供給機
【課題】被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができる、供給機を提供する。
【解決手段】オーガスクリュー7の動作により、原料が供給ホッパ4の底部に設けられた流出口41から流出し、その流出した原料が計量ホッパ3に供給される。オーガスクリュー7は、フィードモータ8から出力されるトルクにより動作する。計量ホッパ3への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー7の動作状態が変動し、供給ホッパ4が振動する。供給ホッパ4内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ4の振動により、それらの現象が解消される。
【解決手段】オーガスクリュー7の動作により、原料が供給ホッパ4の底部に設けられた流出口41から流出し、その流出した原料が計量ホッパ3に供給される。オーガスクリュー7は、フィードモータ8から出力されるトルクにより動作する。計量ホッパ3への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー7の動作状態が変動し、供給ホッパ4が振動する。供給ホッパ4内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ4の振動により、それらの現象が解消される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂成形品の原料などの被供給物を計量ホッパなどの供給対象機に供給する供給機に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、樹脂成形品の原料を計量して、定量の原料を成形機などに供給する計量供給装置が知られている。
【0003】
例えば、原料(粉粒体)が貯蔵された貯蔵ホッパと、貯蔵ホッパから供給される原料を計量する計量ホッパとを備える計量装置が知られている。計量ホッパには、ロードセルが設けられている。貯蔵ホッパから計量ホッパに原料が供給されると、ロードセルにより、その供給された原料の質量(重量)が計測される。一定の質量(定量)の原料が計量ホッパに供給されると、貯蔵ホッパから計量ホッパへの原料の供給が停止される。その後、計量ホッパ内の原料が成形機などに送られる。
【0004】
貯蔵ホッパには、たとえば、原料を計量ホッパに供給するためのスクリューフィーダが設けられている。スクリューフィーダは、ほぼ水平に延びる供給筒部と、供給筒部内に配置されるスクリューと、スクリューを回転させるためのモータとを備えている。貯蔵ホッパ内の原料は、供給筒部に流入する。モータがオンされると、スクリューが回転し、スクリューにより、原料が供給筒部内を供給口に向けて送られる。供給筒部の供給口に達した原料は、供給口から落下して、計量ホッパに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−318152号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度(供給流量)が不安定になることがある。とくに、スクリュー(モータ)の始動時に、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度が過小または過大となることが多い。
【0007】
本発明の目的は、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができる、供給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記の目的を達成するため、本発明は、供給機において、被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、トルクを出力する駆動源と、前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを備えることを特徴としている。
【0009】
被供給物は、ホッパに収容されている。供給手段の動作により、被供給物は、ホッパの底部に設けられた流出口から流出する。そして、ホッパ外に流出した被供給物は、供給対象機に供給される。供給手段は、駆動源から出力されるトルクにより動作する。
【0010】
被供給物の流動性が低い場合、たとえば、ホッパ内において、流出口の近傍に空洞を形成した状態で被供給物が固まる現象、いわゆるブリッジ(アーチング)が生じたり、流出口の上方から被供給物がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口からの被供給物の流出量が過小となり、供給対象機への被供給物の供給速度(供給流量)が過小となる。
【0011】
そこで、この供給機では、供給対象機への被供給物の供給動作中に、駆動源から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、供給手段の動作状態が変動し、ホッパが振動する。ホッパ内でブリッジやラットホールが生じていても、ホッパの振動により、それらの現象が解消される。その結果、被供給物を流出口から良好に流出させることができ、被供給物の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、供給対象機への被供給物の供給速度を安定させることができる。
【0012】
供給手段は、流出口の下方に配置されて、駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備えていてもよいし、駆動源からのトルクにより流出口を開閉するゲートを備えていてもよい。
【0013】
駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより達成されてもよい。
