ロスインウェートフィーダ
【課題】ロスインウェートフィーダの供給中の無制御運転を改善する。
【解決手段】第１のホッパー３の下方に第２のホッパー４を配置したロスインウェートフィーダで、第２のホッパー４からの粉粒体の切り出しと、第１のホッパー３から第２のホッパー４への粉粒体の供給を同時に行う供給期間の制御目標値として、第１のホッパー３を計量して求めた重量の減少量を増加分として、予め設定した切り出し量を減じて算出したものを使用する。このように、供給期間中の制御目標値の算出に第１のホッパー３の計量値を採用することで、外乱によって計量値が変化してもその変化に追従できるので、供給中の無制御運転を改善でき、切り出し精度を向上できる。
【解決手段】第１のホッパー３の下方に第２のホッパー４を配置したロスインウェートフィーダで、第２のホッパー４からの粉粒体の切り出しと、第１のホッパー３から第２のホッパー４への粉粒体の供給を同時に行う供給期間の制御目標値として、第１のホッパー３を計量して求めた重量の減少量を増加分として、予め設定した切り出し量を減じて算出したものを使用する。このように、供給期間中の制御目標値の算出に第１のホッパー３の計量値を採用することで、外乱によって計量値が変化してもその変化に追従できるので、供給中の無制御運転を改善でき、切り出し精度を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉粒体の定量供給を行うロスインウェートフィーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体の定量供給を行うロスインウェートフィーダは、ホッパーとホッパーから粉粒体を切り出すフィーダを秤に載せて、フィーダから粉粒体を切り出す際の重量の減少を一定周期で計量する。そして、その計量に基づいて減量速度を一定に保つことで、一定の切り出し量を供給するというものである。
【０００３】
このようなロスインウェートフィーダ（以下、ロスインフィーダ）として、例えば、特許文献１に示すものがある。
このロスインフィーダは、図１０に示すように、 第１のホッパー５０の下方に第２のホッパー５１を配置し、第１のホッパー５０に第１のフィーダ５３を備え、下方の第２のホッパー５１に第２のフィーダ５４を備えるとともに、第２のホッパー５１に、ロードセルによる計量手段５５を備えることで、第２のホッパー５１内の重量を計量して一定の切り出しを行う構成となっている。
そして、第２のホッパー５１の粉粒体が切り出しで減少したことを計量手段５５で計量すると、減少した粉粒体を第１のホッパー５０から第２のホッパー５１へ供給するというものである。
なお、図１０では、第１のホッパー５０に計量手段５６を設けてあるが、この計量手段５６は、第１のホッパー５０の重量を計量し、第１のホッパー５０に収容した粉粒体が第２のホッパー５１への供給で所定量まで減少すると、上方の貯槽５７から充填させるためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、基本的に第１のホッパーから第２のホッパーへ供給している時は、第２のホッパーの計量手段では、供給による重量の増加分があるため、重量の減少分、すなわち、先に述べたロスインフィーダの制御量の元となる値を測定することができない。
したがって、この供給期間中は、第２のフィーダの速度は、供給に切り換わる直前の速度で固定したり、前回のバッチ（供給動作時間）などの過去の計量値あるいは計測値に基づく演算値で運転したりで、現在値を把握したものではなく、要求される第２のフィーダの切り出し量に誤差を生じる可能性がある。
そのため、供給中に外乱などが発生しても、その外乱に対応するのが次回以降の供給時となり現在の制御に反映できないという問題が残る。このように、現在値に即した制御となっていないために、精度アップが図れない。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、ロスインフィーダの計量ができない時は、第２のフィーダの速度を、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作に切り換わる直前の速度で固定したり、前回供給動作時間などの過去の計量値あるいは計測値に基づく演算値で運転したりするのではなく、常に、現在の計量値に基づいて制御できるようにして、切り出し量の精度アップが図れるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明では、粉粒体を収容する第１のホッパーの下方に第２のホッパーを配置し、前記第１のホッパーに、第２のホッパーへ粉粒体を供給する第１のフィーダを備え、前記第２のホッパーに、供給された粉粒体を切り出す第２のフィーダを備えるとともに、第１のフィーダを備えた第１のホッパーの重量を計量する第１の計量手段と前記第２のフィーダを備えた第２のホッパーの重量を計量する第２の計量手段を備え、上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値として第２のフィーダから切り出される粉粒体の重量（質量流量）と第２の計量手段によって計量する第２のホッパー重量の減少量とが同じになるように制御し、一方、上記粉粒体の第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のフィーダの作動により第１の計量手段で計量する第１のホッパーの重量の減少量（すなわち、第２のホッパーの重量の増加量）から、予め設定した切り出し量を減じたものを目標値として、第２のフィーダの切り出し量を制御し、第２のホッパーの重量（質量流量）増加が、その目標値となるように制御する構成を採用したのである。
【０００８】
このような構成を採用することにより、第２のホッパーから切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値とし、第２の計量手段で第２のホッパーの重量を計量し、計量した重量の減少量を切り出し量と一致するように第２のフィーダを制御する。
一方、第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給量を、第１の計量手段の計量値（リアルタイム）を使用して第１のホッパーの重量の減少量が一定になるように第１のフィーダの速度を制御する。または、第１のフィーダの速度は供給目的に適正な一定速度に固定しても良い。
すなわち、ロスインフィーダの第１の計量手段と第２の計量手段は、一定周期で第１のホッパーと第２のホッパーを計量する。
このとき、第２の計量手段は、供給直前の第２のホッパーを計量し、次に、第１のフィーダから供給が開始されると、必然的に、その供給された計量値と第２のフィーダから排出された計量値を同時に検出して、その時点での第２のホッパーの計量値が計量される。
その際、第２のホッパーの計量手段では、計量値そのものを制御に使用するのではなく、例えば、ある時点の計量値とその後のある時点の計量値の時間変化分（時間変化分とは、質量流量のことであり、このときは供給中なので増加分になる）を算出すれば、第１のホッパーから落下する粉粒体の落下エネルギーがこの測定値に寄与しないようにできる。
また、第１の計量手段は供給が開始されると、その第２のホッパーへ供給することにより減った時の第１のホッパーを計量する。このとき、予め設定した第２のフィーダの切り出し量（単位時間当たり）を第１の計量手段で供給開始前と供給開始後の差（つまり、「第１のホッパーの減少分」＝「第２のホッパーの増分」）から差し引くと、この値が、このときの第２のホッパーでの計量値となるべきであるから、この差し引いた値を目標値として第２のフィーダを制御する。
無論、上記の仕組みにより第１のホッパーの減分、すなわち、第２のホッパーの増分は、第２の計量手段で既に自動的に加味され検出されている。この値が前記目標値となるように、第２のフィーダを制御するということである。
このような処理を供給期間中に周期的に繰り返すことで、例えば外乱などにより供給量や排出量に変動があっても第２のフィーダでの切り出しの制御量を実測した上記２つの計量値に基づき設定できるので、切り出し精度を向上できる。
【０００９】
上記供給動作により、第１のホッパーの粉粒体の量が少なくなってきたら、装置を連続的に運転するために、これを充填する動作が必要になるが、まず、供給動作中には、充填動作はしてはならない。また、切り出し期間中でも、第２のホッパーへの供給開始のきっかけとなるタイミングから充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング以降に充填動作を開始してはならないような制限を設ける構成とする。
【００１０】
