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。
関連ワード
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。
関連ワード
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。
関連ワード
エアノッカーとは、圧縮空気を利用してホッパー、サイロ、シュート、配管などへ衝撃を与え、内部に付着した粉体や粒体を剥離・排出する装置です。粉体のブリッジ、ラットホール、壁面付着による供給停止を防ぐために使用されます。
ハンマーで外壁をたたく作業を自動化でき、高所作業や人手による打撃を減らせる点が特長です。ただし、衝撃力が大きすぎると設備の変形や亀裂につながるため、対象設備に合わせた選定と取付設計が必要です。
ハカルプラスでは、原料特性、容器構造、付着位置を確認し、エアノッカーの選定、取付補強、電磁弁、PLC制御を含む構成を検討します。
エアノッカーの動作原理
圧縮空気によって内部のピストンや打撃体を動かし、本体を取り付けた壁面へ瞬間的な衝撃を与えます。衝撃によって壁面が振動し、付着物や詰まりを崩します。
連続振動ではなく、必要なときに単発または数回作動させるのが一般的です。圧縮空気の圧力、打撃体の質量、構造によって衝撃力が変わります。
主な用途
- ホッパーやサイロの壁面付着除去
- 排出口付近のブリッジ解消
- シュート内の原料滞留防止
- 集塵設備の粉じん払い落とし
- 計量ホッパーの残留原料低減
- 供給装置入口の詰まり防止
食品、化学、窯業、飼料、セメントなど、粉粒体を扱う設備で使用されます。
ブリッジとラットホール
ブリッジは、粉体がホッパー内でアーチ状に固まり、下部へ落ちなくなる現象です。ラットホールは、中央部分だけが流れ、壁面側に原料が残る現象です。
エアノッカーは衝撃によってこれらを崩しますが、ホッパー角度や排出口寸法が原料に適していない場合は、根本的な構造改善も必要です。
取付位置の決め方
原料が付着・滞留する位置へ効果的に衝撃が伝わる場所を選びます。排出口付近に問題がある場合は下部、壁面全体に付着する場合は複数箇所へ配置することがあります。
補強材の近くでは衝撃が広がりにくく、逆に薄い板へ直接取り付けると局部変形する可能性があります。実際の付着位置と筐体構造を確認します。
取付補強
エアノッカーは瞬間的に大きな力を発生させます。取付座だけへ力が集中すると、溶接部の亀裂、板金の変形、ボルトの緩みが起こる場合があります。
補強板やリブを設け、衝撃が広い範囲へ伝わる構造とします。既設設備へ追加する場合は、板厚、材質、腐食状態を確認します。
エア圧力と打撃力
供給する圧縮空気圧が高いほど打撃力が大きくなる傾向があります。ただし、機器の許容圧力を超えて使用してはいけません。
必要以上に強い打撃は、設備損傷、騒音、原料の締固めを招く場合があります。低い圧力から試運転し、排出状態を確認しながら調整します。
作動タイミング
供給機運転中、排出終了時、計量ホッパー排出後など、目的に応じて作動させます。頻繁に打撃すると空気消費量が増え、設備疲労も進みます。
一定時間ごとに作動させる方法のほか、供給量低下、重量残留、モーター負荷上昇などを検出したときだけ作動させる方法があります。
計量設備での注意点
計量中にエアノッカーを作動させると、ロードセルへ衝撃や振動が伝わり、計量値が乱れます。計量安定判定中は作動させず、排出時や計量開始前に限定します。
打撃後に振動が収まるまで待ち時間を設け、その後にゼロ確認や次回計量を開始します。
バイブレータとの違い
エアノッカーは短時間の強い衝撃を与え、バイブレータは比較的連続した振動を与えます。
強固な付着やブリッジにはエアノッカーが有効な場合があり、継続的な流動補助にはバイブレータが適する場合があります。原料によっては連続振動で締まりやすくなるため、試験が必要です。
エア配管と電磁弁
エアノッカーには、必要圧力と空気量を確保できる配管を接続します。配管径が小さい、距離が長い、同時使用機器が多い場合は、作動時に圧力が低下することがあります。
フィルタ、レギュレータ、電磁弁を設け、異物や水分の侵入を抑えます。低温環境ではドレン凍結にも注意します。
安全対策
作動時には大きな音や振動が発生します。点検中に誤作動しないよう、エア遮断、残圧排出、電源遮断を行います。
打撃によってボルトや周辺部品が緩む可能性があるため、定期的に取付状態を確認します。防爆区域では、電磁弁や電気機器の適合性も確認します。
異常時の確認
作動しない場合は、エア圧力、電磁弁、配管詰まり、ピストン固着、制御信号を確認します。打撃が弱い場合は、圧力低下、エア漏れ、配管径不足を点検します。
効果が低下した場合は、付着位置の変化、原料性状の変化、設備変形、取付部の緩みも確認します。
保守と点検
本体、取付ボルト、溶接部、補強板に亀裂や緩みがないか点検します。エアフィルタの清掃、ドレン排出、配管漏れの確認も行います。
