JPH04161838A - 粉粒体見掛密度の自動測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、粉粒体の見掛密度を連続的に自動測定するよ
うにした粉粒体見掛密度の自動測定装置に関する。

【従来の技術】

粉粒体見掛密度の測定方法は、日本工業規格の金属粉の
見掛密度試験方法（ＪＩＳＺ２５０４）に規定されてい
る。この見掛密度試験方法は、１００ｇの試料を１０５
±５℃で１時間乾燥してから底部に孔径２．５　ｍのオ
リフィスを有する漏斗に注ぎ、この漏斗から２５ｃｄの
容器に溢れるまで流し込み盛り上がった試料をヘラで擦
り切ってから容器内の試料重量を容器体積（２５ｃｉｉ
ｌ）で除して見掛密度を算出する。 このように、粉粒体の見掛密度の測定方法においては、
試料の前処理が１時間と長いこと、余剰試料をヘラで擦
り切る場合に個人差があり、重量誤差が生じ易いことか
ら正確な見掛密度及び流動層の測定が困難であると共に
、全ての工程に作業者が介在しており、測定時間が長く
作業能率が悪いという問題点があった。 そこで、上記問題点を解決するために、特開昭５７−５
３６４０号公報、特開昭５７−７０４２９号公報、特開
昭６０−２２６４４号公報及び特開平１−１２９１３４
号公報に記載されているように粉粒体の見掛密度或いは
見掛密度及び粒度分布を自動的に測定する装置が提案さ
れている。

【発明が解決しようとする課Ｂ】

しかしながら、上記従来の各粉粒体見掛密度の自動測定
装置にあっては、試料容器として前述したＪＩＳＺ２５
０４に準拠して幅広投入口を有する有底円筒状に形成さ
れた試料容器を採用しているので、この試料容器に粉粒
体を溢れるまで投入したときに、その上部の余剰試料の
重量が試料容器内の試料に対して占める重量の比が比較
的多く、余剰試料を排除しないと見掛密度の測定値の精
度が極端に低下することになる。この結果、余剰試料を
排除する排除機構を必要とし、装置が複雑高価となると
共に、振動の多い環境での信顧性が低下するという未解
決の課題があった。 そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目し
てなされたものであり、余剰試料の排除機構を設けるこ
となく、しかも振動の多い環境での信顛性を向上するこ
とができる粉粒体見掛密度の自動測定装置を提供するこ
とを目的としている。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明に係る粉粒体見掛密
度の自動測定装置は、粉粒体の見掛密度を連続的に自動
測定する粉粒体見掛密度の自動測定装置であって、粉粒
体製造設備で製造された粉粒体を採取し、細径の供給ノ
ズルを介して流下させる粉粒体採取手段と、該粉粒体採
取手段の供給ノズルから流下される粉粒体を受ける投入
口が細径の試料容器と、該試料容器を前記供給ノズルか
ら流下される粉粒体を受ける投入位置及びこれに対して
倒立した粉粒体を排出する排出位置間に反転させる反転
手段と、前記試料容器内の粉粒体重量を測定する重量測
定手段と、該重量測定手段で測定した前記試料容器内の
試料重量と当該試料容器の容積とから見掛密度を演算す
る演算手段とを備えたことを特徴としている。

【作用】

本発明においては、粉粒体の見掛密度を測定するに当た
って、粉粒体採取手段によって、粉粒体製造設備で製造
された粉粒体を採取し、これを細径の供給ノズルから流
下させる。この供給ノズルの下側には、投入口を細径と
した例えばフラスコ状の試料容器が配設され、この試料
容器内に供給ノズルから流下した粉粒体が投入口から溢
れるまで投入される。ここで、試料容器の投入口は細径
であるので、粉粒体を投入口から溢れさせたときに、そ
