JPH1114331A

JPH1114331A - 堆積状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JPH1114331A
Application number: JP16828697A
Authority: JP
Inventors: Shuji Sasabe; 修司笹辺; Kenji Takebayashi; 賢治竹林; Toyokazu Yokoyama; 豊和横山
Original assignee: Hosokawa Micron Corp
Current assignee: Hosokawa Micron Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JP3155229B2

Abstract

(57)【要約】【課題】堆積状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角
度の測定において、測定者固有のくせによって生じる測
定値のばらつきを無くすとともに測定に要する手間と時
間を低減する。【解決手段】水平面上に円錐状に堆積した粉粒体層Ｐ
の側方に、光線を射出し該光線が照射された点との距離
を検出するセンサ１６を、光線の射出口が粉粒体層の自
由表面に対向するとともに光線の光軸が水平になるよう
に配置し、センサを光軸に直交する水平方向に移動させ
て自由表面上にセンサの移動経路に対向する線に沿って
線状に並んだ複数個の点との距離を検出する工程をセン
サを垂直方向に所定距離ずつ移動させて複数回行い、各
工程における記センサとの距離が最小の点を抽出し、こ
れらの点からなる軌跡に近似する直線の関数を最小二乗
法によって求め、該直線の水平面に対する傾斜角度を算
出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、堆積状態にある粉
粒体層の自由表面の傾斜角度の測定方法及び測定装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、粉粒体処理プロセスの計画及び
設計や粉粒体の品質管理等に際しては、取り扱う粉粒体
の流動特性や噴流特性を十分に把握しておくことが重要
であり、これらの特性の評価は、堆積状態にある粉粒体
層の安息角やスパチュラ角等の各種物性値に基づいて行
われている。従来の安息角やスパチュラ角の測定は、粉
粒体層の自由表面に分度器を当ててその目盛りを読み取
ることにより行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
測定方法では、粉粒体層の自由表面が平坦でない場合に
分度器の当て方がいろいろと考えられるため、測定者固
有のくせや判断による差が測定値に反映し、複数の測定
者が同じ物を測定した場合に測定値にばらつきが生じる
という問題があった。また、分度器の当て方を決めるの
に手間がかかり、測定に時間がかかるという問題もあっ
た。

【０００４】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであって、その目的は、堆積状態にある粉
粒体層の自由表面の傾斜角度の測定において、測定者固
有のくせによって生じる測定値のばらつきを無くすこ
と、測定に要する手間と時間を低減することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、水平面上に円錐状に堆積した粉
粒体層の側方に、光線を射出し該光線が照射された点と
の距離を検出するセンサを、前記光線の射出口が前記粉
粒体層の自由表面に対向するとともに前記光線の光軸が
水平になるように配置し、前記センサを前記光軸に直交
する水平方向に移動させて前記自由表面上に前記センサ
の移動経路に対向する線に沿って水平方向の一端側から
他端側にかけて線状に並んだ複数個の点との距離を検出
する工程を前記センサを垂直方向に所定距離ずつ移動さ
せて複数回行い、前記各工程における前記センサとの距
離が最小の点を抽出し、これらの点からなる軌跡に近似
する直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線の水
平面に対する傾斜角度を算出することを特徴とする測定
方法である。

【０００６】また、請求項２の発明は、水平面上に円錐
状に堆積した粉粒体層の上方に、光線を射出し該光線が
照射された点との距離を検出するセンサを、前記光線の
射出口が前記粉粒体層の自由表面に対向するとともに前
記光線の光軸が垂直になるように配置し、該センサを前
記粉粒体層の頂点を含む垂直面内において水平方向に移
動させて前記粉粒体層の稜線に沿って水平方向に所定間
隔をおいて並んだ複数個の点との距離を検出し、これら
の点からなる軌跡に近似する直線の関数を最小二乗法に
よって求め、該直線の水平面に対する傾斜角度を算出す
ることを特徴とする測定方法である。

