JP4365496B2 - 粉粒体の定量供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体の定量供給装置、詳しくは、粉粒体を受けて、次の処理装置にその粉粒体を一定量で供給するための粉粒体の定量供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、樹脂ペレットなどを成形機によって成形する場合などにおいては、たとえば、気力輸送されてきた、樹脂ペレット、粉砕材、ドライカラーやマスターバッチ、添加剤などの各材料を、計量混合装置によって、所定の割合で混合した後、その混合物を成形機に供給するような処理がよく行なわれている。
【0003】
このような処理に使用される計量混合装置には、通常、気力輸送されてきた各材料を各材料毎に受け入れる複数のホッパーと、各ホッパーから投入される各材料を所定の配合比で計量する計量ユニットと、計量された各材料を混合する混合ユニットとを備えており、各ホッパーにおいて受け入れられた各材料を、各ホッパーに備えられるスクリューフィーダなどの切り出し手段によって切り出し、計量ユニットに落下させて、計量ユニットにおいて所定の計量目標値となった時に、切り出しを停止させることにより各材料を計量し、次いで、順次計量された各材料を混合ユニットに供給して、混合ユニットに備えられる攪拌羽根により混合して、その後、一定量で供給するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような計量および混合の処理において、ドライカラーやマスターバッチを混合する割合は、通常、樹脂ペレットなどに比べて非常に少ないので、ドライカラーやマスターバッチを最初に投入して計量すると、次に投入される材料に対して十分に分散されず、そのため、ドライカラーやマスターバッチの分散不良に起因する成形物の色むらなどを生じる場合がある。とりわけ、粉状のドライカラーでは、投入時に飛散して計量ユニットの内壁面に付着してしまい、これが原因となって分散不良を生じやすく、そのために色むらが発生しやすくなる。
【0005】
一方、これを回避するため、ドライカラーやマスターバッチ以外の材料を最初に投入することも考えられる。しかし、ドライカラーやマスターバッチは、計量する量が非常に少量で計量目標値に対してばらつきやすいため、このドライカラーやマスターバッチが投入された計量実測値を基準として、他の材料の計量目標値を補正して、計量精度の向上を図りたいという要求があるが、最初に他の材料を投入してしまうと、そのような補正ができず、精度の良い計量が行なえないという不具合がある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易な構成により、各ホッパーから投入される粉粒体を、良好に分散させることができ、かつ、精度良く計量し得る、粉粒体の定量供給装置を提供することにある。
【0007】
【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に記載の発明は、粉粒体を投入する複数の投入手段と、各投入手段から投入された粉粒体を計量する計量ユニットとを備える粉粒体の定量供給装置において、各投入手段から、順次、粉粒体を前記計量ユニットに投入する投入動作において、先ず最初に、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段以外の投入手段から、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入し、次いで、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から、粉粒体を、その計量目標値まで投入し、その後、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入した投入手段から、粉粒体を、その計量目標値まで投入するような動作を含む投入動作が、作動するように構成されていることを特徴としている。
【0008】
このような構成によると、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入される粉粒体は、既に、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段以外の投入手段から、計量目標値に満たない量で投入されている粉粒体の上に投入され、さらに、その後に、再び、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入した投入手段から、粉粒体がその計量目標値まで投入される。これによって、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入される粉粒体は、それ以外の投入手段から投入される粉粒体によって、挟み込まれるようになる。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から、投入された粉粒体の計量実測値に基づいて、それ以外の投入手段から投入される各粉粒体の計量目標値を補正するための配合比率補正手段を備えていることを特徴としている。
【0010】
