JPH08131802A - Motor-controlled agitator - Google Patents

Motor-controlled agitator

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Publication number
JPH08131802A
JPH08131802A JP27627194A JP27627194A JPH08131802A JP H08131802 A JPH08131802 A JP H08131802A JP 27627194 A JP27627194 A JP 27627194A JP 27627194 A JP27627194 A JP 27627194A JP H08131802 A JPH08131802 A JP H08131802A
Authority
JP
Japan
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stirring
electric motor
torque
output
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP27627194A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Watanabe
進 渡辺
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Nippon Gear Co Ltd
Original Assignee
Nippon Gear Co Ltd
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Publication date
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  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

PURPOSE: To appropriately control the rotation of an impeller in accordance with the properties of a liq. to be agitated. CONSTITUTION: An impeller 12 dipped in a liq. to be agitated is driven by a three-phase induction motor 9, and a means 17 for detecting the revolving speed and a means for detecting the loaded torque of the impeller 12 are installed. The appropriate output is obtained based on the detected revolving speed and loaded torque according to a predetermined program, the motor 9 is controlled to the appropriate output to continuously rotate the impeller 12 in one direction in accordance with the properties of a liq. to be agitated or the rotating direction of the impeller 12 is reversed each time the detected torque reaches the set torque, and the liq. is efficiently agitated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、混合撹拌槽や反応槽な
どに付設された電動機により撹拌翼を回転駆動するよう
にした撹拌装置に関し、特に、撹拌液の性状に応じて、
電動機を適正に制御しうるようにした電動調節式撹拌装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stirring device in which a stirring blade is driven to rotate by an electric motor attached to a mixing stirring tank or a reaction tank.
The present invention relates to an electrically-powered stirring device capable of appropriately controlling an electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】混合、混練、撹拌などの操作は、各種の
プロセス産業や、環境保全の分野などで広く使用されて
おり、それらの操作の良否は、結果の品質に大きく影響
するために、操作における計測・制御が重要視されてい
る。
2. Description of the Related Art Operations such as mixing, kneading, and stirring are widely used in various process industries and the field of environmental protection. Since the quality of these operations greatly affects the quality of results, Measurement and control in operation are emphasized.

【0003】従来、混合、混練、撹拌などを行う装置と
しては、機械的な要素で構成されたものが、多く用いら
れてきた。
Conventionally, as an apparatus for performing mixing, kneading, stirring, etc., a mechanical element has been widely used.

【0004】また、駆動源としてパルスモータもしくは
サーボモータを用い、電子的に制御するようにしたもの
も知られている。
Further, there is also known a device in which a pulse motor or a servomotor is used as a drive source and electronically controlled.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】機械的に構成された装
置は、構造上の制約や、周辺機器との関係で小型化を図
るのに困難があり、かつ、設定や調整に手間がかかるな
どの問題がある。
A mechanically constructed device is difficult to reduce in size due to structural restrictions and the relationship with peripheral devices, and it takes time to set and adjust. I have a problem.

【0006】電子的制御による装置は、上記の機械的な
装置における不都合を改善するためのものであるが、パ
ルスモータやサーボモータが、経済的には比較的小出力
のものに限られる問題がある。
[0006] The electronically controlled device is intended to improve the inconvenience in the above mechanical device, but has a problem that the pulse motor and the servo motor are economically limited to those having a relatively small output. is there.

【0007】また、撹拌トルクを監視して適切に制御す
ることは、モータ電流を検出して測定することにより可
能ではあるが、測定結果が、モータ及び減速機における
機械的なロスを含んだものになるため、正確な撹拌トル
クの監視・制御が不可能であるという問題がある。
It is possible to monitor and appropriately control the stirring torque by detecting and measuring the motor current, but the measurement result includes mechanical loss in the motor and the speed reducer. Therefore, there is a problem that it is impossible to accurately monitor and control the stirring torque.

【0008】本発明は、撹拌液の性状に応じて、また、
経時的に変化する処理条件に応じて、撹拌翼の回転数を
適正に制御できるようにして、コンピュータ・プログラ
ムによる自動化や最適制御を行い得るようにした電動調
節式撹拌装置を提供することを目的とする。また、本発
明は、電動機を適正に制御することに関連して、スラジ
等の沈殿物を多量に含む撹拌液の撹拌に際し、撹拌液が
沈殿物中に沈浸している場合でも、安全かつ効率よく撹
拌しうるようにした電動調節式撹拌装置を提供すること
を目的としている。さらに、本発明は、構造が簡単で、
かつ経済性及び実用性のよい電動調節式撹拌装置を提供
することを目的としている。
The present invention, depending on the properties of the stirring liquid,
An object of the present invention is to provide an electrically controlled stirring device capable of appropriately controlling the number of revolutions of a stirring blade according to the processing conditions that change with time, and performing automation or optimal control by a computer program. And Further, the present invention relates to properly controlling the electric motor, and at the time of stirring the stirred liquid containing a large amount of precipitate such as sludge, even if the stirred liquid is immersed in the precipitate, it is safe and efficient. It is an object of the present invention to provide an electrically controlled stirring device that can stir well. Further, the present invention has a simple structure,
It is also an object of the present invention to provide an electric adjustable stirring device which is economical and practical.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は次のようにして解決される。
According to the present invention, the above problems can be solved as follows.

