ベルト駆動ローラーコンベア

Technology

(ベルトくどうローラーコンベア)

ベルト駆動ローラーコンベアは、複数のローラーをベルトとの摩擦によって回転させ、容器、段ボール箱、トレー、パレットなどを搬送する装置です。搬送物を支えるローラーとは別に、平ベルト、丸ベルト、Vベルトなどを用いてローラーへ駆動力を伝えます。

比較的静かに運転しやすく、底面が平らで安定した搬送物の工程間移動に適しています。計量機、ストッパー、転換機、リフター、検査機などと組み合わせることで、搬送だけでなく、一時停止、位置決め、計量、振り分け、滞留を含む自動搬送システムを構成できます。

ベルト駆動ローラーコンベアの仕組み

主な構成要素は、搬送ローラー、フレーム、駆動ベルト、駆動プーリー、モーター、減速機、ベルト張力調整機構です。モーターで駆動ベルトを動かし、ベルトを各ローラーへ接触させることで、複数のローラーを同一方向へ回転させます。

ローラーの下側から平ベルトを押し当てる方式、ローラー同士を丸ベルトでつなぐ方式、ローラー端部へVベルトを掛ける方式などがあります。搬送物の重量、必要速度、ローラー幅、区間分割の方法、保守性に応じて駆動方式を選定します。

搬送物は、回転するローラーとの摩擦によって進みます。安定して支持するためには、搬送物の底面が常に複数本のローラーへ接触するよう、ローラー間隔を設定することが重要です。

主な用途

容器、段ボール箱、トレーの工程間搬送
パレットに載せた原料や製品の搬送
計量ステーションへの搬入・搬出
充填機、検査機、包装機との受け渡し
ストッパーを用いた一時停止と位置決め
転換機やリフターを用いた経路切り替え

例えば、複数の計量ステーションへ容器を順番に送り、各地点で異なる原料を投入する設備があります。容器番号や製造指示をバーコード、RFID、上位システムなどから取得し、搬送先や投入内容を切り替えることもできます。

チェーン駆動方式との違い

チェーン駆動ローラーコンベアは、ローラー端部のスプロケットをチェーンで連結して駆動します。重量物やパレットの搬送に適し、大きな駆動力を伝えやすい方式です。

ベルト駆動方式は、チェーン方式より運転音や振動を抑えやすく、用途によっては給油箇所を減らせます。一方、搬送物が重い場合や、油、水、粉じんによってベルトとローラーの摩擦が低下する環境では、滑りや搬送力不足が起こる可能性があります。

方式選定では、搬送物の重量、底面形状、速度、起動頻度、周囲環境、必要耐久性、保守方法を総合して比較します。

搬送能力の考え方

1時間当たりの搬送能力は、搬送速度だけでなく、搬送物の長さ、搬送物同士の間隔、停止時間によって決まります。搬送速度をv、搬送物の進行方向長さをL、搬送物間隔をGとすると、連続して流せる理論上の個数Nは次のように概算できます。

N＝3,600v÷（L＋G）

Nは1時間当たりの個数、vは搬送速度（m/s）、LとGはメートル単位です。例えば、搬送速度0.3m/s、搬送物長さ0.5m、間隔0.2mの場合、理論値は約1,543個/hです。

実際には、計量、充填、検査、ストッパー動作、前後設備の待ち時間が加わるため、設備全体のサイクルタイムから能力を判断します。コンベアだけを高速化しても、下流工程が処理できなければ生産能力は上がりません。

設計・制御上のポイント

搬送物の重量と底面形状

重量、外形、重心、底面材質、凹凸、脚の位置によって、必要なローラー径、幅、間隔、駆動力が異なります。柔らかい袋、底面が変形した箱、脚付きパレットなどは、ローラー間へ落ち込んだり引っ掛かったりする場合があります。

搬送物の進行方向長さに対し、原則として複数本のローラーで支持できる配置とします。重心が高い搬送物や偏荷重のある容器では、加減速時の転倒や蛇行にも注意します。

ベルト張力と滑り

駆動ベルトの張力が不足すると、ローラーとの接触部で滑り、速度低下や搬送停止が発生します。反対に張力が強すぎると、ベルト、ローラー、軸受、駆動モーターへ過大な負荷がかかります。

使用に伴う伸びや摩耗を調整できる機構を設けます。油、水分、粉じんが付着する環境では摩擦係数が変化するため、ベルト材質、カバー、清掃方法も確認します。

停止・位置決め制御

計量機、充填機、検査機などの位置へ搬送物を停止させる場合は、光電センサ、近接センサ、機械式ストッパーなどを組み合わせます。センサ検出だけでモーターを停止すると、慣性によって停止位置がばらつくことがあります。

停止位置の手前でインバーターにより減速し、低速でストッパーへ当てることで、衝撃と位置ずれを抑えられます。位置精度が必要な場合は、ストッパーに加えて側面ガイドや位置決め機構を設けます。

搬送物の滞留を管理する

下流設備が停止すると、搬送物がコンベア上へ滞留します。後続品で押し続けると、箱の変形、製品同士の衝突、転倒、モーター負荷の増加につながる場合があります。

必要に応じて搬送路を複数の区間へ分け、各区間のセンサで搬送物の有無を確認しながら順番に運転します。搬送物同士を接触させずに待機させるゼロプレッシャー型のアキュームレーション制御もあります。

