JP3750017B2 - 異物検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬品、食品等の各種粉粒体中の異物を検出する異物検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、医薬品、食品等の分野では、粉粒体への異物の混入を検査するために、例えば特公平7−48065号公報に記載の異物検査装置が提案されている。図5に示すように、この装置101では、ホッパー103から排出された粉粒体Pを振動板105で振動させることにより、定量の粉粒体Pをベルトコンベア107上に供給する。そして、コンベア107上に配設されたスキージ109によって粉粒体Pの表面を掻き取ることで、粉粒体Pの厚さを均一にする。こうして、厚さを均一にされた粉粒体Pは、その表面を二次元カメラ111によって撮像される。撮影された画像は、明度の差を利用することによる画像処理がなされ、粉粒体P中に混入する異物の検出が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような装置において精度の高い検査を行うためには、コンベア107とスキージ109との間隔をできるだけ小さくして粉粒体Pの厚さを薄くする必要がある。しかしながら、このようにすると、コンベア107とスキージ109との間隙で粉粒体Pの詰まりが生ずるという問題があった。
【0004】
また、定量の粉粒体Pをコンベア107に供給するためには、コンベア107への粉粒体Pの供給量と、コンベア107の搬送速度とをバランスよく調節する必要があるが、粉粒体Pの厚さが薄くなると、この調整が難しく粉粒体Pの供給量を一定に維持することが困難になる。特に、コンベア107の搬送速度は詰まりの大きな原因となるため、粉粒体Pを供給するための制御は容易ではなかった。そのため、コンベア上の粉粒体の厚さを均一にするのが困難となり、検査面、つまり粉粒体の表面を均一に均すことが難しいという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、動作の信頼性が高く、高精度の異物混入検査を行うことができる異物検査装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、粉粒体を撮像手段で撮像し、該撮像手段から出力される画像データを画像処理することで、粉粒体に混入する異物の検出を行う異物検査装置であって、上部開口面が略水平な状態で回転可能に支持された収容体と、前記収容体の内部において昇降可能に支持された昇降部材と、前記収容体の回転及び昇降部材の昇降を制御する駆動制御手段と、前記収容体の開口面に沿って配置された掻き取り部を有する除去手段とを備え、前記収容体に収容された粉粒体が前記昇降部材の上昇により押し上げられて、前記除去手段により掻き取られるように構成されており、前記撮像手段は、前記開口面において露出する粉粒体を撮像可能に配置される異物検査装置により達成される。
【0007】
前記異物検査装置は、前記昇降部材に螺合する送りネジ棒をさらに備え、前記駆動制御手段は、前記収容体を所定の回転数で回転させる駆動部と、前記収容体の回転を前記昇降部材に伝動する伝動部とを備えており、前記昇降部材は、前記収容部とともに回転することで、前記送りネジ棒に沿って昇降することが好ましい。ここで、前記送りネジ棒は、前記昇降部材の回転数と所定の回転数差をもって回転駆動可能に構成されていることがさらに好ましい。
【0008】
また、前記異物検査装置において、前記昇降部材は、前記収容体の上方から支持されていることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明に係る異物検査装置の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係る異物検査装置の正面断面図、図2は図1の平面図である。
【0010】
本実施形態に係る異物検査装置は、医薬品、食品等の各種粉粒体をカメラで撮像し、粉粒体の画像データを画像処理することで、粉粒体中に混入する異物を検出する装置である。図1に示すように、この異物検査装置1は、カップ状に形成され検査対象となる粉粒体Pを収容する収容体5と、この収容体5内に配置され粉粒体Pを昇降させる昇降部材7とを備えている。粉粒体を撮像するカメラ9は収容体5の上方に配置され、開口面3を介して露出する粉粒体Pの表面を上方から撮像する。
【0011】
収容体5は、底部に略鉛直方向に延びるボス6を有し、このボス6の下部にベアリング10が嵌合している。そして、このベアリング10を介して上部開口面3が略水平な状態で回転自在に支持されている。昇降部材7は、略鉛直方向に延びる軸部11と、この軸部11の外周面から径方向に延びて粉粒体Pを載置する環状部13とからなり、収容体5内で昇降自在に支持されている。環状部13の外径は、収容体5の内径と略同径であり、昇降部材7はほぼ隙間のない状態で収容体5の内部を昇降する。
