Conveyor Layout
Engineering manual Positive Drive Belt Conveyor
ตอนที่1 Positive Drive Belt Conveyor Layout
ก่อนเข้าเรื่องที่จะนำมาแบ่งปันในวันนี้ คอนเวเยอร์ไกด์ ขอสารภาพกับผู้อ่านว่าเรามีอุปสรรคพอสมควรในการหาข้อมูลเพื่อสื่อสารให้ผู้อ่านได้มองเห็นภาพใหญ่ (Big Picture) ที่จะทำให้ผู้อ่านเข้าใจภาพรวมเป็นระบบตลอดจนสามารถเชื่อมโยงจากภาพใหญ่ที่สุดไปหาส่วนประกอบที่ย่อยที่สุด เนื่องจาก อันดับแรกที่เราสารภาพคือ เราไม่ได้เก่ง ไม่ได้มีความรู้ไปเสียทุกเรื่อง อันดับที่สอง ข้อมูลที่มีมันกระจัดกระจายเราต้องพยายามรวบรวมด้วยความยากลำบากแล้วนำมาแยกแยะ จัดหมวดหมู่ด้วยตัวเองในเวลาอันจำกัดทำให้งานเขียนของเราไม่สมบูรณ์เท่าที่ควร อันดับสาม ทักษะการเล่าเรื่องจากประสบการณ์ที่สั่งสมมาเขียนเป็นลายลักษณ์อักษรจึงเป็นงานที่ไม่ค่อยถนัดนักเพราะงานเขียนเป็นทั้งศาสตร์และศิลป์คนเขียนเรียนมาด้านวิทย์ไม่ได้เจบมาด้านนิเทศฯศาตร์ ดังนั้นเรื่องที่นำเสนออาจจะไม่ไหลลื่นเหมือนนักเขียนอาชีพ จากนั้นต้องนำเรื่องทั้งหมดมาสรุปด้วยตัวเองเพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจแบบง่ายๆ ก็เป็นข้อจำกัดของเราอีกอย่างหนึ่ง ว่าไปแล้วก็ยากกว่าให้เราไปทำงานที่หน้างานเสียอีกแต่แน่ๆคือเราตั้งใจทำงานเพื่อนำความรู้มาแบ่งปัน ดังนั้นหากเรื่องราวใดๆก็ตามที่เรานำเสนอไป หากยังไม่ดีไม่สมบูรณ์หรือยังไม่ ชัดเจนพอ ผู้อ่านสามารถติดต่อเข้ามาคุยกับเราได้ เข้าใจตรงกันนะครับ เข้าเรื่องกันได้เลย
บทความตอนนี้เรากล่าวถึงเฉพาะสายพานที่ขับด้วยระบบ Positive Drive Belt Conveyor (ซึ่งเหมือนกับการทำงานของ Modular belt Conveyor) เท่านั้นนะ เข้าใจตรงกันก่อน คอนเวเยอร์ไกด์ขอแบ่ง Conveyor Layout ออกเป็น 3 แบบ (รูป A) คือ
1.Standard Layout แบบคอนเวเยอร์พื้นฐานทั่วไปที่นิยมใช้วาง lay out
2.Horizontal Conveyor Layout การวาง Conveyor Layout แบบในแนวราบเป็นการนำคอนเวเยอร์พื้นฐานมาปรับปรุงนิดหน่อยให้เหมาะสมกับรายละเอียดของงาน เช่น รูปแบบการต่อสายพานมี 2 แบบคือ แบบต่อร้อน (Hot Melt) และแบบต่อกิ๊ป (Mechanical Fastener) แรงดึงของแบบต่อกิ๊ป (Mechanical Fastener) มีประมาณ 70% ของแบบต่อร้อน (Hot Melt) ดังนั้นรูปแบบการวาง Conveyor Lay Out จึงแตกต่างกันเพื่อให้เหมาะสมกับแรงดึงที่สายพานรับได้
3.Incline Conveyor Layout การวาง layout คอนเวเยอร์ในแนวเอียงก็นำคอนเวเยอร์พื้นฐานมาปรับปรุง Lay Out นิดหน่อยให้เหมาะสมกับรายละเอียดของงานเช่นกัน
รูป A ภาพรวมของรูปแบบการวาง Conveyor Lay Out
1.1 Standard Positive Drive Conveyor Layout (รูปแบบการวาง Lay Out แบบทั่วไป)
รูป B General Positive Drive Conveyor Layout (การวาง Lay Out แบบพื้นฐานทั่วไป)
Standard Layout (รูป B) เป็นแบบLay Out คอนเวเยอร์พื้นฐานทั่วไปที่นิยมใช้ อธิบายคำนิยามต่างๆเพื่อความเข้าใจเพิ่มขึ้นของผู้อ่านดังนี้
U = ldling shafts (Tail Sprocket) เป็นเพลาเหลี่ยม(หรือกลม)ก็ได้ใช้เป็นที่ติดตั้งเฟือง
