TWM462645U - 粉料供應裝置 - Google Patents

Description

粉料供應裝置

本創作係關於一種粉料供應裝置，特別是應用於粉狀磨料供應，藉由一壓力轉換器，產生瞬間逆向壓差振盪，以消除磨料貯料筒底部磨料架橋現象之裝置。

按，習知以粉狀顆粒為磨料之微加工裝置，應用於工件之細部加工，係利用金剛砂、氧化鋁、碳化矽、鐵砂或其他硬質材料粉狀顆粒為主要磨料(Abrasives)，經由加壓該粉狀磨料，使該粉狀磨料由微加工裝置噴嘴噴出射向工件進行研磨微加工，然而，上述習知以粉狀磨料之微加工裝置，該粉狀磨料係指顆粒尺寸在150微米(μm)以下之固體，尤其是噴砂加工的磨料供應，諸如習知乾式噴砂粉體供應有多種方法，其中最廣泛使用的為虹吸法(Siphon type)及壓力式(Pressure type)兩種，以及少數使用螺桿等機械輔助方式，不論是哪一種方式，當粉狀磨料粒徑細小到30微米以下時，供料不順的問題會變得更加嚴重，例如：在粉狀磨料供應過程中，由於在磨料貯存桶底部出口處內之粉狀磨料顆粒產生架橋現象，該架橋形狀猶如習知拱橋或拱門一樣之中央小圓形拱頂之形狀，該粉狀磨料顆粒因互相推擠，以致在磨料貯砂桶底端出口形成局部粉狀磨料小圓形拱頂堆疊或堆積，該粉狀磨料顆粒互相卡住而無法落下經噴嘴噴出，造成粉狀磨料供料之中斷或不連續，此現象在習知微噴砂系統(Micro Sandblaster)中更為嚴重，實乃目前習知噴砂加工粉狀磨料供應所極待解決之課題。

此外，在相關之先前專利文獻方面，如中華民國專利公報第317790號「噴砂分離筒之構造改良」新型專利案，則揭示在於該磨料供應之分離筒外部設置一振盪器，藉由此振盪器產生機械式之外部振盪力，以使分離筒內的粉狀磨料不致有架橋效應產生，但此種習知藉由外部式之機 械振盪力施加於磨料供應之分離筒之方式，該裝置僅用於回收粉料之過濾而非粉料供應裝置，故仍存在該磨料出料中斷不順暢之問題。

除此之外，再如中華民國專利公報第479048號「粉體供給裝置之攪拌葉片之振動機構」發明專利案，揭示在該該粉體供給裝置中設置如攪拌葉片之振盪機構，除了使設備成本更高外，該振動機構亦會產生相當大之噪音，機構零件快速磨耗，維護成本高，且攪拌葉片之振盪機構，在每一次磨料噴砂輸出時，亦無法全面與同步迅速消除架橋現象，仍有出料不順暢之問題與缺點存在。

有鑑於此，本創作之主要目的為提供一種粉料供應裝置，特別是具有不需額外設置機械振盪器、攪拌葉片之振盪機構等複雜及昂貴之機械式振盪設備或機構，而直接以一可調變輸出壓力之壓力轉換器，來同步與均勻解決磨料積存之架橋現象與磨料連續順暢噴出之問題，不會產生噪音，且設備成本低廉。

本創作提供一種粉料供應裝置，係包含一氣壓源、一具電子訊號轉換壓力之壓力轉換器、電子控制器、一頂端設有至少一分壓管及內部貯存粉狀磨料之粉料貯存桶及一磨料輸出器，其中，該壓轉換器連結該氣壓源，並依電子控制器所提供之電子控制訊號予以轉換成對應之氣壓輸出，該粉料貯存桶之分壓管一端連結該壓力轉換器之輸出端，該磨料輸出器分別連結該壓力轉換器之壓力輸出端、粉料貯料筒底端之出料口及一噴嘴，以使該粉料貯料筒內部與底端出料口外部間形成氣壓之脈衝響應與壓力差，並使該粉料貯料筒底部之出料口先產生瞬間逆向壓差振盪，以消除該出料口之磨料積存架橋現象，再由順向壓差將磨料經噴嘴噴出。

