JP3560816B2 - Control method for quantitative cutout of powder - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の定量切り出し制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、粉体を切り出して搬送しようとする場合は、たとえば特開平4−125214号公報には自動的に粉体を切り出して定量的に搬送する方法が提案されている。すなわち、この方法は、図に示すように、たとえばアクリル製の中空パイプ31の一端部に超音波振動を発生させる手段である圧電素子32を取り付けて、交流電源33によって交流電圧を印加する。そして、この圧電素子32によって半径方向への振動を与え、この振動によって長手方向に進行波を発生させ、他端部に向けてこの進行波を減衰することにより、中空パイプ31内を矢示F方向に粉体を搬送させようとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来法で粉体を微量ずつ切り出しをしようとする場合は、圧電素子32へ印加する交流電圧の調整に時間がかかるという欠点があった。特に定量ずつ切り出すバッチプロセスに適用しようとした場合は、その都度、計量升や電子秤などで計量して、その精度を確かめねばならないことから手間がかかるので、量産の工程においては正確性を犠牲にして高速化、効率化を図っているのが実情である。
【0004】
本発明は、上記のような従来技術の有する課題を解決すべくしてなされたものであって、バッチプロセスにおいても効率を損なわずに高精度になし得る粉体の定量切り出し制御方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スタックに収容された粉体を粉体供給装置によって粉体搬送用筒体の水平部位に切り出し、前記粉体搬送用筒体の垂直部位を経て自然落下させながらその流量を粉体流量センサで計測して粉体流量演算制御装置に入力し、該粉体流量演算制御装置の演算結果に基づいて、あらかじめ与えられた定量になるように粉体容器に充填する粉体の定量切り出し制御方法において、前記粉体流量演算制御装置の演算過程は、当該銘柄の粉体をあらかじめ任意の流量を切り出して実重量に変換する校正段階と、粉体の目標切り出し量を定量として設定する段階と、粉体供給装置に粉体の切り出し開始を指令する段階と、前記粉体供給装置を起動して粉体を落下させて、漸増する始端領域における粉体の通過量を算出する段階と、一定量の切り出しがなされる定流量領域において粉体の通過量を演算するとともに、漸減する終端領域の通過量が前記始端領域での通過量に等しいと仮定して、ゲートオフ時刻を予測する段階と、該ゲートオフ時刻に到達したら前記粉体供給装置を停止し、同時に切り出し終了時刻を予測する段階と、該切り出し終了時刻に到達したら、粉体の全通過量を演算して切り出しを終了する段階と、からなることを特徴とする粉体の定量切り出し制御方法である
【0006】
なお、前記校正段階は、前記ゲートオフ時刻を任意の値に固定して当該銘柄の粉体切り
出しを実施し、該切り出し量を電子天秤で計測して実重量に換算するための関係係数を求
めるのがよい。
また、前記ゲートオフ時刻の予測については、予想ゲートオフ時刻を求めてから、その
ゲートオフ時刻以前でそれに応じた終了予測点の時刻を求め、この終了予測点の時刻に到
達したらその時刻までに実測された流量に基づいて実際のゲートオフ時刻を設定するのが
よい
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
図1は本発明の一実施例の構成を示す概要図である。
この図において、1は粉体2を収容するスタックである。3は粉体2を搬送するアクリルなどの円筒管からなる粉体搬送用筒体で、その上端開口部はスタック1の下端供給口1aに接続される。
【0008】
4は粉体搬送用筒体3の水平部位3aに取り付けられる粉体供給装置であり、たとえば圧電素子を用いた超音波振動装置とか、スクリューフィーダ、テーブルフィーダ、ベルトコンベアなどが用いられる。
5は粉体搬送用筒体3の垂直部位3bに取り付けられて、粉体搬送用筒体3の垂直部位3bを落下する粉体流量センサで、たとえば静電容量の原理を利用したいわゆる静電容量式流量センサが適当である。6はカプセルなどの粉体容器である。
【0009】
7はマイコンなどの粉体流量演算制御装置であり、粉体流量センサ5からの流量信号をAD変換器を介するなどして入力して、あらかじめ与えられた目標切り出し量W(g) に基づいて粉体供給装置4に付与すべき印加電圧のレベルを演算するとともに、その演算値に基づいて制御信号を粉体供給装置4に出力して、フィードバック的に粉体容器6に投入する粉体量の制御を行う。
【0010】
ここで、粉体流量センサ5に用いられる静電容量式流量センサ10の一例を簡単に説明すると、図2、3に示すように、外筒11の中に粉体の流量を静電容量の変化として検出する測定用電極12と環境条件の補正に用いられる基準用電極13を並列に設けて構成される。
測定用電極12は粉体の流路とされる石英ガラス管などの円筒管14とその外周に対向して配置される湾曲状の一対のソース電極15とセンス電極16とこれらの間に設けられるガード電極17とから構成され、基準用電極13は石英ガラス管などの円筒管18とその外周に対向して配置される湾曲状の一対のソース電極19とセンス電極20と一対のガード電極21とで構成される。この基準用電極13には空気供給管22を介して空気供給装置23から空気が送り込まれる。
【0011】
そして、測定される粉体の誘電率εを粉体流量演算制御装置7にあらかじめ回路定数として設定しておき、測定に先立って空気供給装置23から空気を基準用電極13に供給して、粉体の置かれている大気の環境条件を測定して粉体流量演算制御装置7にその補正値として与える。
ついで、スタック1から粉体搬送用筒体3に供給される粉体の流量を測定用電極12で測定し、粉体流量演算制御装置7で演算処理する。このようにして、基準用電極13を用いて大気の環境条件の補正を行うことにより、静電容量式流量センサのゼロ点ドリフトを低く抑えることができるとともに、直線性を飛躍的に向上させることが可能となる
【0012】
粉体流量センサ5をこのように構成することにより、スタック1に収容された粉体2は粉体供給装置4を起動することにより粉体搬送用筒体3の水平部位3aに送り出され、粉体供給装置4を通過した粉体2は垂直部位3bを経て自然落下して粉体流量センサを通過して粉体容器6に充填される。粉体容器6に充填される粉体2の量は、粉体流量演算制御装置7が粉体流量センサ5の出力信号を収集・分析することにより測定され、その都度粉体供給装置4を制御することによって定量切り出しが行われる。
【0013】
つぎに、粉体流量演算制御装置7による粉体の定量切り出し制御の手順の考え方について、図を用いて説明する。この図は粉体の切り出し流量の典型的な時間的推移を例示するものである。
