JP4903766B2

JP4903766B2 - 粉粒体の定量供給装置および粉粒体の定量計量方法

Info

Publication number: JP4903766B2
Application number: JP2008282129A
Authority: JP
Inventors: 幸雄川瀬
Original assignee: Kawata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JP2010107472A

Description

本発明は、粉粒体の定量供給装置および粉粒体の定量計量方法に関する。

従来より、樹脂ペレットなどを成形機によって成形する場合などにおいては、たとえば、気力輸送されてきた、樹脂ペレット、粉砕材、マスターバッチ、添加剤などの各材料を、計量混合装置によって、所定の割合で配合および混合した後、その混合物を一定量で成形機に供給するような処理がよく行なわれている。
このような処理に使用される計量混合装置は、通常、気力輸送されてきた各材料を各材料毎に受け入れる複数のホッパと、各ホッパから投入される各材料を所定の配合比で計量する計量ユニットと、計量された各材料を混合する混合ユニットとを備えており、各ホッパにおいて受け入れられた各材料を、各ホッパに備えられるスクリューフィーダなどの切り出し手段によって切り出し、計量ユニットに落下させて、計量ユニットにおいて所定の設定量となった時に、切り出しを停止させて各材料を計量し、次いで、順次計量された各材料を混合ユニットに供給して、混合ユニットに備えられる攪拌羽根により混合して、その後、一定量で供給するようにしている。

しかるに、このような計量混合装置では、各材料を計量ユニットで計量する場合において、所定の設定量になった時に切り出しを停止しても、落下途中の材料が、その設定量となった材料にさらに加重されるため、その分が計量誤差となってしまう。
ここで、計量誤差を少なくするために、計量ユニットに供給する材料の単位時間当たりの供給量を、計量値が所定値になるごとに、段階的に減少させて計量する方法が知られている（たとえば、特許文献１，２参照）。

特許文献１では、材料の単位時間当たりの供給量を段階的に減少させるステップダウン計量工程の後に、最終調整計量工程が行われる。
特許文献２では、１バッチ計量が終了した後に、計量値についての所定値を補正するようになっている。
特開２００７−４７０００号公報特開２００８−１２８６８５号公報

特許文献１では、各ステップダウン計量工程のそれぞれにおいて、材料の供給を一旦停止するが、このときも、材料の落下が即座に終わるわけではなく、落下途中の材料が、計量ユニットに入る。特許文献１では、各ステップダウン計量工程における一旦停止時の前記落下途中の材料の質量が十分に考慮されておらず、計量精度を高くし難い。
特許文献２では、計量開始の最初の１バッチ目の計量精度を高くし難い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、計量開始の１バッチ目から迅速かつ正確に計量を行うことのできる、粉粒体の定量供給装置および粉粒体の定量計量方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、粉粒体を供給するための供給口を含み前記供給口から前記粉粒体を供給する供給装置と、前記供給口から落下した前記粉粒体が貯蔵されるホッパ、および前記ホッパ内の粉粒体の質量を計測する計量手段を含む計量ユニットと、前記計量手段が接続されかつ前記供給装置を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、予備計量モードおよび本計量モードを順に実行可能とされ、前記制御手段は、前記予備計量モードでは、前記供給装置による単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に大きくしている大供給運転状態から前記供給装置を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量手段の計量値の増量を第１落差値として求め、かつ、前記供給装置による単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に小さくしている小供給運転状態から前記供給装置を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第２落差値として求め、前記制御手段は、前記本計量モードでは、前記計量値が、所定の目標計量値と、前記第１落差値に基づく所定の第１基準値との差である第１停止値になるまで前記大供給運転を実行し、次いで、前記計量値が、前記目標計量値と、前記第２落差値に基づく所定の第２基準値との差である第２停止値になるまで前記小供給運転を実行し、前記制御手段は、前記計量ユニットにおける１バッチ目の計量のときに、前記予備計量モードおよび前記本計量モードの双方を実行し、前記計量ユニットにおける２バッチ目以降の計量のときには、前記予備計量モードは実行せず前記本計量モードを実行することを特徴としている。

このような構成によると、１バッチ内で、予備計量モードおよび本計量モードを実行する。そのため、本計量モードでは、大供給運転を、予備計量モードで求めた第１落差値に基づく所定の第１基準値と所定の目標計量値との差である第１停止値まで、つまり、大供給運転により供給できる限界まで、実行することができる。その結果、計量値を、目標計量値の近くまで迅速に近づけることができる。

そして、本計量モードでは、大供給運転によって計測値が目標計量値に近い値にされた状態から、小供給運転が行われる。したがって、小供給運転を行う時間は短くて済む。また、小供給運転は、予備計量モードで求めた第２落差値に基づく所定の第２基準値と目標計量値との差である第２停止値まで実行している。そのため、小供給運転によって、計量値を目標計量値に略合致させることができる。しかも、小供給運転のときは、大供給運転のときに比べて、より正確な計量を行うことができる。これにより、小供給運転において、計量時間が短くて済む上に、極めて正確な計量を実現できる。

以上より、本計量モードでは、予備計量モードに基づいて、高精度を確保しつつ、極めて迅速な計量を実現できる大供給運転と、計量時間が短くて済むようにされた状態から、極めて正確な計量を実現できる小供給運転とが併用されるため、極めて迅速かつ正確な計量を実現することができる。
また、大供給運転のときには、当該大供給運転における落差値としての第１落差値を考慮し、小供給運転のときには、当該小供給運転における落差値としての第２落差値を考慮している。このように、それぞれの運転状態に対応して落差値を設定していることにより、粉粒体の計量の精度は極めて高い。また、予備計量モードおよび本計量モードは、１バッチ内で実行している。したがって、前のバッチの計量結果を用いなくても計量することができ、１バッチ目から迅速かつ正確な計量を実現できる。

