JPH09212243A - 容器内液状物の傾倒流量制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内の液状物を、容器を傾倒させることに
より流出させるにあたり、その流量を常時略一定とする
制御装置およびその方法を提供すること。 【解決手段】 容器１０をホストコンピュータ４で制御
される駆動装置ホストコンピュータ４はロータリーエン
コーダ５から溶解炉１０の傾倒角度を認識し、該傾倒角
度に対応する所望の流出量に応じて設定した傾倒角速度
指令値を内部メモリから引き出し、駆動装置１１を該指
令値に従い制御駆動し、溶解炉１０をその傾倒角度に応
じて変速傾倒する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄、合金鋳造、
食品加工等における原料などの液状物を所望形状等に固
化させるにあたり、該液状物を所定容器内から流出さ
せ、次の固化工程等供給する際等に、液状物を所定容器
から一定流量で流出させるための容器内液状物の傾倒流
量制御装置およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄、合金鋳造等における溶融金属を所
望形状に固化させる工程や、食用粉類等を溶解、懸濁さ
せた溶液を固化させて各種食品素材を調整する工程等を
実施するにあたり、一般に容器内形状が円柱形や角柱形
などであって、上面に開口部を有する所定容器を使用し
て容器内の原料液状物を上面開口部の部分端辺から流出
させ、次工程に供給する方法が知られている。

【０００３】具体的には、所定容器内に原料液状物を導
入しておき、該所定容器を順次傾倒させて原料液状物を
流出させることによって次工程に供給する方法が行われ
ている。この際、固化工程等の次工程への原料液状物供
給にあたっては、原料液状物を工業的生産を充足する程
度のある一定の所望形状に固化させるために、高精度の
定量までは要求されないが、原料液状物をある程度一定
流量で供給する必要がある。このような流量制御を行う
には、前記所定容器の傾倒角速度等を制御する方法が考
えられるが、従来においては流出状態を目視で観察しな
がら経験則的に容器の傾倒角度を変化させながら実施し
ているのが実状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のような傾倒角速
度の制御は、所定容器の傾倒角度に応じて液状物の流量
が変化するため困難であって、特に連続的に常時一定流
量で流出させる場合は特に制御し難い。この点を図面を
参照して説明する。図２は、容器内形状が円柱形であ
り、上面開口部が円形の容器から液状物が流出する部分
を、傾倒させた容器の上面開口部正面側水平方向から観
察した図である。（Ａ）図では、容器１’を傾倒し始め
た状態であり、液状物６の流量は比較的少くない。
（Ｂ）図では、容器１’を４５度程度に傾倒させた状態
であり、液状物６の流量は多くなる。（Ｃ）図では、容
器１’を略９０度に傾倒させた状態であり、容器１内の
液状物６の残量も少なくなり、流量は減少する。

【０００５】このように、液状物の流量は容器の傾倒角
度に応じて変化するため、容器の傾倒角速度を一定に保
持すると流量を一定に制御することはできない。そこ
で、所定容器内の液状物を一定流量で流出させるため
に、例えば流量を別途のセンサーなどで検出し、その検
出量と目標とする流量との関係からその傾倒角速度を随
時決定しながら制御する、所謂フィードバックによる制
御方法が通常考えられる。

【０００６】このようなフィードバックによる制御にお
いては、不定形であって連続的に流出する液状物の流量
を検出しなければならない。しかし、連続するような液
状物の流量を精度良く検出するのは通常困難であり、特
殊な装備を備えたセンサーが必要である。しかも、その
流量検出値に基づいて傾倒角速度が随時決定されるよう
な制御方法では、検出値の誤検出による制御不良が生じ
る可能性が高く、センサーにかなりの精度や耐久性が要
求されると共に、制御のためのコンピュータにもかなり
の高速作動性が要求される。このため、コスト的にも問
題が生じ、更に、液状物が金属溶融物などの超高温物で
ある場合には更に耐久性などを向上させる必要がある。