このような構成を採用することにより、第１のホッパーへの粉粒体の充填動作が、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作と重複しないようにして、充填動作が第２のフィーダの切り出し量制御に必要な第１のホッパーからの質量流量の演算に使用する第１のホッパーの計量に影響を与えないようにする。
【００１１】
また、このとき、第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間から、第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間へ遷移する際に、例えば、供給開始された粉粒体が落下し始め、最初に第２のホッパーに堆積している粉粒体表面に到達するまでの時間（落下時間）やその安定時間及び、これらに比しては極わずかではあるが、制御回路における制御量などの書込みに時間がかかることにより、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けた構成を採用する。
逆に、供給期間から切り出し期間へ遷移する際にも、例えば、供給終了された粉粒体の末尾が、第２のホッパーに堆積している粉粒体表面に到達し終わるまでの時間（落下時間）や、前記同様にその安定時間及び、制御回路の書込み時間がかかることにより、切り出し時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けた構成をも採用する。
【００１２】
このような構成を採用することにより、第１のホッパーから第２のホッパーへ供給される粉粒体は、第１のホッパーから第２のホッパーへ達するのに落下時間を要する。そのため、その遅れを見込んでタイマ手段で自動制御開始のタイミングを遅らせることで、落下時間などを考慮することにより自動制御が不安定になることを避ける。その結果、精度への影響を無くすことができる。
同様に、供給期間から切り出し期間へ遷移する際にも、第１のホッパーから第２のホッパーへ供給される粉粒体は、第１のホッパーから第２のホッパーへ達するのに落下時間を要するため、その遅れを見込んでタイマ手段で自動制御開始のタイミングを遅らせることで、自動制御が不安定になることを避ける。その結果、精度への影響を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、上記のように構成したことにより、ロスインフィーダの欠点である供給中の無制御運転を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態のブロック図
【図２】実施形態の計装図
【図３】図２の一部抽出図
【図４】図２の一部抽出図
【図５】図２の一部抽出図
【図６】実施形態の論理回路図
【図７】実施形態のタイミングチャート
【図８】図７の一部拡大図
【図９】図７の一部拡大図
【図１０】従来例のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態のロスインフィーダは、例えば、薬品や電池材料などの粉粒体を定量供給するためのもので、図１に示すように、第１のホッパー３の下方に、第２のホッパー４を配置し、その第１のホッパー３に第１のテーブルフィーダ（以下、第１のフィーダ）１を備えるとともに、第２のホッパー４に、第２のテーブルフィーダ（以下、第２のフィーダ）２を備えた構成となっている。
【００１６】
また、この第１のフィーダ１を備えた第１のホッパー３と第２のフィーダ２を備えた第２のホッパー４には、それぞれ、計量手段５ａ、ｂが取り付けられている。計量手段５ａ、ｂは、例えば、ここではロードセルを用いたもので、図示はしていないが、増幅器などのインターフェースを介して、それぞれ、指示調節計６ａと指示調節計６ｂに接続されている。
【００１７】
この指示調節計６ａは、第１のホッパー３の計量及び第１のフィーダ１のコントローラとして、指示調節計６ｂは、第２のホッパー４の計量及び第２のフィーダ２のコントローラとして設けたものである。
指示調節計６ｂは、図２のように、２個の調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの機能と、警報機能（ＷＩＡ−４）を有している。また、加減算、移動平均などの各種演算やプログラミング動作を行う制御演算部を有している。
前記両調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、スイッチの切換でオートとマニュアルのモードが選択できるようになっている。なお、オートモードの際はＰＩＤ制御を行うようになっている。
調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給停止時（前記、切り出し期間）の第２のフィーダ４の切り出し量の制御を受け持ち、（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、供給作動時（前記、供給期間）の切り出し量の制御を受け持つ。
そして、調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、共に測定入力は同じで、第２のホッパー４の計量値の時間的変化、すなわち、質量流量であり、切り出し期間は計量値が減って行き、供給期間は増えていくので、流量という観点からしても正負符号が変わるように流れ方向が逆転する。
（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの目標設定値（ＦＸ−４）１９は、第２のホッパー４から切り出す（流れ出す）流量となり、この流量の絶対値を考えれば、調節計は逆動作（測定入力が大きくなれば、操作出力を減じる）である。
（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの目標設定値は、供給流量から切り出す目標流量（（ＦＸ−４）１９で設定された値）を差し引いた値とした総括的に流れ込む流量である。この目標流量は具体的には、図２の（ＦＹ−４）１６で演算される。したがって、同様に絶対値として考えると、調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、正動作（測定入力が大きくなれば、操作出力を大きくする）である。
【００１８】
このように構成される作動中のロスインフィーダは、図１のように、指示調節計６ａ及び指示調節計６ｂが計量手段５ａ、ｂで第１及び第２のホッパー（テーブルフィーダ１、２も含む）３、４の重量を計量している。そして、第１のホッパー３の重量が、下限値に達すると、指示調節計６ａの警報機能（ＷＩＡ−３）２９が「Ｌ」の警報出力を発するので、第１のホッパーに原料となる粉粒体を充填する。
【００１９】
この充填は、人手でも良いが、前記警報で作動して粉粒体を充填するようにした貯槽や充填装置を設けるようにしても良い。また、充填された粉粒体の重量が上限値に達した場合は、「Ｈ」の警報が出力されるので充填を停止する。
この充填動作は、第２のホッパーへの供給中は作動してはならない。また、第２のホッパーからの切り出し期間中でも、第２のホッパーへの供給開始のタイミング、すなわち、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８の「ＬＬ」から充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング、すなわち、警報機能（ＷＩＡ−４）２８の「Ｌ」以降に充填動作を開始してはならない、という制限を設けるが、装置を連続的に作動させるためには、第１のホッパーへの充填動作より第２のホッパーへの供給動作の方を優先させる必要があるので、第１のホッパーの指示調節計６ａの警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」の設定値は、第１のホッパー３の残量、すなわち、警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」より下に残っている量が、第２のホッパーへ１回供給動作し終える分以上は必要であり、このことを考慮した上で警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」をどこにするか決定する必要がある。
以下、このロスインフィーダの制御動作を「切り出し期間」〜「供給期間」の４つに分けて詳しく説明する。
【００２０】
１．第２のホッパー４の切り出し期間（第１のホッパー３からの供給停止中の期間）
いま、第２のホッパー４に収容されている粉粒体の重量が十分なら、第２のホッパー４の指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａが作動して定量の切り出しを開始する。その状態を、図２の計装図から抽出して、図３に示す。