の上部に残留する余剰試料の重量は、試料容器内に収納
された試料の重量に比較して遥かに少なくなり、余剰試
料が見掛密度の測定精度に与える影響は無視することが
でき、余剰試料を排除する排除機構を設ける必要がない
、そして、重量測定手段で、試料を収容した試料容器の
重量を測定し、この測定重量から空の試料容器の重量を
減算して試料重量を求め、これを試料容器の容積又はこ
れに必要に応じて所定の補正値を加算した値で除するこ
とにより、見掛密度を算出することができる。 そして、重量測定手段での重量測定が終了したら移動手
段によって試料容器を反転倒立させることにより、試料
容器内の試料を廃棄し、再度試料容器を反転させてその
投入口を供給ノズルに対向させることにより、次の見掛
密度測定に備える。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明の一実施例を示す正面図である。 図中、１は下面に配設されたキャスター２によって移動
可能で且つ同様に下面に配設されたアジャスタ３によっ
て任意の位置の床等の固定部に位置調整可能番こ固定さ
れる筐体であって、この筺体１の上端部に粉粒体採取手
段としての採取機構４が配設されている。 この採取機構４は、第２図に示すように、粉粒体の製造
設備に連通された垂直方向に延長する粉粒体搬送用配管
５の途中に配設した粉粒体採取用管路６ａを有するＴ型
継手６と、筺体１の上面に配設された架台７上に粉粒体
採取用管Ｎ６ａを挟んで並設された２つの複動形エアシ
リンダ８．９と、これらエアシリンダ８．９のピストン
ロッド８ａ、９ａの先端間に橋架された連結板１０と、
この連結板１０の中央部に配設されたロークリアクチュ
エータ１１と、このロークリアクチュエータ１１の出力
軸１１ａにカップリング１２を介して連結され、その先
端が粉粒体採取用管路６ａ内に装入された回転軸１３と
、この回転軸１３の先端に取付けられた採取カップ１４
と、この採取カップ１４で採取した粉粒体試料を落下さ
せる案内ｆｌｆ１５と、この案内筒１５の底部に配設さ
れ下端に細径の供給ノズル１６が形成された漏斗１７と
で構成されている。そして、各エアシリンダ８゜９にエ
アを供給する２ポ一ト２位置スプリングオフセット形の
電磁方向切換弁１８がそのソレノイド１８ａに後述する
演算制御装置３０から供給される切換信号Ｃ３，がオフ
状態であるノーマル位置にある状態で、エアシリンダ８
，９のピストンロッド８ａ、９ａが伸長して採取カップ
１４が案内筒１５に対向する排出位置となり、この状態
から電磁方向切換弁１８のソレノイド１８ａに演算制御
装置３０からオン状態の切換信号ＣＳ　＋を供給してオ
フセット位置に切換えることにより、エアシリンダ８．
９のピストンロッド８ａ、９ａが収縮して採取カップ１
４が粉粒体搬送用配管５内を流下する粉粒体を受ける採
取位置に移動される。 また、ロークリアクチュエータ１１は後述する演算制御
装置３０から駆動信号ＣＳ　ｚが入力される毎に、その
出力軸１１ａが１８０度回軸回転採取カップ１４内の粉
粒体試料が案内筒１５内に排出される。 一方、案内筒１５の下端には、測定ユニント２０が一体
に連結されている。この測定ユニット２０は、筺体１に
アングル材２０ａで固定された大径の円筒状胴部２０ｂ
と、その上下両端に連設された円錐形部２０ｃ、２０ｄ
と、これらに連設された円筒部２０ｅ、２０ｆとで構成
されており、円錐形部２Ｏｃ内に採取機構４の供給ノズ
ル１６の下端が延長されていると共に、円筒状胴部２０
ｂ内に試料容器２１が上下に反転自在に配設され、且つ
円筒部２Ｏｆの下端には、測定済の粉粒体試料を回収す
る回収タンク２２が連設されている。 試料容器２１は、第３図に示すように、有底の円筒状胴
部２１ａと、その上方に連設する円錐台部２１ｂと、そ
