JP2019123972A - 繊維処理装置、繊維原料再生装置、および、繊維処理装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、繊維を含む材料を篩により分散させる場合に、分散される材料の量の変動を抑制することを目的とする。
本発明によれば、篩部から堆積部に移動する材料の量が変動しやすい篩部の始動時に、篩部の動作速度を適切に調整することで、材料の量の変動を抑制できる。
本発明によれば、篩部から堆積部に移動する材料の量が変動しやすい篩部の始動時に、篩部の動作速度を適切に調整することで、材料の量の変動を抑制できる。
本発明によれば、篩部から堆積部に移動する材料の量が変動しやすい篩部の始動時に、篩部の動作速度を適切に調整することで、材料の量の変動を抑制できる。
[1−1.シート製造装置の全体構成]
図1は、シート製造装置100の構成を示す模式図である。
シート製造装置100は、繊維を含む原料MAを繊維化して、新しいシートSに再生する再生処理を実行する。シート製造装置100は、複数の種別のシートSを製造可能であり、例えば、原料MAに添加物を混合することにより、用途に合わせて、シートSの結合強度や白色度の調製や、色、香り、難燃等の機能を付加することもできる。また、シート製造装置100は、シートSの密度や厚さ、サイズ、形状を調整可能である。シートSの代表的な例として、A4やA3の定型サイズの印刷用紙、床掃除用シート等の掃除用シート、油汚れ用シート、トイレ掃除用シート等のシート状の製品の他に、紙皿形状等が挙げられる。シート製造装置100は、本発明の繊維原料再生装置、及び、繊維処理装置に相当する。
粗砕部12は、供給部10によって供給された原料MAを裁断する粗砕刃14を備え、原料MAを粗砕刃14により空気中で裁断して、数cm角の細片にする。細片の形状や大きさは任意である。粗砕部12は、例えばシュレッダーを用いることができる。粗砕部12で裁断された原料MAは、ホッパー9により集められて、管2を介して解繊部20に搬送される。
第1ウェブ形成部45は、選別部40で分離された材料をウェブ状に成形することにより、第1ウェブW1を形成する。
図1及び図2に示すように、選別部40は、ドラム部41と、ドラム部41を収容するハウジング部43とを有する。
ドラム部41は、本発明の篩部に相当する。また、ドラム部41に導入される解繊物MB、及び、開口41aを通って篩われる第1選別物MCは、材料に相当する。
この構成により、メッシュベルト46に降下した第1選別物MCのうちサイズの小さい第3選別物Dは、第1捕集ブロアー28の吸引力によって吸引され、第1集塵部27のフィルターによって捕集される。第1集塵部27のフィルターを通過した空気は、管29により排出される。
メッシュベルト46に堆積した第1選別物MCはウェブ形状となり、第1ウェブW1を構成する。
図1及び図3に示すように、堆積部60は、ドラム部61と、ドラム部61を収容するハウジング部63とを有する。
成形部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82、及び、加圧部82により加圧された第2ウェブW2を加熱する加熱部84を備える。加圧部82は、一対のカレンダーローラー85、85で構成される。加圧部82は、油圧によりカレンダーローラー85、85にニップ圧を与えるプレス機構(図示略)と、カレンダーローラー85、85を加熱部84に向けて回転させるモーター等の駆動部(図示略)とに連結される。加圧部82は、カレンダーローラー85、85によって第2ウェブW2を所定のニップ圧で加圧して、加熱部84に向けて搬送する。加熱部84は、一対の加熱ローラー86、86を備える。加熱部84は、加熱ローラー86の周面を所定温度まで加熱するヒーター(図示略)と、加熱ローラー86、86を切断部90に向けて回転させるモーター等の駆動部(図示略)とを備える。加熱部84は、加圧部82で高密度化された第2ウェブW2を挟んで熱を与え、切断部90に搬送する。第2ウェブW2は、加熱部84において、第2ウェブW2に含まれる樹脂のガラス転移点より高温に加熱され、シートSとなる。
ここで、図2を参照して、第1ウェブ形成部45で形成される第1ウェブW1の形成条件について説明する。
第1ウェブW1の厚みは、メッシュベルト46に供給される材料である第1選別物MCの量と、メッシュベルト46の単位時間あたりの移動量とにより決定される。メッシュベルト46の単位時間あたりの移動量は、図中の速度VAである。
そこで、シート製造装置100は、第1ウェブW1の厚みの変動を抑えるための制御を、制御部150により実行する。