なお、計装図の円記号の下番号はホッパーの符号を示している。
まず、上記定量切り出しの前に、装置起動直後は、装置起動時の切り出し速度、すなわち、操作量は、図３の符号２０の（ＳＸ−４）で、第２のホッパー４の指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａに設定する。すると、その速度で第２のフィーダ２は、切り出し運転を開始する。このときは、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、まだ、マニュアルモードなので、設定された一定速で運転する。
これを一定時間（起動直後で装置が安定するのを待つなどの時間）の経過の後に、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａをオートに切り換えると、前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの測定入力が（ＦＸ−４）１９で設定した目標設定値になるように第２のフィーダ２の切り出し量の制御を開始する。
すなわち、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、ＰＩＤ制御により、第２のテーブルフィーダ２を作動して定量の切り出しを行う。
【００２１】
２．切り出し（供給停止中）→供給の遷移期間
上記のようなＰＩＤの流量制御による切り出しの結果、第２のホッパー４の重量が、図
７の矢印Ａで示す「供給停止時質量流量」の線に沿って、供給開始レベル（ＬＬ）に減少すると、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８から警報が発せられる。すると、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ粉粒体の供給を開始する。同時に、図６に示す回路が作動して、図８の（イ）で示すように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａのモードをオートからマニュアルへ切り換え、図４のように、制御パラメータとして警報直前の切り出しの操作量（変数）を指示調節計６ｂの調整計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂに書き込む。指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、マニュアルモードになったので、直前の操作出力を保持した一定速運転に変わる。その直後、指示調節計６ｂの出力をスイッチ処理２３（図２参照）によって調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの出力から調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの出力に切り換える。すると、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂもマニュアルモードなので、同じ速度で切り出しを続行（継続）する。こうすることで、制御の連続性を保持する。
そのうちに、供給された（落下してきた）粉粒体が第２のホッパー４へ到達するので、そのタイミングで指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのモードをマニュアルからオートへ切り換え、先の目標値（図２参照）になるようにＰＩＤ制御を開始する。
すなわち、この形態の第２のホッパー４の指示調節計６ｂの２つの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、マニュアルモード時の操作量を書き込むことで、マニュアルモード時において、操作量を設定して第２のフィーダ２の速度制御を指定して使用する。
ところで、このとき、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ供給される粉粒体は、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ達するのに落下時間を要する。つまり、供給が開始されても粉粒体が第２のホッパー４に到着するまでに時間がかかる。そのため、図８に示すように、実際に増加し始める重量を検出するまで、落下遅れτによる時間遅れを生じる。そこで、この形態では、その遅れを見込んで、図６の回路で、タイマＴを用いて第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給停止時（切り出し期間）における第２のフィーダ２の切り出し量制御を受け持つ指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａから、供給作動時（供給期間）の切り出し量の制御を受け持つ調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂへ切り換えるタイミングを遅らせる。こうすることで、スムースに制御を切り換えできるようにしている。
【００２２】
３．供給期間（第２のホッパー４からの切り出しと第１のホッパー３からの供給を同時に行う期間）
この期間は、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給作動時の第２のフィーダ２の切り出しを、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのオートモードにて制御を行う。
その際、重量変化は、第２のホッパー４の重量に、第１のホッパー３からの供給量を加えたもの（例えば、図７のｗ１２、ｗ２２）から切り出し量を減じたもので、図７のグラフの右上がりの実線である。この実線に乗るように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂによって、第２のフィーダ２が、第２のホッパー４からの切り出しを制御すれば、供給停止中の切り出し期間と同じ切り出し量が得られる。
調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの具体的な目標設定値は、第１のホッパー３の重量の減少量、すなわち、第２のホッパー４の重量の増加量で、図２の（ＦＩ−３）で指示される値から、予め設定した切り出し量、すなわち、図２の（ＦＸ−４）１９の設定値を減じた質量流量である。
なお、この目標設定値の減算は、図２の（ＦＹ−４）２６で行う。言うまでもなく、このときの計量手段５ｂでの計量値は増加方向である。
【００２３】
このとき、供給直前の第２のホッパー４の重量は、計量手段５ｂで計量する。第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給量は、供給時の第１のホッパー３の重量の減少量を計量手段５ａで計量して算出する。また、第２のホッパー４からの切り出し量は既知、すなわち、切り出し流量の目標値（図２の（ＦＸ−４）の設定値）である。よって、第２のホッパー４の重量変化の目標として、図７の矢印Ｂで示す実線を描くことができる。
【００２４】
具体的に、この制御には、第１のホッパー３の重量（質量流量）変化と、第２のホッパー４の重量（質量流量）変化の２つを測定値として用いる。これらは、図２に基づいて、第２のホッパー４を例に説明すると、まず、第２のホッパー４の質量を指示調節計６ｂの測定機能（ＷＩＡ−４）２８を使って測定し、周期的に測定値をバッファに格納する。
このとき、例えば、質量変化の差を算出するために、少なくともｎ＋１個以上のリングバッファを準備して、全バッファに対して１から順にサンプリングした計量値を格納する。格納したバッファ、例えば、バッファｎとバッファ１の、格納した数値の差（重量変化分）を、サンプリング時間間隔にバッファの間隔数（ｎ−１）をかけた時間、言い換えるとバッファｎに格納した重量値をサンプリングした時刻からバッファ１に格納した重量値をサンプリングした時刻を差し引いた時間で割ると質量流量が割り出せる（Ｆ＝ｄＷ／ｄｔ：図２符合２１´）。
次に、同じ間隔でバッファｎ＋１からバッファ２にして同様の割り算を行う。これを繰り返し、質量流量の演算タイミング毎の流量値として移動平均のバッファに溜め込み、その溜め込んだ流量値を合計し、その溜めた個数で割ったもの、すなわち、移動平均演算した（平滑化した）ものを質量流量の測定値として指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの調節計の両方に入力する。第１のホッパー３においても指示調節計６ａが測定（質量）機能（ＷＩＡ−３）２９の計量値を用いて同様の処理を行う（図２符合２１）。
