JPS63242333A - 混練機の制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、混練機において混練される材料の混線条件を
ロータ駆動用モータの消費電力に基づいて制御するよう
にした制御装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 一般に、ゴム、プラスチック、セラミック等の材料は、
数種類の原料を混合・混練して目的とする物性のコンパ
ウンドに加工されるが、材料、環境、人的等の外部要因
の変化により設計通りの最適品質のコンパウンドを得る
ことは難しい。すなわち、予め設定した混線条件のみで
均一な分散度と粘弾性とを有するコンパウンドを製造す
ることが困難である。

例えば、密閉型混練機を使用する場合、その制御は予め
経験に基づいて設定された時間、温度、微分電力値（瞬
間電力値）、積分電力値を指標として行われている。通
常、経験的あるいは実験的に充ａｍ、原料の添加順序、
ロータ回転数、ウェイト圧力、冷却水温度、冷却水量等
を設定し、上記指標に基づいて原料の添加および材料の
排出を行っているのが現状である。その場合、上記外部
要因のかく乱や混練はの磨耗等の装置要因、原料要因の
変動等により、混練の進行過程にばらつきが生じ、分散
不良、粘度の高低等品質不良の低下、ばらつきが発生ず
るという問題がおる。

そこで、この問題を解決するために、従来、特公昭６０
−３３５３０号公報に開示されるように、予め経験的に
設定されたロータ駆動用モータの適正な消費電力基準パ
ターンと、混練中に検出したロータ駆動用モータの実際
の消費電力とを比較し、両者間に差が生じたときに消費
電力に関係する運転条件を基準パターン範囲内に調整す
る方法が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、普通の混線においては、その制御因子に
よる効果の応答は複合的であるとともに、混線時間の長
さに比べてその応答速度は遅い。このことから、上記提
案のものでは、運転条件の調整時間中に混合は次のステ
ップに進んでおり、このタイムラグにより、実際には調
整終了時点で運転条件を基準パターンと一致させること
は困難で実用性に乏しい。しかも、特に、ゴム、プラス
チック等の混練では、発熱による影響も無視し得ず、混
線過程の経時変化が激しいために、上記提案の方法では
材料の均一な混線を達成するのに十分ではない。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、混練作業中に得られるロータ駆動用モータの微分電
力値はその時点の混練物の粘度に対応する物理量となる
ことに基づいて、予め最適混線条件となる混練過程の微
分電力値のパターンを設定し、そのパターンにタイムラ
グなしにリアルタイムで一致した混線を行うようにする
ことにより、混線過程でエネルギー投入パターンを一定
とした混線が達成され、安定した特性の混練物を１ｑる
ようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、混練機１゛の混練中におけるロータ（
混合翼）駆動用モータ２の消費電力の微分電力値を検出
する微分電力値検出手段９と、該検出手段９により検出
された微分電力値により所定時間後の微分電力値を演算
により推定する推定手段１５と、その推定値を予め設定
されたモータ消費電力の基準電力時系列値と比較して、
その差を補償するための混練機１に対する操作変数の補
正量を演算し、その補正量に対応する指令信号を混練機
１に出力する補正手段１６とを設けた構成とする。

尚、上記推定手段１５において、検出手段９により検出
されたモータ２の微分電力値に基づいて所定時間後の微
分電力値を推定する場合、数理工学的に数式モデルを適
用づる方法等が採用される。

また、補正手段１６において演算される混練機１に対重
る操作変数としては、■ロータの回転数、■ウェイト圧
ツノ（混練中の加圧力）、■混線はの機械温度等があり
、そのいずれをも変化させることができるが、機械温度
にあっては時間的に調節が難しく、またウェイト圧力に
よる微分電力値の制御範囲が狭いことから、ロータ回転
数が原理的に最も有効な手段であり、具体的には直流モ
ータの回転数制御がめげられる。その場合、ウェイト圧
力を補助的に使用することも可能でおる。

（作用） この構成により、本発明では、補正手段１６において、
制御しようと意図するモータ消費電力の基準微分電力時
系列値が前もって設定記憶されている。そして、混練ｉ
ａ１による混練中にその微分電力値が検出手段９により
逐次検出され、この検出手段９の出力を受けた推定手段
１５により、上記微分電力値が時系列データとして処理
されて検出時点から所定時間後の微分電力値が推定され
る。

