JP2015536233A - ホットメルト供給システムのための電力制御 - Google Patents

Abstract

ホットメルト供給システムの複数の区域に配設された複数のヒータにより、ホットメルト供給システムにおけるホットメルト接着剤の加熱が行われる。コントローラは、入力された電力を受け取り、当該電力を時分割形式でヒータに配分する。コントローラは、合計電流の目標値と、温度設定値と、ヒータのそれぞれに流れる電流の大きさと、各区域の加熱の優先順位、各ヒータの通電期間及び非通電期間期間の履歴、及び温度設定値からの隔たりといった、格納している優先順位基準とに基づき、ヒータに電力を配分する。【選択図】図２

Description

本発明は、概ねホットメルト接着剤を供給するためのシステムに関するものであり、より具体的には、ホットメルト供給システムのための電力制御に関するものである。

一般的に、ホットメルト接着剤供給システムは、製造組立ラインにおいて、箱やカートンなどの梱包材の組み立てに用いる接着剤を自動的に供給するために使用されている。従来、ホットメルト接着剤供給システムは、材料用タンク、加熱素子、ポンプ、及びディスペンサを備えており、ポンプによりディスペンサに供給する前に、加熱素子を用いて、タンク内で固形のポリマ材料ペレットを溶融させる。溶融したペレットは、冷えると再び凝固して固体化するので、タンクからディスペンサまでの間で温度を維持する必要がある。このため、一般的には、タンク内、ポンプ内、及びディスペンサ内に加熱素子を設ける必要があるだけでなく、これら構成装置の接続に用いる配管及びホースも加熱する必要がある。更に、従来のホットメルト接着剤供給システムは、タンク内のペレットを溶融させた後、できるだけ長く供給を行うことができるよう、大容量のタンクを用いるのが一般的である。

しかしながら、タンク内の大量のペレットは、十分に溶融するのに長い時間を要するため、システムの起動時間が増大してしまう。例えば、標準的なタンクは、直方体をなす重力供給型タンクの内壁面に複数の加熱素子を備えているため、内壁面に沿って存在する溶融ペレットが、加熱素子によるタンク中央部分のペレットの効率的な溶融を妨げてしまうことになる。このようなタンクにおいてペレットを溶融させるのに必要な時間が長引くことにより、熱に晒される時間の長期化に起因した接着剤の「焦げ」、即ち黒ずみの発生可能性が増大する。

本発明に係るホットメルト供給システムは、ホットメルトペレットを加熱して液状ホットメルトを生成する溶融装置と、液状ホットメルトを送出する供給機構と、溶融装置及び供給機構の複数の区域に組み込まれた複数のヒータと、ヒータに電力を配分するコントローラとを備える。コントローラは、合計電流の目標値、温度設定値、ヒータのそれぞれに流れる電流の大きさ、及び格納している優先順位基準に基づき、電力の配分を決定する。

本発明のもう１つの態様は、複数の区域に複数のヒータを有したホットメルト供給システムにおける、ホットメルト接着剤の加熱を制御する方法である。この方法は、入力された電力を受け取る工程と、合計電流の目標値、温度設定値、ヒータのそれぞれに流れる電流の大きさ、及び格納している優先順位基準に応じて、ヒータに時分割形式で電力を配分する工程とを備える。

ホットメルト接着剤を供給するためのホットメルトシステムの概要図である。 溶融装置及びポンプにより供給が行われる供給ホース及びディスペンサを４つずつ備えて、図１のシステムと同様に構成されたホットメルトシステムのコントローラを示すブロック図である。 図２のコントローラにおける複数区域温度制御モジュールの回路構成を示すブロック図である。

図１は、ホットメルト接着剤を供給するためのホットメルトシステム１０の概要図である。ホットメルトシステム１０は、低温セクション１２、高温セクション１４、エア供給源１６、エア制御バルブ１７、及びコントローラ１８を備えている。図１の実施形態において、低温セクション１２は、容器２０及び送給機構２２を備えており、当該送給機構２２は、減圧機構２４、送給ホース２６、及び取入口２８を備える。図１の実施形態において、高温セクション１４は、溶融システム３０、ポンプ３２、及びディスペンサ３４を備える。エア供給源１６は、低温セクション１２及び高温セクション１４のそれぞれにおけるホットメルトシステム１０の構成部品に供給される加圧エアの供給源である。エア制御バルブ１７は、エアホース３５Ａを介してエア供給源１６に接続されており、エアホース３５Ｂを介したエア供給源１６から減圧機構２４へのエアの流動、及びエアホース３５Ｃを介したエア供給源１６からポンプ３２のモータ３６へのエアの流動を、それぞれ選択的に制御する。エアホース３５Ｄは、エア制御バルブ１７を介さずに、エア供給源１６をディスペンサ３４に接続する。コントローラ１８は、エア制御バルブ１７、溶融システム３０、ポンプ３２、及びディスペンサ３４などといった、ホットメルトシステム１０のさまざまな構成部品と通信可能に接続され、ホットメルトシステム１０の作動を制御する。