この重量測定（計量）のサンプリング処理を細かく行うこと、減算されるデータを格納しているバッファと減算するデータを格納しているバッファの各バッファの時間的間隔を広く取ること（すなわち、上記ｎを大きく取ること）、求められた質量流量値の移動平均処理を行うことで、質量流量値を機械振動やノイズなどによる測定重量のピークを検出しても、流量値としては滑らかに検出することができる。
なお、上記の実際の処理は逐次行われる。また、この処理は、切り出し中（供給停止中）でも供給中でも継続して行う。供給による落下開始時や落下終了時などの測定が乱れる恐れのある場合は、タイマ機能などにより一時的に処理を停止しても良い。
また、移動平均の演算は、今回の場合、質量流量算出の計算中や、その前後さまざまな箇所でも行うことができると考えられるため、図２及び図３の位置と合致しないが、これは図が複雑になるため、便宜上、このような表示にしたものである。
【００２５】
このように、供給期間に使用される指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの目標値は、前記のように供給量を加味した第２のホッパー４の重量変化（質量流量）から、予め設定した第２のフィーダ２の切り出し量（単位時間当たり）を減じたものである。
一方、一番元となる測定値は、第１のホッパー３からの供給量による重量増加分および第２のフィーダ２からの切り出しによる重量減少分を踏まえた現在の第２のホッパー４の重量値である。
このように第１のホッパー３の計量値（実測値）及び、第２のホッパー４の計量値（実測値）を元にした質量流量に基づいて制御するので供給期間であっても、それぞれの計量値に、例えば、外乱などにより変動があっても、その変動に追従できる。
すなわち、切り出し量を一定速にするなどの見かけ運転でなく、実測値に基づいた測定値を目標値となるように切り出し量を制御するので、正確な切り出し運転を行うことができる。
【００２６】
４．供給→切り出しの遷移期間
次に、第２のホッパー４の重量が、図７の矢印Ｂで示す「供給作動時質量流量」の線に沿って、供給停止レベル（ＨＨ）まで増加すると、指示調節計６ｂの測定機能（ＷＩＡ−４）２８から警報が発せられる。すると、第１のホッパー３から第２のホッパー４への粉粒体の供給を停止する。同時に、図６の回路が作動して、図９の（ロ）に示すように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのモードをオートからマニュアルへ切り換え、図５に示すように、制御パラメータとして、警報直前の切り出しの操作量（変数）を指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａに書き込む。指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、マニュアルモードになったので、直前の操作出力を保持した一定速運転に変わる。その直後、指示調節計６ｂの出力をスイッチ処理２３によって調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの出力から調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの出力に切り換える。すると、前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａもマニュアルモードなので、同じ速度で切り出しを続行（継続）する。こうすることで、制御の連続性を保持する。
そのうちに供給されていた（落下していた）粉粒体が全て第２のホッパー４へ到達し切るので、そのタイミングで前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａのモードをマニュアルからオートへ切り換え、先述の目標値（図２参照）になるようにＰＩＤ制御を開始する。
【００２７】
このとき、図９のように、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ供給される粉粒体は、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ達するのに落下時間を要する。つまり、供給が停止しても粉粒体の最後尾が第２のホッパー４に到着し切るまでに時間がかかる。そのため、落下遅れτによる時間遅れを生じることから、先の場合と同様に、その遅れを見込んで、図６に示すように、タイマＴで調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａへ切り換えるタイミングを遅らせる。このようにして、スムースに制御を切り換えできるようにしてある。
以後、図７のように、上記処理を繰り返す。
【００２８】
また、図７に示すように、切り出し時（供給停止時）に粉粒体が減っていき、供給開始「ＬＬ」となるまでの時間が、第１のホッパー３への充填にかかる時間より長くなる残量となるように、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８の出力「Ｌ」の量を設定する。この「Ｌ」以上の時のみ、例えば、上方に貯槽を配置した際に、第１のホッパー３への充填が可能であるように制限をする。つまり、「Ｌ」より下の時に、この充填を開始させると、その動作が、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給動作と重複した場合、供給時に第２のフィーダ２の切り出し量制御に必要な第１のホッパー３からの質量流量を知ることができなくなるからである。なお、無論、供給動作を先に行ってしまったら、充填動作は行ってはならない。
【００２９】
なお、この形態では、指示調節計６ｂが２個の調節計ＡＢを有するものとしたが、これに限定されるものではない。これ以外に、１個の調節計を有する指示調節計６ｂを２台使用したり、１個の調節計とこの調節計の変数を記憶するレジスタ（メモリ）を用いたりして制御することもできる。無論、指示調節計に限らずＰＬＣやマイコンその他さまざまな制御装置でも、この形態を実現することは可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 第１のフィーダ
２ 第２のフィーダ
３ 第１のホッパー
４ 第２のホッパー
５ａ 第１の計量手段
５ｂ 第２の計量手段
６ａ 指示調節計
６ｂ 指示調節計
ＳＶ 目標値
Ｔ タイマ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉粒体の定量供給を行うロスインウェートフィーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体の定量供給を行うロスインウェートフィーダは、ホッパーとホッパーから粉粒体を切り出すフィーダを秤に載せて、フィーダから粉粒体を切り出す際の重量の減少を一定周期で計量する。そして、その計量に基づいて減量速度を一定に保つことで、一定の切り出し量を供給するというものである。
【０００３】
このようなロスインウェートフィーダ（以下、ロスインフィーダ）として、例えば、特許文献１に示すものがある。
このロスインフィーダは、図１０に示すように、 第１のホッパー５０の下方に第２のホッパー５１を配置し、第１のホッパー５０に第１のフィーダ５３を備え、下方の第２のホッパー５１に第２のフィーダ５４を備えるとともに、第２のホッパー５１に、ロードセルによる計量手段５５を備えることで、第２のホッパー５１内の重量を計量して一定の切り出しを行う構成となっている。
そして、第２のホッパー５１の粉粒体が切り出しで減少したことを計量手段５５で計量すると、減少した粉粒体を第１のホッパー５０から第２のホッパー５１へ供給するというものである。
なお、図１０では、第１のホッパー５０に計量手段５６を設けてあるが、この計量手段５６は、第１のホッパー５０の重量を計量し、第１のホッパー５０に収容した粉粒体が第２のホッパー５１への供給で所定量まで減少すると、上方の貯槽５７から充填させるためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、基本的に第１のホッパーから第２のホッパーへ供給している時は、第２のホッパーの計量手段では、供給による重量の増加分があるため、重量の減少分、すなわち、先に述べたロスインフィーダの制御量の元となる値を測定することができない。
したがって、この供給期間中は、第２のフィーダの速度は、供給に切り換わる直前の速度で固定したり、前回のバッチ（供給動作時間）などの過去の計量値あるいは計測値に基づく演算値で運転したりで、現在値を把握したものではなく、要求される第２のフィーダの切り出し量に誤差を生じる可能性がある。