【0012】
昇降部材7の環状部13上には、環状のリング部材15が着脱自在に配置されており、検査対象となる粉粒体Pは、このリング部材15と収容体5の内壁面との間に環状に収容される。このように収容された粉粒体Pは、後述する駆動制御手段によって収容体5が回転されることにより、環状の経路に沿って移動する。なお、外径の異なるリング部材15を配置することで、粉粒体が収容される環状部分の径方向の幅を変更することができる。
【0013】
図1及び図2に示すように、収容体5の上方には粉粒体Pを撮像する公知の2次元カメラ(撮像手段)9が2台設けられている。各カメラ9a,9bは上記した環状の経路上に配置され、第1のカメラ9aは収容体5の中心寄りに、第2のカメラ9bは第1のカメラ9aから約90度ずれた下流側で収容体5の外周寄りに配置されている。すなわち、第1のカメラ9aは径方向の内側を移動する粉粒体Pを撮像する一方、第2のカメラ9bは径方向の外側を移動する粉粒体Pを撮像し、これにより径方向の全幅に亘って粉粒体Pを撮像することができる。なお、粉粒体の幅が広い場合には、2台以上のカメラを使用することもできる。
【0014】
図1に示すように、各カメラ9a,9bと収容体5との間には、照明装置17a,17bが設けられている(図1では1つのみ表示)。各照明装置17は、環状の貫通孔19が形成された本体部20を備えている。本体部20の底面には、貫通孔19の下端から裾拡がりに延びるテーパ面21が形成されており、このテーパ面21に複数の光源23が配設されている。そして、光源23から粉粒体Pの表面に照射された光の反射光が、貫通孔19を介してカメラ9に入射するように構成されており、粉粒体P表面の所定面積が貫通孔19を介して各カメラ9により撮像される。撮像された粉粒体Pの画像は、画像データとしてカメラ9から図示を省略する公知の画像処理装置へ出力されて画像処理が行われる。
【0015】
画像処理は次のように行われる。すなわち、粉粒体Pの中に、これと色調の異なる異物が存在すると、異物は取り込まれた画像中に明度又は輝度の変化として表れるため、これにより異物の混入が検出される。なお、画像処理の方法は、この方法に限られず、粉粒体中の異物を検出できるものであれば、特に限定されない。また、上記説明では、二次元カメラを用いた例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、使用されるカメラは、異物の検出において画像処理可能な画像を撮像できるものであれば、特に限定されず、例えば一次元カメラを用いることもできる。一次元カメラを使用する場合には、径方向に亘って粉粒体の全幅を撮像できるように、複数のカメラを径方向に一直線上に並ぶように配設することが好ましい。
【0016】
また、図2に示すように、収容体5の上部における第2カメラ9bの下流には、粉粒体Pを掻き取る掻き取り具(除去手段)24が設けられている。掻き取り具24は、収容体5の開口面3に沿って配置された掻き取り板(掻き取り部)25と、これを支持する支持台26とから構成されている。掻き取り板25は、収容体5を径方向に横切るように配置され、その先端部がリング部材15の外周面に当接し、リング部材15から収容体5の回転方向へ略接線方向に延びている。また、掻き取り板25の下面は、収容体5の外周壁の上面に当接し、後述するように収容体5の開口面3より上方にある粉粒体Pの表面部分を掻き取るようになっている。掻き取られた粉粒体Pは、掻き取り板25の下方で収容体5の外周壁に当接するシュート27から回収される。
【0017】
収容体5及び昇降部材7を駆動する駆動制御手段は、次のように構成されている。図1に示すように、収容体5の底面に形成されたボス6の上部、つまりベアリング10の上方には、第1歯車31が固着されている。第1歯車31は、モータ(駆動部)35により回転駆動される第2歯車37に噛合している。
【0018】
収容体5の底面中央には、ボス6と連通する貫通孔39が形成されており、この貫通孔39には、略鉛直方向に延び外周面に雄ネジが形成された送りネジ棒41が挿通されている。この送りネジ棒41は、昇降部材7の軸部11に形成され雌ネジ部42に螺合するとともに、下端部がボス6に挿通された軸体43に固着されている。軸体43は、この異物検査装置1の底部に固定されている。また、収容体5における底面の偏心した位置には、略鉛直方向に上方へ延びる棒状部材(伝動部)43が取り付けられている。この棒状部材43は、昇降部材7の軸部11に形成された縦孔45に摺動自在に挿入されている。
【0019】
したがって、モータ35が駆動すると、第1及び第2歯車31,37を介して収容体5が回転されるとともに、棒状部材43によって昇降部材7が収容体5とともに一体的に回転される。さらに、昇降部材7は、送りネジ棒41に螺合しているため、収容体5とともに回転することで、上下方向に移動する。なお、収容体5の回転数は、検査対象となる粉粒体Pの粒子の性質、カメラの性能等にもよるが、移動する粉粒体Pを撮像できる回転数であればよく、例えば1〜60rpmにすることができる。
