JPH06199424A

JPH06199424A - スクリューフィーダ式定量切り出し装置

Info

Publication number: JPH06199424A
Application number: JP10982692A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hayashi; 伸行林; Yasuhide Kunihiro; 安英國広; Takashi Yamamoto; 孝志山本
Original assignee: O C ENG KK
Current assignee: O C ENG KK
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2661838B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スクリューフィーダを用いたサイロからの粉
粒体切り出し装置における切り出し量制御の精度を向上
させる。【構成】サイロ切り出しを行なう第１スクリューフィ
ーダ２と、切り出し量を計測する第２スクリューフィー
ダ５と、２台のスクリューフィーダの回転数を制御する
制御装置２０とからなる。制御装置２０は第２スクリュ
ーフィーダ５に設けられる充填量検出用のロードセル８
からの信号と、回転数検出器９からの信号とを掛け合
せ、第２スクリューフィーダ５の切り出し量を算出す
る。切り出し量および充填量をそれぞれ目標値に合わせ
るように、インバータ４、７を介して第１スクリューフ
ィーダ２および第２スクリューフィーダ５の変速モータ
３、６の回転数を制御する。【効果】粉塵公害が少ないなどのスクリューフィーダ
の利点を保持しつつ、制御応答性および安定性を高める
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクリューフィーダ式定
量切り出し装置に関する。さらに詳しくは、粉粒体を所
望する切り出し量で安定して切り出すことができる技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメントなどの粉粒体の定量切り
出しを行なう装置として、ベルトコンベア式、ターンテ
ーブル式およびスクリューフィーダ式など、種々のもの
が知られている。これらの定量切り出し装置の基本的な
原理は、前記各種の送り装置の送り速度（スクリューフ
ィーダの場合、スクリューの回転数）と切り出し量とが
一定の比例関係にあることを利用し、所望の切り出し量
に合うように送り速度を設定するのである。

【０００３】これらの装置のうち、スクリューフィーダ
を搬送、計測手段として用いるタイプのものは、密閉式
のため粉塵による環境汚染が少なく、しかも安価に製造
しうる利点がある。しかし前記スクリューの回転数と切
り出し量の比例係数はスクリューフィーダの充填率に依
存し、しかも充填量と切り出し量とは比例しない。その
ため、計測に当たって充填率を一定にする必要がある。
ところがサイロからスクリューフィーダに落下する粉粒
体の量は、サイロ内の粉粒体の残量により変動し、とく
にサイロの下端開口部近辺にブリッジやアーチなどの空
洞部などが生ずると大きく変動する。そのためスクリュ
ーフィーダの充填率が変化し、前記送り速度と切り出し
量の比例関係が損なわれ、所望の切り出し量が得られな
いという問題がある。またスクリューフィーダの長手方
向（送り方向）で充填度が均一でなくなり、このことも
切り出し量の変動を招く。

【０００４】かかる欠点を改良するため、現時点の切り
出し量を常時測定し、これをスクリューフィーダの回転
数などにフィードバックして目標値を確保することが行
なわれている。しかしスクリューフィーダの場合、切り
出し量の測定が困難であり、ある時間の平均値を取らざ
るをえない。また供給量を操作するだけでは制御にラグ
タイムを生じ、正確な制御が困難である。

【０００５】たとえば図３に示す装置は、ロードセル３
１でサイロ３２ごと内部の粉粒体の重量を測定し、制御
装置３３がその重量の時間当たり減少率を算出して切り
出し量を求めている。そして目標値との偏差を算出し、
偏差を無くすようにスクリューフィーダ３４の回転数を
増減させている。

【０００６】このものは切り出し量（ただしある時間の
平均）の測定が比較的正確で、直ちに切り出し量の増減
を行なう利点があるが、設備が大がかりでコストがかか
る。しかも既設のサイロへの導入が困難である。さらに
サイロ３２の上部投入口３５を開いて粉粒体を投入して
いる間は、計測およびフィードバック制御ができず、単
にスクリューフィーダ３４の回転数にのみ頼ることにな
る。

