特開 2024-80268 粉体分注装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080268

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】粉体分注装置

(51)【国際特許分類】

   B65B 39/00 20060101AFI20240606BHJP

   B65B 37/02 20060101ALI20240606BHJP

   B65G 65/48 20060101ALI20240606BHJP

   B65G 65/44 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

B65B39/00 A

B65B37/02

B65G65/48 D

B65G65/44 C

B65G65/44 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193317

(22)【出願日】2022-12-02

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】堀 牧人

(72)【発明者】

【氏名】栗林 誉

(72)【発明者】

【氏名】金井 裕之

(72)【発明者】

【氏名】池邊 朋

【テーマコード（参考）】

3E055

3F075

【Ｆターム（参考）】

3E055AA03

3E055BB01

3E055BB08

3E055CA01

3E055DA20

3E055EA01

3E055EA10

3E055EB01

3E055EB06

3F075AA08

3F075BA01

3F075BB01

3F075CA01

(57)【要約】

【課題】粉体の凝集を破壊することで高い精度の分注を行うことができる粉体分注装置を提供すること。
【解決手段】粉体分注装置は、粉体を貯留するホッパーと、前記ホッパーに接続され、前記ホッパー内に貯留された前記粉体を吐出する吐出口を備える筒状のノズルと、前記ノズルに挿入され、前記ノズルに対して前記ノズルの軸方向に移動するシャフトと、前記シャフトに接続され、前記シャフトの周囲に前記シャフトの軸方向に沿って延びる螺旋状の線体と、を有する。また、前記線体は、前記ノズル側の端部において前記シャフトに接続されている。また、前記線体は、前記シャフトの移動に伴って弾性変形する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体を貯留するホッパーと、
前記ホッパーに接続され、前記ホッパー内に貯留された前記粉体を吐出する吐出口を備える筒状のノズルと、
前記ノズルに挿入され、前記ノズルに対して前記ノズルの軸方向に移動するシャフトと、
前記シャフトに接続され、前記シャフトの周囲に前記シャフトの軸方向に沿って延びる螺旋状の線体と、を有することを特徴とする粉体分注装置。

【請求項2】

前記線体は、前記シャフトに接続されている請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項3】

前記線体は、前記シャフトの移動に伴って弾性変形する請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項4】

前記線体は、前記ホッパー内に貯留された前記粉体の重量によって弾性変形する請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項5】

前記線体は、前記ホッパーの内壁面に接触する請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項6】

前記シャフトは、前記ノズルに対して回転し、
前記線体は、前記シャフトに対して偏心して配置されている請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項7】

前記ノズルを閉じた状態で前記シャフトを移動させる請求項１に記載の粉体分注装置。

【請求項8】

前記ホッパーを振動させる振動部を有する請求項１に記載の粉体分注装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体分注装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、所要量の粉体を供給するためのディスペンサー・デバイスが記載されている。特許文献１に記載のディスペンサー・デバイスは、粉体の吐出口を有するハウジングと、ハウジングに挿入されている送出／閉鎖部材と、を有する。また、送出／閉鎖部材には側面に開口する凹部が形成されている。送出／閉鎖部材を上側に移動させて凹部をハウジング内に開口させることによりハウジング内の粉体が凹部内に導入され、送出／閉鎖部材を下側に移動させて凹部を吐出口外に開口させることにより凹部内の粉体を吐出口から吐出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００９－５０９８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このようなディスペンサー・デバイスでは、ハウジング内の粉体が凝集してしまうと、吐出量の調整が困難になるという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の粉体分注装置は、粉体を貯留するホッパーと、
前記ホッパーに接続され、前記ホッパー内に貯留された前記粉体を吐出する吐出口を備える筒状のノズルと、
前記ノズルに挿入され、前記ノズルに対して前記ノズルの軸方向に移動するシャフトと、
前記シャフトに接続され、前記シャフトの周囲に前記シャフトの軸方向に沿って延びる螺旋状の線体と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る粉体分注装置の閉状態を示す断面図である。

【図2】開状態を示す断面図である。

【図3】粉体分注装置を上側から見た横断面図である。

【図4】粉体分注装置による分注方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】粉体分注装置による分注方法を説明するためのフローチャートである。

【図6】線体が弾性変形する様子を示す断面図である。

【図7】第２実施形態に係る粉体分注装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の粉体分注装置を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0008】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る粉体分注装置の閉状態を示す断面図である。図２は、開状態を示す断面図である。図３は、粉体分注装置を上側から見た横断面図である。図４は、粉体分注装置による分注方法を説明するためのフローチャートである。図５は、粉体分注装置による分注方法を説明するためのフローチャートである。図６は、線体が弾性変形する様子を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１、図２および図６の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、図１、図２および図６の紙面縦方向は、鉛直方向に沿うものとする。

