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オーガスクリューフィーダー
(オーガスクリューフィーダー)
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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