JPH06307916A - 粉末状物質の定量方法および装置 - Google Patents

粉末状物質の定量方法および装置

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JPH06307916A JP5307276A JP30727693A JPH06307916A JP H06307916 A JPH06307916 A JP H06307916A JP 5307276 A JP5307276 A JP 5307276A JP 30727693 A JP30727693 A JP 30727693A JP H06307916 A JPH06307916 A JP H06307916A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末状物質の定量方法および装置。 【構成】 貯蔵タンク３と、大まかに分量を中間ホッパ
ー４へ導入する容積型の取出し装置30と、中間ホッパー
４の内容物が周期的に供給される計量ホッパー１とを有
している。計量ホッパー１の下方には計量ホッパー１内
の分量の重量を読み取る高速安定化秤２が配置されてい
る。計量ホッパー１は前回の分量またはその１つの重量
に比例した時間が経過した後に各分量をベルトコンベア
５上に放出する。 【効果】 測定する基本量を極めて小さくでき、平均流
量を極めて小さくでき、しかも公称流量を変えて運転す
ることができる極めて高精度な定量方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自然に流下し得る物
質、例えば粒状物や粉末の定量装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】粒状物や粉末の定量は、容積測定にせよ
重量測定にせよ、多くの工業的用途がある。特に、定量
操作を連続的に行って、連続製造プロセスに定量済みの
材料を投入できるようにするのは好ましいことである。
また、液体製品を完全に定量できる方法・装置が粉末製
品の定量でも同様に使えるとは限らない。
【０００３】秤量操作を基本にした定量システムは、例
えば米国特許第 4,320,855号で公知である。この種の定
量システムでは、被測定物質を収容したタンクの総重量
を常に測定し、タンクから外へ被測定物質を連続的に抜
き出し、タンクの総重量の減少度合いを基にしてタンク
から抜き出される被測定物質の流量を調節する。しか
し、このシステムの精度は不十分である。すなわち、先
ず、タンクに収容された被測定物質の総量を測定するこ
とが可能な秤がなければならない。次に、タンクから取
り出された物質の瞬間の量を正確に測定できることが望
ましいが、時間単位当たりに取り出される物質の量は一
般にタンクに収容可能な物質の総重量の極めてわずかな
割合に過ぎないため、精度が悪い。すなわち、差が測定
範囲の極めて小さいパーセントしかない場合にはパーセ
ントオーダーの精度を得ることは不可能であるというこ
とは計測学で知られている。
【０００４】従って、上記米国特許第 4,320,855号に記
載の方法に基づいて物質の量を極めて正確に定量するこ
とはほとんど不可能である。また、連続法で流量が極め
て小さい場合には精度を上げることはさらに難しい。す
なわち、連続法では連続流にするのが望ましいため、流
れは可能な限り小さい基本量に分けられるため、数パー
セント以下の精度で１秒当たり数ミリグラムの量を知る
ことは運動力学的に不可能である。
【０００５】容積測定原理で作動する定量装置も知られ
ているが、要求される大抵の場合は所定組成の製品を得
るために所定の各成分材料を混合する重量測定である。
すなわち、容積測定は実際に要求される重量測定を行う
ための間接法に過ぎず、しかも、物質の密度が厳密に一
定になるようにするために、大抵の場合には被測定物質
を容積測定装置の上流側で予め調整する必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は測定す
る基本量を極めて小さくでき、平均流量を極めて小さく
でき、しかも公称流量を変えて運転することができる極
めて高精度な定量方法および装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の定量方法は下記
サイクルを連続して反復する点に特徴がある： (a) 計量ホッパー中に基本量の物質を導入し、(b) １つ
の分量を特徴付ける基本量の重量を測定し、(c) １つの
分量の重量に比例し且つ所望流量の関数である時間遅れ
の後に計量ホッパー内の物質を放出する。
【０００８】
【作用】本発明が提案する方法は、大まかに予測可能な
基本量(quantite elementaire)を最初に取り、次に、こ
の基本量を高い精度で測定し、そして、実際に得られた
測定値に依存するシーケンスで各基本量を順次放出して
平均した連続流にする方法である。
【０００９】本発明方法を実施するための定量装置は下
記で構成される： (a) 被定量物質を収容するタンク (b) 被定量物質を制御下にタンクから取り出す取出し装
置 (c) 取出し装置が取出した被定量物質を回収する中間ホ
ッパー (d) 中間ホッパーが開き、空になった時に被定量物質を