低温セクション１２の構成部品は、加熱されることなく室温で作動可能となっている。容器２０は、ホットメルトシステム１０で使用するための固形の接着剤ペレットを収容するホッパーとすることができる。適切な接着剤には、例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）またはメタロセンのような熱可塑性ポリマ接着剤が含まれる。送給機構２２は、容器２０を高温セクション１４に接続し、容器２０から高温セクション１４に固形の接着剤ペレットを送給する。送給機構２２は、減圧機構２４及び送給ホース２６を備える。減圧機構２４は、容器２０内に設けられる。エア供給源１６及びエア制御バルブ１７からの加圧エアが減圧機構２４に供給されて減圧状態が生成されることにより、減圧機構２４の取入口２８内に流入後、送給ホース２６を介して高温セクション１４へと至る、固形の接着剤ペレットの流動が引き起こされる。送給ホース２６は、固形の接着剤ペレットの径より十分大きな径を有することにより、固形の接着剤ペレットが支障なく送給ホース２６を通って流動することが可能な、管状体またはその他の流路からなる。送給ホース２６は、減圧機構２４を高温セクション１４に接続する。

固形の接着剤ペレットは、送給ホース２６から溶融システム３０に送給される。溶融システム３０には、容器（図示せず）と、固形の接着剤ペレットを溶融させて液状のホットメルト接着剤を形成する抵抗加熱体（図示せず）とを設けることができる。溶融システム３０は、例えば約０．５リットル程度の、比較的小さな接着剤容積となる大きさとして、比較的短時間で固形の接着剤ペレットを溶融させるように構成することができる。ポンプ３２は、モータ３６により駆動され、溶融システム３０から供給ホース３８を介し、ホットメルト接着剤をディスペンサ３４に送給する。モータ３６は、エア供給源１６及びエア制御バルブ１７からの加圧エアのパルスで駆動されるエアモータとすることができる。ポンプ３２は、モータ３６により駆動される直線運動式ポンプとすることができる。図示した実施形態において、ディスペンサ３４は、マニホールド４０及び吐出モジュール４２を備えている。ポンプ３２から送給されたホットメルト接着剤は、マニホールド４０で受容され、吐出モジュール４２から供給される。ディスペンサ３４は、ホットメルト接着剤を選択的に吐出し、吐出モジュール４２の吐出口４４から、パッケージ、ケース、またはホットメルトシステム１０が供給するホットメルト接着剤に適合したものなどの対象物にホットメルト接着剤が噴霧される。吐出モジュール４２は、ディスペンサ３４を構成する複数のモジュールの１つとすることができる。これに代わる実施形態として、ディスペンサ３４は、手持ち式のガンタイプディスペンサのような別の構造を有するものであってもよい。溶融システム３０、ポンプ３２、供給ホース３８、及びディスペンサ３４を含む、高温セクション１４における構成部品の一部または全部を加熱することにより、高温セクション１４の全域において、供給工程の間、ホットメルト接着剤を液状に維持することができるようになっている。

ホットメルトシステム１０は、例えば、厚紙のパッケージや箱体のパッケージの梱包及び封止などを行う、産業プロセスの一部とすることができる。これに代わる実施形態として、特定の産業プロセスに適用するため、必要に応じてホットメルトシステム１０を変更することも可能である。例えば、一実施形態（図示せず）において、ポンプ３２を溶融システム３０から分離し、ディスペンサ３４に装着することが可能である。この場合、供給ホース３８によって溶融システム３０をポンプ３２に接続することができる。

図１に示す実施形態では、溶融システム３０及びポンプ３２からの供給先として、単一の供給ホース３８及び単一のディスペンサ３４が示されている。別の実施形態として、単一の溶融システム及び単一のポンプから、複数の供給ホース及び複数のディスペンサへの供給が行われるようにすることも可能である。図２には、４つのホースＨ１〜Ｈ４及び４つのディスペンサＤ１〜Ｄ４を備える点を除き、図１のホットメルトシステム１０と同様に構成されるホットメルトシステム１０Ａが示されている。この実施形態において、コントローラ１８は、ホットメルトシステム１０Ａの高温セクションで用いる全てのヒータへの電力の配分を含め、ホットメルトシステム１０Ａの全ての作動を制御する。電力の配分は、全てのヒータが電力の割り当てを受ける一方、流れる電流の合計値が、ホットメルトシステム１０Ａで使用可能な電力供給設備に適合する合計電流の目標値を超えることがないように、時分割形式で行われる。

