JP5772016B2 - 粉体供給装置および粉体供給方法 - Google Patents
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Description
本発明は、粉体を供給する粉体供給装置および粉体供給方法に関する。
従来、粉体を供給する粉体供給装置の技術は公知となっている（例えば、特許文献１）。
従来の粉体供給装置は、粉体を定量に切り出すために、すり切り方式によって粉体を体積にて管理し、定量の粉体を供給するように制御していた。
図８に示すように、従来のすり切り方式の粉体供給装置１０００は、収容部１１００と、シャッター１２００と、を有していた。従来の粉体供給装置１０００は、収容部１１００内の粉体１３００を粉体容器１４００内に供給する際に、シャッター１２００を、収容部１１００と粉体容器１４００との間の位置（供給停止位置）からずらすことで粉体１３００の供給を開始し、そして、シャッター１２００を前記供給停止位置まで移動することで粉体１３００の供給を停止していた。
しかし、シャッター１２００が前記供給停止位置に存在するとき、シャッター１２００と収容部１１００との間のクリアランスが発生していた。そして、前記クリアランスが粉体粉径よりも大きかった。これによりシャッター１２００によるすり切り時に粉漏れが発生していた。
また、従来の粉体供給装置１０００は、粉体１３００の供給量を体積にて管理していたため、粉体容器１４００内に供給した粉体１３００の重量バラツキが大きくなることがあった。これにより、例えば、粉体容器１４００内に供給された粉体（金属磁性粒子）１３００がプレス成形されて圧粉磁性体（磁性材料を圧粉成形した部品）が製造された場合、製造された圧粉磁性体の品質のバラツキが大きくなることがあった。
本発明は、粉漏れを抑制でき、かつ、粉体容器内に供給した粉体の重量バラツキを低減することが可能な粉体供給装置および粉体供給方法を提供する。
請求項１に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
また、請求項２に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出される。
また、請求項３に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
また、請求項４に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数１］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて以下の［数１］に示す値となるように算出される、
または、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数２］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて以下の［数２］に示す値となるように算出される粉体供給装置。
ただし、前記［数１］に関して、
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。
ただし、前記［数２］において、
ｔ 4 は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔ w4 は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ 5 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ 6 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔ wa は、ｔ w5 ＜ｔ wa ＜ｔ 6 、の範囲内の時間であり、
β（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときのβの値を示し、
Ｓ（ｔ wa ）は、時間ｔ 4 からｔ wa の範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ω f は、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときの前記重量計測部の計測値を示す。
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
また、請求項２に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出される。
また、請求項３に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
また、請求項４に記載の粉体供給装置は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数１］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて以下の［数１］に示す値となるように算出される、
または、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数２］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて以下の［数２］に示す値となるように算出される粉体供給装置。
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。
ｔ 4 は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔ w4 は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ 5 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ 6 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔ wa は、ｔ w5 ＜ｔ wa ＜ｔ 6 、の範囲内の時間であり、
