JPH1015468A - 磁性塗料混練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性塗料の空検知を作業者の目視確認によら
ず、自動的に正確に判断できる磁性塗料混練装置を提供
する。 【解決手段】 ベクトル制御インバータ４０がエクスト
ルーダ駆動モータ２２の負荷に対するトルク値をモニタ
し、空検知部２２が予め与えられたトルク下限値を記憶
し、記憶したトルク下限値と、トルク値検出部５４を介
して受け取るベクトル制御インバータからのトルク値と
を比較する。比較の結果、モニタされたトルク値がトル
ク下限値より小さくなったとき、空検知部は、エクスト
ルーダ２０の中の磁性材料は空になったと判断し、空検
知信号を出力する。空検知部が空検知信号を出力したと
き、コントローラ部１３０の運転制御部５３，５８は、
モータ１２，２２とを停止させる。エクストルーダのト
ルク値は、供給されている磁性塗料の有無に正確に追随
するので空検知も正確になされることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１のモータによ
り駆動され、磁性材料を供給する磁性塗料供給装置ある
いはスクリューフィーダと、供給された磁性塗料を、第
２のモータにより回転させるスクリューおよびパドルに
より混合し練り合わせるとともに次工程に押し出すエク
ストルーダを具備する磁性塗料混練装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような従来の磁性塗料混練装置にお
いては、混合し練り合わせる磁性塗料が無くなったこと
を検知するいわゆる空検知に対して、下記のような方法
で対処している。 （１）磁性塗料供給装置から供給される磁性塗料あるい
はエクストルーダの混練処理量を作業者が目視で確認す
る。 （２）磁性塗料供給装置にレベル下限センサを取り付
け、磁性塗料がレベル下限センサ以下のレベルになった
ときに空検知とする。 （３）磁性塗料供給装置のモータ、またはエクストルー
ダのモータの負荷電流をモニタし、モニタした負荷電流
が閾値以下になったときに空検知とする。

【０００３】図３，図４は、このような磁性塗料混練装
置のうち、上述の（２），（３）に該当する従来例を示
すブロック図である。（２）に該当する従来例の磁性塗
料混練装置は、機械装置部２１０と、インバータ部２２
０と、コントローラ部２３０と、上位コンピュータ２４
０と、工程監視モニタ２５０とから構成されている。機
械装置部２１０は、容器１８ａに貯蔵された磁性塗料を
供給する磁性塗料供給装置であるスクリューフィーダ１
０ａと、スクリューフィーダ１０ａから供給される磁性
塗料を混合し練り合わせてタンク（不図示）に向けて押
し出す押し出し機であるエクストルーダ２０ａと、容器
１８ａに貯蔵されている磁性塗料が下限のレベルになっ
たか否かを検出するレベル下限センサ１６ａとから構成
されている。

【０００４】スクリューフィーダ１０ａは、容器１８ａ
の底部に配置されたスクリュー１４ａをスクリューフィ
ーダ駆動モータ１２ａ（例えば、三相誘導電動機）によ
って回転させ、容器１８ａの中に貯蔵された磁性塗料を
矢印ＭＰ１に沿って排出し、エクストルーダ２０ａの受
入口に供給する。エクストルーダ２０ａは、筒状の外殻
部２８ａの中に収納されたスクリュー・パドル部２４ａ
と、スクリュー・パドル部２４ａを回転させるエクスト
ルーダ駆動モータ２２ａ（例えば、三相誘導電動機）と
から構成されている。スクリューフィーダ１０ａからエ
クストルーダ２０ａの受入口に供給されてきた磁性塗料
は、回転するスクリュー・パドル部２４ａによって、混
合され練り合わされると同時に外殻部２８ａの中を運ば
れ、排出口からタンクに向けて矢印ＭＰ２のように押し
出される。

【０００５】インバータ部２２０は、スクリューフィー
ダ駆動モータ１２ａを制御する第１の制御インバータ３
０ａと、エクストルーダ駆動モータ２２ａを制御する第
２の制御インバータ４０ａとから構成されている。第１
の制御インバータ３０ａは、コントローラ部２３０の運
転制御部５３ａから運転／停止信号を、速度指令部５２
ａから速度指令をそれぞれ受け、運転制御部５３ａに状
態・故障信号を与えるとともにスクリューフィーダ駆動
モータ１２を一定回転させるための電流（周波数出力）
を送り、その電流値を負荷電流値検出部５１ａに伝達す
る。