の上方に連設する前記供給ノズル１６よりは大径の細径
円筒部２１ｃとで構成され、円筒状胴部２１ａの底面が
反転機構２３に支持されて、細径円筒部２１ｃの上端の
投入口２１ｄが供給ノズル１２の下端面に対向する正立
位置及びこれより１８０度反転した倒立位置との間に往
復動される。 反転機構２３は、筺体１に形成された中央水平棚部ｌｃ
上に固着されたロークリアクチュエータ２４と、その回
転軸２４ａにカップリング２５を介して連結された回転
軸２６と、この回転軸２６を支持するベアリングユニッ
ト２７と、回転軸２６の先端に取付けられた重量測定手
段を構成するロードセル２８と、このロードセｌし２８
の自由端に取付けられ試料容器２１の底部を支持する支
持棒２９とで構成され、ロークリアクチュエータ２４を
回動駆動することにより、試料容器２１を正立位置及び
反転倒立位置に位置決めする。 そして、ロードセル２８の重量測定データが筺体１の水
平棚１ｄに載置された演算制御装置３０に供給される。 演算制御装置３０は、第４図に示すように、インタフェ
ース回路３０ａ、演算処理装置３０ｂ及び記憶装置３０
ｃを少な（とも備えたマイクロコンピュータ３０ｄを有
し、インタフェース回１ＩＩ３０ａの入力側に、演算制
御装置ｆ３０の前面に設けられた起動スイッチ３１から
の起動信号及びロードセル２８の測定データが入力され
、且つ出力側に、採取機構４のエアシリンダ８．９を作
動制御する電磁方向切換弁１日のソレノイド１８ａを駆
動する駆動回路３２、採取カップ１４を回転させるロー
クリアクチュエータ１１を駆動制御する駆動回路３３、
試料容器２１を回転させるロークリアクチュエータ２４
を駆動制御する駆動回路３４、測定結果を表示するＣＲ
Ｔデイスプレィ３５及び測定結果を印字するプリンタ３
６が接続されている。 そして、演算処理装置３０ｂは、起動スイッチ３１が押
下されたときに、予め設定されたシーケンスプログラム
に従って採取機構４に対して粉粒体搬送用配管５内を搬
送される粉粒体を採取して供給ノズル１６Ｌ二投入する
採取指令を出力すると共に、ロードセル２８から入力さ
れる重量測定データを監視してその変化率が小さくなっ
たときに採取停止指令を出力し、このときの重量測定デ
ータと試料容器２１が空の状態の重量測定データとに基
づいて下記（１）式の演算を行って粉粒体の見掛密度Ｄ
　（ｇ／Ｃ１１）を算出し、算出結果をＣＲＴデイスプ
レィ３５及びプリンタ３６に出力する。 Ｄ＝　（（ｗａ　−ｗｖ　）／Ｖ）＋α　・・・−・−
・・−・（１）ここで、Ｗｄは試料容器２１の試料充填
時の重量、Ｗｖは試料容器２１の空時の重量、■は試料
容器２１の容積、αは現行手動機と自動機との間の補正
係数である。 記憶装置３０ｃは、演算処理袋Ｗ３０ｂの処理に必要な
プログラムが予め記憶されていると共に、演算処理装置
３０ｂの処理結果を逐次記憶し、且つ予め設定した補正
係数αが記憶されている。ここで、補正係数αは、後述
する同一試料を使用した従来のＪＩＳＺ２５０４に従う
手動測定装置による見掛密度測定結果と本発明による自
動測定装置の見掛密度測定結果とを表す第７図から求め
て、演算式又はマツプの形で記憶装置３０ｃに記憶する
。 次に、上記実施例の動作を演算制御装置３０の処理手順
を示す第５図及び第６図を伴って説明する。 先ず、予め計測した試料容器２１の容積■と補正係数α
を演算制御装置３０のマイクロコンピュータ３０ｄに登
録し、この登録が完了したら起動スイッチ３１を押下す
る。 この起動スイッチ３１が押下されると、マイクロコンピ
ュータ３０ｄで第５図の処理が予め設定された所定時間
（分単位、時単位等任意の時間）毎にタイマ割込処理と
して実行される。 すなわち、ステップ■で、ロードセル２８から入力され
る空の試料容器２１の重量データを読込み、次いでステ
