WO2019131042A1 - 材料供給システム - Google Patents

Abstract

材料供給システムは、連続式混練押出機１へ供給するための材料を貯留する供給装置２と、供給装置２から落下により供給された材料を受け取り、連続式混練押出機１へ向けて搬送する第１ベルトコンベア３と、第１ベルトコンベア３が搬送する材料の寸法を計測する変位センサ４と、変位センサ４の計測結果から定まる材料の体積に基づき、体積異常を検知する体積異常検知部６０と、体積異常検知部６０により異常が検知された場合に、供給装置２及び前記第１ベルトコンベア３の駆動を停止する制御部６と、を有する。

Description

材料供給システム

　本開示は、混練機に対して、ゴム原料などの材料を供給する材料供給システムに関する。

　ゴム製品を製造するために、原料ゴムに、補強剤、充填剤及び可撓剤などの添加剤を配合し、混練機に投入して混練する工程が行われる。各材料は、供給装置に貯蔵され、供給装置に設けられた重量計によって単位時間あたりの供給重量が所定量になるように供給装置から下流へ供給される。

　特許文献１には、ゴム分野ではなく、食品分野で用いられる供給装置が開示されている。

特開２００７－１３９４２２号公報

　しかしながら、重量計付きの供給装置から材料が落下により供給されるが、確実に材料が供給されたかどうかの保証がない。供給装置の重量計によって落下した重量が制御されているが、供給装置の重量計から落下したものの途中で塊になって付着している場合がある。実際の工程では、人による目視により材料が供給されているかが行われている。

　また、供給装置から連続式混練押出機などの次工程に直接材料を落下で投入する構成を採用した場合には、供給装置からの材料の供給に不具合が生じたときに、不良材料の特定及び除去に時間がかかり、復旧作業コストが増大してしまうおそれがある。

　本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、供給装置からの材料の供給を確実なものとすると共に、異常時の復旧作業コストを低減可能な材料供給システムを提供することである。

　本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

　すなわち、本開示の材料供給システムは、
　混練機へ供給するための材料を貯留する供給装置と、
　前記供給装置から落下により供給された材料を受け取り、前記混練機へ向けて搬送する第１ベルトコンベアと、
　前記第１ベルトコンベアが搬送する前記材料の寸法を計測する変位センサと、
　前記変位センサの計測結果から定まる材料の体積に基づき、体積異常を検知する体積異常検知部と、
　前記体積異常検知部により異常が検知された場合に、前記供給装置及び前記第１ベルトコンベアの駆動を停止する制御部と、を備える。

　このように、供給装置から落下により供給された材料の寸法を変位センサで計測し、寸法により定まる体積に異常がある場合に、供給装置及び第１ベルトコンベアの駆動を停止するので、供給装置から材料が適切に供給されていない異常を検知でき、供給装置からの材料の供給を的確にすることができる。それでいて、異常検出時には供給装置及び第１ベルトコンベアの駆動を停止するので、供給装置から混練機へ直接材料を投入する構成に比べて、異常な材料が混練機に投入されることを抑制又は防止でき、復旧作業コストを低減することが可能となる。

第１実施形態の材料供給システムを示す図 検出された体積及び第１ベルトコンベアの搬送速度に関する説明図 システムの動作を示すフローチャート 第２実施形態の材料供給システムを示す図

　＜第１実施形態＞
　以下、本開示の第１実施形態を、図面を参照して説明する。

　図１に示す材料供給システムは、材料の投入工程と混練工程と混練物の排出工程とを同時に行う連続式混練押出機（混練機１）に対して、単位時間あたりの供給量が一定になるように、材料を供給する。システムは、供給装置２と、第１ベルトコンベア３と、変位センサ４と、第２ベルトコンベア５と、各部を制御する制御部６と、を有する。

　材料としては、ペレット状ゴム、シリカ、カーボンブラック、酸化亜鉛、老化防止剤、硫黄、ステアリン酸、ワックスが例示される。

　供給装置２は、混練機１へ供給するための材料を貯留する。供給装置２は、材料を貯留する貯留ケース２０と、貯留ケース２０を含めた重量を計測する重量計２１と、を有し、単位時間あたりに供給される材料の重量が所定範囲になるように、材料を落下させる。