【0010】(1) 撹拌液を収容した撹拌槽と、撹拌槽
に装着された出力可変式の電動機と、減速機構を介して
前記電動機に連係され、かつ少なくとも先端部が前記撹
拌液内に沈漬された回転軸と、回転軸の先端部に設けら
れ、撹拌液を撹拌させる撹拌翼と、回転軸又は回転軸と
連動して回転する部材に連係され、回転軸の回転数を検
出するエンコーダと、回転軸又は回転軸から電動機まで
の動力伝達機構の途中に設けられ、撹拌翼の負荷トルク
を検出するトルク検出センサと、エンコーダの出力とト
ルク検出センサの出力とを入力し、それらの入力値に基
づいて、記憶手段に予め記憶させておいたプログラムに
従って、電動機の適正出力を決定し、電動機の出力が前
記適正出力となるように電動機を制御する制御装置とを
備えるものとする。
(1) A stirring tank containing a stirring liquid, a variable output type electric motor mounted on the stirring tank, and a motor which is linked to the electric motor via a speed reduction mechanism, and at least a tip portion is immersed in the stirring liquid. An encoder for detecting the number of rotations of the rotating shaft, which is connected to the immersed rotating shaft, a stirring blade provided at the tip of the rotating shaft for stirring the stirring liquid, and the rotating shaft or a member rotating in conjunction with the rotating shaft. And a torque detection sensor provided in the middle of the power transmission mechanism from the rotary shaft or the rotary shaft to the electric motor, for detecting the load torque of the stirring blade, and the output of the encoder and the output of the torque detection sensor are input, and those inputs are input. Based on the value, according to a program stored in advance in the storage means, the controller determines a proper output of the electric motor and controls the electric motor so that the output of the electric motor becomes the proper output.

【0011】(2) 上記(1)項において、制御装置に、
撹拌液の性状を入力する入力手段を設けるとともに、記
憶手段に予め記憶させておくプログラム中に、前記性状
の変化を制御因子として予め定めておくようにする。
(2) In the above item (1), the controller is
The input means for inputting the property of the stirring liquid is provided, and the change in the property is predetermined as a control factor in the program stored in the storage device in advance.

【0012】(3) 上記(2)項において、入力手段に入
力する撹拌液の性状を、撹拌液の比重、粘度、液レベル
のいずれかを含むものとする。
(3) In the above item (2), the property of the stirring liquid input to the input means includes any of the specific gravity, viscosity and liquid level of the stirring liquid.

【0013】(4) 上記(1)〜(3)項のいずれかにおい
て、トルク検出センサを、回転軸の表面に貼着されたス
トレインゲージとする。
(4) In any one of the above items (1) to (3), the torque detection sensor is a strain gauge attached to the surface of the rotating shaft.

【0014】(5) 上記(4)項において、ストレインゲ
ージに接続した信号線を、回転軸の内部を通して、回転
軸の上端部に設けたスリップリングの可動側端子に接続
し、かつスリップリングの固定側端子を、制御装置の入
力端子に接続する。
(5) In the above item (4), the signal line connected to the strain gauge is connected to the movable side terminal of the slip ring provided at the upper end of the rotary shaft through the inside of the rotary shaft and to the slip ring. Connect the fixed terminal to the input terminal of the controller.

【0015】(6) 上記(1)〜(5)項のいずれかにおい
て、記憶手段の中に予め記憶されたプログラムの中に、
トルク検出センサの出力値が予め定めた設定値に達する
ことにより、電動機の回転方向を反転させるようにした
プログラムを含むものとする。
(6) In any one of the above items (1) to (5), in a program stored in advance in the storage means,
It is assumed that the program includes a program that reverses the rotation direction of the electric motor when the output value of the torque detection sensor reaches a predetermined set value.

【0016】(7) 上記(1)〜(6)項のいずれかにおい
て、記憶手段の中に予め記憶されたプログラムの中に、
トルク検出センサの出力値が予め定めた設定値に達する
ことにより、警報手段を作動させるようにしたプログラ
ムを含むものとする。
(7) In any one of the above items (1) to (6), in a program stored in advance in the storage means,
A program for activating the alarm means when the output value of the torque detection sensor reaches a predetermined set value is included.

【0017】(8) 上記(1)〜(7)項のいずれかにおい
て、電動機を、三相交流誘導電動機とする。
(8) In any one of the above items (1) to (7), the electric motor is a three-phase AC induction motor.

【0018】(9) 上記(8)項において、制御装置が、
三相交流誘導電動機をベクトル制御方式によりインバー
タ制御するインバータ制御回路を備えているものとす
る。
(9) In the above item (8), the control device is
It is assumed that an inverter control circuit for controlling the inverter of the three-phase AC induction motor by the vector control method is provided.

【0019】(10) 撹拌液を収容した撹拌槽と、撹拌槽
に装着された出力可変式の電動機と、減速機構を介して
前記電動機に連係され、かつ少なくとも先端部が前記撹
拌液内に沈漬された回転軸と、回転軸の先端部に設けら
れ、撹拌液を撹拌させる撹拌翼と、回転軸又は回転軸か
ら電動機までの動力伝達機構の途中に設けられ、撹拌翼
の負荷トルクを検出するトルク検出センサと、トルク検
出センサの出力が入力され、かつ入力値が予め定めた設
定トルク値に達することにより、電動機の回転方向を反
転させる制御装置とを備えるものとする。
(10) A stirring tank containing the stirring liquid, a variable output type electric motor mounted on the stirring tank, and a motor, which is linked to the electric motor via a reduction mechanism, and at least the tip of which is submerged in the stirring liquid. Detects the load torque of the impregnated rotating shaft, the stirring blade that is installed at the tip of the rotating shaft and that stirs the stirring liquid, and the rotating shaft or the power transmission mechanism from the rotating shaft to the electric motor. And a control device for reversing the rotation direction of the electric motor when the output of the torque detection sensor is input and the input value reaches a predetermined set torque value.

