Technology
フレコン自動充填
(フレコンじどうじゅうてん)
フレコン自動充填とは、粉体や粒体をフレキシブルコンテナバッグへ所定量ずつ自動的に充填する設備です。フレコンは、粉体や粒体を数百キログラムから1トン程度の単位で保管・輸送するために使用される大型の袋です。
自動充填設備では、空のフレコンをセットし、袋口を充填ノズルへ接続した後、原料供給、計量、充填、満量判定までを制御します。作業者が秤の表示を見ながら手動でバルブを操作する方式と比べ、充填重量のばらつきや作業負担を抑えやすくなります。
フレコン充填設備の基本構成
一般的なフレコン自動充填設備は、次の機器で構成されます。
- 原料を貯留するホッパー
- 原料を供給するゲートやフィーダ
- フレコンへ原料を入れる充填ノズル
- 袋口を固定するクランプ
- フレコンの吊りベルトを保持するフック
- 重量を測定するロードセル
- 袋を支えるパレットまたは昇降台
- 粉じんを吸引する集じん設備
- 計量と充填を制御する制御盤
原料性状、目標重量、必要処理能力によって、供給機やノズル形状を選定します。
自動充填の流れ
作業者が空のフレコンを設備へセットし、吊りベルトをフックへ掛けます。袋口を充填ノズルへ取り付け、クランプで固定します。
準備完了を確認すると、制御装置が原料供給を開始します。目標重量へ近づくまでは大投入を行い、残り重量が少なくなると小投入へ切り替えます。
基本的な計量制御は次のように行います。
残量＝目標重量－現在重量
残量が大きいときは高速供給し、目標重量へ近づいたら低速供給へ切り替えます。供給停止後に落下する原料量を考慮し、目標値より少し手前で停止します。この補正量を落差と呼びます。
重量が許容範囲内に入ると充填完了となり、袋口を閉じてフレコンを搬出します。
計量方式
フレコン自体を秤へ載せて充填重量を測定する方式と、上部の計量ホッパーで所定量を計量してからフレコンへ排出する方式があります。
フレコン直接計量方式
フレコンをロードセルで支持し、充填しながら重量を測定します。設備構成を比較的簡単にできますが、袋の揺れ、ダクトやノズルから加わる力が計量値へ影響しないようにします。
計量ホッパー方式
上部の計量ホッパーで原料を計量し、計量完了後にフレコンへ一括排出します。充填中に次の原料計量を行える構成では、処理能力を高められる場合があります。
袋のセットと保持
フレコンには、袋口、吊りベルト、底部排出口などがあり、製品によって寸法が異なります。充填設備は、使用するフレコンの高さ、幅、吊りベルト位置に合わせて設計します。
袋口は、原料や粉じんが漏れないようにノズルへ確実に固定します。エア膨張式シールや機械式クランプを使用する場合があります。
充填中に袋が膨らむため、フレコンの側面や底部を適切に支持します。袋が偏った状態で膨らむと、形状が崩れ、搬送や保管が不安定になります。
袋の膨らみと脱気
微粉体を充填すると、原料と一緒に多量の空気が袋内へ入ります。空気が抜けにくいと、フレコンが必要以上に膨らみ、充填速度が低下します。
充填ノズルに脱気経路を設ける、集じん機で袋内の空気を吸引する、袋を振動させるなどの方法があります。
粉体へ強い振動を与えると、かさ密度が変化し、袋の高さや重量分布が変わります。製品の保管や輸送条件に合わせて振動時間を調整します。
粉じん対策
袋口と充填ノズルの隙間から粉じんが漏れないよう、密閉性の高いクランプを使用します。充填開始時やノズルを外すときは粉じんが発生しやすいため、局所集じんを行います。
集じん風量が強すぎると製品粉まで吸い込むため、袋内の空気だけを適切に排出できるよう調整します。
可燃性粉体を扱う場合は、フレコンの帯電防止仕様、設備接地、粉じん爆発対策を確認します。
処理能力に影響する要因
- 目標充填重量
- 原料の流動性とかさ密度
- 供給機の能力
- 大投入・小投入の切替え条件
- 袋のセットと取外し時間
- 脱気に必要な時間
- パレットの搬入・搬出方法
供給速度だけを上げても、袋のセットや搬出に時間がかかると設備全体の処理能力は上がりません。フォークリフト、ローラコンベヤ、パレット供給装置などを含めて検討します。
充填精度を高める方法
目標重量へ近づいたときの供給量を小さくし、供給停止後の落差を補正します。原料の流動性やホッパー残量が変化すると落差も変わるため、過去の実績値から補正量を更新する方法があります。
フレコンやパレットの風袋重量が異なる場合は、充填前に風袋引きを行います。袋や吊り具が周辺機器へ接触すると、ロードセルへ正しい荷重が加わらないため、接触を避けます。
異常時の確認方法
重量が安定しない場合は、フレコンの揺れ、ノズルやダクトの接触、ロードセル、床振動を確認します。充填量が目標を超える場合は、小投入量、落差補正、ゲートの閉止遅れを確認します。
原料が出ない場合は、ホッパー内のブリッジ、フィーダ、ゲート、レベルセンサを確認します。袋口から粉じんが漏れる場合は、クランプ、シール、集じん風量を確認します。
自動化の範囲
フレコンのセットや袋口接続を作業者が行い、充填だけを自動化する半自動方式が一般的です。さらに、空袋供給、袋口把持、パレット搬送、満袋搬出まで自動化する構成もあります。
自動化範囲が広くなるほど、袋寸法や形状の統一、位置決め精度、安全対策が重要になります。使用するフレコンの種類が多い場合は、段取り替え方法を検討します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、フレコン自動充填設備について、原料性状、目標重量、充填精度、処理能力、フレコン寸法などの仕様を確認して構成します。
ロードセル計量、供給機制御、袋口クランプ、集じん、パレット搬送、充填実績の保存についても、必要な自動化範囲を確認して検討します。
よくある質問
Q. フレコンのセットも完全自動化できますか？
A. 袋仕様や設備条件によって可能な場合がありますが、袋のばらつきや位置決めを考慮した専用機構が必要です。
Q. 1トン未満の充填にも対応できますか？
A. 目標重量、ロードセル容量、フレコン寸法を確認し、数百キログラム単位などにも対応できる場合があります。
Q. 粉じんが多い原料も充填できますか？
A. 袋口シール、脱気、局所集じんなどを組み合わせることで対応を検討します。
Q. 充填重量がばらつく原因は何ですか？
A. 原料流動性、落差、供給ゲートの応答、袋の揺れ、周辺機器との接触などが考えられます。
Q. 充填実績を保存できますか？
A. 品種、目標重量、実績重量、日時などを上位システムへ保存できる構成を検討します。