供給機用減速機：速度・トルク・出力の選定ガイド

供給機用減速機付きモーター：速度、トルク、出力の選定方法

供給機用減速機付きモーターは、電気モーターと減速機で構成される駆動ユニットであり、低速出力と適切なトルクを生成して材料の搬送や定量供給を行う役割を担います。この構成は、スクリューフィーダー、コンベア、チェーンコンベア、ロータリーバルブ、スクリュー式定量供給機などで一般的に使用されます。

選定はモーターの出力（kW）だけで判断することはできません。十分なkW数があっても、材料が充填された状態での始動ができなかったり、供給量が不正確になったり、あるいは減速比、トルク、取付形式、外部負荷が不適切であれば早期故障の原因となります。そのため、処理能力、出力速度、材料特性、始動負荷、運転モードを総合的に検討する必要があります。

供給機には減速機付きモーターと減速機のどちらを使用すべきか？

回転式供給機の多くでは、完成品の減速機付きモーターが使用されます。モーターが回転運動を生成し、減速機が速度を低下させ、機械軸に必要な出力トルクを得る仕組みです。

供給機用減速機という呼称は、減速機が単体で設置され、以下のような駆動源から動力を受ける場合に適しています：

• 分離型電気モーター

• カップリング

• ベルトまたはチェーン伝動

• 中間軸

• 機械に既存の駆動源

以下のように区別できます：

完成品の駆動ユニットを求める場合、供給機用減速機付きモーターという呼称が実際の用途により適しています。ただし、最終的な構成は機械の構造と設置計画に基づいて決定する必要があります。

減速機付きモーターが一般的に使用される供給機

スクリューフィーダー

スクリューフィーダーは、スクリュー羽根を使用して粉体、粒体、またはバラ物を水平または傾斜方向に搬送します。

スクリュー負荷の特性：

• 出力回転速度は通常低い

• 動作トルクが比較的大きい

• 空転時よりも材料負荷時の始動が困難

• 湿気、粘着性、または固結した材料は負荷を大幅に増大させる可能性がある

• スクリュー軸にスラスト荷重が発生する場合がある

• 長いスクリューは適切な軸受で支持する必要がある

スクリューコンベア用減速機付きモーターは、実際の始動条件に基づいて確認する必要があります。適切な計算を行わずに、減速機の出力軸にスクリューアセンブリの全重量、曲げモーメント、およびスラスト荷重を直接負荷させないでください。

ベルトフィーダー

ベルトフィーダーは、粉砕機、混合機、包装機、または後続の製造工程へ材料を供給します。

駆動装置の一般的な要件：

• 安定したベルト速度

• 負荷状態での始動が可能であること

• 流量調整が可能であること

• スムーズな動作で、負荷の急変を抑えること

• スプロケット、プーリー、または駆動ドラムにおけるラジアル荷重の確認

減速機からドラムへの伝動にチェーンやベルトを使用する場合、スプロケット径、張力、および軸肩に対する取り付け位置に注意してください。傾斜ベルトコンベアの場合は、停止時に負荷が逆流するリスクをさらに評価する必要があります。

チェーンフィーダー

チェーンフィーダーは、重量物、高負荷、または衝撃を伴う作業条件に適しています。

一般的な特性：

• 比較的低い回転速度

• 大きな出力トルク

• 重い始動負荷

• 材料量に応じて変化する負荷

• チェーンおよび牽引機構に衝撃が発生する可能性がある

チェーンフィーダー用モーターは、平均出力だけで選定してはなりません。始動トルク、最大トルク、始動頻度、および減速機の耐荷重能力を併せて確認する必要があります。

ロータリーバルブ（ロータリーフィーダー）

ロータリーバルブは、回転羽根を使用して粉体や粒体を各計量室を通して供給します。

モーター出力はそれほど大きくない場合でも、駆動装置は以下を満たす必要があります：

• 低速で安定した回転

• 摩擦に打ち勝つ十分なトルク

• 材料がある状態での始動能力

• 羽根とケーシングの間に粒子が挟まるリスクへの対応

• 速度による流量調整能力

• 過負荷時の保護対策

ロータリーバルブ用モーターは、類似の機械で使用されているモーターサイズだけでなく、実際のトルクに基づいて選定する必要があります。

スクリュー式定量供給機

スクリュー式定量供給機は、スクリュー速度が材料流量に直接影響するため、安定した回転速度が求められます。

選定時には以下を確認する必要があります：

• スクリュー径およびピッチ

• スクリューの充填率

• 材料の流動特性

• 速度調整範囲

• 流量の安定性

• 始動および停止時の負荷

振動フィーダーは別のケースです。このタイプは通常、振動モーター、電磁振動機、または専用の振動発生機構を使用し、標準で減速機付きモーターを使用することはありません。

