JP4347459B2 - 粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を微量ずつ均等に供給する粉体供給装置に関するものであり、特に、外周面に粉体充填用の溝が形成された回転供給体と、この回転供給体の前記粉体充填用の溝に粉体を圧入する粉体圧入ロールと、粉体を攪拌して前記回転供給体と粉体圧入ロールとの間に粉体を均一に供給する攪拌羽根とを有する粉体供給装置によって、粉体を前記回転供給体の粉体充填用の溝に圧入し、この粉体充填用の溝に圧入された粉体を気流によって粉体供給管から微量ずつ均等に次工程に供給する粉体供給装置において、前記攪拌羽根に付着した粉体を落下させるに好適な攪拌羽根の加振機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平５−２３８５４４号公報に開示されているような、液晶基板の表面に、微細な球状の粉体からなるスペーサを散布するスペーサ散布装置に用いられるスペーサ供給装置のように、微細な球状の粉体を微量ずつ均等に供給する粉体供給装置が知られている。この粉体供給装置としてのスペーサ供給装置は、外周面に粉体充填用の溝が形成された回転供給体と、この回転供給体の粉体充填用の溝に微細な球状の粉体（スペーサ）を圧入する粉体圧入ロールと、容器内に貯留されている粉体を攪拌して前記回転供給体と粉体圧入ロールとの間に粉体を均一に供給する攪拌羽根と、この攪拌羽根に衝撃を与えて付着した粉体を落下させる攪拌羽根の加振機構と、一端部が回転供給体の溝に対向する位置に接近して開口配設され、他端部が外部に連通する粉体供給管と、前記回転供給体の粉体充填用の溝に圧入された粉体を前記粉体供給管から送出する気流源とを有し、粉体を気流によって粉体供給管から微量ずつ均等に次工程に供給するように構成されているものである。
【０００３】
このスペーサ散布装置には、粉体を攪拌することによってブリッジの発生を防止し、回転供給体と粉体圧入ロールとの間に常に粉体を均一に供給するために、前述のような攪拌羽根が設けられているが、この攪拌羽根には、粉体を攪拌することによって発生する静電気によって次第に粉体が付着するので、随時、攪拌羽根に衝撃を与えて攪拌羽根に付着した粉体を落下させるための加振機構が設けられている。
【０００４】
ここで、液晶パネルのスペーサは、その大きさは数μｍ〜１０μｍ程度の直径が揃った球状のビーズであって、１ｇの価格が３０００円〜５０００円もする非常に高価な粉体なので、少しでも無駄をなくさなければならず、攪拌羽根に付着した粉体をそのまま放置することは許されないとともに、付着が進んで攪拌羽根に大量の粉体が付着し、この大量の粉体が塊状となって剥離すると、回転供給体と粉体圧入ロールとの間に粉体を均一に供給するすることにも支障が生じることから、攪拌羽根に付着した粉体を落下させることが必須となっていた。
【０００５】
図９は、従来技術に係る、粉体の攪拌羽根への付着防止機構の一例を示す斜視図である。図９に示す従来技術では、攪拌羽根（図示せず）を回転可能に支持する回転軸６０にラチェット歯車状の付着防止カム６１を設け、この付着防止カム６１が回転することによって付着防止カム６１に係合する板ばね６２が曲げられ、この板ばね６２がラチェット歯車状の付着防止カム６１の山から谷に落下するときの衝撃で攪拌羽根に付着した粉体を落下させる加振機構が設けられていた。ここで、６３は回転軸６０を回転駆動する駆動歯車であり、６４は板ばね６２を取付け固定する板ばね取付部材である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、回転軸６０の回転によって付着防止カム６１の外周面を板ばね６２が摩擦する構成となっているので、付着防止カム６１の外周面や板ばね５２に磨耗が生じて微細な粉塵が発生する。また、磨耗を少なくするためにグリース等を塗布すれば、このグリースのミストが発生・浮遊して、これも粉塵となる。液晶パネルのスペーサは、液晶パネルの表面にできるだけ均一に分散して散布する必要があるばかりでなく、粉塵の進入により異形の小片が混入したり、スペーサが相互に付着したりすることは絶対に避けなければならないため、上述のような粉塵の発生およびこの粉塵の粉体への混入は重大な問題である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の技術における上述のような問題点を解消し、供給する粉体に粉塵などが混入することがないようにした粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構を提供することにある。