【０００７】従って本発明の目的は、所定容器を傾倒さ
せて容器内の液状物を流出されるにあたり、低コスト
で、誤作動の可能性が極めて少く、容易に液状物を略一
定流量で流出させることが可能な容器内流体の傾倒流量
制御装置及びその制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上面に
開口を有する所定容器に収容された液状物を、該容器を
傾倒させて上面開口部の部分端辺から略一定流量で流出
させる装置であって、前記所定容器を傾倒させる駆動手
段と、当該傾倒のための傾倒角速度指令値を記憶した記
憶手段と、前記記憶手段から傾倒角速度指令値を読み込
み、当該指令値に従って前記駆動手段を制御する制御手
段とを備え、前記記憶手段の傾倒角速度指令値が、傾倒
した角度における容器中の液状物の理論残量を基準に液
状物の流出量を決定し、各傾倒角度における流量を略一
定に制御しうるように予め設定されたものであることを
特徴とする容器内液状物の傾倒流量制御装置が提供され
る。

【０００９】駆動手段とは、電動・油圧モータ等の既存
の駆動源と、駆動源からの動力を容器を傾倒する力に変
換・伝達するための、例えばギヤ等から構成される既存
の伝達要素とを少くとも含む機械駆動系のことである。
制御手段としては、既存のコンピュータに本発明にかか
る制御を実行するためのソフトウェアを搭載したもの、
あるいは本発明の制御を実行するように回路を組み込ん
だハードウェア自体も適用可能である。さらに、制御手
段は、駆動手段を制御するにあたり、フィードバック制
御、オープンループ制御等の公知の制御手法を採用する
ものであるため、それら制御手法を利用するために付随
して必要なインターフェースやセンサ等をも含む概念で
ある。記憶手段としては、メモリーＩＣ、磁気・光ディ
スク等が適用可能であるが、必ずしもそれ自体が独立し
た単体の媒体・装置である必要はなく、例えば制御手段
の空きメモリーを兼用して、そこに傾倒角速度指令値を
記憶するための記憶領域を設けても良い。

【００１０】また、本発明によれば、上面に開口を有す
る所定容器に収容された液状物を、該容器を傾倒させて
上面開口部の部分端辺から流出させるにあたり、略一定
流出量に制御する方法であって、前記所定容器の傾倒
は、傾倒させた際の各傾倒角度における当該容器内の液
状物の理論残量を基準に液状物の流出量を決定し、各傾
倒角度における流出量を略一定に制御しうるように予め
設定した傾倒角速度に従って行うことを特徴とする傾倒
流量制御方法が提供される。

【００１１】液状物の理論残量とは、所定容器の形状寸
法、液状物の初期量および容器の傾倒角度に基づいて数
学的手法により理論上算出するものである。従って、実
際に残量を計測して得たものではない。例えば、図１
（ｂ）に示した容器の傾倒角度がθの例では、円柱形状
の容器１’内部の液状物のこの時の理論残量は、その初
期量、容器１’の長さＬ、半径Ｒ、および液状物の液面
７と容器１’とのなす角度θ₁から数学的に容易に算出
できることが認められる。ここで、容器１’の寸法等は
定数であることから、理論残量は傾倒角度のみに比例し
て定まるということも認められる。なお、角度θ₁は、
液状物の粘性が低い場合には、容器を傾倒して液状物を
流出する間中、容器内の液状物の液面は常時鉛直方向に
略直交するとの仮定に基づき、式θ＋θ₁＝∠Ｒから求
めるものである。従って、液状物の粘性が非常に高い場
合には誤差を生じやすいので、補正項を前記式に加え、
精度の改善を図ることもできる。

【００１２】本発明では、この理論残量に基づいて、容
器がある角度分傾倒した際の流出量を求め、さらに、そ
の際一定流量を実現し得る理論傾倒角速度、すなわち傾
倒角速度指令値を求める手法を採用する。具体的には、
例えば容器の傾倒角度がθn-1からθnへ変化したときの
液状物の流出量Ｖnは、それぞれの傾倒角度における理
論残量ｖの差分から、 Ｖn＝ｖ（θn-1）−ｖ（θn） とすることができる。

【００１３】従って、液状物の一定流量での流出を達成
するために必要な傾倒角速度は次の手順で求めることが
できる。すなわち、一定流量をＷと置くと、流出量Ｖn
を一定流量Ｗで流出させるのに必要な時間Ｔnは、 Ｔn＝Ｖn／Ｗ である。従って、傾倒角度θn-1〜θn間（以下ｄθとす
る）における傾倒角速度指令値ψnは ψn＝ｄθ／Ｔｎ ＝ｄθ／Ｖｎ・Ｗ と設定すれば良い。

