KR20110079645A - 벌크 재료 수송 시스템 - Google Patents

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KR20110079645A
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제임스 티. 폴리
존 비. 마이어
제이슨 케이. 다니엘
마누엘 스포리
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케이-트론 테크놀로지즈 인코포레이티드
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Abstract

재료 공급장치, 재료 공급장치로 재료를 배출하도록 구성될 수 있는 재료 용기 및 재료 용기와 맞물려 있을 수 있는 공정 보조기를 구비한 재료 취급 시스템에서, 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 표시인자를 결정하는 단계; 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이를 결정하는 단계; 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 상기 결정된 차이 값에 기초하여 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계를 포함하는 방법.

Description

벌크 재료 수송 시스템{BULK MATERIAL TRANSPORT SYSTEM}
본 발명은 감량식 정량 공급장치(loss-in-weight feeder) 및 그것의 제어 시스템을 포함하는 재료 수송 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 감량식 정량 공급장치 및 그것의 제어 시스템을 포함하는 재료 수송 시스템에 관한 것이다.
어떤 벌크 재료 수송 시스템에서, 어떤 재료는 재료 용기에 담겨 있을 때 어떤 도움이 없다면 일정하고도 균일하게 외부로 흘러나가지 못한다. 한 예로서, 이것이 어려운 재료는 재료 용기 안에서 서로 엉겨서 호나 브릿지를 형성할 수 있고, 이것은 재료 용기의 출구에서 공급장치로의 재료의 흐름을 완전히 차단한다. 공급장치는 브릿지 아래의 유동성 재료를 배출할 수 있고, 그 후 공급장치로부터의 재료 흐름은 상당량의 재료가 재료 용기에 남아 있는 채로 중단될 수 있다. 두 번째 실패 양상은 래트 홀(rat hole)이라고 하는데, 이것은 재료를 통해 수직으로 배향된 좁은 터널을 말한다. 래트 홀은 주로 브릿지 위에 형성되며, 재료 용기의 출구에서 공급장치로의 제한된 재료 유로를 제공한다. 결과적으로 재료가 위 표면으로부터 래트 홀로 떨어지면서 공급장치로의 재료의 흐름을 산발적으로 만들거나 제한한다. 일반적으로 재료 용기가 빌 때까지 흐름이 길게 중단된다. 이런 상태는 덜 심하게도 발생한다. 이런 경우에는 브릿지나 래트 홀이 형성되고, 나중에 스스로 무너질 수 있다. 공급장치로의 재료 흐름은 완전히 중단되지 않을 수 있지만, 공급장치 성능의 일관성에는 여전히 영향을 미친다.
한 구체예에서, 본 발명의 방법은, 재료 공급장치, 재료 공급장치로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기 및 재료 용기를 진동시키도록 구성된 진동장치를 구비한 벌크 재료 취급 시스템을 포함한다.
상기 방법은 a) 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수를 주기적으로 계산하는 단계, b) 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 기울기를 결정하는 단계로서, 공정 변수 기울기는 공정 변수의 변화율로서 정의되는 단계, c) 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하는 단계, 및 d) 공정 변수 기울기와 역치 사이에 결정된 차이 값에 기초하여 진동장치의 작동을 조정하는 단계를 포함하는 일정한 흐름을 유지하는 것을 포함한다.
한 구체예에서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이는 재료 용기 안의 흐름 상태가 악화된 것을 표시한다.
다른 구체예에서, 공정 변수는 다음 식으로 계산된 평균 급송 인수이다:
Figure pct00001
상기 식에서, FFavg은 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치를 통한 질량 유속이고, %MS는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격이다.
상기 방법의 한 구체예에서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 진동의 진폭을 변화시키는 것을 포함한다. 다른 예로서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 진동 주파수를 변화시키는 것을 포함하거나, 또는 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값이 0 미만일 때 정해진 양까지 진동의 진폭을 증가시키는 것을 포함한다.
또 다른 구체예에서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 0 미만일 때는 진동의 진폭을 증가시키고, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값이 0 이상일 때는 진동의 진폭을 감소시키는 것을 포함한다.
한 구체예에서, 선택된 시간 간격은 사용자 정의된 세트-포인트에 적어도 일부 기초하며, 사용자 정의된 세트-포인트는 공급장치를 통한 재료의 선택된 유속에 적어도 일부 기초한다.
한 구체예에서, 상기 방법은 진동장치의 최소 출력을 확립하는 단계, 및 공정 변수 기울기와 역치 사이에 결정된 차이에 기초하여 진동장치의 최소 출력을 조정하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 한 구체예에서, 진동장치 주파수는 조정가능하며, 상기 방법은 시스템 공명 지점에 기초한 주파수에서 작동하도록 진동장치 주파수를 설정하는 단계를 더 포함한다. 한 구체예에서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어난다.
상기 방법의 한 구체예에서, 유의한 흐름 붕괴는 재료 용기를 통한 재료 유속이 재료 공급장치를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 한다. 상기 방법은 재료 용기 안의 흐름 상태의 검출에 대응하여 역치를 조정하는 단계를 더 포함한다. 여기서, 흐름 상태는 공정 변수가 선택된 기간 동안 실질적으로 일정한 것을 특징으로 한다. 한 구체예에서, 흐름 상태는 공정 변수가 선택된 기간 동안 실질적으로 상이한 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서, 흐름 상태는 중량 교란과 관련된다. 다른 구체예에서, 흐름 상태는 a) 재료 용기로부터 정해진 값을 초과하는 질량 흐름의 변화, b) 수직 터널 효과, c) 브릿지 형성, 및 d) 음의 흐름 상태가 없는 유의한 시간으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
상기 방법의 한 구체예에서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값에 기초하여 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이에 결정된 차이 값이 선택된 시간 기간 후 0을 초과할 때 진동장치 진폭과 진동장치 주파수 중 적어도 하나를 감소시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 재료 용기 안의 충전 수준에 기초하여 진동장치 주파수와 진동장치 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 것을 포함한다.
한 구체예에서, 벌크 재료 수송 시스템은 벌크 재료 용기, 벌크 재료 용기와 맞물려 있는 가변적 출력의 공정 보조기, 벌크 재료 용기로부터 벌크 재료를 수취하도록 위치되고 공급장치를 통해 벌크 재료를 수송하도록 구성된 공급장치, 및 공급장치를 통한 벌크 재료의 수송과 관련된 추이를 확인하도록 구성되고, 이 추이에 기초하여 공정 보조기의 가변적 출력의 변화에 영향을 미치도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
한 구체예에서, 제어 시스템은 a) 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수를 주기적으로 계산하고, b) 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수의 변화율로서 정의되는 공정 변수 기울기를 결정하고, c) 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하고, 그리고 d) 공정 변수 기울기와 역치 사이에 결정된 차이 값에 기초하여 공정 보조기의 작동을 조정하도록 구성된다.
상기 시스템의 한 구체예에서, 공정 보조기는 재료 용기의 외부에 장착된다. 한 구체예에서, 재료 용기는 비대칭형 피드 호퍼(feed hopper)이다. 한 구체예에서, 공급장치는 감량형 정량 공급장치이다. 한 구체예에서, 공정 보조기는 진동장치이다. 다른 구체예에서, 공정 보조기는 수직 교반기, 공기 주머니, 공기 패드, 공기 주입기, 임팩터, 오거(auger), 수평 교반기, 음파 장치, 음향 장치, 및 기계작동식 연성 라이너(flexible liner)로 구성되는 군으로부터 선택된다.
한 구체예에서, 공정 보조기는 동적 조정이 가능하며, 이로써 흐름 상태 악화가 검출되는 와중에 더 높은 수준의 에너지에서는 흐름 상태의 악화가 검출되지 않을 때는 낮은 수준의 에너지에서부터 에너지를 가변적으로 적용하는 것이 가능하다. 한 구체예에서, 추이는 시스템에서의 재료 흐름 상태와 관련된다. 재료 흐름 상태는 재료 용기를 통한 재료 유속과 공급장치를 통한 재료 유속 사이의 실질적인 불균형을 포함한다.
한 구체예에서, 추이는 공정 표시인자와 관련되고, 제어장치는 이 공정 표시인자에 적어도 일부 기초하여 공정 보조기의 가변적 출력을 변화시키도록 구성된다. 제어장치는 공정 표시인자를 표시인자 역치와 비교한 결과에 적어도 일부 기초하여 가변적 출력을 변화시킨다.
한 구체예에서, 공정 표시인자는 선택된 시간 기간 동안의 공정 변수의 변화율을 포함한다. 한 구체예에서, 공정 변수는 공급장치의 특성이다. 한 구체예에서, 공정 변수는 다음 식으로 결정된다.
Figure pct00002
여기서, RV는 공정 변수이고, FR은 공급장치를 통한 유속이고, %FR은 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격 및 정해진 시간 기간으로 구성되는 군으로부터 선택된 시간 요인이다.
한 구체예에서, 표시인자 역치는 재료 가공 특성에 기초한다.
재료 공급장치, 재료 공급장치로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기 및 재료 용기와 맞물려 있는 공정 보조기를 구비한 재료 취급 시스템에서, 방법은 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 표시인자를 결정하는 단계, 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이를 결정하는 단계, 및 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이에 결정된 차이 값에 기초하여 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계를 포함한다.
한 구체예에서, 공정 표시자인자 표시인자 역치 사이의 차이는 재료 용기 안의 흐름 상태가 악화된 것을 표시한다. 공정 표시인자는 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수의 변화율을 포함한다.
한 구체예에서, 공정 변수는 다음 식으로 계산된 평균 급송 인수이다:
Figure pct00003
상기 식에서, FFavg은 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치를 통한 질량 유속이고, %MS는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고, n은 정해진 값의 시간 간격이다.
상기 시스템의 한 구체예에서, 공정 보조기는 진동장치이고, 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계는 진동장치의 진폭 및 주파수 중 적어도 하나를 변화시키는 것을 포함한다.
공정 보조기의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어난다. 흐름의 유의한 붕괴는 재료 용기를 통한 재료 유속이 재료 공급장치를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서, 방법은 재료 용기 안의 흐름 상태의 검출에 대응하여 표시인자 역치를 조정하는 단계를 더 포함한다. 흐름 상태는 선택된 기간 동안 공정 변수가 실질적으로 일정한 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서, 상기 방법은 공정 보조기의 최소 출력을 확립하는 단계, 및 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이에 결정된 차이에 기초하여 공정 보조기의 최소 출력을 조정하는 단계를 더 포함한다.