【０００６】第２の制御インバータ４０ａは、コントロ
ーラ部２３０の運転制御部５８ａから運転／停止信号
を、速度指令部５７ａから速度指令をそれぞれ受け、運
転制御部５８ａに状態・故障信号を与えるとともにエク
ストルーダ駆動モータ２２ａを一定回転させるための電
流（周波数出力）を送り、その電流値を負荷電流値検出
部５６ａに伝達し、各種パラメータから算出したエクス
トルーダ駆動モータ２２ａのトルク値をトルク値検出部
５４ａに伝達する。

【０００７】レベル下限検出部５５ａは、容器１８ａに
貯蔵されている磁性塗料が下限のレベルになったことを
レベル下限センサ１６ａが検出すると、空検知をしたと
判断して停止指令を運転制御部５３ａ，５８ａに出力し
て、第１，第２の制御インバータ３０ａ，４０ａがモー
タ１２ａ，２２ａを駆動することを停止させる。この例
の場合、上位コンピュータは、コントローラ部２３０の
速度指令部５２ａ，５７ａに対する回転数設定の指示を
行い、工程監視モニタ２５０は、バス通信を介してコン
トローラ部２３０と接続されており、運転状態、モニタ
された負荷電流値やトルク値、アラーム等の表示あるい
はそれらのトレンドの表示を行うとともに、工程起動等
の操作を可能にしている。

【０００８】図４の第２の従来例においては、レベル下
限センサ１６ａは使用せずに、空検知部５５ｂが負荷電
流値検出部５６ａの検出する負荷電流から、空検知を行
っているところが図３の第１の従来例と異なる。空検知
部５５ｂは、予め与えられている負荷電流の下限値と、
負荷電流検出部５６ａからの負荷電流値とを比較し、負
荷電流値が下限値以下になったら空検知を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の磁性塗
料混練装置における空検知の方法（１），（２），
（３）は、一般的に行われているものの、次に述べるよ
うな問題点がある。（１）については、目視確認自体が
容易でなく、作業者の目視による確認の遅れがあり、そ
の遅れによる無負荷運転によって装置に悪影響を与えて
しまったり、磁性塗料が無いと判断した場合に磁性塗料
が残っていて次の異なる種類の磁性塗料に混入してしま
うという問題もあり、ひいては、目視確認が作業者に対
する多大な作業負担となっている。（２）については、
レベル下限センサ１６ａに磁性塗料が付着し、供給すべ
き磁性塗料が無いにも拘わらず空検知できず、無負荷運
転を続けてしまうことがある。（３）については、図５
に示されるようなモータの特性から空検知が正確に行え
なえず、空運転をしたり、空検出をした場合にも磁性塗
料が残っていて次の異なる種類の磁性塗料に混入してし
まうという問題がある。

【００１０】すなわち、（３）の場合、モータの電力
は、下記の式（１），（２）であらわされる。但し、
Ｐ：電力、Ｖ：入力電圧、Ｉ：入力電流、ｃｏｓθ：力
率、Ｐ０：定格出力、η：効率（％）。 Ｐ＝ ３・Ｖ・Ｉ・ｃｏｓθ[ Ｗ] ・・・・・・・・・ （１） Ｐ０＝Ｐ・η＝ ３・Ｖ・Ｉ・ｃｏｓθ・η[ Ｗ] ・・・（２） 入力電圧Ｖは、通常一定（１００Ｖ，２００Ｖ，４００
Ｖ）であり、図５に示されるように定格出力近辺では力
率および効率もほぼ一定であるから、電流Ｉを測定する
ことによりモータの電力（負荷）を求めることができ
る。しかし、空検知をしなければならないような軽負荷
の所では、力率および効率が極端に悪くなるため、電流
の変化から負荷の変動を確認することが困難となる。し
たがって、空検知を正確に行うことが困難となる。

【００１１】本発明は上記問題に鑑み、磁性塗料の空検
知を作業者の目視確認によらず、自動的に正確に判断で
きる磁性塗料混練装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第１のモータにより駆動され、磁性材料を
供給する磁性塗料供給装置と、供給された磁性塗料を、
第２のモータにより回転させるスクリューおよびパドル
により混合し練り合わせるとともに次工程に押し出すエ
クストルーダを具備する磁性塗料混練装置において、前
記第２のモータの負荷に対するトルク値をモニタするト
ルクモニタ手段と、予め与えられたトルク下限値を記憶
し、該記憶したトルク下限値と前記トルクモニタ手段が
モニタするトルク値とを比較し、モニタされたトルク値
がトルク下限値より小さくなったとき、エクストルーダ
内の磁性材料は空になったと判断し、空検知信号を出力
する空検知手段と、前記空検知手段が空検知信号を出力
したときには、前記第１，第２のモータを停止させる運
転制御手段とを有することを特徴とする。