β（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときのβの値を示し、
Ｓ（ｔ wa ）は、時間ｔ 4 からｔ wa の範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ω f は、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときの前記重量計測部の計測値を示す。
請求項５に記載の粉体供給装置においては、
前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数１］に示す値となる。
ただし、前記［数１］に関して、
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。
前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数１］に示す値となる。
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。
請求項６に記載の粉体供給装置においては、
前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数２］に示す値となる。
ただし、前記［数２］において、
ｔ4は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw4は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ5は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ6は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔwaは、ｔw5＜ｔwa＜ｔ6、の範囲内の時間であり、
β（ｔwa）は、時間ｔwaのときのβの値を示し、
Ｓ（ｔwa）は、時間ｔ4からｔwaの範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ωfは、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔwa）は、時間ｔwaのときの前記重量計測部の計測値を示す。
前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数２］に示す値となる。
ｔ4は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw4は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ5は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ6は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔwaは、ｔw5＜ｔwa＜ｔ6、の範囲内の時間であり、
β（ｔwa）は、時間ｔwaのときのβの値を示し、
Ｓ（ｔwa）は、時間ｔ4からｔwaの範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ωfは、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔwa）は、時間ｔwaのときの前記重量計測部の計測値を示す。
請求項７に記載の粉体供給装置においては、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記孔部を閉塞させるまでを１サイクルとして、そのサイクルを複数回数繰り返すことで、前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記目標重量およびバルブ閉じ重量は、前記複数のサイクル毎に設定される。
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記孔部を閉塞させるまでを１サイクルとして、そのサイクルを複数回数繰り返すことで、前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記目標重量およびバルブ閉じ重量は、前記複数のサイクル毎に設定される。
請求項８に記載の粉体供給装置においては、
前記制御部は、前記複数のサイクルの完了時における前記重量計測部の計測値と前記目標重量との誤差を記憶し、記憶した誤差に基づいて前記バルブ閉じ重量を補正する。
前記制御部は、前記複数のサイクルの完了時における前記重量計測部の計測値と前記目標重量との誤差を記憶し、記憶した誤差に基づいて前記バルブ閉じ重量を補正する。
請求項９に記載の粉体供給装置においては、
前記バルブ部により前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させるときの前記孔部の開放量を前記複数のサイクル毎に段階的に調整可能である。
前記バルブ部により前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させるときの前記孔部の開放量を前記複数のサイクル毎に段階的に調整可能である。
請求項１０に記載の粉体供給方法は、
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給方法であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部が、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放する粉体供給装置を用いて行われ、
前記制御部により、前記バルブ部に前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部に前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給方法であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部が、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放する粉体供給装置を用いて行われ、
