JP2012006058A - ロータリプレスの不良品排出確認装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不良品を正常な成形品と別に排出する不良品排出装置を備えたロータリプレスにおいて、前記不良品排出装置により不良品が確実に排出されたことを確認する。
【解決手段】連続して成形される多数の成形品４から不良品５を別に排出する不良品排出装置２を備えたロータリプレス１において、成形品４が移動する円周軌道112に向けて圧縮空気24を噴射する不良品排出装置２のエアノズル231より前記円弧軌道112の下流に、成形品４の有無を感知して前記成形品４の有無により強度の異なる電気信号を出力する光学センサ32を設け、光学センサ32から出力される電気信号を受信する判別部33が、前記電気信号から成形品４の有無を判別する不良品排出確認装置３である。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続して成形される多数の成形品から不良品を別に排出する不良品排出装置を備えたロータリプレスにおいて、前記不良品排出装置により不良品が確実に排出されたか否かを確認する不良品排出確認装置に関する。

ロータリプレスは、連続して多数の成形品を製造する装置として、例えば薬品の錠剤製造や樹脂又は金属の成形に利用される。具体的な成形機構は、回転円盤の周方向に並べて保持させた多数の臼と、各臼の上下貫通孔を挟んで上下に対向させた上杵及び下杵から構成される。成形品は、回転円盤が回転に連れて臼が一周する間に１又は複数成形される。まず、下杵が下方を塞いだ状態で臼の貫通孔に材料粉末が投入され、次いで上杵が上方を塞いで材料粉末を貫通孔に閉じ込める。そして、臼、上杵及び下杵が回転円盤に連れて一体に移動しながら、上下一対の予備圧縮ロール及び本圧縮ロールに挟まれた上杵及び下杵が、貫通孔に閉じ込められた材料粉末を上下に押し固め、成形品に圧縮成形する。

上述から、ロータリプレスが単位時間当たりに成形する成形品数は、回転円盤に保持された臼の数と回転円盤の単位時間当たりの回転数との積となり、連続して多数の成形品が製造できることが理解される。ところが、製造されたすべての成形品がすべて間違いなく良品であることはなく、非常に頻度が低いものの、一部に欠損のある不良品が成形されることが避けられない。不良品は、もちろん成形されないことが望ましいが、発生することが避けられないことから、次善の策として正常な成形品と別に排除する不良品排出装置が提案されている。

特許文献１は、貫通孔から下杵（６）が押し上げた不良品を、成形品排出経路（良品排出通路12）に至る入口（良品通過部15）の手前、かつ臼（２）の回転軌跡の内側に設けられたエアノズル（空気ノズル20）から圧縮空気を噴射し、不良品排出経路（不良品排出通路13）に吹き飛ばす不良品排出装置を開示している（特許文献１［請求項１］ほか）。正常な成形品と不良品とは、成形時の圧力異常や成形品の厚みの変化と不良品との相関が知られていることから、下杵に掛かる荷重の検知や上杵及び下杵の杵先間隔の検知によって、判別される（特許文献１［0013］［0024］）。

特許文献１が開示する不良品排出装置は、不良品を確実に吹き飛ばし、正常な成形品と別に排出できるように、不良品排出経路の入口の幅の範囲（不良品排出経路に至る不良品分離室21の略全体）に圧縮空気を噴射できるようにしている（特許文献１［0019］）。具体的には、圧縮空気を噴射する対象空間となる不良品排出経路の入口（不良品分離室21）を覆う天井に凸部（肉盛りピース23）を設けて前記不良品排出経路の入口の容積を小さくし、エアノズルから噴射する圧縮空気が不良品排出経路の入口全体に及ぶようにしている（特許文献１［0020］）。

実開平06-077997号公報

特許文献１が開示する不良品排出装置は、不良品を正しく吹き飛ばすことができず、そのまま成形品排出経路に至ってしまう虞をなくすこと、すなわち不良品を正常な成形品と別にかつ確実に排出することを目的としていた（特許文献１［0007］）。これは、特許文献１が開示する不良品排出装置を適用したロータリプレスが、臼を保持した回転円盤を停止させないことを前提として不良品を選別するための手段である。回転円盤を停止させない場合、成形品と不良品とが混ざって排出されたことが外部から分からないため、万一不良品が正常な成形品に混ざって排出されると、もはや選別ができなくなるからである。