　第１ベルトコンベア３は、供給装置２から落下により供給された材料を受け取り、混練機１へ向けて搬送する。第１ベルトコンベア３には、材料を含めて第１ベルトコンベア３の重量を計測する重量センサ７が設けられている。重量センサ７は省略可能である。

　変位センサ４は、第１ベルトコンベア３が搬送する材料の寸法を計測する。具体的に、変位センサ４は、二次元レーザ変位計であり、第１ベルトコンベア３における所定の計測ラインＬにおける物と変位計までの距離を計測しており、計測される距離は、第１ベルトコンベア３によって計測ラインＬを通過する材料の幅及び高さに対応している。よって、所定の計測ラインＬを通過する材料の寸法（幅及び高さ）を計測する。

　変位センサ４で得られた材料の寸法を次のように表示してもよい。搬送方向と幅方向のマトリックス状に画素を配置し、高さに対応付けた複数色（例えば２５６階調）を画素毎に表示してもよい。材料の高さや分布が一目で理解できる。

　供給装置２、第１ベルトコンベア３、変位センサ４及び重量センサ７のセットは、１又は複数設けられ、各々が異なる材料を対象としている。図１では、材料Ａ及びＢを取り扱う例を示している。

　第２ベルトコンベア５は、第１ベルトコンベア３から供給された材料を混練機１へ向けて搬送する。第２ベルトコンベア５は省略可能である。

　制御部６は、体積異常検知部６０と、重量異常検知部６１と、を有する。

　体積異常検知部６０は、変位センサ４の計測結果から定まる材料の体積に基づき体積異常を検知する。具体的には、単位時間あたりの体積変動が、予め設定された許容範囲内にない場合に、体積異常が発生したと判定する。単位時間あたりの体積変動が、予め設定された許容範囲内である場合には、正常と判定する。

　重量異常検知部６１は、重量センサ７の計測結果に基づき重量異常を検知する。具体的には、単位時間あたりの重量変動が、予め設定された許容範囲内にない場合に、重量異常が発生したと判定する。単位時間あたりの重量変動が、予め設定された許容範囲内である場合には、正常と判定する。重量センサ７を省略する場合には、重量異常検知部６１も省略可能である。

　制御部６は、供給装置２及び第１ベルトコンベア３の駆動を制御する。制御部６は、体積異常検知部６０又は重量異常検知部６１の少なくともいずれか一方の検知部により異常が検知された場合に、供給装置２及び第１ベルトコンベア３の駆動を停止するように構成されている。本実施形態では、制御部６は、体積異常検知部６０により異常が検知された場合に、供給装置２、第１ベルトコンベア３、第２ベルトコンベア５及び混練機１の駆動を停止するように構成されているが、供給装置２及び第１ベルトコンベア３を停止すれば、その他は任意に設計変更可能である。

　制御部６は、搬送制御部６２を有する。搬送制御部６２は、変位センサ４の計測結果に基づいて第１ベルトコンベア３の搬送速度を制御する。具体的には、図２に示すように、搬送される材料の体積が一定となるように制御する。変位センサ４により検出される材料の体積が少なければ、搬送速度が速くし、材料の体積が多くなれば、搬送速度を遅くする。

　第２ベルトコンベア５の搬送速度は、混練機１の容量及び搬送速度に対応して一定速度に設定されており、制御部６は、第２ベルトコンベア５を設定された一定速度になるように制御する。

