JPH06218331A - ふるい分け測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数のふるい８を積み重ねて振とう機１に搭
載し、最上段のふるい８ｅに投入した粉体のふるい分け
を行なった後、計測対象のふるいより上方のふるいの全
てを支持アーム２により一括して持ち上げて支持し、計
測対象のふるいは計測アーム３により単独で持ち上げて
支持し、その状態で計測アームに組み込んだロードセル
３７により計量を行なう。支持アームや計測アームの作
動制御とデータ管理のための制御装置４を具備する。 【効果】 一連の動作の完全自動化を実現できるととも
に、構成が簡略であって安価であり、しかも優れた計量
精度を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種粉体をふるい分け
して粒度別に重量を測定するための方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート用材料である細骨材として
の砂は、ＪＩＳ Ａ １１０２に規定されている「骨材の
ふるい分け試験方法」に基づいてふるい分け試験を行な
うことにより、その粗粒率を算出する必要がある。

【０００３】ＪＩＳに規定されている試験方法は、目開
きの異なる８〜１０種類の標準ふるいを用いるもので、
それらふるいを目開きの大きなものほど上にして上下に
積み重ねてふるい振とう機に搭載し、最上段のふるいに
一定量の試料を投入する。そして、振とう機を作動させ
ると粒度の小さいものは順次下方のふるいに落下してい
って粒度別にふるい分けがなされるから、十分にふるい
分けがなされた後に、各ふるいにとどまった試料の重量
を計測し、その計測値から粗粒率を演算により求めるの
である。

【０００４】この場合、計測に先立つふるい分け作業は
「１分間に各ふるいにとどまる試料の量の１％以上がそ
のふるいを通過しなくなるまで」行なうように規定され
ている。つまり、１分間の振とうによるふるい通過量
が、各ふるいにとどまる試料の１％未満となったことを
もって十分なふるい分けがなされたと判定するのであ
る。

【０００５】したがって、従来一般にはふるい分けを１
分間程度行なっては全てのふるいの計量を行ない、前回
の計量値と比較することで１分間当たりのふるい通過量
を求め、それが上記の条件を満たしているか否かをその
都度判定するのであるが、通常そのような作業は多数回
にわたって繰り返し行なうことになり、そのような著し
く手間のかかる面倒な作業を効率的に行ない得る有効な
改善策が要望されていた。

【０００６】なお、たとえば薬剤等の微量の粉末を自動
的にふるい分けして粒度別に計量するための装置とし
て、複数のふるいを積み重ねた状態で計量するための天
秤と、積み重ねた複数のふるいに対して音波による振動
を与えてふるい分けを行なう振とう機と、天秤と振とう
機との間にわたってふるいを移し換えるとともに所定数
のふるいを持ち上げるためのロボットハンドを備えたふ
るい分け測定器が実用化されている。

【０００７】その測定器では、天秤上に複数のふるいを
積み重ねてセットすると、ロボットハンドが各ふるいを
上から１つづつ持ち上げて切り離していきながら計量を
繰り返し行ない、各計量値の差から各ふるいの風袋重量
を計量する。次いで、積み重ねた複数のふるいの最上段
に薬剤を投入し、ロボットハンドがそれらふるいの全て
を把持して振とう機に移し換え、振とう機により各ふる
いに音波振動を与えてふるい分けを行なう。その後、ロ
ボットハンドは全てのふるいを把持して天秤に戻し、再
びロボットハンドにより各ふるいを１つづつ持ち上げて
切り離しながら計量を繰り返し行なって各計量値の差か
ら各々のふるいの重量を求め、それらのデータと先に求
めた風袋重量から薬剤の粒度別の重量を求めるようにし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような測定器に
よれば、ふるい分けおよび計量作業の自動化が実現され
るが、その測定器における振とう機は音波によるもので
あるので高価なものとならざるを得ず、また、積み重ね
た多数のふるいをロボットハンドによって天秤と振とう
機との間にわたって移し換えるようにしていることから
複雑な動作を行ない得る高性能かつ高価なロボットハン
ドが必須であり、しかも、ロボットハンドによりふるい
を移し換えながら作業を行なうのでそのための作業時間
を要するものであり、したがって、このような測定器は
薬剤等のふるい分けを行なうには好適であるとしても細
骨材としての砂をふるい分けてその計量を行なう場合に
採用するにはコストや作業効率の点で必ずしも有効なも
のではない。

