JP4233217B2 - ロス−イン−ウエイト式供給装置の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、例えば、様々な種類の製造工程へ、細かい粒状物を連続的に供給する方法に関する。本発明において、粒状物とは、大量の粒状材料を意味する。多くの応用分野において、本発明で扱う材料は粒状又は粉状であって、その流動特性は、空気を材料中に吹き込むことによる流動化によって改善することができる。
【０００２】
本発明においては、いわゆる重量減（ロス-イン-ウエイト）（ｌｏｓｓ−ｉｎ−ｗｅｉｇｈｔ）の重量測定技術に基づくシステムを、供給制御に用いる。
【０００３】
上記の目的のためにロス-イン-ウエイト供給技術（ｌｏｓｓ−ｉｎ−ｗｅｉｇｈｔ ｆｅｅｄｉｎｇ）が、従来、種々の分野で知られている。その制御システムは、重量をいつでも瞬時に測定でき、重量トランスデューサーに取付けられた単一又は複数の秤量コンテナを含んでなる材料貯蔵手段によりその主要部分が形成されている装置を用いている。材料の流れは、上記のコンテナから、該コンテナと密に共働するように構成されたフィーダー（供給器）に到り、該フィーダーは該秤量コンテナの重量減情報（ｌｏｓｓ−ｉｎ−ｗｅｉｇｈｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）から得られる測定シグナルの制御下に作動する。
【０００４】
ここで、秤量コンテナの材料再充填に関連して問題がある。即ち、このシステムの連続操作において、材料再充填を材料供給のための秤量コンテナ内容物の排出と同時に行わなければならず、このことがフィーダー制御の乱れの原因となると考えられる。したがって、再充填段階は最も瞬時であることが望ましく、重量が不明確なこの時の間に、様々な種類の実験的もしくはコンピューターによるアルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ）下に制御系を作動することが試みられている。しかし、この重量による制御の不明確な時があるという避けられない問題は、未解決のままである。
【０００５】
この問題に関し、さまざまな解決法が提案されている。その中の一つであるドイツ国特許願第３７ ４２ ２２９号公開公報においては、フィーダーへの材料流れが直列に連結された２つの秤量コンテナを通るロス-イン-ウエイト式フィーダー（ｌｏｓｓ−ｉｎ−ｗｅｉｇｈｔ ｆｅｅｄｅｒ）に基いた装置が開示されている。直列に連結した、第一の秤量コンテナの秤はこのコンテナだけの重量変化を観測し、第二の秤量コンテナの秤は系全体の重量変化を観測する。通常、第一のコンテナが材料再充填中である場合を例外として、第二のコンテナの秤の重量シグナルそれ自体をフィーダー制御に用いる。この状況において、第二の秤の重量のシグナルから第一の秤の重量のシグナルをさし引きすることによって制御シグナルを調整する。この簡略化は必然的に制御の正確さを低下させるにもかかわらず、見かけ上、系の操作に問題ない。この簡略化においては、第一のコンテナから第二のコンテナへの材料の補充移送の間に、コンテナの間で落下する材料の量は、どちらの秤の制御下にもなく、コンピューター計算によってのみ知ることができるもので、これが制御系における不明確な因子を生じさせるということである。
【０００６】
重量減による制御システム（ｌｏｓｓ−ｉｎ−ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）を有する２つのフィーダーが平行に繋がった装置も従来知られている。この装置において、２つのロス-イン-ウエイト式フィーダーは交互に材料が再充填される。材料の供給は再充填期ではないときにフィーダーにより行われる。上記の原理に基いた制御装置は、例えば、米国特許第４，５７９，２５２号で開示されている。この装置は重量による制御にもっともな正確さをもたらすが、供給し始めたときの秤量誤差により全体の正確さが低下する。又、このシステムの製造コストは高い。
【０００７】