【0020】
次に、上記のように構成された異物検査装置1の動作について説明する。まず、図1に示すように、昇降部材7を収容体5の底面付近まで下降させた後、収容体5内に検査対象となる粉粒体Pを充填する。このとき、粉粒体Pは昇降部材7上に環状に載置される。続いて、開口面3を平坦な蓋部材(図示省略)で閉鎖した後、昇降部材7を上昇させる。これにより、粉粒体Pが蓋部材と昇降部材7との間で圧縮されるため、粉粒体P中に含まれる固まりを砕いたり、或いは空気を除去することができ、粉粒体Pの密度を均一にすることができる。
【0021】
そして、蓋部材を取り外した後、モータ35を駆動すると、第1及び第2歯車31,37を介して収容体5が回転され、収容体5とともに昇降部材7も回転する。これにより、昇降部材7は、送りネジ棒41に沿って上昇する。したがって、昇降部材7上の粉粒体Pは、回転しつつ上方へ押し上げられることになる。
【0022】
図2に示すように、収容体5が回転することで環状の経路を移動する粉粒体Pは、2箇所において二次元カメラ9a,9bにより撮像される。撮像の時間的間隔は任意であるが、例えば15rpmで回転させる場合には1秒ごとに行うことができる。粉粒体Pは、回転しながら押し上げられるため、二次元カメラ9を通過した粉粒体Pは収容体5の開口面3から上昇した分だけ掻き取り板25によって掻き取られる。掻き取られた粉粒体Pは、掻き取り板25に沿いながら収容体5の外周壁を乗り越えてシュート27へと流れ出す。こうして、粉粒体Pは、収容体5が1回転するごとに所定の量だけ掻き取られるため、新たな撮像面が連続的に創出される。したがって、粉粒体P中の異物の検査を連続的に行うことができる。なお、1回の撮像によって検査される粉粒体の体積は、(撮像面積×1回転当たりの粉粒体の上昇量)で計算され、この体積中の異物の検出が行われる。
【0023】
上記カメラ9による画像処理では、粉粒体Pの表面層のみを撮像しているため、正確な異物の検査のためには、撮像対象となる粉粒体Pの厚さをできるだけ小さくすることが好ましい。そのためには、昇降部材7の上昇速度をできるだけ小さくことが必要であるが、1回転当たりの昇降部材7の上昇距離を例えば0.05〜5mm程度にすることが好ましい。例えば、二次元カメラ9による撮像面積を15cm2,昇降部材7の上昇を1回転当たり0.2mmとすると、1回の撮像で粉粒体0.3cm3中の異物の検査を行うことができる。
【0024】
以上のように、本実施形態では、収容体5及び昇降部材7を回転させることで、開口面3を介して露出しながら回転する粉粒体Pを二次元カメラ9により撮像している。そして、昇降部材7を上昇させて粉粒体Pを押し上げ、開口面3より上方にある粉粒体Pの表面部分を掻き取ることで、新たな撮像面を連続的に創出するとともに粉粒体Pの表面を均している。したがって、狭い間隙に粉粒体を通過させて表面を均す従来例とは異なり、粉粒体が詰まって検査作業に支障をきたすことがなく、装置の信頼性を向上することができる。
【0025】
また、昇降部材9の上昇速度を制御するだけで、粉粒体Pの掻き取り量を制御できるため、撮像対象となる粉粒体Pの厚みを容易に制御することができる。特に、本実施形態では、送りネジ棒41を用いているため、昇降部材7をより高精度で上昇させることができる。すなわち、昇降部材7の回転速度を一定にすることで、自動的に昇降部材7の上昇速度を一定にすることができる。その結果、粉粒体Pの掻き取り量を高い精度で一定にすることが可能となり、検査精度をより向上することができる。
【0026】
また、検査装置1を清掃する際には、収容体5の内部のみを清掃すればよいため、従来のようにホッパー及びコンベアを清掃するのに比べ、清掃作業を容易に、しかも短時間で行うことができる。
【0027】
さらに、従来の装置では、粉粒体を直線的に搬送するためのコンベアを配置しなければならないため、設置スペースが大きくなるという問題があった。これに対して、本実施形態に係る異物検査装置は、粉粒体Pを収容体5内で回転させながら異物の検査を行うため、収容体5の設置スペースを確保するだけでよく、装置の設置スペースを小さくすることができる。
【0028】
ところで、検査の精度をより向上するためには、1回の撮像で検査する粉粒体の厚さができるだけ小さくなるように、昇降部材7の上昇速度を小さくしなければならず、そのためには、送りネジ棒41及び雌ネジ部42のピッチを小さくする必要がある。しかしながら、これらのピッチを小さくすると、機械強度が低下するという問題があり、また、その加工が困難であるという問題もある。そこで、駆動制御手段を次に示すような構成にすることで、機械強度を低下させることなく、上昇速度を小さくすることができる。
【0029】
(第2実施形態)
