JPH03203B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、プラスチツクペレツト等の製造に
使用するポリマ混練造粒装置に係り、さらに詳し
くは、混練機（以下ミキサという）から造粒機に
供給される混練ポリマの量と、造粒機で処理され
る量とが常に平衡状態に維持されるようにしたポ
リマ混練造粒装置に関する。 周知の通り、プラスチツクペレツト等は、フイ
ーダ→ミキサ→造粒機（押出機とダイス等からな
る）の一連の装置からなるポリマ混練造粒装置に
よつて製造される。 この場合、ミキサから押出機への供給量と、押
出機から外部へ押出される量とが平衡していれば
問題はないが、これらの装置の処理能力の微妙な
差や、何らかの原因によつてその平衡が崩れる
と、装置全体の運転に重大な影響を与える。 例えば、押出機の能力が相対的に減少すると、
ミキサと押出機を接続しているシユート内の混練
ポリマは徐々に増加し、シユートに閉塞が生じ
る。この場合、ミキサより排出される混練ポリマ
は溶融しているのが普通であるが、粘性が大きく
て取扱いにくい上に、固化するとその除去に多大
の労力と時間を要する。逆に、押出機の処理能力
が相対的に過大になると、シユート内の混練ポリ
マのレベルは徐々に低下し、終には押出機が空運
転となる。そしてこのとき、押出機のスクリユと
シリンダバレルのメタル接触等を引き起こす不都
合がある。 そしてこれらの弊害を避けるために、従来、次
の方法がとられている。 (1) ミキサと押出機間のシユートに混練ポリマの
レベル（点）を検知する装置を設け、前記レベ
ルが所定範囲を逸脱したときにアラームを出
す。 (2) 人が常時監視し、手動操作によつてシユート
内の混練ポリマのレベルを調節する。 ところで、上記第１の方法によれば、混練ポリ
マのレベルが点で検出されるため、適正なレベル
検出ができないという欠点があつた。すなわち、
シユート中の混練ポリマは、製品銘柄により溶融
状のものからブロツク状のものまで、種々の性状
のものがあり、非溶融状のものは、押出機のスク
リユの回転にともなつて上下動しながら減少する
ので、単に上限レベルを検出するだけでは真の量
をとらえることができなかつた。また、例えば、
光電管でレベルを検知する場合は、シユート内の
蒸気の影響、あるいは検出窓の汚れ等により、安
定した計測が難しい。さらに、レベルを点でなく
線状に検出したい場合は、光電管を多数用いねば
ならず、実際的でなかつた。 一方、第２の方法においては、運転員がシユー
ト内の混練ポリマの状態を直接目視するか、テレ
ビカメラによつてモニタテレビに映出されるる画
像を見ながらレベルを判定し、フイーダからミキ
サに供給される原料の量を調節する。この監視・
調節作業は、それ自体が煩雑な上に、運転員は他
の装置の運転操作を兼務していることが多いた
め、調節操作が遅れて運転停止をやむなくされる
ケースが多く、多大な負担を常に強いられること
になる。 この発明は、上記の事情に鑑み、シユート内の
混練ポリマの量を常に適正な値に維持することの
できるポリマ混練造粒装置を提供するもので、工
業用テレビカメラ（以下、ITVと略称する。）に
よつてシユート内の混練ポリマを撮像し、前記撮
像画像のうち、混練ポリマを映出している画素の
全体画素に対する割合を求め、この割合が所定範
囲に保たれるように、フイーダからミキサへの原
料供給量を自動制御することを特徴とする。 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図である。図において、１は原料ホツパであ
り、原料ツパ１からフイーダ２によつてミキサ３
へ搬送供給された原料は、ミキサ３において混練
され、混練ポリマとなつてシユート４に一時滞留
され、押出機５によつて順次外部へ押出される。
ここでシユート４内の混練ポリマは、押出機５の
