JP6580547B2

JP6580547B2 - 振動式検査機

Info

Publication number: JP6580547B2
Application number: JP2016249362A
Authority: JP
Inventors: 裕貴中村
Original assignee: 株式会社日東電機エンジニアリング
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP2018103072A

Description

この発明は、顆粒材（ここでは、粒径０．１〜２ｍｍのものを言う。）又は粉粒材（ここでは、粒径０．００１〜２ｍｍのものを言う。）から成る薬品や化学品等を製造した際、出荷前に、当該薬品等の中に髪の毛等の異物が混入していないか否かを検査する、振動式検査機に関するものである。

薬品の中には、錠剤、顆粒剤又は粉粒剤等各種のタイプのものがあり、製造の際、出荷前には、髪の毛、虫などの異物が混入していないか全品１００％検査を行うことになっている。そして、検査中にその様な異物が発見されると除去するようになっている。

この様な検査機としては、特許文献１に記載されたものがある。この検査機は、被検査物供給ライン、検査ライン、被検査物回収ラインから成る。上記被検査物供給ラインのフィーダートラフは、被検査物の搬送方向に沿った底部断面形状が下流側に向かうにつれて先細となる下流側搬送面部と該下流側搬送面部に連なる上流側搬送面部との境界部分に、該上流側搬送面部から該下流側搬送面部に立ち上がる段差部を有するとともに、該被検査物の搬送方向に対して略直交する方向に延びる複数の凹部および該凹部相互間に凸部を含み該被検査物に混入した異物を搬送動作に伴い該被検査物の表層部に露出させる凹凸部を前記下流側搬送面部の終端部の所定領域に有する。

また、前記フィーダートラフは、前記被検査物を検査ラインに供給すべく、振動による搬送動作を行わせる振動駆動部を具備して構成される。上記被検査物供給ラインから検査ラインの搬送ベルト上に落下された被検査物は当該搬送ベルトによって検査／異物除去ステーションへと送られる。

そして、上記特許文献１のフィーダートラフでは、搬送面上に立ち上がる段差部を設け、また、下流側搬送面部上に複数の凹部及び凹部相互間に凸部を設け、被検査物の搬送動作に伴い、上記凹部の上流側の一端で被検査物を矢印Ｃ方向（特許文献１公報図５参照）へ跳び上がらせることにより、当該被検査物中の異物を表層部に浮かせて、そのまま、次の検査ラインへと搬送し検出すると言うものである。
特許第４５７１８８６号公報

しかしながら、この特許文献１のフィーダートラフでは、単に、被検査物を下流側搬送面部先端の凹部の円弧部の上流側の一端で斜め上方（上記矢印Ｃ方向）へ押して跳び上がらせていると記載されているが、そのメカニズムが不明であり、必ずしも、被検査物中の異物だけが当該被検査物の表層部へ浮き上がってくるとは思われない。

また、下流側搬送面部上の凹凸部上で露出してきた異物を被検査物と一緒に、次の検査ラインの搬送ベルト上に落下させるため、異物は再び被検査物の中に埋没するおそれがあり、被検査物中に埋没した異物は検知することが困難である。

さらに、搬送面上に立ち上がる段差部が設けられているが、これはもっぱら搬送される被検査物を平らにならしているものであって、異物を被検査物の表層部に浮上させているものではない。

また、上記課題に加えて、検査機に投入された被検査物は当該検査機に残留することなくそのまま全て排出される、いわゆる全量排出されるものでなければ商品である被検査物の歩留まりが悪くなり、採用できるものでは無い。

この発明は、これらの点に鑑みて為されたもので、被検査物内に混入している異物を当該被検査物上に確実に浮き上がらせて容易に検出出来、かつ被検査物の全量排出が出来る振動式検査機を提供して上記課題を解決するものである。

請求項１の発明は、顆粒体又は粉粒体を搬送面において上流から下流に、振動させて搬送するフィーダートラフにおいて、上記フィーダートラフの搬送面に下流方向に対して略直角方向に複数の段部を上り階段状に連続して設け、上記各段部直前の搬送面で、上記顆粒体又は粉粒体を一定量溜められるように、下流方向に一定の長さを有する水平面を設け、最終段部に続いて平面部を異物除去部とした、振動式検査機とした。

