粒状体の輸送解析技術の確立

Research Project

Project/Area Number	09750275
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Dynamics/Control
Research Institution	Niigata Institute of Technology
Principal Investigator	佐伯暢人新潟工科大学, 工学部, 助教授 (10278070)
Project Period (FY)	1997 – 1998
Project Status	Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 1998: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000) Fiscal Year 1997: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords	振動輸送 / 粒状体 / 個別要素法 / 数値解析 / 衝突 / 摩擦振動
Research Abstract	すべりや跳躍運動を積極的に利用する振動輸送は自動組立ラインにおける精密機器部品の供給から原材料の輸送に至るまで広範囲に利用されている。最適な輸送条件を得るためには十分な理論的検討が必要となるが、今日まで原材料などのような粒状体の振動輸送を扱った研究についてはほとんど行われてきてはいないのが現状である。それは理論的な面から見ると、個々の粒子がぶつかり合いながら運動を行うため、粒状体を質点として解析するには明らかに無理があり、連続体として扱うにも限界があるためである。また、実験的にも粒状体内部の挙動を計測することが非常に難しい。そこで、本研究では昨年度、Cundallらが提案した個別要素法を改良し、粒状性を考慮に入れた輸送解析手法を提案した。従来の個別要素法では粒子に丸棒や球を用いる場合がほとんどで、その手法をそのまま、振動輸送に適用すると粒子の転がりやすさから輸送速度を過大に評価してしまいかねない。そこで、本研究で提案する解析においては、粒子の形状が輸送挙動に与える影響を考慮できるように、楕円粒子を扱えるようにしている。その手法を用いて、昨年度は代表的な輸送挙動を算出し、振動数や振幅などの操作変数が粒状体の輸送挙動に与える影響を数値解析した。一方、本年度においては、その解析手法の妥当性を確認するために、振動輸送装置を製作し、アクリルだ円棒からなる粒状体を用いて、振動輸送実験を行った。粒状体の輸送挙動は高速度ビデオカメラにより撮影し、画像処理装置を用いて、個々の粒子の輸送速度などを計測した。その結果、両者は良好な一致を示すことを確認した。さらに、本手法を用いて、粒子形状の違いによって輸送挙動がどのように変化するかを求めたところ、楕円粒子に比べ円筒粒子を用いた個別要素法では輸送速度が増大する傾向にあることを明らかにした。