JP2503354B2

JP2503354B2 - 自動液体配合制御装置

Info

Publication number: JP2503354B2
Application number: JP5017197A
Authority: JP
Inventors: 正人小原; 理斉藤; 英雄山田; 正俊高橋; 祐一端谷
Original assignee: Soken Kagaku KK; Sakata Inx Corp
Current assignee: Soken Kagaku KK; Sakata Inx Corp
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH05281017A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広い分野の各種液体を
定点で自動配合計量、調合する自動液体配合制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液体配合装置は、印刷インキ、
塗料、合成樹脂、食品、化粧品及び医薬品などの製造工
程において、例えば数種の液体原料を所定量づつ計量し
て単一の容器に充填する作業などに用いられる。例え
ば、特開昭59-153127号公報、米国特許第4,637,527号、
英国特許公開2060563号に開示されたこの種の装置で
は、異種の液体を注出する複数のノズルが放射状に配置
され、これらノズルの中心部位では注入容器が待機して
いる。また、各ノズルにはそれぞれ駆動装置を備え、制
御プログラムに基づいてノズルを順次選択して駆動さ
せ、各ノズルから液体を計量して注入することにより単
一容器に異なる液体を設定された混合比で調合、配合す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の液体
配合装置の場合、放射状に配置されたノズル装置数は多
いほどコスト上有利であるから、例えば４０本以上と多
数である。また、多数のノズル装置の個々に駆動装置を
備えているから、多数のノズル装置を駆動させる場合に
は駆動装置を順に作動させて選択されたノズル装置を順
に注出位置まで引き込む。したがって、装置全体の機
構、電気配線、空油圧配管及び装置保護機構が非常に複
雑であるから、コスト高となりかつ保守点検が困難とな
る。また、この種の液体配合装置は、液体供給側の例え
ば圧力変動や液粘度変動、或いは注出ノズル先端部に注
出液体が付着して固化することで計量精度を低下させる
不都合がある。そこで、本発明は装置機構を簡素化して
コストを低減すると共に日常の保守点検を容易にし、か
つ計量配合が高精度で制御できる自動液体配合制御装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による自動液体配
合制御装置は、放射状に配置されかつ先端に液体注出弁
を有する複数のノズル装置と、放射状のノズル装置の中
心に配置されかつ複数のノズル装置の１つを選択して中
心の注出位置に引込むノズル選択引込装置と、引き込ま
れたノズル装置の液体注出弁を設定開度で開く開弁装置
と、液体の種類及び注出量を含む各種データを設定しか
つ選択すべきノズル装置及び注出液体の設定量を含む設
定入力信号を発生する入力装置と、注出液体の注出量を
検出する計量装置と、入力装置の設定入力信号及び計量
装置の検出出力を処理してノズル選択引込装置及び開弁
装置の制御信号を発生する総合制御装置とを備えてい
る。この自動液体配合制御装置では、ノズル選択引込装
置は、架台の中心に回転可能に配置された旋回フレーム
と、シリンダ及び係止部を有するロッドを備えかつ旋回
フレームに固定されたアーム装置と、各ノズル装置に取
り付けられたフックと、旋回フレームに取り付けられか
つ各ノズル装置の液体注出弁を保持するクランプ部とを
備え、旋回フレームの下端に取り付けられた開弁装置に
よりノズル装置の液体注出弁の開閉レバーを操作し、総
合制御装置からの制御信号によりノズル選択引込装置を
作動させ、旋回フレームを所定の位置に回転してノズル
装置を選択した後、アーム装置のロッドを伸張させ、ア
ーム装置を僅かに回転させて、アーム装置のロッドを選
択されたノズル装置のフックに係合させた後、ロッドを
収縮させ、液体注出弁をクランプ部により保持した後、
総合制御装置からの制御信号により開弁装置を作動させ
て、選択されたノズル装置から所定量の液体を取り出
す。また、本発明の自動液体配合制御装置の総合制御装
置は、開弁装置への出力信号等を記憶可能な学習モード
と液体の注出計量を行なう通常モードとの間で総合制御
装置の動作モードを切り替えるモード切替手段と、設定
入力信号を読出してノズル選択引込装置の制御信号を発
生する選択制御信号発生手段と、計量装置の検出出力と
設定入力信号の設定量とを比較して偏差量を演算する偏
差量演算手段と、単位秒毎の計量装置の検出出力の変化
量から液体の流出速度を演算する流速演算手段と、液体
垂切量の複数の設定値を記憶する垂切量記憶手段と、流
速演算手段の演算値及び垂切量記憶手段の複数の設定値
を読出して複数の制御領域切替用変数値を演算する制御
領域切替用変数演算手段と、学習モード時、各制御領域
毎に開弁装置への出力信号と液体の流出速度及び垂切量
を制御データとして記憶する制御データ記憶手段と、通
常モード時、偏差量演算手段の偏差量及び制御領域切替
用変数演算手段の変数値を比較して偏差量が変数値未満
の場合に制御領域を切り替える制御領域切替手段と、制
御データ記憶手段に記憶された各制御領域毎の制御デー
タを通常モード時に読出して開弁装置の制御信号を発生
する弁制御信号発生手段とを含む。

