JP2005154099A - 粉粒体の在庫管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 各種機構部等の異常を早い段階で確実に検出可能にして在庫量の把握を高精度に行えるようにする。
【解決手段】 粉粒体を上投入口から投入する貯蔵槽１が、貯蔵槽内の粉粒体を排出する排出機４と、排出機４で排出された粉粒体を入れて秤量器６によりその排出量を計量する計量槽７と、貯蔵槽内に投入した粉粒体の合計投入量から秤量器６で計測された排出量の合計排出量を減じることで貯蔵槽内の在庫量を把握する管理装置８とを備えた粉粒体の在庫管理システムであり、管理装置８は、貯蔵槽内のレベルスイッチ２により、貯蔵槽内の粉粒体を計量槽７へ排出する過程において、貯蔵槽内の粉粒体表面を検出し、該検出信号に応じて予め求められている貯蔵槽内の残基準量を利用して、合計投入量と、前記残基準量および合計排出量の加算量とを比較し、合計投入量と加算量との差が許容範囲を超えているときに警報部等を介してそれを知らせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全自動又は半自動式の粉粒体供給方式において、貯蔵槽内の粉粒体在庫量を合計投入量から合計排出量を減じることで把握する粉粒体の在庫管理システムに関する。

粉粒体の供給方式としては、粉粒体用貯蔵槽（ホッパーやサイロを含む、以下、同じ）より目的のラインへバッチ式に輸送する上で、貯蔵槽とラインとの間に計量槽を設け、貯蔵槽内の粉粒体を計量槽に一旦取り出してラインへ定量ずつ供給することがある。この供給方式では、貯蔵槽が、内部の粉粒体を排出する下側の排出機と、排出された粉粒体を受け入れて秤量器、例えばロードセルによりその排出量を計量する計量槽と、管理装置とを備えている。管理装置は、例えば、貯蔵槽内に投入した粉粒体の合計投入量からロードセルで計測された排出量の合計排出量を減じることで貯蔵槽内の在庫量を把握する。

以上の従来例としては図３に示した特許文献１のものが挙げられる。この構造では、サイロ（貯蔵槽）１が架台２上に配置され、粉粒体をバケット５に入れてサイロ１の上投入口３から投入可能にする案内レール６、ワイヤーロープ７、滑車８、ウインチ９等からなる搬送手段Ａと、材料受けホッパー１０からバケット５に入れる粉粒体の量を計測するロードセル１３と、サイロ１の排出口４から排出される粉粒体を収容する計量ホッパー１４と、管理装置である第１制御部２１や第２制御部２２等を有するコンピュータ２０などを備えている。そして、この管理方式では、サイロ１にバケット５を介し投入される粉粒体量がロードセル１３で計測され、その合計投入量が第１制御部２１で算出・記憶されると共に、サイロ１から計量ホッパー１４に排出された量がバッチ式計量器で計測され、その合計排出量が第１制御部２１で算出・記憶される。コンピーュータ２０は、第１制御部２１の合計投入量から第２制御部２２の排出合計量を減算してサイロ１内の在庫量（残量）を求めその値を表示部２３に表示させる。

なお、以上の在庫量を管理する他の従来技術には次にような様々な方式がある。
(1)、貯蔵槽に縦配置の計測目盛りを付設して、残量を該目盛りを読みとる在庫管理方式（実開昭５９−１５１１２０号等）である。この方式は、粉粒体の場合、計測目盛りを貯蔵槽に付設することが難しく目視計測上の難点もある。
(2)、貯蔵槽自体の荷重変動をロードセルにより計測する管理方式（特開昭６１−２３１４１８号）である。この方式は、貯蔵槽の全重量を受けるためロードセルの選定制約や槽支持構造等の点から設備費が高くなり、既設の貯蔵槽ではロードセルを後付けすることが難しい。
(3)、その他、貯蔵槽に水平方向に音を発する発音体を垂直方向に多数設置し、各発音体から順次音を発音させ、その音を利用して在庫量を推定する方式（実開平１−２７６２２号）、画像入力装置により貯蔵槽内の画像を採り入れ、予め設定された平面画像面積−在庫量の関係より求める方式（特公平７−５２０９４号等）、貯蔵槽内にガスを定量注入し、該ガス濃度から在庫量を推定する方式（特開２０００−３９３４９号）である。これらの方式は、例えば、付帯設備が高価になると共に計測操作や処理が煩雑となる。