スクリユの回転にともなつて、上下に変動しなが
ら送り出されていく。そして、その様子がシユー
ト４ののぞき窓の外側斜上方に設置されたITV
６に撮像され、その映像信号Saが中央監視室８
内のモニタ９と、シユートレベル制御装置１０内
の画像サンプルユニツト１１に供給される。こう
して、前記混練ポリマの動きとレベルがモニタ９
に常時映出されるとともに、画像サンプルユニツ
ト１１に一定周期（例えば0.5〜1.0秒）毎に取り
込まれる。すなわち、画像サンプルユニツト１１
は、CPU１２の指令によつて、256本の水平走査
線からなる１画面分の映像信号Saをサンプリン
グし、１画面を256×256個の画素に分解し、各画
素を白黒の明暗に応じて16（４ビツト）の画像レ
ベルに変換してユニツト１１内のRAMに書き込
み、１画面が256×256×４ビツトからなる画素デ
ータを形成する。次に、CPU１２は、前記画素
データの中から13画素おきに１画素を読み出し、
20×20の画素データSbを、データバス１３を介
してメモリ１４に書き込む。こうして、１画面が
20×20×４ビツトの画素データSbに圧縮される
が、これによつて十分な精度を保ちつつ処理時間
の大幅な短縮を図ることができる。また、CPU
１２は、前記画素データSbに基づいて、シユー
ト４内における混練ポリマのレベルLaを検出し、
レベル設定値Lsと比較し、フイーダ２の回転数
設定値Nsを演算する。そして、この回転数設定
値Naからフイーダ２のの回転数Naを減算して偏
差を求め、偏差の正／負に応じて増速指令Ca／
減速指令CbをＩ／Ｏインターフエース１５およ
びシーケンスユニツト１６を介してフイーダ駆動
装置１７に供給する。ここで、シーケンスユニツ
ト１６は、自動／手動運転の切替えを制御し、自
動運転のときには増速指令Ca／減速指令Cbによ
つて、手動運転のときには後述する押ボタンスイ
ツチ２０ａ／２０ｂによつて、フイーダ２の回転
数を増減するべくフイーダ駆動装置１７をコント
ロールする。また、フイーダ駆動装置１７は、シ
ーケンスユニツト１６の出力によつてフイーダ２
の回転数を制御するとともに、フイーダ２の回転
数Naに対応する信号を指示計１８の第１入力端
とＩ／Ｏインターフエース１５とに供給する。前
記指示計１８は、中央監視室８に設置され、フイ
ーダ２の回転数Naと混練ポリマのレベルLaとを
表示するもので、レベルLaに対応する信号は
CPU１２からＩ／Ｏインターフエース１５を介
して指示計１８の第２入力端に供給される。ま
た、指示計１８の下方には、混練ポリマのレベル
制御を自動／手動に切替える押ボタンスイツチ１
９と、フイーダ２の回転数を手動で増／減するた
めの押タンスイツチ２０ａ／２０ｂとが設けら
れ、これらの出力がシーケンスユニツト１６に供
給されている。そして、押ボタンスイツチ１９の
操作により、手動運転を選択すると、シーケンス
ユニツト１６を介してCPU１２に伝達され、自
動運転が停止される。また、指示計１８の近傍に
はアラーム装置２１が設けられ、混練ポリマのレ
ベルLaが予め設定された範囲を逸脱したときに
アラームが出されるようになつている。 次に、第２図は上述したCPU１２の各作用を
説明するための機能ブロツク図である。この図か
ら明らかなように、CPU１２はまず混練ポリマ
のレベルLaによつてフイーダ２の回転数設定値
Nsを演算し、これによつてフイーダ２の回転数
を制御するというカスケード制御を行つている。
すなわち、CPU１２は、レベル検出手段３０に
よつて、画素データSbから混練ポリマのレベル
Laを演算し、これをレベル設定値Lsから減算し
て偏差を求めた後、レベル調節手段３１によつて
前記偏差からフイーダ２の回転数設定値Nsを演
算する。そして、回転数設定値Nsから回転数Na
を減算して偏差を求め、フイーダ回転数設定手段
３２によつて前記偏差から増速指令Caと減速指
