JP3572023B2 - インライン粉粒体粒径測定システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体の粒径を製造ラインであるベルトコンベア上において、自動で、迅速に、しかも精度よく連続測定できるインライン測定システムであり、粉粒体製造工業における製品のリアルタイムな粒径の管理および制御に好適なシステムである。
【０００２】
【従来の技術】
粉粒体製造工業において、製品である粉粒体の粒径が異なることにより種々の物性、作用が変化するため、製品の粒径管理は重要である。また、粉粒体を使用するユーザーの粒径に対する要望は多種多様であり、製造者はこれを満足する粉粒体を製品として提供する必要がある。
【０００３】
粉粒体の粒径は種々の粒径測定法を用いて管理されている。乾式法ではふるい分け法、画像処理法、湿式法では沈降法、遠心沈降光透過法、Ｘ線透過法、レーザー回折・散乱法、電気的検知法等多々存在する。しかし、乾式法においては、インラインで連続的に粒径測定する方法がなく、粉粒体を適当な頻度で製造ラインから採取し、オフラインで粒径を測定する方法が用いられている。このため、採取および測定に人手を要する。また、測定頻度も限られるため、製品の一部を評価するにとどまり、製品全体の粒径の把握ができないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粉粒体の粒径を製造ラインであるベルトコンベア上において、自動で、迅速に、しかも精度よく連続測定できるインライン測定システムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、表面を平滑にした粉粒体層において、粉粒体の粒径の増加に伴い平滑にした表面の粗さが増加することに着目し、粉粒体層の表面の変位を連続的に測定することにより、粒径が測定できるのではないかと考えた。次に、粉粒体層の変位をインラインで連続測定する場所として、粉粒体が一定速度で移動する製造ラインのベルトコンベア上を選定した。また、微小な粉粒体層の表面の変位の変化を微小長さごとに正確に測定するための機器としてスポット径が粉粒体の粒径に近く、取り込み速度が速い光学式変位計を適用することとした。さらに、ベルトコンベア自体の変動による粉粒体層の表面の変位変動への影響を小さくするため、数千点の微小長さごとの変位を測定し、微小長さ間の変位の差を算出して、これらの絶対値を平均した平均変位差と粉粒体の平均粒径との間に良好な相関関係があることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の課題を解決する手段は以下のとおりである。
【０００６】
請求項１のインライン粉粒体粒径測定システムは、ベルトコンベア上を移動する粉粒体の平均粒径をインラインで自動測定するインライン粉粒体粒径測定システムであって、移動する粉粒体層の表面を平滑にするための均し手段と、前記平滑にされた移動する粉粒体層の表面の変位を微小長さごとに高速で測定し該変位に応じた出力値を出力する光学式変位計と、前記光学式変位計から出力された出力値を高速で取り込むデータ収集装置と、前記光学式変位計の微小長さごとの出力値から微小長さ間の変位出力値差の絶対値である変位差を順次算出し、さらに該変位差を平均することにより平均変位差を算出し、予め作成しておいた粉粒体の平均粒径と平均変位差との関係式から、該算出した平均変位差に基づいて平均粒径を演算する演算処理装置と、から構成されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２のインライン粉粒体粒径測定システムは、請求項１の構成を備え、前記平均変位差から前記粉粒体の平均粒径を算出する演算式が以下のように表すことができることを特徴とする。
Ｄ＝ａ０ ＋ａ１ ・ＡＶＥ（ｄＬｎ ）
Ｄ：粉粒体の平均粒径
ＡＶＥ（ｄＬｎ ）：平均変位差
ａ０ ，ａ１ ：粉粒体の形状、使用する変位計、ベルトコンベア速度、変位データ取り込み速度により決定される係数
