JP2016147253A - 粉体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状体の計量凹部への粉体充填後に、棒状体の回転によって計量凹部を上向きから下向きにしたときに、計量凹部内の粉体を確実に計量凹部から落下させることができる粉体供給装置の提供。
【解決手段】上下に開口端を有する粉体供給筒２０にその上下を遮断する状態に設けられた棒状体３０に、その側面から窪む計量凹部３４と、棒状体３０の粉体供給筒２０外側に位置する部分に開口するエア入り口から計量凹部３４底面に開口するエア出口にわたって延在するエア通路３１とが形成されている粉体供給装置１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体を所定量に計量して供給する粉体供給装置に関する。

粉体を所定量に計量して定量供給する方法としては、電子天秤、ロードセルと言った重量センサを用いて重量計量して供給する方法、容器内側等の容積空間に粉体を充填して容積計量して供給する方法、回転テーブル上に堆積させた粉体を回転テーブルを回転させつつ掻き落として供給する方法、粉体をスクリューから押し出して供給する方法等がある。
しかしながら、重量センサを用いた重量計量は、計量値の揺れやバラツキが生じやすく、計量精度を担保するための計量値処理に時間が掛かる。このため、例えば、計量の短時間での繰り返し実施（例えば秒単位の繰り返し計量）には適用困難である。
粉体を容積空間に単純に投入、充填する容積計量は、容積空間内の粉体の充填密度にバラツキが生じることがあり、重量換算ではバラツキが大きいケースがある。
回転テーブル上の粉体を掻き落として定量供給する方法、粉体をスクリューから押し出して定量供給する方法は、重量センサを用いた重量計量や容積計量に比べてサイズが大きい装置を必要とし、装置の設置には充分な設置スペースの確保が必要であり、設置場所に制約があった。

また、例えば特許文献１のように、上下に開口端を有する粉体供給管にその上下を遮断する状態に棒状体が軸回転自在に設けられ、粉体供給管の上端開口から投入された粉体を棒状体の回転によって棒状体側周面に穿設された凹所状の計量容積空間の容積に対応する量だけ粉体供給管の下端開口から供給する装置(以下、棒回転計量供給装置とも言う)も提案されている。この棒回転計量供給装置は、棒状体の計量容積空間を上向き（開口部が上側）にした状態で、計量容積空間に粉体供給管の上端開口から投入した粉体を充填した後、棒状体を回転して計量容積空間を下向き（開口部が下側）にし、計量容積空間内の粉体を粉体供給管の下端開口から落下させることで、計量容積空間の容積に対応する量の粉体を粉体供給管下端開口から供給する。棒回転計量供給装置は、計量容積空間が形成された棒状体の回転のみで所定量の粉体を供給できるものであり、重量センサを用いた重量計量に比べて計量及び供給の所要時間の短縮が可能である。また、棒回転計量供給装置は、回転テーブルや粉体押し出し用のスクリューを用いる装置に比べて小型に形成可能であり設置スペースも小さくて済む。
また、棒回転計量供給装置は、例えば特許文献１のように、粉体供給管及び棒状体に振動を与える振動発生装置を有しているものが提案されている。特許文献１の棒回転計量供給装置は、振動発生装置によって粉体供給管及び棒状体を加振しながら、粉体供給管内に粉体供給管上端開口から粉体を投入することで、粉体を棒状体の計量容積空間内に均等の密度で充填できる。

特開２００２−１８２６９号公報

しかしながら、本発明者は、上述の棒回転計量供給装置において、計量容積空間への粉体充填後に棒状体を回転させ計量容積空間を上向きから下向きにしても、計量容積空間内の粉体がケーキングによって計量容積空間から落下しないケースが存在し、それが粉体供給管下端開口からの粉体の供給量のバラツキの原因になることを把握した。

本発明は、前記課題に鑑みて、棒状体の計量凹部への粉体充填後に、棒状体の回転によって計量凹部を上向きから下向きにしたときに、計量凹部内の粉体を確実に計量凹部から落下させることができる粉体供給装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第１の発明は、上下に開口端を有する粉体供給筒と、前記粉体供給筒にその上下を遮断する状態に設けられた棒状体と、前記棒状体を軸回転させる回転機構とを有し、
前記棒状体には、その前記粉体供給筒外側に位置する部分に開口するエア入り口から前記棒状体の側周面から窪んで形成された計量凹部の底面に開口するエア出口にわたって延在するエア通路が形成され、前記計量凹部は前記棒状体の前記粉体供給筒内に位置する部分に形成されていることを特徴とする粉体供給装置を提供する。
第２の発明は、前記粉体供給筒の上端部内側に挿入された攪拌翼部材を原動機の駆動力によって回転させて前記粉体供給筒の上端部内の粉体を攪拌する粉体攪拌機構をさらに有することを特徴とする第１の発明の粉体供給装置を提供する。
第３の発明は、前記棒状体の前記計量凹部は、前記棒状体側周面に沿う方向において前記計量凹部中央部から離隔するに従い前記棒状体側周面からの深さが浅くなる形状に形成されていることを特徴とする第１又は２の発明の粉体供給装置を提供する。
第４の発明は、前記エア通路の前記エア入り口に接続され前記エア通路にエアを圧送するエア圧送装置をさらに有し、前記棒状体の回転によって前記計量凹部が上向きの状態から下向きになったときに自動で前記エア圧送装置から前記エア通路へエアを圧送することを特徴とする第１〜３のいずれか１つの発明の粉体供給装置を提供する。
第５の発明は、前記粉体供給筒はその上端部を構成するホッパ部と前記ホッパ部の下端から下方へ延在する管部とを有し、前記棒状体はその上端を前記ホッパ部内側面の下端に位置合わせして設けられていることを特徴とする第１〜４のいずれか１つの発明の粉体供給装置を提供する。
第６の発明は、前記粉体供給筒の側面に取り付けられて、前記粉体供給筒及び前記棒状体のうち少なくとも前記粉体供給筒を振動させる加振器をさらに有することを特徴とする第１〜５のいずれか１つの発明の粉体供給装置を提供する。

