JP5196875B2 - 粉体送り装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体を上方から下方に送り出す、粉体送り装置に関する。

粉体を定量的に切り出して成形装置等に送り出すものとして、平行に設置された２つのローラを、その上側が互いに離反する方向に回転させ、ローラとケーシングとの間に粉体を通過させることで、粉体を送り出す技術が知られている（例えば、特許文献１や２を参照。）。
実公平３−８６５５号公報 特開２００１−１５８５３７号公報

２つのローラをその上側が互いに離反する方向に回転させて粉体を送る場合、運転終了時にローラとケーシングとの間に多量の粉体が残留する。残留した粉体は容易に除去できないため、粉体の品種変更等が困難となる。また、装置の経年劣化によるケーシング内の表面粗さの変化によって、粉体を定量的に且つ円滑に送り出すことが困難となり、計量精度が安定しない。

本発明の課題は、上記した問題に鑑み、粉体の送り出し品質を向上する粉体送り出し装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、２つのローラを、周速度が互いに異なるように調速しながらその上側が互いに接近する方向に回転させる。

詳細には、粉体送り装置であって、上方から供給される粉体を周面に載せて下方に送り出す第一のローラと、前記第一のローラに隣接し且つ回転軸が該第一のローラの回転軸と略平行に配設される第二のローラであって、該第二のローラの回転軸の垂直方向の高さを該第一のローラの回転軸の垂直方向の高さよりも高くすることで、両ローラを上面視した時に両ローラの周縁が重なるように配設される第二のローラと、前記粉体が前記第一のローラと前記第二のローラとの間に挟まれながら下方に送り出されるように、該第一のローラと該第二のローラとを互いに逆方向に回転駆動する駆動手段と、前記第一のローラの周速度が前記第二のローラの周速度よりも速くなるように、該第一のローラおよび該第二のローラの少なくとも何れかの周速度を調整する調速手段と、を備える。

第一のローラ及び第二のローラは、共に、円柱状の外形を有する。第一のローラと第二のローラは、互いに隣接し、且つ回転軸が互いに略平行に配設されている。粉体は、このローラの回転によって上方から下方へと送り出される。なお、本発明において隣接とは、両ローラが隣り合っている状態を示しており、両ローラが隙間を有する状態で近接している状態である。

ここで、駆動手段は、第一のローラ及び第二のローラを、両ローラの間に粉体が挟まれながら送り出されるように回転させる。すなわち、上方から供給される粉体が両ローラの間を通って下方に送り出されるように、両ローラの上側が互いに接近する方向に回転させる。これにより、粉体は、両ローラの間でブリッジ状になることなく定量的に下方に送り出される。また、両ローラの間を通過して下方に落ちるため、運転終了時にローラとケー
シングとの間に粉体が残留することが無い。

ここで、両ローラの周速度が同じか第二のローラの周速度が速い場合、上方から供給される粉体は圧延される。この場合、両ローラの隙間に入らない余剰の粉体が両ローラ間に挟まれるためである。そこで、調速手段は、前記第一のローラの周速度が前記第二のローラの周速度よりも速くなるように、該第一のローラおよび該第二のローラの少なくとも何れかの周速度を調整する。これにより、両ローラの隙間に入らない余剰の粉体が両ローラ間に挟まれなくなるので、粉体が圧延されることなく、下方に送り出される。これにより、粉体の送り出し品質を向上することが可能になる。

ここで、前記第二のローラは、回転軸の垂直方向の高さを前記第一のローラの回転軸の垂直方向の高さよりも高くすることで、両ローラを上面視した時に両ローラの周縁が重なるように配設される。

第二のローラの回転軸を第一のローラの回転軸よりも高くして、両ローラを上面視した時、両ローラの周縁が重なるように配設することにより、上方から供給される粉体の多くは、第二のローラの周面ではなく、第一のローラの周面に載る。よって、調速手段によって第一のローラの周速度が第二のローラの周速度よりも速くなるように調整されることにより、第一のローラが粉体を下方に送り出し、第二のローラが粉体がブリッジ状になるのを防ぐ。これにより、粉体がブリッジ状に固まることなく、安定的に下方に送り出されるようになる。また、所定の量の粉体を計量・払い出すことに伴う両ローラの停止時、供給される粉体は両ローラ間の隙間から落下することもない。

ここで、前記第二のローラは、前記第一のローラの径よりも小さい径を有するようにしてもよい。

第一のローラよりも高い位置にある第二のローラの径が、第一のローラの径よりも小さいと、上方から供給される粉体の多くが第一のローラの周面に載る。第一のローラの周面に多くの粉体が載ることにより、粉体が効率的に送り出されるようになる。

