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ダブルゲート
(ダブルゲート)
ダブルゲートとは、粉体や粒体を計量機へ供給する際に、大供給用と小供給用の2つの流路を切り替えて使用する供給ゲートです。計量開始時は多量に供給し、目標重量へ近づくと少量供給へ切り替えることで、計量時間の短縮と過量防止を両立します。
スクリューフィーダーやホッパーの出口に設置し、供給機の停止と連動して流路を閉じます。大供給と小供給を別々の開口で構成するため、1枚のゲートを途中位置で止める方式と比べ、供給状態を明確に切り替えやすいことが特長です。
ハカルプラスでは、原料特性、必要供給量、計量精度、設置スペースを確認し、ゲートの機械構造、エア機器、PLCによる計量シーケンスまで一体で設計します。
ダブルゲートの仕組み
ダブルゲートは、主に大供給用ゲート、小供給用ゲート、エアシリンダ、電磁弁、開限・閉限センサで構成されます。
設備によって、大きさの異なる2つの供給口を並べる構造や、大供給口の内側に小供給口を設ける構造があります。各ゲートを独立して開閉することで、次の3つの供給状態をつくります。
- 大供給：大供給口と小供給口を開く
- 小供給：大供給口を閉じ、小供給口だけを開く
- 供給停止：両方の供給口を閉じる
PLCは計量値を監視し、設定重量に応じて大供給、小供給、停止を順番に切り替えます。
基本的な計量動作
- 計量槽が空で排出ゲートが閉じていることを確認する
- 大供給用・小供給用ゲートを開く
- 供給機を起動して粗供給を行う
- 切替重量で大供給用ゲートを閉じる
- 小供給だけで目標重量へ近づける
- 停止重量で供給機を停止する
- 小供給用ゲートを閉じる
- 後落ちが収まった後に計量値を確定する
供給機の停止とゲート閉鎖には時間差があるため、実際の計量結果を確認しながら切替重量と停止重量を調整します。
停止後落差と停止重量
供給機を停止しても、ゲートより下側やシュート内に残った原料が計量槽へ落下します。この停止後の流入を後落ち、または落差と呼びます。
目標重量をWt、予測される後落ち量をWf、供給停止重量をWsとすると、概略的に次のように設定します。
Ws＝Wt－Wf
例えば、目標重量が100kg、後落ち量が0.4kgの場合は、99.6kg付近で供給機を停止します。
後落ち量は、小供給時の流量、ゲートの閉鎖時間、計量槽までの距離、粉体の流動性によって変化します。直近の計量誤差から補正値を更新する制御を組み合わせることもあります。
大供給と小供給の能力配分
大供給口は計量時間を短縮する役割を持ち、小供給口は目標重量付近で細かく供給する役割を持ちます。
大供給能力が大きすぎると、切替え後も落下中の原料が多くなり、過量になりやすくなります。反対に能力が小さすぎると、計量時間が長くなります。
小供給能力が大きすぎると停止タイミングの調整が難しくなり、小さすぎると微供給時間が長くなります。必要な処理能力と許容誤差をもとに、開口寸法や供給機の回転速度を決定します。
粉体特性による影響
同じゲート開口でも、原料の粒径、かさ密度、流動性、付着性、圧縮性によって供給量は変化します。
- 流動性が高い原料：閉鎖時の漏れや後落ちが増えやすい
- 付着性が高い原料：ゲート板やガイドへ堆積しやすい
- 圧縮性が高い原料：供給口付近で締まり込みやすい
- 粒径が大きい原料：ゲートへの噛み込みが起こりやすい
原料が滞留しにくい形状、適切なクリアランス、接粉部材質、表面処理、清掃しやすい構造を検討します。
供給機とのインターロック
スクリューフィーダーなどの上流側供給機は、必要なゲートが開いていることを確認してから起動します。
ゲートが閉じた状態で供給機を運転すると、原料が排出口付近で圧縮され、閉塞、モーター過負荷、スクリューやゲートの損傷につながる可能性があります。
PLCでは、次のような条件を監視します。
- 開指令後に開限信号が成立している
- 閉指令後に閉限信号が成立している
- 供給機運転中に必要な開信号が保持されている
- 正しい大供給・小供給の組合せになっている
- エア圧力が必要値を満たしている
所定時間内に位置確認信号が得られない場合は、供給機を停止し、タッチパネルへゲート動作異常を表示します。
噛み込みと閉鎖不良への対策
ゲートと供給口の間へ原料が挟まると、閉限位置まで動作できないことがあります。また、ガイド部への付着やエア圧低下でも閉鎖不良が発生します。
閉限信号が得られない場合に、一度ゲートを開いて再閉鎖する制御を行うこともできます。ただし、繰返し動作によって原料を圧縮したり、機械へ過大な力を加えたりする可能性があるため、再試行回数を制限します。
異常が継続する場合は、供給を停止し、原料の噛み込み、付着、電磁弁、シリンダ、センサ、エア圧力を点検します。
タッチパネルでの条件管理
原料や品種によって供給速度と後落ち量が異なる場合は、次の条件を品種ごとに登録します。
- 大供給から小供給へ切り替える重量
- 供給機を停止する重量
- 大供給・小供給時の供給機速度
- ゲートを閉じる遅延時間
- 停止後落差の補正値
計量実績と設定値を保存しておくと、過量や不足が発生した際に原因を確認しやすくなります。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、粉体・粒体の特性、必要供給能力、計量精度、設置スペース、清掃性を確認し、ダブルゲートを含む供給設備を設計します。
大供給口・小供給口の寸法、ゲート構造、エアシリンダ、電磁弁、開閉センサを選定し、ホッパー、スクリューフィーダー、計量槽との取り合いを検討します。
さらに、制御盤、PLCによる粗供給・微供給制御、停止後落差補正、異常監視、タッチパネルでの品種別条件管理、計量実績保存まで一体で対応します。
既設設備への追加や更新では、現在の供給方式、設置寸法、エア源、制御盤の空き入出力、既設計量機との信号仕様を確認して改造範囲を整理します。
よくある質問
Q. 大供給から小供給へ切り替えても過量になるのはなぜですか？
A. 切替え時点で落下中の原料が多い、大供給口の閉鎖が遅い、小供給量が多すぎるなどが考えられます。切替重量、閉鎖時間、供給速度を確認します。
Q. 小供給に切り替わると計量時間が長くなる場合はどうしますか？
A. 切替重量が早すぎる、小供給口が小さすぎる、供給機の低速設定が低すぎる可能性があります。計量精度を確認しながら条件を調整します。
Q. 1枚のゲートを半開にする方式との違いは何ですか？
A. ダブルゲートは大供給と小供給の流路を分けるため、途中位置の停止精度に依存せず、供給状態を切り替えやすい点が特長です。
Q. ゲートが閉じない場合は自動で再動作できますか？
A. 一度開いて再閉鎖する制御は可能ですが、機械負荷を考慮して再試行回数を制限し、解消しない場合は警報停止します。
Q. 既設の計量設備へ追加できますか？
A. 設置スペース、供給口形状、エア源、制御信号、計量槽までの距離などを確認し、追加後の供給能力と後落ち量を含めて検討します。