JPS5922573B2 - 混合機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は材料を混合する技術に関するものであり、さら
に詳しくはバツチ毎に一様な混合特性を得るための装置
に関するものである。

ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）材料を混合する技術と
してＨｅｎｓｃｈｅｌ混合機などのごときものが知られ
ている。

このような混合機においてはその容器が底に回転翼を有
している。上側のドアはその容器に対して蝶番によつて
取付けられ樹脂、可塑剤、液体安定剤などを入れること
ができるようになつている。翼は高速回転して高度に完
全な混合を行うようになつている。そして操作サイクル
の間に混合器は最初は容器の中で樹脂のみをもつて操作
を始めつぎに温度が１８０′Ｆ程度になるまで高速で動
作する。その点においてまだ高速にて動作している間に
可塑剤と液体安定剤を混合器に入れて温度を下げる。バ
ツチが再び１８０′Ｆになると充填材、顔料、固定安定
剤、潤滑剤などがバツチに添加され混合操作は少くとも
１分間つマく。バツチが２２０′Ｐ程度の温度になると
バツチは容器の下側の端のドアからとり出される。ある
例においてはこの取り出し点はまたモータアンメータの
読みから判断される。以上のべたようなＰＶＣ材料の混
合は混合特性がバツチ毎に一様でなく押出速度の変化が
発生する。

この理由の１つはバツチ温度の正確な測定が困難である
ことである。例えば温度を読みとるに用いられるセンサ
プローブに対する熱転移効率は高度に変化して正負２０
′Ｆ程度の誤差を発生するのである。ざちに混合器のモ
ータの電流を監視するためのモータアンメータの使用は
満足された結果をあたえない。何となれば電流レベルを
判断するためには人間の誤差が含まれ電流レベルは含ま
れる混合器の形式によつても異なるからである。この発
明の第１の目的はバツチ毎にさらに一様な混合物をつく
るために流動混合機を制御するための改良を提供するも
のである。本発明の特殊な目的は操作動作サイクルがそ
の動作サイクルにおいて消費された電力の関数として自
動的に完成される流動混合機の改良された制御を提供す
ることにある。

さらに特殊的な本発明の目的は混合サイクルの完了のた
めの適当な時間を決めるために操作者が温度読取プロー
ブやモータアンメータを監視する必要のない流動混合機
の改良された制御を提供することにある。

この発明は種々の材料たとえばＰＶＣ樹脂の混合のため
の流動化混合器を提供するものであり混合機は材料を機
械的に作用させる作用手段を有する。

さらに、電気的に作動される駆動手段が電気的エネルギ
が材料に対して仕事が完了したときに消費されるように
作動手段を駆動することができる。本発明によれば、混
合される材料の操作仕事サイクルの間になし遂げられる
仕事の量は消費された電気的エネルギの関数として決定
でき、電気仕事信号は消費される電気的エネルギに対応
する値として基準される。

仕事サイクルは材料を仕事するのに消費されたエネルギ
の量があたえられた量だけ減少したときに完了する。本
発明のさらに限定された様相によれば、その決定は消費
される仕事があたえられた量の値に減少したかどうかに
ついての時間の増分においてなされる。

本発明のさらに限定された様相によれば、仕事の増加を
選択する手段はスレシヨルド信号と消費された仕事がそ
のスレシヨルド信号によつて示された量以上減少したか
どうかを周期的に決定する比較器とを含んでいる。

以下本発明にか＼る装置の実施例について図面により詳
細に説明する。

ＰＶＣ材料を混合するための流動混合機について混合機
制御の好ましき制御の例についてのべる。

一つの適切な混合機として従来のＨｅｎｓｃｈｅｌ混合
機があげられる。この混合機は第１図に示すごときもの
であり、本発明の理解を容易ならしめるためこれについ
てある程度説明することが必要である。第１図は簡単に
そのプロツク図を説明したものであつて、Ｈｅｎｓｃｈ
ｅｌ流動化混合機１０は容器１４によつてきめられる混
合室１２を有しその上部にはその容器１４の壁に蝶番に
よつて適当に取付けられた上部ドアと下部ドア１８を含
む。

