JP4283016B2

JP4283016B2 - 脆い製品を移動させ収容する容器のための分散シュートコンベア

Info

Publication number: JP4283016B2
Application number: JP2003082176A
Authority: JP
Inventors: ウィリー・ロエスト
Original assignee: エルベコ−エムエスジェイ・ソシエテ・アノニム
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: US6851911B2; JP2004002010A; US20030194300A1; DE60300902D1; ATE298719T1; DE60300902T2; EP1348648A1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ばらにされた(loose)種々の脆い医薬或いは化学製品を移動させるための貯蔵庫(receptacle)或いは容器用の分散滑落搬送装置すなわちシュートコンベア(chute conveyor)及びそれらの医薬或いは化学製品を貯蔵するための装置に係り、化学，製薬そして食品産業に必要なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ばらにされた製品や品物は、本来粉体或いは粒状構造物を固めて成形した脆い製品として理解するべきものであり、特に、何らかの形状の錠剤，ゼラチンカプセル，カプセル，スパンスル（商標），ペレットのような品物だけでなく、結晶の形の製品（ソルビトール，針晶体(crystallized into needles)）等も同様である。
これらの滑落搬送装置すなわちシュートコンベアは、搬送装置或いは収容装置と共に使用される。それらの有用性としては、貯蔵庫や容器の中へ放出された(tipped)品物や製品の運動エネルギを吸収することである。これは、破損及び密圧作用を低減するためであり、特別に複雑な形状及び／又は脆く（偏菱形など）及び／又は角張っている錠剤の場合に特に問題になる。
GB 468 721，US 1,802,089或いはUS 4,176,997には、同じような外観の螺旋の形の装置が開示されているが、これらは本来石炭を搬送するためのものである。石炭の塊が割れることは好ましいことではないが、これらの石炭の塊は、医療製品と同じような脆さを有しないことは明らかである。更に、石炭の荷降ろし速度と脆い医療製品の収容部で用いられる荷降ろし速度との間には明らかに共通性は無い。
【０００３】
化学産業においても、多くの製造者が螺旋シュートコンベアを選択している。これらの螺旋シュートコンベアは、概して中央の支柱のまわりに展開しているものである（US 5,598,914，US 4,726,546参照）。その他に、US 5,083,651やGB 2 213 806などは、中空軸の螺旋シュートコンベアについて開発している。これらシュートコンベアの断面は、L字形断面やU字形断面となっている。L字形のうちシュート通路を形成する屈曲部(hook)の部分は、螺旋の軸に対して放射状に配置され、L字形のうち側縁(lateral edge)を形成する分枝(branch)の部分は、螺旋の軸に対してほぼ平行に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
公知の螺旋シュートコンベアの有効性は、扱われる製品の形状と大きさに応じた固有の特性によって制限されてしまう。従って、球状粒物の流れの性質は、菱形や偏菱形カプセルの場合のそれと著しく異なる。品物の表面仕上げも一役買っている。結果として、各シュートコンベアは、一般に製品のタイプに合わせて調整しなければならない。もし、製品のタイプに合わせられていないと、流れの中断及び重なり合いが発生し、これによりこの種の装置の有用性を制限し、或いは結局無益にしてしまう。一方では、そのことは正常な重なり合いを妨げ、一方では、製品の破損の確率を増大させてしまうことになる。従来技術に係るシュートコンベアは、これらの現象の効果を制限すると考えられる様々な方策(measure)（シュート通路の中断など）を用いている。加えて、これらのシュートコンベアは非常に狭くできており、負荷をより良く分散させるための隔壁や支えとして働くことができない。