【０００７】また、請求項３の発明は、請求項２の測定
方法において、前記センサを前記垂直面内において水平
方向に移動させて前記粉粒体層の稜線に沿って水平方向
に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距離を検出
し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の関数を最
小二乗法によって求め、該直線の水平面に対する傾斜角
度を算出する工程を前記粉粒体層の頂点の両側において
行い、前記各工程によって得られた傾斜角度の平均値を
算出することを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項４の発明は、水平に支持され
たスパチュラ上に堆積した粉粒体層の側方に、光線を射
出し該光線が照射された点との距離を検出するセンサ
を、前記光線の射出口が前記粉粒体層の自由表面に対向
するとともに前記光線の光軸が水平になるように配置
し、前記センサを垂直方向に移動させて前記自由表面上
に前記センサの移動経路に対向する線に沿って垂直方向
に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距離を検出
し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の関数を最
小二乗法によって求め、該直線の水平面に対する傾斜角
度を算出することを特徴とする測定方法である。

【０００９】また、請求項５の発明は、請求項４の測定
方法において、前記センサを垂直方向に移動させて前記
自由表面上に前記センサの移動経路に対向する線に沿っ
て垂直方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距
離を検出し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の
関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面に対す
る傾斜角度を算出する工程を前記センサを前記スパチュ
ラの長手方向に移動させて複数の箇所で行い、前記各工
程によって得られた傾斜角度の平均値を算出することを
特徴とするものである。

【００１０】また、請求項６の発明は、水平面と、該水
平面上に円錐状に堆積する粉粒体層の側方に配置され該
粉粒体層の自由表面に向けて水平方向に光線を射出し該
光線が照射された点との距離を検出するセンサと、該セ
ンサを前記光線の光軸と直交する水平方向及び垂直方向
に移動させる移動手段と、前記センサ及び移動手段を制
御し、前記センサを水平方向に移動させて前記粉粒体層
の自由表面上に前記センサの移動経路に対向する線に沿
って水平方向の一端側から他端側にかけて線状に並んだ
複数個の点との距離を検出する工程を前記センサを垂直
方向に所定距離ずつ移動させて複数回行い、前記各工程
における前記センサとの距離が最小の点を抽出し、これ
らの点からなる軌跡に近似する直線の関数を最小二乗法
によって求め、該直線の水平面に対する傾斜角度を算出
する制御手段とを備えたことを特徴とする測定装置であ
る。

【００１１】また、請求項７の発明は、水平面と、該水
平面上に円錐状に堆積する粉粒体層の上方に配置され該
粉粒体層の自由表面に向けて垂直方向に光線を射出し該
光線が照射された点との距離を検出するセンサと、該セ
ンサを前記粉粒体層の頂点を含む垂直面内において水平
方向に移動させる移動手段と、前記センサ及び移動手段
を制御し、前記センサを水平方向に移動させて前記粉粒
体層の稜線に沿って水平方向に所定間隔をおいて並んだ
複数個の点との距離を検出し、これらの点からなる軌跡
に近似する直線の関数を最小二乗法によって求め、該直
線の水平面に対する傾斜角度を算出する制御手段とを備
えたことを特徴とする測定装置である。

【００１２】また、請求項８の発明は、請求項７の測定
装置において、前記制御手段が、前記センサを前記垂直
面内において水平方向に移動させて前記粉粒体層の稜線
に沿って水平方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点
との距離を算出し、これらの点からなる軌跡に近似する
直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面
に対する傾斜角度を算出する工程を前記粉粒体層の頂点
の両側において行い、前記各工程によって得られた傾斜
角度の平均値を算出することを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項９の発明は、水平に支持され
たスパチュラと、該スパチュラ上に堆積する粉粒体層の
側方に配置され該粉粒体層の自由表面に向けて水平方向
に光線を射出し該光線が照射された点との距離を検出す
るセンサと、該センサを垂直方向に移動させる移動手段
と、前記センサ及び移動手段を制御し、前記センサを垂
直方向に移動させて前記自由表面上に前記センサの移動
経路に対向する線に沿って垂直方向に所定間隔をおいて
並んだ複数個の点との距離を検出し、これらの点からな
る軌跡に近似する直線の関数を最小二乗法によって求
め、該直線の水平面に対する傾斜角度を算出する制御手
段とを備えたことを特徴とする測定装置である。

