JP3189984B2

JP3189984B2 - プラスチック成形原料秤量・供給装置

Info

Publication number: JP3189984B2
Application number: JP08723092A
Authority: JP
Inventors: 晴夫野口
Original assignee: クボタカラートロニック株式会社
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 2001-07-16
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH05285954A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの射出成
形、押出成形等の成形において原料として使用される粉
粒体のプラスチック主原料、着色剤や添加剤など、各種
粉粒体副原料のうち一原料を成形機に秤量・供給する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】次のような目的で同種の装置は利用され
てきた：（ａ）各成形機主原料消費量の長時間帯での管理（秒、
分でなく時間単位）（ｂ）各成形機主原料消費量の短時間帯での管理（分単
位）。例えば押出成形における成形品（例えばパイプ）
の肉厚制御用のデータとして利用（ｃ）複数原料の一定比率配合目的の（ａ）は最も簡単で、従来技術で特に問題はな
く、各種公知手段が利用できる。目的（ｂ）では、下部
にフィーダ（例えばスクリュ）ならびに秤量手段を設け
た原料ホッパで、原料ホッパの総重量の減量の時間推移
を計測する、いわゆるロスインウエイト方式の連続秤量
・供給技術が主に使用されている。同方式は目的（ｂ）
に対して大きな問題がない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし目的（ｃ）では
従来の技術に問題があった。その背景を列記すると：（イ）成形機では、１０秒〜最大３０秒という短い時間
帯で配合比を所定の値、精度に収める必要がある。これ
は分オーダの管理でよい目的（ｂ）より難度が高い。

【０００４】（ロ）主原料に対し副原料（例えば着色剤
など）の配合比が著しく低い場合が多い。従い、副原料
の供給ｋｇ／時が非常に少ない。例えば能力１０ｋｇ／
時の成形で、１％配合比率の着色剤は１００グラム／時
の小流量である。３０秒分は１グラム弱に相当する。

【０００５】（ハ）着色剤の配合では、例えば０．５％
程度から１０％位と、配合量、すなわち秤量々の変化域
が広い。

【０００６】要するに、着色剤の配合では１０〜３０秒
の短時間で精度を論じる必要があり、しかも時間あたり
の量が少なく、そのうえ秤量々の変化域が広い。前記の
ロスインウエイト方式は１００グラム／時の秤量・供給
には精度的に不適である。そのため、各種のフィーダで
一定量をバッチ式に秤量手段のついたホッパで秤取る技
術がある（以下、「従来のウエイホッパ」と呼ぶ）。従
来のウエイホッパでは、その際、制御装置が秤量手段か
らの秤量値を監視してフィーダを停止する時点を決定し
ている。秤量手段の分解精度が良くてもフィーダの停止
精度がバッチの秤量々を左右するので、精度を改善する
目的で、フィーダの供給能力を、大半のフィードを大能
力で行い、最後を小能力で行う、あるいは時として中能
力のフィードを中間で用いる等がなされている。これら
フィーダの能力変更は例えばインバータを用いる回転速
度の変更、あるいは別サイズや別方式のフィーダに切り
替える等でなされている。従来のウエイホッパは複雑で
フレキシビリティに欠け、秤取り量が一定に近い専用機
に向くが目的（ｃ）には問題を残す。数グラムの少量、
変化域の広さ、およびその広さのどこでも短時間で秤取
るとの技術条件が問題になっていた。

【０００７】実案登録第１２６６９９１２号の技術は上
記の条件における着色剤の配合に成功した公知技術であ
るものの、あくまで容積式の配合であり、重量比での設
定による自動運転や、消費量などの重量管理が不可能な
点が欠陥となっていた。

