JP5760239B2 - 紙材供給装置及び紙材供給方法 - Google Patents

Description

本発明は紙材供給装置、古紙再生処理装置及び紙材供給方法に関するものである。

不要となった用紙をシュレッダー装置で細断して得られた紙材を、所定重量ずつ計測し、後段の紙材処理装置へ供給する装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、細断された紙材を、重量計測部へ搬送し、計測部で所定重量の紙材を計測し、計測後の紙材を攪拌槽へ供給する。攪拌槽では、所定量の水とともに紙材を攪拌し、離解処理して再生パルプを調製する技術が開示されている。

この装置では、紙材を重量計測部へ搬送する際、複数の羽根を回転軸の周りに放射状に配置した構造の搬送装置を駆動して、下方に設置された重量計測部へと搬送している。

また、下記特許文献２には、超微粉末の供給方法に関し、超微粉末を流動化させながら輸送管路に排出し、圧送空気により輸送管路の他端に輸送し、輸送された超微粉末の重量を該他端で計量し、一定重量を供給先に供給する技術が開示されている。

特開２００９−２９９２２８号公報 特開平５−２８６５７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の紙材の搬送装置では、嵩張る紙材を効率よく搬送し、精度よく計測することができない。また、上記特許文献２では搬送対象が超微粉末であるために、圧送空気により容易に流動化することができ、気流の圧力及び搬送時間を一定にすることで、精度よく所定重量を計測することができる。しかし、超微粉末に比較して嵩張りが大きく、形状が不揃いであるととに、嵩張りに対する重量が安定し難い紙材を搬送する際は、気流の圧力及び搬送時間を一定にした場合でも、計測精度にばらつきが生じてしまう。

本発明は上記した課題を解決するものであり、紙材重量の計測精度を向上させることが可能な紙材供給装置及び紙材供給方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る紙材供給装置は、細断された紙材を貯留する貯留部と、前記貯留部の前記紙材を、ダクトへと送り出す送り出し部材と、前記ダクト内に気流を発生させる送風機と、前記ダクトの下流側に設置され、前記ダクト内を気流により搬送された前記紙材を受け止め、重量を計測する重量計測器と、各部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、重量計測器による計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を制御するものである。

また、上記構成において、送り出し部材の駆動量は、送り出し部材を駆動するモータの駆動量により調整されるものである。

そして、上記構成において、モータの駆動量は、モータに供給するパルス信号のデューティーにより調整されるものである。

更に、上記構成において、デューティーは、単位時間当たりの紙材搬送重量に対し、目標とする単位時間当たりの紙材搬送重量の割合を用いて算出されるものである。

更に、上記各構成において、制御部は、重量計測器の計測値が、目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、送り出し部材による紙材の送り出しを停止するよう制御するものである。

更に、本発明に係る紙材供給装置は、制御部が、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量を変更するものである。

更に、上記各構成において、制御部は、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を軽い値とするものである。

更に、本発明に係る紙材供給方法は、貯留部に貯留する細断された紙材を、送り出し部材によりダクトへ送り出し、ダクト内に送り出された紙材を、送風機の駆動により生じた気流で計測部まで搬送し、計測部で紙材の重量を計測し、重量計測後の紙材を供給先へ供給する紙材の供給方法であって、計測部の計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を調整する。

更に、上記構成において、送り出し部材の駆動量を調整する際、送り出し部材を駆動するモータの駆動を調整するものである。

更に、上記各構成において、モータの駆動を調整する際、該モータに供給するパルス信号のデューティーを変更するものである。

更に、上記各構成において、計測部の計測値が、供給先へ供給すべき目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、貯留部からの紙材の供給を停止するものである。

更に、上記各構成において、供給先へ供給した紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量の値を変更するものである。

更に、上記各構成において、供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を前回より軽くするものである。

本発明によれば、制御部は、重量計測器による計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を制御するので、紙材の嵩高さに対する重量が異なる場合でも、貯留部からダクトへと紙材を送り出すときの送り出し量を、計測値及び搬送時間に応じて調整することができ、紙材重量の計測精度を向上させることができる。

また、送り出し部材の駆動量が、送り出し部材を駆動するモータの駆動量により調整される場合には、送り出し部材の駆動量を容易に調整することができる。

また、モータの駆動量は、モータに供給するパルス信号のデューティーにより調整される場合は、モータの駆動量を容易且つ正確に調整することができる。

そして、デューティーが、単位時間当たりの紙材搬送重量に対し、目標とする単位時間当たりの紙材搬送重量の割合を用いて算出される場合は、重量計測器の計測値を、単位時間当たりの紙材搬送重量に換算し、目標重量と比較することで、容易にデューティーを算出することができる。

更に、制御部が、重量計測器の計測値が、目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、送り出し部材による紙材の送り出しを停止するよう制御する場合は、重量計測器で検出用重量が計測された時点で、貯留部からダクトへの紙材の供給を停止する。これより、重量計測器で計測された検出用重量に、ダクト内で搬送途中となっている紙材の重量が加算され、紙材供給先へ供給する紙材の重量が計測されるので、目標重量に略等しい量の紙材を計測可能である。

更に、制御部は、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量を変更する場合は、紙材の状態によって嵩高さに対する紙材重量が大幅に変更される場合にも、目標重量に近い重量の紙材を計測することができ、計測誤差を小さくすることが可能である。

更に、制御部が、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を軽い値とする場合は、嵩高さに対する紙材重量が重くなったときに、重量計測器で以前より軽い重量を検出した際に送り出し部材による送り出しを停止するので、紙材を精度よく計測することが可能である。

更に、本発明に係る紙材供給方法では、重量計測器による計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を調整するので、紙材重量の計測値及び紙材搬送時間に応じて、送り出し部材の駆動による紙材供給量を調整することができ、紙材を精度よく計測可能である。