【0009】

図１に示す粉体分注装置１は、粉体Ｑを貯留するホッパー２と、ホッパー２の下端部に接続されたノズル３と、ノズル３に挿入されたシャフト４と、シャフト４に接続された螺旋状の線体８と、シャフト４をノズル３に対して上下に移動させる駆動部５と、ホッパー２を振動させる振動部６と、駆動部５および振動部６の駆動を制御する制御部７と、を有する。

【0010】

図１に示すように、ホッパー２内の粉体Ｑの一部が凝集して塊Ｑ１となっていると、塊Ｑ１によって粉体Ｑの流動性が低下したり不安定になったりする。また、塊Ｑ１によってノズル４が詰まってしまうこともある。そのため、粉体Ｑの吐出が不安定となり、吐出量の調整が困難になる。そこで、粉体分注装置１は、塊Ｑ１を粉砕する手段として線体８を備え、粉体Ｑの吐出を安定させて吐出量の調整を容易としている。以下、具体的に説明する。

【0011】

ホッパー２は、鉛直方向に延びた管状であり、内部に粉体Ｑが貯留される。また、ホッパー２の下端部は、テーパー状になっており、内径が下側に向けて漸減している。そして、ホッパー２の下端部にノズル３が接続されている。これにより、ホッパー２内の粉体Ｑが自重によってノズル３にスムーズに導かれる。ノズル３は、鉛直方向に延びる筒状をなし、ホッパー２と同軸的に配置されている。また、ノズル３は、その下端が吐出口３１となっており、この吐出口３１を介してホッパー２内の粉体Ｑがホッパー２外に吐出される。

【0012】

また、ノズル３にはシャフト４が挿入されている。シャフト４は、鉛直方向に沿って延在し、駆動部５の駆動によって上下に移動する。また、シャフト４は、その下端面に開口する凹部４０を有する。シャフト４をノズル３に対して上下動させることで、図１に示す閉状態Ｐ１と、図２に示す開状態Ｐ２と、に切り替えることができる。閉状態Ｐ１では凹部４０がノズル３内に退避しており、吐出口３１からの粉体Ｑの吐出が阻止される。一方、開状態Ｐ２では凹部４０がホッパー２内に臨み、粉体Ｑが凹部４０内を通って吐出口３１から吐出される。粉体分注装置１では、これら閉状態Ｐ１と開状態Ｐ２とを適宜切り替えることにより、所定量の粉体Ｑを吐出する分注作業が行われる。

【0013】

シャフト４の構成材料としては、特に限定されず、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼などの各種金属材料（合金を含む）を用いてもよいし、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス材料を用いてもよいし、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂などの各種樹脂材料を用いてもよい。

【0014】

また、シャフト４には線体８が接続されている。図１および図２に示すように、線体８は、シャフト４を囲むようにシャフト４の周囲に配置され、シャフト４の中心軸Ｊに沿う方向（以下、「中心軸方向」とも言う。）に沿って延びる螺旋状をなす。また、線体８は、その下端部においてシャフト４に接続され、下端部が固定端、上端部が自由端となっている。このような線体８は、弾性変形可能であり、シャフト４の上下移動に伴ってシャフト４の中心軸方向に伸縮して振動する。また、線体８は、ノズル３に近接して配置されている。また、線体８は、ホッパー２のテーパーに沿うようにして、径が下端側から上端側に向けて漸増している。そして、線体８の上端側の部分は、ホッパー２の内壁面に接触している。

【0015】

線体８の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、硬鋼線、ピアノ線、ステンレス鋼線等から形成することができる。これにより、適度な硬度および弾性を有する線体８を形成し易くなる。

【0016】

図１に示すように、駆動部５は、シャフト４の上端部に接続されているモーター５１を有する。そして、このモーター５１を駆動することにより、シャフト４がノズル３に対して上下に移動し、閉状態Ｐ１と開状態Ｐ２とが切り替わる。ただし、駆動部５の構成としては、シャフト４をノズル３に対して上下に移動させることができれば、特に限定されない。また、駆動部５は、省略してもよい。この場合、シャフト４を手動で上下に移動させてもよいし、ロボット等の他の装置を用いて上下に移動させてもよい。

【0017】

また、振動部６は、ホッパー２に配置されているバイブレーター６１を有する。そして、バイブレーター６１を駆動することにより、ホッパー２が振動する。ホッパー２を振動させることにより、ホッパー２の内壁にこびり付いた粉体Ｑを剥離することができる。また、ホッパー２内の粉体Ｑを流動させることができ、粉体Ｑをノズル３に向けて誘導することができる。ただし、振動部６の構成としては、ホッパー２を振動させることができれば、特に限定されない。また、振動部６は、省略してもよい。

