フレキシブルスクリューコンベア

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(フレキシブルスクリューコンベア)

フレキシブルスクリューコンベアは、柔軟性のある搬送チューブの内部でスパイラル状のスクリューを回転させ、粉体や粒体を押し進める搬送装置です。一般的なスクリューコンベアのような剛性の高い鋼製ケーシングではなく、樹脂製などの曲げられるチューブを使用するため、直線だけでなく、緩やかな曲線や傾斜を含む経路にも対応しやすいことが特徴です。

床面付近の原料投入部から、上方にあるホッパー、計量機、混合機、充填機などへ原料を搬送する用途で使用されます。比較的省スペースで設置でき、既設設備を避けるような経路も検討しやすい一方、搬送能力や寿命は、原料の流動性、付着性、圧縮性、粒径、摩耗性、搬送距離、傾斜角度によって大きく変わります。

フレキシブルスクリューコンベアの仕組み

主な構成要素は、搬送チューブ、内部のスクリュー、駆動モーター、減速機、投入ホッパー、投入口、排出口、支持金具などです。スクリューが回転すると、チューブ内の原料がらせん形状に沿って搬送方向へ移動します。

内部には、中心軸を持たないコイル状のスクリューが用いられることがあります。中心部が空いているため、粉体や粒体がスクリュー内部へ入りやすく、緩やかな曲線経路にも追従しやすい構造です。ただし、中心軸を持つ形式や特殊形状のスクリューもあり、装置構造はメーカーや用途によって異なります。

駆動部は排出口側へ設け、スクリューを引っ張る方向で回転させる構成が一般的です。引張状態で回転させることで、長いスクリューの座屈や振れを抑えやすくなります。ただし、搬送距離や配置条件によっては投入側へ設置する場合もあります。

主な用途

袋開封部からホッパーや計量機への原料搬送
床面付近から上方設備への傾斜搬送
混合機、充填機、供給機への原料供給
既設設備を避ける緩やかな曲線経路での搬送
作業者による原料持ち上げ作業の軽減
限られた設置スペースへの搬送経路追加

例えば、作業者が低い位置で原料袋を開封し、その原料を上部の貯留ホッパーへ搬送する構成があります。原料を高所まで持ち上げる作業を減らし、投入作業の負担軽減や安全性向上につなげられる場合があります。

一般的なスクリューコンベアとの違い

一般的なスクリューコンベアは、鋼製のトラフやパイプ内で、中心軸を持つスクリューを回転させる構造が多く、直線的な水平・傾斜搬送に適しています。ケーシングの剛性が高く、大きな搬送能力や比較的長い搬送距離に対応しやすい方式です。

フレキシブルスクリューコンベアは、柔軟なチューブを使用するため、経路の自由度を確保しやすく、比較的簡潔な構成にできます。一方、曲げが急になるほどスクリューとチューブの接触が増え、摩耗、発熱、振動、駆動負荷の増加につながります。

どちらが適するかは、搬送物、搬送距離、傾斜角度、必要能力、清掃性、摩耗性、設置スペースなどを総合して判断します。

搬送能力の考え方

搬送能力は、スクリューが1回転する間に移動させる原料体積、回転速度、充填率、原料のかさ密度などによって決まります。概算上の質量搬送量Qは、次のように考えられます。

Q＝V×n×φ×ρ_b

Qは単位時間当たりの質量搬送量、Vはスクリュー1回転当たりの理論搬送体積、nは単位時間当たりの回転数、φは充填率、ρ_bは原料のかさ密度です。

例えば、1回転当たりの理論搬送体積が0.001m³、回転速度が毎分100回転、充填率が0.5、かさ密度が600kg/m³の場合、理論搬送量は毎分30kgとなります。

実際には、傾斜、曲がり、原料の滑り、圧縮、付着、供給状態によって能力が低下します。特に傾斜角度が大きい場合や曲線部が多い場合は、理論値との差が大きくなるため、実粉テストや試運転による確認が重要です。