しかし、不良品を正常な成形品と別にかつ確実に排出することは、事実上難しく、何らかの原因で不良品が確実に排出されず、結果として正常な成形品に不良品が混ざってしまうことが否めない。この場合、不良品が排出されなかったことが分かれば、少なくとも正常な成形品に不良品の混ざったことが確認でき、必要により回転円盤を一時停止させる等の対応を図ることができる。ところが、従来のロータリプレスでは、不良品排出装置は備えていても、不良品が確実に排出されたかを確認する装置が備わっていなかった。

そこで、不良品を正常な成形品と別に排出する不良品排出装置を備えたロータリプレスにおいて、前記不良品排出装置により不良品が確実に排出されたことを確認する不良品排出確認装置を開発するため、検討した。

検討の結果開発したものが、連続して成形される多数の成形品から不良品を別に排出する不良品排出装置を備えたロータリプレスにおいて、成形品が移動する円周軌道に向けて圧縮空気を噴射する不良品排出装置のエアノズルより前記円弧軌道の下流に、成形品の有無を感知して前記成形品の有無により強度の異なる電気信号を出力する非接触センサを設け、非接触センサから出力される電気信号を受信する判別部が、前記電気信号から成形品の有無を判別する不良品排出確認装置である。判別部は、不良品が排出されていないと判別した場合、更に電気信号を発し、警報ブザー又は警報ランプを作動させて外部に不良品残存の情報を報知させたり、より積極的に回転円盤を停止させたりするとよい。

本発明の不良品排出確認装置は、成形品が移動する円周軌道で不良品排出装置のエアノズルより下流において、排出されたはずの不良品が未だ円周軌道上に残っているか否かを非接触センサで感知し、前記非接触センサから出力される電気信号によって判別部が不良品の有無を判別する。不良品排出装置による圧縮空気の噴射同様、非接触センサから判別部に発する電気信号も不良品だけに限定してもよいが、正常な成形品と不良品との区別なく非接触センサから電気信号を発するようにして、電気信号を受信する判別部が不良品に対応する電気信号についてのみ判別するようにしてもよい。

非接触センサは、不良品排出装置のエアノズルより下流の円弧軌道上を監視することにより、前記円弧軌道上に不良品が残っているか否かを感知する。この場合、不良品に対して機械的な接触により存在を感知すると、例えば残っていた不良品を円弧軌道上で破壊して、材料粉末を飛散させてしまう虞があることから、本発明は感知に非接触センサを用いる。裏返せば、非接触センサは、成形品に触れることなく、正常な成形品と不良品との区別なく電気信号を発することができればよく、例えば金属粉末を含む特殊な成形品であれば、近接センサを本発明の非接触センサとして利用することもできる。

しかし、成形品が薬品の錠剤であれば、光学センサを本発明の非接触センサとして利用する。この場合、別途配置された光源（例えばロータリプレス付設の照明）の反射光を監視する受光部のみの光センサを用いてもよいが、別途配置された光源の反射光では、正確に成形物を感知できない虞がある。そこで、本発明に好ましい非接触センサは、円周軌道に向けてセンサ光を照射する発光部と、前記センサ光の反射光を検知する受光部とからなる光学センサであり、受光部が反射光の強弱に応じて強度の異なる電気信号を出力させるとよい。発光部及び受光部は、一体でも別体でもよい。

発光部及び受光部から構成される光学センサは、不良品排出装置のエアノズルより下流の円弧軌道にセンサ光を照射し、前記円弧軌道上の特定点又は特定域を監視する。監視できる範囲は、センサ光の形状によって異なるが、成形物の外形状によって感知の可否が変わらないように、少なくとも一方向に成形物を横断又は縦断する一定の範囲にセンサ光が照射されることが好ましい。具体的には、成形品が移動する円周軌道に交差する線状のセンサ光を照射する発光部が望ましい。これにより、例えば不良品が円弧軌道から少しずれていても、不良品の有無を正しく感知できる。