【００１４】また、請求項１０の発明は、請求項９の発
明において、前記移動手段が前記センサを前記スパチュ
ラの長手方向に移動可能であり、前記制御手段が、前記
センサを垂直方向に移動させて前記自由表面上に前記セ
ンサの移動経路に対向する線に沿って垂直方向に所定間
隔をおいて並んだ複数個の点の位置を検出し、これらの
点から得られる直線の水平面に対する傾斜角度を最小二
乗法によって算出する工程を前記センサを前記スパチュ
ラの長手方向に移動させて複数の箇所で行い、前記各工
程によって得られた傾斜角度の平均値を算出することを
特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の測
定装置の正面図、図２はセンサの構造と測定原理の説明
図、図３は本実施形態の測定方法の説明図、図４はショ
ッカーの正面図、図５はスパチュラ角測定ユニットの側
面図である。

【００１６】図１に示す測定装置１は、粉粒体の流動特
性及び噴流特性の主因子と考えられる７種の物性値、即
ち、安息角、圧縮度、スパチュラ角、凝集度、崩潰角、
分散度、差角の測定を行えるようにしたもので、左下に
電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ２を備えて
いる。測定装置１の右側には測定部が設けられ、その前
面には透明な合成樹脂製の扉３が取り付けられている。

【００１７】測定部の上部には安息角測定時に試料粉粒
体を振動篩操作するための振動ユニット４が設けられて
いる。振動ユニット４は振動台５上に取り付けられ、安
息角測定用ロート６と、その上方に配置された篩７と、
その上方に配置されたキャップ８とを備えている。振動
ユニット４の上方には試料粉粒体を供給するための試料
供給ロート９が配置されている。キャップ８は試料供給
ロートから供給された粉粒体を一時的に貯えるためのも
ので、篩７と同形状であるが網は有していない。振動台
５は図１の紙面に直交する方向に延び、その一端が装置
本体に支持されている。振動台５の下面には吸着子（不
図示）が取り付けられ、この吸着子はクッション材を介
して装置本体に取り付けられた電磁石（不図示）に連結
されており、該電磁石への通電、遮断を繰り返すと振動
台５が上下方向に振動するようになっている。１０は振
動台５の振幅を調整するための振幅調整用摘子である。

【００１８】測定部の底面を形成する測定ベース１１
は、矩形バット１２を載置するための座（不図示）を有
している。矩形バット１２内には、図１に示す円形の安
息角測定用テーブル１３、かさ比重測定用ユニット（不
図示）、ゆるみ、固め見掛比重測定用カップ（不図示）
をガイドする円筒状のガイド部材１４、後述するショッ
カー２０（図４参照）等が配置される。安息角測定用テ
ーブル１３の上面は水平面になっている。なお、スパチ
ュラ角測定時には、安息角測定用テーブル１３、ガイド
部材１４に代えて後述するスパチュラ角測定用ユニット
２１（図５参照）が配置される。１５は前記測定用カッ
プを上下動させるためのリフトバーである。

【００１９】安息角測定用テーブル１３やスパチュラ角
測定用ユニット２１が配置される部位の左側方にはセン
サ１６が配置されている。センサ１６は移動ブロック１
７に取り付けられており、移動ブロック１７はアクチュ
エータ１８によって図１の紙面に直交する水平方向及び
垂直方向に移動するようになっている。図２に示すよう
に、センサ１６は、発光素子１６ａと光位置検出素子１
６ｂとを組み合わせてなるもので、発光素子１６ａには
発光ダイオードや半導体レーザが用いられる。発光素子
１６ａの光は集光レンズ１６ｃで集光されて射出口１６
ｄから水平方向（図１の右方向）に光線として射出さ
れ、被測定物Ｗ上にスポット状に照射され、被測定物Ｗ
から拡散反射した光線の一部は受光口１６ｅを介してセ
ンサ１６内に入光し、受光レンズ１６ｆを通して光位置
検出素子１６ｂ上にスポットを結ぶ。これによってセン
サ１６は被測定物Ｗ上の光照射点までの距離を検出す
る。