【0014】
また、駆動源がモータである場合には、駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、オン時における駆動源の目標回転速度が変更されることにより達成されてもよい。
【0015】
被供給物の流動性が高い場合には、供給対象機への被供給物の供給速度(供給流量)が過大となることがある。
【0016】
駆動源が間欠的にオンにされることにより、被供給物の供給速度を低下させることができる。その結果、供給対象機への被供給物の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【図2】図2は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】図3は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。
【図4】図4は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第1の設定例を示す。
【図5】図5は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第2の設定例を示す。
【図6】図6は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第3の設定例を示す。
【図7】図7は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第4の設定例を示す。
【図8】図8は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第1の設定例を示す。
【図9】図9は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第2の設定例を示す。
【図10】図10は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第3の設定例を示す。
【図11】図11は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第4の設定例を示す。
【図12】図12は、本発明の変形例に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【0021】
計量供給装置1は、たとえば、図示されない成形機に接続されている。計量供給装置1では、樹脂成形品の原料が計量され、定量の原料が用意される。そして、計量供給装置1から成形機に定量の原料が供給(輸送)されて、成形機において、その原料からなる樹脂成形品が製造される。
【0022】
計量供給装置1には、供給機2と、供給機2から被供給物である原料の供給を受ける計量ホッパ3(供給対象機の一例)とが設けられている。
【0023】
供給機2は、供給ホッパ4(ホッパの一例)を備えている。供給ホッパ4は、容器状をなし、内部に原料を貯留することができる。供給ホッパ4の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。供給ホッパ4の底部には、流出口41が形成されている。
【0024】
流出口41には、スクリューフィーダ5が接続されている。スクリューフィーダ5は、供給管6、オーガスクリュー7(供給手段の一例)およびフィードモータ8(駆動源の一例)を備えている。
【0025】
供給管6は、供給ホッパ4の下方で、略水平方向に延びている。供給管6の一端部は、供給ホッパ4の下端部に接続されて、供給管6内は、供給ホッパ4内と連通している。そのため、供給ホッパ4内に貯留されている原料は、その自重により、供給ホッパ4内から供給管6内に流入する。供給管6の他端部は、下方に屈曲し、その下方を向いた他端面には、落下口9が形成されている。
【0026】
オーガスクリュー7は、供給管6の中心軸線上を延びるオーガ軸の周囲に螺旋状の羽根が形成された構成を有している。
【0027】
フィードモータ8の出力軸は、オーガスクリュー7の一端部に連結されている。
【0028】
フィードモータ8のトルクにより、オーガスクリュー7が回転する。このオーガスクリュー7の回転により、原料が供給管6内を落下口9に向けて送られる。供給管6の他端部に到達した原料は、落下口9から落下する。
【0029】
落下口9から落下する原料は、計量ホッパ3に受け取られる。計量ホッパ3の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。
【0030】
計量ホッパ3の下端部には、ゲートシャッタ10が設けられている。ゲートシャッタ10が開かれると、計量ホッパ3内から原料が排出され、ゲートシャッタ10が閉じられると、その計量ホッパ3内からの原料の排出が停止される。ゲートシャッタ10が閉じられた状態で、落下口9から落下する原料が計量ホッパ3に受け取られることにより、計量ホッパ3内に原料が貯留される。
【0031】
また、計量ホッパ3には、計量ホッパ3内に貯留されている原料の質量を計測するためのロードセル11が設けられている。
【0032】
図2は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【0033】
計量供給装置1(供給機2)は、CPU、RAMおよびROMなどを含むマイクロコンピュータからなる制御部21(振動制御手段の一例)を備えている。
【0034】
制御部21には、ロードセル11の検出信号が入力されるようになっている。
【0035】
そして、制御部21には、給電回路22を介して、フィードモータ8が接続されている。給電回路22は、インバータ回路からなる。
【0036】
