(57)【要約】【課題】  容器の内壁面近傍における内容物の嵩密度を局所的に求めるための装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、第１の電極（１０１）と、第１の電極に並設され固定された第２の電極（１０２）と、第１及び第２の電極間の静電容量を測定する静電容量変位計（１０３）と、容器の外側から測定された静電容量に基づき、容器内部の内容物の嵩密度を推定する制御装置（１０４）と、を備える嵩密度推定装置（１００）を提供する。また、本発明は、互いに並設され固定された第１の電極（１０１）及び第２の電極（１０２）を容器の外壁面から所定の距離の位置に移動させる工程（Ｓ６０１）と、第１及び第２の電極間の静電容量を測定する工程（Ｓ６０２）と、測定された静電容量に基づき、容器内部の内容物の嵩密度を推定する工程（Ｓ６０４）と、を具備する嵩密度推定方法を提供する。【選択図】図１
2014182044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極に並設され固定された第２の電極と、
前記第１及び第２の電極間の静電容量を測定する静電容量変位計と、
容器の外側から測定された静電容量に基づき、前記容器内部の内容物の嵩密度を推定する制御装置と、を備える嵩密度推定装置。
【請求項２】
前記第１の電極の頂部又は前記第２の電極の底部に取り付けられた第１の距離測定器と、
前記第１の電極の側部又は前記第２の電極の側部に取り付けられた第２の距離測定器と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１及び第２の距離測定器により測定された距離を基に、前記静電容量の測定誤差を補正する、請求項１に記載の嵩密度推定装置。
【請求項３】
前記１及び第２の距離測定器は、レーザ変位計である、請求項２に記載の嵩密度推定装置。
【請求項４】
前記第１の電極は測定電極を含み、前記第２の電極はアース電極を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の嵩密度推定装置。
【請求項５】
互いに並設され固定された第１の電極及び第２の電極を、容器の外壁面から所定の距離の位置に移動させる工程と、
前記第１及び第２の電極間の静電容量を測定する工程と、
前記測定された静電容量に基づき、前記容器内部の内容物の嵩密度を推定する工程と、を具備する嵩密度推定方法。
【請求項６】
前記第１の電極の頂部又は前記第２の電極の底部に取り付けられた第１の距離測定器により第１の距離を測定する工程と、
前記第１の電極の側部又は前記第２の電極の側部に取り付けられた第２の距離測定器により第２の距離を測定する工程と、
前記第１及び第２の距離を基に、前記静電容量の測定誤差を補正する工程と、をさらに具備する請求項５に記載の嵩密度推定方法。
【請求項７】
前記推定する工程は、前記容器の外壁面から前記所定の距離（ｄ０）の位置において予め求められた静電容量（Ｃ）と実測嵩密度（Ｄｍ）との関係（Ｃ−Ｄｍ関係）を参照し、前記測定された静電容量に基づき、前記容器内部の内容物の嵩密度を推定する工程を含む、請求項５又は６に記載の嵩密度推定方法。
【請求項８】
前記静電容量の測定誤差を補正する工程は、
前記第１及び第２の距離から、前記第１の電極及び／又は前記第２の電極と前記容器の外壁面との間の実際の距離（ｄ４）を算出する工程と、
前記第１の電極及び／又は前記第２の電極と前記容器の外壁面との間の距離を変えながら予め求められた、静電容量（Ｃ）と実測嵩密度（Ｄｍ）との関係（Ｃ−Ｄｍ関係）を参照する工程と、
前記実際の距離（ｄ４）に対応するＣ−Ｄｍ関係を構築する工程と、
前記構築されたＣ−Ｄｍ関係を基に、前記測定された静電容量から、前記容器内部の内容物の嵩密度を推定する工程とを含む、請求項６に記載の嵩密度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵩密度の測定技術、特に、容器内部に充填された金属粉末の局所的な嵩密度の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金技術において、成形容器に収容された金属粉末をプレスし、焼結することにより、所定の形状の金属製品を製造する技術が知られている。成形容器に充填された金属粉末の嵩密度を調べるために、成形容器内部の静電容量を測定する技術がある。一般的に、静電容量は２つの電極間の距離及び物質の誘電率に応じて変化する。電極間の物質が金属粉末と空気の混合物の場合、その誘電率は空気よりも大きい。
【０００３】
特許文献１は、金属粉末が充填された容器の一部に形成された孔から電極を挿入し、容器内部の静電容量を測定することにより金属粉末の嵩密度を算出する方法を開示する。また、特許文献１は、金属粉末の落下を阻害せずに測定精度を向上させるために、金属粉末が充填された容器の内壁に静電容量測定用の電極を埋込み、電極間の静電容量を測定することにより金属粉末の嵩密度を測定する方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９９３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
