(57)【要約】【課題】簡単な装置と操作により、きめ細かく応力付加処理の解析を行い、詳細かつ正確な解析データを得ることができ、またそれにより処理工程の適正な制御を行うことができる応力付加処理の解析、制御方法および装置、ならびにこれにより得られる優れた特性を有する応力付加処理物およびその製造方法を提供する。【解決手段】被処理物８に応力を付加して処理する応力付加処理装置３において、応力付加に消費された消費エネルギー値を測定部４で計測し、解析部では、計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値のデータを統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、統計処理データを制御部１０に供給して応力付加処理の制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に応力を付加して処理する応力付加処理において、
応力付加に消費された消費エネルギー値を計測し、
計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、
抽出されたピーク値のデータを統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または
統計処理データにより応力付加処理の制御を行うことを特徴とする応力付加処理の解析、制御方法。
【請求項２】
応力付加処理が、周期的に高い負荷がかかる処理である請求項１記載の方法。
【請求項３】
消費エネルギー値が、電流値またはこれと等価の値である請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ピーク値の抽出が、閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値の抽出である請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ピーク値の統計処理が、所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理するものである請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
統計処理データが、解析区間内に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散である請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
応力付加処理の制御が、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止によるものである請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法で解析および／または制御し、被処理物に応力を付加して応力付加処理を行うことを特徴とする応力付加処理物の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法で製造された応力付加処理物。
【請求項１０】
被処理物に応力を付加して処理する応力付加処理の解析、制御装置であって、
応力付加に消費された消費エネルギー値を計測する計測ユニットと、
計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値を統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または統計処理データにより応力付加処理の制御を行う解析、制御ユニットと
を含むことを特徴とする応力付加処理の解析、制御装置。
【請求項１１】
計測ユニットが、電流値またはこれと等価の値を計測するものである請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
ピーク値の抽出が、閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値を抽出するものである請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
ピーク値の統計処理が、所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理するものである請求項１０ないし１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
統計処理データが、解析区間内に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散である請求項１０ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