以下、本発明に係る異物検査装置の第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。図3は、本実施形態に係る異物検査装置の正面断面図である。本実施形態に係る異物検査装置が第1実施形態と異なるのは駆動制御手段であり、その他の構成については同一であるため、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【0030】
図3に示すように、この異物検査装置51の駆動制御手段では、上記した送りネジ棒41を鉛直軸周りに回転させるように構成されている。すなわち、送りネジ棒41が固着している軸体53が、ボス6の下方に設けられたベアリング55に回転自在に支持されている。軸体53の下端部には、第3歯車57が着脱自在に接続されている。また、軸体53を挟んで第2歯車37と対向する位置には、第1歯車31と噛合する第4歯車59が設けられている。第4歯車59は、回転自在に支持されて下方に延びる軸部材61に取り付けられており、軸部材61の下端部には、第3歯車57と噛合する第5歯車63が着脱自在に取り付けられている。ここで、第4歯車59の歯数は第2歯車37と同一であり、第3歯車57の歯数は第5歯車63より多くなっている。したがって、これら歯車機構により、収容体5の回転が送りネジ棒41に減速して伝達される。
【0031】
以上の構成によれば、第3及び第5歯車57,63による減速によって、送りネジ棒41は収容体3より遅い速度で回転するため、昇降部材7の送りネジ棒41に対する相対的な回転数は、収容体5と送りネジ棒41との回転数の差になる。そのため、例えばモータ35の回転数を第1実施形態と同じにすると、昇降部材7の上昇速度は小さくなる。したがって、送りネジ棒41及び雌ネジ部42のピッチを大きくしても、昇降部材7の上昇速度を小さいままに維持することが可能となる。このように、ネジのピッチを大きくすることができるため、機械強度を高くすることができ、装置の信頼性を向上することができる。また、送りネジ棒41及び雌ネジ部42の加工も容易になる。
【0032】
なお、第3及び第5歯車57,63は、着脱自在に取り付けられているため、これら歯車を取り替えることで、所望の減速比で送りネジ棒41を回転させることができる。これにより、昇降部材7の上昇速度を適宜変更することが可能となる。
【0033】
また、送りネジ棒41を回転させるための構成は上記したものに限定されるものではなく、収容体5と所定の回転数差をもって回転駆動させ、昇降部材7の上昇速度を低下できるものであればよい。例えば、収容体5を回転させるモータ35とは別に他のモータを設け、これによって送りネジ棒41を回転させることもできる。このとき、送りネジ棒41の回転数を適宜変更することで、昇降部材7の上昇速度を変更することができる。
【0034】
ところで、上記各実施形態で説明したような異物検査装置では、昇降部材7の外周部と収容体5内壁面との間の隙間を完全に埋めることができないため、粉粒体Pはこの隙間を介して収容体5の底面に溜まってしまうことがある。ここで、収容体5の底面中央には、貫通孔39が形成されているため、収容体7の底面に溜まった粉粒体Pがこの貫通孔39から下方へと流れ出ることがあり、このように粉粒体Pが流れ出すと、収容体5の下方に配設された歯車やモータの作動に支障をきたすことも考えられる。そこで、駆動制御手段を次のように構成することで、上記問題を解決することができる。
【0035】
(第3実施形態)
以下、本発明に係る異物検査装置の第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。図4は、本実施形態に係る異物検査装置の正面断面図である。本実施形態に係る異物検査装置が上記第1実施形態と異なるのは収容体及び駆動制御手段の構成であり、その他の構成については同一であるため、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。なお、図4ではカメラ及び照明装置の図示を省略している。
【0036】
図4に示すように、この異物検査装置71の駆動制御手段では、昇降部材7を上下動させるための送りネジ棒73を支持台75によって支持し、昇降部材7の軸部11に向けて上方から垂下させている。そして、送りネジ棒73が軸部11の雌ネジ部42と螺合するように構成されている。なお、送りネジ棒73を上方から昇降部材7に螺合させているため、収容体5の底面には、第1実施形態のように送りネジ棒挿通用の貫通孔39(図1参照)が形成されていない。
【0037】
この構成によっても、第1実施形態と同様に、収容体5とともに昇降部材7が回転すると、送りネジ棒73によって昇降部材7が上昇する。
【0038】
本実施形態によれば、送りネジ棒73が上方から昇降部材7を支持し、送りネジ棒挿通用の貫通孔が収容体5の底面に形成されていないため、昇降部材7から収容体5の底面に流れ出た粉粒体Pが、収容体5から外部に流出するのを防止することができる。そのため、収容体5を回転させるための歯車31,37やモータ35等に粉粒体が付着して、故障等を引き起こすのを未然に防止することができる。