成形容器に充填された金属粉末の密度が均一でないならば、成形容器に収容された金属粉末をプレスする際にプレス機が傾いてしまう問題がある。特に、成形容器の壁面近傍における金属粉末の密度は、中央付近に比べて不均一になり易い。そのため、成形容器の壁面近傍における金属粉末の密度を精度良く測定する技術が望まれる。
【０００６】
しかしながら、従来の技術によれば、電極が容器内に挿し込まれ、金属粉末の静電容量が測定されていた。このため、金型を模した容器内に充填された金属粉末の嵩密度を測定する場合に、製品の形状を変えてしまう問題がある。また、電極を容器内部に埋込み金属粉末の静電容量を測定するためには、容器内部に電極を埋め込むための空間を確保する必要がある。ところが、複雑な構造を有する成形容器に適用することは困難であり、容器の壁面近傍の嵩密度を精度良く測定することも困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の電極と、第１の電極に並設され固定された第２の電極と、第１及び第２の電極間の静電容量を測定する静電容量変位計と、容器の外側から測定された静電容量に基づき、容器内部の内容物の嵩密度を推定する制御装置と、を備える嵩密度推定装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、互いに並設され固定された第１の電極及び第２の電極を容器の外壁面から所定の距離の位置に移動させる工程と、第１及び第２の電極間の静電容量を測定する工程と、測定された静電容量に基づき、容器内部の内容物の嵩密度を推定する工程と、を具備する嵩密度推定方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、第１の電極に並設され固定された第２の電極を用いて、容器の外側から測定された静電容量に基づき、容器内部の内容物の嵩密度を推定するため、容器の内壁面近傍における内容物の嵩密度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置の模式図である。
【図２】図１のＡ方向から見た第１及び第２の電極の模式図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置及び測定対象物の模式図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置及び測定対象物の模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置による静電容量の測定例である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るＣ−Ｄｍ関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置の制御フローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る嵩密度推定装置の模式図である。
【図８】図７のＡ方向から見た第１及び第２の電極の模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る嵩密度推定装置及び測定対象物の模式図である。
【図１０Ａ】本発明の第２実施形態に係る第１及び第２の電極並びに測定対象物の上面模式図である。
【図１０Ｂ】本発明の第２実施形態に係る第１及び第２の電極並びに測定対象物の側面模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るＣ−Ｄｍ関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るＣ−Ｖ関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る嵩密度推定装置の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１２】
（第１実施形態）
＜嵩密度推定装置＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置の模式図であり、図２は、図１のＡ方向から見た第１及び第２の電極の模式図である。
【００１３】
本実施形態に係る嵩密度推定装置１００は、第１の電極１０１、第２の電極１０２、静電容量変位計１０３及び制御装置１０４を備える。なお、嵩密度推定装置１００は、制御装置１０４からの制御信号に基づき、第１及び第２の電極１０１，１０２を所定の位置に移動させる移動手段（不図示）を備えていてもよい。
【００１４】