ップ■に移行して採取機構４の採取カップ１４を粉粒体
搬送用配管５内に装入するように、電磁方向切換弁１８
をオフセット位置に切換えるオン状態の切換信号Ｃ８ｌ
を送出し、次いでステップ■に移行して採取カップ１４
内に粉粒体が溢れる程度に充填されるに十分な設定時間
Ｔ＋（例えば数秒程度）が経過したか否かを判定し、設
定時間が経過していないときにはこれが経過するまで待
機し、設定時間が経過したときにはステップ■に移行す
る。 このステップ■では、切換信号Ｃ３，をオフ状態として
電磁方向切換弁１８をノーマル位置に切換え、これによ
ってエアシリンダ８．９のピストンロッド８ａ、９ａを
収縮させて採取カップ１４を投入位置に移動させ、次い
でステップ■に移行して、ロークリアクチュエータ１１
に対して採取カップ１４を１８０度反転させる駆動信号
Ｃ３２を駆動回ＩＭＩ３３に出力して、採取カップ１４
を反転させて、充填されている粉粒体を案内筒１５に投
入し、この粉粒体を漏斗Ｉ７を介して供給ノズル１６に
落下させ、この供給ノズル１６から流下する粉粒体を試
料容器２１の投入口２１ｄから試料容器２工内に充填す
る。 次いで、ステップ■に移行して、第６図に示す重量変化
量監視用タイマ割込処理が起動されているか否かを判定
し、起動されていないときには、ステップ■に移行して
これを起動してからステップ■に移行し、起動されてい
るときには、直接ステップ■に移行する。 このステップ■では、ロータリアクチュエータ１１に対
して採取カップ１４をさらに１８０度反転させる駆動信
号Ｃ３２を駆動回路３３に出力して採取カップ１４を採
取位置に反転させてからステップ■に移行する。 このステップ■では、第６図に示す重量変化量監視用タ
イマ割込処理で算出された重量変化量ΔＷ−を読込み、
これが予め設定した設定変化量γ以下となったか否かを
判定する。この判定は、試料容器２１内に充填される粉
粒体試料が投入口２１ｄから溢れる状態となったか否か
を判定するものであり、ΔＷ、＞γであるときには、試
料容器２１内への粉粒体充填中であると判断して前記ス
テップ■に戻り、ΔＷ４≦γであるときには、試料容器
２１から粉粒体試料が溢れる状態となったものと判断し
てステップ［相］に移行する。 このステップ［相］では、ロードセル２８の重量測定デ
ータを読込み、次いでステップ■に移行して、前記（１
）式の演算を行って見掛密度りを算出し、これを記憶装
置３０ｃの所定記憶領域に記憶する。 次いで、ステップ＠に移行して、算出した見掛密度りを
ＣＲＴデイスプレィ３５及びプリンタ３６に送出して、
表示及び印字を行ってからステップ＠に移行する。 このステップ［相］では、第６図の重量変化量監視用タ
イマ割込処理を停止させ、次いでステップ［相］に移行
して、反転機構２３のロークリアクチュエータ２４に対
して駆動信号ＣＳ　、を出力し、これによって試料容器
２１を第１図で鎖線図示のように１８０度反転させて倒
立状態とし、内部に充填されている粉粒体試料を回収タ
ンク２２に廃棄し、次いでステップ［相］に移行して、
試料容器２１内の粉粒体試料が全て廃棄されるに十分な
設定時間Ｔ。 が経過したか否かを判定し、設定時間Ｔ２が経過してい
ないときにはこれが経過するまで待機し、設定時間Ｔ！
が経過したときにはステップ■に移行する。 このステップ［相］では、反転機構２３のロータリアク
チュエータ２４に対して再度駆動信号Ｃ３゜を出力し、
これによって試料容器２１を第１図で点線図示の正立状
態で且つ投入口２１ｄが供給ノズル１６に下方から対向
する位置に復帰させてからタイマ割込処理を終了して所
定のメインプログラムに復帰する。 一方、第６図の重量変化量監視処理は、所定時間（例え
ば１秒）毎のタイマ割込処理として実行され、先ずステ
