JPH10104035A - ペレット計測装置及び皿型造粒機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペレットの個々のサイズや重量などを精度よ
く計測して、そのデータに基づいて皿型造粒機を制御す
ることである。 【解決手段】 皿型造粒機３０の回転皿３３からサンプ
リングステーション４０でサンプリングしたペレットを
１個ずつサイズ測定ステーション１０で粒径を計測す
る。そして重量計量ステーション２０で１個ずつの重量
を計量する。ペレットの粒径及び重量データは制御部６
０に供給され、平均粒径及び平均密度が計算され、これ
らを基準値と比較して、皿型造粒機３０のスプレーノズ
ル３４から散水される水量をバルブ３７で調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、ペレットの計測装置及
びその装置を利用した皿型造粒機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所などにおいて発生する鉄粉を含む
粉塵は、集塵機によって捕集された後、皿型造粒機によ
りペレットとし取り扱い易い形状にしている。このペレ
ットは、あまり大きいサイズや微少なサイズでは取り扱
い難く、またペレットの硬さも適当な硬さが求められ
る。そしてペレットのサイズや硬さは、造粒機によるペ
レットの生産性にも影響がある。

【０００３】そこで、造粒機の運転状況を作業員が監視
し、その経験に基づいて造粒機の運転条件、例えば固形
剤としての水の散布量や皿の回転速度などを調節してい
たが、粉塵が舞う劣悪な環境のもとでの作業である。

【０００４】そのため、皿型造粒機を自動制御する方法
の開発が待望されている。例えば特開昭５４−１１０７
６号公報には、スクリーンによってペレットの粒度分布
を測定し、平均粒度の偏差値に応じて散液量などを制御
する方法が提案され、特開昭５４−１１０１８０号公報
には、ペレットの嵩密度を測定して皿の回転数や角度な
どを調整する方法、特開昭５４−１５７７７５号には、
同様に嵩密度を測定して注液量を調整する方法が開示さ
れている。

【０００５】また、特公平６−７３６２１号公報には、
原料供給量、添加水量、パン（皿）傾斜角度、回転数等
を各種の検出量で測定し、造粒状態をＩＴＶカメラで撮
像して画像処理し、皿型造粒機の回転数、傾斜角度、添
加水量を同時に制御する方法が開示されている。

【０００６】さらに、特開平７−１９４９６０号公報に
は、赤外線水分計やＣＣＤカメラを用いてペレットの含
有水分を測定し、添加液の液量を制御する方法が開示さ
れている。

【０００７】そのほか、特開平７−２０４４８８号公報
には、造粒機に近接してドラムスクリーンを配置し、ド
ラムスクリーンに残留した大径ペレット量を計量して警
報を発するようにした監視装置が開示されている。

【０００８】

【発明の課題】上記先行技術は、いずれもペレットをマ
ス（ｍａｓｓ）として捕え、これを計量又は計測してい
るため、ペレットの個々の品質を把握しておらず、計測
精度が低いため制御が大まかになって適切さを欠き、実
用化に至っていない。

【０００９】そこで、この発明の課題は、ペレット個々
のサイズや重量などを精度よく把握し、そのデータに基
づいて皿型造粒機を制御しようとすることである。

【００１０】

【課題の解決手段】上記の課題を解決するために、第１
の発明においては、透明又はスリットを有する間欠送り
コンベアと、このコンベアの搬送面を挟んで上下に配置
された投光器及びＣＣＤカメラと、前記コンベアの排出
端近辺に配置された電子天秤によってペレット計測装置
を構成し、前記コンベアにほぼ一定間隔で載置されたペ
レットを１個ずつ上記ＣＣＤカメラで撮像して粒径を測
定し、かつ１個ずつの重量を前記電子天秤で計量するよ
うにしたのである。

【００１１】第２の発明においては、ほぼ一定間隔でペ
レットを搬送するコンベアと、このコンベアの排出端に
配置されてペレットの落下を検出する手段と、ペレット
の落下軌跡を挟んで配置された投光器及びＣＣＤカメラ
と、前記落下検出手段からの信号でＣＣＤカメラがペレ
ットを捕捉するタイミングで動作させる手段と、落下し
たペレットを電子天秤までガイドする手段とによってペ
レット計測装置を構成したのである。