そのため、供給中に外乱などが発生しても、その外乱に対応するのが次回以降の供給時となり現在の制御に反映できないという問題が残る。このように、現在値に即した制御となっていないために、精度アップが図れない。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、ロスインフィーダの計量ができない時は、第２のフィーダの速度を、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作に切り換わる直前の速度で固定したり、前回供給動作時間などの過去の計量値あるいは計測値に基づく演算値で運転したりするのではなく、常に、現在の計量値に基づいて制御できるようにして、切り出し量の精度アップが図れるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明では、粉粒体を収容する第１のホッパーの下方に第２のホッパーを配置し、前記第１のホッパーに、第２のホッパーへ粉粒体を供給する第１のフィーダを備え、前記第２のホッパーに、供給された粉粒体を切り出す第２のフィーダを備えるとともに、第１のフィーダを備えた第１のホッパーの重量を計量する第１の計量手段と前記第２のフィーダを備えた第２のホッパーの重量を計量する第２の計量手段を備え、上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値として第２のフィーダから切り出される粉粒体の重量（質量流量）と第２の計量手段によって計量する第２のホッパー重量の減少量とが同じになるように制御し、一方、上記粉粒体の第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のフィーダの作動により第１の計量手段で計量する第１のホッパーの重量の減少量（すなわち、第２のホッパーの重量の増加量）から、予め設定した切り出し量を減じたものを目標値として、第２のフィーダの切り出し量を制御し、第２のホッパーの重量（質量流量）増加が、その目標値となるように制御する構成を採用したのである。
【０００８】
このような構成を採用することにより、第２のホッパーから切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値とし、第２の計量手段で第２のホッパーの重量を計量し、計量した重量の減少量を切り出し量と一致するように第２のフィーダを制御する。
一方、第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給量を、第１の計量手段の計量値（リアルタイム）を使用して第１のホッパーの重量の減少量が一定になるように第１のフィーダの速度を制御する。または、第１のフィーダの速度は供給目的に適正な一定速度に固定しても良い。
すなわち、ロスインフィーダの第１の計量手段と第２の計量手段は、一定周期で第１のホッパーと第２のホッパーを計量する。
このとき、第２の計量手段は、供給直前の第２のホッパーを計量し、次に、第１のフィーダから供給が開始されると、必然的に、その供給された計量値と第２のフィーダから排出された計量値を同時に検出して、その時点での第２のホッパーの計量値が計量される。
その際、第２のホッパーの計量手段では、計量値そのものを制御に使用するのではなく、例えば、ある時点の計量値とその後のある時点の計量値の時間変化分（時間変化分とは、質量流量のことであり、このときは供給中なので増加分になる）を算出すれば、第１のホッパーから落下する粉粒体の落下エネルギーがこの測定値に寄与しないようにできる。
また、第１の計量手段は供給が開始されると、その第２のホッパーへ供給することにより減った時の第１のホッパーを計量する。このとき、予め設定した第２のフィーダの切り出し量（単位時間当たり）を第１の計量手段で供給開始前と供給開始後の差（つまり、「第１のホッパーの減少分」＝「第２のホッパーの増分」）から差し引くと、この値が、このときの第２のホッパーでの計量値となるべきであるから、この差し引いた値を目標値として第２のフィーダを制御する。
無論、上記の仕組みにより第１のホッパーの減分、すなわち、第２のホッパーの増分は、第２の計量手段で既に自動的に加味され検出されている。この値が前記目標値となるように、第２のフィーダを制御するということである。
このような処理を供給期間中に周期的に繰り返すことで、例えば外乱などにより供給量や排出量に変動があっても第２のフィーダでの切り出しの制御量を実測した上記２つの計量値に基づき設定できるので、切り出し精度を向上できる。
【０００９】
上記供給動作により、第１のホッパーの粉粒体の量が少なくなってきたら、装置を連続的に運転するために、これを充填する動作が必要になるが、まず、供給動作中には、充填動作はしてはならない。また、切り出し期間中でも、第２のホッパーへの供給開始のきっかけとなるタイミングから充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング以降に充填動作を開始してはならないような制限を設ける構成とする。
【００１０】
このような構成を採用することにより、第１のホッパーへの粉粒体の充填動作が、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作と重複しないようにして、充填動作が第２のフィーダの切り出し量制御に必要な第１のホッパーからの質量流量の演算に使用する第１のホッパーの計量に影響を与えないようにする。
【００１１】
また、このとき、第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間から、第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間へ遷移する際に、例えば、供給開始された粉粒体が落下し始め、最初に第２のホッパーに堆積している粉粒体表面に到達するまでの時間（落下時間）やその安定時間及び、これらに比しては極わずかではあるが、制御回路における制御量などの書込みに時間がかかることにより、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けた構成を採用する。
逆に、供給期間から切り出し期間へ遷移する際にも、例えば、供給終了された粉粒体の末尾が、第２のホッパーに堆積している粉粒体表面に到達し終わるまでの時間（落下時間）や、前記同様にその安定時間及び、制御回路の書込み時間がかかることにより、切り出し時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けた構成をも採用する。
【００１２】
このような構成を採用することにより、第１のホッパーから第２のホッパーへ供給される粉粒体は、第１のホッパーから第２のホッパーへ達するのに落下時間を要する。そのため、その遅れを見込んでタイマ手段で自動制御開始のタイミングを遅らせることで、落下時間などを考慮することにより自動制御が不安定になることを避ける。その結果、精度への影響を無くすことができる。
同様に、供給期間から切り出し期間へ遷移する際にも、第１のホッパーから第２のホッパーへ供給される粉粒体は、第１のホッパーから第２のホッパーへ達するのに落下時間を要するため、その遅れを見込んでタイマ手段で自動制御開始のタイミングを遅らせることで、自動制御が不安定になることを避ける。その結果、精度への影響を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、上記のように構成したことにより、ロスインフィーダの欠点である供給中の無制御運転を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態のブロック図
【図２】実施形態の計装図
【図３】図２の一部抽出図
【図４】図２の一部抽出図
【図５】図２の一部抽出図
【図６】実施形態の論理回路図
【図７】実施形態のタイミングチャート
【図８】図７の一部拡大図
【図９】図７の一部拡大図
【図１０】従来例のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態のロスインフィーダは、例えば、薬品や電池材料などの粉粒体を定量供給するためのもので、図１に示すように、第１のホッパー３の下方に、第２のホッパー４を配置し、その第１のホッパー３に第１のテーブルフィーダ（以下、第１のフィーダ）１を備えるとともに、第２のホッパー４に、第２のテーブルフィーダ（以下、第２のフィーダ）２を備えた構成となっている。
【００１６】
