JP4509711B2 - 粉粒体選別装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば粉粒体に混入した異物を除去するのに好適な粉粒体選別装置に関するものである。

従来、粉粒体に混入した異物を取り除くために、粉粒体を一様な薄い厚みの層状になるようにベルトコンベア上に供給し、粉粒体を水平搬送する過程で、光学的に粉粒体に混入した異物を検出し、これを取り除くようにした装置が公知である（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２０００−８４４９６号公報 特開２０００−１６２１３６号公報

粉粒体に混入した異物を光学的に検出して、これを取り除くためには、まず粉粒体を一様な薄い層状にする必要がある。特許文献１に記載の装置では、粉粒体を第１コンベア上にてスクイーズローラを用いて均一な厚さにした後、第２コンベア上に移送するようにし、特許文献２に記載の装置では、粉粒体を振動させることにより均すようにしている。いずれにしても、粉粒体の搬送量はコンベアの幅と粉粒体の層の厚みとコンベア速度とにより決まる。粉粒体に混入した異物を光学的に検出するための光センサーの検出可能範囲が限られているため、コンベアの幅を大きくするにも限度があり、検出精度を上げるためには粉粒体の層は薄い程好ましい。また、コンベア速度をむやみに増大させても粉粒体が追随してこないため、これを増大させるにも限度がある。このため、単位時間当たりの粉粒体の搬送量、したがって異物排除の処理能力が制限され、不足する処理能力を補うには、このベルトコンベアとともに、粉体供給部、異物検出部等を含むベルトコンベアラインの増設しかなく、上記処理能力を上げることが難しいという問題がある。また、上述した各装置の場合、粉粒体の種類により、必ずしも粉粒体を一様な薄い層状にすることができないという問題があった。

本発明は斯かる従来の問題をなくすことを課題とし、簡単な構成で、粉粒体を容易に一様な薄い層状にして移動させることができ、異物選別処理能力の向上を可能とした粉粒体選別装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、第１発明は、下端部に供給口を有し、粉粒体を上方から下方に供給する供給部と、垂直方向の軸心を中心として回転可能に設けられ、上記供給部からの粉粒体を平坦な上面に載せ、遠心力により大径側に移動させる円形部材と、この円形部材上の粉粒体に光を照射する投光部、及び、この投光部から粉粒体を経た光を受け、電気信号に変換する受光部、及び、この電気信号から粉粒体中の特定物から分離すべき異物の有無を判断し、異物が検出された場合には、検出信号を発する検出回路を有する光センサー部と、上記円形部材の外周を包囲する円形環状体に複数の貫通孔を上下方向に穿設し、この貫通孔の上端の大径側から上方にかけて覆い、上記円形部材に向けて開口した捕捉カバーを突出させた形状に形成されるとともに、上記円形部材と上面が同一平面上になる状態で同心回転可能に設けられ、上記光センサー部が上記異物を検出した場合には、上記円形部材に対する相対的な回転速度を変化させられる環状部材と、上記環状部材の外周を包囲し、ここからの放出物を捕捉可能に設けられた外方回収部と、上記貫通孔からの落下物を捕捉可能に設けられた内方回収部とを備えた構成とした。

第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記供給部の供給口が上記円形部材の中心の直上に配置された構成とした。

第３発明は、第１発明の構成に加えて、上記供給部の供給口が上記円形部材の中心から偏心した位置の上方に配置された構成とした。

第４発明は、第１から第３発明のいずれかの構成に加えて、上記環状部材が、上記異物が検出されていない場合には、上記円形部材に対して相対的に、上記円形部材の回転方向と同一方向に高速で回転する状態とされる一方、上記異物が検出された場合には、上記円形部材に対して相対的に上記回転方向とは逆方向に回転する状態とされる構成とした。