【００１３】本発明の磁性塗料混練装置は、トルクモニ
タ手段が前記第２のモータの負荷に対するトルク値をモ
ニタし、空検知手段が予め与えられたトルク下限値を記
憶し、記憶したトルク下限値とトルクモニタ手段がモニ
タするトルク値とを比較し、モニタされたトルク値がト
ルク下限値より小さくなったとき、エクストルーダ内の
磁性材料は空になったと判断し、空検知信号を出力し、
運転制御手段が空検知手段が空検知信号を出力したと
き、磁性塗料供給装置とエクストルーダとの第１，第２
のモータを停止させる。エクストルーダのトルク値は、
供給されている磁性塗料の有無に正確に追随するので空
検知も正確になされることとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる磁性塗
料混練装置の構成を示すブロック図、図２は、図１の磁
性塗料混練装置の動作と従来例の動作との比較を示すグ
ラフである。図１の磁性塗料混練装置は、機械装置部１
１０と、インバータ部１２０と、コントローラ部１３０
と、上位コンピュータ１４０と、工程監視モニタ１５０
とから構成されている。

【００１５】機械装置部１１０は、容器に貯蔵された磁
性塗料を供給する磁性塗料供給装置であるスクリューフ
ィーダ１０と、スクリューフィーダ１０から供給される
磁性塗料を混合し練り合わせてタンク（不図示）に向け
て押し出す押し出し機であるエクストルーダ２０とから
構成されている。スクリューフィーダ１０は、容器１８
の底部に配置されたスクリュー１４をスクリューフィー
ダ駆動モータ１２（例えば、三相誘導電動機）によって
回転させ、容器１８の中に貯蔵された磁性塗料を矢印Ｍ
Ｐ１に沿って排出し、エクストルーダ２０の受入口に供
給する。

【００１６】エクストルーダ２０は、筒状の外殻部２８
の中に収納されたスクリュー・パドル部２４と、スクリ
ュー・パドル部２４を回転させるエクストルーダ駆動モ
ータ２２（例えば、三相誘導電動機）とから構成されて
いる。スクリューフィーダ１０からエクストルーダ２０
の受入口に供給されてきた磁性塗料は、回転するスクリ
ュー・パドル部２４によって、混合され練り合わされる
と同時に外殻部２８の中を運ばれ、排出口からタンクに
向けて矢印ＭＰ２のように押し出される。

【００１７】インバータ部１２０は、スクリューフィー
ダ駆動モータ１２を制御する汎用インバータ３０と、エ
クストルーダ駆動モータ２２を制御するベクトル制御イ
ンバータ４０とから構成されている。汎用インバータ３
０は、コントローラ部１３０から、接点信号（運転操作
信号）Ｒ１と速度指令Ｆ１とを受け、スクリューフィー
ダ駆動モータ１２を一定回転させるための電流Ｐ１（周
波数出力）を送り、その電流値Ｉ１をコントローラ部１
３０に伝達するとともに、状態信号と故障信号とに関す
る接点信号Ｒ２をコントローラ部１３０に伝達する。

【００１８】インバータ部１２０のベクトル制御インバ
ータ４０は、コントローラ部１３０から接点信号（運転
操作信号）Ｒ４と速度指令Ｆ２とを受け、エクストルー
ダ駆動モータ２２を一定回転させるための電流Ｐ２（周
波数出力）を送り、その電流値Ｉ２と、モニタしたエク
ストルーダ駆動モータ２２のトルク値Ｔ１と、状態信号
と故障信号とに関する接点信号Ｒ３をコントローラ部１
３０に伝達する。

【００１９】コントローラ部１３０は、負荷電流値検出
部５１と、速度指令部５２と、運転制御部５３と、空検
知部５４と、トルク値検出部５５と、負荷電流値検出部
５６と、速度指令部５７と、運転制御部５８とから構成
されている。負荷電流値検出部５１は、汎用インバータ
３０からの電流値Ｉ１から負荷電流値を検出する。速度
指令部５２は、上位コンピュータ１４０からの回転数設
定を受けて速度指令Ｆ１を出力する。運転制御部５３
は、汎用インバータ３０からの接点信号Ｒ２を参照し
て、接点信号Ｒ１を汎用インバータ３０に与え、運転操
作を指示するとともに、空検知部５５から停止指令を受
け取った場合などには速度指令Ｆ１を介して停止の指示
を行う。

