JPH01100615A - 液体・粉体計量混合分配装置 - Google Patents
液体・粉体計量混合分配装置Info
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- JPH01100615A JPH01100615A JP25739487A JP25739487A JPH01100615A JP H01100615 A JPH01100615 A JP H01100615A JP 25739487 A JP25739487 A JP 25739487A JP 25739487 A JP25739487 A JP 25739487A JP H01100615 A JPH01100615 A JP H01100615A
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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。
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、多種類の粉体及び液体を1つの容器に供給し
て計量後、混合・反応させて新たな材料を製造し、該混
合液を複数の分配容器に計量分配する粉流体計量混合分
配装置に関する。
て計量後、混合・反応させて新たな材料を製造し、該混
合液を複数の分配容器に計量分配する粉流体計量混合分
配装置に関する。
従来、粉流体計量混合及び分配装置に適用される計量装
置として、高精度な計量を達成するために、流速可変に
設けたものはなく、流速を制限した計量装置が用いられ
ていた。
置として、高精度な計量を達成するために、流速可変に
設けたものはなく、流速を制限した計量装置が用いられ
ていた。
また、液体と粉体とを混ぜ合わせ、反応及び調製を行う
システムを考えた際、従来装置では、液体と粉体の計量
は、第6図に図示するとおり、それぞれ別系統の計量装
置により行っていた。例えば、粉体では重量計量、液体
では容積式計量等の異なる計量方式を採用してシステム
を構成していた。又混合容器で混合した液を分配する方
法としては、機構的に計量混合装置とは全く関係なく計
量制御方法が採用され、その計量精度も厳密でなく計量
制御していた。
システムを考えた際、従来装置では、液体と粉体の計量
は、第6図に図示するとおり、それぞれ別系統の計量装
置により行っていた。例えば、粉体では重量計量、液体
では容積式計量等の異なる計量方式を採用してシステム
を構成していた。又混合容器で混合した液を分配する方
法としては、機構的に計量混合装置とは全く関係なく計
量制御方法が採用され、その計量精度も厳密でなく計量
制御していた。
更に、高精度な計量を実現するためには、各供給材料に
対応して複数の計量装置を使用し、流れ込み量の予測制
御のため、複数ループの制御機能を必要とした。
対応して複数の計量装置を使用し、流れ込み量の予測制
御のため、複数ループの制御機能を必要とした。
特開昭56−74715号、特開昭58−163426
号公報では、流量特性の異゛なるバルブを並列に配置し
、所定の計量偏差にて切替える方法が開示されている。
号公報では、流量特性の異゛なるバルブを並列に配置し
、所定の計量偏差にて切替える方法が開示されている。
また、特開昭57−72015号公報では、流速が複数
段の固定条件に切替わる機能を有した装置を設置し、所
定の計量偏差にて切替える方法が開示されている。しか
し、上記何れの方法にあっても、独立した2つの制御ル
ープによりシステムが構成されている。
段の固定条件に切替わる機能を有した装置を設置し、所
定の計量偏差にて切替える方法が開示されている。しか
し、上記何れの方法にあっても、独立した2つの制御ル
ープによりシステムが構成されている。
即ち、上述のような独立の制御ループを必要とした理由
は、計量の際、粉流体の流量が、計量設定値、各供給容
器内の原材料量、粉流体物性等により左右されて異なる
ため、同一制御機能の計量装置では高精度計量が得られ
ないことによった。
は、計量の際、粉流体の流量が、計量設定値、各供給容
器内の原材料量、粉流体物性等により左右されて異なる
ため、同一制御機能の計量装置では高精度計量が得られ
ないことによった。
言い換えると、従来の粉流体計量混合及び分配装置では
、流速一定を前提とした計量制御のため、以下の欠点を
有する。
、流速一定を前提とした計量制御のため、以下の欠点を
有する。
■ 計量精度:外乱や液体・粉体の物性値の変化による
流速変動により、精度が保証されない事態を生じる。
流速変動により、精度が保証されない事態を生じる。
すなわち、重力移送の場合、例えば供給側容器の粉流体
残存量により、流下する粉及び液の流速は変動するが、
残存量の変化が大きいと流速がある条件範囲をはみ出す
ため、精度を悪くした。
残存量により、流下する粉及び液の流速は変動するが、
残存量の変化が大きいと流速がある条件範囲をはみ出す
ため、精度を悪くした。
また、このことは、供給側容器の粉量及び液量をある中
白で制限し、粉量及び液量を常にある一定量以上に確保
する必要性を示すものであり、粉流体のロスを生じてラ
ンニングコストを増加させた。
白で制限し、粉量及び液量を常にある一定量以上に確保
する必要性を示すものであり、粉流体のロスを生じてラ
ンニングコストを増加させた。
さらに、吸湿性のある粉体とかブリッジを起こし易い粉
体では、その保存環境条件によってその粉体の流動性は
異なる。従って、供給容器に保存しながら使用するシス
テムでは、環境条件の変化(例えば、温度、湿度とか粉
体の流動性促進のための付帯設備−バイブレーク−やエ
アーノツカー等−による振動)により、その粉体の流動
性は変化する。このため、流速の条件が異なり計量精度
を悪化させてしまう。