【0018】

また、制御部７は、モーター５１およびバイブレーター６１の駆動をそれぞれ独立して制御する。制御部７は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部装置との接続を行う外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶されたプログラム等を読み込んで実行することができる。

【0019】

以上、粉体分注装置１の構成について簡単に説明した。次に、粉体分注装置１を用いた分注方法について説明する。図４に示すように、まず、ステップＳ１１として、粉体分注装置１を閉状態Ｐ１から開状態Ｐ２にして粉体Ｑを吐出する。次に、ステップＳ１２として、粉体Ｑの分注量ｄと目標値ｄ０とを比較する。なお、分注量ｄは、分注を開始してから吐出された粉体Ｑの総量であり、図示しない計量器により周期的に計量される。ｄ＜ｄ０であれば、ステップＳ１２を繰り返す。反対に、ｄ≧ｄ０であれば、ステップＳ１３として、粉体分注装置１を開状態Ｐ２から閉状態Ｐ１にして分注作業を終了する。このような方法によれば、分注作業をより短い時間で行うことができる。

【0020】

別の方法では、図５に示すように、まず、ステップＳ２１として、粉体分注装置１を閉状態Ｐ１から開状態Ｐ２にして粉体Ｑを吐出する。次に、ステップＳ２２として、ステップＳ２１で開状態Ｐ２にしてから所定時間が経過したかを判定する。所定時間が経過していない場合は、ステップＳ２２を繰り返す。反対に、所定時間が経過した場合は、ステップＳ２３として、粉体分注装置１を開状態Ｐ２から閉状態Ｐ１にして粉体Ｑの吐出を停止する。以上により、１サイクルが完了し所定量の粉体Ｑが吐出される。次に、ステップＳ２４として、粉体Ｑの分注量ｄと目標値ｄ０とを比較する。ｄ＜ｄ０であれば、ステップＳ２１に戻り、再度、粉体Ｑを吐出する。反対に、ｄ≧ｄ０であれば、分注作業を終了する。このような方法によれば、少量の吐出を繰り返すため、分注作業を精度よく行うことができる。

【0021】

前述したように、線体８の下端部がシャフト４に接続されているため、例えば、閉状態Ｐ１と開状態Ｐ２とを切り替えるためにシャフト４を上下に移動させると、それに伴って線体８が上下に移動すると共に中心軸方向に伸縮して振動する。そして、振動した線体８が粉体Ｑを流動させたり、塊Ｑ１に接触したりすることにより塊Ｑ１が粉砕される。これにより、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0022】

特に、本実施形態では、図６に示すように、線体８が弾性変形してコイルバネのように上下に伸縮して振動するため、ホッパー２内の広い範囲を線体８が通過し得る。また、粉体Ｑの重量を利用して線体８を弾性変形させることができ、線体８を勢いよく変位させることができる。具体的には、線体８は、シャフト４の上下動に追従して移動しようとするが、ホッパー内に貯留された粉体Ｑの重量によって押さえつけられて自由に移動することができず、弾性変形する。この変形により生じる復元力が粉体Ｑの重量による押圧力を超えたときに線体８が勢いよく復元し、これにより、線体８を勢いよく変位させることができる。そのため、粉体Ｑが勢いよく流動したり、線体８が塊Ｑ１に勢いよく接触したりする。したがって、塊Ｑ１をより確実に、かつ、より細かく粉砕することができる。その結果、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0023】

また、線体８がホッパー２の内壁面に接触していることから、内壁面にこびり付いた粉体Ｑを剥離することができる。また、前述したように、線体８のノズル３側の端部がシャフト４に接続されている。そのため、ノズル３付近ではシャフト４の上下動に連動して線体８が移動する。したがって、ノズル３付近の粉体Ｑを流動させたり、線体８がノズル３付近にある塊Ｑ１に接触したりし、ノズル３付近にある塊Ｑ１をより確実に粉砕することができる。その結果、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0024】

また、粉体分注装置１では、閉状態Ｐ１を維持したままシャフト４を細かく上下動させて線体８を振動させてもよい。これにより、粉体Ｑの吐出を開始する前に塊Ｑ１を粉砕することができる。そのため、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。また、粉体Ｑの吐出と塊Ｑ１の粉砕とを、それぞれ、独立して制御することができるため、分注作業がより安定する。反対に、粉体分注装置１では、開状態Ｐ２を維持したままシャフト４を細かく上下動させて線体８を振動させてもよい。これにより、粉体Ｑを吐出しながら塊Ｑ１を粉砕することができるため、分注作業にかかる時間を短縮することができる。

