ロスインウェイト式フィーダーとは、供給装置と原料ホッパー全体の重量減少量をロードセルで測定し、その減少速度が目標値となるようにフィーダーを制御する定量供給装置です。日本語では減量式フィーダーとも呼ばれます。
スクリューフィーダーや振動フィーダーなどの供給機構に計量機能を組み合わせ、粉体や粒体を連続的に一定質量で供給します。原料のかさ密度が変化しても、実際の重量減少を計測して補正できる点が特長です。
ハカルプラスでは、原料特性、供給量、必要精度を確認し、機械設計、ロードセル、計量コントローラ、PLC、タッチパネルを組み合わせた構成を検討します。
基本的な構成
ロスインウェイト式フィーダーは、主に次の機器で構成されます。
- 原料を保持する供給ホッパー
- スクリュー、ベルト、振動などの供給機構
- ホッパーと供給機を支持するロードセル
- 重量値を演算する計量コントローラ
- 供給速度を調整するインバーターや駆動装置
- 補充を行う上部供給装置
ロードセルへ不要な外力が加わらないよう、配管、電線、集塵ダクトなどの接続方法にも注意します。
供給量を求める仕組み
一定時間内に減少した重量を測定し、単位時間あたりの質量流量を求めます。
質量流量＝重量減少量÷経過時間
実際の質量流量が目標値より少なければ供給機を速くし、多ければ遅くします。制御を繰り返すことで、設定された供給量へ近づけます。
容積式フィーダーとの違い
容積式フィーダーは、スクリュー回転数や一回転あたりの排出容積を基準に供給します。原料のかさ密度が一定であれば簡単な構成で定量供給できます。
ロスインウェイト式は重量を直接測定するため、かさ密度や充填状態が変わる原料でも質量供給量を補正できます。その一方、ロードセルや計量制御が必要となり、振動や配管荷重の影響を受けます。
補充中の動作
ホッパー内の原料が少なくなると、上部の供給装置から原料を補充します。補充中は重量が増加するため、通常の重量減少量から供給量を演算できません。
そのため、補充中は直前の運転速度を保持する、過去の供給特性から予測制御するなど、一時的に容積式運転へ切り替える方法があります。補充時間が長いと定量精度へ影響するため、短時間で安定して補充できる構成が必要です。
対象となる原料
粉体、粒体、フレーク状原料などに使用されます。
- 食品原料や添加剤
- 樹脂ペレット
- 化学薬品や顔料
- セメント、石灰、鉱物粉
- 飼料や肥料
付着性、流動性、圧縮性、粒径、摩耗性などに応じて、スクリュー形状やホッパー構造を選定します。
供給機構の選定
流動性のよい粒体にはベルト式やスクリュー式、微粉や付着性原料には二軸スクリューや撹拌機付きホッパーが用いられます。
原料がスクリュー内で締まりすぎると供給量が不安定になり、逆に流動性が高すぎると停止中にも流出することがあります。原料試験を行い、供給機構と回転数範囲を確認します。
ロードセル計量の注意点
フィーダー全体の重量を測定するため、床振動、隣接設備、配管張力、集塵ダクトの反力が計量値へ影響します。フレキシブル継手を使用し、重量変化を妨げない構造とします。
ロードセル容量は、装置自重、最大原料重量、補充時の衝撃を考慮して選定します。容量が大きすぎると、供給量に対する計量分解能が低下します。
計量値の安定判定
連続供給中は重量が常に変化するため、単純な静止計量とは異なる信号処理が必要です。一定時間の重量変化から傾きを計算し、振動や瞬間的な変動をフィルタで除去します。
フィルタを強くしすぎると制御応答が遅れ、供給量の変化へ追従できません。必要精度と応答速度のバランスを調整します。
供給精度を低下させる原因
- 原料のブリッジやラットホール
- スクリューへの付着や摩耗
- 補充時の衝撃や長時間補充
- ロードセルへ加わる外力
- 床や周辺設備からの振動
- モーター速度の不安定
重量値、モーター速度、補充状態、警報履歴を保存すると、原因の切り分けに役立ちます。
異常検出とフェールセーフ
重量が減らないのに供給機が運転している場合は、原料切れ、詰まり、スクリュー破損が疑われます。重量が急激に減少した場合は、原料の流出や装置異常を確認します。
ロードセル断線、重量範囲超過、モーター過負荷、補充タイムアウトを監視し、異常時には供給機を停止して警報を出します。
保守と校正
定期的に分銅または既知荷重で計量値を確認し、ゼロ点とスパンを校正します。装置内の原料付着は自重変化となるため、清掃後にゼロ点を確認します。
スクリュー、シール、軸受、ロードセル周辺、フレキシブル継手を点検し、機械的な接触や固着がないことを確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、スクリューやホッパーなどの機械設計、ロードセルによる重量計測、インバーター速度制御、補充制御を一体で検討します。
設定値、瞬時供給量、積算量、警報、運転履歴をタッチパネルへ表示し、上位システムへ送信する構成にも対応します。
よくある質問
Q. ロスインウェイト式フィーダーは連続計量ですか？
A. ホッパーの重量減少速度を連続的に測定し、質量流量を制御する方式です。
Q. 原料を補充している間も計量できますか？
A. 重量が増えるため通常の減量演算はできず、一時的に予測運転や容積式運転へ切り替えます。
Q. かさ密度が変わっても供給量を維持できますか？
A. 重量減少量を直接測るため、容積式より質量供給量を補正しやすい方式です。
Q. 振動のある場所でも使用できますか？
A. 防振構造、設置場所、信号処理を検討することで使用できる場合があります。
Q. 既設フィーダーをロスインウェイト化できますか？
A. 装置構造、支持方法、ロードセル設置スペースを確認し、改造できる場合があります。
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容積式フィーダーとは、スクリュー、ローター、ベルトなどが一回転または単位時間あたりに送り出す容積を基準として、粉体や粒体を連続供給する装置です。重量を直接測定せず、駆動速度と排出容積から供給量を調整します。
構成が比較的簡単で、設備を小型化しやすく、安定した原料では高い再現性を得られます。一方、原料のかさ密度や充填状態が変化すると、同じ容積でも質量供給量が変動します。
ハカルプラスでは、原料特性、必要供給量、精度を確認し、スクリュー形状、ホッパー、駆動部、インバーター制御を組み合わせた容積式フィーダーを検討します。
供給量の考え方
容積式フィーダーの供給能力は、主に一回転あたりの排出容積、原料のかさ密度、回転速度から決まります。
質量供給量＝一回転あたりの排出容積×回転数×かさ密度
原料が一定の状態でスクリューやローターへ充填されることが前提です。充填率が変化すると、計算値と実供給量に差が生じます。
代表的な方式
- 単軸スクリュー式
- 二軸スクリュー式
- ロータリーフィーダー式
- 振動フィーダー式
- ベルトフィーダー式
粉体の流動性や付着性、粒径、供給範囲に応じて方式を選定します。微粉や凝集しやすい原料では、二軸スクリューや撹拌機を使用する場合があります。
スクリュー式の仕組み
回転するスクリューの溝へ原料を取り込み、吐出口へ押し出します。スクリュー径、ピッチ、羽根形状、回転速度によって供給量が変わります。
高速回転では供給量を増やせますが、原料の圧縮、発熱、破砕が起こる場合があります。低速では脈動や摩擦の影響が大きくなるため、安定供給できる速度範囲を確認します。
かさ密度の影響
粉体は、保管状態、振動、湿度、投入方法によって締まり方が変わります。同じ体積でも、締まった原料は重く、空気を多く含む原料は軽くなります。
容積式フィーダーではこの変化を直接補正できないため、定期的に実際の供給重量を測定し、回転数との関係を確認します。
ホッパー内の原料状態
スクリュー入口へ原料が安定して供給されなければ、吐出量も安定しません。ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、スクリューが空回りする場合があります。
アジテータ、エアノッカー、バイブレータなどを使用し、原料が均一にスクリューへ入るようにします。ただし、過度な振動は原料を締め固める場合があります。
ロスインウェイト式との違い
ロスインウェイト式フィーダーは、装置重量の減少量を計測し、質量供給量をフィードバック制御します。かさ密度が変化しても重量を基準に補正できます。
容積式は、ロードセルや計量架台が不要で構成が簡単です。原料性状が安定し、要求精度が容積式で満たせる場合に適しています。
供給量の設定
あらかじめ回転数と実供給量の関係を測定し、校正テーブルを作成します。タッチパネルで目標供給量を入力すると、PLCが対応するモーター速度へ換算します。
供給範囲が広い場合は、一つの換算係数では誤差が大きくなるため、複数点で校正し、区分ごとに補間します。
インバーター速度制御
三相モーターを使用する場合、インバーターでスクリュー回転速度を調整します。低速運転ではモーター冷却能力やトルクが低下するため、使用可能範囲を確認します。
回転数を監視する必要がある場合は、エンコーダや回転検出センサを設け、指令値と実速度の差を監視します。
供給脈動への対策
スクリュー羽根やローターの区切りによって、供給量が周期的に変動することがあります。吐出口形状、スクリュー条数、回転速度を調整し、脈動を小さくします。
後工程にバッファホッパーや混合機がある場合は、短周期の変動を吸収できることがあります。
異常検出
モーターが運転していても原料が供給されない場合は、原料切れ、ブリッジ、スクリュー折損、連結部の外れが考えられます。
モーター電流、回転検出、ホッパーレベル、下流側の重量や流量を監視すると、供給異常を検出しやすくなります。
清掃と保守
原料付着や固着によってスクリューの有効容積が変わると、供給量が低下します。定期的に分解し、スクリュー、ケーシング、シールを清掃します。
