Technology
容積式フィーダー
(ようせきしきフィーダー)
容積式フィーダーとは、スクリュー、ローター、ベルトなどが一回転または単位時間あたりに送り出す容積を基準として、粉体や粒体を連続供給する装置です。重量を直接測定せず、駆動速度と排出容積から供給量を調整します。
構成が比較的簡単で、設備を小型化しやすく、安定した原料では高い再現性を得られます。一方、原料のかさ密度や充填状態が変化すると、同じ容積でも質量供給量が変動します。
ハカルプラスでは、原料特性、必要供給量、精度を確認し、スクリュー形状、ホッパー、駆動部、インバーター制御を組み合わせた容積式フィーダーを検討します。
供給量の考え方
容積式フィーダーの供給能力は、主に一回転あたりの排出容積、原料のかさ密度、回転速度から決まります。
質量供給量＝一回転あたりの排出容積×回転数×かさ密度
原料が一定の状態でスクリューやローターへ充填されることが前提です。充填率が変化すると、計算値と実供給量に差が生じます。
代表的な方式
- 単軸スクリュー式
- 二軸スクリュー式
- ロータリーフィーダー式
- 振動フィーダー式
- ベルトフィーダー式
粉体の流動性や付着性、粒径、供給範囲に応じて方式を選定します。微粉や凝集しやすい原料では、二軸スクリューや撹拌機を使用する場合があります。
スクリュー式の仕組み
回転するスクリューの溝へ原料を取り込み、吐出口へ押し出します。スクリュー径、ピッチ、羽根形状、回転速度によって供給量が変わります。
高速回転では供給量を増やせますが、原料の圧縮、発熱、破砕が起こる場合があります。低速では脈動や摩擦の影響が大きくなるため、安定供給できる速度範囲を確認します。
かさ密度の影響
粉体は、保管状態、振動、湿度、投入方法によって締まり方が変わります。同じ体積でも、締まった原料は重く、空気を多く含む原料は軽くなります。
容積式フィーダーではこの変化を直接補正できないため、定期的に実際の供給重量を測定し、回転数との関係を確認します。
ホッパー内の原料状態
スクリュー入口へ原料が安定して供給されなければ、吐出量も安定しません。ホッパー内でブリッジやラットホールが発生すると、スクリューが空回りする場合があります。
アジテータ、エアノッカー、バイブレータなどを使用し、原料が均一にスクリューへ入るようにします。ただし、過度な振動は原料を締め固める場合があります。
ロスインウェイト式との違い
ロスインウェイト式フィーダーは、装置重量の減少量を計測し、質量供給量をフィードバック制御します。かさ密度が変化しても重量を基準に補正できます。
容積式は、ロードセルや計量架台が不要で構成が簡単です。原料性状が安定し、要求精度が容積式で満たせる場合に適しています。
供給量の設定
あらかじめ回転数と実供給量の関係を測定し、校正テーブルを作成します。タッチパネルで目標供給量を入力すると、PLCが対応するモーター速度へ換算します。
供給範囲が広い場合は、一つの換算係数では誤差が大きくなるため、複数点で校正し、区分ごとに補間します。
インバーター速度制御
三相モーターを使用する場合、インバーターでスクリュー回転速度を調整します。低速運転ではモーター冷却能力やトルクが低下するため、使用可能範囲を確認します。
回転数を監視する必要がある場合は、エンコーダや回転検出センサを設け、指令値と実速度の差を監視します。
供給脈動への対策
スクリュー羽根やローターの区切りによって、供給量が周期的に変動することがあります。吐出口形状、スクリュー条数、回転速度を調整し、脈動を小さくします。
後工程にバッファホッパーや混合機がある場合は、短周期の変動を吸収できることがあります。
異常検出
モーターが運転していても原料が供給されない場合は、原料切れ、ブリッジ、スクリュー折損、連結部の外れが考えられます。
モーター電流、回転検出、ホッパーレベル、下流側の重量や流量を監視すると、供給異常を検出しやすくなります。
清掃と保守
原料付着や固着によってスクリューの有効容積が変わると、供給量が低下します。定期的に分解し、スクリュー、ケーシング、シールを清掃します。
摩耗性原料では、スクリュー径や隙間が変化し、供給特性が変わります。摩耗状態と供給量を定期的に確認します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料の流動性、付着性、必要供給量に合わせて、スクリュー、ホッパー、撹拌機、駆動部を設計します。
インバーター、PLC、タッチパネルを組み合わせ、供給量設定、運転監視、原料切れ、過負荷、供給時間超過などの警報に対応します。
よくある質問
Q. 容積式フィーダーは重量を測定しますか？
A. 基本的には重量を直接測定せず、回転数や排出容積を基準に供給します。
Q. かさ密度が変わると供給量も変わりますか？
A. 同じ容積でも質量が変わるため、重量換算した供給量は変動します。
Q. 粉体がブリッジするとどうなりますか？
A. スクリューへ原料が入らず、モーターが動いていても供給量が低下または停止します。
Q. 供給量をタッチパネルから変更できますか？
A. 目標供給量を回転速度へ換算し、インバーターへ指令する構成を検討できます。
Q. 後から重量フィードバックを追加できますか？
A. 架台構造や配管条件を確認し、ロードセルを追加できる場合があります。
関連ワード
同じカテゴリの『ハカル技術辞典』を見る