公知の装置の他の主要な不都合は、それらがある特定の形状の製品に適合するように作られていることである。従って、新たな製品を流すためには装置を変更する必要があり、そうでなければ、製品が無駄になる確率が増大してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、容器に収容し移動させる観点から、多様な製品や品物を扱うのに適し、脆い品物の破損を抑制しながら、同時に、均一な流れ及び重なり合いを実現できる螺旋移動シュートコンベアを開発することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の主題は、ばらにされた種々の脆い医薬或いは化学製品を移動させるための貯蔵庫又は容器用の螺旋分散滑落搬送装置すなわち螺旋分散シュートコンベアであり、このシュートコンベアは、鉛直軸のまわりに展開する少なくとも1つの螺旋滑落路すなわちシュート通路２を備え、そのシュートコンベアの中心部分(central volume)は縦穴４の形で中空となっており、各シュート通路２は連続していてほぼ一定のピッチを有しており、各シュート通路２は断面がほぼ直線の幅広面を形成し、軸に向かう横断方向に傾斜しており、シュート通路２の傾斜角は、対応するシュート通路２に沿って製品を保持する遠心力のための十分な速度を各螺旋の上部で与えられた搬送される物質の小片が、それらの製品をシュート通路２に保持するための遠心力がなくなるか或いは臨界値よりも小さくなった場合に軸Ｚに向かって逸れるような値である。
このような配置による利点は、製品の特性が著しく広くても、螺旋面に沿って品物が積み重なることはないということである。すなわち、止まるべきでない時に止まってしまった品物（摩擦や規格外れの形状を有するため）は、自然に中心縦穴に除去される(removed)。幅広のシュート通路を用いた運転(operation)は、速い流れ速度を実現すると同時に、実質的に密圧作用や破損から製品を守る(support)。更に、この広いシュート通路の幅は、とても多様なすべり特性によって特徴付けられる多様な製品への使用を許容する。
【０００７】
望ましい実施形態によれば、製品の力学(dynamics)に応じて従ってＺ軸に近い位置或いは離れた位置で製品を装入する少なくとも１つの装入装置(loading device)を備え、この装入装置は、搬送される製品を各シュート通路のほぼ接線方向に向けて各螺旋の上部で、製品を対応するシュート通路に沿って保持する遠心力のために十分な速度で製品を装入する。
有利なことは、各螺旋の傾斜角αは搬送される製品の安息角より大きいか或いは等しく、螺旋の外縁を超えて溢れることによる収容容量の均一な充填を保証することである。
【０００８】
望ましい実施形態によれば、各螺旋シュート通路の背斜面（back slope）αは、搬送される製品の安息角(angle of rest)より僅かに小さいか或いは等しい。このことは、螺旋面の直ぐ下方に空領域を残すことによって各製品の山の下方に位置する製品に働く圧力を軽減することを可能とする。
有利な実施形態によれば、本発明のシュートコンベアは、各螺旋シュート通路の横断方向の傾斜αを変更できる機構を備えている。
【０００９】
この装置は、関節接続されたリンクによって各螺旋シュート通路に接続されるリンク機構を備えることが望ましい。
この機構は、特に、長さ可変のリンク機構を備えてもよい。
各螺旋シュート通路は、外側リムを備えても都合がよい。望ましくは、このリムの高さは頂上から下流に向けて低くなるようにする。外側リムには、螺旋の外側の空間に向かって開口する切欠きを開けてもよい。この場合、外側リムは各切欠きの上流に偏向手段(deflector)を備える。
【００１０】
本発明の他の主題は、上記したシュートコンベアを装備した底が開けられた(bottom-emptied)収容，搬送及び荷降ろし用容器である。そのような容器の利点は、搬送の間並びに搬送及び収容の間の両方において、製品の破損や粉砕の水準を相当に低減できるということであり、これは特に、シュートコンベアが支持隔壁として働くからである。
