JP2016539882A - 製品変更の間にコンベヤシステムを制御するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

ウォールボード生産ライン［１４］において製品変更の間にコンベヤシステム［１２］のコンベヤベルト［２２］のライン速度を制御するためのシステムを提供する。中央制御モジュール［４０］は、位置センサ［３６］およびデータベース［４２］の操作を制御する。位置センサ［３６］は、コンベヤシステム［１２］の形成板［２８］の前で形成されるスラリーヘッド［３４］の位置情報を付与するようにコンベヤテーブル［１８］の上部にある。位置検出モジュール［４８］は、位置センサ［３６］から位置信号［Ｐ］を受け取り、スラリーヘッド［３４］が位置センサ［３６］に対して所定の距離内にあるか否かを位置信号［Ｐ］に基づいて決定する。速度調整モジュール［５０］は、位置信号［Ｐ］に基づいてコンベヤベルト［２２］のライン速度を調節する。【選択図】 図１

Description

クロスリファレンス
この出願は、２０１３年９月３０日に提出された米国仮特許出願第６１／８８４，６１８号および２０１４年９月９日に提出された米国特許出願第１４／４８１，３５８号の優先権を主張し、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、セメントまたは石膏製品を作製するためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、ウォールボード生産ラインにおいて製品変更の間にコンベヤシステムのライン速度を制御するための改良されたシステムおよび方法に関する。

従来、石膏製品、例えば、硫酸カルシウム二水和物は、焼石膏、例えば、硫酸カルシウム半水化物または無水石膏と、水とを含む典型的な原料によって作製されている。スラリーミキサーは、かき混ぜられた石膏スラリーをウォールボード生産ラインに供給するために典型的には用いられる。いくつかのタイプの石膏ウォールボード製造が、同時譲渡された米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，９８６，８１２号に記載されており；両方が、参照により組み込まれる。

当該分野において周知であるように、ミキサーが設けられて焼石膏を水中に均一に分散させて、スラリーを形成し、次いで、スラリーが、所望の形状の金型内または表面上にキャストされて、焼石膏と水との化学反応により、スラリーを固化させて、硬化された石膏を形成させる。軽量の石膏製品は、水性フォームをスラリー中で均一に混合して気泡を生じさせることによって提供される。これにより、石膏が硬化する前に気泡がスラリーに閉じ込められるとき、固化された石膏製品において均一な空隙分布を結果としてもたらす。

スラリーがコンベヤシステムにおいて形成板に向かって下流に進むとき、スラリーの厚さは、コンベヤベルト上の形成板の所定の場所によって決定される。コンベヤシステムのライン速度に対してのコンベヤベルト上を進むスラリーの質量速度にもよるが、形成板の前でスラリーの略層流を維持することは、容易に達成できることではない。最適なライン速度は、形成板の直前で破壊的なスラリーヘッドを形成することなくコンベヤシステムが支持することができる最高限度の速度を一般に称する。

ライン速度が、コンベヤベルト上を進むスラリーの質量速度に対して速過ぎると、形成板を通過することができない過剰なスラリーが形成板の前でスラリーヘッドを作り出し、生産ラインにおいて、不均一な蓄積および形成板の頻繁な閉塞を引き起こす。具体的には、製品変更が開始されると、石膏製品の組成または密度比率が変化し、製品変更要件に基づいてスラリーの質量速度も変更させる。

そのため、最適なライン速度がスラリーの層流に関して維持されるように製品変更の間にコンベヤシステムのライン速度を制御する必要がある。

スラリーがコンベヤベルト上で前進し、形成板の下の２枚のペーパーライナーの間に堆積されるとき、形成されるウォールボードの厚さが均等化される。形成されたウォールボードは、形成板を通過した後、所定の期間にわたってコンベヤベルト上を進み続け、ウォールボード内の石膏を固化させる。次いで、固化されたウォールボードの連続ストリップが所定の長さに切断されて、パネルまたはボードを形成し、次いで、切断されたボードが、それぞれ、単一または複数の装飾されたローラコンベヤ上の、水和セクション、続いて、オーブンまたは窯を有する乾燥セクションを通過し、その結果、加熱された空気が該ボードの上下面を横断して吹き付けられて乾燥するようになっている。

しかし、隣接するボード間のギャップが広過ぎると、ボードの露出した縁部が加熱された空気によって乾いたまたは焼けた状態になり、焼けた縁部が、不均一な乾燥に起因してボードを撓ませ、湾曲させ、破砕させ、または他の場合には変形させる傾向がある。結果として、ボードは、ボードの露出した縁部およびあらゆる関連する歪み部を低減するために、サイドバイサイドまたはエンドツーエンドで乾燥窯を通して送られることになる。水和セクションおよび乾燥セクションは、全体としてのコンベヤシステムの一部であるが、各セクションは、対応するコンベヤベルトについて自身のライン速度を有する。

そのため、隣接するボードがエンドツーエンド関係で互いに接触して熱処理の間に縁部が焼かれることを防止するように、窯内に進入する切断されたウォールボードパネルについてコンベヤシステムのライン速度を制御する必要がある。