図示のように、粉体は時刻TS で切り出しが開始され、その切り出し流量の瞬時値Rはほぼ直線的に増加して時刻TBSには定流量に到達し、時刻TBSから時刻TBEまでは定流量Fで切り出され、時刻TBE以後ほぼ直線的に減少して時刻TE で切り出しが終了するものとする。この定流量Fは粉体供給装置4の駆動強度によって物理的に決まる量であり、超音波振動装置の場合は印加電圧または振動により、またスクリューフィーダ、テーブルフィーダの場合は回転数、ベルトコンベアの場合は走行速度によって制約されることになる。
【0014】
ここで、時刻TS から時刻TBSまでの時間帯を始端領域Aとし、時刻TBSから時刻TBEまでの時間帯を定流量領域Bとし、時刻TBEから時刻TE までの時間帯を終端領域Cとする。なお、TONは粉体供給装置4を起動するゲートオン時刻、TOFは粉体供給装置4を停止するゲートオフ時刻である。また、TEND は切り出し終了時刻で、完全に粉体の落下がなくなった時点を示す。
ステップ(1):あらかじめ、校正ステップとして測定に使用する粉体と同一の銘柄の粉体を用いて、ゲートオフ時刻TOFを任意の値に固定して任意の流量の切り出しを実施し、該切り出し量を電子天秤で計測して実重量に換算するための関係係数を求めておく。
ステップ(2):粉体の目標切り出し量Wを設定する。
ステップ(3):時刻TONで粉体供給装置4に粉体の切り出し開始を指令する。
ステップ(4):粉体供給装置4を起動して粉体を落下させて、時刻TS から時刻TBSまでの始端領域Aにおける粉体の通過量QA を粉体流量センサ5によって所定間隔で算出する。
ステップ(5):時刻TBS以降定流量Fで切り出しを行い、定流量領域Bにおける粉体の通過量QB の演算を行うとともに、終端領域Cの通過量QC は始端領域Aでの通過量QA に等しいと仮定して、ゲートオフ時刻TOFを予測する。
ステップ(6):ゲートオフ時刻TOFに到達したら粉体供給装置4を停止し、同時に切り出し終了時刻TEND を予測する。
ステップ(7):切り出し終了時刻TEND に到達したら、粉体の全通過量QT (=QA +QB +QC )を演算する。
ステップ(8):切り出しを終了する。
【0015】
この一連の粉体の切り出し制御の流れを図に示した。
なお、上記例においてはゲートオフ時刻TOFの予測はステップ(5)で行うとしたが、より正確にゲートオフ時刻TOFを予測しようとする場合は、ステップ(4)の時刻TBSの時点で、図示はしていないが、まず予想ゲートオフ時刻TOFL を求めてから終了予測点の時刻TADJ を求め、この終了予測点の時刻TADJ に到達した時点で改めてゲートオフ時刻TOFを予測するようにするのがよい。
【0016】
【実施例】
以下に、本発明法を実際プロセスに適用したときの具体的な演算の内容について、図を参照しながら詳しく説明する。
1) あらかじめ、校正ステップにおいて、ゲートオフ時刻TOFを任意の値に固定して指定銘柄の粉体を所定の流量切り出して測定し、その切り出し量を電子天秤で計測する。そして、実重量に換算するための演算に必要とされる平均重量係数KVGN、平均落差時間比KDLYN、平均終端領域時間PKEDNを下記のように求めておく。
【0017】
平均重量係数KVGN =切り出し量実測値/終了積分値
平均落差時間比KDLYN=落差時間比KDLY (=終了落差時間/開始落差時間)の移動平均値(N回の校正)
平均終端領域時間PKEDN=終端領域時間PKED (=落下終了時刻−定流量終了時刻)の移動平均値(N回の校正)
2) 粉体の目標切り出し量WTAGを設定する。そして、この与えられた目標切り出し量WTAG より目標積分値STAG を下記(1) 式で求める。
TAG =WTAG/KVGN ……………… (1)
ここで、KVGN :校正で得られた平均重量係数である。
【0018】
3) 切り出し開始指令により、粉体の流れていない状態で粉体流量センサ5の電圧出力Vを所定の回数読み込んで平均し、オフセット電圧VOFS を求める。このオフセット電圧を使うことによって、粉体流量センサ5が粉体付着によって感度が変動するのを防止することができる。
【0019】
4) 粉体供給装置4に印加電圧を出力(ゲートオン)し、粉体の切り出しを開始する。このゲートオン時刻をTONとし、積分値Sはこの時点から累積する。
5) 以後、粉体流量センサ5の出力データを一定時間ごとに収集・分析して切り出し制御に使用する。切り出し終了までの間、下記のデータを収集する。なお、n=1,2,3…である。
【0020】
5-1) 粉体流量センサ5の出力VRED (n) を読み取り、オフセット電圧VOFSを減じて、得られた読み取り値V(n) をメモリに格納する。
V(n) =VRED (n) −VOFS ……………… (2)
5-2) 読み取り値V(n) を積分値Sに加算する。
S(n) =S(n-1) +V(n) ……………… (3)
【0021】
5-3) 読み取り値の移動平均値VAVE(nの時点での過去m個の平均)を求める。
AVE (n) =(V(n-m+1) +…+V(n-2) +V(n-1) +V(n) )/m
……………… (4)
5-4) 移動平均の各回差分値VDIFを下記(5) 式で求める。
DIF (n) =VAVE(n) −VAVE (n-1) ……………… (5)
ここで、n=2,3,4…、VDIF (1) =0である。
【0022】
6) 収集データの分析から粉体が通過開始する時刻TS を得る。
この通過開始は、移動平均値VAVE ≧開始レベルLS で判別し、データの瞬時変動に対応する。また、開始落差時間と平均落差時間比より求めた終了落差時間を使うことにより、粉体の自然落下によるための粉体流量センサ5の検出遅れに対応する。さらに、粉体供給装置4と粉体流量センサ5との間の距離変化や粉体種別の変更にも対応する。
【0023】
6-1) この点の時刻を落下開始時刻TS として、開始落差時間PTSを下記(6)式で求める。
TS=TS −TON ……………… (6)
6-2) 下記(7) 式により終了落差時間PTEを求める。
TE=PTS・KDLYN ……………… (7)
ここで、KDLYNは校正により求められた平均落差時間比である。
【0024】
7) 収集データの分析から粉体の定流量通過開始の時刻TBSおよび始端領域Aでの通過量QAを得る。ここで、定流量通過開始の検出は下記(8) 式で判別し、検出位置を安定化するとともにその移動を可能にする。
データの移動平均の各回差分値VDIF ≦差分値のピーク×端点レベルLBS
……………… (8)
そこで、移動平均の各回差分値VDIF がピークを経て端点レベルLBS以下になったら、下記の処理を行って、予想ゲートオフ時刻TOFLと終了予測点の時刻TADJ を求める。
【0025】
7-1) この点の時刻を定流量開始時刻TBSとする。
7-2) この時点での読み取り値VBS、積分値SS をメモリに格納する。