図3に示すように、シート製造装置100は、ドラム部61内の湿度を検出するための構成として、第2温湿度検出部333を備えてもよい。第2温湿度検出部333は、第1温湿度検出部323と同様に、温度センサーおよび湿度センサーを備えるセンサーユニットとして構成することができる。温度センサーは、例えば、サーミスター、測温抵抗体、熱電対、IC温度センサー等の素子を用いることができる。湿度センサーは、相対湿度を検出できればよく、抵抗式湿度センサーや静電容量式湿度センサーを用いることができる。第2温湿度検出部333は、ドラム部61の内部空間における温度、及び、相対湿度を検出する。第2温湿度検出部333は、温度や湿度の検出値として、アナログ信号を出力してもよいし、検出値を示すデジタルデータを出力してもよい。また、温度の検出値と湿度の検出値とが統合されたデータを出力してもよい。
図4は、シート製造装置100の制御系の構成を示すブロック図である。
シート製造装置100は、シート製造装置100の各部を制御するメインプロセッサー111を有する制御装置110を備える。
第2篩速度検出部331は、ドラム部61の動作速度である速度VDを検出する。第2篩速度検出部331は、第1篩速度検出部321と同様の構成であってもよい。
第2ベルト速度検出部332は、メッシュベルト72の動作速度である速度VCを検出する。第2ベルト速度検出部332は、第2篩速度検出部331と同様の構成であってもよい。
調湿部315は、調湿部78が備える超音波振動発生装置(図示略)やファン(図示略)、ポンプ(図示略)等を含む。
ドラム駆動部316は、ドラム部41を回転させるモーター、ドラム部61を回転させるモーター等の駆動部を含む。
分断部317は、回転体49を回転させるモーター(図示略)等の駆動部を含む。
切断部318は、切断部90の第1切断部92および第2切断部94のそれぞれにおいて刃を動作させるモーター(図示略)等を含む。
制御装置110は、メインプロセッサー111によってプログラムを実行することにより、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって各種の機能部を実現する。図5は、これらの機能部を有するメインプロセッサー111の機能を、制御部150として示す。また、制御装置110は、不揮発性記憶部120の記憶領域を利用して、論理的な記憶装置である記憶部160を構成する。ここで、記憶部160は、ROM112やRAM113の記憶領域を利用して構成されてもよい。
また、基準値データ162は、第1篩速度検出部321、第1ベルト速度検出部322、第2篩速度検出部331、及び第2ベルト速度検出部332により検出される速度に関して判定を行うための基準値を含んでもよい。
また、基準値データ162は、第1厚み検出部324及び第2厚み検出部334の検出値について判定を行うための基準を含んでもよい。
また、駆動制御部152は、検出制御部151により取得された第2篩速度検出部331、及び、第2ベルト速度検出部332の検出値に基づき、第2篩モーター60aおよび第2ベルトモーター74bの速度を制御する。これにより、速度VC、VDが、設定された速度に調整される。
図6及び図7は、シート製造装置100の動作を示すフローチャートであり、シート製造装置100が停止している状態からシート製造装置100を始動する場合の動作を示す。図6及び図7の動作は、制御部150が駆動制御部152により実行する。
制御部150は、粗砕部311を始動させる(ステップST6)。ステップST6の後に、粗砕部311に繊維を含んだ材料が供給される。
制御部150は、ドラム部41の内部に解繊物MBがあるか否かを判定する(ステップST21)。解繊物MBの有無は、例えば、タッチセンサー117による入力に基づき判定してもよい。
また、繊維の長さが基準値より短い場合(ステップST24;NO)、制御部150は、第1篩モーター40aの速度を加速する条件として、第3速度条件を設定して(ステップST26)、設定処理を終了する。
また、繊維の長さが基準値より短い場合(ステップST27;NO)、制御部150は、第1篩モーター40aの速度を加速する条件として、第5速度条件を設定して(ステップST28)、設定処理を終了する。
また、第1ウェブW1の厚みに関して設定される目標値を厚みTH1とする。この動作例では、第1ウェブW1の厚みが厚みTH1に保たれることが理想的である。厚みTH1は、例えば、2mm〜10mmの範囲に含まれる値とすることができるが、より厚くてもよいし、薄くてもよい。
図8及び後述する図9〜図12の例では、速度VBの目標速度は、速度V1に設定される。目標速度V1は、本発明の第1速度に相当する。目標速度V1は、例えば、50rpm〜1000rpmの範囲に含まれる値とすることができるが、より低速であってもよいし、高速であってもよい。