ドア１６はＰＶＣ樹脂、可塑剤、混合添化物を仕事室１
２に供給するために開放位置に蝶番でとめられる。１対
の回転翼２０が仕事室１２の中に位置しておつてモータ
２４によつて駆動されるシヤフト２２に取付けられる。

この回転翼２０はモータによつて高速にて回転されすべ
ての樹脂素子がその全体の形成を代表するように高度に
完全な混合が行なわれる。その比較的迅速な摩擦熱は高
速サイクルを提供して可塑剤の吸収を一様となして魚の
目やゲル粒子を取除いている。後述するごとく仕事サイ
クルが完了するとドア１８が開かれて混合されたバツチ
を仕事室１２から取出すようになつている。構造を簡単
化するためにドア１８はソレノイドによつて操作される
ようになつておりソレノイドコイル３０が付勢されたと
きにソレノイドはドアを開放位置に結合するように駆動
する。スプリング３４はソレノイドが付勢されないとき
にドアを閉じた位置に保持するために設けられる。モー
タ２４を駆動する電力は適切なスイツチ３６を作動させ
ることによつて電力供給線Ｌｌ，Ｌ２，Ｌ３から３相交
流電源から供給される。本発明に関していうと、仕事室
１２において材料が仕事される間に消費される電力はソ
レノイド３０を付勢する操作サイクルにおいて正確な点
を決めるためにモニタされ仕事室１２から内容物を取出
すことによつて操作サイクルは完了する。第２図に関連
してさらに詳細に説明するごとく、ワツト変換器４０が
能動的にモータ給電リードに接続されてモータ２４によ
つて消費されるパワを示す信号が引き出される。

この信号は制御回路４２に供給され適切なる時間に後述
するごとくリレーコイル４４を付勢することによつてソ
レノイドを動作せしめる。これによつてリレー接点４６
は閉じられソレノイド３０がドア１８を開放するように
作動する。ワツト変換器４０は従来形式のものであつて
、たとえばＨａｌｌｔｉｐｌｅｒなる商品名の下にＥａ
ｓ−ＴｅｒｌｉｎｅＣＯｒｐＯｒａｔｉＯｎＯｆＣＯｌ
ｕＩｎｂｕｓｐＯｈｌＯ．Ｕ．Ｓ．ＡＯ）Ｅａｓｔｅｒ
ｌｉｎｅＳｑｉｅｎｔｉｆｉｃＣＯｌｕｎｌｂｕｓ部門
により市販されている。

変換器４０は電圧変換器５０および５２を介しまた電流
変流器５４および５６によつてモータリードに接続され
る。変換器４０はモータ２４によつて消費された電力に
対応する値を有する出力信号を制御回路４２に供給する
。典型的には変換器４０よりの出力信号は最大１００ミ
リボルトであつて、これはモータにより消費されたエネ
ルギの１００キロワツトに対応しうる。したがつて変換
器の出力の各１ミリボルトはモータによつて消費される
エネルギの１キロワツトに等価的となる。第２図は制御
回路４２を詳細に示したものである。

ワツト変換器４０からの出力信号はモータ２４によつて
消費されるキロワツト値に比例する。変換器４０の出力
は信号条件回路６０に印加される。こ＼においては高周
波がろ波され、信号増幅さ八モータが仕事室が空になつ
たときに翼を駆動する無負荷信号成分を取り除いている
。第３図は約４分間の典型的な操作サイクル間にモータ
によつて消費されるキロワツトを示す図である。この曲
線は２つの部分ＡおよびＢを示す。部分Ｂは仕事室が空
になつたときにモータ２４を駆動する消費電力を示し、
部分Ａは材料のバツチを混合するために消費される付加
電力を示す。第４図は第３図のＡ部分のみを示すグラフ
であり同部分のみを拡大して示している。信号条件回路
６０からの信号出力はＡ部分のみを示している。信号条
件回路６０は演算増幅器６２を含みその非反転入力は接
地され反転出力とその出力との間にはＲＣ並列回路６４
が接続される。