また、本発明の他の目的は、クリーンルーム内での使用も可能な粉体供給装置を実現することにもある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構は、外周面に粉体充填用の溝が形成された回転供給体と、該回転供給体の前記粉体充填用の溝に粉体を圧入する粉体圧入ロールと、貯留されている前記粉体を攪拌しまた前記回転供給体と前記粉体圧入ロールとの間に前記粉体を均一に供給する攪拌羽根と、該攪拌羽根に衝撃を与えて付着した粉体を落下させる攪拌羽根の加振機構と、一端部が前記回転供給体の粉体充填用の溝に対向する位置に接近して開口配設され、他端部が外部に連通する粉体供給管と、前記回転供給体の粉体充填用の溝に圧入された粉体を前記粉体供給管から送出する気流源とを有し、前記粉体を前記粉体供給管から微量ずつ均等に供給する粉体供給装置において、前記攪拌羽根の加振機構が、前記攪拌羽根を回転可能に支持する回転軸に設けられ、周溝と該周溝の一部に配設された障壁と前記周溝を封止する蓋部材とからなる収納容器と、該収納容器の前記周溝に封入された移動自在な衝撃発生体とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構は、粉塵の発生量が極めて少ないため、クリーンルームのような、空気中の浮遊粉塵量がコントロールされた空間で使用される粉体供給装置に好適に用いることができる。
このような粉体供給装置としては、例えば、液晶パネルのスペーサ散布装置におけるスペーサ供給装置や、医薬品等に用いられる錠剤を製作するときに使用される打錠機に使用される外部滑沢剤供給装置などを挙げることができる。
また、前記収納容器に封入された衝撃発生体が、前記収納容器の周溝に遊嵌する鋼球であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構（以下、単に攪拌羽根の加振機構という）について、図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る攪拌羽根の加振機構を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、本発明の他の実施例を示す断面図、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は、本発明に係る攪拌羽根の加振機構を適用した粉体供給装置の断面図、図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図、図７は、図５に示した回転供給体の溝の詳細を示す断面図、また、図８は、攪拌羽根の実際の形状の一例を示す斜視図である。
【００１２】
図５および図６に示すように、本発明に係る攪拌羽根の加振機構を適用した粉体供給装置は、供給装置本体１の前面（図５中左側）に固定された粉体の収納容器となる筐体２と、さらにその前面に設けられた、着脱可能で、前記筐体２に貯留されている粉体の残存量を視認できるように透明なガラスまたはプラスチックで形成された透明カバー３とを有しており、供給装置本体１と透明カバー３に挟まれた筐体２の中に、図６に示すように、外周面に粉体充填用の溝（以下、単に溝という）４ａが形成された回転供給体４と、この回転供給体４の溝４ａに微細な球状の粉体を圧入する粉体圧入ロール５、筐体２の中に貯留されている粉体を攪拌して回転供給体４と粉体圧入ロール５との間に粉体を均一に供給する攪拌羽根（アジテータ）６等が配置されている。
【００１３】
図６に示されているように、回転供給体４は、筐体２の中心高さでやや右寄りに配置されており、回転供給体４の左下には、粉体、特にスペーサのような微細な球状の粉体を回転供給体４の溝４ａに圧入する粉体圧入ロール５が配置されている。回転供給体４と粉体圧入ロール５とは、その外周がわずかに離れた位置に配置されており、同期して回転することによって、粉体圧入ロール５の上方に貯留されている粉体を回転供給体４の溝４ａに脱落しない程度に圧入するという機能を実現している。
【００１４】
回転供給体４の外周部は、図７にその詳細を示すように、中心部材４ｂの両側に２個の外嵌部材４ｃが外側から嵌着された形状をしており、中央部に形成された外嵌部材４ｃの相互の隙間が溝４ａとなっている。そして、外嵌部材４ｃの外周部には、筐体２の幅より狭くなった段付部が形成されており、粉体圧入ロール５で粉体を圧入する際に粉体圧入ロール５と回転供給体４の外周との間に挟まれた粉体の逃げ部となっている。
【００１５】
粉体圧入ロール５は、その外周が回転供給体４の外周から、その間に挟まれた粉体を圧壊しない程度にわずかに離れた位置で回転供給体４の左下に配置されている。そして、回転供給体４の溝４ａに流入した粉体を、粉体圧入ロール５の外周で押圧して溝４ａ内で一時的に固化し、回転供給体４の回転等によって溝４ａから脱落しないように圧入する。粉体の種類や形状によっては、押圧された粉体が容易に固化し、あるいは固化した粉体が溝４ａから脱落しにくくするために、溝４ａの底面や側壁を粗面にしたり波状に形成することも効果がある。また、回転供給体４の溝４ａ内の粉体のみを粉体圧入ロール５で押圧するように、粉体圧入ロール５の幅を、回転供給体４の溝４ａと同じかわずかに小さい幅にすることもできる。