このような構成によると、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入された粉粒体の計量実測値を基準として、それ以外の投入手段から投入される各粉粒体の計量目標値が補正され、各粉粒体は、その補正された計量目標値によって投入される。
【0011】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、計量された粉粒体を蓄積するための蓄積ユニットをさらに備え、前記計量ユニットは、計量された粉粒体を1バッチ毎に蓄積ユニットに送るように構成されており、前記蓄積ユニットは、粉粒体を供給するための供給口を備えるとともに、計量ユニットから1バッチ毎に送られてくる粉粒体を、2バッチ以上溜めて前記供給口から供給するように構成されていることを特徴としている。
【0012】
このような構成によると、複数の投入手段から投入される各粉粒体は、計量ユニットにおいて、順次所定量計量された後、1バッチ毎に蓄積ユニットに送られて、その後、蓄積ユニットにおいて2バッチ以上溜められて供給口から供給される。蓄積ユニットでは、バッチ毎に配合された各粉粒体が2バッチ以上溜められるので、1バッチ毎の配合誤差が、溜められたバッチ分だけ平均化される。
【0013】
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、各前記投入手段において、今回計量したときの計量目標値と今回実際に計量された計量実測値との差に基づいて、次バッチにおける計量目標値を補正するための計量目標値補正手段をさらに備えていることを特徴としている。
【0014】
このような構成によると、各バッチ毎の計量目標値が、前バッチの計量誤差を補償するように補正される。
【0015】
また、請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載の発明において、前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を混合するための混合手段を備えていることを特徴としている。
【0016】
このような構成によると、蓄積ユニットに溜められる粉粒体は、混合手段によって混合され、より均一に平均化される。
【0017】
また、請求項6に記載の発明は、請求項3ないし5のいずれかに記載の発明において、前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を、前記供給口から連続的に供給するように構成されていることを特徴としている。
【0018】
このような構成によると、蓄積ユニットにおいて、溜められたバッチ分だけ平均化され、配合誤差の少ない粉粒体が、連続的に定量供給される。
【0019】
また、請求項7に記載の発明は、請求項3ないし5のいずれかに記載の発明において、前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を、前記供給口から複数バッチ毎に供給するように構成されていることを特徴としている。
【0020】
このような構成によると、蓄積ユニットにおいて、溜められたバッチ分だけ平均化され、配合誤差の少ない粉粒体が、その複数バッチ分毎に、一度に定量供給される。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の粉粒体の定量供給装置の一実施形態としての計量混合装置を示す全体構成図、図2は、図1に示す計量混合装置の要部側断面図である。
【0022】
図1において、この計量混合装置1は、供給ホッパーユニット2および計量混合ユニット3とを備えている。
【0023】
供給ホッパーユニット2は、投入手段としての複数の供給ホッパ−4(各供給ホッパー4を互いに区別する場合には、第1ホッパー4a、第2ホッパー4b、第3ホッパー4cおよび第4ホッパー4dとする。)を備えている。各供給ホッパー4には、粉粒体が貯蔵される図示しない原料タンクにそれぞれ接続される原料供給ライン5と、吸引ブロワ6に接続される吸引ライン7とが接続されている。吸引ライン7は、各供給ホッパー4に対応してそれぞれ設けられるスイッチバルブ25を備えるスイッチバルブユニット26と、このスイッチバルブユニット26と吸引ブロワ6とを接続する一次側吸引ライン27と、各スイッチバルブユニット26と各供給ホッパー4とをそれぞれ接続する複数の二次側吸引ライン28とを備えている。
【0024】
また、供給ホッパー4の内部上側には、各二次側吸引ライン28を覆うようにエリミネータ8がそれぞれ設けられるとともに、その下側にそれぞれ形成される原料供給口には、その原料供給口を開閉するためのスライドゲート9がそれぞれ設けられている。また、これら各供給ホッパー4は、後述する計量ユニット11の受入口16に原料を供給するために、各スライドゲート9が、受入口16の中心を向くように周状に配置されている。
【0025】
そして、各原料タンクから各供給ホッパー4に粉粒体を気力輸送するには、気力輸送したい供給ホッパー4に対応するスイッチバルブ25を開状態として、吸引ブロワ6を作動させる。そうすると、その供給ホッパー4に選択的に粉粒体が気力輸送される。すなわち、気力輸送しようとする供給ホッパー4に対応するスイッチバルブ25を開状態として、吸引ブロワ6を作動させると、一次側吸引ライン27、スイッチバルブユニット26および二次側吸引ライン28を介して、その気力輸送しようとする供給ホッパー4の内部が吸引され、これによって、その供給ホッパー4に接続される原料供給ライン5を介して、その供給ホッパー4に対応する原料タンクに貯蔵される粉粒体が気力輸送される。なお、供給ホッパー4に粉粒体を搬送した空気は、エリミネータ8によって粉粒体と分離された後、二次側吸引ライン28、スイッチバルブユニット26、一次側吸引ライン27を介して、吸引ブロワ6から排気される。