ここで、前記調速手段は、前記駆動手段から前記第一のローラに入力された駆動力を前記第二のローラに伝達する動力伝達機構を有し、該動力伝達機構が該第二のローラの周速度を調整するようにしてもよい。

第一のローラと第二のローラとが周速度を調整する動力伝達機構を有していることにより、第一のローラに駆動力を入力するだけで、第一のローラと第二のローラとを周速度が互いに異なるように回転させることが可能になる。

粉体の送り出し品質を向上する粉体送り出し装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を例示的に説明する。本実施形態に係る粉体送り装置は、車両を制動するブレーキ用の摩擦材の製造に用いるものである。

＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る粉体送り装置１を備えた摩擦材製造装置２の全体斜視図である。また、図２は摩擦材製造装置２の透過正面図であり、図３は摩擦材製造装置２の透過側面図であり、図４は摩擦材製造装置２の上面図である。図１〜４において示すように、摩擦材製造装置２は、ブレーキの摩擦材の原料である粉体摩擦材を計量する粉体
計量装置３、粉体計量装置３の上方に配設され、粉体計量装置３に粉体摩擦材を定量的に送る粉体送り装置１、及び、粉体送り装置１の上方に配設され、粉体送り装置１に粉体摩擦材を供給する粉体供給装置４を備える。

なお、本実施形態において、粉体送り装置１はブレーキの摩擦材の原料である粉体摩擦材を粉体供給装置４から粉体計量装置３に送り出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る粉体送り装置は、ブレーキの摩擦材以外の粉体を送り出すものであってもよいし、粉体計量装置以外の装置（例えば、金型等。）に送り出すものであってもよい。

また、本実施形態において、摩擦材製造装置２は、４つ分のブレーキパッドの粉体摩擦材を計量するため、粉体計量装置３、粉体送り装置１、及び粉体供給装置４をそれぞれ４つずつ備えている。しかし、本発明に係る粉体送り装置は、このような使用形態に限定されるものではない。

＜粉体送り装置の構成＞
まず、粉体送り装置１の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る粉体送り装置１の透過斜視図である。図５において示すように、粉体送り装置１は、主ローラ５（本発明でいう、第一のローラに相当する。）、副ローラ６（本発明でいう、第二のローラに相当する。）、サーボモータ７（本発明でいう、駆動手段に相当する。）、及び、歯車８Ａと歯車８Ｂと（本発明でいう、動力伝達機構に相当する。）を有する変速機構９（本発明でいう、調速手段に相当する。）を備えている。また、粉体送り装置１は、粉体供給装置４から落下する粉体摩擦材を粉体計量装置３に案内し、該粉体摩擦材の飛散を防止するケーシング１０を備えている。このケーシング１０は、粉体供給装置４から供給される粉体摩擦材が主ローラ５と副ローラ６との間を通過するように、主ローラ５および副ローラ６を収容している。

主ローラ５は、その周面に、粉体摩擦材を送り出すための溝１１がらせん状に周回するように形成されている。この溝１１は、粉体摩擦材を切り出す役割も司る。主ローラ５は、粉体供給装置４から落下した粉体摩擦材をこの溝１１で捕捉し、粉体計量装置３に送り出す。主ローラ５は、回転軸がサーボモータ７の回転軸と駆動チェーン１２で連結されており、サーボモータ７からの動力を受けて回転する。なお、主ローラ５は、回転軸に歯車８Ａが設けられており、サーボモータ７から伝達される駆動力を副ローラ６に伝達する。主ローラ５は、回転軸が略水平になるように配設されている。

副ローラ６は、周面に、粉体摩擦材を送り出すための溝１３がらせん状に周回するように形成されている。副ローラ６は、主ローラ５の上に堆積した粉体摩擦材がブリッジ状になって送り出されなくなるのを防止する。副ローラ６は、回転軸に歯車８Ｂが連結されており、主ローラ５の回転軸に設けられた歯車８Ａを介してサーボモータ７から伝達される駆動力を受けて回転する。なお、副ローラ６は、主ローラ５よりも小さい径を有している。また、副ローラ６は、回転軸の垂直方向の高さが主ローラ５の回転軸の垂直方向の高さよりも高く、両ローラを上面視した時、両ローラの周縁が重なるように配設されており、両ローラの停止時、供給される粉体摩擦材は両ローラ間の隙間から落下しないようになっている。図６は、両ローラを上から見た上面図である。図６において示すように、副ローラ６は主ローラ５よりも高い位置にあり、両ローラの周縁が重なるように配設されている。