制御部21は、給電回路22(インバータ回路)のスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、フィードモータ8を目標回転速度で回転させることができる。
【0037】
図3は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。図4は、図3に示される供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートである。
【0038】
供給機2から計量ホッパ3に原料が供給される際には、フィードモータ8がオンされる(ステップS1)。フィードモータ8がオンされると、オーガスクリュー7が回転し始める。オーガスクリュー7の回転により、供給管6内を原料が落下口9に向けて送られる。これにより、原料が落下口9を介して計量ホッパ3内に落下するとともに、供給ホッパ4内の原料が供給管6に流入する。
【0039】
フィードモータ8がオンされた後は、そのオンからの経過時間が計測されている。フィードモータ8がオンされてから一定時間が経過すると(ステップS2のYES)、原料の供給速度を強制的に変動させるための制御(供給速度変動制御)が実行される(ステップS3)。
【0040】
供給速度変動制御では、図4に示されるように、フィードモータ8が時分割比例動作するように、フィードモータ8が制御(給電回路22に含まれるスイッチング素子のオン/オフが制御)される。具体的には、一定の制御周期(比例周期)T0中の時間TON(n)(n:自然数)は、フィードモータ8がオン(給電回路22からフィードモータ8に駆動電流が供給)され、比例周期T0中の残りの時間TOFF(n)は、フィードモータ8がオフされる。
【0041】
そして、フィードモータ8がオンされている時間(以下「オン時間」という。)TON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて長くなるように設定される。たとえば、オン時間TON(1)は、予め定められた値であり、オン時間TON(n)は、1制御周期前におけるフィードモータ8のオン時間TON(n-1)に一定の係数(たとえば、1.1)を乗じた値に設定される。
【0042】
フィードモータ8のオン/オフにより、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変動する。また、オーガスクリュー7の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度の値にTON(1)/T0を乗じた値に一気に低下した後、供給速度変動制御が進むにつれて上昇する。その結果、供給ホッパ4および供給管6に振動が生じる。
【0043】
供給速度変動制御は、5制御周期(T0×5)にわたって実行される。
【0044】
供給速度変動制御の終了後は、フィードモータ8が連続的にオン状態にされる。
【0045】
供給機2から計量ホッパ3に原料が供給されている間、制御部21により、ロードセル11の出力が常に監視されており、計量ホッパ3内に予め決められた定量の原料が供給されたか否かが繰り返し調べられる(ステップS4)。
【0046】
計量ホッパ3内の原料の質量が定量に達していない間は、計量ホッパ3への原料の供給は終了ではないと判断され(ステップS4のNO)、フィードモータ8の連続オン状態が継続される。
【0047】
また、供給機2から計量ホッパ3に原料が供給されている間、制御部21により、ロードセル11の出力に基づいて、計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であるか否かが繰り返し調べられる(ステップS5)。
【0048】
計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であれば、供給速度変動制御を実行する必要はないと判断され(ステップS5のNO)、フィードモータ8の連続オン状態が継続される。
【0049】
一方、計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲を逸脱していれば、供給速度変動制御を実行する必要があると判断され(ステップS5のYES)、前述の供給速度変動制御が実行される(ステップS3)。
【0050】
そして、計量ホッパ3内の原料の質量が定量に達すると、計量ホッパ3への原料の供給が終了であると判断され(ステップS4のYES)、フィードモータ8がオフされる(ステップS6)。
【0051】
以上のように、原料は、供給ホッパ4に収容されている。オーガスクリュー7の動作により、原料は、供給ホッパ4の底部に設けられた流出口41から流出する。そして、供給ホッパ4外に流出した原料は、計量ホッパ3に供給される。オーガスクリュー7は、フィードモータ8から出力されるトルクにより動作する。
【0052】
原料の流動性が低い場合、たとえば、供給ホッパ4内において、流出口41の近傍に空洞を形成した状態で原料が固まる現象、いわゆるブリッジ(アーチング)が生じたり、流出口41の上方から原料がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口41からの原料の流出量が過小となり、計量ホッパ3への原料の供給速度(供給流量)が過小となる。
【0053】
そこで、この供給機2では、計量ホッパ3への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー7の動作状態が変動し、供給ホッパ4が振動する。供給ホッパ4内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ4の振動により、それらの現象が解消される。その結果、原料を流出口41から良好に流出させることができ、原料の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、計量ホッパ3への原料の供給速度を安定させることができる。