【００２０】トルク値検出部５４は、ベクトル制御イン
バータ４０から伝達されたモニタトルク値Ｔ１からトル
ク値を検出し、空検知部５５は、トルク値検出部５４が
検出したトルク値を予め与えられていたトルク値の下限
と比較し、下限以下になっていたら停止指令を運転制御
部５３，５８に出力する。負荷電流値検出部５６は、ベ
クトル制御インバータ４０からの電流値Ｉ２から負荷電
流値を検出する。速度指令部５７は、上位コンピュータ
１４０からの回転数設定を受けて速度指令Ｆ２を出力す
る。運転制御部５８は、ベクトル制御インバータ４０か
らの接点信号Ｒ３を参照して、接点信号Ｒ４をベクトル
制御インバータ４０に与え、運転操作を指示するととも
に、空検知部５５から停止指令を受け取った場合などに
は速度指令Ｆ２を介して停止の指示を行う。

【００２１】上位コンピュータは、コントローラ部１３
０の速度指令部５２，５７のそれぞれに回転数設定の指
示を行っている。工程監視モニタ１５０は、バス通信を
介してコントローラ部１３０と接続されており、運転状
態、モニタされた負荷電流値やトルク値、アラーム等の
表示を行うとともに、工程起動等の操作を可能にしてい
る。

【００２２】次に、図１の磁性塗料混練装置の動作例に
ついて説明する。工程監視モニタ１５０を介して磁性塗
料混練装置の起動操作が行われると、上位コンピュータ
１４０からコントローラ部１３０の速度指令部５２，５
７にそれぞれ回転数設定が行われる。速度指令部５２，
５７は、与えられた回転数に対応した電流値である速度
指令Ｆ１，Ｆ２を出力する。本例の場合、回転数設定の
範囲は０〜１００ｒｐｍであり、それに対応する電流値
は４〜２０ｍＡである。例えば、回転数設定が５０ｒｐ
ｍだと、速度指令としては、１２ｍＡが出力される。

【００２３】汎用インバータ３０およびベクトル制御イ
ンバータ４０は、速度指令部５２，５７から与えられた
速度指令Ｆ１，Ｆ２に対応した周波数出力Ｐ１，Ｐ２を
モータ１２，２２に出力する。この場合、モータ１２，
２２は、印加電圧が４００Ｖ、６０Ｈｚで最高回転数１
００ｒｐｍで回転する。したがって、モータを５０ｒｐ
ｍで回転させるためには、周波数を３０Ｈｚとすればよ
い。このように、汎用インバータ３０およびベクトル制
御インバータ４０が速度指令Ｆ１，Ｆ２（したがって、
上位コンピュータ１４０からの回転数設定）に対応した
周波数に周波数出力を設定することにより、指示通りに
モータ１２，２２の回転数を設定することができる。

【００２４】このようにモータ１２，２２が回転する
と、容器１８の磁性塗料は、スクリューフィーダ１０か
らエクストルーダ２０に送られ、エクストルーダ２０か
らタンクに送られる。ベクトル制御インバータ４０は、
モータ２２の駆動にかかわる種々のパラメータからモー
タ２２のトルク値を算出することにより、トルク値をモ
ニタし、結果をトルク値検出部５４に引き渡す。空検知
部５５は、トルク値検出部５４から現在のトルク値を受
け取り、トルク下限値と比較し、現在のトルク値がトル
ク下限値以下になっていたら空検知をしたと判断し、停
止指令を運転制御部５３，５８に出力し、モータ１２，
２２を停止させる。トルク値の変動は軽負荷においても
精度よく検出されるので、トルク値による空検知も正確
に行われるという利点がある。