摩耗性原料では、スクリュー径や隙間が変化し、供給特性が変わります。摩耗状態と供給量を定期的に確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料の流動性、付着性、必要供給量に合わせて、スクリュー、ホッパー、撹拌機、駆動部を設計します。
インバーター、PLC、タッチパネルを組み合わせ、供給量設定、運転監視、原料切れ、過負荷、供給時間超過などの警報に対応します。
よくある質問
Q. 容積式フィーダーは重量を測定しますか？
A. 基本的には重量を直接測定せず、回転数や排出容積を基準に供給します。
Q. かさ密度が変わると供給量も変わりますか？
A. 同じ容積でも質量が変わるため、重量換算した供給量は変動します。
Q. 粉体がブリッジするとどうなりますか？
A. スクリューへ原料が入らず、モーターが動いていても供給量が低下または停止します。
Q. 供給量をタッチパネルから変更できますか？
A. 目標供給量を回転速度へ換算し、インバーターへ指令する構成を検討できます。
Q. 後から重量フィードバックを追加できますか？
A. 架台構造や配管条件を確認し、ロードセルを追加できる場合があります。
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定量供給装置とは、粉体、粒体、液体などの原料を、設定した量または設定した速度で安定して供給する装置です。製造工程における配合、混合、充填、反応、包装などの前工程で使用されます。
供給方式には、スクリューフィーダー、振動フィーダー、ベルトフィーダー、ポンプなどがあり、容積を基準にする方式と重量を基準にする方式があります。原料特性と必要精度に応じて選定します。
ハカルプラスでは、原料試験、機械設計、計量、駆動制御、PLC、タッチパネルを組み合わせ、供給量の設定、補正、実績保存まで含むシステムを検討します。
定量供給の目的
原料供給量が変動すると、製品の配合比、濃度、色、強度、品質などに影響します。定量供給装置は、原料を一定量ずつ、または一定速度で工程へ送り、品質と生産性を安定させます。
- 複数原料の配合比を一定にする
- 混合機や反応槽への投入量を調整する
- 包装機・充填機へ一定量を供給する
- 後工程の処理能力に合わせて供給する
- 原料使用量を記録・管理する
バッチ供給と連続供給
バッチ供給は、設定した重量または容量を一回ごとに供給する方式です。計量ホッパーへ原料を投入し、目標量に達した後で排出する方法などがあります。
連続供給は、単位時間あたりの供給量を一定に保つ方式です。混合、押出、反応など、連続工程への投入に適しています。
容積式と重量式
容積式は、スクリュー回転数や一定容積の排出回数から供給量を決めます。構成が比較的簡単ですが、かさ密度や充填状態が変化すると質量供給量も変動します。
重量式は、ロードセルなどで実際の重量を測定します。供給精度を高めやすい一方、振動や外力への対策、計量制御が必要です。
主な供給方式
- スクリューフィーダー：回転するスクリューで粉粒体を押し出す
- 振動フィーダー：振動によって原料を移動させる
- ベルトフィーダー：ベルト速度と原料層厚で供給する
- ロータリーフィーダー：回転羽根の容積単位で排出する
- ポンプ：液体を流量または圧力に応じて供給する
原料の粒径、流動性、付着性、摩耗性、必要な供給範囲を考慮して方式を選定します。
供給量の調整方法
供給量は、モーター回転数、振動振幅、ゲート開度、ベルト速度、ポンプ速度などで調整します。インバーターや専用コントローラを使用し、設定値に応じて駆動量を変更します。
低供給量では、装置の摩擦や原料の脈動が相対的に大きくなるため、最低安定供給量を確認します。
粗供給・微供給
バッチ計量では、目標値から離れている間は大きな供給量で投入し、目標値へ近づくと供給量を小さくします。これを粗供給・微供給と呼びます。
切替時期が遅いと過量になり、早すぎると計量時間が長くなります。原料の落下量や装置応答を考慮して切替点を設定します。
原料の流動性への対策
粉体は、ホッパー内でブリッジやラットホールを形成し、供給が停止することがあります。反対に、流動性が高い粉体は、供給機停止後も流れ続ける場合があります。
ホッパー角度、内面材質、アジテータ、バイブレータ、エアノッカーなどを組み合わせ、安定した原料排出を確保します。
供給精度の評価
定量供給では、平均供給量だけでなく、短時間の変動、ばらつき、繰返し精度を確認します。一定時間に供給された総重量を測定し、設定値との差を評価します。
連続供給では、瞬時値が変動していても長時間平均が一致する場合があります。製造工程がどの程度の短周期変動を許容できるかを確認します。
制御と補正
重量や流量をフィードバックし、実際の供給量が目標値へ一致するよう駆動速度を補正します。原料残量、温度、粘度などの変化に応じて補正する場合もあります。
供給実績を蓄積し、前回の過量・不足量から次回の停止タイミングを自動補正する制御も有効です。
異常検出
- 供給機が運転しているのに重量や流量が増えない
- 原料切れやホッパー下限
- モーター過負荷やスクリュー詰まり
- 計量値やセンサ信号の異常
- 供給時間超過
異常時には設備を安全に停止し、原因、発生時刻、運転条件を履歴へ保存します。
清掃と品種切替
食品、医薬品、化学原料などでは、原料残りや交差汚染を防ぐため、分解・清掃しやすい構造が必要です。
工具を使わずに分解できる構造、残留しにくい形状、洗浄可能な材質などを検討します。品種ごとの供給条件をレシピとして保存すると、切替作業を効率化できます。
保守と点検
スクリュー、ベルト、軸受、シール、駆動部の摩耗を点検します。付着や摩耗によって一回転あたりの供給量が変化するため、定期的に供給能力を確認します。
重量式ではロードセル校正、容積式では実供給量との照合を行い、制御設定を見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体・液体の性状を確認し、供給機構、ホッパー、補助機器、計量方式を検討します。
PLC、インバーター、計量コントローラ、タッチパネルを組み合わせ、供給量設定、粗供給・微供給、補正、異常監視、実績保存に対応します。
よくある質問
Q. 定量供給装置と計量機は同じですか？
A. 計量機は重量を測定する機器で、定量供給装置は設定量に合わせて原料を送り出す装置です。両者を組み合わせる場合があります。
Q. 粉体と液体で同じ供給装置を使えますか？
A. 原料の性質と供給原理が異なるため、一般には別の供給方式を選定します。
Q. 少量の添加剤も定量供給できますか？
A. 必要量、精度、原料特性に応じた小容量フィーダーや計量方式を選定します。
Q. 供給量の実績を記録できますか？
A. 計量値、運転時間、積算量などを保存し、上位システムへ送信できます。
Q. 既設設備の供給精度を改善できますか？
A. 供給機構、駆動制御、計量方法、原料状態を確認し、改善できる場合があります。
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オーガスクリューフィーダーとは、スクリューを縦方向または斜め方向に配置し、粉体や粒体を下方へ定量供給する装置です。ホッパーや貯槽の直下に設置し、フレコンバッグや容器への充填、計量槽への供給などに使用されます。
一般的な横型スクリューフィーダーと比べて、供給先の真上へ配置しやすく、装置をコンパクトに構成できることが特長です。
ハカルプラスでは、粉体特性、必要供給量、計量精度、充填対象を確認し、スクリュー形状、駆動方式、速度制御、計量制御まで含めた設備を設計します。
オーガスクリューフィーダーの仕組み
ホッパー内の粉体を回転するスクリューで捉え、スクリューの羽根に沿って下方へ送り出します。
理論上の供給量は、スクリュー外径、軸径、ピッチ、回転速度、粉体のかさ密度、充満率などによって決まります。概略的な体積供給量Qは、次のような関係で表せます。
Q＝A×P×n×η
Aはスクリュー羽根部分の有効断面積、Pはピッチ、nは回転速度、ηは粉体の充満率や滑りを考慮した係数です。
質量供給量Wは、粉体のかさ密度ρを用いて次のように考えられます。
W＝Q×ρ
ただし、実際の供給量は、粉体の付着、圧縮、脈動、ホッパー内の原料高さなどにも影響されます。そのため、計算値は装置寸法を検討する目安とし、実粉テストによる確認が重要です。
フレコンバッグへの充填計量
オーガスクリューフィーダーは、粉体をフレコンバッグなどへ高速充填する用途に適しています。
充填開始時は高速で供給し、目標重量へ近づくと中速・低速へ切り替えることで、充填時間と計量精度を両立します。
- 空袋または容器を計量器へ設置する
- 風袋引きを行う
- 高速回転で粉体を供給する
- 切替重量で中速・低速へ移行する
- 停止設定重量でスクリューを停止する
- 落下中の粉体が収まった後に重量を確定する
スクリュー停止後も、吐出口と容器の間にある粉体が落下します。この停止後落差を考慮し、目標重量より手前で供給を止めます。
落差補正
目標重量をWt、平均的な停止後落差をWfとすると、供給停止重量Wsは、概略的に次のように設定します。
Ws＝Wt－Wf
例えば、目標重量が1,000kg、停止後落差が3kgの場合、997kg付近で供給を停止します。
停止後落差は、粉体の流動性、回転速度、吐出口形状、ホッパー内の原料量などで変化します。直近の計量結果から落差量を補正する学習制御を組み合わせる場合もあります。
サーボモータとインバーターの使い分け
サーボモータ駆動
サーボモータは、速度変更と停止への応答が速く、回転数や回転量を細かく制御できます。高速供給から微量供給への切替えを短時間で行いたい設備や、高い計量精度が求められる設備に適しています。
インバーター駆動