【０００５】

【作用】システムの起動によって、総合制御装置から制
御信号が送出されてノズル選択引込装置が作動し、放射
状に配置されたノズル装置の１つに対応する角度位置へ
旋回フレームが回動し、この選択されたノズル装置がア
ーム装置の伸縮により中心の注出位置に引き込まれ、ノ
ズル装置の液体注出弁がクランプ部にて保持される。次
いで、総合制御装置から制御信号が送出されて開弁装置
が作動し、引き込まれたノズル装置の液体注出弁を設定
開度で開き、以下、複数のノズル装置を順次選択して液
体を注出させることにより、液体を計量して容器に注入
する。即ち、中央に配置された単一のノズル選択引込装
置によって、放射状に配置されたノズル装置を総合制御
装置内に形成された制御プログラムに基づいた順に選択
して引き込み、順次注出する。また、総合制御装置は、
学習モード時に記憶された開弁装置への出力信号等の制
御データを通常モード時、即ち液体の注出計量時に読出
して開弁装置の制御を行なうと共に、実測量と設定量と
の差に基づく偏差量に応じて注出液体の流速の制御領域
を切り替え、通常時の注出計量を高精度で制御する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明による自動液体配合制御装置の
実施例を図１〜図１８に基づいて説明する。図１及び図
３に示すように、実施例では４０個（以上の場合もあ
る）のノズル装置１０が架台１の上段横桁２に同一円周
上で放射状に配置され、例えばリキッドインキ用原料液
等において、ノズル装置１０の１つを選択して順次配合
すべく異種の液体を注出させる。各ノズル装置１０の口
径（注出ノズル部１３ａ）は例えばＪＩＳ２５Ａのも
のであり、１回の配合運転あたり最大の計量品数はノズ
ル装置数（実施例では４０個）である。各ノズル装置１
０の注出管１１の基端は上段横桁２で継手１２に支持さ
れて液体槽（図示せず）に接続されている。ノズル装置
１０の放射状配置は同一円周上で３６０°全周にわたら
ず、３１０°程度の周に等間隔で配置されている。この
理由は、３６０°全周に均等配置することも可能である
が、周の一部の５０°程度の範囲をノズル装置１０を配
置しない空間にして、配線や配管のハーネス類の引き回
しスペースと作業人員の保守点検スペースを確保するた
めである。

【０００７】各ノズル装置１０においては、注出管１１
の先端に注出弁１３（液体注出弁）が取り付けられ、注
出管１１を中段横桁３でブラケット１４を介し回動可能
に支持させて、先端の注出弁１３が径方向の中心に向か
って定位置（図３の二点鎖線）から移動可能である。ま
た、図４に示すように、同一円周上で各ノズル装置１０
がホームポジションに復帰しているか否かを検出するノ
ズル復帰検出装置１００が配置されている。ノズル復帰
検出装置１００は、各ノズル装置１０の例えば各注出管
１１に対応して放射状に配置されたＵ字形の復帰位置受
けガイド１０１を有し、これら復帰位置受けガイド１０
１はエア管１０２に接続されている。エア管１０２には
供給エアの開閉電磁弁１０３、減圧弁１０４及び圧力ス
イッチ１０５で構成される空圧コントロール手段が接続
されている。所定のノズル装置１０の注出管１１を復帰
位置受けガイド１０１の１つで受けているとき、即ち復
帰位置に戻っているときは微圧が生じている。復帰して
いないときは漏洩しているとして警報等を発生し、次過
程への移行を禁止する。このように各ノズル装置１０の
ホームポジションを検出する理由は、仮に１台のノズル
装置１０がホームポジションに復帰しないで途中で止ま
っていると、ノズル装置１０にハーネス類を引っ掛けた
り、次に述べるノズル選択引込装置２０の動作の支障と
なることを防止するためである。

【０００８】図５以下の各図に示すように、ノズル装置
１０の注出弁１３は実施例では二方向ボール弁が用いら
れ、最下部には注出ノズル部１３ａを有し、弁ハウジン
グ１３ｂから突出させた弁体コック１３ｃの先端外部に
は矩形状の回転レバー１３ｄが固定されている。また、
注出管１１には先端の注出弁１３と回動支点のブラケッ
ト１４との間の好適位置には引込フック１５（図３参
照）が設けられ、この引込フック１５にノズル選択引込
装置２０の引込アーム装置２８が係脱する。

【０００９】図７以下の各図において、ノズル選択引込
装置２０は、前述のように放射状に配置された多数のノ
ズル装置１０の中心部位に配置されて中段横桁３に固定
され、後述する総合制御装置６０からの制御信号によっ
て、ノズル装置１０の１つを選択して中心の注出部位に
引き込む。ノズル選択引込装置２０は、架台１の中段横
桁３に固定されたＡＣサーボ等によるモータ２１と減速
機２２などから構成される駆動部を有し、この駆動部の
回転を継手２３から伝達されるシャフト２５を有する。
シャフト２５はスリーブ２６を介して中段横桁３に回転
自在に支持され、シャフト２５の下部に連結された旋回
フレーム２７に回動を伝達する。図８で明らかなよう
に、旋回フレーム２７は角材やＣ型鋼により門形に形成
され、この旋回フレーム２７には垂直方向の縦軸線に対
して傾斜した引込みアーム装置２８が取り付けられてい
る。従って、引込みアーム装置２８は旋回フレーム２７
に伴って前述のように３１０°程度の回転が可能であ
る。図２のように、３１０°の両端部位には、旋回フレ
ーム２７に伴った引込みアーム装置２８の旋回を３１０
°の範囲に規制するために、上下限位置を検出する例え
ばフォトカプラ等による位置検出センサや近接スイッチ
４、５が設置されている。

【００１０】ノズル選択引込装置２０において、旋回フ
レーム２７の回転角度位置の制御は、多数のノズル装置
１０の１つを順次選択する総合制御装置６０に記憶され
た動作シーケンスに基づいて行われる。選択順序は配合
される液体の種類や量によって設定されるものであり、
特定の動作シーケンスに限定されるものではない。実施
例では、サーボモータ２１にロータリエンコーダを内蔵
して回転位置の検出が可能な型式のものを用い、現位置
に対する回転角度位置の比較判断、加減演算等の一連の
制御が行われる。