한 구체예에서, 공정 보조기는 진동장치를 포함하고, 공정 보조기의 최소 출력은 재료 취급 시스템의 대략 최저 작동 진동장치 진폭인 진동장치 진폭이다.
본원에 포함된 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부한 도면들은 본 발명의 구체예들을 예시하며, 상기 주어진 일반적인 설명과 하기 주어지는 상세한 설명과 함께 본 발명의 다양한 특징들을 설명하는데 소용된다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 예시적인 시스템의 도해이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 다른 예시적인 시스템의 도해이다.
도 3a-3c는 재료 수송 시스템이 작동되는 동안 공정 보조기를 제어하기 위한 과정의 예시적인 순서도를 제공한다.
도 4는 도 3a-3c의 과정의 샘플 시간을 선택하기 위한 예시적인 순서도를 제공한다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 공정 보조기 최저값을 조정하기 위한 과정의 예시적인 순서도를 제공한다.
상기 도면들은 단지 예시의 목적으로만 제공되며, 본 출원의 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없으며, 본 발명은 이들 도면 및 아래 제시된 청구항들에서 더욱 충분히 설명된다.
도 1은 벌크 재료 수송 시스템(100)의 구체예를 예시한다. 도 1의 구체예는 예로서 사용되며, 제한으로는 생각되지 않아야 한다. 벌크 재료 수송 시스템(100)은 벌크 재료, 예를 들어 고형물(예를 들어, 과립, 펠릿, 섬유, 및 분말), 슬러리, 또는 액체, 또는 이들의 어떤 조합을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 재료의 예는 TiONA RCL-69, Tytanpol R-003, 과립형 황 믹스, 5-ASA 메살라진, IRGANOX 1010, Steamic OOS, IRGAFOS 168, 징크 스테아레이트, Div. Ca-스테아레이트, 산화아연, Crodamide ER, Div. Chimassorbe(2020, 944, 119), Saytex 8010, 공업용 포세틸-알루미늄, 나트륨 벤조에이트, IRGANOX 1098, Tinuvin 622, IRGANOX 130, 레드 실 징크, Code F IUB, 마그네슘 스테아레이트, Finawax E, Pancake mixPerkadox 14-40B-PD, Uniplex FE-700 + Acrowax, Hycite, Irgastab NA UH 11, Irgaclear DM, Irgaclear D, DHT-4a, 및 Millad 3988을 포함한다. 한 구체예에서, 벌크 재료 수송 시스템(100)은 벌크 재료가 디스펜스됨에 따른 브릿지, 래트 홀, 및/또는 칭량 교란, 및 그로 인한 흐름 불규칙성을 피하거나 제한한다.
한 구체예에서, 벌크 재료 수송 시스템(100)은 재료 용기(101), 공급장치(102), 공정 보조기(103), 및 제어장치(104)를 포함한다. 어떤 용도에서, 벌크 재료 수송 시스템(100)은 감량형 정량 공급장치 시스템이다.
도 1의 한 구체예에서, 벌크 재료 수송 시스템(100)은 벌크 재료 용기(101) (예를 들어, 호퍼)를 포함한다. 재료 용기(101)는 벌크 재료 수송 시스템(100)을 사용하여 공급될 재료를 보유한다. 재료 용기(101)에 보유된 재료는 저장 용기(도시하지 않음)나 다른 충전 장치 또는 그외 수단을 사용하여 주기적으로 보충될 수 있다.
한 구체예에서, 재료 용기(101)는 공급장치(102)로 재료를 배출한다. 다른 구성에 따르면, 재료 용기(101)는 주로 중력에 의해 재료를 좁은 통로로 흘려보낸다. 재료 용기(101)의 모양은 대칭일 수도 비대칭일 수도 있다. 재료 용기(101)의 모양은 원통형, 정사각형, 육각형, 원뿔형, 절두 원뿔형, 타원형 또는 비대칭형일 수 있고, 및/또는 좁은 배출부 위에 넓은 충전부가 있을 수 있다. 도 1은 하나의 재료 용기(101)를 예시하지만, 여러 개의 용기가 제공될 수도 있다.
도 1의 재료 용기(101)는 목재, 금속, 플라스틱 및 엘라스토머를 포함한 여러 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 강, 스테인리스 강, 알루미늄, 또는 다른 금속들이 재료 용기가 이용될 환경과 취급될 재료의 타입에 맞게 적절히 사용될 수 있다. 용기(101)의 체적은, 예를 들어 50-180 리터일 수 있다.
한 구체예에서, 공급장치(102)는 벌크 재료 용기(101)로부터 배출된 재료를 수취하여 그 재료를 수송하며, 이 재료는 궁극적으로는 저장소, 용기 또는 다른 목적지까지 공급된다. 공급장치(102)는 저장소, 용기 또는 다른 목적지까지 직접 재료를 수송할 수 있거나, 아니면 공급장치(102)와 목적지 사이의 다른 장치 위치로 재료를 수송할 수 있다. 도 1의 구체예에 나타낸 대로, 공급장치(102)는 구동 모터(102-2)에 의해 구동될 수 있는 스크류(102-1)를 포함하고, 배출 단부(102-3)를 구비한다. 공급장치(102)는 하나 이상의 오거, 교반기, 진동 트레이, 벨트, 스크류 공급장치, 회전 패들, 또는 다른 타입의 장치를 포함할 수 있으며, 이들은 적합한 추진력으로 재료를 수송하도록 구성된다. 어떤 용도에서, 공급장치(102)는 연속적으로 그리고 정확하게 재료를 수송하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공급장치(102)는 사용자가 원하는 특정한 체적 또는 질량 유속 출력을 내도록 제어될 수 있다.
더 구체적으로, 도 1에 묘사된 예에서, 공급장치(102)는 재료 용기(101)의 아래에 연속적으로 위치된 스크류 공급장치이며, 이로써 재료는 중력에 의해 재료 용기(101)의 배출부를 나와 공급장치(102)로 직접 흘러들어갈 것이다. 다음에, 공급장치(102)는 필요한 유속에 알맞은 회전 속도로 자신의 스크류를 돌려서 재료를 수송할 것이다. 하기 설명된 대로, 재료 용기(101)로부터 공급장치(102)로 재료의 방해 없는 매끄러운 흐름이 달성될 수 있다.
벌크 재료 수송 시스템(100)은 제어장치(104)와 재료 용기(101) 안에서 재료 용기(101)에 에너지를 적용하도록 구성된 공정 보조기(103)를 더 포함한다. 한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 용기(101)에 에너지를 적용하도록 구성된다(예를 들어, 제어 라인(107)을 거쳐 제어장치(104)에 보내지는 제어 신호에 대응하여). 또한, 도 1의 구체예에서, 제어장치(104)는 제어 라인(105)을 거쳐 공급장치(102)에 연결된다.
한 구체예에서, 재료 용기(101)는 재료를 직접 공급장치(102)로 수송하는 배출 단부를 구비하며, 재료는 공급장치(102)를 통해 더 이상 수송된다. 한 구체예에서, 시스템(100)은 가변적 출력의 공정 보조기(103)를 포함하며, 이로써 공정 보조기(103)로부터 재료 용기(101)로 연결되는 에너지가 변화될 수 있다. 공정 보조기(103)는 재료 용기(101)에 연결되어 재료 용기(101)로부터의 재료의 흐름을 보조할 수 있다. 예를 들어, 공정 보조기(103)는 재료 용기(101)의 외부에 연결될 수 있다. 한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 재료 용기(101) 안에 함유된 재료에 에너지를 부여하도록 구성된 어떤 장치를 포함한다.
한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 재료 용기(101)의 외부에 연결된다. 어떤 용도에서, 재료 용기 내부에 물체가 있거나 재료 용기 벽을 관통하는 것은 바람직하지 않다. 재료 용기(101) 외부에 공정 보조기(103)를 연결하는 것의 예시적인 이점은 공정 보조기(103)가 재료 용기(101) 안의 재료와 접촉하는 것을 피할 수 있다는 점이다. 재료와의 접촉이 문제가 되지 않는 등의 어떤 용도에서는 공정 보조기(101)가 재료 용기(101) 안에 위치될 수 있다.
한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 동적 조정이 가능하다. 예를 들어, 공정 보조기(103)는 시스템(100)의 작동 동안 자동 조정될 수 있다. 어떤 용도에서, 공정 보조기(103)는 시스템(100)의 작동 특성에 대응하여 동적 조정된다. 예를 들어, 이러한 작동 특성은 시스템(100)을 통한 또는 공급장치(102) 같은 시스템(100)의 개별 구성요소를 통한 재료 유속의 함수일 수 있다.
추가의 예로서, 공정 보조기(103)의 출력은 제어장치(104)의 제어 하에 변화되어 재료 용기(101) 및/또는 재료와 재료 용기(101)에 적용되는 에너지를 변화시킬 수 있다. 다양한 타입의 공정 보조기가 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 하나 이상의 전기기계적 작동장치 또는 진동장치를 포함할 수 있으며, 이들은 재료 용기(101)의 외부에 연결된다. 진동장치의 진폭과 주파수는 범위에 걸쳐서 동적으로 그리고 독립적으로 조정될 수 있고, 진동장치는 폐 루프식 진폭 및 주파수 피드백 제어를 위해 연결될 수 있다.
한 구체예에서, 공정 보조기가 진동장치를 포함하는 경우, 진동장치는 시스템의 공명 주파수에서 또는 그 근처에서 작동될 수 있다. 한 용도에서, 공명 주파수 또는 그 근처에서 진동장치가 작동함으로써 진동장치는 원하는 진폭 변조를 효과적으로 달성할 수 있다. 따라서, 제어장치(104)는 현재의 작동 조건에 대응하여 필요에 따라 진폭이나 주파수를 조정하거나 변화시킬 수 있다. 공정 보조기(103)의 예들은 수직 교반기(예를 들어, 상부 또는 하부 구동 저속 수직 교반기), 공기 주머니, 공기 패드(예를 들어, BinMaster 모델 Airbrator), 공기 주입기(예를 들어, WAM 그룹 부품# UO25), 임팩터, 오거, 수평 교반기, 음파 장치, 음향 장치, 기계작동식 연성 라이너, 예를 들어 Brabender Flex Wall Feeder 모델 no. DDW-MD5-FW40 및 K-Tron Shear Hopper 부품 no. 0913900080, 맞춤 용기 구성품, 이들의 조합 등을 포함한다. 어떤 구체예에서, 공정 보조기(103)는 용기의 내부 주변 둘레에 위치된다.