応力付加処理の制御が、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止を行うものである請求項１０ないし１４のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の粉砕、混合、混捏、均質化、反応など、被処理物に応力を付加して物理的、物理化学的、化学的、生物学的等の処理を行う応力付加処理、特に回転式または間欠加圧式等の応力付加により周期的に高い負荷がかかる応力付加処理における解析および／または制御を行うための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生物、有機物、化学物質等の材料を粉砕、混合、混捏、均質化あるいは反応させて得られる調製物の成分、生物学的および物理化学的特性を解析する場合、それぞれの目的に応じた材料の調製を行う必要がある。
【０００３】
従来、材料の粉砕、混合、混捏、均質化、反応等により調製物を得る調製工程の解析法としては、回転式または加圧式の応力付加処理装置の応力を機械的あるいは電気的に計測する方法が実用化されている。機械的計測方法としては、例えば製パン特性の評価に用いられるファリノグラフ、電気的に計測する方法としては負荷を直接測定するロードセル法、応力付加処理装置の消費エネルギーを計測する種々のミキシング解析装置が実用化されている。
【０００４】
しかしながら、スプリングにかかる張力などを利用した応力付加装置の混合、混捏、均質化工程を測定する従来の機械的な解析法は、スプリングの個体差による応力の応答性が異なるため精度が低い。また応力を直接電気的に計測するロードセル測定装置は応力付加装置の負荷がかかる部分に取り付ける必要があり、簡単に取り外して移動し、他の機種に取り付けることは困難である。
【０００５】
簡便に電流を計測する方法としては、メーター式の電流計、可搬型のクランプメーターなどが従来から用いられているが、これらの計測値を見ても処理状態を解析し、あるいは制御することは困難であり、また一般的には解析プログラムが組み込まれていないため、波形を処理して解析または制御することは困難である。
【０００６】
応力付加処理装置に組み込まれた組み込み式のエネルギー測定装置も種々あるが、一般的には個々の応力付加処理装置より得られる消費エネルギーの出力波形の特性に合わせて設計された測定部と解析プログラムが組み込まれており、簡単にプログラムを変更したり、取り外して移動したり、他の機種に取り付けたりすることは困難である。
【０００７】
従来の解析法では、一般的には信号として電流値（電力等の等価の値を含む）等を測定し、ローパスフィルタリング処理やスムージング処理などにより平滑化処理を行って、応力付加処理装置の消費エネルギーの特性解析を行い、また摩耗部位の検出を行っている。しかしこのような平滑演算処理では、負荷の変動に伴う消費エネルギーの変化が平均化され、消費エネルギー変化の特性を詳細に解析し、制御することは困難である。また時間の遅れが発生し、周期的変動やノイズ成分などを多く含む信号量の多いデータの処理を行うことが出来ない。摩耗が進んだ装置や複雑な駆動系を有する応力付加装置では、信号の変化量が多いため、平均化により主成分情報が埋もれてしまうことになる。従って、処理工程の最適化のために、主成分情報に基づくフィードバック処理を行うことが困難で、高品質の処理品を得ることが困難である。
【０００８】
上記の市販の装置による解析は、処理に比較的十分な時間をかけられる工場や、実験室などで応力付加処理装置が十分に整備されている場合などに適しているが、工場などにおいて製造に長期間用いられて摩耗が進行したり、ノイズの発生が大きい装置等による解析には適していない。
【０００９】
以上のように、従来の技術では、老朽化による摩耗の度合い、駆動系や出力規模が異なる応力付加装置を用いて、組成や物理的特性の異なる原料の粉砕、混合、混捏、均質化等の処理を行う際に、得られるノイズの大きい計測値を用いて、処理工程を詳細に解析して最適な条件で制御を行うことができる方法および装置、特に可搬型の装置の開発がなされていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記のような問題点を解決するため、簡単な装置と操作により、きめ細かく応力付加処理の解析を行い、詳細かつ正確な解析データを得ることができ、またそれにより処理工程の適正な制御を行うことができる応力付加処理の解析、制御方法および装置を提供することである。
本発明の他の課題は、このような解析、制御により、優れた特性を有する応力付加処理物およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は次の応力付加処理の解析、制御方法、装置および処理物である。
（１）  被処理物に応力を付加して処理する応力付加処理において、
応力付加に消費された消費エネルギー値を計測し、
計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、
抽出されたピーク値のデータを統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または
統計処理データにより応力付加処理の制御を行うことを特徴とする応力付加処理の解析、制御方法。
（２）  応力付加処理が、周期的に高い負荷がかかる処理である上記（１）記載の方法。
