JP6558841B1 - 状態監視システム及びそれを用いた撹拌・脱泡処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この観察方法は、処理過程に実際に発生している現象を画像データで確認し、問題がある場合には原因の推定ができるという点で優れており、特に製品開発に寄与することができる。
また、画像データは定量化が困難であり、画像データから状況を理解するには、熟練した技術者の経験と知識が必要となる。
さらに、製品の品質管理をするためには、撮影された画像データを人的に監視する必要があるが、瞬時に被処理物の状態を判断し対処することは困難である。さらに、画像データを定量化するには高度な画像処理技術が必要であり、品質管理のため画像データを用いて自動で被処理物の状態を監視することは困難である。
なお、本明細書において「撹拌・脱泡」とは「撹拌及び又は脱泡」を意味し、撹拌、脱泡、撹拌及び脱泡の両方を意味する。
被処理物を公転及び自転させながら撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理の状態監視システムであって、
温度センサと第1の送受信部とを含むセンサ部と、
記録部と判別部と第2の送受信部とを含む解析部と、
を具備し、
前記温度センサは、前記被処理物からの放射光の強度を測定しその強度を出力値として出力し、
前記第1の送受信部は、前記出力値を前記解析部に送信して前記第2の送受信部で受信し、
前記第2の送受信部は、前記第1の送受信部から送信される前記出力値を受信し、
前記記録部は、
被処理物情報及び処理情報と、
前記被処理物情報に対応する被処理物に対して前記処理情報に対応する処理条件によって測定された前記出力値の時間推移と、
前記出力値の時間推移に関連付けられた対処と、
がデータベースとして登録され、
前記判別部は、
処理対象となる新規な被処理物に対してリアルタイムで取得した前記出力値の時間推移と、
前記データベースに登録された出力値の時間推移と、
の比較に基づき、前記データベースに登録された出力値の時間推移に関連付けられた対処を実行することを特徴とする。
また、被処理物及び処理条件に関連付けられた対処が予めデーターベース化されているため、本監視システムは、取得された温度測定値に基づいて、登録された対処を自動で実行することができる。
従って、本監視システムによれば、定量的に製品の品質管理を行うことができ、品質の維持向上に寄与する。さらに、製品の開発段階で得られた知見、ノウハウを、操作者の能力に依存することなく、製品の量産段階に移管し、十分に活用することも可能となる。
前記被処理物情報は、
被処理物の配合比率又は性状の変化の情報を含むことを特徴とする。
前記対処は、前記温度測定値の時間推移の変化点での前記温度測定値の変動量と閾値との比較により判定することを含むことを特徴とする。
前記センサ部は、撹拌・脱泡処理を行う被処理物を収容する容器の上方に取り付けられ、
前記センサ部は、第1の送受信部をさらに有し、
前記解析部は、第2の送受信部をさらに有し、
前記第1の送受信部は無線通信によって前記温度測定値を前記解析部に送信し、
前記第2の送受信部は、送信された前記温度測定値を受信することを特徴とする。
被処理物を公転及び自転させながら撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、
前記被処理物からの放射光の強度を測定しその強度を出力値として出力する温度センサと、
被処理物情報及び処理情報と、前記被処理物情報に対応する被処理物に対して前記処理情報に対応する処理条件によって測定された前記出力値の時間推移と、前記出力値の時間推移に関連付けられた対処と、を登録したデータベースと、
を用いて、
処理対象となる新規な被処理物に対してリアルタイムで取得した前記出力値の時間推移と、
前記データベースに登録された出力値の時間推移と、
の比較に基づき、前記データベースに登録された出力値の時間推移に関連付けられた対処を実行することを特徴とする。