第１の電極１０１は、測定電極１０１ａ及び測定電極１０１ａを被覆するガードリング１０１ｂを含み、ガードリング１０１ｂは、測定電極１０１ａの周囲からの電気力線の漏れを防ぎ、測定電極１０１ａの端面１０１ｓからの電気力線を均一にする。第２の電極１０２は、アース電極１０２ａ及びアース電極１０２ａを被覆する被覆層１０２ｂを含む。
【００１５】
第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、互いに接するように、好ましくはそれらの端面１０１ｓ，１０２ｓが一致するように並設させて治具１０５により固定される。ここで、用語「並設」が示す状態は、第１の電極１０１の端面１０１ｓと第２の電極１０２の端面１０２ｓとが互いに向かい合う状態ではなく、両端面１０１ｓ及び１０２ｓが同じ方向を向くように第１及び第２の電極１０１，１０２が並べて設けられている状態を示す。なお、第１の電極１０１の端面１０１ｓと第２の電極１０２の端面１０２ｓを一致させる構成は必須ではなく、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の距離が変わらないことが重要である。
【００１６】
第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、静電容量変位計１０３に接続される。第１の電極１０１は静電容量変位計１０３のプローブとして機能し、第２の電極１０２は静電容量変位計１０３のアースとして機能する。なお、第１の電極１０１が静電容量変位計１０３のアースとして機能し、第２の電極１０２が静電容量変位計１０３のプローブとして機能してもよい。
【００１７】
静電容量変位計１０３は、発振周波数の変位を検出することにより、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の静電容量を測定する。第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の静電容量は、第１の電極１０１及び第２の電極１０２の面積、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の距離、並びに、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間にある物質の誘電率により決まる。即ち、第１の電極１０１及び第２の電極１０２の面積並びに第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の距離が一定であれば、静電容量変位計１０３により測定される静電容量は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間にある物質の誘電率の変化に応じて変化することになる。
【００１８】
制御装置１０４は、演算処理部や記憶部等を含むコンピュータである。制御装置１０４は制御信号を静電容量変位計１０３に出力し、静電容量変位計１０３は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の静電容量の値を測定し、制御装置１０４に出力する。制御装置１０４は、入力した静電容量の値を記憶部に格納し、所定のデータに演算処理し、ディスプレイ等の出力機器（不図示）に処理結果を出力する。
【００１９】
図３Ａは、本実施形態に係る嵩密度推定装置及び測定対象物の模式図である。
【００２０】
測定対象物３００は、絶縁性の容器３０１に充填された金属粉末３０２を含む。絶縁性の容器３０１は、樹脂、セラミック、ガラス、等から形成された容器であり、製品を製造するための金型形状を模したものであってもよい。金属粉末３０２は、鉄やアルミニウム、合金等の粉末であり、実際に製品を形成するために使用されるものであってもよい。さらに、本実施形態では、容器３０１に充填された内容物は、金属粉末３０２に限らず、樹脂やガラス等の粉末であってもよい。
【００２１】
嵩密度推定装置１００は、測定対象物３００の容器３０１の外壁面に第１及び第２の電極１０１、１０２を近づけ、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の静電容量（Ｃ）を測定することにより、容器３０１内部の金属粉末３０２の嵩密度を推定する。嵩密度推定装置１００は、以下の嵩密度の推定方法を実行する。
【００２２】
＜嵩密度の推定方法＞
図３Ｂに示されるように、第１の電極１０１から出る電気力線３０４は、容器３０１の一部及び容器３０１の壁面近傍にある金属粉末３０２を通じて第２の電極１０２に入ると考えられる。そのため、第１の電極１０１から出る電気力線３０４が第２の電極１０２に入るまでに通る空間は、容器３０１及び金属粉末３０２の一部を含み、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に配置された誘電体のように機能する。当該空間内の金属粉末３０２の嵩密度が大きくなると、当該空間内の空気の割合は小さくなり、その結果、当該空間の誘電率は大きくなると考えられる。
