(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体堆積層支持装置が連結されるベースに立設されたガイドポールと、
前記ガイドポールに上下自在に支持された衝撃錘と、
垂直面内で回動し、前記衝撃錘を持ち上げた後、当該衝撃錘を前記ガイドポールの根元に落下させるリフトバーと、
前記リフトバーに垂直面内での回動を与えるステッピングモータと、
前記ステッピングモータが前記リフトバーに与える回動の角度を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする粉体測定装置用衝撃付与装置。
【請求項２】
前記リフトバーの先端には、前記衝撃錘を持ち上げるローラと、前記ローラが前記衝撃錘に接触するときの衝撃を緩和するバンパーが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体測定装置用衝撃付与装置。
【請求項３】
前記バンパーは、前記ローラと並列に、且つ当該ローラよりも前記衝撃錘に向かって突き出すように前記リフトバーに装着されたスプリングにより構成されることを特徴とする請求項２に記載の粉体測定装置用衝撃付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉体測定装置用衝撃付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の物性値は、安息角、崩潰角、スパチュラ角、ゆるめ・固めかさ密度、圧縮度、凝集度、分散度、差角など、様々なパラメータをもって測定される。これらの物性値を測定する装置については、特許文献１、２に例を見ることができる。
【０００３】
特許文献１記載の装置は、安息角、崩潰角、ゆるめ・固めかさ密度、圧縮度、スパチュラ角、凝集度、分散度、差角等の粉体の物性の内少なくとも１種を測定するための測定手段と、測定手段での測定に必要な制御と演算処理を行う制御手段を備える。測定手段は、堆積した試料粉体の傾斜面と平行になるよう角度測定アームをパルスモータで回転駆動する角度測定治具を含む。制御手段は、パルスモータを駆動パルスで駆動制御し、駆動パルス数のカウントにより角度測定アームの角度算出を行う。
【０００４】
特許文献２記載の装置は、ベースの上にカメラを備える。安息角測定時にはカメラの前にバックライトパネルを背にする形で安息角測定テーブルを置く。スパチュラ角測定時にはカメラの前にバックライトパネルを背にする形でスパチュラを置く。カメラで撮影を行うと、安息角測定テーブル上の粉体堆積層のシルエット画像、又はスパチュラ上の粉体堆積層のシルエット画像を得ることができる。この画像をコンピュータで解析し、粉体堆積層の傾斜角度を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７９８８２７号公報
【特許文献２】特許第４１５５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
崩潰角やスパチュラ角を測定する場合には、安息角測定テーブルやスパチュラ角測定ブレードに衝撃を与えて粉体堆積層を崩潰させる必要がある。特許文献１には崩潰角測定
又はスパチュラ角測定時に衝撃付与具（ショッカー）で衝撃を与える構成が開示されている。
【０００７】
特許文献１記載の衝撃付与具は、錘を案内棒に沿って一定の高さまで持ち上げた後落下させ、衝撃を発生させる。崩潰角やスパチュラ角の測定には、衝撃を所定回数与える必要があるが、従来は錘を人の手でつまんで持ち上げていたため、持ち上げる高さにばらつきが生じることを避けられなかった。また、持ち上げる途中で手が震えたりすると、錘と案内棒とが接触し、その時の振動で崩潰が始まることもあり、崩潰角測定又はスパチュラ角測定に正確性を期すことが困難であった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、崩潰角測定又はスパチュラ角測定に必要な衝撃を、ばらつきなく一定の強さで生じさせることが可能な粉体測定装置用衝撃付与装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉体測定装置用衝撃付与装置は、粉体堆積層支持装置が連結されるベースに立設されたガイドポールと、前記ガイドポールに上下自在に支持された衝撃錘と、垂直面内で回動し、前記衝撃錘を持ち上げた後、当該衝撃錘を前記ガイドポールの根元に落下させるリフトバーと、前記リフトバーに垂直面内での回動を与えるステッピングモータと、前記ステッピングモータが前記リフトバーに与える回動の角度を制御する制御装置と、を備える。