ップ０で現在のロードセル２８の重量測定データＷ６．
を読込み、次いでステップ＠に移行して前回のタイマ割
込処理で読込んだ重量測定データＷ、、−，を続出して
、両者の差値ΔＷ。 （””Ｗａｉ−ＩＬ＝−＋）を算出し、これを記憶装置
３０ｃの所定記憶領域に更新記憶し、次いでステップ０
に移行してステップ■で読込んだ重量測定データＷｄｉ
を前回重量測定データＷ、、−，として記憶装置３０ｃ
の所定記憶領域に更新記憶してからタイマ割込処理を終
了して第５図の見掛密度測定処理に復帰する。 したがって、予め設定された所定時間毎に、第５図の見
掛密度測定処理が実行されることにより、採取機構４の
採取カップ１４で粉粒体搬送用配管５内を流下する粉粒
体を試料として採取し、これを供給ノズル１６を介して
試料容器２１に充填する。このとき、粉粒体が試料容器
２１内に投入されている間は、供給ノズル１２から流下
する粉粒体流量に応じてロードセル２８の重量測定デー
タが略一定の増加率で増加し、粉粒体が試料容器２１の
投入口２１（１から溢れる状態となると、ロードセル２
８の重量測定データの増加率が低くなって、第６図の重
量変化量監視処理による変化量ΔＷ４が小さい値となっ
て、設定値γ以下となることから、粉粒体が試料容器２
１の投入口２１ｄから溢れたことを検出することができ
、これを検出したときには、採取機構４による粉粒体の
採取を中止する。このように、試料容器２１の投入口２
１ｊから粉粒体が溢れる状態となると、試料容器２１の
投入口２１上に余剰試料が残ることになるが、試料容器
２１の投入口２１ｄが細径に選定されていることにより
、余剰試料の重量は試料容器２１内の粉粒体試料の重量
に比較して充分小さい値となり、無視することができる
。このため、余剰試料を排除することなく、見掛密度り
の測定を行っても見掛密度を高精度で測定することが可
能となる。 ここで、同一粉粒体試料を使用して、上記実施例による
本発明装置の補正係数αを零としたとき即ち補正前の見
掛密度測定値とＪＩＳＺ２５０４で規定される従来の手
動測定装置で測定した見掛密度測定値とを比較した結果
、第７図に示すようになり、両者の値には一次式で表せ
る非常に強い正の相関が認められ、実用上問題のない範
囲であることが確認され、従って補正係数αを第７図か
ら求めて前記（１）式の補正演算を行うことにより、高
精度で見掛密度を測定することができる。 なお、試料容器２１の投入口２１ｄ上における余剰試料
の重量は、粉粒体試料の見掛密度によって異なるが、こ
れは粉粒体試料の見掛密度に相関のある安息角によって
決まるものである。すなわち、見掛密度の大きな粒子は
、安息角が小さいので、余剰試料が少なくなり、逆に見
掛密度の小さな粒子では安息角が大きいので、余剰試料
が多くなるという関係が成立し、したがって、この関係
を予め把握しておき、これを補正値として算出した見掛
密度りを補正することにより、より一層測定精度を向上
させることができる。 以上のように、上記実施例によると、試料容器２１の投
入口２１ｄ上に残る余剰試料が試料容器２１内の粉粒体
試料に比較して極めて少ないく無視し得る程度とするこ
とができるので、この余剰試料を排除する特別な排除機
構を設ける必要が全くなく、この分会体の構成を簡易小
型化することができると共に、安価に構成することがで
き、しかも外部からの振動が伝達される環境下で使用す
る場合には、試料容器２１上の余剰試料が少量であって
無視することができ、振動環境下でも安定して高精度の
見掛密度測定を行うことができる。 なお、上記実施例においては、採取機構４として採取カ
ップ１４をエアシリンダ８，９及びロータリアクチュエ
ータ１１で進退及び回転させる場合について説明したが
、これに限定されるものではなく、粉粒体搬送用配管５
