JP2916178B2 - ふるい分け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ふるい分け装置に関する。

（従来技術） 英国出願第1462866号は、乾燥粒子材料をふるい分け
する装置を開示しており、この装置は、基礎部分、その
基礎部分に取付けられその基礎部分に対して振動させる
フレーム、そのフレームに取付けられた格子、その基礎
部分に対してフレームを振動させる手段、及びその格子
に接続してフレームに対し超音波振動を及ぼす超音波装
置を含んでいる。

この従来装置では、超音波手段は、電気機械変換器、
特に、磁気ひずみ変換器を含んでおり、その本体は、フ
レームに対し剛に取付けられていて金属プローブによっ
て格子に接続されている。

このような装置では、フレームの振動によって及ぼさ
れる格子の低周波数振動は、格子上すべてに材料の層が
存在するように格子上の材料を移動させる役目を果た
し、一方、超音波手段によって及ぼされる格子の高周波
数振動は、格子に固着する材料によって、あるいは材料
粒子が一体となり開口部を架橋することによって格子開
口部が覆われるのを防止する役目を果たす。

このような従来装置の欠点は、磁気ひずみ変換器が熱
くなって、作動の間適度な温度に維持するための大量の
冷却空気の供給が必要となることである。さらに、この
変換器は比較的大きくて重く、特に、振動させられる質
量を増加させる。

英国出願第2187531号は、超音波手段が格子に直接接
着されている圧電気変換器を含んでいる装置を開示して
いる。

この従来装置は、変換器が比較的小さく軽量であり、
作動中に大きな冷却を必要としない利点を有している。
さらに、この変換器は調整可能であり、振動数制御装置
を備えることができ、好ましくは自動制御であり、それ
によって、装置の最も効率の良い作動に対する格子の超
音波振動の最適振幅範囲を達成し維持することができ
る。

この圧電気変換器は、格子の共振とその共振からのず
れを測定する手段、及び格子の共振を維持するために変
換器への供給を制御すべく、その計測手段の出力に応じ
て作動するフィードバック手段を含む供給回路によって
励起れる。

このような装置で使用する変換器は共振状態ではイン
ピーダンスが最小となり、このインピーダンスを計測
し、さらに変換器へ供給するフリーランニングオシレー
タ（free running oscillator）の出力を制御するため
に使用することができる。

このインピーダンスについては、オシレータをまたい
で変換器に接続されている抵抗器の前後の電圧を計測す
ることによって計測することができ、その計測した電圧
はオシレータの制御のためのフィードバック信号として
使用する。

英国出願第1462866号が開示している従来装置は、フ
レームが基礎部分に対して振動するが、このことは重要
ではなく、真空手段あるいは圧力差発生手段によって、
あるいは及び重力によってふるい分け材料を格子へ運び
込み、格子から運び出すことが可能であり、変換器によ
り与えられるフレームに対する格子の振動は、ふるい分
けさせるのに十分である。

（発明の構成） 本発明によって、フレーム、そのフレームに取付ける
格子、及びその格子に接続してフレームに対する超音波
振動をその格子に及ぼす少なくとも一つの超音波手段を
含み、その超音波手段が、第１と第２のボディの間に挟
まれた複数の圧電素子を含む圧電気変換器を備えたふる
い分け装置が提供され、第１と第２のボディの質量が異
なっており、その第１のボディが２つの取外し可能な部
分で形成されており、その第１の部分が、単数又は複数
の圧電素子と第２の部分とに挟まれその第２の部分が、
格子に直接接着される表面を設けていることを特徴とし
ている。

本発明の装置の利点は、格子に接着されている第１の
ボディの第２の部分から分離した圧電気変換器を、格子
から除去して、適当な第１のボディの第２の部分を設け
ている他の格子に使用することができることであり、例
えば、最初の格子が修理すべきである場合や、あるいは
異なるふるい分け作業のために新しい格子が必要である
ような場合にこのような取換作業が望ましい。さらに、
それゆえ、必要な第１のボディの第２の部分を設けてあ
る格子を適当に選択することにより、異なる質量の第１
のボディを有する変換器を使用することも可能であっ
て、それによって、格子振動の所望のモードを得ること
ができる。