【0026】
このようにして各供給ホッパー4には、各原料タンクから気力輸送される粉粒体が一時的に貯蔵される。なお、各供給ホッパー4には、その目的および用途によって、適宜、同一種類あるいは異なる種類の粉粒体が貯蔵され、たとえば、主材(樹脂ペレット)、ドライカラーやマスターバッチ、粉砕材、添加剤などが各供給ホッパー4にそれぞれ貯蔵されて、これら各供給ホッパー4が、後述する投入動作などにおいて、第1ホッパー4a、第2ホッパー4b、第3ホッパー4c、第4ホッパー4dとして設定される。また、供給ホッパー4の数は、4つに限らず、2つでもよく、あるいは、4つ以上でもよい。
【0027】
計量混合ユニット3は、ケーシング10内に、その上方に計量ユニット11と、その下方に蓄積ユニットとしての混合ユニット12とを備えている。
【0028】
計量ユニット11は、各供給ホッパー4から供給される粉粒体を受け入れる計量ホッパー13と、この計量ホッパー13を支持するロードセル14と、計量ホッパー13から混合ユニット12に、計量された粉粒体を供給するための排出ゲート15とを備えている。計量ホッパー13は、その上端部に粉粒体を受け入れるための受入口16が形成されるとともに、その下端部に粉粒体を排出するための排出口17が形成されている。排出ゲート15は、計量ホッパー13の排出口17を開閉するように設けられている。また、ロードセル14は、計量ホッパー13を支持しつつ、その計量ホッパー13の重量を計測できるように設けられており、この計量ホッパー13に受け入れられる粉粒体の重量は、計量ホッパー13、すなわち、風袋の重量をキャンセルした状態で、このロードセル14によって計量される。
【0029】
混合ユニット12は、ケーシング10の下部が、そのまま粉粒体を混合するための混合ケーシングとされており、混合手段としての攪拌羽根18と、レベルスイッチ19と、粉粒体を成形機などの外部の処理装置22に供給するための供給口23とが設けられている。
【0030】
攪拌羽根18は、粉粒体が計量ユニット11から落下してくる落下方向に対して、おおよそ直交する方向に軸線が延びるように、ケーシング10内部に突出配置される駆動軸20と、この駆動軸20を中心として径方向に延びる羽根21とを備えており、駆動軸20を駆動させることにより、計量ユニット11から1バッチ毎に落下してくる粉粒体を、羽根21によって上下方向において混合し、これによって、各バッチ間の粉粒体を互いに十分に混合することにより、混合ユニット12において、各バッチが層状に溜まることを防止して、混合ユニット12に溜まる粉粒体の均一化を図るようにしている。
【0031】
レベルスイッチ19は、攪拌羽根18の側方のケーシング10の内側壁に設けられており、混合ユニット12に所定バッチ数の粉粒体が溜まった時に供給禁止信号(上限禁止信号)を送信する禁止信号送信部、および/または、混合ユニット12が所定バッチ数より所定バッチ数減った時に、供給要求信号(下限要求信号)を送信する要求信号送信部を備えている。なお、このレベルスイッチ19は、たとえば、上限禁止信号を送信するレベルスイッチと、下限要求信号を送信するレベルスイッチとの2つのレベルスイッチをそれぞれ別個に設けてもよく、また、オーバーフローを防止するためのレベルスイッチをさらに1つ設けて、インターロックとして使用してもよい。
【0032】
供給口23は、攪拌羽根18よりも下方において、ケーシング10の下部から下方に向かって突出するような筒状に形成されており、その先端部には、この供給口23を開閉するための開閉ゲート24が設けられている。
【0033】
そして、このような計量混合装置1では、たとえば、各供給ホッパー4のスライドゲート9、計量ユニット11のロードセル14および排出ゲート15、混合ユニット12のレベルスイッチ19および開閉ゲート24などがコントローラユニット29に接続され、このコントローラユニット29において各部が制御されている。
【0034】
次に、このように構成された計量混合装置1の投入、計量、混合および定量供給動作について説明する。この計量混合装置1では、まず、各供給ホッパー4に貯蔵される粉粒体を、順次、計量ホッパー13内に投入することによって、計量が行なわれる。この各供給ホッパー4からの投入動作において、この計量混合装置1では、先ず最初に、最も少ない計量目標値が設定されている供給ホッパー4以外の供給ホッパー4から、計量目標値に満たない量の粉粒体が投入され、次いで、最も少ない計量目標値が設定されている供給ホッパー4から、粉粒体が、その計量目標値まで投入され、その後、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入した供給ホッパー4から、粉粒体が、その計量目標値まで補充投入される。
【0035】
