JP2005247424A - 見掛比重計測型重量式フィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】見掛比重が一定しない材料を一バッチ毎の目標積算重量値に精度良く排出させる為の重量式フィーダ。
【解決手段】従来のＰＩＤ制御における構成にレベルセンサーを加えて設置し、材料をホッパーに補給する時にレベルセンサーがＯＮする位置を一定容量とし、その一定容量の重量を計測することにより目標積算重量値に一致するようにフィーダをコントロールさせる機能を有する制御装置である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ホッパー内に収容されている材料を一定重量ずつ連続的に排出する重量式フィーダの制御方法及び装置に関するもので、特に、農作物や自然採取品、再生品、二種類以上の材料の混合材料、水分率が一定しない材料などの材料で見掛比重が一定しない材料を制御するようにした重量式フィーダの制御方法及び装置に関するものである。

材料を一定量ずつ連続的に排出することが求められる場合、一般的には重量式フィーダが用いられている。重量式フィーダは、内部に材料が収容されるホッパー１にフィーダ３を取付け、そのホッパーをロードセル４などの上に設置して複数個のロードセルを和算器６にて並列加算させて計量装置７にて計量を行なえるようにしたものであり、その計量装置７により計測される重量変化に応じてフィーダーを制御するようにしたものである。図２は、このような重量式フィーダの一例を示す構成図である。ホッパー１の底部には、モータ２によって駆動されてホッパー１内の材料を排出するスクリュフィーダ３が装着されている。そのホッパー１及びスクリュフィーダ３はロードセルに設置され、そのときのホッパー１の重量が計測されるようにされている。計量装置７による計量値を偏差が零に近付くようにインバータ１０に対して流量値を指令し制御する閉ループの制御系となっている。図２のＰＩＤ制御装置も、図３の平均出力付重量式フィーダの制御装置もほぼ一定の見掛比重の材料を非常に高精度に定量排出させようする方法である。比較的小さな偏差異常が生じるような時の精度を高める方法として平均値に基いてフィーダを制御するようにされている図３の平均出力付重量式フィーダの制御装置は偏差の小さな材料に対しては極めて高精度に制御できる。

しかしながら、農作物や自然採取品、再生品、二種類以上の材料の混合材料、水分率が一定しない材料などの材料で見掛比重が一定しない材料を図２におけるＰＩＤ制御にて制御を行なう制御装置にて制御しようとすると、見掛比重が大きく変化すると、目標積算重量値を中心としてハンチングすることは避けられない。又ＰＩＤ制御の制御比率を極力小さく調整すると、初期設定時又は前回の制御値にて制御してしまう。つまり固定モードでの運転となり長期間にわたっても目標積算重量値に近付くことはない。又、図３に示した［特許番号］２６８９２２０による制御方法は、外乱発生時に平均値信号によって制御される機能がついている。この場合の平均値信号は計量装置による計量値と目標値との偏差がわずかでも大きくなる場合に「偏差異常の発生」となり、フィーダは平均値信号によって制御されることとなる為一バッチ内での見掛比重変化の大きい材料の制御をする用途には不適である。叉、材料を補給開始から排出を行い次の材料の補給開始までの間を一バッチとすると同一バッチ内での材料の見掛比重は一定していたとしても次のバッチにて前バッチと見掛比重が異なる材料を排出しようとした場合には、制御比率が見掛比重が違う材料を制御しようとしたとき、例えば、見掛比重が小さいもので調整してあって次のバッチに見掛比重が大きい材料を排出しようとした場合長時間にわたって目標積算重量値に近付かないし、逆に見掛比重が大きいもので調整してあって次のバッチに見掛比重が小さい材料を排出しようとした場合にはハンチングすることになる。
本発明は、この様な問題に鑑みてなされたもであって、一バッチ内の比重のばらつきの有る材料やバッチ毎に比重のばらつきが有る材料でも一バッチ毎の目標積算重量値を高い精度で定量排出することの出来る重量式フィーダの制御方法及び装置を提供することである。

この目的を達成する為に本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法では従来のＰＩＤ制御方法とは異なり、ホッパーの重量変化により制御する、すなわちΔｔ秒間減量する計量値ΔＷを計測して演算するのではなく従来のＰＩＤ制御における構成にレベルセンサーを加えて設置し、材料をホッパーに補給する時にレベルセンサーがＯＮする位置を一定容量とし、その一定容量の重量を計測することにより材料の見掛比重すなわち（材料の重量）÷（一定容量）＝（見掛比重）となる。この見掛比重に基き目標重量設定器に見合う制御出力を演算し、インバータに制御出力させる事により目標積算重量値に一致するようにフィーダをコントロールさせる機能を有する制御装置である。

作用

このように構成された本発明の見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法及び装置においては、一バッチ内での見掛比重のばらつきのある材料はもとよりバッチ毎に見掛比重のばらつきのある材料でも目標積算重量値に精度良くコントロールできる。

発明の効果

以上の説明から明らかなように、本発明によれば農作物や自然採取品などの材料で見掛比重が一定しない材料、再生品などの二種類以上の材料の混合材料、水分率が一定しない材料を制御しようとしたときにも一バッチ毎の目標累積重量値に極めて精度良く制御させる事ができる。

