JP4905895B2 - Apparatus and method for measuring apparent density of porous parts - Google Patents
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Description
本発明は、加圧焼成前の焼結部品等、不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for measuring the apparent density of an amorphous porous part such as a sintered part before pressure firing.
空孔のある物体、例えば鉄粉、銅粉、カーボン粉等を主体とするポーラス部品の見かけ密度を測定する場合、その重量Gと容積Vを測定してその比率G/Vとして見かけ密度Dを算出するのが一般的である。 When measuring the apparent density of porous parts mainly composed of pores such as iron powder, copper powder, carbon powder, etc., the weight G and volume V are measured, and the apparent density D is defined as the ratio G / V. It is common to calculate.
しかし、加圧焼成前の焼結部品等のように、被測定物が不定形なポーラス部品の場合、不定形であるためその容積Vを精密に計測することが困難である。そこで、このような不定形ポーラス部品の見かけ密度を測定する場合には、X線、γ線等の電離放射線を使用し、密度の違いによる放射線の散乱や透過度を従来は利用していた。しかしこの手段は、取り扱う場合の放射線管理が煩雑であり、測定精度のばらつきが大きい(例えば8%以上)という問題点があった。 However, when the object to be measured is an irregular shaped porous part such as a sintered part before pressure firing, it is difficult to accurately measure the volume V because it is irregular. Therefore, when measuring the apparent density of such irregular porous parts, ionizing radiation such as X-rays and γ-rays is used, and conventionally, the scattering and transmission of radiation due to the difference in density have been used. However, this means has a problem in that radiation management in handling is complicated and variation in measurement accuracy is large (for example, 8% or more).
そこで、この問題点を解消するため、X線、γ線等を用いずに不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定する手段として、特許文献1、非特許文献1等が提案されている。
In order to solve this problem,
特許文献1の手段は、図4に模式的に示すように、(A)容器2内の所定レベルSまで入った既知密度ρの液体重量Gflと、(B)ポーラスな電極板1(被測定物)が液体3を吸収した状態で同じレベルSまで入った容器内の重量Gaと、(C)液体3を吸収した状態の電極板1の重量Gbとを計測し、ΔG=Gfl−Ga+Gbで電極板の容積Vに相当する液体重量を求め、V=ΔG/ρにより、電極板の容積Vを求め、(D)電極板の乾燥重量Gcと電極板の容積Vからその比率Gc/Vとして見かけ密度Dを算出するものである。
As schematically shown in FIG. 4, the means of
非特許文献1の手段は、(A)メスシリンダにガラスビーズを適当量注入し、軽くたたいて最密状態にしてその体積Vを測定し、(B)ガラスビーズを別の容器に移し、予め乾燥重量Wを測定した軽石試料(被測定物)をメスシリンダに入れ、再びガラスビーズを注入して、軽石+ガラスビーズの体積V’を測定し、(C)軽石の見かけ密度DをD=W/(V’−V)で求めるものである。
The means of
X線、γ線等を使用する上述した測定手段は、放射線管理が煩雑であり、測定精度のばらつきが大きい(例えば8%以上)という問題点があった。
また、特許文献1の手段は、被測定物の空孔に液体が充満するため、計測後に液体を完全に除去する後工程(乾燥等)が必要であり、かつ液体の充満及びその除去工程(乾燥等)で被測定物の物性が変化するおそれがあった。
また、非特許文献1の手段は、ガラスビーズが使用中に破損して粒径分布が変化しやすく、そのため発泡度の大きい軽石の場合には誤差が大きい(20%を超える)という問題点があった。
The above-described measuring means using X-rays, γ-rays, etc. have a problem in that radiation management is complicated and variation in measurement accuracy is large (for example, 8% or more).