本発明によれば、粒状材料の供給流れの制御を重量減測定による供給速度の測定によって行ない、重量による材料流れの測定下で交互に起きる複数の材料補充流れによって材料の連続的な供給速度を維持する、連続的に粒状材料を供給する上記の制御方法において、補充段階及び供給段階に、互いに独立して作動する重量測定副次システムをそれぞれ設け、補充段階及び供給段階を通って流れる材料の流れを、該副次システムの少なくとも一つによってリアルタイムで重量測定し、供給速度の制御を、補充段階重量減シグナル及び供給段階重量減シグナルのサム関数（ｓｕｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に基づいて行なうことによって、制御の正確度が改善される。
【０００８】
好ましくは、重量による制御下において行われる、材料補充段階または材料供給段階のいずれにおいてものリアルタイムでの材料流れの継続性は、補充ユニット及び供給ユニットの間の材料の流れを、補充ユニットから供給ユニットへの連続的な流れとして材料が移動する重力によるプラグ流れ（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ又はｐｉｓｔｏｎ ｆｌｏｗ）となるように調節することにより達成される。
【０００９】
さらに好ましくは、並行に作動する３つ以上の補充流れを用いて供給ユニットへの補充を交互に行なうことにより供給の継続性が確保される。
【００１０】
以下、本発明の実施に適した装置の実施態様を示す添付の概略図を参照しながら本発明をさらに具体的に説明する。
【００１１】
第一に、本発明の方法に用いる装置は２つの補充コンテナ１及び２を包含し、それぞれは独立した秤量装置に結合している。以下、該コンテナを秤量補充コンテナと称す。供給される材料は、適切な型の締切り弁９及び１０を備えた管３及び４を通ってそれら補充コンテナに到る。補充コンテナ１及び２は、コンテナと秤量システムからなる秤量供給コンテナ７に材料を送るためのホッパーノズル５及び６を備えている。フィーダー８は秤量供給コンテナに固定されて連通しており、該秤量システムの制御下において作動する。
【００１２】
ノズル５及び６は、ノズル５については直列に結合している秤量コンテナ１と７との各々の独立した機能を保証するための可撓性コネクターを介して、一方ノズル６については直列に結合している秤量コンテナ２と７との各々の独立した機能を保証するための可撓性コネクターを介して、それぞれが下方でお互いに接続している。ノズルの形状と寸法については、系の乱れのない操作のためには、連続的なプラグ流れが要求され、秤量供給コンテナ７及び、連続的なプラグ流れにより該秤量供給コンテナ７に連結している秤量補充コンテナ１及び２のそれぞれにおける材料が連続しているとみなされ得ることが必要であることを考慮しなければならない。
【００１３】
本発明においては、ノズル５及び６は同様に、適切な型の締切り弁１１及び１２を備えている。
【００１４】
図示された実施態様においてはスクリューフィーダーが用いているが、フィーダー８には秤量供給コンテナ７が固定されている。適切な供給速度を得るために、フィーダーの駆動装置１３は、フィーダーのスクリューの回転速度の調節を可能にする適当な制御装置を備えている。本発明によれば、供給速度の制御シグナルは、秤量供給コンテナの重量減シグナルと、該秤量供給コンテナに連通している秤量補充コンテナ１または２の重量減シグナルとのサム関数（ｓｕｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から得られる。
【００１５】
補充コンテナが秤量供給コンテナ７と自由な流れで連結している時にのみ、秤量補充コンテナ１及び２各々の重量減測定が供給速度の制御に用いられる。秤量補充コンテナの重量減測定は、秤量補充コンテナが秤量供給コンテナと自由な流れで連結している瞬間瞬間に、制御関数に算入される。これを考慮すると、測定を実施する時には、秤量補充コンテナが再充填されつつある時には秤量補充コンテナから秤量供給コンテナへの流れによる連結は、遮断されているように注意しなければならない。
【００１６】
本発明を実施する場合には、フィーダーは、ここに記載されたものの他に、ベルトフィーダー、コンパートメントフィーダー、プレートフィーダーまたは振動フィーダーなどの制御可能な均等なフィーダー類から選ばれる、いずれでも用いることができる。