【０００８】本発明は、上記要請の条件、すなわち、着
色剤の配合の際に、着色剤その他の添加剤および主原料
のいずれの秤量・供給にも問題なく使用でき、数グラム
の少量からその数十倍の広い変化域の量を、しかも短時
間で秤取ることができ、重量値設定による自動運転、消
費量などの重量管理が可能な秤量・供給装置を生み出す
ことを目的にしている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック成
形原料秤量・供給装置によれば、フィーダに一定の回転
角度単位である１カウントごとに信号を発信せしめる発
信器を設け、前記カウントを受信して所定のカウント値
でフィーダを停止するための制御部を有する制御装置を
設け、フィーダの起動から停止までの吐出物の重量を秤
量するためにフィーダの吐出口下方に秤量手段と排出ダ
ンパつき受け容器を設け、前記制御装置は、停止までの
所定のカウント値と秤量手段からの秤量値にもとづいて
吐出物の１カウントあたりの重量を演算する演算部と、
演算の結果得た１カウントあたり重量と次回フィード用
の所定のフィード重量とから次回フィードでフィーダを
停止すべきカウント値（前記「所定のカウント値」）を
演算する演算部を有し、制御装置は演算の結果得た所定
のカウント値で次回フィードの際フィーダを停止したう
えで吐出物の重量を秤量し、しかる後排出ダンパを開
き、排出後排出ダンパを閉じる設備がされている。

【００１０】また、本発明のプラスチック成形原料秤量
・供給装置の実施に際して、制御装置は、フィーダを停
止すべき所定のカウント値が２以上の場合、所定のカウ
ント値より特定数少ないカウント値においてフィーダ吐
出物の秤量値を秤量手段から得、該カウント値と当該秤
量値にもとづいて吐出物の秤量値を１カウントあたりの
重量を演算することにより、フイードを停止すべき所定
のカウント値を再演算する演算部が付加されている。こ
のようにすることによりさらに正確な重量の吐出物を得
ることができる。

【００１１】供給量精度の非常に高い容積式フィーダの
１回転を上記のように細かく分割してこれを１カウント
として、制御装置で所定のカウント信号を受けるやいな
や、機械的、電磁ブレーキ等の手段によって該カウント
の回転角度位置で瞬時停止する場合、吐出物を重量チェ
ックしても、精度の極めて高い結果を得ていることがわ
かる。またカウント値は直接に回転角度そのものである
から所定のカウントを変更すれば、これに比例する量が
得られ、フィーダの摺動抵抗や駆動モータ入力電圧変化
などの影響が皆無である。この点で、入力電流の周波数
（ヘルツ）を変更し間接的に回転速度を操作しているの
みで回転速度（例えばｒｐｍ）の絶対値を計測していな
い従来のウエイホッパとは異なる。容積式フィーダの技
術如何にもよるが、この技術的事実はかなり広範な原料
種に該当する。適切なフィーダを選択すれば、微少量の
定量吐出では特に、従来のウエイホッパよりも高精度な
ことが多い。また、カウント値の変更により、吐出量を
幅広く変更できる。秤量手段の値を制御装置が利用して
大フィード、小フィード等を行い、フィーダを停止すべ
き時間を各種予測演算してフィーダを停止する従来のウ
エイホッパの場合、１秤量バッチ量が広範にとれるよう
設計すると、１秤量回に必要とされる時間が一般的には
長い。一方、本発明のフィーダはフィード中の秤量手段
からの秤量値を無視しており、制御装置があらかじめ定
めた所定のカウント値で一義的、瞬間的にフィーダを停
止するから、フィーダ停止近辺で余計な時間を取らず、
吐出量の重量精度も優れる、との実験結果を得た。

【００１２】プラスチック成形原料が秤量・供給の対象
物の場合、短時間で嵩比重が急激に変化するケースは、
実用的な技術としては考慮から除いてよい。ごく緩慢な
変化があるか、または同一種であるがメーカーが異なる
原料に途中で切り替わったなどの場合のみに嵩比重の変
化が起こる。このような実態にもとづけば、本発明の構
成の１である、所定カウント値での瞬時停止による容積
式フィーダの一定量供給の価値は高い。従来のウエイホ
ッパのごとく、秤量手段からの秤量値によりフィーダを
停止しなくても、前回の秤量値を利用して所定のカウン
ト値を得る本発明の装置で精度的には充分であるのみで
なく、下記のようにプラスチック成形原料の秤量・供給
の目的分野では、むしろ非常に優れた副次的効果を生む
結果となる。