（３）  消費エネルギー値が、電流値またはこれと等価の値である上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  ピーク値の抽出が、閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値の抽出である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５）  ピーク値の統計処理が、所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理するものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
（６）  統計処理データが、解析区間内に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の方法。
（７）  応力付加処理の制御が、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止によるものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の方法。
（８）  上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の方法で解析および／または制御し、被処理物に応力を付加して応力付加処理を行うことを特徴とする応力付加処理物の製造方法。
（９）  上記（８）記載の方法で製造された応力付加処理物。
（１０）  被処理物に応力を付加して処理する応力付加処理の解析、制御装置であって、
応力付加に消費された消費エネルギー値を計測する計測ユニットと、
計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値を統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または統計処理データにより応力付加処理の制御を行う解析、制御ユニットと
を含むことを特徴とする応力付加処理の解析、制御装置。
（１１）  計測ユニットが、電流値またはこれと等価の値を計測するものである上記（１０）記載の装置。
（１２）  ピーク値の抽出が、閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値を抽出するものである上記（１０）または（１１）記載の装置。
（１３）  ピーク値の統計処理が、所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理するものである上記（１０）ないし（１２）のいずれかに記載の装置。
（１４）  統計処理データが、解析区間内に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散である上記（１０）ないし（１３）のいずれかに記載の装置。
（１５）  応力付加処理の制御が、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止を行うものである上記（１０）ないし（１４）のいずれかに記載の装置。
【００１２】
本発明において応力付加処理の対象となる被処理物としての材料は、粉砕、混合、混捏、均質化、反応などの応力付加処理を行うことが可能なものであり、有機物、無機物、それらの複合体のいずれでもよい。具体的には、生物体、食品、農産物、薬品、好物、化学品、金属などがあげられ、粒状物、塊状物など任意の形態のものが対象となる。
【００１３】
本発明において応力付加処理とは、材料の粉砕、混合、混捏、均質化、反応など、被処理物に応力を付加して物理的、物理化学的、化学的、生物学的等の処理を行うことである。このような応力付加処理は、粉砕装置、混合装置、混捏装置、均質化装置、反応装置など、応力付加手段を有する処理装置を用いて行われる。
【００１４】
このような応力付加処理装置としては、一般に被処理物を導入して処理するためのボール等の処理槽、この処理槽内の被処理物に応力を付加する攪拌器等の応力付加手段、およびこの応力付加手段を駆動するためのモータ等の駆動装置を有する回転式の処理装置が用いられる。この他ピストン、プランジャー等の往復動による加圧式の処理装置が用いられることもある。
【００１５】
本発明では、応力付加処理として、周期的に高い負荷がかかる応力付加の処理が好適である。混合装置、混捏装置などでは、処理槽を回転させ、これよりも高速で動方向に攪拌器を回転させて混合、混捏するものがあり、このとき攪拌器を偏心位置で回転させることにより、全体を均等に処理するようにしているが、回転に伴って周期的に高い負荷がかかるようになっている。例えば攪拌器として翼、スパイラルコイル等を用いる場合、その先端が周期的に処理槽に近づく場合、あるいは処理槽の回転により周期的に被処理物が処理槽に近づく場合には、周期的に高い負荷がかかる。ピストン、プランジャー等の往復動による加圧式の処理装置の場合も同様である。
【００１６】