【００２５】図２を参照すると、エクストルーダ駆動モ
ータの負荷電流による従来の空検知と、トルク値による
本発明の空検知との差が明かである。すなわち、図２に
おいては時刻ｔ１から時刻ｔ４までの約３分間のエクス
トルーダ駆動モータの負荷電流（カーブＢ）とトルク値
（カーブＡ）とのトレンドが示されており、負荷電流の
変化は非常に少ないがトルク値の方は空検知に充分なほ
ど変化している。時刻ｔ３の直後の時刻ｔ３１におい
て、トルク値は最高値（１００％）に対し１０％以下に
なり、空検知部５５は空検知を開始し、５０秒継続した
時刻ｔ３２において空検知を確認し、確認した時点でモ
ータを停止させている。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の磁性塗料混
練装置は、トルクモニタ手段が前記第２のモータの負荷
に対するトルク値をモニタし、空検知手段が予め与えら
れたトルク下限値を記憶し、記憶したトルク下限値とト
ルクモニタ手段がモニタするトルク値とを比較し、モニ
タされたトルク値がトルク下限値より小さくなったと
き、エクストルーダ内の磁性材料は空になったと判断
し、空検知信号を出力し、運転制御手段が空検知手段が
空検知信号を出力したとき、磁性塗料供給装置とエクス
トルーダとの第１，第２のモータを停止させる。エクス
トルーダのトルク値は、供給されている磁性塗料の有無
に正確に追随するので空検知も正確になされることによ
り、磁性塗料の空検知を作業者の目視確認によらず、自
動的に正確に判断できる磁性塗料混練装置を実現できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる磁性塗料混練装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の磁性塗料混練装置の動作と従来例の動作
の比較を示すグラフである。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【図４】もう一つの従来例を示すブロック図である。

【図５】モータの特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０……スクリューフィーダ、１２……スクリューフィ
ーダ駆動モータ、１４……スクリュー、１８……容器、
２０……エクストルーダ、２２……エクストルーダ駆動
モータ、２４……スクリュー・パドル部、２８……外殻
部、３０……汎用インバータ、４０……ベクトル制御イ
ンバータ、５１，５６……負荷電流値検出部、５２，５
７……速度指令部、５３，５８……運転制御部、５４…
…トルク値検出部、５５……空検知部、１１０……機械
装置部、１２０……インバータ部、１３０……コントロ
ーラ部、１４０……上位コンピュータ、１５０……工程
監視モニタ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のモータにより駆動され、磁性材料
   を供給する磁性塗料供給装置と、供給された磁性塗料
   を、第２のモータにより回転させるスクリューおよびパ
   ドルにより混合し練り合わせるとともに次工程に押し出
   すエクストルーダを具備する磁性塗料混練装置におい
   て、 前記第２のモータの負荷に対するトルク値をモニタする
   トルクモニタ手段と、 予め与えられたトルク下限値を記憶し、該記憶したトル
   ク下限値と前記トルクモニタ手段がモニタするトルク値
   とを比較し、モニタされたトルク値がトルク下限値より
   小さくなったとき、エクストルーダ内の磁性材料は空に
   なったと判断し、空検知信号を出力する空検知手段と、 前記空検知手段が空検知信号を出力したときには、前記
   第１，第２のモータを停止させる運転制御手段と、 を有することを特徴とする磁性塗料混練装置。
2. 【請求項２】 前記空検知手段は、前記モニタされたト
   ルク値が前記トルク下限値より小さくなってから予め定
   められた時間継続してその状態が続いた場合にのみ、前
   記空検知信号を出力する請求項１記載の磁性塗料混練装
   置。
3. 【請求項３】 前記磁性塗料供給装置はスクリューフィ
   ーダであって、それに備えられた前記第１のモータは、
   汎用インバータにより回転制御され、前記第２のモータ
   は、トルク値をモニタ可能とされているベクトル制御イ
   ンバータにより回転制御されている請求項２記載の磁性
   塗料混練装置。
4. 【請求項４】 前記汎用インバータおよびベクトル制御
   インバータは、第１，第２のモータの回転数に関して、
   コントローラ部を介して上位コンピュータにより指示さ
   れ、運転状況に関しては工程監視モニタにより監視され
   ている請求項３記載の磁性塗料混練装置。
5. 【請求項５】 前記上位コンピュータから前記コントロ
   ーラ部に与えられる回転設定値は、前記コントローラ部
   の第１，第２の速度指令部によって電流値に変換され第
   １，第２の速度指令としてそれぞれ前記汎用インバータ
   およびベクトル制御インバータに与えられ、前記汎用イ
   ンバータおよびベクトル制御インバータは、与えられた
   第１，第２の速度指令に対応した周波数の駆動電流を前
   記第１，第２のモータに与えて前記スクリューフィーダ
   とエクストルーダとをそれぞれ駆動する請求項４記載の
   磁性塗料混練装置。