Moreover, since the means of
Further, the means of Non-Patent
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、X線、γ線等の放射線管理が不要であり、乾燥等の後工程が不要であり、被測定物の物性変化のおそれがなく、簡易かつ高精度に不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定することができるポーラス部品の見かけ密度測定装置および方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is that no radiation management such as X-rays and γ-rays is required, no post-process such as drying is necessary, there is no risk of changes in physical properties of the object to be measured, and the shape is simple and highly accurate An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for measuring an apparent density of a porous part capable of measuring the apparent density of the porous part.
本発明によれば、見かけ密度を計測するポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズと、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有し、内部に前記ポーラス部品とビーズを収容可能な容器と、
前記開口を開閉可能に閉鎖し、かつ前記容器との間に前記ポーラス部品を収容しそのまわりに隙間なく前記ビーズを充填可能な蓋部材と、
前記開口を蓋部材で閉鎖し前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、前記容器をすべてのビーズが最密状態に達するまで加振可能なバイブレータと、
前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’と前記ポーラス部品を除くビーズのみの体積Vを計測可能な体積計測手段とを備える、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定装置が提供される。
According to the present invention, beads having a particle diameter that cannot penetrate into the pores of the porous part for measuring the apparent density;
A container having an opening through which the porous part can pass, and capable of accommodating the porous part and beads therein;
A lid member that closes the opening in an openable and closable manner, and accommodates the porous part between the container and fills the beads without any gaps around the porous part;
A vibrator capable of vibrating the container until all the beads reach a close-packed state, with the opening closed with a lid member and filled with beads around the porous part without gaps;
A device for measuring the apparent density of a porous part, comprising a volume measuring unit capable of measuring the volume V ′ of the whole bead including the porous part and the volume V of only the bead excluding the porous part, is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ビーズは、前記バイブレータの加振により破損しない硬度を有し、かつほぼ一定の球形を有するセラミックビーズである。 According to a preferred embodiment of the present invention, the beads are ceramic beads having a hardness that is not damaged by the vibration of the vibrator and having a substantially constant spherical shape.
また前記ビーズは、直径0.5〜1.5mmのジルコニアビーズであることが好ましい。 The beads are preferably zirconia beads having a diameter of 0.5 to 1.5 mm.
また本発明によれば、見かけ密度を計測する質量Wのポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズを準備し、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有する容器と前記開口を開閉可能に閉鎖する蓋部材との間に前記ポーラス部品と最密状態において体積Vの前記ビーズを収容し、
前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、すべてのビーズが最密状態に達するまで前記容器を加振し、
加振後に前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’を計測し、
見かけ密度DをD=W/(V’−V)で求める、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定方法が提供される。
According to the present invention, a bead having a particle size that cannot enter the pores of a porous part having a mass W for measuring the apparent density is prepared.
The beads having a volume V are accommodated in a close-packed state with the porous part between a container having an opening through which the porous part can pass and a lid member that closes the opening so as to be openable and closable.
With the beads filled around the porous part with no gaps, vibrate the container until all beads reach a close-packed state,
Measure the volume V ′ of the entire bead including the porous part after vibration,
There is provided a method for measuring the apparent density of a porous part, wherein the apparent density D is obtained by D = W / (V′−V).
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ポーラス部品の空孔に侵入しえない球形であって、直径の異なる複数のセラミックビーズを準備し、
各セラミックビーズを使用してビーズのみの体積Vとポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’をそれぞれ計測し、ΔV=V’−Vが最小となるビーズを使用する。
According to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of ceramic beads having a spherical shape that cannot penetrate into the pores of the porous part and having different diameters are prepared,
Using each ceramic bead, the volume V of only the bead and the volume V ′ of the entire bead including the porous part are respectively measured, and the bead having the smallest ΔV = V′−V is used.
また前記ビーズは、直径0.5〜1.5mmのジルコニアビーズであることが好ましい。 The beads are preferably zirconia beads having a diameter of 0.5 to 1.5 mm.
