(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパ投入口に格子を配置形成したホッパの内部原料高さ分布計測装置であって、前記格子上部に平面移動機構を設け、この平面移動機構に搭載され格子越しにホッパ内にレーザ光を照射可能なレーザ距離計を有し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を入力し、前記レーザ距離計の平面移動位置に応じた原料高さ分布データを算出する演算手段を設けたことを特徴とするホッパ内原料高さ分布計測装置。
【請求項２】
ホッパ投入口に格子を配置形成し複数併設されたホッパの内部原料高さ分布計測方法であって、初段ホッパから終段ホッパに至る連続したホッパ対角線に沿った移動経路を設定し、前記格子上面部に設けられた平面移動機構に搭載されたレーザ距離計を前記移動経路に沿って移動させ、当該レーザ距離計により格子越しにホッパ内にレーザ光を照射し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を検出し前記レーザ距離計の平面移動位置に応じてホッパ列の原料高さ分布データを演算出力することを特徴とするホッパ内原料高さ分布計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホッパ内原料高さ分布計測装置および計測方法に係り、特にセメントホッパ等のようにその投入口に格子枠を設けたホッパ内原料の高さ分布計測に好適な装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セメント工場のホッパにはトラック輸送されたセメント原料を直接トラックにより投入口より投入されるが、投入作業を迅速に行わせるために、図５に示しているように、トラックヤード１とホッパ２の投入口とは同一平面とされ、トラック３を後退移動させ荷台４を持ち上げ傾斜して、直接ホッパ２内にセメント原料５を投入するようにしている。この場合、ホッパ２の投入口には投入原料が凝集している場合にこれを破砕して細かくするために格子６が取り付けられており、図示していないモータにより平面内を前後左右に振動させ、原料を粉砕した状態で下方のホッパ２内に落とし込むようにしている。
【０００３】
ところで、ホッパ内原料５の現在量がどの程度であるかを把握することは、トラックの投入先ホッパを決定したり、原料使用量の管理を行う上で重要であり、このためホッパ内原料の高さを検出管理するようにしている。この原料高さ検出のための装置は、従来では超音波センサ７を用い、ホッパ投入口側から超音波をホッパ内原料の表面に照射し、反射を検出して内部原料高さを検出するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波方式では、超音波ビームは拡散するために、ホッパ投入口に格子が存在する場合、格子越しにホッパ内原料の高さを検出することができず、格子間の隙間に超音波センサを設置し、ホッパ内の１点計測により原料高さの分布を予測していた。このため、従来方式では、正確にホッパ内原料高さの分布を直接計測することができない他、ホッパが複数並んでいる場合には、各ホッパ単位にセンサを設ける必要があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、ホッパ内原料の高さ分布を正確に計測して原料管理の自動化を図ることができるホッパ内原料高さ分布計測装置および計測方法を提供することを目的とする。また、複数のホッパが併設されている場合でも、単体の計測装置が自動計測できるようにして設備負荷の小さいホッパ内原料高さ分布計測装置および計測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るホッパ内原料高さ分布計測装置は、ホッパ投入口に格子を配置形成したホッパの内部原料高さ分布計測装置であって、前記格子上部に平面移動機構を設け、この平面移動機構に搭載され格子越しにホッパ内にレーザ光を照射可能なレーザ距離計を有し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を入力し、前記レーザ距離計の平面移動位置に応じた原料高さ分布データを算出する演算手段を設けた構成とした。
【０００７】
また、本発明に係るホッパ内原料高さ分布計測方法は、ホッパ投入口に格子を配置形成し複数併設されたホッパの内部原料高さ分布計測方法であって、初段ホッパから終段ホッパに至る連続したホッパ対角線に沿った移動経路を設定し、前記格子上面部に設けられた平面移動機構に搭載されたレーザ距離計を前記移動経路に沿って移動させ、当該レーザ距離計により格子越しにホッパ内にレーザ光を照射し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を検出し前記レーザ距離計の平面移動位置に応じてホッパ列の原料高さ分布データを演算出力するように構成した。