【0020】[0020]

【作用】電動機の作動により撹拌翼が回転させられ、そ
れによって撹拌液が撹拌される。そのときの撹拌液の性
状により、撹拌翼の負荷トルクが変動するが、その負荷
トルクはトルク検出センサにより検出され、またそのと
きの回転軸の回転数がエンコーダにより検出され、それ
らの検出値が制御装置に入力されて、それらの値に基づ
いて、予め定めたプログラムに従って、電動機の適正出
力が決定され、電動機はその適正出力となるように制御
される。
The stirring blade is rotated by the operation of the electric motor, whereby the stirring liquid is stirred. The load torque of the stirring blade fluctuates depending on the properties of the stirring liquid at that time.The load torque is detected by the torque detection sensor, and the rotation speed of the rotating shaft at that time is detected by the encoder. The appropriate output of the electric motor is input to the control device, and the appropriate output of the electric motor is determined based on those values according to a predetermined program, and the electric motor is controlled to have the appropriate output.

【0021】[0021]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の概略構成図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.

【0022】フレーム(1)の中に、回転軸の一部とな垂
直な主軸(2)がベアリング(3)により、回転可能に支承
されている。
In the frame (1), a vertical main shaft (2) which is a part of the rotary shaft is rotatably supported by a bearing (3).

【0023】主軸(2)に固着された歯車(4)は、中間歯
車(5)及び(6)を介して駆動側歯車(7)に噛み合い、駆
動側歯車(7)は、カップリング(8)を介して電動機(9)
の出力軸に結合されている。
The gear (4) fixed to the main shaft (2) meshes with the drive side gear (7) through the intermediate gears (5) and (6), and the drive side gear (7) is coupled with the coupling (8). ) Via the electric motor (9)
Output shaft.

【0024】電動機(9)としては、低価格で、保守が容
易な汎用三相誘導モータを用いている。
As the electric motor (9), a general-purpose three-phase induction motor which is inexpensive and easy to maintain is used.

【0025】主軸(2)の下部には、カップリング(10)を
介して回転軸(11)が連結され、その下端には、撹拌翼(1
2)が装着されている。
A rotary shaft (11) is connected to the lower part of the main shaft (2) through a coupling (10), and a stirring blade (1
2) is installed.

【0026】撹拌翼(12)は、フレーム(1)の下方に設置
された撹拌槽(13)内の撹拌液の中に浸漬されている。
The stirring blade (12) is immersed in the stirring liquid in the stirring tank (13) installed below the frame (1).

【0027】主軸(2)の下端付近に、後述するトルク検
出センサ(14)が付設され、その出力信号は、主軸(2)の
上端に付設されたスリップリング(15)及び増幅器(16)を
介して、制御装置(18)に入力する。
A torque detection sensor (14) described later is attached near the lower end of the main shaft (2), and the output signal of the torque detection sensor (14) outputs a slip ring (15) and an amplifier (16) attached to the upper end of the main shaft (2). Input to the control device (18) via

【0028】また、中間歯車(5)(6)の軸には、ロータ
リーエンコーダ(17)が付設され、その出力は、同じく制
御装置(18)に入力する。ロータリーエンコーダ(17)は、
電動機(9)の軸又は主軸(2)等に付設してもよい。
A rotary encoder (17) is attached to the shafts of the intermediate gears (5) and (6), and the output thereof is also input to the control device (18). The rotary encoder (17)
It may be attached to the shaft of the electric motor (9) or the main shaft (2).

【0029】図2は、トルク検出手段を示す概略図で、
主軸(2)に付設されたトルク検出センサ(14)は、カバー
リング(19)を嵌着した主軸(2)のくびれ部に装着された
ストレインゲージ・エレメント(20)で構成されている。
FIG. 2 is a schematic view showing the torque detecting means,
The torque detection sensor (14) attached to the main shaft (2) is composed of a strain gauge element (20) attached to the constricted portion of the main shaft (2) fitted with a cover ring (19).

【0030】ストレインゲージ・エレメント(20)は、4
個の周知の抵抗線歪み計を主軸(2)の面に貼り付けて、
図4に示すようなホイートストン・ブリッジ回路を形成
し、主軸(2)にトルクが加わって生じるねじれ歪みを検
出して、信号を出力する。
The strain gauge element (20) has 4
Stick a well-known resistance strain gauge on the surface of the main shaft (2),
A Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 4 is formed to detect a torsional distortion caused by a torque applied to the main shaft (2) and output a signal.

【0031】ストレインゲージ・エレメント(20)に接続
された信号線(20a)は、主軸(2)の内部を通って、主軸
(2)の上端部に設けられた公知のスリップリング(15)に
おける可動側端子(15a)に接続されている。スリップリ
ング(15)における固定側端子(15b)は、アンプ(16)に接
続されている。トルク検出センサ(14)より出力された信
号は、信号線(20a)及びスリップリング(15)を介して制
御装置(18)に送られる。
The signal wire (20a) connected to the strain gauge element (20) passes through the inside of the main shaft (2) to
It is connected to a movable side terminal (15a) of a known slip ring (15) provided at the upper end of (2). The fixed side terminal (15b) of the slip ring (15) is connected to the amplifier (16). The signal output from the torque detection sensor (14) is sent to the control device (18) via the signal line (20a) and the slip ring (15).