本発明によれば、棒状体の計量凹部への粉体充填後に棒状体の回転によって計量凹部を上向きから下向きにしたときに、棒状体のエア通路にそのエア入り口からエアを圧送することで、計量凹部内の粉体を計量凹部から確実に落下させることができる。

本発明の１実施形態の粉体供給装置の構造を示す部分正断面図である。 図１の粉体供給装置の棒状体がその計量凹部が上向きの初期状態にあるときに、ホッパ部に粉体を投入した状態を示す図である。 粉体供給装置の動作を説明する図であり、棒状体を図２の状態から回転させた状態を示す図である。 粉体供給装置の動作を説明する図であり、図２の状態から回転させた棒状体を図３の状態からさらに回転させた状態を示す図である。 粉体供給装置の動作を説明する図であり、図２の状態から回転させた棒状体を図４の状態からさらに回転させた状態を示す図である。 粉体供給装置の動作を説明する図であり、図２の状態から回転した棒状体を計量凹部を下向きとした状態にて、エア圧送装置から棒状体のエア通路へのエア圧送によって、計量凹部内の粉体を計量凹部から落下させた状態を示す図である。 計量軸部にエア噴射拡散部材を設けた棒状体の例を示す図であって、（ａ）はエア噴射拡散部材が網体、（ｂ）は通気孔が形成されたエア噴射拡散部材を用いた例を示す。

以下、本発明の１実施形態の粉体供給装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の粉体供給装置１０は、上下に開口端を有する粉体供給筒２０と、粉体供給筒２０にその上下を遮断する状態に設けられた棒状体３０と、棒状体３０を軸回転させる回転機構４０と、粉体供給筒２０上端部内の粉体１を攪拌する粉体攪拌機構５０と、粉体供給筒２０側面に取り付けられた加振器６０と、棒状体３０のエア通路３１にエアを圧送するためのエア圧送装置７０とを有する。

粉体供給筒２０は、その上端部を構成するホッパ部２１と、ホッパ部２１下端から下方へ延在する管部２２とを有する。
粉体供給筒２０のホッパ部２１は、その上端開口部から下方へ行くにしたがって先細りのテーパ状の内側空間を有する。
粉体供給筒２０は、仮に棒状体３０が抜き去られた状態において、ホッパ部２１及び管部２２の内側を貫通する内側空間を有する筒体である。

棒状体３０は円柱状の計量軸部３２を有する。棒状体３０の計量軸部３２は、その軸線方向両端部を、粉体供給筒２０の管部２２のその中心軸線を介して両側に形成された軸挿通孔２３に挿入して、粉体供給筒２０にその上下を遮断する状態に設けられている。
管部２２両側の軸挿通孔２３は、管部２２の中心軸線に直交する軸線を以て管部２２肉厚を貫通する断面円形の孔である。管部２２両側の軸挿通孔２３は互いに同軸に形成されている。棒状体３０は、計量軸部３２が挿入された管部２２両側の軸挿通孔２３内面によって、軸挿通孔２３中心軸線に同軸の回転軸線を以て粉体供給筒２０に軸回転自在に支持されている。

棒状体３０は、計量軸部３２の軸方向片端側に計量軸部３２と同軸に固定されたギア３３を有する。棒状体３０のギア３３（以下、棒状体ギア、とも言う）には、回転機構４０のギア４１（以下、機構出力ギア、とも言う）が噛み合わされている。回転機構４０は機構出力ギア４１を回転駆動する原動機４２を有する。原動機４２の回転駆動力はギア４１、３３を介して棒状体３０に伝達される。棒状体３０は原動機４２の回転駆動力によって、粉体供給筒２０に支持された状態のまま軸挿通孔２３中心軸線に同軸の回転軸線を以て軸回転される。

回転機構４０の原動機４２は電動モータ、流体圧モータ等のモータを好適に採用できる。図１に例示した原動機４２はモータである。
また、図示例の回転機構４０の機構出力ギア４１は、具体的には、モータ４２の出力軸４２ａにその同軸に固定して設けられている。但し、回転機構としては、機構出力ギア４１がモータ４２の出力軸４２ａに固定されている構成に限定されず、例えば、モータ４２と機構出力ギア４１との間に、モータ４２の回転駆動力を出力ギア４１に伝達するギア（中継ギア）や減速機等の駆動力伝達部材が設けられた構成も採用可能である。
また、粉体供給装置は、モータ４２の出力軸を棒状体３０に直結(棒状体３０に同軸に直結)して、棒状体３０をモータ４２によって直接回転駆動する構成も採用可能である。この場合は、出力軸を含むモータ４２自体が回転機構として機能する。

棒状体３０の計量軸部３２には、その側周面から窪む計量凹部３４が形成されている。計量凹部３４は、計量軸部３２の粉体供給筒２０内側に位置する部分（以下、筒内配置部、とも言う）に形成されている。
図１において、計量凹部３４は、計量軸部３２の軸線方向中央部に形成されている。

図１に例示した棒状体３０の計量凹部３４の計量軸部３２側周面に開口する開口部は計量軸部３２側周面に円形に形成されている。但し、計量凹部３４の計量軸部３２側周面に開口する開口部は円形に限定されず、例えば、四角形、六角形等の多角形や、楕円形であっても良い。