複数の前記被処理物のそれぞれに対し、複数の前記温度センサにより取得された複数の前記温度測定値を比較し、登録された前記対処を実行することを特徴とする。
以下、撹拌・脱泡状態をリアルタイムでモニタする状態監視システムの構成について説明する。
センサ部2は、放射温度計3(例えば赤外線温度センサ、以下「温度センサ3」ともいう。)、電源4(例えば電池)及び通信部5を備える。通信部5は、記録部6、時計部7、送受信部8を備える。
温度センサ3は、被処理物を収容する容器の上方、例えば蓋に設置され、被処理物から放射される放射光の強度により、被処理物の温度を直接測定する。この意味において、本発明における「温度センサ」とは、赤外光など、物質からの放射光に関する物理量を計測するものを意味する。
電源4は、温度センサ3及び通信部5に電力を供給する。
解析部9は、送受信部10によって、センサ部2から送信された温度測定値及び測定時刻を受信することができる。そのため、撹拌・脱泡処理中にセンサ部2と解析部9との間で、送受信が可能であり、リアルタイムで温度測定値をもとに状態の監視が可能である。
判定部14は、記録部15に記録された温度測定値及び測定時刻を読み込み、記録部15に記録(登録)された判別条件(後述する対処)にしたがい、被処理物の状態を判別し、記録部15に記録されている対処の内容に従って、判別された状態に対応した対処、例えばアラームの表示、撹拌・脱泡処理の停止命令の出力、正常終了の履歴の保存等を実行する。
後述するように、個々のケースに応じて、温度測定値の時間推移の特徴が記録部15に記録(登録)されており、その特徴により被処理物の状態判別ができる。
被処理物を収容する容器20の蓋部に温度センサ3(赤外線センサ)を備えたセンサ部2を設置し、温度センサ3の出力値をリアルタイムで送信し、解析部9は受信した出力値をデータとしての記録部15に保存する。
公転歯車101を有する回転ドラム102は、軸受を介して公転軸103(固定軸)に対して回転自在に支持されている。モータ104による回転運動が、公転歯車101を介して回転ドラム102に伝達され、回転ドラム102は、公転軸103を軸に回転する。
容器ホルダー106は、回転軸107(自転軸)を有し、回転軸107は、軸受を介して公転テーブル105に回転自在に支持されている。
そのため、容器ホルダー106は、公転テーブル105の回転により、公転軸103を中心に回転(公転)する。
太陽歯車110は、回転ドラム102の外側に配置されており、回転ドラム102に対して、軸受を介して回転自在に支持されている。
例えば、公転用駆動モータと自転用駆動モータを別々に備え、容器ホルダー106を公転及び自転させてもよく、他の構成であってもよい。センサ部2は、容器20に設置することができるため、既存の様々な攪拌・脱泡装置に適用可能であるからである。
さらに、センサ部2と解析部9とは無線通信によってデータの送受信を行うため、本状態監視システム1は、既存の様々な攪拌・脱泡装置に適用可能である。
複数の容器20、すなわち複数のセンサ部2と単一の解析部9とは、上記通信規格に則り、無線通信で接続可能である。
1回の通信で送信するデータ量が少ないため、上記通信規格の他に様々な通信規格、例えばIEEE 802.15.1を利用することができる。
以下、本状態監視システム1による、被処理物の状態監視方法について詳細に説明する。
まず、温度計測値が状態変化を監視できる理由について説明し、その後、実際の測定事例に基づき具体的に説明する。
被処理物の温度(T(t))は、
T(t)=Ta+A(1−exp(−αt)) (式1)
と表すことができる。ここで、A、αは定数、tは時間である。
そこで、このような温度変化のずれを生み出す原因について考察した結果、以下の要因が存在すると考えられる。
処理時に発生する熱は、摩擦熱の他に被処理物の化学反応により生じることがある。
摩擦熱は、容器と被処理物との摩擦熱の他に、被処理物内部での摩擦熱がある。