変換器４０から得られた全信号から無負荷部分を取除く
ために増幅器６２の反転入力にオフセツト信号が供給さ
れる。これは接地と適当な電源計との間に接続されたポ
テンシオメータ６４の摺動アームから得られる。制御回
路を較正するにあたつては、混合器を無負荷回転しその
間にポテンシオメータ６６のワイパーアニムを調整して
増幅器６２の出力電圧が零ボルトになるように調整する
。これは増幅器６２の出力と接地間に適当なボルトメー
タ６８を接続することによつて実現できる。増幅器６２
は電圧利得１０を有し、入力の全スケールの１０％を制
御する機能を用する。混合サイクルの間にモータ２４に
よつて消費される電力は第３および第４図によつて示さ
れるように変化する。

こ＼に示きれた例においては、空になつた混合器を回転
させるに要する電力は約１０キロワツトであつて、この
電力は信号条件回路６０から差引かれて第４図に示すご
とき波形によつて示される仕事信号を提供する。ＰＶＣ
樹脂は時刻Ｔ。において添加されて電力は約０．３５に
買増加する。可塑剤および他の材料は大体時刻Ｔ１にお
いて添加されこの混合物中を翼２０を駆動するに要する
電力は約１．６キロワツト増加する。その後電力は約１
．５分程度経過したのちに若干減少して約１．５キロワ
ツトになる。消費される電力はついで漸次増加する。そ
して消費される電力が約時刻Ｔ２において再び減少し混
合が乾燥したことを示すときに混合サイクルは完了しバ
ツチは取出されなければならない。本発明にか＼るこの
例においては、時刻Ｔ３において電力が約０．１キロワ
ツト減少したときにソレノイドコイルを付勢してバツチ
が取出されることを考えている。制御回路４２はソレノ
イド３０の動作から仕事室１２から内容物を取出すまで
の２分間をあらかじめきめられた周期としてとつている
。