また、図１に例示した計量凹部３４は、計量軸部３２側周面に沿う方向において計量凹部３２中央部から離隔するに従い計量軸部３２側周面からの深さが浅くなる形状に形成されている。
なお、計量凹部３４の「計量軸部３２側周面からの深さ」は、計量軸部３２側周面に開口する計量凹部３４開口部における計量軸部３２側周面仮想延長と計量凹部３４内面との間の、計量軸部３２側周面仮想延長に垂直の方向での離隔距離を指す。
計量凹部３４の計量軸部３２側周面からの深さは、最も深い所で、計量軸部３２外径の半分よりも小さい。

図１に例示した棒状体３０の計量軸部３２の側周面は、計量軸部３２軸線方向全長にわたって、計量軸部３２中心軸線を中心に一定径で湾曲延在する円筒面状である。
粉体供給筒２０の管部２２は、棒状体３０を介して計量軸部３２中心軸線及び管部２２中心軸線に垂直の両側位置に、棒状体３０の軸回転時に計量軸部３２側周面が摺動する摺接部を有する。管部２２両側の摺接部は、棒状体３０の軸回転時に計量軸部３２側周面が摺動する管部２２内面である。管部２２両側の摺接部は、計量軸部３２の管部２２内に位置する部分の側周面にその計量軸部３２軸線方向全長にわたって当接可能に形成されている。
管部２２両側の摺接部は、計量軸部３２外径（計量軸部３２側周面の径）と一致する離隔距離を以て互いに離隔させて互いに平行に形成されている。摺接部は計量軸部３２側周面に線接触又は面接触可能である。
粉体供給装置１０の粉体供給筒２０の内側空間は、計量軸部３２の筒内配置部を介して上下両側間が、計量軸部３２の計量凹部３４以外の部分によって遮断された状態となっている。

なお、棒状体３０は、粉体供給筒２０の管部２２両側の軸挿通孔２３に挿入される軸線方向寸法の計量軸部３２を有する構成のもの（以下、計量軸部挿通形棒状体、とも言う）に限定されない。棒状体としては、例えば、全体が管部２２内に配置される軸線方向寸法の計量軸部の軸線方向両側に、計量軸部に比べて径小の回転軸部を計量軸部に同軸に有する構成のもの（以下、両側回転軸棒状体、とも言う）も採用可能である。両側回転軸棒状体は、両側の回転軸部を管部２２両側の軸挿通孔２３に挿入して、粉体供給筒２０に、管部２２両側の軸挿通孔２３の中心軸線に一致させた中心軸線（計量軸部中心軸線に一致）を中心に軸回転自在に設けられる。

両側回転軸棒状体を採用する場合、粉体供給筒２０の管部２２は、計量軸部の軸線方向両側の回転軸部外径に軸挿通孔２３内径を揃えた構成とする。また、管部２２は、その計量軸部を収納する部分の内側の周方向全周（但し軸挿通孔２３を除く）に、棒状体３０の軸回転時に計量軸部に摺接する摺接部を有する構成とする。管部２２の摺接部は、計量軸部の回転（軸回転）時に計量軸部の軸方向両側の端面及び計量軸部径方向両側の側周面が摺接可能に形成される。管部２２内側空間の計量軸部を収納する部分は角孔状に形成される。両側回転軸棒状体は、粉体供給筒２０にその内側空間を計量軸部の計量凹部３４以外の部分によって上下に遮断した状態に設けられる。

図１に示す粉体攪拌機構５０は、粉体供給筒２０上端部のホッパ部２１内側に挿入された攪拌翼部材５１と、この攪拌翼部材５１を回転駆動する原動機５２とを有する。図１に例示した原動機５２はモータ（電動モータあるいは流体圧モータ）である。以下、モータを符号５２を付して説明する場合がある。

攪拌翼部材５１は、棒状の軸部５３と、軸部５３の軸線方向片端から突出する複数の翼片部５４とを有する。図１に例示した攪拌翼部材５１の翼片部５４は、軸部５３の軸線方向片端から軸部５３中心軸線に対する垂直方向に延在する張出部５４ａと、この張出部５４ａの先端から軸部５３軸線方向に沿う向きで延出する攪拌片５４ｂとを有する。攪拌片５４ｂは、軸部５３軸線方向において、張出部５４ａを介して軸部５３とは反対側に設けられている。各翼片部５４の攪拌片５４ｂ先端は、軸部５３中心軸線に垂直の方向において軸部５３から離隔した位置に配置されている。

攪拌翼部材５１は、上下方向に延在する向きとした軸部５３の翼片部５４とは反対側の端部を、連結部材５５を介してモータ５２の出力軸５２ａに出力軸５２ａと同軸に連結して設けられている。翼片部５４先端（攪拌片５４ｂ先端）は、連結部材５５を介してモータ５２の出力軸５２ａに連結された軸部５３の下方に位置する。モータ５２の出力軸５２ａには、上下方向に延在する向きとした軸部５３の上端部が連結部材５５を介して連結される。攪拌翼部材５１は、原動機５２（図示例ではモータ）の駆動力によって出力軸５２ａと一体的に回転される。

