JP2013010626A - 粉体排出量制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】サークルフィーダ及び定量供給装置を備えて粉体の排出を行う場合に、安定した排出量を確保することができる粉体排出制御装置を提供する。
【解決手段】サークルフィーダ3を駆動する第1のモータ5と、定量供給装置4を駆動する第2の電動モータ8と、前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータを駆動する第1及び第2のインバータ11,12と、前記第1のインバータ11に対して排出量目標値に比例する周波数指令値を出力する駆動制御部13と、前記定量供給装置4に設けた速度検出器9及び荷重検出器10及びの検出値に基づいて粉体排出量を演算するとともに、当該粉体排出量と排出量目標値とに基づいて前記第2のインバータ12に対する第2の周波数指令値を演算して出力する排出量演算部14とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、鉄鋼プロセスにおける副生物であるダスト等の粉体をサークルフィーダ及び定量供給装置で定量排出する場合の排出量を制御する粉体排出量制御装置に関する。
鉄鋼プロセスにおける副生物であるダスト等の粉体は、円筒ホッパーに集められて、この円筒ホッパーの下端側に設けられた駆動モータで回転駆動されるサークルフィーダ羽根によって払い出されて定量排出される(例えば、特許文献1参照)。
このような粉体排出量制御装置としては、従来、図2に示す構成を有するものが知られている。
この粉体排出量制御装置は、ホッパー101に貯留されたダスト等の粉体は、ホッパー101の下端に設けられたサークルフィーダ102から切出されてベルトフィーダで構成される定量供給装置(CFW)103上に載置され、この定量供給装置103で定量排出される。
このとき、サークルフィーダ102には、これを回転駆動するサークルフィーダ用電動モータ104が設けられ、定量供給装置103には一方の駆動ローラ105を回転駆動する定量供給装置用電動モータ106が設けられている。そして、定量供給装置103の従動ローラ107には速度検出器108が連結されているとともに、ベルト部には荷重検出器108が配置されている。
また、サークルフィーダ用電動モータ104はサークルフィーダ用インバータ109で駆動制御され、定量供給装置用電動モータ106は定量供給装置用インバータ110で駆動制御される。
サークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110はともに制御装置111によって運転/停止制御され、この制御装置111はサークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110から出力される周波数実績値と後述する排出量演算器112から出力される排出量実績値とに基づいて排出量目標値を算出し、算出した排出量目標値を排出量演算器112に出力する。
排出量演算器112では、速度検出器108で検出した従動ローラ107の回転速度と荷重検出器108で検出した積載荷重とに基づいて排出量実績値を演算し、演算した排出量実績値を制御装置111に出力するとともに、排出量目標値と排出量実績値の偏差に基づいて周波数指令値を算出し、算出した周波数指令値をサークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110に供給して、両インバータ109及び110を制御する。
特開平4−121327号公報
ところで、上記図2に示す従来例にあっては、排出量演算器112から出力される周波数指令値をサークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110に供給して、両インバータ109及び110を同位置周波数指令値で制御するので、サークルフィーダ102から定量供給装置103に排出される粉体は、定量供給装置103を定速制御した場合には、図3に示すように、定量供給装置103上で粉体が連続的な山形状を呈することになる。このため、定量供給装置103上で粉体を均等に均すには、山形状のピーク部では定量供給装置103の搬送速度を速くし、山形状の裾野部では、定量供給装置103の搬送速度を遅く制御する。逆に、サークルフィーダ102では、粉体の切出開始時には回転速度を遅くし、切出終了時には回転速度を遅くするように制御することにより、定量供給装置103上で略均等な粉体量とすることができる。