【0032】制御装置(18)には、ストレインゲージ・エ
レメント(20)からの信号に加えて、撹拌液の比重、粘
度、液レベルなどを検知する外部センサ又は、それらの
数値を入力する手動入力手段(図示省略)からの信号
(S1)が入力される。
In addition to the signal from the strain gauge element (20), an external sensor for detecting the specific gravity, viscosity, liquid level, etc. of the agitated liquid, or a manual input for inputting those values is input to the control device (18). Signal from means (not shown)
(S 1 ) is input.

【0033】図3は、制御装置(18)の構成を示すブロッ
ク図で、外部センサ等からの信号(S1)は、マイクロプ
ロセッサ(21)に入力する。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control device (18). A signal (S 1 ) from an external sensor or the like is input to the microprocessor (21).

【0034】マイクロプロセッサ(21)は、あらかじめ設
定されたプログラムに基づいて、信号(S1)の値に応じ
た適正速度(適正出力)(V0)を演算して、ACサーボア
ンプ(22)の減算回路(23)に入力させる。
The microprocessor (21) calculates an appropriate speed (appropriate output) (V 0 ) according to the value of the signal (S 1 ) based on a preset program, and the AC servo amplifier (22) Input to the subtraction circuit (23).

【0035】一方、ロータリーエンコーダ(17)の出力信
号は、ACサーボアンプ(22)の速度演算回路(24)に入力
し、電動機(9)の実際の回転速度信号(V)を演算して、
減算回路(23)に入力させる。
On the other hand, the output signal of the rotary encoder (17) is input to the speed calculation circuit (24) of the AC servo amplifier (22) to calculate the actual rotation speed signal (V) of the electric motor (9),
Input to the subtraction circuit (23).

【0036】減算回路(23)は、両信号(V0)と(V)との
差値に基づいて、速度偏差値(Ve)を演算し、トルク指
令演算回路(25)に入力してトルク指令信号(It)を出力
させ、ベクトル演算回路(26)に入力させる。
The subtraction circuit (23) calculates the speed deviation value (Ve) based on the difference value between both signals (V 0 ) and (V) and inputs it to the torque command calculation circuit (25) to input the torque. A command signal (It) is output and input to the vector operation circuit (26).

【0037】ベクトル演算回路(26)は、トルク指令信号
(It)と、外部から初期設定値として与えられる励磁電
流指令信号(I0)と、速度演算回路(24)からの回転速度
信号(V)とに基づいて、電動機(9)の1次電流値(I1)
(U相、V相、W相の各電流指令信号(Iu)(Iv)(Iw))
を演算する。この演算については、後述する。
The vector calculation circuit (26) outputs the torque command signal.
(It), the excitation current command signal (I 0 ) given as an initial setting value from the outside, and the rotation speed signal (V) from the speed calculation circuit (24), based on the primary current of the electric motor (9). Value (I 1 )
(U-phase, V-phase, W-phase current command signals (Iu) (Iv) (Iw))
Is calculated. This calculation will be described later.

【0038】1次電流値(I1)は、減算回路(27)に入力
され、減算回路(27)においては、この1次電流値(I1)
と、後述する最大値選択回路(32)からの信号(Imax)と
に基づいて、電流偏差値(Ie)を演算し、この値(Ie)
は、給電制御回路(28)に入力される。
The primary current value (I 1 ) is input to the subtraction circuit (27), and in the subtraction circuit (27), the primary current value (I 1 )
And a signal (Imax) from a maximum value selection circuit (32) described later, a current deviation value (Ie) is calculated, and this value (Ie) is calculated.
Is input to the power supply control circuit (28).

【0039】給電制御回路(28)には、上記の電流偏差値
(Ie)が入力して、電流偏差値(Ie)に応じた電圧指令信
号(Eu)(Ev)(Ew)を出力する。
The power supply control circuit (28) is provided with the above current deviation value.
(Ie) is input and voltage command signals (Eu) (Ev) (Ew) corresponding to the current deviation value (Ie) are output.

【0040】これらの電圧指令信号を、電動機(9)に、
整流器(29)を経て供給される三相交流電源の各相に設置
されたパワートランジスタ(30)に入力させることによ
り、電動機(9)の回転速度を制御することができる。
These voltage command signals are sent to the electric motor (9)
The rotation speed of the electric motor (9) can be controlled by inputting it to the power transistor (30) installed in each phase of the three-phase AC power supply supplied through the rectifier (29).

【0041】各相の給電線には、電流検出器(31)が付設
され、それらの検出値は、最大値選択回路(32)により、
3つの電流値の中の最大値(Imax)が選択されて、減算
回路(27)に送られる。
A current detector (31) is attached to the power supply line of each phase, and the detected values of these are detected by the maximum value selection circuit (32).
The maximum value (Imax) of the three current values is selected and sent to the subtraction circuit (27).

【0042】給電制御回路(28)には、マイクロプロセッ
サ(21)からの回転方向切換え指令信号(Sd)と、トルク
判断器(33)からのトルクリミット信号(TL)とが入力す
る。
The rotation direction switching command signal (Sd) from the microprocessor (21) and the torque limit signal (TL) from the torque determiner (33) are input to the power supply control circuit (28).