判別部は、例えばコンピュータ又はPLC（プログラマブルロジックコントローラ）で構成される。不良品の有無は、（１）閾値に対する電気信号の大小や（２）電気信号の変化により判別する。非接触センサは、不良品の有無により大小異なる電気信号を出力するが、不良品の素材や色、臼を保持する回転円盤の素材や感知手段（電磁気又は反射光）等の様々な条件により、不良品がある場合に電気信号の出力が大きく、ないと小さくなる場合と、その逆の場合とが考えられる。これから、閾値を設定した場合、不良品の有無による電気信号の変化を想定して、前記閾値より電気信号大きい又は小さいと不良品があると判別し、閾値を設定しない場合、単に不良品を感知する前後の電気信号の変化する場合に不良品があると判別することが考えられる。

本発明の不良品排出確認装置により、ロータリプレスにおいて、不良品排出装置が万一排出できなかった不良品の存在を感知し、不良品が混ざった虞のある正常な成形品の範囲を特定して後から不良品を取り除いたり、必要により回転円盤を一時停止させたりできるようになる。通常、不良品は不良品排出装置により成形品と別に排出できるので、本発明の不良品排出確認装置が作動する機会は極まれであり、仮に回転円盤を一時停止させても大きく生産性を損ねない。むしろ、より確実に不良品を排除できることにより、歩留まりを大きく向上させることができるようになる。

本発明の不良品排出確認装置を適用したロータリプレスを表す一例の一部抜粋平面図である。 本例のロータリプレスの一部抜粋側面図である。 正常な成形品が良品ゲートから排出されている状態を表す図１相当平面図である。 監視部が不良品を検知した状態を表す図１相当平面図である。 不良品排出装置が圧縮空気により不良品を吹き飛ばしている状態を表す図１相当平面図である。 判別部が不良品を確認できないのでそのまま回転円盤を回転させ続けている状態を表す図１相当平面図である。 不良品排出装置が不良品をうまく吹き飛ばせなかった状態を表す図１相当平面図である。 判別部が不良品を確認したので回転円盤を停止させた状態を表す図１相当平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の不良品排出確認装置３は、図１（図示の便宜上、臼111は貫通孔のみで代表）及び図２（図示の便宜上、上杵及び下杵の図示略）に見られるように、薬品の錠剤製造に用いられるロータリプレス１（回転円盤圧縮成形機又は打錠機）に対し、不良品排出装置２と併用される。本例の不良品排出確認装置３は、不良品排出装置２を構成する監視部25から作動信号（電気信号）を受けた場合、判別部33が光学センサ（非接触センサ）32の感知信号（電気信号）から不良品５の有無を確認し、不良品５が確認できた場合、判別部33が回転円盤11の駆動源（例えば電動モータ）の起動及び停止を制御する駆動制御部12に停止信号を送る。

ロータリプレス１は、駆動制御部12が制御する駆動源から伝達される回転動力を受けて、特定の回転方向（図１中上方、図２中紙面奥方向）に向けて回転する。回転動力は、例えば駆動源が電動モータの場合、前記電動モータの出力軸から直接又はベルトドライブ等を介して間接的に伝達される。駆動制御部12は、前記電動モータの起動又は停止や回転数を制御する。回転円盤11は、円周起動112に沿って周方向等間隔に保持させた多数の臼112を前記回転方向に連続して移動させる。図示を省略するが、臼112を挟んで上下に上杵及び下杵を対向させている。成形品４は、予備圧縮ロール及び本圧縮ロール13に押されて互いに接近する前記上杵及び下杵の各先端に挟まれた材料粉末が臼112内で圧縮され、製造される。

不良品排出装置２は、噴射制御部21、エアバルブ22、そして監視部25から構成される。噴射制御部21は、監視部25が不良品５の成形を検出したときに発する作動信号を受けて、エアバルブ22を作動させるコンピュータ又はPLCである。エアバルブ22は、常時閉じていて、前記噴射制御部21から作動信号を受けて開くことにより、ガイドブロック23に設けたエア管路（図示略）を通じ、前記ガイドブロック23の半径方向（回転円盤11の半径方向）外側の周面であるガイド面232に設けたエアノズル231から、エアタンク（図示略）から供給される圧縮空気24を円周軌道112を横断して噴射する。ガイドブロック23は、前記エアノズル231より円周軌道112の下流に向けてガイド面232を半径方向外向きに湾曲させて前記円周軌道112を横断させることにより、正常な成形品４を良品ゲート（図示略）へ導く。