【００２０】本実施形態では、センサ１６として、オム
ロン株式会社製のレーザー変位センサＺ４Ｍ−Ｗ１００
ＲＡが使用されている。このセンサ１６の測定距離は１
００±４０ｍｍで、この範囲外の点は検出しないように
なっている。図３（ａ）に示すように、センサ１６とこ
れに対向する安息角測定用テーブル１３の縁との距離は
９５ｍｍに設定されており、テーブル１３の直径は８０
ｍｍである。テーブル１３の周囲の他の測定部材等は、
センサ１６の測定範囲外に配置されており、センサ１６
はテーブル１３上に堆積する粉粒体層Ｐ以外のものを検
出することがなく、正確な測定結果を得ることができ
る。なお、センサは上記以外のものを使用することもで
きる。

【００２１】図１に示すように、測定装置１の左上部に
は、測定部、センサ１６、アクチュエータ１８、及びそ
の他の部分を制御するコンピュータ１９が設けられてい
る。コンピュータ１９は、タッチパネルからなる操作キ
ーと、ＬＣＤからなる表示部とを備えている。

【００２２】図４に示すショッカー２０は崩潰角測定時
に使用されるもので、円形の台座２２の上面に垂直に立
設されたポール２３と、中央部にポール２３が貫通する
貫通孔２４ａを有し、台座２２上に配置された円形の錘
２４とを備えており、錘２４を手でポール２３の上端ま
で持ち上げて手を離すと、錘２４が自由落下して台座２
２に衝撃を与えるようになっている。

【００２３】図５に示すスパチュラ角測定ユニット２１
は、台座（不図示）上に垂直に立設されたポール２５
と、図５の左右方向に延びるように一端がポール２５に
取り付けられたスパチュラ２６と、中央部にポール２５
が貫通する貫通孔２７ａを有し、スパチュラ２６の上方
に配置された円形の錘２７とを備えており、錘２７を手
でポール２５の上端まで持ち上げて手を離すと、錘２７
が自由落下してスパチュラ２６に衝撃を与えるようにな
っている。スパチュラ角測定ユニット２１は、矩形バッ
ト１２と測定部の後壁（図５に斜線で示す部分）との間
において、スパチュラ２６の先端側の粉粒体Ｐが載置さ
れる部分２６ａが矩形バット１２内に突出するように配
置される。

【００２４】次に、上記のように構成した測定装置１の
動作を説明する。まず、安息角を測定する場合について
説明する。

【００２５】コンピュータ１９の操作キーによって安息
角測定モードに設定した後、扉３を開け、安息角測定用
テーブル１３を安息角測定用ロート６の真下に位置する
ように矩形バット１２内に配置する。なお、続けて崩潰
角も測定する場合には、ショッカー２０を矩形バット１
２内の安息角測定用テーブル１３の近傍に配置する。そ
して、試料粉粒体を試料供給ロート９内に供給して振動
ユニット４の篩７上に堆積させる。

【００２６】扉３を閉め、コンピュータ１９の操作キー
を押して振動ユニット４を振動させると、粉粒体が篩７
の網目を通って落下し、安息角測定用テーブル１３の上
面に堆積し始める。そして、テーブル１３上に円錐状の
堆積層ができると、コンピュータ１９の操作キーを押し
て振動ユニット４の振動を停止させる。