しかしながら、上記図2に示す従来例にあっては、サークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110に対して排出量演算器112から同一の周波数指令値を出力するので、定量供給装置103上での粉体の層厚が一定にならないと、層厚が厚い箇所は減速し、層厚が薄い箇所は加速するようにサークルフィーダ用インバータ109及び定量供給装置用インバータ110の双方を速度制御することになり、サークルフィーダ102と定量供給装置103との速度がともに安定せず、排出量も安定しないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、サークルフィーダ用及び定量供給装置用の2つのインバータに対する速度制御を個別に行うことにより、粉体排出量を安定化させることができる粉体定量供給装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る粉体排出量制御装置の第1の態様は、粉体を貯留するホッパーの排出口に設けた第1の電動モータで駆動されるサークルフィーダと、該サークルフィーダから落下する粉体を受ける第2の電動モータで駆動されるベルトフィーダを有する定量供給装置と、前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータを駆動制御する制御部とを備えた粉体排出量制御装置であって、前記定量供給装置は、前記ベルトフィーダの搬送速度を検出する速度検出器と、前記ベルトフィーダ上の粉体量に応じた荷重を検出する荷重検出器とを備え、前記制御部は、前記第1の電動モータを駆動する第1のインバータと、前記第2の電動モータを駆動する第2のインバータと、前記第1のインバータに対して排出量目標値に比例する第1の周波数指令値を出力する駆動制御部と、前記速度検出器及び前記荷重検出器の検出値に基づいて粉体の排出量実績値を演算するとともに、当該排出量実績値と排出量目標値とに基づいて前記第2のインバータに対する第2の周波数指令値を演算して当該第2のインバータに出力する排出量演算部とを備えたことを特徴としている。
また、本発明に係る粉体排出量制御装置の第2の態様は、前記駆動制御部が、前記第1のインバータ及び前記第2のインバータに対して運転/停止指令を出力するとともに、前記排出量演算部に対して排出量目標値を出力するように構成されていることを特徴としている。
本発明によれば、サークルフィーダの第1の電動モータを駆動する第1のインバータに対しては駆動制御部から排出量目標値に比例した第1の周波数指令値を供給し、定量供給装置の第2の電動モータを駆動する第2のインバータに対しては排出量演算部で実際の排出量に応じた第2の周波数指令値を供給することにより、安定した排出量を確保し、切出精度を向上させることができるという効果が得られる。
本発明に係る粉体排出量制御装置の一実施形態を示すブロック図である。 従来の粉体排出量制御装置を示すブロック図である。 従来例の粉体排出状況を説明する模式図である。
以下、本発明に係る粉体排出制御装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る粉体排出制御装置の一実施形態を示すブロック図である。図中、1は、鉄鋼プロセスにおける副生物であるダスト等の粉体2を貯留するホッパーである。このホッパー1の下端には、前述した従来例と同様に、サークルフィーダ3が設けられている。このサークルフィーダ3から切出される粉体2は、定量供給装置(CFW)3上に載置され、この定量供給装置4によって、定量供給される。
サークルフィーダ3は、図示しないが、粉体落下口3aに対応する位置に粉体排出口を設けたサークルフィーダ固定底板と、このサークルフィーダ固定底板上で第1の電動モータとしてのサークルフィーダ用電動モータ5によって回転駆動されるサークルフィーダ羽根と開口とを交互に多数配列したサークルフィーダ回転板とを備えている。そして、サークルフィーダ固定底板の粉体排出口とサークルフィーダ回転板の開口とが一致したときに粉体が粉体落下口3aを通じて定量供給装置4上に落下される。
定量供給装置4は、駆動ローラ6aと従動ローラ6b間に無端ベルト7を巻回したベルトフィーダの構成を有し、従動ローラ6bがサークルフィーダ3の粉体落下口3aより左方側に配置され、駆動ローラ6aが従動ローラ6bより右方に所定距離離れた位置に配置されている。駆動ローラ6aは、第2の電動モータとしての定量供給装置用電動モータ8によって時計方向に回転駆動される。これにより、サークルフィーダ3の粉体落下口3aから落下された粉体が無端ベルト7上に載置されて右方の駆動ローラ6aまで搬送されて、図示しない粉体受け部に排出される。
従動ローラ6bには、無端ベルト7の搬送速度を検出する速度検出器9が連結され、駆動ローラ6a及び従動ローラ6b間の上側の無端ベルト7における駆動ローラ6a側に、搬送される粉体の荷重を検出する荷重検出器10が配置されている。
そして、サークルフィーダ用電動モータ5及び定量供給装置用電動モータ8が個別の第1のインバータとしてのサークルフィーダ用インバータ11及び第2のインバータとしての定量供給装置用インバータ12によって駆動制御される。これらサークルフィーダ用インバータ11及び定量供給装置用インバータ12は、その運転及び停止が駆動制御部としての制御装置13によって制御される。