【００１２】第３の発明においては、皿型造粒機から排
出されたペレットから所定数のペレットをサンプリング
する手段と、サンプリングしたペレットをコンベア上で
１列に整列させる手段と、整列したペレットにコンベア
上で所定の間隔をあける手段と、間隔をあけた個々のペ
レットの粒径及び重量を計測する第１又は第２の発明の
ペレット計測装置と、このペレット計測装置からの信号
に基づいて所定数のペレットの平均粒径及び平均密度を
計算し前記皿型造粒機の少くとも添加水量を制御する制
御部とによって皿型造粒機の制御装置を構成したのであ
る。

【００１３】前記第３の発明における間隔をあける手段
は、前記コンベアの排出端に配置されて前記コンベアよ
り早い速度で周回するベルトより成り、このベルトに前
記ペレットの径とほぼ同じ間隔で仕切りが設けられてい
ることを特徴とする。

【００１４】前記第３の発明における間隔をあける手段
は、前記コンベアの搬送面の下面に配置されて前記コン
ベアより早い速度で周回するベルトより成り、このベル
トに一定間隔で爪を設けて前記コンベアのほぼ中央に設
けたスリットからベルトの回動に従って出没するように
してある。

【００１５】前記第３の発明における間隔をあける手段
は、前記コンベアの搬送面の下面に配置されて前記コン
ベアよりも早い速度で往復動するキッカより成り、この
キッカに前記コンベアのほぼ中央に設けられたスリット
から出没する爪が設けられていることを特徴とする。

【００１６】

【実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付図面に
基づいて説明する。

【００１７】まず、図１乃至図４に基づいて、ペレット
の計測装置について説明する。図１に示すように、計測
装置は、サイズ測定ステーション１０と、計量ステーシ
ョン２０より成る。サイズ測定ステーション１０は、間
欠送りコンベア１１とそのベルトの上下に配置された投
光器１２及びＣＣＤカメラ１３より成る。間欠送りコン
ベア１１は、透明な可撓性材料から成るベルトを用いて
もよいが、汚れによって計測精度が低くなる問題があ
る。これを防止するため、例えば図２及び図３に示すよ
うに、２本のコンベア１１、１１をＶ字形に間隔をあけ
てそれぞれローラ１１ａ、１１ａで支持し、スリット１
１ｂから、投光器１２で投光すると、図３の斜線部分を
ＣＣＤカメラ１３で撮像することができるので、ペレッ
トＰの径を知ることができ、ペレットＰがほぼ球形だと
すればその体積を計算することができる。

【００１８】図２及び図３の場合、長径もしくは短径し
か計測することができないので、前述のようにベルトを
透明にしてもよいが、図４に示すように、ベルトコンベ
ア１１からペレットＰを落下させ、このペレットＰの落
下軌跡Ｔを挟むように投光器１２とＣＣＤカメラ１３を
配置し、落下を検出する検出器１４（例えば光電セン
サ）をコンベア１１の排出端に配置して、落下を検出す
ると電子シャッタによって投光器１２とＣＣＤカメラ１
３の作動タイミングを制御し、ペレットＰの輪郭を撮像
して体積を計算する。この場合ペレットＰの真球度を推
定することもできる。この場合、ペレットＰはコンベア
１１上で所定間隔をあけて搬送されるが、コンベア１１
は必ずしも間欠送りでなくてもよく連続走行でもよい。

【００１９】なお、落下したペレットＰは、シュート１
５によって、計量ステーション２０に供給される（図１
の場合も同様にシュート１５で計量ステーション２０に
ペレットが供給される）。

【００２０】前記計量ステーション２０は、電子天秤２
１と、この天秤２１からペレットＰを排出するエヤノズ
ル２２より成る。電子天秤２１は、ストレンゲージを可
撓性計量パンに貼り付けたもの、或は重力と釣り合う電
磁石の電流値を読み出す方式などがあり、この電子天秤
２１でペレットＰの重量が１個ずつ計量される。計量後
は、エヤノズル２２を作動させてペレットＰを吹きとば
し排出容器２３に収集する。エヤノズル２２に代えて例
えばスイーパのような機械的にペレットＰを除去するも
のを用いてもよいが、電子天秤２１の計量に影響を与え
ないようにすることが必要である。