【０００７】他方、図４に示す装置は、回転数一定の計
測用スクリューフィーダ３６を設けると共に、ロードセ
ル３７でその計測用スクリューフィーダ３６ごと内部の
粉粒体重量を測定して充填量を求めている。そして制御
装置３８によりこの充填量を目標値に合わせるべくロー
タリーフィーダ３９を制御するようにしている。

【０００８】しかしこのものは計測用スクリューフィー
ダ３６の出力（切り出し量）を直接の制御対象としてい
ないので制御応答性に欠け、しかも充填量が目標値に安
定するまでは切り出し瞬時流量が変動を続けるという問
題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の装
置の問題を解消することを目的としており、具体的に
は、製造コストが安く、既設のサイロにも容易に適用で
き、制御応答性が高いスクリューフィーダ式定量切り出
し装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のスクリューフ
ィーダ式定量切り出し装置は、サイロの下流に設けた、
サイロ切り出しを行なうための可変速の第１スクリュー
フィーダと、該第１スクリューフィーダの下流に設け
た、切り出し量測定用の可変速の第２スクリューフィー
ダと、該第２スクリューフィーダの回転数を検出する回
転数検出手段と、前記第２スクリューフィーダ内の粉粒
体の充填量を測定する充填量測定手段と、前記回転数検
出手段の出力と充填量測定手段の出力に基づき、平均切
り出し量を算出する手段と、該算出した平均切り出し量
と目標値との偏差を算出する手段と、該算出した平均切
り出し量の偏差を無くすように第２スクリューフィーダ
の回転数を増減する手段と、前記充填量測定手段の出力
と目標値との偏差を算出する手段と、該算出した充填量
の偏差を無くすように第１スクリューフィーダの回転数
を増減する手段を備えていることを特徴としている。

【００１１】請求項２の装置は、前記第１スクリューフ
ィーダの回転数を増減する手段が、前記算出した充填量
の偏差に基づき、第１スクリューフィーダと第２スクリ
ューフィーダの回転数の比率を算出する手段と、該算出
した比率と前記第２スクリューフィーダに指令した回転
数とから第１スクリューフィーダに指令すべき回転数を
算出する手段とを備えていることを特徴としている。

【００１２】請求項３のスクリューフィーダ式定量切り
出し装置は、充填量測定手段を備えた可変速の計測スク
リューフィーダと、前記充填量測定手段により検出した
充填量を目標値に近づけるべく、計測スクリューフィー
ダに供給する粉粒体量を増減させる粉粒体供給手段とを
備え、前記充填量測定手段が、計測スクリューフィーダ
の入口近辺に設けた支点と、出口近辺に設けた荷重検出
手段を備えていることを特徴としている。

【００１３】なお特許請求の範囲にいう充填量とは、ス
クリューフィーダ内の粉粒体の全重量のほか、取り出し
口からの距離に応じたウエイトをかけて総和をとったも
の、たとえば請求項３におけるように、いわば分布荷重
のスクリューフィーダの入口まわりのモーメントの総和
を一定長さ（スクリューフィーダの長さ）で割った代表
重量を含む概念である。

【００１４】

【作用】サイロ内の粉粒体は第１スクリューフィーダの
回転に伴なって第１スクリューフィーダ内に落下し、搬
送される。ついで第１スクリューフィーダの出口から第
２スクリューフィーダ側に落下し、搬送されてその出口
から送出される。

【００１５】このとき第２スクリューフィーダ内の粉粒
体の充填量が充填量測定手段により測定され、第２スク
リューフィーダの送り速度が回転数検出手段で検出され
る。切り出し量算出手段は前記測定した充填量と回転数
に基づき、現時点の平均切り出し量を算出する。すなわ
ちここで算出した平均切り出し量は、現時点における第
２スクリューフィーダの出口から刻々と送出される粉粒
体の時間当たり重量ではなく、その回転数をそのまま維
持するとした場合に一定時間に送出されるべき粉粒体重
量である。