この時間以後、制御回路は消費電力があたえられた量た
とえば０．１キロワツト降下しないかどうか測定するよ
うに操作される。このレベルは４ビツトのＢＣＤコード
信号を比較回路７２に準備する適当なバイナリスイツチ
７０によつて操作者によつて自由に選択調整ができる。
この信号はたとえば０．１キロワツトのようなスレツシ
ヨルドを示し、もし減少電力がこの値を超えたときはソ
レノイド３０が動作して仕事室１２の内容物が取り出さ
れる。回路４２がスイツチ７０によつて設定されたスレ
ツシヨルドに対応する電力減少を検出する前に、増幅器
６２によつて準備された信号が全スケールの１０（！）
のレベルに達したかどうかの決定がなされる。もうそう
であるならば、この場合２分間である可調整期間がとら
れる。これは増幅器６０からの出力信号を比較増幅器７
４の反転入力に印加することによつて達成される。この
増幅器の非反転入力は計電源と接地間に接続されたポテ
ンシオメータ７６の可動ワイパーアームを調整すること
により全スケールの１０％にスレシヨオルドに設定され
る。一旦増幅器６２の出力信号がこのスレツシヨルドレ
ベル以上のレベルになると、比較増幅器７４はトリガ信
号を可調整単発回路７８に供給する。この回路は調整可
能な時間周期この場合は２分間をタイミングし、エナプ
リング信号をアンドゲート８０の１つの入力に印加する
。増幅器６２の出力レベルがポテンシオメータ７６によ
つて設定されたスレシヨルドレベル以下になつたときは
いつでも比較増幅器７４の出力はその状態を変えて、こ
れはインバータ８２によつて反転されて単発回路８４を
作動し、その回路８４はりセツト信号を調整可能な単発
回路７８に印加してアンドゲート８０に印加されるエナ
プリング信号を取除く。さらにこの単発回路はりセツト
信号をフリツプフロツプ９０に印加して後に詳細に説明
するごとくリレー４４が付勢されるのを防ぐ。一旦エナ
プリング信号が単発回路７８によつて夕９５にロードさ
れる。このバイナリ語はレジスタ９５の出力にあられれ
て減算器９６の１つの側に印加される。またクロツクパ
ルスは新たな変換サイクルを発生して、第２のバイナリ
語が減算器９６の他の側に印加される。第１のバイナリ
語を定義するためこれをＡにて表示し第２のバイナリ語
をＡ１にて表示する。減算器９６は新語が電力の減少を
意味するかどうかを決定して、第２の語Ａ１をその前の
語Ａから減算する。そうすると減算器９６は出力信号を
発生してこれがインバータ９８によつて反転されてアン
ドゲート８０を不動作としレジスタ９４にさらにロード
パルスが印加されるのを防ぐ。したがつてレジスタ９４
はバイナリ語Ａを蓄積しつゾける。これは第４図におけ
るタイミングの略Ｔ２においてピークパワー読みを示さ
なければならない。クロツクパルスがさらにコンバータ
９２に印加されるとその出力はさらにバイナリ語Ａ２，
Ａ３，・・・・・・ＡＮを増加しつゾける。減算器９６
は引きつマいて減算Ａ−Ａ２，Ａ一Ａ３，・・・・・・
，ＡＮを行ない、比較回路７２に異なる値の４ビツトバ
イナリ語Ｙを提供する。４ビツトの異なる語がスイツチ
７０によつて設定された４ビツトのスレシヨルド語に等
しいときに、比較器７２はトリガパルスをフリツプフロ
ツプ９０のクロツク入力Ｃに印加する。

このためにフリツプフロツプ９０の出力状態が変化して
リレードライバ１００を付勢してリレー４４を動作せし
める。リレー４４が動作するとその接点４６は閉じてソ
レノイド３０を駆動しドア１８を開いて仕事室１２の内
容物を取出す。バツチが室１２から取出されると、翼２
０を駆動するに要する電力が減少して増幅器６２からの
出力電圧はポテンシオメータ７２により設定されたスレ
シヨルドレベル以下に減少する。これによつて比較増幅
器７４の状態が変化して、それによつて単発回路７４は
単発回路７８をりセツトしまたフリツプフロツプ回路９
０をりセツトする。そうするとフリツプフロツプ９０の
出力状態が変化してリレー４４を不動作状態とする。し
かしこのリレーは時間遅延リレーであるからフリツプフ
ロツプ９０がりセツトされこ後約３０秒ラツチ状態に保
たれる。このためにソレノイド３０は３０秒間保持され
てすべての内容物が仕事室１２から取出されることを確
保する。その後スプリング３４はドア１８を閉じて新た
なサイクルが開始される。以上のべたことから、制御回
路４２は自動的なバツチ取出操作を提供し、人手による
匍脚もしくは記録チヤートなどの使用を省くように動作
する。