特開２００３−１３９２１４号

上記した全自動又は半自動式の従来粉粒体供給方式では、貯蔵槽への合計投入量、合計排出量、在庫量を的確に把握したり算出する上で色々工夫されている。しかしながら、保守管理上からは、各種の計測機器類（図３の例ではバケット５に入れた粉粒体量を計測するロードセル１３、計量ホッパー１４に排出した粉粒体量を計測するバッチ式計量器）が長期使用等により計量精度が悪くなることも起きるが、計測機器の故障停止以外はその異常発生を早期に検出し難く、大量の粉粒体が供給先へ輸送されてしまう虞がある。また、粉粒体の合計投入量は、例えば、図３のようにバケット５の投入前後の重量差で求めるようにすると高精度に算出されるが、搬送手段Ａが複雑高価となるだけではなく、投入機器の異常発生等によりバケット５の粉粒体がサイロ１に全て投入されず、一部がサイロ１の外へ飛散したり落下する等の虞、それに起因して在庫量の精度も低下する虞等もある。勿論、従来対策としては保守点検を定期的に行うようにしているが、それでも充分とはいえない。

なお、従来構造には、貯蔵槽内に付設されたレベルスイッチの検出信号を利用して貯蔵槽への粉体追加投入時が分かるようにしたり、貯蔵槽内の上下に付設された各検出スイッチに応じて在庫量をプリセットするようにしたもの（特公平６−２８０７６号）もあるが、上述した問題はこれらによっても解消できない。

本発明は、以上のような背景から工夫されたもので、構成が簡明でありながら計測器や各種機構部の異常を早い段階で確実に検出可能にし、それにより異常事態に対し的確に対処でき、また、在庫量の信憑性や信頼性を向上することにある。

以上の目的を達成するため本発明は、粉粒体を上側投入口から投入して貯留する貯蔵槽が、前記貯蔵槽の下側に設けられて貯蔵槽内の粉粒体を排出する排出機と、前記排出機から排出された粉粒体を受け入れて秤量器によりその排出量を計量する計量槽と、前記貯蔵槽内に投入した粉粒体の合計投入量から前記秤量器で計測された排出量の合計排出量を減じることで前記貯蔵槽内の在庫量を把握する管理装置とを備えた粉粒体の在庫管理システムであって、前記管理装置は、前記貯蔵槽内に設けられたレベルスイッチにより、前記貯蔵槽内の粉粒体を前記計量槽へ排出する過程において、前記貯蔵槽内の粉粒体表面を検出し、該検出信号に応じて予め求められている当該貯蔵槽内の残基準量を利用して、前記合計投入量と、前記残基準量および前記合計排出量の加算量とを比較し、前記合計投入量と前記加算量との差が設計上の許容範囲を超えているときに警報部等を介してそれを知らせることを特徴としている。
以上の在庫管理システムでは、管理装置が貯蔵槽へ投入された粉粒体の合計投入量（Ｕ）から秤量器で計測された排出量の合計排出量（Ｓ）を減じることで貯蔵槽内の在庫量（Ｔ）が算出される点で従来と同じ。工夫点は、特に、前記在庫量（Ｔ）が正しいか否かをレベルスイッチにて検証して異常事態を確実に発見できるようにしたことである。検証方法は、合計投入量（Ｕ）と、残基準量（Ｔ0）および合計排出量（Ｓ）の加算量（Ｔ0＋Ｓ）とを比較し、合計投入量（Ｕ）と加算量（Ｔ0＋Ｓ）との差が設計上の許容範囲に収まっているか否かで判断する。許容範囲を超えているときには、警報部等を介してその異常を知らせることにより、例えば、装置稼動を停止して原因究明や修理等の保守を早い段階で行うことを可能にする。これらは貯蔵槽内の粉粒体表面がレベルスイッチで検出された時点毎、つまり定期的に行われるからである。勿論、貯蔵槽内の在庫量（Ｔ）は、前記差が許容範囲を超えているときに適宜訂正されることになる。なお、粉粒体の在庫管理では、従来と同様に粒子同士の間に入る気体により容積が変わるため指標として重量（質量）が用いられる。検出信号より求められる貯蔵槽内の残基準量は、レベルスイッチの取付位置、投入態様、排出態様等を実際の稼動条件に設定して行われる予備試験で得られた値が用いられる。