　図３は、システムの動作を示すフローチャートである。システムが駆動を開始すると、ステップＳＴ１において、混練機１、供給装置２、第１ベルトコンベア３、及び第２ベルトコンベア５が稼働する。これにより、材料が供給装置２から第１ベルトコンベア３、第２ベルトコンベア５を介して混練機１へ向かう。次のステップＳＴ２において、変位センサ４及び重量センサ７にて体積及び重量を検出する。次のステップＳＴ３において、体積異常検知部６０が、単位時間あたりの体積変動が許容範囲内であるかを判定する。また、ステップＳＴ４において、重量異常検知部６１が、単位時間あたりの重量変動が許容範囲内であるかを判定する。ステップＳＴ３又はステップＳＴ４のいずれかにおいて、許容範囲内でないと判定された場合には、ステップＳＴ５において、制御部６が、混練機１、供給装置２、第１ベルトコンベア３、及び第２ベルトコンベア５の駆動を停止する。各機器が停止すれば、作業者が異常原因を検査し、復旧が終了すれば、手動によりステップＳＴ１へ戻る。

　ステップＳＴ４において、異常が検知されない場合（ＳＴ４：ＹＥＳ）には、次のステップＳＴ５において、搬送制御部６２は、変位センサ４により検出された体積に応じて第１ベルトコンベア３の搬送速度を制御する。これにより、第１ベルトコンベア３の上における材料の分布状態に応じて定量が供給される。ステップＳＴ３、ＳＴ４において異常が検知されない限り、ステップＳＴ１への処理が戻る。

　＜第２実施形態＞
　次に第２実施形態の材料供給システムを説明する。第２実施形態では、図４に示すように、連続式混練押出機１の代わりにバッチ式混練機１’を採用した例である。バッチ式混練機１’は、材料の投入後に混練機のケーシングを閉じ、混練して、混練後に混練物の排出を行う。連続的に材料を供給する必要はなく、所定の材料を収集ボックス８に入れ、全ての材料をまとめて混練機１’へ投入する。

　バッチ式混練機１’の場合には、連続式混練押出機１のように材料を連続して供給する必要がないため、第１ベルトコンベア３の搬送速度を変位センサ４の計測結果に基づいて制御する搬送制御部６２を省略可能である。実際には次のように制御することが考えられる。第１ベルトコンベア３を停止した状態で、供給装置２から所定重量の材料を落下させる。第１ベルトコンベア３により材料を搬送して変位センサ４にて材料の寸法を計測し、第１ベルトコンベア３を停止する。このとき材料は第１ベルトコンベア３に留まっている。全ての供給装置２から第１ベルトコンベア３に対して所定重量及び所定体積の材料が供給できたことを各々の変位センサ４により確認できれば、全ての第１ベルトコンベア３を駆動して、材料を収集ボックス８へ投入する。その後、収集ボックス８は、バッチ式混練機１’へ材料を投入する。すなわち、供給装置２及び第１ベルトコンベア３の動作が間欠的な動作を行う。

　なお、図４では、第２ベルトコンベア５を省略しているが、第２ベルトコンベア５を設けてもよい。

　以上のように、本実施形態の材料供給システムは、
　連続式混練押出機１（バッチ式混練機１’）へ供給するための材料を貯留する供給装置２と、
　供給装置２から落下により供給された材料を受け取り、連続式混練押出機１（バッチ式混練機１’）へ向けて搬送する第１ベルトコンベア３と、
　第１ベルトコンベア３が搬送する材料の寸法を計測する変位センサ４と、
　変位センサ４の計測結果から定まる材料の体積に基づき、体積異常を検知する体積異常検知部６０と、
　体積異常検知部６０により異常が検知された場合に、供給装置２及び前記第１ベルトコンベア３の駆動を停止する制御部６と、を備える。

　このように、供給装置２から落下により供給された材料の寸法を変位センサ４で計測し、寸法により定まる体積に異常がある場合に、供給装置２及び第１ベルトコンベア３の駆動を停止するので、供給装置２から材料が適切に供給されていない異常を検知でき、供給装置２からの材料の供給を的確にすることができる。それでいて、異常検出時には供給装置２及び第１ベルトコンベア３の駆動を停止するので、供給装置２から混練機１へ直接材料を投入する構成に比べて、異常な材料が混練機１に投入されることを抑制又は防止でき、復旧作業コストを低減することが可能となる。

