バルクマテリアルハンドリングのあらゆる分野における生産要件の高まりにより、最も安全かつ効率的な方法で、かつ運用コストを最小限に抑えながら効率性を向上させることが求められています。コンベアシステムが幅広、高速、長くなるにつれて、より大きな電力とより厳密なスループット制御が求められます。規制要件がますます厳しくなる中、コスト意識の高いビジネスリーダーは、長期的な目標を満たす新しい設備と設計オプションを慎重に検討し、最高の投資収益率（ROI）を実現する必要があります。
安全性は、コスト削減の新たな源泉となる可能性を秘めています。今後30年間で、高い安全文化を持つ鉱山や選鉱工場の割合は増加し、例外ではなく標準となるでしょう。多くの場合、オペレーターはベルト速度をわずかに調整するだけで、既存の設備や職場の安全性に関する予期せぬ問題を迅速に検出できます。これらの問題は、通常、大規模な漏れ、粉塵排出量の増加、ベルトのずれ、設備の摩耗や故障の頻度の増加といった形で現れます。
コンベアベルト上の搬送物の量が多いと、システム周辺にこぼれたり、転倒したりする危険性が高まります。米国労働安全衛生局（OSHA）によると、滑って転倒する事故は、職場における死亡事故の15%、職場における負傷事故の25%を占めています。[1] さらに、ベルト速度が速いほど、作業員の衣服、工具、または手足が偶然の接触で刺された場合の反応時間が大幅に短縮されるため、コンベア上の挟み込みや落下の危険性が高まります。[2]
コンベアベルトの速度が速いほど、経路からの逸脱も速くなり、コンベアトラッキングシステムがこれを補正することが困難になり、コンベア経路全体にわたって漏れが発生します。荷物のずれ、アイドラーの詰まり、その他の原因により、ベルトはメインフレームにすぐに接触し、縁が裂けて摩擦火災を引き起こす可能性があります。職場の安全への影響に加え、コンベアベルトは非常に高速であるため、施設全体に延焼を引き起こす可能性があります。
職場におけるもう一つの危険要因、そして規制がますます厳しくなっているのが、粉塵の排出です。搬送量の増加は、ベルト速度が上昇するにつれて重量が増すことを意味します。その結果、システム内の振動が増加し、粉塵によって空気質が悪化します。さらに、搬送量の増加に伴いクリーニングブレードの効果が低下する傾向があり、コンベアの戻り経路における漏洩排出が増加します。研磨粒子は転動部品を汚染し、固着を引き起こす可能性があります。これにより、摩擦発火のリスクが高まり、メンテナンスコストとダウンタイムが増加します。さらに、空気質の低下は、検査官による罰金や強制的な停止につながる可能性があります。
コンベアベルトが長くなり高速化するにつれ、コンベア経路の小さな変化を検知し、トラッカーに過負荷がかかる前に重量、速度、ドリフト力を迅速に補正できる最新のトラッキング技術の重要性が高まっています。新型の上下トラッカーは、通常、リターン側とロード側に70～150フィート（21～50メートル）ごとに設置され、ロード側ではアンロードプーリーの前、リターン側ではフロントプーリーの前に配置されています。革新的なマルチヒンジ機構を採用した新型上下トラッカーは、センサーアームアセンブリを備えたトルクマルチプライヤ技術によってベルト経路の小さな変化を検知し、1つのフラットゴム製アイドラープーリーを瞬時に調整してベルトの位置を調整します。
輸送する材料1トンあたりのコストを削減するため、多くの業界では、より幅広で高速なコンベアへの移行が進んでいます。従来のスロット設計は今後も標準であり続ける可能性が高いでしょう。しかし、幅広で高速なコンベアベルトへの移行に伴い、バルク材ハンドラーでは、アイドラー、ホイールチョック、シュートといったより堅牢な部品への大幅なアップグレードが必要になります。
標準的なガッター設計の多くに見られる主な問題は、増大する生産ニーズに対応できないことです。バルク材料を移送シュートから高速コンベアベルトに降ろすと、シュート内の材料の流れが変化し、偏積が生じ、材料の漏洩が増加し、沈殿ゾーンを出た後に粉塵が発生する可能性があります。
最新のトラフ設計により、密閉された環境でベルト上に材料を集中させることで、スループットを最大化し、漏れを抑制し、粉塵を削減し、職場で起こりがちな怪我のリスクを最小限に抑えます。高い衝撃力で重りをベルトに直接落下させるのではなく、重りの落下を制御することで、荷重エリアにおける重りへの力を制限することでベルトの状態を改善し、衝撃ベースとローラーの寿命を延ばします。乱流が減少することで、摩耗ライナーとスカートへの衝撃が容易になり、短い材料がスカートとベルトの間に挟まる可能性が低減します。短い材料は摩擦損傷やベルトの摩耗を引き起こします。
モジュラー式の静粛ゾーンは従来の設計よりも長く、高さも高くなっています。これにより、積荷が落ち着く時間が確保され、空気が減速する空間と時間が確保され、粉塵がより徹底的に沈殿します。モジュラー設計は、将来のコンテナ変更にも容易に適応できます。外側の摩耗ライニングはシュートの外側から交換できるため、従来の設計のようにシュートへの危険な侵入は必要ありません。内部にダストカーテンを備えたシュートカバーは、シュート全長にわたる気流を制御し、粉塵がカーテン上に沈殿し、最終的に大きな塊となってベルト上に戻ります。二重スカートシールシステムは、両面エラストマーストリップに一次シールと二次シールを備えており、シュート両側からのこぼれや粉塵の漏れを防ぎます。
