コンベヤ用油圧モーター：ベルト速度、トルク、油圧供給量のマッチング

コンベヤ用油圧モーターを選定する際は、プーリーのトルクと回転速度を併せて指定してください。その負荷における供給能力、負荷始動、シャフト支持、停止時の性能を確認してください。提案された構成は、その動作範囲全体にわたって十分な性能を発揮できることを証明する必要があります。

以下の例では、1つのベルト要件に対して2回の試行による変位量を示しています。利用可能な圧力によって一方の試行は除外され、利用可能な流量によってもう一方の試行は目標速度に達しません。これらの結果を同じワークシートにまとめておくことで、サプライヤーは解決すべき明確な問題を把握できます。

以下の説明はベルトコンベアに関するものです。他のコンベアタイプについては、それぞれ独自の荷重評価が必要です。数値例では、BLINCE評価や報告されたプロジェクト結果とは別の、架空の設計入力値を使用しています。これらの数値例は、機械の圧力設定の変更を承認することなく、評価方法を説明するものです。

モーターの種類を選択する前に、コンベアの用途を定義してください。

積載容量だけでは駆動装置を計算するには不十分です。レイアウトには、搬送する材料を特定した上で、ベルト支持部、駆動位置、傾斜角、必要な移動量も考慮する必要があります。折りたたみ式または可動式のコンベヤには、複数の想定される動作構成が存在する場合があります。

運転指示書には、空運転、生産、および積載後の再起動の予定をすべて含めてください。連続運転機械では、上流側の停止によってベルト上に材料が残る場合があります。その場合、必要な再起動条件は、残った材料を反映させる必要があります。

各負荷状態を供給条件と一致させてください。移動式選別プラントでは、複数の機能がポンプを共有する場合があります。公称最大流量だけでは、同時運転時のコンベアへの負荷配分は不明です。

負荷評価の追跡可能性を確保してください。コンベヤ設計者は、駆動力またはプーリートルクを直接提供することができます。あるいは、検証済みの計算または適切な測定によって算出することも可能です。どの経路でその数値が得られたか、またそれがどのような運転条件を表しているかを記録してください。抵抗や形状を考慮しない総物質質量だけでは、この目的には不十分です。

既存のBLINCEアプリケーションページ（例えば「移動式選別プラント」など）は、有用な機器情報を提供しますが、その機械に搭載されているすべてのコンベアのモーター定格を規定するものではありません。個々の駆動装置には、それぞれ独自の動作要件と構成を選択する必要があります。

ベルトの動きを定義された駆動インターフェースに変換する

ベルト速度とモーター回転数（RPM）は異なる単位を使用します。この関係は、有効駆動プーリー直径とあらゆる伝達機構を介して成り立ちます。駆動部での滑りがなく、有効プーリー直径d（メートル）の場合、プーリー速度は次のようになります。

プーリー回転速度 n (rpm) = 60 × ベルト回転速度 v (m/s) ÷ (π × d (m))

以下のワークシートでは、駆動スリップがないことを前提として、有効直径を0.20mとしています。回転数（RPM）の計算は動きのみを表しており、牽引力は機械的なチェック項目として扱われます。

コンベヤ設計者がそのプーリーにニュートン単位の有効接線駆動力Fを与える場合、対応するトルクは次のようになります。

プーリーのトルク T、N・m = F × d ÷ 2

Fは正味有効接線方向駆動力要件です。軸荷重評価には、実際のベルト張力と形状を個別の入力として必要とし、Fをベアリング荷重全体として扱うことはできません。

減速段を含む提案では、モーター側の計算を別途行う必要があります。まず、両方の提案を同じコンベアインターフェースで比較し、次に伝達機構を遡って調べてください。これにより、減速機後の出力トルクを、同等のモーター単体の定格値と誤認することを防ぎます。

