JP2016109674A - 被処理物の状態変化を検出する装置、プログラム、および方法、ならびに処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施形態1による混練装置100の構成の一例を示す。
まず、プロセッサ11に、電流センサ40の出力である消費電流信号Cs(図4参照)が入力されると、プロセッサ11は、電流センサ40からの消費電流信号Csを例えばサンプリング周期200Hzでサンプリングする。なお、図4では、実線の縦軸Aに振幅をとり、実線の斜め軸Tに時間をとった2次元座標に、消費電流信号Csが示されている。
プロセッサ11は、得られた消費電流信号Csのサンプリングデータをメモリ12に記録する。
続いて、プロセッサ11は、メモリ12に記録した消費電流信号Csのサンプリングデータを図4に示すように、5秒毎に高速フーリエ変換アルゴリズムで周波数変換する。なお、消費電流信号Csのサンプリングデータに対する周波数変換の周期は5秒に限定されず、任意に設定することができる。
次に、プロセッサ11は、作用周波数Faの所定倍の周波数に対応するパワースペクトル値を抽出する。
=公転速度(rpm)×自転係数×混練部材の数/60 ・・・(1)
ここで、自転係数は、混練部材の公転1回転における混練部材の先端が容器内壁に最接近する(あるいは容器内壁に当たる)回数である。
=公転速度(rpm)×自転係数
×混練装置に含まれる1以上の混練部材における羽根の総数/60 ・・・(2)
作用周波数の所定倍の周波数は、作用周波数のM/N倍(M、Nは任意の正の整数)の周波数であり、被処理物の種類に応じて、被処理物の処理状態の変化に対するノイズマージンが最大となる周波数、つまり、消費電流信号Csに対応するパワースペクトル値から被処理物の処理状態の変化を高い精度で検出可能な周波数に適宜設定される。また、作用周波数の所定倍の周波数を2つ以上用いた方が、作用周波数の所定倍の周波数を1つだけ用いる場合に比べて、消費電流信号Csに対応するパワースペクトル値から被処理物の処理状態の変化をより高い精度で検出可能である場合は、作用周波数の所定倍の周波数として2つ以上の周波数を用いてもよい。ここでは、例えば、作用周波数Faの1/2倍、1倍、3/2倍、2倍の周波数のうちの少なくとも1つのパワースペクトル値が用いられる。
次に、プロセッサ11は、抽出したパワースペクトル値の時系列での変化に基づいて被処理物104aの状態変化を検出する。例えば、図4に示すように、時刻t0〜t1の5秒間と次の時刻t1〜t2の5秒間とでは、作用周波数Faの1/2倍、1倍、3/2倍、2倍のいずれの周波数のパワースペクトル値にも変化はないが、時刻t1〜t2の5秒間に比べて次の時刻t2〜t3の5秒間では、作用周波数Faの1/2倍、1倍、3/2倍、2倍のいずれの周波数のパワースペクトル値も増大している。また、時刻t2〜t3の5秒間と次の時刻t3〜t4の5秒間とでは、作用周波数Faの1/2倍、1倍、3/2倍、2倍のいずれの周波数のパワースペクトル値にも変化はない。
この作用点の位置の定義は、混練部材105aの先端Eaの速さが最小から最大に変化する途中、または最大から最小に変化する途中での変曲点の位置を作用点の位置とするものであり、以下、具体的に説明する。
定義された作用点の位置に基づく作用角度の第1の定義は、実施形態1で図7を用いて説明したように、作用角度Kは、位置が定義された作用点Paと混練部材105aの先端Eaが最も接近する容器内壁上の点Pbとを結ぶ直線Laと、点Pbでの内壁104bの接線Lbとがなす角度とするというものである。
定義された作用点の位置に基づく作用角度の第2の定義は、実施形態1で説明した第1の定義とは異なるものであり、以下簡単に説明する。
ここで、作用点の位置は、作用点が容器内壁からどの程度離れているかを示す指標であり、以下の説明では、作用点の位置を作用点から容器内壁までの距離という。
図8は、本発明の実施形態2による混練装置を説明するための図である。
操作者の操作によりプロセッサ21が自動運転プログラムの実行を開始すると、プロセッサ21は、予め設定された動作条件を読み込む。ここで、動作条件は、例えば、混練部材105a、105bの動作モード(r動作あるいはQ動作)、公転速度(rpm)、自転係数である。
プロセッサ11は、混練部材105a、105bの動作モード、自転係数および公転速度が動作条件に適合するように駆動部100bに駆動制御信号Dsを出力すると、駆動部100bは、公転用モータ101および自転用モータ102を動作条件が満たされるように駆動する。これにより被処理物104aの処理が開始される。
プロセッサ21は、状態変化信号Asを受信する。
プロセッサ21は、状態変化信号Asに基づいて被処理物104aの状態変化があったか否かを判定する。
この判定の結果、被処理物104aの状態変化がなければ、プロセッサ21は、各モータ101、102の回転数が維持されるように駆動部100bを制御する。これにより、被処理物104aの処理状態が現状のまま維持される。その後、プロセッサ21の処理は、消費電流の解析処理(ステップS13)に戻る。
一方、ステップS14で被処理物104aの状態変化があると判定された場合は、プロセッサ21は、被処理物104aの状態変化が被処理物104aの処理終了状態への変化であるか否かをさらに判定する。被処理物104aの状態変化が被処理物104aの処理終了状態への変化である場合は、プロセッサ21は各モータ101および102が停止するように駆動部100bを制御し、被処理物104aの処理を終了する。