インバーターで誘導モーターの周波数を変更し、スクリューの回転速度を調整します。高速・低速の多段速制御や、アナログ信号による連続速度制御が可能です。
必要な停止応答、供給能力、精度、設備費用を比較し、駆動方式を選定します。
ブリッジ対策とアジテータ
付着性や圧縮性の高い粉体では、ホッパー内でブリッジやラットホールが発生し、スクリューへの流入量が不安定になることがあります。
必要に応じてアジテータを設置し、粉体をほぐしながらスクリューへ導きます。ただし、過度な攪拌は粉体の締め固め、発熱、粒子破損につながる場合があります。
ホッパー形状、供給口寸法、アジテータの羽根形状、回転速度、運転タイミングを、粉体特性に合わせて検討します。
供給量が変動する主な原因
- 粉体のかさ密度や含水率の変化
- ホッパー内の原料高さの変化
- スクリューへの充満率の変化
- ブリッジやラットホールの発生
- スクリューやケーシングへの付着
- 羽根やケーシングの摩耗
回転速度が一定でも、これらの条件が変わると質量供給量は変動します。高い精度が必要な場合は、計量値を監視しながら速度や停止位置を補正します。
設計時の確認事項
- 粒径、かさ密度、含水率
- 流動性、付着性、圧縮性
- 必要な最大・最小供給量
- 要求される計量精度と充填時間
- スクリュー径、ピッチ、回転速度
- 摩耗性、腐食性、粒子破損の有無
- 清掃、分解、品種切替えの方法
- 集塵や粉じん漏れへの対策
粉体によっては、机上計算だけで供給能力や停止後落差を正確に予測できません。実際の粉体を使用し、供給量、脈動、付着、ブリッジ、計量精度を確認することが有効です。
清掃・保守上の注意点
スクリュー、軸、吐出口、ケーシングに粉体が残ると、品種切替え時の混入や供給量低下につながります。
分解しやすい構造、点検口、残留しにくい形状を採用し、必要に応じて工具を使わずに取り外せる構造を検討します。
摩耗性粉体では、スクリュー外径やケーシング内面が摩耗し、隙間の増加によって供給能力が変化します。定期的に摩耗量、軸の振れ、異音、モーター負荷を確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、オーガスクリューフィーダーの機械設計、駆動機器、計量器、制御盤、PLCソフトウェアまで一体で対応します。
粉体特性に応じたスクリュー形状、モーター容量、サーボ・インバーター駆動、高速・中速・低速制御、落差補正、アジテータ、異常監視を組み合わせます。
供給機単体ではなく、投入ホッパー、フレコン支持機構、計量架台、充填口、集塵設備まで含め、能力、精度、操作性、清掃性を考慮したシステムを構築します。
よくある質問
Q. 回転速度を2倍にすれば供給量も2倍になりますか？
A. 一定範囲ではおおむね比例しますが、充満率、粉体の滑り、圧縮状態が変化するため、必ずしも正確に2倍にはなりません。
Q. 計量値が毎回目標重量を超える場合はどう調整しますか？
A. 低速供給量、停止設定重量、停止後落差を確認します。必要に応じて、直近の計量誤差から停止位置を自動補正します。
Q. サーボモータを使用すれば必ず精度が向上しますか？
A. 停止応答や速度制御性能は向上しますが、粉体の流動性や停止後落差が不安定であれば精度は安定しません。機械構造と粉体供給状態も重要です。
Q. 粉体がスクリューへ入らない場合はどうしますか？
A. ブリッジ、付着、圧密が考えられます。ホッパー形状の見直し、アジテータ、振動機器などを粉体特性に応じて検討します。
Q. 既設設備へ追加できますか？
A. 設置高さ、支持強度、供給先との位置関係、集塵、メンテナンススペースを確認して判断します。架台やホッパーの改造が必要な場合があります。
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テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、ホッパー内またはホッパー下部に設けた円形の回転体を動かし、粉体や粒体を連続的に取り出す供給装置です。回転するテーブル、リング、羽根などによって原料を移動させ、掻き取り部や排出口から計量機、混合機、搬送装置などへ供給します。
流動性が低くブリッジを起こしやすい粉体、流動性が高く意図せず流れ出すフラッシングを起こしやすい微粉体、かさ密度が小さい繊維質やフレーク状の原料など、スクリューフィーダーでは安定供給が難しい原料に採用されることがあります。装置名称や構造はメーカーによって異なるため、名称だけで判断せず、原料特性、供給原理、必要能力、清掃方法まで確認して選定します。
テーブルフィーダー・サークルフィーダーの仕組み
一般的なテーブルフィーダーは、ホッパー下部に設けた円形テーブルをモーターと減速機で回転させる構造です。ホッパーからテーブル上へ出た原料を、固定された掻き取り板やガイドによって排出口へ導きます。回転速度、掻き取り位置、排出口の開口寸法を変えることで供給量を調整します。
サークルフィーダーは、円形またはリング状の供給機構を回転させ、ホッパー底部の原料を排出口へ移動させる方式です。ホッパー底部の比較的広い範囲から原料を取り出せる構造では、中央部だけが抜けるラットホールや、特定部分に原料が滞留する偏流を抑えられる場合があります。
両方式とも回転運動を利用しますが、回転体の形状、原料を切り出す位置、掻き取り方法、排出口の数などは機種によって異なります。原料へ与えるせん断や圧縮の程度も異なるため、壊れやすい粒体や圧縮によって固まりやすい粉体では、実際の機械構造を確認することが重要です。
適用される原料と主な用途
テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、ホッパーから自然に排出しにくい原料や、供給量が安定しにくい原料に適用されます。主な用途は次のとおりです。
- ブリッジやラットホールを起こしやすい粉体の切り出し
- フラッシングしやすい微粉体の供給量調整
- 繊維質、フレーク状、低かさ密度原料の供給
- 計量機や混合機への定量供給
- 複数原料を扱う配合設備での原料供給
- ホッパー全体から原料を均等に取り出したい設備
スクリューフィーダーでは、原料が圧縮されて固まる、スクリュー軸へ繊維が巻き付く、ケーシング内部へ付着するなどの問題が起こる場合があります。テーブルフィーダーやサークルフィーダーは、原料を強く押し込まず、比較的広い範囲から切り出せるため、こうした原料の供給状態を改善できることがあります。
スクリューフィーダーとの違い
スクリューフィーダーは、らせん状の羽根を回転させ、原料を軸方向へ押し進める装置です。供給と短距離搬送を同時に行いやすく、密閉構造にも適しているため、多くの粉体・粒体設備で使用されます。
一方、テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、円形の回転体と掻き取り機構などを用いてホッパーから原料を切り出します。ホッパー底部を広く開口できる構造では、出口を狭くしたときに生じやすいブリッジを抑えられる場合があります。
ただし、どちらが適するかは粉体名だけでは判断できません。同じ原料でも、粒度、水分、保管時間、温度、圧密状態によって流れ方が変化します。流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、繊維長、異物の有無などを確認し、必要に応じて実粉テストを行います。
供給能力の考え方
供給量は、回転体が1回転する間に排出される原料の体積と回転速度から概算できます。
W＝V×n×ρb
Wは質量供給量、Vは1回転当たりの排出体積、nは単位時間当たりの回転数、ρbは原料のかさ密度です。例えば、1回転当たり0.002m3を排出し、毎分10回転、かさ密度が500kg/m3の場合、理論供給量は毎分10kgとなります。
実際の供給量は、ホッパー内の原料高さ、圧密、付着、回転体への充填率、掻き取り状態によって変動します。そのため、この式は概算に使用し、最終的な能力や速度設定は供給テストや試運転結果をもとに決定します。
設計・制御上のポイント
原料特性とホッパー形状
かさ密度、粒径、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、繊維質の有無に応じて、回転体の径、回転速度、掻き取り部の形状、排出口寸法を決定します。付着性が高い場合は、テーブル表面、ホッパー内面、掻き取り部への堆積にも配慮します。
ホッパーの傾斜角度や出口形状も供給状態に影響します。供給機だけを交換しても、ホッパー内部でブリッジや偏流が起きていると安定しません。必要に応じてホッパー形状の見直し、アジテータ、エアレーションなどの併用を検討します。
回転速度と供給量の調整
モーターをインバーターで制御し、回転速度を変えることで供給量を調整できます。ただし、回転速度と供給量は常に比例するとは限りません。低速では原料が排出口へ届かず、高速では原料が跳ねたり掻き取りが追い付かなかったりする場合があります。
連続定量供給で高い精度が必要な場合は、ロードセルでホッパー重量の減少量を測定するロスインウェイト方式などを組み合わせ、実際の供給量を確認しながら回転速度を補正します。
粗供給・微供給と停止後落差
バッチ計量では、計量開始時に高速で粗供給し、目標重量へ近づくと低速の微供給へ切り替えます。PLCからインバーターへ速度指令を出し、計量値に応じて回転速度を段階的に変更します。
供給機を停止しても、排出口から計量機までの間に残った原料が落下するため、停止指令時の重量より最終重量が増加します。この差を停止後落差と呼びます。試運転で落差量を確認し、停止重量や補正値を調整します。原料残量や流動性によって落差が変わる場合は、過去の計量結果から補正値を自動更新する制御も検討します。
付着・滞留・清掃性
回転体、掻き取り部、ホッパー底部へ原料が付着すると、有効な排出口面積が変わり、供給量のばらつきや駆動負荷の増加につながります。異なる原料を切り替える設備では、残留原料による混入にも注意が必要です。