作動回数を記録し、所定回数や期間に応じて内部部品やシールを交換します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体性状、ホッパー形状、板厚、付着位置を確認し、エアノッカーの容量、台数、取付位置を検討します。
電磁弁、エア回路、PLC、タッチパネルを組み合わせ、供給機や計量工程と連動した自動作動、異常監視、作動回数管理に対応します。
よくある質問
Q. エアノッカーとバイブレータはどちらがよいですか？
A. 付着状態、原料特性、設備構造によって異なります。衝撃が有効か、連続振動が有効かを確認します。
Q. 既設ホッパーへ後付けできますか？
A. 板厚、補強、設置スペースを確認し、後付けできる場合があります。
Q. 計量中に作動させてもよいですか？
A. 計量値が乱れるため、一般には計量中を避け、排出時などに作動させます。
Q. エア圧力を上げれば効果も高くなりますか？
A. 打撃力は増えますが、設備損傷や締固めを防ぐため、許容範囲内で調整します。
Q. 作動回数を管理できますか？
A. PLCで作動回数や時刻を記録し、保守時期の判断に利用できます。
関連ワード
バイブレータとは、ホッパー、サイロ、シュート、配管などへ振動を与え、粉体や粒体の付着、ブリッジ、詰まりを防ぎ、原料の流れを補助する機器です。粉粒体設備では、供給量の安定化、残留原料の低減、排出時間の短縮などを目的として使用されます。
バイブレータには、電動式、空気式、電磁式などがあり、発生する振動の周波数や振幅が異なります。原料の性質や設備構造に合わない機種を使用すると、効果が得られないだけでなく、原料の締固めや設備の疲労破壊を招く可能性があります。
ハカルプラスでは、原料特性、ホッパー形状、板厚、必要な排出能力を確認し、バイブレータの選定、取付補強、制御まで含む構成を検討します。
バイブレータの役割
粉体や粒体は、粒子間の摩擦、付着力、水分、静電気などによって流れにくくなることがあります。ホッパー内で原料がアーチ状に固まるブリッジや、中央部だけが流れるラットホールが発生すると、供給機が動いていても原料が安定して排出されません。
バイブレータは、設備壁面や原料へ振動を伝え、粒子間の摩擦を低減して流動を促します。
主な種類
- 電動バイブレータ：偏心おもりをモーターで回転させて振動を発生
- エアバイブレータ：圧縮空気でピストン、ボール、タービンなどを動かす
- 電磁バイブレータ：電磁力によって一定周期の振動を発生
電動式は連続運転や大型設備に適し、空気式は防爆性や小型化が求められる場所で使われることがあります。電磁式は振動フィーダーなど、振動量を細かく調整する用途に利用されます。
振動数と振幅
振動数は1秒間に何回振動するかを表し、振幅は振動する距離の大きさを表します。一般に、高周波・小振幅の振動は細かい粉体に、低周波・大振幅の振動は粒体や大きな付着物に適する場合があります。
ただし、同じ原料でも含水率、締まり方、設備形状によって効果は変わります。実際の原料を使用して確認することが重要です。
取付位置
バイブレータは、原料が滞留する位置へ振動が伝わるように取り付けます。ホッパー下部の排出口付近にブリッジが発生する場合は下部へ、壁面全体に付着する場合は複数台を分散して配置することがあります。
補強材の近くへ取り付けると振動が広がりにくい場合があります。一方、薄い板へ直接取り付けると局部的に変形するため、補強板を設けます。
取付補強と設備への影響
バイブレータの振動は、取付部だけでなく設備全体へ繰り返し荷重を与えます。板厚、溶接部、支持構造が不十分な場合、亀裂、ボルトの緩み、異音が発生する可能性があります。
補強板やリブを設け、振動が適切な範囲へ伝わるようにします。既設設備への追加では、腐食や疲労による強度低下も確認します。
原料の締固めに注意
振動を長時間与え続けると、粉体内の空気が抜けて原料が締まり、かえって流動しにくくなる場合があります。特に圧縮性の高い粉体や微粉では注意が必要です。
連続運転ではなく、供給開始時、排出終了時、供給量低下時など、必要なタイミングだけ作動させる方法が有効です。
供給装置との連動
バイブレータは、スクリューフィーダー、振動フィーダー、ゲートなどと連動させます。供給装置の運転開始前に短時間作動させたり、原料が流れない場合に追加作動させたりします。
レベルセンサ、重量値、モーター電流などから供給異常を検出し、自動的にバイブレータを作動させることもできます。
計量設備での注意点
計量ホッパーやロードセル支持設備に振動を与えると、重量値が大きく変動します。計量安定判定中はバイブレータを停止し、振動が収まってから重量を確定します。
排出後の残留原料を落とす目的で使用する場合は、排出工程の最後に作動させ、その後ゼロ点を確認します。
エアノッカーとの違い
バイブレータは連続または一定時間の振動を与える機器です。エアノッカーは瞬間的な強い衝撃を与えます。
連続的な流動補助にはバイブレータ、強固なブリッジや壁面付着の剥離にはエアノッカーが適する場合があります。設備や原料によっては両者を使い分けます。
異常時の確認