【００２３】
従って、第１の電極１０１から出る電気力線３０４が第２の電極１０２に入るまでに通る空間の距離並びに第１及び第２の電極１０１，１０２の面積Ｓが一定の場合、容器３０１の形状は通常変化しないため、当該空間内の金属粉末３０２の嵩密度に応じて当該空間の誘電率εは変化する。それゆえ、静電容量の公式「Ｃ＝εＳ／ｄ」の関係から、第１及び第２の電極１０１，１０２を容器３０１の外壁面に近づけ、静電容量Ｃを測定することにより、第１の電極１０１から出る電気力線３０４が第２の電極１０２に入るまでに通る空間内の金属粉末３０２の嵩密度を推定することができる。
【００２４】
ここで、容器３０１の既知の体積Ｖ及び当該容器３０１に充填した金属粉末３０２の既知の重さＷから測定される「実測嵩密度Ｄｍ」（＝Ｗ／Ｖ）と、嵩密度推定装置１００により測定された静電容量Ｃから推定される「嵩密度Ｄ」との関係は、以下のようにして求めることができる。
【００２５】
まず、第１及び第２の電極１０１，１０２を固定することにより、第１の電極１０１から出る電気力線３０４が第２の電極１０２に入るまでに通る空間の距離を固定する。言い換えると、容器３０１の形状が変化しないことから、第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄを固定する。そして、第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄを一定にしつつ（ｄ＝ｄ０）、実測嵩密度Ｄｍを変えながら、嵩密度推定装置１００により静電容量Ｃを測定する。なお、第１及び第２の電極１０１，１０２を容器３０１の外壁面に接触させることにより、第１の電極１０１から出る電気力線３０４が第２の電極１０２に入るまでに通る空間の距離を容易に固定することができる（即ち、ｄ＝ｄ０＝０）。このようにして、静電容量Ｃと容器３０１の内壁面近傍３０３における金属粉末３０２の実測嵩密度Ｄｍとの関係（Ｃ−Ｄｍ関係）を予め求めておく。なお、実際には、第１及び第２の電極１０１，１０２の端面１０１ｓ，１０２ｓが容器３０１の外壁面に対して平行にある状態で、Ｃ−Ｄｍ関係を求めておくことは好ましい。
【００２６】
そして、実測嵩密度Ｄｍの測定に用いられた容器３０１及び金属粉末３０２と同一の測定対象物３００に対して、第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄをｄ０に保ちつつ、静電容量Ｃを測定する。これにより、嵩密度推定装置１００は、測定した静電容量Ｃを予め求められたＣ−Ｄｍ関係に照らし合わせることにより、容器３０１の内壁面近傍３０３における金属粉末３０２の嵩密度Ｄを推定することができる。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る嵩密度推定装置による静電容量の測定例である。図４は、左側に、測定対象物３００の模式図を示し、右側に、嵩密度推定装置１００により測定された静電容量Ｃと容器３０１の位置との関係を示す。
【００２８】
この例において、嵩密度推定装置１００は、測定対象物３００の容器３０１の外壁面と第１及び第２の電極１０１，１０２との間の距離ｄをｄ０に保ちつつ、第１及び第２の電極１０１，１０２を容器３０１の上端から下端まで移動させ、静電容量Ｃを複数回測定している。そして、嵩密度推定装置１００は、例えば図５に示されるような予め求められたＣ−Ｄｍ関係（Ｃ＝ａＤｍ＋ｂ）を参照し、測定した静電容量Ｃから嵩密度Ｄを推定している。ここで、ａ，ｂは定数である。
【００２９】
例えば、嵩密度推定装置１００は、位置Ｐ１において静電容量Ｃ１を測定し、Ｃ−Ｄｍ関係から、位置Ｐ１における容器３０１の内壁面近傍３０３の金属粉末３０２の嵩密度Ｄ１を推定する。同様に、嵩密度推定装置１００は、位置Ｐ２及びＰ３において静電容量Ｃ２及びＣ３をそれぞれ測定し、Ｃ−Ｄｍ関係から、位置Ｐ２及びＰ３における容器３０１の内壁面近傍３０３の金属粉末３０２の嵩密度Ｄ２及びＤ３をそれぞれ推定する。
【００３０】
図６は、本実施形態に係る嵩密度推定装置の制御フローチャートである。
【００３１】
工程Ｓ６０１において、嵩密度推定装置１００の制御装置１０４は、移動手段（不図示）を制御し、第１及び第２の電極１０１，１０２を移動させる。このとき、第１及び第２の電極１０１，１０２は、容器３０１の外壁面から距離ｄ０だけ離れている。工程Ｓ６０２において、制御装置１０４は、静電容量変位計１０３を制御し、第１及び第２の電極１０１，１０２間の静電容量Ｃ（例えば、Ｃ２）を測定する。工程Ｓ６０３において、制御装置１０４は、予め求められ制御装置１０４に記憶された、静電容量Ｃと実測嵩密度Ｄｍとの関係（Ｃ−Ｄｍ関係）を参照する。Ｃ−Ｄｍ関係は、例えば、図５のＣ＝ａＤｍ＋ｂの関係である。そして、工程Ｓ６０４において、制御装置１０４は、Ｃ−Ｄｍ関係を基に、測定された静電容量Ｃ２から、容器３０１の内壁面近傍３０３の金属粉末３０２の嵩密度がＤ２であると推定する。