更に、送り出し部材の駆動量を調整する際、送り出し部材を駆動するモータの駆動を調整する場合には、容易に送り出し部材の駆動量を調整可能である。

更に、モータの駆動を調整する際、該モータに供給するパルス信号のデューティーを変更する場合には、容易且つ正確にモータの駆動量を調整可能である。

更に、計測部の計測値が、供給先へ供給すべき目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、貯留部からの紙材の供給を停止する場合には、重量計測器で検出用重量が計測された際、既にダクト内で搬送途中の紙材重量の紙材を、検出用重量に加算することで、目標重量を正確に計測することができる。

更に、供給先へ供給した紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量の値を変更する場合は、紙材の状態によって嵩高さに対する紙材重量が大幅に変更されたときでも、目標重量に近い重量の紙材を計測することができ、計測誤差を小さくすることが可能である。

更に、供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を前回より軽くする場合には、嵩高さに対する紙材重量が大幅に重くなっても紙材を精度よく計測することが可能である。

本発明の一実施形態に係る紙材供給装置及び紙材処理装置の一部の概略図である。 前記紙材供給装置の貯留部の縦断面図である。 前記紙材供給装置の貯留部の平面図である。 前記紙材供給装置の送り出し手段の拡大縦断面図である。 前記紙材供給装置の制御フローを示す図である。 前記紙材供給装置の実施例及び比較例を示す図である。 前記紙材供給装置の実施例及び比較例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の紙材供給装置及び紙材処理装置の一部を示す概略図である。紙材供給装置１は、貯留部４、紙材搬送部５、計測部６及び制御部７を備えている。紙材供給装置１は、シュレッダー装置等の細断機器（図示省略）によって細断処理された紙材１１を、貯留部４に一旦貯留し、貯留部４から紙材搬送部５によって計測部６へ搬送し、所定重量の紙材１１を計測し、次工程となる紙材処理装置９へ供給するようになっている。

図２に貯留部４及び紙材搬送部５の送り出し手段２５の縦断面図を、図３に貯留部４及び送り出し手段２５の平面図を示す。貯留部４は、上面に開口を有し、平面視八角形の有底筒状に形成された貯留容器１５を備えている。貯留容器１５には、内部に貯留する紙材１１を攪拌する攪拌手段１６を備えている。

攪拌手段１６は、攪拌軸１７、攪拌棒１８、攪拌用駆動部１９を有する。攪拌軸１７は貯留容器１５の底板２１の中心部に立設されており、攪拌棒１８の長手方向中央部が、該攪拌軸１７の頂部近傍に取り付けられている。攪拌用駆動部１９は、攪拌軸１７を回動することで、攪拌棒１８を底板２１から所定高さの水平面で正逆方向に回動させる。攪拌用駆動部１９は、紙材１１が攪拌棒１８に絡みつくことによって、攪拌用駆動部１９の攪拌負荷が所定値を超えたとき攪拌軸１７の回転方向を反転させる。

貯留容器１５の底板２１には、紙材１１を下方へ排出する排出口２２が開口して形成されている。排出口２２は平面視矩形状であり、貯留容器１５の中心と、周壁との間に位置している。これにより、攪拌手段１６の作動時には、攪拌棒１８が排出口２２の真上を通過し、紙材１１は排出口２２へ送り込まれる。

図１に示すように、紙材搬送部５は送り出し手段２５、分散用サイクロン２６、排出用サイクロン２７、送風機２９、第１ダクト３１、第２ダクト３２及び第３ダクト３３を備えている。送り出し手段２５は、貯留容器１５内の紙材１１を解しながら下方に設けられた分散用サイクロン２６へ送り出す。図４に、送り出し手段２５の拡大縦断面図を示す。送り出し手段２５は、ケーシング３６、掻き込み手段３７、挟持搬送手段３８を備えている。ケーシング３６は四角筒状に形成され、上端縁が排出口２２に連結されている。

掻き込み手段３７は、ケーシング３６内の上部に設置され、掻き込み用回転軸４０、複数の掻き込み棒４１及び掻き込み用駆動部４２を備えている。掻き込み用回転軸４０は、水平方向に延在し、ケーシング３６に回動自在に軸支され、掻き込み用駆動部４２の駆動により正逆方向に回動される。この掻き込み用回転軸４０の回転方向は攪拌棒１８の回転方向に同期して反転される。

掻き込み棒４１は、所定長さの丸棒で、掻き込み用回転軸４０に所定間隔で突設される。掻き込み棒４１の長さは、排出口２２に紙材１１が入り込むのを妨げない程度に比較的短尺に形成される。

挟持搬送手段３８は、ケーシング３６内であって掻き込み手段３７の下方に設置され、一対の挟持搬送用回転軸４６、一対の挟持用ローラ４４、挟持搬送用駆動部４５及び閉塞部材５０を備えている。挟持搬送用回転軸４６は、ケーシング３６に回転自在に軸支される。挟持用ローラ４４は、芯部材４８と、挟持部材４９とを有している。芯部材４８は、筒状に形成され、挟持搬送用回転軸４６の外周に設けられる。挟持部材４９は、筒状に形成され、芯部材４８の外周に設けられる。

挟持部材４９は例えばスポンジやゴム等の弾性変形可能で柔軟性を有する素材により形成されており、径方向に拡縮自在である。そして、挟持部材４９の外周面同士が当接して設置されている。この挟持用ローラ４４は、攪拌手段１６及び掻き込み手段３７により貯留部４から搬送されてきた紙材１１を、下方の第１ダクト３１へと送り出す送り出し部材４７として構成される。

挟持搬送用駆動部４５は、両挟持用ローラ４４を互いに反対方向へ回転させるＤＣモータ等のモータ３４及び歯車３５等により構成される。閉塞部材５０は、ケーシング３６の内面と挟時部材４９との隙間を閉塞する。