より具体的に説明すると、たとえば、上記したように、各供給ホッパー4に、それぞれ、主材、ドライカラーやマスターバッチ、粉砕材、添加剤が貯蔵されており、各材料のうちでドライカラーやマスターバッチの計量目標値が最も少ない場合においては、第1ホッパー4aにドライカラーやマスターバッチが貯蔵される供給ホッパー4を、第2ホッパー4bに主材が貯蔵される供給ホッパー4を、第3ホッパー4cに粉砕材が貯蔵される供給ホッパー4を、第4ホッパー4dに添加剤が貯蔵される供給ホッパー4を、それぞれ設定するするとともに、図3にフロー図を示すように、計量目標値のより多い第2ホッパー4bから、その計量目標値の約半分の量を投入して、先ず予備計量として計量処理し(S1)、次いで、第1ホッパー4aから計量目標値まで投入して計量処理した後(S2)、再び、第2ホッパー4bから、計量目標値となる残りの量を補充投入して計量処理し(S3)、その後、順次同様に、第3ホッパー4cの計量処理(S4)、第4ホッパー4dの計量処理(S5)を行なえばよい。なお、図3に示すフロー図では、供給ホッパー4が4つに限定された手順が示されているが、供給ホッパー4がこれより少ない場合または多い場合も同様の手順による。また、このような投入動作において、第2ホッパー4bから計量目標値となる残りの量を投入するステップ(S3)は、特に第1ホッパー4aの投入(S2)の次である必要はなく、たとえば、第3ホッパー4cの投入(S4)や、あるいは第4ホッパー4dの投入(S5)の後でもよい。また、第2ホッパー4bから最初に投入する量も、約半分の量に限らず、任意の量で投入すればよい。
【0036】
このような投入動作によれば、最も少ない計量目標値が設定されている第1ホッパー4aから投入されるドライカラーやマスターバッチは、既に、それよりも多い計量目標値が設定されている第2ホッパー4bから計量目標値の約半分の量で投入されている主材の上に投入され、さらに、その上に、再び、主材が計量目標値まで補充投入されるので、これによって、ドライカラーやマスターバッチは、主材によって挟み込まれるようになる。そのため、主材の計量目標値に対してドライカラーやマスターバッチの計量目標値が小さくても、良好に混合分散させることができる。とりわけ、ドライカラーの場合には、飛散が抑えられ、後から投入される材料によって良好に洗浄されることもあって、良好な混合分散が確保されるとともに、計量ホッパー13の内壁面への付着が防止され、これによって、その内壁面にドライカラーがこびりついて、永久付着してしまうことを有効に防止することができる。
【0037】
また、このような投入動作においては、第1ホッパー4aから計量目標値まで投入して計量処理した後(S2)、配合比率補正手段としての配合比率補正計算処理を実行し(S6)、この配合比率補正計算処理によって算出された補正後の計量目標値に基づいて、第2ホッパー4bから、計量目標値となる残りの量を投入して計量処理し(S3)、その後、順次同様に、第3ホッパー4cの計量処理(S4)、第4ホッパー4dの計量処理(S5)を行なうことが好ましい。
【0038】
配合比率補正計算処理は、たとえば、図4にフロー図を示すように、まず、第1ホッパー4aの計量処理により計量された計量実測値(Ws(1))から、第1ホッパー4aにおいて設定された計量目標値(Wi(1))を差し引いて、第1ホッパー4aで生じた計量誤差(ΔWs(1))を算出する(S11)。次いで、この計量誤差(ΔWs(1))を第1ホッパー4aにおいて設定された計量目標値(Wi(1))で割り、これに1を加算することにより、配合比率補正値(ΔWr)を算出する(S12)。次いで、この配合比率補正値(ΔWr)を第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dの目標計量値(Wi(2)〜Wi(4))に掛け合わせて、第1ホッパー4の計量誤差(ΔWs(1))に基づいて補正された第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dの目標計量値(Wi’(2)〜Wi’(4))を算出する(S13)。
【0039】
この配合比率補正計算処理をより具体的に説明すると、たとえば、上記した例において、主材1500g、ドライカラーやマスターバッチ70g、粉砕材500g、添加剤130gを計量混合する場合には、第1ホッパー4aの計量目標値(Wi(1))を70g、第2ホッパー4bの計量目標値(Wi(2))を1500g、第3ホッパー4cの計量目標値(Wi(3))を500g、第4ホッパー4dの計量目標値(Wi(4))を130gに設定して、図3に示す投入動作を開始する。
【0040】
そして、第1ホッパー4aの計量処理により計量された計量実測値(Ws(1))が77gであった場合には、第1ホッパー4aで生じた計量誤差(ΔWs(1))が7g(77g−70g)となるため、配合比率補正値(ΔWr)は、1.1(7g/70g+1)となる。したがって、第2ホッパー4bの計量目標値(Wi’(2))が1650g(1.1×1500g)、第3ホッパー4cの計量目標値(Wi’(3))が550g(1.1×500g)、第4ホッパー4dの計量目標値(Wi’(4))が143g(1.1×130g)にそれぞれに補正され、この補正された計量目標値(Wi’(2)、Wi’(3)、Wi’(4))によって、第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dから粉粒体がそれぞれ投入される。なお、この投入動作においては、先ず、第2ホッパー4bから、その計量目標値の半分(750g)が投入される(S1)が、再び、第2ホッパー4bから、計量目標値となる残りの量を投入して計量処理する時(S3)には、第1ホッパー4aの計量処理(S2)に基づいて算出された、補正された計量目標値(1650g)が設定されるので、この補正された計量目標値(1650g)に従って、第2ホッパー4bから残りの量(900g)が投入される。