攪拌翼部材５１は、少なくとも全ての翼片部５４をホッパ部２１内側に挿入して設けられる。図１に示すように攪拌翼部材５１はその全体をホッパ部２１内側に配置しても良い。但し、攪拌翼部材５１の粉体供給筒２０に対する配置位置は、攪拌翼部材５１の回転を可能にするべく、攪拌翼部材５１の回転に伴う翼片部５４のホッパ部２１との衝突を回避できる位置に設定される。
原動機５２の駆動力によって回転された攪拌翼部材５１は、ホッパ部２１内にて回転する翼片部５４によってホッパ部２１内の粉体１を攪拌して、粉体１のケーキングを防ぐ。 翼片部５４の回転によってホッパ部２１内の粉体１を攪拌する粉体攪拌機構５０の動作を、以下、粉体攪拌動作とも言う。

図１に示す粉体供給装置１０において、加振器６０は具体的には粉体供給筒２０のホッパ部２１側面（外側面）に取り付けられている。
粉体供給装置１０は、棒状体３０の軸回り方向の向きを計量凹部３４が棒状体３０上部に位置する向きとし、この状態にてホッパ部２１内の粉体１を計量凹部３４に入り込ませて計量凹部３４に充填する（図２参照）。粉体供給装置１０は、次いで、図３〜図６に示すように、回転機構４０の駆動によって棒状体３０を回転させて、棒状体３０を計量凹部３４が棒状体３０下部に位置する向きとし、計量凹部３４内の粉体１を粉体供給筒２０の管部２２の棒状体３０を介してホッパ部２１とは反対の側(以下、出口側、とも言う)へ落下させ、粉体１を管部２２下端（開口端）から機器等へ供給する。
加振器６０は、ホッパ部２１及び棒状体３０のうち少なくともホッパ部２１を振動させて、ホッパ部２１から棒状体３０の計量凹部３４への粉体１の入り込み、充填を円滑にする。

図１に示す粉体供給装置１０の棒状体３０は、その計量軸部３２の軸線方向の両端からそれぞれ粉体供給筒２０外側に突出された突出端部３５１、３５２を有する。突出端部３５１、３５２は、計量軸部３２と同軸の軸状に形成されている。
以下、符号３５１の突出端部を第１突出端部、符号３５２の突出端部を第２突出端部とも言う。
なお、棒状体ギア３３は、第２突出端部３５２に固定して、粉体供給筒２０外側に設けられている。

図１に示す棒状体３０の第１突出端部３５１は、具体的には、計量軸部３２よりも径小に形成され計量軸部３２軸線方向の端から突出する突軸状の首部３５ａと、この首部３５ａの計量軸部３２とは反対の側に首部３５ａよりも径大に形成された端部大径部３５ｂとを有する。首部３５ａ及び端部大径部３５ｂは、それぞれ計量軸部３２と同軸に形成されている。

棒状体３０のエア通路３１は、棒状体３０内部にその軸線方向中央部から第１突出端部３５１側へ延在形成され第１突出端部３５１突端に開口する主通路３１ａと、この主通路３１ａの計量軸部３２軸線方向中央部に位置する部分から該部分における主通路３１ａ中心軸線に対する交差方向に延在する副通路３１ｂとを有する。
副通路３１ｂは、その延在方向の一端を主通路３１ａに連通させ、延在方向他端を計量凹部３４に連通させて形成されている。副通路３１ｂの延在方向他端は計量凹部３４の底部内面に開口している。計量凹部３４底部内面に開口する副通路３１ｂ延在方向他端を、以下、エア通路出口（エア出口）とも言う。

図１に示す棒状体３０のエア通路３１の主通路３１ａは、第１突出端部３５１突端から計量軸部３２軸線方向中央部まで、棒状体３０にその軸線方向に沿って延在形成されている。主通路３１ａの第１突出端部３５１突端側の端部は、計量軸部３２に同軸に形成されている。
図１に例示した主通路３１ａは、その全体が、棒状体３０の回転軸線（計量軸部３２の中心軸線）と同軸に延在形成されている。また、この主通路３１ａの計量軸部３２内に位置する部分は、その延在方向（計量軸部３２中心軸線に沿う方向）全長にわたって一定断面を以て延在形成されている。
図１に例示するエア通路３１の副通路３１ｂは、主通路３１ａの計量軸部３２内に位置する部分に比べて小さい断面でその軸線方向に延在する孔状に形成されている。

エア通路３１出口（副通路３１ｂの計量凹部３４底部内面に開口する開口部）は、ホッパ部２１から計量凹部３４へ投入された粉体１のブリッジ等によって計量凹部３４内の粉体１の入り込みが殆ど（あるいは全く）生じない狭いサイズに形成されている。副通路３１ｂは、実質的に、計量凹部３４の容積による粉体１計量に影響を与えない。

エア通路３１には、その主流路３１ａの棒状体第１突出端部３５１側の端（エア入り口。以下、エア通路入り口とも言う）に接続、連通させた配管７１を介して、エア圧送装置７０からエアが圧送される。
エア圧送装置７０は、配管７１を介して、エア通路３１（具体的にはエア通路入り口）にエア圧送可能に接続されている。

配管７１は、その一端を継手７２を介してエア圧送装置７０に取り付け、他端を回転継手７３を介して棒状体第１突出端部３５１に取り付けて設けられている。回転継手７３は、配管７１他端を棒状体第１突出端部３５１に対して、棒状体３０回転軸線と同軸に回転自在に取り付け、棒状体３０の回転に伴う配管７１の捻れを防止する。

棒状体３０について、計量凹部３４が棒状体３０上部に位置して上向きに開口する状態（計量凹部３４中央部が棒状体３０回転軸線上に位置する状態）を、以下、凹部上向き状態とも言う。また、棒状体３０について、計量凹部３４が棒状体３０下部に位置して下向きに開口する状態（計量凹部３４中央部が棒状体３０回転軸線下に位置する状態）を、以下、凹部下向き状態とも言う。