本発明の他の特徴点及び利点は、いくつかの特別な実施形態について以下の添付図面を参照して、以下の記載によって明らかとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す滑落搬送装置すなわちシュートコンベアは、鉛直軸Zのまわりに展開された幅広の螺旋状滑落路すなわちシュート通路２を備えている。このシュート通路２は軸Zまでは届かず、螺旋の中心は縦穴４の形で中空となっている。
シュート通路２の上部に位置している装入装置６は、収容すべき脆い製品や品物５をシュート通路２に対してほぼ接線方向に、与えられた初期速度で装入する。
シュート通路２に沿って落ちる或いは転がり落ちる(tumbling)品物や製品の小片５の通路は、次の３つの力によって決定される。それは、品物や製品の小片５を一部シュート通路に沿って動かそうとし且つ一部Ｚ軸に向かって動かそうとする力である重力と、品物や製品５の小片をＺ軸から離そうとする遠心力と、そして摩擦力である。
【００１２】
これら３つの力のうち、最も無秩序なのは摩擦力である。更に、理想的な真球形状にされるべき品物５には摩擦力はほとんど生じない。一般的には、形状が動的振る舞いにおける大規模な広がりを引き起こす。この振る舞いにおける広がりは図２に視覚的に示されている。これに示すように、薄い円盤形状の錠剤５ａは、高速度Ｖ１で（シュート通路２の周縁部において）端面で転がると同時に、低速度（速度Ｖ２）で一方の面で（滑落搬送路の中心軸に近い側）を滑り落ちる。
錠剤（小さな直径の円盤状）５ｂも、端面で（シュートコンベアの周縁部において）より早く転がり、又は倒れて中速度でシュート通路２の中央部に沿って滑落するか或いは錠剤５ｂが重なり合って中央の縦穴４の近くをより低速で滑落する傾向がある。
【００１３】
このような特性上の広がりは、他の形状を有する製品にも作用する。従って、半球状端部を有する円柱状のゼラチンカプセル５ｃの場合には、そのカプセルの軸がシュート通路の軸（滑落方向）に対して直角となっていると、角度が斜めになっている場合よりもカプセルはより早く転がり、従ってより周辺に逸れてゆく傾向がある。カプセルの軸とシュート通路の軸が平行の場合（図示された３つめの科学的モデル(scenario)）には、それらは単純に大きな摩擦力を伴って長手方向に滑落する。
最後に、偏菱形(rhomboidal)の錠剤５ｄは、適切な低速度で滑落と衝突をしながら落ちる。
本発明のシュートコンベアは、上記広がりに伴う問題を相当低減するために設計された。
【００１４】
最初に、品物や小片がシュート通路２に接触している場合に、シュートコンベアの上部から下部にわたり遠心力がそれらの多くをシュート通路２内に保持するのに十分な速度を与えるように工夫された。このような結果は、装入装置６の存在及びその設計を通して特に得られるものである。図１に示す装入装置６は、品物に必要な初期速度を与えるための所定高さHを有する鉛直管による通路である。図１２及び図１３に示す他の実施形態については後述する。
シュート通路２に沿って進む品物の通り道は、図３に示すように、互いに直角な２方向に分けることができる。
第１の方向Ｌはいわゆる「長手方向」であって、Ｚ軸からすべての点が等距離にある螺旋曲線に沿っている。この曲線Ｌは、図１に示すように、水平面に対して角度βを形成する。第２の方向Ｔはいわゆる「横断方向」であって、中心軸Ｚに関する錐面部分の母線であって螺旋面の接線であり、水平面に対して角度αを形成する(図１参照)。
【００１５】
２つの傾斜角度α及びβは、図４，５，７，８及び９に示すように、螺旋のピッチP及びシュート通路２の直径と関連する。
α及びβのそれぞれの値は、品物５が何らかの理由で限界まで減速するか停止した場合に、Ｚ軸に向かって逸れて中心縦穴４に除去されるように組み立て中に決定され、これにより、その品物自体が正常に搬送されているすべての品物(charge)の障害にならないことを確実にし、貯蔵庫或いは容器(receptacle)の中の脆い製品の落下高さ（すなわち、破損の割合）を最小にする。