接粉部の材質、表面仕上げ、点検口、分解方法、洗浄方法を検討し、清掃しやすい構造とします。摩耗性の高い原料では、掻き取り板やライナーなどを交換可能な構造とし、交換作業に必要なスペースも確保します。
前後設備とのインターロック
下流側の計量機、混合機、搬送装置が受入可能な状態であることを確認してから供給を開始します。計量機が満量、排出中、異常停止中である場合は、供給機を起動させないインターロックが必要です。
停止時は、供給機を停止した後に排出口周辺の残留原料が落ち切る時間を設け、重量値が安定してから計量を確定します。複数の供給機を使用する配合設備では、原料の取り違えを防ぐため、品種情報と供給先の照合も行います。
異常監視・復旧・保守
原料のかみ込み、付着、異物混入、軸受不良などによって回転抵抗が増えると、モーターや減速機へ過大な負荷がかかります。モーター過電流、インバーター異常、回転検出、供給時間超過などを監視し、異常時は供給を停止します。
モーターが運転しているにもかかわらず重量が増えない場合は、原料切れ、ブリッジ、排出口の閉塞、回転体の空転などが考えられます。反対に停止指令後も重量が増え続ける場合は、フラッシングやゲートの閉止不良を確認します。
異常停止後は、機械を停止して残留原料や圧力の有無を確認し、安全を確保してから点検します。復旧時は手動運転で回転方向、回転検出、供給状態を確認し、計量中の原料量や品種情報にずれがないことを確認して自動運転へ戻します。
定期点検では、回転体と掻き取り部の摩耗、原料の付着、軸受の異音や発熱、減速機の油漏れ、シール部からの粉漏れ、ボルトの緩みを確認します。供給量の変化も摩耗や付着の兆候となるため、計量実績を継続的に確認することが有効です。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料特性、必要な供給能力と精度、ホッパー容量、設置スペース、清掃性、前後工程との取り合いを確認し、テーブルフィーダー・サークルフィーダーを含む供給設備を選定・設計します。
供給機単体だけでなく、ホッパー、アジテータ、供給ゲート、計量機、混合機、搬送装置を含む機械設計、モーターやインバーターを組み込んだ制御盤、PLCによる粗供給・微供給、安定判定、落差補正、異常監視まで一体的に検討します。
タッチパネルでは、品種ごとの回転速度、切替重量、停止重量、補正値の設定、手動操作、警報内容、復旧手順を分かりやすく表示できます。計量実績、供給時間、警報履歴などを保存し、生産管理システムや配合管理システムへ連携する構成も検討します。
粉体は保管状態や製造ロットによって流れ方が変化するため、ハカルプラスでは実際の粉体を用いたテストにも対応しています。供給能力、ばらつき、付着、滞留、ブリッジ、フラッシングなどを確認し、機器選定、ホッパー形状、制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. 回転速度を上げても供給量が増えない場合は何を確認しますか？
A. ホッパー内のブリッジ、回転体への原料充填不足、掻き取り位置、排出口の閉塞などを確認します。速度だけを上げても原料が回転体へ供給されていなければ、供給量は増えません。
Q. 計量値が毎回ばらつく場合はどのように調整しますか？
A. 粗供給から微供給への切替重量、微供給速度、停止後落差、重量の安定判定時間を確認します。原料残量によって供給量が変化する場合は、残量に応じた速度補正や計量結果による自動補正を検討します。
Q. フラッシングによる過量供給を防げますか？
A. 排出口寸法、掻き取り構造、回転速度、供給ゲートなどを適切に設計することで抑制できる場合があります。ただし、微粉体の状態によっては完全に防げないこともあるため、実粉テストによる確認が重要です。
Q. 既設のホッパーへ追加できますか？
A. ホッパー出口寸法、取付高さ、荷重、補強方法、保守スペースを確保できれば追加できる場合があります。既設ホッパーの形状が原料の流れに適しているかも併せて確認します。
Q. 原料変更時に同じ設定を使用できますか？
A. かさ密度、流動性、付着性が異なると、同じ回転速度でも供給量や停止後落差が変わります。原料ごとに速度、切替重量、補正値を設定し、切替後は試運転で確認する必要があります。
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ベルトフィーダーは、ベルト上に粉体や粒体を載せ、一定速度で移動させることで下流設備へ連続供給する装置です。ホッパーから計量機、混合機、充填機などへ原料を送る定量供給機として使われるほか、比較的短い距離をつなぐ搬送機としても利用されます。
スクリューフィーダーのように羽根で原料を押し進めないため、原料へ加わる圧縮やせん断を抑えやすく、粒を壊したくない原料や、かみ込みを避けたい粒体に適する場合があります。一方、安定した供給量を得るには、ホッパーからの排出状態、原料層の厚み、ベルト速度、付着やこぼれを含めて設計する必要があります。
ベルトフィーダーの仕組みと構成
主な構成要素は、搬送ベルト、駆動プーリー、従動プーリー、モーター、減速機、フレーム、ベルト支持部、投入ホッパー、出口ゲート、排出シュートなどです。モーターで駆動プーリーを回すとベルトが移動し、ホッパーからベルト上へ載った原料を排出口まで運びます。
ホッパー出口にゲートや整流板を設け、ベルト上に形成される原料層の高さと幅をできるだけ一定にします。インバーターでモーター速度を変えると、ベルト速度を調整でき、供給能力や計量時の粗供給・微供給を制御できます。
供給能力の考え方
供給能力は、ベルト速度、ベルト上の原料断面積、かさ密度によって概算できます。質量供給量をQ、原料断面積をA、ベルト速度をv、かさ密度をρbとすると、次のように表せます。
Q＝A×v×ρb
例えば、原料断面積が0.02m2、ベルト速度が0.1m/s、かさ密度が600kg/m3の場合、供給量は1.2kg/s、1時間当たりでは約4.3t/hです。
実際の供給量は、ホッパー内の原料残量、ブリッジ、粒度、水分、ベルトへの付着などで変動します。計算値だけで決定せず、必要に応じて実粉テストで確認します。
主な用途
- ホッパーから計量機への原料供給
- 混合機や充填機への連続供給
- 壊れやすい粒体の穏やかな搬送
- 供給機と短距離搬送機を兼ねる設備
- 計量値に応じた粗供給・微供給
- 逆転運転による残留原料の抜き取り
バッチ計量では、計量開始時に高速で粗供給し、目標重量へ近づくと低速の微供給へ切り替えます。必要な重量へ近づいた時点でベルトを停止し、停止後に落下する原料量を含めて最終重量を合わせます。
スクリューフィーダーとの違い
スクリューフィーダーは、らせん状の羽根で原料を押し進めるため、比較的コンパクトで、粉体を密閉構造の中で供給しやすい方式です。ただし、原料によっては圧縮、破砕、発熱、かみ込みが起こる場合があります。
ベルトフィーダーは原料をベルトに載せて運ぶため、原料へ加わる力を抑えやすく、搬送状態も目視しやすい方式です。一方、微粉体ではベルト端部からの漏れや粉じん飛散、付着原料の持ち戻りが課題になることがあります。
設計・制御上のポイント
原料特性に合うベルトを選ぶ
ベルト材質は、原料の付着性、摩耗性、温度、油分、水分、食品衛生上の要求などに合わせて選定します。原料がベルトへ付着すると、戻り側へ運ばれて周囲へ落下したり、実際の供給量が変動したりします。
必要に応じてスクレーパーやベルトクリーナーを設けます。ただし、柔らかい原料やベルトでは、押し付け過ぎると摩耗や損傷を早めるため、材質と接触圧を確認します。
ホッパー出口を安定させる
同じベルト速度でも、原料層の厚みが変われば供給量も変化します。ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、原料が残っていてもベルト上へ安定して排出されません。
流れにくい粉体では、ホッパー角度、出口寸法、アジテータ、振動機などを検討します。反対に流動性の高い原料では、ベルト停止中にも流出し続けないよう、ゲートや遮断弁を組み合わせます。
ベルト速度と原料層を調整する
供給量を増やすには、ベルト速度を上げる方法と原料層を厚くする方法があります。ただし、速度を上げ過ぎると排出部で原料が飛散し、層を厚くし過ぎるとホッパー出口で圧縮や詰まりが起こる場合があります。
回転速度と供給量は、必ずしも正確な比例関係にはなりません。高い定量性が必要な場合は、実際の供給量を計測して速度を補正する方法や、計量機と連動する方法を検討します。
蛇行とベルト張力を管理する
ベルトが左右へずれる蛇行が発生すると、フレームへの接触、ベルト端部の摩耗、原料のこぼれにつながります。プーリーやローラーの平行度、フレームの水平、左右の張力、原料の偏りを確認します。
必要に応じて蛇行検出センサを設け、設定位置を超えた場合にベルトと上流側の供給を停止します。張力を強くし過ぎると、ベルトや軸受への負荷が増えるため、適切に調整します。
粗供給・微供給と停止後落差
ベルトを停止しても、排出端から計量器までの間を落下中の原料は計量器へ入ります。目標重量をWt、停止後落差をWfとすると、停止重量Wsは概念的に次のように設定します。
Ws＝Wt－Wf
停止後落差は、微供給速度、原料層の厚み、排出端から計量器までの距離によって変わります。品種ごとに速度、切替重量、補正値を設定し、計量実績から調整します。
始動・停止順序を設定する
始動時は、下流設備が受入可能であることを確認してからベルトフィーダーを起動します。その後、ホッパー出口ゲートや上流供給機を動かします。
停止時は上流からの供給を先に止め、必要に応じてベルト上の原料を排出してから停止します。下流側が停止している状態で供給を続けると、原料の堆積やあふれにつながるため、前後設備とのインターロックが必要です。