TU = อุปกรณ์ปรับความตึง(Take Up Unit) เพื่อปรับความตึงของสายพานให้ตึงเล็กน้อย (หากจำเป็นต้องปรับ) หรือใช้ปรับความยาวของสายพานให้พอเหมาะกับระยะหย่อน(CA) สามารถทำได้หลายรูปแบบ เช่น ใช้แบบสกรู แบบแรงโน้มถ่วงหรือระบบนิวเมติก
CA = Catenary Sag คือความยาวของสายพานช่วงไม่มีอะไรไม่รองรับ น้ำหนักของสายพานจะทำให้เกิดความตึงเล็กน้อยเพื่อให้เฟืองขับ(Drive Sprocket) และสายพานขบ(Engage) กันได้ดี ระยะหย่อน CAจะช่วยปรับความยาวของสายพานที่เกิดจากการขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักบรรทุก(Load)
ST = อุปกรณ์รองรับด้านบรรทุกน้ำหนัก(Carry ) อาจจะใช้ Wear Strip วางแนวขนานหรือวางเป็นรูปตัววีทำก็ได้
F’E = แรงดึงสายพาน คำนวณใกล้เฟืองขับ (Drive Sprocket ) แรงดึง ณ.ตำแหน่งนี้ส่วนใหญ่จะมีค่าสูงสุด ขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานระหว่างสายพานและอุปกรณ์รองรับ (ST) / (SR)
Mp = น้ำหนักสินค้าที่ลำเลียง โดยมีสมมุติฐานว่าน้ำหนักกระจายไปทั่วพื้นที่สายพานมีหน่วยเป็น Kg/Square Meter
M = เพลาขับเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือกลมก็ได้ เพลาสี่เหลี่ยมจัตุรัสให้ส่งแรงบิดได้สูงกว่าเพลากลม เฟืองขับจะยึดอยู่กับเพลา
V = ความเร็วของสายพาน ถ้าเกิน 50 เมตร/นาที ส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของสายพาน
SR = อุปกรณ์รองรับสายพานด้านกลับ (Return) สามารถติดตั้งลูกกลิ้ง (แนะนำ) หรือ Wear Strip ได้
1.2 Horizontal Conveyor Layout(การวาง Conveyor Layout แบบในแนวราบ)
รูป C ภาพรวมการวาง Conveyor Layout แบบในแนวราบ
1.2.1 Horizontal Lay Out การวาง Conveyor Layout แบบในแนวราบ)สำหรับสายพานต่อร้อน(Hot Melt)การต่อสายพานต่อร้อน(Hot Melt) ต้องใช้เครื่องมือในการทำงาน ต้องเช็คอุณหภูมิ และความดันให้ถูกต้องเหมาะสม คุณภาพและความแข็งแรงจึงมีมากที่สุด
การต่อสายพานต่อร้อน(Hot Melt) ต้องเครื่องมือช่วยในการทำงาน
รูป 1 Drive Sprocket and CA Lay Out
เพื่อให้แน่ใจว่าสายพานและเฟือง (Sprocket) ขบกันได้อย่างพอดีเหมาะสม ใช้ TU ปรับสายพานให้มีระยะ lc อย่างน้อย 1200 มม. (รูปที่ 1) และให้มุมโอบ (wrap angle) ได้อย่างน้อย 180 องศา
รูป 2 Take Up at Tail Sprocket Lay Out
TU สกรูTake-up unit (รูปที่ 2) ติดตั้งที่ Tail Sprocket ใช้ปรับระยะ CA (catenary sag)ให้เหมาะสม
รูป 3 Gravity take Up Lay Out
Gravity take-up (รูปที่ 3) หากพื้นที่จำกัดไม่มีที่ว่างเพียงพอสำหรับระยะ CA (catenary sag) การใช้ Gravity take-up (G) เป็นวิธีที่ดีมากในการปรับระยะ CA แนะนำแรงดึง 10 กิโลกรัม ต่อหน้ากว้างสายพาน 1 เมตร
รูป 4 สายพานสั้นไม่ต้องมีอุปกรณ์รองรับสายพานด้านกลับ
สายพานลำเลียงระยะสั้น (Conveyor Length < 1.5 ม. ไม่ต้องมีอุปกรณ์รองรับสายพานด้านกลับ(Return) (รูปที่ 4) Conveyor ก็สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสม
รูป 5 สายพานยาวอุปกรณ์รองรับสายพานด้านกลับ