前記制御部により、前記バルブ部に前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部に前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される。
本発明によれば、粉漏れを抑制でき、かつ、供給した粉体の重量バラツキを低減することが可能である。
以下に、本発明に係る粉体供給装置の実施の一形態である粉体供給装置１００について、図面を参照して説明する。
粉体供給装置１００は、所定の目標重量ωdの粉体１を粉体容器２内に供給するための装置である。
粉体１は、例えば、圧粉磁性体（磁性材料を圧粉成形した部品）の製造に用いられる金属磁性粒子である。前記圧粉磁性体は、粉体（金属磁性粒子）１が粉体容器２内に供給され、そして粉体容器２内に供給された粉体１が型内に供給され、そしてプレス成形されることによって製造される。
前記目標重量ωdは、粉体１を用いて製造される製品の種類等に応じて適宜決定される。
粉体１は、例えば、圧粉磁性体（磁性材料を圧粉成形した部品）の製造に用いられる金属磁性粒子である。前記圧粉磁性体は、粉体（金属磁性粒子）１が粉体容器２内に供給され、そして粉体容器２内に供給された粉体１が型内に供給され、そしてプレス成形されることによって製造される。
前記目標重量ωdは、粉体１を用いて製造される製品の種類等に応じて適宜決定される。
図１に示すように、粉体供給装置１００は、収容部１１と、バルブ部（ロッド部１２およびアクチュエータ１３）と、重量計測部１４と、制御部１５と、を備えている。
収容部１１は、有底の容器形状を有しており、粉体１を収容可能な収容空間が形成されている。収容部１１の底部（下部）には、前記収容空間と収容部１１外部との間を連通し、前記収容空間内の粉体１を収容部１１外部に流出させることが可能な孔部１１ａが形成されている。
収容部１１の孔部１１ａは、粉体容器２の上方に配置されている。
収容部１１の孔部１１ａは、粉体容器２の上方に配置されている。
前記バルブ部は、粉体１を切り出すための装置であり、収容部１１の孔部１１ａを開放・閉塞可能な装置である。
前記バルブ部は、ロッド部１２およびアクチュエータ１３を有している。
前記バルブ部は、ロッド部１２およびアクチュエータ１３を有している。
ロッド部１２は、上下に延在する棒形状を有している。ロッド部１２の下端部には、下方に向かうにしたがって拡径するテーパ部１２ａが形成されている。
ロッド部１２は、収容部１１の前記収容空間内を上下方向に挿通しており、その下端部が孔部１１ａを通じて収容部１１の外方に突出している。ロッド部１２の下端部のテーパ部１２ａにおいては、その下側の寸法が孔部１１ａの寸法よりも大きく構成されており、その上側の寸法が孔部１１ａの寸法よりも小さく構成されている。
ロッド部１２は、収容部１１の前記収容空間内を上下方向に挿通しており、その下端部が孔部１１ａを通じて収容部１１の外方に突出している。ロッド部１２の下端部のテーパ部１２ａにおいては、その下側の寸法が孔部１１ａの寸法よりも大きく構成されており、その上側の寸法が孔部１１ａの寸法よりも小さく構成されている。
アクチュエータ（シリンダ、モータ等）１３は、ロッド部１２に接続されており、ロッド部１２を上下動可能に構成されている。
ロッド部１２がアクチュエータ１３により上方移動されて、テーパ部１２ａが孔部１１ａの周縁部に当接すると、孔部１１ａとテーパ部１２ａとの間の隙間がなくなり、孔部１１ａが閉塞される。これにより、前記収容空間内の粉体１が孔部１１ａを通じて自重落下することが遮断される。
また、孔部１１ａがテーパ部１２ａによって閉塞された状態から、ロッド部１２がアクチュエータ１３により下方移動されると、孔部１１ａとテーパ部１２ａとの間に隙間が発生し、孔部１１ａ（詳細には、孔部１１ａの一部）が開放される。これにより、前記収容空間内の粉体１が孔部１１ａ（詳細には、孔部１１ａの内周面とテーパ部１２ａの外周面との間の隙間）を通じて自重落下し、粉体容器２内に供給される。
また、上記したようにテーパ部１２ａは下方に向かうにしたがって拡径している。これにより、アクチュエータ１３がロッド部１２の位置を上方に移動することで孔部１１ａとテーパ部１２ａとの間の隙間の寸法（孔部１１ａの開放量）が小さくなり、ロッド部１２の位置を下方に移動することで孔部１１ａの開放量が大きくなる。
孔部１１ａからは、孔部１１ａの開放量に対応した重量の粉体１が流出（自重落下）する。
また、孔部１１ａがテーパ部１２ａによって閉塞された状態から、ロッド部１２がアクチュエータ１３により下方移動されると、孔部１１ａとテーパ部１２ａとの間に隙間が発生し、孔部１１ａ（詳細には、孔部１１ａの一部）が開放される。これにより、前記収容空間内の粉体１が孔部１１ａ（詳細には、孔部１１ａの内周面とテーパ部１２ａの外周面との間の隙間）を通じて自重落下し、粉体容器２内に供給される。
また、上記したようにテーパ部１２ａは下方に向かうにしたがって拡径している。これにより、アクチュエータ１３がロッド部１２の位置を上方に移動することで孔部１１ａとテーパ部１２ａとの間の隙間の寸法（孔部１１ａの開放量）が小さくなり、ロッド部１２の位置を下方に移動することで孔部１１ａの開放量が大きくなる。
孔部１１ａからは、孔部１１ａの開放量に対応した重量の粉体１が流出（自重落下）する。
重量計測部（電子天びん等）１４は、その上部に粉体容器２が載置されており、粉体容器２内に供給された粉体１の重量を計測する。
制御部１５は、演算部（ＣＰＵ）、記憶部（ＨＤＤ、半導体メモリ等）等を有しており、コンピュータで構成可能である。
制御部１５は、アクチュエータ１３に接続されている。
制御部１５は、アクチュエータ１３に閉信号を送信することで、アクチュエータ１３によりロッド部１２を上方移動させる。また、制御部１５は、アクチュエータ１３に開信号を送信することで、アクチュエータ１３によりロッド部１２を下方移動させる。
制御部１５は、アクチュエータ１３に前記閉信号／開信号を送信して、ロッド部の上下方向の位置を変更することで、孔部１１ａの開放量を変更可能であり、これにより単位時間あたりの孔部１１ａからの粉体１の流出量が変更される。