例えば、被処理物が液体と固体から構成される場合、液体と固体、固体と固体、液体と液体との摩擦熱の発生が起こりうる。
液体と固体(例えば粉体)から構成される場合の摩擦熱の寄与は、材料の配合比率だけでなく、撹拌・脱泡処理時の混合状態に依存する。
液体と液体との摩擦熱は、液体の粘性により流れの接線方向に働く剪断応力により発生する。また、液体の粘性は、液体と液体、液体と固体との混合状態だけでなく、液体と気体(気泡)との混合状態にも依存する。
被処理物が液体と固体から構成される場合であっても、均一な混合状態となる前には、固体と固体の摩擦が発生する。また、固体と容器側壁との摩擦も生じる。
被処理物に依っては、化学反応を生ずることがあり、化学反応により熱が発生する。
化学反応は、摩擦熱により活性化エネルギーを得て進行する場合もあり、ある温度に到達すると、温度上昇率が増加する場合もある。
熱の流出は、被処理物から容器や大気等の他の物質への熱伝導や、被処理物が気化するときの気化熱によっても生じる。
熱伝導による熱の流出は、被処理物の熱伝導率に依存するが、被処理物が異なる熱伝導率の物質を含む場合、混合状態や気泡の混入により熱伝導率が異なる場合、熱伝導率の不均一性(例えば容器中央と周辺における熱伝導率の不均一)も熱伝導に影響を与える。
なお、被処理物が異なる熱伝導率の物質を含む場合は、異なる伝導率の液体と液体、液体と固体、液体と気体(気泡)の組合わせが考えられる。
また、被処理物情報及び処理情報の組合わせ(以下、簡単に被処理物情報及び処理情報と記載することがある)と温度測定値の時間依存性とを関連付けて記録(登録)し、さらに、被処理物情報及び処理情報に対する解析結果及び対処をデータベース化することで、撹拌・脱泡処理の最適条件の決定、製品の品質の維持向上及び管理に効果的に利用することができる。
(1)被処理物情報:
シリコーン300,000mm2/s、総重量100g
(2)処理情報:
常圧及び減圧下(設定圧力0.1kPa)
公転回転数1340rpm、自転回転数 1340rpm(公転方向と逆回転)
(3)解析結果及び対処:
図3に常圧下で撹拌・脱泡処理(単に処理と称す)を行ったサンプル(サンプルA、図中点線)と減圧下で処理を行ったサンプル(サンプルB、図中実線)の温度測定値の時間変化を比較して示す。また、図中一点鎖線Pは、処理時の圧力を示す。
なお、グラフにおいて横軸の時間の原点(0)は、測定開始時刻であり、容器の回転開始時刻とは必ずしも一致しない。他のグラフも同様である。
一方、減圧下で処理を行ったサンプルBには、そのような変化点は見られない。
そこで、被処理物が、処理時間に依存してどのような状態変化が生じているかを調査するため、ストロボ撮影による画像データにより確認した。
サンプルAに関しては、時間40秒において微細な気泡が確認され、さらに時間120秒において微細な気泡が増加している。時間140秒においては、微細な気泡が全体に拡がり、全体が白濁して見える。
一方、サンプルBに関しては、時間40秒においては、わずかに微細な気泡が確認されるもののサンプルAと比較し明らかに気泡は少なく、時間120秒及び時間140秒においては、気泡は確認されない。
一方、気泡が液体全体に飽和すると、上記のような場所に依存した粘度の違いが低減し、せん断力が弱まり、液内部での摩擦熱が低減し、温度上昇率が低くなる。
実際、図4からサンプルBに関しては、気泡の混入が抑制されており、温度測定値の時間依存性の挙動と整合する。
なお、温度上昇率は、所定の時間での平均の温度上昇率(例えば、過去5秒間の時間と温度測定値の相関関係の線型近似式の傾き)により計算することができる。閾値は、例えば図3から得られた温度上昇率を基準にして、余裕を持たせて設定することができる。
また、温度上昇率をモニタし、その温度上昇率が閾値以下であれば、撹拌・脱泡処理の終了時点まで、温度測定値を継続して取得し、正常終了したことを記録するという対処ができる。