한 구체예에서, 수직 교반기는 재료 용기의 내부 주변 둘레에 위치되는 공정 보조기이다. 어떤 구성에서, 교반기의 동적 제어는 교반기 모터의 속도를 조정함으로써 이루어진다. 어떤 구체예에서, 이 조정은 속도 프로파일(예를 들어, 시간 간격 동안의)에 따라서 이루어진다. 동일한 제어 기술이 수평 교반기에도 적용될 수 있다.
재료 용기에 위치된 공기 노즐 또는 공기 패드는 재료에 공기를 제공해서 흐름을 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 시간 간격을 두고 도입되는 공기의 양을 조절하고 개별 유닛 또는 복수 유닛의 순서를 정함으로써 이들 장치의 제어가 달성될 수 있다. 한 구체예에서, 공기 패드는 공기 노즐보다 넓은 영역에 걸쳐 공기를 분산시킨다. 또한, 공기 패드는 공기가 재료 용기의 벽과 용기의 엘라스토머제 원추 사이로 빠져나감에 따라 진동을 일으킬 수도 있다. 한 구체예에서, 이 진동은 제어되지 않는다.
한 구체예에서, 공기 주머니는 재료 용기의 내벽에 부착된 기밀 연성 멤브레인이다. 어떤 구성에서, 다수의 공기 주머니가 재료 용기에 배치된다. 이 주머니는 공기로 팽창될 수 있으며, 이로써 재료 용기 안의 재료를 움직여 흐름을 촉진할 수 있다. 또한, 공기 주머니는 차례로 팽창 및 수축될 수 있으며, 이로써 재료 용기의 내부 체적은 일정하게 유지되고, 재료는 압축되는 것이 아니라 단지 이동되는 것일 뿐이다. 공기 주머니의 제어는 팽창 속도, 기간, 및 체적을 변화시키는 것뿐만 아니라 다수의 주머니의 순서를 정함으로써 달성될 수 있다. 한 구성에서, 공기가 주머니 내로 빠르게 펄스되어 벌크 재료에 충격파나 진동을 일으켜 흐름을 촉진할 수 있다.
연성 벽을 가진 재료 용기는 기계 장치에 의해 작동되어 재료 흐름을 촉진할 수 있다. 한 구체예에서, 연성 벽은 모터로 구동되는 고정된 기계 연결에 의해 이동되며, 그 결과 일정한 자리 바꿈 및 일정한 자리 바꿈 프로파일이 얻어진다. 가장 간단한 제어 계획에서는 모터 속도가 변화될 수 있다. 더 정교한 동작 제어 장치나 기계학을 사용하면 가변적인 자리 바꿈, 속도 및 동작 프로파일이 생성될 수 있다.
흐름을 보조기에 알맞은 음향 장치 및 음파 장치는 재료 흐름에 영향을 미칠 수 있는 충분한 파워를 발생시킬 수 있는 튠드 혼(tuned horn) 형태를 취할 수 있다. 음향 장치 및 음파 장치는 연속 작동될 필요는 없다. 음향 장치 및 음파 장치를 능동적으로 제어하기 위해서 발음 시간 기간과 발음 사이의 시간이 변화될 수 있다. 이에 더하여, 복수의 혼이 사용될 경우, 혼들의 순서가 제어될 수 있다.
예를 들어, 공정 보조기(103)가 공기 주입기 시스템을 포함하는 경우, 가변적 출력은 공기 압력의 증가나 감소 및/또는 공기 펄스 주기의 증가나 감소에 상응할 수 있다. 공정 보조기(103)가 음파 발생기를 포함하는 구체예에서는, 가변적 출력이 음향 진폭 및/또는 주파수의 증가나 감소에 상응할 수 있다.
또한, 벌크 재료 수송 시스템(100)은 중량 천칭 시스템(106)을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 제어장치(104)는 중량 천칭 시스템(106)에 제어 라인(108)을 거쳐 연결된다. 중량 천칭 시스템(106)은 재료 용기(101), 공급장치(102) 또는 공정 보조기(103), 또는 이들의 조합의 중량을 연속 측정하는 로드셀(load cell) 또는 저울을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 중량 천칭 시스템(106)은 이들 구조물 안의 재료의 중량을 결정하도록 구성된다. 한 구체예에서, 로드셀 변환기들의 어레이는 재료 용기(101), 공급장치(102), 및 공정 보조기(103)의 중량을 측정하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 동일한 구성요소들의 용기 중량을 차감함으로써 공급장치(102)로부터 배출되는 재료의 중량을 감지할 수 있다. 재료의 중량은 로드셀과 제어장치(104)에 의해 처리된 데이터에 의해서 연속 감지될 수 있다. 로드셀은 외부 전자 장치, 공급장치의 기계적 움직임, 및 부근의 기계로 인한 진동 등의 환경적 영향으로부터의 소음을 여과하는 필터를 포함할 수 있다. 로드셀은, 예를 들어 K-Tron International Inc.(뉴저지 피트먼) 제조 120kg SFT-II 부품 #310190042 및 90kg D5 Platform Scale 부품# 0000000003일 수 있다.
제어장치(104)는 입력 데이터를 감지하고, 컴파일링하고, 분석하고, 저장하고, 그것에 연결된 구성요소로 데이터를 출력할 수 있다. 한 구체예에서, 제어 시스템은 중량 천칭 시스템(106), 공급장치(102) 및 공정 보조기(103)와 통신하는 제어장치(104)를 포함한다. 제어장치(104)는 중량 천칭 시스템(106)으로부터 직렬형 중량 채널일 수 있는 제어 라인(108)을 거쳐 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 제어장치(104)는 공급장치(102)의 작동을 모니터하여 제어할 수 있고(예를 들어, 제어 라인(105)을 통해), 제어 라인(107)을 통해 공정 보조기(103)의 작동을 모니터하여 제어할 수 있다. 제어장치의 예로서는 K-Tron 제어 모듈, KCM LWF 부품 no. 0000004041 및 0000002610이 있다.
도 2는 벌크 재료 수송 시스템의 다른 구체예를 예시한다. 도 2는 아래 제공된 것을 제외하고는 도 1과 동일한 일반적 구성요소들을 포함한다. 도 2의 벌크 재료 수송 시스템(200)은 제 1 제어장치(204-1)와 제 2 제어장치(204-2)를 포함한다. 한 구체예에서, 제 1 제어장치(204-1)와 제 2 제어장치(204-2)의 기능은 제어장치(104)에서 수행된다. 한 구체예에서, 제 1 제어장치(204-1)는 공급장치(102), 천칭 시스템(106), 및 제 2 제어장치(204-2)에 연결된다. 제 2 제어장치(204-2)는 공정 보조기(103)와 천칭 시스템(106)에 연결될 수 있다. 제 2 제어장치(204-2)의 예는 K-Tron ActiFlow 제어 유닛 부품 no. 0000015859이다. 한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 제어장치(204-2)의 제어 하에 재료 용기(101) 안의 재료에 에너지를 적용하도록 구성되며(예를 들어, 재료 용기(101)에 에너지를 간접적으로 또는 직접적으로 적용한다), 진동장치(203)일 수 있다. 제 2 제어장치(204-2)는 하기 논의된 대로 최저값 설정을 저장할 수 있다. 더 구체적으로, 제 2 제어장치(204-2)는 천칭 시스템(106), 공정 보조기(103) 및 공급장치(102)로부터 데이터를 수신할 수 있고, 폐 루프식 피드백 제어로 공정 보조기(103)를 제어할 수 있다. 또는 달리 또는 이에 더하여, 제 1 제어장치(204-1)는 공급장치(102), 천칭 시스템(106) 및 공정 보조기(103)로부터 데이터를 수신할 수 있고, 폐 루프식 피드백 제어를 가진 제 2 제어장치(204-2)를 통해 공정 보조기(103)를 제어할 수 있다. 상기와 같이, 공정 보조기(103)는 공정 보조기(103)에 의해서 재료 용기(101)에 적용되는 에너지를 변화시키도록 제어될 수 있다.
이제 예로서 도 1의 벌크 재료 수송 시스템(100)을 이용하여 시스템 작동의 예가 제공될 것이다. 일반적으로, 벌크 재료 수송 시스템을 통한 재료 흐름은 저장 용기나 다른 충전 장치(도시하지 않음)에 의해 충전되는 재료 용기(101)에서 시작된다. 한 구체예에서, 재료 용기(101)는 주로 중력에 의해서 충전부로부터 배출부로 재료를 좁은 통로로 흘려보내서 재료 용기의 충전부의 아래에 연속적으로 위치된 공급장치(102) 안으로 보낸다. 다음에, 공급장치(102)는 공급장치의 배출 단부(102-3)로 스크류 급송에 의해 재료를 수송할 수 있고, 배출 단부에서 재료가 어떤 저장소나 가공 장치(도시하지 않음) 안으로 배출된다. 공정 보조기(103)는 제어장치(104) 하에서 재료 용기(101)를 통한 재료 흐름을 보조할 수 있다.
한 구체예에서, 공정 보조기(103)가 없다면, 미분말과 같은 재료는 재료 용기(101) 안에서 서로 엉겨서 호나 브릿지를 형성할 수 있고, 이것은 공급장치(102)로의 재료 흐름에 영향을 미칠 수 있다. 공급장치(102)는 브릿지 아래의 유동성 재료를 배출할 수 있고, 그 다음에 재료 용기(101) 안에 상당량의 재료가 남은 채로 공급장치(102)로부터의 재료 흐름이 중단될 수 있다.
시스템 성능-정보를 제공할 수 있는 여러 공정 변수들이 조사될 수 있고, 및/또는 시스템(100)에 작동상의 조정을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어장치(104)는 중량 천칭 시스템(106)으로부터 연속 중량 데이터를 수신할 수 있고, 공급장치(102)로부터 배출 질량 유속을 계산할 수 있다. 예를 들어, 배출 질량 유속은 시간 기간(Δt)에 걸친 재료 중량(ΔW)의 차이일 수 있다. 배출 유속은 사용자 정의된 질량 유속 세트-포인트와 비교될 수 있다.
일반적으로, 공정 변수는 시스템을 통한 재료 흐름을 특정하거나 그것을 표시하는 몇 가지 값들 중 어느 것일 수 있다. 예를 들어, 공정 변수는 질량 유속, InstFF, 평균 순간 속도 흐름 인수(InstFFavg), 선택된 시간 간격 동안 InstFFavg 변화율, 또는 시스템의 다른 재료 흐름 특성일 수 있다.