ベルト速度の高速化は、動作温度の上昇とクリーナーブレードの摩耗の増加にもつながります。高速で接近する大きな荷物は、メインブレードに強い衝撃を与えるため、一部の構造物の摩耗が加速し、ドリフトやこぼれ、粉塵の発生が増加します。機器寿命の短縮を補うため、メーカーはベルトクリーナーのコストを削減できますが、これはクリーナーのメンテナンスやブレード交換に伴うダウンタイムの増加を解消できないため、持続可能なソリューションとは言えません。
一部のブレードメーカーが変化する生産ニーズへの対応に苦慮する中、コンベアソリューションの業界リーダーである当社は、特別に配合された高耐久性ポリウレタン製のブレードを提供することで、クリーニング業界に変革をもたらしています。これらのブレードは、現場で注文・切断され、常に新鮮で耐久性のある状態で納品されます。トーション、スプリング、または空気圧テンショナーを使用するプライマリクリーナーは、ベルトやジョイントに影響を与えずに、ドリフトを効果的に除去します。最も過酷な作業には、タングステンカーバイドブレードを斜めにセットしたマトリックスを使用し、メインプーリーの周りに3次元曲線を作成します。現場サービスでは、ポリウレタン製のプライマリクリーナーの寿命は、通常、再張力調整を行わない場合の4倍であることが確認されています。
最新のベルト洗浄技術を活用した自動化システムは、コンベアのアイドリング時にブレードとベルトの接触を防ぐことで、ブレードの寿命とベルトの健全性を向上します。圧縮空気システムに接続された空気圧テンショナーには、ベルトの負荷がなくなったことを検知するセンサーが搭載されており、ブレードを自動的に格納することで、ベルトとクリーナーの不要な摩耗を最小限に抑えます。また、最適な性能を得るためにブレードを常に制御および張力調整する手間も軽減します。その結果、常に適切なブレード張力、信頼性の高い洗浄、そしてブレードの寿命延長が実現され、オペレーターの介入は一切不要です。
長距離を高速で移動するように設計されたシステムは、多くの場合、ヘッドプーリーなどの重要なポイントにのみ電力を供給し、コンベアの長さ全体にわたって設置された自動化された「スマートシステム」、センサー、照明、アタッチメント、その他の機器の適切性を無視しています。補助電源は複雑で高価になる可能性があり、長期間の運転中に避けられない電圧降下を補うために、特大の変圧器、導管、接続箱、ケーブルが必要になります。太陽光発電や風力発電は、特に鉱山など、一部の環境では信頼性が低いため、事業者は信頼性の高い発電のための代替手段を必要としています。
特許取得済みのマイクロジェネレータをアイドラープーリーに接続し、ベルトの回転によって発生する運動エネルギーを利用することで、補助システムへの電力供給に伴う供給障壁を克服することが可能になりました。これらのジェネレータは、既存のアイドラー支持構造に後付けできる独立型発電所として設計されており、ほぼあらゆる鋼製ロールに使用できます。
この設計では、既存のプーリーの外径と一致する端部に磁気カップリングを用いて「ドライブストッパー」を取り付けます。ベルトの動きによって回転するドライブパウルは、ハウジングに機械加工されたドライブラグを介してジェネレータと噛み合います。磁気マウントにより、電気的または機械的な過負荷によってロールが停止することはなく、磁石がロール表面から切り離されます。ジェネレータを材料経路の外側に配置することで、この革新的な設計は、重量物やバルク材料による損傷を回避します。
自動化は未来の方向性ですが、経験豊富なサービス担当者が退職し、市場に参入する若い労働者が特有の課題に直面するにつれて、安全とメンテナンスのスキルはより複雑かつ重要になります。基本的な機械知識は依然として必要ですが、新しいサービス技術者にはより高度な専門知識も求められます。このような分業体制の必要性により、複数のスキルを持つ人材を見つけることが困難になり、事業者は一部の専門サービスを外部委託するようになり、メンテナンス契約がより一般的になるでしょう。
安全と予防保守に関連するコンベア監視は、信頼性と普及が進み、コンベアの自律運転と保守ニーズの予測が可能になります。最終的には、セキュリティROIが更なる根拠となるため、特に地下鉱山において、専門の自律エージェント（ロボット、ドローンなど）が危険な作業の一部を担うようになるでしょう。
最終的には、大量のバルク材を安価かつ安全に取り扱うことが可能になれば、より生産性の高い、多くの新しい半自動バルク材処理ステーションの開発につながるでしょう。これまでトラック、列車、はしけで輸送されていた車両や、鉱山や採石場から倉庫や加工工場へ材料を輸送する長距離陸上コンベアは、輸送部門にさえ影響を及ぼす可能性があります。こうした長距離・大量処理ネットワークは、アクセスが困難な地域で既に構築されていますが、近い将来、世界の多くの地域で普及する可能性があります。
[1] 「滑り、つまずき、転倒の特定と予防」 [1] 「滑り、つまずき、転倒の特定と予防」[1] 「滑り、つまずき、転倒の検出および防止」[1] 滑り、つまずき、転倒の認識と予防、労働安全衛生局、サクラメント、カリフォルニア州、2007年。https://www.osha.gov/dte/grant_materials/fy07/sh-16625-07/ slipstripsfalls.ppt
[2] スウィンドマン、トッド、マーティ、アンドリュー・D.、マーシャル、ダニエル：「コンベアの安全性の基礎」、マーティンエンジニアリング、セクション1、p.14。Worzalla Publishing Company、ウィスコンシン州スティーブンスポイント、2016 https://www.martin-eng.com/content/product/690/security book
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