また、この第１のフィーダ１を備えた第１のホッパー３と第２のフィーダ２を備えた第２のホッパー４には、それぞれ、計量手段５ａ、ｂが取り付けられている。計量手段５ａ、ｂは、例えば、ここではロードセルを用いたもので、図示はしていないが、増幅器などのインターフェースを介して、それぞれ、指示調節計６ａと指示調節計６ｂに接続されている。
【００１７】
この指示調節計６ａは、第１のホッパー３の計量及び第１のフィーダ１のコントローラとして、指示調節計６ｂは、第２のホッパー４の計量及び第２のフィーダ２のコントローラとして設けたものである。
指示調節計６ｂは、図２のように、２個の調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの機能と、警報機能（ＷＩＡ−４）を有している。また、加減算、移動平均などの各種演算やプログラミング動作を行う制御演算部を有している。
前記両調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、スイッチの切換でオートとマニュアルのモードが選択できるようになっている。なお、オートモードの際はＰＩＤ制御を行うようになっている。
調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給停止時（前記、切り出し期間）の第２のフィーダ４の切り出し量の制御を受け持ち、（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、供給作動時（前記、供給期間）の切り出し量の制御を受け持つ。
そして、調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、共に測定入力は同じで、第２のホッパー４の計量値の時間的変化、すなわち、質量流量であり、切り出し期間は計量値が減って行き、供給期間は増えていくので、流量という観点からしても正負符号が変わるように流れ方向が逆転する。
（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの目標設定値（ＦＸ−４）１９は、第２のホッパー４から切り出す（流れ出す）流量となり、この流量の絶対値を考えれば、調節計は逆動作（測定入力が大きくなれば、操作出力を減じる）である。
（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの目標設定値は、供給流量から切り出す目標流量（（ＦＸ−４）１９で設定された値）を差し引いた値とした総括的に流れ込む流量である。この目標流量は具体的には、図２の（ＦＹ−４）１６で演算される。したがって、同様に絶対値として考えると、調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、正動作（測定入力が大きくなれば、操作出力を大きくする）である。
【００１８】
このように構成される作動中のロスインフィーダは、図１のように、指示調節計６ａ及び指示調節計６ｂが計量手段５ａ、ｂで第１及び第２のホッパー（テーブルフィーダ１、２も含む）３、４の重量を計量している。そして、第１のホッパー３の重量が、下限値に達すると、指示調節計６ａの警報機能（ＷＩＡ−３）２９が「Ｌ」の警報出力を発するので、第１のホッパーに原料となる粉粒体を充填する。
【００１９】
この充填は、人手でも良いが、前記警報で作動して粉粒体を充填するようにした貯槽や充填装置を設けるようにしても良い。また、充填された粉粒体の重量が上限値に達した場合は、「Ｈ」の警報が出力されるので充填を停止する。
この充填動作は、第２のホッパーへの供給中は作動してはならない。また、第２のホッパーからの切り出し期間中でも、第２のホッパーへの供給開始のタイミング、すなわち、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８の「ＬＬ」から充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング、すなわち、警報機能（ＷＩＡ−４）２８の「Ｌ」以降に充填動作を開始してはならない、という制限を設けるが、装置を連続的に作動させるためには、第１のホッパーへの充填動作より第２のホッパーへの供給動作の方を優先させる必要があるので、第１のホッパーの指示調節計６ａの警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」の設定値は、第１のホッパー３の残量、すなわち、警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」より下に残っている量が、第２のホッパーへ１回供給動作し終える分以上は必要であり、このことを考慮した上で警報機能（ＷＩＡ−３）２９の「Ｌ」をどこにするか決定する必要がある。
以下、このロスインフィーダの制御動作を「切り出し期間」〜「供給期間」の４つに分けて詳しく説明する。
【００２０】
１．第２のホッパー４の切り出し期間（第１のホッパー３からの供給停止中の期間）
いま、第２のホッパー４に収容されている粉粒体の重量が十分なら、第２のホッパー４の指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａが作動して定量の切り出しを開始する。その状態を、図２の計装図から抽出して、図３に示す。
なお、計装図の円記号の下番号はホッパーの符号を示している。
まず、上記定量切り出しの前に、装置起動直後は、装置起動時の切り出し速度、すなわち、操作量は、図３の符号２０の（ＳＸ−４）で、第２のホッパー４の指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａに設定する。すると、その速度で第２のフィーダ２は、切り出し運転を開始する。このときは、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、まだ、マニュアルモードなので、設定された一定速で運転する。
これを一定時間（起動直後で装置が安定するのを待つなどの時間）の経過の後に、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａをオートに切り換えると、前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの測定入力が（ＦＸ−４）１９で設定した目標設定値になるように第２のフィーダ２の切り出し量の制御を開始する。
すなわち、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、ＰＩＤ制御により、第２のテーブルフィーダ２を作動して定量の切り出しを行う。
【００２１】
２．切り出し（供給停止中）→供給の遷移期間
上記のようなＰＩＤの流量制御による切り出しの結果、第２のホッパー４の重量が、図
７の矢印Ａで示す「供給停止時質量流量」の線に沿って、供給開始レベル（ＬＬ）に減少すると、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８から警報が発せられる。すると、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ粉粒体の供給を開始する。同時に、図６に示す回路が作動して、図８の（イ）で示すように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａのモードをオートからマニュアルへ切り換え、図４のように、制御パラメータとして警報直前の切り出しの操作量（変数）を指示調節計６ｂの調整計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂに書き込む。指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａは、マニュアルモードになったので、直前の操作出力を保持した一定速運転に変わる。その直後、指示調節計６ｂの出力をスイッチ処理２３（図２参照）によって調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの出力から調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの出力に切り換える。すると、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂもマニュアルモードなので、同じ速度で切り出しを続行（継続）する。こうすることで、制御の連続性を保持する。
そのうちに、供給された（落下してきた）粉粒体が第２のホッパー４へ到達するので、そのタイミングで指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのモードをマニュアルからオートへ切り換え、先の目標値（図２参照）になるようにＰＩＤ制御を開始する。