【００１６】かくしてえられた平均切り出し量は偏差を
算出する手段によりあらかじめ設定した目標値と比較さ
れる。そして目標値より低い場合は回転数を増減する手
段により第２スクリューフィーダの回転数を上げ、目標
とする平均切り出し量が達成されるようにする。逆に目
標値より高い場合は第２スクリューフィーダの回転数を
下げる。これにより平均切り出し量の増減に直ちに対応
でき、応答性が高い制御が達成される。

【００１７】一方、前記測定した充填量と目標とする充
填量との偏差が算出され、この偏差に応じて第１スクリ
ューフィーダの回転数が増減される。これにより第２ス
クリューフィーダの充填量は、第２スクリューフィーダ
の回転数の変動や、サイロ内の状況の変化の影響を余り
受けず、常時目標とする充填量が維持される。これによ
り第２スクリューフィーダの回転数と切り出し量との比
例関係が正確に保たれる。

【００１８】このようにして前記第１および第２スクリ
ューフィーダの回転数の連係した制御を通じて、応答性
が高く、しかも安定した切り出し量制御が達成される。

【００１９】請求項２記載の装置においては、第１スク
リューフィーダの回転数と第２スクリューフィーダの回
転数との間にある比例定数による比例関係が保たれてい
る。そして前記測定した第２スクリューフィーダ１の充
填量は、その比例定数の増減にフィードバックされ、そ
れを通じて第１スクリューフィーダの回転数が制御され
る。

【００２０】すなわち前述のように第２スクリューフィ
ーダの回転数を増加（または減少）させる場合、充填量
の減少（または増加）に対応して第１スクリューフィー
ダの回転数を増加（または減少）させることになる。こ
のとき現時点の第１スクリューフィーダの回転数と充填
量の減少（または増加）の偏差とに基づいてあらたに第
１スクリューフィーダに指令すべき回転数を算出するこ
ともできる。しかしその場合は第２スクリューフィーダ
の回転数の増加（または減少）に対し間接的に追随させ
ることになり、遅れが生じる。

【００２１】請求項２の装置では、常時第２スクリュー
フィーダの回転数を第１スクリューフィーダに比例して
増加（減少）させる構成とし、そのような遅れ時間なし
に第１スクリューフィーダの回転数に追随させるように
したものである。

【００２２】なお、第２スクリューフィーダの回転数の
変動なしに充填量のみが変動した場合も、比例定数の制
御を通じて第１スクリューフィーダの回転数にフィード
バックされる。

【００２３】請求項３の装置は、充填量の測定装置に特
徴がある。すなわちスクリューフィーダの入口近辺に支
点があり、出口近辺の支持部で荷重を測定しているの
で、粉粒体の分布荷重の入口近辺まわりのモーメントの
総和をとっていることになる。したがってラグタイムの
大きい入口近辺の粉粒体重量は小さく見積もられ、ただ
ちに送出量に影響を与える出口近辺の粉粒体重量は大き
く見積もられる。そのため粉粒体全体の重量に基づいて
充填率を求める場合に比して、制御応答性が一層迅速に
なる利点がある。

【００２４】

【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の定量切り
出し装置の実施例を説明する。

【００２５】図１は本発明の定量切り出し装置の一実施
例を示すブロック図であり、図２はその機構部分の斜視
図である。

【００２６】図１の符号１は普通セメント用のサイロな
いしホッパであり、サイロ１の下流側に第１スクリュー
フィーダ２が取りつけられている。第１スクリューフィ
ーダ２のスクリュー（図示されていない）は第１のイン
バータ制御の可変速モータ（第１モータ）３により回転
駆動される。第１モータ３は第１インバータ（可変速制
御装置）４で作られる交流の周波数に応じた速度で回転
し、その速度はインバータの分解能に応じて連続的に変
更される。