【００２７】次に、コンピュータ１９の操作キーから安
息角測定開始の指示を入力すると、アクチュエータ１８
がセンサ１６をテーブル１３上に堆積した粉粒体層の自
由表面の下端部の一端に対向する位置に移動させ、次い
でセンサ１６を粉粒体層の下端部の他端に対向する位置
に向けて水平移動させる。センサ１６は移動しながらレ
ーザー光を射出して粉粒体層Ｐの自由表面上にセンサ１
６の移動経路に対向する線に沿って水平方向の一端側か
ら他端側にかけて微小間隔△Ｘ（図３（ａ）参照）をお
いて線状に並んだ複数個の点との距離を順次検出する。
この測定結果はコンピュータ１９のメモリに格納され
る。

【００２８】次に、アクチュエータ１８はセンサ１６を
垂直方向に△Ｙだけ上昇させ、次いでセンサ１６を上記
と逆の方向に水平移動させ、センサ１６は上記と同様に
センサ１６に対向して自由表面上に線状に並んだ複数個
の点との距離を検出する。このようにセンサ１６が水平
方向に移動して粉粒体層Ｐの自由表面上の点の位置を検
出する工程はセンサ１６を垂直上方に△Ｙずつ移動させ
て粉粒体層Ｐの垂直方向全長にわたって行われる。

【００２９】次に、コンピュータ１９は、各工程におけ
るセンサ１６との距離が最小の点を抽出し、これらの点
からなる軌跡に近似する直線の関数を最小二乗法によっ
て求める。即ち、図６に示すように、これらの点を、横
軸をセンサとの距離、縦軸を最も下に位置する点との垂
直方向の距離とするグラフ上にプロットすると、実線で
示すようにほぼ直線状の軌跡となる。コンピュータ１９
は、この実線に近似した直線Ｌの関数を最小二乗法によ
って求め、該直線Ｌの水平面に対する傾斜角度を算出
し、これを粉粒体層Ｐの自由表面の傾斜角度として表示
部に表示する。

【００３０】続けて崩潰角を測定する場合には、コンピ
ュータ１９の操作キーによって崩潰角測定モードにす
る。そして、ショッカー２０の錘２４をポール２３の上
端まで持ち上げて錘２４を台座２２上に落下させ、矩形
バット１２に衝撃を与える動作を三回行う。これによっ
て、テーブル１３上に堆積した粉粒体層Ｐは崩潰し、そ
の自由表面はより小さい傾斜角度を示す。操作キーによ
って測定開始の指示を入力すると、安息角測定時と同じ
手順で粉粒体層Ｐの自由表面の傾斜角度が測定され、表
示部に崩潰角として表示される。

【００３１】なお、続けて差角を算出するときは、操作
キーによって差角測定モードにすると、メモリに記憶さ
れた安息角と崩潰角との差が算出され、表示部に差角と
して表示される。

【００３２】図７は各種粉粒体について、堆積状態を変
えずに傾斜角度（安息角）を複数回測定した結果を示す
グラフである。これによると、測定値のばらつきが少な
く、ほぼ一定の値が得られていることが判る。

【００３３】本発明では、従来のように分度器を粉粒体
の自由表面に沿って当てるという作業が無く、最小二乗
法という一定の基準で傾斜角度を測定するため、測定者
固有のくせが測定値に反映することがなく、測定者が交
代しても同じ結果が得られる。また、上述したような煩
雑な作業が無いので、測定に手間がかからず、測定に要
する時間も短い（従来の装置では一回の測定に約２０〜
３０秒程度かかっていたのに対し、本実施形態では約１
０秒前後）。

【００３４】次に、スパチュラ角測定の場合について説
明する。コンピュータ１９の操作キーによってスパチュ
ラ角測定モードに設定した後、扉３を開け、図５に示す
ように、スパチュラ角測定ユニット２１を矩形バット１
２と測定部の後壁との間に配置し、リフトバー１５によ
って矩形バット１２をその底面がスパチュラ２６の粉粒
体載置部２６ａ下面に接する位置まで上昇させる。そし
て、試料粉粒体Ｐをスプーン等によって粉粒体載置部２
６ａ上に山盛りし、リフトバー１５によって矩形バット
１２を下降させる。

