JP4954754B2 - ホッパ内容物の棚吊り検出装置、及びホッパ内容物の切り出し装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホッパ内容物の切り出し装置に関し、特に当該内容物のホッパ内での棚吊りを検出するのに好適な技術である。

鉄鋼業等の製造業においては、原料となる粉体や粒状体を一時的にホッパに蓄え、必要に応じ必要な量を切出し使用する設備が、多くの生産プラントで用いられている。原料となる粉体や粒状体を一時的に蓄えるホッパと、振動フィーダーや篩などの切り出し部を具備したホッパ装置の構成の概略の１例を図４に示す。ホッパ１に蓄えた原料である内容物を切出装置２により所定の切り出し速度（質量／時間）で切出すものである。ホッパ内の内容物が粉体又は粒状体であるため形状の不均一さや、含有する水分等による粘性などにより、ホッパ内の粉体又は粒状体が塊を形成しホッパ内に引っ掛かり棚吊りが発生する。棚吊りは、粉体又は粒状体の不安定な切出しに伴う製造品質への悪影響や、切出し不能に伴う製造量への悪影響を及ぼすため、正確かつ迅速に棚吊りの発生を検出することが、操業管理上重要である。当該棚吊りの検出方法として、例えば特許文献１には、ホッパの外周に位置し、縦方向に間隔をおいて複数の振動センサーを取り付けて振動レベルを検出し、ホッパ内容物の切出しによる振動値が定常状態から非定常状態に変わった時に、棚吊りの警報を発する方法が開示されている。

特開平４−３６７４８４号公報

特許文献１に記載された、ホッパの外周に位置する振動センサーを取り付けて棚吊りを検出する方法は、有効に機能することがある。しかし、棚吊りが検出できる範囲は振動センサーを取り付けた箇所の近傍のみに限定される。たとえば、特許文献１に記載された実施例で示されているような、ホッパ外面の片側に振動センサーが取り付けられているときには、振動センサーが取り付けられていないホッパ外面のもう片側は棚吊りの検出はできない。また、ホッパ内全体の棚吊りを検出するためには、多数の振動センサーを取り付ける必要があり多額の設備費が必要となる。

上記のような従来技術の問題点に鑑みて本発明は、ホッパに多数のセンサを配設するなど、ホッパに付帯的な設備を構築することなく、ホッパ内全体について棚吊り検出を、高感度、確実、かつ安価に検出できるホッパ内容物の棚吊り検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本願発明の要旨とするところは、以下のごとくである。

本発明のホッパ内容物の棚吊り検出装置は、複数の種類の銘柄の内容物が収納可能であって、一時に一種類の内容物を収納するホッパと、駆動用電動機と、該駆動用電動機で駆動されて前記ホッパの内容物を取り出す切り出し部とからなるホッパ装置のための、ホッパ内容物の棚吊りを検出する装置であって、操業者によって入力され、前記ホッパの内容物の種類に応じて前記切り出し部の切り出し速度を設定する切り出し速度設定器と、前記ホッパの内容物の種類ごとに予め設定された、前記切り出し速度と前記駆動用電動器の正常状態の駆動電流値とを対応させる第１の変換データベースと、前記切り出し速度設定器で設定された切り出し速度を、前記第１の変換データベースに基づいて正常状態の駆動電流値に変換する電流設定値変換器と、前記正常状態の駆動電流値から、操業者によって予め設定された電流裕度値を差引いて電流管理値として出力する管理値演算器と、前記駆動用電動機の駆動電流値を検出する電流検出センサーと、前記検出された駆動電流値と、前記ホッパ内容物の種類ごとに定まる電流管理値との大小を比較して、前記検出された駆動電流値が前記電流管理値より小さくなったとき、棚吊りを検知して警報信号を出力する比較演算器と、前記警報信号に基づいて警報音又は警報表示を出力する警報装置と、を備えることを特徴とする。

本発明のホッパ内容物の切り出し装置は、前記ホッパ内容物の棚吊り検出装置を具備し、複数の種類の銘柄の内容物が収納可能であって、一時に一種類の内容物を収納するホッパと、該ホッパの内容物を取り出す切り出し部と、該ホッパ切り出し部を駆動する駆動用電動機と、予め設定された内容物の銘柄ごとに設定された切り出し速度設定値と回転数設定値との関係を示す第２の変換テーブルに基づいて、前記切り出し速度の設定値を回転数設定値に変換する回転数設定値変換器と、前記回転数設定値変換器から入力された回転数設定値に基づいた駆動周波数の駆動電流を前記駆動電動機に供給してその回転数を制御する駆動回路と、前記駆動用電動機の駆動電流値を検出する電流検出センサーと、を有する電動機制御盤と、前記比較演算器から入力された警報信号に基づいて警報音又は警報表示を出力する警報装置と、を具備することを特徴とする。