また、１バッチ目の計量のときには、予備計量が行われることで所定量の粉粒体がホッパに既に溜められた状態から本計量が行われるので、迅速な計量を行うことができる。また、２バッチ以降の計量のときには、１バッチ目で実行した予備計量モードで得られた第１落差値および第２落差値を用いることにより、予備計量モードを省略することができる。したがって、迅速に粉粒体の計量を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記第１落差値に所定の係数を乗じた値を前記第１基準値に設定することを特徴としている。
このような構成によると、第１基準値を、第１落差値に基づいた任意の値に設定することができる。そのため、大供給運転による供給誤差を考慮することができる。

請求項３に記載の発明は、粉粒体を供給する供給装置からホッパに落下する前記粉粒体の質量が所定の目標計量値となるように、前記ホッパに設けられた計量手段を用いて前記粉粒体を計量する粉粒体の定量計量方法において、予備計量を行うステップと、前記計量手段の計量値が前記目標計量値と合致するように本計量を行うステップとを含み、前記予備計量を行うステップでは、前記供給装置からの単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に大きくしている大供給運転状態から前記供給装置による前記粉粒体の供給を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第１落差値として求め、かつ、前記供給装置からの単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に小さくしている小供給運転状態から前記供給装置による前記粉粒体の供給を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第２落差値として求め、前記本計量を行うステップでは、前記計量値が、所定の目標計量値と、前記第１落差値に基づく所定の第１基準値との差である第１停止値になるまで前記大供給運転を実行し、次いで、前記計量値が、前記目標計量値と、前記第２落差値に基づく所定の第２基準値との差である第２停止値になるまで前記小供給運転を実行し、前記粉粒体の計量が１バッチ目のときは、前記予備計量を行うステップおよび前記本計量を行うステップの双方を行い、前記粉粒体の計量が２バッチ目以降のときは、前記予備計量を行うステップは実行せず前記本計量を行うステップを実行することを特徴としている。

このような構成によると、１バッチ内で、予備計量を行うステップおよび本計量を行うステップを実行する。そのため、本計量を行うステップでは、大供給運転を、予備計量を行うステップで求めた第１落差値に基づく所定の第１基準値と所定の目標計量値との差である第１停止値まで、つまり、大供給運転により供給できる限界まで、実行することができる。その結果、計量値を、目標計量値の近くまで迅速に近づけることができる。

そして、本計量を行うステップでは、大供給運転によって計測値が目標計量値に近い値にされた状態から、小供給運転が行われる。したがって、小供給運転を行う時間は短くて済む。また、小供給運転は、予備計量を行うステップで求めた第２落差値に基づく所定の第２基準値と目標計量値との差である第２停止値まで実行している。そのため、小供給運転によって、計量値を目標計量値に略合致させることができる。しかも、小供給運転のときは、大供給運転のときに比べて、より正確な計量を行うことができる。これにより、小供給運転において、計量時間が短くて済む上に、極めて正確な計量を実現できる。

以上より、本計量を行うステップでは、予備計量モードに基づいて、高精度を確保しつつ、極めて迅速な計量を実現できる大供給運転と、計量時間が短くて済むようにされた状態から、極めて正確な計量を実現できる小供給運転とが併用されるため、極めて迅速かつ正確な計量を実現することができる。
また、大供給運転のときには、当該大供給運転における落差値としての第１落差値を考慮し、小供給運転のときには、当該小供給運転における落差値としての第２落差値を考慮している。このように、それぞれの運転状態に対応して落差値を設定していることにより、計量の精度は極めて高い。また、予備計量を行うステップおよび本計量を行うステップは、１バッチ内で実行している。したがって、前のバッチの計量結果を用いなくても計量することができ、１バッチ目から迅速かつ正確な計量を実現できる。

また、１バッチ目の計量のときには予備計量が行われることで所定量の粉粒体がホッパに既に溜められた状態から、本計量が行われるので、迅速な計量を行うことができる。また、２バッチ以降の計量のときには、１バッチ目で実行した予備計量を行うステップで得られた第１落差値および第２落差値を用いることにより、予備計量を行うステップを省略することができる。したがって、迅速に粉粒体の計量を行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１落差値に所定の係数を乗じた値を前記第１基準値とすることを特徴としている。
このような構成によると、第１基準値を、第１落差値に基づいた任意の値に設定することができる。そのため、大供給運転による供給誤差を考慮することができる。

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、１バッチ目から極めて迅速かつ正確な計量を実現することができる。
また、１バッチ目および２バッチ目以降のそれぞれについて、迅速に粉粒体の計量を行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、大供給運転による供給誤差を考慮することができる。

請求項３に記載の発明によれば、１バッチ目から極めて迅速かつ正確な計量を実現することができる。
また、１バッチ目および２バッチ目以降のそれぞれについて、迅速に粉粒体の計量を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、大供給運転による供給誤差を考慮することができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の粉粒体の定量供給装置の一実施形態としての計量混合装置を示す全体構成図である。
図１において、この計量混合装置１は、供給ホッパユニット２および計量混合ユニット３を備えている。

供給ホッパユニット２は、複数の供給ホッパ４（各供給ホッパ４を互いに区別する場合には、第１ホッパ４ａ、第２ホッパ４ｂ、第３ホッパ４ｃおよび第４ホッパ４ｄとする。）を備えている。各供給ホッパ４には、粉粒体が貯蔵される図示しない原料タンクにそれぞれ接続される原料供給ライン５と、吸引ブロワ６に接続される吸引ライン７とが接続されている。