に分岐管及びバタフライ弁等の方向切換弁を配設し、分
岐管を案内筒１５に連設すると共に、方向切換弁で分岐
管に粉粒体を導入することにより、粉粒体試料を供給ノ
ズル１６に供給するようにしてもよい。 また、上記実施例においては、重量測定手段としてのロ
ードセル２８を反転機構２３の回転軸２６の途中に介挿
した場合について説明したが、これに限らず回転軸２６
と試料容器２１との間に配設するようにしてもよく、さ
らに重量測定手段としては、ロードセル２８に限らず他
の重量測定素子を適用することもできる。 さらに、上記実施例においては、反転機構２３で試料容
器２１を正立位置及び倒立位置に反転させる場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、試料容
器２１０円筒胴部２１ｂの重心位置より上方に軸方向と
直角な回転軸を固着し、この回転軸をロードセルを介挿
した軸受で回転自在に支承すると共に、円筒胴部２１ｂ
の底部にワイヤ等の牽引索を連繋して、この牽引索を巻
胴或いはエアシリンダ等の直線移動機構で牽引すること
により、試料容器２１を倒立させるようにしてもよい。 またさらに、上記実施例においては、測定開始時に空の
試料容器２１の重量を測定する場合について説明したが
、これに限らず予め試料容器２１の重量を測定しておき
、これを記憶装置３０ｃに記憶させておくようにしても
よい。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明に係る粉粒体見掛密度の自
動測定装置によれば、試料容器の投入口を細径とし、こ
れに細径の供給ノズルを介して粉粒体試料を投入するよ
うにしているので、試料容器の投入口に残留する余剰試
料の重量を試料容器内の粉粒体試料の重量に比較して迩
かに小さい値として無視できるようにしたので、余剰試
料を排除する特別な排除機構を設ける必要が全くなく、
この分会体の装置を簡易小型化することができると共に
、安価に構成することができ、しかも振動環境下でも安
定して高精度の見掛密度を測定することができる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は採取
機構の一例を示す概略斜視図、第３図は試料容器の拡大
正面図、第４図は演算制御装置の一例を示すブロック図
、第５図及び第６図は夫々演算制御装置の処理手順の一
例を示すフローチャート、第７図は本発明の自動測定装
置と従来の手動測定装置との見掛密度測定結果を示すグ
ラフである。 図中、１は筐体、４は採取機構、８，９はエアシリンダ
、１１はロークリアクチュエータ、１４は採取カップ、
１６は供給ノズル、２０は測定ユニット、２１は試料容
器、２２は回収タンク、２３は反転機構、２４はローク
リアクチュエータ、２８はロードセル、３０は演算制御
装置、３５はＣＲＴデイスプレィ、３６はプリンタであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉粒体の見掛密度を連続的に自動測定する粉粒体見掛密
   度の自動測定装置であって、粉粒体製造設備で製造され
   た粉粒体を採取し、細径の供給ノズルを介して流下させ
   る粉粒体採取手段と、該粉粒体採取手段の供給ノズルか
   ら流下される粉粒体を受ける投入口が細径の試料容器と
   、該試料容器を前記供給ノズルから流下される粉粒体を
   受ける投入位置及びこれに対して倒立した粉粒体を排出
   する排出位置間に反転させる反転手段と、該前記試料容
   器内の粉粒体重量を測定する重量測定手段と、該重量測
   定手段で測定した前記試料容器内の試料重量と当該試料
   容器の容積とから見掛密度を演算する演算手段とを備え
   たことを特徴とする粉粒体見掛密度の自動測定装置。