【００３２】
このように、本実施形態に係る嵩密度推定装置は、容器の内壁面近傍における金属粉末の嵩密度を局所的に精度良く求めることができる。また、本実施形態に係る嵩密度推定装置は、容器内部に電極を挿入して嵩密度を測定するものではないため、実際の製品の金型の形状を模した複雑な構造を有する容器に充填された金属粉末の嵩密度を求めることができる。また、本実施形態に係る嵩密度推定装置は、単純な構造をとることから、嵩密度推定装置の製造コストを低く抑えることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
＜嵩密度推定装置＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る嵩密度推定装置の模式図であり、図８は、図７のＡ方向から見た第１及び第２の電極の模式図である。
【００３４】
本実施形態に係る嵩密度推定装置７００は、第１実施形態に係る嵩密度推定装置１００と略同一であるが、さらに第１の距離測定器７０１及び第２の距離測定器７０２を備える。そのため、重複する要素の説明は省略する。嵩密度推定装置７００は、第１の距離測定器７０１及び第２の距離測定器７０２を用いて、測定誤差の補正を行うよう構成される。
【００３５】
第１の距離測定器７０１及び第２の距離測定器７０２は、制御装置１０４からの制御信号を受けて、対象物までの距離を測定し、それに応じた電圧を出力する機器である。第１及び第２の距離測定器７０１，７０２は、例えば、レーザ変位計や超音波距離計等である。第１の距離測定器７０１は、治具１０５により第１の電極１０１の頂部に固定され、第２の距離測定器７０２は、治具１０５により第１の電極１０１の側部に固定される。
【００３６】
計算及び説明を容易にするために、本実施形態では、第１の距離測定器７０１の中心軸７０１ｃが垂直方向において第１の電極１０１の中心軸１０１ｃに一致し、第２の距離測定器７０２の中心軸７０２ｃが水平方向において第１の電極１０１の中心軸１０１ｃに一致する場合を想定する。
【００３７】
なお、嵩密度推定装置７００では、第１の距離測定器７０１の中心軸７０１ｃが垂直方向において第１の電極１０１の中心軸１０１ｃに一致し、第２の距離測定器７０２の中心軸７０２ｃが水平方向において第１の電極１０１の中心軸１０１ｃに一致する構成は必須では無い。また、第１の距離測定器７０１が第２の電極１０２の底部に固定され、第２の距離測定器７０２が第１の電極１０１又は第２の電極１０２の側部に固定されていてもよい。さらに、第１の距離測定器７０１の端面７０１ｓ及び第２の距離測定器７０２の端面７０２ｓは、第１の電極１０１の端面１０１ｓ及び第２の電極１０２の端面１０２ｓに一致していなくてもよい。
【００３８】
本発明の第１実施形態に係る嵩密度推定装置１００は、予め求められた静電容量Ｃと実測嵩密度Ｄｍとの関係（Ｃ−Ｄｍ関係）を参照し、測定した静電容量Ｃから嵩密度Ｄを推定するものである。嵩密度推定装置１００では、嵩密度を推定する際における第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄを、Ｃ−Ｄｍ関係を求めた際における第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄ０に一致させなければならない。
【００３９】
しかしながら、第１及び第２の電極１０１，１０２を手動により又は移動手段（不図示）により測定対象物３００に近づけたときに、第１及び第２の電極１０１，１０２が傾く場合がある。この場合の測定結果は測定誤差を含む。例えば、第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄが、Ｃ−Ｄｍ関係を求めた際における第１及び第２の電極１０１，１０２と容器３０１の外壁面との間の距離ｄ０より大きい場合、測定する静電容量の値が相対的に小さくなり、嵩密度の推定値が相対的に小さくなることがある。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る嵩密度推定装置７００は、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２を用いて測定誤差の補正を行う。
【００４１】
＜測定誤差の補正＞
図９に示されるように、嵩密度推定装置７００が測定対象物３００の静電容量を測定し、容器３０１内の金属粉末３０２の嵩密度を推定する場合を考える。このとき、第１及び第２の電極１０１，１０２は所定の状態から傾いている。
【００４２】