【００１３】すなわち、本発明の装置では、容積式フィ
ーダをカウント値で停止してはいるが、制御装置は、前
回の実秤量値をフィードバックして毎回所定のカウント
値を定めており、重量を無視した容積式ではない。ま
た、カウント値でフィーダが停止後、当回の真の吐出量
も正確に秤量値として制御装置に入力される。従い、成
形にまつわる各種重量ベースの管理や工程（配合など）
を組むことができる。例えば、短い時間帯での処理量ｋ
ｇ／時の実態把握により押出成形で押出成形機のスクリ
ュ回転数を制御し、押出製品（例えばパイプ）の肉厚制
御を行うことができる。また、原料の累積消費量の管理
は秤量手段の精度の範囲で当然可能になる。また、着色
剤の微量配合のごとく、成形原料配合の中でも困難なケ
ースをも解決する手段を提供する。すなわち、少ない
（例えば１や２）カウント値でフィーダを停止すれば極
微量が受けホッパに吐出され、その真の秤量値を制御装
置が知る。極微量の場合、真の秤量値は制御装置が所定
のカウント値を計算した時の目標秤量値とかなり違った
値となる率は高い。しかし、主原料側にも本発明の秤量
・供給装置を具備すれば、主原料側は高配合比すなわち
量が多く、停止の所定カウント値は７０〜１００等大き
なカウント値となるのでカウント値を計算した時の目標
秤量値に実質的に一致する。従い、着色剤の秤量・供給
後に、着色剤の真の秤量値を使って主原料側の装置で所
定のカウント値を演算せしめ、主原料量を秤量・供給せ
しめる、など各種の手段がとれる。

【００１４】

【実施例】以下、図１ないし図７を参照して本発明の実
施例について説明する。なお図中、同一部材には同一番
号を付して表示する。

【００１５】図１は本発明によるプラスチック成形原料
秤量・供給装置の１実施態様の全体側面図である。フィ
ーダ１０のホッパ１１の底部には、計量ディスク１２が
配置されている。計量ディスク１２は周方向に均等に２
０個あけられた計量升１３があり、ディスクは中心部の
ドライブシャフト（図示略）で、発信器１７を介して減
速機つき駆動モータ１６に連結され、回転駆動される。
その際、原料１８は遮蔽板１４の無い位置で計量升１３
を充満し、回転進行し、吐出口１５の位置で下方に吐出
される。その過程で計量升１３の各個が吐出口１５を通
過しきる位置毎に発信器１７は精度良く信号を発信し、
カウント信号３１として制御装置３０が受信する。

【００１６】他方、フィーダ１０からの吐出物を受ける
目的で、秤量手段と排出ダンパつき受け容器２０が設け
てある。受け容器２１は秤量手段２２、ダンパ２３が設
けられている。受け容器２１はフィーダ１０の起動前に
は空で、ダンパ２３はバネ２４の力で閉じられている。

【００１７】フィーダ１０が起動開始の後、制御装置３
０が所定のカウント値を受信した瞬間に制御装置３０は
駆動モータの起動・瞬時停止信号３２を発信し駆動モー
タ１６は瞬時停止される。直後、制御装置３０は秤量手
段２２からの秤量信号３３を受信した後、排出ダンパの
開閉信号３４のうち開信号をダンパ開機構２５に発信
し、ダンパ開機構２５がバネ２４に抗してダンパ２３を
引き開け、受け容器２１内の吐出物は、例えば成形機原
料供給口など次工程４０にむかって排出される。