逆転運転を安全に行う
逆転によって残留原料を反対側へ排出する場合は、専用シュートや受け容器を設けます。通常運転中に誤って逆転すると、原料が想定外の場所へ排出される可能性があります。
清掃・抜き取りモード、ゲート位置、受け容器の有無などを確認し、条件が成立した場合だけ逆転を許可します。
異常監視・復旧・保守
主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、ベルト停止、蛇行、ベルト切れ、排出口詰まり、下流設備満杯などがあります。異常時はベルトだけでなく、上流側の原料供給も停止します。
停止原因を取り除かずに再起動すると、原料のかみ込みやベルト損傷が進む可能性があります。復旧時は、ベルト上の原料量、排出部、プーリー周辺、ゲート位置を確認し、必要に応じて手動・低速運転で状態を確認します。
定期点検では、ベルトの摩耗・亀裂・張力、蛇行、プーリーや軸受、スクレーパー、シール部、減速機、モーターを確認します。原料がベルト裏面やプーリーへ入り込むと、蛇行や滑りの原因になります。
清掃と品種切り替え
ベルト表面、戻り側、ホッパー出口、側板、プーリー周辺には原料が残留する場合があります。品種切り替えがある設備では、カバーの開閉、ベルトの持ち上げや取り外し、清掃できる範囲を確認します。
水洗いを行う場合は、ベルト材質、モーター、軸受、ロードセルなどの防水性と排水性を確認します。洗浄後に水分が残ると、粉体の付着や固化、ベルトの滑りにつながる場合があります。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体の特性、必要な供給能力と精度、搬送距離、設置スペース、清掃条件などを確認し、用途に適したベルトフィーダーを検討します。
ベルトフィーダー単体だけでなく、ホッパー、アジテータ、ゲート、計量機、排出シュート、全量抜き取り機構を含む機械設計や、モーター、インバーター、センサを組み込んだ制御盤設計に対応します。
PLCによる始動・停止順序、粗供給・微供給、正転・逆転、停止後落差補正、重量安定判定、蛇行や過負荷の異常監視、タッチパネルへの状態・警報表示まで、計量・供給設備全体に合わせて構成します。
原料特性による影響が大きい場合は、実粉テストによって供給能力、付着、こぼれ、原料層の安定性、清掃性を確認し、ベルト材質、速度、ゲート開度、制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. ベルト速度を上げても供給量が増えない場合は何を確認しますか？
A. ホッパー出口のブリッジ、原料層の不足、ベルト上での滑り、排出口の詰まりを確認します。速度だけでなく、ホッパーから安定して原料が供給されていることが必要です。
Q. ベルトから原料がこぼれる原因は何ですか？
A. 原料層が厚すぎる、ベルトが蛇行している、側板との隙間が大きい、流動性が高すぎるなどの原因が考えられます。ゲート開度、速度、シール構造を確認します。
Q. 計量値が目標重量を超える場合はどう調整しますか？
A. 微供給速度を下げ、停止重量を早めます。排出端から計量器までの停止後落差を確認し、品種ごとの落差補正値を調整します。
Q. ベルトが頻繁に蛇行する場合は何を確認しますか？
A. 左右の張力、プーリーとローラーの平行度、フレームの水平、原料の偏り、ベルト裏面への原料侵入を確認します。
Q. 既設ベルトフィーダーを自動計量へ対応できますか？
A. インバーターによる速度変更、計量値の取込み、停止後落差補正が可能であれば対応できる場合があります。モーター、制御盤、計量指示計、PLCの仕様を確認して改造範囲を検討します。
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ロータリーフィーダーとは、ケーシング内部の羽根付きローターを回転させ、粉体や粒体を一定量ずつ下流へ供給する装置です。主にホッパーやサイロの排出口へ取り付け、スクリューフィーダー、計量機、混合機、空気輸送設備などへ原料を送り出します。
ローターの羽根とケーシングで区切られた空間へ原料を取り込み、回転に伴って排出口まで移動させます。回転速度を変えることで供給量を調整できますが、実際の重量供給量は、粉体のかさ密度、流動性、付着性、圧縮性、ローターへの充填状態によって変化します。
ロータリーフィーダーの仕組みと構成
主な構成部品は、ケーシング、ローター、羽根、回転軸、軸受、軸シール、モーター、減速機、入口・出口フランジです。ローターには複数の羽根があり、羽根とケーシングの間に形成された区画へ入口側から原料が入ります。
ローターが回転すると、区画内の原料が排出口へ移動し、重力によって下流へ排出されます。1回転当たりに移送する容積が概ね決まるため、回転数を変更することで容積供給量を調整できます。
ただし、ローター区画が毎回同じ状態で満たされるとは限りません。ホッパー内の原料残量、圧密、空気の巻込み、付着、入口でのブリッジなどにより、同じ回転速度でも供給量が変動します。
主な用途
- ホッパーやサイロからの粉体・粒体供給
- スクリューフィーダーへの安定供給
- 計量ホッパーや混合機へのバッチ供給
- 空気輸送配管への粉体投入
- 集塵機で回収した粉体の連続排出
- 上流側と下流側の圧力差を抑えながら行う供給
圧密しやすい粉体では、ホッパーからスクリューフィーダーへ原料が過剰に押し込まれ、供給量が不安定になることがあります。ロータリーフィーダーを上流に設置し、スクリュー入口への流入量を調整することで、供給状態を安定させられる場合があります。
供給能力の考え方
ローター1回転当たりの有効容積をV、回転速度をN、粉体のかさ密度をρb、ローター区画への充填率をηとすると、理論上の重量供給量Qは次のように概算できます。
Q＝V×N×ρb×η
VをL/rev、Nをmin−1、ρbをkg/Lで表すと、Qはkg/minとなります。例えば、有効容積2L/rev、回転速度20min−1、かさ密度0.6kg/L、充填率0.8の場合は、次のようになります。
Q＝2×20×0.6×0.8＝19.2kg/min
充填率は粉体特性や入口形状によって変化します。回転速度を上げすぎると、区画へ十分に原料が入らず、回転数に比例して供給量が増えない場合があります。そのため、計算値だけでなく実粉による確認が重要です。
スクリューフィーダーとの違い
スクリューフィーダーは、らせん状の羽根で原料を軸方向へ押し進めます。一定距離を搬送しながら供給でき、離れた位置にある計量機や混合機へ原料を送る用途に適しています。
ロータリーフィーダーは、入口と出口の間で原料を区切りながら、比較的短い距離を供給する装置です。ホッパーやサイロの直下へ設置しやすく、設備をコンパクトに構成できます。
付着性や圧縮性が高い粉体では、ローター区画内への残留、羽根とケーシングの間へのかみ込み、供給量の脈動が発生することがあります。粉体特性、搬送距離、要求精度、清掃性を比較して方式を選定します。
空気輸送設備での役割
空気輸送設備では、搬送配管内の圧力を大きく乱さずに粉体を投入するため、ロータリーフィーダーが使用されます。ローターの区画が粉体を順次送り込むことで、上流と下流の空気流を一定程度抑えます。
ただし、ローターとケーシングの間にはクリアランスがあるため、完全な気密構造ではありません。下流側の圧力が高いと、隙間を通じて空気が上流へ漏れ、ホッパー内の粉体を吹き上げたり、供給量を不安定にしたりする場合があります。
空気輸送用途では、使用圧力、漏れ空気量、ローター回転数、軸シール、摩耗量を確認し、用途に適した機種を選定します。
設計・制御上のポイント
粉体特性に合うローターを選ぶ
粒径、かさ密度、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、吸湿性によって、適したローター形状や材質は異なります。流動性が高い粉体では、停止中にも隙間から流れ落ちるフラッシングが起こる場合があります。
付着性の高い粉体では、羽根やケーシング内面への堆積によって有効容積が減り、回転抵抗も増加します。必要に応じて、羽根形状、表面処理、クリアランス、回転速度、清掃方法を検討します。
入口への原料流入を安定させる
ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、ローターが回転していても原料が区画へ入らず、供給が途切れます。反対に、上部から大きな圧力がかかると粉体が締まり、回転負荷が増えることがあります。
ホッパー角度、出口寸法、ロータリー入口の開口範囲、アジテータ、振動機器などを含め、原料がローターへ均一に流入する構造を検討します。
粗供給・微供給を切り替える
バッチ計量では、計量初期を高速で粗供給し、目標重量へ近づくと低速の微供給へ切り替えます。PLCや計量コントローラからインバーターへ速度指令を送り、重量値に応じて回転速度を変更します。
停止指令後も、ローター出口やシュート内の原料が計量ホッパーへ落下します。目標重量より手前で停止する落差補正を行い、実際の計量結果から停止重量を調整します。
低速時の脈動を確認する
ロータリーフィーダーは区画ごとに原料を排出するため、低速運転では供給の脈動が目立つ場合があります。微量計量では、1区画分の排出重量が許容誤差より大きいと、目標重量を超えやすくなります。
必要に応じて、ローター区画を小さくする、微供給専用機を設ける、下流にスクリューフィーダーを組み合わせるなどの方法を検討します。
かみ込みと過負荷を監視する
大粒、凝集塊、異物が羽根とケーシングの間へ入ると、ローターが停止し、モーターや減速機へ過大な負荷がかかります。モーター電流、インバーター異常、回転確認を監視し、異常時は上流からの供給も停止します。
逆転によってかみ込みを解消できる場合もありますが、原料を上流へ押し戻したり、異物をさらにかみ込ませたりする可能性があります。自動逆転を行う場合は、回数、時間、再起動条件を制限します。