【００１０】
本発明の粉体測定装置用衝撃付与装置において、前記リフトバーの先端には、前記衝撃錘を持ち上げるローラと、前記ローラが前記衝撃錘に接触するときの衝撃を緩和するバンパーが装着されている。
【００１１】
本発明の粉体測定装置用衝撃付与装置において、前記バンパーは、前記ローラと並列に、且つ当該ローラよりも前記衝撃錘に向かって突き出すように前記リフトバーに装着されたスプリングにより構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、モータにより回動せしめられるリフトバーで衝撃錘を持ち上げるものであるから、手で持ち上げる場合に比べてふらふらすることなく、安定した持ち上げを達成することができる。また、モータがステッピングモータであることから、リフトバーに与える回動の角度を比較的自由に設定することができる。このため、試料の物性や測定の目的に合わせて衝撃錘の持ち上げ高さを変更するのが容易である。衝撃付与回数が複数回にわたる場合であっても、毎回ばらつきのない高さにまで衝撃錘を持ち上げて、均一な強さの衝撃を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】粉体物性測定装置の概略正面図である。
【図２】粉体物性測定装置の概略側面図である。
【図３】安息角測定について説明する概略断面図である。
【図４】スパチュラ角測定について説明する概略断面図である。
【図５】衝撃付与機構の概略側面図である。
【図６】衝撃錘の持ち上げ動作を説明する第１の説明図である。
【図７】衝撃錘の持ち上げ動作を説明する第２の説明図である。
【図８】衝撃錘の持ち上げ動作を説明する第３の説明図である。
【図９】粉体物性測定装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る衝撃付与装置は、粉体堆積層の安息角、崩潰角、差角、及びスパチュラ角
の測定を可能とする粉体物性測定装置１の構成要素として実現されている。
【００１５】
粉体物性測定装置１の外観を構成する二大要素は、本体２と、その前部を覆うカバー３である。本体２は図示しない架台構造の外側を板金製の筐体４で囲んだものであり、高さ調整可能な複数の支持脚５により支持面の上に支持される。カバー３は透明な合成樹脂により主要部が形成されており、左右一対のアーム６で本体２の左右両側面に取り付けられる。アーム６の先端は本体２に連結する支点部７となり、カバー３は支点部７を中心として垂直面内で回動する。
【００１６】
カバー３を下ろすと図２の実線状態となる。この時カバー３で囲い込まれる空間が図３に示す測定室１０となる。前述の通りカバー３は主要部が透明であるため、カバー３を下ろした状態でも測定室１０の内部を見通すことができ、作業者は試料の状況等を目視で確認しながら、粉塵の影響を受けることなく測定作業を行うことができる。
【００１７】
カバー３の正面には手掛け部３ａが形成されており、そこに手を掛けて、カバー３を図２の仮想線の位置まで引き上げることができる。図２の仮想線の位置まで引き上げたときは、カバー３は手を離してもその位置に留まっている。このように測定室１０を開放状態にした上で、作業者は測定済みの試料や測定に供した用具の片付け、新たな測定作業のセッティング、保守点検作業などを行う。測定室１０を開放状態にしておく必要がなくなったときはカバー３を下ろす。支点部７でカバー３を支える軸にはダンパーが組み合わせられており、下ろす途中で手を離せばカバー３はゆっくりと降下し、衝撃を与えることなく静かに閉じる。
【００１８】
粉体物性測定装置１には、試料粉体を振動篩にかける振動装置が設けられている。振動装置の本体部分は筐体４内に存在し、その本体部分が備える篩取付枠２０の一部分のみが、図３に示す通り測定室１０に突き出している。篩取付枠２０には、図９に示す電磁石２１により上下方向の振動が与えられる。
【００１９】
図３には安息角測定用のセッティングが示されている。篩３０には篩押さえ４１を重ね、篩取付枠２０の下面には安息角測定用漏斗３１を取り付け、これらを締結具４３で篩取付枠２０に固定している。安息角測定用漏斗３１の下方にはブラケット３３により支持された安息角測定テーブル３２が配置されている。安息角測定テーブル３２の下にはそこからこぼれた試料を受けるバット３４が配置されている。バット３４は筐体４の内部から測定室１０に突き出す垂直な支持軸３５により支持されている。支持軸３５は図９に示す支持軸昇降モータ３６により昇降せしめられる。支持軸昇降モータ３６はモータドライバ３７で駆動される。