添付図面を参照して例示として本発明を説明する。

（実施例） 本発明を実施するために改変された好ましいふるい分
け装置が、英国出願1462866号で開示されており、それ
ゆえここでは詳細に説明しない。図面は、前記英国出願
で示された従来装置の磁気ひずみ変換器と置換する超音
波振動手段を示している。

図面について説明する。この図は、フレーム101によ
って保持されているふるい分け装置の格子100を示して
いる。格子100の上に取付けられている圧電気変換器手
段は、第１のボディ２と第２のボディ３との間に挟まれ
ている一対の圧電素子１を含んでいる。圧電素子１は、
前もって極性を与えられたチタン酸ジルコネート鉛ある
いはそれに似た素子であり、その２つは図面に示されて
おり、所望の数量を使用できることがわかる。この種類
の典型的な従来変換器手段では、圧電気変換器は、圧電
素子の振動によって振動するとき、圧電気変換器は最大
速度振幅でかつ圧電気変換器の長さの２倍に等しい波長
で振動する共振振動数となる。これが半波長共振手段で
ある。この半波長共振手段を持つ圧電気変換器の位置
は、装置の応力が最大となるように特定される。圧電素
子は、半波長共振手段の中で最大応力のこの位置の近傍
に配置される。

予め極性化された圧電素子に電場がかけられると、特
定の方向の機械的な変形が得られる。二つの圧電素子I
a、Ibをその変形方向Da、Dbが等しくなるように配置し
たと仮定する。この変形を行うために、電位差Vaを圧電
素子Iaにかけ、電位差Vbを圧電素子Ibにかける。もし、
電位差Va及び電位差Vbが接地され、圧電素子Ia、Ibが電
気的に反対向きであるならば、圧電素子Ia、Ibの変形は
機械的に補助し合うことになる。典型的には圧電素子１
とボディ２及び３は、高張力ボルト（図示せず）によっ
てサンドイッチ構造で固定され、変換器手段が最大変位
となったときに圧電素子１が圧縮状態となるようにして
ある。圧電素子１への電気供給源を８で示す。

このような従来手段に次のような特徴が付加される。
すなわち、第１のボディ２が２つの取外し可能な部分2A
と2Bで形成されており、第１の部分2Aが圧電素子１と第
２の部分2Bとの間に挟まれており、一方、第２の部分2B
が比較的大きな外側に拡がる平坦な円形表面４を設けて
おり、この表面は、接着層５によって格子100に直接接
着されている。第１のボディ２の２つの部分2Aと2Bは、
ねじ山が付けられたスタッド６によって互いに固定され
ており、そのスタッドは、第２の部分2Bからその軸線上
に延びていて、第１の部分2A内のねじ穴７と螺合してい
る。第２のボディ３の質量体M1は、第１のボディ２と第
１と第２の部分の質量M2とM3を合せた質量にスタッド６
の質量を加えた質量と異なっており、それより小さい。

この装置では、圧電素子１と、ボディ３と、ボディ２
の部分2Aとを含む半組主体が、従来の圧電素子変換器で
よく、部分2Bから、従って格子100から取外すことがで
き、適当なボディ２の第２の部分2Bを接着している異な
る格子に使用することができる。それゆえ、この変換器
は、第１のボディ２の第２の異なる質量部分2Bを備える
装置で使用することができ、それによって所望の振動モ
ードを得ることができる。

この変換装置は、最大応力点、それゆえ、振動の最小
振幅点に取付けられたカバー10を有しており、それによ
ってカバー10は変換装置の作動中に及ぼす影響は最小と
なる。

装置の使用の際は、励起信号が８で示すように変換器
１に供給され、それによって格子100に所望の振動を発
生させる。

変換器に供給される信号は、格子100の所望の振動を
得るため、それゆえ所望のふるい分け作業ができるよう
に装置の作動に応じて制御される。

効率的な作業のために、格子100を共振点で維持する
ことが望ましく、共振状態では、変換器のインピーダン
スを変化させ、格子を共振点に戻す必要があるときは、
この変化を、変換器に供給する信号の制御に接続するフ
ィードバックに使用することができる。