図２は、供給ホース及びディスペンサをそれぞれ複数有して作動するように構成されている点を除き、図１のホットメルトシステム１０と同様に構成されるホットメルトシステム１０Ａのブロック図である。図２には、高性能のディスプレイモジュール（ＡＤＭ）５０と、２つの複数区域温度制御モジュール（ＭＺＴＣＭ）５２Ａ及び５２Ｂと、ＣＡＮネットワーク５４とを備えたコントローラ１８、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６、溶融装置用抵抗式温度検出器（溶融装置用ＲＴＤ）５８、ホットメルトレベルセンサ６０、減圧用ソレノイドバルブ６２、ポンプ用ソレノイドバルブ６４、ポンプ周期スイッチ６６、４つの供給ホースＨ１〜Ｈ４、並びに４つのディスペンサＤ１〜Ｄ４が示されている。供給ホースＨ１は、ホース用ヒータ７０Ａ及びホース用抵抗式温度検出器（ホース用ＲＴＤ）７２Ａを備え、供給ホースＨ２は、ホース用ヒータ７０Ｂ及びホース用抵抗式温度検出器（ホース用ＲＴＤ）７２Ｂを備え、供給ホースＨ３は、ホース用ヒータ７０Ｃ及びホース用抵抗式温度検出器（ホース用ＲＴＤ）７２Ｃを備え、供給ホースＨ４は、ホース用ヒータ７０Ｄ及びホース用抵抗式温度検出器（ホース用ＲＴＤ）７２Ｄを備える。同様に、ディスペンサＤ１は、ディスペンサ用ヒータ７４Ａ及びディスペンサ用抵抗式温度検出器（ディスペンサ用ＲＴＤ）７６Ａを備え、ディスペンサＤ２は、ディスペンサ用ヒータ７４Ｂ及びディスペンサ用抵抗式温度検出器（ディスペンサ用ＲＴＤ）７６Ｂを備え、ディスペンサＤ３は、ディスペンサ用ヒータ７４Ｃ及びディスペンサ用抵抗式温度検出器（ディスペンサ用ＲＴＤ）７６Ｃを備え、ディスペンサＤ４は、ディスペンサ用ヒータ７４Ｄ及びディスペンサ用抵抗式温度検出器（ディスペンサ用ＲＴＤ）７６Ｄを備える。

ホットメルトシステム１０Ａは、それぞれ１以上のヒータを有した９つの異なる加熱区域を備えているものとし、これらの加熱区域は、４つの供給ホースＨ１〜Ｈ４のそれぞれを主体とする４つの区域と、４つのディスペンサＤ１〜Ｄ４のそれぞれを主体とする４つの区域と、溶融システム３０及びポンプ３２を主体とする区域Ｍ１とからなる。本実施形態の場合、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６は、複数のヒータを用いているが、単一の加熱区域と見なしている。一実施形態において、溶融システム３０は３つのヒータ（溶融システム３０の外面周りに設けられたバンドヒータ、溶融システム３０の中央に配置されたコアヒータ、及び溶融システム３０の基部に設けられたベースヒータ）を備えている。この実施形態では、ポンプ３２に単一のヒータを用いるようにしてもよい。区域Ｍ１において電力を受け取るヒータの組分けは、複数区域温度制御モジュール５２Ａからの選択信号に基づいて変更することが可能である。これにより、一部を暖機を行うグループとすると共に、残りを通常作動を行うグループとすることが可能となる。

コントローラ１８は、電源８０から９つの区域のヒータに電力を配分する。これら全てのヒータに流れる電流を合計すると、電源８０から供給可能な電流の大きさを超過するので、この電力配分は時分割形式で行われる。

ホットメルトシステム１０Ａは、交流電源を利用可能な工場または製造施設において用いられるのが一般的である。具体的な電力供給設備は、施設ごとに異なる場合もあるし、同じ施設内においても様々である場合がある。例えば、交流電源は、単相交流、Δ結線三相交流、または中性線付きＹ結線三相交流の場合がある。使用可能な交流電圧は、例えば単相２３０Ｖ、三相２３０Ｖ、または三相４００Ｖの場合がある。場合によっては、電圧が公称電圧の２３０Ｖではなく、２０８Ｖといった低い電圧となっている場合もある。

電源８０は、サーキットブレーカ（図示せず）を用いた過電流保護が設けられている。サーキットブレーカによる電流制限の例は、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、または５０Ａである。このような利用可能な電源の電圧、位相、電流制限値の多様性は、図１及び図２に示すホットメルトシステム１０やホットメルトシステム１０Ａのようなホットメルトシステムを実現する上での課題となる。