【０００９】さらに、上記の測定器では、全てのふるい
を積み重ねた状態からロボットハンドにより各ふるいを
１つづつ持ち上げて切り離しながら計量を繰り返し行な
い、各計量値の差から各々のふるいの重量を求めるよう
にしているので、天秤は全てのふるいから１つのふるい
まで広範囲にわたって計量可能なものでなければなら
ず、そのような天秤では必ずしも十分な計量精度が得ら
れるものではない。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、細骨材として用いる砂等の粉体を効率良くかつ精度
良くふるい分けして粒度別の重量測定を行ない得る有効
な方法およびそのための装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、目開きの異なる複数のふるいを目開きの大きなもの
ほど上にした状態で上下に積み重ね、最上段のふるいに
粉体を投入してそれらふるいを振とうさせることで粒度
の小さなものを順次下段のふるいに落下させてふるい分
けを行なった後、各ふるいの重量を個々に順次計測して
粉体の粒度別の重量を求める方法であって、計測対象の
ふるいの直上のふるいを持ち上げて支持することによっ
て計測対象のふるいより上方のふるいの全てを一括して
持ち上げてそれらを計測対象のふるいから切り離し、次
いで、計測対象のふるいを単独で持ち上げて支持するこ
とにより上下のふるいから切り離してその重量を計測す
ることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の上記方法を実施するための装置であって、上下
に積み重ねられた状態で搭載された複数のふるいを振と
うさせることで最上段のふるいに投入された粉体をふる
い分けするための振とう機と、その振とう機の側方にお
いて昇降可能かつ振とう機側に伸縮自在に設けられてい
てその先端部で計量対象のふるいの直上のふるいを持ち
上げて支持するための支持アームと、その支持アームの
下方において昇降可能かつ振とう機側に伸縮自在に設け
られていてその先端部で計量対象のふるいを持ち上げて
支持するとともに先端部に組み込んだロードセルによっ
てそのふるいの重量を計測するための計測アームと、前
記支持アームおよび計測アームの作動を制御するととも
に計測データを管理するための制御装置とを具備してな
ることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明方法では、複数のふるいを積み重ねて最
上段のふるいに粉体を投入し、それらふるいを振とうさ
せて粉体のふるい分けを行なった後、各ふるいの重量計
測を個々に順次行なってふるい分けされた粉体の粒度別
の重量を求める。個々のふるいの重量を計測するに際し
ては、計測対象のふるいより上部に積み重ねられている
ふるいを一括してわずかに持ち上げてその位置にそのま
ま支持するとともに、計測対象のふるいをわずかに持ち
上げて支持することによってこの計測対象のふるいを上
下のふるいから完全に切り離し、その状態で計測を行な
う。

【００１４】また、本発明の装置では、積み重ねたふる
いを振とう機により振とうさせた後に個々のふるいの重
量を計測するが、その際には支持アームを上昇させるこ
とで計測対象のふるいより上方のふるいを一括して持ち
上げて支持するとともに、計測対象のふるいは計測アー
ムを上昇させることで持ち上げて支持し、その計測アー
ムの先端部に組み込んだロードセルによって計量を行な
う。支持アームや計測アームの作動は制御装置により制
御するとともに、計測データを制御装置により管理して
適宜処理する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図３は本発明に係るふるい分け測定装置の
一実施例を示すものである。この装置は、コンクリート
用材料である細骨材としての砂の粗粒率を求めるべく、
試料を５段階の粒度別にふるい分けして粒度別の重量を
求めるふるい分け試験を行なうためのものであって、振
とう機１、支持アーム２、計測アーム３、制御装置４を
備えた構成のものとされている。

【００１６】振とう機１は、振とうテーブル５と、その
振とうテーブル５を上下方向および水平方向に振動させ
るための振動機構が内蔵されている本体部６からなり、
振とうテーブル５上に受皿７を介してふるい８（８ａ〜
８ｅ）が５段にわたって積み重ねられて搭載されるよう
になっている。

【００１７】それらふるい８は試料を粒度別にふるい分
けるためのもので、図４に示すように胴部９と金網１０
からなり、目開きの大きなもの（金網１０の網目の粗い
もの）ほど上になるようにして胴部９の下部を下段のふ
るい８の胴部９の上部に順次差し込んだ状態で上下に積
み重ねられるものである。そして、それら積み重ねられ
たふるい８を振とうテーブル５上に搭載し、最上段のふ
るい８ｅに一定量の試料を投入して振とうテーブル５を
振動させると、試料中の粒度の小さなものは順次下段の
ふるい８に落下していってふるい分けがなされるように
なっている。