請求項２の発明は、上記各段部直前の水平面の下流方向側の隅部は、アール形状とした、上記請求項１に記載の振動式検査機とした。

請求項３の発明は、上記フィーダートラフの搬送面の略中央部において一定長の凹部を形成し、当該凹部の中に上記複数の段部が形成され、最上段部がそのまま上記平面部に繋がっている、上記請求項１又は２の何れかに記載の振動式検査機とした。

請求項１の発明によれば、フィーダートラフの搬送面に複数の段部を上り階段状に設け、これらの各段部直前の搬送面に被検査物である顆粒等が溜められて小さな山を形成し、当該小山が各段部の上面上まで突出し、その次に当該小山が偏析による作用を起こさせ、さらに、上記小山の下流方向への崩壊を起させることにより、被検査物中に混入する異物を当該被検査物の表層に確実に浮上させ、この状態で目視検査領域において異物を検出し易く、確実に取り除くことが出来る。つまり、被検査物中に埋没している異物であっても容易に検知することが出来る。また、被検査物の全量排出も出来る。

請求項２の発明によれば、各段部直前の水平面の下流方向側の隅部は、アール形状としたので、被検査物や異物が段部下の隅部に溜まり難く、当該段部を越え易く、より効果的な異物の検出が出来る。

また、請求項３の発明によれば、フィーダートラフの搬送面の略中央部において一定長の凹部を形成し、当該凹部の中に上記複数の段部が形成され、最上段部がそのまま上記平面部に繋がっているようにしたので、フィーダートラフの搬送面上において段部を形成し易く、かつ装置としても安価に製造することが出来る。

この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部の拡大断面図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の斜視図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部の要部斜視図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部直前の搬送面に被検査物が滞留している状態の説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部直前の搬送面に被検査物が滞留して小山を形成し、当該被検査物及び異物が湧昇しつつある状態の説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部直前の搬送面に被検査物が滞留して小山を形成し、当該被検査物及び異物が湧昇し、異物が表層に露出した状態の説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機の段部直前の搬送面に被検査物が滞留して小山を形成し、当該被検査物及び異物が湧昇し、異物が表層に露出し、さらに、上記小山が崩壊して被検査物や異物が段部を越えた状態の説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機において、フィーダートラフに前方斜め上方の振動を与えた場合の異物が偏析作用によって表層に露出する状態を示す説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機において、フィーダートラフの振動をスリップスティック振動による場合でも、異物が表層に露出する状態を示す説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機において、フィーダートラフが下り勾配の場合でも、異物が表層に露出する状態を示す説明図である。この発明の実施の形態例１の振動式検査機における異物浮上と全量排出の理論的な条件の記号を示す説明図である。

（実施の形態例１）
以下、この発明の実施の形態例１の振動式検査機（以下、単に「検査機」と言う。）Ａを説明する。

この検査機Ａは、図２に示す様に、概略、ホッパー１、フィーダートラフ２及び振動駆動部３から構成され、これらの器具をベース架台４の上に設置して形成される。上記ホッパー１としては既存のものが使用出来、また、上記フィーダートラフ２は、断面略チャネル型で長細く、被検査物を搬送面である平坦な上面に置いて上流から下流へ、振動させて搬送するものである。

この検査機Ａの最も上流の位置に上記ホッパー１は設けられる。このホッパー１の下方の位置から下流に向けて上記フィーダートラフ２が設置される。このフィーダートラフ２の最下流の位置の下方には被検査物回収ボックス５が設けられている。

上記フィーダートラフ２は、上流に設けた供給フィーダ６とそれ以降の検査フィーダ７から成る。上記供給フィーダ６と検査フィーダ７の下方にはこれらの供給フィーダ６と検査フィーダ７に夫々振動を与える振動駆動部３ａ、３ｂが内蔵されている。また、上記検査フィーダ７の搬送面である平坦な上面には、上流から下流方向に対して直角方向に溝部１０及び段部８が設けられ、当該段部８に続いて異物検出部９が設けられている。

図１及び図３に示す様に、上記段部８の前部に、搬送方向に対して直角方向に、深さが１．２ｍｍ、搬送方向の底面の長さが１０ｍｍの溝部１０を設け、この溝部１０に続いて、連続した３つの段部８を上り階段状に形成している。また、ここでは、被検査物の粒径を０．５〜１ｍｍと想定している。