図２に示す実施形態において、コントローラ１８は、２つの複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び５２Ｂを備えている。複数区域温度制御モジュール５２Ａは、供給ホースＨ１を主体とする区域、供給ホースＨ２を主体とする区域、ディスペンサＤ１を主体とする区域、ディスペンサＤ２を主体とする区域、並びに溶融システム３０及びポンプ３２を主体とする区域Ｍ１の間での、時分割形式による交流電力の配分を制御する。複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、供給ホースＨ３を主体とする区域、供給ホースＨ４を主体とする区域、ディスペンサＤ３を主体とする区域、及びディスペンサＤ４を主体とする区域の間での交流電力の配分を制御する。

低温セクション１２（図１）は、容器２０と、減圧機構２４、送給ホース２６、及び取り込み口２８によって構成される送給機構２２とを備えており、複数区域温度制御モジュール５２Ａは、この低温セクション１２と併せ、溶融システム３０及びポンプ３２の作動も制御する。複数区域温度制御モジュール５２Ａは、ホットメルトレベルセンサ６０が検出した溶融システム３０内のホットメルト接着剤のレベルと、ポンプ周期スイッチ６６が検出したポンプ３２の駆動周期との一方または両方に基づき、溶融システム３０への接着剤ペレットの補充を要求すべき時期を決定する。また、複数区域温度制御モジュール５２Ａは、減圧用ソレノイドバルブ６２を介し、送給機構２２で使用するエアの供給を制御すると共に、ポンプ用ソレノイドバルブ６４を介し、（ポンプ３２を駆動する）モータ３６の作動を制御する。減圧用ソレノイドバルブ６２及びポンプ用ソレノイドバルブ６４は、図１に示すエア制御バルブ１７の一部を構成する。

ディスプレイモジュール５０、複数区域温度制御モジュール５２Ａ、及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、ＣＡＮネットワーク５４を介して相互に通信を行う。ディスプレイモジュール５０は、ホットメルトシステム１０Ａ用のユーザインタフェースとして機能する。ディスプレイモジュール５０は、指令や情報を表示するディスプレイと、ホットメルトシステム１０Ａの作動をオン・オフする電源ボタンを備えている。使用者は、このディスプレイモジュール５０を介し、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂが使用する設定情報を入力するようにしてもよい。また、タッチスクリーンディスプレイまたは入力キーにより、情報の入力を行うようにしてもよい。

初期設定の際に使用者は、コントローラ１８が様々な加熱区域にあるヒータへの電力配分を制御するために使用する可能性のある情報を供給するよう促される。この情報には、供給電圧の種類、及び電流制限値（即ち、サーキットブレーカによる電流制限値）が含まれる。また、ホットメルトシステム１０Ａにおいて維持すべきホットメルト接着剤の温度である温度設定値を情報に含めるようにしてもよい。

複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂには、各ヒータへの電力配分を定める際に必要となる別の情報が格納されている。例えば、電力の個々の半周期に電力の供給を受けるヒータを選定する際に、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂが使用する優先順位基準を格納するようにしてもよい。この優先順位基準は、ホットメルトシステム１０Ａが通常作動を開始する前の暖機期間において加熱すべき区域の具体的な優先順位を示すものとすることができる。この優先順位は、ホットメルトシステム１０Ａの暖機が完了し、通常作動状態に移行するたびに変更するようにしてもよい。もう１つの優先順位基準として、各ヒータの通電期間及び非通電期間の履歴に基づくものであってもよい。例えば、ある回数の半周期にわたって通電状態にならなかったヒータ、またはある期間にわたって半周期のうちのある比率の期間でしか通電状態とならなかったヒータを優先するようにしてもよい。

もう１つの優先順位基準として、温度設定値からの隔たりが大きいヒータほど電力の供給期間が長くなる（即ち、デューティ比が大きくなる）ような優先順位基準を適用してもよい。最新の温度設定値からの隔たりの検知は、個々の加熱区域に組み込まれている温度センサ（溶融装置用ＲＴＤ５８、ホース用ＲＴＤ７２Ａ〜７２Ｄ、及びディスペンサ用ＲＴＤ７６Ａ〜７６Ｄ）の検出値を監視することによって行われる。