【００１８】なお、図１において符号１１は最上段のふ
るい８ｅに被せられる蓋、１２は蓋１１を取り付け金具
１３を介して支持するための支柱、１４は取り付け金具
１３の両端を支柱１２，１２に対してネジ止めして固定
するための固定ネジであり、試料を最上段のふるい８ｅ
に投入する際には固定ネジ１４，１４を緩めて蓋１１を
引き上げ、ふるい分けを行なう際には蓋１１を被せて試
料の跳ね出しを防ぐとともに、その蓋１１によりふるい
８全体を振とうテーブル５に押え付けてその転倒を防止
するようにしている。また、各ふるい８には、後述する
支持アーム２および計測アーム３の先端部が係合する係
合片１５が両側に突出して取り付けられている。

【００１９】上記振とう機１の側方には２本の支柱２１
が立設され、それら支柱２１に支持されて上記の支持ア
ーム２が昇降可能に設けられている。すなわち、図２お
よび図３に示すように、上記２本の支柱２１によって案
内されて昇降自在な基台２２が設けられ、その基台２２
にはサーボモータ２３が搭載されており、サーボモータ
２３の軸に取り付けられているピニオン２４は上記支柱
２１の一方に形成されているラック２５に噛合してお
り、サーボモータ２３を正逆両方向に回転させることに
よりピニオン２４とラック２５との噛合により基台２２
が昇降するようになっている。符号２６は基台２２の位
置決めを行なうべくサーボモータ２３の動作量を検出す
るエンコーダである。

【００２０】そして、上記支持アーム２はその基台２２
の両側にほぼ水平とされかつ先端を振とう機１側に向け
た状態で取り付けられている。それら支持アーム２とし
てはたとえばエアシリンダあるいは油圧シリンダのよう
に伸縮自在なロッド２７を有するものが採用され、それ
らロッド２７の先端部にはふるい８を持ち上げるべく上
記の係合片１５を支持する支持部材２８が取り付けられ
ている。

【００２１】上記の支柱２１には、支持アーム２と同様
に昇降自在かつロッド３１を振とう機１側に伸縮自在と
された上記計測アーム３が、基台３２に取り付けられて
支持アーム２の下方に設けられている。この計測アーム
３も支持アーム２と同様に、上記ラック２５に噛合して
いるピニオン３３をサーボモータ３４により回転させる
ことで昇降するものとされ、その位置決めのためのエン
コーダ３５を備えている。この計測アーム３のロッド３
１の先端部にはふるい８の係合片１５を支持する支持部
材３６が取り付けられ、その支持部材３６には、ふるい
８を持ち上げた際にふるい８の荷重が加わるロードセル
３７が取り付けられ、そのロードセル３７によりふるい
８の重量が計測されるようになっている。

【００２２】上記の振とう機１、支持アーム２、計測ア
ーム３は、ケーブルを通じて上記制御装置４により制御
されて予め設定されたプログラムにしたがって作動する
ように構成されている。また、その制御装置４にはロー
ドセル３７による計量データがケーブルを通じて入力さ
れ、制御装置４は入力されたデータを記憶するとともに
それらを適宜処理し、所望のデータを演算して表示やプ
リントアウトするものとされている。

【００２３】上記構成の装置によるふるい分け試験の作
業手順について、図５および図６を参照して説明する。

【００２４】まず、図２に示したように支持アーム２お
よび計測アーム３をいずれも縮退させた状態で所定位置
に待機させておき、その状態で各ふるい８を積み重ねて
振とうテーブル５上に搭載し、最上段のふるい８ｅに規
定量の試料を投入し、蓋１１を被せて固定する。蓋１１
を固定するための固定ネジ１４は支柱１２に対してきつ
く締め付けてしまっても良いが、蓋１１がその自重によ
り脱落の恐れがなく、かつふるい８が転倒してしまう懸
念がなければ、計量に際してふるい８を持ち上げたとき
に蓋１１がふるい８とともに自ずと持ち上げられる程度
に緩く締め付けるにとどめることが好ましい。なお、各
ふるい８の風袋重量は適宜の計量器により（あるいは本
装置により）予め求めておく。

【００２５】そして、振とう機１を作動させると、試料
中の粒度の小さいものが最上段のふるい８ｅから順次下
方のふるい８に落下していってふるい分けがなされるか
ら、予め設定した所定時間が経過したら振とう機１を停
止させ、各々のふるい８の計量を個々に行なう。その計
量の順序は任意であるが、最下段のものから順次行なう
場合について説明する。