このような周期的に高い負荷がかかる応力付加処理装置では、駆動装置で消費される電力等のエネルギーは、周期的に高い負荷に対応して周期的に高い値を示す。すなわち高い負荷がかかる場合には消費エネルギー値は高く、低い負荷がかかる場合には消費エネルギー値は低くなる。このような消費エネルギー値の変化は周期的であるが、上記の機構的な要因に基づくもののほか、装置の磨耗や特性による要因、被処理物や処理状況等による要因などによる複数のピークが複合して、消費エネルギー値のピークが形成される。
【００１７】
このように変化する消費エネルギー値を検出しても、被処理物や処理状況等の特性を判定することは困難である。前述のように従来の解析法では、一般的には平滑化処理を行って、応力付加処理装置の消費エネルギーの特性解析を行い、また摩耗部位の検出を行っているため、負荷の変動に伴う消費エネルギーの変化が平均化され、時間の遅れが発生し、また周期的変動やノイズ成分などを多く含む信号量の多いデータの処理を行うことが出来ず、このため消費エネルギー変化の特性を詳細に解析し、制御することは困難である。
【００１８】
このため本発明では、応力付加処理に消費された消費エネルギー値を計測し、計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値のデータを統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析および／または制御を行う。計測する消費エネルギー値は、電流値またはこれと等価の値であるのが好ましい。等価の値としては、電力など、電流値を要素とする値、あるいはこれらから導かれる値などが挙げられる。
【００１９】
これらの場合、消費エネルギーは計器用変流機（ＣＴ）あるいはホール素子を利用した電流センサ一により検出することができる。透磁率の高いパーマロイ材等を使用して数百〜数千の高変流比を有する交流電流センサーは、飽和電流領域が広く直線性が高い。また、周波数特性も数十Ｈｚ〜１００ＫＨｚで良好なため、形式やノイズの発生状態が異なる応力付加装置に対応する電流の測定部として好ましい
【００２０】
周期的に高い負荷がかかる応力付加処理の場合、消費エネルギー値の変化は周期的であり、計測された消費エネルギー値には所定の周波数でピークが現れるので、各サイクルごとのピーク値を抽出する。このとき各サイクルごとのピークの波形は、前述のように多くのノイズにより大小の多数のピークが複合しているため、ピーク値の抽出は、特定の閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大ピーク値の抽出であるのが望ましい。この場合、ノイズが含まれる測定値を高速フーリエ変換して、主成分データである最大のピークが現れる周波数を求め、周期的に現れる最大のピークのピーク値をその周波数に対応して周期的にサンプリングし、各サイクルごとのピーク値の強度を検出することができる。
【００２１】
抽出されたピーク値のデータを統計処理するためには、応力付加処理中の所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを母集団として統計処理するのが好ましい。この解析区間は、最大のピークを含むサイクルが３サイクル以上含まれる時間が必要であるが、５〜１０サイクル含まれるのが好ましい。
【００２２】
ピーク値の抽出が、特定の閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値の抽出である場合、その閾値はこの解析区間ごとに決めることができる。このとき閾値は任意に選択できるが、解析区間内の平均電流等の消費エネルギー値の平均値を用いるのが好ましい。この場合、平均電流等を閾値としてピーク検出処理により、各サイクルごとの閾値を超える最大のピーク値を抽出することができる。
【００２３】
統計処理は、解析区間内に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散などの統計処理データを求める処理とすることができる。これらの統計処理データは被処理物や応力付加処理の特性を正確に表しているので、これらにより被処理物や応力付加処理の解析および／または制御を行うことができる。
【００２４】
応力付加処理中に複数の解析区間を設け、その解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理してヒストリーデータを得、このヒストリーデータと新しい測定データとを比較することにより、さらに正確な特性を得ることができるので、このヒストリーデータにより被処理物や応力付加処理の解析および／または制御を行うのが好ましい。
【００２５】
応力付加処理の制御は、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止により行うことができる。
【００２６】
本発明の応力付加処理物の製造方法は、上記の方法で被処理物や応力付加処理の解析および／または制御を行い、被処理物に応力を付加して応力付加処理を行うことにより、応力付加処理物を製造することができる。
【００２７】
本発明の製造方法で製造された応力付加処理物は優れた特性を有する。上記により得られる処理物はそのまま利用することができるほか、他の原料に混合されて加工されてもよい。例えば制御装置により混捏された小麦粉生地の場合、他の副素材と複合化することにより加工品を形成させることもできる。この場合、調製物から食品、工業用品、その他の加工品を製造することができる。