振動が弱い場合は、電源電圧、エア圧力、回転方向、取付ボルト、内部部品の摩耗を確認します。作動していても原料が流れない場合は、取付位置、振動方向、原料の締固め、ホッパー構造を見直します。
異音や振動増加が発生した場合は、ボルトの緩み、軸受の摩耗、偏心おもりのずれ、溶接部の亀裂を点検します。
保守と点検
取付ボルト、補強板、溶接部、配線、エア配管を定期的に点検します。電動式では軸受やモーターの温度、空気式ではフィルタ、ドレン、潤滑状態を確認します。
振動によって周辺機器の端子や配管が緩むこともあるため、設備全体を点検対象とします。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体の流動性、付着性、ホッパー形状、取付構造を確認し、バイブレータの種類、能力、台数、取付位置を検討します。
PLCやタッチパネルを用いて、供給機との連動、間欠運転、異常時作動、作動回数管理を行う構成にも対応します。
よくある質問
Q. バイブレータを付ければブリッジは必ず解消できますか？
A. 原料特性やホッパー形状によっては、振動だけで解消できない場合があります。構造改善も検討します。
Q. バイブレータは連続運転してもよいですか？
A. 原料の締固めや設備疲労につながる場合があるため、必要な時間だけ作動させる方法が一般的です。
Q. 計量ホッパーにも取り付けられますか？
A. 取り付けられる場合がありますが、計量中は停止し、振動が収まってから重量を確定します。
Q. エア式と電動式はどちらがよいですか？
A. 必要な振動、使用環境、電源、圧縮空気、防爆条件などから選定します。
Q. 既設ホッパーへ後付けできますか？
A. 板厚、補強、設置スペース、設備強度を確認し、後付けできる場合があります。
関連ワード
ロータリーバルブとは、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排出する機器です。ロータリーフィーダー、ロータリーエアロックなどと呼ばれる場合もあります。ホッパー、サイロ、集塵機、空気輸送設備の下部に設置されます。
原料を連続的に排出しながら、上流側と下流側の圧力差をある程度保てることが特長です。空気輸送では、輸送配管内の空気がホッパー側へ逆流することを抑えながら、原料を供給します。
ハカルプラスでは、原料特性、必要処理量、圧力差、摩耗性を確認し、ロータリーバルブの選定、機械接続、駆動制御を検討します。
基本構造
ロータリーバルブは、円筒状のケーシング、複数枚の羽根を持つローター、軸受、シール、モーター、減速機などで構成されます。
ローターの羽根とケーシングの間に形成される区画へ原料が入り、ローターの回転によって下方へ運ばれます。一回転あたりの排出容積と回転速度によって、おおよその処理量が決まります。
主な用途
- サイロやホッパーからの粉体排出
- 集塵機からの回収粉排出
- 空気輸送配管への原料供給
- 粉体の簡易的な定量供給
- 上下設備間の空気流入・流出抑制
セメント、石灰、食品粉、樹脂ペレット、飼料、集塵灰など、さまざまな粉粒体に使用されます。
ロータリーフィーダーとの呼び分け
原料を一定量ずつ供給する機能を重視する場合はロータリーフィーダー、圧力差を維持する機能を重視する場合はロータリーエアロックと呼ばれることがあります。
ただし、完全な気密を保つ機器ではありません。ローターとケーシングには回転のための隙間があり、圧力差に応じて空気が漏れます。
処理量の考え方
理論上の供給量は、ローター内の有効容積、回転数、原料のかさ密度から求められます。
実際には、原料が区画へ完全に充填されないことや、付着、空気の逆流があるため、充填率を考慮します。
回転数を上げすぎると、原料が十分に入らず、処理量が比例して増えない場合があります。
原料特性による選定
粒径、かさ密度、流動性、付着性、摩耗性、温度を確認します。大きな粒や繊維状物が羽根とケーシングの間へ挟まると、ロックや破損の原因になります。
摩耗性の高い原料では、耐摩耗材、表面処理、交換可能なライナーなどを検討します。食品や医薬用途では、接粉部材質、表面仕上げ、分解清掃性も重要です。
空気輸送での使用
圧送式空気輸送では、輸送配管内が正圧となるため、空気がロータリーバルブを通って上流へ漏れようとします。吸引式では、外気が輸送配管へ流入しようとします。
圧力差が大きすぎると、原料供給量の低下、粉じんの吹上げ、シール部からの漏れが発生します。機器の許容圧力差を確認します。
クリアランスと漏れ
ローター羽根とケーシングの隙間を小さくすると空気漏れを減らせますが、熱膨張、原料噛込み、摩耗によって接触する可能性が高くなります。
高温原料を扱う場合は、運転時の温度上昇を考慮して隙間を設定します。長期間の使用で摩耗すると空気漏れが増加するため、定期的な点検が必要です。
駆動方式と速度制御
一般にギヤモーターで一定速度運転します。処理量を変更する場合は、インバーターによって回転速度を調整します。
低速運転では排出脈動が大きくなり、高速運転では充填率が低下することがあります。必要な供給範囲を確認し、適切なローター容量と速度を選びます。