吸引ライン７は、各供給ホッパ４に対応してそれぞれ設けられるスイッチバルブ８を備えるスイッチバルブユニット９と、このスイッチバルブユニット９と吸引ブロワ６とを接続する一次側吸引ライン１０と、各スイッチバルブユニット９と各供給ホッパ４とをそれぞれ接続する複数の二次側吸引ライン１１とを備えている。
また、供給ホッパ４の内部上側には、フィルター１２がそれぞれ設けられている。

そして、各原料タンクから各供給ホッパ４に粉粒体を気力輸送するには、気力輸送したい供給ホッパ４に対応するスイッチバルブ８を開状態として、吸引ブロワ６を作動させる。そうすると、その供給ホッパ４に選択的に粉粒体が気力輸送される。すなわち、気力輸送しようとする供給ホッパ４に対応するスイッチバルブ８を開状態として、吸引ブロワ６を作動させると、一次側吸引ライン１０、スイッチバルブユニット９および二次側吸引ライン１１を介して、その気力輸送しようとする供給ホッパ４の内部が吸引される。これによって、その供給ホッパ４に接続される原料供給ライン５を介して、その供給ホッパ４に対応する原料タンクに貯蔵される粉粒体が気力輸送される。

なお、供給ホッパ４に粉粒体を搬送した空気は、パンチングプレートからなるフィルター１２によって粉粒体と分離された後、二次側吸引ライン１１、スイッチバルブユニット９、一次側吸引ライン１０を介して、吸引ブロワ６から排気される。
このようにして各供給ホッパ４には、各原料タンクから気力輸送される粉粒体が一時的に貯蔵される。なお、各供給ホッパ４には、その目的および用途によって、適宜、同一種類あるいは異なる種類の粉粒体が貯蔵され、たとえば、主材（樹脂ペレット）、マスターバッチ、粉砕材、添加剤などが各供給ホッパ４にそれぞれ貯蔵されて、これら各供給ホッパ４が、後述する計量モードなどにおいて、第１ホッパ４ａ、第２ホッパ４ｂ、第３ホッパ４ｃ、第４ホッパ４ｄとして設定される。また、供給ホッパ４の数は、４つに限らず、１つでもよく、あるいは、２つでも３つでも５つ以上でもよい。

各供給ホッパ４には、それぞれ、粉粒体を供給する供給装置としてのスクリューフィーダ１３が設けられている。なお、本実施形態では、供給装置としてスクリューフィーダを用いる構成を説明するが、粉粒体の単位時間当たりの供給量を変更できるものであれば、スクリューフィーダに限らず、たとえば、ロータリーフィーダや、スライドゲートなどを用いてもよい。各スクリューフィーダ１３は、対応する供給ホッパ４に接続される供給路１４をそれぞれ備えている。

供給路１４内の水平または供給口１７に向かって上り勾配に真直ぐ延びる部分の内側には、スクリュー１５が配置されており、フィードモータ１６によって回転駆動される。フィードモータ１６の駆動によりスクリュー１５が回転すると、各供給ホッパ４内の粉粒体は、供給路１４に送られ、さらに、供給路１４の一端に開口形成された供給口１７から後述する計量ホッパ２１へ向けて落下する。各スクリューフィーダ１３は、計量ホッパ２１の上方で供給口１７が計量ホッパ２１の中心を向くようにして等間隔に配置されている。

計量混合ユニット３は、ケーシング１８内に、その上方に計量ユニット１９と、その混合ユニット２０とを備えている。
計量ユニット１９は、各供給ホッパ４から供給される粉粒体を受け入れるホッパとしての計量ホッパ２１と、この計量ホッパ２１を支持する計量手段としてのロードセル２２と、計量ホッパ２１から混合ユニット２０に、計量された粉粒体を供給するための排出ゲート２３とを備えている。

計量ホッパ２１は、その上端部に粉粒体を受け入れるための受入口２４が形成されるとともに、その下端部に粉粒体を排出するための排出口２５が形成されている。排出ゲート２３は、計量ホッパ２１の排出口２５を開閉するように設けられている。また、ロードセル２２は、計量ホッパ２１を支持しつつ、その計量ホッパ２１の質量を計測できるように設けられている。この計量ホッパ２１に載せられた粉粒体の質量は、計量ホッパ２１の質量、すなわち、風袋の質量をキャンセルした状態で、このロードセル２２によって計測される。

混合ユニット２０は、混合ケーシング５１と、攪拌羽根２８と、混合ケーシング５１内の粉粒体を下部ホッパ５２に供給するための供給口５３と、供給口５３を開閉する排出ゲート５４とを含んでいる。
混合ケーシング５１には、計量ユニット１９から排出された粉粒体が供給される。攪拌羽根２８は、混合ケーシング５１内において、粉粒体が計量ユニット１９から落下してくる落下方向に対して直交する方向に軸線が延びるように、混合ケーシング５１内部に突出配置される駆動軸３２と、この駆動軸３２を中心として径方向に延びる羽根３３とを備えており、駆動軸３２を攪拌モータ３４によって駆動させる。

これにより、計量ユニット１９から１バッチ毎に落下してくる粉粒体を、羽根３３によって上下方向において混合し、これによって、各供給ホッパ４からの粉粒体を互いに十分に混合する。混合ユニット２０で混合された粉粒体は、排出ゲート５４が開かれることにより、供給口５３から下部ホッパ５２に落下する。下部ホッパ５２には、レベルスイッチ２９が設けられている。