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のインライン粉粒体粒径測定システムを製塩工場における塩製品の測定に適用した実施の形態について説明する。
【０００９】
（１）測定システム概要
図１は本発明の実施例のインライン粉粒体粒径測定システムの概要を示す図である。本システムは、ベルトコンベアＡ上を移動する粉粒体（結晶塩）の平均粒径をインラインで自動測定するシステムであり、移動する粉粒体層Ｂの表面を平滑にするための均し手段としての整流板Ｃ、表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１の表面の変位を微小長さごとにｍｓ（ミリ秒）オーダーの高速で測定し、電圧信号として出力する光学式変位計Ｅ、光学式変位計Ｅから出力された変位出力値を高速で取り込むデータ収集装置Ｆ、変位出力値の変化から微小長さ間の変位出力値差の絶対値である変位差を順次算出し、平均することにより平均変位差を算出し、予め作成しておいた粉粒体の平均粒径と平均変位差との関係式から平均粒径を演算するための演算処理装置Ｇから構成される。
【００１０】
なお、光学式変位計Ｅは、例えばレーザー式変位センサを用いたものであり、レーザー光を被測定物に照射してその反射光のスポット位置を光位置検出素子（ＰＳＤ）で検出し、三角測量を応用して被測定物の表面の変位を検出するものである。
【００１１】
図２にインライン自動測定フローチャートを示す。
測定開始を選択すると粒径測定が開始される。この時、変位出力値のデータ収集装置Ｆへの取り込みは待機状態になる。ベルトコンベアＡ上に粉粒体Ｂが存在し、表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１の変位測定値がほぼ一定になったことを変位計Ｅが検知し、変位出力値のデータ収集装置Ｆへの取り込みが始まる。
【００１２】
任意の点数（本実施例では６０００点）の取り込みが終了すると取り込まれた変位出力値の変動から平均変位差が算出され、平均粒径が演算される。演算が終了した後、変位出力値のデータ収集装置への取り込みは待機状態になり、表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１が存在すると変位出力値の取り込みを再び開始する。このため、ベルトコンベアＡ上に表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１が存在する限り連続して平均粒径が自動測定される。
【００１３】
本実施例における変位データ取り込み速度は１ｍｓであり、６０００点のデータを取り込むための測定時間は６秒であり、演算時間を含めても１点あたりの測定時間は１０秒程度となり、リアルタイムなインライン自動測定が実現できる。
【００１４】
（２）粉粒体層変位測定例
図３に本実施例のシステムを用いて１ｍｓのデータ取り込み速度で測定した表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１の変位測定例として平均粒径Ｄが異なる３種類の粉粒体の変位出力値（電圧）の経時変化を示す。また、粉粒体が存在しないときのベルトコンベアＡ自体の変位出力値の経時変化もあわせて示す。同図よりベルトコンベアＡの変位変動と比較して表面を平滑にした粉粒体層Ｂ１の変位変動は大きかった。また、粉粒体の平均粒径の増加に伴い変位変動は増加した。
【００１５】
図４に変位差（電圧換算値）の算出例を示す。変位差ｄＬｎ はある時点で測定した変位出力値Ｌｎ と１ｍｓ後に測定した変位出力値Ｌｎ＋１ との差の絶対値と定義し、以下の（１）式を用いて算出した。
ｄＬｎ ＝ＡＢＳ（Ｌｎ −Ｌｎ＋１ ） ……（１）
同図より粉粒体の平均粒径の増加に伴い変位差は増加する傾向が見られ、本測定システムを用いる平均粒径測定の可能性が示唆された。
【００１６】
（３）平均変位差と平均粒径との関係
本測定システムは、平均変位差と平均粒径との関係式を予め作成しておき、粉粒体の平均変位差を測定することにより関係式を用いて平均粒径を演算する。そこで平均粒径算出のための検量線となる平均粒径と平均変位差との関係について検討した。
【００１７】