図１に示すように、分散用サイクロン２６は、挟持搬送手段３８の下方に設置される。分散用サイクロン２６は、上部が円筒状で且つ下部がテーパ状の本体部５２を備えている。本体部５２の上面には、平面視矩形状に開口して形成された紙材流入口５３を設けている。紙材流入口５３は、ケーシング３６の下端縁に連結される。本体部５２の下部は、第１ダクト３１に接続され、紙材流出口５４が設けられる。また、本体部５２には空気流入口５６が形成されている。空気流入口５６は、本体部５２の円筒状部分の接線方向に第３ダクト３３が接続された構造を有する。

排出用サイクロン２７は、分散用サイクロン２６と同様に、上部が円筒状で且つ下部がテーパ状の本体部５８を有する。本体部５８の円筒状部分には、紙材流入口５９が形成される。紙材流入口５９は、円筒状部分に形成された開口に、第１ダクト３１の下流側が接線方向に接続された構造を有する。また、本体部５８の上面中央部には、空気流出口６０が設けられ、本体部５８の下部には、紙材排出口６１が開口して設けられる。

送風機２９は、第２ダクト３２の下流側に接続され、第２ダクト３２からの空気を吸い込む吸込口６３と、吸い込んだ空気を吐出する吐出口６４とを有している。また、送風機２９には、外気を吸入するための外気吸入部６５が形成されている。

第１ダクト３１は分散用サイクロン２６の紙材流出口５４と排出用サイクロン２７の紙材流入口５９との間に、第２ダクト３２は排出用サイクロン２７の空気流出口６０と送風機２９の吸込口６３との間に、第３ダクト３３は送風機２９の吐出口６４と分散用サイクロン２６の空気流入口５６との間にそれぞれ接続されている。第１ダクト３１、第２ダクト３２及び第３ダクト３３は、いずれも合成樹脂等で蛇腹状に形成され、内部に紙材１１の移送空間６７を有する伸縮及び屈曲自在な配管により形成される。

計測部６は、紙材搬送部５により搬送された紙材１１の重量を計側する。計測部６には、重量計測器７１を設けている。重量計測器７１は、受皿６９、揺動装置７０、囲い部材７３及び重量検出手段７２を備えている。揺動装置７０は、受皿６９を受け位置と、図２で二点鎖線で示す投入位置とに上下に揺動させる。重量検出手段７２は、受皿６９上に受けられた紙材１１の重量を検出するロードセルなどにより構成される。

制御部７は、紙材供給装置１全体の動作を制御し、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２、挟持搬送用駆動部４５、送風機２９、揺動装置７０の駆動及び停止を制御する。また、制御部７は、重量計測器７１の重量検出手段７２の計測値Ｗ_ｎを受信する。そして、制御部７は、不揮発メモリからなる記憶部７５を有し、紙材供給先へ供給する紙材１１の重量である重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎと、紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎとを記憶する。

紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎは、貯留部４に貯留する紙材１１が、紙材搬送部５により搬送され、計測部６で計測される際に要した時間である。搬送開始及び搬送終了の時点は、種々のタイミングから選択可能である。例えば、空の受皿６９に新たに紙材１１が積載されたことを重量検出手段７２が検出した時点を搬送開始時点とし、重量検出手段７２が目標重量Ｗ_０を検出した時点を搬送終了時点とすることができる。或いは、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２、挟持搬送用駆動部４５または送風機２９のいずれかの駆動開始から停止までの時間を紙材１１の搬送時間ｔ_ｎとすることもできる。また、これらから搬送開始及び終了を示すいずれかのタイミングを選択し、自由に組み合わせて設定することも可能である。

更に、記憶部７５には、目標重量Ｗ_０、目標搬送時間ｔ_０及び検出用重量Ｗ_Ｃが記憶される。目標重量Ｗ_０は、計測部６で計測し、紙材処理装置９へ供給すべき重量である。目標搬送時間ｔ_０は、紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎについて基準とする値であり、予め実験によって求められる。

検出用重量Ｗ_Ｃは、最終的に紙材処理装置９へ供給すべき目標重量Ｗ_０より軽い、例えば目標重量Ｗ_０の９０％といった所定割合の値である。制御部７は、重量検出手段７２でこの検出用重量Ｗ_Ｃを検出した時点で、貯留部４からの紙材１１の供給を停止することとし、送り出し部材４７による紙材１１の送り出しを停止する。仮に、重量計測器７１の重量が目標重量Ｗ_０に達した時点で、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２、挟持搬送用駆動部４５及び送風機２９を停止し、貯留部４からの紙材１１の送り出しを停止するとした場合には、挟持搬送用駆動部４５等の停止時に搬送途中の紙材１１が、分散用サイクロン２６、第１ダクト３１及び排出用サイクロン２７に残存し、搬送不良の問題を生じるおそれがある。また、一部の紙材１１は、送風機２９の停止後なお残存する空気流によって受皿６９まで運ばれてしまう。よって、計測部６での紙材１１の重量が過多となり、正確に計測できない。

このため、重量計測器７１で検出用重量Ｗ_Ｃが計測された時点で、貯留部４からの紙材１１の供給を停止することとする。制御部７は、このタイミングでまず、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２及び挟持搬送用駆動部４５を停止し、送り出し部材４７による紙材１１の送り出しを中断する。その後、所定時間ｔ_ｆが経過したときに送風機２９を停止する。

所定時間ｔ_ｆは、予め実験から求めた値であり、検出用重量Ｗ_Ｃの計測後、紙材搬送部５で搬送途中の紙材１１を全て受皿６９へ搬送可能な時間であり、予め記憶部７５に記憶される。送風機２９の停止を、所定時間ｔ_ｆだけ遅くすることで、送り出し部材４７の停止時に、搬送途中の紙材１１を計測部６まで搬送し、目標重量Ｗ_０に略等しい重量の紙材１１を計測可能である。