7-3) 終端領域Cでの量QC を始端領域Aの量QA と同じと仮定し、下記(9)〜(11)式により定流量領域Bでの積分値SB、ゲートオフまでの時間PBL、予想オフ時刻TOFL を求める。
【0026】
B =STAG−SS ・2 ……………… (9)
BL=SB /VBS ………………(10)
OFL =TBS+PBL−PTE ………………(11)
ここで、STAG :目標の積分値(定量)、SS:始端領域Aの積分値である。
【0027】
7-4) さらに、終了予測点の時刻TADJ を求める。
ADJ =TBS+(TOFL−TBS)・KADJ ………………(12)
ここで、KADJ :終了予測点の移動係数(=0.2 〜0.8 )である。
8) 終了予測点の時刻TADJになったら下記の処理を行って、粉体の既通過量を得るとともにゲートオフ時刻TOFを再度求めて変更する。このゲートオフ時刻TOF の変更によって切り出し精度の向上を図ることができる。
【0028】
8-1) この時点での積分値SADJ をメモリに格納する。
8-2) 下記(13)〜(15)式により定量領域Bの平均値から終端領域Cの量(積分値)を予想し、ゲートオフ時刻TOFを求める。
a)定流量領域読み取り値の平均値VADJ を下記(13)式で求める。
ADJ =(SADJ−SS )/(TADJ −TBS) ………………(13)
b)終端領域の予想積分値SE を始端領域と同量とするか終端係数を使う計算とするかによって、次のb-1)かb-2)を選択する。
【0029】
b-1)SE =SS
b-2)SE =VADJ ・PKEDN・KE
ここで、PKEDN:校正によって得られる平均終端領域時間、KE :終端調整係数である。
【0030】
c)定流量領域残り時間PB を下記(14)式で求める。
B =(STAG −SADJ −SE)/VADJ ………………(14)
d)ゲートオフ時刻TOFを下記(15)式で求める。
OF=TADJ +PB −PTE ………………(15)
9) ゲートオフ時刻TOFになったら粉体供給装置4に0電圧(ゲートオフ)を出力し、粉体の切り出しを停止する。
10) 収集データの分析から粉体の通過終了を検出するとともに、切り出し終了時刻TEND を求める。
【0031】
すなわち、通過終了は移動平均値VAVE≦開始レベルLS で判別し、データの瞬時変動に対応する。
10-1) この点の時刻を落下終了時刻TE とする。
10-2) 切り出し終了時刻TEND を下記(16)式で求める。
END =TE+(TE −TOF) ………………(16)
11) 切り出し終了時刻TEND になったら、粉体の全通過量を得る。終了積分値SALL をメモリに格納し、切り出し全量WALLを下記(17)式で求める。
ALL =SALL・KVGN ………………(17)
【0032】
12) 収集データの分析から粉体の定流量通過終了の時刻TBEを得る。
この定流量通過終了の検出は、下記(18)で判別し、検出位置を安定化させるとともに、その移動を可能にする。
終了方向から見た移動平均の各回差分値VDIFX≦差分値のピーク×端点レベルLBS………………(18)
ゲートオフ時刻予想に関連する平均落差時間比KDLYN、平均終端領域時間PKEDNについて学習する。これらにより稼働状況の変化への対応や切り出し精度の向上を図ることができる。
【0033】
12-1) この点の時刻を定流量終了時刻TBEとする。
12-2) 終了落差時間PTEを下記(19)式で求める。
TE=TBE−TOF ………………(19)
12-3) 落差時間比KDLY を下記(20)式で求め、平均落差時間比KDLYNを更新する。
【0034】
DLY =PTE/PTS ………………(20)
12-4) 終端領域時間PKED を下記(21)式で求め、平均終端領域時間PKEDNを更新する。
KED =TE −TBE ………………(21)
なお、平均落差時間比、平均終端領域時間の更新(学習)の有無については、設定を可能にする。
13) 切り出しを終了する。
【0035】
本発明法を用いて、銘柄がAPPIE(日本粉体工業技術協会)規格の標準粉体の一つである軽質炭酸カルシウムS−10の粉体を、定量2g,4g,6g,8gの4通りについてそれぞれn=5回ずつ切り出し制御を行った結果、図に示すように、最大:4.7 %、最小:0.1 %、平均:2.5 %と高精度の成績を得ることができた。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉体供給装置を用いて粉体を定量切り出しする際に、粉体流量センサを用いてフィードバック制御を行うようにしたので、高い精度でしかも高速で定量の切り出し制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す概要図である。
【図2】本発明に用いられる粉体流量センサとしての静電容量式流量センサの構造を一部断面で示す側面図である。
【図3】図2のI−I矢視断面図である。
【図】本発明における粉体の切り出し流量の時間的推移を示す特性図である。
【図】本発明の粉体の切り出し制御の流れ図である。
【図】本発明法の実際プロセスへの適用したときの粉体の切り出し流量の時間的推移を示す特性図である。
【図】本発明法での測定例を示す特性図である。
【図】粉体搬送の従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 スタック
2 粉体
3 粉体搬送用筒体
3a 水平部位
3b 垂直部位
4 粉体供給装置
5 粉体流量センサ
6 粉体容器
7 粉体流量演算制御装置
10 静電容量式流量センサ
11 外筒
12 測定用電極
13 基準用電極
14, 18 円筒管
15, 19 ソース電極
16, 20 センス電極
17, 21 ガード電極
22 空気供給管
23 空気供給装置
31 中空パイプ
32 圧電素子
33 交流電源
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for quantitatively cutting out powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when powder is cut out and transported, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 4-125214 proposes a method of automatically cutting out powder and transporting it quantitatively. That is, in this method, as shown in FIG. 8 , a piezoelectric element 32 that is means for generating ultrasonic vibration is attached to one end of a hollow pipe 31 made