過負荷と噛込み対策
異物、大粒原料、固結物が羽根へ挟まると、モーター過負荷や軸の破損が起こる可能性があります。
モーター電流、過負荷継電器、トルクリミッタなどで異常を検出します。必要に応じて逆転運転を行いますが、設備や原料によっては詰まりを悪化させるため、運転条件を決めておきます。
上流・下流設備との連動
ロータリーバルブだけを先に停止すると、上流ホッパーから原料がたまり、再起動時に過負荷となる場合があります。反対に、下流の輸送機や空気輸送が停止したまま運転すると、配管詰まりにつながります。
通常は、下流設備を先に起動し、ロータリーバルブ、上流供給機の順に運転します。停止時は逆の順序とします。
異常時の確認
排出量が低下した場合は、ホッパー内のブリッジ、ローターへの付着、回転数、羽根の摩耗を確認します。モーターが過負荷となる場合は、異物噛込み、固結原料、軸受異常を点検します。
空気漏れや粉じん漏れが増えた場合は、クリアランス、シール、ケーシング摩耗を確認します。
保守と清掃
ローター、ケーシング、シール、軸受、減速機を定期的に点検します。原料付着がある場合は、電源を遮断し、残圧と残留原料を除去してから清掃します。
分解清掃の頻度が高い設備では、引出し式や簡易分解構造を検討します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料性状、処理量、空気輸送条件、清掃性を確認し、ロータリーバルブの容量、材質、駆動方式を検討します。
モーター回路、インバーター、PLCを組み合わせ、起動順序、過負荷監視、詰まり警報、運転履歴保存まで含む構成に対応します。
よくある質問
Q. ロータリーバルブは完全に空気を遮断できますか？
A. 回転部に隙間があるため完全な気密ではありません。許容漏れ量と圧力差を確認します。
Q. ロータリーバルブで定量供給できますか？
A. 回転数を一定にすれば概略の定量供給はできますが、かさ密度や充填率の変化によって質量供給量は変動します。
Q. インバーターで供給量を変更できますか？
A. 回転数を変更して調整できますが、最低・最高速度と充填率を確認する必要があります。
Q. 異物を噛み込んだ場合はどうなりますか？
A. モーター過負荷や停止、羽根や軸の損傷が発生する可能性があります。
Q. 既設の空気輸送設備へ追加できますか？
A. 圧力差、処理量、取付寸法、上流・下流設備を確認し、追加できる場合があります。
関連ワード
スライドゲートとは、板状のゲートを直線方向にスライドさせ、ホッパー、サイロ、シュート、配管などの開口部を開閉する機器です。粉体や粒体の排出停止、流路切替、機器間の遮断などに使用されます。
構造が比較的単純で、開口面積を大きく取れることが特長です。一方、原料が摺動部へ噛み込むと閉まりにくくなるため、原料特性、板厚、駆動力、シール構造を考慮して設計します。
ハカルプラスでは、ホッパー形状、原料特性、開口寸法、操作頻度を確認し、ゲート本体、駆動機構、位置検出、PLC制御まで含めて検討します。
基本構造
スライドゲートは、開口部を遮るゲート板、案内レール、フレーム、駆動機構、シール、位置検出器などで構成されます。
ゲート板を横方向または前後方向へ移動させて流路を開閉します。手動式、エアシリンダ式、電動式などがあります。
主な用途
- サイロ・ホッパー下部の排出口開閉
- 計量ホッパーからの原料排出
- 供給機の保守時における原料遮断
- シュートや搬送経路の流路切替
- フレコンや容器への投入停止
原料を完全に遮断する用途だけでなく、開度を調整して供給量を制限する場合もあります。ただし、微細な流量調整には向かないことがあります。
駆動方式
- 手動式：ハンドルやレバーで操作
- エアシリンダ式：圧縮空気で高速に開閉
- 電動式：ギヤモーターや電動シリンダで開閉
操作頻度が少ない遮断用途では手動式、自動運転設備ではエアシリンダ式や電動式が使われます。
駆動力の選定
ゲート板には、原料重量、摩擦、付着、噛込みによる抵抗が加わります。ホッパー内の原料高さが大きいほど、ゲートへかかる荷重も増えます。
空の状態だけでなく、満載状態で開閉できる駆動力を確保します。余裕が小さいと、時間経過による付着や変形で動作しなくなる可能性があります。
原料噛込みへの対策
粒体や異物がゲート板とフレームの間へ挟まると、完全に閉まらないことがあります。ゲート先端形状、クリアランス、スクレーパなどを工夫します。
大きな粒や硬い異物を含む原料では、ゲート板や駆動機構の損傷を防ぐため、トルク制限や異常停止を設けます。
粉じん漏れとシール
微粉を扱う場合、ゲート板の隙間から粉じんが漏れることがあります。シール材、二重構造、集塵接続などを検討します。
摺動部へ粉体が侵入すると摩耗や固着が進むため、エアパージを行う場合もあります。ただし、原料や周辺環境へ空気を吹き込んでよいか確認します。
計量設備での利用
計量ホッパーの排出ゲートとして使用する場合は、全量を短時間で排出できる開口面積を確保します。排出後に原料が残ると、次回計量のゼロ点や配合精度へ影響します。