【００１４】そして、傾倒角速度指令値を傾倒角度全域
に渡って設定することにより、常時一定流量を実現する
ことが理論上成立する。なお、前述のｄθ値、すなわち
傾倒角速度指令値を一定とする傾倒角度の間隔を定める
にあたっては、傾倒角度全域に渡って均一の値として定
めても良いし、特に精度を向上させたい場合は、一部の
角度領域だけ部分的に細かい値にするなどしても良く、
利用目的に応じて適宜定めることができる。また、一度
に全ての液状物を流出させず、途中で傾倒を中止する等
する場合であっても、傾倒角速度指令値をそれに対応さ
せて設定することにより容易に実現できる。

【００１５】

【作用】本発明の傾倒流出量制御装置は、制御手段が記
憶手段に記憶した傾倒角速度指令値を読み込み、該指令
値に従い容器が傾倒するように駆動手段を制御する。従
って、容器の傾倒角度に応じて、その傾倒角速度が逐次
変化し、液状物の略一定流量での流出を実現する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて説明する。図１（ａ）は本発明にかかる傾倒流量
制御装置の概略図である。制御装置は、容器１の傾倒の
軸である軸芯３に着設したロータリーエンコーダ５と、
容器１を傾倒するための駆動装置２と、これら双方に電
気的に接続されるホストコンピュータ４とから構成され
る。ロータリーエンコーダ５は軸芯３の回転角度を検出
し、その情報をホストコンピュータ４へ伝達するための
回転位置検出センサである。駆動装置２はその駆動源と
なるモータ２ａと、その駆動力を軸心３に伝達するチェ
ーン機構２ｂとから構成される。ホストコンピュータ４
は、ロータリーエンコーダ５の回転角度情報によりモー
タ２ａをフィードバック制御するものであり、また、そ
のメモリー内には容器１の各傾倒角度に対する傾倒角速
度テーブルを記憶するものである。

【００１７】傾倒角速度テーブルは、所定の傾倒角度毎
に容器１の傾倒角速度を変化させるために、予め設定し
た傾倒角速度指令値の集合である。傾倒角速度指令値
は、前述した手順により、容器１の形状寸法および容器
１内の液状物の初期量から理論上算出した値であって、
利用目的に応じた所定の傾倒角度毎に全傾倒角度に渡っ
て算出・設定した値である。従って、この傾倒角速度指
令値の角速度において容器１を傾倒することにより、理
論上一定流量での流出が可能となる。

【００１８】次に制御動作について説明する。

【００１９】ホストコンピュータ４は、メモリー内の傾
倒角速度テーブルから角速度指令値を読みだし、これに
追従するようにモータ２ａをフィードバック制御により
制御し、容器１が傾倒し始める。ロータリーエンコーダ
５は、ホストコンピュータ４とモータ２ａの制御のため
のフィードバック系を形成する機能と同時に、容器１の
傾倒角度をホストコンピュータ４に認識させる機能をも
果たしており、ホストコンピュータ４は容器１の傾倒角
度を常時把握することができる。しかして、傾倒角度が
角速度を変化させる所定の角度に到達すれば、再びホス
トコンピュータ４は傾倒各速度テーブルから当該傾倒角
度に対応する角速度指令値を読みだし、これに追従する
ようにモータ２ａを制御する。その結果、容器１は角速
度指令値に応じた角速度で傾倒するため、解決課題であ
る傾倒角度に応じた流量の変化は軽減し、その流量は略
一定に保たれる。

【００２０】この動作は、容器１内の液状物が所定の流
出量に達するまで繰返し行われ、始終その流量を一定と
することができる。ここで、ホストコンピュータ４によ
るモータ２ａの制御がオープンループ制御を採用する場
合について補足する。オープンループ制御を行う場合に
は、ロータリーエンコーダ５が不要となるため、ホスト
コンピュータ４は容器１の実際の傾倒角度を認識するこ
とができなくなる。従って、傾倒各速度を変化させるタ
イミングを識別することができなくなるが、この問題は
ホストコンピュータ４にソフトウェアによるタイマーを
設けることによって解決できる。すなわち、課題を解決
する手段に記載したとおり、傾倒角速度ψnを実行する
時間はTnであることが予め決定されているため、この時
間Tnに基づいて当該タイマーを設定し、前述した容器１
の実際の傾倒角度に代えて、これを傾倒各速度の変化時
期の基準として利用すれば足る。