【0041】
このような配合比率補正を行なうと、第1ホッパー4aから投入された粉粒体の計量実測値が基準となって、第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dの目標計量値(Wi(2)〜Wi(4))が順次補正され、その補正された目標計量値(Wi’(2)〜Wi’(4))によって、第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dから粉粒体がそれぞれ投入されるので、基準となる第1ホッパー4aから投入された粉粒体の配合誤差は実質的に0となる。そのため、このような配合比率補正によって、配合比率の少ない粉粒体、すなわち、計量目標値に対してばらつきやすい粉粒体の精度を一段と向上させることができる。したがって、このような配合比率補正を行なうことにより、たとえば、主材の計量目標値に対してドライカラーやマスターバッチの計量目標値が非常に小さい場合など、ある特定の供給ホッパー4から投入される粉粒体の計量目標値に対して、それ以外のいずれかの供給ホッパー4から投入される粉粒体の計量目標値が非常に小さい場合などにおいても、各粉粒体を精度の良い割合で配合することができる。
【0042】
そして、この計量混合装置1では、このような投入動作によって、各供給ホッパー4に貯蔵される粉粒体が、順次、計量ホッパー13内に投入されることによって計量が行なわれた後に、これを1バッチとして、1バッチ毎に混合ユニット12に供給し、この混合ユニット12において、粉粒体を少なくとも2バッチ以上溜めた後、供給口23から外部の処理装置22に定量供給している。
【0043】
このような定量供給によると、粉粒体は、混合ユニット12において2バッチ以上溜められるので、計量ホッパー13における1バッチ毎の計量誤差が、その溜められたバッチ分だけ、混合ユニット12において平均化される。そのため、計量された粉粒体を1バッチ毎に供給する場合に比べて、より計量誤差の少ない粉粒体を供給することができ、精度の良い定量供給を、簡易な構成により安価に達成することができる。
【0044】
とりわけ、混合ユニット12においては、2バッチ以上溜められ粉粒体が、攪拌羽根18により攪拌されるので、各バッチ間の粉粒体が互いに十分に混合均一化され、各バッチ毎に配合される粉粒体の配合誤差も、その溜められたバッチ分だけ平均化されるので、配合誤差がより均一化されて、精度の良い配合比で、その均一化された粉粒体が、供給口23から外部の処理装置22に定量供給される。
【0045】
また、このような定量供給において、各供給ホッパー4から投入される粉粒体の計量処理は、図5に示すような各供給ホッパー4毎の計量処理が行なわれる。すなわち、図5において、計量処理が開始されると、まず、コントローラユニット29において、供給ホッパー4から粉粒体を投入すべき所定の計量目標値が設定され(S21)、次いで、計量ホッパー13の風袋重量をキャンセルすることにより、計測重量の自動0点調整が行なわれた後(S22)、スライドゲート9を開動作させる(S23)。そうすると、供給ホッパー4内の粉粒体は、原料供給口から、自重によって計量ホッパー13内に落下して、計量ホッパー13内では、投入される粉粒体が次第に溜まっていくようになる。一方、ロードセル14では、計量ホッパー13内に投入される粉粒体の実重量(計量実測値)が検知されている(S24)ので、このロードセル14によって検知された粉粒体の計量実測値が、設定された所定の計量目標値になったと判断された時(S25:YES)に、スライドゲート9を閉動作させる(S26)。その後、今回の投入において落差により生じた計量誤差を、たとえば、PID制御などの公知の方法によって補正する自動落差補正計算処理(S27)を行なった後、計量処理を終了する。
【0046】
そして、このような各供給ホッパー4から投入される粉粒体の計量処理においては、自動落差補正計算処理(S27)の後に、混合ユニット12に溜められる各バッチ間の蓄積量を補正して、さらなる計量精度の向上を図るべく、蓄積量補正計算処理(S28)を行ない、各バッチ毎に計量目標値を補正することが好ましい。
【0047】
すなわち、蓄積量補正計算処理は、図6にフロー図を示すように、まず、今回のバッチ(j)において実際に計量された計量実測値(Ws(j))から、今回のバッチ(j)において設定された計量目標値(Wi(j))を差し引いて、今回のバッチ(j)で生じた計量誤差(ΔWs(j))を算出する(S31)。次いで、この今回のバッチ(j)の計量誤差(ΔWs(j))が、蓄積量補正をしなくてもよいレベル(DB:不感帯)よりも大きいか否かを判断する(S32)。計量誤差(ΔWs(j))が蓄積量補正をしなくてもよいレベル(DB)よりも小さい場合(S32:NO)、すなわち、計量誤差(ΔWs(j))が不感帯の範囲内にある場合には、蓄積量補正計算(S33、S34)が行なわれることなく、次バッチの計量目標値(Wi(j+1))として、最初に設定された初期計量目標値(Wi(i))または配合比率補正がなされた初期計量目標値(Wi(i)’)が設定される(S35)。また、計量誤差(ΔWs(j))が蓄積量補正をしなくてもよいレベル(DB)よりも大きい場合(S32:YES)、すなわち、計量誤差(ΔWs(j))が不感帯の範囲外にある場合にのみ、蓄積量補正計算(S33、S34)が行なわれる。このような不感帯を設けておくことによって、精度が保証される僅かな計量誤差が生じた場合にも、その都度、蓄積量補正計算(S33、S34)が行なわれることを回避し、これによってハンチングなどが生じることを防止するようにしている。
