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ベルトフィーダー
(ベルトフィーダー)
ベルトフィーダー
ベルトフィーダーとは、ベルトコンベアの上に粉体や粒体を載せ、ベルトを一定速度で動かすことで下流設備へ連続的に供給する装置です。原料を供給する定量供給機として使用されるほか、ホッパー、計量機、混合機などの間をつなぐ搬送機としても利用されます。
ベルトの上に原料を載せて運ぶため、スクリューフィーダーのように原料を羽根で押し進める構造とは異なります。圧縮やかみ込みを避けたい原料、粒をできるだけ壊さずに供給したい場合などに選択されます。ただし、安定した供給を行うには、原料特性に合ったベルト材質、ホッパー出口形状、ベルト速度などを検討する必要があります。
ベルトフィーダーの仕組みと構成
ベルトフィーダーは、主に搬送ベルト、駆動プーリー、従動プーリー、モーター、減速機、フレーム、ベルト支持部、ホッパー、排出シュートなどで構成されます。モーターで駆動プーリーを回転させるとベルトが移動し、ホッパーからベルト上へ排出された原料を下流側へ搬送します。
供給量は、ベルトの幅、速度、ベルト上に載る原料の断面積、かさ密度などによって決まります。ホッパー出口にゲートや整流板を設け、ベルト上に載る原料の厚みを一定にすると、供給量を安定させやすくなります。
インバーターを使用してモーターの回転速度を変更すれば、ベルト速度を調整できます。バッチ計量設備では、計量開始時に高速で粗供給し、目標重量に近づくと低速の微供給へ切り替える多段速度制御が用いられます。
主な用途
ベルトフィーダーは、粉体・粒体の供給や比較的短い距離の搬送に使用されます。代表的な用途には、次のようなものがあります。
- ホッパーから計量機への原料供給
- 混合機や充填機への連続供給
- 粒状原料や壊れやすい原料の穏やかな搬送
- 供給機と搬送機を兼ねた設備構成
- ホッパー内に残った原料の全量抜き取り
- 計量値に応じた粗供給・微供給
ベルトを正転させて通常の供給を行い、必要に応じて逆転させることで、ホッパー下部やベルト上に残った原料を反対側から排出する構成も可能です。品種切り替えや清掃前に原料を抜き取りたい設備で利用されます。
スクリューフィーダーとの違い
スクリューフィーダーは、らせん状の羽根を回転させて原料を押し進めるため、比較的コンパクトな構造で定量供給しやすい方式です。一方、原料によってはスクリューの回転によって圧縮、破砕、かみ込みが発生する場合があります。
ベルトフィーダーは、原料をベルト上に載せて移動させるため、原料へ加わる圧力を抑えやすく、粒形を維持したい場合に適することがあります。また、搬送状態を目視しやすい点も特徴です。
ただし、微粉体ではベルト端部からの漏れや粉じん飛散が発生する可能性があります。どちらの方式が適するかは、流動性、粒径、付着性、圧縮性、必要な供給能力などを確認して判断します。
設計・制御上のポイント
粉体特性に合わせたベルト材質
ベルト材質は、原料の付着性、摩耗性、温度、油分、水分、使用環境などに応じて選定します。原料がベルトへ付着すると、戻り側まで原料が運ばれて周囲へ落下したり、供給量が変動したりすることがあります。
食品や化学原料を扱う場合は、接粉部材質や清掃性も確認します。必要に応じてベルト表面の形状、スクレーパー、ベルトクリーナーなどを検討します。
ホッパー出口と原料層の安定
ホッパーからベルト上へ流れ出す原料の量が不安定になると、同じベルト速度でも供給量が変動します。ブリッジやラットホールを起こす原料では、ホッパー内に原料が残っていてもベルト上へ排出されない場合があります。
反対に、流動性の高い粉体では、ベルトが停止していても原料が流れ込み、過剰供給やこぼれにつながることがあります。粉体特性に応じて、ホッパー角度、出口寸法、ゲート、アジテータなどを組み合わせます。
ベルトの蛇行対策