第５発明は、第１から第３発明のいずれかの構成に加えて、上記環状部材が、上記異物が検出されていない場合には、上記円形部材に対して相対的に、上記円形部材の回転方向とは逆方向に回転する状態とされる一方、上記異物が検出された場合には、上記円形部材に対して相対的に同一方向に高速で回転する状態とされる構成とした。

第６発明は、第１から第５発明のいずれかの構成に加えて、上記供給部と上記円形部材との間に、上記供給部からの粉粒体を遠心力により大径側に放出する凹型の回転容器を有するとともに、粉粒体に混入した毛髪、繊維等の小比重物を回転容器内の上面近接位置から吸引する吸引管を有する小比重物除去装置を介在させた構成とした。

本発明に係る粉粒体選別装置によれば、装置が簡単な構成となり、粉粒体の供給流量を大きくしても、容易に粉粒体を一様な薄い層状にすることができ、大幅に異物選別能力を上昇させることが可能となる。

また、上記供給部の供給口を上記円形部材の中心から偏心させて設けて、この中心から偏心した位置に粉粒体を供給するようにした場合には、上述した効果に加えて、異物検出のための光センサー部を簡略化できるという効果も得られる。

さらに、小比重物除去装置を設けることにより、粉粒体中の各種異物の選別がより一層確実に行えるという効果を奏する。

次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係る粉粒体選別装置１Ａを示し、この粉粒体選別装置１Ａは、供給部１１、円形部材１２、光センサー部１３、環状部材１４，外方回収部１５及び内方回収部１６を備えている。

供給部１１は、水平断面が円形の筒状体で、下端部に供給口２１を有し、図示しない粉粒体供給設備に接続しており、ここから送られてきた粉粒体が落下し、供給口２１から下方に供給される。また、この供給部１１は、高さ調整可能に設けられており、かつ内径の異なるものと取り替え可能となっている。

円形部材１２は、上面が平坦な円板からなり、垂直に回転可能に設けられた回転軸２２の上端部に、これと一体回転可能に設けられている。この回転軸２２は、図示しない回転駆動部により、例えば、タイミングベルト２３，プーリ２４を介して回転させられる。上記回転駆動部は可変速であるのが好ましい。また、円形部材１２の中心部を貫く回転軸２２の上端面上には、供給部１１の下方にて、回転軸２２と一体回転可能に円錐体２５が設けられている。なお、供給部１１、円形部材１２、回転軸２２及び円錐体２５のそれぞれは同心である。そして、供給口２１内を落下してきた粉粒体は、回転する円錐体２５の下方に向かって広がった斜面に沿って、かつ円錐体２５の全周にわたって均等に配分され、同じく回転する円形部材１２上に、かつ大径側に向けて供給される。円形部材１２上では、粉粒体も円形部材１２に随伴して回転するため、粉粒体に遠心力が作用し、図２中、一点鎖線の曲線ａで示すように大径側に移動してゆくと同時に、円周方向に広がってゆく。即ち、円形部材１２上では、粉粒体は直ちに円周方向に一様な、かつ薄い層状になって大径側に向かって移動してゆく。なお、曲線ａは９０度間隔で例示的に示したもので、実際には、円周方向、３６０度全体にわたって粉粒体の移動軌跡を示す曲線ａが存在する。

光センサー部１３は、円形部材１２の上面に向けて光を照射する投光部、及び、上記上面を照射し、ここから反射してきた光を受け、電気信号に変換する受光部、及び、この電気信号から粉粒体中の特定物から分離すべき異物の有無を判断し、異物が検出された場合には、検出信号を発する検出回路を有し、直線に沿った一定範囲を異物検出範囲とするものである。図示する例では、供給部の周りに９０度の角度間隔で４個の光センサー部１３が均等に配設されている。そして、光センサー部１３の各々は、少なくとも、図２中、二点鎖線の両矢印ｂで示す範囲に対して異物検出のために機能し、４個の光センサー部１３により、３６０度の全範囲に対して、漏れなく機能するようになっている。