【００２１】なお、ペレットＰは、電子天秤２１で複数
個計量することも可能である。１個ずつ計量する場合
も、複数個計量する場合も、図１のシュート１５に検出
器（例えば光電センサ）を設置するか、或は前記落下検
出器１４やＣＣＤカメラ１３から信号を取り出して、ペ
レットＰの個数を計測するカウンタを設けておく必要が
ある。

【００２２】上記のようにして、例えば２０個のペレッ
トＰの外径と重量が得られると、これらのデータを基に
して平均粒径や平均密度が精度良く得られ、さらには実
験データ等との比較によって含水率が推定できるので、
皿型造粒機の自動制御に極めて有効である。

【００２３】図５は、皿型造粒機３０からペレットをサ
ンプリングするサンプリングステーション４０を示す。
まず、鉄粉等の原材料は、ホッパ３１からスクリュフィ
ーダ３２によって、造粒機の回転皿３３に供給され、ス
プレーノズル３４から散布された添加液（水）と混練さ
れて一定大きさに成長したペレットは、遠心力で飛び出
し排出シュート３５から排出される。前記スプレーノズ
ル３４の散水量は、管路３６に設けられた調整バルブ３
７によって調節される。勿論スプレーノズル３４に散水
量の調節機能を設けておくことができる。

【００２４】前記排出シュート３５から排出されるペレ
ットの一部は、所定のタイミングでサンプリング容器４
１によって採取される。このサンプリング容器４１は、
基板４２の上面にスライド可能に載せられ、シリンダ４
３によって、シュート３５の直下と、整列コンベア４６
の供給端との間即ち鎖線と実線の間を往復動されるよう
になっている。

【００２５】前記サンプリング容器４１は、図６及び図
７に示すように、上面にスクリーン４１ａが張られ、底
面は、一対の底板４１ｂ、４１ｂによって開閉自在にな
っており、この底板４１ｂ、４１ｂは、容器４１の前後
移動によって、基板４２に設けられた開口４２ｂから斜
め下方に延びるガイド４２ａに当接して開閉するように
なっている。そして、底板４１ｂ、４１ｂが開放した状
態では、図７のように、サンプリングしたペレットＰを
Ｖベルトから成る整列コンベア４４上に落下させる。な
お、前記スクリーン４１ａは、あまり径の大きいペレッ
トをサンプリングしないように選別するためのものであ
る。スクリーン４１ａ上に残されたペレット即ち異常に
径の大きいペレットＰｅは、適当な手段でシュート３５
に排出するかホッパ３１又は回転皿３３に戻す。

【００２６】整列コンベア４４上に落下したペレットＰ
は、図８のように、スクレーパ４５の下面を通過する際
に、中央の１個を残してスクレーパ４５によってＶベル
トの両側にかき落され、容器４６に回収される（図
１）。スクレーパ４５を通過したペレットＰは１個ずつ
隣接して整列した状態で搬送される（図１）。これらの
ペレットＰは、整列コンベア４４よりも充分早い速度で
走行するコンベア４７に供給される。このコンベア４７
には、ペレットＰの径よりもやや大きい間隔で仕切り４
８が設けられており、ペレットＰは、１個ずつ間隔をあ
けた状態で前記仕切り４８間に保持される。こうして間
隔をあけたペレットＰは、サイズ測定ステーション１０
のコンベア１１に供給される。

【００２７】ペレットＰを１個ずつ間隔をあける手段
は、上記に限らない。例えば、図９及び図１０に示すよ
うに、整列コンベア４４の下面に、一定間隔で爪４９を
立てたベルト５０を前記コンベア４４よりも早い速度で
周回するように取り付ける。そして、ベルト５０の爪４
９がコンベア４４の下面から次第に上面に突出するよう
にし、整列したペレットＰの間に爪４９が割り込んでコ
ンベア４４よりも早い速度で前方に送り出し、後続のペ
レットＰと間隔をあける。なお、この場合、コンベア４
４には、爪４９が上面に突出するスリットを設ける必要
があるため、図１０に示すように、コンベア４４を一対
のＶ字形に配列したベルト４４ａ、４４ａによって構成
する。