レベルスイッチ２９は、下部ホッパ５２の側壁に設けられており、下部ホッパ５２に数バッチ分の粉粒体が溜まった時に供給禁止信号（上限禁止信号）を送信する禁止信号送信部、および／または、下部ホッパ５２の粉粒体が所定量以上減った時に、供給要求信号（下限要求信号）を送信する要求信号送信部を備えている。
なお、このレベルスイッチ２９は、たとえば、上限禁止信号を送信するレベルスイッチと、下限要求信号を送信するレベルスイッチとの２つのレベルスイッチをそれぞれ別個に設けてもよく、また、オーバーフローを防止するためのレベルスイッチをさらに１つ設けて、インターロックとして使用してもよい。

下部ホッパ５２の下端には、下部ホッパ５２内の粉粒体を成形機などの外部の処理装置３０に供給するための供給口３１が設けられている。
供給口３１は、下部ホッパ５２から下方に向かって突出するような筒状に形成されており、その先端部には、この供給口３１を開閉するための開閉ゲート３５が設けられている。

そして、このような計量混合装置１では、たとえば、各スクリューフィーダ１３のフィードモータ１６、計量ユニット１９のロードセル２２および排出ゲート２３の開閉装置、混合ユニット２０のレベルスイッチ２９、攪拌モータ３４、排出ゲート５４の開閉装置および開閉ゲート３５の開閉装置などが、制御手段としてのコントローラユニット３６に接続され、このコントローラユニット３６においてこれら各部が制御されている。

コントローラユニット３６は、ＣＰＵ，ＲＡＭおよびＲＯＭなどを含んでおり、また、タッチパネルなどを含む操作部３７が設けられている。オペレータが操作部３７を操作することにより、各供給ホッパ４から、計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量を設定することができる。より具体的には、第１ホッパ４ａから計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量の目標値としての目標計量値ｗ１を設定することができる。

同様に、第２ホッパ４ｂから計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量の目標値としての目標計量値ｗ２、第３ホッパ４ｃから計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量の目標値としての目標計量値ｗ３、および第４ホッパ４ｄから計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量の目標値としての目標計量値ｗ４を設定することができる。
次に、このように構成された計量混合装置１の計量、混合および定量供給動作について説明する。この計量混合装置１では、まず、各供給ホッパ４に貯蔵される粉粒体を、計量ホッパ２１内にそれぞれ投入して計量し、この計量ホッパ２１内において、これらを所定の配合比の混合物とした後、これを１バッチとして、１バッチ毎に混合ユニット２０に供給し、この混合ユニット２０において、粉粒体を溜めた後、排出ゲート５４を開いて下部ホッパ５２に供給し、さらに、下部ホッパ５２の供給口３１から外部の処理装置３０に定量供給する。

本実施形態の特徴の１つは、各供給ホッパ４から計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量がロードセル２２によって計量される際に、計量の１バッチ目から、計量時間が可及的に短くなるように、かつ、精度が可及的に高くなるようにされている点にある。
図２は、各供給ホッパ４から計量ホッパ２１に供給される粉粒体の質量を対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４となるように計測する（以下、質量を計測することを、単に計量という。）計量工程における、コントローラユニット３６の制御の流れを示すフロー図である。

図２を参照して、オペレータによって操作部３７が操作されることにより計量工程が開始されると、まず、この計量工程が最初の１バッチ目であるか否かが判断される（Ｓ１）。各供給ホッパ４に投入されている粉粒体の成分や、各供給ホッパ４に関する目標計量値ｗ１〜ｗ４が変更されない限り、バッチ数はゼロにリセットされないようにされている。
計量工程が最初の１バッチ目であると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、当該１バッチ目の計量として、後述するＳ２〜Ｓ９の処理が行われる。具体的には、第１ホッパ４ａの粉粒体について予備計量を行う第１ホッパ予備計量（Ｓ２）、第１ホッパ４ａの粉粒体について本計量を行う第１ホッパ本計量（Ｓ３）、第２ホッパ４ｂの粉粒体について予備計量を行う第２ホッパ予備計量（Ｓ４）、第２ホッパ４ｂの粉粒体について本計量を行う第２ホッパ本計量（Ｓ５）、第３ホッパ４ｃの粉粒体について予備計量を行う第３ホッパ予備計量（Ｓ６）、第３ホッパ４ｃの粉粒体について本計量を行う第３ホッパ本計量（Ｓ７）、第４ホッパ４ｄの粉粒体について予備計量を行う第４ホッパ予備計量（Ｓ８）、および第４ホッパ４ｄの粉粒体について本計量を行う第４ホッパ本計量（Ｓ９）が、この順に行われる。

このように、各供給ホッパ４毎に、予備計量および本計量が行われる。なお、図２に示すフロー図では、供給ホッパ４が４つ設けられた場合の手順が示されているが、供給ホッパ４がこれより多い場合も少ない場合も同様の手順による。
第１ホッパ予備計量（Ｓ２）について、図３にフロー図で示されるように、予備計量が開始されると、まず、第１ホッパ４ａのスクリューフィーダ１３による単位時間当たりの粉粒体の供給量が相対的に大きい運転としての大供給運転が行われる（Ｓ１０）。大供給運転のとき、フィードモータ１６の回転数が相対的に大きくなるように当該フィードモータ１６が駆動される。このとき、スクリューフィーダ１３の供給口１７から落下する、単位時間当たりの粉粒体の質量は相対的に大きい。