本創作之粉料供應裝置之功效，在於利用該壓力轉換器、電子控制器、頂端設有至少一分壓管及內部貯存粉狀磨料之粉料貯存桶及磨料輸出器，藉由電子控制器產生一電子訊號給該壓力轉換器，讓壓力轉換器根據該電子訊號轉換輸出壓力，使該輸出之氣壓，在經由分壓管及磨料輸出器後，在粉料貯存桶的頂端及底端出料口間，形成氣壓逆向壓差與脈衝響應，而先在粉料貯存桶底端出料口產生逆壓振盪，以消除粉料貯存桶 底端出料口之架橋現象，再利用順向壓差使磨料輸出器所連結之噴嘴，將該粉狀磨料予以噴出，完全利用來自氣壓源之氣壓即可在每次粉狀磨料經噴嘴噴出前，先消除架橋現象，可使粉狀磨料之噴出更加順暢，因此裝置可防止粉狀磨料架橋現象，且流體通路構造簡單，故該粉狀磨料得以依據該電子控制器之控制訊號控制而順暢流出，可消弭習知磨料供應設備裝設機械振盪器或攪拌葉片之振盪機構所產生之噪音與設備高成本、無法均勻與完全消除架橋現象之問題及缺點，並尚可使粉狀磨料粉體粒徑從常用的50~150微米範圍，擴大到可用於粒徑在10微米以下的微粉狀磨料，進一步使得噴砂加工工藝之應用範圍，可擴大至更精密應用的領域，例如：應用於表面噴塗、雷射焊接粉狀材料供應，以及其他可用氣體作為載體之粉體輸送應用。

100‧‧‧粉料供應裝置

10‧‧‧氣壓源

20‧‧‧壓力轉換器

21‧‧‧管路

211‧‧‧分支管路

212‧‧‧調節針閥

212a‧‧‧管路

22‧‧‧輸出端

30‧‧‧電子控制器

31‧‧‧電子控制訊號

40‧‧‧粉料貯存桶

41‧‧‧粉狀磨料

42‧‧‧分壓管

43‧‧‧出料口

50‧‧‧磨料輸出器

51‧‧‧容室

511‧‧‧第一氣室

511a‧‧‧管路

511b‧‧‧電磁閥

511c‧‧‧管路

512‧‧‧第二氣室

512a‧‧‧管路

512b‧‧‧電磁閥

512c‧‧‧管路

513‧‧‧膜片

514‧‧‧膜片

52‧‧‧第一輸入端

53‧‧‧第二輸入端

54‧‧‧輸出端

541‧‧‧管路

542‧‧‧噴嘴

200‧‧‧工件

44‧‧‧針閥

Ps‧‧‧出口氣壓

Po‧‧‧底部壓力

Pt‧‧‧桶內壓力

X‧‧‧氣室

P‧‧‧壓力軸

T‧‧‧時間軸

High‧‧‧高電位

Low‧‧‧低電位

第一圖為本創作之粉料供應裝置之第一實施例圖；第二圖為本創作之粉料供應裝置中之電子訊號/壓力轉換曲線圖之一；第三圖為本創作之粉料供應裝置中之電子訊號/壓力轉換曲線圖之二；第四圖為本創作之粉料供應裝置中之電子控制訊號圖；第五圖為本創作之粉料供應裝置應用例圖；第六圖為本創作之粉料供應裝置中之粉料貯存桶底端之出料口架橋消除示意圖；第七圖為本創作之粉料供應裝置中之磨料輸出器連結之噴嘴順向壓差噴出磨料示意圖；第八圖為本創作之粉料供應裝置中之電子控制訊號、出口氣壓、底部壓力、筒內壓力間之壓力-時間函數曲線圖；第九圖為本創作之粉料供應裝置之第二實施例圖；第十圖為本創作之粉料供應裝置之第三實施例圖；第十一圖為第十圖中之膜片封閉粉料貯存桶底端之出料口及磨料輸出 器之輸出端的示意圖。

第十二圖為本創作之粉料供應裝置之第四實施例圖。

請參閱第一圖所示，為本創作之粉料供應裝置100之第一實施例，其中，該粉料供應裝置100係包括一氣壓源10，其型態不限，在本創作中係以空氣壓縮機為例，可輸出壓縮空氣壓力，一壓力轉換器20，具電子訊號轉換壓力輸出之功能，該壓力轉換器20在本創作中係以電磁閥為例，該壓力轉換器20一端以一管路21連結至氣壓源10之輸出端，以輸入該氣壓源10輸出之氣壓，並依據電子訊號驅動，控制該氣壓輸出之時間與壓力大小，該壓力轉換器20另一端設有一輸出端22，以供輸出一出口氣壓Ps。