【0048】
計量誤差(ΔWs(j))が蓄積量補正をしなくてもよいレベル(DB)よりも大きい場合(S32:YES)には、計量誤差(ΔWs(j))に補正係数(Pk)を掛けて計量補正値(ΔWi(j))を算出する(S33)。なお、補正係数(Pk)は、通常は1として、今回の計量誤差(ΔWs(j))がそのまま計量補正値(ΔWi(j))となるようにしておき、今回の計量誤差(ΔWs(j))が外乱などの要因で定常状態における誤差と認められない場合にのみ、Pk<1となるように設定しておく。そして、次バッチの計量目標値(Wi(j+1)、すなわち、最初に設定された初期計量目標値(Wi(i))または配合比率補正がなされた初期計量目標値(Wi(i)’)から、今回の計量補正値(ΔWi(j))を差し引くことによって、次バッチの計量目標値(Wi(j+1))を補正し、これを次バッチの計量目標値として設定する(S34)ことによって、処理を終了する。
【0049】
この蓄積量補正計算処理をより具体的に説明すると、たとえば、初期計量目標値が1500gで、不感帯が±1.5gとして設定されており、配合比率補正が行なわれない場合には、1回目の計量において、計量実測値が1491.5gであった場合には、計量誤差が−8.5g(1491.5g−1500g)となるため、次回の計量目標値には、1508.5g(1500g−(−8.5g))が設定される。そして、2回目の計量において、計量実測値が1515.5gであった場合には、計量誤差が7g(1515.5g−1508.5g)となるため、次回の計量目標値が1493g(1500g−7g)として設定される。そして、3回目の計量において、計量実測値が1491.5gであった場合には、計量誤差が−1.5g(1491.5g−1493g)となり、この値は、不感帯の範囲に入るため、次回の計量目標値は、蓄積量補正がなされず、初期計量設定値である1500gが設定される。
【0050】
また、配合比率補正が行なわれている場合には、たとえば、1回目の計量において、配合比率補正された初期計量値が1500gであった場合には、計量実測値が1491.5gであったとすると、計量誤差が−8.5g(1491.5g−1500g)となる。そして、2回目の計量において、配合比率補正された初期計量値が1650gであった場合には、計量目標値には、1658.5g(1650g−(−8.5g))が設定される。そして、この2回目の計量において、計量実測値が1665.5gであった場合には、計量誤差が7g(1665.5g−1658.5g)となる。そして、3回目の計量において、配合比率補正された初期計量値が1600gであった場合には、計量目標値には、1593g(1600g−7g)が設定される。そして、この3回目の計量において、計量実測値が1591.5gであった場合には、計量誤差が−1.5g(1591.5g−1593g)となり、この値は、不感帯の範囲に入るため、次回の計量目標値は、蓄積量補正がなされず、たとえば、4回目の計量において、配合比率補正された初期計量値が1550gであった場合には、4回目の計量目標値には、そのまま、1550gが設定される。
【0051】
このような蓄積量補正によって、各バッチ毎の計量目標値が、前バッチの計量誤差を補償するように設定されるので、混合ユニット12において、その前バッチの粉粒体と今回のバッチの粉粒体とが混合されることにより、より計量誤差が均一化され、そのため、より精度の良い配合比で定量供給を達成することができる。なお、第1ホッパー4aの計量処理において、このような蓄積量補正を行なってもよいが、配合比率補正がなされるため、実質的には計量誤差が0となり、蓄積量補正を行なう実益はないため、この蓄積量補正は、より具体的には、第2ホッパー4bないし第4ホッパー4dの計量処理に適用される。
【0052】
そして、混合ユニット12において、2バッチ以上溜められて、かつ配合誤差が均一化された粉粒体は、供給口23から外部の処理装置22に定量供給される。この定量供給をより具体的に説明すると、たとえば、混合ユニット12において3バッチ溜めて、外部の処理装置22に連続供給する場合には、混合ユニット12内の粉粒体が2バッチ分に相当する量となった時に、レベルスイッチ19からコントローラユニット29に供給要求信号を出力させるように設定しておく。そうすると、混合ユニット12内の粉粒体が連続的に定量供給されることにより減少し、残りが2バッチ分に相当する量となった時には、レベルスイッチ19からコントローラユニット29に供給要求信号が出力され、これによって、コントローラユニット29の制御によって排出ゲート15が開動作され、計量ホッパー13から1バッチ分の粉粒体が混合ユニット12に供給される。供給された1バッチ分の粉粒体は、既に混合されている2バッチ分の粉粒体と、攪拌羽根18の攪拌により混合され、均一化される。連続供給においては、このように、混合ユニット12内の粉粒体が1バッチ分減れば、1バッチ分供給され、既に混合されている2バッチ分の粉粒体にさらに1バッチ分の粉粒体が混合されて均一化されるようになる。そして、混合ユニット12内で、このような粉粒体が、最大3バッチ分、最小2バッチ分溜められて常に攪拌されている状態で、連続的に粉粒体が供給口23から供給される。なお、この連続供給では、開閉ゲート24は、常時開状態となっている。このような連続供給によれば、常時溜められる粉粒体が平均化されるので、配合誤差の少ない粉粒体を連続的に供給することができる。