サーボモータ７は、図示しない制御装置によって変速可能なモータであり、主ローラ５および副ローラ６を回転駆動する。サーボモータ７は、駆動チェーン１２を介して主ローラ５に動力を伝達する。また、サーボモータ７は、駆動チェーン１２、主ローラ５、歯車
８Ａ，Ｂを介して副ローラ６に動力を伝達する。なお、サーボモータ７は、主ローラ５の回転軸と副ローラ６の回転軸とが歯車８Ａ，Ｂで連結されていることにより、主ローラ５と副ローラ６とを互いに逆方向に回転駆動する。なお、サーボモータ７は、粉体計量装置３と図示しない制御回路によって電気的に接続されており、計量ホッパ１８内に所定の量の粉体摩擦材が堆積し、計量が完了するまでに両ローラが高速、中速、低速を経て停止するようになっている。

変速機構９は、上述したように、歯車８Ａと歯車８Ｂとを有している。変速機構９は、歯車８Ａの歯数よりも歯車８Ｂの歯数の方が多くなるように構成されている。更に、主ローラ５の径よりも副ローラ６の径の方が小さく構成されているため、変速機構９は、主ローラ５の周速度が副ローラ６の周速度よりも速くなるように回転駆動することが可能である。

＜粉体供給装置の構成＞
次に、粉体供給装置４の構成について説明する。図７は、粉体供給装置４の透過斜視図である。図７において示すように、粉体供給装置４は、粉体摩擦材を収容する粉体ホッパ１４、粉体摩擦材を粉体送り装置１に落とすためのらせん形状の送り出しスクリュ１５、及び送り出しスクリュ１５を回転駆動する駆動モータ１６を備えている。

粉体ホッパ１４は、上側が開口しており、粉体摩擦材を上方から投入可能なように構成されている。また、粉体ホッパ１４は、下側に孔１７を有しており、送り出しスクリュ１５の回転によって孔１７に寄せ集められた粉体摩擦材を粉体送り装置１に落とす。

送り出しスクリュ１５は、らせん方向が互いに異なる２つのスクリュで構成されており、回転駆動されることで２つのスクリュが粉体摩擦材を互いに寄せ合い、孔１７に集める。

＜粉体計量装置の構成＞
次に、粉体計量装置３の構成について説明する。図８は、粉体計量装置３の透過斜視図である。図８において示すように、粉体計量装置３は、計量ホッパ１８、計量ホッパ１８の重量を計測する計量装置１９、及び計量ホッパ１８を開口させて内部の粉体摩擦材を下方に落とす開閉装置２０を備えている。

計量ホッパ１８は、開閉扉２１を有しており、開閉装置２０がこの開閉扉２１を開くことでホッパ内の粉体摩擦材を下方に落とす。計量ホッパ１８は、粉体送り装置１から送り出される粉体摩擦材を収容する。なお、計量ホッパ１８は、開閉扉２１を閉方向に荷重するためのバランサ２２を有している。

計量装置１９は、計量ホッパ１８の重量を計測する。計量装置１９は、計量ホッパ１８内に粉体摩擦材が収容されていない状態で零点調整が予めなされており、計量ホッパ１８内に収容された粉体摩擦材の重量を測定することが可能である。

開閉装置２０は、空気圧により伸縮するエアシリンダであり、伸張すると開閉扉２１を押して計量ホッパ１８を開口するように配設されている。なお、開閉扉２１は、開閉装置２０が収縮することにより、バランサ２２の重さによって閉まる。

＜作動＞
次に、摩擦材製造装置２の作動について説明する。図９において、摩擦材製造装置２の作動順序のフローチャートを示す。また、図１０において、各工程における摩擦材製造装置２の状態を示す。以下、図９のフローチャート及び図１０の状態図を参照しつつ、摩擦
材製造装置２の作動について説明する。

（ステップＳ１０１）まず、粉体ホッパ１４に粉体摩擦材を投入し、駆動モータ１６を起動して送り出しスクリュ１５を回転させる（図１０（ａ））。これにより、孔１７に粉体摩擦材が寄せ集められ、各ローラの上に落ちる。

（ステップＳ１０２）次に、サーボモータ７を起動する。これにより、粉体摩擦材が計量ホッパ１８に定量的に供給され、計量ホッパ１８内に粉体摩擦材が徐々に堆積する（図１０（ｂ））。