【００２０】
図４にはスパチュラ角測定用のセッティングが示されている。図３の安息角測定用セッティングで安息角測定用漏斗３１であったものがスパチュラ角測定用シュート３８に置き換えられ、安息角測定テーブル３２とそれを支えるブラケット３３の組み合わせがスパチュラ角測定ブレード３９とそれを支えるブラケット４０の組み合わせに置き換えられている。バット３４上には、スパチュラ角測定ブレード３９を囲む囲枠４２が設置されている。なお、スパチュラ角測定に際して試料粉体を供給する場合、スパチュラ角測定ブレード３９を囲枠４２内にセットした後、試料粉体を振動篩にかけないで直接手でスパチュラ角測定ブレード３９上に盛るようにしてもよい。
【００２１】
粉体堆積層支持装置、すなわち安息角測定テーブル３２とスパチュラ角測定ブレード３９は、ブラケット３３または４０により、衝撃付与装置５０のベース５１に連結される。
【００２２】
衝撃付与装置５０は、筐体４の内部に水平に配置されたベース５１と、ベース５１から垂直に立ち上がるガイドポール５２を有する。衝撃錘５３を持ち上げてガイドポール５２の根元に落下させることにより、ベース５１に振動が生じ、その振動がブラケット３３またはブラケット４０を介して安息角測定テーブル３２またはスパチュラ角測定ブレード３９に伝わる仕組みである。
【００２３】
図５に示すように、衝撃錘５３を持ち上げるのはステッピングモータ５４によって回動されるリフトバー５５である。ステッピングモータ５４は水平方向に突き出すモータ軸５４ａを備え、モータ軸５４ａには先端にローラ５６を備えるリフトバー５５が直結されている。ローラ５６は衝撃錘５３の下面に当たる。モータ軸５４ａが回転するとリフトバー５５は垂直面内で回動し、その回動角に応じて衝撃錘５３が持ち上がる。ローラ５６が回転しながら衝撃錘５３が持ち上げられるため、ローラ５６と衝撃錘５３との間に生ずる抵抗が小さくなり、衝撃錘５３をスムーズに持ち上げることができる。
【００２４】
ステッピングモータ５４は図９に示すモータドライバ５７で駆動される。モータドライバ５７に対し制御装置６０が制御信号を送ると、制御信号に応じた駆動パルスがモータドライバ５７から出力され、モータ軸５４ａは駆動パルス数に応じた角度だけ回転する。すなわち、ステッピングモータ５４がリフトバー５５に与える回動の角度は、制御装置６０によって制御される。
【００２５】
制御装置６０は、パーソナルコンピュータ６１と、パーソナルコンピュータ６１より指令を受けて各構成要素を制御するメイン制御部６２を含む。制御装置６０には、図９に示す通り、電磁石２１、支持軸昇降モータ３６とモータドライバ３７、ステッピングモータ５４とモータドライバ５７といった既出の構成要素の他に、表示装置７０が接続される。表示装置７０は外付けのモニター装置などにより構成され、測定データや計算結果などの表示を行う。
【００２６】
安息角は次のようにして測定する。図３のセッティングにおいて、篩押さえ４１及び篩３０に試料粉体を投入し、篩取付枠２０を振動させると、篩３０を通過した試料粉体が安息角測定用漏斗３１から落下し、安息角測定テーブル３２上に円錐形に堆積する。そこから、例えば特許文献２に開示された計算手法で、安息角を求める。
【００２７】
安息角測定後、衝撃付与装置５０のリフトバー５５で衝撃錘５３を持ち上げる。衝撃錘５３を所定の高さまで持ち上げ、その後リフトバー５５を衝撃錘５３の落下速度よりも速く降下させることにより、衝撃錘５３はガイドポール５２の根元に落下する。衝撃錘５３が落下すれば衝撃が発生する。所定回数（３回）衝撃を発生させて、安息角をなしていた粉体堆積層を崩潰させる。この状態で崩潰角を測定し、その後差角を算出する。ここで、差角とは、安息角から崩潰角を引いた角度のことで、その大きさから粉体の噴流性（フラッシング性）を推測することができる。
【００２８】
スパチュラ角は次のようにして測定する。図４のセッティングにおいて、バット３４をブラケット４０にほぼ密着する高さまで持ち上げる。その状態で篩押さえ４１及び篩３０に試料粉体を投入し、篩取付枠２０を振動させる。篩３０を通過した試料粉体はスパチュラ角測定用シュート３８から落下し、スパチュラ角測定ブレード３９の上に積もる。スパチュラ角測定ブレード３９がすっかり試料粉体に埋もれたところでバット３４と囲枠４２を降下させると、スパチュラ角測定ブレード３９の上には連続した山形状の粉体堆積層が残る。そこから、例えば特許文献２に開示された計算手法で、粉体堆積層の傾斜角を求める。