図に示している装置では１つの螺旋シュート通路２しか有していないが、２つ又は３つ以上の角度的にずらしたシュート通路２ａ，２ｂ，２ｃを相互に干渉することなく同じ搬送装置内に装着することも可能である（図６参照）。
【００１６】
図１及び図２に示すシュート通路２は、過剰に速い速度で移動する品物や小片が外側に飛び出すのを制限するための外側リム８を備えている。
しかし、そのようなリム８の存在は必須なものではなく、本質的には搬送される製品のタイプによって左右されるものである。このリム８は、容器を満たす時に品物等の溢れ出しを促すために（図１５に示すように）、あちこちに切欠きが形成されてもよい。
螺旋シュートコンベアに関して知られている１つの不都合は、螺旋面の裏面に製品や品物５をどうしても満たすことができない隙間ができてしまうことである。実際に生じること（図１０参照）は、いずれかの品物の山が自然に静止して角度δの円錐状２０となることであり、この角度δは安息角（マウンド角）として知られており、これは特徴的な機械的特性である。これにより、少なくない割合の貯蔵容積が失われる。
このような不都合を回避するために、図１０に示すように、角度αは搬送される製品の安息角δより大きいか或いは同等の値が組み立て(construction)によって与えられる。このようにして、山になり始める品物或いは製品は、シュート通路２の下面によって区画される容積のすべてを満たすことは確実である。
【００１７】
図３及び図４に示すように、滑落搬送路の幅は、それが内部に設置される収容貯蔵容器(storage reservoir)１０の容積との対比において適切な容積を取り囲む幅である。上記した容器は、螺旋の外側に十分な空間を残すようにして、製品が溢れ出すことを許容するために、螺旋よりも僅かに大きくなっている。実際の容器の直径は、貯蔵容器１０の幅の９０〜９５％としてもよい。このような構成は、壊れやすい製品５や品物を収容し搬送するのに特に有利である。更に、この場合は、シュート通路２は隔壁として機能し、その内部に山となった品物のほとんどの重量を支える。従って、シュートコンベアによって区画される円筒の内部で、品物に加わる最大圧力は螺旋面のピッチの高さに応じた最大値に達する。特に壊れやすい品物５の場合には、螺旋が持つ弾性が原因で生じるる機械的な応力を軽減するように、角度αは安息角δよりわずかに小さな値を持つように設計される。
【００１８】
搬送される製品や品物の特性上の幅広さにより、真に普遍的なシュートコンベアを製造することが実際上は不可能に思えるのは自明なことである。しかし、本発明のシュートコンベアは、この理想にできるだけ近づけることを可能とする。更に、従来の技術とは異なり、シュートコンベアの直径での比較において、シュート通路２は著しく広く、このことは、もはや本質的に、広範囲にわたる特性に適用可能にする（図２参照）。更に、このシュート通路は事実上直線形状の断面を有している。従って、それらの流れ特性とは無関係に、製品５が特有の通路を選定するようには機械的に強制されることはなく、もし断面がへこみ形状を有する場合には、互いに独立に螺旋路に従うことができる。更に、有利な実施形態では、シュート通路は、シュート通路の角度α及びβを変更することができるように支持されており、それは螺旋を一種又は他の製品５や製品５のタイプに最適となる特性に対応して調整できることを意味する。
【００１９】
図３及び図４に示すように、螺旋シュート通路２は、一定の角度間隔の一連の鉛直に向けられたリンク機構１２によって支持されている。そして、リンク機構１２とシュート通路２の端部との間の変形可能なリンク１４によって、すべてのリンク機構１２をその初期位置から同じ方向に傾けることが可能となり、これによって、螺旋を縮めたり広げたりでき（図５，７，８，９参照）、シュート通路２は確実に変形できるような材料（プラスチックやステンレス鋼シートなど）で作られている。
変形可能なリンクとして用いるための、弾性ブロック１５，板バネ或いはねじりシリンダ(torsion cylinder)を備えたボールジョイント接続リンク（図１１参照）について言及する。
