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テーブルフィーダー／サークルフィーダー
(テーブルフィーダー／サークルフィーダー)
サークルフィーダー
テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、ホッパー内またはホッパー下部に設けた円形の回転体を動かし、粉体や粒体を連続的に取り出す供給装置です。回転するテーブル、リング、羽根などによって原料を移動させ、掻き取り部や排出口から計量機、混合機、搬送装置などへ供給します。
流動性が低くブリッジを起こしやすい粉体、流動性が高く意図せず流れ出すフラッシングを起こしやすい微粉体、かさ密度が小さい繊維質やフレーク状の原料など、スクリューフィーダーでは安定供給が難しい原料に採用されることがあります。装置名称や構造はメーカーによって異なるため、名称だけで判断せず、原料特性、供給原理、必要能力、清掃方法まで確認して選定します。
テーブルフィーダー・サークルフィーダーの仕組み
一般的なテーブルフィーダーは、ホッパー下部に設けた円形テーブルをモーターと減速機で回転させる構造です。ホッパーからテーブル上へ出た原料を、固定された掻き取り板やガイドによって排出口へ導きます。回転速度、掻き取り位置、排出口の開口寸法を変えることで供給量を調整します。
サークルフィーダーは、円形またはリング状の供給機構を回転させ、ホッパー底部の原料を排出口へ移動させる方式です。ホッパー底部の比較的広い範囲から原料を取り出せる構造では、中央部だけが抜けるラットホールや、特定部分に原料が滞留する偏流を抑えられる場合があります。
両方式とも回転運動を利用しますが、回転体の形状、原料を切り出す位置、掻き取り方法、排出口の数などは機種によって異なります。原料へ与えるせん断や圧縮の程度も異なるため、壊れやすい粒体や圧縮によって固まりやすい粉体では、実際の機械構造を確認することが重要です。
適用される原料と主な用途
テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、ホッパーから自然に排出しにくい原料や、供給量が安定しにくい原料に適用されます。主な用途は次のとおりです。
- ブリッジやラットホールを起こしやすい粉体の切り出し
- フラッシングしやすい微粉体の供給量調整
- 繊維質、フレーク状、低かさ密度原料の供給
- 計量機や混合機への定量供給
- 複数原料を扱う配合設備での原料供給
- ホッパー全体から原料を均等に取り出したい設備
スクリューフィーダーでは、原料が圧縮されて固まる、スクリュー軸へ繊維が巻き付く、ケーシング内部へ付着するなどの問題が起こる場合があります。テーブルフィーダーやサークルフィーダーは、原料を強く押し込まず、比較的広い範囲から切り出せるため、こうした原料の供給状態を改善できることがあります。
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、原料を軸方向へ押し進める装置です。供給と短距離搬送を同時に行いやすく、密閉構造にも適しているため、多くの粉体・粒体設備で使用されます。
一方、テーブルフィーダー・サークルフィーダーは、円形の回転体と掻き取り機構などを用いてホッパーから原料を切り出します。ホッパー底部を広く開口できる構造では、出口を狭くしたときに生じやすいブリッジを抑えられる場合があります。
ただし、どちらが適するかは粉体名だけでは判断できません。同じ原料でも、粒度、水分、保管時間、温度、圧密状態によって流れ方が変化します。流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、繊維長、異物の有無などを確認し、必要に応じて実粉テストを行います。
供給能力の考え方
供給量は、回転体が1回転する間に排出される原料の体積と回転速度から概算できます。
W＝V×n×ρb
Wは質量供給量、Vは1回転当たりの排出体積、nは単位時間当たりの回転数、ρbは原料のかさ密度です。例えば、1回転当たり0.002m3を排出し、毎分10回転、かさ密度が500kg/m3の場合、理論供給量は毎分10kgとなります。
実際の供給量は、ホッパー内の原料高さ、圧密、付着、回転体への充填率、掻き取り状態によって変動します。そのため、この式は概算に使用し、最終的な能力や速度設定は供給テストや試運転結果をもとに決定します。
設計・制御上のポイント
原料特性とホッパー形状
かさ密度、粒径、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、繊維質の有無に応じて、回転体の径、回転速度、掻き取り部の形状、排出口寸法を決定します。付着性が高い場合は、テーブル表面、ホッパー内面、掻き取り部への堆積にも配慮します。
ホッパーの傾斜角度や出口形状も供給状態に影響します。供給機だけを交換しても、ホッパー内部でブリッジや偏流が起きていると安定しません。必要に応じてホッパー形状の見直し、アジテータ、エアレーションなどの併用を検討します。
回転速度と供給量の調整
モーターをインバーターで制御し、回転速度を変えることで供給量を調整できます。ただし、回転速度と供給量は常に比例するとは限りません。低速では原料が排出口へ届かず、高速では原料が跳ねたり掻き取りが追い付かなかったりする場合があります。