体では、その保存環境条件によってその粉体の流動性は
異なる。従って、供給容器に保存しながら使用するシス
テムでは、環境条件の変化(例えば、温度、湿度とか粉
体の流動性促進のための付帯設備−バイブレーク−やエ
アーノツカー等−による振動)により、その粉体の流動
性は変化する。このため、流速の条件が異なり計量精度
を悪化させてしまう。
■ 計量範囲二計量範囲が狭い。
この理由は、計量しても、系の応答遅れにより流れ込み
量があり、この量が流速により決定されるため、流速一
定のもとでは、計量範囲を狭めることにより、許容でき
る流れ込み量を保証している。従って、同一粉流体の計
量であっても、おのおの適性な計量範囲の計量装置が必
要であり、装置数が増加する。
量があり、この量が流速により決定されるため、流速一
定のもとでは、計量範囲を狭めることにより、許容でき
る流れ込み量を保証している。従って、同一粉流体の計
量であっても、おのおの適性な計量範囲の計量装置が必
要であり、装置数が増加する。
■ 計量時間:計量設定値により計量時間が左右される
。
。
計量設定値が小さい場合は、計量時間は短く、大きい場
合は長くなる。従って、製造サイクル上適性な計量装置
が計量値に応じて必要であり、装置数が増加する。
合は長くなる。従って、製造サイクル上適性な計量装置
が計量値に応じて必要であり、装置数が増加する。
■ 設備:計量設備の複雑化及び装置台数の増加。
計量装置に適した流速設定が必要であり、かつ設定流速
値に対して適性な計量制御装置が必要であり、装置数が
増加する。
値に対して適性な計量制御装置が必要であり、装置数が
増加する。
また、従来装置では、液体と粉体にそれぞれ共有できる
計量装置はなく、液体用、粉体用に別々の計量装置が必
要であり、計量装置台数が増加した。
計量装置はなく、液体用、粉体用に別々の計量装置が必
要であり、計量装置台数が増加した。
本発明の目的は、上記事情に基づいてなされたもので、
本出願人は先にこれらの問題点解消のためクローズドル
ープの計量制御方法でファジィ制御を用いた液体・粉体
計量混合装置を提案した(特願昭62−115895号
)が、この案を基にして、外乱や液体・粉体物性値の変
化による流速変動に影響されない高精度な計量を実現す
ると共に、ワイドレンジの計量範囲を確保し、かつ計量
設定値の大小に左右されないで短時間計量を実現する計
量制御装置を用い、更に計量混合と計量分配とを同一の
計量制御装置で行うシステムを構成し、計量分配の精度
の向上による、混合液ロス量の低減、整備の簡素化並び
に製造能力の増強と、功原材料のロスの低減を計り、 ■ 装置台数の低減によるイニシャルコスト低減 ■ 装置台数の低減によるメンテナンス工数低減 ■ 装置台数の低減による信頼性向上による故障低減 ■ 原材料ロスの低減によるランニングコスト低減 の経済効果の高い粉流体計量混合分配装置を提供するこ
とにある。
本出願人は先にこれらの問題点解消のためクローズドル
ープの計量制御方法でファジィ制御を用いた液体・粉体
計量混合装置を提案した(特願昭62−115895号
)が、この案を基にして、外乱や液体・粉体物性値の変
化による流速変動に影響されない高精度な計量を実現す
ると共に、ワイドレンジの計量範囲を確保し、かつ計量
設定値の大小に左右されないで短時間計量を実現する計
量制御装置を用い、更に計量混合と計量分配とを同一の
計量制御装置で行うシステムを構成し、計量分配の精度
の向上による、混合液ロス量の低減、整備の簡素化並び
に製造能力の増強と、功原材料のロスの低減を計り、 ■ 装置台数の低減によるイニシャルコスト低減 ■ 装置台数の低減によるメンテナンス工数低減 ■ 装置台数の低減による信頼性向上による故障低減 ■ 原材料ロスの低減によるランニングコスト低減 の経済効果の高い粉流体計量混合分配装置を提供するこ
とにある。
本発明の上記目的は、流速を変化させるクローズドルー
プの粉流体計量制御方法により複数種の液体及び粉体を
それぞれ計量して混合し、混合した混合液を複数の分配
容器に計量分配する液体・粉体計量混合分配装置であっ
て、原材料が充填された複数の供給容器と、前記供給容
器からの液体及び粉体を受け混合する混合容器と、前記
混合容器からの混合液を計量分配される分配容器と、所
定範囲で流量が生じない流量特性を有し前記供給容器及
び分配容器にそれぞれ付属して流速を制御する流量調整
器と、前記混合容器に配置されて粉流体及び混合液を計
量する検出器と、前記検出器により観測される実計量値
及び計量設定値とに基づいてファジィ制御を行い前記流
量調整器の粉流体送流速度を算出し出力する計量制御装
置と、前記計量制御装置の出力を前記流量調整器にそれ
ぞれ切替えて出力する切替装置と、から成ることを特徴
とする液体・粉体計量混合分配装置により達成される。
プの粉流体計量制御方法により複数種の液体及び粉体を
それぞれ計量して混合し、混合した混合液を複数の分配
容器に計量分配する液体・粉体計量混合分配装置であっ
て、原材料が充填された複数の供給容器と、前記供給容
器からの液体及び粉体を受け混合する混合容器と、前記
混合容器からの混合液を計量分配される分配容器と、所
定範囲で流量が生じない流量特性を有し前記供給容器及
び分配容器にそれぞれ付属して流速を制御する流量調整
器と、前記混合容器に配置されて粉流体及び混合液を計
量する検出器と、前記検出器により観測される実計量値
及び計量設定値とに基づいてファジィ制御を行い前記流
量調整器の粉流体送流速度を算出し出力する計量制御装
置と、前記計量制御装置の出力を前記流量調整器にそれ
ぞれ切替えて出力する切替装置と、から成ることを特徴
とする液体・粉体計量混合分配装置により達成される。
そのため、下記の基本構成要素により本発明の液体粉体
計量混合分配装置は構成される。
計量混合分配装置は構成される。
(1)供給容器:計量される原材料液体又は粉体を貯蔵