回収する計量ホッパー (e) 中間ホッパーと計量ホッパーとの２つのホッパーが
閉じられている時に、計量ホッパーに収容された被定量
物質の重量を出力する計量手段 (f) 下記の一連の連続作業を行う手段：計量ホッパーを
開いてそれを空にし、次いで、所定の時間遅れ後に計量
ホッパーを再び閉じ、次に、中間ホッパーを開いてその
内容物を計量ホッパーへ移動させ、次いで、別の所定の
時間遅れ後に計量ホッパーを再度閉じる (g) 計量手段が出力した測定値から、所望の公称重量流
量の関数で、前後２回の連続作業の間に経過する時間遅
れを調節する手段。
【００１０】本発明では重量測定法の本来の特性である
高精度に測定できるという利点を最大限利用する。公知
の連続作動可能な重量測定式定量装置と本発明との違い
は、本発明では定量測定した基本量とほぼ同じ範囲で作
動する秤を使用する必要がある点にある。従って、本発
明では小さい重量を測定する秤の場合に得られる高度な
精度を完全に利用することができる。また、可能な限り
連続的な運転にするためにはサイクル時間を極めて短く
することが重要であり、そのためには、荷重を乗せた後
の安定化時間が極めて短い秤を使用するのが好ましい。
数グラムを１秒以下の計量時間（この計量時間には測定
前に秤を安定化させる時間も含まれる）で計量可能な秤
は市場で入手可能である
【００１１】本発明の一般原理は、供給すべき物質の公
称流量を「分量(pesees)」とよばれる基本量に計数化す
る（個別に分ける）ことである。本発明では、互いに前
後する２回の分量、より正確には、計量ホッパーを互い
に前後して２回解放する間に経過する時間を調節すると
いう原理であるので、定量装置から出た全体の流量が極
めて高い精度になる。本発明のこの極めて高い精度は、
計量ホッパーからの連続供給装置自体の精度が悪い場合
でも容易に得ることができる。前後２回の分量の間の時
間は最後の分量の重量に比例させるか、進行中のサイク
ルの前のサイクルの１つの分量時に記憶した重量に比例
させることができる。以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を説明する。
【００１２】
【実施例】本発明の原理は図１の概念図から理解できよ
う。本発明の定量装置の中心装置は、計量ホッパー１
と、高速安定秤 (balance astabilization rapid)２と
である。計量ホッパー１は固定壁10と、軸12を中心とし
て回動可能な可動壁11とを有している。被定量物質はタ
ンク３内に貯蔵され、取出し装置30によって中間ホッパ
ー４へ運ばれる。この中間ホッパー４は、計量ホッパー
１と同様に、両側が折返し面で区画された傾斜面で形成
される固定壁40と、軸42を中心として回動可能な可動壁
41とによって構成されている。可動壁41は、固定壁40で
構成される傾斜面上を滑り落ちる被定量物質を停止させ
ることができるようになっている。この定量装置には振
動ベルトコンベア５（図１）または振動傾斜板５’（図
２）等の放出手段が備えられている。
【００１３】計量ホッパー１または中間ホッパー４を開
けるには、その可動壁11または41を十分に持ち上げれば
よい。図２では開いた中間ホッパー４と閉じた計量ホッ
パー１とが実線で示されており、閉じた中間ホッパー４
と開いた計量ホッパー１とが点線で示されている。図２
には取出し装置30の制御装置31と、定量装置の各部品を
支持する構造６も示してある。
【００１４】図３は高速安定秤２の構造を示している。
計量ホッパー１の固定壁10にはロッド20の一端が連結さ
れている。ロッド20の他端は高速安定秤２のてこ21に接
続されている。高速安定秤２がゼロを示す時にはロッド
20は鉛直方向を向き、てこ21方向を向いた成分がない状
態で、てこ21上に重量が来る。
【００１５】てこ21はコイル29を有している。このコイ
ル29はプレート28上に取付けられている。てこ21は軸22
を中心として回動でき、てこ21の自重および計量ホッパ
ー1の風袋は風袋調整バネ23によって補償される。コイ
ル29は永久磁石27のエアギャップ内に配置されている。
ゼロ点センサはてこ21に固定されたプレート24と、ラン
プ26と、ブリッジに組込まれた２つのホトダイオード25
とで構成されている。ゼロ点センサがゼロの時には、２
つのホトダイオード25への照明が無くなってブリッジは
バランスしている。計量ホッパー１に物質が入ると、て
こ21が降下し、その結果生じるわずかな運動によって２
つのホトダイオード25の一方の照明が増加し、２つのホ
トダイオードの間の抵抗差でブリッジ両端に電圧が生
じ、この電圧が操作用増幅器に送られる。この操作用増
幅器はコイル29へ電流を流し、てこ21をゼロへ戻し、ブ
リッジをバランス位置へ戻す。この場合の電磁力は計量
ホッパー１の荷重に正確に対応する。従って、重量の分
かっているものを用いて目盛りを付け(etalonnage)コイ
ル29に送られる電流を測定することによって、計量ホッ
パー１中にある物質の重量を測定することができる。
【００１６】上記定量方法と違った変形例を考えること
もできる。すなわち、大まかに重量測定した分量を順次
取り出し、それらを計量ホッパーへ順次導入することも
できるが、この場合には、各分量の物質の量を前回の分
量の平均重量の関数で調節するか、前後する２回の放出
