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骨材サイロ残量計測
(こつざいサイロざんりょうけいそく)
骨材サイロ残量計測とは、砂、砂利、砕石、再生骨材などを貯蔵するサイロやストックヤードの残量を測定することです。生コン工場やコンクリート製品工場で、材料切れの防止、骨材受入れ、在庫管理、高所確認作業の削減などに利用されます。
骨材は粉体と比べて粒径が大きく、投入や排出によって表面が大きく傾きます。サイロ上部から一点の高さを測定するだけでは、全体の残量を正確に把握しにくい場合があります。そのため、骨材の表面形状を複数点で捉える方式が利用されます。
骨材残量を把握する目的
- 製造中の材料切れを防ぐ
- 受入れ可能量を確認する
- 補充するサイロを判断する
- 骨材の在庫を見える化する
- 高所での目視確認を減らす
- 補充計画や製造計画へ活用する
- 複数サイロを一画面で監視する
骨材搬入前に残量を確認できれば、誤ったサイロへの投入や受入れ容量不足を防ぎやすくなります。
骨材の粉面形状
骨材をコンベヤや投入シュートから投入すると、投入位置を頂点とする山形の表面になります。
下部ゲートから排出すると、排出口付近がくぼみ、すり鉢状になることがあります。
骨材の種類、粒径、水分、投入位置、排出位置によって表面形状が変化します。この形状を考慮せず、一点の高さだけから容量へ換算すると誤差が大きくなる場合があります。
2次元センサによる計測
ハカルプラスのコルゲートサイロ残量監視システムH-RMでは、2次元レーザースキャナーを利用して骨材表面を走査します。
一方向の複数点までの距離を取得し、骨材表面の高低差を波形として捉えます。
一点式センサよりも表面形状を把握しやすく、山形やすり鉢状の骨材残量を計算するために利用できます。
レーザースキャナーの仕組み
レーザー光を複数の角度へ照射し、それぞれの位置から反射して戻るまでの時間を測定します。
センサから骨材表面までの距離を角度ごとに取得し、断面形状を求めます。
サイロの直径、高さ、縦横寸法などの形状情報と組み合わせ、骨材の残量を換算します。
円形・矩形サイロへの対応
骨材サイロには、円形のコルゲートサイロや矩形サイロなどがあります。
残量換算では、円形の場合は直径と高さ、矩形の場合は縦、横、高さなどの寸法を設定します。
底部ホッパーや排出口の形状が複雑な場合は、その体積も考慮します。
センサの設置位置
センサは、投入配管、コンベヤ、補強材などが測定範囲を遮らない位置へ設置します。
投入位置に近すぎると、投入中の骨材や粉じんがセンサへ当たる可能性があります。離れすぎると、残量を代表する断面を測定できない場合があります。
サイロ形状、投入方向、排出口を確認し、測定角度を調整します。
粉じんと結露への対応
骨材投入時には粉じんが発生し、屋外サイロでは温度変化による結露も発生します。
センサの検出面へ粉じんや水滴が付着すると、測定状態へ影響する可能性があります。
H-RMでは、粉じん環境での計測を想定したセンサを使用し、ヒータ機能による結露対策を備えています。ただし、定期的な点検と清掃は必要です。
測定角度の調整
センサの測定方向を調整し、骨材表面の代表的な断面を測定します。
サイロ内の投入位置や内部構造に合わせ、固定角度を調整します。
設置後は、空状態、受入れ後、使用後などの表示を実残量と比較し、換算設定を確認します。
残量の表示
測定結果は、サイロ形状、骨材表面の波形、残量などとしてパソコン画面へ表示できます。
複数のサイロを一画面で表示し、残量低下、投入中、投入完了、通信異常などの状態を確認する構成があります。
屋外モニターを設置し、骨材を搬入する運転者が補充対象のサイロを確認できる構成も検討できます。
残量換算と骨材のかさ密度
センサで把握した骨材表面とサイロ形状から、骨材の体積を推定します。
重量へ換算する場合は、次の関係を使用します。
推定重量＝推定体積×骨材のかさ密度
かさ密度は、骨材の種類、粒径、水分、締まり具合によって変化します。そのため、表示重量と実際の納入・使用重量に差が生じる場合があります。
計測周期
残量は一定間隔で計測し、画面へ反映します。
骨材投入中は表面が急激に変化するため、測定値が上下することがあります。投入完了後の安定した値を在庫管理へ使用する方法があります。
必要な更新周期は、骨材の使用速度や搬入頻度に合わせて設定します。
通信異常時の扱い
センサと監視装置の通信が途絶えた場合は、画面へ通信異常を表示します。
通信異常中の表示値は最新の実残量ではない可能性があるため、古い値であることを明確にします。
残量値を自動投入要求や製造制御へ使用する場合は、通信異常時に誤った動作をしないようインターロックを設けます。
ストックヤードでの計測
屋根付きのストックヤードや骨材置場でも、設置条件によって残量計測を検討できます。
サイロと比べて測定範囲が広く、骨材の積み方や重機の移動によって形状が大きく変化します。
測定可能範囲、遮蔽物、センサ設置場所を確認して構成します。
目視確認との使い分け
残量監視システムを導入すると、高所へ上がって日常的に目視確認する作業を減らせます。
ただし、センサ異常、設備改造、異物混入など、画面だけでは確認できない状態もあります。
定期保守や異常時には、必要に応じて安全な方法で現場を確認します。
異常値が出た場合の確認
- センサ面の汚れや結露
- センサ角度のずれ
- 投入設備や内部構造物による遮蔽
- サイロ寸法の設定間違い
- かさ密度設定
- 通信異常
- 骨材の偏った堆積
センサ単体のスキャン状態や波形を確認し、反射状態に異常がないか点検します。
保守点検
定期的にセンサのスキャン状態、取付金具、ヒータ、配線、通信を確認します。
センサ面へ粉じんが付着している場合は清掃します。屋外モニターやパソコンについても、表示と通信状態を点検します。
骨材銘柄やサイロ形状を変更した場合は、表示名称、色、容量設定などを見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、コルゲートサイロ残量監視システムH-RMにより、2次元レーザースキャナーを用いて骨材表面の高低差を計測し、残量をパソコンなどへ表示する構成を提供しています。
円形・矩形サイロ、複数サイロの一括監視、屋外モニター、ログ保存などについて、サイロ形状や工場運用を確認して構成します。
よくある質問
Q. 骨材サイロはミリ波式で測定しますか？
A. ハカルプラスのH-RMでは、2次元レーザースキャナーを使用し、骨材表面の高低差を計測します。
Q. 骨材表面が山形でも残量を測定できますか？
A. 複数点を走査して断面形状を捉えるため、一点式より表面の高低差を反映しやすい方式です。
Q. 円形以外のサイロにも対応できますか？
A. 円形および矩形のサイロについて、寸法や内部構造を確認して設定します。
Q. 複数のサイロを一画面で確認できますか？
A. H-RMでは複数サイロを一画面で監視する構成に対応しています。
Q. 屋外の運転者も残量を確認できますか？
A. オプションの屋外モニターなどにより、補充対象となるサイロを確認できる構成を検討します。