of, for example, acrylic, and an AC voltage is applied by an AC power supply 33. Vibration in the radial direction is given by the piezoelectric element 32, and a traveling wave is generated in the longitudinal direction by the vibration, and the traveling wave is attenuated toward the other end, so that the inside of the hollow pipe 31 is indicated by an arrow F. It is intended to convey the powder in the direction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when trying to cut out a small amount of powder by the above-described conventional method, there is a disadvantage that it takes time to adjust the AC voltage applied to the piezoelectric element 32. In particular, when applying to a batch process that cuts out a fixed amount at a time, it is time-consuming because it is necessary to check the accuracy by weighing each time with a weighing scale or an electronic scale.Therefore, accuracy is sacrificed in the mass production process. The reality is that the speed and efficiency have been improved.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional technology as described above, and provides a method for controlling the quantitative cutout of powder that can be performed with high accuracy without impairing the efficiency even in a batch process. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the powder stored in the stack is cut out by a powder supply device into a horizontal portion of a powder transporting cylinder, and the flow rate of the powder is reduced while the powder is naturally dropped through a vertical portion of the powder transporting cylinder. It is measured by the flow rate sensor and input to the powder flow rate arithmetic and control unit, and based on the calculation result of the powder flow rate arithmetic and control unit, the quantitative cutout of the powder to be filled into the powder container so as to obtain a predetermined quantitative amount. In the control method, the calculation process of the powder flow rate calculation control device includes a calibration step of cutting out an arbitrary flow rate of the powder of the brand in advance and converting it into an actual weight, and a step of setting a target cutout amount of the powder as a fixed amount. And, instructing the powder supply device to start cutting out the powder, activating the powder supply device to drop the powder, and calculating a passing amount of the powder in the gradually increasing start end region, Cut out a certain amount Calculating the passage amount of the powder in the constant flow rate region in which is performed, and assuming that the passage amount of the gradually decreasing end region is equal to the passage amount in the start end region, predicting the gate-off time; and Stopping the powder supply device when reaching the above, simultaneously predicting the cut-out end time, and, when reaching the cut-out end time, calculating the total amount of passing of the powder and ending the cut-out This is a method for controlling quantitative cutout of powder .