また、制御部１５は、アクチュエータ１３によりロッド部１２を上下動させるときに、ロッド部１２の移動速度を変更し、孔部１１ａの開閉速度を変更することが可能である。
制御部１５は、アクチュエータ１３に閉信号を送信することで、アクチュエータ１３によりロッド部１２を上方移動させる。また、制御部１５は、アクチュエータ１３に開信号を送信することで、アクチュエータ１３によりロッド部１２を下方移動させる。
制御部１５は、アクチュエータ１３に前記閉信号／開信号を送信して、ロッド部の上下方向の位置を変更することで、孔部１１ａの開放量を変更可能であり、これにより単位時間あたりの孔部１１ａからの粉体１の流出量が変更される。
また、制御部１５は、アクチュエータ１３によりロッド部１２を上下動させるときに、ロッド部１２の移動速度を変更し、孔部１１ａの開閉速度を変更することが可能である。
制御部１５は、重量計測部１４に接続されており、重量計測部１４から粉体容器２内の粉体１の重量に係る情報を受信可能である。
制御部１５は、閉塞されている状態の孔部１１ａを前記バルブ部（ロッド部１２およびアクチュエータ１３）により開放させ、そして孔部１１ａの開放量を一定の大きさに保持させ、さらに開放状態の孔部１１ａを前記バルブにより閉塞させるまでを１サイクルとして、そのサイクルを二回繰り返すことで、粉体１を粉体容器２内に供給することとする。また、制御部１５は、第１サイクルの完了後、所定時間経過後に第２サイクルを開始することとする。
第１サイクルでは多量の粉体１が供給される。また第１サイクルでは目標重量が目標重量ωd1に設定されている。また、第１サイクルでは、第２サイクルに比べて、孔部１１ａの開放量（バルブ開き量）が大きく、かつ、孔部１１ａの開閉速度が高速に構成されている（高速粉供給）。これは、短時間で多量の粉体１を粉体容器２内に供給するためである。
第１サイクルにおいては、制御部１５は、前記バルブ部（ロッド部１２およびアクチュエータ１３）により孔部１１ａを開放させ、そして孔部１１ａの開放量を一定の大きさｘ1に保持させ、さらに重量計測部１４から受信する粉体容器２内の粉体１の重量が所定のバルブ閉じ重量ω1になったときに前記バルブ部により孔部１１ａを閉塞させることで粉体１を粉体容器２内に供給する。
以下では、バルブ閉じ重量ω1について図２の第一ライン１６と第三ライン１８を参照して説明する。
図２および図３には、第一ライン１６と、第二ライン１７と、第三ライン１８と、が表されている。
第一ライン１６は、第１サイクルにおいて制御部１５により孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと孔部１１ａの開放量ｘ（バルブ開き量ｘ）との関係を示すラインである。
第二ライン１７は、第２サイクルにおいて制御部１５により孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと孔部１１ａの開放量ｘ（バルブ開き量ｘ）との関係を示すラインである。第２サイクルについての説明は後述する。
第三ライン１８は、第一ライン１６および第二ライン１７に示すように孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと重量計測部１４の計測値ωとの関係を示すラインである。
第一ライン１６は、第１サイクルにおいて制御部１５により孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと孔部１１ａの開放量ｘ（バルブ開き量ｘ）との関係を示すラインである。
第二ライン１７は、第２サイクルにおいて制御部１５により孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと孔部１１ａの開放量ｘ（バルブ開き量ｘ）との関係を示すラインである。第２サイクルについての説明は後述する。
第三ライン１８は、第一ライン１６および第二ライン１７に示すように孔部１１ａが開放・閉塞されるときの、時間ｔと重量計測部１４の計測値ωとの関係を示すラインである。
バルブ閉じ重量ω1は、目標重量ωd1が所定の浮遊粉体量ωa1に応じて補正された値である。
浮遊粉体量ωa1は、図２の第一ライン１６および第三ライン１８に示すように制御部１５により粉体１が粉体容器２内に供給される場合において、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定しているときに、孔部１１ａと粉体容器２との間に存在（浮遊）している粉体１の推定重量であり、孔部１１ａの開放後、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定しているときの粉体１の流速αに基づいて算出される。
浮遊粉体量ωa1、およびバルブ閉じ重量ω1は、具体的には以下の［数１］に示す値となる。
浮遊粉体量ωa1は、図２の第一ライン１６および第三ライン１８に示すように制御部１５により粉体１が粉体容器２内に供給される場合において、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定しているときに、孔部１１ａと粉体容器２との間に存在（浮遊）している粉体１の推定重量であり、孔部１１ａの開放後、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定しているときの粉体１の流速αに基づいて算出される。
浮遊粉体量ωa1、およびバルブ閉じ重量ω1は、具体的には以下の［数１］に示す値となる。
ただし、前記［数１］に関して、
ｔ0は、孔部１１ａの開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、孔部１１ａの開放後、重量計測部１４の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ1に保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ1に保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、すなわち孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定している時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの重量計測部１４の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの重量計測部１４の計測値を示す。