【００３５】操作キーによって測定開始の指示を入力す
ると、アクチュエータ１８がセンサ１６をスパチュラ２
６の粉粒体載置部２６ａの側方の上方に移動させ、次い
でセンサ１６を垂直下方に移動させる。センサ１６は移
動しながらレーザー光を射出して粉粒体Ｐの自由表面上
にセンサ１６の移動経路に対向する線に沿って垂直方向
に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距離を順次検
出する。検出された距離はコンピュータ１９のメモリに
格納される。コンピュータ１９は上記と同じ手順でこれ
らの点からなる軌跡に近似した直線の関数を求め、この
直線の水平面に対する傾斜角度を算出し、メモリに格納
する。

【００３６】次に、コンピュータ１９はセンサ１６をス
パチュラ２６の長手方向に所定距離だけ移動させ、次い
でセンサ１６を垂直上方に移動させ、上記と同様の手順
で粉粒体層Ｐの自由表面の傾斜角度を算出し、これをメ
モリに格納する。さらに、コンピュータ１９はセンサ１
６をスパチュラ２６の長手方向に所定距離だけ移動さ
せ、センサ１６を垂直下方に移動させて粉粒体層Ｐの自
由表面の傾斜角度の算出を行う。

【００３７】コンピュータ１９は、各工程によって得ら
れた傾斜角度の平均値を算出し、これを崩潰前のスパチ
ュラ角として表示部に表示する。測定者は、操作キーに
よってこの角度をメモリに登録する。なお、傾斜角度の
測定は一箇所でも良いが、上記のように複数の箇所の傾
斜角度を測定してその平均値を求めるようにすると、測
定値の精度が向上する。

【００３８】次に、測定者は、錘２７をポール２５の上
端まで持ち上げて落下させ、スパチュラ２６に衝撃を与
える動作を一回行う。これによってスパチュラ２６上に
堆積した粉粒体層Ｐは崩潰し、その自由表面はより小さ
い傾斜角度を示す。そして、操作キーによって測定開始
の指示を入力すると、上記と同様の手順で粉粒体層Ｐの
三箇所の傾斜角度が測定され、崩潰後のスパチュラ角と
して表示部に表示される。

【００３９】この傾斜角度を操作キーによって登録する
と、崩潰前のスパチュラ角と崩潰後のスパチュラ角の平
均値が算出され、これが表示部に表示される。

【００４０】図８は各種粉粒体について、堆積状態を変
えずにスパチュラ角を複数回測定した結果を示すグラフ
である。なお、８種とは、関東ローム層から得られた粉
粒体をもとにして作られたＪＩＳ規格に定める標準サン
プルである。このグラフから、測定値のばらつきが少な
く、ほぼ一定の結果が得られていることが判る。

【００４１】なお、この測定装置１における安息角、ス
パチュラ角以外の物性値を測定するための構成について
は、公知のものが採用されており、その具体的な内容及
び使用方法については説明を省略する。

【００４２】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。この実施形態では、図９に示すように、センサ１
６が安息角測定用テーブル１３上に堆積した粉粒体層Ｐ
の上方に配置され、垂直下方に光線を射出して粉粒体層
Ｐの自由表面上に照射されたスポット光との距離を検出
する。コンピュータ１９はセンサ１６を粉粒体層Ｐの頂
点Ｔ．Ｐを含む垂直面内において水平方向に移動させ、
粉粒体層Ｐの稜線Ｒ１に沿って水平方向に所定間隔△Ｘ
をおいて並んだ複数個の点との距離を算出し、上記と同
じ手順で、これらの点から得られる軌跡に近似した直線
の関数を求め、この直線の水平面に対する傾斜角度を算
出し、粉粒体層Ｐの自由表面の傾斜角度としてメモリに
格納する。また、これと同じ工程を頂点Ｔ．Ｐの他方の
側についても行い、稜線Ｒ２に沿って並んだ複数個の点
からなる軌跡に近似した直線の水平面に対する傾斜角度
を算出してメモリに格納する。そして、コンピュータ１
９は、各工程で得られた傾斜角度の平均値を算出し、こ
れを粉粒体層Ｐの傾斜角度として表示部に表示する。