한 구체예에서, 제어장치(104)는 흐름 상태의 악화를 예측하고 및/또는 검출하도록 구성된다. 제어장치(104)는 공정 보조기(103)를 제어하고, 선제적으로 간섭하고, 정지시키고, 그리고 어떤 구체예에서는 악화된 흐름 상태를 반전시키도록 더 구성된다. 어떤 구체예에서, 공정 변수는 시스템에 따라 결정되며, 흐름 상태의 악화를 투영하거나 검출하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제어장치(104)는 공급장치(102)를 통한 재료의 수송과 관련된 추이를 확인한 다음, 확인된 추이에 기초하여 공정 보조기(103)의 가변적 출력을 변화시킬 수 있다. 제어장치(104)에 의해서 확인된 추이는 재료 흐름 상태를 예고하는 변수(예를 들어, 변화 과정)와 같이, 시스템의 공정 특성과 관련될 수 있다. 한 구체예에서, 변화 과정 변수는 변화 효율 인수일 수 있다. 한 구체예에서, 변화 과정 변수는 변화 순간 급송 인수(하기 설명된)이거나, 또는 변화 순간 급송 인수의 함수(예를 들어, 하기 설명된 평균 급송 인수)이다. 한 구체예에서, 제어장치의 가변적 출력 변화는 공정 특성(예를 들어, 공정 변수)와 공정 특성 세트-포인트(예를 들어, 공정 변수 세트-포인트)의 비교에 기초한다. 한 구체예에서, 공정 특성은 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율이다.
또는 달리 또는 이에 더하여, 제어장치(104)는 공급장치(102)를 통한 재료의 수송과 관련된 추이를 확인하고, 확인된 추이에 기초하여 공정 보조기(103)의 가변적 출력을 변화시킬 수 있다. 한 구체예에서, 확인된 추이의 성분은 해당 추이가 관찰된 시간 기간 척도이다. 따라서, 예를 들어, 제어장치(104)에 의해서 확인된 추이는 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수(예를 들어, 공급장치(102), 재료 용기(101), 또는 다른 시스템 구성요소와 관련된 공정 변수) 변화와 같이, 시스템의 공정 특성과 관련될 수 있다.
선택된 시간 간격은 미리 선택된 시간 기간일 수 있다. 한 구체예에서, 선택된 시간 간격은 시스템이 작동되는 동안 룩업 테이블(lookup table)로부터 선택될 수 있으며, 또 다른 구체예에서는, 선택된 시간 간격은, 예를 들어 도 4와 관련하여 하기 논의된 대로 자동 선택될 수 있다. 한 구체예에서, 선택된 시간 간격은 사용자에 의해서 설정된다. 선택된 시간 간격은 하기 설명된 것과 같이 시스템을 통한(예를 들어, 공급장치(102)를 통한, 재료 용기(101)를 통한 또는 시스템(100, 200)의 다른 구성요소를 통한) 재료의 선택된 유속에 기초하여 사용자 정의된 세트-포인트에 적어도 일부 기초할 수 있다.
공정 보조기(103)를 조정할 때를 결정하기 위해 여러 공정 변수들이 제어장치(104)에 의해서 사용될 수 있다. 어떤 구성에서, 공정 변수는 재료 흐름 특성과 관련된다. 한 구체예에서, 순간 급송 인수(InstFF)라고 하는 공정 변수가 사용될 수 있다. 한 구체예에서, InstFF는 벌크 재료 수송 시스템의 작동 성능(예를 들어, 그것의 작동 효율을 포함하는)에 대한 단편적인 추정치를 제공한다. InstFF는 최대 공급장치 스크류 속도, 즉 100%에 대한 백분율인 공급장치 스크류 속도(질량 유속이 계산된 시간 기간, 예를 들어 250 ms 동안 취해진)로 계산된 공급장치 배출 질량 유속을 나눈 값에 해당할 수 있다. 예를 들어, 공급장치 스크류 속도가 그것의 최대 속도의 40%에서 작동되고 있고, 공급장치의 질량 유속이 65 Kg/h로 계산된 경우, InstFF는 65/0.4 = 162.5 Kg/h로 계산될 것이다. 따라서, 이론적으로 공급장치(102)는 바로 그 순간 162.5 kg/h의 최대 질량 유속을 달성할 수 있으며, 이때 공급장치 스크류는 100% 속도로 작동되고 있다. 한 구체예에서, InstFF는 공급장치(102)의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수일 수 있다.
한 구체예에서, 공정 변수는 정해진 값의 시간 간격(이것은 선택된 시간 간격일 수도 있고 아닐 수도 있다) 동안의 순간 급송 인수를, 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 백분율 비로 나누고, 정해진 값의 시간 간격 또는 정해진 시간 기간일 수 있는 시간 인수인 (N)으로 나눈 값들의 합계로서 계산된다.
한 구체예에서, 공정 변수는 하기 식 (1)에 의해 결정된 평균 순간 급송 인수(또는 평균 급송 인수)이며, 여기서 FFavg 평균 순간 급송 인수이고, MF는 측정된 공급장치를 통한 질량 유속이고, MS%는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 백분율 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격 또는 정해진 시간 기간일 수 있는 시간 인수이다. 예를 들어, 도 3a-3c의 단계 313-332를 참조한다.
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한 구체예에서, 시스템(100)은 시스템(100)에 의해 처리될 재료의 타입에 따라 제공되는 고려사항을 고려하여 작동될 수 있다. 예를 들어, 상이한 타입의 재료는 상이한 흐름 속성이나 흐름 특성과 관련될 수 있고, 이들은 특정 재료가 처리될 수 있는 상대적 곤란성이나 용이성을 반영한다. 한 구체예에서, 이 곤란성이나 용이성은 재료 흐름 특성에 의해서 반영된다. 한 구체예에서, 시스템(100)은 재료 흐름 특성에 상응하는 설정에서 시스템(100)을 작동시킴으로써 해당 재료 흐름 특성에 따라 제공되는 고려사항을 고려하여 작동될 수 있다. 한 구체예에서, 시스템 설정은 공정 특성 세트-포인트와 관련된다.
한 구체예에서, 응집성 분말과 같은 처리가 곤란한 재료는 처리가 용이한 재료보다 높은 에너지 수준(예를 들어, 진폭이 더 큰 진동에 상응하는)의 공정 보조기 출력이 필요할 수 있다. 따라서, 공정 특성 세트-포인트는 공정 보조기(103)의 에너지 출력의 최소 수준에 상응할 수 있다. 한 구체예에서, 최저값 설정은 시스템(100)의 작동이 진행중인 동안의 공정 보조기(103)의 최소 출력일 수 있다.
본원에 더 상세히 설명된 대로, 출력은 시스템(100)이 작동되는 선택된 기간 동안의 공정 변수에 대응하여 증가될 수 있다(예를 들어, 악화된 흐름 상태가 검출되거나 일어날 것이 예상된 경우 등). 또한, 최저값 설정은 작동의 장기적 곤란성이나 용이성을 반영하도록 조정될 수 있다. 한 구체예에서, 최소 수준 에너지 출력이 공정 보조기(103)의 최저값 설정이며, 이것은 동적 조정될 수 있다. 이러한 최저값 설정을 동적 조정하는 한 방법은 도 5와 관련하여 하기 더 상세히 설명된다. 따라서, 한 구체예에서, 공정 특성 세트-포인트는 재료가 공정에 용이하냐 곤란하냐의 예상에 기초하여 감소되거나 증가될 수 있다. 몇 가지의 공정 특성 세트-포인트가 사용자에 의한 선택에 이용될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 한 구체예에서, 사용자는 공정 특성 세트-포인트 메뉴에 기초하여, 또는 메뉴에 없는 공정 특성 세트 포인트를 입력함으로써 공정 특성 세트-포인트를 특정할 수 있다. 한 구체예에서, 쉽게 처리되는 재료는 처리가 더 어려운 재료와 관련된 공정 특성 세트-포인트보다 낮은 공정 특성 세트-포인트와 관련될 수 있다. 공정 특성 세트-포인트는 용이성에서부터 곤란성까지의 카테고리 범위에 따라 상이한 재료들의 재료 가공 특성들을 분류함으로써 확립될 수 있다.
본원에 더 상세히 설명된 대로, 공정 보조기(103)의 작동은 재료 흐름의 유의한 교란이 일어나기 전에 조정될 수 있다. 유의한 흐름 교란은 재료 용기(101)를 통한 재료 유속이 주어진 시간에서 공급장치를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다. 한 구체예에서, 브릿지와 같은, 재료 용기(101) 안의 유의한 흐름 교란 전에는, 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율(즉, 한 구체예에서, 공정 변수 기울기 - 자체 공정 변수)이 빠르게 감소하며, 재료 흐름을 유지하고 및/또는 개선하기 위해 공정 보조기(103)의 출력이 증가될 수 있다. 한 구체예에서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 음의 값일 경우에 공정 보조기(103)의 출력이 증가된다. 한 구체예에서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 음수일 경우, 재료 용기 안의 악화된 흐름 상태가 예상된다.
한 구체예에서, 역치는 선택된 기간 동안 실질적으로 일정하거나 실질적으로 상이한 공정 변수를 특징으로 하는 흐름 상태에 대응하여 조정될 수 있다. 선택된 기간은 바람직하게는 미리 선택된 시간 기간이다. 한 구체예에서, 선택된 기간은 시스템이 작동되는 동안 룩업 테이블로부터 선택된다(예를 들어, 자동 선택). 한 구체예에서, 역치는 예상치 못한 중량 교란의 검출에 기초하여 조정될 수 있다.
이제 도 3a-3c와 관련하여, 한 구체예에서, 제어장치(104)에 의해 실행되는 공정 단계들이 도시된다. 제어장치(104)는, 예를 들어 마이크로프로세서-기반 제어장치이다.
설명된 한 구체예에서, 제어장치(104)는 공급장치를 통한 재료의 수송과 관련된 추이를 확인하도록 구성되고, 확인된 추이에 기초하여 공정 보조기의 가변적 출력 변화에 영향을 미치도록 구성된다.
제어장치(104)에 의해 사용되는 공정들의 한 구체예가 도 3a-3c에 예시된다.
도 3a에서, 단계 301에서 제어장치(104)는 정해진 시간 간격으로, 예를 들어 250 msec마다 예시된 알고리즘을 작동시킬 수 있다. 당업자는 정해진 시간 간격이 사용된 특정 시스템에 맞춰 원하는 대로 상이한 간격으로 발생될 수 있음을 알 것이다. 단계 302에서 제어장치(104)는 공급장치(102)가 작동중인지 아니면 중단되었는지를 체크한다. 단계 302에서 공급장치(102)가 작동중이 아니면, 단계 303에서 공정 보조기(103)가 0% 에너지 수준 출력으로 조정되고, 단계 304에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 적절한 간격으로 반복된다. 단계 302에서 공급장치(102)가 작동중이라고 결정되면, 단계 305가 예상치 못한 중량 교란 상태가 존재하는지의 여부를 질문한다. 답이 '그렇다'이면, 단계 306에서 제어 교란 카운터가 누적 증가되고, 단계 307에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 적절히 반복된다.