【００１８】排出ダンパの開閉信号３４が開信号を発し
た時以外、すなわち秤量手段２２作動要の時間帯はダン
パ開機構２５はダンパ２３や受け容器２１に非接触であ
る。

【００１９】ここで制御装置３０は停止までの所定のカ
ウント値と秤量手段からの秤量値にもとづいて吐出物の
１カウントあたりの重量を演算し、この１カウントあた
り重量と、次回フィード用の所定のフィード重量（人手
であるいは他からの信号入力で制御装置３０に設定され
る）とから次回フィードでフィーダを停止すべきカウン
ト値（前記「所定のカウント値」）を演算し次回フィー
ドの際のフィーダ停止位置として扱う。

【００２０】図２は本発明の制御装置３０の構成の１例
を説明するブロック図である。図２の動作の２例が図３
および図４に後述されている。制御装置３０は、発信器
１７の信号を受信しカウンタで受け入れ可能な信号に変
換する信号変換部５２、変換後の信号を受信するカウン
タ５９がある。また、秤量手段２２からの信号３３を受
信し秤量値に変換する重量変換部５３、手動あるいは外
部信号（図示略）により、次回フィード重量を設定する
ことが可能な重量設定部５４がある。次に、演算処理部
５５には、カウンタ５９からのカウント値と秤量手段か
らの秤量値にもとづいて吐出物の１カウントあたりの重
量を演算する演算部６０と、該１カウントあたり重量と
重量設定部５４からのフィード重量とから次回フィード
でフィーダを停止すべき所定のカウント値を演算する演
算部６１がある。また、所定のカウント値を演算する演
算部６１からの所定のカウント値とカウンタ５９からの
カウント現在値を比較し両者の一致時に発信するカウン
ト一致検出部６２がある。また、演算処理部５５にはデ
ータ記憶部５６が接続されており、演算結果データや秤
量値など、一時記憶の必要性に対応している。制御装置
３０中の制御部５７は運転スイッチ５８からの信号、カ
ウント一致検出部６２からの信号を受信し、フィーダ駆
動モータの起動・瞬時停止信号３２、排出ダンパの開閉
信号３４を発信する他、演算処理部５５に対してリセッ
ト、演算実行指令等を発信する。

【００２１】図３は制御装置３０の最も基本的な動作例
を説明するフローチャートである。まず理解の単純化の
ため、運転スイッチがＯＮでの定常運転の状態を説明す
る。運転スイッチがＯＮ（Ｓ１）であるから、下記のサ
イクルが続行する。重量設定値（Ｄ）を読み込み（Ｓ
２）、前回の１カウント重量（Ｃ）を読み込み（Ｓ
３）、所定カウントを演算する（Ｓ４）。次に重量値を
リセットし（Ｓ５）、発信器のカウンタをリセット（Ｓ
６）して、フィーダの駆動モータをＯＮ（Ｓ７）する。
フィーダが回転を続け発信器からの信号数が所定のカウ
ント（Ｅ）に達する（Ｓ８）と、フィーダ駆動モータを
ＯＦＦ（Ｓ９）し、フィーダの回転を瞬時に停止する。

【００２２】秤量手段からの信号安定に要する時間経過
後（Ｓ１０）、カウント値（Ａ）および秤量値（Ｂ）を
読み込み（Ｓ１１、Ｓ１２）、１カウント重量（Ｃ）を
演算・記憶し（Ｓ１３）次回の１カウント重量として使
用する。なお、次回の１カウント重量には、過去数回の
１カウント重量にもとづき制御用演算（単純な例は、平
均値）で求めた値を使用することもできる。

【００２３】その後、排出ダンパを開閉（Ｓ１４〜Ｓ１
７）して原料を排出し、１サイクル運転が完了する。本
発明の装置では、初回運転時には１カウント重量の過去
のデータが記憶されていないから、それを補う手段がと
られる必要があるが、初回には仮データを利用させる
等、公知の制御手段が各種とれ、本質的問題ではない。