【０００８】
【作用】
上記構成によれば、レーザ距離計は平面移動機構によりホッパの格子面の上方位置で横断移動でき、格子越しにビーム幅の小さいレーザ光を原料表面に照射しつつ移動させることができる。レーザ距離計は移動機構を介して格子面の上方に一定距離だけ離れた位置に設定されているので、距離計と格子までの距離以上の受光信号を検出信号として入力し、レーザ距離計の平面上の位置と距離信号からホッパ内原料の高さ分布を検出することができるのである。
【０００９】
また、レーザ距離計を複数併設されているホッパの対角線を連ねるように設定した移動経路に沿って移動させて距離を検出することにより、複数のホッパ内の分布計測が１回の移動で検出できる。ホッパへの輸送トラックからの投入はホッパの一縁部分側に集中するために原料分布はトラックヤードに沿った側が嵩高くなっている場合がある。本発明ではホッパ対角線に沿ってレーザ距離計を移動させるために、各ホッパのヤード側縁部の原料高さを確実に検出できる。これによってホッパの実際の原料高さ分布を反映した分布計測が可能となっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るホッパ内原料高さ分布計測装置および計測方法の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１はホッパ内原料高さ分布計測装置の配置構成図、図２は計測状態を示す断面図、図３は平面図である。これらに図示されているように、複数のホッパ１０（１０1、１０2、……）が併設されており、その投入口には格子１２が設けられている。ホッパ１０の列の一縁部側にはトラックヤード１４が設けられ、ここにホッパ投入原料を積載したトラックが移動し、格子１２上から原料を投入するようになっている。このようなホッパ列の上方に設けられた屋根の下面部に平面移動機構を設けている。すなわち、屋根下面には、トラックヤード１４に沿ったホッパ縁部に対応するラインと、その反対縁部に沿ったラインと平行になるように、一対の走行レール１６が敷設され、このレール１６にガイドされてホッパ１０の配列方向に移動可能な走行架台１８がホッパ１０を横断する方向に沿って設置されている。また、この走行架台１８の上面部分には横行台車２０が搭載され、これは走行架台１８の上面に前記走行レール１６の敷設方向と直交するように敷設された横行レール２２に沿って移動できるようになっている。これにより、横行台車２０はホッパ１０の投入口に設けられた格子１２の上方部分でＸＹ平面移動が可能とされ、投入口平面の任意の位置に横行台車２０を移動させることができる。したがって、走行架台１８と横行台車２０とは平面移動機構を構成している。なお、走行架台１８と横行台車２０の駆動機構は任意の手段を用いることができる。
【００１２】
上記横行台車２０には格子１２越しにホッパ内部を臨むことができるように設定されたレーザ距離計２４が搭載されている。これは横行台車２０の移動平面と直交する下向きにホッパ内部に向けてレーザ光を照射する投光素子と、照射前方の原料および格子１２からの反射光の受光できる受光素子を備えたもので、投光トリガ信号と受光トリガ信号との時間差により反射物までの距離を検出可能とされている。この距離検出のために、演算装置２６が平面移動機構あるいは別途に設けられた制御室に設けられている。この演算装置２６は原料高さの演算部とレーザ距離計２４の平面位置の演算部とを有しており、まず、原料高さの演算処理のために光電変換回路２８がレーザ距離計２４からの信号を入力するようにしている。光電変換回路２８では投光受光のトリガ信号を同時に取り込み、受光までの時間差により演算される距離信号を電気信号に変換して後段の比較器３０に出力させている。比較器３０はレーザ距離計２４が格子１２からの反射信号を同時に検出するがこれは不要信号であるため、これを排除するためのもので、基準信号としてレーザ距離計２４から格子１２までの固定距離Ｄ（図２参照）に相当する基準電圧を閾値とするように設定されている。そして、この閾値以上の距離信号を分布演算処理部３２に出力させるようにしているのである。
【００１３】
また、平面移動機構はホッパ１０の格子１２の上方にて平面移動するが、走行架台１８の走行位置は平面座標のＸ、横行台車２０の移動位置は平面座標のＹを示すことになり、レーザ距離計２４の平面上の位置を検出できる。そこで、走行架台１８と横行台車２０の位置信号（Ｘ、Ｙ）が前記演算装置２６に入力されるようにしている。これはホッパ１０の移動平面のいずれかの位置を原点とする座標系を設定し、この原点からの走行架台１８と横行台車２０の位置を駆動系に設けたエンコーダ等からの信号により取り込むようにすればよい。この位置信号は平面位置演算部３４に出力され、演算結果を前記分布演算処理部３２に出力するようにしている。分布演算処理部３２では、レーザ距離計２４の平面位置と、当該位置における距離信号からホッパ１０内の原料高さの分布信号を演算し、これを表示装置３６等に出力するのである。