複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、電流センサを用いて電力のゼロクロス点を検知する。このゼロクロス点の検知結果は、個々のヒータへの交流電力の配分を制御するトライアックの点弧を同期させるために用いられる。各ヒータは、１回につき１つの半周期の間、通電状態となり、次の半周期で電力の供給を受けるヒータは、半周期ごとに選定される。即ち、流れる電流の平均値を複数回の半周期にわたって均等化させると共に、電力の正弦波の半周期ごとに、流れる電流の合計値を制限するように考慮した上で、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂによって負荷（ヒータ）への通電が行われる。これにより、力率が改善すると共に、同じアンペア数で、より多くの電力を得ることが可能となる。半周期ごとに通電する（オン状態とする）負荷（ヒータ）の選定は、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂにより、即時の演算処理によって行われる。従って、電力の時分割は、フィードバックのみに依存したシステムに比べ、より正確且つ安定して行われる。この演算処理は、各加熱区域で流れる電流に基づき行われる。各加熱区域に流れる電流の自動的な較正は、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂによって定期的に行われる。ヒータに流れる電流の状況は、通常作動の間に把握される。個々のヒータは、短期間に（他のヒータに通電することなく）当該ヒータのみに通電が行われ、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂが個々のヒータに流れる電流を計測できるようになっている。このような処理は、個々のヒータに流れる電流の確認を、全てのヒータについて０．５秒未満で完了できるような、極めて短期間に行うことが可能である。このヒータ電流の較正は、ホットメルトシステム１０Ａの起動時に行うと共に、その後で定期的に（例えば１分ごとに１回）繰り返すようにしてもよい。また、複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、ＲＭＳ電流の自動ゼロ点較正も行うようにすることができる。この処理は、ホットメルトシステム１０Ａの起動時に行うと共に、加熱の合間（即ち、どの加熱区域もヒータが非通電となる半周期）に繰り返すようにしてもよい。このようなＲＭＳ電流の自動ゼロ点較正により、流れる電流の半周期ごとの正確な監視を確実に行うことができる。

一作動モードでは、半周期ごとに、交代順に従って、異なる加熱区域に第１位の優先順位が与えられる。これにより、配分される電力が割り当てられる機会が全ての加熱区域に与えられる。設定された閾値に達するまで、各加熱区域に流れる電流に基づき、通電する加熱区域が選択されていき、次に、アンペア数の正確な制御が確保されるように、次の半周期に用いる閾値が調整される。即ち、ある半周期において流れる電流の合計値が、ＲＭＳ（二乗平均）電流値で所望の平均値をわずかに下回る場合には、続く半周期における供給電流の合計値が、所望の平均値をわずかに上回るようにすることができる。

これらの演算処理は、供給ホース及びディスペンサの任意の構成に対して行うことができる。複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂへの接続状態に基づき、使用しようとする構成を、コントローラ１８により判定することが可能である。電源電圧の変化に加え、存在するヒータにおける変化にも対応し、リアルタイムに調整を行うことができる。

表１は、複数区域温度制御モジュール５２Ａによって配分が行われる５つの区域のみに関する実行例を示している。表１には、５つの半周期が示されており、通電状態とする特定のヒータが、各半周期において×で示されている。表１に示す例は、２０Ａのサーキットブレーカが設けられた実施形態となっている。このため、ＲＭＳ（二乗平均）電流値で１６Ａが、流れる電流の平均値の目標値となる。この例では、区域Ｍ１のヒータに流れる電流が１５Ａ、供給ホースＨ１〜Ｈ４の各区域に流れる電流が５．６Ａ、ディスペンサＤ１〜Ｄ４の各区域に流れる電流が１．８Ａとなっている。表１から判るように、対象期間において、流れる電流の平均値がＲＭＳ電流値で１６Ａ以内であれば、個々の半周期において、流れる電流の合計値がＲＭＳ電流値で１６Ａを上回ってもよい。

この例の場合、半周期１では、電力供給の第１位の優先順位が区域Ｍ１（溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６）に与えられ、これに続く交代順は、ディスペンサＤ１の区域、供給ホースＨ１の区域、ディスペンサＤ２の区域、そして供給ホースＨ２の区域の順となっている。半周期１では、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６に流れる電流（１５Ａ）に、ディスペンサＤ１の区域のディスペンサ用ヒータ７４Ａに流れる電流（１．８Ａ）を加えた１６．８Ａが合計値となり、平均値の目標値である１６Ａを上回る。このため、供給ホースＨ１の区域、ディスペンサＤ１の区域、及び供給ホースＨ２の区域にあるヒータは通電状態とはならない。

半周期２では、交代順における次の区域（ディスペンサＤ１）に第１位の優先順位が移る。ディスペンサＤ１の区域、供給ホースＨ１の区域、ディスペンサＤ２の区域、及び供給ホースＨ２の区域のヒータに流れる電流の合計値は１４．８Ａとなる。これに区域Ｍ１に流れる１５Ａの電流が加わると、電流の合計値が過大となるため、半周期２では区域Ｍ１の溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６が非通電状態となる。

半周期３では、交代順の第１位が供給ホースＨ１の区域となる。供給ホースＨ１の区域のヒータは、２０Ａの上限を超えることなく、ディスペンサＤ２の区域及び供給ホースＨ２の区域のヒータと共に通電状態とすることが可能である。しかしながら、これら３つの区域のヒータは、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６と共に通電状態とすることはできないため、半周期３においても、区域Ｍ１は電力供給対象から外れる。一方、ディスペンサＤ１の区域は、電流の上限を超えることなく電力供給対象に加えることが可能である。従って、半周期３において電力供給対象に選択される区域は、半周期２の場合の区域と同じになる。

