パーツフィーダーの供給能力について
パーツフィーダーの供給能力に関する基礎知識
供給能力の定義
パーツフィーダーの供給能力は、一般的に供給装置が1分間に供給できるワークの全長、すなわち1分間に供給されるワークを隙間なく並べた際の長さ（m/min）で示されます。この数値はワークの状態によって変動しますが、主要なパーツフィーダーにおける供給能力の目安は存在します。例えば、振動ボウルフィーダは通常4m/min、複合回転円盤式フィーダでは15m/minという能力を発揮します。一方で、機械式揺動型供給機や中板式供給機、ドラム型供給機、循環式直進フィーダなどは、おおむね2m/minが一般的な目安とされています。
供給能力の計算式
理論上、部品供給機の供給能力（F個/毎分）は、特定の計算式によって導き出すことが可能です。この計算式は「F = VPK/L」と表されます。ここで「V」は供給機内でワークが移送される速度（Vm/min）、「L」はワークの長さ（Lm）を指します。「P」はワークが供給に適した姿勢になる確率であり、ワークが取りうる姿勢の数をnとすると、理論的には1/nとなります。そして「K」は、ワークが移送される際の間隔などを考慮した係数です。
しかし、実際には確率「P」や係数「K」の値を正確に算出することは非常に困難です。これらの変数はワークの形状や重心、材質など複雑な要素に影響されるため、最終的な供給能力の見極めは専門のメーカーへ相談する必要があるでしょう。
参照元:日本部品供給装置工業会｜部品供給装置の選定法
（https://jpf.ne.jp/pages/38/）
供給能力について確認するべきポイント
達成率
達成率とは、稼働開始からトラブルが発生するまでの間に、正常に供給できた部品の割合を示す指標です。例えば、毎分500個という高い供給量であっても、達成率が99.99%の場合、計算上は約20分に1回の頻度でトラブルが発生することになります。
単に9が並ぶ数字の多さだけでなく、自社の生産量と求める無故障運転時間を照らし合わせて、適切な達成率の目標を設定することが重要です。ワークの精度などにも影響されるため、高い達成率を求めて高価な機器を導入する必要はありません。
投入量
投入量とは、安定した供給を維持するためにパーツフィーダーのボウル内に保持しておくべきワークの量のことです。この投入量には、規定の供給量を維持できる「最小必要量」と、安定稼働できる上限である「最大投入量」があります。ボウル内のワークが最小必要量を下回ると供給能力は低下するため、通常はこのタイミングで部品を補給する信号が出されます。
もし最大投入量が少なく、部品補給の頻度が高くなりすぎる場合は、補助ホッパを設置して対応するのが一般的です。
【種類別】主要パーツフィーダーの特徴と供給能力
振動ボウルフィーダ
電磁振動を利用してボウル内のワークをらせん状のトラックに沿って搬送する、最も普及しているタイプのパーツフィーダーです。汎用性が高く、さまざまな形状のワークに対応できます。供給能力の目安は毎分4m。騒音や振動が発生しやすいため、防音カバーの設置や頑丈な架台の設置が推奨されます。
複合回転円盤フィーダ
傾斜した円盤と、その周囲を水平に回転するトラックを組み合わせた構造です。円盤に投入されたワークがトラックに移り、整列されて供給されます。最大の特徴はその高い供給能力で、目安は毎分15mに達します。高速な生産ラインに適しており、整列ケースに防音材を貼ることで騒音を低減することも可能です。
その他の主要なフィーダー
機械式揺動ホッパフィーダは、振動ボウルフィーダよりも低い周波数で大きく揺動させてワークを移送します。ねじの供給などによく利用される中板式ホッパフィーダであれば、箱の底にある板が上下してワークをすくい上げるのが特徴。
桟（さん）付きのドラムが回転してワークをかき上げる回転式フィーダや、2本の直進フィーダを組み合わせて整列させる循環式直進フィーダなどもあります。これらの供給能力は、いずれも毎分2m程度が目安となります。
供給能力の低いパーツフィーダーの特徴
供給能力が低いパーツフィーダーには、共通した特徴が見られます。それは、ボウル内でアットランダムな姿勢で上がってくるワークを選別する際に、目的の姿勢とは異なるワークを単純にボウル内へ「捨てる（排除する）」という設計です。例えば、機械の処理能力が毎分20個であるのに対し、パーツフィーダーが30個程度の供給能力しか持たない場合、それは必要最低限の選別しか行っていない可能性があります。
このような設計では、ボウルのごく一部にしか選別箇所を設けないため、ボウルの形状が限りなく円に近いという理想から離れ、いびつな形になりがちです。バランスが崩れると、バネ折れやボウル内での不規則なスピードの原因となるため、選別箇所とは反対側に重り（ウエイト）を溶接して無理にバランスを取ろうとします。
供給能力における理想的なパーツフィーダーの構造
優れたパーツフィーダーは、供給能力を最大化するために異なるアプローチを取ります。目的外の姿勢のワークを安易に捨てるのではなく、ボウル内で反転させたり回転させたりすることで、強制的に目的の姿勢へと誘導しようとするのです。この方式では、複雑な選別を行うために長い距離が必要となり、結果としてボウルの外周全体を選別に利用することになります。そのため、ボウルの形状は自然と理想的な円に近づきます。
このような設計は、手間も製作時間もかかりますが、供給能力を大きく向上させられます。結果としてパーツフィーダーの稼働時間が短縮され、それに伴い騒音が発生する時間も減少できるでしょう。また、ワークをボウル内に排除しないため、ワーク同士の衝突や摩擦が減り、傷や汚れ、ボウル自体の摩耗も最小限に抑えることにもつながります。
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