始動・停止順序とインターロック

始動時は、下流側から順に受入可能な状態を確認し、搬送経路を確保してから上流側を運転します。停止時は、原則として上流から新たな搬送物を送らない状態にして、必要な搬送物を下流へ排出してから停止します。

転換機、リフター、ストッパーなどを組み合わせる場合は、それぞれが所定位置にあることを確認してから搬送します。位置未確認のままコンベアを動かすと、搬送物の落下や機械干渉につながる可能性があります。

到着監視と詰まり検出

搬送物がセンサを通過してから、次のセンサへ到達するまでの標準時間を設定し、一定時間を超えた場合は搬送異常として検出します。原因には、搬送物の引っ掛かり、ベルト滑り、ローラー停止、下流側の詰まりなどがあります。

異常時は該当区間だけでなく、上流側からの送り込みも停止します。タッチパネルへ異常区間、センサ状態、搬送指令を表示すると、復旧箇所を特定しやすくなります。

安全対策

ローラー、駆動プーリー、ベルトなどの巻込み部にはカバーを設けます。作業者が搬送経路へ立ち入る場所では、安全柵、扉スイッチ、非常停止などを検討します。

非常停止後の復旧時は、搬送物の位置、ストッパーや転換機の状態を確認し、不意に自動再起動しないようにします。保守作業中は電源を遮断し、誤起動を防ぐ手順が必要です。

計量設備との組み合わせ

ベルト駆動ローラーコンベアは、フロアスケール、移動台車スケール、ローラー付き計量架台などと組み合わせられます。搬送物を計量位置へ自動搬入し、所定位置で停止させ、重量を計測してから次工程へ搬出します。

計量中にローラーが回転していたり、前後のコンベアと接触していたりすると、振動や外力が計量値へ影響します。計量時は駆動を停止し、搬送物が完全に計量台へ載っていることと、重量が安定したことを確認してから実績を確定します。

複数の計量ステーションを設ける場合は、容器番号、品種、製造指示に基づいて搬送先を制御します。各工程の投入重量、計量日時、容器番号を保存することで、製造実績管理やトレーサビリティにも活用できます。

異常時の復旧と保守

主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、駆動ベルト切れ、ベルト滑り、ローラー固着、搬送物詰まり、センサ未到達があります。異常発生時は、後続品が流入しないよう上流区間を停止します。

復旧時は、搬送物の位置、ローラーやストッパーへのかみ込み、転換機の位置を確認します。搬送物を取り除かずに再起動すると、製品破損や設備損傷が拡大する場合があります。

定期点検では、駆動ベルトの伸び・亀裂・摩耗、ローラーの回転、軸受の異音、プーリー、張力調整部、センサ、ガイドを確認します。ローラーが1本だけ固着していても、搬送物底面の傷や蛇行の原因になることがあります。

設備更新時の注意点

既設コンベアのモーター、インバーター、センサを更新する場合は、搬送速度、減速比、加減速時間、信号論理を確認します。新しいモーターの回転速度が異なると、停止位置や設備能力が変化する場合があります。

PLC更新では、区間搬送、滞留管理、到着監視、前後設備とのインターロックを整理し、搬送物が途中にある状態からの復旧方法も確認します。試運転では、空運転だけでなく、実際の搬送物を使用して停止位置、滑り、滞留動作を確認します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、搬送物の重量、寸法、底面形状、重心、必要能力、搬送経路、設置スペースなどを確認し、用途に適したベルト駆動ローラーコンベアを選定・設計します。

コンベア単体だけでなく、ストッパー、転換機、リフター、位置決め機構、計量ステーション、ガイドなどを含む機械設計に対応します。計量と搬送を組み合わせ、容器を移動させながら各工程で順次計量する設備も構成します。

制御盤、PLC、インバーター、各種センサを組み合わせ、搬送物の到着確認、減速・停止、区間搬送、アキュームレーション、前後設備とのインターロック、異常監視を行います。

タッチパネルへの搬送位置、設備状態、警報、復旧手順の表示や、搬送・計量実績の保存、バーコードやRFIDによる容器識別、生産管理システムとの連携についても、運用に合わせて検討します。

よくある質問

Q. ローラーが回っているのに搬送物が進まない場合は何を確認しますか？

A. 搬送物底面とローラーの摩擦、搬送物の重量、ローラーの汚れや固着、駆動ベルトの滑りを確認します。油や水分が付着すると搬送力が低下する場合があります。

Q. 搬送物の停止位置が毎回ずれる場合はどうしますか？

A. 搬送速度、減速開始位置、インバーターの減速時間、センサ位置を確認します。高い位置精度が必要な場合は、機械式ストッパーや位置決めガイドを併用します。

Q. 搬送物が途中で詰まった場合は自動復旧できますか？

A. 軽微な滞留であれば区間を再起動できる場合がありますが、引っ掛かりや転倒がある状態で自動復旧すると危険です。異常区間を停止し、作業者が状態を確認してから復旧します。

Q. コンベア上で正確に計量できますか？

A. 計量部を前後設備から機械的に分離し、搬送を停止して重量が安定してから判定すれば、静止計量が可能です。ローラーや搬送物の接触状態が計量値へ影響しない構造が必要です。

Q. 既設ラインへ区間搬送制御を追加できますか？

A. 区間ごとの駆動分割、搬送物検出センサ、PLCの入出力を追加できれば対応できる場合があります。搬送物の長さ、必要滞留数、既設モーター構成を確認して改造範囲を検討します。