上記の本発明は請求項２から４のように具体化することが好ましい。すなわち、・前記警報部は、前記差が許容範囲を超えているときに作動して原因究明指令等の異常情報を知らせる第１警報部と共に、前記差が許容範囲を超えていないときに作動して前記貯蔵槽内への粉粒体追加投入すべき指令等の通常情報を知らせる第２警報部を有している構成である（請求項２）。ここで、各警報部は、専用の警報手段からなる態様、表示部の画像等により各情報を知らせる態様、警報手段と共に表示部で知らせる態様の何れでもよい。作業者は、第１警報部の異常情報により粉粒体投入手段が正常に作動しているか、レベルスイッチに問題がないか、排出機や計量槽の秤量器に問題がないか等の原因を究明し修理等を行う。第２警報部の通常情報により新たな粉粒体を貯蔵槽に投入操作する。
・前記貯蔵槽内の粉粒体を定量バッチ式に排出する場合、前記レベルスイッチは、前記貯蔵槽内の粉粒体の残量が１バッチの排出量より多い段階で粉粒体表面を検出する高さに設けられている構成である（請求項３）。これは、１バッチ分の粉粒体を貯蔵槽から計量槽に連続して排出した方が効率性および精度的に好ましいからである。
・前記粉粒体はコンテナから前記貯蔵槽に直接投入されるとともに、前記排出機は振動式、回転運動式、回転落下式の何れかである（請求項４）。これらは本発明の一例である。コンテナから直に投入する態様は、例えば、図３に例示されるような搬送手段に比べて簡明であり、搬送手段や投入手段の複雑化に起因した機構又はハード面での異常発生率を抑える上で好適である。排出機の態様は、粉粒体を槽上投入口から投入し槽下側から排出する場合、貯蔵槽内の粉粒体表面が凹又は凸になって、レベルスイッチでの検出精度を向上し難いが、振動式、回転運動式、回転落下式を採用することで粉粒体排出に伴って粉粒体残量の表面を次第に平坦化し易くして精度向上を図る上で好適である。なお、排出機構の分類は、例えば、日本粉体工業技術協会編『粉粒体のバルクハンドリング技術（１９８５）、１９５〜１９６頁』に挙げられているものに基づくものである。

・請求項１の発明では、合計投入量（Ｕ）と、残基準量（Ｔ0）および排出合計量（Ｓ）の加算量（Ｔ0＋Ｓ）とを比較するため、また、その差が許容範囲を超えている場合に警報部等を介してその異常を知らせるため、従来供給システムに比べて課題に挙げた問題を解消して、異常発生に対し確実かつ早期に対処でき、在庫量の精度向上と共に装置やシステム全体の信頼性を向上できる。
・請求項２の発明では、機構又はハード的にレベルスイッチを用いるだけで、異常情報および通常情報を各警報部から的確に得ることができる。
・請求項３の発明では、貯蔵槽の粉粒体が排出途中で途切れることを無くし、それにより効率的な排出および安定した排出状態を維持できる。
・請求項４の発明では装置の簡略化および検出精度をより向上できる。

本発明の最良な形態を図面の実施例を参照しながら説明する。図１は全自動又は半自動式の粉粒体供給システムを示す模式図である。図２は説明用模式図であり、同（ａ）は粉粒体投入から排出停止までの流れを示し、同（ｂ）は管理装置で行われる比較例を示している。以下の説明では、本発明の供給システムの機構又はハード例について述べた後、稼動例を挙げてシステムの要部を明らかにする。

（供給システム）図１の供給システムでは、縦型の貯蔵槽１が主体となり、貯蔵槽１内に取り付けられたレベルスイッチ２と、貯蔵槽１の上側投入口１ａより粉粒体を槽内に投入する投入手段３と、貯蔵槽１の下部に設けられた排出機４と、排出機４で排出される貯蔵槽１内の粉粒体を受け入れて秤量器であるロードセル６により計量する計量槽７と、管理装置８とを備えている。なお、実施例の供給システムは、貯蔵槽１内に投入した粉粒体を計量槽７に排出した後、不図示のラインを介し目的の供給部へ定量バッチ式に送る態様を想定しているが、供給量ないしは排出量をバッチ毎に変えるようにしてもよい。粉粒体として、食塩、精製塩、グラニユー糖、グルタミン酸ソーダに適用しているが、更に他の粉粒状の薬剤や肥料等でも差し支えない。