この推定された微分電力値の推定値は補正手段１６にお
いて上記対応する基準微分電力時系列値と比較され、両
者間に差がある場合には、所定時間経過後の微分電力値
が基準値に一致するように混練機に対する操作変数が補
正されてその運転制御条件が調整される。

したがって、この場合、混練機１による混練中のモータ
消費電力の微分電力値に基づいて所定時間経過後の微分
電力値が推定され、この推定された微分電力値の推定値
が予め設定された基準値になるように、前もって混練機
に対する運転制御条件が調整されるので、混練１ｆｉ１
に対する運転条件をタイムラグを生じることなくリアル
タイムで、しかも発熱等による影響を大きく受けること
なく制御でき、材料の均一な混練を実現できることとな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例の全体構成を示し、１はパンバ
リミキサと呼ばれるバッチ式の密閉型混練はであって、
該混練機１は図示しないがチャンバ内に２軸の有翼混練
用のロータを有してなり、該ロータは混練機１外部の速
度可変の直流モータ２に駆動連結され、該モータ２の回
転数はモータ制御装置３によって可変調整される。

上記混練機１には原料投入時の押込みおよび混練中の加
圧のために空圧作動式のフローティングウェイト加圧装
置４が設けられ、該加圧装置４への空気圧供給通路５に
は供給する空気圧力を変化させて上記ウェイト圧力を調
整するための空気圧調整装置６が配設されている。また
、混練機１には、そのヂャンバおよびロータに冷却用ま
たは加熱用の循環水を供給して殿械温度を調節する循環
水供給装置７が設けられている。

上記混練機１に対する操作変数の補正、つまり上記モー
タ制御装置３による直流モータ２の回転、空気圧調整装
置６によるウェイト圧力および循環水供給装置７による
温度の各制御は制御回路８によって行われる。また、上
記モータ制御装置３には、混練中における直流モータ２
の消費電力の微分電力値を検出するための微分電力値検
出部９が設けられており、この検出部９の出力信号は上
記制御回路８に入力されている。この制御回路８は、予
め設定された。適正な混線条件に対応するモータ消費電
力の基準電力時系列値を記憶する記憶部１０と、混練１
１１への材料の投入および排出の優先を設定する優先設
定部１１と、上記微分電力値検出部９の出力信号に基づ
いて所定時間後の微分電力値を演算により推定する演算
部１２と、その演算部１２で推定された推定値を上記記
憶部１０に記憶されている基準電力時系列値と比較する
比較部１３と、この比較部１３の出力信号および上記優
先設定部１１の出力信号を受け、上記微分電力値の推定
値とその基準値との差を補償するための操作変数の補正
部を演算し、その補正■に対応する指令信号を発生して
上記モータ制御装＠３、空気圧調整装置６および循環水
供給装置７に出力する補正部１４とを備えてなる。

ここで、ざらに上記制御回路８におけるデータ処理の手
順について第３図に示すフローチャートに基づいて説明
する。先ず、最初のステップＳ１で微分電力値検出部９
により検出されたモータ消費電力の微分電力値を入力し
、次のステップＳ２でそのデータ処理の収集を行った後
、ステップＳ３に進んで演算部１２において所定時間後
の微分電力値を推定づる。この微分電力値の推定は数式
モデルによって行われる。すなわち、時刻ｔでの瞬間電
力値Ｘｔは、それよりもｉΔを時刻前の時刻ｔ−ｉΔｔ
　（ｉ　＝１．２．・・・、ｋ）の関数として、Ｘｔ　
＝ｆ　（ｔ、　　ｉ　）　　　　　　　　　　・・・（
１）で表され、この式（１）によって所定時間後の微分
電力値を推定する。但し、次数ｉは最終予測誤差がｍｉ
ｎになるように決定する。

この後、ステップＳ４で上記記憶部１０に記憶されてい
る基準電力時系列値を読み込み、しかる後、ステップ＄
５に進み、比較部１３において該基準電力時系列値と上
記ステップＳ３で推定された推定値とを比較し、ここで
両値が一致したとぎにはそのまま制御を終了する。一方
、両値が一致しないときには、ステップ＄６で混練Ｉａ
１に対する操作変数（直流モータ２の回転制御、ウェイ
１〜圧力制御および温度制御）を変更覆るだめの条件を
演算し、ステップＳ７でその演算された値に対応する指
令信号をモータ制御装＠３、空気圧調整装置６および循
環水供給装置７にそれぞれ発信した後、制御を終了する
。