【００２４】図４は制御装置３０の別の動作例を説明す
るフローチャートである。図３との相違点を記述する。

【００２５】図４の動作では、カウント値が所定のカウ
ント値（Ｃ）−Ｋ（Ｋは１など特定数）に一致したと
き、フィーダを停止する。しかる後、追加カウント演
算：Ｃ１＝（Ｄ−Ｂ１）×Ａ１／Ｂ１を行う。この追加カウント（Ｃ１）が１以上の場合、フ
ィーダ駆動モータ１６を再度ＯＮし、その後の発信器１
７のカウント値が追加カウント値に達すると、フィーダ
駆動モータ１６をＯＦＦし、フィーダの回転を瞬時に停
止する。運転サイクル時間に余裕があり、より高い精度
を要求される場合に使用される例である。また、秤量手
段からの信号安定に要する時間が短い秤量手段の場合、
各カウント間の時間間隔が長くフィーダからの落下状態
も間欠的であるなど、特定の条件が揃えば、図４の実施
例において、前記「カウント値が所定のカウント値
（Ｃ）−Ｋ（Ｋは１など特定数）に一致したとき」、フ
ィーダの一旦停止をせずにその時の秤量値を読み込むよ
うにしてもよい。図５ないし図７は図１と同様、装置の
図で、他の実施態様の例を示す。

【００２６】図５、図６は、図１のフィーダ１０として
他の形式を採用した実施例の立面図である。図６は図５
のＡ−Ａ断面を示す。計量ディスク１２は水平の回転軸
を有する、すなわち回転面が垂直で、そこに周外方に開
口した計量升１３を有する。符号１９は計量ディスク１
２の回転方向を示す。その他の点は図１と同じ構成をと
ったものである。

【００２７】図７は図１の実施態様で図１のフィーダ１
０をスクリュフィーダユニット４１に変えたものを示し
ている。その他の点は図１と同様である。スクリュフィ
ーダユニット４１は充満度を上げて精度を上げ、また、
停止後の意図しない落下を無くするためにも出口が高い
方向の傾斜設置をすることも好ましい。なお、図示の実
施例は例示のためのものであり、本発明の内容を限定す
るものではないことを、付記する。

【００２８】

【発明の効果】容積式フィーダの適切なもの１回転を上
記のように細かく分割してこれを１カウントとして、制
御装置で所定のカウント信号を受けるやいなや、機械
的、電磁ブレーキ等の手段によって該カウントの回転角
度位置で瞬時停止する場合、重量的にも極めて高い精度
で一定量の吐出が行われる。

【００２９】また、適切なフィーダを選択すれば、微少
量の定量吐出では特に、従来のウエイホッパよりも高精
度なことが多い。また、カウント値の変更により、吐出
量を幅広く変更できる。

【００３０】従来のウエイホッパの場合、１秤量バッチ
量が広範にとれるよう設計すると、１秤量回に必要とさ
れる時間が一般的には長いが、本発明のフィーダはフィ
ード中の秤量手段からの秤量値を無視しており、制御装
置があらかじめ定めた所定のカウント値で一義的、瞬間
的にフィーダを停止するから、フィーダ停止近辺で余計
な時間を取らず、吐出量の重量精度も優れる。

【００３１】プラスチック成形原料が秤量・供給の対象
物の場合、短時間で嵩比重が急激に変化するケースは、
技術経験にもとづき考慮不要と考えてよい。このことを
積極的に利用して各種優れた効果を得た。

【００３２】本発明の構成の一つである、所定カウント
値での瞬時停止による容積式フィーダの一定量供給の価
値は高い。従来のウエイホッパのごとく、秤量手段から
の秤量値によりフィーダを停止しなくても、前回の秤量
値を利用して所定のカウント値を得る本発明の装置で精
度的には充分であるのみでなく、下記のようにプラスチ
ック成形原料の秤量・供給の目的分野では、むしろ非常
に優れた副次的効果を生む結果となる。

【００３３】すなわち、本発明の装置では、容積式フィ
ーダをカウント値で停止してはいるが、制御装置は、前
回の実秤量値をフィードバックして毎回所定のカウント
値を定めており、重量を無視した容積式ではない。

【００３４】また、カウント値でフィーダが停止後、当
回の真の吐出量も正確に秤量値として制御装置に入力さ
れる。従い、成形にまつわる各種重量ベースの工程や管
理が行える。例えば、短い時間帯での処理量ｋｇ／時の
実態把握により押出成形で押出成形機のスクリュ回転数
を制御し、押出製品（例えばパイプ）の肉厚制御を行う
ことができる。