[0006]
Note that, in the calibration step, the gate-off time is fixed to an arbitrary value, powder cutting of the brand is performed, and the cutting coefficient is measured with an electronic balance to determine a relation coefficient for converting the amount into an actual weight. Is good.
Further, regarding the prediction of the gate-off time, after obtaining the predicted gate-off time, the time of the corresponding predicted end point before the gate-off time was obtained, and when the time of the predicted end point was reached, the measurement was performed by that time. The actual gate-off time may be set based on the flow rate .
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.
In this figure, 1 is a stack for accommodating powder 2. Reference numeral 3 denotes a powder transporting cylinder made of a cylindrical tube of acrylic or the like for transporting the powder 2, and an upper end opening thereof is connected to a lower end supply port 1 a of the stack 1.
[0008]
Reference numeral 4 denotes a powder supply device attached to the horizontal portion 3a of the powder transport cylinder 3, for example, an ultrasonic vibration device using a piezoelectric element, a screw feeder, a table feeder, a belt conveyor, or the like.
Reference numeral 5 denotes a powder flow sensor which is attached to the vertical portion 3b of the powder transporting cylinder 3 and falls down the vertical portion 3b of the powder transporting cylinder 3, for example, a so-called electrostatic device utilizing the principle of capacitance. A capacitive flow sensor is suitable. Reference numeral 6 denotes a powder container such as a capsule.
[0009]
Reference numeral 7 denotes a powder flow rate arithmetic control device such as a microcomputer, which inputs a flow rate signal from the powder flow rate sensor 5 through an AD converter or the like, based on a predetermined target cutout amount W (g). The level of the applied voltage to be applied to the powder supply device 4 is calculated, and a control signal is output to the powder supply device 4 based on the calculated value, and the amount of powder to be fed into the powder container 6 in a feedback manner Control.
[0010]
Here, an example of the capacitance type flow sensor 10 used for the powder flow sensor 5 will be briefly described. As shown in FIGS. The measuring electrode 12 to be detected as a change and the reference electrode 13 used for correcting environmental conditions are provided in parallel.
The measurement electrode 12 is provided between a cylindrical tube 14 such as a quartz glass tube serving as a flow path of the powder and a pair of curved source electrodes 15 and sense electrodes 16 arranged to face the outer periphery thereof. The reference electrode 13 includes a pair of curved source electrodes 19, a sense electrode 20, and a pair of guard electrodes 21 which are disposed to face each other on a cylindrical tube 18 such as a quartz glass tube and the outer periphery thereof. It consists of. Air is supplied to the reference electrode 13 from an air supply device 23 via an air supply pipe 22.
[0011]
The dielectric constant ε of the powder to be measured is set as a circuit constant in the powder flow rate arithmetic and control unit 7 in advance, and air is supplied from the air supply device 23 to the reference electrode 13 prior to the measurement. The environmental condition of the atmosphere where the body is placed is measured and given as a correction value to the powder flow rate arithmetic control unit 7.
Next, the flow rate of the powder supplied from the stack 1 to the powder transporting cylinder 3 is measured by the measurement electrode 12, and is processed by the powder flow rate calculation control device 7. In this manner, by correcting the atmospheric environmental conditions using the reference electrode 13, the zero point drift of the capacitance type flow sensor can be suppressed low, and the linearity can be dramatically improved. Becomes possible .
[0012]
By configuring the powder flow rate sensor 5 in this manner, the powder 2 contained in the stack 1 is sent out to the horizontal portion 3a of the powder transfer cylinder 3 by activating the powder supply device 4, and The powder 2 that has passed through the body supply device 4 falls naturally through the vertical portion 3b, passes through the powder flow sensor 5, and is filled in the powder container 6. The amount of the powder 2 filled in the powder container 6 is measured by the powder flow rate arithmetic and control unit 7 collecting and analyzing the output signal of the powder flow rate sensor 5, and the powder supply unit 4 is controlled each time. By doing so, quantitative cutout is performed.
[0013]
Next, the concept of the procedure of the powder flow rate calculation control unit 7 by quantitative cutout control of the powder, will be described with reference to FIG. FIG. 4 exemplifies a typical temporal transition of the cut-out flow rate of the powder.