ベルト速度目標値を算出した工程計算式を保持してください。モーター速度の数値から直接1時間あたりのトン数を推測するのではなく、意図した積載量に必要なスループットまたは製品間隔を算出する必要があります。

圧力と流量を1つのサイジング例で同時にチェックします

以下の机上例は、トルクや速度だけから排気量を選定できない理由を示しています。この例では、予備的な運転計算に想定される効率を使用していますが、実際の選定には、提供されるモータの運転データが必要です。特に、これらの運転時の想定値では始動トルクは算出されません。

例として挙げた滑車をそのまま使用し、重負荷で定常運転している状態を追加します。追加の前提条件は以下のとおりです。

この計算における効率値は仮定値であり、BLINCEの標準値ではありません。実際のモーターデータによって表示が変わる可能性があり、最終確認にはデータが不可欠です。

モーター側のランニングスクリーンについて：

流量 Q (L/min) = n × D ÷ (1,000 × ηv)

トルク T、N·m = Δp × D × ηhm ÷ (20π)

nはモータの回転数（RPM）、Dはcm³/rev、Δpは入口と出口の圧力差（bar）を表します。供給条件はモータにおける圧力差を指します。下の圧力列は、必要なトルク350 N·mに対してトルク方程式を整理したものです。

160 試験では、十分な流量があっても問題は解決しません。計算された高負荷運転時の圧力要件が、想定される利用可能な差を超えているためです。200 試験では、この運転トルクの問題を解決しますが、目標速度では例で許容される流量よりも多くの流量が必要です。9 L/min の流量と想定される ηv では、40.5 rpm に達し、滑りなしの仮定の下ではベルト速度が約 0.424 m/s に相当します。

どちらの試験も、完全な直接駆動要件を満たしていません。設計レビューのために供給に関する矛盾点を解消しておいてください。別の排気量や駆動比を検討したり、供給要件や合意済みのプロセス要件の見直しが必要になる場合があります。ベルト速度の低下と圧力の増加は、評価すべき変更点であり、自動的に解決できるものではありません。

次の候補となる車両は、実際の圧力・速度特性、軸負荷、および熱特性のチェックをまだ行う必要があります。実行中のスクリーニングでは、始動や停止については考慮されていません。

ロード開始を別の選択条件として扱う

実行ワークシートでは、負荷開始時の状態が未定となっています。停止したベルトは、安定した動きが始まる前に抵抗を克服する必要があるかもしれません。また、駆動装置は、合意された時間内に可動部品や材料を加速させる必要もあります。単一の実行トルク値では、こうした一連の動作全体を説明することはできません。

Danfossは、2021年12月発行の「General, Orbital Motors」誌において、最小始動トルクを運転性能とは別に扱っています。本レビューにおける重要な教訓は、対象となるモーターの始動データを取得することです。記載されているメーカーの値はBLINCEモーターを明示しておらず、前述の運転効率に関する仮定は始動を保証するものではありません。

始動要件には、独自の負荷プロファイル、利用可能な圧力差、加速目標、および始動周波数が必要です。入手可能な場合は、コンベヤ設計者の評価を添付してください。不明な始動要件は未入力のままです。運転トルクに任意の乗数を適用すると、その要件が隠蔽されてしまいます。

負荷始動評価は想定される負荷を対象とし、故障復旧は機械の承認済み手順に従うものとする。詰まり除去には、専用の隔離および除去方法が必要である。逆転動作が承認済み動作シーケンスの一部である場合、機構、回路、および周辺プロセスはすべて逆転動作をサポートする必要がある。

積載順序は設計に役立ちます。空の状態から開始し、その後材料を受け入れるように設計された機械は、その順序を制御装置と操作説明書に反映させる必要があります。稼働中に積載後の再起動が必要な場合は、空の状態からの起動デモンストレーションの方が容易に実施できる場合でも、技術レビューで検討対象に含める必要があります。