このように目標重量Ｗ_０の所定割合の重量である検出用重量Ｗ_Ｃを用いて計測する場合には、紙材搬送部５で搬送途中の紙材１１の重量を、おおよそで予測して計測を行うために、実際の計測値Ｗ_ｎにばらつきが生じることがある。例えば、貯留部４に貯留されている紙材１１が、事前に細断機器によって細断された際、細断刃へ古紙が１枚ずつ供給され細断されたのか、複数枚重ねた状態で細断されたのかによって、紙材１１の嵩高さに対する重量が異なってしまう。

従って、重量計測器７１で検出用重量Ｗ_Ｃが計測され、制御部７が送り出し部材４７を停止したときに、既に紙材搬送部５で搬送途中となっている紙材１１は、嵩高さが略同じであったとしても、その重量が大きく異なることがある。このような場合には、紙材１１をより精度よく計測するのは困難となる。

そこで、制御部７は、重量計測器７１による計測値Ｗ_ｎ及び紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎに基づいて、送り出し部材４７の駆動量を制御する。送り出し部材４７の駆動量は、該送り出し部材４７を駆動するモータ３４の駆動量により調整される。そして、このモータ３４の駆動量の調整は、該モータ３４に供給するパルス信号のデューティーＤ_ｎを調整することで行われる。デューティーＤ_ｎの算出には、例えば、次の(I)式を用いることができる。

(I)式において、Ｄ_ｎ−１は、前回搬送時において、モータ３４に供給されたパルス信号のデューティーである。Ｄ_０には、予め実験により求めた所定の値が設定される。Ｗ_０／ｔ_０は、搬送の際に目標とすべき単位時間当たりの紙材１１の搬送重量であり、目標重量Ｗ_０を目標搬送時間ｔ_０で割り算することで得られる。また、Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１は、前回の搬送時における単位時間当たりの紙材１１の搬送重量であり、前回の重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１を、前回の紙材搬送時間ｔ_ｎ−１で割り算することで得られる。

上記(I)式により、デューティーＤ_ｎを算出するには、前回搬送時にモータ３４に供給したパルス信号のデューティーＤ_ｎ−１に、前回の単位時間当たりの紙材搬送重量Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１に対し、目標とする単位時間当たりの搬送重量Ｗ_０／ｔ_０の割合を掛け算する。これは、挟持用ローラ４４の回転速度に応じて、該挟持用ローラ４４により搬送される紙材１１の嵩高さが増減すると仮定したことによる。挟持用ローラ４４の回転速度が速くなると、搬送される紙材１１の容量が増加し、遅くなると容量が減少すると考える。そして、挟持用ローラ４４の回転速度を、モータ３４に供給するパルス信号のデューティーＤ_ｎにより調整している。

例えば、古紙を１枚ずつ細断機器に掛けて得られた紙材１１を搬送する場合のように、紙材１１の嵩高さに対する重量が軽く、計測値Ｗ_ｎが目標重量Ｗ_０より軽かったときは、(I)において、前回の単位時間当たりの紙材搬送重量Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１の値が目標とする単位時間当たりの搬送重量Ｗ_０／ｔ_０より小さくなる。このときは、（Ｗ_０／ｔ_０）／（Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１）＞１となり、算出されるデューティーＤ_ｎは、前回搬送時のデューティーＤ_ｎ−１より大きくなる。すると、モータ３４に供給するＯＮの時間が長くなり、挟持用ローラ４４の回転速度は前回搬送時より速くなる。よって、単位時間当たりに搬送する紙材１１の容量は増加し、所定時間内により多くの紙材１１を送ることができる。

逆に、古紙を複数枚重ねて細断し、得られた紙材１１を搬送する場合には、紙材１１の嵩高さに対する重量が重いと考えられる。よって、計測値Ｗ_ｎが目標重量Ｗ_０より重くなりやすく、(I)において、前回の単位時間当たりの紙材搬送重量Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１の値が目標とする単位時間当たりの搬送重量Ｗ_０／ｔ_０より大きくなる。従って、（Ｗ_０／ｔ_０）／（Ｗ_ｎ−１／ｔ_ｎ−１）＜１となり、算出されるデューティーＤ_ｎは、前回搬送時のデューティーＤ_ｎ−１より小さくなる。これより、モータ３４に供給するＯＮの時間が短くなり、挟持用ローラ４４の回転速度を前回搬送時より遅くすることになる。よって、単位時間当たりに搬送する紙材１１の容量は減少し、所定時間内に搬送する紙材１１の重量を抑えることができる。

これにより、紙材１１の嵩高さに対する重量に応じて、挟持用ローラ４４の回転速度を調整し、紙材１１の送り出し量を制御して、単位時間当たりの搬送重量の過不足を補正することができる。よって、計測精度を向上させることができる。上記(I)式は、次の(II)式のように書き替えることも可能である。

(II)式によれば、デューティーＤ_ｎは、前回搬送時のデューティーＤ_ｎ−１と、前回紙材供給先へ供給した重量である前回搬送時の計測値Ｗ_ｎ−１に対する目標重量Ｗ_０の割合と、目標搬送時間ｔ_０に対する前回の紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎ−１の割合とを掛け算することで算出することができる。

これより、重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１が目標重量Ｗ_０より重い場合には、Ｗ_０／Ｗ_ｎ−１＜１となり、目標搬送時間ｔ_０と紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎ−１とが等しいとき、(II)式により算出されるデューティーＤ_ｎは、前回搬送時のデューティーＤ_ｎ−１より小さくなる。すると、モータ３４に供給するＯＮの時間が短くなり、挟持用ローラ４４の回転速度を前回搬送時より遅くすることになる。よって、単位時間当たりに搬送する紙材１１の容量は減少し、所定時間内に搬送する紙材１１の重量を抑えることができる。