【００１１】引込アーム装置２８は、ロッド２８ｂが延
び出る油圧式又は空圧式のシリンダ２８ａを有し、ロッ
ド２８ｂの先端には前述のノズル注出管１１の引込フッ
ク１５に係脱する係止フック２８ｃが設けられている。
シリンダ２８ａの両側には支持及びロッド案内用のフレ
ーム２８ｄが取り付けられている。また、引込みアーム
装置２８には、ロッド２８ｂの押出し位置検出用及び引
込み位置検出用の各近接スイッチ２８ｅ、２８ｆなどロ
ッド移動の制御に伴う位置センサ、そして安全面を考慮
したロッド２８ｂの後退時減速用検出センサ、供給エア
の出し入れ検出センサ等の各種検出手段が配備されてい
る。

【００１２】一方、図９に示すように、旋回フレーム２
７には引込アーム装置２８の下位に開弁装置３０が設け
られ、選択して引き寄せた１つのノズル装置１０の注出
弁１３を、各ノズル装置１０ごとに設定された任意の弁
開度で開くようになっている。この開弁装置３０は、弁
開閉機構部として、例えばポジショナ３１（図１参照）
からのエアの供給を受けて作動するアクチュエータ３２
を有し、アクチュエータ３２の出力軸３２ａには角形状
の弁開閉板３３が取り付けられ、ポジショナ３１によっ
てアクチュエータ３２の作動を調整して弁開閉板３３を
所定の回転角度で回動させる。弁開閉板３３には４個の
ガイドローラ３４が取り付けてあり、この４個のガイド
ローラ３４で前述のノズル注出弁１３の回転レバー１３
ｄを抱き込んで保持可能である。即ち、アクチュエータ
３２の作動によって弁開閉板３３が回動し、この回動で
ノズル注出弁１３の開閉レバー１３ｄを回転させる構造
である。注出弁１３の保持を確実にして位置決めするた
めに保持ローラ（クランプ部）３５も設けてある。こう
した一連の制御も総合制御装置６０からの制御信号によ
って実行される。

【００１３】図１に示すように、開弁装置３０の下方の
注出位置には注出弁１３から注出された液体の液垂れ受
けトレイ４０が配置され、液体の所定量を注出して閉弁
された注出弁１３からの微量の液体滴下分を収集するよ
うになっている。トレイ４０には収集タンク４１が設け
られ、このタンク４１には液体の溢れを防止するために
警報用のアラームを取り付けることも可能である。更
に、この下方には注入容器５０が待機し、容器５０は計
量装置７０（本実施例では重量計）に担持されている。
但し、計量装置７０に代わる手段として、各ノズル装置
１０の注出管１１の好適部位にそれぞれ計量メータ等を
取り付け、各ノズル装置１０からの注出量を制御するこ
とも可能である。

【００１４】また、図１０は注出弁１３を洗浄するノズ
ル洗浄装置８０を示す。ノズル装置１０の注出弁１３か
ら液体の注出が続くと、注出ノズル部１３ａの口回りが
付着物で汚れることがある。これはその後の正確な計量
注出の支障となるので、本発明の装置では、定期的又は
時期を見計らって注出ノズル部１３ａの洗浄が可能であ
り、注出口周辺に付着した液の乾燥固化を防ぐ。即ち、
図のように、洗浄ノズル部８１はこの中心部に洗浄液噴
出管８２及び乾燥エア管８３を有し、上部には容器状に
上向きに開口された排液貯蔵部８４が空間成形されてい
る。洗浄液噴出管８２及び乾燥エア管８３は液通路８２
ａ及びエア通路８３ａを介して液供給チューブ８５及び
エア供給チューブ８６に接続されている。また、排液貯
蔵部８４には垂直に延びた排液通路８７が連通してい
て、この排液通路８７に接続された排液チューブ８８か
ら排液貯蔵部８４に溜った洗浄液を排出する。

【００１５】洗浄ノズル部８１はこの下方でエアシリン
ダ８９の作動ロッド８９ａ先端に結合支持され、作動ロ
ッド８９ａの図の上下方向の動作と一体に注出ノズル部
１３ａに接近離間が可能である。即ち、定位置に待機し
ている注出ノズル部１３ａに対し、洗浄ノズル部８１が
図のような位置まで上昇して迎えに行き、洗浄作業を終
えると降下して逃げる構造である。また、注出ノズル部
１３ａの軸線上に洗浄ノズル部８１が位置していては、
前述のように容器５０への注入作業の支障となるため、
注入時は洗浄ノズル部８１を軸線上から逃す必要があ
る。この操作を本装置では回転式エアシリンダ９０で行
なう。即ち、エアシリンダ８９がブラケット９２を介し
て回転式エアシリンダ９０の回転軸９１に結合され、回
転軸９１の回転を受けてエアシリンダ８９は洗浄ノズル
部８１を伴い、図に垂直な平面内で、例えば４５°の範
囲での角度回転が可能である。