สำหรับสายพานระยะยาว (Conveyor Length > 1.5 ม.) อุปกรณ์รองรับสายพานด้านบนอาจจะใช้ลูกกลิ้ง(Roller)หรือใช้ Wear Stripก็ได้ (แรงเสียดทานจะสูงขึ้น) ในกรณีด้าน Return ที่มีระยะหย่อนหลายช่วง ให้ปรับระยะห่างของลูกกลิ้ง(a,b)รองรับไม่เท่ากัน (เช่น 1800/1200/1800 มม.) เพื่อป้องกันสายพานสั่นกระพือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงกความเร็วของสายพาน (รูปที่ 5)
1.3 Horizontal Lay Out (การวาง Conveyor Layout แบบในแนวราบ)สำหรับ สายพานต่อกิ๊ป(Mechanical Fastener)
สายพานต่อกิ๊ป(Mechanical Fastener) ความแข็งแรงของสายพานจะลดลงประมาณ 30 % เมื่อเปรียบเทียบกับสายพานต่อร้อน(Hot Melt) ปรับ TU เพื่อให้ได้ระยะ (CA) (รูปที่ 6) เพื่อให้แน่ใจว่าสายพานกับเฟืองขบอย่างเหมาะสม
รูป 6 ระยะ CA สายพานต่อกิ๊ป(Mechanical Fastener)
สายพานต่อกิ๊ป(Mechanical Fastener) ต้องปรับ Take Up (TU) ให้มีแรงดึงเล็กน้อยเพื่อให้ได้ระยะ CA ที่เหมาะสม (รูปที่ 7)
รูป 7 ต้องปรับ Take Up (TU) ให้มีแรงดึงเล็กน้อย
สำหรับConveyor ที่มีพื้นที่ติดตั้งจำกัดและ Fix ระยะห่างของเพลาหัว-ท้ายไว้แล้วไม่สามารถติดตั้ง Take Up ด้านท้าย สามารถปรับใช้ TU ชนิดสกรูแนวตั้งได้ โดยปรับน้ำหนักความตึง(แรงดึง) 10 กก./เมตร ต่อหน้ากว้างของสายพาน (รูปที่ 8)
รูป 8 Conveyor ที่มีพื้นที่จำกัดปรับใช้ TU ชนิดสกรูแนวตั้งได้
ใช้ลูกกลิ้ง SR , SN ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลูกกลิ้งแปรตาม ขนาดของ Pitch สายพานจากตารางข้างล่าง(รูป 9 )
รูป 9 เส้นผ่านศูนย์กลางลูกกลิ้ง SR , SN แปรตาม Belt Pitch
3.Incline Conveyor Layout (การวาง layout คอนเวเยอร์ในแนวเอียง)
รูป 10 ภาพรงมสายพานลำเลียงลาดเอียง(Incline Conveyor) I-Shape และ (Z-shape)
การออกแบบสายพานลำเลียงลาดเอียง(Incline) มักมีบั๊ง(Cleat) หรือ Sidewall เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นวัสดุไหลลงหรือตกออกจากสายพาน แนะนำให้ออกแบบตามกฎพื้นฐานต่อไปนี้
3.1 I-Shape Incline Conveyor Layout
สายพานแบบ I-Shape มีบั๊งลำเลียงลาดเอียง(Incline Conveyor)
รูป 11 Lay Out สายพานลำเลียงลาดเอียง(Incline Conveyor) แบบ I-Shape
3.2 Z-Shape Incline Conveyor Layout
รูป 12 สายพานลำเลียงลาดเอียง(Incline Conveyor) แบบ Z-Shape
1.คำแนะนำต่อไปนี้เหมาะสำหรับสายพานลำเลียง Z-Shape (รูปที่ 12) ที่มี Belt Pitch 50 mm.
2.M= เพลาขับ ติดตั้งที่ปลายด้านบนของสายพานลำเลียง (รูปที่ 11 และ 12)
3.ST= ตัวรองรับด้านบรรทุก(Carry)ใช้ Wear strip วางแบบขนานหรือแบบ V-shape ก็ได้ หากสายพานติดบั้ง(Cleat) แนะนำให้ใช้ตัวลูกกลิ้งรองรับ (SR Roller) กดปีกสายพานด้าน Return (รูปที่ 13)
รูป 13 รูปตัดแสดง SR Roller รองสายพาน
รูป 14 รูปตัดสายพานมีบั๊ง(Cleat) และSidewallหน้ากว้างไม่เกิน 800 มม.
หากหน้ากว้างมากกว่า 800 มม. สายพานจะแอ่นตังมากเกินไป ต้องตัดบั้งตรงกลางออกเพื่อใช้ Supporting Roller (100 mm. Diameter) หรือ Disc ไปพยุงไม่ให้สายพานแอ่นตัวมากเกินไป(รูป15)
รูป 15 รูปตัดสายพานบั๊ง(Cleat) และSidewall หน้ากว้างเกิน 800 มม.