大供給運転が開始されてから所定の第１の時間Ｔ１（たとえば、３秒）が経過するまでは（Ｓ１１：ＮＯ）、大供給運転が継続される。大供給運転が開始されてから第１の時間Ｔ１が経過すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、フィードモータ１６が停止されることにより大供給運転が停止される（Ｓ１２）。大供給運転開始からフィードモータ１６が停止される瞬間までに、計量ホッパ２１にたとえば１００ｇの粉粒体が載る。すなわち、大供給運転実行中の計量値Ｗの増量Δｗ’は、１００ｇである。

大供給運転が停止されてから所定の第２の時間Ｔ２（たとえば、３秒）が経過するまでは（Ｓ１３：ＮＯ）、待機する。この間に、大供給運転を停止した瞬間において供給口１７と計量ホッパ２１との間で自由落下していた粉粒体の全量が、計量ホッパ２１に載る。
大供給運転が停止されてから第２の時間Ｔ２が経過すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１落差値ｗａを計測する（Ｓ１４）。

第１落差値ｗａとは、大供給運転を停止した瞬間において供給口１７と計量ホッパ２１との間で自由落下していた粉粒体の質量をいう。換言すれば、第１落差値ｗａとは、大供給運転を行っている状態からスクリューフィーダ１３を停止したときの、当該停止から粉粒体の計量ホッパ２１への落下が終わるまでの計量値Ｗの増量をいう。第１落差値ｗａは、たとえば、１３０ｇである。

次いで、第１落差値ｗａに基づく所定の第１基準値ｗａ’（定量前値ともいう）が設定される（Ｓ１５）。第１基準値ｗａ’は、大供給運転の供給誤差を考慮して、第１落差値ｗａよりも大きい値となるように設定されるものであり、第１落差値ｗａに所定の係数α（たとえば、１．２）を乗じた値に設定される。本実施形態では、第１基準値ｗａ’＝α×ｗａ＝１．２×１３０ｇ＝１５６ｇとなる。

第１基準値ｗａ’が設定された後は、スクリューフィーダ１３による単位時間当たりの粉粒体の供給量が相対的に小さい運転としての小供給運転が行われる（Ｓ１６）。小供給運転のとき、フィードモータ１６の回転数が相対的に小さくなるように当該フィードモータ１６が駆動される。このとき、スクリューフィーダ１３の供給口１７から落下する単位時間当たりの粉粒体の質量は相対的に小さい。

小供給運転が開始されてから所定の第３の時間Ｔ３（たとえば、３秒）が経過するまでは（Ｓ１７：ＮＯ）、小供給運転が継続される。小供給運転が開始されてから第３の時間Ｔ３が経過すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、フィードモータ１６が停止されることにより小供給運転が停止される（Ｓ１８）。小供給運転開始からフィードモータ１６が停止される瞬間までに、計量ホッパ２１には、たとえば３０ｇ分の粉粒体が載る。すなわち、小供給運転実行中の計量値Ｗの増量Δｗ’’は、３０ｇである。

小供給運転が停止されてから所定の第４の時間Ｔ４（たとえば、３秒）が経過するまでは（Ｓ１９：ＮＯ）、待機する。この間に、小供給運転を停止した瞬間において供給口１７と計量ホッパ２１との間で自由落下していた粉粒体の全量が、計量ホッパ２１に載る。
小供給運転が停止されてから第４の時間Ｔ４が経過すると（Ｓ１９：ＹＥＳ）、第２落差値ｗｂが計測される（Ｓ２０）。第２落差値ｗｂとは、小供給運転を停止した瞬間において供給口１７と計量ホッパ２１との間で自由落下していた粉粒体の質量をいう。換言すれば、第２落差値ｗｂとは、小供給運転を行っている状態からスクリューフィーダ１３を停止したときの、当該停止から粉粒体の落下が終わるまでの計量値Ｗの増量をいう。第２落差値ｗｂは、たとえば、２０ｇである。

次いで、第２落差値ｗｂに基づく所定の第２基準値ｗｂ’（落差値ともいう）が設定される（Ｓ２１）。第２基準値ｗｂ’は、第２落差値ｗｂに所定の係数βを乗じたものである。本実施形態では、係数β＝１とされることにより、第２基準値ｗｂ’が第２落差値ｗｂと同じとなるように設定されている。すなわち、本実施形態では、第２基準値ｗｂ’＝第２落差値ｗｂ＝２０ｇとなる。

以上より、第１基準値ｗａ’（本実施形態において、１５６ｇ）、および第２基準値ｗｂ’（本実施形態において、２０ｇ）がそれぞれ設定される。また、１回の予備計量工程により、計量ホッパ２１内の粉粒体の質量としての計量値Ｗは、予備計量値ｗｃ＝大供給運転中の計量値Ｗの増量Δｗ’＋第１落差値ｗａ＋小供給運転中の計量値Ｗの増量Δｗ’’＋第２落差値ｗｂ（＝１００ｇ＋１３０ｇ＋３０ｇ＋２０ｇ＝２８０ｇ）だけ増す。

計量モードの１バッチ目において、第１ホッパ予備計量（Ｓ２）が終了すると、計量ホッパ２１に既に第１ホッパ４ａから予備計量値ｗｃ分の質量の粉粒体が溜められた状態で、第１ホッパ本計量（Ｓ３）が行われる。
具体的には、図４のフロー図および図５のグラフ図を参照して、第１ホッパ４ａから供給される粉粒体の本計量が開始されると、まず、フィードモータ１６の回転数が相対的に大きくなるように当該フィードモータ１６が駆動される。これにより、大供給運転が開始される（Ｓ２２）。