【0053】
また、たとえば、混合ユニット12において3バッチ溜めた後、外部の処理装置22にバッチ供給する場合には、開閉ゲート24を閉状態にしておくとともに、混合ユニット12内の粉粒体が3バッチ分に相当する量となった時に、レベルスイッチ19からコントローラユニット29に供給禁止信号を出力させるように設定しておく。そうすると、計量ホッパー13から1バッチ毎に供給される粉粒体が、混合ユニット12内において3バッチ分溜められた時には、レベルスイッチ19からコントローラユニット29に供給禁止信号が出力され、これによって、コントローラユニット29の制御によって計量ホッパー13からの粉粒体の供給動作が停止される。一方、混合ユニット12内に供給された3バッチ分の粉粒体は、攪拌羽根18の攪拌により混合され、均一化される。そして、所定のタイミングで開閉ゲート24を開動作させることによって、均一化された3バッチ分の粉粒体が、一度に外部の処理装置22に定量供給される。バッチ供給においては、このように、計量ホッパー13から粉粒体が3バッチ分、混合ユニット12内に供給され、混合均一化された後、この3バッチ分の粉粒体が、一度に供給口23から供給され、その後、再び、計量ホッパー13から粉粒体が3バッチ分、混合ユニット12内に供給されるという、供給動作が繰り返される。このようなバッチ供給によれば、混合ユニット12において溜められた複数バッチ分の粉粒体が平均化されるので、配合誤差の少ない粉粒体を、その複数バッチ分毎に一度にバッチ供給することができる。なお、このようなバッチ供給においては、たとえば、計量ホッパー13からの供給回数をカウントして、所定のカウント数(3回)に達したときに、所定のタイミングで開閉ゲート24を開動作させることによって、バッチ供給するように制御してもよい。このような制御によると、レベルスイッチ19は不要となる。なお、このような場合には、レベルスイッチ19は、確認のためのインターロックとして利用すればよい。
【0054】
なお、本実施形態の計量混合装置1では、供給ホッパー4からスライドゲート9の開閉によって、計量ホッパー13に粉粒体を投入するようにしたが、たとえば、スライドゲート9に代えて、スクリューフィーダ、電磁フィーダなどの公知の供給装置によって、計量ホッパー13に粉粒体を投入するようにしてもよい。
【0055】
また、混合ユニット12に攪拌羽根18を設けたが、たとえば、同一材料を定量供給する場合や、異なる2種以上の材料を定量供給する場合において計量ホッパー13から混合ユニット12に落下する時に混合される場合などにおいては、特に設けなくてもよく、また、混合する手段としては、攪拌以外に、たとえば、振動などの手段を用いてもよい。
【0056】
また、配合比率補正および/または蓄積量補正の制御は、目的とする計量精度などによって、適宜実行すればよく、場合によっては、このような制御を実行しなくてもよい。
【0057】
また、本実施形態においては、各供給ホッパー4に貯蔵される粉粒体を、計量ホッパー13内にそれぞれ投入して計量し、この計量ホッパー13内において、これらを所定の配合比の混合物とした後、これを1バッチとして混合ユニット12に供給するようにしてもよく、また、計量ホッパー13内において各供給ホッパー4から投入される粉粒体を混合物とはせずに、各供給ホッパー4から計量ホッパー13内に粉粒体を投入する毎に、その計量された粉粒体を、計量ホッパー13から混合ユニット12に供給する、すなわち、各粉粒体毎に計量および供給を繰り返すようにして、この計量および供給動作が各供給ホッパー4を一巡した時点で1バッチ終了とし、それを数バッチ繰り返すようにしてもよい。
【0058】
また、混合ユニット12に溜められるバッチ数は、その目的、用途、装置の大きさ、要求精度などを考慮して適宜決定すればよい。
【0059】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入される粉粒体は、それ以外の投入手段から投入される粉粒体によって挟み込まれるので、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入される粉粒体の計量目標値が非常に小さくても、良好に混合分散させることができる。
【0060】
請求項2に記載の発明によれば、各粉粒体は、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入された粉粒体の計量実測値を基準として、補正された計量目標値によって投入されるので、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入された粉粒体の配合誤差をなくすことができる。したがって、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から投入された粉粒体の量が、他の投入手段から投入された粉粒体の量に対して、非常に少量で計量目標値に対してばらつきやすくても、各粉粒体を精度の良い割合で配合することができる。