する容器。
する容器。
容器の容量は、製造に適したスケールを要する。
本発明にて、容器の残量の制限はなく、理論的には残量
Oまで計量できる。又、原材料の物性値(例えば、液体
であれば粘度等、粉体であれば粒径等)に影響されず、
流出可能な物性値を有していれば、どんな液及び粉でも
残量0まで計量可能である。
Oまで計量できる。又、原材料の物性値(例えば、液体
であれば粘度等、粉体であれば粒径等)に影響されず、
流出可能な物性値を有していれば、どんな液及び粉でも
残量0まで計量可能である。
(2)流量調整器:供給容器数に対応した個数分を有し
、例えば、スクリューフィーダでは、回転数を指令する
ことで流れを制御する。開度ダンパーでは位置指令によ
り開度も変化させることで流れを変化させる。
、例えば、スクリューフィーダでは、回転数を指令する
ことで流れを制御する。開度ダンパーでは位置指令によ
り開度も変化させることで流れを変化させる。
以上は、粉体用のものであるが、液体用としては開度調
整弁等がある。
整弁等がある。
また、前記流量調整器の各流量特性は、回転数0%近傍
または開度0%近傍で原材料の流出を全く生じないで、
10%近傍から流量を生じる構造をそれぞれ有している
。
または開度0%近傍で原材料の流出を全く生じないで、
10%近傍から流量を生じる構造をそれぞれ有している
。
なお、駆動源としては、例えばACサーボモータ等が適
用される。
用される。
(3)混合容器:製造スケールに適した容量の容器。
攪拌機を設置することで混合を行う。
(4)検出器:混合容器に配置され、混合容器に移送さ
れる液体及び粉体更に該液体及び粉体を混合した混合液
を計量する機器。混合可能な液体及び粉体については同
一容器にての累積計量が可能である。
れる液体及び粉体更に該液体及び粉体を混合した混合液
を計量する機器。混合可能な液体及び粉体については同
一容器にての累積計量が可能である。
(5)計量制御装置:流速を変化させるクローズドルー
プ制御を行う精密計量制御装置であり、ファジィ推論に
よる制御方式により、流量調整器の粉流体逆流速度を可
変にする。即ち、流量調整器の初期の粉流体送流速度は
、流量調整器の流量特性と計量設定値とにより、また、
その後の送流速度は実計量値と計量設定値に基づいてフ
ァジィ制御により推移される。
プ制御を行う精密計量制御装置であり、ファジィ推論に
よる制御方式により、流量調整器の粉流体逆流速度を可
変にする。即ち、流量調整器の初期の粉流体送流速度は
、流量調整器の流量特性と計量設定値とにより、また、
その後の送流速度は実計量値と計量設定値に基づいてフ
ァジィ制御により推移される。
供給容器の原材料液又は粉を計量するときは加算計量と
なり、混合液を分配容器に移液しながら計量するときは
減算計量となる。1台の計量装置にて計量が可能であり
装置数が低減出来る。
なり、混合液を分配容器に移液しながら計量するときは
減算計量となる。1台の計量装置にて計量が可能であり
装置数が低減出来る。
(6)切替装置:複数の流量調整器を1台の駆動制御装
置にて制御するための装置である。計量制御装置の出力
を所定の流量調整器に切替え出力する。
置にて制御するための装置である。計量制御装置の出力
を所定の流量調整器に切替え出力する。
(7)分配容器:混合された液を必要量受け取る容器で
あり、製造システムにより適切な個数を設置する。
あり、製造システムにより適切な個数を設置する。
本発明の基本構成要素は、上記の通りであるが、本発明
は流速を可変するクローズドループの計量制御装置を用
い、かつその計量制御装置はファジィ推論に基づく制御
を行うことと、計量混合と計量分配を一つの計量制御装
置で行うことが本発明の特徴である。
は流速を可変するクローズドループの計量制御装置を用
い、かつその計量制御装置はファジィ推論に基づく制御
を行うことと、計量混合と計量分配を一つの計量制御装
置で行うことが本発明の特徴である。
また、本発明は、液体及び粉体の計量混合および計量分
配にあたって、洗浄等のため、種々の付帯装置を設置す
る場合がある。例えば、計量容器。
配にあたって、洗浄等のため、種々の付帯装置を設置す
る場合がある。例えば、計量容器。
液体ストックタンク等にスプレーポール等を設置し、配
管途中に切り替え弁を設置する。又、各容器に混合のた
め攪拌機を設置する。更に、保温のため恒温槽等からの
温水循環等を行う。
管途中に切り替え弁を設置する。又、各容器に混合のた
め攪拌機を設置する。更に、保温のため恒温槽等からの
温水循環等を行う。
以下、図面により本発明の実施態様を詳説する。
第1図の1実施態様は、N種類の液体と1種類の粉体の
計量混合と、他の同様な系からの粉体・液体そしてそれ
らの混合液とを混合する調製タンクと更にL個の分配容
器系よりなる液体・粉体計量混合分配装置を示している
。
計量混合と、他の同様な系からの粉体・液体そしてそれ
らの混合液とを混合する調製タンクと更にL個の分配容
器系よりなる液体・粉体計量混合分配装置を示している
。
すなわち、この実施態様では、供給容器として上流側に
配置され、原料液を充填したN個のタンク及び原料粉を
充填した1個の貯蔵ホッパから、混合容器として下流側
に配置されかつ重量検出器を備えた1種のタンク(混合
容器)にそれぞれ原材料を供給し、原材料の重量を累積
計量後混合し調製して又更にL個の分配容器に計量分配
する場合を示す。
配置され、原料液を充填したN個のタンク及び原料粉を
充填した1個の貯蔵ホッパから、混合容器として下流側
に配置されかつ重量検出器を備えた1種のタンク(混合
容器)にそれぞれ原材料を供給し、原材料の重量を累積
計量後混合し調製して又更にL個の分配容器に計量分配
する場合を示す。
原料液が充填されたタンク1,2.・・・、N(但し、
本実施態様ではN≦9)は、サーボモータ61.62.