ここで、貯蔵槽１は、架台９に保持された上側投入口１ａ及び底面側排出口１ｃを持つ容器であり、下側径小部１ｂの内壁面にレベルスイッチ２を付設し、その下側つまり槽内底部側に排出機４の回転部４ａを配置している。槽容積は、対象の粉粒体に応じて設計され、例えば、粉粒体が固結し難いものだと１００００ｋｇ程度、固結し易いものだと５０００ｋｇ程度というように適宜に決められる。貯蔵槽１には、粉粒体が投入手段３により投入口１ａから投入される。投入手段３は、粉粒体を収容したコンテナ３０および吊り装置３３等であり、吊り装置３３に対しコンテナ３０をワイヤ３４を介し吊り下げた状態で貯蔵槽１の投入口１ａ上に位置決め配置する。コンテナ３０は、フレコン（フレキシブルコンテナの略）と称されているもので、下縁に付設された紐３１を有し、該紐３２を自動又は手動で引っ張ることにより開封され、内部の粉粒体を自重で落下排出する構成である。

レベルスイッチ２は、貯蔵槽１内のうち、排出機４（回転部４ａ）より上側内壁面に取り付けられている。スイッチ機構は、公知の静電容量式であり、貯蔵槽１内の粉粒体が排出される過程でその粉粒体表面（表面付近を含む）を検出し、該検出信号を管理装置８の制御部１１に送信する。スイッチ機構的には、貯蔵槽１内の粉粒体表面を検出可能な回転式スイッチや音波式スイッチ等であってもよい。システム稼働に際しては、レベルスイッチ２の設置高さに応じた予備試験により検出時における貯蔵槽１内の粉粒体残量、つまり残基準量（Ｔ0）が求められる。

排出機４は、テーブルフィーダと称されている回転落下式であり、貯蔵槽１内の回転部４ａが槽外の真下に設けられた駆動部４ｂを介して回転されながら槽内の粉粒体を排出口１ｃより計量槽７内へ排出可能にする。この場合、排出機４は、管理装置８の制御部１１により駆動部４ｂをオンに切り換えて回転部４ａを回転しながら槽内の粉粒体を排出口１ｃより計量槽７に排出し、計量槽７内の粉粒体が１バッチに相当する設定値（排出量Ｓ1）に達すると、制御部１１により駆動部４ｂをオフに切り換えて排出口１ｃからの排出を停止する。

計量槽７は、架台１０に対し複数のロードセル６を介し保持され、排出機４により排出された粉粒体の重量をロードセル６により計測する。ロードセル６はその計測データを制御部１１へ逐次送信する。なお、計量槽７は、下側部分が漏斗状の排出ノズルとなっていて、収容された１バッチ分の粉粒体（排出量Ｓ1）を下端側の排出ノズルから不図示の配管等を通じて目的の供給部へ加圧力等により自動供給するようになっている。

管理装置８は、制御部１１によりシステム全体を制御したり管理可能になっている。すなわち、制御部（ＣＰＵ）１１は、在庫量演算部および比較演算部等の処理プログラムが組み込まれていると共に、外部機器類として入力部１２、表示部１３、記憶部１４、警報部ａ１５、警報部ｂ１６、不図示のプリンター等を有している。

前記在庫演算部には、例えば、１バッチに相当する粉粒体の排出量（Ｓ1）が入力部１２から予め入力される。そして、ここでは、貯蔵槽１内への粉粒体の投入量を入力部１２からその都度入力すると、各投入量を現在の在庫量に加算した合計投入量（Ｕ）を算出する。貯蔵槽１内の粉粒体が排出機４のオンにより計量槽７に排出されると、ロードセル６から送信される計測データに基づく当該バッチ内での現排出量ａと、合計排出量（Ｓ）つまりそれまで排出した量（バッチ数×Ｓ1＋ａ）と表示部１３に連続的に表示したり、現在の在庫量（Ｔ）を（Ｕ−Ｓ）の式から算出し表示部１３に連続的に表示したり、又、現排出量ａが１バッチの排出量Ｓ1に達したか否かを判断する。排出量Ｓ1に達すると、駆動部１４ｂに信号を送って排出機４を停止させる。それら必要な履歴は記憶部１４に記録される。