本開示は、ウォールボード生産ラインにおいて製品変更の間にコンベヤシステムのライン速度を制御するためのシステムおよび方法を対象とする。本制御システムの一態様は、以下にさらに詳細に記載されているように、形成板におけるスラリーヘッドの体積増大が、レーザセンサによって測定されるスラリーヘッドまでの距離に基づいてコンベヤシステムのライン速度を自動的に調整することによって制御されることである。レーザセンサは、形成板付近に位置付けられて、スラリーヘッドの増大が所定の距離内にあるか否かを決定する。コンベヤシステムのライン速度は、スラリーヘッドとセンサとの間の距離に基づいて調整される。

別の重要な態様は、本制御システムがコンピュータアルゴリズムを通して作動してコンベヤシステムのライン速度を制御し、スラリーのさらなる体積制御としてミキサー出力を調整することである。より詳細には、本制御システムは、ウォールボード生産ラインにおいて製品の運転変化の間にコンベヤシステムのライン速度を調整して、スタッコ／石膏材料の質量速度の変化によって引き起こされる破砕を阻止することである。該破砕は、ミキサー出力においてオーバーフローを引き起こし、「オーバーシュート」として知られる状態を結果として生じさせる。コンベヤシステムのライン速度の調整は、質量速度変化の線形変動を付与し、変更期間の間のオーバーシュートを低減または排除する。

さらに別の態様において、本制御システムは、乾燥窯を通して送られる切断されたウォールボードパネルについてのコンベヤシステムのライン速度を調整する。従来の光スイッチは、隣接するウォールボードパネル間のギャップを、各ウォールボードパネルの関連の長さと共に測定し、測定したギャップおよび長さに基づいて所定のコンベヤシステムのライン速度を計算するのに用いられる。隣接するパネル間のギャップの閉鎖は、計算されたライン速度をコンベヤシステムにおいて実行することによって達成される。結果として、ボードの熱処理の間のウォールボード廃棄物の量が低減され、ウォールボードの構造上の完全性が保たれる。

一実施形態において、本制御システムの１年の試行期間後に、コンベヤシステムのメインのプログラマブル論理制御遅延が約９２％低減され、湿潤スラリー廃棄物が約５４％低減され、焼石膏などの乾燥成分廃棄物の量が約７％低減されることが発見された。具体的には、コンベヤシステムに導入されるスラリーの体積が変更期間の間に一貫して維持され、結果として、本制御システムは、生産中断の数および廃棄物材料を低減し、これにより、全体での運用コストおよび遅延時間を低減した。

より詳細には、ウォールボード生産ラインにおいて製品変更の間にコンベヤシステムのコンベヤベルトのライン速度を制御するためのシステムが提供される。該システムは、コンピュータプロセッサと、位置センサの操作を制御するための中央制御モジュールと、データベースとを含む。位置センサは、コンベヤシステムの形成板の前で形成されるスラリーヘッドの位置情報を付与するようにコンベヤテーブルの上部にある。位置センサから位置信号を受け取って、スラリーヘッドが位置センサに対して所定の距離内にあるか否かを位置信号に基づいて決定するための位置検出モジュールが設けられている。プロセッサを用いて位置信号に基づいてコンベヤベルトのライン速度を調節するための速度調整モジュールが設けられている。

別の実施形態において、ウォールボード生産ラインにおいて製品変更の間にコンベヤシステムのコンベヤベルトのライン速度を制御するためのシステムが提供される。該システムは、コンピュータプロセッサと、製品変更期間の間にコンベヤベルトにおいて輸送されてミキサー内に堆積される成分供給物の所定の質量速度を計算するための計算モジュールと、上記製品変更期間の間のオーバーシュートを低減するために、所定の質量速度およびコンベヤベルトのライン速度のうち少なくとも１つに基づいて、上記プロセッサを用いてコンベヤベルトのライン速度を調整するための速度調整モジュールとを含む。

なお別の実施形態において、ウォールボード生産ラインにおいてコンベヤシステムを制御するためのシステムであって、コンピュータプロセッサと、コンベヤベルトのライン速度、スラリーの空気泡の量、およびミキサー内に堆積される水の量のうち少なくとも１つを制御するための不感帯調整モジュールとを含むシステムが提供される。不感帯調整モジュールは、上記ライン速度、上記空気泡の量、および上記水の量のうち少なくとも１つの入力データに基づいてヒステリシス閾値を較正かつ設定する。入力データは、所定の期間にわたって収集され、入力データのうち少なくとも１つの統計情報を所定の期間の間格納するためのデータベースが付与され；不感帯調整モジュールが、プロセッサを用いてヒステリシス閾値および少なくとも１つの統計情報に基づいて不感帯範囲を決定する。