設計・制御上のポイント

原料特性を確認する

かさ密度、粒径、粒度分布、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、水分、繊維質の有無などは、搬送能力と装置寿命に影響します。流動性が高い粉体でも、非常に細かい場合はチューブ内で締まり、駆動負荷が増えることがあります。

圧縮すると固まりやすい粉体、粘着性の高い原料、長い繊維を含む原料、大きな凝集物や異物を含む原料では、安定搬送が難しい場合があります。原料名だけで判断せず、実際の保管状態や含水率も確認します。

搬送距離・傾斜・曲げ半径を検討する

搬送距離が長くなるほど、スクリューとチューブの摩擦抵抗が増加します。傾斜角度が大きい場合は、原料が重力によって戻ろうとするため、水平搬送より能力が低下することがあります。

チューブを急角度で曲げると、曲線部でスクリューが内面へ強く押し付けられ、摩耗や発熱が進みやすくなります。機器ごとの最小曲げ半径を確認し、曲線の数を減らして、できるだけ緩やかな経路とします。

投入口への供給状態を安定させる

投入口へ原料を過剰に供給すると、スクリュー周辺へ原料が詰まり、モーター過負荷やスクリュー変形につながる場合があります。反対に供給が不足すると、スクリューが空回りし、搬送量が不安定になります。

投入ホッパー内でブリッジやラットホールが発生する原料では、アジテータ、振動機、エアレーションなどを組み合わせます。コンベアだけでなく、ホッパー形状と原料の流れを含めて設計する必要があります。

回転速度と搬送量を調整する

インバーターでモーターの回転速度を変更することで、搬送量を調整できます。ただし、回転速度を2倍にしても、搬送量が正確に2倍になるとは限りません。原料の充填状態、傾斜、滑り、圧縮などの影響を受けるためです。

回転速度を上げすぎると、原料の破砕、温度上昇、スクリューの振動、チューブ摩耗が増える場合があります。必要な能力を確保できる範囲で適切な速度を設定します。

計量設備と組み合わせる

フレキシブルスクリューコンベアは搬送装置であり、単体では高精度な定量供給が難しい場合があります。バッチ計量では、計量ホッパーへ原料を搬送し、目標重量へ近づいた段階で低速運転へ切り替える構成が考えられます。

停止後もチューブや排出口に残った原料が落下するため、停止後落差を考慮して目標重量より手前で停止します。高い計量精度が必要な場合は、専用の微供給機、供給ゲート、計量機などとの組み合わせを検討します。

起動・停止順序を設定する

起動時は、下流設備が受入可能であることを確認し、フレキシブルスクリューコンベアを先に運転します。正常な回転を確認してから、投入口へ原料を供給します。

停止時は、原料供給を先に止め、チューブ内の原料をできるだけ排出するための空運転を行ってからコンベアを停止します。原料を充填したまま停止すると、再起動時に大きな負荷がかかり、起動できないことがあります。

前後設備とのインターロックを設ける

搬送先のホッパーが満杯、計量機が排出中、混合機が受入不可などの状態では、コンベアを運転させない制御が必要です。下流側で異常が発生した場合は、原料供給を直ちに停止し、必要に応じてコンベアを空運転してから停止します。

上流側の投入機器、下流側の計量機、混合機、ゲートなどと起動・停止順序を連動させ、原料のあふれや詰まりを防ぎます。

異常監視・復旧・保守

主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、回転異常、チューブ内の詰まり、異物のかみ込み、搬送先満杯などがあります。運転指令中に回転が検出されない場合や、電流値が設定値を超えた場合は、上流側の供給を停止します。

詰まりが発生した場合は、原料供給を停止し、駆動部の電源を遮断してから原因を確認します。無理な正転・逆転を繰り返すと、スクリューやチューブを損傷する可能性があります。逆転操作を行う場合は、装置仕様と安全条件を確認します。