【0025】

以上、粉体分注装置１について説明した。このような粉体分注装置１は、前述したように、粉体Ｑを貯留するホッパー２と、ホッパー２に接続され、ホッパー２内に貯留された粉体Ｑを吐出する吐出口３１を備える筒状のノズル３と、ノズル３に挿入され、ノズル３に対してノズル３の軸方向に移動するシャフト４と、シャフト４に接続され、シャフト４の周囲にシャフト４の軸方向に沿って延びる螺旋状の線体８と、を有する。このような構成によれば、シャフト４を上下に移動させることで線体８が振動し、振動した線体８が塊Ｑ１に接触したり、線体８の振動により粉体Ｑが流動したりすることで、粉体Ｑを崩壊することができる。そのため、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0026】

また、前述したように、線体８は、シャフト４に接続されている。これにより、シャフト４の上下動に連動して線体８が移動するため、ノズル３付近にある塊Ｑ１をより確実に粉砕することができる。

【0027】

また、前述したように、線体８は、シャフト４の移動により弾性変形する。これにより、線体８が伸縮するように振動するため、ホッパー２内の広い範囲を線体８が通過し得る。また、線体８の弾性を利用して線体８を勢いよく変位させることができる。したがって、粉体Ｑをより確実に崩壊することができる。そのため、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0028】

また、前述したように、線体８は、ホッパー２内に貯留された粉体Ｑの重量によって弾性変形する。これにより、線体８を勢いよく変位させることができる。したがって、粉体Ｑをより確実に崩壊することができる。そのため、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。

【0029】

また、前述したように、線体８は、ホッパー２の内壁面に接触する。これにより、ホッパー２の内壁にこびり付いた粉体Ｑを剥離することができる。

【0030】

また、前述したように、ノズル３を閉じた状態で、つまり、閉状態Ｐ１を維持したままシャフト４を移動させる。これにより、粉体Ｑの吐出を開始する前に塊Ｑ１を粉砕することができる。そのため、粉体Ｑの吐出が安定し、精度の高い分注作業を行うことができる。また、粉体Ｑの吐出と塊Ｑ１の粉砕とを、それぞれ、独立して制御することができるため、分注作業がより安定する。

【0031】

また、前述したように、粉体分注装置１は、ホッパー２を振動させる振動部６を有する。振動部６でホッパー２を振動させることにより、ホッパー２の内壁にこびり付いた粉体Ｑを剥離することができる。また、ホッパー２内の粉体Ｑを流動させることができ、粉体Ｑをノズル３に向けて誘導することができる。

【0032】

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る粉体分注装置を示す断面図である。

【0033】

本実施形態の粉体分注装置１は、シャフト４がホッパー２に対して中心軸Ｊまわりに回転可能であることと、線体８の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0034】

図７に示すように、本実施形態の粉体分注装置１では、シャフト４がホッパー２に対して中心軸Ｊまわりに回転する。駆動部５は、シャフト４を上下動させるモーター５１に加えて、シャフト４を中心軸Ｊまわりに回転させるモーター５２を備えている。

【0035】

また、線体８は、シャフト４に対して図中の左側に偏心して配置されており、図中の左側の部分がホッパー２の内壁面に接触している。このような線体８は、前述した第１実施形態と同様に、シャフト４の上下動に伴って上下に伸縮するように振動し、粉体Ｑ中の塊Ｑ１と接触することにより塊Ｑ１を粉砕する。それに加えて、線体８は、シャフト４の回転に伴って中心軸Ｊまわりに回転し、粉体Ｑ中の塊Ｑ１と接触することにより塊Ｑ１を粉砕する。特に、線体８が中心軸Ｊに対して偏心して配置されているため、回転によってホッパー２の中心部から外縁部にかけて満遍なく線体８が通過し、より確実に塊Ｑ１に接触させることができる。

【0036】

以上のような粉体分注装置１では、前述したように、シャフト４は、ノズル３に対して回転し、線体８は、シャフト４に対して偏心して配置されている。このように、偏心した線体８を回転させることで、ホッパー２の中心部から外縁部にかけて満遍なく線体８が通過し、より確実に塊Ｑ１を崩壊することができる。

【0037】

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0038】

以上、本発明の粉体分注装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１…粉体分注装置、２…ホッパー、３…ノズル、３１…吐出口、４…シャフト、４０…凹部、５…駆動部、５１…モーター、５２…モーター、６…振動部、６１…バイブレーター、７…制御部、８…線体、Ｊ…中心軸、Ｐ１…閉状態、Ｐ２…開状態、Ｑ…粉体、Ｑ１…塊、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ２１…ステップ、Ｓ２２…ステップ、Ｓ２３…ステップ、Ｓ２４…ステップ、ｄ…分注量、ｄ０…目標値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】