まず、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２を用いて、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの実際の距離ｄ４の求め方について説明する。なお、説明を簡単にするために、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの距離のみを考慮するが、第２の電極１０２から容器３０１の外壁面までの距離を考慮してもよい。以下の説明は第２の電極１０２についても同様である。
【００４３】
容器３０１の縦方向に沿うＸ軸及びそれに垂直なＹ軸、並びに、Ｘ軸及びＹ軸に垂直で、容器３０１の高さ方向に沿うＺ軸を想定する。また、測定対象物３００の静電容量Ｃを測定する際に、第１の電極１０１は容器３０１の外壁面に対して設計距離ｄ１だけ離れているが、第１及び第２の電極１０１，１０２はＸ軸に対して角度θ傾き、Ｚ軸に対して角度Φ傾いている場合を考える。ここで、当該設計距離は、第１及び第２の電極を移動させるときの予め決定された設計上の距離である。
【００４４】
図１０Ａは、本実施形態に係る第１及び第２の電極並びに測定対象物の上面模式図である。第１の電極１０１の中心軸１０１ｃは、ＸＹ平面内において、容器３０１の外壁面から設計距離ｄ１ｘだけ離れているとする。また、第１の距離測定器７０１により測定される、容器３０１の外壁面までの距離のＸＹ平面成分をａｘとし、第２の距離測定器７０２により測定される、容器３０１の外壁面までの距離のＸＹ平面成分をｂｘとする。そうすると、ＸＹ平面における、第１の電極１０１の中心軸１０１ｃから容器３０１の外壁面までの距離ｄ２は、
ｄ２＝ｄ１ｘ／ｃｏｓ［ａｒｃｔａｎ｛（ａｘ−ｂｘ）／ｃｘ｝］  …（式１）
から求められる。ここで、ｃｘは、第１の距離測定器７０１の中心軸７０１ｃと第２の距離測定器７０２の中心軸７０２ｃとの間の距離のＸＹ平面成分であり、設計により予め決定される値である。
【００４５】
図１０Ｂは、本実施形態に係る第１及び第２の電極並びに測定対象物の側面模式図である。第１の電極１０１の中心軸１０１ｃは、ＺＹ平面内において、容器３０１の外壁面から設計距離ｄ１ｚだけ離れているとする。また、第１の距離測定器７０１により測定される、容器３０１の外壁面までの距離のＺＹ平面成分を距離ａｚとし、第２の距離測定器７０２により測定される、容器３０１の外壁面までの距離のＺＹ平面成分を距離ｂｚとする。そうすると、ＺＹ平面における、第１の電極１０１の中心軸１０１ｃから容器３０１の外壁面までの距離ｄ３は、
ｄ３＝ｄ１ｚ／ｃｏｓ［ａｒｃｔａｎ｛（ｂｚ−ａｚ）／ｃｚ｝］  …（式２）
から求められる。ここで、ｃｚは、第１の距離測定器７０１の中心軸７０１ｃと第２の距離測定器７０２の中心軸７０２ｃとの間の距離のＺＹ平面成分であり、設計により予め決定される値である。
【００４６】
よって、第１の電極１０１の中心軸１０１ｃから容器３０１の外壁面までの実際の距離ｄ４は、
ｄ４＝（ｄ２２＋ｄ３２）１／２  …（式３）
である。
【００４７】
このように、（式１）〜（式３）から、嵩密度推定装置７００は、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２を用いて、第１の電極１０１と容器３０１の外壁面との間の実際の距離ｄ４を求めることができる。実際の距離ｄ４が設計距離ｄ１に等しい場合は、第１及び第２の電極１０１，１０２はＸ軸及びＺ軸に対して傾いていないことになる。
【００４８】
次に、第１の電極１０１の中心軸１０１ｃと容器３０１の外壁面までの実際の距離ｄ４を基に、嵩密度の推定値の補正方法について説明する。
【００４９】
まず、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの距離ｄをｄ１，ｄ２，…ｄｎと変えながら、ｎ個の静電容量Ｃと実測嵩密度Ｄｍとの関係（Ｃ−Ｄｍ関係：Ｃ＝ｅｉＤｍ＋ｆｉ）が予め求められたとする（図１１）。ｉは１〜ｎの自然数であり、ｎは自然数である。そして、以下の表１のようなＣ−Ｄｍ関係テーブルを作成し、嵩密度推定装置７００の制御装置１０４に予め記憶させておく。
【００５０】
【表１】
2014182044.tif 000003
【００５１】
そして、嵩密度推定装置７００は、表１の距離ｄ１〜ｄｎのうち、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２を用いて求めた実際の距離ｄ４に最も近いものを読み出し、それが示す係数ｅ及びｆを用いて数式Ｃ＝ｅＤｍ＋ｆを構築する。なお、嵩密度推定装置７００は、表１の距離ｄ１〜ｄｎのうち実際の距離ｄ４に近いものを複数個読み出し、それらが示す係数ｅ及びｆの平均値を用いて数式Ｃ＝ｅＤｍ＋ｆを構築してもよい。例えば、実際の距離ｄ４に最も近いものがｄ３であるとすると、嵩密度推定装置７００は、係数ｅ３及びｆ３を読み出し、数式Ｃ＝ｅ３Ｄｍ＋ｆ３を構築する。そして、嵩密度推定装置７００は、測定した静電容量Ｃの値から、構築した数式Ｃ＝ｅ３Ｄｍ＋ｆ３に基づき、嵩密度Ｄを推定することができる。
【００５２】