【００２６】それには、まず、図１に示したように、計
測アーム３を計量対象の最下段のふるい８ａの位置に配
置するとともに、支持アーム２はその直上のふるい８ｂ
の位置に配置し、それらの支持部材３６，２８がそれぞ
れふるい８ａ，８ｂの係合片１５，１５の下方に位置す
るまで各ロッド３１，２７を伸長させる。そして、まず
サーボモータ２３を作動させて支持アーム２を上昇させ
ることにより、図５に示すように計測対象の最下段のふ
るい８ａより上方のふるい８ｂ〜８ｅの全てを一括して
持ち上げてそのまま支持し、これらふるい８ｂ〜８ｅを
計測対象の最下段のふるい８ａから切り離す。この際、
蓋１１の固定ネジ１４を緩く締め付けるにとどめた場合
には蓋１１も一緒に持ち上げられるが、固定ネジ１４を
きつく締めていた場合にはそれを予め緩める作業を行な
う。

【００２７】次いで、図６に示すように計測アーム３を
上昇させて計量対象のふるい８ａを持ち上げ、受皿７か
ら切り離す。この際、計測アーム３の上昇ストロークは
ふるい８ａが完全に受皿７から持ち上げられるように設
定し、かつ、そのように持ち上げられる計測対象のふる
い８ａとその直上のふるい８ｂが接触することのないよ
うに、支持アーム２の上昇ストロークを設定しておく。
これにより、計測アーム３には内部の試料を含むふるい
８ａの重量のみが荷重として加わり、それがロードセル
３７により検出され、そのデータは制御装置４に入力さ
れて記憶される。

【００２８】以上で最下段のふるい８ａの計量が完了し
たので、計測アーム３を降下させてふるい８ａを受皿７
上に降ろした後、支持アーム２を降下させて各ふるい８
ｂ〜８ｅをふるい８ａ上に降ろし、各アーム２，３のロ
ッド２７，３１を縮退させる。そして、各アーム２，３
をそれぞれ１段ずつ上昇させ、以降は上記と全く同様の
手順により下から２段目のふるい８ｂを計測対象として
その計量を行なう。つまり、上部側３段のふるい８ｃ〜
８ｅを一括して支持アーム２により持ち上げた後、計測
対象のふるい８ｂを計測アーム３により持ち上げて最下
段のふるい８ａから切り離し、その状態でロードセル３
７により計量を行なうのである。以上の手順を最上段の
ふるい８ｅまで順次繰り返し、全てのふるい８ａ〜８ｅ
の計量データを制御装置４に記憶させておく。なお、当
然ながら、最上段のふるい８ｅの計量の際にはそのふる
い８ｅを計測アーム３により持ち上げるのみで良く、支
持アーム２は上方に退避させておけば良い。

【００２９】次に、振とう機１を作動させて１分間程度
さらにふるい分けを行なった後、上記と同様にして各ふ
るい８の計量を再び行なう。そして、制御装置４は、今
回得られたデータと先に得られたデータとを比較するこ
とにより、十分なふるい分けがなされたか否かをＪＩＳ
の規定に基づき判定する。つまり、１分間程度の振とう
を行なったことによるふるい通過量が各ふるい８にとど
まる試料の１％未満となったかどうかを、前後のデータ
を比較することにより判断するのである。そして、その
条件が満たされていなければ、条件を満たすまでさらに
１分間程度のふるい分けと計量を繰り返し、条件が満た
された時点で「１分間に各ふるいにとどまる試料の量の
１％以上がそのふるいを通過しなくなるまで行なう」と
規定されているふるい分け作業を完了する。

【００３０】以上の一連の動作は、既に述べたように制
御装置４に予め設定したプログラムに従って完全に自動
的に行ない得る。そして、制御装置４は、上記のように
して最終的に得られた計量データから予め求めておいた
各ふるい８の風袋重量を差し引いて試料の粒度別の重量
を求め、それらのデータを処理して全試料に対する各粒
度の割合ごとの比率（重量％）や粗粒率等の所望データ
を演算により求め、それらを必要に応じて表示もしくは
プリントアウトする。