예상치 못한 중량 교란이 단계 306에서 검출되지 않는다면, 단계 308에서 제어장치(104)가 공급장치 제어 알고리즘의 적분 제어 기여분이 어떤 역치를 초과하는지의 여부를 결정한다. 구체적으로, 예시된 구체예에서는, 단계 308이 적분 종결(integral windup)이라고 알려진 에러 상태를 인용한다. 적분 종결은 제어 산업분야에서 흔히 사용되는 비례 적분 미분(PID) 제어 항이다. 한 구체예에서, 종결은 계산된 질량 유속이 세트-포인트 질량 유속 미만일 때 발생하는 상태이며, 이때 공급장치의 모터 속도는 증가될 수 없고, 이것에 대응하여 음의 오차가 발생한다. 이 시나리오에서, 이미 음의 값인 적분된 오차 항은 빠르게 감소하기 시작하고, 이것은 차례로 PID 제어장치 출력의 적분부로서, 구동 명령 값에서 가장 최근의 비례 기여도를 뺀 값으로서 계산되는 공급장치 적분된 오차 Fiv를 빠르게 증가시킴으로써 오차 보정을 시도하려고 한다. 시스템의 바람직한 구체예의 정상적인 중량측정 작동 동안, 공급장치 적분된 오차 Fiv는 통상, 바람직하게는 공급장치의 전체 스크류 속도의 백분율, 예를 들어 40%에 상응하는 공급장치의 구동 명령 값과 동일한 값을 가진다. 비례 기여도는 통상 적다.
단계 308에서, Fiv 계산이 적분 종결이 존재함을 표시하는 역치(예를 들어, 최고한도 값)를 초과한다면, 단계 309에서 제어 교란 카운터가 누적 증가되고, 단계 310에 도달된다.
단계 310에서 제어장치(104)는 작동 표시 모드를 체크한다. 한 구체예에서, 시스템(100)은 두 가지 모드에서 작동한다(예를 들어, 중량측정 모드 및 체적측정 모드). 한 구체예에서, 시스템(100)이 제 1 모드에서 작동중일 때, 제어장치(104)는 단계 312에서 1번 모드 제 1 공정 변수를 계산한다. 유사하게, 시스템(100)이 제 2 모드에서 작동중일 때는, 제어장치(104)가 단계 311에서 2번 모드 제 1 공정 변수를 계산한다. 도 3a의 구체예에서, 어느 한쪽 모드에서, 계산된 제 1 공정 변수가 하기 더 상세히 설명된 대로 단계 313에서 사용된다.
한 구체예에서, 시스템(100)의 두 가지 작동 모드는 중량측정 모드와 체적측정 모드이다. 중량측정 모드의 한 구체예에서, 구동 명령은 공급장치(102)를 통한 질량 흐름이 유지되도록 조정된다(예를 들어, 선택된 세트-포인트까지). 구동 명령은 바람직하게는 공급장치(102)의 현재 모터 속도 대 공급장치(102)의 최대 모터 속도의 비이다. PID 제어장치가 공급장치 모터 속도를 제어하는데 사용되는 한 방법이다. 체적측정 방식의 한 구체예에서, 구동 명령은 일정하게 유지되고(예를 들어, 목적을 가지고 조정되지 않는다면), 계산된 질량 흐름은 변화할 것이다.
이제 중량측정 모드와 체적측정 모드 제 1 공정 변수 계산의 예시적인 구체예가 논의될 것이다. 도 3a에 예시된 대로, 한 구체예에서는, 단계 312에서 시스템(100)이 체적측정 모드로 작동하고, 1번 모드 제 1 공정 변수는 순간 급송 인수일 수 있으며, 이것은 식 InstFF = MF/DC에 의해 단계 312에서 계산되며, 여기서 MF는 공급장치(102)를 통한 질량 흐름이고, DC는 공급장치 구동 명령이다. 한 구체예에서, 질량 흐름은 계산된 값이고, 구동 명령은 고정적이다(예를 들어, 목적을 가지고 조정되지 않는 경우). 예를 들어, 공급장치 스크류 속도가 그것의 최대 속도의 40%에서 작동되고 있고, 공급장치의 질량 유속이 65 Kg/h로 계산되면, InstFF는 65/0.4 = 162.5 Kg/h로 계산될 것이다.
단계 311에서 시스템(100)은 중량측정 방식에 있고, 2번 모드 제 1 공정 변수는 식 InstFF = SP/Fiv에 의해 계산된 순간 급송 인수이며, 여기서 SP는 세트-포인트(예를 들어, 정해진 세트-포인트인 질량 흐름 세트-포인트, 사용자 선택된 세트-포인트 또는 자동 선택된 세트-포인트)이고, Fiv는 PID 제어장치 출력의 적분부로서, 구동 명령 값에서 가장 최근의 비례 기여도를 뺀 값으로서 계산된다. 가장 최근의 비례 기여도의 결정은 공정 제어 분야의 당업자에게 알려진 어떤 방법에 의해 이루어질 수 있다. 한 구체예에서, 시스템을 통한 질량 흐름은 중량측정 방식으로 작동중일 때는 세트-포인트와 수치상 대략 동일하고, PID 제어장치 출력의 적분부는 최대 공급장치 스크류 속도의 백분율인 공급장치 스크류 속도와 수치상 대략 동일하다. 물론, 상이한 제 1 공정 변수도, 예를 들어 사용된 공정 보조기 및 원하는 제어에 따라서 사용될 수 있다.
도 3a-3c의 예에 따라서, 시스템(100)의 모드에 관계 없이, 단계 313에서 제어장치(104)는 식 PV Sum = PV Sum + PV에 따라서 공정(300)이 순환함에 따라(예를 들어, 250 ms마다) 단계 313에서 계산된 제 1 공정 변수를 누적 합계한다. 그래서, 예를 들어, 제 1 공정 변수가 순간 급속 인수(상기 설명된 것과 같은)인 경우, 단계 313에서의 누적 합계는 InstFF Sum = Inst FF Sum + Inst FF이다. 단계 314에서 제어장치(104)는 루프 수를 체크한다. 루프 수가 미리 설정된 한계값에 도달하면, 제어장치(104)는 시스템이 비었는지 체크한다. 당업자에게 자명한 대로, 단계 314 및 315는 공정 전체에서 여러 위치에서 일어날 수 있으며, 미리 설정된 한계는 당업자에 의해 선택될 수 있다.
단계 315에서 제어장치는 시스템이 빈 상태로 작동되고 있는지를 결정한다. 한 구체예에서, 시스템의 순 중량이 저하되었는지의 여부를 결정하기 위한 서브루틴이 수행된다. 당업자에게 자명한 대로, 시스템이 거의 비었는지의 여부를 결정할 수 있는 여러 방식들이 있다. 본 발명에 알맞은 어떤 방법도 사용될 수 있다. 시스템이 거의 비어 있다고 결정되면, 단계 316에서 제어장치가 시스템 엠프티 표지를 설정한다. 시스템이 거의 비어 있지 않다면, 이 표지는 단계 317에서 사라진다.
도 3b에 예시된 단계 318에서, 루프 수를 체크하여 제 2의 정해진 통과 수, 예를 들어 40회에 도달했는지의 여부를 결정한다. 루프 카운터가 정해진 값과 동일하지 않을 경우, 카운터는 누적 증가되고, 단계 319에서 알고리즘을 나가고, 적절하다면 단계 301로 돌아간다. 단계 318에서 카운터가 정해진 값과 동일한 경우에는 단계 320에서 제 1 공정 변수의 평균이 계산되어 저장된다. 한 구체예에서, 순간 급송 인수 평균(InstFFavg)이 계산되고, 메모리에, 예를 들어 원형 FIFO 버퍼에 저장된다. 예를 들어, 정해진 값이 40이고, InstFF의 시간 간격이 250 msec이면, InstFFavg는 10초(즉, 250 msec x 40) 간격에 기초한다. 또한, 루프 카운터가 리셋되고, 제 1 공정 변수의 합계가 리셋된다.
다음에, 단계 321에서 선택된 샘플 시간 또는 크기가 검색되고, 예를 들어, 도 4에 예시된 대로 샘플 카운트가 계산된다. 샘플 시간 또는 크기는 공급장치의 타입 및 디스펜스될 재료의 타입과 관련될 수 있다. 예를 들어, 고속 공급장치는 흐름 상태의 악화가 감지된 후 1분이나 2분 내에 빈 상태 작동할 수 있지만, 저속 공급장치는 이러한 상태가 감지된 후에 빈 상태가 될 때까지 20분이나 30분이 걸릴 수 있다. 따라서, 샘플링 카운트나 시간은 저속 공급장치보다 고속 공급장치에서 더 적을 수 있다. 샘플 시간은, 예를 들어 20초에서 240초까지의 범위일 수 있다. 또한, 샘플 카운트는 선택된 샘플 시간을 시간 간격, 예를 들어 10초 시간 간격으로 나눈 값으로서 계산될 수 있다. 시간 간격은 InstFFavg의 시간 간격에 상응하도록 설정될 수 있다.
단계 322에서 샘플 카운트는 누적 증가된다. 따라서, 샘플 카운트 카운터는 샘플 시간 동안 샘플 카운트들의 수의 카운트를 유지한다. 예를 들어, 샘플 카운터에 의해 유지된 카운트는 샘플 시간 동안 메모리에 저장된 InstFFavg 값들의 수에 상응할 수 있다.
단계 323에서 제어장치는 단계 321에서 결정된 샘플 카운트가 그것의 한계에 도달했는지의 여부를 체크함으로써 단계 321에서 선택된 샘플 시간이 종료되었는지의 여부를 질문한다. 샘플 카운트가 그것에 한계에 도달하지 않았다면, 단계 324에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 반복된다. 단계 321에서 샘플 카운트가 그것의 한계에 도달했다면, 알고리즘이 단계 325로 진행된다.