フィーダー用減速機付きモーターの選定方法

供給する材料の特定

材料の特性は、負荷トルクと始動能力に直接影響します。

重要な情報は以下の通りです：

• かさ密度

• 粒径

• 含水率

• 付着性

• 固結性

• 摩耗性

• 材料温度

• 流動性（安息角）

同一の機械であっても、乾燥した粒体から湿った材料や付着性の高い材料に変更すると、負荷が大幅に増加する可能性があります。そのため、材料特性が変化した場合は、減速機付きモーターの構成をそのまま維持すべきではありません。

供給能力の特定

供給能力は以下のように表されます：

• kg/h

• t/h

• m³/h

• L/min

• 個/min

機械の原理や寸法が不明な場合、供給能力を直接モーター出力に換算することはできません。

スクリューコンベアの場合は、スクリュー径、ピッチ、長さ、傾斜角、充填率が必要です。ベルトコンベアの場合は、ベルト長、ベルト幅、傾斜角、材料負荷、およびプーリー径を知る必要があります。

出力回転数の特定

出力回転数は、供給流量に直接影響します。

モーター回転数と減速比の基本的な関係式は以下の通りです：

n₂ = n₁ / i

ここで：

• n₁：モーター回転数（r/min）

• n₂：出力回転数（r/min）

• i：減速比

例えば、モーター回転数が1,400 r/minで減速比が28の場合：

n₂ = 1,400 / 28 = 50 r/min

これは理論上の回転数に過ぎません。実際の回転数は、モーターの特性、負荷、およびスリップ率に依存します。上記の例は、すべてのフィーダーに対して50 r/minを推奨するものではありません。

運転トルクの計算

対象となる軸における機械的出力が判明している場合、トルクは概算で算出可能です：

T = 9,550 × P / n

ここで：

• T：トルク（Nm）

• P：機械的出力（kW）

• n：回転数（r/min）

モーター出力を利用して減速機出力側のトルクを推定する場合は、伝動系の損失を考慮する必要があります。モーター出力に減速比を直接乗じて、それを実際の出力トルクと見なすべきではありません。

初期計算の結果はあくまで予備選定のためのものです。最終的なモデルは、連続トルク、短時間負荷、および機械の運転条件を満たす必要があります。

始動トルクの確認

フィーダーは、以下のような場合に通常より高い始動トルクを必要とします：

• スクリュー内に材料が充填されている場合

• ベルトコンベアが全負荷状態で始動する場合

• 材料が圧縮または固結している場合

• ロータリーバルブに粒体が噛み込んでいる場合

• 材料を入れたまま長時間停止していた場合

• 機構に大きな静摩擦がある場合

モーターは、初期抵抗を克服しシステムを加速させるために十分なトルクを発生させる必要があります。減速機もまた、始動時の短時間トルクに耐えうるものでなければなりません。

駆動装置は定常運転時には十分なトルクがあっても、始動トルクが不足していれば起動できない場合があります。

運転モードの確認

以下を明確にする必要があります：

• 連続運転かバッチ運転か

• 1日あたりの稼働時間

• 1時間あたりの始動回数

• 正逆転の有無

• 無負荷始動か全負荷始動か

• 負荷変動の度合い

• 周囲温度

• 粉塵および湿度のレベル

連続運転、頻繁な始動、または頻繁な過負荷が発生する機械は、短時間運転や安定負荷の機械とは異なる評価が必要です。

ラジアル荷重およびアキシアル荷重の確認

スプロケット、プーリー、歯車、およびドラムは、減速機の軸にラジアル荷重をかけます。この荷重は以下の場合に増加します：

• スプロケットやプーリーの直径が小さい場合

• チェーンやベルトの張力が過剰な場合

• 駆動部品が軸端から離れた位置にある場合

• 衝撃荷重がある場合

• ドラムやプーリーの重量が大きい場合

スクリューコンベアは、材料の押し出し力によりアキシアル荷重が発生することもあります。長いスクリュー軸やドラムには専用の軸受が必要です。負荷能力を確認していない状態で、減速機の軸のみで支持することは避けてください。

適切なギヤードモーターの選定

ヘリカルギヤードモーター

比較的静かな運転、良好な伝達効率、および連続運転が求められるコンベア、スクリューコンベア、ロータリーバルブ、定量供給機に適しています。

機械構造に応じて、脚取付型またはフランジ取付型を選択可能です。

平行軸ギヤードモーター

大きな出力トルクが必要で、モーターを機械軸と平行に配置したい場合に適しています。この構成は、軸方向の全長を短縮するのに役立ちます。

直交軸ギヤードモーター

伝達方向を90度変更する必要がある場合や、直線状にモーターを設置するスペースが限られている場合に適しています。

適合性は、負荷、取付姿勢、および特定の減速機タイプに基づいて確認する必要があります。

中空軸ギヤードモーター

中空軸タイプは機械軸に直接取り付けることができ、カップリングを減らして駆動系をよりコンパクトに配置できます。

選定前に以下を確認してください：

• 機械軸径

• キー溝

• 取付長さ

• トルクアーム

• 取り外し用クリアランス

• メンテナンス計画

あらゆる供給機に適した万能なギヤードモーターは存在しません。選定は、スペース、負荷、伝達方向、および機械構造に依存します。

供給機にインバータを使用すべきか？

インバータは以下の場合に適しています：

• 供給流量の調整

• ソフトスタートおよびソフトストップ

• 後工程との同期

• 多段階速度運転

• センサーによる制御

• 始動電流の制限

ただし、長時間にわたってモーター速度を下げすぎると、自己冷却能力が低下する可能性があります。低速で高トルクが必要な負荷の場合は、モーターの特性、制御モード、およびインバータの過負荷耐性を確認する必要があります。