ベルトが左右へずれる蛇行が発生すると、フレームへの接触、ベルト端部の摩耗、原料のこぼれなどにつながります。プーリーやローラーの取付精度、ベルト張力、原料の載り方、フレームの水平状態などが蛇行に影響します。
設計段階でベルト幅、プーリー形状、張り調整機構などを検討し、運転時には左右の張力を調整します。必要に応じて蛇行検出センサを設け、一定範囲を超えた場合に設備を停止します。
粗供給・微供給と計量精度
バッチ計量では、計量開始時は高速で供給し、目標重量へ近づくと低速へ切り替えます。PLCや計量コントローラからインバーターへ速度指令を出し、計量値に応じて多段速度制御を行います。
ベルトを停止しても、ベルト先端から計量器までの間を落下中の原料が計量器へ入ります。そのため、目標重量より手前で停止する落差補正が必要です。原料特性やベルト速度によって後落ち量が変わるため、試運転時に計量結果を確認して調整します。
逆転運転と全量抜き取り
逆転運転を行う場合は、通常の供給先とは反対側に原料を安全に排出できるシュートや受け容器が必要です。また、逆転時に原料が駆動部へ入り込まないように構造を検討します。
通常運転中に誤って逆転すると設備や下流工程へ影響するため、運転モードやゲート状態を確認し、条件が整った場合だけ逆転を許可するインターロックを設けます。
清掃・保守と安全対策
ベルトの表裏、プーリー周辺、ホッパー出口などには原料が残留する場合があります。品種切り替えを行う設備では、清掃できる範囲、カバーの開閉、ベルトの取り外し方法などを確認します。
プーリーやベルトの巻き込み部にはカバーを設け、点検時には設備が起動しないようにします。モーターの過負荷、ベルト停止、蛇行などを監視し、異常時には上流側の原料供給を停止します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体の特性、要求される供給能力と精度、搬送距離、設置スペースなどを確認し、用途に適したベルトフィーダーの形状、サイズ、ベルト材質、使用機器を設計・選定します。
ベルトフィーダー単体だけでなく、ホッパー、ゲート、計量機、排出シュート、清掃・全量抜き取り機構などを含む機械設計に対応します。ベルトの蛇行対策や張り調整、周辺設備との取り合いも考慮して構成を検討します。
また、制御盤、PLC、インバーター、計量コントローラを組み合わせ、粗供給・微供給の多段速度制御、正転・逆転制御、落差補正、蛇行や過負荷の異常監視を行います。ハカルプラスは、ベルトフィーダーを組み込んだ計量・供給設備について多数の実績があります。
粉体の種類や状態によって供給能力や安定性が変化するため、必要に応じて実際の粉体を用いたテストを行い、ベルト速度、原料層の厚み、付着、こぼれなどを確認します。
よくある質問
Q. ベルトフィーダーは定量供給に使用できますか？
A. ベルト速度と原料層の厚みを調整することで、供給量を制御できます。ただし、原料のかさ密度やホッパーからの流出状態によって供給量が変動するため、高い精度が必要な場合は計量機と連動させます。
Q. どのような原料に適していますか？
A. 粉体や粒体に使用でき、圧縮や破砕を避けたい原料にも適する場合があります。ただし、非常に付着しやすい粉体や流動性の高い微粉体では、付着・漏れ対策が必要です。
Q. ベルトを逆転して原料を抜き取れますか？
A. 反対側に排出経路を設けた構造であれば、逆転による全量抜き取りが可能です。誤操作を防ぐため、通常運転とは分けてインターロックを設計します。
Q. ベルトの蛇行はどのように防ぎますか？
A. プーリーやローラーの取付精度、ベルト張力、原料の載り方を調整します。必要に応じて蛇行検出センサを設け、異常時に停止させます。
Q. 実際の粉体で供給状態を確認できますか？
A. ハカルプラスでは粉体テストに対応しています。供給能力、計量精度、ベルトへの付着、原料のこぼれなどを確認し、機器選定や制御条件へ反映します。
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