JPS58216731A - 造粒機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉体を圧縮成形してペレットにする造粒機の
制御方法に係り、特に、成形したペレットの破９４會防
止するため、ペレット強度を目標値以上に保持するのに
好適な造粒機の制御方法に関する。

ブリケラティングマシン形の造粒機の従来の制御方法を
第１図を用いて説明する。造粒機１は、モータ２により
一定回転する一対のロール４、およびモータ５、変速機
６によりロール４の間ＨＫ粉体８を強制的に押し込むス
クリューフィーダ７を有している。ロール４０表面には
、ポケット９が複数個設けられており、ロール４とスク
リューフィーダ７を回転すると、粉体８が圧縮成形され
てペレット１０になる。このとき製品であるペレット１
０の破損を防止するため、ペレット１０の機械的強度（
例えば、圧潰強度）全目標値以上に保つことが要求され
る。このため従来は、まず予備運転で、ペレット１０の
強度を目標値以上に保持するロールトルクＴ、を求め、
次に実際の運転では、これをロールトルク調節器１１の
設定値（Ｔ、）、として入カレ、ロールトルクが設定値
（Ｔ、）　ｒと一致するようスクリューフィーダの回転
数を調節していた。ここでロールトルクは、粉体８を圧
縮成形する力にほぼ比例している。

しかし、ペレット１０の強度は、ロールトルクＴ、の他
に、ロール回転数Ｒ１および粉体８が熱可塑性バインダ
を含む場合には圧縮成形中の粉体の温度などにも左右さ
れる。このため、例えば造粒機１に入ってきた粉体８の
初期温度が変化するという外乱が印加した場合、従来の
方法では、ペンシト１００強度が低下してペレット破損
が起こる恐れがあるという欠点かめる。

本発明の第１の目的は、粉体を圧縮成形したペレットの
強度を常時目標値以上に維持する造粒機の制御方法を提
供すること、第２の目的はペレットの強度を常時目標値
以上に維持しなから造粒速度を最大にすることができる
造粒機の制御方法を提供することにある。

本発明は、造粒機の運転では、造粒機モータの過負荷を
防止しながら、（Ｉ）造粒ベレットの強度を目標値以上
に維持し、かつ（１１）造粒速度（ロール回転数にほぼ
比例）′ｊｋ最大化するのが理想的であること、および
造粒ペレットの強度はロールトルク、ロール回転数、圧
縮成形中の粉体温度などのプロセス蓋に左右されること
に着目して案出したものである。本発明の第１０％倣は
、ぺＶットの強度と造粒機のプロセス量との関係式より
、ベレット強度を所定値以上圧するロールの回転数、ま
たはトルク、またはスクリューフィーダの回転数を演算
し、演算結果にしたがい前記回転数またはトルクを変更
することによりペレットの強度を常時目標値以上にでき
るようにしたことでるる。本発明の第２の％黴は、ベレ
ット強度と造粒機プロセス量との関係式およびロール駆
動用モータの負荷特性式より、ベレット強度を所定値以
上、かつモータの負荷電力を所定値以下にするロールの
最大回転数とそのときのロールトルクまたはスクリュー
フィーダの回転数を演算し、演算結果にしたかいロール
回転数と、ロールトルクまたはスクリューフィーダ回転
数を変更することにより、前記した造粒様の理想的な運
転（１）、　（Ｉｉ）を達成できるようにしたことであ
る。

以下、本発明の一実施例を第２．３．４図を用いて説明
する。第２図において、造粒機１のホッパには、熱可塑
性バインダが、混入した粉体８が入っている。第１図の
従来方法と異なる点は、造粒中の粉体温度Ｔを入力して
、ロール回転数の設定値（ｋＬ）、とロールトルク設定
値（Ｔ、）、’ｔ−出力する制御器１３を設けたこと、
および上記設定値を入力してロール回転数Ｒとロールト
ルクＴ。を調節する調節器１１．１２を設けたことであ
る。

制御器」３では、ベレット強度ｙを所定値以上にして、
ロールモータの負荷電力Ｐを所定値以下にするロールの
最大回転数とそのときのロールトルクを演算し、演算結
果をそれぞｊの設定値θす、。