環状部材１４は、円形部材１２の外周を包囲し、円形部材１２の上面と面一の平坦な上面を有する円形環状体で、上下方向に穿設された複数の貫通孔３１と、この貫通孔３１毎に設けられ、貫通孔３１の上端の大径側から上方にかけて覆い、円形部材１２に向けて開口した突出部である捕捉カバー３２とを有している。これらの貫通孔３１及び捕捉カバー３２は、図２に示すように、回転方向に対して先行する側の端部が小径側に位置し、追従する側の端部がより大径側に位置するように設けられ、かつ隣接する捕捉カバー３２間に一点鎖線の曲線ａと同じ曲線を描いた場合に、この曲線が必ずいずれかの捕捉カバー３２を通るように隣接する捕捉カバー３２、貫通孔３１の間隔は定められている。また、この環状部材１４は、中心部に回転軸２２を貫通させた中空回転軸３３に中間部材を介して一体回転可能に結合され、この中空回転軸３３は回転軸２２と同心配置され、かつ回転軸２２とは独立して回転可能に設けられている。また、この中空回転軸３３は、図示しない回転駆動部により、例えば、タイミングベルト３４，３５，プーリ３６，３７、３８及び垂直方向に回転可能に設けられた中間軸３９を介して回転させられる。そして、環状部材１４の円形部材１２に対する相対的な回転速度は、光センサー部１３が上記異物を検出した場合には、変化させられるようになっている。ところで、遠心力により円形部材１２からその外方に放出された粉粒体については、捕捉カバー３２に捉えられ、貫通孔３１に導かれる量に対して、さらに環状部材１４上を通り過ぎて、その外方に放出される量の比率が、環状部材１４を円形部材１２と同一方向に、かつ円形部材１２よりも高速回転させる程増大する。斯かる粉粒体の挙動に鑑み、例えば、環状部材１４を円形部材１２と同一方向に、かつ粉粒体の全量が環状部材１４上を通り過ぎる程度に円形部材１２よりも高速回転させておき、光センサー部１３が上記異物を検出した場合にのみ環状部材１４を回転部材１２よりも低速回転または回転停止させて、異物を含む粉粒体を貫通孔３１に導くことにより異物の完全除去がなされる。或いは、環状部材１４の回転を停止させておき、光センサー部１３が上記異物を検出した場合にのみ、環状部材１４を円形部材１２と同一方向に、かつ上記同様に、粉粒体の全量が環状部材１４上を通り過ぎる程度に円形部材１２よりも高速回転させるようにしてもよく、この場合には、異物を含む粉粒体は環状部材１４上を通り過ぎて、その外方に放出され、異物の完全除去がなされる。

外方回収部１５は、環状部材１４の外周を包囲し、環状部材１４の大径側からその外方に放出され、落下してきた粉粒体を捕捉し、図示しない回収設備に導くように形成されている。

内方回収部１６は、貫通孔３１を経て落下してきた粉粒体を捕捉し、図示しない別の回収設備に導くように形成されている。

このように、回転する円形部材１２、環状部材１４を用い、遠心力で粉粒体を移動させるようにした粉粒体選別装置１Ａによれば、コンベアにより粉粒体を水平搬送するようにした上述した装置に比して、簡単な構成で、粉粒体を容易に一様な薄い層状にして移動させることができるだけでなく、円形部材１２の回転速度を上げることにより粉粒体の円形部材１２上へ供給する流量を増大させることができる故、異物選別処理能力を大幅に向上が可能となっている。この点については、以下に説明する各実施形態についても同様の事が言える。

なお、この粉粒体選別装置１Ａは、異物が粉粒体中に混入することが許されない物である場合にこの異物を排除するために使用できる他、粉粒体が複数種類のものからなり、この内のある特定物と他のものとを別々にして回収する場合に、この特定物以外の物を異物と考えてこれらを選別して回収するためにも使用できる。

