ロスインウェイト式フィーダー

トップ事業紹介ハカルの技術辞典ロスインウェイト式フィーダー

Technology

(ロスインウェイト式フィーダー)

ロスインウェイト式フィーダーとは、供給装置と原料ホッパー全体の重量減少量をロードセルで測定し、その減少速度が目標値となるようにフィーダーを制御する定量供給装置です。日本語では減量式フィーダーとも呼ばれます。

スクリューフィーダーや振動フィーダーなどの供給機構に計量機能を組み合わせ、粉体や粒体を連続的に一定質量で供給します。原料のかさ密度が変化しても、実際の重量減少を計測して補正できる点が特長です。

ハカルプラスでは、原料特性、供給量、必要精度を確認し、機械設計、ロードセル、計量コントローラ、PLC、タッチパネルを組み合わせた構成を検討します。

基本的な構成

ロスインウェイト式フィーダーは、主に次の機器で構成されます。

原料を保持する供給ホッパー
スクリュー、ベルト、振動などの供給機構
ホッパーと供給機を支持するロードセル
重量値を演算する計量コントローラ
供給速度を調整するインバーターや駆動装置
補充を行う上部供給装置

ロードセルへ不要な外力が加わらないよう、配管、電線、集塵ダクトなどの接続方法にも注意します。

供給量を求める仕組み

一定時間内に減少した重量を測定し、単位時間あたりの質量流量を求めます。

質量流量＝重量減少量÷経過時間

実際の質量流量が目標値より少なければ供給機を速くし、多ければ遅くします。制御を繰り返すことで、設定された供給量へ近づけます。

容積式フィーダーとの違い

容積式フィーダーは、スクリュー回転数や一回転あたりの排出容積を基準に供給します。原料のかさ密度が一定であれば簡単な構成で定量供給できます。

ロスインウェイト式は重量を直接測定するため、かさ密度や充填状態が変わる原料でも質量供給量を補正できます。その一方、ロードセルや計量制御が必要となり、振動や配管荷重の影響を受けます。

補充中の動作

ホッパー内の原料が少なくなると、上部の供給装置から原料を補充します。補充中は重量が増加するため、通常の重量減少量から供給量を演算できません。

そのため、補充中は直前の運転速度を保持する、過去の供給特性から予測制御するなど、一時的に容積式運転へ切り替える方法があります。補充時間が長いと定量精度へ影響するため、短時間で安定して補充できる構成が必要です。

対象となる原料

粉体、粒体、フレーク状原料などに使用されます。

食品原料や添加剤
樹脂ペレット
化学薬品や顔料
セメント、石灰、鉱物粉
飼料や肥料

付着性、流動性、圧縮性、粒径、摩耗性などに応じて、スクリュー形状やホッパー構造を選定します。

供給機構の選定

流動性のよい粒体にはベルト式やスクリュー式、微粉や付着性原料には二軸スクリューや撹拌機付きホッパーが用いられます。

原料がスクリュー内で締まりすぎると供給量が不安定になり、逆に流動性が高すぎると停止中にも流出することがあります。原料試験を行い、供給機構と回転数範囲を確認します。

ロードセル計量の注意点

フィーダー全体の重量を測定するため、床振動、隣接設備、配管張力、集塵ダクトの反力が計量値へ影響します。フレキシブル継手を使用し、重量変化を妨げない構造とします。

ロードセル容量は、装置自重、最大原料重量、補充時の衝撃を考慮して選定します。容量が大きすぎると、供給量に対する計量分解能が低下します。

計量値の安定判定

連続供給中は重量が常に変化するため、単純な静止計量とは異なる信号処理が必要です。一定時間の重量変化から傾きを計算し、振動や瞬間的な変動をフィルタで除去します。

フィルタを強くしすぎると制御応答が遅れ、供給量の変化へ追従できません。必要精度と応答速度のバランスを調整します。

供給精度を低下させる原因

原料のブリッジやラットホール
スクリューへの付着や摩耗
補充時の衝撃や長時間補充
ロードセルへ加わる外力
床や周辺設備からの振動
モーター速度の不安定

重量値、モーター速度、補充状態、警報履歴を保存すると、原因の切り分けに役立ちます。

異常検出とフェールセーフ

重量が減らないのに供給機が運転している場合は、原料切れ、詰まり、スクリュー破損が疑われます。重量が急激に減少した場合は、原料の流出や装置異常を確認します。

ロードセル断線、重量範囲超過、モーター過負荷、補充タイムアウトを監視し、異常時には供給機を停止して警報を出します。

保守と校正

定期的に分銅または既知荷重で計量値を確認し、ゼロ点とスパンを校正します。装置内の原料付着は自重変化となるため、清掃後にゼロ点を確認します。

スクリュー、シール、軸受、ロードセル周辺、フレキシブル継手を点検し、機械的な接触や固着がないことを確認します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、スクリューやホッパーなどの機械設計、ロードセルによる重量計測、インバーター速度制御、補充制御を一体で検討します。

設定値、瞬時供給量、積算量、警報、運転履歴をタッチパネルへ表示し、上位システムへ送信する構成にも対応します。

よくある質問

Q. ロスインウェイト式フィーダーは連続計量ですか？

A. ホッパーの重量減少速度を連続的に測定し、質量流量を制御する方式です。

Q. 原料を補充している間も計量できますか？

A. 重量が増えるため通常の減量演算はできず、一時的に予測運転や容積式運転へ切り替えます。

Q. かさ密度が変わっても供給量を維持できますか？

A. 重量減少量を直接測るため、容積式より質量供給量を補正しやすい方式です。

Q. 振動のある場所でも使用できますか？

A. 防振構造、設置場所、信号処理を検討することで使用できる場合があります。

Q. 既設フィーダーをロスインウェイト化できますか？

A. 装置構造、支持方法、ロードセル設置スペースを確認し、改造できる場合があります。