【００２８】
本発明の応力付加処理の解析、制御装置は、被処理物に応力を付加して処理する応力付加処理の解析、制御装置であって、応力付加に消費された消費エネルギー値を計測する計測ユニットと、計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値を統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または統計処理データにより応力付加処理の制御を行う解析、制御ユニットとを含むように構成される。
【００２９】
計測ユニットは、応力付加に消費された消費エネルギー値を計測するように構成され、電流値またはこれと等価の値を計測するものが好ましく、前記のものが用いられる。ピーク値の抽出は前記と同様に、閾値を超える１サイクルのピークを形成する最大のピーク値を抽出するように構成されるのが好ましい。またピーク値の統計処理は、所定の時間間隔で区切られた解析区間内に含まれる複数のピーク値データを統計処理するように構成されるのが好ましい。統計処理データは、母集団に含まれるピーク値の最大値、平均、度数分布、標準偏差または分散であるのが好ましい。応力付加処理の制御は、応力付加に供給されるエネルギーの増減または停止を行うものであるのが好ましい。
【００３０】
このような応力付加処理の解析、制御装置は可搬型の装置とすることができ、応力付加処理装置の電源ラインに挿入し、応力発生部の駆動力および材料の動態に起因する消費エネルギーを測定する測定部、および制御部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するインターフェィスを備えた信号処理装置と、解析ソフトウエアとを含む解析部により構成することができる。この場合、応力付加処理装置の消費エネルギーを計器用変流機（ＣＴ）あるいはホール素子を利用した電流センサ一により検出し、その変換信号をパーソナルコンピュータ等の処理装置により演算処理し、応答性の速い処理により応力付加装置を制御するように構成することができる。
【００３１】
消費エネルギーの測定部は、電源部と応力付加装置の間に挿入して応力付加装置の消費電流を測定する。電流の測定素子は電流トランス方式の電流センサー、ホール素子等を利用できる。透磁率の高いパーマロイのリングコア等を使用して数百〜数千の高変流比を有する交流電流センサーは、飽和電流領域が広く直線性が高い。また、周波数特性も数十Ｈｚ〜１００ｋＨｚで良好なため、形式やノイズの発生状態が異なる応力付加装置に対応する電流の測定部として好ましい。
【００３２】
電流の測定部と解析部をつなぐインターフェース部は、応力付加装置の消費エネルギーの計器用変流機（ＣＴ）あるいはホール素子を利用した電流センサ一による検出部からのアナログ出力をデジタル変換してその変換信号をパーソナルコンピュータ等の処理装置の演算処理部に伝達する。アナログデータのデジタル変換部は、積分型が好ましい。アナログ−デジタル変換器でデジタル信号に変換された信号の平均値を閾値とし、閾値を超える波形の最大点を抽出した度数分布により経時的な変化を解析するソフトウエアで構成される解析部が好ましい。
【００３３】
制御部は、応答性の速い処理により応力付加装置を制御して品質の良い調製物を生産する方法を提供することである。本発明の応力付加装置の好ましい制御方法は、解析データをインバータ等を用いて周波数制御するのが好ましい。製パン工程における応力付加装置であるミキサーを用いて加水した小麦粉と副素材を混捏する場合、５から１５秒の間隔で測定電流の解析を行い、度数分布で示される平均値と標準偏差を指標として駆動系の制御を行う。制御は、周波数による回転数制御が望ましい。
【００３４】
上記の測定部、解析部および制御部は、一体化する必要がなく通信などで連結されていても良い。計器ボックスの中に収容され、配線により接続されて一体化されていても良い。１台の装置で異なる応力付加装置のエネルギー解析の制御を行うため、許容電圧は、交流１００Ｖあるいは２００Ｖ以上でも良く、異なる電圧が駆動系に供給されていても良い。可搬型のパソコンで解析を行うことができる小型で軽量化されたシステムが好ましい。
【００３５】
通常、粉状の材料あるいは塊上の材料を原料として、混捏により加工品を調製する場合、材料を混捏装置に収容して加工が行われる。例えば小麦粉を混捏する場合、材料を収容する収容部を混捏装置に形成し、収容部に材料を収容して混捏し、必要により材料に加水して消費電力などを指標として、応力特性の分析を行っている。
【００３６】