・・・、6Nにより駆動される開度調整弁11,12.
・・・、2Nをそれぞれの液供給路に配置している。
本実施態様ではN≦9)は、サーボモータ61.62.
・・・、6Nにより駆動される開度調整弁11,12.
・・・、2Nをそれぞれの液供給路に配置している。
また、前記タンク1.2.・・・、Nは、閉止弁21.
22.・・・、2Nの各出力を混合容器40に案内する
共通の連結管41に連設されている。
22.・・・、2Nの各出力を混合容器40に案内する
共通の連結管41に連設されている。
一方、原料粉が充填された貯蔵ホッパ30は、サーボモ
ータ31により駆動されるスクリューフィーダ32を介
して供給配管がシャッタゲート33と接続しており、ゲ
ート出力は配管により同様に前記混合容器40に案内さ
れている。
ータ31により駆動されるスクリューフィーダ32を介
して供給配管がシャッタゲート33と接続しており、ゲ
ート出力は配管により同様に前記混合容器40に案内さ
れている。
前記開度調整弁11,12.・・・、IN及びスクリュ
ーフィーダ32により示される流量調整器は、それぞれ
の流量特性が、例えば開度調整弁では第3図に図示する
とおり、イコールパーセント特性を有すると共に、弁開
度0%近傍で弁閉とし、10%程度近傍から液が流れ出
すように設けられている。又分配系においても開度調整
弁51,52.53,5Lは同様なものが用いられる。
ーフィーダ32により示される流量調整器は、それぞれ
の流量特性が、例えば開度調整弁では第3図に図示する
とおり、イコールパーセント特性を有すると共に、弁開
度0%近傍で弁閉とし、10%程度近傍から液が流れ出
すように設けられている。又分配系においても開度調整
弁51,52.53,5Lは同様なものが用いられる。
前記スクリューフィーダ32は回転数を可変する事で粉
体送流速度を広範に亘って変化させることができるもの
である。
体送流速度を広範に亘って変化させることができるもの
である。
前記混合容器40には各供給容器から移送されて来る液
体及び粉体の重量を計量する検出器及び分配容器への混
合流を計量する検出器として、ロードセル42を有し、
ロードセルアンプ43を通して計量制御装置44と接続
されており、計量制御装置はサーボドライバ45を介し
て切替装置46と接続されている。
体及び粉体の重量を計量する検出器及び分配容器への混
合流を計量する検出器として、ロードセル42を有し、
ロードセルアンプ43を通して計量制御装置44と接続
されており、計量制御装置はサーボドライバ45を介し
て切替装置46と接続されている。
前記切替装置46は、計量制御装置44の指令に基づい
て切替わり、原料供給系又は混合液分配系の1つの系を
選択して、制御装置から発せられる制御信号を切替えて
出力する。
て切替わり、原料供給系又は混合液分配系の1つの系を
選択して、制御装置から発せられる制御信号を切替えて
出力する。
なお、混合容器への粉体の移送について、粉体の流動性
を促進するため、図示はしないが、貯蔵ホッパ、パイブ
レーク又はエアレーション等が設備されている。
を促進するため、図示はしないが、貯蔵ホッパ、パイブ
レーク又はエアレーション等が設備されている。
次にこのように構成された粉流体計量装置の計量混合プ
ロセスについて、第1図と共に、第2図の制御ブロック
図を併用して説明する。
ロセスについて、第1図と共に、第2図の制御ブロック
図を併用して説明する。
最初に、計量制御装置44に、混合の対象となる供給容
器の指定、対象原材料の計量順序及び混合順序等の製造
条件が設定される。
器の指定、対象原材料の計量順序及び混合順序等の製造
条件が設定される。
計量制御装置44に計量設定値が設定され、計量開始が
指示されると、切替装置46が切替わり、最初に選択さ
れた供給系、ここでは粉体の計量が最先されて貯蔵ホッ
パ30のシャツターゲート33が開となり、スクリュー
フィーダ32が予め定められた回転数で粉体を移送する
ように、計量制御装置44からサーボドライバ45に回
転数指令が伝送され、サーボモータ31を駆動して指示
された回転数にスクリューフィーダを回転させ、原材料
の流れを引き起こす。これにより、貯蔵ホッパ30の原
材料は、混合容器40に移送され始める。この際、前記
スクリューフィーダ32は初期回転数が、計量制御装置
44のファジィ制御部442により演算され、前記スク
リューフィーダの流量特性と計量設定値に基づいたファ
ジィ推論により算出される。
指示されると、切替装置46が切替わり、最初に選択さ
れた供給系、ここでは粉体の計量が最先されて貯蔵ホッ
パ30のシャツターゲート33が開となり、スクリュー
フィーダ32が予め定められた回転数で粉体を移送する
ように、計量制御装置44からサーボドライバ45に回
転数指令が伝送され、サーボモータ31を駆動して指示
された回転数にスクリューフィーダを回転させ、原材料
の流れを引き起こす。これにより、貯蔵ホッパ30の原
材料は、混合容器40に移送され始める。この際、前記
スクリューフィーダ32は初期回転数が、計量制御装置
44のファジィ制御部442により演算され、前記スク
リューフィーダの流量特性と計量設定値に基づいたファ
ジィ推論により算出される。
混合容器40のロードセル42は、移送された原材料の
重量を検知し、その値をロードセルアンプ43を通じて
計量制御装置44にフィードバックする。
重量を検知し、その値をロードセルアンプ43を通じて
計量制御装置44にフィードバックする。
計量制御装置44は、フィルタ演算部441がこのフィ