逆に、重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１が目標重量Ｗ_０より軽いときには、Ｗ_０／Ｗ_ｎ−１＞１となり、目標搬送時間ｔ_０と紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎ−１とが等しいとき、()式により得られるデューティーＤ_ｎは、前回搬送時のデューティーＤ_ｎ−１より大きくなる。すると、モータ３４に供給するＯＮの時間が長くなり、挟持用ローラ４４の回転速度を前回搬送時より速くすることになるので、単位時間当たりに搬送する紙材１１の容量が増大する。この結果、所定時間内に搬送する紙材１１の重量を前回より重くすることができる。

更に、(I)または(II)式により得られるデューティーＤ_ｎが、直前のデューティーＤ_ｎ−１からあまり大きく変更されることのないよう、即ち前回のデューティーＤ_ｎ−１と、(I)または(II)式により得られるデューティーＤ_ｎとの差を小さくする目的で、Ｄ_ｎ−１とＤ_ｎとの平均値をとり、この平均値を新たなデューティーとして設定する。一例として下記に、(I)式を基にした平均値の算出方法である(III)式を示す。

また、制御部７は、前回紙材供給先へ供給した重量である前回搬送時の計測値Ｗ_ｎ−１が、目標重量Ｗ_０と大幅に異なり、予め記憶部７５に記憶していた所定範囲を超えた場合には、検出用重量Ｗ_Ｃの値を変更する制御を行う。所定範囲は、目標重量Ｗ_０を中心としたある一定の範囲であり、予め実験により求められ、記憶部７５に記憶される。計測値Ｗ_ｎが所定範囲を超えて重くなったときには、予め記憶部７５に記憶していた前回の検出用重量Ｗ_Ｃより軽い値を検出用重量Ｗ_Ｃに新たに設定する。また、逆に、計測値Ｗ_ｎが所定範囲を超えて軽くなったときには、予め記憶部７５に記憶した前回より重い値を検出用重量Ｗ_Ｃに設定する。これにより、紙材の状態によって嵩高さに対する紙材重量が大幅に変更される場合にも、目標重量Ｗ_０に近い重量の紙材１１を計測することができ、計測誤差を小さくすることが可能である。また、紙材１１の計測を複数回連続して行い、この複数回の合計を一定値とする計測を行う場合、複数回の合計を一定値により近づけることができ、計測誤差を小さくすることが可能である。

図５は、制御部７のフローを示す。図５のＳ１で、前回の重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１から検出用重量Ｗ_Ｃを設定する。その際、前回の重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１が所定範囲を超えたかどうか確認し、所定範囲を超えない場合には検出用重量Ｗ_Ｃを前回と同じ値に設定し、超えた場合には予め記憶部７５に記憶する別の検出用重量Ｗ_Ｃを設定する。Ｓ２で、前回のデューティーＤ_ｎ−１、前回の重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ−１、紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎ−１、目標重量Ｗ_０、目標搬送時間ｔ_０を(III)式に代入し、モータ３４に供給するパルス信号のデューティーＤ_ｎを演算する。紙材１１の最初の搬送時には、前回の搬送時間ｔ_ｎ−１として上記目標搬送時間ｔ_０が、前回の計測値Ｗ_ｎ−１として目標重量Ｗ_０が、前回のデューティーＤ_ｎ−１として、例えば８０％といった予め記憶部７５に記憶しておいた所定値がそれぞれ設定される。

Ｓ３で、掻き込み用駆動部４２及び送風機２９を駆動する。掻き込み用駆動部４２の駆動に同期して、攪拌用駆動部１９も駆動する。Ｓ３の送風機２９の駆動から所定時間ｔ_ｓ経過した後、Ｓ４で、送り出し部材４７を駆動する。

そして、Ｓ５で、紙材１１の搬送時間ｔ_ｎ＝０とし、Ｓ６でｔ_ｎ＝ｔ_ｎ＋１とする。Ｓ７で、紙材１１の搬送時間ｔ_ｎが所定時間ｔ_ｅを超えたかどうかを判断し、所定時間ｔ_ｅ経過する前であればＳ８に進み、計測値Ｗ_ｎが検出用重量Ｗ_Ｃを超えたかどうか判断する。Ｓ８で計測値Ｗ_ｎが検出用重量Ｗ_Ｃを超えず、Ｗ_ｎ＞Ｗ_Ｃを満たさないときは、Ｓ６に戻る。Ｓ７で、紙材搬送時間ｔ_ｎが予め設定した所定時間ｔ_ｅより長くなった場合には、貯留部４または紙材搬送部５のどこかで紙詰まり等の搬送不良が生じたと判断し、Ｓ１２でエラー表示を、紙材供給装置１の表示部(図示省略）にし、Ｓ１３でデューティーＤ_ｎ、搬送時間ｔ_ｎ、計測値Ｗ_ｎを初期化する。即ち、これらの値を、紙材１１の最初の搬送時設定した値とする。

Ｓ８で、計測値Ｗ_ｎが検出用重量Ｗ_Ｃを超えると、Ｓ９に進み、送り出し部材４７を停止する。送り出し部材４７の停止は、挟持搬送用駆動部４５のモータ３４を停止することで行い、これに合わせて掻き込み用駆動部４２及び攪拌用駆動部１９も停止する。そして、所定時間ｔ_ｆ経過後、Ｓ１０で、送風機２９を停止する。Ｓ１１で、デューティーＤ_ｎ、搬送時間ｔ_ｎ、計測値Ｗ_ｎを記憶部７５に記憶し終了する。

紙材処理装置９は、紙材１１を処理する装置であれば、特に限定されず、例えば、再生紙の製造装置としての古紙再生処理装置や、紙材１１を原料に建築材料や農業資材を製造する装置、紙材１１に加水し圧縮して圧縮物を形成する装置等を挙げることができる。これらのうち図１では、紙材処理装置９として、再生紙を製造する古紙再生処理装置８の一部であるパルパー装置８０の攪拌槽８１を示している。攪拌槽８１は、紙材供給装置１から供給された紙材１１を水とともに攪拌し、離解処理を行って再生パルプを製造する。古紙再生処理装置８は、このパルパー装置８０と、パルパー装置８０で得られた再生パルプを抄紙する抄紙装置(図示せず）とを備えてなる。