【００１６】本実施例の自動液体配合制御装置の電気回
路は図１１に示すように、前述のノズル選択引込装置２
０、開弁装置３０及びノズル洗浄装置８０が総合制御装
置６０の出力側に接続され、前述のノズル復帰検出装置
１００及び注出液体の秤量を検出する計量装置７０が総
合制御装置６０の入力側に接続されている。ノズル選択
引込装置２０、開弁装置３０、ノズル洗浄装置８０及び
ノズル復帰検出装置１００は自動液体配合装置１１０内
に含まれる。また、総合制御装置６０には、キーボード
６３、バーコードリーダ６４、カードリーダ６５及び現
場型インタフェース６２を有する入力装置１２０と、管
理用制御装置６１が接続され、各々相互間でデータの授
受を行なう。入力装置１２０の現場型インタフェース６
２はキーボード６３、バーコードリーダ６４及びカード
リーダ６５から入力された配合する液体の種類及び注出
量を含む各種設定データを設定入力信号として管理用制
御装置６１に送出する。現場型インタフェース６２の出
力側にはプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ブ
ラウン管ディスプレイ等の表示装置６６が接続され、装
置の運転状態を表示する。管理用制御装置６１は、設定
入力信号から選択すべきノズル装置及び注出液体の設定
量を含む処方データを作成しかつ修正して総合制御装置
６０に送出する。また、管理用制御装置６１は注出計量
終了後の実績データの収集、記憶を行ないかつ運転状況
の監視や生産日報、月報及びバッチ報作成等を行なう。
総合制御装置６０は、管理用制御装置６１の処方データ
及び計量装置７０の検出出力を処理してノズル選択引込
装置２０及び開弁装置３０の制御信号を発生する。ま
た、総合制御装置６０は注出計量終了後に実績データを
管理用制御装置６１に送出する。なお、上記の総合制御
装置６０、管理用制御装置６１、入力装置１２０及び表
示装置６６は本実施例では図１に示す制御盤１３０に一
括して収納されている。また、管理用制御装置６１を省
略して入力装置１２０の設定入力信号を直接総合制御装
置６０に送出する構成も可能である。更に、別の実施例
として防爆構造を有する自動液体配合装置においては、
入力装置１２０及び表示装置６６を図示の制御盤１３０
に該当する位置に配置し、総合制御装置６０及び管理用
制御装置６１を隔離して配置する場合もある。特に図示
はしないが、管理用制御装置６１内には選択すべきノズ
ル装置及び注出液体の設定量を含む処方データを発生す
る処方データ信号発生手段と、総合制御装置６０からの
実績データを記憶する実績データ記憶手段とがプログラ
ム制御により形成されている。また、総合制御装置６０
内には開弁装置３０への出力信号等を記憶可能な学習モ
ードと液体の注出計量を行なう通常モードとの間で総合
制御装置の動作モードを切り替えるモード切替手段と、
処方データを読出してノズル選択引込装置２０の制御信
号を発生する選択制御信号発生手段と、計量装置７０の
検出出力と処方データの設定量とを比較して偏差量を演
算する偏差量演算手段と、単位毎の計量装置７０の検出
出力の変化量から液体の流出速度を演算する流速演算手
段と、液体垂切量の複数の設定値を記憶する垂切量記憶
手段と、流速演算手段の演算値及び垂切量記憶手段の複
数の設定値を読出して複数の制御領域切替用変数値を演
算する制御領域切替用変数演算手段と、学習モード時、
各制御領域毎に開弁装置３０への出力信号と液体の流出
速度及び垂切量を制御データとして記憶する制御データ
記憶手段と、通常モード時、偏差量演算手段の偏差量及
び制御領域切替用変数演算手段の変数値を比較して偏差
量が変数値未満の場合に制御領域を切り替える制御領域
切替手段と、制御データ記憶手段に記憶された各制御領
域毎の制御データを通常モード時に読出して開弁装置の
制御信号を発生する弁制御信号発生手段と、選択制御信
号発生手段及び弁制御信号発生手段で発生した信号と計
量装置７０の検出出力信号を実績データとして記憶する
実績データ記憶手段と、注出計量終了後、実績データを
管理用制御装置６１に送出する実績データ送出手段とが
プログラム制御により形成されている。総合制御装置６
０及び管理用制御装置６１は例えばマイクロコンピュー
タ又は複数のＩＣ（集積回路）等を備えたディスクリー
ト回路として構成することができる。

【００１７】上記の構成において、図１〜図１１に示す
自動液体配合制御装置は図１３〜図１８に示すフローチ
ャートの動作シーケンスに従って作動される。

【００１８】自動液体配合制御装置の起動（スタート）
によって、液体を計量配合する容器５０がコンベアで搬
送され、注出中心にて待機している。次にステップＳ₁
に進み、ステップＳ₁において総合制御装置６０は管理
用制御装置６１内の処方データ信号発生手段から送出さ
れた選択すべきノズル装置及び注出液体の設定量を含む
処方データを受信する。続いてステップＳ₂に進み、ス
テップＳ₂において全てのノズル装置１０が図１及び図
３の二点鎖線の復帰位置（ホームポジション）に待機し
ているか否かノズル復帰検出装置１００によって検出す
る。全てのノズル装置１０がホームポジションに待機し
ている場合はステップＳ₄に進む。ノズル装置１０の１
つでも復帰していない場合はアラームを発生し、ステッ
プＳ₃に進む。ステップＳ₂からステップＳ₄に進み、ス
テップＳ₄において総合制御装置６０内の選択制御信号
発生手段は、ステップＳ₁で受信した処方データを読出
してノズル選択引込装置２０の駆動部に制御信号を送出
し、ノズル選択引込装置２０を作動させてノズル装置１
０の選択を行なう。その後ステップＳ₅に進み、ステッ
プＳ₅においてノズル装置１０の選択が終了した後、ス
テップＳ₆に進み、ステップＳ₆において総合制御装置６
０内の弁制御信号発生手段は開弁装置３０に制御信号を
送出し、開弁装置３０を閉位置にしてノズル装置１０が
ノズル引込アーム装置２８によって中心部位に引き込ま
れた際の注出弁開閉レバー１３ｄと弁開閉板３３との嵌
合を確実に行なう。また、ノズル引込アーム装置２８の
ロッド２８ｂは延びた状態にあって、ロッド先端の係止
フック２８ｃが選択されたノズル装置１０の注出管１１
の引込フック１５に係合できる位置となっていて、旋回
フレーム２７は選択された第１番目のノズル装置１０を
引き込むべく、その対象のノズル装置１０に対応した回
転角度で回転して停止する。これより、制御信号がノズ
ル引込アーム装置２８に送られ、ロッド２８ｂがシリン
ダ２８ａ内に引き込む方向に後退する（ステップ
Ｓ₇）。この後退動作で、先端の係止フック２８ｃが対
象のノズル注出管１１の引込フック１５に係合し、その
ままノズル装置１０全体がブラケット１４を回動支点に
してリターンスプリング１６に抗して中心部位に向かっ
て移動する。なお、ステップＳ₄における総合制御装置
６０内の選択制御信号出力手段の制御信号は実績データ
として総合制御装置６０内の実績データ記憶手段に記憶
される。