前記比較演算部には、前記在庫演算部およびレベルスイッチ２が接続されていて、レベルスイッチ２の検出信号に応じて予め試験で求められている貯蔵槽１内の残基準量（Ｔ0）と、合計投入量（Ｕ）と、残基準量（Ｔ0）および合計排出量（Ｓ）の加算量（Ｔ0＋Ｓ）とが更新可能に記憶されると共に、合計投入量（Ｕ）−加算量（Ｔ0＋Ｓ）の差（Ｘ）を求めたときにその差（Ｘ）が設計上許容される範囲内として決められた設定値（Ｚ）（この値は例えば−１．０ｋｇ〜＋２ｋｇと言うように幅を持った許容範囲である）が入力部１２から入力されている。そして、図２（ａ）の場合には、レベルスイッチ２の検出信号を受信すると、図２（ｂ）のように前記（Ｕ−（Ｔ0＋Ｓ）＝Ｘ）を算出し、その差（Ｘ）が前記設定値（Ｚ）に収まっているか否かを比較判断する。差（Ｘ）が設定値（Ｚ）に収まっているときは、警報部ａ１５を作動して貯蔵槽１内への粉粒体追加投入すべき指令等の通常情報を知らせる。差（Ｘ）が設定値（Ｚ）に収まっていないときは、警報部ｂ１６を作動して原因究明指令等の異常情報を知らせる。これら必要な履歴は表示部１３に表示されたり記憶部１４に記録される。また、図２（ａ）の場合には、レベルスイッチ２の検出信号を受信すると、排出機４がオフになっているか否かを確認し、オンのときには駆動部１４ｂに信号を送って排出機４を停止させる例であるが、これに限られず、レベルスイッチ２の検出信号を受信した後も排出機４を停止せず１バッチ分を排出し、当該１バッチの排出を終わったとき又は前記警報部ｂ１６から異常情報を受けたときに排出機４を停止するようにしても差し支えない。すなわち、以上の供給システムでは、排出途中において図２（ｂ）の比較判断の演算を排出機４を停止させないで行うこともできる。その態様では、排出機４の排出速度に違いがあると精度に影響がでるため、例えば、排出機４を２段制御等（例えば、通常速度での排出と遅い速度での排出）の方式で貯蔵槽１内の粉粒体を計量槽７へ排出する場合、その速度に応じて生じる秤量値の時間の遅れの差を考慮することが好ましい。なお、各警報部ａ１５，ｂ１６は、通常情報や異常情報を作業者に認識させる手段であればよく、アラーム等の音声手段に限られず、点滅等の光学手段や画像手段等でも差し支えない。

（稼動例）次に、以上の供給システムによる排出処理例および保守処理例を図２も参照しながら概説する。なお、この例では、排出量（Ｓ1＝３００ｋｇ／バッチ）、残基準量（Ｔ0＝５００ｋｇ）に設定されているものとする。

図２（ａ）は、貯蔵槽１に粉粒体を投入する段階から排出されるまでの排出処理例を示している。以上の供給システムでは、粉粒体が貯蔵槽１内に投入されると、その投入量（コンテナ３０の粉粒体重量×コンテナ数）が入力部１２から制御部１１の在庫演算部に入力される。制御部１１の在庫演算部では、その投入量を現在の在庫量（通常は残基準量Ｔ0）に加算して合計投入量（Ｕ）を求める（ステップ１）。排出機４の駆動により貯蔵槽１内の粉粒体を排出開始（ステップ２）した後は、上述したように、レベルスイッチ２が粉粒体表面を検出しないか監視ないしは確認されること（ステップ３）、ロードセル６から送信される計測データを利用して計量槽７内の現排出量ａが１バッチの排出量Ｓ1に達したか判断されること（ステップ４）、排出量Ｓ1が３００ｋｇに達したときに排出機４の駆動が自動的に停止される（ステップ５）。また、表示部１３には、現排出量ａおよび現在の在庫量Ｔ（＝Ｕ−Ｓ）などが表示される。このため、供給システムとしては、稼動停止した時点で貯蔵槽１内の残量つまり在庫量Ｔが常に把握でき、これにより粉粒体の棚卸しが何時でも簡単に行える。すなわち、この構造では、貯蔵槽１内の在庫量Ｔをレベルスイッチ２の取付高さ位置にかかわらず必要に応じ精度良く行うことができる。