【0054】
また、原料の流動性が高い場合には、計量ホッパ3への原料の供給速度(供給流量)が過大となることがある。
【0055】
供給速度変動制御において、フィードモータ8が間欠的にオンにされることにより、原料の供給速度を低下させることができる。その結果、計量ホッパ3への原料の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【0056】
なお、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ8のオン時間TON(n)は、制御が進むにつれて長くなるように設定される。しかしながら、オン時間TON(n)は、図5,6,7に示されるように設定されてもよい。
【0057】
図5に示される設定例では、オン時間TON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて短くなるように設定される。具体的には、オン時間TON(n)は、1制御周期前におけるフィードモータ8のオン時間TON(n-1)に1未満の一定の係数(たとえば、0.9)を乗じた値に設定されてもよい。この場合、オーガスクリュー7の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度から制御が進むにつれて下降する。
【0058】
図6に示される設定例では、オン時間TON(n)は、TON(1)>TON(2)>TON(3)<TON(4)<TON(5)の関係を満たすように設定される。
【0059】
図7に示される設定例では、オン時間TON(n)は、TON(1)<TON(2)<TON(3)>TON(4)>TON(5)の関係を満たすように設定される。
【0060】
また、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ8が間欠的にオンにされて、各オン時間TON(n)が変更されることにより、フィードモータ8から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更される。しかしながら、図8,9,10,11に示されるように、フィードモータ8が間欠的にオンにされて、各オン時(制御周期)におけるフィードモータ8の目標回転速度が変更されることにより、フィードモータ8から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【0061】
すなわち、図8に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)(n:自然数)は、供給速度変動制御が進むにつれて増加するように設定されてもよい。
【0062】
また、図9に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて減少するように設定されてもよい。
【0063】
さらにまた、図10に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、R(1)>R(2)>R(3)<R(4)<R(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【0064】
また、図11に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、R(1)<R(2)<R(3)>R(4)>R(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【0065】
また、図12に示すように、供給機2には、スクリューフィーダ5に代えて、モータ52(駆動源の一例)からのトルクによって流出口41を開閉するゲート51が備えられていてもよい。この場合、モータ52が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより、モータ52から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【0066】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。例えば、別途、供給ホッパ4を振動させる振動手段を設け、その振動手段のオン/オフに、フィードモータ8(またはモータ52)のオン/オフを連動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0067】
2 供給機
3 計量ホッパ(供給対象機の一例)
4 供給ホッパ(ホッパの一例)
7 オーガスクリュー(供給手段の一例)
8 フィードモータ(駆動源の一例)
21 制御部(振動制御手段の一例)
22 給電回路(振動制御手段の一例)
51 ゲート
52 モータ(駆動源の一例)
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂成形品の原料などの被供給物を計量ホッパなどの供給対象機に供給する供給機に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、樹脂成形品の原料を計量して、定量の原料を成形機などに供給する計量供給装置が知られている。
【0003】
例えば、原料(粉粒体)が貯蔵された貯蔵ホッパと、貯蔵ホッパから供給される原料を計量する計量ホッパとを備える計量装置が知られている。計量ホッパには、ロードセルが設けられている。貯蔵ホッパから計量ホッパに原料が供給されると、ロードセルにより、その供給された原料の質量(重量)が計測される。一定の質量(定量)の原料が計量ホッパに供給されると、貯蔵ホッパから計量ホッパへの原料の供給が停止される。その後、計量ホッパ内の原料が成形機などに送られる。
【0004】