計量ホッパ２１内の粉粒体の質量、すなわち計量値Ｗは、予備計量値ｗｃ（本実施形態において、前述の２８０ｇ）からさらに迅速に増していく。大供給運転は、計量値Ｗが、目標計量値ｗ１と第１基準値ｗａ’との差である第１停止値ｗｄ（計量値Ｗ＝第１停止値ｗｄ＝目標計量値ｗ１−第１基準値ｗａ’、本実施形態において、５００ｇ−１５６ｇ＝３４４ｇ）に到達するまで（Ｓ２３：ＮＯ）継続される。

なお、第１基準値ｗａ’は、第１落差値ｗａと第２落差値ｗｂの和よりも大きな値（ｗａ’＞ｗａ＋ｗｂ）である。なぜならば、第１停止値ｗｄのときに第１ホッパ４ａにおけるスクリューフィーダ１３の駆動が停止された後、さらに、少なくとも第１落差値ｗａ分の粉粒体および第２落差値ｗｂ分の粉粒体が、計量ホッパ２１に供給されるようになっているからである。

計量値Ｗが第１停止値ｗｄになると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、フィードモータ１６の駆動が停止され、大供給運転が停止される（Ｓ２４）。大供給運転の停止から所定の第５の時間Ｔ５（たとえば、３秒）経過するまでは待機しておき（Ｓ２５：ＮＯ）、供給口１７から落下する粉粒体の略全部が計量ホッパ２１に載るまで待つ。大供給運転から第５の時間Ｔ５が経過することにより、計量値Ｗは、第１停止値ｗｄ＋第１落差値ｗａ（本実施形態において、３４４ｇ＋１３０ｇ＝４７４ｇ）となる。

次いで、フィードモータ１６の回転数が相対的に小さくなるように当該フィードモータ１６が駆動されることにより、小供給運転が開始される（Ｓ２６）。
これにより、計量値Ｗは、第１停止値ｗｄ＋第１落差値ｗａ（本実施形態において、４７４ｇ）からさらに増していく。このときの計量値Ｗの単位時間当たりの増加率は、大供給運転のときと比べて小さく、計量値Ｗは、ゆっくりと増加していく。

小供給運転は、計量値Ｗが、目標計量値ｗ１と第２基準値ｗｂ’（第２落差値ｗｂ）との差である第２停止値ｗｅ（計量値Ｗ＝第２停止値ｗｅ＝目標計量値ｗ１−第２基準値ｗｂ’、本実施形態において、５００ｇ−２０ｇ＝４８０ｇ）に到達するまで継続される（Ｓ２７：ＮＯ）。そして、計量値Ｗが第２停止値ｗｅ（本実施形態において、４８０ｇ）になると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、フィードモータ１６の駆動が停止され、小供給運転が停止される（Ｓ２８）。

小供給運転が停止された後、所定の時間Ｔ６（本実施形態において、３秒）経過するまで待機する（Ｓ２９：ＮＯ）。この間、小供給運転停止の際に供給口１７から計量ホッパ２１に向けて落下している粉粒体が計量ホッパ２１にさらに載っていく。これにより、計量値Ｗは、第２停止値ｗｅ＋第２落差値ｗｂ（本実施形態において、４８０ｇ＋２０ｇ＝５００ｇ）、すなわち、目標計量値ｗ１となり、第１ホッパ４ａから計量ホッパ２１に目標計量値ｗ１分の質量の粉粒体が供給されたことになる。

次に、計量値Ｗが目標計量値ｗ１と許容誤差範囲（たとえば、±数ｇ）内で一致していることが確認される（Ｓ３０）。その後、次の供給ホッパ４の予備計量および本計量に備えて、計量値Ｗや、第１落差値ｗａ、第１基準値ｗａ’、第１停止値ｗｄ、第２落差値ｗｂ、第２基準値ｗｂ’および第２停止値ｗｅなどがメモリに記憶されるとともにゼロにリセットされ（Ｓ３１）、本計量が終了する。

図２を参照して、以上のようにして、第１ホッパ予備計量（Ｓ２）および第１ホッパ本計量（Ｓ３）を行うことにより、第１ホッパ４ａから計量ホッパ２１に落下する粉粒体の質量が目標計量値ｗ１となるように計量される。
なお、第２ホッパ予備計量（Ｓ４）および第２ホッパ本計量（Ｓ５）は、第１ホッパ予備計量（Ｓ２）および第１ホッパ本計量（Ｓ３）と同様のフローにより行われる。また、第３ホッパ予備計量（Ｓ６）および第３ホッパ本計量（Ｓ７）は、第１ホッパ予備計量（Ｓ２）および第１ホッパ本計量（Ｓ３）と同様のフローにより行われる。さらに、第４ホッパ予備計量（Ｓ８）および第４ホッパ本計量（Ｓ９）は、第１ホッパ予備計量（Ｓ２）および第１ホッパ本計量（Ｓ３）と同様のフローにより行われる。したがって、これらＳ４〜Ｓ９のそれぞれのフローの詳細の説明は省略する。

上述のようにして、各供給ホッパ４のそれぞれについて、予備計量および本計量が完了すると、計量ホッパ２１には、第１ホッパ４ａからは目標計量値ｗ１分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第２ホッパ４ｂからは目標計量値ｗ２分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第３ホッパ４ｃからは目標計量値ｗ３分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第４ホッパ４ｄからは目標計量値ｗ４分の質量の粉粒体が供給された状態となる。