切り出し部を駆動する駆動用電動機の駆動電流値を検出する電流検出センサーを取付け、測定した駆動電流値と、粉体銘柄等の内容物の種類、及び切り出し速度に応じた電流管理値とを比較する比較演算で棚吊りの発生を検知して警報信号を出力し、警報装置を作動するようにしたので、ホッパに付帯的な設備を構築することなく、ホッパ内容物の棚吊り検出を確実かつ安価に実現できる。

本発明のホッパ内容物の棚吊り検出装置を実施するための形態、及び周辺装置の概略を図１に示す。ホッパ１はその下部に、ホッパ１に蓄えた内容物である粉体を切出すための振動フィーダー、ロータリバルブ、又は篩などの切り出し部２が配設されている。ホッパ１は、複数の種類の銘柄が収納可能で、一時に一種類だけを内容物として収納するものであっても良い。また、複数の銘柄を混合して収納するときは、当該混合物を新たな銘柄として取り扱うこととする。切り出し部２は駆動用電動機３で駆動され、当該駆動用電動機３は電動機制御盤４内の駆動回路（図示せず）によって所望の回転数に制御・駆動される。操業者によって予め入力され、切り出し制御装置５内の切り出し速度設定器６で設定された切り出し速度設定値（例えば、ｔｏｎ／時間）は、回転数設定値変換器７で、予め校正して設定された第２の変換テーブル１６に基づいて回転数設定値（例えば、回転／分）に変換される。当該回転数設定値になるように、電動機制御盤４は回転数設定値に基づいた駆動周波数の電流を駆動用電動機３に供給して、駆動用電動機３の回転数を制御する。このように、回転数設定値変換器７にて第２の変換テーブル１６に基づき決定される回転数設定値は、所望の切出速度となるように設定された駆動用電動機３の回転数設定値である。図２は第２の変換テーブル１６の一例として、内容物の銘柄ごとに設定された切り出し速度設定値と回転数設定値との関係（校正曲線）を示す。

尚、駆動用電動機３の回転数を第２の変換テーブルに基づいて制御しない場合は、切り出し制御装置５内の切り出し速度設定器６から電動機制御盤４への指令は運転開始または停止のみを行う。この場合には、電動機制御盤４は予め設定された一定の回転数になるように駆動用電動機３を制御する。

本発明の形態に用いる電流検出センサー８は電動機制御盤４内に設置され、駆動用電動機３の駆動電流値の実績を検出するもので、駆動用電動機３へ供給する電流をＣＴ又は電気抵抗の小さな標準抵抗体等を用いて構成することができる。電流検出センサー８で検出した電流実績値は切出量制御装置５内の比較演算器１３に入力される。一方、切出制御装置５内は、内容物の銘柄毎の、上記の切出速度設定値に応じた回転数で駆動用電動機３が回転する場合に、ホッパ内に棚吊りが発生していない正常状態での駆動電流値を示す第１の変換テーブル９を内蔵し、当該変換テーブルに基づいて切出速度設定値に対応する正常な駆動電流値を出力する電流設定値変換器１０を有している。すなわち、正常状態の電流値とはホッパ内で棚吊りがなく、ホッパから正常に内容物を切出している時の駆動用電動機３の電流値であり、図３に第１の変換テーブル９の例として、内容物の銘柄に設定された切り出し速度設定値と正常状態の駆動電流値との関係（校正曲線）を示す。

尚、回転数を制御しない駆動用電動機３の場合は切出速度が一定となるため、正常状態の電流値は粉体銘柄ごとに予め定められた一定の値となる。

棚吊りを検出する方法を次に説明する。まず、電流設定値変換器１０にて、切出速度設定器６から入力された切出速度設定値を、第１の変換テーブル９に基づいて、当該切り出し速度での駆動用電動機３の正常状態の駆動電流値に変換して出力する。次に、管理値演算器１２は、入力された当該正常状態の駆動電流値から、操業者によって予め余裕閾値設定器１１で設定された管理裕度値を差引いて、これを電流管理値として出力する。比較演算器１３はこの電流管理値と、上記した電流検出センサー８で検出した電流実績値との大小を比較して、電流実績値が電流管理値より低い値となった時に、警報器１４に警報を発するように警報信号を送る。又は、ホッパ内の棚吊りを解消するための、振動装置等の装置の起動するのに当該警報信号を用いても良い。別の棚吊り検出の構成として、上記正常状態の駆動電流値と電流実績値との差分値を演算器（図示せず）で導出し、当該差分値と上記管理裕度値とを比較演算器１３で比較するようにしてもよい。

すなわち、ホッパ内に棚吊りが発生して、内容物の切り出し量が減ったときには切り出し部２を駆動する電動機の駆動電流が減少する。当該駆動電流の実績値をモニターすることによって、切り出し速度を減少又はゼロにするような棚吊りがホッパ内に発生したかどうかを常時監視することができる。