【0043】トルク判断器(33)は、トルク検出センサ(1
4)から増幅器(16)を経て入力するトルク検出信号(T1)
と、マイクロプロセッサ(21)からのトルク設定値(T0)
が入力して、トルク検出信号(T1)がトルク設定値(T0)
に達すると、トルクリミット信号(TL)を出力するよう
に構成されている。
The torque determiner (33) is a torque detection sensor (1
Torque detection signal (T 1 ) input from 4) via amplifier (16)
And the torque setting value (T 0 ) from the microprocessor (21)
Is input, the torque detection signal (T 1 ) becomes the torque setting value (T 0 )
Is reached, a torque limit signal (TL) is output.

【0044】トルクリミット信号(TL)は、マイクロプ
ロセッサ(21)に入力して、電動機(9)の回転方向切換え
指令信号(Sd)を出力させる。
The torque limit signal (TL) is input to the microprocessor (21) to output the rotation direction switching command signal (Sd) of the electric motor (9).

【0045】ベクトル演算回路(26)は、トルク指令演算
回路(25)からのトルク指令信号(It)、速度演算回路(2
4)からのモータ回転速度(V)に基づいて求めた回転角速
度(ωm)、及びACサーボアンプ(22)の外部設定値とし
て与えられた励磁電流指令信号(I0)に基づいて、下記
の演算を行って、1次電流値(I1)、位相角(φ)、すべ
り周波数(ωs)及び出力周波数(ω0)をそれぞれ求める。
The vector calculation circuit (26) is a torque command signal (It) from the torque command calculation circuit (25) and a speed calculation circuit (2).
Based on the rotational angular velocity (ωm) obtained based on the motor rotational speed (V) from 4) and the exciting current command signal (I 0 ) given as the external setting value of the AC servo amplifier (22), The calculation is performed to obtain the primary current value (I 1 ), the phase angle (φ), the slip frequency (ωs) and the output frequency (ω 0 ), respectively.

【0046】[0046]

【数1】 [Equation 1]

【0047】[0047]

【数2】 [Equation 2]

【0048】[0048]

【数3】 (Equation 3)

【0049】[0049]

【数4】 [Equation 4]

【0050】1次電流値(I1)であるU相、V相、W相
の各電流指令信号(Iu)(Iv)(Iw)は、(1)〜(4)式の値
から、次の各式によって演算される。
The U-phase, V-phase, and W-phase current command signals (Iu) (Iv) (Iw), which are the primary current values (I 1 ), are calculated from the values of equations (1) to (4) as follows. It is calculated by each equation of.

【0051】[0051]

【数5】 (Equation 5)

【0052】すなわち、ベクトル演算回路(26)では、ト
ルク指令信号(It)を指令することにより、(1)〜(4)式
から1次電流値(I1)、1次電流の位相角(φ)、すべり
周波数(ωs)を演算するとともに、実回転速度に応じた
角周波数(ωm)を検出し、これらの(ωs)(ωm)(φ)(I1)
を用いて、(5−1)、(5−2)、(5−3)各式により、3相の
1次電流指令信号(Iu)(Iv)(Iw)を演算するものであ
る。
That is, in the vector operation circuit (26), the primary current value (I 1 ) and the primary current phase angle (from the equations (1) to (4) are given by instructing the torque command signal (It). φ) and the slip frequency (ωs) are calculated, and the angular frequency (ωm) corresponding to the actual rotation speed is detected, and these (ωs) (ωm) (φ) (I 1 )
Is used to calculate the three-phase primary current command signals (Iu) (Iv) (Iw) by the equations (5-1), (5-2), (5-3).

【0053】電動機(9)は、これらの電流指令信号(I
u)(Iv)(Iw)により制御されて、所要の回転方向及び回
転角度範囲で駆動される。
The electric motor (9) receives these current command signals (I
u) (Iv) (Iw) is controlled and it drives in the required rotation direction and rotation angle range.

【0054】マイクロプロセッサ(21)には、プログラム
を、例えば検出トルク値(T1)が設定トルク値(T0)に達
する毎に、電動機(9)の回転方向を反転させる連続反転
態様と、検出トルク値(T1)が設定トルク値(T0)に達す
ることにより、電動機(9)の回転を停止させる一方向直
線回転態様とに切換える切換手段(図示略)が設けられて
いる。
In the microprocessor (21), the program is provided with a continuous inversion mode in which the rotation direction of the electric motor (9) is inverted every time the detected torque value (T 1 ) reaches the set torque value (T 0 ), for example. A switching means (not shown) is provided for switching to a one-way linear rotation mode in which the rotation of the electric motor (9) is stopped when the detected torque value (T 1 ) reaches the set torque value (T 0 ).

【0055】次に、プログラムを、連続反転態様に切換
えている場合について説明する。図5は、この態様で制
御したときの一例を示すもので、横軸は経過時間、また
縦軸は回転角度を示す。
Next, the case where the program is switched to the continuous inversion mode will be described. FIG. 5 shows an example when the control is performed in this manner. The horizontal axis shows the elapsed time and the vertical axis shows the rotation angle.

【0056】時間軸上の点(0)で起動すると、電動機
(9)は、マイクロプロセッサ(21)からの回転方向指令信
号(Sd)により、一方向(たとえば正方向)に回転を始め
る。
When starting at the point (0) on the time axis, the motor
(9) starts to rotate in one direction (for example, forward direction) by the rotation direction command signal (Sd) from the microprocessor (21).

【0057】主軸(2)の回転にともない、撹拌槽(13)内
の撹拌液に浸漬されている撹拌翼(12)に加わる抵抗によ
り、トルク検出センサ(14)からトルク検出値(T1)が出
力する。
With the rotation of the main shaft (2), the torque detection value (T 1 ) from the torque detection sensor (14) is generated by the resistance applied to the stirring blade (12) immersed in the stirring liquid in the stirring tank (13). Will output.