の間に経過する時間の関数で調節し且つ所望の理論流量
の関数で調節するのが好ましい。
【００１７】この不連続法では、貯蔵タンクから物質を
連続的に取り出し、所定時間この物質の流れを計量ホッ
パーの方に変え、次に、物質の連続流の向きを変え、計
量ホッパー内に既に導入された物質の重量を計るのに必
要な時間の間タンク内にこの流を再導入させ、次に、計
量ホッパー内にある物質を放出し、計量ホッパーの内容
物が空になった時に、再び短時間物質の流れを変えて再
び計量ホッパーへ物質を送り、以下、同様に続けるのが
好ましい。この場合、連続的に取り出す流れを前回の分
量の平均重量の関数で調節するか、前後２回の放出の間
に経過する時間遅れの関数で調節し且つ所望理論流量の
関数で調節するのが好ましい。
【００１８】次に、貯蔵タンク３から順次取り出して中
間ホッパー４へ１回の分量ずつ導入するための装置を詳
細に記載する。取出し装置30は容積型で、各サイクル毎
に大まかな容積を中間ホッパー４（開始時には閉じてい
る）へ移す。この中間ホッパー４によって一時的に保持
された物質は、定量装置を制御する中央制御装置の命令
によって中間ホッパー４が開かれた時に放出される。こ
の段階では正確な分量測定は全く行われない。すなわ
ち、中間ホッパー４の役割は、理論的には一連の基本量
が連続したものでなければならない流れを計数化(discr
etiser) することだけである。これらの各基本量は大き
な割合、例えば±20％で変動することができる。
【００１９】中間ホッパー４が閉じ、中間ホッパー４と
計量ホッパー１との間を落下する物質の落下柱が消え、
しかも、高速安定秤２が安定化する時間が過ぎると、直
ちに高速安定秤２が計量ホッパー１内に蓄積された物質
の重量を読み取る。次に、定量装置の中央制御装置によ
って一連の連続作業（すなわち、計量ホッパーを開き、
それを閉じ、中間ホッパーを開き、それを閉じる）が開
始される。前後２回の連続作業の間の時間遅れは、一連
の連続作業が開始される直前の前回の分量時に読み取っ
た物質の重量から算出するか、前回の分量の１つから算
出できる。
【００２０】容積型の取出し装置30で取り出す量自体
は、最後の分量の選択数または最後の時間遅れの選択数
の関数で調節し且つこれらの値を所望の平均値と比較し
ながら調節するのが好ましい。単位時間当たりの重量で
表される定量装置の公称流量(debit nominal) はこの定
量装置の運転パラメータである。すなわち、所定の公称
流量および重量測定値から、一定の理論流量を得るのに
必要な所定重量の量を放出する時間を算出することがで
きる。本発明の定量装置では、１回に放出される所定重
量をこの所定重量の関数ではなく、前回放出された重量
の関数である時間が経過した後に放出する。
【００２１】図４を参照すると、Ｐo は第１回目の分量
の重量を表し、Ｐ1 が第２回目の分量の重量を表し、こ
の第２回目の分量の重量は前回の分量した重量Ｐ0 の関
数である時間ｔ0 後に放出されるということは理解でき
よう。同様に、Ｐ2 を第３回目の分量の重量を表すとす
ると、この重量は前回の分量の重量Ｐ1 の関数である時
間ｔ1 後に放出される。各分量の頂点と次回の分量の基
部とを結ぶ直線（点線で表示）は一定の傾斜である。こ
うすることによってほぼ連続し且つ一定な流量（重量／
時間）にすることができる。この流量は時間的に分割さ
れた基本量で構成されているので、パルス化されてい
る。本発明の定量装置の出口での流量を均一化するに
は、例えば計量ホッパー１の下流に振動板５’または振
動ベルトコンベア５を設け、各分量がこれら振動板５’
または振動ベルトコンベア５に沿って再分布され、前後
２回の分量が接続してほぼ連続した物質流を形成させれ
ばよく、これは極めて容易に行うことができる。
【００２２】本発明はタイヤ工業で用いられるゴム混合
物を連続的に製造する用途で極めて重要な役目をする。
ベースゴムへ添加される添加剤として用いられる化学製
品の大部分は容易に粉末または顆粒にできるので、本発
明はこれら化学製品を連続的に定量するのに特に利用す
ることができる。また、ベースゴムが予め細断されてい
る場合には、ベースゴム自体を連続的に定量するのに利
用することもできる。本発明で定量可能な流量範囲は１
時間当たり数百グラムから数百キログラムまで変えるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の定量装置の概念的斜視図。
【図２】 図１と同じ装置の詳細な側面図。
【図３】 本発明の定量装置の１つの部材の詳細図。
【図４】 一連の分量を放出する時間を表すクロノグラ
フ。
【符号の説明】 １ 計量ホッパー、 ２ 秤、
３ 貯蔵タンク、 ４ 中間
ホッパー、５ 振動ベルトコンベア、
５’振動傾斜板、21 てこ、
23 目盛り調整ばね、27 永久磁石、
29 コイル、30 取出し装置

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記 (a)〜(g) で構成される定量装置： (a) 被定量物質を収容するタンク(3) 、(b) 被定量物質
    を制御下にタンク(3) から取り出す取出し装置(30)、
    (c) 取出し装置(30)が取出した被定量物質を回収する中