これらの粉粒体は、１バッチ分の粉粒体として、計量ホッパ２１の排出口２５から混合ユニット２０に落下される。
１バッチ目の計量が完了し、２バッチ目以降の計量が行われるとき（Ｓ１：ＮＯ）には、予備計量は行われない一方、本計量は行われる。具体的には、第１ホッパ本計量（Ｓ３２）は、１バッチ目の第１ホッパ予備計量（Ｓ２）で求められコントローラユニット３６のメモリに記憶された第１落差値ｗａ、第１基準値ｗａ’、第２落差値ｗｂ、第２基準値ｗｂ’、および１バッチ目の第１ホッパ本計量（Ｓ３）で求められた第１停止値ｗｄ、第２停止値ｗｅをそのまま用いて、１バッチ目の第１ホッパ本計量（Ｓ３）と同じフローで計量を行う。

なお、２バッチ目以降の第１ホッパ本計量の開始時点において、第１ホッパ４ａからの粉粒体は計量ホッパ２１に載せられておらず、第１ホッパ４ａからの粉粒体の質量がゼロである点が、１バッチ目の第１ホッパ本計量（Ｓ３）とは異なる。
すなわち、図５において、１バッチ目の計量のときは、第１ホッパ４ａからの粉粒体についての計量値Ｗが予備計量値ｗｃ（Ｗ＝ｗｃ）である時点から本計量が開始されるが、２バッチ目以降のときには、第１ホッパ４ａからの粉粒体の計量値Ｗがゼロ（Ｗ＝０）である時点から本計量が開始される。

２バッチ目以降の計量において、第１ホッパ本計量（Ｓ３２）が完了すると、次いで、第２ホッパ本計量（Ｓ３３）、第３ホッパ本計量（Ｓ３４）、および第４ホッパ本計量（Ｓ３５）が、順に行われる。なお、第２ホッパ本計量（Ｓ３３）、第３ホッパ本計量（Ｓ３４）、および第４ホッパ本計量（Ｓ３５）は、それぞれ、第１ホッパ本計量（Ｓ３３）と同様のフローにより行われるので、詳細な説明は省略する。

このようにして、２バッチ目以降の計量においても、各バッチにおいて、計量ホッパ２１には、第１ホッパ４ａからは目標計量値ｗ１分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第２ホッパ４ｂからは目標計量値ｗ２分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第３ホッパ４ｃからは目標計量値ｗ３分の質量の粉粒体が供給された状態となり、第４ホッパ４ｄからは目標計量値ｗ４分の質量の粉粒体が供給された状態となる。

これらの粉粒体は、１バッチ分の粉粒体として、計量ホッパ２１の排出口２５から混合ユニット２０に落下される。そして、混合ユニット２０で混合された粉粒体が、下部ホッパ５２の供給口３１から処理装置３０に供給される。
以上の次第で、本実施形態によれば、１バッチ内で、予備計量モードおよび本計量モードを実行する。そのため、各本計量モードでは、大供給運転を、予備計量モードで求めた第１落差値ｗａに基づく第１基準値ｗａ’と対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４との差である第１停止値ｗｄまで、つまり、大供給運転により供給できる限界まで、実行することができる。その結果、計量値Ｗを、対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４の近くまで迅速に近づけることができる。

そして、各本計量モードでは、大供給運転によって計量値Ｗが対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４に近い値にされた状態から、小供給運転が行われる。したがって、小供給運転を行う時間は短くて済む。また、小供給運転は、予備計量モードで求めた第２落差値ｗｂに基づく第２基準値ｗｂ’と対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４との差である第２停止値ｗｅまで実行している。また、第２落差値ｗｂと第２基準値ｗｂ’を同じ値にしている。そのため、小供給運転によって、計量値Ｗを、第２停止値ｗｅ＋第２基準値ｗｂ’＝第２停止値ｗｅ＋第２落差値ｗｂにでき、対応する目標計量値ｗ１〜ｗ４に略完全に合致させることができる。しかも、小供給運転のときは、大供給運転のときに比べて、より正確な計量を行うことができる。これにより、小供給運転において、計量時間が短くて済む上に、極めて正確な計量を実現できる。

以上より、各本計量モードでは、予備計量モードに基づいて、高精度を確保しつつ、極めて迅速な計量を実現できる大供給運転と、計量時間が短くて済むようにされた状態から、極めて正確な計量を実現できる小供給運転とが併用されるため、極めて迅速かつ正確な計量を実現することができる。
また、大供給運転のときには、当該大供給運転における落差値としての第１落差値ｗａを考慮し、小供給運転のときには、当該小供給運転における落差値としての第２落差値ｗｂを考慮している。このように、それぞれの運転状態に対応して落差値を設定していることにより、計量の精度は極めて高い。また、予備計量モードおよび本計量モードは、１バッチ内で実行している。したがって、前のバッチの計量結果を用いなくても計量することができ、１バッチ目から迅速かつ正確な計量を実現できる。

また、計量ユニット１９における１バッチ目の計量のときに予備計量モードおよび本計量モードの双方を実行し、２バッチ目以降の計量のときには、予備計量モードは実行せず前記本計量モードを実行している。
このような制御であれば、１バッチ目の計量のときには、予備計量が行われることで予備計量値ｗｃ分の粉粒体が計量ホッパ２１に既に溜められた状態から本計量が行われるので、迅速な計量を行うことができる。また、２バッチ以降の計量のときには、１バッチ目の予備計量モードで得られた第１落差値ｗａ、第１基準値ｗａ’、第２落差値ｗｂおよび第２基準値ｗｂ’を用いることにより、予備計量モードを省略することができる。したがって、迅速に粉粒体の計量を行うことができる。