ゲート開放中はロードセルへ衝撃や振動が加わるため、排出完了後にゲートを閉じ、重量が安定してから次回計量を開始します。
開閉確認
近接センサ、リミットスイッチ、シリンダセンサなどで全開・全閉位置を検出します。駆動指令を出しても一定時間内に位置確認が得られない場合は、噛込みや駆動異常として警報を出します。
重要な遮断用途では、全閉信号だけでなく、実際に原料が流れていないことを重量や流量で確認する場合があります。
インターロック
下流設備が停止している状態でゲートを開くと、原料があふれたり詰まったりする可能性があります。コンベヤ、計量機、容器の状態を確認してから開放します。
保守扉が開いている場合や非常停止中は、ゲートが作動しないようにします。停電・エア圧低下時に開くか閉じるかも、安全側を考えて決めます。
フェールセーフ
原料流出を防ぐことが優先される場合は、電源やエアが失われた際に閉じる構造を検討します。一方、閉塞や圧力上昇を避ける必要がある設備では、開放側が安全となる場合もあります。
設備の危険性と工程条件を確認し、ばね復帰、ブレーキ、手動解除などを選定します。
異常時の確認
動作しない場合は、原料噛込み、ガイド部の付着、シリンダやモーター、電磁弁、電源を確認します。全閉にならない場合は、ゲート板先端の異物や変形を点検します。
動作時間が長くなった場合は、摩擦増加、エア圧低下、駆動部摩耗が考えられます。
保守と清掃
ゲート板、ガイド、シール、駆動部、位置検出器を定期的に点検します。付着物を除去し、摩耗や変形がないか確認します。
原料が残った状態で分解すると流出する危険があるため、上流を遮断し、残留原料を除去してから作業します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料特性、ホッパー荷重、開口寸法、必要な気密性を確認し、スライドゲートの構造と駆動方式を検討します。
全開・全閉検出、タイムアウト警報、下流設備とのインターロック、タッチパネル操作を含む制御に対応します。
よくある質問
Q. スライドゲートで供給量を調整できますか？
A. 開度による調整はできますが、原料状態によって流量が変わるため、高精度な定量供給には別の供給機が必要です。
Q. 満載状態でも開閉できますか？
A. 原料荷重と摩擦を考慮した駆動力を確保すれば可能ですが、実条件で確認が必要です。
Q. 粉体漏れを完全に防げますか？
A. シール構造で低減できますが、摺動部があるため原料や圧力条件によっては完全な気密が難しい場合があります。
Q. ゲートの開閉異常を検出できますか？
A. 全開・全閉センサと動作時間監視を組み合わせて検出できます。
Q. 既設ホッパーへ追加できますか？
A. フランジ寸法、荷重、設置スペース、上流原料の遮断方法を確認し、追加できる場合があります。
関連ワード
バッチ計量とは、原料を一回の製造単位ごとに区切り、あらかじめ設定した重量まで計量する方式です。粉体、粒体、液体などを計量ホッパーや容器へ投入し、目標重量へ到達した後に次工程へ排出します。
コンクリート、食品、化学、飼料、樹脂など、複数の原料を配合する製造設備で広く使用されます。計量精度だけでなく、計量時間、原料切替、残留、誤投入防止、実績記録を含めた設計が重要です。
ハカルプラスでは、計量機、ロードセル、供給装置、ゲート、計量コントローラ、PLCを組み合わせたバッチ計量システムを検討します。
基本的な工程
一般的なバッチ計量は、次の流れで行います。
- 計量器のゼロ点確認
- 原料供給の開始
- 粗供給から微供給への切替
- 供給停止
- 重量安定判定
- 目標値との照合
- 計量済み原料の排出
- 実績値の保存
複数原料を同じ計量ホッパーへ順番に投入する累積計量と、原料ごとに別の計量器を使用する個別計量があります。
計量装置の構成
バッチ計量設備は、貯蔵ホッパー、供給装置、計量ホッパー、ロードセル、排出ゲートなどで構成されます。
計量コントローラまたはPLCが重量信号を取り込み、目標値に応じて供給機を停止します。タッチパネルでは配合、目標重量、実績、警報を管理します。
粗供給・微供給
計量時間を短縮しながら精度を確保するため、目標値から離れている間は大流量で粗供給し、目標値へ近づくと小流量の微供給へ切り替えます。
粗供給から微供給へ切り替える重量、供給停止重量、供給速度を原料ごとに設定します。
落差と停止後の原料
供給機を停止しても、供給口から計量ホッパーまでの間にある原料は落下を続けます。この量を落差または空中量と呼びます。
目標重量より手前で供給を停止し、落下中の原料を加えて目標へ近づけます。原料の流動性や供給速度によって落差量は変化します。
重量安定判定
原料投入直後は、衝撃や設備振動によって重量表示が変動します。一定時間内の重量変化が設定範囲へ収まったことを確認してから、計量値を確定します。
安定判定を厳しくすると精度は向上しやすい一方、計量時間が長くなります。設備振動と必要精度のバランスを取ります。
ゼロ点確認
計量開始前に、計量ホッパーが空であることを重量値から確認します。残留原料、付着、ゲートへの噛込みがあると、次回の計量値へ影響します。