請再配合第二圖、第三圖及第四圖所示，一電子控制器30，具有一電子控制訊號輸出功能，以提供一電子控制訊號31給該壓力轉換器20，使該壓力轉換器20依據電子控制訊號31而控制輸出該出口氣壓力Ps，該電子控制訊號31與出口氣壓力Ps間之電子訊號/氣壓轉換曲線，則如第二圖及第三圖所示，其中，該第二圖及第三圖之橫向軸為時間軸T，該電子控制訊號31為不同周期的脈衝訊號所構成(如第二圖及第三圖中實線曲線所示)，該出口氣壓力Ps則形成如同電子訊號之脈衝脈衝波曲線(如第二圖及第三圖中虛線曲線所示)，即在電子控制訊號31處於高電位High之開啟(on)狀態下，該出口氣壓力Ps為逐步上昇至壓力峰值之狀態，而當電子控制訊號31處於低電位Low之關閉(off)狀態下，該出口氣壓力Ps為自壓力峰值逐漸衰減，換言之，該出口氣壓力Ps有相較於電子控制訊號31時間延遲響應效果，並且，該電子控制訊號31並非一定得為第二圖及第三圖所示周期函數之脈衝波，也可以為如第四圖所示之非周期函數之脈衝波，或者是其他函數波形訊號，以視各種不同的應用狀態，根據不同函數波形之電子控制訊號31來調整控制該出口氣壓力Ps之開(ON)/關(OFF)時間長短比例，藉以調控粉狀磨料41輸出之流量。

一粉料貯存桶40，內部儲存有粉狀磨料41，該粉狀磨料41之粒徑為150微米以下之固體粉末，特別是使用於噴砂之磨料，如氧化鋁、 碳化矽、CBN、PCD、藍寶石、鑽石等磨料，並且在該粉料貯存桶40頂端設有一分壓管42，該分壓管42一端連通至粉料貯存桶40內部，另一端連結至該壓力轉換器20之輸出端22，以輸入該出口氣壓Ps，該分壓管42之型式不限，在本創作中係列舉彎曲管為例，該粉料貯存桶40底端並設有一出料口43，以供該粉狀磨料41輸出。

一磨料輸出器50，內部形成一容室51，於外部設有一第一輸入端52、第二輸入端53及一輸出端54，該第一輸入端52、第二輸入端53、輸出端54與該容室51相連通，該第一輸入端52連結該壓力轉換器20之輸出端22，以輸入該出口氣壓Ps，該第二輸入端52連結該粉料貯存桶40底端之出料口43，該輸出端54以一管路541連結一噴嘴542。

請再配合第五圖、第六圖、第七圖及第八圖所示，為本創作粉料供應裝置100之應用例，其中，藉由該電子控制器30輸出一電子控制訊號31給該壓力轉換器20，其波形如第八圖所示為一脈衝波訊號，經該壓力轉換器20轉換，並由該輸出端22輸出一具脈衝波性質之出口氣壓Ps，假設其壓力峰值為1.0，則該出口氣壓Ps之壓力脈衝波經磨料輸出器50之第一輸入端52、容室51傳遞到該粉料貯存桶40底端之出料口43處之底部壓力Po(如第五圖所示)之壓力峰值為0.9；而另外該出口氣壓Ps之壓力脈衝波經該分壓管42傳遞到粉料貯存桶40內部之筒內壓力Pt的壓力峰值為0.7，此乃因該出口氣壓Ps之壓力脈衝波經磨料輸出器50之第一輸入端52、容室51傳遞到該粉料貯存桶40底端之出料口43之路徑較短，波峰較早抵達，而該出口氣壓Ps之壓力脈衝波經該分壓管42傳遞到粉料貯存桶40內部之路徑較長，壓力的變化相對緩慢，並且，由於氣壓波之壓力峰值會隨著傳遞路徑、距離愈長或空間愈大而逐漸衰減，因此該底部壓力Po大於筒內壓力Pt。