変化する荷重条件下で一定の特性を確保し、変換器を
過大な応力から保護するために、変換器の一定した変位
が制御回路によって維持される。

前に設定して説明した装置では、１つの格子に接続さ
れる１つの変換器があったのみであるが、前述したよう
に駆動させることができる複数の変換器を格子に接着し
て備えることが可能であることが理解できる。この複数
の変換器は、複数の振動数で節となる位置とならない位
置が格子上で異なっていて、それによって、格子の最大
面積が振動するように、互いに異なる振動数で駆動する
ことができる。

前述した装置は、乾燥粒子材料のみならず、液体をふ
るい分けするのにも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による装置で使用する超音波変換装置の側
面図である。 １……圧電素子 ２……第１のボディ ３……第２のボディ ４……円形表面 ５……接着層 100……格子 101……フレーム

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム101、そのフレーム101に取付ける
   格子100、及びその格子100に接続してフレーム101に対
   する超音波振動をその格子に及ぼす少なくとも一つの超
   音波手段を含み、その超音波手段の一つ又は各々が、第
   １と第２のボディ２、３の間に挟まれた複数の圧電素子
   １を含む圧電気変換器を備えたふるい分け装置におい
   て、 第１と第２のボディ２、３の質量が異なっており、その
   第１のボディ２が２つの取外し可能な部分2A、2Bで形成
   されており、その第１の部分2Aが、少なくとも一つの圧
   電素子１と第２の部分2Bとに挟まれ、その第２の部分2B
   が、格子100に直接接着される外向きの平面円形表面４
   を設けており、前記平面円形表面４は前記第１の部分2A
   の直径より大きい直径を有し、前記第２の部分2Bは所望
   の振動モードを得ることができる質量を有することを特
   徴とするふるい分け装置。
2. 【請求項２】前記第１のボディの２つの部分2A、2Bが、
   第２の部分2Bから延びていて第１の部分内2Aのねじ穴と
   螺合しているねじ山が付けられた部材６により、互いに
   固定されていることを特徴とする請求項（１）記載のふ
   るい分け装置。
3. 【請求項３】応力が最大でありかつ振動の振幅が最小の
   位置で前記変換器に取付けられたカバー10を有している
   ことを特徴とする請求項（１）あるいは（２）記載のふ
   るい分け装置。
4. 【請求項４】前記変換器が、格子100の共振とその共振
   からのずれを計測する手段、及び格子100の共振を維持
   するために変換器への出力を制御すべく、上記計測手段
   の出力に応じて作動するフィードバック手段を含む供給
   回路によって励起されることを特徴とする請求項（１）
   乃至（３）のうちのいずれか一項に記載のふるい分け装
   置。
5. 【請求項５】前記変換器のインピーダンスが、計測さ
   れ、さらに、変換器への出力を制御するために使用され
   ることを特徴とする請求項（４）記載のふるい分け装
   置。
6. 【請求項６】前記変換器が、複数の振動数で節となる位
   置とならない位置が格子100上で異なっていて、それに
   よって、格子100の最大面積が振動するように、互いに
   異なる振動数で駆動される複数の変換器であることを特
   徴とする請求項（１）乃至（５）のうちのいずれか一項
   に記載のふるい分け装置。
7. 【請求項７】請求項（１）乃至（６）のうちのいずれか
   一項に記載のふるい分け装置で使用する圧電気変換装
   置。
8. 【請求項８】圧電気変換装置圧電素子が第１と第２のボ
   ディ2,3の間に挟まれた少なくとも一個の圧電素子１を
   含み、格子を有するふるい分け装置に使用する該圧電気
   変換装置において、 第１と第２のボディ２、３の質量が異なっており、その
   第１のボディ２が２つの取外し可能な部分2A、2Bで形成
   されており、その第１の部分2Aが、少なくとも一つの圧
   電素子１と第２の部分2Bとに挟まれ、その第２の部分2B
   が、格子100に直接接着される外向きの平面円形表面４
   を設けており、前記平面円形表面４は前記第１の部分2A
   の直径より大きい直径を有し、前記第２の部分2Bは所望
   の振動モードを得ることができる質量を有することを特
   徴とする圧電気変換装置。
9. 【請求項９】前記第１のボディの２つの部分2A、2Bが、
   第２の部分2Bから延びていて第１の部分内2Aのねじ穴７
   を螺合しているねじ山が付けられた部材６により、互い
   に固定されていることを特徴とする請求項（８）記載の
   圧電気変換装置。