As shown, the powder is cut is started at time T S, the instantaneous value of the cut-out flow rate R is increased almost linearly in time T BS reaches the constant flow, the time T BE from time T BS until cut in Teiryuryo F, it is assumed that clipping is completed at time T bE after almost linearly decreased by the time T E. The constant flow rate F is an amount physically determined by the driving strength of the powder supply device 4. In the case of an ultrasonic vibrator, the constant flow rate F is determined by an applied voltage or vibration. In that case, it will be restricted by the traveling speed.
[0014]
Here, the time zone from the time T S to the time T BS is defined as the start end area A, the time zone from the time T BS to the time T BE is defined as the constant flow rate area B, and the time zone from the time T BE to the time T E is defined. Let it be a termination area C. Note that T ON is a gate-on time at which the powder supply device 4 is started, and T OF is a gate-off time at which the powder supply device 4 is stopped. T END is the cutout end time, and indicates the time when the powder has completely stopped falling.
Step (1) : As a calibration step, using a powder of the same brand as the powder used for the measurement, the gate-off time T OF is fixed to an arbitrary value, and an arbitrary flow rate is cut out, and the cut-out is performed. A relation coefficient for measuring the amount with an electronic balance and converting the amount into an actual weight is obtained in advance.
Step (2) : Set the target cutout amount W of the powder.
Step (3) : At time T ON , a command is issued to the powder supply device 4 to start cutting out the powder.
Step (4): Start powder supplying device 4 by dropping the powder predetermined passage amount Q A of the powder in the initial region A from time T S and the time T BS by powder flow rate sensor 5 Interval Is calculated.
Step (5): Time performs clipping in T BS since constant flow F, passes the performs computation of throughput Q B of the powder in the constant flow area B, passing amount Q C of the end region C at the start area A The gate-off time T OF is predicted, assuming equal to the quantity Q A.
Step (6): a gate-off time the powder supplying device 4 when it reaches the T OF stop, predicts the end time T END cut simultaneously.
Step (7) : When the cut-out end time T END has been reached, the total amount of passage Q T of the powder (= Q A + Q B + Q C ) is calculated.
Step (8) : End the cutout.
[0015]
FIG. 5 shows a flow of this series of powder cutting control.
In the above example, the prediction of the gate-off time T OF is performed in step (5) . However, if it is desired to predict the gate-off time T OF more accurately, at the time T BS in step (4) , Although not shown, first, the expected gate-off time T OFL is obtained, then the end predicted point time T ADJ is obtained, and when the end predicted point time T ADJ is reached, the gate-off time T OF is predicted again. Good to do.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the content of the specific operation when applied to the present invention method the actual process will be described in detail with reference to FIG.
1) In a calibration step, the gate-off time T OF is fixed to an arbitrary value in advance, and a powder of a specified brand is cut out at a predetermined flow rate and measured, and the cut-out amount is measured by an electronic balance. Then, the average weight coefficient K VGN , the average fall time ratio K DLYN , and the average end area time P KEDN required for the calculation for converting to the actual weight are obtained as follows.
[0017]
Average weight coefficient K VGN = Cutout amount actual measurement value / End integral value Average head time ratio K DLYN = Moving average value of head time ratio K DLY (= End head time / Start head time) (N times calibration)
Moving average value of average end area time P KEDN = end area time P KED (= fall end time-constant flow end time) (N times of calibration)
2) Set the target cutout amount W TAG of the powder. Then, from the given target cutout amount W TAG , a target integral value S TAG is obtained by the following equation (1).
S TAG = W TAG / K VGN ……………… (1)
Here, K VGN is an average weight coefficient obtained by calibration.
[0018]
3) In response to the cut-out start command, the voltage output V of the powder flow sensor 5 is read a predetermined number of times while the powder is not flowing, and averaged to obtain an offset voltage V OFS . By using this offset voltage, it is possible to prevent the powder flow rate sensor 5 from changing its sensitivity due to powder adhesion.
[0019]
4) The applied voltage is output (gate on) to the powder supply device 4 to start cutting out the powder. This gate-on time is set to T ON , and the integrated value S is accumulated from this time.
5) Thereafter, the output data of the powder flow sensor 5 is collected and analyzed at regular time intervals and used for cutout control. Collect the following data until the end of clipping. Note that n = 1, 2, 3,...
[0020]
5-1) The output V RED (n) of the powder flow sensor 5 is read, the offset voltage V OFS is reduced, and the obtained read value V (n) is stored in the memory.
V (n) = VRED (n) −VOFS (2)
5-2) Add the read value V (n) to the integral value S.
S (n) = S (n-1) + V (n) (3)
[0021]
5-3) Calculate the moving average value V AVE of the read values (the average of the past m values at the time point n).
V AVE (n) = (V (n-m + 1) + ... + V (n-2) + V (n-1) + V (n)) / m
……………… (Four)
5-4) Each time difference value V DIF of the moving average is obtained by the following equation (5).
V DIF (n) = V AVE (n) −V AVE (n−1) ……………… (5)
Here, n = 2, 3, 4,..., V DIF (1) = 0.
[0022]
6) Obtain the time T S at which the powder starts to pass from the analysis of the collected data.