適切に設定する必要があるパラメータは以下の通りです：

• モーターの電圧および電流

• 定格出力および定格周波数

• 加速時間

• 減速時間

• 電流制限

• 制御モード

モーター、減速機、または変速比の選定が不適切な場合、インバータ単体でトルク不足を解消することはできません。

供給機タイプ別クイック選定表

選定時によくある間違い

kW出力のみで選定する

同じ出力でも出力回転数が異なればトルクも異なります。出力値だけでは適切な駆動ユニットを決定できません。

始動負荷を確認しない

空転時は正常に動作しても、スクリュー、コンベア、またはロータリーバルブに材料が充填された状態では始動できない場合があります。

材料を変更しても構成を維持する

密度が高い、水分量が多い、または固まりやすい材料は、負荷トルクを大幅に増大させる可能性があります。

インバータによる過度な減速

低速で長時間運転されるモーターは、適切に選定されていない場合、過熱したり、十分なトルクを維持できなくなることがあります。

減速機軸に外部負荷のすべてを負担させる

スクリュー、ドラム、プーリーには適切な支持構造が必要です。減速機の軸をメインの支持軸として使用することは避けてください。

材料詰まりの可能性を無視する

材料が詰まったり固まったりした場合のトルクは、通常運転時よりもはるかに高くなる可能性があります。

取付姿勢を確認しない

水平、垂直、または傾斜した取付は、潤滑、オイルシール、通気、およびベアリングの寿命に影響を与える可能性があります。

ギヤードモーター選定時に必要な情報

正確な選定のため、お客様には以下の情報をご提供いただくことを推奨します：

• 供給機の種類

• 材料の種類

• 密度

• 要求供給能力

• 出力回転数

• スクリュー、コンベア、またはロータリーバルブの寸法

• 無負荷起動か負荷起動か

• 稼働時間

• 起動回数

• 正逆転の有無

• 取付形式

• 軸寸法

• インバータ使用の有無

• 機械の写真または図面

よくある質問

供給機にはギヤードモーターと減速機のどちらを使用すべきですか？

多くの回転式供給機では、ギヤードモーターが使用されます。減速機を単体で取り付けるのは、モーターと減速機を独立して配置する必要がある場合や、すでに駆動源がある場合に適しています。

供給機用ギヤードモーターの回転数はどれくらいが適切ですか？

一律の速度はありません。機械の種類、構造のサイズ、材料の特性、および要求供給能力によって異なります。

機械が詰まった場合、モーター出力を上げるべきですか？

すぐにモーター出力を上げることは推奨されません。材料、機械的クリアランス、減速比、起動トルク、および減速機の許容負荷を確認する必要があります。

インバータを使用して流量を調整できますか？

はい。速度を変更することで、スクリューコンベア、ベルトコンベア、またはロータリーバルブの流量を調整できます。ただし、低速時のトルクとモーターの冷却能力を確認する必要があります。

スクリューコンベアを減速機の軸に直接接続できますか？

直接接続は可能ですが、スクリュー軸には適切な支持システムが必要です。減速機の軸にスクリューの重量や軸方向荷重のすべてを負担させないでください。

傾斜供給機にはブレーキや逆転防止装置が必要ですか？

停止時に負荷が逆流する傾向がある場合は必要になる可能性があります。選択は、機械の構造、負荷レベル、および安全要件によって異なります。

MDriveTechによる供給機用ギヤードモーターのコンサルティング

MDriveTechは、以下の用途向けにDSK、Nara Samyang、およびNKのギヤードモーターと減速機の選定をサポートします：

• スクリューフィーダー

• ベルトコンベアフィーダー

• チェーンフィーダー

• ロータリーバルブ

• 定量供給機

• 原料供給システム

適切な選定のため、材料、供給能力、出力回転数、構造のサイズ、取付形式、および起動条件に関する情報をご提供ください。

ホットライン: 0868 789 647
Email: [email protected]

結論

スクリューフィーダー、コンベア、チェーンコンベア、またはロータリーバルブの大部分は、低速かつ適切なトルクを得るためにギヤードモーターを使用しています。モーターと減速機を独立して配置する必要がある場合や、システムに既に駆動源が存在する場合は、分離型減速機が使用されます。

フィーダー用ギヤードモーターを選定する際は、速度、トルク、材質、処理能力、始動負荷、および設置条件を総合的に評価する必要があります。kW出力のみに依存したり、異なる稼働条件の機械構成をそのままコピーしたりすることは避けてください。