図４及び５は、本発明の第２実施形態に係る粉粒体選別装置１Ｂを示し、粉粒体選別装置１Ｂにおいて、上述した粉粒体選別装置１Ａと互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この粉粒体選別装置１Ｂでは、供給部１１が円形部材１２の中心から偏心した２箇所の位置の上方に設けられている。この場合、供給部１１から回転する円形部材１２に落下した粉粒体の分布領域は図５に示すように２つに分かれる。従って、図５中、二点鎖線の両矢印ｂで示す範囲を異物検出のために機能する光センサー部１３を２つの上記分布領域の上方に設ければよく、粉粒体が円形部材１２の上面全体に広がる粉粒体選別装置１Ａと異なり、粉粒体選別装置１Ｂでは、光センサー部１３は２台で済む。

なお、円形部材１２の中心から偏心した位置は２箇所に限定するものでなく、１箇所でもよく、３箇所でもよく、それよりも多くてもよい。

図６は、本発明の第３実施形態に係る粉粒体選別装置１Ｃを示し、この粉粒体選別装置１Ｃ上述した粉粒体選別装置１Ａ或いは１Ｂの供給部１１と円形部材１２との間に粉粒体に比して比重の小さい毛髪、繊維等の小比重物を排除するための小比重物除去装置１７を介在させて形成されている。なお、図面を簡略化するために、供給部１１と円形部材１２の一部のみ図示されており、粉粒体選別装置１Ａ或いは１Ｂの他の部分については、上記同様であり、図示は省略されている。

小比重物除去装置１７は、図示しない回転駆動部により回転させられる垂直な回転軸５１の上端部にこれと一体回転可能に結合された凹型の回転容器５２を有している。回転容器５２の底面中心部を貫く回転軸５１の上端面上には、供給部１１の下方にて、回転軸２２と一体回転可能に円錐体５３が設けられている。また、回転容器５２の内側斜面の上方には、上記光センサー部１３と同様な光センサー部５４が配設されるとともに、上記内側上面に近接させて図示しない吸引装置に接続された吸引管５５が配設されている。さらに、回転容器５２の外周を包囲するとともに、傾斜した底面を有し、その最下部に円形部材１２に向けて開口した排出口５６を有する固定容器５７が設けられている。なお、供給部１１と回転容器５２との間の距離、排出口５６と円形部材１２との間の距離、回転容器５２の回転速度のそれぞれについては、調整可能とするのが好ましい。また、吸引管５５は断面形状の異なるものと取り替え可能とするのが好ましい。

上記構成からなる小比重物除去装置１７において、上記吸引装置が作動している状態下、供給部１１からの粉粒体は円錐体５３を介して回転容器５２上に、かつその大径側に向けて落下してゆき、遠心力により回転容器５２の内側斜面の上方に向けて移動してゆく。そして、粉粒体に毛髪、繊維等の小比重物が混入している場合、この小比重物は粉粒体と同じように速い動きをすることはなく、かつ粉粒体の表層或いは表面に浮かび上がるように移動し、吸引管５５により吸引除去され、小比重物が取り除かれた粉粒体のみが遠心力により回転容器５２の上端部から固定容器５７内に放出され、排出口５６を介して円形部材１２上に供給される。さらに、円形部材１２上に供給された粉粒体については、上記同様に異物の選別がなされる。

粉粒体における毛髪、繊維等の小比重物については、移動が鈍く、かつ粉粒体の表層或いは表面に留まり、粉粒体とは異なる動きをするため、小比重物以外の異物の選別と同様に扱ってもその排除が困難で、粉粒体からそれを排除することが困難である一方、粉粒体に毛髪、繊維等が混入することは絶対に許されないが、この小比重物除去装置１７によりその除去が容易となっている。また、この小比重物除去装置１７において、小比重物排除のみを考えれば、光センサー部５４は必ずしも必要とするものではないが、円形部材１２上に供給される粉粒体に小比重物が混入していないことを確認するために設けられており、小比重物除去装置１７の信頼性をより一層高めている。