The start of the passage is determined based on the moving average value V AVE ≧ start level L S , and corresponds to the instantaneous fluctuation of the data. Further, by using the end head time obtained from the start head time and the average head time ratio, it is possible to cope with the detection delay of the powder flow sensor 5 due to the natural fall of the powder. Further, it is possible to cope with a change in the distance between the powder supply device 4 and the powder flow sensor 5 and a change in the type of the powder.
[0023]
6-1) With the time at this point as the fall start time TS, a start fall time PTS is obtained by the following equation (6).
P TS = T S -T ON .................. (6)
6-2) The end fall time PTE is obtained by the following equation (7).
P TE = P TS・ K DLYN ……………… (7)
Here, K DLYN is an average head time ratio obtained by calibration.
[0024]
7) obtaining a throughput Q A at time T BS and initial region A constant flow passage start of powder from the analysis of the collected data. Here, the detection of the start of the passage of the constant flow rate is determined by the following equation (8), and the detection position is stabilized and the movement is enabled.
Each time difference value of moving average of data V DIF ≦ peak of difference value × end point level L BS
……………… (8)
Therefore, when the difference value V DIF of the moving average falls below the end point level L BS after passing through the peak, the following processing is performed to obtain the estimated gate-off time T OFL and the time T ADJ of the end prediction point.
[0025]
7-1) the time of this point to the constant flow start time T BS.
7-2) Store the read value V BS and the integral value S S at this point in the memory.
7-3) assuming the amount Q C in the terminal region C the same as the amount Q A of initial region A, the following (9) to (11) by the integrated value S B at constant flow region B, to the gate-off The time P BL and the expected off time T OFL are obtained.
[0026]
S B = S TAG −S S・ 2 ……………… (9)
P BL = S B / V BS .................. (10)
T OFL = T BS + P BL -P TE (11)
Here, S TAG is a target integrated value (quantitative value), and S S is an integrated value of the start region A.
[0027]
7-4) Further, a time T ADJ of the predicted end point is obtained.
T ADJ = T BS + (T OFL −T BS ) · K ADJ ............ (12)
Here, K ADJ is a movement coefficient of the predicted end point (= 0.2 to 0.8).
8) When the time T ADJ at the predicted end point is reached, the following processing is performed to obtain the already passed amount of the powder and to obtain and change the gate-off time T OF again. By changing the gate-off time T OF, the cutout accuracy can be improved.
[0028]
8-1) Store the integrated value S ADJ at this point in the memory.
8-2) The amount (integral value) of the terminal area C is predicted from the average value of the quantitative area B according to the following equations (13) to (15), and the gate-off time T OF is obtained.
a) The average value V ADJ of the read values in the constant flow rate region is obtained by the following equation (13).
V ADJ = (S ADJ -S S ) / (T ADJ -T BS ) (13)
expected integral value S E of b) termination region by either a calculation using the or termination factors and initial region and the same amount, to select the next b-1) or b-2).
[0029]
b-1) S E = S S
b-2) S E = V ADJ・ P KEDN・ K E
Here, P KEDN : average termination area time obtained by calibration, and K E : termination adjustment coefficient.
[0030]
c) The constant flow area remaining time P B is obtained by the following equation (14).
P B = (S TAG −S ADJ −S E ) / V ADJ (14)
d) The gate-off time T OF is obtained by the following equation (15).
T OF = T ADJ + P B -P TE (15)
9) At the gate-off time T OF , output 0 voltage (gate-off) to the powder supply device 4 to stop cutting out the powder.
10) The end of the passage of the powder is detected from the analysis of the collected data, and the cutout end time T END is obtained.
[0031]
That is, the passage end is determined based on the moving average value V AVE ≦ start level L S and corresponds to the instantaneous fluctuation of the data.
10-1) and the time of this point fall end time T E.
10-2) Obtain the cutout end time T END by the following equation (16).
T END = T E + (T E −T OF ) (16)
11) When the cutout end time T END is reached, the total amount of powder that has passed is obtained. End integration value S ALL Is stored in the memory, and the total cutout amount W ALL is obtained by the following equation (17).
W ALL = S ALL・ K VGN …………… (17)
[0032]
12) Obtain the time T BE at the end of the constant flow of the powder from the analysis of the collected data.
The detection of the end of the passage of the constant flow rate is determined by the following (18), and the detection position is stabilized and the movement is enabled.
Each time difference value V DIFX of the moving average viewed from the end direction ≤ difference value peak x end point level L BS ... (18)
The average falling time ratio K DLYN and the average terminal area time P KEDN related to the gate- off time prediction are learned. Thus, it is possible to cope with a change in the operation status and improve the cutout accuracy.
[0033]
12-1) The time at this point is defined as the constant flow end time T BE .
12-2) The end fall time PTE is obtained by the following equation (19).
P TE = T BE -T OF .................. (19)
12-3) The fall time ratio K DLY is obtained by the following equation (20), and the average fall time ratio K DLYN is updated.
[0034]
K DLY = P TE / P TS …………… (20)
12-4) The terminal area time P KED is obtained by the following equation (21), and the average terminal area time P KEDN is updated.
P KED = T E −T BE …………… (21)
The setting of the presence / absence of updating (learning) of the average head time ratio and the average end area time is enabled.