なお、時間ではなく温度測定値、即ち、撹拌・脱泡処理を、温度センサの出力値により制御することで、物理的状態の変化に基づいた制御を実行することも可能である。
なお、均一な乳化処理についても、同様の判別と対処が可能である。
上記のように温度センサの温度測定値を用いることにより、容易に定量データを得ることができ、登録された対処の内容を自動で実行することが可能となる。
また、対処内容が確立しているため、撹拌・脱泡手法の技術を開発部門から製造部門への技術移管も容易になる。さらに、コンピュータを用いた対処を行うことにより、操作者に依存した判定の差がなく、安定して品質を維持、管理することができる。
(1)被処理物情報:
球状黒鉛(30g)とIPA(10g)との混合物。
溶媒として揮発性の高いIPA(イソプロピルアルコール)を使用。
(2)処理情報:
常圧及び減圧下(設定圧力3kPa)。
公転回転数1340rpm、自転回転数1340rpm(公転方向と逆回転)
(3)解析結果及び対処:
図5に常圧(大気圧)下で処理を行ったサンプル(サンプルA、図中点線)と減圧下で処理を行ったサンプル(サンプルB、図中実線)の温度測定値の変化を比較して示す。また、図中一点鎖線Pは、処理時の圧力を示す。
減圧下で処理を行ったサンプルBは、時間25秒付近でピークが確認された。
IPA内部の気体が、気泡となり一度に放出され、流動性が大きく変化したためである。
気泡が一度に発生すると体積が膨張し、被対象物の表面が盛り上がり、温度センサとの距離が変化するとともに、気泡によって放射率も変化する。温度センサは、このような変化を敏感に検知することができる。
この結果より、揮発性の高い溶媒を用い減圧下で処理を行う場合、処理開始直後に急激に状態が変化することが分かる。
以上より、温度センサによる温度測定値の変化から、溶媒から気泡が発生する状態、溶媒が気化により消失する状態(固体間の摩擦の発生状況)がわかる。
また、経過時間とともに気化熱が生じている状態(溶媒の気化の状態)がわかる。
また、上記温度測定値の変化から、排気速度(減圧速度)の制御の重要性が理解できる。
排気速度は、真空ポンプの回転数や、排気ラインの途中に設けた大気の流入口のバルブ開度等により調整できる。
このように被処理物情報に対応して、撹拌・脱泡装置100の排気システムに対して、排気速度の制御を指令するという対処も可能となる。
減圧下で処理により、25秒付近のピークの検出がなく、その後の温度上昇率の変化が無い場合、正常終了との履歴を記録部15に記録するという対処も可能である。
従来の手法では、20〜180秒の範囲で20秒毎の9個のサンプルを準備し、その処理結果から状態が変化する時間は、20秒から40秒の間、140秒から160秒の間に存在すると推定することになる。
すなわち、本発明による状態監視システムを用いることにより、サンプル数が9分の1に低減でき、さらに正確な時間が同定できるため、開発段階においても開発コスト、工期を低減できるという効果もある。
(1)被処理物情報:
膠(にかわ)40g+水40g
(2)処理情報:
減圧下(設定圧力5kPa)。
公転回転数1340rpm、自転回転数297rpm(公転方向と逆回転)(二次撹拌)
(3)解析結果及び対処:
図6に、減圧下で処理を行ったサンプル(サンプルA、図中実線)の温度測定値の変化を示す。また、図中一点鎖線Pは、処理時の圧力を示す。
なお、本サンプルは、予め一次撹拌(常圧下、公転回転数1340rpm、自転回転数1340rpm(公転方向と逆回転))処理により乳化している。
記録部15には、温度測定値の時間依存性だけでなく、解析結果及び対処の情報の一部として、上記変化点の時間を登録する。
図7(a)より、時間30秒では、容器の側壁面にサンプルの一部が付着していることが分かる。すなわち、一次撹拌にて多量の気泡が混入しているサンプルを、減圧下で二次撹拌したため、激しく突沸したことが分かる。
30秒付近では、温度センサは、放射率の異なる膠と容器からの放射光を検出しており、さらに気泡の影響により膠の放射率が変化し、膠からの放射光が変動している状態を検出しているものであると理解できる。