ードバックされた実計量値と計量設定値とに基づいて偏
差及び偏差の時間的変化量を算出すると共に、これらの
量にローパスフィルタ処理を施した観測量を算出する。
ードバックされた実計量値と計量設定値とに基づいて偏
差及び偏差の時間的変化量を算出すると共に、これらの
量にローパスフィルタ処理を施した観測量を算出する。
前記ファジィ制御部442はこの観測量をもとにファジ
ィ推論を行い、次の制御周期における前記スクリューフ
ィーダ32の回転数を算出し、流速を変更する。この際
、ファジィ推論によるメンバーシップ関数は、偏差量及
び偏差時間変化量の各物理量に対応する分割が、物理量
の小さい区間を細かくして設けられる。これは、計量精
度向上並びに短時間計量を目的とするためであり、偏差
量が大であれば、制御性の良い事は必要なく、偏差量が
小である場合に制御精度を向上させる必要があるからで
ある。このことは、ローパスフィルタ処理機能にも当て
はまり、偏差量等が小さい場合にローパスフィルタの偏
差量等を使用し、計量検出器(ロードセル)の動特性を
緩和して計量精度を向上させる。
ィ推論を行い、次の制御周期における前記スクリューフ
ィーダ32の回転数を算出し、流速を変更する。この際
、ファジィ推論によるメンバーシップ関数は、偏差量及
び偏差時間変化量の各物理量に対応する分割が、物理量
の小さい区間を細かくして設けられる。これは、計量精
度向上並びに短時間計量を目的とするためであり、偏差
量が大であれば、制御性の良い事は必要なく、偏差量が
小である場合に制御精度を向上させる必要があるからで
ある。このことは、ローパスフィルタ処理機能にも当て
はまり、偏差量等が小さい場合にローパスフィルタの偏
差量等を使用し、計量検出器(ロードセル)の動特性を
緩和して計量精度を向上させる。
計量開始後、前記スクリューフィーダ32は適切な回転
速度となるように制御され、次第に計量偏差が小さくな
るにつれ、回転速度も次第に遅くなる方向になり、流速
は少なくなる。計量偏差、計量偏差時間の時間変化量が
小さくなり、計量偏差がある値以下となると、計量停止
し、シャックゲート33は閉となり、スクリューフィー
ダ32の回転数はOとなり、回転を停止する。このとき
、流速は微小であり、流れ込み量は微小である。よって
、計量停止後の流れ込み量は小さくなり、計量精度は、
流速変動に依存せず向上する。前記スクリューフィーダ
32は、その流量特性から、偏差0近傍にて回転数約1
0%程度をファジィ推論演算に推移する。従って、スク
リューフィーダの回転ムラ、機械的ガタ等があっても、
このデッドゾーン及びファジィ制御方式により、これら
悪影響を吸収して高精度の計量が出来る。更に、計量範
囲において、計量設定値とかプロセスの系によりスクリ
ューフィーダ32の動作が変わり、計量設定値の大小を
問わず同一計量装置にて計量ができ、計量範囲が拡大す
る。但し、検出端の静的精度内である。
速度となるように制御され、次第に計量偏差が小さくな
るにつれ、回転速度も次第に遅くなる方向になり、流速
は少なくなる。計量偏差、計量偏差時間の時間変化量が
小さくなり、計量偏差がある値以下となると、計量停止
し、シャックゲート33は閉となり、スクリューフィー
ダ32の回転数はOとなり、回転を停止する。このとき
、流速は微小であり、流れ込み量は微小である。よって
、計量停止後の流れ込み量は小さくなり、計量精度は、
流速変動に依存せず向上する。前記スクリューフィーダ
32は、その流量特性から、偏差0近傍にて回転数約1
0%程度をファジィ推論演算に推移する。従って、スク
リューフィーダの回転ムラ、機械的ガタ等があっても、
このデッドゾーン及びファジィ制御方式により、これら
悪影響を吸収して高精度の計量が出来る。更に、計量範
囲において、計量設定値とかプロセスの系によりスクリ
ューフィーダ32の動作が変わり、計量設定値の大小を
問わず同一計量装置にて計量ができ、計量範囲が拡大す
る。但し、検出端の静的精度内である。
又、計量時間においても、スクリューフィーダ32の動
作パターンが変化し、計量設定値の大小を問わず、はぼ
同一の短時間の計量ができる。
作パターンが変化し、計量設定値の大小を問わず、はぼ
同一の短時間の計量ができる。
次に、混合対象となる供給容器タンク1の液の計量に切
りかわる。切替装置46はタンク1側の開度調整弁11
及び閉止弁21に切替る。計量設定値は予め設定されて
おり、計量開始指令に従い上記と同様な制御を行い計量
する。すなわち、制御装置内の制御機能は同一であり、
操作端のスクリューフィーダ32及びシャッタゲート3
3への出力信号が切替装置46にて開度調整弁11及び
閉止弁21に切り替えられるのみである。なお、この際
、計量制御装置44から出力される制御信号は、回転数
指令から、弁開度に対応した位置指令に変換されて出力
される。すなわち、系統選択信号によって切替わる制御
方式切替装置443により、前記ファジィ制御部442
の出力が位置指令変換部444に送られて位置指令信号
に変換された後、前記サーボドライバ45に出力される
。
りかわる。切替装置46はタンク1側の開度調整弁11
及び閉止弁21に切替る。計量設定値は予め設定されて
おり、計量開始指令に従い上記と同様な制御を行い計量
する。すなわち、制御装置内の制御機能は同一であり、
操作端のスクリューフィーダ32及びシャッタゲート3
3への出力信号が切替装置46にて開度調整弁11及び
閉止弁21に切り替えられるのみである。なお、この際