貯蔵ホッパには、たとえば、原料を計量ホッパに供給するためのスクリューフィーダが設けられている。スクリューフィーダは、ほぼ水平に延びる供給筒部と、供給筒部内に配置されるスクリューと、スクリューを回転させるためのモータとを備えている。貯蔵ホッパ内の原料は、供給筒部に流入する。モータがオンされると、スクリューが回転し、スクリューにより、原料が供給筒部内を供給口に向けて送られる。供給筒部の供給口に達した原料は、供給口から落下して、計量ホッパに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−318152号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度(供給流量)が不安定になることがある。とくに、スクリュー(モータ)の始動時に、貯蔵ホッパから計量ホッパへの材料の供給速度が過小または過大となることが多い。
【0007】
本発明の目的は、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができる、供給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記の目的を達成するため、本発明は、供給機において、被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、トルクを出力する駆動源と、前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを備えることを特徴としている。
【0009】
被供給物は、ホッパに収容されている。供給手段の動作により、被供給物は、ホッパの底部に設けられた流出口から流出する。そして、ホッパ外に流出した被供給物は、供給対象機に供給される。供給手段は、駆動源から出力されるトルクにより動作する。
【0010】
被供給物の流動性が低い場合、たとえば、ホッパ内において、流出口の近傍に空洞を形成した状態で被供給物が固まる現象、いわゆるブリッジ(アーチング)が生じたり、流出口の上方から被供給物がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口からの被供給物の流出量が過小となり、供給対象機への被供給物の供給速度(供給流量)が過小となる。
【0011】
そこで、この供給機では、供給対象機への被供給物の供給動作中に、駆動源から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、供給手段の動作状態が変動し、ホッパが振動する。ホッパ内でブリッジやラットホールが生じていても、ホッパの振動により、それらの現象が解消される。その結果、被供給物を流出口から良好に流出させることができ、被供給物の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、供給対象機への被供給物の供給速度を安定させることができる。
【0012】
供給手段は、流出口の下方に配置されて、駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備えていてもよいし、駆動源からのトルクにより流出口を開閉するゲートを備えていてもよい。
【0013】
駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより達成されてもよい。
【0014】
また、駆動源がモータである場合には、駆動源から出力されるトルクの変動は、駆動源が間欠的にオンにされて、オン時における駆動源の目標回転速度が変更されることにより達成されてもよい。
【0015】
被供給物の流動性が高い場合には、供給対象機への被供給物の供給速度(供給流量)が過大となることがある。
【0016】
駆動源が間欠的にオンにされることにより、被供給物の供給速度を低下させることができる。その結果、供給対象機への被供給物の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、被供給物の供給速度の過不足状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【図2】図2は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】図3は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。
【図4】図4は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第1の設定例を示す。
【図5】図5は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第2の設定例を示す。
【図6】図6は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第3の設定例を示す。
【図7】図7は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時間の第4の設定例を示す。
【図8】図8は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第1の設定例を示す。
【図9】図9は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第2の設定例を示す。
【図10】図10は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第3の設定例を示す。
【図11】図11は、供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートであり、オン時の目標回転速度の第4の設定例を示す。