上記本発明の装置および方法によれば、ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填されかつビーズが最密状態に達した状態のポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’と最密状態における前記ビーズの体積Vの差ΔV=V’−Vとして、空孔を有する不定形なポーラス部品全体の体積を直接測ることができる。
従って、これとポーラス部品の質量Wから全体の平均見かけ密度が容易に求められる。これにより放射線に対するような特別な管理を必要とせず、簡単な作業工程で従来以上の測定精度が得られる。
According to the apparatus and method of the present invention described above, the beads in the close-packed state are filled with the volume V ′ of the entire bead including the porous parts in which the beads are filled without gaps around the porous parts and the beads are in the close-packed state. As a difference ΔV = V′−V of the volume V, it is possible to directly measure the volume of the entire amorphous porous part having pores.
Accordingly, the overall average apparent density can be easily obtained from this and the mass W of the porous part. This eliminates the need for special management for radiation, and provides higher measurement accuracy with a simple work process.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明による見かけ密度測定装置の全体構成図である。
この図において、本発明の見かけ密度測定装置10は、ビーズ12、容器14、蓋部材16、バイブレータ18および体積計測手段20を備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparent density measuring apparatus according to the present invention.
In this figure, an apparent
ビーズ12は、見かけ密度を計測するポーラス部品1の空孔に侵入しえない粒径のビーズである。ビーズ12は、バイブレータ18の加振により破損しない硬度を有し、かつ加圧焼成前の焼結部品等のように破損しやすいポーラス部品1に作用する面圧を低減するために真密度の小さい材質であるのが好ましい。
このような条件を満たすものとして、ビーズ12は、ほぼ一定の球形を有するセラミックビーズであるのが好ましく、特に、直径0.5〜1.5mmのジルコニアビーズであるのが好ましい。
The
In order to satisfy such conditions, the
容器14は、上部にポーラス部品1が通過可能な開口を有し、内部にポーラス部品1とビーズ12を収容可能な容器である。容器14はこの例では、底のある円筒形容器であり、その側部にビーズ12を排出する排出管14aと、その先端を開閉可能に閉じる開閉弁15aを備える。
なお、容器14は、この形態に限定されず、任意の形状であってもよい。
The
In addition, the
蓋部材16は、容器14の開口を開閉可能に閉鎖し、かつ容器14との間にポーラス部品1を収容しそのまわりに隙間なくビーズ12を充填可能に構成されている。
容器14の開口を蓋部材16で閉鎖した状態で、その連結部分はビーズ12が外部に洩れないようにシールされ、かつビーズ12が互いにブリッジを起こさないように滑らかな内面形状となるように構成されている。
The
In a state where the opening of the
なお、本発明の容器14と蓋部材16は、上述した構成に限定されず、例えば両者を一体に形成してもよい。
In addition, the
バイブレータ18は、容器14の開口を蓋部材16で閉鎖した状態で、容器14をビーズ12が最密状態に達するまで加振する機能を有する。なお、本出願において、「最密状態」とは、分子構造における最密構造(面心立方構造と六方最密構造)と相違し、ビーズが互いに接触してビーズ全体の見かけ密度が最大となる状態を意味する。
The
体積計測手段20は、この例ではメスシリンダであり、蓋部材16の上部に一体的に設けられ、ポーラス部品1を含むビーズ全体の体積V’とポーラス部品1を除くビーズのみの体積Vを計測可能に目盛が設けられている。
The volume measuring means 20 is a graduated cylinder in this example, and is integrally provided on the upper part of the
なお、本発明の体積計測手段20は、上述した構成に限定されず、例えばメスシリンダの代わりに光学センサやレーザ光を用いてビーズ上端の位置を検出してもよい。 The volume measuring means 20 of the present invention is not limited to the above-described configuration, and for example, the position of the upper end of the bead may be detected using an optical sensor or laser light instead of the graduated cylinder.