よって、この実施例の場合、上記フローにおけるステッ
プＳ３により、上記微分電力値検出部９により検出され
たモータ消費電力の微分電力値から所定時間後の微分電
力値を演算により推定するようにした推定手段１５が構
成されている。

また、同様にステップＳｓ　、　Ｓｙにより、上記推定
手段１５により推定された推定値を予め設定された基準
電力時系列値と比較して、その差を補償するための操作
変数の補正量を演算し、その補正量に対応覆る指令信号
を混練機」のモータ制御装置３、空気圧調整装置６およ
び循環水供給装置７に出力するようにした補正手段１６
が構成されている。

したがって、上記実施例においては、混練機１の混練中
、そのロータを駆動するための直流モータ２の微分電力
値が微分電力値検出部９により刻々検出され、制御回路
８の演算部１２においてその検出された微分電力値に基
づき所定時間後の微分電力値が演算により推定される。

そして、この推定された微分電力値は比較部１，３にお
いて予め設定された基準電力時系列値と大小が比較され
、両者の値が一致するときには上記混練機１に対する操
作変数の補正、つまりモータ制御装置３による直流モー
タ２の回転制御、空気圧調整装置６によるウェイト圧力
制御および循環水供給装＠７による温度制御は行われず
、モータ２等はそのまま運転される。

これに対して、上記推定微分電力値が基準微分電力時系
列値と異なるときには、その所定時間後の微分電力値が
基準微分電力時系列値と一致するように、上記モータ制
御装置３による直流モータ２の回転制御、空気圧調整装
置６によるウェイト圧力制御；Ｊ３よび循環水供給装置
７による温度制御が行われ、モータ２等に対する回転制
御が補正される。このように、混練中のある一定時点で
の直流モータ２の消費電力の微分電力値を基に所定時間
後の微分電力値を演算にＪ：り推定し、その推定値と予
め設定された基準値とを比較して該ｊ１を定値を基準値
に一致させるようにモータ回転数等を調節するため、調
節時点で微分電力値をタイムラグを生じることなく精度
よく基準値に一致させることができる。しかも、ゴム混
練における発熱等により混線過程での経時変化が激しい
場合であっても、その影響をさほど受けることなく混線
を行うことができ、よって均一なゴム混線を達成するこ
とができる。

因みに、上記実施例の構成において、具体的に、密閉型
混練機におけるロータ回転数の推定値の実際値との一致
度を第４図に示す。図の実線は所定時開として３秒経過
後のモータの微分電力値の推定値を、同破線は実測値を
それぞれ示しており、両値は良好に一致していることが
判る。

尚、上記実施例では、密閉式の混練機を対象としている
が、本発明は、この他、スクリュー型の混練機や押出は
、射出殿の可塑化部の制御システムに対しても適用する
ことが可能である。また、混練機で混練される原料とし
てはゴム、エラストマーの他、熱可塑性プラスチック、
熱硬化性プラスデック、セラミックス、塗料等について
も適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、混練機による混
練中のモータ消費電力の微分電力値に基づいて所定時間
後の微分電力値を推定し、この推定された微分電力値の
推定値が予め設定された基準値になるように、混練機に
対する運転制御条件を調整するようにしたことにより、
運転条件をタイムラグを生じることなく、しかも混練に
伴う発熱等による影響を大ぎく受けることなく制御でき
、均一な混練を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示づブロック図である。 第２図以下の図面は本発明の実施例を示し、第２図はそ
の全体構成図、第３図は制御回路での制御手順を示すフ
ローチャート図、第４図は混練機にお【プるロータ回転
数の推定値の実際値との一致度を具体的に示す特性図で
ある。゛ １・・・混練機、２・・・モータ、８・・・制御回路、
９・・・微分電力値検出部、１５・・・推定手段、１６
・・・補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）混練機の混練中におけるロータ駆動用モータの消
   費電力の微分電力値を検出する微分電力値検出手段と、
   該検出手段により検出された微分電力値から所定時間後
   の微分電力値を演算により推定する推定手段と、その推
   定値を予め設定されたモータ消費電力の基準電力時系列
   値と比較して、その差を補償するための混練機に対する
   操作変数の補正量を演算し、その補正量に対応する指令
   信号を混練機に出力する補正手段とを備えてなることを
   特徴とする混練機の制御装置。