【００２７】前記第１スクリューフィーダ２の下流側に
は第２スクリューフィーダ５が配置されている。第１ス
クリューフィーダ２の出口部２ａと第２スクリューフィ
ーダ５の入口部５ａとは、たがいに上下に自由に動ける
ように、たとえばジャバラなどを介して接続されてい
る。第２スクリューフィーダ５のスクリューは第２の可
変速モータ６で駆動され、その第２モータ６は第２イン
バータ７により定められた周波数に応じた回転数で回転
する。なお第２モータ６の軸にはタコジェネレータなど
の回転数検出器９が回転数検出手段として設けられてい
る。しかし第２インバータの周波数信号を回転数を表わ
す信号として代用し、これを回転数検出手段としてもよ
い。

【００２８】本実施例の場合、第２スクリューフィーダ
５は、その入口部５ａ近辺の支点１０で支持され、さら
に出口部５ｂの近辺を支持索１１で吊られて姿勢が安定
にされる。支持索１１にはロードセル８が介在されてお
り、前記支点１０およびロードセル８が充填量測定手段
を構成している。なお支点１０は粉粒体の落下力の影響
を受けないように入口部５ａの中心に設けるのが好まし
い。

【００２９】第２スクリューフィーダ５の出口５ｂは、
次工程に接続される。ところが次工程では通常は粉塵処
理機の負圧が作用しているので、ロードセル８に加わる
力が不正確になる。図１〜２の装置では第２スクリュー
フィーダ５の出口部５ｂと同心状に、この負圧に基づく
力をキャンセルする負圧バランス装置１２を設けてい
る。負圧バランス装置１２は前記出口部５ｂの上方に設
けた、出口部５ｂと同径の筒状体１３と、その筒状体１
３と摺動自在に、かつ気密に嵌合する有底筒状の吊り下
げ支持体１４とから構成される。吊り下げ支持体１４は
一種のエアシリンダであり、天井部１５に吊られてい
る。

【００３０】図１の２０は制御演算装置であり、ロード
セル８および回転数検出装置９からの信号に基づき、前
記第１インバータ４および第２インバータ７に速度指令
を出す装置である。

【００３１】制御演算装置２０は第１インバータ７の制
御のための第１演算手段２１、第２演算手段２２および
第３演算手段２３を有する。第１演算手段２１は、ロー
ドセル８からの充填量の信号Ｄ₁ と回転数検出器９から
の信号Ｄ₂ とを乗算して平均切り出し量を算出する。第
２演算手段２２は、その第１演算手段２１からの出力
（平均切り出し量）Ｄ₃ とあらかじめ設定した目標切り
出し量Ｓ₁ との偏差Ｄ₄を求めるものである。

【００３２】第３演算手段２３は、偏差Ｄ₄ を無くすよ
うに第２モータ６への回転数指令信号Ｄ₅ を演算する。
すなわちデジタル演算上は、偏差Ｄ₄ から増減速度を求
め、「次回速度＝現在速度＋増減速度」とする。この第
３演算手段２３から出力される回転数指令信号Ｄ₅ は前
記第２インバータ７に入力され、これに応じた周波数の
交流に逆変換して出力し、第２モータ６の回転数を変更
する。ここで第３演算手段２３と第２インバータ７とが
請求項１にいう第２スクリューフィーダの回転数を増減
する手段である。

【００３３】前記各演算手段としては、シーケンサ（プ
ログラマブルコントローラ）のＰＩＤ動作回路などの四
則演算手段を用いることができる。この場合ロードセル
８からの荷重データＤ₁ や回転数検出器９からの電圧信
号をＡ／Ｄ変換し、内部のＣＰＵで演算する。また目標
切り出し量Ｓ₁ の設定は、たとえば電圧で設定するポテ
ンショメータあるいはデジタル数値で設定するデジタル
スイッチまたは上位ＣＰＵなど、オペレータが設定変更
しうるものを用いる。