ダイレクトドライブとモーターおよび減速ギアを比較する

直接カップリングでは、モーターをプーリーの速度とトルクの要求値に近づけることができます。減速段を設けることで、モーターを高速回転させながらプーリーを低速回転させることが可能です。減速段には独自の効率、取り付け条件、定格条件があります。選択するのは、カタログに掲載されている2つの無関係な最大値ではなく、完全な駆動構成の中から選ぶことになります。

同じ例の別の構成として、評価対象の運転条件において、減速比を3:1、伝達効率を0.95とします。これらの入力値から、モータ側の要件は次のようになります。

実際の減速機提案には、これらの仮定に代わる、独自の比率、損失、および負荷データが必要となる。

減速段では、速度とトルクが同時に変化します。重負荷運転の例では、ベルトに必要な機械的動力は 3,500 N × 0.50 m/s ÷ 1,000 = 1.75 kW のままです。上流側の損失により、この動力を供給するために必要な入力が増加します。実際のモーター、トランスミッション、および電源データを使用して、修正された減速比を評価してください。

設置方法によっては、ある配置がより実用的になる場合があります。適切なモーターと支持構造が存在する場合は、直接取り付けによって部品点数を削減できます。減速機を使用すれば、より高いモーター速度での動作が可能になりますが、追加のスペースやメンテナンスアクセスが必要になります。具体的な提案なしに、普遍的なコストや効率の優位性を主張することは避けてください。

出力プーリーの要件は、両方の見積書に必ず記載してください。これにより、トルク、速度、加速度、停止時の挙動、および受入性について、審査担当者が共通の基準で評価できるようになります。トランスミッションのコンテキストを考慮せずにモーターのトルクだけを見積もっても、ベルト駆動時の性能を判断することはできません。

機械設計に基づいてベルトの牽引力とベアリングの負荷を確認する

トルク計算後、機械的なレイアウトには2つの課題が残されている。それは、力をベルトに伝達することと、アセンブリを支えることである。モーターの出力値だけでは、牽引機構も外部負荷も決まらない。

摩擦駆動式ファブリックベルトの場合、ハバジット社のエンジニアリングガイド（メディア番号6039）では、動力伝達と接触、摩擦、張力の関係について説明しています。また、張力の増加に伴うシャフト／ベアリングへの負荷増加についても解説しています。この説明をファブリックベルトの適用範囲内で適用してください。特定のバルク材搬送装置には、承認済みのベルトと機械設計が必要です。

モーターの点検にあたっては、プーリーの支持方法を確認してください。プーリーは独立したベアリングで支持され、トルクカップリングによってモーターに接続されているのでしょうか？プーリーの負荷を支えるための一体型駆動装置が想定されているのでしょうか？モーターシャフトにスプロケットなどのオーバーハング接続部が取り付けられているのでしょうか？提示されたモーターの外部負荷制限値を、実際に図面に描かれた配置図と照らし合わせて確認する必要があります。

先に用いた2,000Nと3,500Nの値は、有効な接線方向の駆動力です。これらをそのままラジアルベアリングの荷重として用いるべきではありません。ベルトの張力、接続部の形状、その他の力によってシャフトの荷重が決まります。必要な箇所におけるこれらの荷重は、適切な機械計算によって算出する必要があります。

取付パイロット、ボルトパターン、シャフトまたはスプライン、係合および位置合わせの基準を組立図に残してください。後付けの場合は、提示された寸法を、特定された設置箇所と比較してください。変位が等しいだけでは、インターフェースが一致しているという十分な証拠にはなりません。

レイアウトには、接続部と整備スペースを含める必要があります。折りたたみ式コンベアの場合は、走行時と作業位置の両方でホースとケーブルの位置を確認してください。モーターまたは減速機を取り外すための経路を文書化し、承認された整備手順で継手にアクセスできるようにしてください。