ｔ0は、孔部１１ａの開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、孔部１１ａの開放後、重量計測部１４の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ1に保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ1に保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、すなわち孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量変動が安定している時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの重量計測部１４の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの重量計測部１４の計測値を示す。
以上のように、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量をリアルタイムに計測し、孔部１１ａの開放後、粉体１の流量変動が安定しているときの粉体１の流速αから重量計測部１４の検出遅れ分（浮遊粉体量ωa1）を推定し、その分だけ孔部１１ａを閉塞するタイミングを早く構成する（（バルブ閉じ重量ω1）＝（目標重量ωd1）−（浮遊粉体量ωa1））。これにより、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１に関し、目標重量ωd1に対する重量バラツキを低減することが可能となり、精度よく粉体１を供給することが可能となる。
また、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１の重量で孔部１１ａを閉塞するタイミングを決定する。これにより、粉体容器２内に供給した粉体１の重量バラツキを低減することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、従来の粉体供給装置１０００のようなすり切り方式ではなく、収容部１１の孔部１１ａの開放・閉塞を制御することで粉体１の供給量を管理する方式とするため、粉漏れを抑制することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１の重量で孔部１１ａを閉塞するタイミングを決定する。これにより、粉体容器２内に供給した粉体１の重量バラツキを低減することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、従来の粉体供給装置１０００のようなすり切り方式ではなく、収容部１１の孔部１１ａの開放・閉塞を制御することで粉体１の供給量を管理する方式とするため、粉漏れを抑制することが可能である。
第２サイクルでは第１サイクルよりも少量の粉体１が供給される。また第２サイクルでは目標重量が目標重量ωd2（＝ωd）に設定されている。また、第２サイクルでは孔部１１ａの開放量が第１サイクルに比べて小さく、かつ、孔部１１ａの開閉速度が低速に構成されている（高精度粉供給）。これは、ロッド部１２の高速動作の衝撃による粉体１の落下を抑制し、精度よく粉体１を粉体容器２内に供給するためである。
第２サイクルにおいては、制御部１５は、第１サイクルの粉体１供給を完了してから所定時間経過後に、前記バルブ部（ロッド部１２およびアクチュエータ１３）により孔部１１ａを開放させ、そして孔部１１ａの開放量を一定の大きさｘ2（ｘ2＜ｘ1）に保持させ、さらに重量計測部１４から受信する粉体容器２内の粉体１の重量が所定のバルブ閉じ重量ω2になったときに前記バルブ部により孔部１１ａを閉塞させることで粉体１を粉体容器２内に供給する。
以下では、バルブ閉じ重量ω2について図３の第二ライン（ｘ＝ｘ（ｔ））１７と第三ライン１８を参照して説明する。
バルブ閉じ重量ω2は、目標重量ωd2が所定の浮遊粉体量ωa2に応じて補正された値である。
浮遊粉体量ωa2は、図３の第二ライン１７および第三ライン１８に示すように制御部１５により粉体１が粉体容器２内に供給される場合において、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定しているときに、孔部１１ａと粉体容器２との間に存在（浮遊）している粉体１の推定重量であり、孔部１１ａの開放後、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定している間における孔部１１ａの開放量ｘの時間積分と、そのときの重量計測部１４の計測値との差分に基づいて算出される。
浮遊粉体量ωa2、およびバルブ閉じ重量ω2は、具体的には以下の［数２］に示す値となる。
浮遊粉体量ωa2は、図３の第二ライン１７および第三ライン１８に示すように制御部１５により粉体１が粉体容器２内に供給される場合において、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定しているときに、孔部１１ａと粉体容器２との間に存在（浮遊）している粉体１の推定重量であり、孔部１１ａの開放後、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定している間における孔部１１ａの開放量ｘの時間積分と、そのときの重量計測部１４の計測値との差分に基づいて算出される。
浮遊粉体量ωa2、およびバルブ閉じ重量ω2は、具体的には以下の［数２］に示す値となる。
ただし、前記［数３］において、
ｔ4は、孔部１１ａの開放が開始される時間を示し、