【図12】図12は、本発明の変形例に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明の一実施形態に係る供給機を備える計量供給装置の図解的な断面図である。
【0021】
計量供給装置1は、たとえば、図示されない成形機に接続されている。計量供給装置1では、樹脂成形品の原料が計量され、定量の原料が用意される。そして、計量供給装置1から成形機に定量の原料が供給(輸送)されて、成形機において、その原料からなる樹脂成形品が製造される。
【0022】
計量供給装置1には、供給機2と、供給機2から被供給物である原料の供給を受ける計量ホッパ3(供給対象機の一例)とが設けられている。
【0023】
供給機2は、供給ホッパ4(ホッパの一例)を備えている。供給ホッパ4は、容器状をなし、内部に原料を貯留することができる。供給ホッパ4の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。供給ホッパ4の底部には、流出口41が形成されている。
【0024】
流出口41には、スクリューフィーダ5が接続されている。スクリューフィーダ5は、供給管6、オーガスクリュー7(供給手段の一例)およびフィードモータ8(駆動源の一例)を備えている。
【0025】
供給管6は、供給ホッパ4の下方で、略水平方向に延びている。供給管6の一端部は、供給ホッパ4の下端部に接続されて、供給管6内は、供給ホッパ4内と連通している。そのため、供給ホッパ4内に貯留されている原料は、その自重により、供給ホッパ4内から供給管6内に流入する。供給管6の他端部は、下方に屈曲し、その下方を向いた他端面には、落下口9が形成されている。
【0026】
オーガスクリュー7は、供給管6の中心軸線上を延びるオーガ軸の周囲に螺旋状の羽根が形成された構成を有している。
【0027】
フィードモータ8の出力軸は、オーガスクリュー7の一端部に連結されている。
【0028】
フィードモータ8のトルクにより、オーガスクリュー7が回転する。このオーガスクリュー7の回転により、原料が供給管6内を落下口9に向けて送られる。供給管6の他端部に到達した原料は、落下口9から落下する。
【0029】
落下口9から落下する原料は、計量ホッパ3に受け取られる。計量ホッパ3の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。
【0030】
計量ホッパ3の下端部には、ゲートシャッタ10が設けられている。ゲートシャッタ10が開かれると、計量ホッパ3内から原料が排出され、ゲートシャッタ10が閉じられると、その計量ホッパ3内からの原料の排出が停止される。ゲートシャッタ10が閉じられた状態で、落下口9から落下する原料が計量ホッパ3に受け取られることにより、計量ホッパ3内に原料が貯留される。
【0031】
また、計量ホッパ3には、計量ホッパ3内に貯留されている原料の質量を計測するためのロードセル11が設けられている。
【0032】
図2は、計量供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【0033】
計量供給装置1(供給機2)は、CPU、RAMおよびROMなどを含むマイクロコンピュータからなる制御部21(振動制御手段の一例)を備えている。
【0034】
制御部21には、ロードセル11の検出信号が入力されるようになっている。
【0035】
そして、制御部21には、給電回路22を介して、フィードモータ8が接続されている。給電回路22は、インバータ回路からなる。
【0036】
制御部21は、給電回路22(インバータ回路)のスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、フィードモータ8を目標回転速度で回転させることができる。
【0037】
図3は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時のフィードモータの制御の流れを示すフローチャートである。図4は、図3に示される供給量変動制御時のフィードモータのオン/オフの変化を示すタイミングチャートである。
【0038】
供給機2から計量ホッパ3に原料が供給される際には、フィードモータ8がオンされる(ステップS1)。フィードモータ8がオンされると、オーガスクリュー7が回転し始める。オーガスクリュー7の回転により、供給管6内を原料が落下口9に向けて送られる。これにより、原料が落下口9を介して計量ホッパ3内に落下するとともに、供給ホッパ4内の原料が供給管6に流入する。
【0039】
フィードモータ8がオンされた後は、そのオンからの経過時間が計測されている。フィードモータ8がオンされてから一定時間が経過すると(ステップS2のYES)、原料の供給速度を強制的に変動させるための制御(供給速度変動制御)が実行される(ステップS3)。
【0040】
供給速度変動制御では、図4に示されるように、フィードモータ8が時分割比例動作するように、フィードモータ8が制御(給電回路22に含まれるスイッチング素子のオン/オフが制御)される。具体的には、一定の制御周期(比例周期)T0中の時間TON(n)(n:自然数)は、フィードモータ8がオン(給電回路22からフィードモータ8に駆動電流が供給)され、比例周期T0中の残りの時間TOFF(n)は、フィードモータ8がオフされる。
【0041】
そして、フィードモータ8がオンされている時間(以下「オン時間」という。)TON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて長くなるように設定される。たとえば、オン時間TON(1)は、予め定められた値であり、オン時間TON(n)は、1制御周期前におけるフィードモータ8のオン時間TON(n-1)に一定の係数(たとえば、1.1)を乗じた値に設定される。
【0042】