（’ｒ、）、として出力する。ここで上記の演算の方法
が最も重要であるので、第３図を用いて詳細に説明する
。

捷ず、ペレット強度ｙと影響因子との関係について述べ
る。影響因子かロールトルクＴＯ（＝Ｘ、）、ロール回
転数Ｒ（”　ｘＲ）　、造粒中の粉体温度Ｔ（＝Ｘ、）
である場合、ペレット強度ｙと影響因子との関ｖｆ、’
を重回帰分析法を用いて例えば−次式近似で定式化する
と次のようになる。

ｙ＝ａ０＋ａ、Ｘ、十ａ２ｘｔ＋ａ、ｘ、・・・・・・
・・・（１）ここでロールトルクＸ、は粉体に加わる圧
縮成形力に、ロール回転数Ｘ２は造粒速度ｒ（はぼ比例
する。粉体温度Ｘａがペレット強度ｙと因果関係が深い
のは、粉体の圧縮に伴い発生する熱により熱可塑性バイ
ンダが溶融して粉体同士を結合するバインダの効果が発
揮されるからでるる。（１）式における定数ｇ、（ｉ＝
Ｑ〜・４）は、予備運転のデータを重回帰分析して定ぬ
た定数である。すなわち、予備運転では、影響因子ｘｌ
　＋　ＸＲ＋　ＸＲとそのときのペレット強度ｙ′を測
足する。重回帰分析では、予備運転で得られたデータｘ
ｒ　＋　ｘｔ＋　Ｘ５ｋ（１）式に代入し、ペレット強
度ｙと実測値ｙ′の差の２乗和か最小となるように定数
ａ、（ｉ＝Ｑ〜４）を決める。第３図は、上記のように
して得らねたペレット強度ｙと影響因子との関係をグラ
フに表わした例である。ロール回転数Ｘ、が増加したり
、粉体温度Ｘ、が低下するとペレット強度ｙが低下する
ことがわかる。

次に、造粒機１のロールモータ２の負荷電力について述
べる。負荷電力Ｐ扶、ロールトルクＸ。

とロール回転数Ｘ、との積に比例するので次式で表わす
ことができる。

ｐ＝＝ｋＸ、Ｘ、　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・（２）次に、ペレット強度ｙを所定値１０以上
して、負荷′電力Ｐ’に所定値Ｐ、以下にする最大ロー
ル回転数（Ｘ、）。とそのときのロールトルク（×１）
。

全求める方法會述づる。第２図において針側した粉体温
度Ｔを、（１）式の粉体温度ｘ３に代入すると（１）式
は次のようになる。

ｙ＝ａａ＋ａ、Ｔ＋ａ、ｘ、十ａ、ｘ２・・・・・・−
・−（３）ペレット強度ｙを７０以上に、負荷電力Ｐを
２０以上にする最大ロール回転数（Ｘ、）。とそのとき
のロールトルク（Ｘ、）。は、第４図に示す曲線の交点
でるり、（４）式、（５）式を解いて、（６）式、（７
）式のように表わすことができる。

ｐ０＝ｋ　ｘ、ｘ、　　　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・（４）Ｙ　Ｏ＝：ａａ＋　ａ３Ｔ　十ａｌ　
ｘｌ　＋　ａｌ　ｘＲ・”””””’（５）・・・・・
・・・・（７） したがって、制御器１３では、粉体温度Ｔを入力して（
６）式を演算し、結果（ｘＲ）。全ロール回転数の設定
値（Ｒ）、とする。また、（７）式を演算し、結果（Ｘ
Ｉ）。をロールトルクの設定値（’ｒ、）ｒとする。こ
こで、ペレット強度の所定値ｙ０は、ペレット強度の近
似式の精度、ロールトルクＴ０などのプロセスの変動を
考慮して目標値の約２割増以上にした方がよい。また、
モータ２の負荷電力の設定（―”Ｐｏも同様な考え方で
、限界負荷電力の２割減以下にした方がよい。