定期点検では、スクリューの摩耗や変形、チューブ内面の摩耗、駆動部の異音や発熱、減速機、支持金具、接続部からの粉漏れを確認します。摩耗が進むと搬送量の低下やチューブ破損につながるため、運転時間や搬送量を交換時期の目安として管理する方法もあります。

清掃と品種切り替え

チューブ内やスクリュー表面に原料が残留すると、異なる品種への混入につながる場合があります。品種切り替えを行う設備では、スクリューとチューブの取り外し方法、空運転で除去できる範囲、清掃手順、残留許容量を確認します。

水洗いが必要な場合は、チューブ、スクリュー、接続部、駆動部が洗浄条件へ対応できるかを確認します。洗浄後に水分が残ると、粉体の付着や固化、腐食の原因になるため、乾燥方法も含めて検討します。

食品や薬品を扱う場合は、接粉部材質、異物混入防止、分解性、洗浄確認方法など、品質管理上の要求に合った構造が必要です。

他の搬送方式との使い分け

大きな高低差を垂直方向へ搬送する場合は、バケットコンベアが適することがあります。長距離や複数の曲がりを含む経路では、空気輸送システムが選択肢になります。

フレキシブルスクリューコンベアは、比較的短い距離で、緩やかな曲がりや傾斜を含む経路を省スペースで構成したい場合に適しています。ただし、原料によって搬送状態が大きく異なるため、方式選定では搬送能力だけでなく、原料品質への影響、清掃性、消耗部品、運転コストも比較します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、搬送する粉体・粒体の特性、必要な搬送能力、搬送距離、傾斜角度、曲げ半径、設置経路、清掃性、前後設備との取り合いを確認し、フレキシブルスクリューコンベアを含む搬送設備を検討します。

コンベア単体だけでなく、投入ホッパー、アジテータ、供給機、計量機、混合機、排出シュートなどを含む機械設計や、モーター、インバーター、センサ、安全機器を組み込んだ制御盤設計に対応します。

PLCによる起動・停止順序、空運転、上流・下流設備とのインターロック、過負荷、詰まり、満杯などの異常監視、タッチパネルへの運転状態・警報・復旧手順の表示まで、設備全体に合わせて構成します。

計量設備と組み合わせる場合は、粗供給・微供給、停止後落差、重量安定判定、補正値管理、計量実績や異常履歴の保存も検討します。原料特性による影響が大きい場合は、実粉テストによって搬送能力、付着、圧縮、残留、摩耗傾向などを確認し、機器選定と制御条件へ反映します。

よくある質問

Q. 搬送量が徐々に低下する場合は何を確認しますか？

A. スクリューやチューブの摩耗、投入口でのブリッジ、原料の付着、回転速度の低下、排出口の詰まりなどを確認します。原料の水分やかさ密度が変化している場合もあります。

Q. 曲線部で異音や振動が発生する原因は何ですか？

A. 曲げ半径が小さい、支持間隔が適切でない、スクリューやチューブが摩耗している、原料が詰まりかけているなどの原因が考えられます。運転を止めて経路と内部状態を確認します。

Q. 満載状態から再起動できますか？

A. 原料、搬送距離、傾斜、モーター容量によっては再起動できない場合があります。通常は原料供給を先に止め、チューブ内を空に近づけてから停止する運用が適しています。

Q. 既設設備で搬送能力を上げられますか？

A. 回転速度を上げる方法がありますが、モーター容量、スクリュー強度、チューブ摩耗、排出口能力、下流設備の受入能力を確認する必要があります。単純に高速化すると詰まりや原料破損が増える場合があります。

Q. 既設設備へ後付けする際に何を確認しますか？

A. 投入口と搬送先の位置、搬送距離、傾斜、最小曲げ半径、支持方法、清掃・交換スペース、電源、制御盤の入出力を確認します。前後設備との運転信号や満杯信号の取り合いも必要です。