ｔw4は、孔部１１ａの開放後、重量計測部１４の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ5は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ2に保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ6は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ2に保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、孔部１１ａの開放量（バルブ開き量）を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの重量計測部１４の計測値ωの変化量を示し、
ｔwaは、ｔw5＜ｔwa＜ｔ6、の範囲内の時間であり、すなわち孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定している時間であり、
β（ｔwa）は、時間ｔwaのときのβの値を示し、
Ｓ（ｔwa）は、時間ｔ4からｔwaの範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ωf1は、図３に示す時間（ｔ3＋ｔL）から（ｔw4）の間における重量計測部１４の計測値であり、粉体１の供給が開始されるとき（第２サイクルが開始されるとき）の重量計測部１４の計測値を示し、すなわち第１サイクルが完了したときの重量計測部１４の計測値を示し、
ω（ｔwa）は、時間ｔwaのときの重量計測部１４の計測値を示す。
ｔ4は、孔部１１ａの開放が開始される時間を示し、
ｔw4は、孔部１１ａの開放後、重量計測部１４の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ5は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ2に保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ6は、孔部１１ａの開放量が前記一定の大きさｘ2に保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、孔部１１ａの開放量（バルブ開き量）を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの重量計測部１４の計測値ωの変化量を示し、
ｔwaは、ｔw5＜ｔwa＜ｔ6、の範囲内の時間であり、すなわち孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量が安定している時間であり、
β（ｔwa）は、時間ｔwaのときのβの値を示し、
Ｓ（ｔwa）は、時間ｔ4からｔwaの範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ωf1は、図３に示す時間（ｔ3＋ｔL）から（ｔw4）の間における重量計測部１４の計測値であり、粉体１の供給が開始されるとき（第２サイクルが開始されるとき）の重量計測部１４の計測値を示し、すなわち第１サイクルが完了したときの重量計測部１４の計測値を示し、
ω（ｔwa）は、時間ｔwaのときの重量計測部１４の計測値を示す。
以上のように、孔部１１ａから自重落下する粉体１の流量をリアルタイムに計測し、孔部１１ａの開放後、粉体１の流量が安定している間における孔部１１ａの開放量の時間積分と、そのときの重量計測部１４の計測値との関係から重量計測部１４の検出遅れ分（浮遊粉体量ωa2）を推定し、その分だけ孔部１１ａを閉塞するタイミングを早く構成する（（バルブ閉じ重量ω2）＝（目標重量ωd2）−（浮遊粉体量ωa2））。これにより、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１に関し、目標重量ωd2に対する重量バラツキを低減することが可能となり、精度よく粉体１を供給することが可能となる。
また、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１の重量で孔部１１ａを閉塞するタイミングを決定する。これにより、粉体容器２内に供給した粉体１の重量バラツキを低減することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、従来の粉体供給装置１０００のようなすり切り方式ではなく、収容部１１の孔部１１ａの開放・閉塞を制御することで粉体１の供給量を管理する方式とするため、粉漏れを抑制することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、粉体容器２内に供給した粉体１の重量で孔部１１ａを閉塞するタイミングを決定する。これにより、粉体容器２内に供給した粉体１の重量バラツキを低減することが可能である。
また、粉体供給装置１００は、従来の粉体供給装置１０００のようなすり切り方式ではなく、収容部１１の孔部１１ａの開放・閉塞を制御することで粉体１の供給量を管理する方式とするため、粉漏れを抑制することが可能である。
なお、本実施形態では制御部１５が前記バルブ部により孔部１１ａを開放させ、そして孔部１１ａの開放量を一定の大きさに保持させ、さらに孔部１１ａを閉塞させるまでのサイクルを二回繰り返すように構成したが、そのサイクルを一回で完了するように構成してもよく、または複数回数（二回以上）繰り返すように構成してもよい。この場合、前記目標重量およびバルブ閉じ重量は、サイクル毎に設定される。また、前記バルブ閉じ重量は、前記［数１］または［数２］に基づいて算出される。
また、図４に示すように、制御部１５が前記サイクルを複数回数（ｉ回）繰り返す場合において、制御部１５は、複数のサイクルの完了時（第ｉサイクルの完了時）における重量計測部１４の計測値ωfioldと目標重量ωdiとの誤差（差分および／または比率）を記憶し、記憶した誤差に基づいて（差分・比率を利用して）バルブ閉じ重量ωioldを補正するように構成してもよい。補正後のバルブ閉じ重量ωiは、具体的には以下の
［数３］に示す値となる。
［数３］に示す値となる。
ただし、前記［数３］に関して、補正係数ｋは任意の定数とする。