【００３５】また、原料の累積消費量の管理は秤量手段
の精度の範囲で当然可能になる。

【００３６】また、着色剤の微量配合のごとく、成形原
料配合の中でも困難なケースをも解決する手段を提供す
る。すなわち、少ない（例えば１や２）カウント値でフ
ィーダを停止すれば極微量が受けホッパに吐出され、そ
の真の秤量値を制御装置が知る。極微量の場合、真の秤
量値は制御装置が所定のカウント値を計算した時の目標
秤量値とかなり違った値となる率は高い。しかし、主原
料側にも本発明の秤量・供給装置を具備すれば、主原料
側は高配合比すなわち量が多く、停止の所定カウント値
は７０〜１００等大きなカウント値となるのでカウント
値を計算した時の目標秤量値に実質的に一致する。従
い、着色剤の秤量・供給後に、着色剤の真の秤量値を使
って主原料側の装置で所定のカウント値を演算せしめ、
主原料量を秤量・供給せしめる、など各種の手段がとれ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の立面全体図。

【図２】本発明の制御装置３０の構成の１例を説明する
ブロック図。

【図３】本発明の制御装置３０の最も基本的な動作例を
説明するフローチャート。

【図４】本発明の制御装置３０の別の動作例を説明する
フローチャート。

【図５】本発明のフィーダ１０に図１と異なる他の形式
を採用した実施例の立面図。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図。

【図７】本発明のフィーダ１０としてスクリュフィーダ
ユニット４１を採用したもの。

【符号の説明】

１０・・・フィーダ１１・・・ホッパ１２・・・計量ディスク１３・・・計量升１４・・・遮蔽板１５・・・吐出口１６・・・駆動モータ１７・・・発信器２０・・・秤量手段と排出ダンパつき受け容器２１・・・受け容器２２・・・秤量手段２３・・・ダンパ２５・・・ダンパ開機構３０・・・制御装置３１・・・カウント信号３２・・・駆動モータの起動・瞬時停止信号３３・・・秤量信号３４・・・排出ダンパの開閉信号４０・・・成形機原料供給口など次工程４１・・・スクリュフィーダユニット５２・・・信号変換部５３・・・重量変換部５４・・・重量設定部５５・・・演算処理部５６・・・データ記憶部５７・・・制御部５８・・・運転スイッチ５９・・・カウンタ６２・・・カウント一致検出部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フィーダに一定の回転角度単位である１
カウントごとに信号を発信せしめる発信器を設け、前記
カウントを受信して所定のカウント値でフィーダを停止
するための制御部を有する制御装置を設け、フィーダの
起動から停止までの吐出物の重量を秤量するためにフィ
ーダの吐出口下方に秤量手段と排出ダンパつき受け容器
を設け、前記制御装置は、停止までの所定のカウント値
と秤量手段からの秤量値にもとづいて吐出物の１カウン
トあたりの重量を演算する演算部と、演算の結果得た１
カウントあたり重量と次回フィード用の所定のフィード
重量とから次回フィードでフィーダを停止すべきカウン
ト値を演算する演算部を有し、制御装置は演算の結果得
た所定のカウント値で次回フィードの際フィーダを停止
したうえで吐出物の重量を秤量し、しかる後排出ダンパ
を開き、排出後排出ダンパを閉じることを特徴とする、
プラスチック成形原料秤量・供給装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、制御装
置は、フィーダを停止すべき所定のカウント値が２以上
の場合、所定のカウント値より特定数少ないカウント値
においてフィーダ吐出物の秤量値を秤量手段から得、該
カウント値と当該秤量値にもとづいて吐出物の秤量値を
１カウントあたりの重量を演算することにより、フイー
ドを停止すべき所定のカウント値を再演算する演算部が
付加されていることを特徴とする、プラスチック成形原
料秤量・供給装置。