Technology
トロリー搬送制御
(トロリーはんそうせいぎょ)
トロリー搬送制御は、レールや走行桁に沿って移動する台車状の搬送装置「トロリー」を、指定した位置まで走行・停止させ、原料、容器、部品、製品などを搬送する制御技術です。床上を走行する台車のほか、天井や架台に設けたレールから、ホッパー、バケット、容器などを吊り下げて移動させる方式もあります。
複数の供給位置、計量位置、混合機、投入位置、排出位置などを1台の搬送装置で結ぶことができ、床面のスペースを有効に使える場合があります。PLCによって走行モーター、位置検出器、投入・排出ゲート、昇降機構、安全機器などを連動させ、搬送物を正しい工程へ確実に移動させます。
トロリー搬送設備の仕組みと構成
トロリー搬送設備は、走行台車、レールまたは走行桁、車輪、駆動モーター、減速機、ブレーキ、給電・通信機器、位置検出器、制御盤、PLC、タッチパネルなどで構成されます。用途に応じて、搬送物を載せる架台、吊り下げ式ホッパー、投入・排出ゲート、昇降装置、荷重検出器などを組み合わせます。
PLCから目的位置と走行方向を指令すると、モーターがトロリーを走行させます。目標位置の手前で高速から低速へ切り替え、停止位置センサやエンコーダの信号を確認して停止します。停止後は、位置確認が成立したことを条件として、計量、投入、排出、昇降などの次工程へ進みます。
位置検出には、近接センサ、リミットスイッチ、光電センサ、バーコード式位置検出器、エンコーダなどが使用されます。停止位置が少なく、位置ごとに明確な検出点を設けられる場合はセンサ方式が適しています。停止位置が多い場合や細かな位置管理が必要な場合は、エンコーダやサーボモータによる位置決めを検討します。
主な用途と使用される工程
トロリー搬送制御は、複数の設備間で原料や搬送物を移動させる工程に使用されます。代表的な用途は次のとおりです。
- 複数の計量機、混合機、貯槽への原料搬送
- 移動ホッパーによる投入先の切り替え
- 容器、バケット、パレットの工程間搬送
- 充填、検査、排出設備への順次搬送
- 床上設備を避けた天井・架台上での搬送
- 製造指示に応じた複数搬送先への自動振り分け
例えば、複数のミキサへ原料を投入する設備では、計量済みの原料を載せたトロリーを指定ミキサの上部へ移動させます。正しい位置への到着、ミキサの受入準備、排出経路の接続などを確認した後にゲートを開き、投入完了後にゲートを閉じて次の工程へ移動します。
搬送能力と走行時間の考え方
トロリーの1サイクルに必要な時間は、走行時間だけでなく、停止、位置確認、投入、排出、復帰などを含めて考える必要があります。1サイクルの時間をtc、1回当たりの搬送量をW、1時間当たりの搬送能力をQとすると、概算は次の式で求められます。
Q＝W×3600÷tc
Qの単位はkg/h、Wはkg、tcは秒です。例えば、1回に500kgを搬送し、1サイクルが120秒の場合、理論上の搬送能力は15,000kg/hです。
実際には、製造指示の待ち時間、前後設備の処理時間、異常復旧、清掃などによって能力が低下します。また、走行距離を速度だけで割った値ではなく、加速時間、減速時間、停止確認時間を含めてサイクルを検討します。
設計・制御上のポイント
停止位置と位置決め精度
トロリーが目的位置からずれて停止すると、原料のこぼれ、投入シュートとの干渉、容器の受け渡し不良などにつながります。必要な停止精度に応じて、減速開始位置、低速走行速度、停止センサ、電磁ブレーキ、機械式ストッパーなどを組み合わせます。
搬送物の重量や車輪の摩耗、レールの勾配によって停止距離が変化する場合があります。インバーターの減速時間やブレーキの動作を試運転で調整し、積載状態が変わっても許容範囲内で停止できることを確認します。
位置情報と原点復帰
エンコーダで位置を管理する設備では、電源断、車輪の滑り、手動移動などによって、PLC上の位置と実際の位置がずれる可能性があります。基準となる原点センサや各停止位置の確認センサを設け、位置情報を定期的に照合します。
電源投入時や異常復旧後に位置を確定できない場合は、自動運転を開始せず、低速で原点復帰を行います。原点復帰中も走行範囲の端部や他設備との干渉を防ぐため、終端リミットや非常停止回路を有効にします。
投入・排出機器とのインターロック
トロリーが走行する前に、排出ゲート、昇降機構、クランプなどが安全な位置にあることを確認します。ゲートが開いたまま走行すると、原料の落下や周辺設備との干渉が発生する可能性があります。