一方、被処理物104aの状態変化が被処理物104aの処理終了状態への変化でない場合は、プロセッサ21は、各モータ101、102の回転数が被処理物104aの状態変化に応じた値となるように駆動部100bを制御する。これにより、被処理物104aの処理状態が被処理物104aの状態変化に応じて変更される。その後、プロセッサ21の処理は、状態変化信号Asの受信処理(ステップS13)に戻る。
10a、20a コンピュータ
11、21 プロセッサ
12、22 メモリ
13、23 入力IF
13a 入力装置
14、24 出力IF
14a 出力装置
15、25 データバス
40 電流センサ
100、200 混練装置
100a 混練装置本体
100b 駆動部
100c、200c 制御部
100d 操作部
101 公転用モータ
101a 公転用モータ軸
102 自転用モータ
102a 自転用モータ軸
103 回転筐体
104 容器
104a 被処理物
104b 容器内壁
105a、105b 混練部材(1以上の処理部材)
106 容器蓋部材
108 筐体
108a 容器載置台
111 筒状公転軸
111a 内側上軸受
111b 内側下軸受
112 従動スプロケット
113 駆動スプロケット
114 チェーン
121 棒状自転軸
121a 大歯車
123、124 従動自転軸
123a、124a 小歯車
123b、124b 従動軸上軸受
123c、124c 従動軸下軸受
131 環状部材
131a 外側上軸受
131b 外側下軸受
132 固定具
As 状態変化信号
C0 公転の中心
Cs 消費電流信号
Dc1、Dc2 モータ駆動電流
Ds 駆動制御信号
Ea、Eb 混練部材の先端
G1〜G4 パワースペクトル情報
La 直線
Lb 接線
Lq 接線方向
Lr 法線方向
Os 操作信号
Pa、Pb、Pr 点
Ta、Tb 軌跡
Trc 円形経路
Trd 仮想円
Claims (11)
- 被処理物の状態変化を検出する装置であって、
該被処理物を容器内で処理する1以上の処理部材を駆動する駆動源の消費電流の周波数解析を行う手段と、
該周波数解析により得られた該消費電流のパワースペクトルを示す情報から、該1以上の処理部材が該容器に最接近する作用周波数のM/N(M、Nは所与の正の整数)倍の周波数に対応するパワースペクトル値を抽出する手段と、
抽出した該パワースペクトル値の時系列での変化に基づいて該被処理物の状態変化を検出する手段と
を備えた、装置。 - 前記M/N(M、Nは所与の正の整数)は、前記被処理物の種類に応じて決定される比率である、請求項1に記載の装置。
- 前記被処理物に対する処理は、該被処理物の混合、混練、および撹拌のうちの少なくとも1つの処理を含む、請求項1または請求項2に記載の装置。
- 前記1以上の処理部材は、前記容器内で公転運動するとともに自転運動する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記1以上の処理部材の自転方向は、該1以上の処理部材の公転方向と異なる方向である、請求項4に記載の装置。
- 前記1以上の処理部材の自転方向は、該1以上の処理部材の公転方向と同じ方向である、請求項4に記載の装置。
- 前記作用周波数は、(前記1以上の処理部材の1分間当たりの公転回数)×(該1以上の処理部材の各々の公転1回当たりの、該1以上の処理部材の各々が前記容器に最接近する回数)×(該1以上の処理部材の個数)/60である、請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の装置。
- 被処理物の状態変化を検出する処理をコンピュータにより実行するためのプログラムであって、
該プログラムは、
該被処理物を容器内で処理する1以上の処理部材を駆動する駆動源の消費電流の周波数解析を行うことと、
該周波数解析により得られた該消費電流のパワースペクトルを示す情報から、該1以上の処理部材が該容器に最接近する作用周波数のM/N(M、Nは所与の正の整数)倍の周波数に対応するパワースペクトル値を抽出することと、
抽出した該パワースペクトル値の時系列での変化に基づいて該被処理物の状態変化を検出することと
を少なくとも実行することを該コンピュータに行わせる、プログラム。 - 被処理物の状態変化を検出する方法であって、
該被処理物を容器内で処理する1以上の処理部材を駆動する駆動源の消費電流の周波数解析を行うことと、
該周波数解析により得られた該消費電流のパワースペクトルを示す情報から、該1以上の処理部材が該容器に最接近する作用周波数のM/N(M、Nは所与の正の整数)倍の周波数に対応するパワースペクトル値を抽出することと、
抽出した該パワースペクトル値の時系列での変化に基づいて該被処理物の状態変化を検出することと
を含む、方法。 - 被処理物を処理する処理装置であって、
該被処理物を収容するための容器と、
該被処理物を処理する1以上の処理部材と、
該1以上の処理部材を駆動する駆動源と、
請求項1に記載の装置と
を備え、
該装置が、該処理装置により処理される該被処理物の状態変化を検出するようにした、処理装置。 - 前記処理装置は、
前記駆動源に駆動電流を供給する駆動部と、
前記装置により検出された、該処理装置により処理される前記被処理物の状態変化に応じて、該駆動部を制御する制御部と
をさらに備えた、請求項10に記載の処理装置。
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