　本実施形態では、第１ベルトコンベア３から供給された材料を混練機１へ向けて搬送する第２ベルトコンベア５を備える。

　この構成によれば、異常検知時に第１ベルトコンベア３を停止したときに、万一、第１ベルトコンベア３から下流側に材料が落ちたとしても、第２ベルトコンベア５が第１ベルトコンベア３と混練機１との間に介在しているので、材料が混練機１に供給されるまでの時間が長くなり、異常発生時に材料が混練機に投入されることを確実に防止することが可能となる。

　本実施形態では、材料を含めた第１ベルトコンベア３の重量を計測する重量センサ７と、重量センサ７の計測結果に基づき重量異常を検知する重量異常検知部６１と、を備える。制御部６は、体積異常検知部６０及び重量異常検知部６１の少なくともいずれかで異常が検知された場合に、供給装置２及び第１ベルトコンベア３の駆動を停止するように構成されている。

　この構成によれば、体積及び重量の２つの物理量に基づき異常を検知するので、供給の信頼性を向上させることが可能となる。

　本実施形態では、変位センサ４の計測結果に基づいて第１ベルトコンベア３の搬送速度を制御する搬送制御部６２を備える。

　例えば重量が同一であっても、材料は一箇所に固まることや広がることがある。均一な搬送速度であっても供給される材料の体積は変動することがある。
　この構成によれば、変位センサ４により計測される材料の寸法によって第１ベルトコンベア３の搬送速度を制御するので、単位時間あたりの供給量を所望の量に制御することが可能となる。
　混練機が連続式混練押出機１である場合には、材料の均一供給に役立ち、有用である。

　図１に示す第１実施形態では、混練機１は、材料の投入と混練物の排出とを同時に行う連続式混練押出機１である。材料の供給量が均一であれば好ましいので、本開示の好ましい適用例である。

　図４に示す第２実施形態では、混練機１’は、材料の投入後に混練し、混練後に混練物の排出を行うバッチ式混練機１’である。

　以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　例えば、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現できる。特許請求の範囲、明細書、および図面中のフローに関して、便宜上「まず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実行することが必須であることを意味するものではない。

　例えば、図１に示す各部６０～６２は、所定プログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。

　本実施形態のシステムは、一つのコンピュータに各部６０～６２が実装されているが、各部６０～６２を分散させて、複数のコンピュータで実装してもよい。

　上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

　１　　連続式混練押出機（混練機）
　１’　バッチ式混練機（混練機）
　２　　供給装置
　３　　第１ベルトコンベア
　４　　変位センサ
　５　　第２ベルトコンベア
　６　　制御部
　６０　体積異常検知部
　６１　重量異常検知部
　６２　搬送制御部
　７　　重量センサ

Claims (6)

1. 　混練機へ供給するための材料を貯留する供給装置と、
   　前記供給装置から落下により供給された材料を受け取り、前記混練機へ向けて搬送する第１ベルトコンベアと、
   　前記第１ベルトコンベアが搬送する前記材料の寸法を計測する変位センサと、
   　前記変位センサの計測結果から定まる材料の体積に基づき、体積異常を検知する体積異常検知部と、
   　前記体積異常検知部により異常が検知された場合に、前記供給装置及び前記第１ベルトコンベアの駆動を停止する制御部と、を備える、材料供給システム。
2. 　前記第１ベルトコンベアから供給された材料を前記混練機へ向けて搬送する第２ベルトコンベアを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 　前記材料を含めた前記第１ベルトコンベアの重量を計測する重量センサと、
   　前記重量センサの計測結果に基づき重量異常を検知する重量異常検知部と、を備え、
   　前記制御部は、前記体積異常検知部及び前記重量異常検知部の少なくともいずれかで異常が検知された場合に、前記供給装置及び前記第１ベルトコンベアの駆動を停止するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 　前記変位センサの計測結果に基づいて前記第１ベルトコンベアの搬送速度を制御する搬送制御部を備える、請求項１～３のいずれかに記載のシステム。
5. 　前記混練機は、材料の投入と混練物の排出とを同時に行う連続式混練押出機である、請求項１～４のいずれかに記載のシステム。
6. 　前記混練機は、材料の投入後に混練し、混練後に混練物の排出を行うバッチ式混練機である、請求項１～４のいずれかに記載のシステム。

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