4.CA Catenary sag )แนะนำระยะ Ic = 900 มม. ถึง 1200 มม. ซึ่งหลักการทำงานเช่นเดียวกันกับสายพานแนวราบ(Horizontal) ส่วนใหญ่ติดตั้ง CA อยู่ที่ปลายล่างสุดของสายพาน (รูปที่ 11-12 )
5.TU เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิด Catenary Sag (CA) มากเกินไป แนะนำให้ติดตั้ง Take Up แบบเกลียว (TU) เพื่อปรับความยาวของสายพานให้พอเหมาะ
Take Up Unit take Up แบบเกลียว (TU)
6.U = ใช้ Idle Sprocketเพื่อลดแรงเสียดทานจากการเปลี่ยนทิศทางสายพาน
7.SH = ใช้รูปโค้ง HMWPE หรือ HDPE ทีมีแรงเสียดทานต่ำใน งานเปียก (สำหรับแห้ง อุณหภูมิมากกว่า 0 องศา ใช้ลูกกลิ้ง(Roller) รัศมี 200 มม./อุณหภูมิน้อยกว่า 0 องศา ใช้ลูกกลิ้ง(Roller) รัศมี 300 มม.)(รูปที่ 12 )
Take Up Unit take Up แบบเกลียว (TU)
8.I = ระยะเยื้อง (Indent=Free End) ขั้นต่ำ 50 มม. (2")
9.mp/sub = น้ำหนักสูงสุดของ Load บนสายพานตามหน้ากว้างของสายพาน วัดจาก ระยะ Carry Support จนก่อนถึงระยะดัดกลับ(Back Bending) (รูป 16)
ความกว้างของสายพาน 609 มม./(24 inch) Load สูงสุด 25 กก.
ความกว้างของสายพาน 508 มม./(20 inch) Load สูงสุด 50 กก.
รูป 16 น้ำหนักสูงสุดของ Load บนสายพาน ก่อนถึงระยะดัดกลับ(Back Bending)
4.Trough Belt Conveyor Layout (การวาง Lay Out สายพานแอ่ง)
1. Transition Length (l’) (รูปที่ 17) ระยะ Transition Distance คือระยะจากจุดศูนย์กลางของ Sprocket ถึงจุดสายพานเริ่มจะเข้าแอ่ง(Trough) สำหรับสายพานแอ่ง(Trough Conveyor) ขอบสายพานจะยืดตัวเพิ่มขึ้น(แรงดึงเพิ่มขึ้น) เริ่มจุดศูนย์กลางของ Sprocket ถึงจุดสายพานเริ่มจะเข้าแอ่ง(Trough) ดังนั้นต้องมีระยะเปลี่ยนผ่าน Transition Length (l’) = c x b0 มากพอเพื่อให้สายพานไม่เกิดความเครียด(Stress) เกินไป (รูปที่ 17) ค่า c หาได้จากตารางข้างล่างขึ้นอยู่กับค่าของมุมแอ่ง (รูปที่ 18) แนะนำใช้สายพานแอ่งเมื่อสายพานมีหน้ากว้าง 300 มม. ขึ้นไป สายพานที่มีหน้ากว้างน้อยกว่า 500 มม.ให้ใช้มุมแอ่งไม่เกิน 30 องศา
รูป 17 น้ำหนักสูงสุดของ Load บนสายพาน ก่อนถึงระยะดัดกลับ
รูป 18 ระยะเปลี่ยนผ่าน Transition Length (l’)
รูป 19 ตัดสันสายพานออกหากสายพานไม่สามารถเข้ารูปแอ่งได้
2. Belt Support ใช้ Wear Strip หรือ Slider Bed รองรับสายพานด้านน้ำหนักบรรทุก(Carry) สายพานกลับ(Return) ใช้ลูกกลิ้งได้ แม้ว่าสายพานรูปแอ่งจะมี Alignment ที่ดีสามารถปรับทิศทางเข้าแนวได้เอง แต่แนะนำให้ใช้ตัวกั้น(Guide) ติดที่ขอบของสายพาน กรณีสายพาน Slide และมีระยะห่างจากสายพานที่พอเหมาะประมาณ 3 มม. (รูปที่ 20 )
รูป 20 ตัวกั้น(Guide) ขอบติดที่โครงสร้างกันสายพาน Slideไป กระทบโครงสร้าง
3. Wear Strip Installation ติดตั้งระดับของผิวบนสายพาน และตำแหน่งของ Wear strip และ Sprocket (ตามรูป 20)
รูป 20 การติดตั้ง Wear สำหรับ Slider Bed