軸シールと粉漏れを確認する
回転軸周辺のシールが摩耗すると、粉体の漏れや外気の吸込みが発生します。微粉や摩耗性粉体では、軸シールや軸受への粉体侵入に注意が必要です。
パージエアを使用する構造では、供給圧力と流量を監視します。パージエアが強すぎると粉体流動へ影響する場合があるため、原料特性に合わせて調整します。
異常時の確認と復旧
主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、回転未確認、供給量不足、供給停止不能、粉漏れ、軸受温度上昇があります。
ローターが回転しない場合は、異物や凝集塊のかみ込み、粉体の圧密、軸受・減速機の不具合、モーター容量不足を確認します。原料が供給されない場合は、ホッパー内のブリッジ、入口部の閉塞、区画内の付着を確認します。
復旧作業では、上流から原料が流入しない状態にし、電源を遮断してから内部を点検します。詰まりを除去せずに再起動を繰り返すと、羽根、軸、減速機を損傷する可能性があります。
清掃・点検と設備更新
定期点検では、ローターとケーシングの付着・摩耗、羽根の変形、軸シール、軸受、チェーンやカップリング、減速機、取付ボルトを確認します。摩耗によってクリアランスが広がると、供給量、気密性、停止時の漏れ込みが変化します。
品種切替を行う設備では、点検口、ローターの引抜き方法、分解に必要なスペース、洗浄後の乾燥性を確認します。残留が品質へ影響する場合は、分解清掃しやすい構造を選定します。
既設機を更新する場合は、フランジ寸法、面間寸法、回転方向、供給能力、モーター容量、減速比、インバーター周波数、軸シール方式を確認します。後継機で1回転当たりの容積が変わる場合は、速度設定や落差補正の再調整が必要です。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体の粒径、かさ密度、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、必要供給量、要求精度などを確認し、ロータリーフィーダーを含む供給設備を検討します。
ロータリーフィーダー単体だけでなく、ホッパー、アジテータ、スクリューフィーダー、計量ホッパー、空気輸送設備などを含む機械構成を設計します。ロータリーフィーダーをスクリューフィーダーの上部に設け、入口への流入量を調整する構成も検討します。
制御盤、PLC、インバーター、計量コントローラを組み合わせ、粗供給・微供給、停止後落差補正、過負荷・回転監視、かみ込み時の停止、前後設備とのインターロックを構成します。
粉体特性による影響が大きい場合は、実際の粉体を使用して、回転速度と供給量の関係、付着、脈動、かみ込み、清掃性などを確認し、機器選定と制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. 回転数を上げても供給量が増えない場合は何を確認しますか？
A. ローター区画への充填不足、ホッパー内のブリッジ、入口部の閉塞、粉体の空気巻込みを確認します。高速すぎると区画へ十分に原料が入らない場合があります。
Q. 計量値が目標重量を超える場合はどう調整しますか？
A. 微供給速度、停止重量、停止後落差を確認します。1区画分の排出重量が大きい場合は、ローター形状や別の微供給方式も検討します。
Q. ローターが頻繁に過負荷停止する原因は何ですか？
A. 凝集塊や異物のかみ込み、粉体の圧密・付着、軸受や減速機の不具合が考えられます。ホッパーから加わる圧力や入口形状も確認します。
Q. 既設ロータリーフィーダーをインバーター制御へ変更できますか？
A. モーターがインバーター運転に対応し、低速時の冷却と必要トルクを確保できれば対応できる場合があります。速度範囲、電源、制御盤の改造範囲を確認します。
Q. 実際の粉体で機器選定を確認できますか？
A. ハカルプラスでは粉体テストに対応しています。供給能力、脈動、付着、かみ込み、清掃性などを確認し、機械構造と制御条件へ反映します。
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振動フィーダー（ピエゾフィーダー）とは、振動によって粉体や微小な粒体を少しずつ移動させ、計量器や次工程へ供給する装置です。トラフと呼ばれる搬送面へ微細な振動を与えることで、原料を前方へ送ります。
スクリューフィーダーのように回転部で原料を押し出すのではなく、振動によって搬送するため、比較的小さな供給能力や微量計量に適しています。振動の強さや運転時間を調整し、粗供給・微供給を切り替えることで、目標重量に合わせた供給制御を行います。
一方、供給能力は粉体の粒径、かさ密度、流動性、付着性、含水率などの影響を受けます。振動による静電気、周辺機器への振動伝達、原料の偏りも考慮し、実際の粉体を用いたテストによって選定・調整することが重要です。
振動フィーダーの基本構造
振動フィーダーは、原料を載せるトラフ、振動を発生させる駆動部、支持ばね、架台、フィーダーコントローラなどで構成されます。
駆動部によってトラフへ一定方向の振動を与えると、原料は小さく跳ねながら前方へ移動します。振幅や周波数を変更することで、単位時間当たりの供給量を調整します。
上流側にはホッパーを設け、トラフ上へ原料を供給します。下流側には計量ホッパー、台秤、容器、搬送装置などを配置します。原料がトラフへ安定して流入しない場合は、ホッパー形状や補助機器も含めて検討します。
ピエゾフィーダーの仕組み
ピエゾフィーダーは、圧電素子へ電圧を加えた際に発生する微小な変形を利用して振動をつくるフィーダーです。圧電素子を周期的に動作させ、ばね構造と共振させることで、トラフへ必要な振幅を与えます。
共振状態では、小さな電気エネルギーでも効率よく振動を発生させられます。電磁式と比べて消費電力を抑えやすく、微小な供給量を調整しやすいことが特長です。
ただし、共振周波数はトラフの形状、原料重量、取付状態などによって変化します。原料残量が変わると振動状態も変化するため、実機での調整が必要です。
主な用途
- 添加剤や微粉原料の少量供給
- 計量ホッパーへのバッチ供給
- 容器への定量充填
- 小型部品や粒体の整列・搬送
- 多品種少量生産における原料供給
- スクリューによる圧縮や破砕を避けたい原料の供給
特に、供給量が小さく、目標重量へ細かく合わせる必要がある計量工程で使用されます。粗供給を別の供給機で行い、仕上げの微供給だけを振動フィーダーで行う構成もあります。
供給量を左右する要因
振幅と周波数
一般に振幅を大きくすると原料の移動量が増え、供給能力も高くなります。ただし、過度に大きくすると原料が跳ね上がり、飛散や供給量のばらつきにつながります。
ピエゾフィーダーでは、共振周波数付近で効率よく振動します。周波数が適切でない場合は、設定値を上げても十分な振幅が得られないことがあります。
トラフ形状
トラフの幅、長さ、傾斜、表面状態によって原料の流れ方が変わります。幅が広すぎると原料が偏り、狭すぎると閉塞する場合があります。
付着性のある粉体では、表面を滑りやすくする処理や、滞留しにくい形状を検討します。摩耗性の高い粉体では、耐摩耗材や交換可能なライナーを使用します。
原料残量
上流ホッパー内の原料残量が多い場合、トラフへ加わる圧力が大きくなり、供給量が増えることがあります。反対に残量が少なくなると、トラフへの流入が減って供給量が低下します。
ホッパー出口の形状やゲートによって原料層の高さを安定させると、供給量の変動を抑えやすくなります。
粉体特性
粒径、粒度分布、かさ密度、流動性、付着性、圧縮性、含水率によって供給状態は変化します。同じ名称の原料でも、製造ロットや保管状態によって流れ方が異なる場合があります。
微粉はトラフへ付着しやすく、粒体は振動によって転がりやすいなど、原料ごとに特性が異なります。このため、仕様書だけで供給能力を判断せず、粉体テストを行うことが重要です。
計量制御との組み合わせ
振動フィーダーを計量設備へ使用する場合は、ロードセルや計量コントローラから取得した重量値をPLCで監視し、フィーダーコントローラへ運転信号を出します。
計量開始時は大きな振幅で粗供給し、目標重量へ近づくと振幅を下げて微供給へ切り替えます。目標重量の手前でフィーダーを停止し、停止後にトラフから落下する原料を含めて重量を仕上げます。
目標重量をWs、停止後の予測落下量をWf、供給停止重量をWcとすると、概算では次のように設定します。
Wc＝Ws－Wf
目標重量2.000kg、予測落下量0.015kgの場合は、1.985kg付近で停止します。実際には振幅、トラフ長さ、粉体状態によって落下量が変わるため、試験結果から調整します。
粗供給・微供給の調整
粗供給を長くすると計量時間を短縮できますが、目標重量を超えやすくなります。微供給への切り替えが早すぎると、計量時間が長くなります。
粗供給振幅、微供給振幅、切替重量、停止重量を一体で調整し、計量精度と処理能力の両方を確認します。
微供給設定が小さすぎると、粉体が動かず供給停止と同じ状態になることがあります。原料が安定して動き始める最低振幅を確認し、その範囲内で設定します。
速度制御への利用
振動フィーダーを連続供給に使用する場合は、目標供給量に合わせて振幅を調整します。下流側のコンベアスケールや計量器から得た流量をフィードバックし、供給速度を補正する構成もあります。
ただし、振幅と供給量が常に比例するとは限りません。粉体の残量や付着状態によって応答が変化するため、急激な補正を避け、安定した制御となるよう調整します。
静電気対策
乾燥した微粉を振動させると、原料同士やトラフとの摩擦によって静電気が発生することがあります。帯電すると、粉体がトラフやカバーへ付着し、供給量が低下する原因になります。