【００１６】
攪拌羽根（アジテータ）６は、本実施例では、その詳細な形状を図８に示すように、棒状の羽根６ａ，６ｂが四方に突出した形状を有しており、これを回転することによって粉体にブリッジが形成されることを防止するとともに回転供給体４と粉体圧入ロール５との間に粉体を常に均一に供給するものである。ここで、攪拌羽根６の長尺の羽根６ａは、粉体の収納部分を攪拌するとともに回転供給体４の側面の逃げ部を攪拌する突起部を有しており、短尺の羽根６ｂでは、粉体の収納部分のみを攪拌するように構成されている。
【００１７】
これらの回転供給体４，粉体圧入ロール５および攪拌羽根６は、それぞれ供給装置本体１を貫通する軸受機構で支持され、供給装置本体１を貫通して配置された回転軸によって回転自在に支持されている。これらの軸受機構は、軸の径に相違はあるもののほぼ同一の構造となっているので、ここでは、回転供給体４を支持する軸受機構についてのみ説明し、粉体圧入ロール５および攪拌羽根６の軸受機構についての説明は省略する。
【００１８】
上記回転軸および軸受機構の例として、以下に回転供給体４の支持構造を説明する。回転供給体４は、図５に示すように、回転軸１１にキー１０によって連結されて固定されている。回転軸１１は、供給装置本体１を貫通して配置された中空の軸受ハウジング１２に配置された２個のボールベアリング１３によって支持されており、供給装置本体１を貫通して回転自在に設けられている。そして、供給装置本体１を貫通した回転軸１１の他端には、駆動源である減速機付きモータ１４に設けられた歯車１５および粉体圧入ロール５，攪拌羽根６のそれぞれの回転軸に設けられた歯車列１６と連結される歯車１７が固定されている。
【００１９】
このようにして、回転供給体４，粉体圧入ロール５および攪拌羽根６は、それぞれ供給装置本体１を貫通して回転自在に設けられた回転軸で支持され、また、歯車列１６で相互に連結されて、単一の駆動源である減速機付きモータ１４によって同期して回転するように構成されている。
【００２０】
攪拌羽根６の回転軸１８における歯車１９の位置には、攪拌羽根６に衝撃を与えて付着した粉体を落下させる、本発明の攪拌羽根の加振機構３０または４０が設けられている。この攪拌羽根の加振機構３０または４０は、攪拌羽根６を回転可能に支持する回転軸１８の右端に、図１ないし図４に詳細に示すように、歯車１９とともに設けられている。
【００２１】
図１および図２に示されている攪拌羽根の加振機構３０は、本発明の第１の実施例を示すものであって、歯車１９に一体に固定された円盤状の収納容器３１が攪拌羽根６の回転軸１８に固定されている。この収納容器３１には、周溝３２が収納容器３１と同芯で全周にわたって設けられており、この周溝３２内に、周溝の寸法よりわずかに小さな直径の、衝撃発生体である鋼球３４が上記周溝内を移動可能に嵌入されている。また、この周溝３２内には、鋼球３４の障壁となるストッパピン３３が配置されている。このストッパピン３３は、周溝３２内に嵌入された自由に移動可能な直径の鋼球３４が、周溝３２内を移動する際の障壁となるとともに、鋼球３４を周溝３２内に封入して周溝３２を封止する蓋部材３５をねじ３６で固定するように構成されている。
【００２２】
また、図３および図４に示されている攪拌羽根の加振機構４０は、本発明の第２の実施例を示すものであって、第１の実施例と同様に、歯車１９に一体に固定された円盤状の収納容器４１が攪拌羽根６の回転軸１８に固定されている。この収納容器４１には、周溝４２が収納容器４１と同芯で全周にわたって設けられており、この周溝４２内に、鋼球４４の障壁となる中間壁４３が配置されている。この周溝４２内には、周溝の寸法よりわずかに小さな直径の鋼球４４が移動可能に嵌入されており、中間壁４３は、周溝４２内に嵌入されて自由に移動可能な鋼球４４が周溝４２内を移動する際の障壁となるものである。そして、鋼球４４を周溝４２内に封入して周溝４２を封止する蓋部材４５は、収納容器４１に圧入されるともに、攪拌羽根６の回転軸１８によって外れることが防止されている。
【００２３】