【００４３】なお、傾斜角度の測定は粉粒体層の頂点の
片側についてのみ行っても良いが、このように頂点の両
側の傾斜角度を算出してその平均値を算出するようにす
ると、測定精度が向上する。

【００４４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲
内において種々の態様で実施可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粉
粒体層の自由表面上の複数個の点からなる軌跡に近似す
る直線の関数を求め、この直線の水平面に対する傾斜角
度を算出するようにしたことにより、傾斜角度が一定の
基準で算出されるので、測定者固有のくせによる測定値
のばらつきが無い。また、分度器を粉粒体層の自由表面
に沿って当てるような煩雑な作業が無く、測定に要する
手間と時間を低減することができる。

【００４６】請求項３、５、８、１０によるときは、複
数の箇所で傾斜角度を求め、その平均値を算出するよう
にしたことにより、測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の測定装置の正面図。

【図２】センサの構造と測定原理の説明図。

【図３】図１の測定装置による測定方法の説明図。

【図４】図１の測定装置に使用されるショッカーの正
面図。

【図５】図１の測定装置に使用されるスパチュラ角測
定ユニットの側面図。

【図６】センサとの距離が最小の点によって形成され
る軌跡を示すグラフ図。

【図７】各種粉粒体の安息角の測定結果を示すグラ
フ。

【図８】各種粉粒体のスパチュラ角の測定結果を示す
グラフ。

【図９】本発明の他の実施形態の説明図。

【符号の説明】

１６センサ１８アクチュエータ（移動手段）１９コンピュータ（制御手段）２６スパチュラＰ粉粒体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平面上に円錐状に堆積した粉粒体層の
側方に、光線を射出し該光線が照射された点との距離を
検出するセンサを、前記光線の射出口が前記粉粒体層の
自由表面に対向するとともに前記光線の光軸が水平にな
るように配置し、前記センサを前記光軸に直交する水平
方向に移動させて前記自由表面上に前記センサの移動経
路に対向する線に沿って水平方向の一端側から他端側に
かけて線状に並んだ複数個の点との距離を検出する工程
を前記センサを垂直方向に所定距離ずつ移動させて複数
回行い、前記各工程における前記センサとの距離が最小
の点を抽出し、これらの点からなる軌跡に近似する直線
の関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面に対
する傾斜角度を算出することを特徴とする堆積状態にあ
る粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測定方法。
【請求項２】水平面上に円錐状に堆積した粉粒体層の
上方に、光線を射出し該光線が照射された点との距離を
検出するセンサを、前記光線の射出口が前記粉粒体層の
自由表面に対向するとともに前記光線の光軸が垂直にな
るように配置し、該センサを前記粉粒体層の頂点を含む
垂直面内において水平方向に移動させて前記粉粒体層の
稜線に沿って水平方向に所定間隔をおいて並んだ複数個
の点との距離を検出し、これらの点からなる軌跡に近似
する直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線の水
平面に対する傾斜角度を算出することを特徴とする堆積
状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測定方法。
【請求項３】前記センサを前記垂直面内において水平
方向に移動させて前記粉粒体層の稜線に沿って水平方向
に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距離を検出
し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の関数を最
小二乗法によって求め、該直線の水平面に対する傾斜角
度を算出する工程を前記粉粒体層の頂点の両側において
行い、前記各工程によって得られた傾斜角度の平均値を
算出することを特徴とする請求項２に記載の測定方法。
【請求項４】水平に支持されたスパチュラ上に堆積し
た粉粒体層の側方に、光線を射出し該光線が照射された
点との距離を検出するセンサを、前記光線の射出口が前
記粉粒体層の自由表面に対向するとともに前記光線の光
軸が水平になるように配置し、前記センサを垂直方向に
移動させて前記自由表面上に前記センサの移動経路に対
向する線に沿って垂直方向に所定間隔をおいて並んだ複
数個の点との距離を検出し、これらの点からなる軌跡に
近似する直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線