、計量制御装置44から出力される制御信号は、回転数
指令から、弁開度に対応した位置指令に変換されて出力
される。すなわち、系統選択信号によって切替わる制御
方式切替装置443により、前記ファジィ制御部442
の出力が位置指令変換部444に送られて位置指令信号
に変換された後、前記サーボドライバ45に出力される
。
位置指令信号は、サーボモータ61を駆動して指示され
た位置に開度調整弁11の弁ポートを設定して、開度を
調整し、原材料の流れを引き起こす。
た位置に開度調整弁11の弁ポートを設定して、開度を
調整し、原材料の流れを引き起こす。
この際、前記開度調整弁11は初期開度が先の粉体計量
の場合と同様、前記ファジィ制御部442により演算さ
れ、弁の流量特性と計量設定値に基づいてファジィ推論
により算出される。混合容器40のロードセル42は、
移送された原材料の重量を検知し、その値をロードセル
アンプ43を通じて計量制御装置44にフィードバック
する。
の場合と同様、前記ファジィ制御部442により演算さ
れ、弁の流量特性と計量設定値に基づいてファジィ推論
により算出される。混合容器40のロードセル42は、
移送された原材料の重量を検知し、その値をロードセル
アンプ43を通じて計量制御装置44にフィードバック
する。
計量制御装置44はフィルタ演算部441が、フィード
バックされた実重量値から、計量設定値との偏差、偏差
の時間変化量を演算すると共に、これら量にローパスフ
ィルタ処理を施した値を算出する。前記ファジィ制御部
442はこの算出された値をもとに、ファジィルールに
基づく推論演算を行い、次の制御周期において適切な流
速となる弁開度を求める。
バックされた実重量値から、計量設定値との偏差、偏差
の時間変化量を演算すると共に、これら量にローパスフ
ィルタ処理を施した値を算出する。前記ファジィ制御部
442はこの算出された値をもとに、ファジィルールに
基づく推論演算を行い、次の制御周期において適切な流
速となる弁開度を求める。
この際、弁の流量特性は、先のスクリューフィーダ32
のそれと同様、弁開度0%近傍で全閉とし、10%近傍
から液が流れる特性を有しており、従って、弁は弁開度
約10%程度をファジィ推論に基づいて推移する。これ
により弁の機械的ガタ等は吸収されて、高精度計量が得
られる。
のそれと同様、弁開度0%近傍で全閉とし、10%近傍
から液が流れる特性を有しており、従って、弁は弁開度
約10%程度をファジィ推論に基づいて推移する。これ
により弁の機械的ガタ等は吸収されて、高精度計量が得
られる。
次に、供給容器タンク2の液の計量に切替わる。
切替装置46が切替わりタンク2側の開度調整弁12及
び閉止弁22が選択されると、計量開始指令に従い上記
と同様な制御により、前記開度調整弁12の弁開度がフ
ァジィ制御される。その結果、タンク2の液は連結管4
1を共有して、混合容器40に移液される。この連結管
の意味は、配管口径を大きくして、配管中の残液を自然
落下させる。
び閉止弁22が選択されると、計量開始指令に従い上記
と同様な制御により、前記開度調整弁12の弁開度がフ
ァジィ制御される。その結果、タンク2の液は連結管4
1を共有して、混合容器40に移液される。この連結管
の意味は、配管口径を大きくして、配管中の残液を自然
落下させる。
従って、計量精度を向上させるために、本連結管の配管
長は極力短いことが必要である。しかし、本連結管を使
用せずに混合容器40に各々単独配管して接続する方法
もある。この場合、受入容器の大きさが有限であるため
混合される粉量及び液量が制限される。加えて、複数の
原材料を受入れる場合、配管構成が困難となる設備上の
問題がある。しかし、反面、連結管中の残量が問題とな
る超高精度の計量には有利である。
長は極力短いことが必要である。しかし、本連結管を使
用せずに混合容器40に各々単独配管して接続する方法
もある。この場合、受入容器の大きさが有限であるため
混合される粉量及び液量が制限される。加えて、複数の
原材料を受入れる場合、配管構成が困難となる設備上の
問題がある。しかし、反面、連結管中の残量が問題とな
る超高精度の計量には有利である。
選択されたタンクの液の供給が順次行われ、最先された
粉体と共に混合容器40による複数種の原料液の累積計
量が終了すると攪拌機49によって混合され混合液が出
来る。攪拌終了により混合液は次の分配容器(51〜5
L)に計量分配される。その場合の計量制御の要領は前
記供給容器より混合容器の場合と全く同様である。但し
、混合容器40においてロードセル42は減算計量方式
で作動する。
粉体と共に混合容器40による複数種の原料液の累積計
量が終了すると攪拌機49によって混合され混合液が出
来る。攪拌終了により混合液は次の分配容器(51〜5
L)に計量分配される。その場合の計量制御の要領は前
記供給容器より混合容器の場合と全く同様である。但し
、混合容器40においてロードセル42は減算計量方式
で作動する。
次に、本発明に基づいて行った実験結果について述べる
。
。
この実験は、先の第1図に示した計量装置において、液
体用供給容器、タンク1と粉体用貯蔵ホッパ30を有し
、混合容器40にて順次計量する実験を行った。
体用供給容器、タンク1と粉体用貯蔵ホッパ30を有し
、混合容器40にて順次計量する実験を行った。
本結果の計量装置は、最大10kgの計量ができ、ロー
ドセルの精度は5000分の1である。液体計量系及び
混合液分配系では、開度調整弁(11〜IN)、(51