これらの攪拌羽根の加振機構３０，４０は、いずれも収納容器３１，４１に設けられた周溝３２，４２と、この周溝３２，４２の一部に配設された障壁３３，４３とを有し、この周溝３２，４２の中に周溝３２，４２の寸法よりわずかに小さな直径の球体（鋼球）３４，４４を移動可能に嵌入して蓋部材３５，４５で周溝３２，４２内に封入する構成としているので、攪拌羽根６の回転軸１８の回転に伴って攪拌羽根の加振機構３０，４０が回転すると、周溝３２，４２内の鋼球３４，４４がこれに伴って周溝３２，４２内を移動する。そして、所定角度回転後に、重力に従い方向を転換して落下し、障壁３３，４３に衝突して停止する。この鋼球３４，４４が障壁３３，４３に衝突する際の衝撃力が、回転軸１８を介して攪拌羽根６に伝達され、攪拌羽根６に付着した粉体を落下させる衝撃力として作用する。
【００２４】
ここで、第１および第２の実施例のいずれも、周溝３２，４２内の対向する２ヶ所に障壁３３，４３を設け、この障壁３３，４３で分離された周溝３２，４２のそれぞれに２個ずつの鋼球３４，４４を封入するように構成しているが、この障壁３３，４３は２ヶ所に限定されるものではなく、３ヶ所または４ヶ所に設けて、周溝３２，４２を３ヶ所または４ヶ所に分離するようにしてもよい。また、鋼球３４，４４も、図示されているように、障壁３３，４３で分離された周溝３２，４２のそれぞれに２個ずつ封入することに限定されず、それぞれ１個ずつを封入するように構成してもよい。
【００２５】
また、鋼球３４，４４も鋼球に限定されるものではなく、攪拌羽根６に適正な衝撃力を与えるように、セラミックの球体や鋼球の表面にプラスチックのコーティングを施した鋼球を使用したり、あるいは比重の大きなタングステンの球体を使用することができる。さらに、鋼球３４，４４の大きさも、図示のものに限定する必要はない。攪拌羽根６に与える衝撃力を大きくするときには大径の鋼球を、小さな衝撃力を多数回繰り返して与えるときには小径の鋼球を多数個使用することによって所要の目的を達成することができる。またさらに、形状も、完全な球体に限らず、角を面取りした円柱状のものや、楕円体に近い形状のものなども利用することが可能である。
【００２６】
筐体２には、図６に示すように、回転供給体４，粉体圧入ロール５および攪拌羽根６の下部に粉体がデッドストックとして貯留される余分な空間をなくすためにスペーサ２０が設けられている。このスペーサ２０は、回転供給体４，粉体圧入ロール５および攪拌羽根６の外周に沿って円弧状に削り取られた形状に形成されており、回転供給体４の位置では、回転供給体４の逃げ部に対応する板状のスペーサ板２１が両側面に配置されて回転供給体４の逃げ部に粉体がデッドストックとして貯留されることを防止している。また、攪拌羽根６の位置では、攪拌羽根６の長尺の羽根６ａと短尺の羽根６ｂに対応するように、両側面が長尺の羽根６ａに対応する大きな円弧に、中央部が小さな円弧に形成されている。
【００２７】
回転供給体４の上方には、回転供給体４の外周に付着した粉体を取り除くスクレーパ２２が設けられている。このスクレーパ２２は、回転供給体４の外周に付着した粉体を取り除くものであって、軟質のゴムまたはプラスチックであることが好ましい。スクレーパ２２で外周の粉体が取り除かれた回転供給体４には、溝４ａ内に圧入された粉体のみが残される。
【００２８】
この回転供給体４の溝４ａ内に圧入された粉体は、開口部２３ａが回転供給体４の溝４ａに対向した位置に接近して配設された粉体供給管２３によって外部に送出される。すなわち、密封された回転供給体４の内部に空気導入口２４から空気を送入して回転供給体４の圧力を相対的に高圧にすると、粉体供給管２３の他端２３ｂのみが外部に連通しているので、内外の気圧差によって気流が生じ、回転供給体４内の気体が粉体供給管２３を経て外部に流出する。そして、粉体供給管２３は、開口部２３ａが回転供給体４の溝４ａに対向した位置に接近して配設されているので、開口部２３ａから粉体供給管２３に吸い込まれる気流によって回転供給体４の溝４ａ内に圧入された粉体が剥離して粉体供給管２３内に吸い込まれ、粉体供給管２３の他端２３ｂから外部に送出される。
【００２９】
回転供給体４の溝４ａ内に圧入された粉体が、粉体圧入ロール５によって圧入された後の回転供給体４の回転では溝４ａから剥離して脱落することなく、且つ粉体供給管２３に吸い込まれる気流によって確実に粉体供給管２３内に吸い込まれることは、粉体の材質、粒度や形状等によって溝４ａの幅と溝の深さをコントロールし、あるいは、前述したように、溝４ａの底面や側壁を粗面にしたり波状に形成することによって達成することができる。また、粉体供給管２３から送出される粉体の単位時間あたりの量は、溝４ａの断面積と回転供給体４の回転速度で制御することができる。
【００３０】
気流を発生させるための気流源は、図５に示す空気導入口２４から乾燥した空気を送入することによって行われる。ここで、空気導入口２４から送入する気体は、乾燥した空気に限定されるものでなく、必要に応じて窒素ガスのような不活性ガスを使用することもできる。あるいは、粉体供給管２３の他端２３ｂ側を減圧して内外の気圧差を与えることによって、粉体を粉体供給管２３から吸い出すように構成することもできる。