【００２０】
適切な傾斜角度が得られた場合、スペーサ２１は支持リンク機構１２によってそれぞれの位置でシュート通路２を固定する（図７，８，９参照）。螺旋を縮めると角度αは増大し、螺旋を広げると逆の効果を生じる。下記の表は例として示すものである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
他の実施形態によれば、長さ可変の要素からなるリンク機構（入れ子管或いは交換可能なリンク機構１２）を用いることにより、間隔を単純なピッチ（すなわち、２つの連続した角の間の距離）の変化に制限することが可能である。
【００２３】
図１２及び図１３は容器に装入するための装置の他の実施形態を示し、この装置は、多様な製品に適合する本発明のシュートコンベアの使用をより良く適合させることができる。
ここに図示した装置は、鉛直部分を有さず角度θで傾斜している傾斜路(ramp)２２を有しており、シュート通路に沿って落ちるために必要な初期速度が与えられるべき製品を次々と装入することができる。角度θは、品物５の流れ特性に従って決定される。
シュート通路２の幅にわたって製品が最適に落下し始めることができるように、傾斜路２２の下端部は方向可変に構成されている。図１３に示すようにこの例では、円盤がはめ込まれて水平面で回動する開口２３に、傾斜路２２の下端部が挿入されている。
従って、明らかに低速な製品をシュート通路２の周縁部に装入するように開口は方向付けることができ、製品は中心縦穴４に近づいて素早く流れる。
尚、中心縦穴４の存在は、本発明のシュートコンベアを備えた貯蔵手段１０の清掃を相当に容易にし、水撒き要素（ノズルを備えたヘッド）を適切な開口部２４を通して容易に引き入れることを可能とする。
【００２４】
本発明のシュートコンベアは、容器の中へ品物を移動させる場合に有利なだけではなく、容器内に収容したままにする場合にも有利である。なぜなら、制御された速度での落下，中間支持の(intermediate support)(隔壁)の役割を果たすシュート通路及び容器の底から排出する際の集積点(points of accumulation)が防げるという事実から、大きな容積内に脆い品物５をその中で壊れることなく収容することができるからである。
上記したように、リム８の存在は絶対に必要である訳ではなく、搬送される製品のタイプに依存する。
このリム８の高さは、シュート通路２の幅に対して大変低くてもよい（5〜10％）。
【００２５】
シュートコンベアが収容容器１０内に置かれたときの重要な役割は、この収容容器の隅々にわたって製品５の最適な分散を実現することである。結果として、そのようなリム８を有する利点は、シュートコンベアの高さを抑えられるということである。従って、図１４に示すように、このリム８の高さはシュートコンベアの高さの低下に比例して除々に減少させることができる。
このような配置は、製品で一杯になったり過剰な積み重なりが生じた場合、製品の分散を促すための切欠き２６を追加するによって補強される。
切欠きの存在により遠心力の効果によって最も速い速度を持つ製品が過剰に早く飛び出すことを防止するために、この場合ではリム８に沿って切欠き２６の上流に偏向手段２８を設けることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るシュートコンベアの概略正面図である。
【図２】図２は、本発明のシュートコンベアに沿って様々な製品が流れる通り道を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係るシュートコンベアを備えた収容容器の平面図である。
【図４】図４は、図３の収容容器の正面外皮切断図である。
【図５】図５は、螺旋滑落搬送路の角度が変更された後の本発明のシュートコンベアの概略正面図である。
【図６】図６は、本発明に係る3つのシュート通路を有するシュートコンベアを備えた他の形態の収容容器の平面図である。
【図７】図７は、本発明に係るシュートコンベアにおける異なる傾斜角でのリンク機構システムの展開図である。