13) Finish cutting out.
[0035]
Using the method of the present invention, powder of light calcium carbonate S-10, which is one of the standard powders of the standard of the APPIE (Japan Powder Industry Technology Association) standard, is quantified at 2 g, 4 g, 6 g, and 8 g. As a result, as shown in FIG. 7 , high-precision results of 4.7% maximum, 0.1% minimum, and 2.5% average were obtained.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a fixed amount of powder is cut out using the powder supply device, the feedback control is performed using the powder flow rate sensor. It is possible to control the cutout of the fixed amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view partially showing a structure of a capacitance type flow sensor as a powder flow sensor used in the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line II of FIG. 2;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a temporal transition of a cut-out flow rate of powder in the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of a powder cutting control according to the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a temporal transition of a cut-out flow rate of powder when the method of the present invention is applied to an actual process.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a measurement example according to the method of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a conventional example of powder conveyance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stack 2 Powder 3 Powder transfer cylinder 3a Horizontal part 3b Vertical part 4 Powder supply device 5 Powder flow sensor 6 Powder container 7 Powder flow calculation control device
10 Capacitive flow sensor
11 outer cylinder
12 Measurement electrode
13 Reference electrode
14, 18 Cylindrical tube
15, 19 Source electrode
16, 20 sense electrode
17, 21 Guard electrode
22 Air supply pipe
23 Air supply device
31 hollow pipe
32 Piezoelectric element
33 AC power supply

Claims (3)

スタックに収容された粉体を粉体供給装置によって粉体搬送用筒体の水平部位に切り出し、前記粉体搬送用筒体の垂直部位を経て自然落下させながらその流量を粉体流量センサで計測して粉体流量演算制御装置に入力し、該粉体流量演算制御装置の演算結果に基づいて、あらかじめ与えられた定量になるように粉体容器に充填する粉体の定量切り出し制御方法において、前記粉体流量演算制御装置の演算過程は、当該銘柄の粉体をあらかじめ任意の流量を切り出して実重量に変換する校正段階と、粉体の目標切り出し量を定量として設定する段階と、粉体供給装置に粉体の切り出し開始を指令する段階と、前記粉体供給装置を起動して粉体を落下させて、漸増する始端領域における粉体の通過量を算出する段階と、一定量の切り出しがなされる定流量領域において粉体の通過量を演算するとともに、漸減する終端領域の通過量が前記始端領域での通過量に等しいと仮定して、ゲートオフ時刻を予測する段階と、該ゲートオフ時刻に到達したら前記粉体供給装置を停止し、同時に切り出し終了時刻を予測する段階と、該切り出し終了時刻に到達したら、粉体の全通過量を演算して切り出しを終了する段階と、からなることを特徴とする粉体の定量切り出し制御方法。The powder contained in the stack is cut out by a powder supply device into a horizontal portion of the powder transport cylinder, and the flow rate is measured by a powder flow sensor while naturally falling through the vertical portion of the powder transport cylinder. And input to the powder flow rate arithmetic and control unit, based on the calculation result of the powder flow rate arithmetic and control unit, in a fixed quantity cutout control method of the powder to be filled in the powder container so as to obtain a given quantity in advance , The calculation process of the powder flow rate calculation control device is a calibration step of cutting out an arbitrary flow rate of the powder of the brand in advance and converting it into an actual weight, a step of setting a target cutout amount of the powder as a quantitative amount, Instructing the supply device to start cutting out the powder, activating the powder supply device to drop the powder, calculating the amount of passage of the powder in the gradually increasing starting end region, and cutting out a fixed amount of the powder. Made Calculating the passage amount of the powder in the constant flow rate region, assuming that the passage amount of the gradually decreasing end region is equal to the passage amount in the start end region, and predicting the gate-off time; and Stopping the powder supply device, simultaneously predicting the cut-out end time, and, when the cut-out end time is reached, calculating the total amount of passing of the powder and ending the cut-out, Control method for quantitative cut-out of powder. 前記校正段階は、前記ゲートオフ時刻を任意の値に固定して当該銘柄の粉体切り出しを実施し、該切り出し量を電子天秤で計測して実重量に換算するための関係係数を求めるようにしたことを特徴とする請求項記載の粉体の定量切り出し制御方法。In the calibration step, the gate-off time is fixed to an arbitrary value, powder is cut out of the brand, the cut-out amount is measured with an electronic balance, and a relation coefficient for converting to an actual weight is obtained. 2. The method according to claim 1 , wherein the powder is quantitatively cut out. 前記ゲートオフ時刻の予測は、予想ゲートオフ時刻を求めてから、そ
のゲートオフ時刻以前でそれに応じた終了予測点の時刻を求め、この終了予測点の時刻に
到達したらその時刻までに実測された流量に基づいて実際のゲートオフ時刻を設定するこ
とを特徴とする請求項記載の粉体の定量切り出し制御方法。
The prediction of the gate-off time is performed by obtaining the predicted gate-off time, obtaining the time of the end prediction point corresponding to the time before the gate-off time, and based on the flow rate actually measured up to that time when the time of the end prediction point is reached. quantitative cutout control method of a powder according to claim 1, wherein setting the actual gate-off time Te.
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