令Cbを演算し、これをフイーダ駆動装置１７に
供給し、フイーダ２の回転数を制御する。なお、
第２図中３３は構成要素１〜６からなるレベルプ
ロセス（制御対象装置）である。以下、各ブロツ
ク３０〜３２の作用につき詳述する。 (1) レベル検出手段３０ まず、混練ポリマのレベルLaがゼロ、すな
わち、シユート４が空のときの画素レベルを、
各画素毎に画素データSbから求め、これをZij
（ｉ，ｊ＝１、２…20）としてメモリ１４に書
き込む。これは、シユート４が空であつても、
のぞき窓の汚れ等により各画素レベルにばらつ
きがあるためであり、ゼロ補正を行うことによ
つて混練ポリマの有無の判定を確実に行うこと
ができるようにする。 次に、シユート４内に混練ポリマが存在する
ときに、画素データSbの画素レベルによつて、
混練ポリマのレベルLaを演算する。この場合、
混練ポリマが占める部分では、シユート４への
スポツト照明が混練ポリマの表面で反射される
ので、より白く映り、画素レベルは高くなる。
また、混練ポリマの無い部分は暗く映り、画素
レベルは低い。従つて各画素レベルをlij（ｉ，
ｊ＝１，２…20）、各画素のゼロレベルをZijと
すれば、この両者の差lij−Zijをあらかじめ定
めたいき値レベルａと比較し liJ−Zij＞ａのとき混練ポリマ有と判定 lij−Zij＜ａのとき混練ポリマ無と判定 する。 ところで、上記混練ポリマがミキサ３からシ
ユート４へ落下する部分（注入部）の形状は、
混練ポリマが溶融状かブロツク状かによつて、
溶融柱状の注入部３５（第３図）、またはブロ
ツク状の注入部３６（第４図）になる。そし
て、これらの注入部３５，３６は混練ポリマの
レベルLaに入らないので、マスキングを行つ
てレベル検出処理の対象から除外する。すなわ
ち、第３図の溶融柱状の場合、最上部の画素レ
ベルl₁₁〜l₁₂₀によつて注入部３５の幅を検出
し、この幅で垂直方向にマスキングをかけ（同
図の斜線部）、この部分を除いた全画素のうち
混練ポリマを映出している画素の割合を求め、
これを平滑化処理して混練ポリマのレベルLa
とする。また、第４図のブロツク状の場合、最
下部の各画素レベルl₂₀jから垂直上方にサーチ
し、lij−Zijが基準レベルａより小となつた画
素以降は、すべて混練ポリマなしと判定し、以
下、上記と同様の処理によつて混練ポリマのレ
ベルLaを演算する。 こうして求められたレベルLaは、Ｉ／Ｏイ
ンターフエース１５を介して指示計１８に表示
されるとともに（第１図参照）、レベル設定値
Lsから減算され、その偏差値がレベル調節手
段３１へ供給される。なお、上記マスキング処
理は必須のものではなく、本質的には、混練ポ
リマを映出している画素の全画素に対する割合
を求めることによつて、レベルLaを求めるこ
とができる。ただし、マスキング処理によつ
て、目視によつて得られるレベルに近い値を得
ることができる。 (2) レベル調節手段３１ レベル調節手段３１の制御演算は、不感帯お
よび非線形ゲイン特性をもつた通常のサンプル
値PID制御方式である。すなわち、あらかじめ
定められた制御演算周期毎にレベル設定値Ls
と混練ポリマのレベルLaとの差の絶対値｜Ls
−La｜が不感帯内にあるときは、レベル調節
手段３１の出力、すなわち回転数設定値Nsは
増減せず、｜Ls−La｜が不感帯を逸脱すると、
回転数設定値Nsの変化量ΔNsは、レベルLaの
１次微分と、レベル設定値LsとレベルLaの差
と、レベルLaの２次微分とによつて決定され
る。こうして、｜Ls−La｜をゼロとするような
回転数設定値Nsを演算し、出力する。 (3) フイーダ回転数設定手段３２ 上記(2)と同じ周期毎にフイーダ２の回転数
Naが回転数設定値Nsに一致するように、周期
が約１秒、デユーテイ比20％のパルス列からな
る増速指令Ca、減速指令Cbを出力する。この
場合、｜Ns−Na｜が不感帯内にあるときは