の水平面に対する傾斜角度を算出することを特徴とする
堆積状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測定方
法。
【請求項５】前記センサを垂直方向に移動させて前記
自由表面上に前記センサの移動経路に対向する線に沿っ
て垂直方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距
離を検出し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の
関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面に対す
る傾斜角度を算出する工程を前記センサを前記スパチュ
ラの長手方向に移動させて複数の箇所で行い、前記各工
程によって得られた傾斜角度の平均値を算出することを
特徴とする請求項４に記載の測定方法。
【請求項６】水平面と、該水平面上に円錐状に堆積す
る粉粒体層の側方に配置され該粉粒体層の自由表面に向
けて水平方向に光線を射出し該光線が照射された点との
距離を検出するセンサと、該センサを前記光線の光軸と
直交する水平方向及び垂直方向に移動させる移動手段
と、前記センサ及び移動手段を制御し、前記センサを水
平方向に移動させて前記粉粒体層の自由表面上に前記セ
ンサの移動経路に対向する線に沿って水平方向の一端側
から他端側にかけて線状に並んだ複数個の点との距離を
検出する工程を前記センサを垂直方向に所定距離ずつ移
動させて複数回行い、前記各工程における前記センサと
の距離が最小の点を抽出し、これらの点からなる軌跡に
近似する直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線
の水平面に対する傾斜角度を算出する制御手段とを備え
たことを特徴とする堆積状態にある粉粒体層の自由表面
の傾斜角度の測定装置。
【請求項７】水平面と、該水平面上に円錐状に堆積す
る粉粒体層の上方に配置され該粉粒体層の自由表面に向
けて垂直方向に光線を射出し該光線が照射された点との
距離を検出するセンサと、該センサを前記粉粒体層の頂
点を含む垂直面内において水平方向に移動させる移動手
段と、前記センサ及び移動手段を制御し、前記センサを
水平方向に移動させて前記粉粒体層の稜線に沿って水平
方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距離を検
出し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の関数を
最小二乗法によって求め、該直線の水平面に対する傾斜
角度を算出する制御手段とを備えたことを特徴とする堆
積状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測定装
置。
【請求項８】前記制御手段が、前記センサを前記垂直
面内において水平方向に移動させて前記粉粒体層の稜線
に沿って水平方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点
との距離を算出し、これらの点からなる軌跡に近似する
直線の関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面
に対する傾斜角度を算出する工程を前記粉粒体層の頂点
の両側において行い、前記各工程によって得られた傾斜
角度の平均値を算出することを特徴とする請求項７に記
載の測定装置。
【請求項９】水平に支持されたスパチュラと、該スパ
チュラ上に堆積する粉粒体層の側方に配置され該粉粒体
層の自由表面に向けて水平方向に光線を射出し該光線が
照射された点との距離を検出するセンサと、該センサを
垂直方向に移動させる移動手段と、前記センサ及び移動
手段を制御し、前記センサを垂直方向に移動させて前記
自由表面上に前記センサの移動経路に対向する線に沿っ
て垂直方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の点との距
離を検出し、これらの点からなる軌跡に近似する直線の
関数を最小二乗法によって求め、該直線の水平面に対す
る傾斜角度を算出する制御手段とを備えたことを特徴と
する堆積状態にある粉粒体層の自由表面の傾斜角度の測
定装置。
【請求項１０】前記移動手段が前記センサを前記スパ
チュラの長手方向に移動可能であり、前記制御手段が、
前記センサを垂直方向に移動させて前記自由表面上に前
記センサの移動経路に対向する線に沿って垂直方向に所
定間隔をおいて並んだ複数個の点の位置を検出し、これ
らの点から得られる直線の水平面に対する傾斜角度を最
小二乗法によって算出する工程を前記センサを前記スパ
チュラの長手方向に移動させて複数の箇所で行い、前記
各工程によって得られた傾斜角度の平均値を算出するこ
とを特徴とする請求項９に記載の測定装置。