なお、容器３０１内の金属粉末３０２の嵩密度を変えずに、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの距離ｄを変えながら静電容量Ｃを測定し、静電容量Ｃと距離ｄとの関係（Ｃ＝ｇ１／ｄ＋ｈ１）を求めてもよい（図１２の符号１２０１）。そして、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２が測定する距離と、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２の出力電圧Ｖとの間に図１２の符号１２０２のような関係があるとする。これらの関係から、静電容量変位計１０３により測定される静電容量Ｃと、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２により測定される距離に対応する出力電圧Ｖとの関係（Ｃ＝ｇ２／Ｖ＋ｈ１）を予め求めて利用するのもよい。このようにすることで、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２の出力電圧Ｖと静電容量変位計１０３により測定される静電容量Ｃとを関連づけることができ、計算工程が低減される。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係る嵩密度推定装置の制御フローチャートである。
【００５４】
工程Ｓ１３０１において、嵩密度推定装置７００の制御装置１０４は、移動手段（不図示）を制御し、第１及び第２の電極１０１，１０２を移動させる。このとき、第１の電極１０１は容器３０１の外壁面から設計距離ｄ１だけ離れている。工程Ｓ１３０２において、制御装置１０４は第１及び第２の距離測定器７０１，７０２を制御し、第１及び第２の距離測定器７０１，７０２は容器３０１の外壁面までの距離を測定する。工程Ｓ１３０３において、制御装置１０４は、前述の（式１）〜（式３）を基に、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの実際の距離ｄ４を算出する。工程Ｓ１３０４において、制御装置１０４は、第１の電極１０１から容器３０１の外壁面までの距離ｄをｄ１，ｄ２，…ｄｎと変えながら求められた静電容量Ｃと実測嵩密度Ｄｍとの関係を示すＣ−Ｄｍ関係テーブルを検索する。工程Ｓ１３０５において、制御装置１０４は、実際の距離ｄ４に最も近いｄ値が示す係数ｅ及びｆからＣ−Ｄｍ関係を構築する。工程Ｓ１３０６において、制御装置１０４は、静電容量変位計１０３を制御し、第１及び第２の電極１０１，１０２間の静電容量Ｃを測定する。工程Ｓ１３０７において、制御装置１０４は、構築したＣ−Ｄｍ関係を参照する。工程Ｓ１３０８において、制御装置１０４は、Ｃ−Ｄｍ関係を基に、測定した静電容量から、容器３０１の内壁面近傍３０３の金属粉末３０２の嵩密度を推定する。
【００５５】
このように、本実施形態に係る嵩密度推定装置は、第１及び第２の電極の傾きによる測定誤差を補正することができ、容器の内壁面近傍における金属粉末の嵩密度を局所的に精度よく求めることができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
本発明の第２実施形態に係る嵩密度推定装置７００の第１及び第２の距離測定器７０１，７０２の代わりに、ジャイロセンサ等の角度検出器を備えていてもよい。ジャイロセンサにより第１及び第２の電極１０１，１０２の傾き（θ，Φ）を求め、前述の（式１）〜（式３）のｃｏｓ項に代入することで、実際の距離ｄ４を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１００： 嵩密度推定装置、１０１：第１の電極、１０２：第２の電極、１０３：静電容量変位計、１０４：制御装置、１０５：治具、７０１：第１の距離測定器、７０２：第２の距離測定器
【図１】
2014182044.tif 000004
【図２】
2014182044.tif 000005
【図３Ａ】
2014182044.tif 000006
【図３Ｂ】
2014182044.tif 000007
【図４】
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【図５】
2014182044.tif 000009
【図６】
2014182044.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
2014182044.tif 000013
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
2014182044.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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