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バッチ計量
(バッチけいりょう)
バッチ計量とは、原料を一回の製造単位ごとに区切り、あらかじめ設定した重量まで計量する方式です。粉体、粒体、液体などを計量ホッパーや容器へ投入し、目標重量へ到達した後に次工程へ排出します。
コンクリート、食品、化学、飼料、樹脂など、複数の原料を配合する製造設備で広く使用されます。計量精度だけでなく、計量時間、原料切替、残留、誤投入防止、実績記録を含めた設計が重要です。
ハカルプラスでは、計量機、ロードセル、供給装置、ゲート、計量コントローラ、PLCを組み合わせたバッチ計量システムを検討します。
基本的な工程
一般的なバッチ計量は、次の流れで行います。
- 計量器のゼロ点確認
- 原料供給の開始
- 粗供給から微供給への切替
- 供給停止
- 重量安定判定
- 目標値との照合
- 計量済み原料の排出
- 実績値の保存
複数原料を同じ計量ホッパーへ順番に投入する累積計量と、原料ごとに別の計量器を使用する個別計量があります。
計量装置の構成
バッチ計量設備は、貯蔵ホッパー、供給装置、計量ホッパー、ロードセル、排出ゲートなどで構成されます。
計量コントローラまたはPLCが重量信号を取り込み、目標値に応じて供給機を停止します。タッチパネルでは配合、目標重量、実績、警報を管理します。
粗供給・微供給
計量時間を短縮しながら精度を確保するため、目標値から離れている間は大流量で粗供給し、目標値へ近づくと小流量の微供給へ切り替えます。
粗供給から微供給へ切り替える重量、供給停止重量、供給速度を原料ごとに設定します。
落差と停止後の原料
供給機を停止しても、供給口から計量ホッパーまでの間にある原料は落下を続けます。この量を落差または空中量と呼びます。
目標重量より手前で供給を停止し、落下中の原料を加えて目標へ近づけます。原料の流動性や供給速度によって落差量は変化します。
重量安定判定
原料投入直後は、衝撃や設備振動によって重量表示が変動します。一定時間内の重量変化が設定範囲へ収まったことを確認してから、計量値を確定します。
安定判定を厳しくすると精度は向上しやすい一方、計量時間が長くなります。設備振動と必要精度のバランスを取ります。
ゼロ点確認
計量開始前に、計量ホッパーが空であることを重量値から確認します。残留原料、付着、ゲートへの噛込みがあると、次回の計量値へ影響します。
ゼロ点が許容範囲外の場合は、排出不足や機械的な接触を確認し、必要に応じてゼロ補正を行います。
累積計量と個別計量
累積計量では、一つの計量ホッパーへ複数原料を順次投入します。装置を小型化できますが、前の原料の誤差が後の原料へ影響しやすくなります。
個別計量では、原料ごとに計量器を設けます。同時計量によって時間を短縮しやすい一方、設備数と設置スペースが増えます。
誤投入防止
原料選択や供給経路を誤ると、製品品質へ大きな影響を与えます。原料コード、ホッパー番号、配合データを照合し、対象外の供給機が動作しないようにします。
バーコードやRFIDを利用し、手投入原料と製造指示を照合する場合もあります。
過量・不足への対応
計量値が許容範囲を外れた場合は、警報を出して排出を禁止します。不足時に追加投入できる設備もありますが、過量時の原料回収は困難な場合があります。
過量の発生を減らすため、供給停止後の実績から次回の落差補正値を自動更新します。
排出制御
計量完了後、下流設備の受入れ準備を確認して排出ゲートを開きます。排出中は重量減少を監視し、一定時間内に空にならない場合は付着や詰まりとして警報を出します。
排出終了後にゲートを閉じ、重量がゼロ付近へ戻ったことを確認します。
計量実績の保存
製造日時、配合番号、原料名、目標値、実績値、誤差、作業者、警報などを保存します。品質管理、原料使用量管理、トレーサビリティに活用できます。
上位の生産管理システムや基幹システムへ実績を送信する構成も検討できます。
異常時の確認
計量値が安定しない場合は、設備振動、配管やダクトの接触、ロードセル周辺への異物噛込みを確認します。過量が多い場合は、落差補正、微供給量、ゲート応答を点検します。
重量が戻らない場合は、残留原料、付着、排出ゲートの開度を確認します。
保守と校正
分銅または既知荷重を使用し、ゼロ点、スパン、複数点で計量値を確認します。ロードセル、ジャンクションボックス、配線、供給装置、ゲートも点検します。
原料付着や機械摩耗によって供給特性が変わるため、実績を確認しながら制御値を見直します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、計量ホッパー、ロードセル、供給装置、排出ゲートを含む機械構成と、計量制御を一体で検討します。
配合設定、粗供給・微供給、落差補正、安定判定、誤投入防止、実績保存、上位連携まで対応できる場合があります。
よくある質問
Q. バッチ計量と連続計量は何が違いますか？
A. バッチ計量は一回分を区切って計量し、連続計量は原料を流しながら供給量を測定します。
Q. 一つの計量器で複数原料を計量できますか？
A. 累積計量として順番に投入できますが、残留や誤差の影響を確認する必要があります。
Q. 過量を防ぐにはどうしますか？
A. 粗供給・微供給、落差補正、供給機の応答改善を組み合わせます。
Q. 計量実績を保存できますか？
A. 目標値、実績値、誤差、配合、時刻などを保存できます。
Q. 既設の手動計量を自動化できますか？
A. 供給装置、ロードセル、制御盤の追加可否を確認し、自動化できる場合があります。