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コンベアスケール
(コンベアスケール)
コンベアスケールとは、ベルトコンベアで連続搬送される粉体、粒体、鉱石、骨材、飼料などの重量を、搬送を止めずに計測する装置です。
ベルト上に載っている搬送物の単位長さ当たりの荷重と、ベルトの移動速度を連続的に測定し、その積から瞬時輸送量を求めます。さらに、瞬時輸送量を時間ごとに積算することで、一定期間に搬送した総重量を算出します。
ハカルプラスでは、ロードセル、速度検出器、計量コントローラ、PLC、タッチパネル、インバーターなどを組み合わせ、輸送量の計測、記録、警報、定量供給制御まで含めたシステムを構築します。
コンベアスケールの計測原理
コンベアスケールでは、ベルト上の単位長さ当たりの荷重と、ベルト速度を測定します。
単位長さ当たりの荷重をW、ベルト速度をv、瞬時輸送量をQとすると、基本的な関係は次の式で表されます。
Q＝W×v
Wをkg/m、vをm/sで表した場合、Qの単位はkg/sです。
例えば、ベルト上の荷重が20kg/m、ベルト速度が1.5m/sの場合は、次のようになります。
Q＝20×1.5＝30kg/s
1時間当たりでは、次の輸送量になります。
30×3,600＝108,000kg/h＝108t/h
積算輸送量の求め方
一定期間に搬送した総重量は、瞬時輸送量を時間に沿って積算して求めます。
積算輸送量をM、瞬時輸送量をQ、時間をtとすると、次の関係になります。
M＝∫Qdt
瞬時輸送量が一定の場合は、次の式で求められます。
M＝Q×t
例えば、50t/hで30分間搬送した場合の積算輸送量は25tです。
実際には搬送量が変動するため、計量コントローラが短い周期で瞬時輸送量を演算し、その値を順次加算します。
主な構成機器
計量架台・計量ローラー
ベルトと搬送物の荷重を受け、ロードセルへ力を伝える部分です。計量部の変形、摩擦、周辺ローラーとの高さ関係は、測定精度へ影響します。
ロードセル
計量架台へ加わる荷重を電気信号へ変換します。搬送物だけでなく、ベルト自体の重量、張力、付着物の影響も受けるため、ゼロ点調整が必要です。
速度検出器
ベルトまたは従動ローラーの回転を検出し、ベルト速度を求めます。
ローラー径をD、回転数をNとすると、理論上のベルト速度vは次の式で表されます。
v＝πDN÷60
Dをm、Nをmin−1で表した場合、vの単位はm/sです。
計量コントローラ
ロードセル信号と速度信号を取り込み、瞬時輸送量と積算輸送量を演算します。表示、警報、アナログ出力、パルス出力、通信なども行います。
ゼロ点調整とスパン調整
ゼロ点調整
搬送物がない状態でベルトを運転し、ベルト重量や機械的な荷重を基準値として差し引きます。
ベルトの継ぎ目、付着物、温度、張力の変化によってゼロ点は変動するため、定期的な空運転確認が必要です。
スパン調整
既知の荷重を加え、表示値が基準値と一致するように感度を調整します。分銅、校正チェーン、試験搬送物などを使用します。
実際の搬送物を一定量通過させ、別のはかりで測定した重量と比較する実搬送試験は、設備全体を含めた精度確認に有効です。
計測精度に影響する要因
- ベルト張力やテークアップ状態の変化
- ベルトの蛇行や浮き上がり
- 搬送物の片寄り
- ベルトやローラーへの原料付着
- 速度検出ローラーの滑り
- 周辺設備から伝わる振動
- 計量ローラーと周辺ローラーの高さずれ
投入直後やカーブ部など、搬送物やベルトが安定しない場所では計測値が変動しやすくなります。計量部は、ベルトが直線的に安定して走行する位置へ設置します。
搬送物の偏りとベルト状態
搬送物がベルトの片側へ偏ると、計量架台へ荷重が均等に伝わらず、測定誤差の原因になります。
投入シュートやガイドを調整し、搬送物をベルト中央へ安定して供給します。また、ベルト蛇行、ローラー固着、付着物の堆積も定期的に点検します。
通常運転時の荷重がロードセル容量に対して小さすぎる場合は、ゼロ点変動やノイズの影響が相対的に大きくなります。最大輸送量だけでなく、通常時と最小時の荷重も考慮して容量を選定します。
起動・停止時の積算処理
ベルトの起動直後や停止直前は、速度が安定していないため、そのまま積算すると誤差が生じることがあります。
速度が設定値以上になった時点で積算を開始し、一定値以下になった場合は積算を停止するなどの条件を設けます。
荷重信号がある状態でベルトが停止した場合は、原料が計量部に滞留している可能性があります。再起動時に同じ原料を二重に積算しない処理も必要です。
定量供給制御への利用
瞬時輸送量をフィードバックし、ベルト速度や上流側フィーダーの供給量を調整することで、一定の輸送量を維持できます。
目標輸送量をQset、実際の輸送量をQ、偏差をeとすると、次の式で表されます。
e＝Qset－Q
実輸送量が目標より少ない場合は供給速度を上げ、多い場合は供給速度を下げます。
ただし、供給位置から計量位置までに搬送時間があるため、速度変更の結果が測定値へ現れるまで遅れがあります。制御を強くしすぎると、供給量が上下を繰り返す可能性があります。
異常監視
- ベルト運転中に速度信号が入力されない
- 速度信号があるのに荷重が検出されない
- ベルト停止中に大きな荷重が残っている
- ロードセル信号が測定範囲を外れている
- 瞬時輸送量が上限・下限を超えている
- 速度検出器や通信機器に異常がある
異常発生時は、警報表示、積算停止、上流フィーダー停止など、設備運用に応じた処理を行います。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、搬送物の種類、最大・最小輸送量、ベルト幅、ベルト速度、設置環境を確認し、コンベアスケールを含む計量・搬送システムを設計します。
ロードセル、速度検出器、計量コントローラ、PLC、タッチパネルを組み合わせ、瞬時輸送量と積算輸送量の演算、表示、保存、警報、外部出力を構成します。
さらに、インバーターや上流フィーダーと連携した定量供給制御、生産管理システムへの実績送信、既設設備の制御更新にも対応します。
よくある質問
Q. ベルトが空でも重量が表示される場合はどうしますか？
A. ベルトやローラーへの付着、張力変化、ゼロ点のずれが考えられます。ベルトを空運転し、付着状態とゼロ点を確認します。
Q. ベルト速度を変更しても正しく計測できますか？
A. 実際のベルト速度を速度検出器で測定していれば可能です。速度信号が指令値だけの場合は、滑りによる誤差に注意が必要です。
Q. 輸送量が安定しない原因は何ですか？
A. 投入量の変動、搬送物の偏り、ベルト蛇行、張力変化、付着物、速度検出の滑りなどが考えられます。
Q. 既設のベルトコンベアへ追加できますか？
A. 直線部の長さ、ベルト幅、ローラー配置、架台強度、振動、設置スペースを確認し、追加可能かを判断します。
Q. 計測精度を維持するために必要な点検は何ですか？
A. ゼロ点・スパンの確認、ベルト張力と蛇行の調整、付着物の除去、速度検出器、ロードセル、計量ローラーの点検が必要です。