すなわち、この形態の第２のホッパー４の指示調節計６ｂの２つの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、マニュアルモード時の操作量を書き込むことで、マニュアルモード時において、操作量を設定して第２のフィーダ２の速度制御を指定して使用する。
ところで、このとき、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ供給される粉粒体は、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ達するのに落下時間を要する。つまり、供給が開始されても粉粒体が第２のホッパー４に到着するまでに時間がかかる。そのため、図８に示すように、実際に増加し始める重量を検出するまで、落下遅れτによる時間遅れを生じる。そこで、この形態では、その遅れを見込んで、図６の回路で、タイマＴを用いて第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給停止時（切り出し期間）における第２のフィーダ２の切り出し量制御を受け持つ指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａから、供給作動時（供給期間）の切り出し量の制御を受け持つ調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂへ切り換えるタイミングを遅らせる。こうすることで、スムースに制御を切り換えできるようにしている。
【００２２】
３．供給期間（第２のホッパー４からの切り出しと第１のホッパー３からの供給を同時に行う期間）
この期間は、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給作動時の第２のフィーダ２の切り出しを、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのオートモードにて制御を行う。
その際、重量変化は、第２のホッパー４の重量に、第１のホッパー３からの供給量を加えたもの（例えば、図７のｗ１２、ｗ２２）から切り出し量を減じたもので、図７のグラフの右上がりの実線である。この実線に乗るように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂによって、第２のフィーダ２が、第２のホッパー４からの切り出しを制御すれば、供給停止中の切り出し期間と同じ切り出し量が得られる。
調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの具体的な目標設定値は、第１のホッパー３の重量の減少量、すなわち、第２のホッパー４の重量の増加量で、図２の（ＦＩ−３）で指示される値から、予め設定した切り出し量、すなわち、図２の（ＦＸ−４）１９の設定値を減じた質量流量である。
なお、この目標設定値の減算は、図２の（ＦＹ−４）２６で行う。言うまでもなく、このときの計量手段５ｂでの計量値は増加方向である。
【００２３】
このとき、供給直前の第２のホッパー４の重量は、計量手段５ｂで計量する。第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給量は、供給時の第１のホッパー３の重量の減少量を計量手段５ａで計量して算出する。また、第２のホッパー４からの切り出し量は既知、すなわち、切り出し流量の目標値（図２の（ＦＸ−４）の設定値）である。よって、第２のホッパー４の重量変化の目標として、図７の矢印Ｂで示す実線を描くことができる。
【００２４】
具体的に、この制御には、第１のホッパー３の重量（質量流量）変化と、第２のホッパー４の重量（質量流量）変化の２つを測定値として用いる。これらは、図２に基づいて、第２のホッパー４を例に説明すると、まず、第２のホッパー４の質量を指示調節計６ｂの測定機能（ＷＩＡ−４）２８を使って測定し、周期的に測定値をバッファに格納する。
このとき、例えば、質量変化の差を算出するために、少なくともｎ＋１個以上のリングバッファを準備して、全バッファに対して１から順にサンプリングした計量値を格納する。格納したバッファ、例えば、バッファｎとバッファ１の、格納した数値の差（重量変化分）を、サンプリング時間間隔にバッファの間隔数（ｎ−１）をかけた時間、言い換えるとバッファｎに格納した重量値をサンプリングした時刻からバッファ１に格納した重量値をサンプリングした時刻を差し引いた時間で割ると質量流量が割り出せる（Ｆ＝ｄＷ／ｄｔ：図２符合２１´）。
次に、同じ間隔でバッファｎ＋１からバッファ２にして同様の割り算を行う。これを繰り返し、質量流量の演算タイミング毎の流量値として移動平均のバッファに溜め込み、その溜め込んだ流量値を合計し、その溜めた個数で割ったもの、すなわち、移動平均演算した（平滑化した）ものを質量流量の測定値として指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａと（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの調節計の両方に入力する。第１のホッパー３においても指示調節計６ａが測定（質量）機能（ＷＩＡ−３）２９の計量値を用いて同様の処理を行う（図２符合２１）。
この重量測定（計量）のサンプリング処理を細かく行うこと、減算されるデータを格納しているバッファと減算するデータを格納しているバッファの各バッファの時間的間隔を広く取ること（すなわち、上記ｎを大きく取ること）、求められた質量流量値の移動平均処理を行うことで、質量流量値を機械振動やノイズなどによる測定重量のピークを検出しても、流量値としては滑らかに検出することができる。
なお、上記の実際の処理は逐次行われる。また、この処理は、切り出し中（供給停止中）でも供給中でも継続して行う。供給による落下開始時や落下終了時などの測定が乱れる恐れのある場合は、タイマ機能などにより一時的に処理を停止しても良い。
また、移動平均の演算は、今回の場合、質量流量算出の計算中や、その前後さまざまな箇所でも行うことができると考えられるため、図２及び図３の位置と合致しないが、これは図が複雑になるため、便宜上、このような表示にしたものである。
【００２５】
このように、供給期間に使用される指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの目標値は、前記のように供給量を加味した第２のホッパー４の重量変化（質量流量）から、予め設定した第２のフィーダ２の切り出し量（単位時間当たり）を減じたものである。
一方、一番元となる測定値は、第１のホッパー３からの供給量による重量増加分および第２のフィーダ２からの切り出しによる重量減少分を踏まえた現在の第２のホッパー４の重量値である。
このように第１のホッパー３の計量値（実測値）及び、第２のホッパー４の計量値（実測値）を元にした質量流量に基づいて制御するので供給期間であっても、それぞれの計量値に、例えば、外乱などにより変動があっても、その変動に追従できる。
すなわち、切り出し量を一定速にするなどの見かけ運転でなく、実測値に基づいた測定値を目標値となるように切り出し量を制御するので、正確な切り出し運転を行うことができる。
【００２６】
４．供給→切り出しの遷移期間
次に、第２のホッパー４の重量が、図７の矢印Ｂで示す「供給作動時質量流量」の線に沿って、供給停止レベル（ＨＨ）まで増加すると、指示調節計６ｂの測定機能（ＷＩＡ−４）２８から警報が発せられる。すると、第１のホッパー３から第２のホッパー４への粉粒体の供給を停止する。同時に、図６の回路が作動して、図９の（ロ）に示すように、指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂのモードをオートからマニュアルへ切り換え、図５に示すように、制御パラメータとして、警報直前の切り出しの操作量（変数）を指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａに書き込む。指示調節計６ｂの調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂは、マニュアルモードになったので、直前の操作出力を保持した一定速運転に変わる。その直後、指示調節計６ｂの出力をスイッチ処理２３によって調節計（ＦＩＣ−４Ｂ）２２ｂの出力から調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａの出力に切り換える。すると、前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａもマニュアルモードなので、同じ速度で切り出しを続行（継続）する。こうすることで、制御の連続性を保持する。