以上述べた実施例によれば、例えば粉体の温度が変化す
るといつ外乱が印加しても造粒ベレットの強度を常時目
標値以上に維持しながら、造粒機モータを過負荷にする
ことなく造粒速度全最大にできるという効果がある。

本発明の変形例として、ペレット強りｌと影響因子との
関係式ヲ（１）式のように一次式で近似するのではなく
、二次式以上の多項式で近似することもある。この場合
ペレット強度を目標値に制御する精度が向上するという
効果があるが、最大ロール回転数（Ｘ、）。とそのとき
のロールトルク（ｘｌ）。

の演算が複雑になるという欠点がある。

他の変形例としては、制御器１３が粉体温度Ｔの他にロ
ールトルク、スクリューフィーダのトルク等を入力して
、ロール回転数設定値とツイータ回転数設定値を出力し
て、ロール回転数とフィーダ回転数をそれぞれの設定値
に一致するように調節する方法などかめる。この場合、
ベレット強度を目標値に一致させる制御精度が向上する
という効果があるが、演算が複雑になるという欠点があ
る。

本発明によれば、造粒ペレットの強度を常時１般値以上
に維持できるので、ペレットの破１′Ｊ！を防止できる
という効果がある。また、造粒速度（処理速度）を最高
にすることができるので、造粒機運転時間が短縮し、省
エネ、省力化を達成できるという効果がある。さらに、
造粒機モータの過負荷を防止でき、モータの寿命を延長
できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法を説明する図、第２図は本発明の一
実施例全説明する図、第３図は第２図の動作を補足説明
する図、第４図は第２図の動作を補足説明する図である
。 １・・・造粒機、２・・・モータ、４・・・ロール、７
・・・スクリューフィーダ、８・・・粉体、１０・・・
圧縮成形物。 岑　ｌ　国 第　２　図 、ξ 第　３ 植 第　４ ０−ルトル；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スクリューフィーダを回転させて粉体を回転する一
   対のロールの間隙に強制的に押し込んで粉体を圧縮成形
   する造粒機の制御方法において、圧縮成形物の機械的強
   度と前記強度に影響する造粒機のプロセス量との関係式
   を用いて、前記強度を所定値以上にする前記ロールの回
   転数、またはトルク、またはスクリューフィーダの回転
   数を演算し、演算結果にしたがい前記回転数、またはト
   ルクを変更することｅ％黴とする造粒機の制御方法。 ２、　スクリューフィーダを回転させて粉体を回転する
   一体のロールの間隙に強制的に押し込んで粉体を圧縮成
   形する造粒機の制御方法において、圧縮成形物の機械的
   強度と前記強度に影響する造粒機のプロセス量との関係
   式と前記ロールを駆動するモータの負荷特性式とから、
   前記強度を所定値以上に、かつ前記モータの負荷電力を
   所定値以下にする前記ロールの回転数、またはトルク、
   またはスクリューフィーダの回転数を演算し、演算結果
   にしたがい前記回転数またはトルクを変更することを特
   徴とする造粒機の制御方法。 ３、％許論求の範囲第１項または第２項記載の造粒機の
   制御方法において、造粒機のプロセスｔをロールトルク
   、ロール回転数、造粒機内の粉体温度とすることを特徴
   とする造粒機の制御方法。 ４、　　ｆｊ￥ｆ請求の範囲第１項記載の造粒機の制御
   方法において、圧縮成形物の強度を所定値以上にするロ
   ールの最大回転数を演算することを特徴とする造粒機の
   制御方法。 ５、特許請求の範囲第２項記載の造粒機の制御方法にお
   いて、圧縮成形物の強度を所定値以上に、かつモータの
   負荷電力を所定値以下にするロールの最大回転敷金演算
   することを％徴とする造粒機の制御方法。 ６、％許請求の範囲第２項記載の造粒機の制御方法にお
   いて、圧縮成形物の強度を所定値以上に、かつモータの
   負荷電力を所定値以下にするロールの最大回転数とその
   ときのロールトルク″またはスクリユーフィーダ回転数
   を演算し、演算結果にしたがいロールの回転数、および
   ロールのトルクまたはスクリューフィーダの回転数を変
   更することを特徴とする造粒機の制御方法。