【0058】回転速度の増加にともない負荷トルクが増
加して、マイクロプロセッサ(21)からの設定トルク値
(T0)に達すると、トルク判断器(33)からトルクリミッ
ト信号(TL)がマイクロプロセッサ(31)及び給電制御回
路(28)に入力して、マイクプロセッサ(21)から回転方向
切換え指令信号(Sd)が出力し、電動機(9)の回転を正
方向から逆方向に切り換える。
The load torque increases as the rotation speed increases, and the set torque value from the microprocessor (21) is increased.
When reaching (T 0 ), the torque limit signal (TL) is input from the torque determiner (33) to the microprocessor (31) and the power supply control circuit (28), and the rotation direction switching command signal is output from the microphone processor (21). (Sd) outputs and the rotation of the electric motor (9) is switched from the forward direction to the reverse direction.

【0059】逆方向の回転についても、同様に負荷トル
クが増加して、設定トルク値(T0)に達すると、マイク
ロプセッサ(21)から回転方向切換え指令信号(Sd)が出
力して、電動機(9)の回転を再び正方向に切り換える。
Regarding the rotation in the reverse direction, when the load torque similarly increases and reaches the set torque value (T 0 ), the microprocessor (21) outputs the rotation direction switching command signal (Sd) to output the electric motor. The rotation of (9) is switched to the forward direction again.

【0060】すなわち、主軸(2)の負荷トルクが設定ト
ルク値(T0)に達するごとに、電動機(9)の回転方向
が、交互に正逆に反転されて、撹拌槽(13)内の撹拌液を
撹拌する。
That is, every time the load torque of the main shaft (2) reaches the set torque value (T 0 ), the rotation direction of the electric motor (9) is alternately reversed to the normal and reverse directions, and the stirring tank (13) is rotated. Stir the stirring liquid.

【0061】撹拌の進行にともなって、撹拌液の粘度が
低下して、撹拌翼(12)に加わる抵抗が小さくなるため、
負荷トルクが設定トルク値(T0)に達するまでの時間が
長くなり、図5に示すように、電動機(9)の回転角度量
が経過時間にほぼ比例的に増加して、撹拌液を効率よく
撹拌することができる。
As the stirring progresses, the viscosity of the stirring liquid decreases and the resistance applied to the stirring blade (12) decreases,
It takes a long time for the load torque to reach the set torque value (T 0 ), and as shown in FIG. 5, the rotation angle amount of the electric motor (9) increases almost in proportion to the elapsed time to improve the efficiency of the stirring liquid. It can be well stirred.

【0062】さらに撹拌処理が進行して、撹拌液の粘度
が充分に低下すると、負荷トルクは、設定トルク値
(T0)を超えなくなり、正方向あるいは逆方向の一方向
のみの回転により、撹拌が行われる。
When the stirring process further progresses and the viscosity of the stirring liquid is sufficiently reduced, the load torque becomes the set torque value.
(T 0 ) is not exceeded, and stirring is performed by rotation in only one direction, the forward direction or the reverse direction.

【0063】プログラムを、一方向連続回転態様に切換
えて制御する場合は、撹拌液の粘度が異常に高かった
り、量が過大であったりして、負荷トルクが設定トルク
値(T0)をオーバーしたときには、マイクロプロセッサ
(21)から警告信号(Se)を外部プロセス装置に出力さ
せ、アラームを発生させたり、撹拌槽(13)への撹拌液の
送入を停止させる等の処置を行わさせる。
When the program is controlled by switching to the one-way continuous rotation mode, the load torque exceeds the set torque value (T 0 ) because the viscosity of the stirring liquid is abnormally high or the amount is too large. When the microprocessor
A warning signal (Se) is output from (21) to an external process device to perform an action such as generating an alarm or stopping the feeding of the stirring liquid into the stirring tank (13).

【0064】[0064]

【発明の効果】【The invention's effect】

(a) 回転軸の回転数と撹拌翼の負荷トルクとを常に監
視しながら、それらの値に最適な電動機の適正出力を、
記憶手段に予め記憶させておいたプログラムにより求
め、電動機の出力がその適正出力となるように電動機を
制御するようにしたので、撹拌翼の回転を常時所望通り
に確実かつ安全に制御することができる(請求項1)。
(a) While constantly monitoring the rotation speed of the rotating shaft and the load torque of the stirring blade, the optimum output of the electric motor that is optimal for these values is
Since the electric motor is controlled so that the output of the electric motor becomes the proper output, it is possible to always control the rotation of the stirring blade reliably and safely as desired. Yes (Claim 1).

【0065】(b) 請求項2及び3記載のような構成と
すると、撹拌液の性状に即したよりきめ細かい制御が可
能になる。
(B) With the constitutions as claimed in claims 2 and 3, it becomes possible to perform finer control according to the properties of the stirring liquid.

【0066】(c) 請求項4及び5記載のような構成と
すると、構造を簡素化できるとともに、従来の撹拌機構
を、若干の変更を加えるだけで、そのまま使用すること
ができる。
(C) With the constitutions as claimed in claims 4 and 5, the structure can be simplified, and the conventional stirring mechanism can be used as it is with a slight modification.