図2は、上述した装置を用いた本発明の見かけ密度測定方法の説明図である。
この図に示すように、本発明の方法は、(A)〜(D)の4つのステップからなる。
ステップ(A)では、開口を蓋部材16で閉鎖した空の容器14にビーズ12を所定量充填し、バイブレータで最密充填になるまで容器14を振動させた後、メスシリンダの目盛りを読んでビーズ12のみの体積Vを記憶又は記録する。
ステップ(B)では、開閉弁15aを開いてビーズ12を容器14から補助容器22に一部抜き出し、蓋部材16を外して内部にポーラス部品1を収容し、再度開口を蓋部材16で閉鎖する。
ステップ(C)では、ステップ(B)で抜き取ったビーズ12を補助容器22の開閉弁15bを開いて容器14と蓋部材16の間に全量を再充填する。次いで、バイブレータ18でポーラス部品1のまわりに隙間なくビーズ12が充填されかつすべてのビーズ12が最密状態に達するまで加振した後、メスシリンダの目盛りを読んでポーラス部品1を含むビーズ全体の体積V’を記憶又は記録する。
上述したステップ(A)(C)で得られた被測定物1の有り無しの時の目盛りの読み値V’,Vの差ΔV=V’−Vから、被測定物1の体積を算出する。
さらにステップ(D)で、ポーラス部品1の質量Wを精密天秤を用いて測定する。
ポーラス部品1の見かけ密度Dは、D=W/(V’−V)で求めることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the apparent density measuring method of the present invention using the above-described apparatus.
As shown in this figure, the method of the present invention comprises four steps (A) to (D).
In step (A), a predetermined amount of
In step (B), the opening /
In step (C), the
The volume of the device under
Further, in step (D), the mass W of the
The apparent density D of the
なお、上述したステップ(A)は、ステップ(B)(C)の後でもよく、ステップ(D)はステップ(B)(C)の前でもよい。
また、体積V’,Vを計測する代わりに、メスシリンダ内の同一レベルまでビーズ12を充填し、その必要ビーズ量の差から被測定物1の体積を求めてもよい。
Step (A) described above may be after steps (B) and (C), and step (D) may be before steps (B) and (C).
Further, instead of measuring the volumes V ′ and V, the
さらにこの方法において、ビーズ12として、見かけ密度を計測するポーラス部品1の空孔に侵入しえない球形であって、直径の異なる複数のセラミックビーズを準備し、各セラミックビーズを使用してビーズ12のみの体積Vとポーラス部品1を含むビーズ全体の体積V’をそれぞれ上述した方法で計測し、ΔV=V’−Vが最小となるビーズを使用するのがよい。
Further, in this method, a plurality of ceramic beads having different diameters that cannot penetrate into the pores of the
図3は、ビーズの直径dとΔV=V’−Vとの模式的関係図である。
ビーズの直径dがポーラス部品1の空孔に侵入しえない球形(図でd1以上)であっても、ビーズの直径dが大きい場合(図でa)には、不定形なポーラス部品1の表面においてビーズ12のみかけ密度が最密状態よりも粗になる傾向があるため、計測されるポーラス部品1の体積ΔVは正確な体積V0よりも大きくなる。
また、逆にビーズの直径dが小さくなりすぎると(図でb)、粒子が凝集してブリッジを起こしやすくなり、ブリッジ現象によりビーズ12のみかけ密度が最密状態よりも粗になるため、計測されるポーラス部品1の体積ΔVは同様に正確な体積V0よりも大きくなる。
従って、ΔV=V’−Vが最小となる粒径(図でc)のビーズを使用することにより、ポーラス部品1の正確な体積を求めることができる。
FIG. 3 is a schematic diagram of the bead diameter d and ΔV = V′−V.