各サイクルの間にモータ２４を動作するに消費した電力
が例えば全スケールの１０％のごとき或レベルを超えた
かどうか、そして例えば２分間という調整時間周期が消
費電力が混合が乾燥したことを示す減少の開始前にあつ
たかどうかに関して決定がなされる。この例において減
算器９６が消費電力の減少を決定すると、減少差は効果
的にカウントされ、差がスイツチにより設定されたスレ
シヨルドレベルを得ると仕事サイクルを終了して自動的
にソレノイドを付勢してドア１８を開くように決定が下
される。以上述べた説明はその好ましき１つの実施例に
関するものであつてこの発明思想内においてその特許請
求の範囲において種々の変型ならびに構成が存在するこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか＼る制御回路を含めて示した混合機
の断面図、第２図は本発明にか＼る実施例において使用
される制御回路のプロツクダイヤグラム、第３図は仕事
サイクルにおける消費電力の変化を示すグラフ、第４図
は操作を説明するために第３図の一部分を拡大して示し
たグラフである。 ４０・・・・・・ワツト変換器、４２・・・・・・制御
回路、６０・・・・・・信号条件回路、７０・・・・・
・スイツチ、７２・・・・・・比較回路、７８・・・・
・・単発回路、８０・・・・・・アンドゲート、９０・
・・・・・フリツプフロツプ回路、９２・・・・・・Ａ
ｌＯコンバータ、９５・・・・・・レジスタ、９６・・
・・・・減算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料に機械的な運動をあたえる仕事手段と、電気エ
   ネルギを前記材料に対する仕事として消費するように前
   記仕事手段を駆動する電気駆動手段と、前記材料に作用
   する仕事サイクルの間になされた仕事の量を消費された
   電気エネルギの量として読出してそれに対応する値を有
   する電気仕事信号を発生する読出し手段と、前記材料を
   仕事するために消費されたエネルギの量があたえられた
   量だけ減少したときに前記仕事サイクルを終了する仕事
   終了手段を含むことを特徴とする混合機制御装置。 ２ 前記仕事終了手段が時間の連続する増分において消
   費された仕事があたえられた量だけ減少したかどうかを
   決定する手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の混合機制御装置。 ３ 前記仕事終了手段がスレシオルドレベル信号を提供
   するための仕事増加選択手段と、前記仕事信号が前記ス
   レシオルド信号によつて提供された量に対応する量だけ
   減少したかどうかを周期的に決定する比較手段を含んで
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合
   機制御装置。 ４ 前記仕事終了手段が連続的に時間の増分をあたえる
   クロックパルスを提供するクロック源と、前記クロック
   パルスに同期してあるあたえられた時間の増分毎に前記
   仕事信号の値を連続的にサンプリングするためのサンプ
   リング手段と、連続的にサンプリングされた前記仕事信
   号を比較して第１の前記仕事信号がつぎの前記仕事信号
   よりも大きいときに制御信号を提供する手段とを含んで
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合
   機制御装置。 ５ 前記第１の仕事信号の値を保持するために前記制御
   信号に応答する手段を有し、前記比較手段が前記第１の
   仕事信号を該第１の仕事信号からの差が前記あたえられ
   た量に対応するレベルに達するまで前記サンプルされた
   仕事信号と連続的に比較することを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の混合機制御装置。 ６ 前記差が前記あたえられた量に対応するレベルに到
   達した時に終了信号を提供する手段と、前記仕事サイク
   ルを終了させるため前記終了信号に応答する手段を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の混合機制
   御装置。 ７ 前記混合機が該混合機から材料を引出すために前記
   終了信号に応答する電気的に作動する仕事材料引出手段
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の混
   合機制御装置。 ８ 前記あたえられた量に対応するスレシオルド信号を
   提供するために手動的に調整する手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の混合機制御装置。 ９ 前記比較手段が前記第１の信号と連続的にサンプル
   された信号との差によつて変化する値を有する差信号を
   提供し、且つ前記差信号を前記スレシオルド信号と比較
   し前記差信号が前記スレシオルド信号に対応する値に達