半周期４では、交代順の第１位がディスペンサＤ２の区域となる。この場合、ディスペンサＤ２の区域のヒータに加え、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６と、ディスペンサＤ１の区域のヒータとが通電状態とされる。溶融システム３０において、接着剤ペレットを適切な溶融状態に維持するためには、ある程度の頻度で溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６を通電状態とする必要があり、これが半周期４で区域Ｍ１を電力供給対象とする理由である。

半周期５では、交代順の第１位が供給ホースＨ２の区域となる。供給ホースＨ２の区域のホース用ヒータ７０Ｂと共に、区域Ｍ１にも通電すると、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６によって過大な電流が流れることになる。残るディスペンサＤ１の区域、供給ホースＨ１の区域、及びディスペンサＤ２の区域のヒータは、表１に示すとおり、供給ホースＨ２の区域のヒータと共に、いずれも通電状態とすることができる。

５つの半周期が経過すると、区域Ｍ１（溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６）が通電状態の対象となる半周期では１６Ａを超過するものの、流れた電流の平均値がＲＭＳ電流値で１６Ａ以下となる。この期間における力率は、０．９９５であった。このように力率を１に近い状態に維持することにより、高効率での電力使用が実現する。

表２は、もう１つの例を示すものであり、図２に示す９つの区域の全てが用いられる。この例では、３０Ａのサーキットブレーカが設けられており、流れる電流の平均値は、ＲＭＳ電流値で２４Ａとなる。表１に示す例で想定した電流値と同様の電流値が、表２の例にも適用される。

この例の場合、温度設定値からの隔たりが大きいヒータほど、大きなデューティ比が与えられるような優先形態を用いてアンペア数の配分が行われる。このような調和手法により、最大限の電流を使用できる期間が拡大するので、加熱時間が短縮され、より一層効率的に暖機が行われることになる。増大した電力は、加熱（暖機）の際、または通常作動の際に、より必要性の高いヒータに供給することができる。また、この例では、個々の区域が、異なる速度で、室温から温度設定値まで加熱される。例えば、ディスペンサＤ１〜Ｄ４の区域は、供給ホースＨ１〜Ｈ４の区域よりも速く加熱される。区域Ｍ１は、温度が温度設定値に達するまでに最も長い時間を要するので、ホットメルトシステム１０Ａの暖機期間を可能な限り短時間とするため、最も高い優先度が必要となる。

電力の割り振り方を調整することにより、安定性を得ることができる。例えば、異なる優先順位基準を有した２つの異なるモードを用いることが可能であって、１つは、交代順に基づく優先順位を適用する温度非依存モードであり、もう１つは、温度設定値からの隔たりに基づいて優先順位を適用する温度依存モードである。

表２に示す例の場合、区域Ｍ１における温度上昇が遅れ、ディスペンサＤ１〜Ｄ４の区域の方が、供給ホースＨ１〜Ｈ４の区域より温度上昇が進む。従って、区域Ｍ１に最も高い優先順位が与えられる。

電力の割り振りにおいて考慮すべきもう１つの点は、流れる電流が目標値を上回る半周期の後に、目標値を下回る半周期が続くように、時分割を調整することである。例えば、表２の場合、半周期１及び半周期２では、流れる電流が目標値を上回り、半周期３及び半周期４では、流れる電流が目標値を下回る。同様に、半周期５及び半周期６では、流れる電流が目標値を上回り、半周期７及び半周期８では、流れる電流が目標値を下回る。これは、電流の平均値が、時間の経過と共に変動して目標値を超過するような事態を確実に防止するための、付加的な優先順位基準である。

図３は、複数区域温度制御モジュール５２Ａを示す概要図である。図３には、区域Ｍ１の溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６、並びに供給ホースＨ１の区域、ディスペンサＤ１の区域、供給ホースＨ２の区域、及びディスペンサＤ２の区域の各ヒータへの電力配分の制御をどのように行うかが示されている。

図３には、複数区域温度制御モジュール５２Ａの作動を制御するマイクロプロセッサ９０が示され、電源ラインＬ１及びＬ２、リレー９２、リレー９４、電流センサ９６、電流センサ９８、光トライアック１００、光トライアック１０２、光トライアック１０４、光トライアック１０６、並びに光トライアック１０８も示されている。また、区域Ｍ１の溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６、供給ホースＨ１の区域のホース用ヒータ７０Ａ、ディスペンサＤ１の区域のディスペンサ用ヒータ７４Ａ、供給ホースＨ２の区域のホース用ヒータ７０Ｂ、及びディスペンサＤ２の区域のディスペンサ用ヒータ７４Ｂも図３に示されている。