〜5L)の位置制御をサーボモータ(61〜6N)、(
71〜7L)にて行い、粉体計量系では、スクリューフ
ィーダ32をサーボモータ31にて回転数制御する。
ドセルの精度は5000分の1である。液体計量系及び
混合液分配系では、開度調整弁(11〜IN)、(51
〜5L)の位置制御をサーボモータ(61〜6N)、(
71〜7L)にて行い、粉体計量系では、スクリューフ
ィーダ32をサーボモータ31にて回転数制御する。
第4図は、その時の液体(実験では水を使用)の1kg
計量結果を示す。又、第5図に粉体の500g計量結果
を示す。第7図と第8図から明らかな通り、操作器の動
作パターン(液体二開度調整弁、粉体ニスクリユーフィ
ーダ)は変わるが、はぼ同じ計量時間で高精度の計量結
果が得られた。
計量結果を示す。又、第5図に粉体の500g計量結果
を示す。第7図と第8図から明らかな通り、操作器の動
作パターン(液体二開度調整弁、粉体ニスクリユーフィ
ーダ)は変わるが、はぼ同じ計量時間で高精度の計量結
果が得られた。
又、液体の場合、供給容器タンク1.及び混合容器40
のレベルや開度調整弁に付帯する影響を確認したが、同
一の制御方法にて高精度の計量結果を得た。更に、粉体
の場合についても、貯蔵ホッパに振動を加え粉体を圧縮
し、流動性を変化させるなど、流量特性に変化を加えた
が、当然スクリューフィーダの動作パターンは異なるも
のの、計量時間の短いこと、計量精度の高いこと共に同
様な結果を得た。
のレベルや開度調整弁に付帯する影響を確認したが、同
一の制御方法にて高精度の計量結果を得た。更に、粉体
の場合についても、貯蔵ホッパに振動を加え粉体を圧縮
し、流動性を変化させるなど、流量特性に変化を加えた
が、当然スクリューフィーダの動作パターンは異なるも
のの、計量時間の短いこと、計量精度の高いこと共に同
様な結果を得た。
また、本考案の他の変更例として、先の実施態様で述べ
た混合容器に検出器を設置して計量する加算計量方式と
、これとは別に供給容器に検出器を設置して原材料の流
下量を計量する減算計量方式とを組み合わせることもで
きる。このように設けることにより、例えば、減算計量
にて微小計量を行い、加算式計量にて計量設定値の大き
なものを計量することで、更に広い計量範囲の計量がで
きる。
た混合容器に検出器を設置して計量する加算計量方式と
、これとは別に供給容器に検出器を設置して原材料の流
下量を計量する減算計量方式とを組み合わせることもで
きる。このように設けることにより、例えば、減算計量
にて微小計量を行い、加算式計量にて計量設定値の大き
なものを計量することで、更に広い計量範囲の計量がで
きる。
また、本発明の他の変更例として、混合容器の下流側に
配置された調製タンクを移動式に設けることが出来る。
配置された調製タンクを移動式に設けることが出来る。
このように設けた計量混合装置では、適用される前述し
た計量装置が、短時間計量を可能にしているため、調製
タンクの移動が計量プロセスにより制約されることがな
い。更に、複数個の混合容器又は調製タンクが設備され
る大型のシステムでは、配管の簡素化と共に汎用性が向
上できる。
た計量装置が、短時間計量を可能にしているため、調製
タンクの移動が計量プロセスにより制約されることがな
い。更に、複数個の混合容器又は調製タンクが設備され
る大型のシステムでは、配管の簡素化と共に汎用性が向
上できる。
なお、本発明に適用できる検出器としては、先の実施態
様に上げたロードセルの外に、各種検出器が上げられる
。例えば、各種レベル計等である。
様に上げたロードセルの外に、各種検出器が上げられる
。例えば、各種レベル計等である。
ここで、計量範囲は、その検出器の静的精度により異な
る。
る。
以上記載したとおり、本発明の流速を変化させるクロー
ズドループの粉流体計量制御方法により複数種の液体及
び粉体をそれぞれ計量して混合し、混合した混合液を複
数の分配容器に計量分配する液体・粉体計量混合分配装
置であって、原材料が充填された複数の供給容器と、前
記供給容器からの液体及び粉体を受け混合する混合容器
と、前記混合容器からの混合液を計量分配される分配容
器と、所定範囲で流量が生じない流量特性を有し前記供
給容器及び分配容器にそれぞれ付属して流速を制御する
流量調整器と、前記混合容器に配置されて粉流体及び混
合液を計量する検出器と、前記検出器により観測される
実計量値及び計量設定値とに基づいてファジィ制御を行
い前記流量調整器の粉流体送流速度を算出し、前記計量
制御装置の出力を前記流量調整器にそれぞれ切替えて出
力する切替装置と、から成ることを特徴とする液体・粉
体計量混合分配装置によれば、広い範囲の計量設定値、
供給容器内の原材料量及び混合容器内の混合液量、原材
料及び混合液量の物性値等に左右されない精密な、迅速
な計量制御装置の採用、更に計量混合と計量分配とを同
一の計量制御装置で行うことにより、計量分配計量の精
度の向上による混合液ロスの低減、計量装置台数の低減
、原材料のロスの低減ができるため、下記の経済的効果
を得ることができる。
ズドループの粉流体計量制御方法により複数種の液体及
び粉体をそれぞれ計量して混合し、混合した混合液を複
数の分配容器に計量分配する液体・粉体計量混合分配装
置であって、原材料が充填された複数の供給容器と、前
記供給容器からの液体及び粉体を受け混合する混合容器
と、前記混合容器からの混合液を計量分配される分配容
器と、所定範囲で流量が生じない流量特性を有し前記供
給容器及び分配容器にそれぞれ付属して流速を制御する