このように乱れた温度測定値は、被対象物の状態が大きく変動していることを温度センサが検知する能力を有することを示すものである。この能力は、各物質が有する放射率という物性値の違い(変化)を、放射光の強度の違い(変化)として温度センサが検出できるという特性に依るものである。また、温度センサは応答性が高いため、このような短時間での状態の変化を敏感に検出することができる。
このことから、140秒付近での温度測定値の変化点は、ゲル化が進むことで被処理物の流動性が低下し、ずり応力の低下により摩擦熱の発生が低下し、さらに気化熱により温度が低下したものと考えられる。
また、被処理物を処理している過程において、上記変動量の値が所定の閾値を超えた場合、突沸が発生したと判別しアラームを表示又は履歴として記録部15に記録し、閾値以下であれば撹拌・脱泡処理完了後正常終了であることを表示又は履歴として記録部15に記録するという対処も可能である。
また、ゲル化が発生する時間が分かるため、処理時間をゲル化が発生する時間より短く設定することができる。例えば、操作者が、処理条件としてゲル化が発生する時間より長い時間設定を行った場合、アラームを表示するとう対処も可能である。
また、温度測定値の変化点(温度測定値の低下)が検出された場合、ゲル化が発生したと判別し、アラームを表示又は履歴として記録部15に記録してもよい。
(1)被処理物情報:
エポキシ樹脂 主剤100g+硬化剤 20g
(2)処理情報:
減圧下(設定圧力0.1kPa)。
公転回転数1340rpm、自転回転数1340rpm(公転方向と逆回転)
(3)解析結果及び対処:
図8は、本サンプルの温度測定値の時間依存性を示す。
温度測定値は、150秒付近まで徐々に非線形に上昇し、150秒付近から450秒付近まで線形に上昇し、その後非線形に急増していることが分かる。
記録部15には、温度測定値の時間依存性だけでなく、解析結果及び対処の情報の一部として、温度上昇率が変わる時間、及び温度測定値の上昇率を登録することができる。
なお、図8には示されていないが、架橋反応が終了しエポキシ樹脂が固まると摩擦熱も低減する傾向がある。
また、樹脂を処理する過程において、温度測定値が上限の温度を超えた場合、状態監視システム1の解析部9は、アラームを表示し、アラームが発生したことを処理履歴として記録部15に記録し、上限以下であれば正常終了したことを処理履歴として記録部15に記録するという対処を実行することができる。また度測定値が上限の温度を超えた場合、撹拌・脱泡装置100に処理の停止命令を送信するという対処も可能である。
(1)被処理物情報:
アルミナ 70g+シリコーン10,000mm2/s(30g)
(2)処理情報:
減圧下(設定圧力0.1kPa)。
公転回転数1340rpm、自転回転数1340rpm(公転方向と逆回転)
(3)解析結果及び対処:
図9は、本サンプルの温度測定値及び圧力の時間依存性を示す。
温度測定値は、処理開始後、非線型に増加し、時間44秒付近で変化点が見られ、その後100秒付近までほぼ線型に増加した後、上昇率が緩やかに低減しながらも増加している。
記録部15には、温度測定値の時間依存性だけでなく、解析結果及び対処の情報の一部として、変化点の時間と温度測定値の上昇率も登録しておく。
時間40秒では、少なくとも表面にダマが生じており、均一に混合されていないことが分かる。一方処理時間60秒では、ダマがなく均一に混合されたスラリーとなっていることが分かる。
不均一な状態の領域では流動性が乱れ、せん断応力が生じ、摩擦熱が大きくなるため、温度測定値の上昇率が大きくなり、その後均一に混合されると、温度測定値はなだらかなカーブを描きながら上昇する。
また、上記変化点となる時間が、予め設定した閾値、例えば60秒より長い場合、ダマが生じている状態が許容範囲以上に長いと判定し、アラームを表示し、処理履歴として記録部15に記録することもできる。