マイクロプロセッサ９０は、ＣＡＮネットワーク５４を介し、ディスプレイモジュール５０及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂとの通信を行う。複数区域温度制御モジュール５２Ａ及び複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、表２に示す例のように、流れる電流の合計値を、ＲＭＳ電流値の所望の平均値に維持しつつ、時分割による電力の割り振りが行われるように、協調して作動する。複数区域温度制御モジュール５２Ｂは、供給ホースＨ３の区域、供給ホースＨ４の区域、ディスペンサＤ３の区域、及びディスペンサＤ４のの区域のそれぞれに供給する電力を制御する点を除き、図３に示す複数区域温度制御モジュール５２Ａと同様に構成される。

マイクロプロセッサ９０は、図２に示すホース用ＲＴＤ７２Ａ〜７２Ｄのそれぞれからの温度センサ信号ＴＨ１〜ＴＨ４を受け取る。また、マイクロプロセッサ９０は、図２に示すディスペンサ用ＲＴＤ７６Ａ〜７６Ｄのそれぞれからの温度センサ信号ＴＤ１〜ＴＤ４、及び溶融装置用ＲＴＤ５８からの温度センサ信号ＴＭ１も受け取る。

図３において、区域Ｍ１、供給ホースＨ１の区域、及びディスペンサＤ１の区域の各ヒータへの電力は、電源ラインＬ１及びＬ２の間に接続された回路１１０を介して供給される。供給ホースＨ２の区域及びディスペンサＤ２の区域の各ヒータへの電力は、回路１１２を介して供給される。

回路１１０は、リレー９２、電流センサ９６、溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６及び光トライアック（ＯＴ）１００、ホース用ヒータ７０Ａ及び光トライアック１０２、並びにディスペンサ用ヒータ７４Ａ及び光トライアック１０４を備える。リレー９２が閉じているときに、回路１１０を介して電流が流れる。マイクロプロセッサ９０は、制御信号Ｒ１により、リレー９２のオン・オフ状態を制御する。

電流センサ９６は、リレー９２と直列に接続されており、回路１１０に流れる電流を検出する。電流検出信号ＣＳ１は、入力信号としてマイクロプロセッサ９０に供給される。

光トライアック１００は制御信号ＯＴＭ１を用い、光トライアック１０２は制御信号ＯＴＨ１を用い、光トライアック１０４は制御信号ＯＴＤ１を用い、それぞれマイクロプロセッサ９０によって制御される。溶融装置及びポンプ用ヒータ群５６は、リレー９２が閉じると共に、光トライアック１００が電力のゼロクロス点で点弧したときにのみ、電力が供給される。同様に、供給ホースＨ１の区域のホース用ヒータ７０Ａは、リレー９２が閉じると共に、光トライアック１０２がゼロクロス点で点弧したときにのみ、電力が供給される。ディスペンサＤ１の区域のディスペンサ用ヒータ７４Ａは、リレー９２が閉じると共に、光トライアック１０４がゼロクロス点で点弧したときにのみ、電力が供給される。電力供給は半周期にわたって継続する。光トライアック１００、光トライアック１０２、または光トライアック１０４がゼロクロス点で再び点弧しない限り、半周期を超えて電力の供給が継続することはない。

回路１１２は、回路１１０と同様に構成される。リレー９４は、電流センサ９８と直列に接続されている。リレー９４は、マイクロプロセッサ９０からの制御信号Ｒ２によって制御される。電流センサ９８は、電流検出信号ＣＳ２を入力信号としてマイクロプロセッサ９０に供給する。ホース用ヒータ７０Ｂが、リレー９４、電流センサ９８、及び光トライアック１０６と直列に接続されている。ホース用ヒータ７０Ｂは、制御信号ＯＴＨ２によって光トライアック１０６がゼロクロス点で点弧したときにのみ通電状態となる。

ディスペンサＤ２の区域のディスペンサ用ヒータ７４Ｂは、リレー９４、電流センサ９８、及び光トライアック１０８と直列に接続されている。リレー９４が閉じると共に、マイクロプロセッサ９０からの制御信号ＯＴＤ２によって光トライアック１０８がゼロクロス点で点弧したときにのみ、ディスペンサ用ヒータ７４Ｂに電力が供給される。