【００３４】前記制御演算装置２０は、さらに第１イン
バータの制御用の第４演算手段２４、第５演算手段およ
び第６演算手段２６を備えている。第４演算手段２４は
前記平均充填量の信号Ｄ₁ の目標充填量Ｓ₂ からの偏差
Ｄ₆ を算出するものである。第５演算手段２５はこの偏
差Ｄ₆ に基づいて比例操作信号Ｄ₇ を演算する。すなわ
ち偏差に基づき、増減比率を演算し、「次回比率＝現在
比率＋増減比率」とする。さらに第６演算手段２６は第
５演算手段２５の出力Ｄ₇ と前記第１モータ用の回転数
指令信号Ｄ₅ とを掛け合わせて第１モータ用の回転数指
令信号Ｄ₈ を演算する。この第６演算手段２６の出力Ｄ
₈ は第１インバータ４に入力され、第１モータ３の回転
数を変更する。ここで第５演算手段２５、第６演算手段
２６および第１インバータ４が請求項１にいう第１スク
リューフィーダの回転数を増減する手段となる。

【００３５】第４演算手段２４および第５演算手段２５
についても前述のシーケンサの演算回路などを用いるこ
とができる。なお前記フィードバック制御においては、
偏差から増減速度または増減比率を求めるとき、比例動
作だけでなく、積分動作および微分動作でより精度よく
制御するのが好ましい。なお前記各演算手段としてアナ
ログ演算器を用いることもできる。

【００３６】以上のごとく構成されるスクリューフィー
ダ式定量切り出し装置は、所定の運転条件に変動が生じ
た場合、つぎのように制御する。

【００３７】（１）第２モータ６の回転数 (Ｄ₂)が一定
で、充填量（Ｄ₁)が増加（または減少）したとき：この
場合は平均切り出し量（Ｄ₁ ×Ｄ₂)が増加（または減
少）し、目標値Ｓ₁との間に偏差Ｄ₄ が生ずる。これに
より第２モータ６は、偏差Ｄ₄ が０になるまで減速（ま
たは加速）される。それにより第２スクリューフィーダ
５の平均切り出し量が一時的に減少（または増大）して
目標切り出し量に近づくので、当面の切り出し量の変動
が修正される。

【００３８】このとき、第２スクリューフィーダ５の回
転速度の減少（または増加）と連動して第１スクリュー
フィーダ２の回転速度も減少（または増加）される。こ
れにより第２スクリューフィーダ５の回転数の変動を原
因とする充填量変化が生じない。

【００３９】一方、充填量が所定値 (Ｓ₂ ）より増加、
または減少している場合、第２スクリューフィーダの回
転数と切り出し量との比例定数が変わる。そこで第２ス
クリューフィーダ５の充填量を基準値に戻すため、第４
演算手段２４で偏差Ｄ₆ をとり、この偏差を無くすよう
に第５演算手段２５および第６演算手段２６で第１スク
リューフィーダ２の回転数を増減させる。

【００４０】これにより第２スクリューフィーダ５の切
り出し量と充填量がそれぞれ基準値に戻される。

【００４１】（２）第２スクリューフィーダ５の充填量
Ｄ₅ が一定で、第２モータ６の回転数が何らかの原因で
増加（または減少）したとき：この場合は第１演算手段
２１により算出される切り出し量の信号Ｄ₃ が増加（ま
たは減少）する。したがって、これに応じて第３演算手
段２３を介して第２インバータ７の出力が増減され、第
２モータ６の回転数が減少（または増加）して切り出し
量が基準値に戻される。なおこの場合、充填量の変動は
ないが、第２モータ６の回転数に連動して第１モータ３
の回転数も減少（または増加）される。これにより第２
スクリューフィーダ５の回転数の変動が充填率の変動を
招くことが防止される。

【００４２】（３）第２スクリューフィーダ２の回転数
および充填量が共に変動したとき：前記（１）と（２）
の制御が組み合わされて切り出し量および充填量の基準
値へ戻す制御が達成される。

【００４３】以上のごとくサイロ１内の粉粒体の貯蔵残
量の変化や積み上げ状態の変化による切り出しフィーダ
（第１スクリューフィーダ）２の輸送量の変動に対応し
て比率が自動制御され、第２スクリューフィーダ５の充
填度が常に一定に保たれる。これにより第２スクリュー
フィーダ５から排出されるセメント粉などの流量が一定
に保持される。