フィードモータ8のオン/オフにより、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変動する。また、オーガスクリュー7の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度の値にTON(1)/T0を乗じた値に一気に低下した後、供給速度変動制御が進むにつれて上昇する。その結果、供給ホッパ4および供給管6に振動が生じる。
【0043】
供給速度変動制御は、5制御周期(T0×5)にわたって実行される。
【0044】
供給速度変動制御の終了後は、フィードモータ8が連続的にオン状態にされる。
【0045】
供給機2から計量ホッパ3に原料が供給されている間、制御部21により、ロードセル11の出力が常に監視されており、計量ホッパ3内に予め決められた定量の原料が供給されたか否かが繰り返し調べられる(ステップS4)。
【0046】
計量ホッパ3内の原料の質量が定量に達していない間は、計量ホッパ3への原料の供給は終了ではないと判断され(ステップS4のNO)、フィードモータ8の連続オン状態が継続される。
【0047】
また、供給機2から計量ホッパ3に原料が供給されている間、制御部21により、ロードセル11の出力に基づいて、計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であるか否かが繰り返し調べられる(ステップS5)。
【0048】
計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲内であれば、供給速度変動制御を実行する必要はないと判断され(ステップS5のNO)、フィードモータ8の連続オン状態が継続される。
【0049】
一方、計量ホッパ3内の原料の質量の増加速度が一定の速度範囲を逸脱していれば、供給速度変動制御を実行する必要があると判断され(ステップS5のYES)、前述の供給速度変動制御が実行される(ステップS3)。
【0050】
そして、計量ホッパ3内の原料の質量が定量に達すると、計量ホッパ3への原料の供給が終了であると判断され(ステップS4のYES)、フィードモータ8がオフされる(ステップS6)。
【0051】
以上のように、原料は、供給ホッパ4に収容されている。オーガスクリュー7の動作により、原料は、供給ホッパ4の底部に設けられた流出口41から流出する。そして、供給ホッパ4外に流出した原料は、計量ホッパ3に供給される。オーガスクリュー7は、フィードモータ8から出力されるトルクにより動作する。
【0052】
原料の流動性が低い場合、たとえば、供給ホッパ4内において、流出口41の近傍に空洞を形成した状態で原料が固まる現象、いわゆるブリッジ(アーチング)が生じたり、流出口41の上方から原料がなくなる現象、いわゆるラットホールが生じたりすることがある。このような現象が生じると、流出口41からの原料の流出量が過小となり、計量ホッパ3への原料の供給速度(供給流量)が過小となる。
【0053】
そこで、この供給機2では、計量ホッパ3への原料の供給動作中に、供給速度変動制御が実行されて、フィードモータ8から出力されるトルクの大きさが変更される。トルクの大きさが変動すると、オーガスクリュー7の動作状態が変動し、供給ホッパ4が振動する。供給ホッパ4内でブリッジやラットホールが生じていても、供給ホッパ4の振動により、それらの現象が解消される。その結果、原料を流出口41から良好に流出させることができ、原料の供給速度の過小状態を解消することができる。よって、計量ホッパ3への原料の供給速度を安定させることができる。
【0054】
また、原料の流動性が高い場合には、計量ホッパ3への原料の供給速度(供給流量)が過大となることがある。
【0055】
供給速度変動制御において、フィードモータ8が間欠的にオンにされることにより、原料の供給速度を低下させることができる。その結果、計量ホッパ3への原料の供給速度の過大状態を解消することができ、供給速度を安定させることができる。
【0056】
なお、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ8のオン時間TON(n)は、制御が進むにつれて長くなるように設定される。しかしながら、オン時間TON(n)は、図5,6,7に示されるように設定されてもよい。
【0057】
図5に示される設定例では、オン時間TON(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて短くなるように設定される。具体的には、オン時間TON(n)は、1制御周期前におけるフィードモータ8のオン時間TON(n-1)に1未満の一定の係数(たとえば、0.9)を乗じた値に設定されてもよい。この場合、オーガスクリュー7の回転による原料の供給速度は、供給速度変動制御の開始前の供給速度から制御が進むにつれて下降する。
【0058】
図6に示される設定例では、オン時間TON(n)は、TON(1)>TON(2)>TON(3)<TON(4)<TON(5)の関係を満たすように設定される。
【0059】
図7に示される設定例では、オン時間TON(n)は、TON(1)<TON(2)<TON(3)>TON(4)>TON(5)の関係を満たすように設定される。
【0060】
また、前述の供給速度変動制御では、フィードモータ8が間欠的にオンにされて、各オン時間TON(n)が変更されることにより、フィードモータ8から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更される。しかしながら、図8,9,10,11に示されるように、フィードモータ8が間欠的にオンにされて、各オン時(制御周期)におけるフィードモータ8の目標回転速度が変更されることにより、フィードモータ8から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【0061】