【００１７】
本発明の実施例においては、以下の初期状態から操作が始められる。フィーダー８は停止されており、供給されるべき材料は、例えば、再充填ノズル３を経由して秤量補充コンテナ１に流入される。秤量補充コンテナ１の排出弁１１は開放され、こうして、秤量供給コンテナ７に充填するように材料は秤量供給コンテナ７に流入する。秤量補充コンテナ１が材料で満たされたら、材料の補充コンテナ１への再充填流入は遮断される。補充コンテナ１へのこの再充填の間、秤量補充コンテナ２の排出弁１２は閉じられている。これら初期段階の操作の後、系は使用可能の状態になる。次に、フィーダー８が始動し、その運転は、それぞれ秤量系に接続しているコンテナ１及び７から得られる重量減シグナルのサム関数により制御される。次に、秤量補充コンテナ２の充填が行われる。
【００１８】
秤量補充コンテナ１が空もしくは、ほとんど空になった後、その排出弁１１が閉じられる一方、秤量補充コンテナ２の排出弁１２は開放される。排出弁の開放/閉塞の切換えと同時に、重量減測定の供給制御システムに対する入力シグナルが、秤量補充コンテナ１から秤量補充コンテナ２へ切換えられ、それによって、コンテナ２及び７の重量減信号のサム関数に基いてフィーダー８の制御が継続される。秤量補充コンテナ１の排出弁１１が閉じられた後すぐに、秤量補充コンテナ１への次の再充填を始めることができる。
【００１９】
上述の装置を用いることにより、秤量補充コンテナ１及び２のそれぞれから秤量供給コンテナ７へプラグ流れとして移送されつつある材料が、秤量補充コンテナ１（または２）及び秤量供給コンテナ７の秤の制御下での材料移送段階にある限り、重量による制御が不明確になる時をほとんど完全に除去することができ、不正確な落下のような材料の流れは実際上起こらない。供給材料の流れをコンテナ１から２に切り換える時に僅かに制御されない材料の流れがほんの一瞬起こり、また逆に切り換える時にも同様に起こる。しかし、適当な装置を用いることにより、この重量による制御が不明確になる時もまた、有意なものではなくなるようにすることができる。ここに開示された制御装置において、秤量供給コンテナ７は継続的に一杯満たされていると考えられる。この新規な装置により、フィーダー８を通る制御されていないバイパス流れの危険性を減らすことができ、供給されつつある材料の品質のばらつきの制御の正確性に与える影響も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施に適した装置の実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
１、２ 秤量補充コンテナ
３，４ 管
５，６ ノズル
７ 秤量供給コンテナ
８ フィーダー
９、１０ 締切り弁
１１、１２ 締切り弁
１３ 駆動装置

Claims (3)

1. 粒状材料の供給流れの制御を重量減測定による供給速度の測定によって行ない、重量による材料流れの測定下で交互に起きる複数の材料補充流れによって材料の連続的な供給速度を維持する、連続的に粒状材料を供給する方法であって、供給段階が、交互に起きる該複数の材料補充流れを受け入れる単一の供給コンテナを有することにより、補充段階と供給段階が直列に結合されており、補充段階及び供給段階に、互いに独立して作動する重量測定副次システムをそれぞれ設け、補充段階及び供給段階を通って流れる材料の流れを、該重量測定副次システムによってリアルタイムで重量測定して重量減シグナルを生成し、供給速度の制御を、補充段階重量減シグナル及び供給段階重量減シグナルのサム関数に基づいて行ない、補充段階及び供給段階を通って流れる材料の流れを、材料が連続している、重力によるプラグ流れとして維持する、ことを特徴とする方法。
2. 供給コンテナを材料の流れで満たされた状態に維持することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 供給段階の補充を３つ以上の材料補充流れを交互に用いて行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

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