ゼロ点が許容範囲外の場合は、排出不足や機械的な接触を確認し、必要に応じてゼロ補正を行います。
累積計量と個別計量
累積計量では、一つの計量ホッパーへ複数原料を順次投入します。装置を小型化できますが、前の原料の誤差が後の原料へ影響しやすくなります。
個別計量では、原料ごとに計量器を設けます。同時計量によって時間を短縮しやすい一方、設備数と設置スペースが増えます。
誤投入防止
原料選択や供給経路を誤ると、製品品質へ大きな影響を与えます。原料コード、ホッパー番号、配合データを照合し、対象外の供給機が動作しないようにします。
バーコードやRFIDを利用し、手投入原料と製造指示を照合する場合もあります。
過量・不足への対応
計量値が許容範囲を外れた場合は、警報を出して排出を禁止します。不足時に追加投入できる設備もありますが、過量時の原料回収は困難な場合があります。
過量の発生を減らすため、供給停止後の実績から次回の落差補正値を自動更新します。
排出制御
計量完了後、下流設備の受入れ準備を確認して排出ゲートを開きます。排出中は重量減少を監視し、一定時間内に空にならない場合は付着や詰まりとして警報を出します。
排出終了後にゲートを閉じ、重量がゼロ付近へ戻ったことを確認します。
計量実績の保存
製造日時、配合番号、原料名、目標値、実績値、誤差、作業者、警報などを保存します。品質管理、原料使用量管理、トレーサビリティに活用できます。
上位の生産管理システムや基幹システムへ実績を送信する構成も検討できます。
異常時の確認
計量値が安定しない場合は、設備振動、配管やダクトの接触、ロードセル周辺への異物噛込みを確認します。過量が多い場合は、落差補正、微供給量、ゲート応答を点検します。
重量が戻らない場合は、残留原料、付着、排出ゲートの開度を確認します。
保守と校正
分銅または既知荷重を使用し、ゼロ点、スパン、複数点で計量値を確認します。ロードセル、ジャンクションボックス、配線、供給装置、ゲートも点検します。
原料付着や機械摩耗によって供給特性が変わるため、実績を確認しながら制御値を見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、計量ホッパー、ロードセル、供給装置、排出ゲートを含む機械構成と、計量制御を一体で検討します。
配合設定、粗供給・微供給、落差補正、安定判定、誤投入防止、実績保存、上位連携まで対応できる場合があります。
よくある質問
Q. バッチ計量と連続計量は何が違いますか？
A. バッチ計量は一回分を区切って計量し、連続計量は原料を流しながら供給量を測定します。
Q. 一つの計量器で複数原料を計量できますか？
A. 累積計量として順番に投入できますが、残留や誤差の影響を確認する必要があります。
Q. 過量を防ぐにはどうしますか？
A. 粗供給・微供給、落差補正、供給機の応答改善を組み合わせます。
Q. 計量実績を保存できますか？
A. 目標値、実績値、誤差、配合、時刻などを保存できます。
Q. 既設の手動計量を自動化できますか？
A. 供給装置、ロードセル、制御盤の追加可否を確認し、自動化できる場合があります。
関連ワード
累積計量とは、一つの計量器へ複数の原料を順番に投入し、それぞれの重量増加量を計測する方式です。前の原料を排出せずに次の原料を加え、合計重量を積み上げながら一つのバッチを作ります。
計量ホッパーやロードセルを共用できるため、設備を小型化しやすく、複数原料の配合設備で使用されます。一方、先に計量した原料の誤差や重量変動が後の原料へ影響するため、計量順序と制御方法が重要です。
ハカルプラスでは、原料数、配合量、必要精度、計量時間を確認し、累積計量に適した機械構成と計量制御を検討します。
累積計量の流れ
例えば、原料Aを100kg、原料Bを50kg、原料Cを20kg計量する場合、次のように進めます。
- 空の計量ホッパーをゼロ確認
- 原料Aを投入し、合計100kgで停止
- 原料Bを投入し、合計150kgで停止
- 原料Cを投入し、合計170kgで停止
- 全原料の計量完了後に一括排出
各原料の実績量は、投入前後の重量差から求めます。
個別計量との違い
個別計量では、原料ごとに専用の計量器を設けます。複数原料を同時に計量できるため時間を短縮しやすく、原料ごとの誤差も独立して管理できます。
累積計量は計量器を共用できるため、設備費、設置スペース、保守対象を減らしやすい方式です。ただし、原料を順番に計量するため、原料数が多いと計量時間が長くなります。
計量順序
計量順序は、投入量、供給速度、付着性、誤差の影響を考慮して決めます。少量原料を最後に計量すると、計量ホッパーの合計重量が大きくなり、小さな重量変化を検出しにくくなる場合があります。
一方、少量原料を先に入れると、後から投入する大量原料の衝撃や混合によって飛散・付着することがあります。製造条件を確認して順序を決定します。
ロードセル容量と分解能
ロードセルは、計量ホッパー自重と全原料の最大合計重量を支えられる容量が必要です。累積計量では最終重量が大きくなるため、少量原料に対する分解能が不足しやすくなります。