さらに、第１落差値ｗａに所定の係数αを乗じた値を第１基準値ｗａ’としている。このようにすれば、第１基準値ｗａ’を、第１落差値ｗａに基づいた任意の値に設定することができる。そのため、大供給運転による供給誤差を考慮することができる。
また、第２落差値ｗｂに所定の係数βを乗じた値を第２基準値ｗｂ’としている。このようにすれば、第２基準値ｗｂ’を、第２落差値ｗｂに基づいた任意の値に設定することができる。そのため、小供給運転による供給誤差を考慮することができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、予備計量モードにおいて、大供給運転の開始からＴ１秒が経過したときに大供給運転を停止する構成に代えて、大供給運転の開始後に計量値Ｗが所定値（たとえば、１００ｇ）増加したときに、大供給運転を停止してもよい。

同様に、予備計量モードにおいて、小供給運転の開始からＴ３秒が経過してから小供給運転を停止する構成に代えて、大供給運転の開始後に計量値Ｗが所定値（たとえば、３０ｇ）増加したときに、小供給運転を停止してもよい。
また、各上記予備計量モードおよび本計量モードにおいて、１種類の小供給運転を行う構成としたが、単位時間当たりの粉粒体の供給量が相異なる２種類以上の小供給運転を行うようにしてもよい。この場合、本計量モードにおいて、より細やかに粉粒体の単位時間当たりの供給量を減少させることができ、計量の精度をより高くできる。

さらに、各上記予備計量モードにおいて、小供給運転を先に実行し、その後大供給運転を実行してもよい。
また、本実施形態では、比較的小型の計量混合装置を例に説明したが、本発明は、このような比較的小型の計量混合装置に限らず、大型の計量混合装置など、他の粉粒体を混ぜるバッチ式の計量混合装置に適用してもよい。

本発明の粉粒体の定量供給装置の一実施形態としての計量混合装置を示す全体構成図である。各ホッパから計量ホッパに供給される粉粒体の質量が対応する目標計量値となるように計測する計量工程における、コントローラユニットの制御の流れを示すフロー図である。予備計量モードにおけるコントローラユニットの制御の流れを示すフロー図である。本計量モードにおけるコントローラユニットの制御の流れを示すフロー図である。本計量モードにおける計量値の関係を説明するためのグラフ図である。

符号の説明

１計量混合装置（定量供給装置）
１３スクリューフィーダ（供給装置）
１７供給口
１９計量ユニット
２１計量ホッパ（ホッパ）
２２ロードセル（計量手段）
３６コントローラユニット（制御手段）
Ｗ計量値
ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４目標計量値
ｗａ第１落差値
ｗａ’ 第１基準値
ｗｂ第２落差値
ｗｂ’ 第２基準値
ｗｄ第１停止値
ｗｅ第２停止値
α 所定の係数

Claims

粉粒体を供給するための供給口を含み前記供給口から前記粉粒体を供給する供給装置と、
前記供給口から落下した前記粉粒体が貯蔵されるホッパ、および前記ホッパ内の粉粒体の質量を計測する計量手段を含む計量ユニットと、
前記計量手段が接続されかつ前記供給装置を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、予備計量モードおよび本計量モードを順に実行可能とされ、
前記制御手段は、前記予備計量モードでは、前記供給装置による単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に大きくしている大供給運転状態から前記供給装置を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量手段の計量値の増量を第１落差値として求め、かつ、前記供給装置による単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に小さくしている小供給運転状態から前記供給装置を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第２落差値として求め、
前記制御手段は、前記本計量モードでは、前記計量値が、所定の目標計量値と、前記第１落差値に基づく所定の第１基準値との差である第１停止値になるまで前記大供給運転を実行し、次いで、前記計量値が、前記目標計量値と、前記第２落差値に基づく所定の第２基準値との差である第２停止値になるまで前記小供給運転を実行し、
前記制御手段は、前記計量ユニットにおける１バッチ目の計量のときに、前記予備計量モードおよび前記本計量モードの双方を実行し、前記計量ユニットにおける２バッチ目以降の計量のときには、前記予備計量モードは実行せず前記本計量モードを実行することを特徴とする、粉粒体の定量供給装置。
前記制御手段は、前記第１落差値に所定の係数を乗じた値を前記第１基準値に設定することを特徴とする、請求項１に記載の粉粒体の定量供給装置。
粉粒体を供給する供給装置からホッパに落下する前記粉粒体の質量が所定の目標計量値となるように、前記ホッパに設けられた計量手段を用いて前記粉粒体を計量する粉粒体の定量計量方法において、
予備計量を行うステップと、前記計量手段の計量値が前記目標計量値と合致するように本計量を行うステップとを含み、
前記予備計量を行うステップでは、前記供給装置からの単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に大きくしている大供給運転状態から前記供給装置による前記粉粒体の供給を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第１落差値として求め、かつ、前記供給装置からの単位時間当たりの前記粉粒体の供給量を相対的に小さくしている小供給運転状態から前記供給装置による前記粉粒体の供給を停止することにより、当該停止から前記粉粒体の落下が終わるまでの前記計量値の増量を第２落差値として求め、
前記本計量を行うステップでは、前記計量値が、所定の目標計量値と、前記第１落差値に基づく所定の第１基準値との差である第１停止値になるまで前記大供給運転を実行し、次いで、前記計量値が、前記目標計量値と、前記第２落差値に基づく所定の第２基準値との差である第２停止値になるまで前記小供給運転を実行し、
前記粉粒体の計量が１バッチ目のときは、前記予備計量を行うステップおよび前記本計量を行うステップの双方を行い、
前記粉粒体の計量が２バッチ目以降のときは、前記予備計量を行うステップは実行せず前記本計量を行うステップを実行することを特徴とする、粉粒体の定量計量方法。
前記第１落差値に所定の係数を乗じた値を前記第１基準値とすることを特徴とする、請求項３に記載の粉粒体の定量計量方法。