    間ホッパー(4) 、(d) 中間ホッパー(4) が開かれ、空に
    なった時に被定量物質を回収する計量ホッパー(1) 、
    (e) 中間ホッパー(4) と計量ホッパー(1) との２つのホ
    ッパーが閉じられた時に計量ホッパー(1) 内の被定量物
    質の重量を出力する計量手段(2) 、(f) 下記の一連の連
    続作業を行う手段：計量ホッパー(1) を開いてそれを空
    にし、次いで、所定の時間遅れ後に計量ホッパー(1) を
    再び閉じ、次に、中間ホッパー(4) を開いてその内容物
    を計量ホッパー(1) へ移動させ、次いで、別の所定の時
    間遅れ後に計量ホッパー(1) を再度閉じる、(g) 計量手
    段(2) が出力した測定値を用いて、所望の公称流量の関
    数で、前後２回の連続作業の間に経過する時間遅れを調
    節する手段。
  2. 【請求項２】 計量ホッパーから来る一連の分量を均一
    化して、出口でほぼ連続的に物質を放出する放出手段を
    さらに有する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 放出手段が振動ベルトコンベア(5) また
    は振動傾斜板(5')である請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 取出し装置(30)が容積型の取出し装置で
    ある請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 容積型取出し装置(30)が被定量物質を一
    連の分量で取り出し、それを中間ホッパー(4) へ順次導
    入する請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 取出し装置(30)が取り出す被定量物質の
    量を、最後の分量の選択数または最後の時間遅れの選択
    数を関数とし且つこれらの値を所望の平均値と比較して
    計算する請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前後２回の連続作業の間に経過する時間
    遅れが、一回の連続作業を開始する直前に１つの分量を
    取った前回の計量での被定量物質の重量から計算される
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 【請求項８】 下記サイクルを連続して反復することを
    特徴とする定量方法： (a) 計量ホッパー中に基本量の物質を導入し、(b) １つ
    の分量を特徴付ける基本量の重量を測定し、(c) １つの
    分量時に記憶された重量に比例し且つ所望流量の関数で
    ある時間遅れの後に計量ホッパー内の物質を放出する。
  9. 【請求項９】 時間遅れが、進行中のサイクルの前の１
    つのサイクルでの計量時に記憶された重量に比例する請
    求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 一定分量を採取することによって計量
    ホッパー中に基本量の物質を導入する請求項８または９
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 各定量時の物質の量を、前回の分量時
    の平均重量の関数または前後２回の放出の間に経過した
    時間遅れの関数および所望の理論流量の関数で調節する
    請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 貯蔵タンクから物質を連続流で取り出
    し、この流れを所定時間の間計量ホッパーへ変え、次い
    で、計量ホッパーに既に導入されている物質の重量の測
    定とその後のその放出に必要な時間の間、この物質の連
    続流れの向きを変えてタンク内に再導入し、次に、計量
    ホッパーが空になった時に物質の流れを短時間再度計量
    ホッパーに変えて計量ホッパーに再度物質を導入する請
    求項８または９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 連続して取り出す流れを、前回の分量
    の平均重量の関数または前後２回の放出の間の経過時間
    遅れの関数と、所望の理論流量の関数とで調節する請求
    項12に記載の方法。
JP30727693A 1993-04-02 1993-11-12 粉末状物質の定量方法および装置 Expired - Lifetime JP3379022B2 (ja)

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EP93400853A EP0618429B1 (fr) 1993-04-02 1993-04-02 Procédé et dispositif de dosage, en particulier pour matières conditionnées en poudre
FR93400853.3 1993-04-02

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