【００４４】また２本のスクリューフィーダを用いるの
で、ロータリーフィーダを用いる従来の装置に比してシ
ンプルであり、イニシャルコストおよび摩耗部品がない
ためメンテナンスコストが低い利点がある。さらに各種
の粉粒体に適用でき、密閉構造のため、粉塵が少なく、
環境保護に貢献する。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の装置は、２本のスクリューフ
ィーダを直列的に組み合わせているので、流量測定だけ
でなく、搬送機能も高い。しかも出口の位置を任意に設
定しうるので、配列制約が少ない利点がある。なお演算
装置は市販のシーケンサなどで構成可能であり、その場
合、機器の運転、停止制御用シーケンサと併用できるた
め、コストの低減が可能である。

【００４６】さらに切り出し量と充填量の両方を制御対
象としているので、制御応答性が高く、制御安定性も高
い。それゆえ周波数を操作量としているにもかかわら
ず、制御効果が高い。

【００４７】請求項２の装置は、常時第１スクリューフ
ィーダの回転数と第２スクリューフィーダの回転数を連
動させているので、第２スクリューフィーダの回転数の
増減が充填量の変動に影響を及ぼさない利点がある。

【００４８】請求項３の装置はスクリューフィーダの充
填量を、入口付近を中心とするモーメントとして測定す
るので、出口に近い側を大きく扱い、入口側を少なく扱
う。したがって入口から出口までの時間遅れによる制御
不安定さを緩和しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の装置の機構部の斜視図である。

【図３】従来の装置の一例を示す説明図である。

【図４】従来の装置の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１サイロ２第１スクリューフィーダ３第１モータ４第１インバータ５第２スクリューフィーダ６第２モータ７第２インバータ８ロードセル１０支点２１（平均切り出し量を算出する）第１演算手段２２（平均切り出し量の偏差を算出する）第２演算手
段２３（第２モータへ指示する回転数を算出する）第３
演算手段２４（充填量の偏差を算出する）第４演算手段２５（第１モータと第２モータの回転数の比率を算出
する）第５演算手段２６（第１モータへ指示する回転数を算出する）第６
演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリューフィーダを用いてサイロから
粉粒体の定量切り出しを行なう装置であって、サイロの
下流に設けた、サイロ切り出しを行なうための可変速の
第１スクリューフィーダと、該第１スクリューフィーダ
の下流に設けた、切り出し量測定用の可変速の第２スク
リューフィーダと、該第２スクリューフィーダの回転数
を検出する回転数検出手段と、前記第２スクリューフィ
ーダ内の粉粒体の充填量を測定する充填量測定手段と、
前記回転数検出手段の出力と充填量測定手段の出力に基
づき、平均切り出し量を算出する手段と、該算出した平
均切り出し量と目標値との偏差を算出する手段と、該算
出した平均切り出し量の偏差を無くすように第２スクリ
ューフィーダの回転数を増減する手段と、前記充填量測
定手段の出力と目標値との偏差を算出する手段と、該算
出した充填量の偏差を無くすように第１スクリューフィ
ーダの回転数を増減する手段を備えていることを特徴と
するスクリューフィーダ式定量切り出し装置。
【請求項２】前記第１スクリューフィーダの回転数を
増減する手段が、前記算出した充填量の偏差に基づき、
第１スクリューフィーダと第２スクリューフィーダの回
転数の比率を算出する手段と、該算出した比率と前記第
２スクリューフィーダに指令した回転数とから第１スク
リューフィーダに指令すべき回転数を算出する手段とを
備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】充填量測定手段を備えた可変速の計測ス
クリューフィーダと、前記充填量測定手段により検出し
た充填量を目標値に近づけるべく、計測スクリューフィ
ーダに供給する粉粒体量を増減させる粉粒体供給手段と
を備え、前記充填量測定手段は、計測スクリューフィー
ダの入口近辺に設けた支点と、出口近辺に設けた荷重検
出手段を備えていることを特徴とするスクリューフィー
ダ式定量切り出し装置。