流量調整器と、前記混合容器に配置されて粉流体及び混
合液を計量する検出器と、前記検出器により観測される
実計量値及び計量設定値とに基づいてファジィ制御を行
い前記流量調整器の粉流体送流速度を算出し、前記計量
制御装置の出力を前記流量調整器にそれぞれ切替えて出
力する切替装置と、から成ることを特徴とする液体・粉
体計量混合分配装置によれば、広い範囲の計量設定値、
供給容器内の原材料量及び混合容器内の混合液量、原材
料及び混合液量の物性値等に左右されない精密な、迅速
な計量制御装置の採用、更に計量混合と計量分配とを同
一の計量制御装置で行うことにより、計量分配計量の精
度の向上による混合液ロスの低減、計量装置台数の低減
、原材料のロスの低減ができるため、下記の経済的効果
を得ることができる。
■ 装置台数の低減によるイニシャルコスト低減
■ 装置台数の低減によるメンテナンス工数低減
■ 装置台数の低減による信頼性向上による故障低減
■ 流速制御のため原材料の残存量(ヘッド差)等に影
響されず、原材料ロスの低減によるランニングコスト低
減等が得られる。
響されず、原材料ロスの低減によるランニングコスト低
減等が得られる。
第1図は本発明の1実施態様による多種粉流体の計量混
合分配装置の構成図、第2図は第1図装置を説明する制
御ブロック図、第3図は開度調整弁の流量特性図、第4
図、第5図は実施例データを示す計量特性図、第6図は
従来例を説明する図である。 1.2.・・・、N・・・タンク(供給容器)1、.1
,12.・・・、IN・・・開度調整弁21.22.・
・・、2N・・・閉止弁30・・・貯蔵ホッパ(供給容
器) 31・・・サーボモータ 32・・・スクリューフィーダ 33・・・シャッタゲート 40・・・混合容器 41・・・連結管42・・・ロ
ードセル 43・・・ロードセルアンプ 44・・・計量制御装置 45・・・サーボドライバ 46・・・切替装置 47・・・底弁48・・・調製
タンク(混合容器の1種)49=;ヰ・・・攪拌機
合分配装置の構成図、第2図は第1図装置を説明する制
御ブロック図、第3図は開度調整弁の流量特性図、第4
図、第5図は実施例データを示す計量特性図、第6図は
従来例を説明する図である。 1.2.・・・、N・・・タンク(供給容器)1、.1
,12.・・・、IN・・・開度調整弁21.22.・
・・、2N・・・閉止弁30・・・貯蔵ホッパ(供給容
器) 31・・・サーボモータ 32・・・スクリューフィーダ 33・・・シャッタゲート 40・・・混合容器 41・・・連結管42・・・ロ
ードセル 43・・・ロードセルアンプ 44・・・計量制御装置 45・・・サーボドライバ 46・・・切替装置 47・・・底弁48・・・調製
タンク(混合容器の1種)49=;ヰ・・・攪拌機
Claims (1)
- (1)流速を変化させるクローズドループの粉流体計量
制御方法により複数種の液体及び粉体をそれぞれ計量し
て混合し、混合した混合液を複数の分配容器に計量分配
する液体・粉体計量混合分配装置であって、原材料が充
填された複数の供給容器と、前記供給容器からの液体及
び粉体を受け混合する混合容器と、前記混合容器からの
混合液を計量分配される分配容器と、所定範囲で流量が
生じない流量特性を有し前記供給容器及び分配容器にそ
れぞれ付属して流速を制御する流量調整器と、前記混合
容器に配置されて粉流体及び混合液を計量する検出器と
、前記検出器により観測される実計量値及び計量設定値
とに基づいてファジィ制御を行い前記流量調整器の粉流
体送流速度を算出し出力する計量制御装置と、前記計量
制御装置の出力を前記流量調整器にそれぞれ切替えて出
力する切替装置と、から成ることを特徴とする液体・粉
体計量混合分配装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25739487A JPH01100615A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 液体・粉体計量混合分配装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25739487A JPH01100615A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 液体・粉体計量混合分配装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100615A true JPH01100615A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17305780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25739487A Pending JPH01100615A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 液体・粉体計量混合分配装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01100615A (ja) |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP25739487A patent/JPH01100615A/ja active Pending
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