【００１９】ステップＳ₇からステップＳ₈に進み、ステ
ップＳ₈において総合制御装置６０は「洗浄モード」か
否か判断し、洗浄モードであれば総合制御装置６０から
ノズル洗浄装置８０の回転式エアシリンダ９０に作動信
号が送出されて、洗浄ノズル部８１がこの下方でエアシ
リンダ８９の作動に伴って注出ノズル部１３ａの軸線に
合わせられる。次にステップＳ₉に進み、ステップＳ₉に
おいて洗浄液噴出管８２から洗浄液が噴出されて注出ノ
ズル部１３ａに付着した口回りの付着物を除去する。洗
浄液は排液貯蔵部８４に溜められる。洗浄が終了する
と、乾燥エア管８３から圧搾エアが供給されて、特に注
出ノズル部１３ａの口回りを乾燥する。洗浄液は排液通
路８７、排液チューブ８８から排出される。その後ステ
ップＳ₂に戻る。ステップＳ₈において洗浄モードになっ
ていない場合はステップＳ₁₀に進み、風袋を消去する。
ここで、風袋消去とは、計量装置７０の検出出力を零に
することである。

【００２０】風袋消去後にノズル装置１０からの注出が
開始される。ここで、図７以下は、選択されたノズル装
置１０の注出弁１３が開弁装置３０に保持され、注出位
置にセットされた状態を示している。ノズル装置１０の
セット完了が検出されると、注出弁１３を設定された弁
開度で開くべく、制御信号が開弁装置３０に向けて送出
される。制御信号によってアクチュエータ３２はポジシ
ョナ３１からのエアの供給を受け、ポジショナによる調
整で出力軸３２ａが所定の回転角度で回動する。弁開閉
板３３の４個のガイドローラ３４で抱き込まれたノズル
注出弁１３の回転レバー１３ｄが回動し、その回動量に
対応した開度で注出弁１３が開いて注出が始まる。

【００２１】注出弁１３からの液体は計量されつつ容器
５０に注入される。定量注入前、開弁装置３０側のアク
チュエータ３２はポジショナ３１による調整を受け、予
め設定された閉弁まで閉じられる。完全に閉じるまでの
間の閉弁動作は連続的に制御される。次いで、開弁装置
３０側の完全閉弁位置が確認されて注出弁１３が完全に
閉じられ、注出が完了する。この完了時の信号を受けて
ノズル選択引込装置２０が再び作動し、ロッド２８ｂが
突出する方向に前進して終了したノズル装置１０を元の
復帰位置（ホームポジション）まで送り戻す。以下、一
連の手順で多数のノズル装置１０が順次選択されて単一
の容器５０への注入が繰り返され計量配合される。

【００２２】図１４〜図１８は液体注出の動作シーケン
スを示す。液体の注出は先ず「学習モード」に基づいて
行われる。ステップＳ₁₁において、総合制御装置６０は
自身に内蔵のモード切替手段が学習モードに設定されて
いるか否かを判断し、モード切替手段が学習モードに設
定されている場合はステップＳ₁₂に進む。即ち、ステッ
プＳ₁₁において、学習モードは、図１２に示すように所
定量の注出が始めの「最大流速制御領域」から、「中間
流速制御領域」、「最小流速制御領域」までの３段階に
仮設定される。図１２では注出時間Ｔと偏差量Ｗ_Dとの
相関で示されている。偏差量Ｗ_Dとは、管理用制御装置
６１からの処方データの設定量と計量装置７０の検出出
力の差を示し、総合制御装置６０内の偏差量演算手段に
よって演算される。また、流速とは、単位秒毎の計量装
置７０の検出出力の変化量を示し、総合制御装置６０内
の流速演算手段によって演算される。ここで、入力装置
１２０から液体垂切量の５つの設定値、即ち、最小パル
ス量Ｄ₁、最小流速垂切量Ｄ₂、中間パルス量Ｄ₃、中間
流速垂切量Ｄ₄及び最大流速垂切量Ｄ₅を順次入力するこ
とにより、総合制御装置６０内の垂切量記憶手段に液体
垂切量の５つの設定値Ｄ₁〜Ｄ₅が順次記憶される。垂切
量とは、液体注出時の弁全閉信号発生時点の計量装置７
０の検出出力と液体流出が完全に停止した時点の計量装
置７０の検出出力の差を示す。また、仮設定された３段
階の流速制御領域及び垂切量記憶手段に記憶された設定
値Ｄ₁〜Ｄ₅は、総合制御装置６０内の制御領域切替用変
数演算手段により、最小パルス制御開始偏差Ｗ₁、最小
流速制御開始偏差Ｗ₂、中間パルス制御開始偏差Ｗ₃及び
中間流速制御開始偏差Ｗ₄が４つの制御領域切替用変数
値として順次演算され、制御開始偏差量の変数値が仮設
定される。

【００２２】ステップＳ₁₂において、総合制御装置６０
は偏差量Ｗ_Dに対する最小流速制御開始偏差Ｗ₂の大きさ
を比較する。最小流速制御開始偏差Ｗ₂が偏差量Ｗ_D以下
の場合はステップＳ₁₃に進み、ステップＳ₁₃において総
合制御装置６０は開弁装置３０への出力信号を所定量毎
にアップし、注出開始開度時の開弁装置３０への出力信
号ＭＶ₁、最小流速開度時の開弁装置３０への出力信号
ＭＶ₂、最小流速制御領域内での液体の流出速度、最小
流速垂切量Ｄ₂を最小流速時の制御データとして総合制
御装置６０内の制御データ記憶手段に記憶する。その
後、記憶した最小流速時の制御データを使用して最小パ
ルス制御開始偏差Ｗ₁を再演算する。続いて最小パルス
量Ｄ₁を制御データ記憶手段に記憶してステップＳ₁₄に
進み「第１学習段階」を終了する。終了していない場合
はステップＳ₁₂に戻る。また、最小流速制御開始偏差Ｗ
₂が偏差量Ｗ_Dより大きい場合はステップＳ₂₁に進み、学
習モードを強制終了させる。