エア圧送装置７０は、凹部上向き状態にて計量凹部３４に粉体１を充填した棒状体３０を回転させ計量凹部３４全体を粉体供給筒２０の管部２２内側空間の棒状体３０を介して出口側に臨ませた状態にて、棒状体３０のエア通路３１へエアを圧送し、圧送エアをエア通路出口から計量凹部３４に噴射させることで、計量凹部３４内の粉体１を計量凹部３４全体から管部２２出口側へ確実に落下させる機能を果たす。

粉体供給装置１０は、装置全体の動作を制御する制御部１１と、動作スタート指令を出力して制御部に入力する動作指令入力部１２とを有する。
図１に示す粉体供給装置１０の動作指令入力部１２は、作業者の手動操作等によって動作スタート指令を出力して制御部１１へ入力する操作盤である。操作盤に符号１２を付記する。
なお、制御部１１及び動作指令入力部１２は、図１のみに図示し、他の図においては図示を省略している。

動作指令入力部１２は制御部１１に信号線を介して電気的に結線されている。但し、動作指令入力部１２は制御部１１に動作スタート指令を入力可能な構成であれば良く、例えば、赤外線等の光信号、電波信号などといった無線信号によって動作スタート指令を制御部１１に入力する構成も採用可能である。

動作指令入力部１２は、動作スタート指令を出力して制御部１１に入力するものであれば良く、操作盤に限定されない。
動作指令入力部１２は、例えば、ホッパ部２１内の粉体１を検知するセンサ（ホッパ内粉体検知センサ）、ホッパ部２１への投入時にホッパ部２１入り口（上端部）又はその上方を落下する粉体１を検知するセンサ（投入粉体検知センサ）であっても良い。また、動作指令入力部１２は、例えば、ホッパ部２１に粉体１を投入する投入装置のホッパ部２１へ粉体投入動作を検知するセンサ（以下、投入動作検知センサ）等であっても良い。

動作指令入力部１２として機能するホッパ内粉体検知センサは、ホッパ２１内の粉体１量が、棒状体３０の計量凹部３４の容積よりも少ない（あるいはホッパ２１内に粉体１が存在しない）状態から、計量凹部３４容積以上の状態に遷移したことを検知したときに出力する検知信号を、動作スタート指令として制御部１１に入力する。
動作指令入力部１２として機能する投入粉体検知センサは、ホッパ部２１入り口（上端部）又はその上方を落下する粉体１を検知したときに出力する検知信号を、動作スタート指令として制御部１１に入力する。
動作指令入力部１２として機能する投入動作検知センサは、投入装置のホッパ部２１へ粉体投入動作を検知したときに出力する検知信号を、動作スタート指令として制御部１１に入力する。

なお、投入動作検知センサは、投入装置の動作を制御する制御部（以下、投入装置制御部）自体であっても良い。
投入動作検知センサとして機能する投入装置制御部は、例えば、投入装置のホッパ部２１へ粉体投入動作の開始時あるいは終了時に出力した動作スタート指令を制御部１１に入力する。

図１は、棒状体３０が凹部上向き状態にて静止している状態を示す。粉体供給装置１０について、図１に示す状態を、以下、初期状態とも言う。

粉体供給装置１０は、初期状態にて動作指令入力部１２から動作スタート指令が入力（図１では制御盤１２の操作）されると、まず、回転機構４０を駆動させて棒状体３０を回転させ（図３〜図５参照）、図６に示すように計量凹部３４全体が粉体供給筒２０の管部２２内側空間の出口側に臨む状態（以下、凹部下側状態とも言う）とする第１回転動作を自動で開始する。次いで、粉体供給装置１０は、第１回転動作によって回転された棒状体３０が凹部下側状態にあるときにエア圧送装置７０を駆動して棒状体３０のエア通路３１にエアを圧送する動作（図６参照。以下、エア圧送動作とも言う）と、凹部下側状態の棒状体３０を回転機構４０の駆動によって回転させて凹部上向き状態に復帰させる第２回転動作とを自動で行なう。
なお、本明細書では、棒状体３０について凹部上向き状態を棒状体３０が上向きの状態にあること、凹部下側状態を棒状体３０が下向きの状態にあること、として扱う。

つまり、粉体供給装置１０は、初期状態にて動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力することで、第１回転動作とエア圧送動作と第２回転動作とで構成される計量供給動作を自動で行なう。
ここでは、まず、粉体供給装置１０の一例として、動作指令入力部１２から制御部１１への動作スタート指令の入力によって、計量供給動作を１回だけ実行する構成を説明する。

粉体供給装置１０は、例えば図２に示すように、初期状態にてホッパ部２１に粉体１を投入して、粉体１をホッパ部２１から棒状体３０の計量凹部３４へ落下、充填させた後、動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力することで、計量供給動作により、棒状体３０の計量凹部３４の容積に応じた量に計量した粉体１を管部２２下端（出口端）から供給できる。
粉体供給装置１０は、計量供給動作の第１回転動作により、凹部上向き状態にあった棒状体３０が管部２２の摺接部に摺動しながら回転して凹部下側状態に到達することで、計量凹部３４によってその容積に応じた量の粉体１を安定計量できる。