コントローラ１８が行う電力供給の制御によって、多くの効果が得られる。ホットメルトシステムの様々な区域にあるヒータへの電力配分に優先順位を設けることによって、ホットメルトシステムの暖機の時間を短縮することができる。また、様々な電圧、様々なサーキットブレーカ容量、電源の様々な相形式を含む、様々な電力供給設備の形態においても、最適な作動が可能となる。全ての回路を作動状態とする必要はなく、一部の回路のみを作動状態とする場合に、より優れた性能が得られるようにしている。電力供給設備の様々な等級及び様々な形態においても作動を可能とすることにより、様々な場所や様々な電源環境において、機器構成の変更を要することなく、ホットメルトシステム１０やホットメルトシステム１０Ａを使用することが可能となる。また、電流センサを使用することによって、電源周波数の検知や、単相電源及び三相電源のいずれであるかの判定をコントローラ１８により行うことが可能となる。これにより、コントローラ１８を様々な電力供給設備に適合させることができる。電源電圧が正常電圧より低下している場合であっても、最大限の出力を維持することができる。また、個々のヒータに流れる電流に加え、適用するサーキットブレーカのアンペア数に基づき選定される合計電流の平均値に基づいて電力の配分を行うので、電源電圧が正常値を超えた場合に、過剰な電流が流れるのを防止することも可能である。ホットメルトシステム１０やホットメルトシステム１０Ａの力率は、可能な限り１に近い状態に維持される。これにより、交流電力が最大限効率的に使用されるので、電力コストを低減することができる。

具体的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形が可能であると共に、各要素をその均等物に置換可能であることは、当業者が認めうるものである。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、様々な状況や構成が本発明に適合するように、様々な変更を行うことが可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施の形態を包含するものである。

Claims (20)

1. ホットメルトペレットを加熱して液状ホットメルトを生成する溶融装置と、
   前記液状ホットメルトを送出する供給機構と、
   前記溶融装置及び前記供給機構の複数の区域に組み込まれた複数のヒータと、
   合計電流の目標値、温度設定値、前記ヒータのそれぞれに流れる電流の大きさ、及び格納している優先順位基準に基づき、時分割形式で前記ヒータに電力を配分するコントローラと
   を備えることを特徴とするホットメルト供給システム。
2. 前記コントローラは、前記電力の半周期ごとに、電力を供給するヒータを選定することを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
3. 前記コントローラは、前記電力のゼロクロス点で前記ヒータへの電力の供給開始及び供給終了操作を行うことを特徴とする請求項２に記載のホットメルト供給システム。
4. 前記コントローラは、半周期ごとに検出された電流値を示す電流検出信号を受け取り、
   前記ヒータへの電力の配分は、前記検出された電流値に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項２に記載のホットメルト供給システム。
5. 前記コントローラは、前記電力の電圧及び相数を示す入力信号を受け取り、
   前記ヒータへの電力の配分は、前記電圧及び相数に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
6. 前記コントローラは、前記複数の区域の検出温度を示す温度検出信号を受け取り、
   前記ヒータへの電力の配分は、前記検出温度に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
7. 前記コントローラは、暖機期間では前記検出温度に関わりなく電力の配分先を決定し、通常作動期間では前記検出温度に応じて電力の配分先を決定することを特徴とする請求項６に記載のホットメルト供給システム。
8. 前記優先順位基準は、前記複数の区域の加熱の優先順位と、前記ヒータのそれぞれの通電期間及び非通電期間の履歴とを含むことを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
9. 前記コントローラは、前記電力を監視して、前記電力の周波数及び相数を検知することを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
10. 前記コントローラは、流れる電流を監視し、時間の経過に伴いＲＭＳ電流値が維持されるように電力の配分先を決定することを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
11. 前記コントローラは、前記ヒータのそれぞれに個別に電力を供給し、前記ヒータのそれぞれに流れる個別の電流を周期的に計測することを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
12. 前記コントローラは、システム起動時、及び前記ヒータのいずれにも電力が供給されない加熱の合間に、ＲＭＳ電流値の較正を行うことを特徴とする請求項１に記載のホットメルト供給システム。
13. 複数の区域に複数のヒータを有したホットメルト供給システムにおけるホットメルト接着剤の加熱を制御する方法であって、
    入力された電力を受け取る工程と、
    合計電流の目標値、温度設定値、前記ヒータのそれぞれに流れる電流の大きさ、及び格納している優先順位基準に応じて、前記ヒータに時分割形式で電力を配分する工程と
    を備えることを特徴とする方法。
14. 前記電力の配分先は、前記電力の半周期ごとに決定されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記電力のゼロクロス点で、前記ヒータへの電力の供給開始及び供給終了操作が行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記ヒータへの電力の配分は、電流の検出値に基づいて行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 前記ヒータへの電力の配分は、前記電力の電圧及び相数に基づいて行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
18. 前記電力の配分は、前記複数の区域の検出温度に基づいて行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
19. 前記電力の配分先は、暖機期間では前記検出温度に関わりなく決定され、通常作動期間では前記検出温度に応じて決定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記優先順位基準は、前記複数の区域の加熱の優先順位と、前記ヒータのそれぞれの通電期間及び非通電期間の履歴とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

Images