図５に測定した変位出力値（本実施例では６０００点）から算出した変位差（本実施例では５９９９点）を平均した平均変位差（電圧換算値）と粉粒体の平均粒径との関係を示す。なお、平均粒径はふるい分け法により測定した。これらの間には（２）式に示す相関係数０．９８１の良好な直線関係が見られ、平均粒径を測定するための良好な検量線が得られた。
Ｄ＝ａ０ ＋ａ１ ・ＡＶＥ（ｄＬｎ ） ……（２）
Ｄ：粉粒体の平均粒径
ＡＶＥ（ｄＬｎ ）：平均変位差
ａ０ ，ａ１ ：粉粒体の形状、使用する変位計、ベルトコンベア速度、変位データ取り込み速度により決定される係数
【００１８】
そこで、請求項２に対応して、上式（２）により、インラインで測定した平均変位差ＡＶＥ（ｄＬｎ ）からＤを平均粒径として求め、粉粒体の粒径を製造ラインであるベルトコンベア上において、自動で、迅速に、しかも精度よく連続測定できるインライン測定システムとすることができた。
【００１９】
（４）平均粒径分析値と予測値との関係
図６に測定結果として、ふるい分け法を用いて測定した平均粒径の分析値と本システムを用いて測定した測定値との関係を示す。測定値の誤差はほぼ±５０μｍ以内、平均誤差は３１μｍであり良好な粒径測定が可能であった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のインライン粉粒体粒径測定システムは、粉粒体の粒径を製造ラインであるベルトコンベア上において、自動で、迅速に、しかも精度よく連続測定できるインライン測定システムであるため、粉粒体製造工業における製品のリアルタイムな粒径管理および制御が可能となり、工程管理の省力化、工程制御精度の向上に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインライン粉粒体粒径測定システムの概要図である。
【図２】本発明のインライン粉粒体粒径測定システムの測定フローチャートを示す図である。
【図３】表面を平滑にした粉粒体層の変位測定例を示す図である。
【図４】表面を平滑にした粉粒体層の変位差算出例を示す図である。
【図５】表面を平滑にした粉粒体層の平均変位差と粉粒体の平均粒径との関係を示す図である。
【図６】本発明のインライン粉粒体粒径測定システムを用いて測定した平均粒径の測定値とふるい分け法を用いて測定した分析値の関係を示す図である。
【符号の説明】
Ａ…ベルトコンベア、Ｂ…粉粒体、Ｃ…整流板、Ｅ…光学式変位計、Ｆ…データ収集装置、Ｇ…演算処理装置
Claims (2)
- ベルトコンベア上を移動する粉粒体の平均粒径をインラインで自動測定するインライン粉粒体粒径測定システムであって、
移動する粉粒体層の表面を平滑にするための均し手段と、
前記平滑にされた移動する粉粒体層の表面の変位を微小長さごとに高速で測定し該変位に応じた出力値を出力する光学式変位計と、
前記光学式変位計から出力された出力値を高速で取り込むデータ収集装置と、
前記光学式変位計の微小長さごとの出力値から微小長さ間の変位出力値差の絶対値である変位差を順次算出し、さらに該変位差を平均することにより平均変位差を算出し、予め作成しておいた粉粒体の平均粒径と平均変位差との関係式から、該算出した平均変位差に基づいて平均粒径を演算する演算処理装置と、
から構成されたことを特徴とするインライン粉粒体粒径測定システム。 - 前記平均変位差から前記粉粒体の平均粒径を算出する演算式が以下のように表すことができることを特徴とする請求項１記載のインライン粉粒体粒径測定システム。
Ｄ＝ａ0 ＋ａ1 ・ＡＶＥ（ｄＬn ）
Ｄ：粉粒体の平均粒径
ＡＶＥ（ｄＬn ）：平均変位差
ａ0 ，ａ1 ：粉粒体の形状、使用する変位計、ベルトコンベア速度、変位データ取り込み速度により決定される係数
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- 2001-02-15 JP JP2001038408A patent/JP3572023B2/ja not_active Expired - Lifetime
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