さらに別の実施形態において、ウォールボード生産ラインにおいてコンベヤシステムのコンベヤベルトのライン速度を制御するためのシステムが提供され、該システムは、コンピュータプロセッサと、カッターによって切断された複数のウォールボードパネルを保管するための水和セクションと、複数のウォールボードパネルを乾燥するための乾燥窯を有する乾燥セクションと、乾燥セクションから所定の距離で水和セクションに設置されて、隣接するウォールボードパネル間のギャップおよび長手方向のウォールボード長さを測定するための接合スイッチとを含む。水和セクションにおけるコンベヤベルトは、水和セクション速度で操作され、乾燥セクションにおけるコンベヤベルトは、乾燥セクション速度で操作され、水和および乾燥セクション速度は、異なって設定される。水和セクション速度、乾燥セクション速度、上記ギャップ、および長手方向のウォールボード長さのうち少なくとも１つに基づいて所定のギャップ調整値を計算するための計算モジュールが設けられており；上記プロセッサを用いてギャップ調整値に基づいて水和および乾燥セクションにおけるコンベヤベルトのライン速度を調整するための速度調整モジュールが設けられている。

図１は、スラリーミキサーを特徴付ける、本制御システムによる使用に好適な部分的なウォールボード生産ラインの立面図である。 図２は、機能性モジュールを特徴付ける本制御システムの機能ブロック図である。 図３は、製品変更期間の間の例示的な質量速度変化のグラフ表示である。 図４は、製品変更期間の間の例示的な質量速度変化のグラフ表示である。 図５は、乾燥窯を特徴付ける、本制御システムによる使用に好適な部分的なウォールボード生産ラインの立面図である。 図６Ａは、本制御システムの実施形態による例示的な制御方法を示す。 図６Ｂは、本制御システムの実施形態による例示的な制御方法を示す。 図６Ｃは、本制御システムの実施形態による例示的な制御方法を示す。

図１をここで参照すると、本制御システムは、概して１０と表記されて、ウォールボード生産ライン１４における、概して１２と表記されるコンベヤシステムのライン速度を制御するように設計される。スラリーを混合および分配するように構成されているミキサー１６は、表面紙２０のウェブが矢印Ｔによって表記される進行方向にコンベヤベルト２２上を移動するコンベヤテーブル１８を含む生産ライン１４上に設置されている。種々の成分を有するスタッコ２４の供給物は、混合に送達されて、コンベヤベルト２２に位置する表面紙２０上に堆積する。

種々の固化可能なスラリーが予測されるが、本制御システム１０は、スタッコ／石膏パネルを生成するように特に設計されている。多くの用途において、スラリーは、種々の量の石膏、凝集物、水、促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、セメント、および／または当該分野において周知の他の成分を含んで配合されている。上記のいくつかの排除または他の成分の添加を含めた、これらの成分の相対量は、具体的な製品の要求に適合するように変動してよい。

上面紙または裏紙２６のウェブもまた、方向Ｔにコンベヤベルト２２の上を移動して、形成板２８の下の表面紙および上面紙２０、２６間にスラリーを挟持してウォールボード３０を形成および成形する。ミキサー１６に取り付けられた注ぎ口３２は、ウォールボード生産ライン１４において上流にあり、スラリーは、コンベヤシステム１２の操作の間に表面紙２０のウェブにおいて注ぎ口から分配される。スラリーヘッド３４は、形成板２８の前で形成されており、位置センサ３６、例えば、レーザエミッタによって検出されて、スラリーヘッドと位置センサとの間の距離Ｄを測定する。制御システム１０は、距離Ｄに基づいて、コンベヤベルト２２のライン速度を調整し、ライン速度に基づいてミキサー１６から分配されるスラリーの体積出力も制御する。

本制御システム１０の重要な特徴は、スラリー分配操作が、概して３８と表記されるライン速度制御システムによって制御されることである。好ましい実施形態において、ライン速度制御システム３８は、種々の機能のためのプログラマブルモジュールを有する、ソフトウェアがインストールされたコンピュータ装置である。用語「モジュール」は、本明細書において用いられるとき、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、プロセッサ（共用、専用、もしくは群）、１つ以上のソフトウェアもしくはファームウェアプログラムを実行するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）および／もしくはメモリ（共用、専用、もしくは群）、組み合わせ論理回路、ならびに／または上記の機能性を付与する好適な構成要素を称し、これらの一部であり、またはこれらを含んでいてよい。

当該分野において公知であるように、モジュールは、本制御システム１０内のスタンドアローンコントローラまたは構成可能なソフトウェアモジュールのいずれかとして、比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラ、ならびに他の変形体、例えば、比例−積分、比例−微分、および比例コントローラと共に実装されてよい。本制御システム１０の別の重要な特徴は、任意のモジュールが調整可能な不感帯範囲を有するように調整かつ構成され得ることである。調整アルゴリズムとして、限定されないが、ノンパラメトリック法、例えば、測定雑音および変動する外乱の存在下に十分かつ一貫した性能を付与するための従来の閉回路調整法またはリレーフィードバックテストが挙げられる。調整アルゴリズムのより詳細な説明は、図２に関する議論において以下に提供する。

それぞれの親モジュールに属する子モジュールが示されているが、本システムの広範な教示が種々の形態で実施されてよい。そのため、本開示は、モジュールの特定の例および配置を含んでいるが、本装置の範囲は、他の変更が当業者に明らかになるため、そのように限定されるべきではない。