【0039】
なお、本実施形態では送りネジ棒73を固定しているが、第2実施形態のように送りネジ棒が回転するように構成することもでき、こうすることにより昇降部材7の上昇速度を小さくしたままで、送りネジ棒73及び雌ネジ部42のピッチを大きくすることができる。送りネジ棒73を回転させる機構としては、例えば収容体5を回転させるものとは別のモータで送りネジ棒73を回転させたり、或いは歯車によって収容体5の回転を減速して伝動するようにすることが挙げられる。
【0040】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0041】
例えば、上記各実施形態では、収容体5の内部に棒状部材43を設け、これを昇降部材7の軸部材11と摺動するようにしているが、これに限定されるものではなく収容体5の回転を昇降部材7に伝動することができるものであればよい。例えば、収容体5の内壁面に上下方向に延びるキーを形成するとともに、これに嵌合可能なキー溝を昇降部材7の外周部に形成する。このような構成によっても、上記各実施形態と同様に、収容体5とともに昇降部材7を回転させつつ上昇させることができる。
【0042】
また、上記各実施形態では、収容体5及び昇降部材7の回転と、昇降部材7の上昇を一のモータ35で駆動するような機構を採用しているが、これらを別々のモータでそれぞれ駆動するように構成することもできる。すなわち、収容体を回転させる駆動装置と、昇降部材を上下動させる駆動装置とをそれぞれ設けることもできる。昇降部材7を上下動させる機構としては、例えばラックアンドピニオンを使用することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の異物検査装置によれば、収容体及び昇降部材を回転させることで、開口面を介して露出しながら回転する粉粒体を撮像手段により撮像している。そして、昇降部材を上昇させて粉粒体を押し上げ、開口面より上方にある粉粒体の表面部分を掻き取ることで、新たな撮像面を連続的に創出するとともに粉粒体の表面を均している。したがって、狭い間隙に粉粒体を通過させて表面を均す従来例とは異なり、粉粒体が詰まって検査作業に支障をきたすことがなく、装置の信頼性を向上することができる。
【0044】
また、昇降部材の上昇速度を制御するだけで、粉粒体の掻き取り量を制御できるため、撮像対象となる粉粒体の厚みを容易に制御することができる。したがって、粉粒体の掻き取り量を高い精度で一定にすることが可能となり、検査精度をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る異物検査装置の第1実施形態を示す正面断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】本発明に係る異物検査装置の第2実施形態を示す正面断面図である。
【図4】本発明に係る異物検査装置の第3実施形態を示す正面断面図である。
【図5】従来の異物検査装置を示す正面図である。
【符号の説明】
1,51,71 異物検査装置
3 開口面
5 収容体
7 昇降部材
9 カメラ(撮像手段)
24 掻き取り具(除去手段)
25 掻き取り板(掻き取り部)
35 モータ(駆動部)
41,73 送りネジ棒
43 棒状部材(伝動部)
P 粉粒体
Claims (4)
- 粉粒体を撮像手段で撮像し、該撮像手段から出力される画像データを画像処理することで、粉粒体に混入する異物の検出を行う異物検査装置であって、
上部開口面が略水平な状態で回転可能に支持された収容体と、
前記収容体の内部において昇降可能に支持された昇降部材と、
前記収容体の回転及び昇降部材の昇降を制御する駆動制御手段と、
前記収容体の開口面に沿って配置された掻き取り部を有する除去手段とを備え、
前記収容体に収容された粉粒体が、前記昇降部材の上昇により押し上げられて、前記除去手段により掻き取られるように構成されており、
前記撮像手段は、前記開口面において露出する粉粒体を撮像可能に配置される異物検査装置。 - 前記昇降部材に螺合する送りネジ棒をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記収容体を所定の回転数で回転させる駆動部と、前記収容体の回転を前記昇降部材に伝動する伝動部とを備えており、
前記昇降部材は、前記収容部とともに回転することで、前記送りネジ棒に沿って昇降する請求項1に記載の異物検査装置。 - 前記送りネジ棒は、前記昇降部材の回転数と所定の回転数差をもって回転駆動可能に構成されている請求項2に記載の異物検査装置。
- 前記昇降部材は、前記収容体の上方から支持されている請求項1から3のいずれかに記載の異物検査装置。
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