【0061】
請求項3に記載の発明によれば、蓄積ユニットにおいて、計量された各粉粒体が2バッチ以上溜められるので、1バッチ毎の計量誤差が、その溜められたバッチ分だけ平均化される。そのため、計量された各粉粒体を1バッチ毎に供給する場合に比べて、より計量誤差の少ない粉粒体を供給することができ、精度の良い定量供給を、簡易な構成により安価に達成することができる。
【0062】
請求項4に記載の発明によれば、各バッチ毎の計量目標値が、前バッチの計量誤差を補償するように補正されるので、蓄積ユニットにおいて溜められて平均化される粉粒体は、より配合誤差が少なくなり、そのため、より精度の良い定量供給を達成することができる。
【0063】
請求項5に記載の発明によれば、蓄積ユニットに溜められる粉粒体は、混合手段によって混合され、より均一に平均化されるので、配合誤差がより均一化され、精度の良い配合比で、精度の良い定量供給を達成することができる。
【0064】
請求項6に記載の発明によれば、粉粒体を精度良く連続的に定量供給することできる。
【0065】
請求項7に記載の発明によれば、粉粒体を精度良くバッチ供給することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粉粒体の定量供給装置の一実施形態としての計量混合装置を示す全体構成図である。
【図2】図1に示す計量混合装置の要部側断面図である。
【図3】供給ホッパーからの投入動作を示すフロー図である。
【図4】配合比率補正計算処理を示すフロー図である。
【図5】供給ホッパー毎の計量処理を示すフロー図である。
【図6】蓄積量補正計算処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 計量混合装置
4 供給ホッパー
11 計量ユニット
12 混合ユニット
18 攪拌羽根
23 供給口
Claims (7)
- 粉粒体を投入する複数の投入手段と、各投入手段から投入された粉粒体を計量する計量ユニットとを備える粉粒体の定量供給装置において、
各投入手段から、順次、粉粒体を前記計量ユニットに投入する投入動作において、
先ず最初に、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段以外の投入手段から、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入し、
次いで、最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から、粉粒体を、その計量目標値まで投入し、
その後、計量目標値に満たない量の粉粒体を投入した投入手段から、粉粒体を、その計量目標値まで投入するような動作を含む投入動作が、作動するように構成されていることを特徴とする、粉粒体の定量供給装置。 - 最も少ない計量目標値が設定されている投入手段から、投入された粉粒体の計量実測値に基づいて、それ以外の投入手段から投入される各粉粒体の計量目標値を補正するための配合比率補正手段を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の粉粒体の定量供給装置。
- 計量された粉粒体を蓄積するための蓄積ユニットをさらに備え、
前記計量ユニットは、計量された粉粒体を1バッチ毎に蓄積ユニットに送るように構成されており、
前記蓄積ユニットは、粉粒体を供給するための供給口を備えるとともに、計量ユニットから1バッチ毎に送られてくる粉粒体を、2バッチ以上溜めて前記供給口から供給するように構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の粉粒体の定量供給装置。 - 各前記投入手段において、今回計量したときの計量目標値と今回実際に計量された計量実測値との差に基づいて、次バッチにおける計量目標値を補正するための計量目標値補正手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項3に記載の粉粒体の定量供給装置。
- 前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を混合するための混合手段を備えていることを特徴とする、請求項3または4に記載の粉粒体の定量供給装置。
- 前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を、前記供給口から連続的に供給するように構成されていることを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載の粉粒体の定量供給装置。
- 前記蓄積ユニットは、この蓄積ユニットに溜められる粉粒体を、前記供給口から複数バッチ毎に供給するように構成されていることを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載の粉粒体の定量供給装置。
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