図１および２をここで参照すると、ライン速度制御システム３８は、中央制御モジュール（ＣＣＭ）４０と、位置センサ３６と、データベース４２とを含むことが好ましい。ライン速度制御システム３８の全体の操作は、ＣＣＭ４０によって制御される。スラリーヘッド３４の位置情報は、コンベヤテーブル１８の上部に好ましくはある位置センサ３６によって付与される。全ての関連情報は、例えば、コンピュータプログラムを保持するデータ記憶装置および／または機械可読データ記憶媒体として、ＣＣＭ４０によって検索されるデータベース４２に記憶され得る。

ＣＣＭ４０には、ＣＣＭ４０、位置センサ３６、およびデータベース４２間のインターフェースを付与するインターフェースモジュール４４も含まれる。インターフェースモジュール４４は、また、例えば、コンベヤベルトモータ４６、ならびに他の関係するシステム装置、サービスおよびアプリケーションの操作も制御する。他の装置、サービスおよびアプリケーションとして、限定されないが、当該分野において公知である１以上のソフトウェアまたはハードウェア構成要素を挙げることができる。インターフェースモジュール４４は、それぞれのモジュール、例えば、ＣＣＭ４０およびその子モジュール４４、４７、４８、５０、５２、５４に伝達される信号も受け取る。

子モジュール４４、４７、４８、５０、５２、５４に関して、子モジュールは、それぞれ、不感帯調整モジュール４７によって調整され得る。不感帯調整モジュール４７は、図２の実施形態においてコンベヤベルト２２のライン速度とスラリーの空気泡の量とを制御するように示されているが、不感帯調整モジュール４７は、他の装置、例えば、ミキサー１６用の送水ポンプ（図示せず）を制御するモジュールに用いられてよい。より詳細には、ヒステリシス閾値ＨＹＳは、入力データＤＡＴＡに基づいて較正ソフトウェアを用いて不感帯調整モジュール４７によって較正かつ設定される。単なる例として、送水ポンプの場合、入力データＤＡＴＡは、ミキサー１６内に堆積する水の量についての関連情報を称し、所定の期間、例えば、２〜３分にわたってＣＣＭ４０によってデータベース４２に収集される。統計情報、例えば、水の最小、最大および平均量が計算され、所定の期間の間、データベース４２に保存される。ヒステリシス閾値ＨＹＳは、収集された入力データＤＡＴＡの統計上の正規分布に基づいて決定される。

好ましい実施形態において、入力データＤＡＴＡの標準偏差の２〜３倍の定常状態制御値は、測定雑音または量子化雑音、および他の同様の変化が、頻繁で不安定な振動、またはミキサー１６に送達される水の量の繰り返される変化を引き起こさないような不感帯範囲を決定するのに用いられる。例示的な不感帯範囲ＤＥＡＤＢＡＮＤは、式１によって付与されるように定義され得る。
ＤＥＡＤＢＡＮＤ＝｛ＨＹＳ，ＤＡＴＡ｝ （１）

不感帯範囲ＤＥＡＤＢＡＮＤの自動調整は、不感帯調整モジュール４７を介して、統計データ、例えば、最小、最大、平均および標準偏差値のうち少なくとも１つに基づいてヒステリシス閾値ＨＹＳを計算することによって達成される。しかし、不感帯範囲ＤＥＡＤＢＡＮＤは、入力データＤＡＴＡに基づいて所定の値から所望のオフセットで不感帯範囲においてロッキングするために手動で較正かつオーバーライドされてもよい。不感帯調整モジュール４７がＣＣＭ４０の子モジュールとして示されているが、不感帯調整モジュール４７は、別個の独立した制御システムとして本制御システム１０の他の実施形態に組み込まれていてよい。

位置検出モジュール４８は、インターフェースモジュール４４を介して位置センサ３６から位置信号Ｐを受け取って、スラリーヘッド３４が位置センサに対して所定の距離内にあるか否かを位置信号Ｐに基づいて決定する。スラリー密度ならびに／またはスタッコおよび水の組成比率は、製品変更の間、製品変更要件に基づいて変化する。例えば、ウォールボード「Ａ」生産ラインが終了し、コンベヤシステム１２が、ミキサー１６において混合されるスタッコおよび水の量を変更することによってウォールボード「Ｂ」生産ラインを準備する。スタッコおよび水の量の変動がトリガーとなって、スラリー密度および／または上記組成比率の変化をもたらし、スラリーヘッド３４と位置センサ３６との間の距離Ｄを結果として変更する。

形成板２８付近に蓄積するスラリーヘッド３４の量および場所の制御は、コンベヤベルト２２のライン速度を調整することによって達成される。位置信号Ｐに応答してコンベヤベルト２２のライン速度を調節するための速度調整モジュール５０が設けられている。位置信号Ｐに応答してスラリー中に混合される空気の量を制御するための空気泡制御モジュール５２もまた設けられていることが好ましい。スラリー中に水性フォームを混合して気泡を生成させることもまた、スラリーヘッド３４を制御する効果的な手段である。速度調整モジュール５０および空気泡制御モジュール５２は別個に実行されてよいが、両方のモジュール５０、５２が、製品変更の間に併せて同時に実行されることが好ましい。