以上のように、制御部１５は重量計測部１４の計測値ωfioldと目標重量ωdiとの誤差に基づいてバルブ閉じ重量をωioldからωiに補正することで、次回の粉体１供給時（切り出し時）からは孔部１１ａを閉塞するタイミングを重量計測部１４の計測値がバルブ閉じ重量ωiになったときに変更することになる。これにより、粉体容器２内に供給した粉体１に関し、目標重量ωdiに対する重量バラツキを低減することが可能となり、精度よく粉体１を供給することが可能となる。
また、制御部１５は上記したバルブ閉じ重量の補正を毎回行うことで、複数のサイクルの完了時（第ｉサイクルの完了時）における重量計測部１４の計測値と目標重量ωdiとの差を縮めていくことが可能となり、より精度よく粉体１を供給することが可能となる。
また、制御部１５は上記したバルブ閉じ重量の補正を毎回行うことで、複数のサイクルの完了時（第ｉサイクルの完了時）における重量計測部１４の計測値と目標重量ωdiとの差を縮めていくことが可能となり、より精度よく粉体１を供給することが可能となる。
なお、図５の実線は、制御部１５が前記サイクルを２回繰り返す場合で（ｉ＝２）、第１サイクルのバルブ閉じ重量をω1oldとする構成で、第１サイクル・第２サイクルを行ったときの時間ｔとバルブ開き量ｘと重量計測部１４の計測値ωとの関係を示すラインを表している。
また、図５の一点鎖線は、制御部１５が第２サイクルの完了時における重量計測部１４の計測値と目標重量との誤差に基づいて第１サイクルのバルブ閉じ重量をω1oldからω1に補正し（前記［数３］参照）、第１サイクルのバルブ閉じ重量をω1とする構成で、第１サイクル・第２サイクルを行ったときの時間ｔとバルブ開き量ｘと重量計測部１４の計測値ωとの関係を示すラインを表している。
また、図５の一点鎖線は、制御部１５が第２サイクルの完了時における重量計測部１４の計測値と目標重量との誤差に基づいて第１サイクルのバルブ閉じ重量をω1oldからω1に補正し（前記［数３］参照）、第１サイクルのバルブ閉じ重量をω1とする構成で、第１サイクル・第２サイクルを行ったときの時間ｔとバルブ開き量ｘと重量計測部１４の計測値ωとの関係を示すラインを表している。
また、図６および図７に示すように、制御部１５は、前記サイクルを複数回数繰り返す場合、前記バルブ部により孔部１１ａの開放量ｘを一定の大きさに保持させるときの孔部の開放量ｘを前記複数のサイクル毎に段階的に調整し、サイクル回数の増加に伴って孔部の開放量ｘを小さくするように構成してもよい。このように粉体１の重量バラツキは大きいが高速に粉体１を供給可能な方法（孔部１１ａの開放量ｘ・大）と、粉体１の供給スピードは低速だが粉体１の重量バラツキは小さく、精度よく粉体１を供給可能な方法（孔部１１ａの開放量ｘ・小）とを組み合わせることにより、短時間で精度よく粉体１を供給することが可能となる。
１ 粉体
２ 粉体容器
１１ 収容部
１１ａ 孔部
１２ ロッド部
１２ａ テーパ部
１３ アクチュエータ
１４ 重量計測部
１５ 制御部
１６ 第一ライン
１７ 第二ライン
１８ 第三ライン
１００ 粉体供給装置
２ 粉体容器
１１ 収容部
１１ａ 孔部
１２ ロッド部
１２ａ テーパ部
１３ アクチュエータ
１４ 重量計測部
１５ 制御部
１６ 第一ライン
１７ 第二ライン
１８ 第三ライン
１００ 粉体供給装置
Claims (10)
- 所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される粉体供給装置。 - 所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出される粉体供給装置。 - 所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される粉体供給装置。 - 所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給装置であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部は、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放し、
前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部により前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数１］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて以下の［数１］に示す値となるように算出される、
または、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であって、以下の［数２］に示す値となるとともに、前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて以下の［数２］に示す値となるように算出される粉体供給装置。
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。
ｔ 4 は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔ w4 は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ 5 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ 6 は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔ wa は、ｔ w5 ＜ｔ wa ＜ｔ 6 、の範囲内の時間であり、
β（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときのβの値を示し、