【００１４】
このように構成されたホッパ内原料高さ分布計測装置を用いて原料の分布を求める場合、初段ホッパ１０1から終段ホッパ１０nに至る連続したホッパ対角線に沿った移動経路Ａ1、Ａ2、Ａ3……を設定し、前記格子１２の上面部に設けられた平面移動機構に搭載されたレーザ距離計２４を前記移動経路Ａに沿って移動させるようにすればよい。そして、この移動経路Ａに沿って移動させつつ、レーザ距離計２４により格子１２越しにホッパ１０内にレーザ光を照射し、当該レーザ距離計２４と格子１２間距離Ｄを閾値としてこの閾値Ｄ以上の前記レーザ距離計２４による受光信号を検出して出力させる。この距離信号と合わせて各距離信号に対応する前記レーザ距離計２４の平面移動位置が検出される。このため、レーザ距離計２４の移動経路に沿った原料高さ距離が得られるので、これを表示装置３６において、ホッパ形状表示に合わせてホッパ列の原料高さ分布データを演算出力表示させることができる。
【００１５】
前記レーザ距離計２４をホッパ１０の対角線Ａに沿って移動させることで、投入原料が特にトラック投入がヤード１４側に集中して嵩高くなっているような場合があっても、分布が正確に把握され、ホッパ１０内の原料分布の実際の形態を充分に反映させることができる。
【００１６】
なお、上記実施例では、レーザ距離計２４に検出に光パルスの飛行時間を計測する場合について述べたが、その他に光速度＝周波数×光波長の関係を利用して光波長を目盛りとした干渉計を用いる場合、正弦波変調された光ビームの位相を測定する方法、周波数を掃引する方法等の任意の測定方法を採用することができる。また、平面移動機構をホッパ１０の上部に設けた屋根に取り付けた例を示したが、直接ホッパ格子の直上部に取り付けるようにしてもよい。
【００１７】
更に、レーザ距離計２４をホッパ１０の対角線に沿った平面移動経路にて移動させるようにしているが、これは図４に示すように、個々のホッパ１０の格子１２の隙間配列に沿って左右および前後につづらおり移動させ、格子隙間のピッチ単位で計測するようにし、各ホッパ１０単位の２次元高さ分布の詳細を測定するようにすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホッパ投入口に格子を配置形成したホッパの内部原料高さ分布計測装置であって、前記格子上部に平面移動機構を設け、この平面移動機構に搭載され格子越しにホッパ内にレーザ光を照射可能なレーザ距離計を有し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を入力し、前記レーザ距離計の平面移動位置に応じた原料高さ分布データを算出する演算手段を設け高さ分布計測装置とし、この装置を用いて、初段ホッパから終段ホッパに至る連続したホッパ対角線に沿った移動経路を設定し、前記格子上面部に設けられた平面移動機構に搭載されたレーザ距離計を前記移動経路に沿って移動させ、当該レーザ距離計により格子越しにホッパ内にレーザ光を照射し、当該レーザ距離計と格子間距離を閾値としてこの閾値以上の前記レーザ距離計による受光信号を検出し前記レーザ距離計の平面移動位置に応じてホッパ列の原料高さ分布データを演算出力するようにしたので、ホッパ内原料の高さ分布を正確に計測して原料管理の自動化を図ることができるとともに、複数のホッパが併設されている場合でも、単体の計測装置により自動計測でき、設備負荷の小さい計測が可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るホッパの内部原料高さ分布計測装置の構成図である。
【図２】同装置の要部断面説明図である。
【図３】同装置の平面図である。
【図４】レーザ距離計の移動経路の変形例を示す平面図である。
【図５】従来の計測装置の説明図である。
【符号の説明】
１０        ホッパ
１２        格子
１４        トラックヤード
１６        走行レール
１８        走行架台
２０        横行台車
２２        横行レール
２４        レーザ距離計
２６        演算装置
２８        光電変換回路
３０        比較器
３２        分布演算処理部
３４        平面位置演算部
３６        表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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