   した時に前記サイクル終了信号を提供する手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の混合機制
   御装置。 １０ 前記仕事信号の値があたえられた基準レベルより
   大きい限り第１の信号を提供するために前記仕事信号に
   応答する検出手段と、最初にあたえられた時間の周期を
   タイミングしついでクロツクエナブリング信号を提供す
   るために前記第１の信号に応答する手段と、クロックパ
   ルス源と、前記クロックパルスの通過中前記クロツクエ
   ナブリング信号に応答するゲート手段と、第１の前記仕
   事信号のサンプルがつぎにつづく仕事信号のサンプルを
   越えるまで前記仕事信号の値をサンプルしつづけそれに
   対応して制御信号を提供するために前記通過するクロッ
   クパルスに応答する手段を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の混合機制御装置。 １１ 前記第１の仕事信号サンプル値を保持するために
   前記制御信号に応答する手段と、前記第１の仕事信号サ
   ンプルつぎにつづく仕事信号サンプルと比較して前記第
   １の仕事信号サンプルとそれにつづく仕事信号サンプル
   との差に対応する値を有する差信号を提供する手段と、
   前記差信号をスレシオルドレベルと比較してその比較値
   に対応するサイクル終了信号を提供する手段とを含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の混合機制
   御装置。 １２ 前記仕事信号の値においてあたえられた減少を示
   す選択されたスレシオルドレベルに対応する値を有する
   スレシオルド信号を提供するために手動的に調整する手
   段とを有し、前記比較手段が前記スレシオルド信号と前
   記差信号を入力し前記差信号が前記スレシオルド信号に
   対応する値になつたときに前記終了信号を提供すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の混合機制御
   装置。 １３ 材料に機械的な運動をあたえる仕事手段と、電気
   エネルギを前記材料に対する仕事として消費するように
   前段仕事手段を駆動する電気駆動手段と、前記材料に作
   用する仕事サイクルの間になされた仕事の量を消費され
   た電気エネルギの量として読出してそれに対応する大き
   さを有する電気的アナログ仕事信号を発生する読出し手
   段と、前記アナログ仕事信号が少くとも第１のレベルに
   達したかどうかを決定してそれに対応する第１の信号を
   提供する手段と、固定された時間周期をタイミングして
   ゲートエナブリング信号を提供するために前記第１の信
   号に応答するタイミング手段と、クロックパルス源と、
   前記仕事信号を入力して該アナログ仕事信号を該クロッ
   クパルスと同期して多重ビット２進信号に変換して前記
   アナログ仕事信号のサンプルされた値を示す多重ビット
   ２進信号を増加的に提供するアナログディジタル変換手
   段と、前記アナログディジタル変換手段によつて提供さ
   れた２進信号を入力して蓄積するためにシフト信号に応
   答する多重ビットシフトレジスタと、前記シフトレジス
   タ手段を作動せしめる前記シフト信号として作用するた
   めにクロックパルスを通過させるために前記エナブリン
   グ信号に応答するゲート手段と、前記レジスタ手段に蓄
   積された第１の２進信号を前記アナログディジタル変換
   器によつて提供された第２の２進信号と比較して前記第
   １の２進信号がそのすぐ次の前記第２の２進信号を越え
   たときに制御信号を提供する２進減算手段と、シフトパ
   ルスがさらに前記レジスタ手段に供給されることを防ぐ
   ために前記ゲート手段を不動作状態とするために前記制
   御信号に応答し前記レジスタ手段が前記コンバータ手段
   が前記クロック源に同期してつぎの第２の２進信号を提
   供しつづける間前記第１の２進ビット信号を蓄積しつづ
   けるようにした手段と、前記仕事サイクルを終了するた
   めに減少した電力消費のスレシオルド値を示す多重ビツ
   トスレシオルド信号を提供するために手動にて調整する
   手段と、前記コンバータ手段からの多重ビット２進信号
   として２進の差信号を提供する前記減算手段が前記差信
   号が前記第１の２進信号とつぎの前記第２の２進信号と
   の間の差を示すように変化し、前記スレシオルド信号を
   前記差信号と比較し前記差信号が前記スレシオルド信号
   に対応する値になつたときにサイクル終了信号を提供す
   る手段と、前記終了信号に応答して前記仕事サイクルの
   終了を開始する手段とを含んで構成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の混合機制御装置。