本ライン速度制御システム３８の別の重要な態様は、ミキサー１６内に入るスタッコ／石膏材料の質量速度の変化によって引き起こされるいずれの破砕も低減することである。ライン速度制御システム３８の望ましい結果は、変更期間の間、定常かつ一貫した質量速度を維持することである。製品変更期間の間の急激な質量速度変化は、ミキサー出力においてオーバーシュートを引き起こす。コンベヤシステムのライン速度１２を変化させることで、質量速度変化の線形変動を付与し、オーバーシュートを結果として低減または排除する。

好ましい実施形態において、所定の質量速度ＭＡＳＳおよび所定のライン速度ＬＮＳＰＤを計算するための計算モジュール５４が設けられている。質量速度ＭＡＳＳは、製品変更期間の間にコンベヤベルト２２に輸送されてミキサー１６内に堆積される成分、例えば、スタッコ２４の所望の質量速度を称する。以下にさらに詳細に記載されているように、質量速度ＭＡＳＳは、第１成分の質量速度ＩＭＲ１および流れているコンベヤライン速度ＣＬＳのうち少なくとも１つに基づいて決定される。例示的な質量速度ＭＡＳＳは、式２によって付与されるように定義され得る。
ＭＡＳＳ＝｛ＩＭＲ１，ＣＬＳ｝ （２）

ライン速度ＬＮＳＰＤに関しては、成分が製品変更期間の間ミキサー１６に向かって生産ライン１４上で上流に輸送されるコンベヤベルト２２の所望のライン速度を称する。ライン速度ＬＮＳＰＤは、第１成分の質量速度ＩＭＲ１および第２成分の質量速度ＩＭＲ２のうち少なくとも１つに基づいて決定される。例示的なライン速度ＬＮＳＰＤは、式３によって付与されるように定義され得る。
ＬＮＳＰＤ＝｛ＩＭＲ１，ＩＭＲ２｝ （３）

質量速度ＭＡＳＳおよびライン速度ＬＮＳＰＤのうち少なくとも１つに基づいてコンベヤベルト２２のライン速度を調整することで、製品変更期間の間のスムーズな移行が付与される。

図３をここで参照すると、コンベヤベルト２２のライン速度がライン速度制御システム３８によって制御されていないときの製品変更期間の間の例示的なスタッコ質量速度変化のグラフ図が示されている。いくつかの用途において、製品変更は、変更期間前より高い質量速度を有するスタッコ２４の輸送を必要とする。典型的には、１０００平方フィート当たりのポンド（ｌｂ／ｍｓｆ）で測定される第１質量速度変化５６は、第１設定点６０と第２設定点６２との間の時間によって定義される変更期間ＴＩＭＥの間の線形増加傾斜５８を示し、スタッコ２４の定常流がコンベヤベルト２２上で輸送されることを示唆している。しかし、１分当たりのポンド（ｌｂ／ｍｉｎ）で測定される第２質量速度変化６４は、非線形放物曲線６６に相当し、オーバーシュートの存在を示唆している。

図４をここで参照すると、コンベヤベルト２２のライン速度が本ライン速度制御システム３８によって制御および調整されるときの図３のグラフ図が示されている。図３と共用される構成要素は、同一の参照番号で表記されている。この図において特徴付けられている主な差異は、第２質量速度変化６４が線形状の平地線６８に相当し、オーバーシュートが存在しないことを示唆していることである。オーバーシュートの回避は、コンベヤベルト２２のライン速度を調整して質量速度変化６４を線形状または一定に維持することによって達成される。上記で議論されているように、コンベヤベルト２２のライン速度は、いずれも計算モジュール５４によって計算される質量速度ＭＡＳＳおよびライン速度ＬＮＳＰＤのうち少なくとも１つに基づいて調整される。

上記の式（２）および（３）に戻り、第１成分の質量速度ＩＭＲ１は、製品変更期間の間にコンベヤベルト２２上で輸送される成分またはスタッコ２４の質量速度を称し、１０００平方フィート当たりのポンド（ｌｂ／ｍｓｆ）で測定される。同様に、第２成分の質量速度ＩＭＲ２は、変更期間の間に輸送される同一のスタッコ２４の質量速度を称し、１分当たりのポンド（ｌｂ／ｍｉｎ）で測定される。例示的な第２成分の質量速度ＩＭＲ２およびライン速度ＬＮＳＰＤは、式４および５によって付与されるように定義され得る。

式中、Ｗは、ウォールボード３０の幅、例えば、４フィートを表し、ＣＯＮＶは、ＩＭＲ１（ｍｓｆ）で用いられる単位の変換係数、すなわち、１，０００を表す。

ライン速度制御システム３８の重要な態様は、これらの計算が、製品変更期間ＴＩＭＥの間、計算モジュール５４によって自動的に実施されることであり、コンベヤベルト２２のライン速度は、速度調整モジュール５０によって、計算されたライン速度ＬＮＳＰＤに調整されて、製品変更期間の間、ウォールボード生産ライン１４において運転変化のスムーズな移行を付与する。