上記溝部１０に続いて設けられた第一段部８ａは、上記検査フィーダ７の上面からの深さが、０．８ｍｍ、下流方向の上面の長さが５ｍｍ、続く第二段部８ｂは、同じく深さが０．４ｍｍ、下流方向の上面の長さが５ｍｍとなっており、さらに、第三段部８ｃへと続いている。この第三段部８ｃの高さで、検査フィーダ７の上面の高さと同じとなっている。

また、溝部１０の底面や段部８ａ、８ｂの上面において、下流方向に一定の長さを設けているのは、偏析による作用（顆粒剤や粉粒剤が流動するとき、粒子径、密度、形状等によって粉粒剤等層の組成が不均一になる現象をいい、具体的には、小径の粉粒体等は下層へ、大径の粉粒剤等は上層へ移動することをいう。以下、「偏析作用」と言う。）を起こし、さらに、後述するように、下流方向への崩壊を起こす、小さな山を形成することを目的として、被検査物を一定量溜めるためである。

また、上記溝部１０においては、第一段部８ａの壁との隅部、第一段部８ａ、第二段部８ｂの下流方向側の上面の隣接する各段部の壁との隅部及び第一段部８ａ、第二段部８ｂ、第三段部８ｃの角部を夫々アール形状としている。

上記異物検出部９は、検査フィーダ７の後部に設けられ、上記第三段部８ｃで被検査物の表層に浮き上がってきた異物を検出し、除去する約１００ｍｍ四方の平坦面から形成されている。

次に、この検査機Ａを使用して被検査物から異物を検出する様子を説明する。ホッパー１に投入された被検査物Ｂ（ここでは顆粒剤を使用する。）は、上記供給フィーダ６の上流に落下し、当該供給フィーダ６上を上記振動駆動部３ａの振動によって下流の検査フィーダ７へと移動して行き、この検査フィーダ７上の溝部１０に至る。

上記被検査物Ｂが上記溝部１０に至ると、当該被検査物Ｂは上記溝部１０の底面上に落下する。落下した被検査物Ｂにはそのまま振動が与えられ、図４に示す様に、前進しようとするが溝部１０の端部の第一段部８ａの壁に行く手を阻まれ下流方向へ進むことが出来ない状態となる。

この後も、後から続く被検査物Ｂが第一段部８ａ下の被検査物Ｂを後方から押圧し、前方へ進めなくなった被検査物Ｂが、図５に示す様に、唯一移動可能な上方へと湧昇して小さな山（以下、「小山」と言う。）を形成するようになる。この小山の頂部は第一段部８ａの上面より高くなっていく。

そして、上記小山には、上記駆動部３ｂによって間断無く振動が与えられているので、図６に示す様に、この山の中に埋もれていた異物Ｃが上記偏析作用によって、瞬時に小山の表層に浮上して来る。

さらに、後続する被検査物Ｂの搬送によって、形成可能なだけ形成された上記小山は間断なく与えられる搬送方向の振動によって、図７に示す様に、搬送方向へ崩壊を始め、上記異物Ｃ及び他の被検査物Ｂは第一段部８ａの壁を越えて、第一段部８ａの上面へと搬送される。この時、溝部１０において、第一段部８ａ下の壁の下流方向の隅部や第一段部８ａの角部をアール形状としているので、異物Ｃ及び被検査物Ｂは当該第一段部８ａの壁を越え易くなっている。

また、上記第一段部８ａの壁を越える段階で被検査物Ｂの中にある異物Ｃは被検査物Ｂの表層に露出して識別し易い状態となっている。また、この第一段部８ａの上面に位置する被検査物Ｂ全体がほぼ均一にならされた状態となっている。

さらに、第一段部８ａの上面へ搬送された上記異物Ｃ及び被検査物Ｂに対しても、上記第一段部８ａの壁下の溝部１０の底面における場合と同様の現象が起こり、異物Ｃ及び被検査物Ｂは次の第二段部８ｂの上面へと搬送される。

第二段部８ｂの上面へ搬送された上記異物Ｃ及び被検査物Ｂに対しても、上記第一段部８ａ及び第二段部８ｂの各壁下における場合と同様の現象が起こり、異物Ｃ及び被検査物Ｂは次の第三段部８ｃの上面へと搬送される。これらの過程を経ることによって、被検査物Ｂ中の異物Ｃは、さらに識別出来得る状態となり、異物検出部９へと搬送される。