Ｓ（ｔ wa ）は、時間ｔ 4 からｔ wa の範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ω f は、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔ wa ）は、時間ｔ wa のときの前記重量計測部の計測値を示す。 - 前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数１］に示す値となる、請求項２に記載の粉体供給装置。
ｔ0は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw0は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ1は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ2は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｔw2およびｔw3は、ｔw1＜ｔw2＜ｔw3＜ｔ2＋ｔL、の範囲内の時間であり、
ω（ｔw2）は、時間ｔw2のときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔw3）は、時間ｔw3のときの前記重量計測部の計測値を示す。 - 前記浮遊粉体量およびバルブ閉じ重量が、以下の［数２］に示す値となる、請求項３に記載の粉体供給装置。
ｔ4は、前記孔部の開放が開始される時間を示し、
ｔw4は、前記孔部の開放後、前記重量計測部の計測値が増加し始める時間を示し、
ｔ5は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の開始時間を示し、
ｔ6は、前記孔部の開放量が前記一定の大きさに保持されている期間の終了時間を示し、
ｘ（ｔ）は、前記孔部の開放量を示し、
Ｓは、ｘ（ｔ）の時間積分を示し、
ΔＳは、単位時間あたりのＳの変化量を示し、
Δωは、単位時間あたりの前記重量計測部の計測値の変化量を示し、
ｔwaは、ｔw5＜ｔwa＜ｔ6、の範囲内の時間であり、
β（ｔwa）は、時間ｔwaのときのβの値を示し、
Ｓ（ｔwa）は、時間ｔ4からｔwaの範囲でｘ（ｔ）を時間積分したときの値を示し、
ωfは、前記粉体の供給が開始されるときの前記重量計測部の計測値を示し、
ω（ｔwa）は、時間ｔwaのときの前記重量計測部の計測値を示す。 - 前記制御部は、前記バルブ部により前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記孔部を閉塞させるまでを１サイクルとして、そのサイクルを複数回数繰り返すことで、前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記目標重量およびバルブ閉じ重量は、前記複数のサイクル毎に設定される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の粉体供給装置。 - 前記制御部は、前記複数のサイクルの完了時における前記重量計測部の計測値と前記目標重量との誤差を記憶し、記憶した誤差に基づいて前記バルブ閉じ重量を補正する、請求項７に記載の粉体供給装置。
- 前記制御部が、前記バルブ部により前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させるときの前記孔部の開放量を前記複数のサイクル毎に段階的に調整可能な、請求項７に記載の粉体供給装置。
- 所定の目標重量の粉体を粉体容器内に供給するための粉体供給方法であって、
前記粉体を収容可能な収容空間が形成され、前記収容空間内の前記粉体を外部に流出させることが可能な孔部が形成され、前記孔部が前記粉体容器の上方に配置される収容部と、
前記収容部の孔部を開放・閉塞可能であり、前記孔部を開放することで前記収容空間内の粉体を前記孔部から自重落下させて前記粉体容器内に供給し、前記孔部を閉塞することで前記収容空間内の粉体が前記孔部から流出することを遮断するバルブ部と、
前記粉体容器内の前記粉体の重量を計測する重量計測部と、
前記バルブ部および重量計測部に接続される制御部と、を備え、
前記バルブ部が、上方移動されて前記孔部の周縁部に当接することにより、前記孔部との間の隙間をなくして前記孔部を閉塞し、下方移動されて前記孔部との間に隙間を発生させることにより、前記孔部を開放する粉体供給装置を用いて行われ、
前記制御部により、前記バルブ部に前記孔部を開放させ、そして前記孔部の開放量を一定の大きさに保持させ、さらに前記重量計測部から受信する前記粉体容器内の前記粉体の重量が所定のバルブ閉じ重量になったときに前記バルブ部に前記孔部を閉塞させることで前記粉体を前記粉体容器内に供給し、
前記バルブ閉じ重量は、前記目標重量が所定の浮遊粉体量に応じて補正された値であり、
前記浮遊粉体量は、前記制御部により前記粉体が前記粉体容器内に供給される場合において、前記孔部の開放後、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量変動が安定しているときの前記粉体の流速に基づいて算出され、または、前記孔部から自重落下する前記粉体の流量が安定している間における前記孔部の開放量の時間積分と、そのときの前記重量計測部の計測値との差分に基づいて算出される粉体供給方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011018476A JP5772016B2 (ja) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | 粉体供給装置および粉体供給方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2011018476A JP5772016B2 (ja) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | 粉体供給装置および粉体供給方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2863736B2 (ja) * | 1996-07-09 | 1999-03-03 | 花王株式会社 | 粉粒体の充填方法及び装置 |
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