この制御装置13は、サークルフィーダ用インバータ11及び定量供給装置用インバータ12に対して、運転/停止指令を出力する。また、制御装置13は、サークルフィーダ用インバータ11及び定量供給装置用インバータ12から出力される周波数実績値ω1r及びω2rと後述する排出量演算器14から出力される排出量実績値Drとに基づいて排出量目標値Dtを演算し、演算した排出量目標値Dtを排出量演算部としての排出量演算器14に出力するとともに、排出量目標値Dtに比例したサークルフィーダ用インバータ11に対する周波数指令値ω1を演算し、演算した周波数指令値ω1をサークルフィーダ用インバータ11に出力する。
また、排出量演算器14は、速度検出器9で検出した無端ベルト7の搬送速度Vbと荷重検出器10で検出した粉体2の荷重検出値Lpが入力されているとともに、制御装置13から排出量目標値が入力されている。
この排出量演算器14では、無端ベルト7の搬送速度Vbと粉体2の荷重検出値Lpとに基づいて粉体の排出量実績値Drを演算するとともに、この排出量実績値Drと、制御装置13から入力される排出量目標値Drとの偏差を例えばPID(比例・積分・微分)制御処理して定量供給装置用インバータ12に対する周波数指令値ω2を算出し、算出した周波数指令値ω2を定量供給装置用インバータ12に出力する。
なお、サークルフィーダ用インバータ11、定量供給装置用インバータ12、制御装置13及び排出量演算器14で制御部が構成されている。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、ホッパー1内に鉄鋼プロセスにおける副生物であるダスト等の粉体2が貯留されているとともに、サークルフィーダ用電動モータ5及び定量供給装置用電動モータ8が停止していて、粉体2の排出が停止されているものとする。この粉体2の排出停止状態で、定量供給装置4の無端ベルト7上に粉体2が載置されていないものとする。
この粉体2の排出停止状態で、ホッパー1から粉体2の定量切出しを開始するには、先ず、制御装置13からサークルフィーダ用インバータ11及び定量供給装置用インバータ12に対して例えば論理値“1”の運転/停止指令を出力するとともに、排出量目標値Dtに比例するサークルフィーダ用インバータ11に対する周波数指令値ω1を出力する。これと同時に、制御装置13は、排出量目標値Dtを排出量演算器14に出力する。
このため、排出量演算器14では、定量供給装置4の無端ベルト7が停止しており、速度検出器9から出力される無端ベルト7の搬送速度Vbが零であり、荷重検出器10から出力される粉体2の荷重検出値Lpも零であるものとすると、排出量実績値Drも零となっている。この状態で、制御装置13から排出量目標値Dtが入力されることにより、この排出量目標値Dtと排出量実績値Dtとの偏差ΔDが大きな値となり、これがPID制御処理されることにより、定量供給装置用インバータ12に対する大きな値の周波数指令値ω2が出力される。
したがって、サークルフィーダ用インバータ11及び定量供給装置用インバータ12から入力された周波数指令値ω1及びω2に応じた例えば3相のモータ駆動電流がサークルフィーダ用電動モータ5及び定量供給装置用電動モータ8に出力されて、これらモータ5及び8が回転駆動される。
これにより、サークルフィーダ3のサークルフィーダ回転板が回転されることにより、このサークルフィーダ回転板の開口がサークルフィーダ固定底板の粉体排出口と一致することにより、ホッパー1内の粉体2が粉体落下口3aを通じて定量供給装置4の無端ベルト7上に落下される。
このとき、定量供給装置4でも定量供給装置用電動モータ8が時計方向に回転駆動されることにより、無端ベルト7の上側が従動ローラ6b側から駆動ローラ6a側に移動することになり、無端ベルト7上に落下された粉体2が右側に移動される。
このようにして、サークルフィーダ3及び定量供給装置4が駆動開始されることにより、順次サークルフィーダ3から粉体2が定量供給装置4の無端ベルト7上に落下されて粉体2の切出しが開始される。
このとき、サークルフィーダ用電動モータ5を一定速度で回転駆動し、定量供給装置用電動モータ8を一定速度で回転駆動すると、前述した従来例と同様に、定量供給装置4の無端ベルト7上に、図3に示すように、山谷を繰り返すように粉体2が載置される。
ところが、本実施形態においては、サークルフィーダ用インバータ11については、制御装置13によって、排出量目標値Dtに比例した周波数指令値ω1が出力されるので、サークルフィーダ用電動モータ5は排出量目標Dtに比例した周波数指令値ω1に応じた回転速度で回転駆動されることにより、サークルフィーダ3から排出されて定量供給装置4の無端ベルト4上に落下する粉体2の層厚は図3に示すように山谷を生じることになる。
しかしながら、定量供給装置用インバータ12については排出量演算器14から周波数指令値ω2が入力されており、この周波数指令値ω2は、速度検出器9から出力される無端ベルト7の搬送速度Vbと、荷重検出器10から出力される粉体2の荷重検出値Lpとに基づいて粉体2の排出量実績値Drを算出する。
この排出量実績値Drは定量供給装置用電動モータ8を一定回転速度で回転駆動する場合には、図3に示すように、無端ベルト7上の粉体2の層厚が山谷を繰り返すことになるが、本実施形態では、制御装置13から入力される排出量目標値Dtと排出量実績値Drとの偏差ΔDを例えばPID制御処理して演算した周波数指令値ω2を定量供給装置用インバータ12に供給するようにしている。