（作用）
上記構成を有する紙材供給装置１は、次のように作動する。細断機器等により細断された紙材１１が、貯留部４へ投入され一旦貯留される。そして、紙材処理装置９へ紙材を供給する必要が生じたときに、制御部７が攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２及び送風機２９を駆動する。攪拌用駆動部１９の駆動により、攪拌棒１８が回動され、貯留容器１５内の紙材１１が攪拌される。攪拌の際、紙材１１は攪拌棒１８に掻き寄せられつつ貯留容器１５の中心部から径方向へ徐々に移動し、そして、排出口２２の上方に至った際、回動する掻き込み棒４１によって下方へと掻き込まれる。

制御部７は、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２及び送風機２９の駆動後、所定時間ｔ_ｓ経過した後、挟持搬送用駆動部４５を駆動する。送風機２９の駆動により移送空間６７内に発生した気流が、所定時間ｔ_ｓ経過する間に、所定量まで上昇し、安定するので、紙材１１を常に一定の風量で搬送することができる。

また、制御部７が、攪拌用駆動部１９及び掻き込み用駆動部４２を先に駆動し、その後挟持搬送用駆動部４５を駆動することにより、排出口２２からケーシング３６内に大量の紙材１１が詰め込まれていた場合、掻き込み用駆動部４２を駆動してから所定時間ｔ_ｓ経過する間に、掻き込み棒４１がケーシング３６内へ紙材１１を掻き込むだけでなく過剰に詰め込まれた紙材１１を貯留部４へ掻き出して戻すことができる。よって、ケーシング３６内に適正量の紙材１１が留まるよう調整することができ、搬送不良を生じることなく円滑に紙材１１を搬送することができる。

掻き込み手段３７の下方へ掻き込まれた紙材１１は、挟持搬送用駆動部４５の駆動により回転する挟持用ローラ４４の間に挟まれ、下方の分散用サイクロン２６へと搬送される。

分散用サイクロン２６では、送風機２９の駆動により空気流入口５６から本体部５２に流入した気流が、渦状に回転し、紙材流出口５４から第１ダクト３１へ流入している。この渦状の気流によって紙材１１が解され、第１ダクト３１へ流入される。紙材１１は、第１ダクト３１内を気流によって排出用サイクロン２７まで搬送され、排出用サイクロン２７の紙材排出口６１から受皿６９へ落とされる。

排出用サイクロン２７の上部は第２ダクト３２により送風機２９の吸込口６３と連通しているために負圧となっている。よって、本体部５８内を旋回した空気の一部は上部へと吸引され第２ダクト３２内へ流れ込む。そして、第２ダクト３２を流通して送風機２９の吸込口６３に吸い込まれる。一方、送風機２９の吐出口６４から吐出した空気は、第３ダクト３３を経て分散用サイクロン２６の空気流入口５６に流入する。このように、送風機２９の駆動で吐出口６４から吐出された気流は第３ダクト３３、分散用サイクロン２６、第１ダクト３１、排出用サイクロン２７及び第２ダクト３２の順に循環流通する。

排出用サイクロン２７より計量部６の受皿６９に排出された紙材１１は、重量計測器７１によっての重量が検出される。重量計測器７１が検出用重量Ｗ_Ｃを検出したとき、制御部７は、攪拌用駆動部１９、掻き込み用駆動部４２及び挟持搬送用駆動部４５を停止する。その後所定時間ｔ_ｆ経過後送風機２９を停止する。これにより、紙材搬送部５内で搬送途中の紙材１１を全て受皿６９に搬送することができる。紙材１１を搬送経路の途中に残存させることなく、搬送不良の問題を解決でき、目標重量Ｗ_０を略正確に計測することができる。

更に、送風機２９の停止から所定時間ｔ_ａ経過し、重量検出器７１への気流の影響がなくなってから、最終的に紙材処理装置９へ供給する紙材１１の重量である重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎが制御部７に送信され、記憶部７５に記憶される。

計測部６による計測後は、制御部７により揺動装置７０が駆動され、受皿６９が受け位置から投入位置に揺動し、受皿６９上の紙材１１が紙材処理装置９へ供給される。紙材処理装置９が古紙再生処理装置である場合には、このような紙材１１の搬送及び計測の処理を複数回行う。そして、攪拌槽８１へ投入された紙材の重量が、離解処理に必要な所定値に達したとき、紙材１１の攪拌槽８１への供給処理を終了する。その後、パルパー装置８０において攪拌槽８１に加水し、紙材１１を離解して再生パルプを製造し、得られた再生パルプを抄紙装置において抄紙して再生紙を得る。

以上より、本実施形態に係る紙材供給装置１は、嵩張る紙材を効率よく搬送することができ、精度よく計測することができる。また、粉末体を搬送するには、送風機による気流の圧力及び搬送時間を一定にすることで、精度よく所定重量を計測することが可能だが、このように気流の圧力及び搬送時間を一定としても、精度よく所定重量を計測することが困難な紙材を搬送する場合において、重量計測器７１の計測値のばらつきを抑え、精度よく所定重量を計測することができる。

尚、上記実施形態では、制御部７は、重量計測器７１による計測値Ｗ_ｎ及び紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎに基づく送り出し部材４７の駆動量の制御と、紙材供給先へ供給する紙材１１の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量Ｗ_Ｃを変更する制御との双方を備えたが、本発明に係る紙材供給装置は、これに限定されず、いずれか一方のみ備えてもよい。