また、粉体供給装置１０は、図示略の装置電源スイッチをオフからオンに切り換えると、電気回路である制御部１１が起動する。粉体供給装置１０は、制御部１１が起動した状態（装置電源スイッチがオン状態）にて操作盤１２からの指令入力によって、粉体攪拌機構５０の駆動（粉体攪拌動作）、及び加振器６０の駆動によるホッパ部２１の振動（加振）を開始する。
粉体攪拌機構５０の駆動（粉体攪拌動作）、及び加振器６０の駆動によるホッパ部２１の振動（加振）を開始させる操作盤１２から入力する指令を、以下、攪拌加振開始指令とも言う。操作盤１２は、手動操作によって粉体供給装置１０（具体的にはその制御部１１）に攪拌加振開始指令を入力するための攪拌加振開始指令入力部として機能する（操作盤１２が攪拌加振開始指令入力部を兼ねる）。
粉体供給装置１０は、操作盤１２が攪拌加振開始指令入力部を兼ねる構成に限定されず、操作盤１２（動作指令入力部）とは別体の攪拌加振開始指令入力部を有する構成であっても良い。

攪拌加振開始指令入力部は、その手動操作によって、粉体攪拌機構５０及び加振器６０の駆動を停止させる指令（攪拌加振停止指令）の入力も可能である。
粉体供給装置１０の粉体攪拌機構５０及び加振器６０の駆動は、粉体供給装置１０（具体的にはその制御部１１）に攪拌加振開始指令入力部から攪拌加振開始指令を入力した後、攪拌加振開始指令入力部から攪拌加振停止指令を入力するまで継続し、攪拌加振停止指令を入力したときに停止する。

なお、粉体供給装置１０の計量供給動作は、制御部１１が起動され粉体供給装置１０が初期状態にあるときのみ、動作指令入力部１２からの動作スタート指令の入力によって開始される。制御部１１が起動されていても粉体供給装置１０が初期状態になければ、動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力しても計量供給動作は開始されない。また、粉体供給装置１０の装置電源スイッチがオフであれば、動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力しても計量供給動作は開始されない。

粉体供給装置１０の計量供給動作は、攪拌加振開始指令入力部からの攪拌加振開始指令の入力によって粉体攪拌機構５０及び加振器６０を駆動させた状態（粉体攪拌機構５０の粉体攪拌動作、及び加振器６０によるホッパ部２１の加振を実行中の状態）で、動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力して開始させる。これにより、粉体供給装置１０は、動作指令入力部１２から動作スタート指令を入力する前にホッパ部２１に投入しておいた粉体１から計量凹部３４の容積に応じた量の粉体１を計量、供給する。

粉体供給装置１０は、動作指令入力部１２から動作スタート指令が入力されたときに直ちに計量供給動作を開始する。
但し、粉体供給装置１０は、計量供給動作を、動作指令入力部１２からの動作スタート指令の入力から予め設定しておいた待機時間（例えば数秒）を経過したときに開始する構成も採用可能である。動作指令入力部１２からの動作スタート指令の入力から計量供給動作（第１回転動作）の開始までの待機時間の確保は、加振器６０によって加振されたホッパ部２１から凹部上向き状態の棒状体３０の計量凹部３４に満遍なく粉体１を充填することに有効である。

図１に例示した粉体供給装置１０の加振器６０は、ホッパ部２１のみならず棒状体３０も加振する。粉体供給装置１０は、棒状体３０の計量凹部３４への粉体１充填を、加振器６０によって棒状体４０を加振しながら行なう結果、計量凹部３４内の粉体１の充填密度を均等化できる。計量凹部３４内の粉体１の充填密度を均等化は、計量凹部３４容積に応じた量の粉体１計量精度の安定化に有効に寄与する。

エア圧送動作は、エア圧送装置７０から棒状体３０のエア通路３１へエアを圧送することで、圧送エアをエア通路出口から計量凹部３４へ噴射させ、計量凹部３４内の粉体１を計量凹部３４から管部２２下端（出口端）へ落下させる。エア圧送動作は、凹部下側状態の棒状体３０の計量凹部３４内の粉体１にケーキングが生じていたとしても、エア通路出口から計量凹部３４への圧送エアの噴射によって、計量凹部３４内の粉体１を計量凹部３４から確実に離脱、落下させる役割を果たす。

エア圧送動作は、第２回転動作により棒状体３０の凹部下側状態が解消（計量凹部３４の少なくとも一部が粉体供給筒２０の管部２２内側空間出口側に臨まなくなること）されるまでに完了する。

ここで、図１〜図６に例示した粉体供給装置１０の計量供給動作を具体的に説明する。
粉体供給装置１０の計量供給動作は、まず、第１回転動作にて凹部上向き状態の棒状体３０を凹部下向き状態となるまで回転させる（図３〜図６参照）。
粉体供給装置１０の計量供給動作は、第１回転動作の完了後、棒状体３０を予め設定した静止時間（以下、下向き静止時間）だけ凹部下側状態（具体的には凹部下向き状態）のまま静止させる。また、計量供給動作は、エア圧送動作を、下向き静止時間の範囲にて実行する。
そして、計量供給動作は、第１回転動作の完了後、下向き静止時間が経過したとき（下向き静止時間の終了直後）に第２回転動作を開始し、第２回転動作によって棒状体３０を凹部上向き状態に復帰させる。
エア圧送動作は、第１回転動作と第２回転動作との間に実行される。
粉体供給装置１０は、計量供給動作を完了したとき、動作指令入力部１２から制御部１１への次の動作スタート指令の入力があるまで、初期状態（棒状体３０が凹部上向き状態）を保つ。

第１回転動作と第２回転動作との間にエア圧送動作を実行する上例の計量供給動作において、第２回転動作における棒状体３０の回転方向は、第１回転動作における棒状体３０の回転方向と同じである。但し、第２回転動作における棒状体３０の回転方向は、第１回転動作における棒状体３０の回転方向とは逆の向きであっても良い。