なお、上記実施形態では、反射型の光センサー部１３，５４を示したが、本発明はこれに限るものでなく、反射型に代えて透過型の光センサー部を用いた装置をも含むものである。また、供給部１１の断面形状は円形に限定するものではない。

本発明は、例えば顆粒剤に混入している異物や毛髪、繊維等を取り除くための顆粒剤検査システムに好適である。

本発明の第１実施形態に係る粉粒体選別装置の概略を示す断面図である。 図１に示す粉粒体選別装置の一部断面で示す平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉粒体選別装置の概略を示す断面図である。 図４に示す粉粒体選別装置の一部断面で示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る粉粒体選別装置の概略を示す部分断面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 粉粒体選別装置
１１ 供給部
１２ 円形部材
１３ 光センサー部
１４ 環状部材
１５ 外方回収部
１６ 内方回収部
１７ 小比重物除去装置
２１ 供給口
２２ 中央回転軸
２３ タイミングベルト
２４ プーリ
２５ 円錐体
３１ 貫通孔
３２ 捕捉カバー
３３ 中空回転軸
３４，３５ タイミングベルト
３６，３７、３８ プーリ
３９ 中間軸
５１ 回転軸
５２ 回転容器
５３ 円錐体
５４ 光センサー部
５５ 吸引管
５６ 排出口
５７ 固定容器

Claims (6)

1. 下端部に供給口を有し、粉粒体を上方から下方に供給する供給部と、
   垂直方向の軸心を中心として回転可能に設けられ、上記供給部からの粉粒体を平坦な上面に載せ、遠心力により大径側に移動させる円形部材と、
   この円形部材上の粉粒体に光を照射する投光部、及び、この投光部から粉粒体を経た光を受け、電気信号に変換する受光部、及び、この電気信号から粉粒体中の特定物から分離すべき異物の有無を判断し、異物が検出された場合には、検出信号を発する検出回路を有する光センサー部と、
   上記円形部材の外周を包囲する円形環状体に複数の貫通孔を上下方向に穿設し、この貫通孔の上端の大径側から上方にかけて覆い、上記円形部材に向けて開口した捕捉カバーを突出させた形状に形成されるとともに、上記円形部材と上面が同一平面上になる状態で同心回転可能に設けられ、上記光センサー部が上記異物を検出した場合には、上記円形部材に対する相対的な回転速度を変化させられる環状部材と、
   上記環状部材の外周を包囲し、ここからの放出物を捕捉可能に設けられた外方回収部と、
   上記貫通孔からの落下物を捕捉可能に設けられた内方回収部とを備えたことを特徴とする粉粒体選別装置。
2. 上記供給部の供給口が上記円形部材の中心の直上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体選別装置。
3. 上記供給部の供給口が上記円形部材の中心から偏心した位置の上方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体選別装置。
4. 上記環状部材が、上記異物が検出されていない場合には、上記円形部材に対して相対的に、上記円形部材の回転方向と同一方向に高速で回転する状態とされる一方、上記異物が検出された場合には、上記円形部材に対して相対的に上記回転方向とは逆方向に回転する状態とされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体選別装置。
5. 上記環状部材が、上記異物が検出されていない場合には、上記円形部材に対して相対的に、上記円形部材の回転方向とは逆方向に回転する状態とされる一方、上記異物が検出された場合には、上記円形部材に対して相対的に同一方向に高速で回転する状態とされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体選別装置。
6. 上記供給部と上記円形部材との間に、上記供給部からの粉粒体を遠心力により大径側に放出する凹型の回転容器を有するとともに、粉粒体に混入した毛髪、繊維等の小比重物を回転容器内の上面近接位置から吸引する吸引管を有する小比重物除去装置を介在させたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粉粒体選別装置。
   

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