【００２３】第１学習段階終了後、ステップＳ₁₅に進
み、ステップＳ₁₅において総合制御装置６０は偏差量Ｗ
_Dに対する中間パルス制御開始偏差Ｗ₃の大きさを比較す
る。中間パルス制御開始偏差Ｗ₃が偏差量Ｗ_D以下の場合
はステップＳ₁₆に進み、ステップＳ₁₆において総合制御
装置６０は開弁装置３０への出力信号を所定量毎にアッ
プし、中間流速一定開度時の開弁装置３０への出力信号
ＭＶ₃、中間流速制御領域内での液体の流出速度、中間
流速垂切量Ｄ₄を中間流速時の制御データとして総合制
御装置６０内の制御データ記憶手段に記憶する。その
後、記憶した中間流速時の制御データを使用して最小流
速制御開始偏差Ｗ₂及び中間パルス制御開始偏差Ｗ₃をそ
れぞれ再演算する。続いて中間パルス量Ｄ₃を制御デー
タ記憶手段に記憶してステップＳ₁₇に進み「第２学習段
階」を終了する。終了していない場合はステップＳ₁₅に
戻る。また、中間パルス制御開始偏差Ｗ₃が偏差量Ｗ_Dよ
り大きい場合はステップＳ₂₁に進み、学習モードを強制
終了させる。

【００２４】第２学習段階終了後、ステップＳ₁₈に進
み、ステップＳ₁₈において総合制御装置６０は偏差量Ｗ
_Dに対する中間流速制御開始偏差Ｗ₄の大きさを比較す
る。中間流速制御開始偏差Ｗ₄が偏差量Ｗ_D以下の場合は
ステップＳ₁₉に進み、ステップＳ₁₉において最大流速制
御領域内での液体の流出速度ｄＷ、最大流速垂切量Ｄ₅
を最大流速時の制御データとして総合制御装置６０内の
制御データ記憶手段に記憶する。その後、記憶した最大
流速時の制御データを使用して中間流速制御開始偏差Ｗ
₄を再演算する。続いてステップＳ₂₀に進み、ステップ
Ｓ₂₀において最大流速垂切量Ｄ₅と最大流速制御領域内
での液体の流出速度ｄＷとを比較して垂切修正係数αを
算定する。その後ステップＳ₂₁に進み、学習モードが終
了する。

【００２５】学習モードの中途段階で注出が「定量」に
達した場合、総合制御装置６０は自身に内蔵のモード切
替手段を「学習モード」から「通常モード」に切り替
え、ステップＳ₂₂に進む。この「通常モード」では「学
習モード」で収集したデータで制御を実行して液体の注
出計量を行なう。ステップＳ₂₂からステップＳ₂₃に進
み、ステップＳ₂₃において総合制御装置６０は計量装置
７０の単位秒毎の出力変化を検出して総合制御装置６０
内の流速演算手段により液体の流出速度ｄＷを演算す
る。続いてステップＳ₂₄に進み、ステップＳ₂₄において
総合制御装置６０は偏差量Ｗ_Dに対する中間流速制御開
始偏差Ｗ₄の大きさを比較する。偏差量Ｗ_Dが中間流速制
御開始偏差Ｗ₄以上の場合はステップＳ₂₅に進み、ステ
ップＳ₂₅において総合制御装置６０は開弁装置３０に制
御信号を送出し、時間関数に基づいて徐々に注出弁１３
を開弁して最大流速制御領域での液体の注出計量を行な
う。続いてステップＳ₂₆に進み、学習された垂切修正係
数αを使用して中間流速制御開始偏差Ｗ₄を決定後、ス
テップＳ₂₃に戻る。

【００２６】ステップＳ₂₄において偏差量Ｗ_Dが中間流
速制御開始偏差Ｗ₄未満の場合、総合制御装置６０内の
制御領域切替手段により最大流速制御領域から中間流速
制御領域に切り替えられてステップＳ₂₇に進み、ステッ
プＳ₂₇において総合制御装置６０は開弁装置３０に弁全
閉信号を送出し（ＭＶ＝０）、注出弁１３を一気に閉弁
する。次にステップＳ₂₈に進み、ステップＳ₂₈において
総合制御装置６０は偏差量Ｗ_Dに対する中間パルス制御
開始偏差Ｗ₃の大きさを比較する。偏差量Ｗ_Dが中間パル
ス制御開始偏差Ｗ₃以上の場合はステップＳ₂₉に進み、
ステップＳ₂₉において総合制御装置６０は制御データ記
憶手段に記憶された中間流速時の制御データを読出しか
つ開弁装置３０に制御信号を送出し、時間関数に基づい
て徐々に注出弁１３を中間流速一定開度（ＭＶ₃）まで
開弁して中間流速制御領域での液体の注出計量を行な
う。続いて学習された垂切量Ｄ₃及びＤ₄を使用して推定
中間パルス量Ｄ₃´及び推定中間流速垂切量Ｄ₄´を演算
し、推定垂切量Ｄ₃´及びＤ₄´から中間パルス制御開始
偏差Ｗ₃を推定し（ステップＳ₃₀）、液体の流出速度ｄ
Ｗを一定にし（ステップＳ₃₁）、中間流速一定開度（Ｍ
Ｖ₃）の学習値を更新する（ステップＳ₃₂）。その後、
ステップＳ₂₃に戻る。