【0067】(d) 請求項6及び10記載のような構成
とすると、撹拌液がスラジ等の沈殿物を多量に含んでお
り、しかもその沈殿物中に撹拌翼が埋設している場合で
も、トルク検出センサの検出トルク値が設定トルク値に
達する毎に、撹拌翼の回転方向が反転し、撹拌翼の負荷
トルクが過大になることなく、撹拌液を撹拌翼に近い部
分から徐々に広い範囲にわたって安全に撹拌することが
できる。
(D) According to the constitutions of claims 6 and 10, even when the stirring liquid contains a large amount of precipitates such as sludge and the stirring blades are embedded in the precipitates, Each time the detected torque value of the torque detection sensor reaches the set torque value, the rotating direction of the stirring blade is reversed, and the stirring torque is not widened, and the stirring liquid is gradually widened from the portion close to the stirring blade. Can be safely mixed over.

【0068】(e) 請求項7記載のような構成とする
と、トルク検出センサの検出トルク値が設定トルク値に
達したことを警報手段の作動によって知ることができる
ので、安全性がさらに増す。
(E) With the configuration as described in claim 7, the fact that the detected torque value of the torque detection sensor has reached the set torque value can be known by the operation of the alarm means, so that the safety is further enhanced.

【0069】(e) 請求項8及び9記載のような構成と
すると、電動機として、従来のようなバルスモータやサ
ーボモータ等の高価なモータを用いる必要がなく、安価
でしかも高出力の三相交流誘導電動機を用いることがで
きるので、経済的に有利であり、かつ実用性が増す。
(E) With the structure as set forth in claims 8 and 9, it is not necessary to use an expensive motor such as a conventional pulsus motor or servomotor as an electric motor, and the cost is low and the output is three-phase AC. Since an induction motor can be used, it is economically advantageous and practical.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、要部の拡大概略図である。FIG. 2 is likewise an enlarged schematic view of a main part.

【図3】同じく、制御装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is likewise a block diagram showing a configuration of a control device.

【図4】同じく、トルク検出センサの電気系統を示すブ
ロツク図である。
FIG. 4 is likewise a block diagram showing an electric system of the torque detection sensor.

【図5】同じく、連続反転態様での一制御例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram similarly showing an example of control in a continuous inversion mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) フレーム (2) 主軸(回転軸) (3) ベアリング (4) 主軸歯車 (5)(6) 中間軸歯車 (7) モータ軸歯車 (8) カップリング (9) 電動機(三相交流誘導モータ) (10) カップリング (11) 回転軸 (12) 撹拌翼 (13) 撹拌槽 (14) トルク検出センサ (15) スリップリング (16) アンプ (17) ロータリーエンコーダ (18) 制御装置 (19) カバーリング (20) ストレインゲージ・エレメント (20a) 信号線 (21) マイクロプロセッサ (22) ACサーボアンプ (23) 減算回路 (24) 速度演算回路 (25) トルク指令演算回路 (26) ベクトル演算回路 (27) 減算回路 (28) 給電制御回路 (29) 整流器 (30) パワートランジスタ (31) 電流検出器 (32) 最大値選択回路 (33) トルク判断器 (S1) 外部センサからの入力 (Se) 外部プロセス装置への出力 (Sd) 回転方向切換え指令信号 (V) 回転速度値 (V0) 適正速度 (Ve) 速度偏差値 (I0) 勵磁電流指令信号 (I1) 1次電流 (It) トルク指令信号 (Ie) 電流偏差値 (Iu,Iv,Iw) 三相の各相の電流指令値 (T0) 設定トルク値 (T1) 検出トルク値 (TL) トルクリミット値 (Eu,Ev,Ew) 電圧指令信号(1) Frame (2) Main shaft (rotating shaft) (3) Bearing (4) Main shaft gear (5) (6) Intermediate shaft gear (7) Motor shaft gear (8) Coupling (9) Electric motor (three-phase AC induction) Motor) (10) Coupling (11) Rotating shaft (12) Stirring blade (13) Stirring tank (14) Torque detection sensor (15) Slip ring (16) Amplifier (17) Rotary encoder (18) Controller (19) Covering (20) Strain gauge element (20a) Signal line (21) Microprocessor (22) AC servo amplifier (23) Subtraction circuit (24) Speed calculation circuit (25) Torque command calculation circuit (26) Vector calculation circuit ( 27) Subtraction circuit (28) Power supply control circuit (29) Rectifier (30) Power transistor (31) Current detector (32) Maximum value selection circuit (33) Torque judger (S 1 ) Input from external sensor (Se) output to an external process device (Sd) rotation direction switching command signal (V) rotational speed value (V 0) proper speed (Ve) Degrees deviation (I 0)勵磁current command signal (I 1) 1 primary current (It) torque command signal (Ie) current deviation value (Iu, Iv, Iw) of each phase current command value of the three-phase (T 0 ) Set torque value (T 1 ) Detected torque value (TL) Torque limit value (Eu, Ev, Ew) Voltage command signal