図２（ｂ）は、制御部１１がレベルスイッチ２の検出信号を受信したときの保守処理例を示している。このときは、上述したように、排出機４が自動的に停止されると共に、制御部１１の比較演算部が上記（Ｕ−（Ｔ0＋Ｓ）＝Ｘ）を算出し、差Ｘが上記した許容範囲である設定値Ｚに収まっているか否かを比較判断する。差Ｘが設定値Ｚに収まっているときは、警報部ａ１５が作動し、作業者に貯蔵槽１内への粉粒体追加投入すべき指令等を発する。差Ｘが設定値Ｚを超えているときは、警報部ｂ１６が作動し、作業者に異常事態およびその原因究明すべき指令等を発する。これにより、作業者は、レベルスイッチ２、投入手段３、排出機４、ロードセル６等を点検し原因解明を行うことになり、その原因によっては在庫量Ｔ（例えば、Ｔ0＝５００ｋｇ）も訂正される。このような異常検出は、新たな検出機器類つまり機構部の追加を必要とせず行えることから、又、既存の供給システムにも採用し易いことから、経費増を抑えて在庫量の信憑性と共に供給システムの信頼性を向上できる。

以上の実施例は本発明を何ら制約するものではない。本発明は請求項１の要件を充足すればよく、投入手段３や排出機４などについては上記した実施例を参照して種々変形したり展開可能なものである。

発明実施例の供給システムを模式的に示す構成図である。 上記供給システムの排出処理例と保守処理例を示す図である。 特許文献１に開示のものを示す説明図である。

符号の説明

１…貯蔵槽（１ａは投入口、１ｃは排出口）
２…レベルスイッチ
３…投入手段（３０はコンテナ、３３は吊り装置）
４…排出機（４ａは回転部、４ｂは駆動部）
７…計量槽（６はロードセル）
８…管理装置（１１は制御部、１２は入力部、１５，１６は警報部）

Claims (4)

1. 粉粒体を上側投入口から投入して貯留する貯蔵槽が、前記貯蔵槽の下側に設けられて貯蔵槽内の粉粒体を排出する排出機と、前記排出機から排出された粉粒体を受け入れて秤量器によりその排出量を計量する計量槽と、前記貯蔵槽内に投入した粉粒体の合計投入量から前記秤量器で計測された排出量の合計排出量を減じることで前記貯蔵槽内の在庫量を把握する管理装置とを備えた粉粒体の在庫管理システムであって、
   前記管理装置は、前記貯蔵槽内に設けられたレベルスイッチにより、前記貯蔵槽内の粉粒体を前記計量槽へ排出する過程において、前記貯蔵槽内の粉粒体表面を検出し、該検出信号に応じて予め求められている当該貯蔵槽内の残基準量を利用して、前記合計投入量と、前記残基準量および前記合計排出量の加算量とを比較し、前記合計投入量と前記加算量との差が設計上の許容範囲を超えているときに警報部等を介してそれを知らせることを特徴とする粉粒体の在庫管理システム。
2. 前記警報部は、前記差が許容範囲を超えているときに作動して原因究明指令等の異常情報を知らせる第１警報部と共に、前記差が許容範囲を超えていないときに作動して前記貯蔵槽内への粉粒体追加投入すべき指令等の通常情報を知らせる第２警報部を有している請求項１に記載の粉粒体の在庫管理システム。
3. 前記貯蔵槽内の粉粒体を定量バッチ式に排出する場合、前記レベルスイッチは、前記貯蔵槽内の粉粒体の残量が１バッチの排出量より多い段階で粉粒体表面を検出する高さに設けられている請求項１又は２に記載の粉粒体の在庫管理システム。
4. 前記粉粒体はコンテナから前記貯蔵槽に直接投入されるとともに、前記排出機は振動式、回転運動式、回転落下式の何れかである請求項１から３の何れかに記載の粉粒体の在庫管理システム。
   
   
   
   

Images