【００２８】上記のような爪４９を設けたベルト５０に
代えて、例えば出没自在の爪５１を設けたキッカ５２を
コンベア４４の下面で往復動させてペレットＰの間隔を
あけてもよい。いずれの場合も、前記コンベア４７を省
略して、整列コンベア４４から直接ペレットＰをサイズ
測定ステーション１０に供給する。

【００２９】図１２は、サンプリングされたペレットを
サイズ計測ステーション１０及び重量計量ステーション
２０に供給してそのデータに基づいて皿型造粒機３０を
制御するプロセスを示すブロック図である。図示のよう
に、サイズ計測ステーション１０で得られた長径、短径
などのデータは、マイクロコンピュータより成る制御部
６０に供給され、重量計量ステーション２０で得られた
データも制御部６０に供給され、体積や密度のほか、含
水率、真円度などが計算される。そして、例えば２０個
のペレットをサンプリングすれば、それらの平均粒径、
平均密度、平均含水率などが計算される。

【００３０】いま、製鋼所などで発生する鉄鋼粉を皿型
造粒機で造粒する場合をみると、ペレットに要求される
品質は、取り扱い易く均一な粒径で形状保持性のよい
（硬い）ことである。そして、ペレットの粒径は、生産
性にも関連する。一般に粒径が小さい程、短時間で造粒
することができ、粒径が大きい程時間を要する。しかし
ながら、あまり小さい粒径のペレットやあまり大きいペ
レットは、取り扱いに支障が生ずる場合が多い。

【００３１】添加水量との関係は、一般に水量が増加す
ればペレットは大きく成長し、少ないとペレットは小さ
くなる。

【００３２】一方、ペレットの硬さは、一般に添加水量
が少ない方が硬く、添加水量が多くなると軟らかくな
る。勿論ペレットの粒径との関係、即ち含水率又は密度
に依存する。

【００３３】このように、取り扱い易さ、形状保持性、
生産性は一義的に定まらず、添加水量、回転皿の回転速
度及び傾斜角、鉄鋼粉供給量などの変数に複雑に関連す
る。従って熟練運転者の経験、多くの実験データを基準
にして所謂ファジー制御するほかないが、最も重要な要
素は添加水量である。従って、図１１において、制御部
６０において得られた平均粒径及び平均密度に基づい
て、バルブ３７の開閉量を調整し、スプレーノズル３４
からの散水量を加減するのが基本的な制御となる。即ち
一般的に、平均粒径が基準値よりも小さいと水量を増や
す方向に、平均密度が基準値よりも小さいと水量を増や
す方向に補正する。勿論、スクリュフィーダ３２や回転
皿３３の回転数を調節できることはいうまでもない。

【００３４】また、真円度については、これが基準値よ
りも大きく外れると、造粒機の運転異常（特に回転速度
や傾斜角）と見なすことができる。

【００３５】なお、この発明のペレット計測装置は、鉄
鋼粉のペレットばかりでなく、薬品、ペットフード、セ
ラミック粒等、種々のペレットを計測するのに用いるこ
とができる。

【００３６】

【効果】この発明によれば、個々のペレットをカメラで
撮像し、かつ計量してペレットの粒径及び重量を計測す
るようにしたので、ペレットをマスで計測するのと異な
り、より正確で実体に即したデータが得られ、これをマ
イクロコンピュータから成る制御部と組合せて平均粒径
や平均密度を計算し、皿型造粒機の自動制御に利用すれ
ば、無人運転が可能になるばかでなく、正確な制御が実
現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のペレット計測装置を示す側面図