また、以下の説明では、速度VBを目標速度V1まで加速するために要する時間を、加速時間と呼ぶ。
加速時間の長短は、ドラム部41内の湿度が第1選別物MCの降下量に与える影響と、解繊物MBの繊維長が第1選別物MCの降下量に与える影響とのどちらが大きいかを考慮して決定される。
図10(2)に示すように、第1厚み検出部324の検出値は時刻T11付近から変動しているが、第1ウェブW1の厚みのピーク値TH4は、図8に示した厚みのピーク値TH2よりも小さい。特に、第1選別物MCの降下量が増大しやすいドラム部41の回転開始直後に、目標速度V1よりも大幅に低速の中間速度V4で回転させる期間(時刻T1〜T12)を設けたことにより、厚みのピーク値TH4を低く抑えることに成功している。
詳細には、時刻T1で回転を開始した直後は加速度を小さくし、その後、時間の経過とともに加速度を増大させる第1動作と、さらに、速度VBが目標速度V1に近づくにつれて、加速度を減少させる第2動作とを含んでいる。
また、図9〜図12に示した例では、速度VBは目標速度V1に達した後は一定に維持されるが、シートSの製造中において、速度VBは目標速度V1で一定でなくてもよい。例えば、シートSの製造条件や、シート製造装置100の動作状態に対応して、速度VBを変化させることも可能である。
また、検出された湿度に応じた制御として、解繊処理部101が停止しているときに検出された湿度と、解繊処理部101が再起動した後に検出された湿度との結果に基づいて、目標速度V1より低速の中間速度V2を決定する制御を行ってもよい。
以下、本発明を適用した第2実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、始動動作において、駆動制御部152が第1篩モーター40aを制御することで、ドラム部41の速度VBを調整する例を説明した。
第2実施形態は、駆動制御部152が、始動動作において第2篩モーター60aを制御することにより、ドラム部61の速度VDを調整する例を説明する。第2実施形態において、ドラム部61は篩部に相当し、ドラム部61により篩われる混合物MXは材料に相当し、メッシュベルト72は堆積部に相当する。第2温湿度検出部333は湿度検出部に相当する。
ここで、図3を参照して、第2ウェブ形成部70で形成される第2ウェブW2の形成条件について説明する。
第2ウェブW2の厚みは、メッシュベルト72に供給される材料である混合物MXの量と、メッシュベルト72の単位時間あたりの移動量とにより決定される。メッシュベルト72の単位時間あたりの移動量は速度VCである。
そこで、シート製造装置100は、第2ウェブW2の厚みの変動を抑えるための制御を、制御部150により実行する。
制御装置110は、第2ウェブW2の厚みに関する制御を行うため、第2厚み検出部334の検出値を取得することができる。また、図4に示したように、制御装置110は、第2篩モーター60a及び第2ベルトモーター74bの回転速度を制御できる。
制御部150は、駆動制御部152によって図6に示す動作を実行する。ステップST1の設定処理で、制御部150は、第2篩モーター60aの動作に関する設定を行う。この場合、制御部150は、図7の設定処理で、ドラム部61の速度VDに関する第1〜第5速度条件を設定する。第1実施形態ではドラム部41の速度VBに関して第1〜第5速度条件を設定していたが、第1〜第5速度条件は、ドラム部61の速度VDについても設定可能である。
また、繊維の長さが基準値より短い場合(ステップST24;NO)、制御部150は、第2篩モーター60aの速度を加速する条件として、第3速度条件を設定して(ステップST26)、設定処理を終了する。
また、繊維の長さが基準値より短い場合(ステップST27;NO)、制御部150は、第2篩モーター60aの速度を加速する条件として、第5速度条件を設定して(ステップST28)、設定処理を終了する。
ここで、速度VDの目標速度V1は、速度VBの目標速度V1と同様であってもよいし、異なる速度であってもよい。
上述した各実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、例えば以下に示すように、種々の態様において実施することが可能である。
本発明はこれらの実施形態に限定されず、例えば、制御部150が、ドラム部41、61の各々の速度の制御(すなわち、第1篩モーター40a及び第2篩モーター60aの速度の制御)について、図7の設定処理を実行してもよい。この場合、制御部150は、設定された速度条件に基づき、ステップST7でドラム部41(換言すれば、第1篩モーター40a)を始動させ、ステップST8でドラム部61(換言すれば、第2篩モーター60a)を始動させる。つまり、制御部150は、ドラム部41の速度VB、及び、ドラム部61の速度VDの両方に対し、本発明を適用した制御を行うものであってもよい。