排出時は、目的位置への停止、受入設備の運転許可、搬送先の満空状態、接続部の位置などを確認してからゲートを開きます。投入完了後は、ゲート閉端、残量、排出時間などを確認して次の動作へ進みます。
複数台運転と衝突防止
同じレール上で複数のトロリーを運転する場合は、それぞれの現在位置、移動方向、目的位置を管理し、必要な車間距離を確保します。走行区間を複数のブロックに分け、先行トロリーが区間を退出するまで後続を進入させない方法があります。
位置情報だけに依存せず、接近検出センサ、機械式ストッパー、非常停止機構などを組み合わせます。通信や位置検出に異常がある場合は、安全が確認できるまで走行させない制御とします。
給電と通信
移動するトロリーへの給電には、ケーブルベア、カーテンケーブル、トロリーダクト、集電装置などを使用します。走行距離、速度、屈曲回数、粉じん、水分、周囲温度などを考慮して選定します。
通信には有線、光伝送、無線などを使用する場合があります。無線通信では、通信断時に走行を継続するのか停止するのか、トロリー側の制御情報をどこまで保持するのかをあらかじめ定めます。
異常監視・復旧・保守
主な異常には、走行時間超過、モーター過負荷、インバーター異常、位置センサ不一致、終端リミット作動、ゲート開閉異常、通信異常などがあります。走行指令後、設定時間内に次の位置へ到達しない場合は、障害物、車輪の滑り、駆動部の故障、センサ不良などを想定して停止させます。
異常停止後は、現在位置、走行方向、搬送物の状態、ゲートや昇降機構の位置を確認します。手動運転や寸動操作を使用する場合も、安全扉や終端リミットなどの保護機能を無効にせず、必要な権限を持つ作業者だけが操作できるようにします。
停電後は、トロリーが惰性で移動していないか、ブレーキが正常に保持しているか、搬送物が安全な状態かを確認します。位置情報を保持できない方式では原点復帰を行い、仕掛品や搬送先の情報と実際の状態を照合してから自動運転へ戻します。
定期点検では、車輪やレールの摩耗、走行部の異音、減速機の油漏れ、ブレーキ、給電ケーブル、集電部、位置センサ、取付ボルトなどを確認します。停止位置のずれが大きくなった場合は、機械部品の摩耗だけでなく、減速時間やセンサ位置も点検します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、搬送物の重量や形状、走行距離、停止位置、必要な搬送能力、設置スペース、前後工程との取り合いを確認し、トロリーを用いた搬送設備を検討します。
走行台車、レール、駆動機構、ホッパー、投入・排出ゲートなどの機械設計に加え、モーター、インバーター、位置センサ、安全機器を組み込んだ制御盤、PLCによる走行・減速・停止制御まで一体的に対応します。
タッチパネルでは、現在位置、目的位置、搬送物情報、センサ状態、警報内容、手動操作、復旧手順などを表示できます。計量設備と組み合わせる場合は、計量完了、搬送許可、投入先確認、排出完了までを一連のシーケンスとして構築します。
搬送元、搬送先、計量値、品種、ロット、警報履歴などの実績保存や、生産管理システム・配合管理システムからの搬送指示にも、必要な通信仕様を確認して対応を検討します。既設設備の更新では、モーター、センサ、給電方式、PLC、通信、位置データの互換性を確認し、改造範囲を整理します。
よくある質問
Q. 停止位置が徐々にずれる場合は何を確認しますか？
A. 車輪やレールの摩耗、ブレーキの劣化、センサ位置のずれ、インバーターの減速設定、エンコーダと走行機構の滑りなどを確認します。積載重量によって停止距離が変わっていないかも確認します。
Q. 走行中に通信が切れた場合はどうなりますか？
A. 設備の安全設計によって異なりますが、一般には減速停止または即時停止させます。通信復旧後も自動的に再走行させず、現在位置と搬送物の状態を確認してから復旧します。
Q. 既設トロリーへ停止位置を追加できますか？
A. レール長、機械的な停止スペース、センサやエンコーダの方式、PLCの入出力点数を確認し、追加できる場合があります。投入・排出設備との取り合いや安全範囲も見直します。
Q. 複数の搬送指示がある場合はどの順番で処理しますか？
A. 受付順、優先度、原料の品種、搬送距離、投入先の待ち状態などを条件に決定できます。緊急度の高い指示を優先しつつ、無駄な往復を減らす制御も検討します。
Q. トロリーの搬送実績を保存できますか？
A. 搬送元、搬送先、開始・完了時刻、品種、ロット、計量値、異常の有無などを保存できます。上位システムからの指示番号とひも付けることで、製造履歴として追跡することも可能です。