【００３１】
このようにして粉体供給管２３から外部に送出されて筐体２に残量が少なくなったときには、筐体２内の粉体の量が透明カバー３を通して視認することができるので、適宜、粉体投入口２５から投入して補充される。
【００３２】
以上、本発明の粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構について詳細に説明したが、本発明は以上の例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において、各種の改良や変更を行ってよいのはもちろんである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、従来技術と異なり、すべり摩擦することによって磨耗する部材がなく、粉塵の発生が防止されるものである。さらに、長期間の使用によって磨耗が生じたとしても、磨耗が生じる可能性の最も高い衝撃の発生源となる部材（鋼球３４，４４および障壁３３，４３）は収納容器３１，４１の周溝３２，４２内に完全に封入されているので、発生した粉塵が外部に飛散することがなく、清浄に保たれるものである。従って、本発明に係る攪拌羽根の加振機構は、クリーンルーム内のような、空気中の浮遊粉塵量がコントロールされた空間で使用する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る攪拌羽根の加振機構の構成を示す断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明の他の実施例に係る攪拌羽根の加振機構の構成を示す断面図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】 本発明に係る攪拌羽根の加振機構を適用した粉体供給装置の断面図である。
【図６】 図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】 回転供給体の粉体充填用の溝の詳細を示す断面図である。
【図８】 攪拌羽根の形状の一例を斜視図である。
【図９】 従来技術に係る付着防止カムを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 供給装置本体
２ 筐体
３ 透明カバー
４ 回転供給体
４ａ 溝
４ｂ 中心部材
４ｃ 外嵌部材
５ 粉体圧入ロール
６ 攪拌羽根
６ａ 長尺の羽根
６ｂ 短尺の羽根
１０ キー
１１ 回転軸
１２ 軸受ハウジング
１３ ボールベアリング
１４ 減速機付きモータ
１５，１７，１９ 歯車
１６ 歯車列
１８ 回転軸
２０ スペーサ
２１ スペーサ板
２２ スクレーパ
２３ 粉体供給管
２４ 空気導入口
２５ 粉体投入口
３０，４０ 攪拌羽根の加振機構
３１，４１ 収納容器
３２，４２ 周溝
３３ ストッパピン（障壁）
３４，４４ 鋼球
３５，４５ 蓋部材
４３ 中間壁（障壁）

Claims (3)

1. 外周面に粉体充填用の溝が形成された回転供給体と、該回転供給体の前記粉体充填用の溝に粉体を圧入する粉体圧入ロールと、貯留されている前記粉体を攪拌しまた前記回転供給体と前記粉体圧入ロールとの間に前記粉体を均一に供給する攪拌羽根と、該攪拌羽根に衝撃を与えて付着した粉体を落下させる攪拌羽根の加振機構と、一端部が前記回転供給体の粉体充填用の溝に対向する位置に接近して開口配設され、他端部が外部に連通する粉体供給管と、前記回転供給体の粉体充填用の溝に圧入された粉体を前記粉体供給管から送出する気流源とを有し、前記粉体を前記粉体供給管から微量ずつ均等に供給する粉体供給装置において、
   前記攪拌羽根の加振機構が、前記攪拌羽根を回転可能に支持する回転軸に設けられ、周溝と該周溝の一部に配設された障壁と前記周溝を封止する蓋部材とからなる収納容器と、該収納容器の前記周溝に封入された移動自在な衝撃発生体とを有することを特徴とする粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構。
2. 前記粉体供給装置が、液晶パネルのスペーサ散布装置におけるスペーサ供給装置であって、前記粉体が微細な球状のスペーサであることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構。
3. 前記収納容器に封入された衝撃発生体が、前記収納容器の周溝に遊嵌する鋼球であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の粉体供給装置における攪拌羽根の加振機構。

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