【００２７】ステップＳ₂₈において偏差量Ｗ_Dが中間パ
ルス制御開始偏差Ｗ₃未満の場合、総合制御装置６０内
の制御領域切替手段により中間流速制御領域から中間パ
ルス制御領域に切り替えられてステップＳ₃₃に進み、ス
テップＳ₃₃において総合制御装置６０は開弁装置３０に
弁全閉信号を送出し（ＭＶ＝０）、注出弁１３を一気に
閉弁する。次にステップＳ₃₄に進み、ステップＳ₃₄にお
いて総合制御装置６０は偏差量Ｗ_Dに対する最小流速制
御開始偏差Ｗ₂の大きさを比較する。偏差量Ｗ_Dが最小流
速制御開始偏差Ｗ₂以上の場合はステップＳ₃₅に進み、
ステップＳ₃₅において総合制御装置６０は開弁装置３０
に制御信号を送出し、注出弁１３を中間流速一定開度
（ＭＶ₃）まで間欠的に開弁して中間パルス制御領域で
の液体の注出計量を行なう。その後、ステップＳ₂₃に戻
る。

【００２８】ステップＳ₃₄において偏差量Ｗ_Dが最小流
速制御開始偏差Ｗ₂未満の場合、総合制御装置６０内の
制御領域切替手段により中間パルス制御領域から最小流
速制御領域に切り替えられてステップＳ₃₆に進み、ステ
ップＳ₃₆において総合制御装置６０は偏差量Ｗ_Dに対す
る最小パルス制御開始偏差Ｗ₁の大きさを比較する。偏
差量Ｗ_Dが最小パルス制御開始偏差Ｗ₁以上の場合はステ
ップＳ₃₇に進み、ステップＳ₃₇において最小流速開度
（ＭＶ₂）を設定して注出弁１３を最小流速開度（Ｍ
Ｖ₂）まで開弁して最小流速制御領域での液体の注出計
量を行なう。続いて学習された垂切量Ｄ₁及びＤ₂を使用
して推定最小パルス量Ｄ₁´及び推定最小流速垂切量Ｄ₂
´を演算し、推定垂切量Ｄ₁´及びＤ₂´から最小パルス
制御開始偏差Ｗ₁を推定し（ステップＳ₃₈）、液体の流
出速度ｄＷを秤量最小値εに制御し（ステップＳ₃₉）、
最小流速開度（ＭＶ₂）の学習値を更新する（ステップ
Ｓ₄₀）。その後、ステップＳ₂₃に戻る。

【００２９】ステップＳ₃₆において偏差量Ｗ_Dが最小パ
ルス制御開始偏差Ｗ₁未満の場合、総合制御装置６０内
の制御領域切替手段により最小流速制御領域から最小パ
ルス制御領域に切り替えられてステップＳ₄₁に進み、ス
テップＳ₄₁において総合制御装置６０は開弁装置３０に
弁全閉信号を送出し（ＭＶ＝０）、注出弁１３を一気に
閉弁する。次にステップＳ₄₂に進み、ステップＳ₄₂にお
いて総合制御装置６０は偏差量Ｗ_Dに対する最小パルス
量Ｄ₁の大きさを比較する。最小パルス量Ｄ₁が偏差量Ｗ
_D以下の場合はステップＳ₄₃に進み、ステップＳ₄₃にお
いて総合制御装置６０は開弁装置３０に制御信号を送出
し、注出弁１３を最小流速開度（ＭＶ₂）まで間欠的に
開弁して最小パルス制御領域での液体の注出計量を行な
う。その後、ステップＳ₂₃に戻る。なお、ステップＳ₂₃
〜ステップＳ₄₃における総合制御装置６０の出力データ
及び計量装置７０の検出出力データは全て実績データと
して総合制御装置６０内の実績データ記憶手段に記憶さ
れる。

【００３０】ステップＳ₄₂において最小パルス量Ｄ₁が
偏差量Ｗ_Dよりも大きくなった段階でステップＳ₄₄に進
む。ステップＳ₄₄では総合制御装置６０から開弁装置３
０に弁全閉信号が送出され、注出弁１３が全閉される。
続いてステップＳ₄₅に進み、総合制御装置６０は注出ノ
ズル部１３ａからの液体の垂切れを待って自身に内蔵の
実績データ送出手段より実績データを管理用制御装置６
１に送出し、管理用制御装置６１はその実績データを自
身に内蔵の実績データ記憶手段に記憶して実績収集を行
なう。次にステップＳ₄₆に進み、総合制御装置６０はノ
ズル装置１０をホームポジションに復帰させるべく選択
制御信号発生手段から制御信号をノズル選択引込装置２
０に向けて送出し、ノズル選択引込装置２０が駆動され
てノズル引込アーム装置２８が作動する。そして、ノズ
ル復帰検出装置１００によってノズル装置１０がホーム
ポジションに復帰したことを確認後（ステップＳ₄₇）、
終了となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による自動
液体配合制御装置は、放射状に配置された多数のノズル
装置に対して、中央に配置された単一のノズル選択引込
み装置で任意のノズル装置の１つを選択して注出させる
ので、従来の装置のように、多数のノズル装置の個々に
駆動装置を設ける必要がなく、装置全体が非常に簡素化
されてコスト低減が可能である他、日常の保守点検が容
易である。また、必要に応じてノズル装置を増設又は撤
去することが可能である。また、注出時は学習モードで
得たデータを使用して制御すると共に、実測量と設定量
との差に基づく偏差量に応じて注出液体の流速の制御領
域を切り替えるため、液供給側の変動（例えば圧力変動
や液粘度変動）の影響を受けることなく精度の高い計量
配合を簡易な構造のノズル装置にて迅速にかつ効率よく
行なうことが可能であり、既存設備への導入も容易であ
る。更に、注出ノズル先端の付着物の固化を防止するよ
うになっているので、長期運転にわたって安定した計量
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動液体配合装置の実施例の正
面組立図