Even if the bead diameter d is a spherical shape (d1 or more in the figure) that cannot enter the pores of the
Conversely, if the bead diameter d becomes too small (b in the figure), the particles tend to agglomerate and cause bridging, and the apparent density of the
Therefore, the exact volume of the
上述したように、本発明の装置および方法によれば、ポーラス部品1のまわりに隙間なくビーズ12が充填されかつビーズ12が最密状態に達した状態のポーラス部品1を含むビーズ全体の体積V’と最密状態におけるビーズの体積Vの差ΔV=V’−Vとして、空孔を存する不定形のポーラス部品全体の体積を直接測ることができる。
従って、これとポーラス部品1の質量Wから全体の平均見かけ密度Dが容易に求められる。これにより放射線に対するような特別な管理を必要とせず、簡単な作業工程で従来以上の測定精度が得られる。
As described above, according to the apparatus and method of the present invention, the volume V of the entire bead including the
Therefore, the overall average apparent density D can be easily obtained from this and the mass W of the
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the Example and embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 ポーラス部品、
10 見かけ密度測定装置、12 ビーズ(ジルコニアビーズ)、
14 容器、14a 排出管、15a,15b 開閉弁、
16 蓋部材、18 バイブレータ、
20 体積計測手段(メスシリンダ)、
22 補助容器
1 Porous parts,
10 Apparent density measuring device, 12 beads (zirconia beads),
14 container, 14a discharge pipe, 15a, 15b on-off valve,
16 lid member, 18 vibrator,
20 Volume measuring means (measuring cylinder),
22 Auxiliary container
Claims (6)
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有し、内部に前記ポーラス部品とビーズを収容可能な容器と、
前記開口を開閉可能に閉鎖し、かつ前記容器との間に前記ポーラス部品を収容しそのまわりに隙間なく前記ビーズを充填可能な蓋部材と、
前記開口を蓋部材で閉鎖し前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、前記容器をすべてのビーズが最密状態に達するまで加振可能なバイブレータと、
前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’と前記ポーラス部品を除くビーズのみの体積Vを計測可能な体積計測手段とを備える、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定装置。 Beads of a particle size that cannot penetrate into the pores of the porous part that measures the apparent density,
A container having an opening through which the porous part can pass, and capable of accommodating the porous part and beads therein;
A lid member that closes the opening in an openable and closable manner, and accommodates the porous part between the container and fills the beads without any gaps around the porous part;
A vibrator capable of vibrating the container until all the beads reach a close-packed state, with the opening closed with a lid member and filled with beads around the porous part without gaps;
An apparent density measuring device for a porous part, comprising: a volume measuring unit capable of measuring a volume V ′ of the whole beads including the porous part and a volume V of only the beads excluding the porous part.
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有する容器と前記開口を開閉可能に閉鎖する蓋部材との間に前記ポーラス部品と最密状態において体積Vの前記ビーズを収容し、
前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、すべてのビーズが最密状態に達するまで前記容器を加振し、
加振後に前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’を計測し、
見かけ密度DをD=W/(V’−V)で求める、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定方法。 Prepare beads with a particle size that cannot penetrate into pores of porous parts with mass W to measure apparent density,
The beads having a volume V are accommodated in a close-packed state with the porous part between a container having an opening through which the porous part can pass and a lid member that closes the opening so as to be openable and closable.
With the beads filled around the porous part with no gaps, vibrate the container until all beads reach a close-packed state,
Measure the volume V ′ of the entire bead including the porous part after vibration,
An apparent density measurement method for porous parts, wherein the apparent density D is obtained by D = W / (V′−V).
各セラミックビーズを使用してビーズのみの体積Vとポーラス部品を含むビーズ全体の体積V’をそれぞれ計測し、ΔV=V’−Vが最小となるビーズを使用する、ことを特徴とする請求項4に記載のポーラス部品の見かけ密度測定方法。 A spherical shape that cannot penetrate into the pores of the porous part, and preparing a plurality of ceramic beads having different diameters,
The volume V of the beads only and the volume V 'of the whole beads including the porous part are respectively measured using each ceramic bead, and beads having a minimum ΔV = V′−V are used. 4. A method for measuring an apparent density of a porous part according to 4.
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