例えば、最大計量量が数トンの計量器で数百グラムを正確に計量することは難しい場合があります。大小原料の比率が大きい場合は、小量原料だけ別計量とする方法もあります。
各原料の計量値
原料Bの実績重量は、原料B投入後の合計重量から、投入前の合計重量を差し引いて求めます。
そのため、投入前後の重量が安定していることが重要です。前原料の落下やホッパー振動が残っていると、差分計量値に誤差が生じます。
粗供給・微供給
各原料について、目標値から離れている間は粗供給、目標値へ近づいたら微供給へ切り替えます。
原料ごとに流動性、落差、供給速度が異なるため、粗供給停止点、微供給停止点、補正値を個別に設定します。
落差補正
供給機を停止した後も空中にある原料が落下するため、目標値より手前で供給を停止します。累積計量では、現在の合計重量に、対象原料の目標増加量を加えた値を停止基準とします。
前回実績から過量・不足を学習し、原料ごとの落差補正値を更新すると精度を安定させやすくなります。
誤差の累積
先に計量した原料の誤差は、最終合計重量にも含まれます。ただし、後続原料の実績量は投入前後の差分で求めるため、前原料の重量誤差がそのまま後原料の差分へ加わるとは限りません。
一方、ゼロドリフト、振動、原料の落下継続などは後続計量へ影響します。各工程で安定判定を行います。
少量原料への対応
添加剤や顔料など少量原料は、計量器全体の容量に対して割合が小さく、精度を確保しにくいことがあります。
小型計量器で別計量する、手計量して投入する、専用フィーダーを使用するなどの方法を検討します。手計量では、バーコード照合や自動記録化を組み合わせることができます。
原料切替と誤投入防止
累積計量では、複数の供給装置が同じ計量ホッパーへ接続されます。誤った供給機が動作すると、計量済み原料を分離できないため、バッチ全体が不良になる可能性があります。
配合データ、原料番号、供給機番号を照合し、対象原料以外は起動できないインターロックを設けます。
計量時間
原料を順番に計量するため、計量時間は各原料の供給時間と安定待ち時間の合計となります。生産能力を上げるには、供給能力、粗供給・微供給切替、安定判定時間を最適化します。
計量と下流工程を並行して行える設備構成も検討します。
排出と残留
全原料の計量完了後、計量ホッパーから一括して排出します。原料が壁面やゲートに残ると、次バッチへ持ち越されます。
ホッパー角度、内面仕上げ、ゲート開口、バイブレータなどを検討し、排出後のゼロ重量を確認します。
計量実績の保存
原料ごとの目標値、実績値、誤差、計量順序、補正値、警報を保存します。最終合計重量だけでなく、各原料の差分実績を記録することが重要です。
配合管理やトレーサビリティに使用し、上位システムへ送信することもできます。
異常時の確認
後半の原料だけ誤差が大きい場合は、ロードセル容量、重量安定、計量順序を確認します。計量時間が長い場合は、微供給量や安定判定条件を見直します。
最終重量が合わない場合は、各原料実績、排出残り、供給途中の原料落下を確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料ごとの投入量、供給能力、計量順序を確認し、計量ホッパーとロードセルを選定します。
配合管理、粗供給・微供給、落差補正、安定判定、誤投入防止、実績保存を含む累積計量システムを検討します。
よくある質問
Q. 累積計量では原料ごとの重量が分かりますか？
A. 各原料の投入前後の合計重量差から、原料ごとの実績重量を求めます。
Q. 少量原料も同じ計量器で計量できますか？
A. 計量器容量に対して量が小さすぎる場合は、必要精度を確保できないことがあります。
Q. 原料の計量順序は自由ですか？
A. 供給量、付着性、必要精度、投入衝撃を考慮して決める必要があります。
Q. 前の原料の誤差は後の原料へ影響しますか？
A. 差分で計量しますが、重量変動や落下継続があると後続原料へ影響する場合があります。
Q. 累積計量の実績を配合管理へ連携できますか？
A. 原料別実績、合計重量、配合番号などを保存し、上位システムへ連携できます。
関連ワード
減算計量とは、計量ホッパーやタンクに入っている原料の重量が、排出によってどれだけ減少したかを測定する計量方式です。供給前の重量から供給後の重量を差し引き、実際に排出した原料量を求めます。
粉体、粒体、液体などを容器や製造設備へ供給する用途で使われます。供給先へ計量器を設置できない場合や、原料タンク側で使用量を把握したい場合にも適しています。
ハカルプラスでは、ホッパーやタンクの機械構造、ロードセル、供給装置、計量コントローラ、PLCを組み合わせ、減算計量から供給制御、実績保存まで含む構成を検討します。
減算計量の基本原理
減算計量では、原料供給を開始する前の重量と、供給を停止した後の重量との差を計算します。
供給重量＝供給前重量－供給後重量
例えば、供給前の重量が500kg、供給後の重量が450kgであれば、供給した原料は50kgです。
重量が減少する途中の値を連続的に測定すれば、単位時間あたりの供給量も求められます。