また、篩部は、ドラム形状のドラム部41、61に限定されない。例えば、開口を有する円盤状の篩を、篩部として用いてもよい。
また、上記各実施形態で、第1温湿度検出部323を設置する位置は、ドラム部41内部でなくてもよく、例えば、ハウジング部43の内部であってもよい。第2温湿度検出部333も同様に、ドラム部61に設置される例に限らず、ハウジング部63内部に設置してもよい。また、供給部10に、温度センサーや原料MAに含まれる水分を検出するセンサーを設けてもよく、この場合、制御部150は、原料MAに含まれる温度及び/または水分の検出値に基づき、ドラム部41内部やドラム部61内部の湿度を推定できる。また、管2及び管3に温湿度センサーを配置して、解繊部20の前後の温度及び/または湿度を検出する構成であってもよい。この場合、制御部150は、解繊部20の処理の前後における温度及び/または湿度の変化に基づき、ドラム部41内部やドラム部61内部の湿度を推定できる。また、シート製造装置100の筐体内部の温度及び/または湿度を検出する温湿度センサーを設けてもよい。
Claims (11)
- 繊維を含む材料を篩う篩部と、
前記篩部から排出される前記材料を堆積させる堆積部と、
前記堆積部に堆積した前記材料を加工する加工部と、を備え、
前記加工部による加工の実行中は、第1速度で前記篩部を動作され、
前記篩部が停止している状態から始動する場合、前記篩部の始動後に、前記篩部が前記第1速度よりも低速で動作する状態を含む始動動作がなされる、繊維処理装置。 - 前記始動動作において、前記篩部が前記第1速度より低速で動作する状態を所定時間維持する、請求項1記載の繊維処理装置。
- 前記始動動作において、前記篩部の動作速度が前記第1速度より低速の第2速度を所定時間維持するように前記篩部を動作させる、請求項2記載の繊維処理装置。
- 前記始動動作において、前記篩部の動作速度が前記第1速度より低速となる状態を所定時間維持するように前記篩部の動作速度を変化させる、請求項2記載の繊維処理装置。
- 前記始動動作において、前記篩部の加速度を時間とともに増大させる第1動作と、前記時間後に前記篩部の加速度を減少させる第2動作と、を含んでいる、請求項1から4のいずれか1項に記載の繊維処理装置。
- 前記材料が前記篩部に存在する状態で、前記篩部は停止している状態から始動される、請求項1から5のいずれか1項に記載の繊維処理装置。
- 前記篩部の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記加工部による加工の実行中に、第1速度に基づき前記篩部を動作させ、
前記篩部の始動後、前記第1速度よりも低速である設定速度に基づいて前記篩部を所定時間動作させる、請求項1から6のいずれか1項に記載の繊維処理装置。 - 湿度検出部を備え、
前記制御部は、前記湿度検出部で検出された湿度の情報に応じて、前記設定速度を制御する、請求項7に記載の繊維処理装置。 - 前記篩部は円筒形状であり、前記篩部の周面には開口が設けられ、前記円筒の軸を中心として回転される、請求項1から8のいずれか1項に記載の繊維処理装置。
- 繊維を含む原料を微細化する微細化部と、
前記微細化部により微細化された微細化物を篩う篩部と、
前記篩部から排出される前記微細化物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部に堆積した前記微細化物を加工する加工部と、を備え、
前記加工部による加工の実行中は、第1速度で前記篩部を動作され、
前記篩部に前記微細化物が存在する状態で前記篩部が停止している状態から始動する場合、前記篩部の始動後に、前記篩部が前記第1速度よりも低速で動作する状態を含む始動動作がなされる、繊維原料再生装置。 - 繊維を含む材料を篩う篩部と、前記篩部から排出される前記材料を堆積させる堆積部と、前記堆積部に堆積した前記材料を加工する加工部と、前記篩部を動かして前記篩部から前記材料を排出させる駆動部と、を備える繊維処理装置により、
前記加工部による加工の実行中に、第1速度で前記篩部を動作され、
前記篩部が停止している状態から始動する場合、前記篩部の始動後に、前記篩部が前記第1速度よりも低速で動作する状態を含んでいる始動動作を実行させる、繊維処理装置の制御方法。
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