なお、温度測定値の変動量は、例えば、44秒付近の温度測定値の変化点における変動量で評価し、例えば、30秒から60秒の間の温度測定値の最大と最小の差分に依って容易に得ることができる。
(1)被処理物情報:
サンプルA:アルミナ 70g+シリコーン10,000mm2/s(30g)
サンプルB:アルミナ 30g+シリコーン10,000mm2/s(70g)
(2)処理情報:
減圧下(設定圧力0.1kPa)。
公転回転数1340rpm、自転回転数1340rpm(公転方向と逆回転)
(3)解析結果及び対処:
図11は、サンプルA及びサンプルBの温度測定値の時間依存性を示す。サンプルAはサンプルBよりアルミナの配合率が高く、材料の配合の違いにより温度測定値の上昇率が変わることが分かる。例えば、サンプルAの温度測定値は、時間55秒でピークが確認されるが、サンプルBの温度測定値にはこのピークは確認されず、アルミナの配合比率によって温度測定値の時間推移が変化することが分かる。
記録部15には、温度測定値の時間依存性だけでなく、このピーク値(時間及び温度測定値)も解析結果及び対処の情報一部として登録することができる。
また、アルミナの量が多いサンプルAの方が、温度測定値が高く、アルミナの配合比率が高い方が摩擦による熱の発生が大きいことが理解できる。
そのため温度測定値を監視することで、材料の配合比率の間違いを検知することができ、アラームの表示といった対処を実行することができる。
すなわち、解析部9は、品質管理が可能となるように、温度測定値の変化点の有無や、特定の時間、例えば80秒での温度測定値の上昇率を、製品のロット番号と関連付けて記録するという対処を実行する。
なお、特定の時間は、被処理物情報及び処理情報に関連付けられたデータベースに登録されている変化点の時間(55秒)より長い時間を設定することができる。
図2に示すように、撹拌・脱泡装置100が、複数の容器20を有する場合、それぞれの温度測定値の時間依存性を比較し、その乖離の有無を判定して、登録された対処を実行することも可能である。
例えば、被処理物が同じ構成のサンプル、例えば、同じ配合比率のシリコーンとアルミナを、異なる複数の容器20において、撹拌・脱泡装置100において同時に処理を行った場合、それぞれの温度測定値の差分をリアルタイムで監視し、差分が所定の閾値より大きい場合、アラームを表示し、アラーム情報を温度測定値とともに処理履歴として記録部15に記録するという対処を行い、差分が所定の閾値以下の場合、正常終了したことを処理履歴として記録部15に記録するという対処を行うことができる。
リファレンスサンプルとして温度測定値の変化点が無いサンプルを用い、評価用サンプルとの差分を検出することで、温度測定値の変化点がより一層検知し易くなる。
温度測定値をリアルタイムで監視する際に、温度測定値は定量データであるため変化点を自動で検出することが可能であり、自動検出は、各被処理情報に従って最適な方法を選択できる。
例えば、過去数点の温度測定値の時間依存性から平均的な温度測定値の上昇率を求めておき、上昇率の変動量が閾値より大きくなった時間を変化点であるとすることができる。その他の方法として、例えば、
(i)過去数点(3点以上)の微分(差分)の平均値を計算し、傾きを求め、その変化で判定する
(ii)過去数点(3点以上)の温度測定値に対する近似直線を最小自乗法で算出し、傾きを求め、その変化で判定する
(iii)PID制御のIのように漸近する直線との差の面積を算出して、その変化で判定する。
(iv)カオス系で使用するローレンツプロットを利用し、ある点から次の点までの距離の変化で判定する。
といった方法なども考えられる。
以上のように、温度測定値の時間依存性は、被処理物の状態の推移を反映し、被処理物の材料、配合比率に依存することが判明した。
従って、状態監視システム1は被処理物情報及び処理情報に応じて温度測定値の時間依存性が取得でき、製品開発時及び製品生産(量産)時において、有効に活用することができる。