加算計量との違い
加算計量では、空の計量ホッパーへ原料を投入し、重量の増加量を測定します。減算計量では、原料を保持している容器から排出し、重量の減少量を測定します。
- 加算計量：投入された原料の重量増加を測定
- 減算計量：排出された原料の重量減少を測定
供給先の容器形状や設備構成、原料補充方法、必要な供給速度から方式を選定します。
主な構成
減算計量設備は、原料ホッパー、ロードセル、供給装置、駆動機器、計量コントローラなどで構成されます。
- 原料を保持する計量ホッパーやタンク
- 重量を検出するロードセル
- スクリュー、ポンプ、ゲートなどの供給装置
- 重量値を演算する計量コントローラ
- 供給開始・停止を行うPLC
ホッパー全体をロードセルで支持し、供給装置を含めた重量変化を測定する構成が一般的です。
バッチ式と連続式
バッチ式では、設定量を排出した時点で供給を停止します。容器への定量投入や、製造工程ごとの原料供給に使用されます。
連続式では、一定時間あたりの重量減少量を測定し、供給速度を一定に保ちます。ロスインウェイト式フィーダーは、減算計量を連続供給へ利用する代表的な装置です。
供給停止と落差
スクリューやゲートを停止しても、供給口から供給先までの間にある原料は落下を続けます。そのため、目標重量に達する前に供給装置を停止する必要があります。
停止後に供給される原料量を落差として補正し、目標重量へ近づけます。原料の流動性、供給速度、落下距離によって落差量は変化します。
粗供給・微供給
目標量から離れている間は大きな供給量で運転し、目標量へ近づくと供給速度を下げます。これにより、計量時間を短縮しながら過量を抑えられます。
スクリュー回転速度の変更、ゲート開度の切替、大小二つの供給経路などを利用します。
補充時の注意点
計量ホッパーへ原料を補充している間は重量が増加するため、通常の減算計量はできません。補充中は計量を停止するか、過去の供給特性をもとに一時的な予測運転を行います。
補充時の衝撃や上部配管から加わる力も、重量値へ影響します。補充完了後は、重量が安定してから計量を再開します。
ロードセル支持部の設計
計量ホッパーへ接続される配管、集塵ダクト、電線、エアチューブなどが硬く固定されていると、重量変化を妨げる外力になります。
フレキシブル継手を使用し、ホッパーがロードセル上で自由に変位できる構造とします。ストッパーや振れ止めが接触していないことも確認します。
計量安定判定
供給装置の振動や原料の落下衝撃によって、重量値は変動します。供給停止後、一定時間内の重量変化が設定範囲に収まったことを確認してから実績値を確定します。
安定判定を厳しくすると精度は高まりやすい一方、計量時間が長くなります。設備の振動環境と必要精度に合わせて調整します。
供給量の自動補正
前回の計量結果が過量であれば、次回は供給停止を早めます。不足であれば、停止位置を遅らせます。
原料ごとの平均誤差や直近の実績から補正値を更新することで、原料性状や設備状態の変化へ追従しやすくなります。
異常検出
- 供給装置が運転しても重量が減少しない
- 重量が急激に減少する
- 目標量まで供給できない
- ロードセル出力が測定範囲を超える
- 補充が所定時間内に完了しない
重量が減らない場合は、原料切れ、ブリッジ、スクリュー詰まり、ゲート不動作などを確認します。急激に減る場合は、原料流出や機器破損が疑われます。
ゼロ点と残量管理
減算計量では、ホッパーが完全に空にならない運用もあります。ゼロ点だけでなく、ホッパー内残量を継続的に把握し、下限残量で補充を開始します。
原料付着や機械部品の交換によって空重量が変化した場合は、ゼロ点を再確認します。
保守と校正
既知荷重や分銅を用いて、ロードセル、計量コントローラ、表示値を確認します。ホッパー周辺の接触、原料付着、配管荷重、ロードセル固定部も点検します。
供給装置の摩耗や付着によって停止後の落差が変化するため、計量実績を確認しながら補正値を見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料特性、供給量、ホッパー容量、必要精度を確認し、減算計量に適した機械構造とロードセルを検討します。
粗供給・微供給、落差補正、安定判定、自動補正、補充制御、実績保存を組み合わせた計量システムに対応できる場合があります。
よくある質問
Q. 減算計量とロスインウェイト式フィーダーは同じですか？
A. ロスインウェイト式フィーダーは、減算計量を利用して連続供給量を制御する装置です。
Q. 液体も減算計量できますか？
A. タンク重量をロードセルで測定し、ポンプやバルブで排出すれば減算計量できます。
Q. 原料を補充しながら計量できますか？
A. 補充中は重量が増えるため、通常の減算演算はできません。補充中だけ予測運転する方法があります。
Q. ホッパー内に原料が残っていても計量できますか？
A. 供給前後の重量差を測定するため、残量があっても計量できます。
Q. 既設ホッパーを減算計量化できますか？
A. 支持構造、ロードセル設置、配管接続を確認し、改造できる場合があります。