【００３１】以上のように、上記の装置によれば、従来
は作業員の手作業に頼って行なっていたふるい分け試験
作業の完全自動化が実現され、それによって作業効率向
上と省力化を十分に図ることができる。そして、上記装
置における支持アーム２および計測アーム３は、計量に
際して各ふるい８をわずかに持ち上げてその位置でその
まま支持し得るものであれば良く、また、本装置におけ
る振とう機１やふるい８は従来広く採用されているもの
を転用できる。したがって、本装置は、ふるいを振とう
機と計量器との間にわたって移し換える動作を行なうた
めの高性能なロボットハンドを必要とし、しかも音波振
動による特殊な振とう機やそのための特殊なふるいを用
いる必要のある従来の測定器に比してコスト的に格段に
有利なものとなっている。また、本装置は、計測対象の
ふるい８のそれぞれを個々に直接的に計測するととも
に、ロードセル３７には振動が加わるようなことがない
から高感度かつ高精度のロードセル３７を採用すること
が可能であり、したがって測定精度を十分に高めること
ができるものであり、しかも、計量に先立つふるい分け
が十分になされた否かの判定を確実に行なうことができ
るものであり、以上のことから細骨材としての砂のふる
い分け試験を行なうためのものとして特に好適である。

【００３２】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでは勿論なく、各部の構成たとえば支持アーム２や
計測アーム３の形態、それらを昇降させたり伸縮させる
ための機構等は適宜の設計的な変更が可能である。ま
た、上記実施例では細骨材としての砂を５段階にふるい
分けするべく５つのふるいを用いたが、砂に限らず他の
粉体をふるい分けする場合にも採用し得るし、ふるいの
数は必要に応じて増減すれば良いことはいうまでもな
い。

【００３３】

【発明の効果】以上で詳細に説明したように、請求項１
の発明の方法は、計測対象のふるいの直上のふるいを持
ち上げて支持することによって計測対象のふるいより上
方のふるいの全てを計測対象のふるいから切り離し、次
いで、計測対象のふるいを単独で持ち上げて支持するこ
とにより上下のふるいから切り離してその重量を計測す
るものであるから、計測対象のふるいを他のふるいから
簡単かつ確実に切り離すことができ、したがって個々の
ふるいの重量を直接的にかつ高精度でしかも効率的に計
量することができる。

【００３４】また、請求項２の発明の装置は、振とう機
の側方に支持アームと計測アームをそれぞれ昇降可能か
つ伸縮自在に設けて、それら支持アームおよび計測アー
ムによって計測対象のふるいを他のふるいや振とう機か
ら切り離したうえで、計測アームに組み込んだロードセ
ルにより個々にかつ直接的に計量するようにし、かつ、
支持アームや計測アームの作動を制御するとともに計測
データを管理するための制御装置とを具備したので、一
連の動作の完全自動化を実現できるとともに、構成が簡
略であって安価であり、しかも優れた計量精度を得るこ
とができるものであり、上記方法を実施するに採用して
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるふるい分け測定装置の概
略構成を示す側面図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】同装置の背面図である。

【図４】同装置において用いるふるいの部分拡大断面図
である。

【図５】同装置によるふるい分け試験の作業手順を説明
するための図である。

【図６】同じく作業手順を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 振とう機 ２ 支持アーム ３ 計測アーム ４ 制御装置 ８（８ａ〜８ｅ） ふるい ３７ ロードセル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 隆 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 田村 真 神奈川県横浜市金沢区昭和町3174番地 石 川島建機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目開きの異なる複数のふるいを目開きの
   大きなものほど上にした状態で上下に積み重ね、最上段
   のふるいに粉体を投入してそれらふるいを振とうさせる
   ことで粒度の小さなものを順次下段のふるいに落下させ
   てふるい分けを行なった後、各ふるいの重量を個々に順
   次計測して粉体の粒度別の重量を求める方法であって、
   計測対象のふるいの直上のふるいを持ち上げて支持する
   ことによって計測対象のふるいより上方のふるいの全て
   を一括して持ち上げてそれらを計測対象のふるいから切
   り離し、次いで、計測対象のふるいを単独で持ち上げて
   支持することにより上下のふるいから切り離してその重
   量を計測することを特徴とするふるい分け測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法を実施するための
   装置であって、上下に積み重ねられた状態で搭載された
   複数のふるいを振とうさせることで最上段のふるいに投
   入された粉体をふるい分けするための振とう機と、その
   振とう機の側方において昇降可能かつ振とう機側に伸縮
   自在に設けられていてその先端部で計量対象のふるいの
   直上のふるいを持ち上げて支持するための支持アーム
   と、その支持アームの下方において昇降可能かつ振とう
   機側に伸縮自在に設けられていてその先端部で計量対象
   のふるいを持ち上げて支持するとともに先端部に組み込
   んだロードセルによってそのふるいの重量を計測するた
   めの計測アームと、前記支持アームおよび計測アームの
   作動を制御するとともに計測データを管理するための制
   御装置とを具備してなることを特徴とするふるい分け測
   定装置。