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撹拌液を収容した撹拌槽と、 撹拌槽に装着された出力可変式の電動機と、 減速機構を介して前記電動機に連係され、かつ少なくと
も先端部が前記撹拌液内に沈漬された回転軸と、 回転軸の先端部に設けられ、撹拌液を撹拌させる撹拌翼
と、 回転軸又は回転軸と連動して回転する部材に連係され、
回転軸の回転数を検出するエンコーダと、 回転軸又は回転軸から電動機までの動力伝達機構の途中
に設けられ、撹拌翼の負荷トルクを検出するトルク検出
センサと、 エンコーダの出力とトルク検出センサの出力とを入力
し、それらの入力値に基づいて、記憶手段に予め記憶さ
せておいたプログラムに従って、電動機の適正出力を決
定し、電動機の出力が前記適正出力となるように電動機
を制御する制御装置とを備えることを特徴とする電動調
節式撹拌装置。
1. A stirring tank containing a stirring liquid, a variable output electric motor mounted on the stirring tank, and a motor which is linked to the electric motor via a reduction mechanism, and at least a tip portion is immersed in the stirring liquid. Rotation shaft, a stirring blade that is provided at the tip of the rotation shaft and that stirs the stirring liquid, and is linked to the rotation shaft or a member that rotates in conjunction with the rotation shaft,
An encoder that detects the number of rotations of the rotating shaft, a torque detection sensor that is provided in the middle of the rotating shaft or the power transmission mechanism from the rotating shaft to the electric motor, that detects the load torque of the stirring blade, and the encoder output and the torque detection sensor. Output and input, based on those input values, according to a program stored in advance in the storage means, determine the appropriate output of the electric motor, and control the electric motor so that the output of the electric motor becomes the appropriate output. An electric adjustable stirring device, comprising:
【請求項2】 制御装置に、撹拌液の性状を入力する入
力手段を設けるとともに、記憶手段に予め記憶させてお
くプログラム中に、前記性状の変化を制御因子として予
め定めておくようにした請求項1記載の電動調節式撹拌
装置。
2. The control device is provided with an input means for inputting the property of the agitated liquid, and the change in the property is predetermined as a control factor in a program stored in the storage device in advance. Item 2. The electrically controlled stirring device according to item 1.
【請求項3】 入力手段に入力する撹拌液の性状が、撹
拌液の比重、粘度、液レベルのいずれかを含んでいる請
求項2記載の電動調節式撹拌装置。
3. The electric adjustable stirring device according to claim 2, wherein the properties of the stirring liquid input to the input means include any of specific gravity, viscosity and liquid level of the stirring liquid.
【請求項4】 トルク検出センサが、回転軸の表面に貼
着されたストレインゲージである請求項1〜3のいずれ
かに記載の電動調節式撹拌装置。
4. The electric adjustable stirring device according to claim 1, wherein the torque detection sensor is a strain gauge attached to the surface of the rotary shaft.
【請求項5】 ストレインゲージに接続した信号線を、
回転軸の内部を通して、回転軸の上端部に設けたスリッ
プリングの可動側端子に接続し、かつスリップリングの
固定側端子を、制御装置の入力端子に接続した請求項4
記載の電動調節式撹拌装置。
5. A signal line connected to a strain gauge,
5. The movable-side terminal of a slip ring provided on the upper end of the rotary shaft is connected through the inside of the rotary shaft, and the fixed-side terminal of the slip ring is connected to an input terminal of a controller.
The electrically controlled stirring device described.
【請求項6】 記憶手段の中に予め記憶されたプログラ
ムの中に、トルク検出センサの出力値が予め定めた設定
値に達することにより、電動機の回転方向を反転させる
ようにしたプログラムを含んでいる請求項1〜5のいず
れかに記載の電動調節式撹拌装置。
6. The program stored in advance in the storage means includes a program for reversing the rotation direction of the electric motor when the output value of the torque detection sensor reaches a predetermined set value. The electric adjustable stirring device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 記憶手段の中に予め記憶されたプログラ
ムの中に、トルク検出センサの出力値が予め定めた設定
値に達することにより、警報手段を作動させるようにし
たプログラムを含んでいる請求項1〜6のいずれかに記
載の電動調節式撹拌装置。
7. The program stored in advance in the storage means includes a program for activating the alarm means when the output value of the torque detection sensor reaches a predetermined set value. Item 7. An electrically controlled stirring device according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】 電動機を、三相交流誘導電動機とした請
求項1〜7のいずれかに記載の電動調節式撹拌装置。
8. The electric adjustable stirring device according to claim 1, wherein the electric motor is a three-phase AC induction motor.
【請求項9】 制御装置が、三相交流誘導電動機をベク
トル制御方式によりインバータ制御するインバータ制御
回路を備えている請求項8記載の電動調節式撹拌装置。
9. The electric adjustable stirring device according to claim 8, wherein the control device includes an inverter control circuit for controlling the inverter of the three-phase AC induction motor by a vector control method.
【請求項10】 撹拌液を収容した撹拌槽と、 撹拌槽に装着された出力可変式の電動機と、 減速機構を介して前記電動機に連係され、かつ少なくと
も先端部が前記撹拌液内に沈漬された回転軸と、 回転軸の先端部に設けられ、撹拌液を撹拌させる撹拌翼
と、 回転軸又は回転軸から電動機までの動力伝達機構の途中
に設けられ、撹拌翼の負荷トルクを検出するトルク検出
センサと、 トルク検出センサの出力が入力され、かつ入力値が予め
定めた設定トルク値に達することにより、電動機の回転
方向を反転させる制御装置とを備えたことを特徴とする
電動調節式撹拌装置。
10. A stirring tank containing a stirring liquid, a variable output electric motor mounted on the stirring tank, and a motor which is linked to the electric motor via a reduction mechanism, and at least a tip portion is immersed in the stirring liquid. Rotating shaft, a stirring blade installed at the tip of the rotating shaft to stir the stirring liquid, and a rotating shaft or a power transmission mechanism from the rotating shaft to the motor to detect the load torque of the stirring blade. An electrically adjustable type characterized by comprising a torque detection sensor and a control device for reversing the rotation direction of the electric motor when the output of the torque detection sensor is input and the input value reaches a predetermined set torque value. Stirrer.
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