図１および５をここで参照すると、スラリーが形成板２８を通過するとき、ウォールボード３０が形成され、所定の期間にわたって方向Ｔにコンベヤベルト２２上を進み続け、ウォールボードの石膏の固化を可能にする。カッター７０が設けられて、ウォールボード３０の連続ストリップを所定の長さＬで切断し、次いで、切断されたボードセグメントまたはパネル７２は、それぞれ、水和セクション７６に設けられた１以上のデッキ７４に逐次的に積み上げられる。

水和セクション７６には、乾燥オーブンまたは窯８２を有する乾燥セクション８０から所定の距離、例えば、４０フィートに設置された接合スイッチ７８、例えば、光スイッチが含まれている。接合スイッチ７８は、デッキ７４のうち少なくとも１つに設置されており、隣接するボードセグメント８４、８６間のギャップＧ、および所定のボード長さＬを測定するのに用いられる。本ライン速度制御システム３８の別の重要な態様は、接合の制御が、単一のデッキ７４に設置された単一の接合スイッチ７８を用いて実施され得ることである。

各セクション７６、８０は、対応するコンベヤベルト２２について自身の異なるライン速度を有する。具体的には、水和セクション７６は、水和セクション速度ＨＳ_ＳＰＤで操作され、乾燥セクション８０は、乾燥セクション速度ＤＳ_ＳＰＤで操作される。エンドツーエンド関係にある乾燥窯８２内へのボードセグメント７２の供給は、水和および乾燥セクション７６、８０のうち少なくとも１つにおけるコンベヤベルト２２のライン速度を調整することによって達成される。より詳細には、計算モジュール５４は、水和セクション速度ＨＳ_ＳＰＤ、乾燥セクション速度ＤＳ_ＳＰＤ、隣接するボード８４、８６間のギャップＧ、および所定のボード長さＬのうち少なくとも１つに基づいて所定のギャップ調整値ＧＡＰ_ＡＤＪを計算する。例示的なギャップ調整値ＧＡＰ_ＡＤＪは、式６によって付与されるように定義され得る。
ＧＡＰ_ＡＤＪ＝｛ＨＳ_ＳＰＤ、ＤＳ_ＳＰＤ、Ｇ、Ｌ｝ （６）

ここで、正のＧＡＰ_ＡＤＪは、隣接するボード８４、８６のより少ない接合を付与することによってギャップＧの増加を自動的に引き起こし、負のＧＡＰ_ＡＤＪは、隣接するボード８４、８６のより多い接合を付与することによってギャップＧの減少を自動的に引き起こし、その結果、乾燥窯８２における隣接するボードが、互いに近接することになる。次いで、速度調整モジュール５０は、ギャップ調整値ＧＡＰ_ＡＤＪに基づいて各セクション７６、８０におけるコンベヤベルト２２のライン速度を調整する。

図６Ａ〜６Ｃをここで参照すると、本ライン速度制御システム３８を用いた制御システム１０の例示的な方法が示されている。以下のステップを図１〜５の実施形態に関して主に説明するが、方法内のこれらのステップは、本開示の原理を変更することなく異なる順序または順番で修飾されて実行されてよいことが理解されるべきである。

方法はステップ１００で始まる。ステップ１０２において、ＣＣＭ４０は、ライン速度制御システム３８の操作を開始し、その子モジュール４４、４７、４８、５０、５２、５４、および他の関連装置を起動する。より詳細には、インターフェースモジュール４４が、ＣＣＭ４０と、周辺のソフトウェアおよびハードウェア構成要素、例えば、位置センサ３６、データベース４２、およびコンベヤベルトモータ４６との間の通信を開始する。

ステップ１０４において、ＣＣＭ４０は、変更期間が開始したか否かを決定する。変更期間が始まったら、制御がステップ１０６に進む。あるいは、制御がステップ１０８に進む。ステップ１０６において、位置検出モジュール４８は、インターフェースモジュール４４を介して位置センサ３６から位置信号Ｐを受け取る。ステップ１１０において、位置検出モジュール４８は、位置信号Ｐに基づいて位置センサ３６に対するスラリーヘッド３４の場所を決定し、距離値Ｄを生じる。距離値Ｄが所定の距離Ｄ_ＰＲＥを超えると、制御がステップ１０６に進む。距離値Ｄが所定の距離Ｄ_ＰＲＥ以下であると、制御がステップ１１２および／または１１４に進む。

ステップ１１２において、速度調整モジュール５０は、位置信号Ｐおよび距離値Ｄのうち少なくとも１つに基づいてコンベヤベルト２２のライン速度を調節する。ステップ１１４において、空気泡制御モジュール５２は、位置信号Ｐおよび距離値Ｄのうち少なくとも１つに基づいてスラリー中に混合される空気の量を制御する。ステップ１１２、１１４は、いずれも、状況に適合するために必要に応じて、同時に、別々に、部分的に組み合わされて実施され得る。例えば、コンベヤベルト２２のライン速度およびスラリー中に混合される空気の量は、逐次的にまたは選択的に調整され得る。