連続定量供給で高い精度が必要な場合は、ロードセルでホッパー重量の減少量を測定するロスインウェイト方式などを組み合わせ、実際の供給量を確認しながら回転速度を補正します。
粗供給・微供給と停止後落差
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。PLCからインバーターへ速度指令を出し、計量値に応じて回転速度を段階的に変更します。
供給機を停止しても、排出口から計量機までの間に残った原料が落下するため、停止指令時の重量より最終重量が増加します。この差を停止後落差と呼びます。試運転で落差量を確認し、停止重量や補正値を調整します。原料残量や流動性によって落差が変わる場合は、過去の計量結果から補正値を自動更新する制御も検討します。
付着・滞留・清掃性
回転体、掻き取り部、ホッパー底部へ原料が付着すると、有効な排出口面積が変わり、供給量のばらつきや駆動負荷の増加につながります。異なる原料を切り替える設備では、残留原料による混入にも注意が必要です。
接粉部の材質、表面仕上げ、点検口、分解方法、洗浄方法を検討し、清掃しやすい構造とします。摩耗性の高い原料では、掻き取り板やライナーなどを交換可能な構造とし、交換作業に必要なスペースも確保します。
前後設備とのインターロック
下流側の計量機、混合機、搬送装置が受入可能な状態であることを確認してから供給を開始します。計量機が満量、排出中、異常停止中である場合は、供給機を起動させないインターロックが必要です。
停止時は、供給機を停止した後に排出口周辺の残留原料が落ち切る時間を設け、重量値が安定してから計量を確定します。複数の供給機を使用する配合設備では、原料の取り違えを防ぐため、品種情報と供給先の照合も行います。
異常監視・復旧・保守
原料のかみ込み、付着、異物混入、軸受不良などによって回転抵抗が増えると、モーターや減速機へ過大な負荷がかかります。モーター過電流、インバーター異常、回転検出、供給時間超過などを監視し、異常時は供給を停止します。
モーターが運転しているにもかかわらず重量が増えない場合は、原料切れ、ブリッジ、排出口の閉塞、回転体の空転などが考えられます。反対に停止指令後も重量が増え続ける場合は、フラッシングやゲートの閉止不良を確認します。
異常停止後は、機械を停止して残留原料や圧力の有無を確認し、安全を確保してから点検します。復旧時は手動運転で回転方向、回転検出、供給状態を確認し、計量中の原料量や品種情報にずれがないことを確認して自動運転へ戻します。
定期点検では、回転体と掻き取り部の摩耗、原料の付着、軸受の異音や発熱、減速機の油漏れ、シール部からの粉漏れ、ボルトの緩みを確認します。供給量の変化も摩耗や付着の兆候となるため、計量実績を継続的に確認することが有効です。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料特性、必要な供給能力と精度、ホッパー容量、設置スペース、清掃性、前後工程との取り合いを確認し、テーブルフィーダー・サークルフィーダーを含む供給設備を選定・設計します。
供給機単体だけでなく、ホッパー、アジテータ、供給ゲート、計量機、混合機、搬送装置を含む機械設計、モーターやインバーターを組み込んだ制御盤、PLCによる粗供給・微供給、安定判定、落差補正、異常監視まで一体的に検討します。
タッチパネルでは、品種ごとの回転速度、切替重量、停止重量、補正値の設定、手動操作、警報内容、復旧手順を分かりやすく表示できます。計量実績、供給時間、警報履歴などを保存し、生産管理システムや配合管理システムへ連携する構成も検討します。
粉体は保管状態や製造ロットによって流れ方が変化するため、ハカルプラスでは実際の粉体を用いたテストにも対応しています。供給能力、ばらつき、付着、滞留、ブリッジ、フラッシングなどを確認し、機器選定、ホッパー形状、制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. 回転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. ホッパー内のブリッジ、回転体への原料充填不足、掻き取り位置、排出口の閉塞などを確認します。速度だけを上げても原料が回転体へ供給されていなければ、供給量は増えません。
Q. 計量値が毎回ばらつく場合はどのように調整しますか？
A. 粗供給から微供給への切替重量、微供給速度、停止後落差、重量の安定判定時間を確認します。原料残量によって供給量が変化する場合は、残量に応じた速度補正や計量結果による自動補正を検討します。
Q. フラッシングによる過量供給を防げますか？
A. 排出口寸法、掻き取り構造、回転速度、供給ゲートなどを適切に設計することで抑制できる場合があります。ただし、微粉体の状態によっては完全に防げないこともあるため、実粉テストによる確認が重要です。
Q. 既設のホッパーへ追加できますか？
A. ホッパー出口寸法、取付高さ、荷重、補強方法、保守スペースを確保できれば追加できる場合があります。既設ホッパーの形状が原料の流れに適しているかも併せて確認します。
Q. 原料変更時に同じ設定を使用できますか？
A. かさ密度、流動性、付着性が異なると、同じ回転速度でも供給量や停止後落差が変わります。原料ごとに速度、切替重量、補正値を設定し、切替後は試運転で確認する必要があります。
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