コンベア稼働中に利用可能な供給量を確立する

例の9 L/minという流量は、評価対象状態においてモーターで明確に得られた値です。これはポンプの排気量にエンジンの定格回転数を乗じた値ではありません。実際の機械では、流量が確立された場所と、他にどのような機能が作動していたかを記録してください。供給業者が解釈できるよう、その状態は再現性のあるものでなければなりません。

共有回路の場合、意図する優先順位、流量配分、および同時動作を特定してください。コンベアは単独では正常に動作しても、他の機能が動作しているときに速度が低下する場合があります。このような場合は、より大型のモーターを提案する前に、供給および制御の見直しが必要です。同じ流量でより大きな排気量を使用すると、通常、規定の効率仮定の下では計算速度が低下します。

圧力測定箇所も回路図に記載する必要があります。モーターは、選択された運転条件に応じて、作動ポート間の圧力差を利用して作動します。戻り制限、バルブ、その他の経路によって、利用可能な圧力が変化する場合があります。ポンプのリリーフ設定は、該当するモーターポートのデータに代わるものではありません。

冷間始動時および安定運転時の状態が、想定される使用条件に影響を与える場合は、その状態を記録してください。ある特定の温度で動作確認を行ったドライブは、仕様に記載されているすべての条件を満たしているとは限りません。使用可能な流体および動作限界については、選択した製品のドキュメントを参照してください。他のメーカーの製品群では、BLINCE構成は承認されていません。

改修工事には、回路図の記録も必要です。モーター付近に追加されたバルブ、変更された戻り接続部、または異なるクイックカップリングは、元の図面には記載されていない場合があります。これらの発見事項は、提案された回路図とともに保管し、交換後の機器を、現状の機器と意図された修正後の配置との比較評価に活用してください。

コンベアの形状に合わせて停止と保持を指定します。

停止状態に関する仕様書には、コンベアの形状と負荷に関する情報が必要です。傾斜や下降があると、指令終了後に負荷によって動きが生じる可能性があります。設計者はその動きを評価し、必要な対応策を具体的に指定する必要があります。

減速、静止保持、緊急時の挙動をそれぞれ個別に記録してください。それぞれの項目について、承認されたデバイス、回路の状態、設定、シーケンス、および受入証明を保管してください。これらの追加機能については、実行時の性能記録で評価してください。

傾斜面においては、モーターの定格運転トルクから負荷保持能力を推測しないでください。バルブ経路の閉塞、内部漏れ特性、および機械式保持装置はそれぞれ異なる役割を果たします。完全な保持性能と故障時の対応については、用途に応じた専門家によるレビューが必要です。製品記事に記載されている一般的なバルブの説明では、これに代わることはできません。

停止状態の要件を、許容される動作範囲、停止時間、積載物量、通常の電源状態、および機械のリスク評価で特定された故障など、具体的な内容で記述してください。作業員が機械の動作にさらされる可能性がある場合は、評価済みの隔離および拘束装置を使用してアクセスしてください。ゼロ速度コマンドやアイドル画面は、アクセスが安全であることを保証するものではありません。

レビューには、通常の再起動と障害復旧を含めてください。交換用ブレーキまたはモーターについては、該当する解除/係合データがシーケンスと照合され、機械的インターフェースも確認される必要があります。構成記録には、一緒に評価されたコンポーネントと回路を明記してください。

有効な速度制御と有意義な受け入れテストを定義する

ベルト速度の要件については、ベルトの動きを規定する測定基準を選択してください。指令値またはモータ軸回転数（RPM）は上流側の観測値です。この値と要求されるベルト速度との関係は、試験方法で特定された伝達および滑りに関する仮定に基づいて判断する必要があります。

フィードバックを用いた駆動装置の場合、測定対象のシャフトと信号の解釈方法を特定する必要があります。減速機の上流側でモータ速度を測定する場合、プーリーの測定値と比較する前に実際の減速比を知る必要があります。速度フィードバックは情報を提供しますが、自動制御には、油圧駆動装置の適切な制御と、想定される負荷範囲全体にわたる十分な油圧供給がさらに必要となります。