すなわち、図8に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)(n:自然数)は、供給速度変動制御が進むにつれて増加するように設定されてもよい。
【0062】
また、図9に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、供給速度変動制御が進むにつれて減少するように設定されてもよい。
【0063】
さらにまた、図10に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、R(1)>R(2)>R(3)<R(4)<R(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【0064】
また、図11に示されるように、各制御周期におけるフィードモータ8のオン時間TONが一定値(たとえば、制御周期T0の1/2の値)に設定されて、フィードモータ8の目標回転速度R(n)は、R(1)<R(2)<R(3)>R(4)>R(5)の関係を満たすように設定されてもよい。
【0065】
また、図12に示すように、供給機2には、スクリューフィーダ5に代えて、モータ52(駆動源の一例)からのトルクによって流出口41を開閉するゲート51が備えられていてもよい。この場合、モータ52が間欠的にオンにされて、そのオン時間が変更されることにより、モータ52から出力されるトルクおよび原料の供給速度が変更されてもよい。
【0066】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。例えば、別途、供給ホッパ4を振動させる振動手段を設け、その振動手段のオン/オフに、フィードモータ8(またはモータ52)のオン/オフを連動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0067】
2 供給機
3 計量ホッパ(供給対象機の一例)
4 供給ホッパ(ホッパの一例)
7 オーガスクリュー(供給手段の一例)
8 フィードモータ(駆動源の一例)
21 制御部(振動制御手段の一例)
22 給電回路(振動制御手段の一例)
51 ゲート
52 モータ(駆動源の一例)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、
トルクを出力する駆動源と、
前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、
前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを含む、供給機。
【請求項2】
前記供給手段は、前記流出口の下方に配置されて、前記駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備える、請求項1に記載の供給機。
【請求項3】
前記供給手段は、前記駆動源からのトルクにより前記流出口を開閉するゲートを備える、請求項1に記載の供給機。
【請求項4】
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、そのオン時間を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の供給機。
【請求項5】
前記駆動源は、モータであり、
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、オン時における前記駆動源の目標回転速度を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の供給機。
【請求項1】
被供給物を収容し、底部に流出口を有するホッパと、
トルクを出力する駆動源と、
前記駆動源からのトルクにより動作し、被供給物を前記ホッパの前記流出口から流出させて供給対象機に供給する供給手段と、
前記供給対象機への被供給物の供給動作中に、前記駆動源から出力されるトルクを変動させて、前記ホッパを振動させる振動制御手段とを含む、供給機。
【請求項2】
前記供給手段は、前記流出口の下方に配置されて、前記駆動源からのトルクにより軸を中心に回転し、その回転により被供給物を軸方向の一方側に送るスクリューを備える、請求項1に記載の供給機。
【請求項3】
前記供給手段は、前記駆動源からのトルクにより前記流出口を開閉するゲートを備える、請求項1に記載の供給機。
【請求項4】
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、そのオン時間を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の供給機。
【請求項5】
前記駆動源は、モータであり、
前記振動制御手段は、前記駆動源を間欠的にオンにして、オン時における前記駆動源の目標回転速度を変更することにより、前記駆動源から出力されるトルクを変動させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の供給機。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2012−240788(P2012−240788A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−112329(P2011−112329)
【出願日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(000129183)株式会社カワタ (120)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(000129183)株式会社カワタ (120)
【Fターム(参考)】
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