本発明の好ましい解析方法は、製パンに用いられるミキサー類の場合、パン生地中のグリアジンとグルテニンの結合によりグルテンが形成されてパン生地が強くなるために生じる負荷の増加に駆動系の回転数の周期的な変動に加わるため、複雑な電流変化を示す。主成分が変化に埋もれながら経時的に変化する場合、演算によるフィルタリング処理、移動平均に伴うスムージング処理を行わないで生データの時間変化成分を直接解析するのが好ましい。製パン用ミキサーで加水された小麦粉のグルテンの形成による駆動系に対する負荷の変化を解析する場合は、解析区間を５から３０秒に設定して測定し、度数分布の解析は、最大頻度の電流値、平均電流、度数分布の分散、標準偏差を指標として行うことが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、応力付加処理に消費された消費エネルギー値を計測し、計測された消費エネルギー値の各サイクルごとのピーク値を抽出し、抽出されたピーク値のデータを統計処理した統計処理データから応力付加処理の解析を行い、および／または統計処理データにより応力付加処理の制御を行うようにしたため、簡単な装置と操作により、きめ細かく応力付加処理の解析を行い、詳細かつ正確な解析データを得ることができ、またそれにより処理工程の適正な制御を行うことができ、優れた特性を有する応力付加処理物を製造することができる。
【００３８】
直線性、周波数特性に優れた高変流比の電流センサーを用いることにより、応力付加処理装置の破砕、混合、混捏、均質化等における消費エネルギーの測定を、高効率、高精度で行うことが可能になる。
【００３９】
また得られたアナログデータをデジタル変換し、ローパスフィルターなどによる平滑化を行わないで、生データを高速演算して度数分布をベースとして解析を行うことができ、材料の破砕、混合、混捏、均質化時における応力特性や消費エネルギー特性を正確に評価することができる。
【００４０】
短い解析区間（分析時間）ごとの度数分布表示をベースとして分析を行うことにより、ノイズの大きい老朽化した装置でも正確に材料の物理化学的特性を得ることが可能で、その結果により応力付加を制御するようにしたので、さまざまな材料の調製工程を高効率かつ高精度で計測して、品質の良い加工品を製造することができる。
【００４１】
本発明によれば、小型の計測装置とノートパソコン等を組み合わせて小型化し、さらに電源部と応力測定装置の中間部に挿入して消費エネルギーのデータの取得および解析ができ、搬送が容易でどこでも簡単に材料の調製工程の特性解析をすることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００４３】
図１は、実施形態の応力解析、制御装置１を含むシステム全体の構成図である。図１において、応力解析、制御装置１は電源プラグ２と応力付加処理装置３との間に位置し、測定部４および解析部５で構成される。応力付加処理装置３は、本体３ａに支持された処理槽（ボール）３ｂの攪拌器３ｃを駆動モータＭが回転させるように構成されている。応力付加処理装置３の電源プラグ６は応力制御装置１の測定制御部の電源ソケット７と接続しており、材料８の混捏により発生する電流値の変化を、測定部４内の電流センサー９で検出する。解析部５内のアナログ−デジタル変換部１３でアナログ−デジタル変換された電流値のデータはは、解析処理演算部１４で解析処理する。解析処理データはアナログ変換されたのち動力制御部１０の動力制御装置１１に伝達され、動力制御装置１２により応力付加装置の制御を行う。
【００４４】
図２は、解析部５が応力付加処理装置のデータを取得するためのサンプリング周波数および得られたデータのトップピークを抽出するための解析区間設定の算出フローを示す。ＳＴＥＰ１〜４は処理手順のステップ１〜４である。
ＳＴＥＰ１では、材料８を投入された応力付加処理装置３において、負荷により周期的に生じる電流値のアナログデータを測定する。ＳＴＥＰ２では、ノイズが含まれる測定値を高速フーリエ変換して主成分データ（最大のピーク値）のピークが現れる周波数（ＦＰｐ）を求める。ＳＴＥＰ３では、周期的に現れる主成分データを求めるためのサンプリング間隔の周波数（Ｆｓ）を設定する。Ｆｓは、ＦＰｐの２倍以上必要であるが、５から２０倍以上が好ましい。ＳＴＥＰ４では、得られた主成分データより解析する間隔の解析区間（Ｔｐｄ）を設定する。この解析区間（Ｔｐｄ）は、主成分データのピークを含むサイクルが３サイクル以上含まれる時間が必要であるが、５から１０サイクル含まれるのが好ましい。周波数（Ｆｓ）や解析区間（Ｔｐｄ）などの内部パラメータは手動設定にて変更することが出来る。この工程は、応力付加処理装置に解析、制御装置を接続した場合に機種に適合した内部パラメータを初期設定するためのものであり、繰り返しの解析、制御工程では不必要である。
【００４５】
図３は応力付加装置の制御方法のフロー図で、取得したデータの演算結果による応力付加処理装置３の制御方式を示す。ＳＴＥＰ１〜８は処理手順のステップ１〜８である。ＳＴＥＰ１では、図２で算出したサンプリング周波数Ｆｓで応力付加処理装置３の電流値を測定し、解析区間（Ｔｐｄ）内の全電流値データＤ（ｉ）を取得する。ＳＴＥＰ２では、Ｄ（ｉ）の平均値（平均電流値）を計算して閾値（Ｓ）を求める。ＳＴＥＰ３では、閾値（Ｓ）を跨ぐサイクル毎のデータの頂点をピーク点Ｄｐｅｅｋとし、それをすべて抽出Ｄｐｅｅｋ（ｊ）する。ＳＴＥＰ４では、Ｄｐｅｅｋ（ｊ）の統計処理を行い平均値Ｄｐｍ、度数分布、標準偏差Ｓｔｄ、分散（Ｄｐ）を求める。ＳＴＥＰ５では、計算値のピークホールド処理を行い、Ｄｐｍをヒストリーデータ平均値Ｄｐｍｈと比較し大きければ更新して新たなヒストリーデータとする。