コンベアが低速またはインチングで搬送する必要がある場合は、低速運転に関する明確な要件が必要です。最高速度の数値だけでは、低速域でのスムーズな動作を保証することはできません。提案された運転条件で必要となる場合は、該当するモーターのデータとデモンストレーションまたはテストを依頼してください。必要なプロセス許容値と負荷によって、満足のいく動作の意味が決まります。

測定値は、負荷、形状、流体状態、供給状態、関連設定、測定箇所といった条件とともに記録してください。短時間の無負荷デモンストレーションでは、持続的な熱負荷を検証することはできません。同様に、ベルトの動きを示すビデオだけでは、必要な測定値なしに数値的な速度許容値を確立することはできません。

調整を行う前に、失敗した結果とその測定値および条件を必ず記録しておいてください。供給不足、牽引力の問題、制御の制限などによって、調査内容が異なります。証拠は、提案された修正によって解決される要件を特定する必要があります。修正によってモーターが変更されるのか、それとも設備の別の部分が変更されるのかによっても、その必要性は明らかになります。

すべての試験は、安全なアクセスと、機械に承認された方法で行う必要があります。圧力推定のために通電中の油圧ラインを緩めたり、動いているプーリーに近づくためにガードを取り外したり、動きを誘発するために保持装置を解除したりしないでください。試運転計画では、試験前に認定された方法を確立する必要があります。

選択した内容を比較可能なサプライヤー提案に変換する

コンベヤのインターフェースと供給状態が明確になれば、サプライヤーは同じ要件に対応できます。有用な提案書には、モーターの完全な構成、動作状況、取り付け方法、および供給範囲外となる事項が明記されている必要があります。「コンベヤに適している」というだけでは、これらの詳細がすべて未決定のままです。

提案書には、指定された動作点におけるモーターファミリーの選択理由を説明する必要があります。軌道式モーター、ピストン式モーター、減速機付きモーターなど、それぞれに適切なデータと設置負荷評価が必要です。ファミリー名がその検討の出発点となり、特定された構成が採用の根拠となります。

BLINCEのオービタルモーターのカテゴリとOMPシリーズのページは、構成に関するお問い合わせの出発点となります。検討中のユニットについて、該当する排気量列、シャフト、取り付け図、始動情報、および動作制限をリクエストしてください。ウェブサイトの広範なフィルタ範囲は、選択したモーターの定格値として解釈しないでください。

見積もり範囲には、カップリング、サポート、減速機、バルブ、ブレーキ、フィードバック、および接続金具（該当する場合）の詳細なリストが必要です。その範囲における実際の価格を比較してください。モーター単体の見積もりでは、統合作業の価格が明記されていない場合がありますが、統合済みアセンブリの場合でも、除外事項を確認する必要があります。

交換作業の場合は、古いモーターの識別情報、インターフェースの詳細、回路記録を添付してください。観察された動作と望ましい結果を明記してください。「指定された同時動作中にベルトの回転速度が低下する」という記述は、再現性のある状態を示しています。この段階でより大きなモーターを指定することで、調査が必要な電源の問題を除外できる可能性があります。

コンベア駆動装置のレビューのためにBLINCEに送るべきもの

ラベルを貼ったコンベアレイアウト図1枚と簡単な作業指示書をBLINCEの問い合わせページから送信してください。下記の表は、ラベルのない写真やカタログを大量に送ることなく、最初の問い合わせを整理するのに十分です。

回答には、構成、図面、運転データ、および未解決の入力項目を明記してください。ワークシートに記載されている未解決の圧力/流量の矛盾点も回答に反映させてください。購入仕様書には、合意された駆動方式と供給内容、およびベルト速度や負荷要件の変更点を反映させる必要があります。