静電気によって粉じんが周囲へ付着したり、センサが誤動作したりする場合もあります。可燃性粉じんを扱う場合は、着火源となる危険も考慮しなければなりません。
トラフ、架台、ホッパーを適切に接地し、導電性材料や除電器を使用する方法があります。湿度、粉体性状、清掃方法を含めて対策を検討します。
振動を周辺へ伝えない設計
フィーダーの振動が計量器へ伝わると、重量値が安定しにくくなります。フィーダーと計量ホッパーの架台を分離し、防振ゴムや柔軟な接続部を設けます。
一方で、柔軟なシュートやカバーが計量器へ接触すると、その力が重量値へ影響します。原料経路を確保しながら、計量部へ外力を加えない構造とします。
ボルトの緩みや架台の共振によって、運転中の騒音や振動が増える場合もあります。設置面の剛性と固定方法を確認します。
異常監視と復旧
主な異常には、供給量低下、重量増加なし、供給時間超過、フィーダーコントローラ異常、トラフ閉塞、原料切れなどがあります。
運転指令中に重量が一定時間増加しない場合は、原料切れ、ホッパー出口の閉塞、トラフへの付着、振動不足を確認します。振幅設定を上げるだけでは、詰まりを悪化させることがあります。
供給量が急に増えた場合は、ホッパー内の棚吊りが崩れた、原料性状が変化した、共振状態が変わったなどの可能性があります。計量を停止し、原料と設備状態を確認します。
異常復旧後は、計量器内の現在重量を確認します。途中から再開する場合は、二重供給や過量を防ぐため、PLCが管理する工程状態と実重量を照合します。
保守・点検
定期点検では、トラフへの付着や摩耗、ばねの亀裂、ボルトの緩み、駆動部、配線、フィーダーコントローラを確認します。
トラフへ粉体が堆積すると、共振条件や供給量が変化します。品種切替時の混入を防ぐためにも、清掃しやすく着脱しやすい構造が重要です。
運転時の振幅、供給時間、計量誤差を記録すると、付着や部品劣化による能力低下を早期に把握しやすくなります。
既設設備への追加・更新
既設設備へ振動フィーダーを追加する場合は、必要供給能力、設置スペース、トラフ長さ、落下高さ、計量器との接続、電源条件を確認します。
フィーダーコントローラを更新する場合は、駆動方式、定格、共振周波数、外部指令、PLCとの信号方式を確認します。新旧機器で出力特性が異なる場合は、粗供給・微供給設定を再調整します。
原料が変更された場合も、既存設定をそのまま使用できるとは限りません。必要に応じて粉体テストを行い、トラフ形状や振動条件を見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、お客様が必要とする供給能力、計量精度、原料特性、設置スペースを確認し、振動フィーダーやピエゾフィーダーの選定を検討します。
実粉体を用いたテストによって、供給能力、微供給時の安定性、付着、静電気、残留性などを確認し、適切な供給機とトラフを選定します。
フィーダー単体だけでなく、ホッパー、計量器、制御盤、PLC、フィーダーコントローラ、タッチパネルを組み合わせ、重量制御や速度制御を構成します。
既設設備への追加や原料変更についても、現在の供給条件と必要能力を確認し、対応可能な構成を検討します。
よくある質問
Q. 振動フィーダーの供給量が安定しない場合は何を確認しますか？
A. ホッパー内の原料残量、トラフへの付着、振幅設定、共振状態、粉体の含水率や流動性を確認します。
Q. 微量計量にも使用できますか？
A. 小さな振幅で供給量を調整できるため、微量計量に適する場合があります。必要精度と原料特性を確認し、粉体テストで評価します。
Q. フィーダーが振動しているのに原料が流れない場合はどうしますか？
A. ホッパー出口の閉塞、トラフへの付着、振幅不足、トラフ角度を確認します。圧縮性のある粉体では棚吊りが発生している場合があります。
Q. 振動による静電気はどのように対策しますか？
A. トラフや架台の接地、導電性材料、除電器などを検討します。原料特性や使用環境に応じて対策を選定します。
Q. 現在のスクリューフィーダーをピエゾフィーダーへ変更できますか？
A. 必要供給能力、粉体特性、設置寸法、計量条件を確認し、変更できる場合があります。供給能力が小さい用途に適しているため、事前の粉体テストが有効です。
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電磁フィーダーとは、電磁石によって発生させた振動を利用し、粉体や粒体を一定方向へ供給する装置です。トラフと呼ばれる搬送部を細かく振動させることで、原料を少しずつ前方へ移動させます。
振動の強さを電磁フィーダーコントローラで調整できるため、比較的大きな供給量から微量供給まで幅広く対応できます。計量機と組み合わせ、粗供給と微供給を切り替えることで、処理能力と計量精度の両立を図る用途にも適しています。
ハカルプラスでは、供給量や要求精度だけでなく、粉体の粒度、かさ密度、付着性、流動性などを確認し、必要に応じて実粉体による供給テストを行って、機種やトラフ形状、制御方法を検討します。
電磁フィーダーの仕組み
電磁フィーダーは、電磁石、ばね、可動部、トラフ、コントローラなどで構成されます。電磁石を周期的に吸引させると、ばねで支持されたトラフが前後または斜め方向に振動します。
トラフが前方へ動くときに原料を運び、戻るときに原料が慣性によってわずかに滑る動作を繰り返すことで、粉体や粒体を連続的に供給します。モーターでスクリューを回す方式とは異なり、回転する搬送部品を使用せずに供給できます。
振動フィーダーとの関係
振動フィーダーは、振動によって原料を搬送する装置の総称です。その中でも、電磁石を振動源として使用する方式が電磁フィーダーです。
電磁式は応答が速く、コントローラからの指令によって振幅を細かく変更しやすいことが特長です。供給量を段階的に切り替えたり、停止直前に供給量を絞ったりする計量制御に利用できます。
一方、ピエゾ素子を用いた振動フィーダーなど、異なる駆動方式もあります。必要な供給能力、原料性状、装置寸法、制御性を比較して選定します。
幅広い供給量への対応
電磁フィーダーは、トラフの幅や長さ、振動条件を変更することで、比較的大きな供給量から少量供給まで対応できます。ただし、同じ装置で全範囲を高精度に供給できるとは限りません。
必要な最大供給量に対して余裕が大きすぎる機種を選ぶと、微量域での調整が難しくなる場合があります。反対に、小型機へ過大な供給能力を求めると、原料が滞留したり、振動が不安定になったりします。
目標供給量、計量時間、要求精度を整理し、適切な機種と運転範囲を決めることが重要です。
粉体特性と供給性能
電磁フィーダーの供給性能は、原料の性状によって大きく変わります。確認する主な項目は次のとおりです。
- 粒度と粒度分布
- かさ密度
- 水分と付着性
- 流動性と圧縮性
- 摩耗性と壊れやすさ
- 静電気の発生しやすさ
流動性の高い原料は、停止後もトラフ上を流れて過量投入となることがあります。付着性の高い粉体では、トラフへの堆積によって供給量が徐々に変化します。また、ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、フィーダーが動作していても原料が供給されません。
粉体テストによる選定
カタログ上の供給能力は、標準的な原料と条件で示されていることが多く、実際の粉体で同じ能力を得られるとは限りません。特に、微粉、吸湿性粉体、凝集しやすい原料では、実粉体による確認が有効です。
供給テストでは、振幅、トラフ形状、原料層の厚さ、ホッパー出口寸法などを変えながら、最大供給量、最小供給量、供給のばらつき、停止後の落下量を確認します。
重量制御への利用
ホッパースケールや電子台秤と組み合わせる場合は、計量値を見ながら電磁フィーダーの供給量を制御します。計量開始時は大きな振幅で粗供給を行い、目標重量へ近づくと振幅を下げて微供給へ切り替えます。
フィーダーを停止しても、トラフ上や空中に残っている原料は計量機へ落下します。この停止後に加算される重量を落差量として考慮し、目標重量より手前で停止させます。
原料性状や供給速度によって落差量は変化するため、実績値から補正量を更新する制御を組み合わせる場合があります。
速度制御とコントローラ
電磁フィーダーコントローラでは、電磁石へ与える電力を調整して振幅を変化させます。PLCからアナログ信号や段階指令を与え、運転・停止、粗供給、微供給などを切り替えます。
振幅を上げれば供給量も増える傾向がありますが、必ずしも比例するとは限りません。原料層の厚さ、ホッパー内の残量、付着状態などによって供給量が変わるため、実機で指令値と供給量の関係を確認します。
共振と設置条件
電磁フィーダーは、ばねと可動部の共振を利用して効率よく振動させます。ばねの状態や取付条件が変わると、振幅や供給量が不安定になることがあります。
周辺の架台が弱い場合、振動が設備側へ逃げたり、ほかの計量機へ伝わったりします。十分な剛性を持つ架台へ設置し、防振ゴムや支持方法を適切に選定します。
計量機と同じ架台へ設置する場合は、フィーダーの振動が重量値へ影響しないよう、構造と重量安定判定を検討します。
静電気と粉じんへの対策
粉体がトラフ上を移動すると、原料とトラフの摩擦によって静電気が発生することがあります。静電気は粉体の付着、供給量の変動、電子機器の誤動作などにつながる可能性があります。
装置の接地、導電性材料の採用、帯電しにくい構造、周囲湿度などを確認します。可燃性粉じんを扱う場合は、静電気だけでなく、使用場所の危険性や必要な防爆仕様について個別に検討します。
異常時の確認
供給量が低下した場合は、トラフへの付着、ホッパー出口の詰まり、原料残量、振幅設定、ばねや取付部の緩みを確認します。フィーダーが振動していても原料が出ない場合は、ホッパー内でブリッジが発生している可能性があります。