標準偏差、分散のヒストリーデータＳｔｄｈ、Ｄｐｈは毎回更新する。ＳＴＥＰ６では、Ｔｃ時間以上更新されない場合はＳＴＥＰ７へ進み、それ以下ならＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ６を繰り返す。次に標準偏差Ｓｔｄｈの判断を行う。ＳＴＥＰ７は、Ｓｔｄｈ−Ｓｔｄ＞０なら処理終了とし、制御の工程へ進み、それ以下ならＳＴＥＰ１から繰り返しをおこなう。応力付加装置装置の制御では、Ｄｐｍｈおよびの更新が１５秒以上されるか否かを判断して制御の発令を判断する。更新判定時間Ｔｃは１５秒が好ましいが、調製材料および応力付加装置の特性により最適な値に変更することも可能とする。Ｓｔｅｐ８は、応力付加装置へ制御信号を出力する。応力付加装置への信号は運転、停止のデジタル信号でも良いが、インバータによる周波数制御が好ましい。信号の形態は接点等の開閉の為のデジタル信号、より精密な制御を行うアナログ信号及び通信手段による制御信号でも良い。
【００４６】
図４は、加水した小麦粉を応力付加装置で混捏したときの測定の実施例を示すチャートである。応力付加処理装置の負荷を２０Ｈｚの間隔で５秒間（解析区画Ｔｐｄ）取得したデータ１５と、これを平均化した閾値１６と閾値１６を跨ぐ抽出ピーク１７を接続した包絡線１８を示す。全測定データ１００個を平均すると、平均電流値は３．４８（Ａ）になり、この値を閾値（Ｓ）１６とする。平均値に任意の係数を掛けて閾値とすることも可能である。閾値以上で閾値を跨ぐ１つのサイクルの頂上をサイクル毎に抽出処理すると１３個のデータが得られる。抽出方法としては測定値が閾値以下にならないと次のピークを抽出しない。本処理では、閾値以下のサイクルのピークは抽出しない。抽出点を結んだ包絡線グラフにより測定データのピークが明示される。
【００４７】
図５は、応力付加装置（ＤｉｏｓｎａＳＰ−２４Ｄ、オシキリ）を７分間稼働して得られた電流値を解析して得られた全抽出ピーク値の度数分布を表すヒストグラムを示す。左より、カナダ産パン用小麦の１ＣＷ（ａ）、国産硬質小麦「春よ恋」（ｂ）、「ニシノカオリ」（ｃ）のヒストグラムであり、生地特性の品種間差異を評価することが出来る。（ａ）の１ＣＷの電流値は他の２品種に比べて大きく、生地の伸張度が強いことが判る。また、分布は正規分布に近い。（ｂ）の春よ恋、（ｃ）のニシノカオリは電流値が１ＣＷより低く、生地が弱い。
【００４８】
図６は、図１の構成の応力付加処理の解析、制御方法を用いて、小麦粉を材料とした混捏工程の制御の実施例を示すチャートである。実施例の材料として、カナダ産小麦粉１ＣＷ５ｋｇを７０％の加水で市販ミキサー（Ｄｉｏｓｎａ  ＳＰ−２４Ｄ  オシキリ）で混捏した。ピーク抽出値は、混捏開始後１２０秒でＰ１のピーク２１に達し、それ以降は数値が小さいため更新されないので１５秒後の１３５秒に図３のＳＴＥＰ７の判定条件はクリアされ、図３のＳＴＥＰ８の処理に入る。また、標準偏差の比較判定条件のＳｐｄｈ−Ｓｐｄ＞０も開始後１７０秒にクリアされるのでＰ２のピーク２１の時点で制御出力が解析部から動力制御部１０へ送られる。通常はこの位置でミキサーを自動停止させるが、データの変化を見るため、更に５分間データを測定した。通常の製パン工程において熟練者が生地状態の伸長度を判断しながら混捏する場合にも１５０〜１８０秒が最適な混捏時間であるので、本装置における制御出力位置の１７０秒は実際の工程に合致していると判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の応力制御装置を含むシステム全体の構成図である。
【図２】実施形態の応力制御装置のデータ取得から演算までのフロー図である。
【図３】実施形態の応力付加装置の制御方法のフロー図である。
【図４】実施形態の消費電流を解析して得られた抽出ピーク値を接続した包絡線を示すチャートである。
【図５】実施形態の応力付加処理装置を７分間稼働して得られた消費電流の全抽出ピークの度数分布を示すヒストグラムである。
【図６】小麦粉を材料とした混捏工程における応力付加装置の負荷の抽出値と標準偏差を示すチャートである。
【符号の説明】
１  応力解析、制御装置
２  電源プラグ
３  応力付加処理装置
３ａ  本体
３ｂ  処理槽
３ｃ  攪拌器
Ｍ  駆動モータ
４  測定部
５  解析部
６  応力付加装置電源プラグ
７  電源ソケット
８  材料
９  電流センサー
１０  制御部
１１  動力制御回路
１２  動力制御装置
１３  アナログ−デジタル変換部
１４  解析処理演算部
１５  データ
１６  閾値
１７  抽出ピーク
１８  包絡線
２０  抽出値の条件クリア位置
２１  標準偏差の条件クリア位置
【図１】
2004243252.tif 000003
【図２】
2004243252.tif 000004
【図３】
2004243252.tif 000005
【図４】
2004243252.tif 000006
【図５】
2004243252.tif 000007
【図６】
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