監視部25は、本圧縮ロール13に掛かる圧力が予め定めた正常値から一定以上逸脱した場合に不良品５が成形されたとして、噴射制御部21に作動信号を発するセンサを備えた部分で、例えば本圧縮ロール13が下方から押し上げる下杵の圧力を検出信号として発するロードセルから構成される（特許文献１参照）。監視部25は、何らかの物理量の変化から不良品５の成形を検出できればよいので、例えば本圧縮ロール13の支持軸に掛かる圧力を歪みゲージで検出させてもよい。本例は、不良品排出装置２の作動に不良品排出確認装置３を連動させるため、監視部25から作動信号を判別部33にも送っている。

不良品排出装置２は、噴射制御部21が監視部25から作動信号を受け取ると、本圧縮ロール13の位置から不良品５を載せた下杵が貫通する臼111がエアノズル231の半径方向外側に到達するタイミングで噴射制御部21によりエアバルブ22を開いて、前記エアノズル231から圧縮空気24を噴射させることにより前記不良品５を吹き飛ばし、不良品ゲート（図示略）へ排出する。不良品ゲートは、通常、正常な成形品４を排出する良品ゲート（図示略）に対して円弧軌道112の上流側に並んで配置され、排出スロープを介して不良品回収ボックスに繋がっている。

不良品排出確認装置３は、光学センサ32及び判別部33から構成される。本例は、上述したように、不良品排出装置２と不良品排出確認装置３とを連動させるため、不良品排出装置２の監視部25から作動信号を判別部33が受け取るほか、判別部33が光学センサ32により不良品５の存在を感知したときに回転円盤11を停止させるため、判別部33から駆動制御12に向けて停止信号（電気信号）を発する構成を付加している。こうした不良品排出装置２と不良品排出確認装置３との連動や、回転円盤11の停止までを鑑みた場合、本例の不良品排出確認装置３は、光学センサ32、判別部33、監視部25及び駆動制御部12から構成されると見ることもできる。

光学センサ32は、発光部321及び受光部322を兼ね備えた構成で、不良品排出装置２のエアノズル231より下流の円弧軌道112に直交する線状のセンサ光323（図１及び図２参照）を発光部321から照射する。後述するように、不良品排出装置２により不良品５がうまく排出できない場合、不良品５が円周軌道112からずれていることが多いので、前述のように円弧軌道112に直交する線状のセンサ光323を照射することにより、光学センサ32が確実に不良品５の有無を感知できるようにしている。

本例の光学センサ32は、ガイドブロック23の上面に載せたセンサ設置プレート31に固定され、センサ光用開口311を通じて発光部321から円周軌道112に向けて線状のセンサ光323を照射し、また前記センサ光用開口311を通じて不良品５や下杵の先端からの反射光を取り込み、受光部322に感知させる。センサ設置プレート31は、光学センサ32を固定する取付基礎であるほか、不良品排出装置２のエアノズル231から圧縮空気24を噴射する空間を狭くし、前記圧縮空気24が不良品５に確実に当たり、吹き飛ばせるようにする働きを有している。

本例のロータリプレス１は、特に不良品５が発生しなければ、図３に見られるように、監視部25から作動信号が発せられないので、不良品排出装置２の噴射制御部21や不良品排出確認装置３の判別部33が作動せず、そのまま円周軌道112に従って成形品４を下流に移動させ、ガイドブロック23に沿って良品ゲートへ成形品４を排出させる。良品ゲートは、円弧軌道112の下流側に不良品ゲートと並んで配置され、排出スロープを介して良品回収ボックスに繋がっている。監視部25から作動信号が発せられない場合でも、光学センサ32の受光部322はセンサ光323の反射光を感知し、成形品４がセンサ光323を通過する度に判別部33に出力する感知信号を増減させているが、監視部25から判別部33に作動信号が送られて来ないので、判別部33は前記感知信号に基づく成形品４又は不良品５の有無を判別しない。

不良品５は、例えば本圧縮ロール13に押し上げられる下杵（図示略）の圧力を検出するロードセルから圧力閾値を下回る検出信号を監視部25が受信することで発見される。監視部25は、図４に見られるように、不良品５を発見すると、不良品排出装置２の噴射制御部21と不良品排出確認装置３の判別部33へ、それぞれ作動信号を出力する。監視部25が発する作動信号は、噴射制御部21がエアバルブ22を開くタイミングの起点、判別部33が光学センサからの感知信号を取り込むタイミングの起点を与える。