而當該粉料貯存筒40底端之出料口43外部之底部壓力Po大於筒內壓力Pt時，則形成逆向壓差，使氣流由較大壓力峰值之底部壓力Po處流向較低壓力峰值之筒內壓力Pt處，此一時序與曲線，可由第八圖之第一時間Ta時段之底部壓力Po及筒內壓力Pt曲線圖中比較得知，使該底部壓力Po氣流逆向經該粉料貯存桶40底端之出料口43瞬間振盪吹開粉狀 磨料41於粉料貯存桶40底端之出料口43內之架橋(如第六圖所示)，形成一個小型之氣室X。

當進入如第八圖所示之第二時間Tb時段，則由於底部壓力Po較筒內壓力Pt先衰減，此時，該筒內壓力Pt大於底部壓力Po，形成順向壓差，使氣流由磨料貯存筒40內部流向粉料貯存桶40底端之出料口43，使該氣室X崩塌(如第七圖所示)，讓粉狀磨料41經由該粉料貯存桶40底端之出料口43進入該磨料輸出器50之容室51，並再經該輸出端54、管路541而由該噴嘴542噴出至一工件200進行噴砂研磨加工，如該電子控制訊號31為週期函數或連續脈衝訊號，則使該壓力轉換器20之輸出端22持續輸出該出口氣壓Ps供應，則上述第八圖中之第一時間Ta及第二時間Tb的瞬間消除架橋及粉狀磨料噴砂輸出動作連續循環發生，粉狀磨料41便可以近似連續的供應，在一秒鐘內重複幾十次這樣的重覆壓力脈衝動作，便可使該粉狀磨料41能順利由粉料貯存桶40以穩定的流速和流量，將粉狀磨料41順暢輸送到噴嘴541處噴出直到粉料貯存桶40內之粉狀磨料41耗盡或電子控制器30停止電子控制訊號31輸出為止。

上述相關的電子控制訊號31、出口氣壓Ps、底部壓力Po、筒內壓力Pt間之壓力-時間函數曲線，則由第八圖予以顯示，該縱向軸為壓力軸P，橫向軸為時間軸T。

請再參閱第九圖所示，為本創作之粉料供應裝置100之第二實施例，其中，顯示該粉料貯存桶40之分壓管42一端與粉料貯存桶40頂端間串接一針閥44，該針閥44可針對不同口徑之粒徑之粉料磨料41輸出作調整，以調整貯存桶40之桶內壓力Pt經出口氣壓Ps增壓之時間，該出料口43之孔徑大小，則用以調控貯存桶40洩壓之時間，由上述二者條件的相互配合下，一同影響桶內壓力Pt變化的速度，以作為出料口43之粉狀磨料41輸出流量之控制。

請再配合第十圖及第十一圖所示，為本創作之粉料供應裝置100之第三實施例，其中，顯示該電子控制器30更進一步具備電磁閥開關控制功能，磨料輸出器50內部之容室51底部區隔形成有一第一氣室511及第二氣室512，該第一氣室511及第二氣室512上分別設置有一膜片513 及514，該第一氣室511及第二氣室512分別以一管路511a及512a連結一電磁閥511b及512b一端，該電磁閥511a及511b受該電子控制器30之控制而作開啟或關閉操作，且該電磁閥511a及511b另一端則分別以管路511c及512c連結至該氣壓源10，以藉由電子控制器30分別控制電磁閥511b及512b開啟，使該膜片513及514可分別受氣壓源10輸出之氣壓驅動向上封閉該粉料貯存桶40之出料口43及連結通往噴嘴542之輸出端54，以提供該粉料貯存桶40之出料口43及噴嘴542停機不用時之封閉防塵功能。

請配合第十二圖所示，為本創作之粉料供應裝置100之第四實施例，其中，由該氣壓源10之輸出端所連結之管路21處，分岐連結一分支管路211，該分支管路211再連結至一調節針閥212一端，該調節針閥212另一端再以一管路212a連接到磨料輸出器50之輸出端54處，經此分支管路212a之氣流為連續波，且平均壓力略高於該壓力轉換器20之輸出端22之出口氣壓Ps，開啟該調節針閥212適度的流量，可調整經該磨料輸出器50之輸出端54處輸出的粉狀磨料41與氣體間的風砂比例(Air/Abrasive ratio)，且當該調節針閥212全開時，該粉狀磨料41輸出量為最少，即輸送到噴嘴542的粉狀磨料41與氣體間之風砂比例(密度)為最稀；反之，當該調節針閥212為全關時，該粉狀磨料41輸出量為最大，即輸送到噴嘴542的粉狀磨料41與氣體間之風砂比例(密度)為最濃，但此分支管路211之最大氣流量，應調整限制在該壓力轉換器20之輸出端22氣流量的一半以下為最佳。

