライドチューブを上記第１位置に延出させ、上記
   スクリューを上記第５速度よりも低速の第６速度で回転
   させ、且つ上記分散手段を上記第１速度または第２速度
   で回転させて粉体を上記粉体流出口から流出させる第４
   ステップと、 上記スライドチューブを、上記第１位置よりも長く延出
   して上記部分閉塞手段との間に上記所定の開口面積の隙
   間を形成する第２位置に延出させ、上記スクリューを上
   記第６速度以下の第７速度で回転させ、且つ上記分散手
   段を上記第１速度または第２速度で回転させて粉体を該
   隙間から溢れ出させる第５ステップと、 上記スライドチューブを上記第２位置に延出させ、上記
   スクリューを上記第７速度以下の低速の第８速度で回転
   させ、且つ上記分散手段を上記第２速度で回転させて粉
   体を上記隙間から溢れ出させる第６ステップと、 上記スライドチューブを上記第２位置に延出させ、上記
   スクリューを停止させ、且つ上記分散手段を上記第２速
   度で回転させて粉体を上記隙間から溢れ出させる第７ス
   テップとを有し、 上記各ステップにおける粉体の流出量は、第１ステップ
   から第７ステップまで順に少なくされる粉体供給方法。
6. 【請求項６】 上記第７ステップは、上記スライドチュ
   ーブを上記第２位置に延出させ、上記スクリューを停止
   させ、且つ上記分散手段を微小回転角ずつ断続的に回転
   させて粉体を上記隙間から溢れ出させる請求項５記載の
   粉体供給方法。
7. 【請求項７】 上記第１ステップから第７ステップまで
   のステップ群のうち、複数の任意のステップをステップ
   順に行う請求項５または６記載の粉体供給方法。
8. 【請求項８】 上記第５ステップおよび第６ステップの
   上記スクリューの回転は間欠回転である請求項５ないし
   ７のいずれかに記載の粉体供給方法。