このため、定量供給装置用インバータ12から無端ベルト7上の粉体の山谷を均すように、粉体2の山部分となる領域ではモータ回転速度を速くし、粉体2の谷部分となる領域ではモータ回転速度を遅く制御することになる。この結果、定量供給装置4の無端ベルト7上にサークルフィーダ3から載置される粉体2の層厚が略均一となり、粉体2の排出量を目標値に正確に制御することができ、切出精度を向上させることができる。
このとき、サークルフィーダ用インバータ11については周波数指令値ω1を制御装置13によって排出量目標値Dtに比例した値に制御し、定量供給装置用インバータ12については周波数指令値ω2を排出量演算器14によって排出量目標値Dtと排出量実績値Drとの偏差ΔDに基づいて制御するように、両者を個別に制御するので、サークルフィーダ用インバータ11の周波数指令値ω1と定量供給装置用インバータ12の周波数指令値ω2とが干渉して排出量制御が不安定となることがなく、安定した排出量制御を行うことができる。すなわち、粉体2の排出量の変動分は、定量供給装置用インバータ12に対する周波数指令値ω2によって調整することにより、制御が発散することなく、安定した制御を行うことができる。
その後、ホッパー1からの粉体2の排出を停止する場合には、制御装置13から論理値“0”の運転/停止指令を、先ず、サークルフィーダ用インバータ11に出力することにより、サークルフィーダ用インバータ11からの3相モータ電流の出力を停止して、サークルフィーダ用電動モータ5を停止させてホッパー1からの粉体2の切出しを停止させる。次いで、定量供給装置4の無端ベルト7上の粉体2が全て排出されるに十分な時間が経過した後に、制御装置13から論理値“0”の運転/停止指令を定量供給装置用インバータ12に出力して、定量供給装置用電動モータ8を停止させることにより、粉体の定量排出を停止させる。このように、無端ベルト7上の粉体2を全て排出してから定量供給装置4を停止させることにより、粉体の排出量制御の開始毎に、排出量目標値が異なる場合に、初期状態に排出量目標値に対する粉体排出量の変動幅が大きくなることを防止することができる。
なお、上記実施形態においては、粉体2として鉄鋼プロセスにおける副生物であるダストを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鉄鋼プロセス以外で生成されるダストや、その他の任意の粉体を定量排出する場合に本発明を適用することができる。
また、上記実施形態においては、制御装置13と排出量演算器14とを個別に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御装置13に対応する駆動制御部と、排出量演算器14に対応する排出量演算部とを共通のマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成することもできる。
1…ホッパー、2…粉体、3…サークルフィーダ、4…定量供給装置、5…サークルフィーダ用電動モータ(第1の電動モータ)、6a…駆動ローラ、6b…従動ローラ、7…無端ベルト、8…定量供給装置用電動モータ(第2の電動モータ)、9…速度検出器、10…荷重検出器、11…サークルフィーダ用インバータ(第1のインバータ)、12…定量供給装置用インバータ、13…制御装置(駆動制御部)、14…排出量演算器(排出量演算部)

Claims (2)

  1. 粉体を貯留するホッパーの排出口に設けた第1の電動モータで駆動されるサークルフィーダと、該サークルフィーダから落下する粉体を受ける第2の電動モータで駆動されるベルトフィーダを有する定量供給装置と、前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータを駆動制御する制御部とを備えた粉体排出量制御装置であって、
    前記定量供給装置は、前記ベルトフィーダの搬送速度を検出する速度検出器と、前記ベルトフィーダ上の粉体量に応じた荷重を検出する荷重検出器とを備え、
    前記制御部は、前記第1の電動モータを駆動する第1のインバータと、前記第2の電動モータを駆動する第2のインバータと、前記第1のインバータに対して排出量目標値に比例する第1の周波数指令値を出力する駆動制御部と、前記速度検出器及び前記荷重検出器の検出値に基づいて粉体の排出量実績値を演算するとともに、当該排出量実績値と排出量目標値とに基づいて前記第2のインバータに対する第2の周波数指令値を演算して当該第2のインバータに出力する排出量演算部とを備えた
    ことを特徴とする粉体排出量制御装置。
  2. 前記駆動制御部は、前記第1のインバータ及び前記第2のインバータに対して運転/停止指令を出力するとともに、前記排出量演算部に対して排出量目標値を出力するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の粉体排出量制御装置。
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