綜上所述，本創作之粉料供應裝置所列舉之各圖式及說明，係為便於說明本創作之技術內容，所列舉之實施例之一隅，並非用以限制本創作之範疇，舉凡是針對本創作之結構細部或元件的等效變更與置換，當屬本創作之範疇，其範圍將由以下的申請專利範圍來界定之。

100‧‧‧粉料供應裝置

10‧‧‧氣壓源

20‧‧‧壓力轉換器

21‧‧‧管路

22‧‧‧輸出端

30‧‧‧電子控制器

31‧‧‧電子控制訊號

40‧‧‧粉料貯存桶

41‧‧‧粉狀磨料

42‧‧‧分壓管

43‧‧‧出料口

50‧‧‧磨料輸出器

51‧‧‧容室

52‧‧‧第一輸入端

53‧‧‧第二輸入端

54‧‧‧輸出端

541‧‧‧管路

542‧‧‧噴嘴

200‧‧‧工件

Ps‧‧‧出口氣壓

Claims (9)

1. 一種粉料供應裝置，係包括：一氣壓源，由輸出端輸出壓縮空氣壓力；一壓力轉換器，具電子訊號轉換壓力輸出之功能，該壓力轉換器一端連結至氣壓源之輸出端，以輸入該氣壓源輸出之氣壓，並依據電子訊號驅動，控制該氣壓輸出之時間與壓力大小，該壓力轉換器另一端設有一輸出端，以供輸出一出口氣壓；一電子控制器，具有一電子控制訊號輸出功能，以提供一電子控制訊號給該壓力轉換器，使該壓力轉換器依據該電子控制訊號而控制輸出該出口氣壓力；一粉料貯存桶，內部儲存有粉狀磨料，並且在該粉料貯存桶頂端設有一分壓管，該分壓管一端連通至粉料貯存桶內部，另一端連結至該壓力轉換器之輸出端，以輸入該出口氣壓，該粉料貯存桶底端並設有一出料口，以供該粉狀磨料輸出，並於該粉料貯存桶內形成一桶內壓力；一磨料輸出器，內部形成一容室，於外部設有一第一輸入端、第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端、第二輸入端、輸出端與該容室相連通，該第一輸入端連結該壓力轉換器之輸出端，以輸入該出口氣壓，該第二輸入端連結該粉料貯存桶底端之出料口，該輸出端連結一噴嘴，以使該粉料貯存桶底端之出料口外部形成一底部壓力，並使該粉料貯料筒底部之出料口於第一時間時段，由底部壓力大於該粉料貯存桶內之桶內壓力，形成逆向壓差振盪，以消除該出料口之磨料積存架橋，並於第二時間時段，由該粉料貯存桶內之桶內壓力大於該底部壓力，讓 粉料貯存桶內之粉狀磨料經粉料貯料筒底部之出料口輸出，再經容室、輸出端，最後由噴嘴噴出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該氣壓源為空氣壓縮機構成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該壓力轉換器為電磁閥構成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該粉料貯存桶之粉狀磨料粒徑為150微米以下之固體粉末。
5. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該粉料貯存桶之分壓管一端與粉料貯存桶頂端間串接一針閥。
6. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該粉料貯存桶之分壓管為彎曲管構成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該磨料輸出器之輸出端，以一管路連結該噴嘴。
8. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該電子控制器具備電磁閥開關控制功能，以及，該磨料輸出器內部之容室底部區隔形成有一第一氣室及第二氣室，該第一氣室及第二氣室上分別設置有一膜片，該第一氣室及第二氣室分別以一管路連結一電磁閥一端，該電磁閥受該電子控制器之控制而作開啟或關閉操作，且該電磁閥另一端則分別以管路連結至該氣壓源，以藉由電子控制器分別控制電磁閥開啟，使該膜片分別受氣壓源輸出之氣壓驅動向上封閉該粉料貯存桶之出料口及連結通往噴嘴之磨料輸出器之輸出端。
9. 如申請專利範圍第1項所述之粉料供應裝置，其中，該氣壓源之輸出端以一分支管路連結一調節針閥一端，該調節針閥另一端以一管路連結該磨料輸出器之輸出端。