増／減指令Ca，Cdは出さない。また、回転数
設定値Nsを大幅に変更するとレベルハンテイ
ングの原因になるので、その変化幅すなわち、
増／減指令Ca、Cbのパルス数に上限と下限を
設けている。 次に本実施例の動作を説明する。まず、手動運
転によつて混練ポリマのレベルLaを30％±５％
以内にセツトした後、押ボタンスイツチ１９（第
１図）を押す。これによつて、同スイツチ１９に
内蔵された「自動運転」表示用ランプが点灯し、
自動運転となる。 自動運転が開始されると、CPU１２は、画像
サンプルユニツト１１内のRAMに記憶された画
素データを所定周期（0.5〜1.0秒）でリフレツシ
ユする。そして、CPU１２は、20×20の画素か
らなる画素データSbを前記RAMから抽出し、シ
ユート４内の混練ポリマのレベルLaをレベル検
出手段３０によつて検出した後、指示レベルLa
との偏差によつて回転数設定値Nsをレベル調節
手段３１によつて演算する。さらに、この回転数
設定値Nsとフイーダ２の回転数Naとの偏差をフ
イーダ回転数設定手段３２に供給し、ここで、レ
ベルLaが30％に維持されるようにフイーダ２の
増速指令Ca、減速指令Cbを演算して出力する。
こうして、フイーダ２の回転数Naは、レベルLa
を30％に保つように常時コントロールされる。そ
して、上記混練ポリマのレベルLaと回転数Naと
が指示計１８に表示される。 一方、レベル偏差｜Ls−La｜が30％±20％を
逸脱すると、CPU１２はアラーム装置２１を駆
動してアラームを出力し、運転員に知らせるとと
もに、自動運転を停止して手動運転への切替を行
う。これによつて運転員は、混練ポリマのレベル
とフイーダ２の回転数を所定の範囲に戻すべく、
手動運転を行う。 以上の実施例は、フイーダ２が連続方式の場合
について説明したが、フイーダがバツチ方式の場
合は、第５図に示すように、レベルLaが所定の
値以下になつたら、レベル調整手段３１からフイ
ーダ駆動装置１７に原料供給指令Cd（オン／オフ
信号）を供給すればよい。 以上説明したようにこの発明は、シユート内の
混練ポリマをITVによつて撮像し、前記撮像画
像のうち、混練ポリマを映出している画素の全体
画素に対する割合を求め、この割合が所定範囲内
に保たれるように、フイーダからミキサへの原料
供給量を自動制御するようにしたので、前記シユ
ート内の混練ポリマの量を適正な量に維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図はCPU１２の各作用を説明するた
めの機能ブロツク図、第３図、第４図はマスキン
グ方法を説明するための図、第５図は上記実施例
の変形例の機能ブロツク図である。 ２…フイーダ、３…ミキサ、４…シユート、５
…押出機、６…ITV（工業用テレビカメラ）、１
１…画像サンプルユニツト、１２…CPU（制御手
段）、１４…メモリ、Sa…映像信号（ITVの出
力）、Sb…画素データ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フイーダから供給されたポリマを混練するミ
   キサと、このミキサで混練された混練ポリマを押
   出機に案内するシユートとを有するポリマ混練造
   粒装置において、前記シユート内の混練ポリマを
   撮像する工業用テレビカメラと、前記工業用テレ
   ビカメラの出力をサンプリングして画素データを
   出力する画像サンプルユニツトと、前記画素デー
   タを記憶するメモリと、前記混練ポリマがシユー
   ト内にないときの各画素データのレベルをゼロレ
   ベルとして前記メモリに記憶するとともに、前記
   画素データのうち、混練ポリマが映出された画素
   の割合を求め、この割合に基づいて前記フイーダ
   の供給量を制御する制御手段とを具備することを
   特徴とするポリマ混練造粒装置。