粉体供給装置１０の計量供給動作の第１回転動作は、凹部上向き状態の棒状体３０を回転機構４０の駆動によって回転させて計量凹部３４を下方へ変位させ、凹部下側状態とする動作である。第２回転動作は、計量凹部３４が第１回転動作による下限位置に到達した棒状体３０を回転機構４０の駆動によって回転させて計量凹部３４を上方へ変位させ、凹部上向き状態に復帰させる動作である。

計量供給動作は、第１回転動作と第２回転動作との間に、棒状体３０を第１回転動作の完了時の状態（凹部下側状態）を保ったまま静止させる下向き静止時間を確保する構成を採用できる。但し、計量供給動作は、第１回転動作と第２回転動作との間に下向き静止時間が存在しない構成も採用可能である。
また、計量供給動作は、例えば、棒状体３０を第１回転動作と同方向に回転する第２回転動作を第１回転動作に連続して実行する構成も採用可能である。

棒状体３０について、計量凹部３４が第１回転動作による下限位置に到達した状態を、以下、第１回転限界状態とも言う。
凹部上向き状態の棒状体３０を第１回転動作によって凹部下向き状態とする計量供給動作（例えば、第１回転動作と第２回転動作との間にエア圧送動作を実行する上例の計量供給動作など）において、棒状体３０の第１回転限界状態は凹部下向き状態である。

計量供給動作のエア圧送動作は、棒状体３０が凹部下側状態にあるときであれば、いつ実行しても良い。粉体供給装置１０の計量供給動作は、エア圧送動作を、第１回転動作と第２回転動作との間の下向き静止時間に実行する構成に限定されない。
エア圧送動作は、棒状体３０が凹部下側状態にあるときであれば、例えば、第１回転動作の途中（第１回転動作によって回転される棒状体３０が第１回転限界状態に達する前）に開始しても良く、棒状体３０が第２回動作によって回転されているときに開始しても良い。

計量凹部３４からの粉体１の落下を確実にする点では、エア圧送動作の実行時間を長くする方が有利である。その点、例えば、下向き静止時間に加えて、第１回転動作及び第２回転動作の一方又は両方においてもエア圧送動作を行なう構成とすることは、下向き静止時間のみにエア圧送動作を行なう構成に比べて、エア圧送動作の実行時間を長く確保することに有利である。また、下向き静止時間に加えて、第１回転動作及び第２回転動作の一方又は両方においてもエア圧送動作を行なう構成は、計量供給動作の所要時間を長くすることなく、エア圧送動作の実行時間を長くできるという利点もある。

また、エア圧送動作は、棒状体３０が凹部下側状態にあるときであれば、１回に限定されず、複数回行なっても良い。エア圧送動作は、計量凹部３４が向きが互いに異なるタイミングで複数回実行しても良い。エア圧送動作を計量凹部３４が向きが互いに異なるタイミングで複数回実行することは、計量凹部３４からの粉体１の落下を確実にする点で有効に寄与する。

動作指令入力部１２から制御部１１への動作スタート指令の入力によって、計量供給動作を１回だけ実行する構成の粉体供給装置１０は、計量供給動作を完了したとき、動作指令入力部１２から制御部１１への次の動作スタート指令の入力があるまで、初期状態（棒状体３０が凹部上向き状態）を保つ。粉体供給装置１０は、計量供給動作の完了後の初期状態にて動作指令入力部１２から動作スタート指令が入力されれば、再び計量供給動作を実行する。

粉体供給装置１０は、動作指令入力部１２から動作スタート指令が入力されたときに計量供給動作を１回だけ実行する構成に限定されない。粉体供給装置１０は、例えば、動作指令入力部１２から動作スタート指令が入力された後、動作停止指令入力部（図示略）から動作停止指令が入力されるまで、計量供給動作を繰り返し複数回実行（以下、連続計量供給動作、とも言う）する構成も採用可能である。
動作停止指令入力部は、作業者の手動操作によって動作停止指令を出力し制御部１１に入力する。動作停止指令入力部は、操作盤１２が兼ねていても良く、操作盤とは別体のスイッチ等であっても良い。

連続計量供給動作を行なう粉体供給装置１０は、動作停止指令入力部から動作停止指令を入力することで、連続計量供給動作を停止させることができる。
連続計量供給動作を行なう粉体供給装置１０は、動作停止指令入力部からの動作停止指令の入力によって、棒状体３０が凹部上向き状態以外で連続計量供給動作を停止したとき、回転機構４０の駆動によって棒状体３０を自動で凹部上向き状態とする機能を有する。

粉体供給装置１０の連続計量供給動作では、計量供給動作の完了後から次の計量供給動作の開始までに、予め設定した時間だけ粉体供給装置１０の初期状態を保つ待機時間（以下、再回転待機時間）が確保される。再回転待機時間の確保は、ホッパ部２１内の粉体１を計量凹部３４へ確実に落下、充填させること、及び粉体１を計量凹部３４に満遍なく均等密度で充填すること、に有効である。計量供給動作の完了後の次の計量供給動作は、予め設定しておいた再回転待機時間を経過したときに開始される。

連続計量供給動作を行なう粉体供給装置１０は、ホッパ部２１への粉体１投入を連続的あるいは断続的に行ないつつ、計量供給動作を繰り返し複数回実行することで、粉体１の計量及び管部２２下端（出口端）からの供給を効率良く行える。

粉体供給装置１０は、エア圧送動作によって、計量凹部３４内の粉体１を計量凹部３４全体から管部２２出口側へ確実に落下させることができる。このため、粉体供給装置１０は、管部２２下端（出口端）からの計量供給動作毎の粉体１供給量を安定化させることができる。