また、制御部７が、送り出し部材４７の駆動量を制御する際に基にした重量計測器７１の計測値Ｗ_ｎ及び紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎは、紙材供給先へ供給した紙材１１の重量、即ち最終的に紙材処理装置９へ供給した紙材重量の値、及びその搬送時間としたが、これに限定されず、他のタイミングで計測された計測値Ｗ_ｎを用いてもよい。例えば、搬送開始後、重量計測器７１が目標重量の３分の１といった所定の重量を検出したときまでの紙材搬送時間を用いてもよい。この場合、重量計測器の計測値には、目標重量の３分の１の重量が用いられ、紙材の搬送に要した時間には、目標重量の３分の１の重量の紙材を搬送するのに要した時間が用いられる。そして、これらの値に基づき、残り３分の２の紙材を搬送する際の送り出し部材の駆動量を制御してもよい。

また、デューティーＤ_ｎの算出に、前回計測時の計測値Ｗ_ｎ−１及び紙材搬送時間ｔ_ｎ−１重量を用いたが、前々回等他の計測時の重量や、前５回の計測により得られた重量の平均値等といった値を用いてもよい。また、デューティーＤ_ｎの算出に(III)式を用いたが、(I)または(II)式を用いてもよく、他の算出式を利用しても構わない。

また、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量Ｗ_Ｃを変更する際、紙材供給先へ供給した紙材１１の重量として、前回計測時の重量を用いたが、これに限定されず、前々回等他の計測時の重量や、前５回の計測により得られた重量の平均値等を用いてもよく、５回の計測を行って３回が所定範囲を超えた場合に検出用重量を変更する等の制御を行っても構わない。

また、挟持搬送用駆動部４５のモータ３４を、ＤＣモータにより構成したが、パルスモータ、ＡＣモータ等の回転数可変な他のモータを用いてもよい。パルスモータまたはＡＣモータを用いる場合には、制御部は、モータの駆動量の調整を、周波数または周期を制御することで行う。そして、上記(I)〜(III)式のデューティーに替えて、周波数又は周期を用いて算出することが可能である。パルスモータを用いる場合、挟持用ローラの回転角度を容易に調整することができ、紙材の搬送量をより精度よく調整することが可能である。一方、上記実施形態のようにＤＣモータを用いる場合には、ＤＣモータは安価であるため製造コストを低く抑えることができる。

また、挟持搬送手段３８の挟持用ローラ４４は、双方のローラが挟持部材４９を備えることによって径方向に拡縮自在な柔軟性を有した例を示したが、本発明に係る挟持用ローラはこれに限定されず、いずれか一方の挟持用ローラのみが挟持部材を備えることによって径方向に拡縮自在な柔軟性を有していてもよい。

また、挟持用ローラ４４は、芯部材４８と柔軟な材質で形成された挟持部材４９とで構成したが、この構成に限定されるものではなく、中空部を有するゴム等で構成してもよい。

（実施例１）
上記紙材供給装置８を用いて、細断済みの紙材１１を搬送し、重量を計測し、紙材処理装置９へ供給した。紙材１１は、シュレッダー装置に古紙を１枚ずつ搬送して細断を行ったものを用いた。目標重量Ｗ_０を１４０ｇ、検出用重量Ｗ_Ｃを１３０ｇとし、連続して８回の計測を行った。この連続８回の計測を１組として、９組分、即ち合計７２回の計測を行った。制御部は、紙材処理装置９へ供給した紙材１１の重量の計測値Ｗ_ｎが、１５０ｇより重くなったときには、検出用重量Ｗ_Ｃを１３０ｇから１２０ｇへ変更する制御を行った。送り出し部材４７の駆動量は一定とし、重量計測器による計測値Ｗ_ｎ及び紙材１１の搬送に要した時間ｔ_ｎに基づく送り出し部材４７の駆動量の制御は行わなかった。結果を図６（Ａ）に示す。

（実施例２）
実施例１と同様に、紙材供給装置８を用いて、紙材１１を紙材処理装置９へ供給した。実施例１では、連続８回の計測を１組として、９組分、即ち合計７２回の計測を行ったところ、本実施例２では、連続８回の計測を１３組分、合計１０４回の計測を行った。制御部７は、重量計測器による計測値Ｗ_ｎ及び紙材の搬送に要した時間ｔ_ｎに基づいて、送り出し部材４７の駆動量を制御し、(III)式により算出されたデューティーＤ_ｎのパルス信号をモータ３４に供給した。その他の条件は実施例１と同じである。結果を図６（Ｂ）に示す。

（実施例３）
実施例１と同様に、紙材供給装置８を用いて、紙材１１を紙材処理装置９へ供給した。実施例１では、シュレッダー装置での細断の際に、古紙を１枚ずつ搬送し細断した紙材を用いたところ、本実施例２では、これに替えて、古紙を１０枚ずつ搬送し細断したものを用いた。その他の条件は実施例１と同じである。結果を図７（Ａ）に示す。

（実施例４）
実施例２と同様に、紙材供給装置８を用いて、紙材１１を紙材処理装置９へ供給した。実施例２では、シュレッダー装置での細断の際に、古紙を１枚ずつ搬送し細断した紙材を用いたところ、本実施例４では、これに替えて、古紙を１０枚ずつ搬送し細断したものを用いた。また、実施例２では、連続８回の計測を１組として、１３組分、合計１０４回の計測を行ったところ、本実施例４では、連続８回の計測を１０組分、合計８０回の計測を行った。その他の条件は実施例２と同じである。結果を図７（Ｂ）に示す。

（比較例１）
上記実施例１と同様の紙材供給装置を用い、貯留部から紙材搬送部により細断済みの紙材を搬送し、計測部で重量を計測し、紙材処理装置へ供給した。紙材には、上記実施例１と同様に、シュレッダー装置に古紙を１枚ずつ搬送し細断したものを用いた。制御部は、送り出し部材の駆動量を制御することなく、挟持搬送用駆動部のモータに供給するパルス信号を一定とした。また、紙材処理装置へ供給した紙材の重量の計測値Ｗ_ｎにかかわらず、検出用重量Ｗ_Ｃを１３０ｇのまま一定とした。結果を図６（Ｃ）に示す。