ステップ１１６において、計算モジュール５４は、第１成分の質量速度ＩＭＲ１、第２成分の質量速度ＩＭＲ２、および流れているコンベヤライン速度ＣＬＳのうち少なくとも１つに基づいて所定の質量速度ＭＡＳＳおよび所定のライン速度ＬＮＳＰＤを計算する。ステップ１１８において、速度調整モジュール５０は、所定の質量速度ＭＡＳＳおよびライン速度ＬＮＳＰＤのうち少なくとも１つに基づいてコンベヤベルト２２のライン速度を調整する。

ステップ１２０において、ＣＣＭ４０は、変更期間が終了したか否かを決定する。変更期間が終了したら、制御はステップ１２２に進む。あるいは、制御がステップ１０６に戻ってスラリーヘッド３４の位置のモニタリングを継続する。ステップ１２２において、ＣＣＭ４０は、ライン速度制御システム３８を停止し、制御がステップ１２４で終了する。

ステップ１０４に戻り、変更がＣＣＭ４０によって検出されないとき、制御はステップ１０８に進む。ステップ１０８において、ＣＣＭ４０は、ウォールボードセグメントまたはパネル７２が水和セクション７６内に入っているか否かを決定する。ウォールボードセグメントまたはパネル７２がコンベヤシステム１２によって水和セクション７６に送られると、制御がステップ１２６に進む。あるいは、制御がステップ１０４に進み、変更期間が開始したか否かを決定する。

ステップ１２６において、位置検出モジュール４８は、接合スイッチ７８から発生される接合スイッチ信号ＢＳと、経過時間ＥＴとに基づいて、隣接するボードセグメント８４、８６間のギャップＧと、所定のボード長さＬとを測定する。経過時間ＥＴは、ウォールボードセグメント縁部８８の第１検出とセグメント縁部８８の第２検出との間の時間周期を称する。接合スイッチ７８がどのぐらいの期間にわたって起動されて（ＯＮにされて）停止されて（ＯＦＦにされて）いるかに基づいて、より短い期間が、ギャップＧの検出を示唆することができ、より長い期間が、ボード長さＬの検出を示唆することができる。

ステップ１２８において、計算モジュール５４は、水和セクション速度ＨＳ_ＳＰＤ、乾燥セクション速度ＤＳ_ＳＰＤ、隣接するボード８４、８６間のギャップＧ、および所定のボード長さＬのうち少なくとも１つに基づいて所定のギャップ調整値ＧＡＰ_ＡＤＪを計算する。ステップ１３０において、速度調整モジュール５０は、ギャップ調整値ＧＡＰ_ＡＤＪに基づいて各セクション７６、８０におけるコンベヤベルト２２のライン速度を調整する。制御はステップ１０４に進む。

本ライン速度制御システムの特定の実施形態を本明細書に記載したが、変更および修飾がより広範な態様において本開示から逸脱することなくなされ得ることが当業者によって認識される。

Claims (10)