なお、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、棒状体は、計量凹部３４底部内面、あるいはエア通路３１出口（副通路３１ｂの計量凹部３４底部内面に開口する開口部）に、エア圧送装置７０からエア通路３１へ圧送されてエア通路３１出口から噴射される圧送エアを接触させて圧送エアの噴射方向を拡げるエア噴射拡散部材８１、８２を取り付けた構成も採用可能である。
エア噴射拡散部材８１、８２は、エア通路３１出口から噴射される圧送エアの噴射方向を拡散させるとともに、計量凹部３４に投入された粉体１の副通路３１ｂへの入り込みを抑制あるいは阻止する機能を果たす。

図７（ａ）は、計量軸部３２の計量凹部３４底部内面に副通路３１ｂ開口部全体を覆うように延在する網体８１（エア噴射拡散部材）を取り付けた棒状体３０Ａを示す。網体８１は、その外周部を、計量軸部３２の計量凹部３４底部内面に開口するエア通路３１出口の口縁部に固定して計量軸部３２に取り付けられている。
図７（ａ）に示す棒状体３０Ａの計量凹部３４底部には、平坦な底面３４ａを有する凹所（以下、底部凹所）が形成されている。底部凹所の底面３４ａは、計量凹部３４の底部内面として機能する。エア通路３１出口は、底部凹所底面３４ａ中央部に開口している。網体８１は、全体を底部凹所に収納し、その外周部を、エア通路３１出口周囲の底部凹所底面３４ａ（口縁部）に固定して棒状体３０Ａの計量軸部３２に取り付けられている。
網体８１は、エア圧送装置７０からエア通路３１へ圧送されてエア通路３１出口から噴射されたエアとの接触によって、該エアの噴射方向を拡げる機能を果たす。
また、網体８１は、計量凹部３４に投入された粉体１との接触によって、粉体１の副通路３１ｂへの入り込みを、実質的に計量精度に影響しないごく僅かな量に抑制する機能を果たす。

また、図７（ｂ）は、計量軸部３２の計量凹部３４底部内面に開口する副通路３１ｂ開口部内に、通気孔８２ａが複数形成されたエア噴射拡散部材８２が固定された棒状体３０Ｂを示す。
副通路３１ｂのエア噴射拡散部材８２と主通路３１ａとの間に存在する部分を、以下、副通路３１ｂ主部とも言う。エア拡散用部材８２の通気孔８２ａは、エア噴射拡散部材８２を貫通して、エア噴射拡散部材８２の副通路３１ｂ主部に臨む側及び計量凹部３４に臨む側に開口する貫通孔である。また、複数の通気孔８２ａは、その軸線方向を互いに異ならせて形成されている。
エア噴射拡散部材８２は、エア圧送装置７０からエア通路３１へ圧送されたエアを、互いに異なる向きの通気孔８２ａによって互いに異なる方向に噴射させ、噴射方向を拡げる役割を果たす。また、エア噴射拡散部材８２の通気孔８２ａは副通路３１ｂに比べて細い（断面積が小さい）。このため、エア噴射拡散部材８２は、計量凹部３４に投入された粉体１の通気孔８２ａへの入り込みが生じにくく、粉体１の副通路３１ｂへの入り込みを、実質的に計量精度に影響しないごく僅かな量に抑制あるいは阻止することができる。

以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、エア通路３１へエアを圧送するエア圧送装置は、配管７１を介してエア通路３１のエア入り口に接続された構成に限定されず、エア通路３１のエア入り口に脱着可能で、エア圧送するときのみエア通路３１のエア入り口に接続し、他はエア通路３１から切り離されるエア圧送装置も採用可能である。

１０…粉体供給装置、２０…粉体供給筒、２１…ホッパ部、２２…管部、２３…軸挿通孔、３１…エア通路、３１ａ…主通路、３１ｂ…副通路、３０…棒状体、３２…計量軸部、３４…計量凹部、４０…棒状体回転機構、５０…粉体攪拌機構、６０…加振器、７０…エア圧送装置。

Claims (6)

1. 上下に開口端を有する粉体供給筒と、前記粉体供給筒にその上下を遮断する状態に設けられた棒状体と、前記棒状体を軸回転させる回転機構とを有し、
   前記棒状体には、その前記粉体供給筒外側に位置する部分に開口するエア入り口から前記棒状体の側周面から窪んで形成された計量凹部の底面に開口するエア出口にわたって延在するエア通路が形成され、前記計量凹部は前記棒状体の前記粉体供給筒内に位置する部分に形成されていることを特徴とする粉体供給装置。
2. 前記粉体供給筒の上端部内側に挿入された攪拌翼部材を原動機の駆動力によって回転させて前記粉体供給筒の上端部内の粉体を攪拌する粉体攪拌機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 前記棒状体の前記計量凹部は、前記棒状体側周面に沿う方向において前記計量凹部中央部から離隔するに従い前記棒状体側周面からの深さが浅くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体供給装置。
4. 前記エア通路の前記エア入り口に接続され前記エア通路にエアを圧送するエア圧送装置をさらに有し、前記棒状体の回転によって前記計量凹部が上向きの状態から下向きになったときに自動で前記エア圧送装置から前記エア通路へエアを圧送することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体供給装置。
5. 前記粉体供給筒はその上端部を構成するホッパ部と前記ホッパ部の下端から下方へ延在する管部とを有し、前記棒状体はその上端を前記ホッパ部内側面の下端に位置合わせして設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体供給装置。
6. 前記粉体供給筒の側面に取り付けられて、前記粉体供給筒及び前記棒状体のうち少なくとも前記粉体供給筒を振動させる加振器をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体供給装置。

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