【図８】図８は、本発明に係るシュートコンベアにおける異なる傾斜角でのリンク機構システムの展開図である。
【図９】図９は、本発明に係るシュートコンベアにおける異なる傾斜角でのリンク機構システムの展開図である。
【図１０】図１０は、図４の収容容器に品物が山になった状態を示す正面外皮切断図である。
【図１１】図１１は、図４に示すリンク機構のリンクの詳細図を示す。
【図１２】図１２は、収容容器への他の形態の供給手段(supply)を示す概略正面図である。
【図１３】図１３は、収容容器への他の形態の供給手段を示す概略平面図である。
【図１４】図１４は、本発明のシュートコンベアの他の実施形態の概略正面図である。
【図１５】図１５は、シュートコンベアであって側縁に開口を有する他の実施形態の正面図である。
【図１６】図１６は、図１５に示すシュートコンベアの一実施形態の詳細平面図である。
【符号の説明】
２螺旋シュート通路
４縦穴
５製品
５ａ大きな錠剤
５ｂ小さな錠剤
５ｃゼラチンカプセル
５ｄ偏菱形の錠剤
６装入装置
α 横断傾斜角
β 長手方向傾斜角
δ 製品の安息角
θ 装入装置の角度
８外側リム
１０貯蔵手段
１２リンク機構
１４関節
１５弾性ブロック
２０製品の山（マウンド）の傾斜
２１スペーサ
２２入口傾斜路
２３回動円盤
２４清掃用開口

Claims

ばらにされた種々の脆い医薬或いは化学製品を移動させる容器のための螺旋分散シュートコンベアであり、このシュートコンベアは、鉛直軸Zのまわりに展開する少なくとも1つの螺旋シュート通路２を備え、
そのシュートコンベアの中心領域は縦穴４の形で中空となっており、
各シュート通路２は連続していてほぼ一定のピッチを有しており、
各シュート通路２は断面がほぼ直線の幅広面を形成し、軸Zに向かう横断方向に傾斜しており、シュート通路２の傾斜角αは、対応するシュート通路２に沿って製品を保持する遠心力のための十分な速度を各螺旋の上部で与えられた搬送される製品が、前記シュート通路２にそれらの製品を保持する遠心力がなくなるか或いは臨界値よりも小さくなった場合に軸Ｚに向かって逸れるような値であり、
前記シュート通路２の外側には外側リム８が設けられており、この外側リム８の所定位置には、切欠き２６と、外側リム８に沿って前記切欠き２８の上流に偏向手段２８が設けられていることを特徴とする螺旋分散シュートコンベア。
各螺旋の横断方向の傾斜αは、搬送される製品の安息角以上であることを特徴とする請求項１記載の螺旋分散シュートコンベア。
各螺旋シュート通路の背斜面は、搬送される製品の安息角δより僅かに小さいか等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の螺旋分散シュートコンベア。
螺旋シュート通路２を支持する一定の角度間隔の一連の鉛直に向けられたリンク機構１２と、リンク機構１２と螺旋シュート通路２の端部との間の変形可能なリンク１４と、変形できる材料で作られたシュート通路２と、前記弾性ブロック１５を有するボールジョイント接続リンクとを備え、
シュート通路２の傾斜角αは、リンク機構１２をその初期位置から傾けることによって調整できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の螺旋分散シュートコンベア。
前記各螺旋シュート通路は外側リム８を備え、前記外側リム８には切欠き２６が形成され、各切欠き２６の上流には偏向手段２８が置かれていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の螺旋分散シュートコンベア。
上記請求項１〜５のいずれかに記載の螺旋分散シュートコンベアを備えたことを特徴とする底が開けられたの収容容器１０。
前記搬送される製品を、前記各螺旋の上部で前記各シュート通路２のほぼ接線方向に向けて、遠心力が前記製品を対応するシュート通路２に沿って保持するのに十分な速度で装入する少なくとも１つの装入装置(loading device)６を備え、各装入装置６が、製品の力学に応じて製品を軸Zの近く或いは離れた位置で装入することができる分散装置を備えたことを特徴とするたことを特徴とする請求項６に記載の収容容器１０。