【００２１】次に、この傾倒流量制御装置を薄帯状合金
の鋳造に使用した場合の例を図３を参照して簡単に説明
する。薄帯状合金の鋳造は、合金を組成する個々の金属
を溶解炉に入れて溶解した後、その溶湯をロール状冷却
装置に注湯し冷却・凝固することによって行われるもの
である。ロール状冷却装置に溶湯を注湯する際には、定
量で注湯しないと均一な厚みと質の薄帯状合金を得られ
ないため、本願発明の制御装置を適用すれば有益であ
る。

【００２２】溶解炉１１は、合金組成金属を溶解する機
能を有する容器であり、図示しない本発明にかかる流量
制御装置により制御されるものである。溶解炉１１は本
発明にかかる制御方法により、一定流量で溶湯１２をロ
ール状冷却装置１４へ送流する。タンディッシュ１３
は、溶解炉１１とロール状冷却装置１４とに介在し、溶
湯１２の流れを安定させるためのものである。ロール状
冷却装置１４は、熱交換機能を有するロールを回転駆動
する装置である。ロール状冷却装置１４は、ロール表面
に送りこまれてくる溶湯１２をロールが略半回転するう
ちに徐々に冷却、固化させ薄帯状合金１５を生成させ
る。その後、生成した薄帯状合金１５は、そのまま回収
される。本願発明の制御装置を適用することにより、溶
湯１２は一定の流量で適切にロール状冷却装置１４に送
りこまれるので、均一な厚さと質の薄帯状合金１５の生
成と、溶湯１２の冷却装置１４への流出時に生じる危険
のある漏出事故の防止とを達成できる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べてきたとおり、本発明では、予
め設定した傾倒角速度指令値に基づいて容器の傾倒角速
度を制御し、容器内液状物の一定流量での流出を図るも
のであるから、複雑・特殊な設備を必要とせず、誤動作
の可能性が少くかつ低コストに装置を提供することがで
きる。また、傾倒角速度指令値は、傾倒する容器の形状
寸法に基づいて理論的に設定するものであるから、容易
に定めることができると共に、本発明の利用分野におい
て適切な精度で傾倒流量の制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明にかかる傾倒流量制御装置の概略
図である。 （ｂ）傾倒角速度指令値設定のためのモデル図である。

【図２】各傾倒角度による液状物の流出経過を示す参考
図である。

【図３】薄状合金鋳造に本発明にかかる傾倒流量制御装
置を適用した場合の概略図である。

【符号の説明】

１．容器 １’．容器 ２．駆動装置 ２ａ．モータ ２ｂ．チェーン機構 ３．軸芯 ４．ホストコンピュータ ５．ロータリーエンコーダ ６．液状物 ７．液面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝本 孝紀 神戸市東灘区深江北町４丁目14番34号 三 徳金属工業株式会社内 (72)発明者 中村 康彦 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番地 富士電 波工業株式会社滋賀工場内 (72)発明者 満嶋 康樹 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番地 富士電 波工業株式会社滋賀工場内 (72)発明者 佐々木 滋二 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番地 富士電 波工業株式会社滋賀工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に開口を有する所定容器に収容され
   た液状物を、該容器を傾倒させて上面開口部の部分端辺
   から略一定流量で流出させる装置であって、前記所定容
   器を傾倒させる駆動手段と、当該傾倒のための傾倒角速
   度指令値を記憶した記憶手段と、前記記憶手段から傾倒
   角速度指令値を読み込み、当該指令値に従って前記駆動
   手段を制御する制御手段とを備え、 前記記憶手段の傾倒角速度指令値が、傾倒した角度にお
   ける容器中の液状物の理論残量を基準に液状物の流出量
   を決定し、各傾倒角度における流量を略一定に制御しう
   るように予め設定したものであることを特徴とする容器
   内液状物の傾倒流量制御装置。
2. 【請求項２】 上面に開口を有する所定容器に収容され
   た液状物を、該容器を傾倒させて上面開口部の部分端辺
   から流出させるにあたり、略一定流量に制御する方法で
   あって、 前記所定容器の傾倒は、傾倒させた際の各傾倒角度にお
   ける当該容器内の液状物の理論残量を基準に液状物の流
   出量を決定し、各傾倒角度における流量を略一定に制御
   しうるように予め設定した傾倒角速度に従って行うこと
   を特徴とする傾倒流量制御方法。