예를 들어, 선형 회귀 기술을 사용하여, 제어장치(104)는 단계 325에서의 공정 변수 기울기를 계산한다. 한 구체예에서, 상기 설명된 과정을 통해 결정된 것들과 같이, 연속된 InstFFavg 값들의 기울기가 메모리로부터 검색된다. 기울기를 계산하는데 사용된 InstFFavg 값들의 수는 샘플 시간 동안 저장된 InstFFavg 값들의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 특정 공급장치의 샘플 시간이 60초라면, 샘플 카운트는 6이고(예를 들어, 60초를 10초 간격으로 나눈 값), 과거에 6번 저장된 InstFFavg가 160, 161, 159, 160, 158, 및 157였다면, 공정 변수 기울기는 -0.657로 계산될 것이다.
단계 326에서 제어장치(104)는 단계 325에서 계산된 공정 변수 기울기를 정규화한다. 한 구체예에서, 공정 변수 기울기는 InstFFavg의 변화 퍼센트로서 정규화될 수 있다. 예를 들어, 기울기는 다음과 같이 표시될 수 있다:
기울기(%) = 100% * (샘플 카운트 - 1) * 공정 변수 기울기/과거 InstFFavg
여기서, 기울기(%)는 InstFFavg의 변화 퍼센트로서 표시된 기울기이다. 따라서, 상기 샘플을 사용하여 계속하면, 기울기(%) = 100% * (6-1) * -0.657/157 = -2.1%이다. 이 예에서 공정 변수(InstFFavg) 기울기(%)는 선행 샘플 시간 기간 동안 2.1% 감소했다.
역치를 사용하여 공정 변수의 유의한 악화가 있는지의 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 한 구체예에서, 공정 변수 역치(예를 들어, 기울기)는 경험적으로 결정된다. 그것은 주어진 용도에 대해 정해진 값일 수도 있고, 또는 조건 보증으로서 조정될 수 있다. 또한, 단계 327에 나타낸 대로, 공정 변수 역치는 시스템 상태에 기초하여 조정될 수도 있다. 한 구체예에서, 공정 변수 역치는 -4.5%로 설정되며, 축적된 오차 수에 기초하여 조정될 수 있다(예를 들어, 제어 교란 카운터에 의해 지시된 대로). 한 구체예에서, 공정 변수 역치는 0% 기울기까지 조정된다. 한 예에 따라서, 정해진 시간 기간(예를 들어, 지난 60초) 동안 총 5 카운트가 축적되었다면, 공정 변수 기울기 역치는 조정된 역치 = -4.5% + (제어 교란 카운트/10)의 관계를 사용하여 -4.0%로 조정될 것이다. 공정 변수 역치는 어떤 경우 제어 교란 카운터가 높을 때 흐름 상태의 유의한 악화가 더 일어나기 쉽다는 사실의 인식하에 조정된다. 단계 327 후, 제어 교란 카운터 또는 오차 카운터는 다음번 샘플 시간 기간을 위해 단계 328에서 0으로 리셋된다. 물론, 공정 변수 역치의 조정은 어떤 용도에서는 필요하지 않다.
단계 329에서 단계 316으로부터의 시스템 엠프티 표지가 체크되고, 그 표지가 설정된다면, 공정 보조기 출력이 감소되고(예를 들어, 공정 보조기의 최대 출력의 20%로), 단계 337에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 반복된다. 반대로, 단계 329에서의 체크에서 시스템 엠프티 표지가 사라진 것으로 드러나면, 알고리즘은 단계 332로 진행된다.
공정 변수 기울기(즉, 기울기 변화 퍼센트)는 단계 332에서 공정 변수 역치와 비교된다. 공정 변수 기울기가 공정 변수 역치 미만이면, 역치 이하 카운터는 1씩 누적 증가되고, 역치 이상 카운터는 단계 333에서 0으로 리셋된다. 이 상태는 흐름 상태의 악화를 표시하고, 이로써 단계 334에서 공정 보조기(103) 출력이, 예를 들어 그것의 최대 출력의 10%까지 증가될 수 있다. 물론, 공정 보조기(103) 출력은 몇 가지 다른 방식으로, 예를 들어 고정 값이나 증가 값에 의해서 증가될 수도 있다. 공정 변수 기울기가 유리한 흐름 상태를 표시하는 역치 이상이라면, 역치 이하 카운터는 0으로 리셋되고, 역치 이상 카운터는 단계 335에 예시된 대로 1씩 누적 증가된다.
한 구체예에서, 유리한 흐름 상태가 충분한 시간 기간 동안 존재할 경우, 역치 이상 카운터가 누적 증가되고, 단계 336에서 역치 수와 비교된다. 예를 들어, 역치 이상 카운터가 역치 수를 초과할 경우에는, 단계 338에서 공정 보조기가 공정 보조기 설정(예를 들어, 최저값 역치) 이상에서 작동하고 있는지를 체크한 후, 공정 보조기(103)는 단계 340에서 출력이 감소된다. 한 구체예에서, 역치 수는, 예를 들어 5일 수 있고, 공정 보조기(103)의 출력은 단계 340에서 그것의 최대 출력의 백분율만큼, 예를 들어 4%까지 또는 정해진 값까지 감소될 수 있다. 역치 이상 카운터가 역치 수(예를 들어, 5) 미만이면, 단계 337에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 반복된다. 또한, 공정 보조기(103)가 단계 338에서 그것의 공정 보조기 설정(예를 들어, 최저값 역치) 이상이 아닐 경우에도 단계 339에서 알고리즘을 나가고, 단계 301이 반복된다. 이 예에서는 유리한 상태가 흐름 상태가 악화된 경우보다 적어도 5배 길게 지속되어야 하며, 이로써 공정 보조기의 출력 감소에 영향을 미칠 수 있다.
도 4는 도 3b의 단계 321과 관련하여 상기 논의된 샘플 시간을 선택하기 위한 공정의 예를 예시한다. 단계 401에 나타낸 대로, 도 4의 공정 단계들은 정해진 간격으로, 예를 들어 10초 간격으로 반복될 수 있다. 또는 달리, 도 4의 공정 단계들은 정해진 상태의 발생시에 실시될 수 있다. 한 구체예에서, 샘플 시간이 검색되고, 샘플 카운트가 발생된다. 상기 설명 및 도 4의 순서도를 참조한다. 단계 402에서 샘플 시간이 선택된다. 샘플 시간은 급송 인수에 상대적인 질량 흐름 세트-포인트에 따라서 선택될 수 있다. 예를 들어, 질량 유속 세트-포인트가 급송 인수에 가까울수록 샘플 시간이 적어진다. 특히, 단계 402에서 샘플 시간은 사용자의 질량 유속 세트-포인트와 계산된 순간 급송 인수 InstFF의 함수일 수 있다. 샘플 시간은, 예를 들어 20초에서부터 240초까지 변할 수 있다. 단계 402는 샘플 시간과 세트-포인트 SP와 급송 인수 FF(즉, InstFF) 사이의 한 가능한 관계를 나타낸다. 샘플 시간은 룩업 테이블로부터 선택될 수 있다. 상기 논의된 대로, 샘플 카운트는 샘플 시간을 정해진 값의 시간 간격, 예를 들어 10초로 나눈 값으로써 결정될 수 있다. 그러나, 이 설명은 예일 뿐이며 다른 관계들도 가능하다.
샘플 시간이 선택된 후, 단계 403에서 제어장치(104)가 역치 이하 카운터(도 3c의 단계 333과 335로부터 얻어진)와 설정값(예를 들어, 설정값은 2 또는 다른 정해진 값일 수 있다)을 비교한다. 역치 이하 카운터가 설정값 미만이면, 단계 404에서 서브루틴을 나가고, 적절한 시간에서 단계 401로 돌아간다. 역치 이하 카운터가 설정값 이상이면, 단계 405에서 샘플 시간이 감소된다. 예를 들어, 샘플 시간은 고정된 양 또는 백분율 양까지 감소될 수 있다. 한 구체예에서, 샘플 시간은 고정 값, 예를 들어 2로 나눠진다. 단계 406은 감소된 샘플 시간이 하한값 이상이도록 보장한다. 감소된 샘플 시간이 하한값 미만이면, 샘플 시간은 단계 408에서 하한값으로 설정될 수 있다. 한 예에서, 하한값은 20초일 수 있다. 단계 407 및 409는 각각 단계 406 및 408로부터의 서브루틴을 나간다.
공정 보조기의 장기 최저값 조정에 관한 개념은 도 5에 예시된 예와 관련하여 설명될 것이다. 장기 최저값 조정은 상기 논의된 시간 기간보다 긴 기간에 걸쳐 감지된 작업 조건에 대응하여 공정 보조기의 에너지 출력의 초기 출발 지점(즉, 최저값)을 상승시키거나 저하시키는 것을 포함한다. 한 구체예에서, 최저값은 지시된 모드(예를 들어, 퀵 타임 모드)로 들어가는 시스템의 빈도에 기초하여 5%까지 증가되거나 감소된다.
도 5에 설명된 구체예에서, 단계 403으로부터의 역치 이하 카운터가 정해진 값(예를 들어, 2) 이상일 때 퀵 타임 모드로 진입할 수 있으며, 단계 405에서 샘플 시간이 감소된다. 도 5에서, 단계 501에서 제어장치(104)는 퀵 타임 모드로 진입했는지의 여부를 질문한다. 진입하지 않은 경우에는, 단계 501에서 제어장치(104)가 카운터를 누적 증가되거나 시간 기록을 시작한다. 예를 들어, 카운터나 시계는 어떤 시간 기간, 예를 들어 3시간을 측정하도록 설계될 수 있다. 퀵 타임 모드로 진입했다면, 카운터나 시계가 단계 502에서 리셋된다. 다음에, 단계 503에서, 제어장치(104)가 미리 설정된 기간 동안, 예를 들어 1시간 동안 정해진 횟수만큼 퀵 타임 모드에 진입했는지를 체크한다. 설정된 시간 기간 동안 퀵 타임 모드가 카운트 수를 초과한 경우, 단계 505에서 공정 보조기 출력의 최저값이 증가되고, 서브루틴이 단계 506으로부터 단계 501로 돌아간다. 퀵 타임 모드가 미리 설정된 기간 동안 카운트 값을 초과하지 않을 경우, 서브루틴이 단계 504로부터 단계 501로 돌아간다.
단계 507로 돌아가서, 단계 501에서 퀵 타임 모드로 진입하지 않은 경우, 러닝 카운터 또는 시간 기록이 시작된다. 단계 508에서 제어장치(104)가 시간 기간 동안 조금이라도 퀵 타임 모드에 진입해 있었는지의 여부를 체크한다. 시간 기간 동안 퀵 타임 모드에 진입한 적이 없다면, 단계 509에서 제어장치(104)가 공정 보조기 출력 최저값을 감소시킨다. 단계 510에서 제어장치가 카운터 또는 시계를 리셋하고, 단계 511에서 서브루틴을 단계 501로 돌려보낸다.