以下、図面とフローチャートを用いて本発明の実施例を説明する。図中、図１は本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法を採用した制御装置の一実施例を示す構成図である。なお、図２はＰＩＤ制御の実施例を示す。従来の部分と同様の部分には同じ符号を付することによりその詳細な説明は省略する。図１から明らかなようにこの見掛比重計測型重量式フィーダの制御装置においては、内部に材料が収容されるホッパー１にフィーダ３を取付け、そのホッパー１をロードセル４などの上に設置して複数個のロードセルを和算器６に並列加算させて計量装置７にて計量を行なえるようにしたもので、また、ホッパー１の上部にレベルセンサー５を設置してこのレベルセンサー５まで材料が補給されるとレベルセンサー５がＯＮになり、一定容量に材料が補給された事を見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９に出力されるように構成されたものである。図４は本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの制御装置のフローチャートであるのでこれを説明する。事前に目標値８を目標重量設定器に設定しておく。スタートにより見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９から演算された制御出力をインバータ１０に出力させて駆動モータ２を回転させて材料を排出していく。計量装置７にて下限値ＷＬを検知すると、そのときの下限信号により材料補給をホッパー１に行なう。材料補給の方が排出量より多い為時間経過により材料が補給されて行きレベルセンサー５がＯＮになり見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９に信号が出力される。その時のホッパー１の材料の重量をＷＨとして見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９は記憶する。そして材料補給を停止する。所定の時間をタイマーセットしてある時間までは見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９にて演算された前回の演算値でインバータ１０に出力されているがセットされた所定の時間経過後は新しく演算された値にてインバータ１０を制御させる。次に、補給が止まっているのでホッパー１の材料が減じて行き、計量装置７にて下限値ＷＬになるまで排出のみを行なっている。以降はストップ信号まで繰返す事になる。この計量装置７にて下限値ＷＬになって次の下限値ＷＬになるまでの間を一バッチとする。次に、演算部の演算方法の概略を説明する。事前に必要となる値は目標重量設定器８に入力する。目標値をＦＭ［ｔｏｎ／ｈ］とする。フィーダ３の最大の能力を容積換算でＦＸ［ｍ^３／ｈ］、レベルセンサー５がＯＮになるまでのホッパー容量をＣＨ［ｍ^３］とする。次に、ホッパー１に補給される材料の見掛比重の求め方は、見掛比重をＸｄ［ｔｏｎ／ｍ^３］としてフローチャートで説明したレベルセンサー５がＯＮになるまでのホッパー重量をＷＨ［ｔｏｎ］を求める。Ｘｄ＝ＷＨ／ＣＨの式で表す事ができる。よって、フィーダ３の最大能力は重量換算にするとＷＸ［ｔｏｎ／ｈ］でＷＸ＝ＦＸ × Ｘｄ［ｔｏｎ／ｈ］となる。見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部９よりインバータ１０を制御させる為の電流出力をＩＳ［ｍＡ］とするとＩＳ＝４＋（１６×ＦＭ／ＷＸ）×（ＦＭ＋Ｓ）／ＦＭ［ｍＡ］となる。このときのＳは補正値でＮ回の実績誤差を移動平均誤差として補正して行くΔＳは目標値ＦＭ［ｔｏｎ／ｈ］とバッチ毎の実績平均流量との差とするとＳ＝（ΔＳ１＋ΔＳ２・・・・・＋ΔＳｎ）／Ｎとなる。次に、図５は本発明による見掛比重訃測型重量式フィーダの排出時間と累積重量を表す図表である。横軸に排出時間、縦軸に累積重量値を表すと一バッチ間の材料が全く均一で誤差のない制御を行なった場合の理想を表す。一バッチ終了時にＣ点で目標累積値ＲＭが全く一致する。一バッチの目標累積値ＲＭ［ｔｏｎ］は目標流量設定値ＦＭ［ｔｏｎ／ｈ］より求められる。ＲＭ＝ＦＭ×（ＷＨ／ＦＭ）＝ＷＨ ＲＭ＝ＷＨとなり、すなわち、本発明の見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法及び装置はレベルセンサー５がＯＮになるまでのホッパーの重量ＷＨを一バッチの目標累積値の重量ＲＭとしている為の制御を行なっていることより図５のＡのような一バッチ内の比重のばらつきの有る材料で途中どの経路をとってもＣ地点に到達できる制御方法である。

本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法を実施する制御装置の一実施例を示す構成図である。 本発明が改良しようとする従来の重量式フィーダのＰＩＤ制御装置を示す構成図である。 ［特許番号］２６８９２２０の偏差異常発生時の平均出力付重量式フィーダの制御装置を示す構成図である。 本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの制御方法を実施する制御装置のフローチャートである。 本発明による見掛比重計測型重量式フィーダの排出時間と累積重量を表す図表である。

符号の説明

１ ホッパー
２ 駆動モータ
３ スクリュフィーダ
４ ロードセル
５ レベルセンサー
６ 和算器
７ 計量装置
８ 目標重量設定器
９ 見掛比重計測型重量式フィーダ演算制御部
１０ インバータ
１１ ＰＩＤ演算制御部
１２ 平均出力時演算制御部
１３ 信号切換部

Claims (2)

1. ホッパー内の材料をフィーダにて連続排出するとき、ホッパーに取付けたレベルセンサーと計量装置により材料をホッパーに補給するときにレベルセンサーまでの一定容量の重量を測定する事により見掛比重を計測して、目標積算重量をその材料の見掛比重に見合った排出制御出来る演算制御機能を備えた重量式フィーダの制御方法。
2. 計量装置を介して支持されているホッパー内の材料を、そのホッパーに取付けられているフィーダにより目標積算重量に近付くように一定重量ずつ連続的に排出するようにした重量式フィーダの制御装置であってホッパーの一定容量を検出するためにレベルセンサーを設置し材料をホッパーに補給するときにレベルセンサーが検知するまでの重量を計測し目標積算重量値に近付くように排出用モータを制御出来る演算制御機能を備えた重量式フィーダの制御装置。

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