＜第１の実施の態様＞
以上で説明した本発明のホッパ内容物の棚吊り検出装置における切り出し制御装置５は、キーボードやマウス等の入力機器、コンピュータ＝ディスプレー、外部機器とのデータを送受信するＩ／Ｏボード、ハードディスクドライブ又はＤＶＤ−ＲＡＭ等の外部記憶装置等を具備するパーソナルコンピュータ，又はシーケンサで構成することができる。前記の切り出し速度設定器６、余裕閾値設定器１１、及び変換テーブル（第１、第２）は、キーボードやマウス等の入力機器を用いて操業者がデータ入力する。これら入力されたデータを上記の外部記録装置に記録すると良い。切り出し制御装置５内の各演算器等のデータ／信号処理器及び信号の流れは、組み込みソフトウェアによって実装する。又、電流検出センサー８からの信号入力、及び電動機制御盤４への信号出力は、ディジタル又はアナログＩ／Ｏボードを介して行う。

さらに、警報機としては、外部の警報用ブザーを接続するか、又は、コンピュータ＝ディスプレー上に警報情報を表示しても良い。

＜第２の実施の態様＞
切り出し制御装置５の別の態様として、アナログの電気回路で構成する。ホッパの内容物の銘柄数が少なく、小規模なホッパに特に安価に構成することができる長所がある。すなわち、例えば、切り出し速度設定器６や余裕閾値設定器１１は、ポテンショメータ又はプッシュボタン型の電圧設定器で構成する。回転数設定値変換器及び電流設定値変換器は、各変換テーブルの対応する電圧ゲインの増幅器をオペレーショナル＝アンプで構成する。内容物の銘柄が複数のときには、各銘柄に対応して別々の電圧ゲインを設定するように回路を分岐するスイッチを設ける。比較演算器１３は、コンパレータをオペレーショナル＝アンプで構成する。

本発明のホッパ内容物の棚吊り検出装置、及びホッパ内容物の切り出し装置を実施するための形態の概略を示す図である。 内容物銘柄毎の、切り出し量設定値と切り出し速度設定値に応じた回転数設定値を示す変換テーブル例である。 内容物銘柄毎の、切り出し速度に応じた正常状態の電流値を示す変換テーブル例である。 ホッパと切り出し部を具備したホッパ装置の構成例である。

符号の説明

１ ホッパ
２ 切り出し部
３ 駆動用電動機
４ 電動機制御盤
５ 切り出し制御装置
６ 切り出し速度設定器
７ 回転数設定値変換器
８ 電流検出センサー
９ 第１の変換テーブル
１０ 電流設定値変換器
１１ 余裕閾値設定器
１２ 管理値演算器
１３ 比較演算器
１４ 警報器
１５ ベルトコンベア
１６ 第２の変換テーブル

Claims (2)

1. 複数の種類の銘柄の内容物が収納可能であって、一時に一種類の内容物を収納するホッパと、駆動用電動機と、該駆動用電動機で駆動されて前記ホッパの内容物を取り出す切り出し部とからなるホッパ装置のための、ホッパ内容物の棚吊りを検出する装置であって、
   操業者によって入力され、前記ホッパの内容物の種類に応じて前記切り出し部の切り出し速度を設定する切り出し速度設定器と、
   前記ホッパの内容物の種類ごとに予め設定された、前記切り出し速度と前記駆動用電動器の正常状態の駆動電流値とを対応させる第１の変換データベースと、
   前記切り出し速度設定器で設定された切り出し速度を、前記第１の変換データベースに基づいて正常状態の駆動電流値に変換する電流設定値変換器と、
   前記正常状態の駆動電流値から、操業者によって予め設定された電流裕度値を差引いて電流管理値として出力する管理値演算器と、
   前記駆動用電動機の駆動電流値を検出する電流検出センサーと、
   前記検出された駆動電流値と、前記ホッパ内容物の種類ごとに定まる電流管理値との大小を比較して、前記検出された駆動電流値が前記電流管理値より小さくなったとき、棚吊りを検知して警報信号を出力する比較演算器と、
   前記警報信号に基づいて警報音又は警報表示を出力する警報装置と、を備えるホッパ内容物の棚吊り検出装置。
2. 請求項１に記載のホッパ内容物の棚吊り検出装置を具備し、
   複数の種類の銘柄の内容物が収納可能であって、一時に一種類の内容物を収納するホッパと、
   該ホッパの内容物を取り出す切り出し部と、
   該ホッパの切り出し部を駆動する駆動用電動機と、
   予め設定された内容物の銘柄ごとに設定された切り出し速度設定値と回転数設定値との関係を示す第２の変換テーブルに基づいて、前記切り出し速度の設定値を回転数設定値に変換する回転数設定値変換器と、
   前記回転数設定値変換器から入力された回転数設定値に基づいた駆動周波数の駆動電流を前記駆動電動機に供給してその回転数を制御する駆動回路と、前記駆動用電動機の駆動電流値を検出する電流検出センサーと、を有する電動機制御盤と、
   前記比較演算器から入力された警報信号に基づいて警報音又は警報表示を出力する警報装置と、
   を具備することを特徴とするホッパ内容物の切り出し装置。

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