上記異物検出部９へ搬送された異物Ｃ及び被検査物Ｂは、人の目によって容易に目視検出され、除去される。この後、異物Ｃが除去された被検査物Ｂは、上記被検査物回収ボックス５へ搬送され、回収される。ここで異物とは、毛（人毛、獣毛）、虫（コバエ、１ｍｍ以下の羽虫）、繊維くず及び木片くず等をいう。

この様に、被検査物Ｂ中の異物Ｃは、被検査物内の分布では比較的長さが長く（大きい）、軽い方に分類され、振動による偏析を起こし、被検査物Ｂの表層へ浮上し易い。また、上記段部８において小山が崩れる際、駆動部３の振動によって偏析作用が助長される。これは、従来の単に振動を与えた時より偏析作用が顕著に表れる。

上記従来の単に振動を与えた場合の偏析とは、密度差や形状差による偏析であって、当該密度や形状が異なるものが上下に分かれる現象を言い、完全に偏析するまで時間がかかる。これに対して、この実施の形態例１の場合、異物は長いものや軽いものが多いが、密度差や形状差の偏析に加えて段部８ａ、８ｂ、８ｃの手前で強制的に形成された小山の上方へ送られると言う作用によって偏析が促され、小山が振動を与えられながら崩壊する際、異物は被検査物上に露出した状態（偏析完了した状態）を維持し、この様な作用が段部において瞬時に起きている。

さらに、上記被検査物Ｂ中の異物Ｃの浮上させる機構である上記段部８においては、滞留している被検査物Ｂを後から続いて搬送される被検査物Ｂが押圧出来るならば、図８に示す上記実施の形態例１の場合の他、図９に示す様に、フィーダートラフ２の振動が「ゆっくり前進、素早く後退」するスリップスティック振動の場合や、図１０に示す様な、フィーダートラフ２が下り勾配などの場合でも、異物Ｃの浮上効果を発揮出来る。

続いて、この実施の形態例１の検査装置Ａの性能について試験を行ったので説明する。試験装置として使用したのは、出願人会社の製品である「電磁フィーダＦＡ−２０」で、振動投射角度２０°、振幅０．３ｍｍ〜１ｍｍ（全量排出時）、振動数３０００Ｖｐｍ（５０Ｈｚ）とした。

また、被検査物としては、顆粒状洗剤（市販品）を使用し、この顆粒状洗剤はゆるめ嵩密度２４８／３００＝０．８３ｇ／ｍｌ、かため嵩密度２４８／２７４＝０．９０ｇ／ｍｌ、圧縮度７．８％とした。また、この顆粒状洗剤の安息角は１６度、崩壊角２度、差角１４度、粒子径０．５〜１ｍｍとした。さらに、この被検査物に混入する異物としては、人毛、銅線及び鉛を用い、これらの全てのサイズは、φ０．００７ｍｍ×２ｍｍとした。

ここで、検査機の搬送路上に形成された多段で上り階段状の段部の各部及び被検査物における粒子径等を表す記号は、図１１に示す様に、以下の通りである。
ｗ：被検査物平均粒子径（ｍｍ）
ａ：振幅（ｍｍ）
θ：振動投射角度（°）
ｚ：段高（ｍｍ）
Ｌ：段長（ｍｍ）
ｎ：段数（段）

試験１（異物検知）
この試験１においては、段部の高さである段高を変化させて搬送した場合の挙動を調べた。段高（ｚ）＝０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ及び３ｍｍとし、上記異物を被検査物の底へ故意に潜らせて試験を行った。振幅（ａ）＝０．３ｍｍとして、各々２０回の試験を行った。

その結果、段高（ｚ）＝１ｍｍ、２ｍｍ及び３ｍｍの場合、夫々検知率１００％の優れた異物浮上効果が得られたが、段部の隅部に被検査物が残り、全量排出は出来ず、歩留まりが悪かった。また、段高（ｚ）＝０．２ｍｍの場合、検知率９５％の良好な効果であり、被検査物の全量排出も出来ていた。さらに、段高（ｚ）＝０．２ｍｍ、段長（Ｌ）を５ｍｍで３段の上り階段とした場合、異物の検知率１００％で、被検査物の全量排出も出来ており、あくまで目視であるが、段高（ｚ）１ｍｍのときと同等の挙動であった。異物の浮上は確実で信頼性が高いものと思われた。また、異物検知において、段高（ｚ）は、０．２ｗ以上であれば良いことが確認できた。