すなわち、噴射制御部21は、不良品５を載せた下杵を押し上げる本圧縮ロール13の中心位置からエアノズル231の半径方向外側の位置に至る時間経過後、図５に見られるように、エアバルブ22を作動させて、前記エアノズル231から噴射する圧縮空気により吹き飛ばした不良品５を不良品ゲートへ排出する。不良品５を載せた下杵を押し上げる本圧縮ロール13の中心位置と、エアノズル231の半径方向外側の位置とは、位置関係が固定されているので、前者から後者に至る時間は、専ら回転円盤11の回転速度によって予め算出される。

また、判別部33は、不良品５を載せた下杵を押し上げる本圧縮ロール13の中心位置から円周軌道112をセンサ光323が横断する位置に至る時間経過後、図６に見られるように、光学センサ32から出力される感知信号を予め定めた感知閾値より小さいと、不良品５は無事排出され、既に円周軌道112上に存在しないと判断し、駆動制御部12に停止信号を送らない。このため、回転盤11はそのまま回転を続ける。不良品５を載せた下杵を押し上げる本圧縮ロール13の中心位置と、円周軌道112をセンサ光323が横断する位置とは、位置関係が固定されているので、前者から後者に至る時間は、専ら回転円盤11の回転速度によって予め算出される。

ここで、監視部25が不良品５を発見し（図４参照）、噴射制御部21に作動信号を送ってエアバルブ22を開いたが、何らかの不具合（例えばエアノズル231が材料粉末により詰まっていた等）によって、図７に見られるように、うまく不良品５を排出できなかった場合が少なからず起きうる。この場合、圧縮空気24は、不良品５に全く当たらない又はかする程度であり、不良品５は、円周軌道112上又は円周軌道112近傍に残存すると考えられるので、不良品排出確認装置３の光学センサ32は、前記円周軌道112上又は円周軌道112近傍における不良品５の有無を監視する。

具体的には、円周軌道112上又は円周軌道112近傍に残存する不良品５は、光学センサ32が出力する感知信号を高くする。これは、判別部33が受信する前記感知信号が感知閾値を上回る結果をもたらし、図８に見られるように、判別部33は不良品５が排出されていないと判断して駆動制御部12に停止信号を発し、回転円盤11の回転を停止させる。この場合、回転円盤11の回転速度にもよるが、不良品５は停止した回転円盤11上から除外される、又は良品ゲートへ排出され、回転円盤11の停止直後に堆積する数錠の成形品４と共に除外される。こうして不良品５の排除を確認した後、回転円盤11の回転を再開させる。

１ ロータリプレス
11 回転円盤
111 臼
112 円周軌道
12 駆動制御部
２ 不良品排出装置
21 噴射制御部
22 エアバルブ
23 ガイドブロック
231 エアノズル
232 ガイド面
24 圧縮空気
25 監視部
３ 不良品排出確認装置
31 センサ設置プレート
311 センサ光用開口
32 光学センサ
321 発光部
322 受光部
323 センサ光
33 判別部
４ 成形品
５ 不良品

Claims (3)

1. 連続して成形される多数の成形品から不良品を別に排出する不良品排出装置を備えたロータリプレスにおいて、
   成形品が移動する円周軌道に向けて圧縮空気を噴射する不良品排出装置のエアノズルより前記円弧軌道の下流に、成形品の有無を感知して前記成形品の有無により強度の異なる電気信号を出力する非接触センサを設け、
   非接触センサから出力される電気信号を受信する判別部が、前記電気信号から成形品の有無を判別することを特徴とする不良品排出確認装置。
2. 非接触センサは、円周軌道に向けてセンサ光を照射する発光部と、前記センサ光の反射光を検知する受光部とからなる光学センサであり、受光部が反射光の強弱に応じて強度の異なる電気信号を出力する請求項１記載の不良品排出確認装置。
3. 発光部は、成形品が移動する円周軌道に交差する線状のセンサ光を照射する請求項２記載の不良品排出確認装置。

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