（比較例２）
上記実施例１と同様の紙材供給装置を用い、貯留部から紙材搬送部により細断済みの紙材を搬送し、計測部で重量を計測し、紙材処理装置へ供給した。紙材には、上記実施例３と同様に、シュレッダー装置に古紙を１０枚ずつ搬送し細断したものを用いた。制御部は、送り出し部材の駆動量を制御することなく、また、挟持搬送用駆動部のモータに供給するパルス信号のデューティーを一定とした。また、紙材処理装置へ供給した紙材の重量の計測値Ｗ_ｎにかかわらず、検出用重量Ｗ_Ｃを１３０ｇのまま一定とした。結果を図７（Ｃ）に示す。

図６、７では、横軸に、各組の中で何回目の計測であるかを示し、縦軸に、紙材処理装置へ供給した紙材の重量の計測値Ｗ_ｎを示している。また、各図では、組毎の１〜８回の計測値を折線でつないで示した。図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）より、古紙が１枚ずつ細断され得られた紙材及び１０枚ずつ細断され得られた紙材の双方で、重量計測器の計測値Ｗ_ｎが、目標重量Ｗ_０の１４０ｇからかなり離れた値となり、最大で３５％もの誤差が生じた。

また、図７（Ｃ）に示す１０枚ずつ細断された紙材の場合には、略全ての計測値が１４０ｇを上回り、目標重量より非常に重く計測された。これは、１０枚ずつ細断された紙材は、１枚ずつ細断された紙材に比べ、嵩高さに対する紙材重量が約９倍乃至１０倍程度重くなっているからと考えられる。これにも関わらず、１枚ずつ細断された紙材と同じ搬送条件で、搬送しており、また、紙材重量の計測値Ｗ_ｎが、１５０ｇを超えたときでも、検出用重量Ｗ_Ｃを小さくしないので、全体的に計測値Ｗ_ｎが重く計測されている。

これに対し、図６（Ａ），図７（Ａ）に示す実施例１，３では、紙材重量の計測値Ｗ_ｎが、１５０ｇを超えたときには、検出用重量Ｗ_Ｃを１３０ｇから１２０ｇに小さくしたので、目標重量からの計測誤差を小さくすることができた。また、８回の合計の紙材重量を、目標とする１１２０ｇに略等しくすることができた。

そして、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）に示す実施例２，４では、紙材の重量の計測値_ｎが、１５０ｇを超える場合に、検出用重量Ｗ_Ｃを１２０ｇに変更するとともに、この計測値Ｗ_ｎ及び紙材の搬送に要した時間ｔ_ｎに基づいて、送り出し部材４７の駆動量を制御したので、紙材が、１枚ずつ細断された場合及び１０枚ずつ細断された場合の双方で、計測値Ｗ_ｎを目標重量の１４０ｇに近い値とすることができ、計測精度を改善できた。

Ｄ_ｎ デューティー
Ｗ_Ｃ 検出用重量
Ｗ_ｎ 重量計測器による計測値
１ 紙材供給装置
４ 貯留部
７ 制御部
２９ 送風機
３１ ダクト
３４ モータ
４７ 送り出し部材
７１ 重量計測器

Claims (13)

1. 細断された紙材を貯留する貯留部と、前記貯留部の前記紙材を、ダクトへと送り出す送り出し部材と、前記ダクト内に気流を発生させる送風機と、前記ダクトの下流側に設置され、前記ダクト内を気流により搬送された前記紙材を受け止め、重量を計測する重量計測器と、各部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、重量計測器による計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を制御することを特徴とする紙材供給装置。
2. 送り出し部材の駆動量は、送り出し部材を駆動するモータの駆動量により調整される請求項1に記載の紙材供給装置。
3. モータの駆動量は、前記モータに供給するパルス信号のデューティーにより調整される請求項２に記載の紙材供給装置。
4. デューティーは、単位時間当たりの紙材搬送重量に対し、目標とする単位時間当たりの紙材搬送重量の割合を用いて算出される請求項３に記載の紙材供給装置。
5. 制御部は、重量計測器の計測値が、目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、送り出し部材による紙材の送り出しを停止するよう制御する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の紙材供給装置。
6. 細断された紙材を貯留する貯留部と、前記貯留部の前記紙材を、ダクトへと送り出す送り出し部材と、前記ダクト内に気流を発生させる送風機と、前記ダクトの下流側に設置され、前記ダクト内を気流により搬送された前記紙材を受け止め、重量を計測する重量計測器と、各部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、重量計測器の計測値が、目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、送り出し部材による紙材の送り出しを停止するよう制御するとともに、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、前記検出用重量を変更する紙材供給装置。
7. 制御部は、紙材供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を軽い値とする請求項６に記載の紙材供給装置。
8. 貯留部に貯留する細断された紙材を、送り出し部材によりダクトへ送り出し、ダクト内に送り出された紙材を、送風機の駆動により生じた気流で計測部まで搬送し、計測部で紙材の重量を計測し、重量計測後の紙材を供給先へ供給する紙材の供給方法であって、計測部の計測値及び紙材の搬送に要した時間に基づいて、送り出し部材の駆動量を調整することを特徴とする紙材供給方法。
9. 送り出し部材の駆動量を調整する際、送り出し部材を駆動するモータの駆動を調整する請求項８に記載の紙材供給方法。
10. モータの駆動を調整する際、該モータに供給するパルス信号のデューティーを変更する請求項９に記載の紙材供給方法。
11. 計測部の計測値が、供給先へ供給すべき目標重量より軽い所定の検出用重量に達したときに、貯留部からの紙材の供給を停止する請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の紙材供給方法。
12. 供給先へ供給した紙材の重量が、所定範囲を超える場合に、検出用重量の値を変更する請求項１１に記載の紙材供給方法。
13. 供給先へ供給する紙材の重量が、所定範囲を超えて重くなったときには、検出用重量を前回より軽くする請求項１２に記載の紙材供給方法。

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