製品開発段階や撹拌・脱泡処理条件を決定するための最適化作業の段階において、以下に示す手順で状態監視システム1を活用することができる。
S1:被処理物情報及び処理情報の記録
解析部 9の操作部13は、操作者によって、例えば入力端末から入力された被処理物情報及び処理情報を取得し、制御部11は、取得した被処理物情報及び処理情報を記録部15へ記録(登録)する。
操作者は、撹拌・脱泡処理の開始を撹拌・脱泡装置100に命令するとともに、状態監視システム1に操作部13を介して温度測定の開始を命令する。温度測定開始命令を取得した解析部9の制御部11は、温度測定開始命令に従い、送受信部10を介してセンサ部2に測定命令を送信する。
温度測定開始命令は、測定の開始時刻だけで無く、測定の頻度、測定期間を指示することも可能である。
このとき、解析部9は、例えば上記の通信規格等の公知の通信規格に従い、センサ部2に温度測定開始命令を送信するが、容器20が複数存在し、複数のセンサ部2を有する場合、各センサ部2を識別する識別番号とともに温度測定開始命令を送信することで、各容器20において、異なる頻度等の測定条件で温度測定を行うことも可能である。
なお、状態監視システム1は、撹拌・脱泡装置100を介して、操作者による撹拌・脱泡処理の開始命令を取得してもよく、逆に状態監視システム1から撹拌・脱泡装置100に操作者による撹拌・脱泡処理の開始命令を出力してもよい。
センサ部2の通信部5は、解析部9からの測定開始命令を送受信部8によって受信し、時計部7の計時機能を用いて、所定の頻度で所定の期間、温度センサ3の温度測定値を取得し、測定時間と共に、記録部6に温度測定値を記録(保存)する。
センサ部2は、記録部6に記録された温度測定値を送受信部8によって送信する。
なお、センサ部2の記録部6は温度測定値を一時的に記録し、送信後に、温度測定値を削除してもよい。
解析部9は、温度測定値を送受信部10により受信し、制御部11は、温度測定値と測定時間を記録部15に記録する。このとき、温度測定値と測定時間は、既に記録されている被処理物情報及び処理情報に関連付けて、記録部15に記録する。
操作者は、解析部9の記録部15に記録された温度測定値を表示部12に表示することで、各被処理物情報及び処理情報に対応した温度測定値の時間依存性を確認及び解析することができる。また、これらの温度測定値のデータは、デジタルデータとして出力することも可能であり、外部のコンピュータ等で解析することができる。
操作者は、例えば変化点等の解析結果と、各被処理物情報及び処理情報に対応した対処を、解析部9の操作部13を用いて、解析部9に入力する。解析部9の制御部11は、入力された解析結果及び対処、例えば、変化点の記録、閾値の設定、アラーム表示等を被処理物情報及び処理情報に関連付けて、解析部9の記録部15に記録(登録)する。
そのため、このように被処理物情報及び処理情報と対処の情報を蓄積し、テーブルで管理することにより、状態監視システム1に学習機能を持たせることができる。
S1:データの読み込み
操作者は、状態監視システム1に被処理物情報及び処理情報を入力する。
状態監視システム1は、解析部9の記録部15に記憶されたデータベースから、入力された被処理物情報及び処理情報に対応した解析結果及び対処の有無を判断し、解析結果及び対処がある場合、温度測定を開始し、解析結果及び対処が無い場合、操作者に解析結果及び対処が無いことを表示部12を介して警告し、測定及び撹拌・脱泡処理を留保することも可能である。
S2:測定
状態監視システム1の解析部9はセンサ部2に指令を送信する。センサ部2は、温度センサ3により測定された被処理物の温度測定値及び時間を、所定の頻度で所定の期間、容器20に設置されたセンサ部2の識別番号とともに解析部9に送信する。
S3:解析結果及び対処の実行
状態監視システム1の解析部9は、センサ部2から受信した温度測定値及び時間を記録する。