한 구체예에서, 예를 들어 단계 501-506에서, 최저값(예를 들어, 공정 보조기가 정상 작동중일 때 서브루틴에 의해 명령된 최소 허용 공정 보조기 출력)은 만일 시스템이 바로 전 1시간 동안 퀵 타임 모드에 3번 진입했었다면 5%까지 증가된다. 한편, 단계 507-511에서, 최저값은 만일 시스템이 바로 전 3시간 동안 퀵 타임 모드에 진입한 적이 없고, 공정 보조기가 이미 최소 최저값이 아니라면 5%까지 감소된다. 한 구체예에서, 최저값은 시스템이 재료가 없는 빈 상태라고 결정되었을 경우 우회된다. 따라서, 공정 보조기 출력은, 예를 들어 최대 공정 보조기 출력의 20%로 감소될 것이다.
따라서, 본 발명의 방법은 재료 공급장치(102), 재료 공급장치(102)로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기(101) 및 재료 용기(101)와 맞물려 있는 공정 보조기(103)를 구비한 재료 취급 시스템(100, 200)을 포함한다. 상기 방법은 공급장치(102)가 작동되는 동안 공급장치(102)의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 표시인자를 결정하는 단계; 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이를 결정하는 단계; 및 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이에 기초하여 공정 보조기(103)의 작동을 조정하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 한 구체예에서, 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이는 재료 용기(101) 안의 재료 흐름의 악화를 표시한다. 따라서, 이러한 차이를 결정함으로써 재료 흐름의 악화를 예상할 수 있고, 이로써 그런 상태 및/또는 그런 상태가 일어나는 정도가 방지, 지체, 지연 또는 최소화되도록 중재할 수 있다. 예를 들어, 그 상태는 브릿지 형성 상태거나, 또는 본원에서 확인되거나 당업자에게 알려진 다른 그러한 상태일 수 있다.
상기 방법의 한 구체예에서, 공정 표시인자는 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율을 포함한다(예를 들어, InstFFavg). 예를 들어, 공정 표시인자는 공급장치(102)의 하나 이상의 측정가능한 또는 관측가능한 특성일 수 있다. 공정 표시인자는 공급장치(102)의 추이를 표시할 수 있다(예를 들어, 공급장치를 통한 재료 흐름과 관련된 추이). 한 구체예에서, 공급장치(102)의 특성은 흐름 특성이다. 예를 들어, 흐름 특성은 시스템의 질량 유속의 함수일 수 있다. 추가 예로서, 공정 변수는 공급장치(102)의 어떤 가변적 특성일 수 있다. 한 구체예에서, 공정 변수는 시스템(100, 200)에 의해 자동 결정되며, 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율이 계산된다.
공정 변수의 한 예는 상기 설명된 평균 급송 인수이다. 한 구체예에서, 평균 급송 인수는 식 (1)로 계산되며, 여기서 FFavg는 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치(102)를 통한 질량 유속이고, %MS는 공급장치(102)의 현재 모터 속도 대 공급장치(102)의 최대 모터 속도의 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격이다. 한 구체예에서, 시간 간격은 제어장치(104, 204)에서 확립되며, 고정 값일 수도 있고 가변적일 수도 있다.
상기 방법은 본원에 참조된 공정 보조기들 중 어느 것이나, 또는 개시된 방법에서 사용하기 위해 선택될 수 있는 당업자에게 알려진 공정 보조기를 사용할 수 있다. 한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 진동장치이다(예를 들어, 동적 조정가능한 외부 장착형 진동장치). 본 발명의 방법은 공정 표시인자, 또는 공정 변수의 함수로서 공정 보조기(103)의 작동을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공정 보조기(103)가 진동장치일 경우, 진동장치의 진폭 및/또는 주파수가 공급장치의 관측된 특성(예를 들어, 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이)에 대응하여 변화될 수 있다.
한 구체예에서, 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어난다. 또한, 유의한 흐름 붕괴는 재료 용기(101)를 통한 재료 유속이 공급장치(102)를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.
한 구체예에서, 공정 표시인자와의 비교에 사용되는 역치는 가변적이다. 한 이러한 구체예에서, 재료 용기(101) 안의 흐름 특성이 흐름 붕괴가 곧 일어날 것을 아니며 이미 존재한다는 것을 나타낸다고 확인된 경우(예를 들어, 측정, 정량 또는 검출된 경우), 이 역치는 공정 표시인자와 역치의 비교가 공정 보조기(103)에 대한 조정을 촉발하도록 조정될 수 있다. 따라서, 한 구체예에서, 본 발명의 방법은 재료 용기 안의 흐름 상태의 검출에 대응하여 표시인자 역치를 조정하는 단계를 포함한다.
한 구체예에서, 흐름 상태는 공정 변수가 선택된 기간 동안 실질적으로 일정한 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 한 구체예에서, 공정 변수가 선택된 기간 동안 일정하게 유지되는 경우, 시스템(100, 200)은 공정 보조기(103)의 출력이 감소되도록 역치를 조정하도록 구성될 수 있다.
한 구체예에서, 본 발명의 방법은 공정 보조기(103)의 최소 출력을 확립하는 단계, 및 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이에 기초하여 공정 보조기의 최소 출력을 조정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 최소 출력은 진동장치의 작동을 위한 최소 진폭일 수 있다. 어떤 구체예에서, 최소 진폭은 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이가 주어진 수준에 얼마나 자주 도달하는지에 따라서 조정될 수 있다. 예를 들어, 한 구체예에서(예를 들어, 도 5의 단계 501-511 참조), 최소 진폭이 설정될 수 있고, 그 최소값에 대하여 진폭에 대한 변동(예를 들어, 재료 용기(101) 안의 흐름 문제를 예상하고)이 이루어지며, 바람직하게는 더 이상 높은 진폭이 필요하지 않을 때는 최소값으로 돌아간다. 따라서, 한 구체예에서, 진동장치의 최소 출력은 재료 취급 시스템(100, 200)의 최저 작동 진동장치 진폭이다.
또한, 본 발명의 구체예는 재료 공급장치(102), 재료 공급장치(102)로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기(101) 및 재료 용기를 진동시키도록 구성된 진동장치(203)를 구비한 벌크 재료 취급 시스템에서, 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수를 주기적으로 계산하는 단계; 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율로서 정의되는 공정 변수 기울기를 결정하는 단계; 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하는 단계; 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값에 기초하여 진동장치의 작동을 조정하는 단계를 포함하는 일정한 흐름을 유지하는 방법을 포함한다. 한 구체예에서, 조정 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값이 선택된 시간 기간 후 0을 초과할 때 진동장치 진폭 및 진동장치 주파수 중 적어도 하나를 감소시키는 것을 포함한다. 상기 방법의 한 구체예에서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이는 재료 용기 안의 흐름 상태의 악화를 표시한다. 추가 구체예에서, 공정 변수는 본원의 식 (1)로 계산되는 평균 급송 인수이다. 한 구체예에서, 상기 방법은 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값이 0 미만일 때, 예를 들어 정해진 양까지, 진동 진폭 및/또는 진동 주파수를 변화시키는 것을 포함하는 진동장치(203)의 작동을 조정하는 단계를 더 포함한다.
추가 구체예에서, 진동장치(203)의 작동을 조정하는 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 0 이하일 때는 진동의 진폭을 증가시키고, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 0을 초과할 때는 진동의 진폭을 감소시키는 것을 포함한다.
한 구체예에서, 선택된 시간 간격은 사용자 정의된 세트-포인트에 적어도 일부 기초한다. 예를 들어, 사용자 정의된 세트-포인트는 공급장치를 통한 재료의 선택된 유속(예를 들어, 질량 유속 또는 체적 유속)에 적어도 일부 기초한다.
한 구체예에서, 상기 방법은 또 진동장치의 최소 출력을 확립하는 단계, 및 단계 c에서 결정된 차이에 기초하여 진동장치의 최소 출력을 조정하는 단계를 포함한다. 또한, 진동장치(203)는 조정가능한(예를 들어, 동적 조정가능한 및/또는 자동 조정가능한) 주파수를 가질 수 있으며, 상기 방법은 시스템 공명 지점에 기초한 주파수에서 작동하도록 진동장치 주파수를 설정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 설명된 대로, 진동장치(203)의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기(101) 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어날 수 있다. 한 구체예에서, 유의한 흐름 붕괴는 재료 용기(101)를 통한 재료 유속이 재료 공급장치(102)를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 한다.
또 다른 구체예에서, 상기 방법은 재료 용기 안의 흐름 상태(예를 들어, 정해진 값을 초과하는 재료 용기로부터 질량 흐름의 변화, 수직 터널 효과, 브릿지 형성, 및 음의 흐름 상태가 없는 유의한 시간)의 검출에 대응하여 역치를 조정하는 단계를 포함한다. 한 예로서, 흐름 상태는 공정 변수가, 예를 들어 선택된 기간 동안 역치 이상인 것을 특징으로 한다. 추가 구성에서, 흐름 상태는 공정 변수가 선택된 기간(예를 들어, 룩업 테이블로부터 동적 선택되거나, 또는 시스템 작동 전에 사용자에 의해 선택된) 동안 실질적으로 상이한 것을 특징으로 한다. 한 구체예에서, 흐름 상태는 중량 교란과 관련된다. 한 구체예에서, 상기 방법은 재료 용기(101) 안의 충전 수준에 기초하여 진동장치(203) 주파수 및 진동장치(203) 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 벌크 재료 용기(101); 벌크 재료 용기(101)와 맞물려 있는(예를 들어, 재료 용기(101) 외부에 맞물려 있거나, 또는 재료 용기(101) 내부에 맞물려 있는) 가변적 출력의 공정 보조기(103)(예를 들어, 진동장치(203), 수직 교반기(들), 공기 주머니(들), 공기 패드(들), 공기 주입기(들), 임팩터(들), 오거(들), 수평 교반기(들), 음파 장치(들), 음향 장치(들), 기계 작동방식 연성 라이너, 이들의 조합 등); 벌크 재료 용기(101)(예를 들어, 비대칭 급송 호퍼)로부터 벌크 재료를 수취하도록 위치되고, 공급장치(102)를 통해 벌크 재료를 수송하도록 구성된 공급장치(102)(예를 들어, 공급장치는 감량식 정량 공급장치이다); 및 공급장치(102)를 통한 벌크 재료의 수송과 관련된 추이(예를 들어, 시스템에서의 재료 흐름 상태와 관련된 추이)를 확인하도록 구성되고, 이 추이에 기초하여 공정 보조기(103)의 가변적 출력 변화에 영향을 미치도록 구성된 제어 시스템(예를 들어, 제어장치(104, 204) 및/또는 중량 천칭 시스템(106)을 포함하는 제어 시스템)을 포함하는 벌크 재료 수송 시스템을 포함한다. 한 구체예에서, 제어 시스템은 공급장치(102)가 작동되는 동안 공급장치(102)의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수(예를 들어, 식 (1)로부터 계산된 공급장치(102)의 특성)를 주기적으로 계산하고; 선택된 시간 간경 동안의 공정 변수 변화율로서 정의되는 공정 변수 기울기를 결정하고; 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하고; 그리고 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이 값에 기초하여 공정 보조기(103)의 작동을 조정하도록 구성된다.