【図２】装置の平面図

【図３】ノズルの動作態様を示す正面図

【図４】ノズル復帰検出装置の斜視図

【図５】ノズル注出弁の拡大正面図

【図６】ノズル注出弁の拡大側面図

【図７】ノズル選択引込み装置の正面組立図

【図８】ノズル選択引込み装置の側面組立図

【図９】開弁装置の部分組立図

【図１０】ノズル洗浄装置の部分断面組立図

【図１１】自動液体配合装置の電気回路を示すブロック
図

【図１２】液体注出の流速と偏差量との相関による本発
明の制御形態のグラフ

【図１３】図１１の自動液体配合装置の動作シーケンス
を示すフローチャート

【図１４】学習モード時の動作シーケンスを示すフロー
チャート

【図１５】学習モード時の動作シーケンスを示すフロー
チャート

【図１６】通常モード時の動作シーケンスを示すフロー
チャート

【図１７】通常モード時の動作シーケンスを示すフロー
チャート

【図１８】通常モード時の動作シーケンスを示すフロー
チャート

【符号の説明】

１０．．ノズル、１１．．注出管、１３．．注出弁（液
体注出弁）、１３ｄ．．開閉レバー、１５．．引込フッ
ク、２０．．ノズル選択引込装置、２１．．サーボモー
タ、２７．．旋回フレーム、２８．．ノズル引込アーム
装置、２８ｃ．．係止フック、３０．．開弁装置、３
２．．アクチュエータ、３３．．弁開閉板、５０．．容
器、６０．．総合制御装置、６１．．管理用制御装置、
７０．．計量装置、８０．．ノズル洗浄装置、１０
０．．ノズル復帰検出装置、１２０．．入力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田英雄東京都豊島区高田３丁目29番５号綜研化学株式会社内 (72)発明者高橋正俊東京都豊島区高田３丁目29番５号綜研化学株式会社内 (72)発明者端谷祐一東京都豊島区高田３丁目29番５号綜研化学株式会社内 (56)参考文献特開昭62−30919（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−114418（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射状に配置されかつ先端に液体注出弁
を有する複数のノズル装置と、放射状のノズル装置の中
心に配置されかつ複数のノズル装置の１つを選択して中
心の注出位置に引込むノズル選択引込装置と、引き込ま
れたノズル装置の液体注出弁を設定開度で開く開弁装置
と、液体の種類及び注出量を含む各種データを設定しか
つ選択すべきノズル装置及び注出液体の設定量を含む設
定入力信号を発生する入力装置と、注出液体の注出量を
検出する計量装置と、入力装置の設定入力信号及び計量
装置の検出出力を処理してノズル選択引込装置及び開弁
装置の制御信号を発生する総合制御装置とを備えた自動
液体配合制御装置において、ノズル選択引込装置は、架台の中心に回転可能に配置さ
れた旋回フレームと、シリンダ及び係止部を有するロッ
ドを備えかつ旋回フレームに固定されたアーム装置と、
各ノズル装置に取り付けられたフックと、旋回フレーム
に取り付けられかつ各ノズル装置の液体注出弁を保持す
るクランプ部とを備え、旋回フレームの下端に取り付けられた開弁装置によりノ
ズル装置の液体注出弁の開閉レバーを操作し、総合制御装置からの制御信号によりノズル選択引込装置
を作動させ、旋回フレームを所定の位置に回転してノズ
ル装置を選択した後、アーム装置のロッドを伸張させ、
アーム装置を僅かに回転させて、アーム装置のロッドを
選択されたノズル装置のフックに係合させた後、ロッド
を収縮させ、液体注出弁をクランプ部により保持した
後、総合制御装置からの制御信号により開弁装置を作動
させて、選択されたノズル装置から所定量の液体を取り
出すことを特徴とする自動液体配合制御装置。
【請求項２】放射状に配置されかつ先端に液体注出弁
を有する複数のノズル装置と、放射状のノズル装置の中
心に配置されかつ複数のノズル装置の１つを選択して中
心の注出位置に引込むノズル選択引込装置と、引き込ま
れたノズル装置の液体注出弁を設定開度で開く開弁装置
と、液体の種類及び注出量を含む各種データを設定しか
つ選択すべきノズル装置及び注出液体の設定量を含む設
定入力信号を発生する入力装置と、注出液体の注出量を
検出する計量装置と、入力装置の設定入力信号及び計量
装置の検出出力を処理してノズル選択引込装置及び開弁
装置の制御信号を発生する総合制御装置とを備えた自動
液体配合制御装置において、総合制御装置は、開弁装置
への出力信号等を記憶可能な学習モードと液体の注出計
量を行なう通常モードとの間で総合制御装置の動作モー
ドを切り替えるモード切替手段と、設定入力信号を読出
してノズル選択引込装置の制御信号を発生する選択制御
信号発生手段と、計量装置の検出出力と設定入力信号の
設定量とを比較して偏差量を演算する偏差量演算手段
と、単位秒毎の計量装置の検出出力の変化量から液体の
流出速度を演算する流速演算手段と、液体垂切量の複数
の設定値を記憶する垂切量記憶手段と、流速演算手段の
演算値及び垂切量記憶手段の複数の設定値を読出して複
数の制御領域切替用変数値を演算する制御領域切替用変
数演算手段と、学習モード時、各制御領域毎に開弁装置
への出力信号と液体の流出速度及び垂切量を制御データ
として記憶する制御データ記憶手段と、通常モード時、
偏差量演算手段の偏差量及び制御領域切替用変数演算手
段の変数値を比較して偏差量が変数値未満の場合に制御
領域を切り替える制御領域切替手段と、制御データ記憶
手段に記憶された各制御領域毎の制御データを通常モー
ド時に読出して開弁装置の制御信号を発生する弁制御信
号発生手段とを含むことを特徴とする自動液体配合制御
装置。