試験２（全量排出）
この試験２においては、上記試験１の結果を受けて、段部の段長（Ｌ）のみを変化させてそれらの挙動を確認した。段高（ｚ）＝０．２ｍｍ、段数（ｎ）＝６段に固定し、段長（Ｌ）＝０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとし、振幅（ａ）＝１ｍｍ、各々５回の試験を行った。

その結果、段長（Ｌ）＝０．５ｍｍでは、全量排出出来なかった。０．２ｍｍ×６段＝１．２ｍｍと言う１．２ｍｍの壁になってしまい、被検査物中の微粉が段差を越えることが出来なかった。また、段長（Ｌ）＝１ｍｍの場合、全量排出は出来たが時間がかかり、効果的ではないようであり、理論的には、被検査物の粒径と同等以上の段長があれば階段を上る様に乗り越えられるので、この結果は理論と一致した。ただし、段長が短く時間がかかった。さらに、段長（Ｌ）＝２ｍｍ、３ｍｍの場合では、時間をかけずに全量排出出来、段長に余裕があるため時間もかからなかった。実際には、加工方法上及びコスト面で段長（Ｌ）＝５ｍｍ程度のものが加工し易く最適と考えられる。

これらのことから、被検査物中に埋没した異物が検知可能で、さらに、被検査物の全量排出を可能にするためには、段部を多段で上り階段状に設けることが有効であることが確認された。

また、上記試験１、２から、検査機の搬送路上において、異物浮上が成立する理論的な条件と被検査物の全量排出が成立する理論的な条件を以下の通り、導き出した。

異物浮上が成立する要件は以下の通りである。
０＜ｗ≦２
ａ≧０．１ｗ
θ＞０
ｚ≧０．２ｗ
ｗ≦Ｌ≦１０ｗ
ｎ≧２
上記zの値については、０．２ｗ以上としており、理論的には極端に高い値のものでも良いが、実際、装置の製造においては、およそ２（ｍｍ）≧ｚ≧０．２ｗとなる。

また、被検査物の全量排出が成立する要件は以下の通りである。
０＜ｗ≦２
ａsinθ＞ｚ
Ｌ≧ｗ
ｎ＞０

上記実施の形態例１において、段部８の前に溝部１０を設け、その後に第一段部８ａ、第二段部８ｂ等を設けているが、上記溝部１０は無くても良く、また、段部８としては、上記個数に限らず、複数設けていれば良い。

また、各段部８ａ、８ｂ、８ｃ等の下流方向の各角部や各隅部をアール形状としているが、これらはどちらか一方でも良いし、無くても良い。さらに、被検査物Ｂの対象として、顆粒体を使用しているが、検査対象物としては顆粒体に限らず、粉粒体のものでも良く、また、この発明の検査機Ａを使用して有効に異物を検出出来るものなら他の状態のものでも良い。

さらに、上記実施の形態例１においては、異物検出部９へ搬送された異物Ｃは、人の目によって目視検出、除去されているが、ここで、異物Ｃを検出するのは目視に限らず、ＣＣＤカメラやその他の手段でも良く、また、除去する手段も人手による他、機械による除去装置などでも良い。

Ａ検査機Ｂ被検査物Ｃ異物
１ホッパー２フィーダートラフ３振動駆動部
３ａ振動駆動部３ｂ振動駆動部
４ベース架台５被検査物回収ボックス
６供給フィーダ７検査フィーダ８段部
８ａ第一段部８ｂ第二段部８ｃ第三段部
９異物検出部１０溝部

Claims

顆粒体又は粉粒体を搬送面において上流から下流に、振動させて搬送するフィーダートラフにおいて、
上記フィーダートラフの搬送面に下流方向に対して略直角方向に複数の段部を上り階段状に連続して設け、
上記各段部直前の搬送面で、上記顆粒体又は粉粒体を一定量溜められるように、下流方向に一定の長さを有する水平面を設け、
最終段部に続いて平面部を異物除去部としたことを特徴とする、振動式検査機。
上記各段部直前の水平面の下流方向側の隅部は、アール形状としたことを特徴とする、上記請求項１に記載の振動式検査機。
上記フィーダートラフの搬送面の略中央部において一定長の凹部を形成し、当該凹部の中に上記複数の段部が形成され、最上段部がそのまま上記平面部に繋がっていることを特徴とした、上記請求項１又は２の何れかに記載の振動式検査機。