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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
ベルトフィーダーは、ベルト上に粉体や粒体を載せ、一定速度で移動させることで下流設備へ連続供給する装置です。ホッパーから計量機、混合機、充填機などへ原料を送る定量供給機として使われるほか、比較的短い距離をつなぐ搬送機としても利用されます。
スクリューフィーダーのように羽根で原料を押し進めないため、原料へ加わる圧縮やせん断を抑えやすく、粒を壊したくない原料や、かみ込みを避けたい粒体に適する場合があります。一方、安定した供給量を得るには、ホッパーからの排出状態、原料層の厚み、ベルト速度、付着やこぼれを含めて設計する必要があります。
ベルトフィーダーの仕組みと構成
主な構成要素は、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、投入ホッパー、出口ゲート、排出シュートなどです。モーターで駆動プーリーを回すとベルトが移動し、ホッパーからベルト上へ載った原料を排出口まで運びます。
ホッパー出口にゲートや整流板を設け、ベルト上に形成される原料層の高さと幅をできるだけ一定にします。インバーターでモーター速度を変えると、ベルト速度を調整でき、供給能力や計量時の粗供給・微供給を制御できます。
供給能力の考え方
供給能力は、ベルト速度、ベルト上の原料断面積、かさ密度によって概算できます。質量供給量をQ、原料断面積をA、ベルト速度をv、かさ密度をρbとすると、次のように表せます。
Q＝A×v×ρb
例えば、原料断面積が0.02m2、ベルト速度が0.1m/s、かさ密度が600kg/m3の場合、供給量は1.2kg/s、1時間当たりでは約4.3t/hです。
実際の供給量は、ホッパー内の原料残量、ブリッジ、粒度、水分、ベルトへの付着などで変動します。計算値だけで決定せず、必要に応じて実粉テストで確認します。
主な用途
- 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
- 壊れやすい粒体の穏やかな搬送
- 供給機と短距離搬送機を兼ねる設備
- 計量値に応じた粗供給・微供給
- 逆転運転による残留原料の抜き取り
バッチ計量では、計量開始時に高速で粗供給し、目標重量へ近づくと低速の微供給へ切り替えます。必要な重量へ近づいた時点でベルトを停止し、停止後に落下する原料量を含めて最終重量を合わせます。
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、らせん状の羽根で原料を押し進めるため、比較的コンパクトで、粉体を密閉構造の中で供給しやすい方式です。ただし、原料によっては圧縮、破砕、発熱、かみ込みが起こる場合があります。
ベルトフィーダーは原料をベルトに載せて運ぶため、原料へ加わる力を抑えやすく、搬送状態も目視しやすい方式です。一方、微粉体ではベルト端部からの漏れや粉じん飛散、付着原料の持ち戻りが課題になることがあります。
設計・制御上のポイント
原料特性に合うベルトを選ぶ
ベルト材質は、原料の付着性、摩耗性、温度、油分、水分、食品衛生上の要求などに合わせて選定します。原料がベルトへ付着すると、戻り側へ運ばれて周囲へ落下したり、実際の供給量が変動したりします。
必要に応じてスクレーパーやベルトクリーナーを設けます。ただし、柔らかい原料やベルトでは、押し付け過ぎると摩耗や損傷を早めるため、材質と接触圧を確認します。
ホッパー出口を安定させる
同じベルト速度でも、原料層の厚みが変われば供給量も変化します。ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、原料が残っていてもベルト上へ安定して排出されません。
流れにくい粉体では、ホッパー角度、出口寸法、アジテータ、振動機などを検討します。反対に流動性の高い原料では、ベルト停止中にも流出し続けないよう、ゲートや遮断弁を組み合わせます。
ベルト速度と原料層を調整する
供給量を増やすには、ベルト速度を上げる方法と原料層を厚くする方法があります。ただし、速度を上げ過ぎると排出部で原料が飛散し、層を厚くし過ぎるとホッパー出口で圧縮や詰まりが起こる場合があります。
回転速度と供給量は、必ずしも正確な比例関係にはなりません。高い定量性が必要な場合は、実際の供給量を計測して速度を補正する方法や、計量機と連動する方法を検討します。
蛇行とベルト張力を管理する
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、原料のこぼれにつながります。プーリーやローラーの平行度、フレームの水平、左右の張力、原料の偏りを確認します。