1. ウォールボード生産ライン［１４］において製品変更の間にコンベヤシステム［１２］のコンベヤベルト［２２］のライン速度を制御するためのシステムであって：
   コンピュータプロセッサと；
   位置センサ［３６］およびデータベース［４２］の操作を制御するための中央制御モジュール［４０］において、前記位置センサ［３６］が、前記コンベヤシステム［１２］の形成板［２８］の前で形成されるスラリーヘッド［３４］の位置情報を付与するようにコンベヤテーブル［１８］の上部にある、前記中央制御モジュール［４０］と；
   前記位置センサ［３６］から位置信号［Ｐ］を受け取り、前記スラリーヘッド［３４］が前記位置センサ［３６］に対して所定の距離内にあるか否かを前記位置信号［Ｐ］に基づいて決定するための位置検出モジュール［４８］と；
   前記プロセッサを用いて前記位置信号［Ｐ］に基づいて前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度を調節するための速度調整モジュール［５０］と
   を含むシステム。
2. 較正ソフトウェアを用いて前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度と前記スラリーの空気泡の量とを制御するための不感帯調整モジュール［４７］をさらに含み；
   ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］が、前記位置検出モジュール［４８］から受け取った入力データに基づいて前記不感帯調整モジュール［４７］によって較正かつ設定され；
   前記ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］が、前記受け取った入力データの統計情報に基づいて決定され；
   不感帯範囲が、前記ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］および前記受け取った入力データに基づいて決定され；
   前記不感帯調整モジュール［４７］が、前記ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］または前記受け取った入力データの統計情報に基づいて前記不感帯範囲の自動調整をする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記位置信号に基づいて前記スラリー内に混合される空気の量を制御するための空気泡制御モジュール［５２］をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
4. ウォールボード生産ライン［１４］において製品変更の間にコンベヤシステム［１２］のコンベヤベルト［２２］のライン速度を制御するためのシステムであって：
   コンピュータプロセッサと；
   製品変更期間の間にコンベヤベルト［２２］において輸送されてミキサー内に堆積される成分供給物の所定の質量速度［ＭＡＳＳ］を計算するための計算モジュール［５４］と；
   前記製品変更期間の間のオーバーシュートを低減するために、前記所定の質量速度［ＭＡＳＳ］および前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度のうち少なくとも１つに基づいて、前記プロセッサを用いて前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度を調整するための速度調整モジュール［５０］と
   を含むシステム。
5. 前記計算モジュール［５４］が、前記成分供給物の第１成分の質量速度［ＩＭＲ１］および流れているコンベヤライン速度［ＣＬＳ］のうち少なくとも１つに基づいて前記所定の質量速度［ＭＡＳＳ］を計算し；
   前記計算モジュール［５４］が、前記成分供給物の前記第１成分の質量速度［ＩＭＲ１］および第２成分の質量速度［ＩＭＲ２］のうち少なくとも１つに基づいて所定のライン速度［ＬＮＳＰＤ］を計算し；
   前記速度調整モジュール［５０］が、前記所定の質量速度［ＭＡＳＳ］および前記所定のライン速度［ＬＮＳＰＤ］のうち少なくとも１つに基づいて前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度［ＬＮＳＰＤ］を調整し；
   前記第２成分の質量速度［ＩＭＲ２］が、前記第１成分の質量速度［ＩＭＲ１］、前記所定のライン速度［ＬＮＳＰＤ］、およびウォールボード［３０］の幅［Ｗ］に基づいて決定され；
   前記所定のライン速度［ＬＮＳＰＤ］が、前記第１成分の質量速度［ＩＭＲ１］、前記第２成分の質量速度［ＩＭＲ２］、および前記ウォールボード［３０］の前記幅［Ｗ］に基づいて決定される、請求項４に記載のシステム。
6. ウォールボード生産ラインにおいてコンベヤシステム［１２］を制御するためのシステムであって：
   コンピュータプロセッサと；
   コンベヤベルト［２２］のライン速度、スラリーの空気泡の量、およびミキサー［１６］内に堆積される水の量のうち少なくとも１つを制御するための不感帯調整モジュール［４７］において、前記不感帯調整モジュール［４７］が、前記ライン速度、前記空気泡の量、および前記水の量のうち少なくとも１つの入力データに基づいてヒステリシス閾値［ＨＹＳ］を較正かつ設定し、前記入力データが、所定の期間にわたって収集される、前記不感帯調整モジュール［４７］と；
   所定の期間の間、前記入力データのうち少なくとも１つの統計情報を格納するためのデータベース［４２］と；
   を含み、
   前記不感帯調整モジュール［４７］が、前記プロセッサを用いて前記ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］および前記少なくとも１つの統計情報に基づいて不感帯範囲を決定する、システム。
7. 前記不感帯調整モジュール［４７］が、前記入力データの最小、最大、平均および標準偏差のうち少なくとも１つに基づいて前記ヒステリシス閾値［ＨＹＳ］を決定し；
   前記不感帯範囲が、前記入力データに基づいて所定の値から所望のオフセットで前記不感帯範囲においてロッキングするために手動で較正かつオーバーライドされる、請求項６に記載のシステム。
8. ウォールボード生産ライン［１４］においてコンベヤシステム［１２］のコンベヤベルト［２２］のライン速度を制御するためのシステムであって：
   コンピュータプロセッサと；
   カッター［７０］によって切断される複数のウォールボードパネル［７２］を保管するための水和セクション［７６］と；
   前記複数のウォールボードパネル［７２］を乾燥するための乾燥窯［８２］を有する乾燥セクション［８０］と；
   前記乾燥セクション［８０］から所定の距離で前記水和セクション［７６］に設置されて、隣接するウォールボードパネル間のギャップ［８４、８６］および長手方向のウォールボード長さを測定するための接合スイッチ［７８］と；
   を含み
   ここで、前記水和セクション［７６］における前記コンベヤベルト［２２］が、水和セクション速度で操作され、前記乾燥セクション［８０］における前記コンベヤベルト［２２］が、乾燥セクション速度で操作され、前記水和および乾燥セクション速度が異なって設定されており；
   前記水和セクション速度、前記乾燥セクション速度、前記ギャップ、および前記長手方向のウォールボード長さのうち少なくとも１つに基づいて所定のギャップ調整値を計算するための計算モジュール［５４］と；
   プロセッサを用いて、前記ギャップ調整値に基づいて前記水和および乾燥セクション［７６、８０］において前記コンベヤベルト［２２］の前記ライン速度を調整するための速度調整モジュール［５０］と
   を含むシステム。
9. 前記ギャップ調整値の正の値が、隣接するウォールボードパネル［８４、８６］のより少ない接合を付与することによって前記ギャップの増加を自動的に引き起こし、前記ギャップ調整値の負の値が、前記隣接するウォールボードパネル［８４、８６］のより多い接合を付与することによって前記ギャップの減少を自動的に引き起こし、その結果、前記乾燥窯［８２］における前記隣接するウォールボードパネル［８４、８６］が、互いに近接することになる、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ウォールボードパネル［７２］が、それぞれ、前記カッター［７０］によって切断された後、前記水和セクション［７６］に設置された１つ以上のデッキ［７４］に逐次的に積み上げられ；前記隣接するウォールボードパネル［８４、８６］の接合が、前記水和セクション［７６］に設置されたデッキ［７４］の１つに設置された前記接合スイッチ［７８］を用いることによって制御される、請求項８に記載のシステム。