한 구체예에서, 공정 보조기(103)는 동적 조정이 가능하며(예를 들어, 시스템(100, 200)이 작동되는 동안 조정이 가능하다), 이로써 흐름 상태의 악화가 검출되지 않았을 때의 낮은 에너지 수준에서부터 흐름 상태의 악화가 검출되었을 때의 높은 에너지 수준까지 가변적 에너지 적용이 가능하다.
한 구체예에서, 추이는 재료 흐름 상태와 관련되며, 재료 용기를 통한 재료 유속과 공급장치를 통한 재료 유속 사이의 실질적인 불균형을 포함한다. 한 구체예에서, 추이는 공정 표시인자(예를 들어, 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율을 포함한다)와 관련되고, 제어장치(104, 204)는 공정 표시인자에 적어도 일부 기초하여 공정 보조기(103)의 가변적 출력을 변화시키도록 구성된다.
추가 구체예에서, 제어장치(104, 204)는 공정 표시인자와 표시인자 역치(예를 들어, 재료 가공 특성에 기초한)의 비교에 적어도 일부 기초하여 가변적 출력을 변화시킨다.
한 구체예에서, 공정 변수는 다음 식으로 결정된다:
Figure pct00005
여기서, PV는 공정 변수이고, FR은 공급장치를 통한 유속이고, %FR은 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격 및 정해진 시간 기간으로 구성되는 군으로부터 선택된 시간 인수이다.
본원에 포함된 특정 구체예들은 단지 예일 뿐이다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 개시된 구체예들의 구체적인 세부사항에 대한 변경이 이루어질 수 있다. 이러한 변경은 예시적인 구체예들에서 확인된 특징들 중 일부의 제거 또는 예시적인 구체예들의 특징들의 치환을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예의 성격을 설명하기 위해서 본원에 설명되고 예시된 세부사항, 재료, 단계 및 부품들의 배치에 있어서 다른 변경 및 변형들도 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (47)

  1. 재료 공급장치, 재료 공급장치로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기 및 재료 용기를 진동시키도록 구성된 진동장치를 구비한 벌크 재료 취급 시스템에서, a. 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수를 주기적으로 계산하는 단계; b. 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율로서 정의되는 공정 변수 기울기를 결정하는 단계; c. 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하는 단계; 및 d. 단계 c에서 결정된 차이 값에 기초하여 진동장치의 작동을 조정하는 단계를 포함하는 일정한 흐름을 유지하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 재료 용기 안의 흐름 상태의 악화를 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 공정 변수는 하기 식에 의해서 계산된 평균 급송 인수인 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure pct00006

    여기서, FFavg는 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치를 통한 질량 유속이고,
    %MS는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고,
    N은 정해진 값의 시간 간격이다.
  4. 제 1 항에 있어서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 진동장치의 진폭을 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 진동장치의 주파수를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 단계 c에서의 차이 값이 0 미만일 경우 정해진 양까지 진동의 진폭을 증가시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 공정 변수는 하기 식에 의해서 계산된 평균 급송 인수이고, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 0 미만일 때는 진동의 진폭을 증가시키고, 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이가 0 이상일 때는 진동의 진폭을 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
    Figure pct00007

    여기서, FFavg는 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치를 통한 질량 유속이고,
    %MS는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고,
    N은 정해진 값의 시간 간격이다.
  8. 제 1 항에 있어서, 선택된 시간 간격은 사용자 정의된 세트-포인트에 적어도 일부 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 사용자 정의된 세트-포인트는 공급장치를 통한 재료의 선택된 유속에 적어도 일부 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 진동장치의 최소 출력을 확립하는 단계; 및 단계 c에서 결정된 차이에 기초하여 진동장치의 최소 출력을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 진동장치 주파수는 조정이 가능하며, 상기 방법은 시스템 공명 지점에 기초한 주파수에서 작동하도록 진동장치 주파수를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 2 항에 있어서, 진동장치의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 유의한 흐름 붕괴는 재료 용기를 통한 재료 유속이 재료 공급장치를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 재료 용기 안의 흐름 상태의 검출에 대응하여 역치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 흐름 상태는 선택된 기간 동안 실질적으로 일정한 공정 변수를 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 흐름 상태는 선택된 기간 동안 실질적으로 상이한 공정 변수를 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 흐름 상태는 중량 교란과 관련되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 흐름 상태는 a) 정해진 값을 초과하는 재료 용기로부터의 질량 흐름 변화, b) 수직 터널 효과, c) 브릿지 형성, 및 d) 음의 흐름 상태가 없는 유의한 시간으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 단계 d의 조정 단계는 단계 c에서 결정된 차이 값이 선택된 시간 기간 후 0을 초과할 때 진동장치 진폭 및 진동장치 주파수 중 적어도 하나르 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 재료 용기 안의 충전 수준에 기초하여 진동장치 주파수 및 진동장치 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 벌크 재료 용기; 벌크 재료 용기와 맞물려 있는 가변적 출력의 공정 보조기; 벌크 재료 용기로부터 벌크 재료를 수취하도록 위치되고, 공급장치를 통해 벌크 재료를 수송하도록 구성된 공급장치; 및 공급장치를 통한 벌크 재료의 수송과 관련된 추이를 확인하도록 구성되고, 그 추이에 기초하여 공정 보조기의 가변적 출력 변화에 영향을 미치도록 구성된 제어 시스템을 포함하는 벌크 재료 수송 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 제어 시스템은 a. 공급장치가 작동되는 공안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 변수를 주기적으로 계산하고; b. 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율로서 정의되는 공정 변수 기울기를 결정하고; c. 공정 변수 기울기와 역치 사이의 차이를 결정하고; 그리고 d. 단계 c에서 결정된 차이 값에 기초하여 공정 보조기의 작동을 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서, 공정 보조기는 재료 용기 외부에 장착된 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서, 재료 용기는 비대칭 급송 호퍼인 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서, 공급장치는 감량식 정량 공급장치인 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서, 공정 보조기는 진동장치인 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 21 항에 있어서, 공정 보조기는 수직 교반기, 공기 주머니, 공기 패드, 공기 주입기, 임팩터, 오거, 수평 교반기, 음파 장치, 음향 장치, 및 기계 작동방식 연성 라이너로 구성되는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제 21 항에 있어서, 공정 보조기는 동적 조정이 가능하며, 이로써 흐름 상태의 악화가 검출되지 않았을 때의 낮은 에너지 수준에서부터 흐름 상태의 악화가 검출되었을 때의 높은 에너지 수준까지 가변적 에너지 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제 21 항에 있어서, 추이는 시스템에서의 재료 흐름 상태와 관련된 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서, 재료 흐름 상태는 재료 용기를 통한 재료 유속과 공급장치를 통한 재료 유속 사이의 실질적인 불균형을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제 21 항에 있어서, 추이는 공정 표시인자와 관련되며, 제어장치는 공정 표시인자에 적어도 일부 기초하여 공정 보조기의 가변적 출력을 변화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서, 제어장치는 공정 표시인자와 표시인자 역치의 비교에 적어도 일부 기초하여 가변적 출력을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제 31 항에 있어서, 공정 표시인자는 선택된 시간 기간 동안의 공정 변수 변화율을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서, 공정 변수는 공급장치의 특성인 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 33 항에 있어서, 공정 변수는 하기 식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
    Figure pct00008

    여기서, PV는 공정 변수이고, FR은 공급장치를 통한 유속이고, %FR은 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고, N은 정해진 값의 시간 간격 및 정해진 시간 기간으로 구성되는 군으로부터 선택된 시간 인수이다.
  36. 제 32 항에 있어서, 표시인자 역치는 재료 가공 특성에 기초한 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 재료 공급장치, 재료 공급장치로 재료를 배출하도록 구성된 재료 용기 및 재료 용기와 맞물려 있는 공정 보조기를 구비한 재료 취급 시스템에서, a. 공급장치가 작동되는 동안 공급장치의 재료 흐름 특성과 관련된 공정 표시인자를 결정하는 단계; b. 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이를 결정하는 단계; 및 c. 단계 b에서 결정된 차이 값에 기초하여 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 공정 표시인자와 표시인자 역치 사이의 차이는 재료 용기 안의 흐름 상태의 악화를 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서, 공정 표시인자는 선택된 시간 간격 동안의 공정 변수 변화율을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 공정 변수는 하기 식에 의해서 계산된 평균 급송 인수인 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure pct00009

    여기서, FFavg는 평균 급송 인수이고, MF는 공급장치를 통한 질량 유속이고,
    %MS는 공급장치의 현재 모터 속도 대 공급장치의 최대 모터 속도의 비이고,
    n은 정해진 값의 시간 간격이다.
  41. 제 39 항에 있어서, 공정 보조기는 진동장치이고, 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계는 진동장치의 진폭 및 주파수 중 적어도 하나를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 39 항에 있어서, 공정 보조기의 작동을 조정하는 단계는 재료 용기 안의 흐름이 유의하게 붕괴되기 전에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서, 유의한 흐름 붕괴는 재료 용기를 통한 재료 유속이 재료 공급장치를 통한 재료 유속과 실질적으로 상이한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 39 항에 있어서, 재료 용기 안의 흐름 상태의 검출에 대응하여 표시인자 역치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 44 항에 있어서, 흐름 상태는 선택된 기간 동안 실질적으로 일정한 공정 변수를 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 37 항에 있어서, 공정 보조기의 최소 출력을 확립하는 단계; 및 단계 c에서 결정된 차이에 기초하여 공정 보조기의 최소 출력을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 공정 보조기는 진동장치를 포함하고, 공정 보조기의 최소 출력은 재료 취급 시스템의 대략적인 최저 작동 진동장치 진폭인 진동장치 진폭인 것을 특징으로 하는 방법.
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