（ステップＳ１０３）粉体計量装置３とサーボモータ７は図示しない制御回路で電気的に接続されており、計量ホッパ１８内に所定の量の粉体摩擦材が堆積するまで、粉体送り装置１による計量ホッパ１８への粉体摩擦材の送り出しを続ける。なお、この間、サーボモータ７によって回転駆動される各ローラが高速、中速、低速を経て、計量ホッパ１８内に所定の量の粉体摩擦材が堆積したらサーボモータ７は停止する（図１０（ｃ））。以上により、粉体摩擦材の計量が完了する。

（ステップＳ１０４）図示しない制御回路は、開閉装置２０を動かして開閉扉２１を開き、粉体摩擦材を計量ホッパ１８内から落とす（図１０（ｄ））。以上により、一連の処理が完了する。

＜効果＞
本実施形態に係る粉体送り装置によれば、２つのローラの周速度が互いに異なるように回転駆動するため、粉体を定量的に下方に送り出すことが可能である。また、２つのローラが一つのモータで回転駆動するため、少ない電力消費で効率的に粉体摩擦材を下方に送り出すことが可能となる。また、２つのローラを一つのモータで回転駆動しているため、モータを制御するインバータやブレーカ、リレー等の制御機器類を少なくし、制御機器から発生するノイズや振動、騒音等を抑制することが可能になる。また、ローラの回転駆動にサーボモータを使用しているため、回転速度を自在にコントロールし、粉体摩擦材の送り出し時間を任意に調整することが可能になる。また、粉体摩擦材が２つのローラの間を上から下に向かって直線状に通過するため、運転終了時にローラとケーシングとの間に粉体摩擦材が堆積せず、原料残り等が発生しない。これにより、残留した原料の清掃等がほとんど不要になり、粉体摩擦材の品種変更が極めて容易になる。

摩擦材製造装置の全体斜視図。 摩擦材製造装置の透過正面図。 摩擦材製造装置の透過側面図。 摩擦材製造装置の上面図。 粉体送り装置の透過斜視図。 粉体供給装置のロール部の上面図。 粉体供給装置の透過斜視図。 粉体計量装置の透過斜視図。 摩擦材製造装置の作動順序のフローチャート。 各工程における摩擦材製造装置の状態図。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・・・・・・・粉体送り装置
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・摩擦材製造装置
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・粉体計量装置
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・粉体供給装置
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・主ローラ
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・副ローラ
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・サーボモータ
８Ａ，Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・歯車
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・変速機構
１０・・・・・・・・・・・・・・・・・ケーシング
１１，１３・・・・・・・・・・・・・・溝
１２・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動チェーン
１４・・・・・・・・・・・・・・・・・粉体ホッパ
１５・・・・・・・・・・・・・・・・・送り出しスクリュ
１６・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
１７・・・・・・・・・・・・・・・・・孔
１８・・・・・・・・・・・・・・・・・計量ホッパ
１９・・・・・・・・・・・・・・・・・計量装置
２０・・・・・・・・・・・・・・・・・開閉装置
２１・・・・・・・・・・・・・・・・・開閉扉
２２・・・・・・・・・・・・・・・・・バランサ

Claims (2)

1. 上方から供給される粉体を周面に載せて下方に送り出す第一のローラと、
   前記第一のローラに隣接し且つ回転軸が該第一のローラの回転軸と略平行に配設される第二のローラであって、該第二のローラの回転軸の垂直方向の高さを該第一のローラの回転軸の垂直方向の高さよりも高くすることで、両ローラを上面視した時に両ローラの周縁が重なるように配設される第二のローラと、
   前記粉体が前記第一のローラと前記第二のローラとの間に挟まれながら下方に送り出されるように、該第一のローラと該第二のローラとを互いに逆方向に回転駆動する駆動手段と、
   前記第一のローラの周速度が前記第二のローラの周速度よりも速くなるように、該第一のローラおよび該第二のローラの少なくとも何れかの周速度を調整する調速手段と、を備え、
   前記調速手段は、前記駆動手段から前記第一のローラに入力された駆動力を前記第二のローラに伝達して、前記第二のローラを前記第一のローラと同時に回転させる動力伝達機構を有し、該動力伝達機構が該第二のローラの周速度を調整する、
   粉体送り装置。
2. 前記第二のローラは、前記第一のローラの径よりも小さい径を有する、
   請求項１に記載の粉体送り装置。

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