そのうちに供給されていた（落下していた）粉粒体が全て第２のホッパー４へ到達し切るので、そのタイミングで前記調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａのモードをマニュアルからオートへ切り換え、先述の目標値（図２参照）になるようにＰＩＤ制御を開始する。
【００２７】
このとき、図９のように、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ供給される粉粒体は、第１のホッパー３から第２のホッパー４へ達するのに落下時間を要する。つまり、供給が停止しても粉粒体の最後尾が第２のホッパー４に到着し切るまでに時間がかかる。そのため、落下遅れτによる時間遅れを生じることから、先の場合と同様に、その遅れを見込んで、図６に示すように、タイマＴで調節計（ＦＩＣ−４Ａ）２２ａへ切り換えるタイミングを遅らせる。このようにして、スムースに制御を切り換えできるようにしてある。
以後、図７のように、上記処理を繰り返す。
【００２８】
また、図７に示すように、切り出し時（供給停止時）に粉粒体が減っていき、供給開始「ＬＬ」となるまでの時間が、第１のホッパー３への充填にかかる時間より長くなる残量となるように、指示調節計６ｂの警報機能（ＷＩＡ−４）２８の出力「Ｌ」の量を設定する。この「Ｌ」以上の時のみ、例えば、上方に貯槽を配置した際に、第１のホッパー３への充填が可能であるように制限をする。つまり、「Ｌ」より下の時に、この充填を開始させると、その動作が、第１のホッパー３から第２のホッパー４への供給動作と重複した場合、供給時に第２のフィーダ２の切り出し量制御に必要な第１のホッパー３からの質量流量を知ることができなくなるからである。なお、無論、供給動作を先に行ってしまったら、充填動作は行ってはならない。
【００２９】
なお、この形態では、指示調節計６ｂが２個の調節計ＡＢを有するものとしたが、これに限定されるものではない。これ以外に、１個の調節計を有する指示調節計６ｂを２台使用したり、１個の調節計とこの調節計の変数を記憶するレジスタ（メモリ）を用いたりして制御することもできる。無論、指示調節計に限らずＰＬＣやマイコンその他さまざまな制御装置でも、この形態を実現することは可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 第１のフィーダ
２ 第２のフィーダ
３ 第１のホッパー
４ 第２のホッパー
５ａ 第１の計量手段
５ｂ 第２の計量手段
６ａ 指示調節計
６ｂ 指示調節計
ＳＶ 目標値
Ｔ タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を収容する第１のホッパーの下方に第２のホッパーを配置し、前記第１のホッパーに、第２のホッパーへ粉粒体を供給する第１のフィーダを備え、前記第２のホッパーに供給された粉粒体を切り出す第２のフィーダを備えるとともに、第１のフィーダを備えた第１のホッパーの重量を計量する第１の計量手段と前記第２のフィーダを備えた第２のホッパーの重量を計量する第２の計量手段を備え、
上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値として第２のフィーダから切り出される粉粒体の重量と第２の計量手段によって計量する第２のホッパー重量の減少量とが同じになるように制御し、
一方、上記粉粒体の第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のフィーダの作動により第１の計量手段で計量する第１のホッパーの重量の減少量（すなわち、第２のホッパーの重量の増加量）から、予め設定した切り出し量を減じたものを目標値として、第２のフィーダの切り出し量を制御し、第２のホッパーの重量増加（質量流量）が、その目標値となるように制御することを特徴とするロスインウェートフィーダ。
【請求項２】
上記第１のホッパーへの粉粒体の充填を、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作中及び切り出し期間中の第２のホッパーへの供給開始のきっかけとなるタイミングから充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング以降を除く、切り出し期間に行うことを特徴とする請求項１に記載のロスインウェートフィーダ。
【請求項３】
上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間から、第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間へ遷移する際に、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のロスインウェートフィーダ。
【請求項４】
上記第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間から第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間へ遷移する際に、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロスインウェートフィーダ。
【請求項１】
粉粒体を収容する第１のホッパーの下方に第２のホッパーを配置し、前記第１のホッパーに、第２のホッパーへ粉粒体を供給する第１のフィーダを備え、前記第２のホッパーに供給された粉粒体を切り出す第２のフィーダを備えるとともに、第１のフィーダを備えた第１のホッパーの重量を計量する第１の計量手段と前記第２のフィーダを備えた第２のホッパーの重量を計量する第２の計量手段を備え、
上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間は、予め設定した切り出し量を目標値として第２のフィーダから切り出される粉粒体の重量と第２の計量手段によって計量する第２のホッパー重量の減少量とが同じになるように制御し、
一方、上記粉粒体の第２のホッパーからの切り出しと、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間は、第１のフィーダの作動により第１の計量手段で計量する第１のホッパーの重量の減少量（すなわち、第２のホッパーの重量の増加量）から、予め設定した切り出し量を減じたものを目標値として、第２のフィーダの切り出し量を制御し、第２のホッパーの重量増加（質量流量）が、その目標値となるように制御することを特徴とするロスインウェートフィーダ。
【請求項２】
上記第１のホッパーへの粉粒体の充填を、第１のホッパーから第２のホッパーへの供給動作中及び切り出し期間中の第２のホッパーへの供給開始のきっかけとなるタイミングから充填動作に必要な時間分を遡ったタイミング以降を除く、切り出し期間に行うことを特徴とする請求項１に記載のロスインウェートフィーダ。
【請求項３】
上記第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間から、第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間へ遷移する際に、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のロスインウェートフィーダ。
【請求項４】
上記第２のホッパーの切り出しと第１のホッパーから第２のホッパーへの供給を同時に行う供給期間から第２のホッパーが粉粒体の切り出しのみを行う切り出し期間へ遷移する際に、供給時の自動制御の開始を遅らせるタイマ手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロスインウェートフィーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７９８５８（Ｐ２０１１−１７９８５８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２１３６（Ｐ２０１０−４２１３６）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１４２５９５）株式会社栗本鐵工所 (566)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１４２５９５）株式会社栗本鐵工所 (566)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]