解析部9の制御部11は、記録部15に記録(登録)されている被処理物情報及び処理情報に対応した解析結果及び対処を読み込む。判別部14は、温度測定値及び時間と読み込んだ解析結果及び対処の情報に従い、対処の要否を判別する。例えば、変化点の時間及び温度、温度測定値の上昇率や変動量と閾値との比較等に基づいて個別に判別し、アラームの表示、撹拌・脱泡処理の停止、正常終了の記録等の対処を実行する。
この開発段階においては、従来困難であった撹拌・脱泡処理のリアルタイムの状態変化の定量的測定を行うことができ、熟練を要する撹拌・脱泡条件の最適化にかかるコスト及び労力が低減できる。
この製品処理段階においては、撹拌・脱泡処理中の被処理物の状態をリアルタイムで定量的に監視することができ、予め登録された対処に基づいて、適格な撹拌・脱泡状態の判別、及び撹拌・脱泡処理の制御が可能となり、製造された製品の品質の維持向上及び管理を容易にする。
2 センサ部
3 温度センサ
4 電源
5 通信部
6 記憶部
7 時計部
8 送受信部
9 解析部
10 送受信部
11 制御部
12 表示部
13 操作部
14 判別部
15 記録部
20 容器
100 撹拌・脱泡装置
101 公転歯車
102 回転ドラム
103 公転軸
104 モータ
105 公転テーブル
106 容器ホルダー
107 回転軸
108 自転歯車
109 中間歯車
110 太陽歯車
111 歯車
112 歯車
113 歯車
114 制動装置
Claims (4)
- 被処理物を公転及び自転させながら撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理の状態監視システムであって、
温度センサと第1の送受信部とを含むセンサ部と、
記録部と判別部と第2の送受信部とを含む解析部と、
を具備し、
前記温度センサは、前記被処理物からの放射光の強度を測定しその強度を出力値として出力し、
前記第1の送受信部は、前記出力値を前記解析部に送信して前記第2の送受信部で受信し、
前記第2の送受信部は、前記第1の送受信部から送信される前記出力値を受信し、
前記記録部には、
被処理物情報及び処理情報と、
前記被処理物情報に対応する被処理物に対して前記処理情報に対応する処理条件によって測定された前記出力値の時間推移と、
前記出力値の時間推移に関連付けられた対処と、
がデータベースとして登録され、
前記判別部は、
処理対象となる被処理物に対してリアルタイムで取得した前記出力値の時間推移と、
前記データベースに登録された出力値の時間推移と、
の比較に基づき、前記データベースに登録された出力値の時間推移に関連付けられた対処を実行することを特徴とする
撹拌・脱泡処理の状態監視システム。 - 前記被処理物情報は、
被処理物の配合比率又は性状の変化の情報を含むことを特徴とする
請求項1記載の撹拌・脱泡処理の状態監視システム。 - 前記判別部が実行する対処は、前記リアルタイムで取得した前記出力値の時間推移の変化点における前記出力値の変動量と前記データベースに登録された出力値の時間推移に関連付けて設定された閾値との比較に基づき、決定されることを特徴とする請求項1又は2記載の撹拌・脱泡処理の状態監視システム。
- 被処理物を公転及び自転させながら撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、
前記被処理物からの放射光の強度を測定しその強度を出力値として出力する温度センサと、
被処理物情報及び処理情報と、前記被処理物情報に対応する被処理物に対して前記処理情報に対応する処理条件によって測定された前記出力値の時間推移と、前記出力値の時間推移に関連付けられた対処と、を登録したデータベースと、
を用いて、
処理対象となる被処理物に対してリアルタイムで取得した前記出力値の時間推移と、
前記データベースに登録された出力値の時間推移と、
の比較に基づき、前記データベースに登録された出力値の時間推移に関連付けられた対処を実行することを特徴とする
撹拌・脱泡処理方法。
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