供給量が安定しない場合は、原料の水分やかさ密度の変化、トラフ上の原料層、周辺設備から伝わる振動も点検します。異常音や振幅の急な変化がある場合は、運転を停止し、電磁石、ばね、固定部の状態を確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、目標供給能力、計量精度、粉体特性、清掃方法、設置スペースを確認し、電磁フィーダーと周辺機器を選定します。
粉体テストによる機種確認、ホッパーやトラフの検討、電磁フィーダーコントローラ、計量機、制御盤、PLCを組み合わせ、粗供給・微供給、落差補正、重量安定判定まで含む計量制御を構成します。
付着、ブリッジ、振動伝達、静電気などの条件についても確認し、実際の原料と運用に適した設備を検討します。
よくある質問
Q. 電磁フィーダーと振動フィーダーは同じ装置ですか？
A. 振動フィーダーは振動式供給装置の総称で、電磁フィーダーは電磁石を振動源に使用する方式です。
Q. 電磁フィーダーで微量供給できますか？
A. 振幅を小さくして微量供給できますが、必要精度に合った機種、トラフ、原料条件の確認が必要です。
Q. カタログの供給能力だけで機種を選定できますか？
A. 粒度、水分、付着性、かさ密度によって能力が変わるため、扱いにくい粉体では供給テストを推奨します。
Q. フィーダーを停止しても重量が増えるのはなぜですか？
A. トラフ上や空中に残った原料が停止後も落下するためです。落差量を見込んで目標値より手前で停止します。
Q. 既設の計量設備へ電磁フィーダーを追加できますか？
A. 設置スペース、架台強度、計量機への振動、制御信号などを確認し、追加できる場合があります。
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スクリューフィーダーとは、回転するらせん状のスクリューによって、粉体や粒体を一定方向へ送り出す供給装置です。筒状またはトラフ状のケーシング内でスクリューを回転させ、原料を連続的または間欠的に搬送します。
ホッパーやサイロから計量機への原料供給、袋や容器への充填、混合機への定量投入など、粉体を扱うさまざまな設備で使用されます。
ハカルプラスでは、粉体特性、必要供給量、計量精度、清掃性、設置条件を確認し、スクリュー形状、駆動方式、供給ゲート、計量制御まで含めた設備を設計します。
スクリューフィーダーの仕組み
スクリューフィーダーは、主にスクリュー、ケーシング、投入口、排出口、モーター、減速機、軸受で構成されます。
モーターの回転を減速機を介してスクリューへ伝え、羽根の回転によって原料を投入口から排出口へ押し進めます。
供給量は、スクリュー外径、軸径、羽根ピッチ、回転速度、粉体のかさ密度、スクリュー内の充満率などによって変化します。
理論供給量の考え方
スクリュー1回転当たりの理論搬送容積Vは、有効断面積AとピッチPから、概略的に次のように考えられます。
V＝A×P
スクリュー外径をD、軸径をdとすると、有効断面積Aは次の式で表せます。
A＝π×（D2－d2）÷4
回転速度をn、充満率などを考慮した係数をηとすると、体積供給量Qvは概略的に次の関係になります。
Qv＝A×P×n×η
さらに、粉体のかさ密度をρとすると、質量供給量Qmは次のように求められます。
Qm＝Qv×ρ
ただし、実際の供給量は、粉体の滑り、圧縮、付着、ホッパー内の原料高さなどにも左右されます。計算値は装置寸法を決める目安とし、必要に応じて実粉テストで確認します。
主なスクリュー形式
全羽スクリュー
中心軸の周囲に連続した羽根を設けた一般的な形式です。幅広い粉体や粒体に使用できますが、付着性や圧縮性の高い原料では、軸や羽根への付着に注意します。
リボンスクリュー
外周部を帯状の羽根で構成した形式です。中心部の羽根が少なく、付着しやすい粉体や、原料を過度に圧縮したくない用途で採用されることがあります。
2軸スクリュー
2本のスクリューを並べて回転させる方式です。同じ径のスクリューを組み合わせる同径式や、大径と小径を組み合わせる親子式があります。
原料をかきほぐしながら供給でき、広い供給量範囲へ対応しやすいことが特長です。
バリピッチスクリュー
搬送方向に沿って羽根ピッチを変化させる形式です。ホッパーの投入口全体から原料を引き出し、特定部分への偏りや圧縮を抑えるために使用します。
計量設備での粗供給・微供給
バッチ計量では、計量時間と精度を両立するため、高速の粗供給と低速の微供給を切り替えます。
- 計量開始時は高速で供給する
- 切替重量へ到達すると回転速度を下げる
- 低速で少量ずつ供給する
- 停止重量でスクリューを停止する
- 停止後に落下した原料を含めて重量を確定する
インバーターによる多段速制御やアナログ速度指令を使用し、PLCや計量コントローラから回転速度を変更します。
停止後落差と計量精度
スクリューを停止しても、排出口付近やシュート内に残った原料が計量器へ落下します。この量を停止後落差と呼びます。
目標重量をWt、予測される停止後落差をWf、供給停止重量をWsとすると、概略的に次のように設定します。
Ws＝Wt－Wf
停止後落差は、低速時の供給量、粉体の流動性、排出口形状などで変化します。直近の計量実績から補正値を更新する学習制御を組み合わせる場合もあります。
さらに後落ちを抑えたい場合は、排出口にカットゲート、シャッターゲート、コーンゲートなどを設置します。
供給量が変動する主な原因
- 粉体のかさ密度や含水率の変化
- ホッパー内の原料高さの変化
- ブリッジやラットホールの発生
- スクリューへの充満率の変化
- 羽根やケーシングへの付着
- スクリューやケーシングの摩耗
同じ回転速度でも、粉体の状態が変われば質量供給量は変動します。高い精度が必要な場合は、計量値を用いたフィードバック制御を検討します。
ブリッジと供給不足への対策
流動性の低い粉体では、ホッパー内で原料がアーチ状に固まるブリッジや、中央部分だけが抜けるラットホールが発生することがあります。
この場合、スクリューを回転させても原料が投入口へ入らず、供給量が低下します。
- ホッパーの傾斜角度や開口寸法を見直す
- アジテータで原料をほぐす
- バリピッチスクリューで広い範囲から引き出す
- 振動機器やエアレーションを併用する
補助機器を強く動かしすぎると、粉体の締め固めや分級につながる場合があるため、原料特性に応じて調整します。
付着・圧縮・摩耗への対策
付着性の高い粉体では、スクリュー羽根やケーシング内面に原料が堆積し、有効断面積が小さくなります。清掃性を考慮した分解構造や、付着しにくい材質・表面処理を検討します。
圧縮性の高い粉体では、スクリューの回転によって原料が締まり込み、モーター過負荷や閉塞が発生することがあります。羽根ピッチ、回転速度、投入口寸法を適切に設定します。
摩耗性の高い原料では、羽根外周やケーシング内面が摩耗し、隙間の増加によって供給量が変化します。耐摩耗材や交換式部品の採用も検討します。
モーター容量と過負荷監視
モーターと減速機は、原料の搬送抵抗、スクリュー径、回転速度、起動時の負荷などを考慮して選定します。
原料詰まりやゲート閉鎖状態での運転により、通常より大きなトルクが必要になる場合があります。
- インバーターの出力電流監視
- 過負荷継電器による保護
- 回転検出センサによる軸停止監視
- 過負荷発生時の逆転・停止制御
安易な逆転運転は、原料を別の場所へ圧縮したり、機械を損傷したりする可能性があります。設備構造に応じて復旧方法を定めます。
供給ゲートとのインターロック
下流側に供給ゲートを設ける場合は、ゲートが開いていることを確認してからスクリューフィーダーを起動します。
ゲートが閉じた状態で運転すると、原料が排出口付近で圧縮され、閉塞、モーター過負荷、スクリューやケーシングの損傷につながります。
PLCでは、ゲート開限、スクリュー運転、モーター電流、回転確認などを監視し、異常時に設備を停止します。
清掃・保守上のポイント
品種切替えや異物混入防止が必要な設備では、スクリュー、軸、ケーシング、投入口、排出口に残る原料を除去しやすい構造が重要です。
- ケーシングを開放または分解できる構造
- スクリューを引き抜ける構造
- 原料が残留しにくい接続部
- 軸シールや軸受を点検しやすい配置
- 摩耗部品を交換しやすい構造
定期点検では、羽根の摩耗、軸の振れ、異音、軸受温度、シール部からの漏れ、モーター電流の変化を確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、必要供給量、計量精度、粉体特性、設置スペース、清掃性を確認し、全羽、リボン、2軸、親子式、バリピッチなど、用途に適したスクリューフィーダーを設計します。
ホッパー、アジテータ、供給ゲート、計量器、搬送装置を含む機械設計に加え、モーター、インバーター、制御盤、PLC、タッチパネルまで一体で構成します。
粗供給・微供給、停止後落差の補正、過負荷監視、品種別条件管理、計量実績保存、上位システム連携にも対応します。
粉体ごとの供給状態を確認するため、実粉を使用した粉体テストも行っています。
よくある質問
Q. 回転速度を2倍にすると供給量も2倍になりますか？
A. 一定範囲ではおおむね比例しますが、充満率、滑り、圧縮状態が変化するため、必ずしも正確に2倍にはなりません。
Q. 供給量が徐々に少なくなる原因は何ですか？
A. 羽根やケーシングへの付着、ホッパー内のブリッジ、原料残量の低下、スクリューの摩耗などが考えられます。
Q. スクリューが停止しても原料が落ち続ける場合はどうしますか？
A. 低速供給量と停止位置を調整し、必要に応じて排出口へカットゲートやシャッターゲートを追加します。
Q. モーターが過負荷になる主な原因は何ですか？
A. 粉体の圧縮、異物混入、付着、排出口の閉塞、下流ゲートが閉じた状態での運転などが考えられます。
Q. 実際の粉体で供給能力を確認できますか？
A. 粉体テストによって、供給量、安定性、付着、閉塞、停止後落差を確認し、スクリュー形状や制御条件の検討に活用できます。