【００２９】
その後、衝撃付与装置５０のリフトバー５５で衝撃錘５３を持ち上げる。衝撃錘５３を所定の高さまで持ち上げ、その後リフトバー５５を衝撃錘５３の落下速度よりも速く降下させることにより、衝撃錘５３はガイドポール５２の根元に落下する。衝撃錘５３が落下すれば衝撃が発生する。所定回数（１回）衝撃を発生させて、粉体堆積層を崩潰させる。この状態で崩潰後の傾斜角を測定する。そして、崩潰前と崩潰後の傾斜角の平均値を算出する。この値がスパチュラ角である。
【００３０】
衝撃錘５３を持ち上げるのはステッピングモータ５４によって回転せしめられるリフトバー５５であるから、作業者が指で持ち上げるのと異なり、持ち上げ高さを正確に設定でき、衝撃の強さを一定にできる。また、衝撃錘５３がガイドポール５２に引っ掛かりながらぎこちなく上昇するという、手で持ち上げる場合に生じがちな現象が生じにくく、スムーズに衝撃錘５３を持ち上げることができる。なお、衝撃錘５３をさらにスムーズに持ち上げることができるように、衝撃錘５３の中心に無給油軸受を取り付け、ガイドポール５２との間の抵抗を小さくするようにしてもよい。
【００３１】
ステッピングモータ６４は、リフトバー５５に与える回動の角度を比較的自由に設定することができる。このため、試料の物性や測定の目的に合わせて衝撃錘５３の持ち上げ高さを変更するのが容易であり、衝撃付与装置５０の使い勝手が向上する。
【００３２】
衝撃を発生させるときは、ベース５１の上に載置されている衝撃錘５３を、衝撃が生じないように持ち上げねばならない。衝撃錘５３にローラ５６が衝撃を伴う形で当たったりすると、その時点で崩潰が生じかねないからである。そのため、リフトバー５５の先端にはローラ５６が衝撃錘５３に接触するときの衝撃を緩和するバンパー５８が装着されている。
【００３３】
図６にバンパー５８が示されている。バンパー５８を構成するのは１本の線材からなるスプリング５９である。スプリング５９は、ローラ５６と並列に、且つローラ５６よりも衝撃錘５３に向かって突き出すようにリフトバー５５に装着されている。
【００３４】
図６の状態では、ローラ５６もバンパー５８も衝撃錘５３から離れている。衝撃錘５３を持ち上げるため、リフトバー５５が回動を開始すると、まず図７に示すようにバンパー５８が衝撃錘５３の下面に当たり、次いで図８に示すようにローラ５６が衝撃錘５３に当たる。ローラ５６が衝撃錘５３に当たるときの衝撃はバンパー５８で緩和され、ソフトなものになる。このため、ローラ５６が衝撃錘５３に当たる時点で崩潰が生じるといったことはない。
【００３５】
上記のような効果を得るためには、バンパー５８を構成するスプリング５９の弾発力と撓み代とのバランスが重要である。すなわち、スプリング５９が衝撃錘５３に接触する際には、軽くしなるように撓みつつ衝撃錘５３への圧力を増して行き、その圧力で衝撃錘５３が持ち上がる寸前に、ローラ５６が衝撃錘５３に当たるのが理想的である。しかしながら、スプリング５９の弾発力をそこまで精密に調整できなくても、リフトバー５５の回動速度との兼ね合いで、スプリング５９が衝撃錘５３に接触してからローラ５６が衝撃錘に当たるまでにライムラグが生じるだけでも、十分な衝撃緩和効果のあることが実証できている。
【００３６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は粉体測定装置用衝撃付与装置に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１    粉体物性測定装置
２    本体
３    カバー
１０  測定室
２０  篩取付枠
３０  篩
３２  安息角測定テーブル
３９  スパチュラ角測定ブレード
４２  囲枠
４３  締結具
５０  衝撃付与装置
５１  ベース
５２  ガイドポール
５３  衝撃錘
５４  ステッピングモータ
５５  リフトバー
５６  ローラ
５７  モータドライバ
５８  バンパー
５９  スプリング
【図１】
0005508334.tif 000002
【図２】
0005508334.tif 000003
【図３】
0005508334.tif 000004
【図４】
0005508334.tif 000005
【図５】
0005508334.tif 000006
【図６】
0005508334.tif 000007
【図７】
0005508334.tif 000008
【図８】
0005508334.tif 000009
【図９】
0005508334.tif 000010