必要に応じて蛇行検出センサを設け、設定位置を超えた場合にベルトと上流側の供給を停止します。張力を強くし過ぎると、ベルトや軸受への負荷が増えるため、適切に調整します。
粗供給・微供給と停止後落差
ベルトを停止しても、排出端から計量器までの間を落下中の原料は計量器へ入ります。目標重量をWt、停止後落差をWfとすると、停止重量Wsは概念的に次のように設定します。
Ws＝Wt－Wf
停止後落差は、微供給速度、原料層の厚み、排出端から計量器までの距離によって変わります。品種ごとに速度、切替重量、補正値を設定し、計量実績から調整します。
始動・停止順序を設定する
始動時は、下流設備が受入可能であることを確認してからベルトフィーダーを起動します。その後、ホッパー出口ゲートや上流供給機を動かします。
停止時は上流からの供給を先に止め、必要に応じてベルト上の原料を排出してから停止します。下流側が停止している状態で供給を続けると、原料の堆積やあふれにつながるため、前後設備とのインターロックが必要です。
逆転運転を安全に行う
逆転によって残留原料を反対側へ排出する場合は、専用シュートや受け容器を設けます。通常運転中に誤って逆転すると、原料が想定外の場所へ排出される可能性があります。
清掃・抜き取りモード、ゲート位置、受け容器の有無などを確認し、条件が成立した場合だけ逆転を許可します。
異常監視・復旧・保守
主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、ベルト停止、蛇行、ベルト切れ、排出口詰まり、下流設備満杯などがあります。異常時はベルトだけでなく、上流側の原料供給も停止します。
停止原因を取り除かずに再起動すると、原料のかみ込みやベルト損傷が進む可能性があります。復旧時は、ベルト上の原料量、排出部、プーリー周辺、ゲート位置を確認し、必要に応じて手動・低速運転で状態を確認します。
定期点検では、ベルトの摩耗・亀裂・張力、蛇行、プーリーや軸受、スクレーパー、シール部、減速機、モーターを確認します。原料がベルト裏面やプーリーへ入り込むと、蛇行や滑りの原因になります。
清掃と品種切り替え
ベルト表面、戻り側、ホッパー出口、側板、プーリー周辺には原料が残留する場合があります。品種切り替えがある設備では、カバーの開閉、ベルトの持ち上げや取り外し、清掃できる範囲を確認します。
水洗いを行う場合は、ベルト材質、モーター、軸受、ロードセルなどの防水性と排水性を確認します。洗浄後に水分が残ると、粉体の付着や固化、ベルトの滑りにつながる場合があります。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体の特性、必要な供給能力と精度、搬送距離、設置スペース、清掃条件などを確認し、用途に適したベルトフィーダーを検討します。
ベルトフィーダー単体だけでなく、ホッパー、アジテータ、ゲート、計量機、排出シュート、全量抜き取り機構を含む機械設計や、モーター、インバーター、センサを組み込んだ制御盤設計に対応します。
PLCによる始動・停止順序、粗供給・微供給、正転・逆転、停止後落差補正、重量安定判定、蛇行や過負荷の異常監視、タッチパネルへの状態・警報表示まで、計量・供給設備全体に合わせて構成します。
原料特性による影響が大きい場合は、実粉テストによって供給能力、付着、こぼれ、原料層の安定性、清掃性を確認し、ベルト材質、速度、ゲート開度、制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. ベルト速度を上げても供給量が増えない場合は何を確認しますか？
A. ホッパー出口のブリッジ、原料層の不足、ベルト上での滑り、排出口の詰まりを確認します。速度だけでなく、ホッパーから安定して原料が供給されていることが必要です。
Q. ベルトから原料がこぼれる原因は何ですか？
A. 原料層が厚すぎる、ベルトが蛇行している、側板との隙間が大きい、流動性が高すぎるなどの原因が考えられます。ゲート開度、速度、シール構造を確認します。
Q. 計量値が目標重量を超える場合はどう調整しますか？
A. 微供給速度を下げ、停止重量を早めます。排出端から計量器までの停止後落差を確認し、品種ごとの落差補正値を調整します。
Q. ベルトが頻繁に蛇行する場合は何を確認しますか？
A. 左右の張力、プーリーとローラーの平行度、フレームの水平、原料の偏り、ベルト裏面への原料侵入を確認します。
Q. 既設ベルトフィーダーを自動計量へ対応できますか？
A. インバーターによる速度変更、計量値の取込み、停止後落差補正が可能であれば対応できる場合があります。モーター、制御盤、計量指示計、PLCの仕様を確認して改造範囲を検討します。
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