【図２】同上のサイズ測定ステーションの拡大正面図

【図３】間欠送りコンベアの平面図

【図４】サイズ測定ステーションの他の例を示す側面図

【図５】皿型造粒機とサンプリングステーションを示す
側面図

【図６】サンプリング容器を示す横断面図

【図７】サンプリング容器と整列コンベアの横断面図

【図８】整列コンベアの横断面図

【図９】ペレットの間隔をあける手段を示す側面図

【図１０】同上の拡大横断面図

【図１１】ペレットの間隔をあける他の手段を示す側面
図

【図１２】皿型造粒機の制御方法を示すブロック図

【符号の説明】

１０ サイズ測定ステーション １１ 間欠送りコンベア １１ａ ローラ １１ｂ スリット １２ 投光器 １３ ＣＣＤカメラ １４ 光電センサ １５ シュート ２０ 重量計量ステーション ２１ 電子天秤 ２２ エヤノズル ２３ 排出容器 ３０ 皿型造粒機 ３１ ホッパ ３２ スクリュフィーダ ３３ 回転皿 ３４ スプレーノズル ３５ 排出シュート ３６ 管路 ３７ 調整バルブ ４０ サンプリングステーション ４１ サンプリング容器 ４１ａ スクリーン ４１ｂ 開閉蓋 ４２ 基板 ４２ａ ガイド ４２ｂ 開口 ４３ エヤシリンダ ４４ 整列コンベア ４４ａ ベルト ４５ スクレーパ ４６ 容器 ４７ コンベア ４８ 仕切り ４９ 爪 ５０ ベルト ５１ 爪 ５２ キッカ ６０ 制御部 Ｐ ペレット Ｔ 落下軌跡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明又はスリットを有する間欠送りコン
   ベアと、このコンベアの搬送面を挟んで上下に配置され
   た投光器及びＣＣＤカメラと、前記コンベアの排出端近
   辺に配置された電子天秤より成り、前記コンベアにほぼ
   一定間隔で載置されたペレットを１個ずつ上記ＣＣＤカ
   メラで撮像して粒径を測定し、かつ１個ずつの重量を前
   記電子天秤で計量するようにしたペレット計測装置。
2. 【請求項２】 ほぼ一定間隔でペレットを搬送するコン
   ベアと、このコンベアの排出端に配置されてペレットの
   落下を検出する手段と、ペレットの落下軌跡を挟んで配
   置された投光器及びＣＣＤカメラと、前記落下検出手段
   からの信号でＣＣＤカメラがペレットを捕捉するタイミ
   ングで動作させる手段と、落下したペレットを電子天秤
   までガイドする手段より成るペレット計測装置。
3. 【請求項３】 皿型造粒機から排出されたペレットから
   所定数のペレットをサンプリングする手段と、サンプリ
   ングしたペレットをコンベア上で１列に整列させる手段
   と、整列したペレットにコンベア上で所定間隔をあける
   手段と、間隔をあけた個々のペレットの粒径及び重量を
   計測する請求項１又は２に記載のペレット計測装置と、
   このペレット計測装置からの信号に基づいて所定数のペ
   レットの平均粒径及び平均密度を計算し前記皿型造粒機
   の少くとも添加水量を制御する制御部から成る皿型造粒
   機の制御装置。
4. 【請求項４】 前記間隔をあける手段が、前記コンベア
   の排出端に配置されて前記コンベアより早い速度で周回
   するベルトより成り、このベルトに前記ペレットの径と
   ほぼ同じ間隔で仕切りが設けられていることを特徴とす
   る請求項３に記載の皿型造粒機の制御装置。
5. 【請求項５】 前記間隔をあける手段は、前記コンベア
   の搬送面の下面に配置されて前記コンベアより早い速度
   で周回するベルトより成り、このベルトに一定間隔で爪
   を設けて前記コンベアのほぼ中央に設けたスリットから
   ベルトの回動に従って出没するようにした請求項３に記
   載の皿型造粒機の制御装置。
6. 【請求項６】 前記間隔をあける手段は、前記コンベア
   の搬送面の下面に配置されて前記コンベアよりも早い速
   度で往復動するキッカより成り、このキッカに前記コン
   ベアのほぼ中央に設けられたスリットから出没する爪が
   設けられていることを特徴とする請求項３に記載の皿型
   造粒機の制御装置。