JP4781553B2 - Foreign matter sorting device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦力を利用した摩擦選別装置に関し、特に、微細な穀粒中に混合している種々の異物を除去する摩擦選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食料品や医薬品その他種々の物品の原料となる穀類や植物種子（例えば、ゴマ、栗、玄米、粒胡椒、マスタードなど）には、それらの収穫時においては、一般に、種々の異物が混合する。例えば、小石、土粒、金属片、ガラス片、プラスチック片、茎葉片、毛髪、昆虫、小動物や昆虫の糞などである。
【０００３】
従来、これらの異物は、植物種子と異物との大きさの相違に基づく粒径選別、植物種子と異物との比重の相違に基づく比重選別、磁性の有無に基づく磁力選別などの方法を用いて除去されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、穀粒や植物種子に混合している異物の大きさが穀粒や植物種子の大きさと大差がなく、さらに、異物の比重が穀粒や植物種子の比重とそれほど変わらず、加えて、異物が磁性を有しないものであるような場合には、上記の粒径選別、比重選別及び磁力選別によっても、異物を除去することは不可能であった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、上記のような異物であっても確実に除去することができる選別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】
この目的を達成するため、本発明は、摩擦力を利用した選別装置を提供する。穀粒や植物種子に混合している異物は、大きさ、比重及び磁性の有無に関して、穀粒や植物種子と差異がない場合であっても、一般に、表面の摩擦係数は異なることが多い。このため、理論的には、表面の摩擦係数の差異に基づいて、穀粒や植物種子と異物とを選別することが可能である。
【０００７】
本発明に係る選別装置は、この理論を実践したものであり、穀粒や植物種子の表面の摩擦係数と異物の表面の摩擦係数との差異に基づいて、穀粒や植物種子から異物を選別することを可能にするものである。
【０００８】
具体的には、本発明は、第１の態様において、第１の物と第２の物とが混合している混合物から第１の物と第２の物とを選別する選別装置であって、軸線が相互に平行になるように配置された第１のローラー及び第２のローラーとを備え、第１のローラーの外周面と第２のローラーの外周面との間の間隙は、第１の物及び第２の物の何れの直径よりも小さく設定されており、第１のローラー及び第２のローラーは相互に反対方向に、かつ、第１のローラー及び第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転し、第１のローラー及び第２のローラーの少なくとも何れか一方の表面の摩擦係数は、第１の物及び第２の物の何れか一方を、摩擦力により、そのローラーの表面に付着させたまま、そのローラーとともに回転させるように、設定されており、選別装置は、さらに、第１の物及び第２の物の他方を第１のローラー及び第２のローラーの軸線方向にフィードするフィード手段を備えていることを特徴とする選別装置を提供する。
【０００９】
本態様に係る選別装置においては、第１の物と第２の物とが混合している混合物を第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙に落下させると、例えば、第１の物は、第１の物と、例えば、第１のローラーとの間の摩擦によって、第１のローラーの表面に付着したまま、第１のローラーとともに回転する。第１のローラーは、第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙から外側に向かって回転するので、第１のローラーの表面に付着した第１の物は第１のローラーの外側に落下する。
【００１０】
一方、第２の物は、第１及び第２のローラーに付着することはなく、フィード手段によって、第１及び第２のローラーの軸線方向にフィードされる。
【００１１】
このように、本発明に係る選別装置によれば、第１の物と第２の物とが混合している混合物のうち、第１の物は、摩擦力により、第１のローラーに付着した状態で回転し、第１のローラーの外側に落下し、第２の物は、フィード手段により、第１のローラーの軸線方向にフィードされる。この結果、第１の物と第２の物とが選別される。
【００１２】
第１の物と第２の物の何れか一方を第１及び第２のローラーの軸線方向にフィードするフィード手段としては、例えば、請求項２に記載されているように、第１のローラー及び第２のローラーの少なくとも何れか一方の表面に形成された少なくとも一つの螺旋状の溝を用いることができる。
【００１３】
あるいは、フィード手段としては、第１及び第２のローラーを、第１または第２の物がフィードされる方向が下方になるように、それらの軸線を鉛直面内において傾斜させる傾斜手段を用いることもできる。
【００１４】
本発明は、第２の態様において、第１の物と第２の物とが混合している混合物から第１の物と第２の物とを選別する選別装置であって、軸線が相互に平行になるように配置された第１のローラー及び第２のローラーとを備え、第１のローラー及び第２のローラーにはそれぞれ少なくとも一つの螺旋状の溝が形成され、第１のローラーに形成された螺旋状の溝は第２のローラーの外周面に噛み合い、第２のローラーに形成された螺旋状の溝は第１のローラーの外周面に噛み合うようにされており、第１のローラーの外周面と第２のローラーに形成された螺旋状の溝との間隙及び第２のローラーの外周面と第１のローラーに形成された螺旋状の溝との間隙は、第１の物及び第２の物の何れの直径よりも小さく設定されており、第１のローラー及び第２のローラーは相互に反対方向に、かつ、第１のローラー及び第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転し、第１のローラーに形成された螺旋状の溝及び第２のローラーに形成された螺旋状の溝の少なくとも何れか一方の表面の摩擦係数は、第１の物及び第２の物の何れか一方を、摩擦力により、その溝の表面に付着させたまま、そのローラーとともに回転させるように、設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００１５】
本態様に係る選別装置においては、第１の物と第２の物とが混合している混合物を第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙に落下させると、例えば、第１の物は、第１の物と、例えば、第１のローラーに形成された螺旋状の溝の表面との間の摩擦によって、第１のローラーの螺旋状溝の表面に付着したまま、第１のローラーとともに回転する。第１のローラーは、第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙から外側に向かって回転するので、第１のローラーの螺旋状溝の表面に付着した第１の物は第１のローラーの外側に落下する。
【００１６】
一方、第２の物は、第１及び第２のローラーに付着して第１及び第２のローラーとともに回転することはなく、第１または第２のローラーに形成された螺旋状の溝に沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラーの軸線方向に移動する。
【００１７】
このように、本発明に係る選別装置によれば、第１の物と第２の物とが混合している混合物のうち、第１の物は、摩擦力により、第１のローラーに付着した状態で回転し、第１のローラーの外側に落下し、第２の物は、第１または第２のローラーに形成された螺旋状の溝に沿って、第１または第２のローラーの軸線方向にフィードされる。この結果、第１の物と第２の物とが選別される。
【００１８】
なお、螺旋状の溝は少なくとも１個あれば足りるが、２または３個以上の螺旋状溝をローラーの表面に形成することも可能である。
【００１９】
本発明は、第３の態様において、第１の物と第２の物とが混合している混合物から第１の物と第２の物とを選別する選別装置であって、軸線が相互に平行になるように配置された第１のローラー及び第２のローラーとを備え、第１のローラーには少なくとも一つの螺旋状の溝が形成されており、第２のローラーの外周面と第１のローラーに形成された螺旋状の溝との間隙は、第１の物及び第２の物の何れの直径よりも小さく設定されており、第１のローラー及び第２のローラーは相互に反対方向に、かつ、第１のローラー及び第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転し、第１のローラーに形成された螺旋状の溝の表面の摩擦係数は、第１の物及び第２の物の何れか一方を、摩擦力により、その溝の表面に付着させたまま、そのローラーとともに回転させるように、設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００２０】
上述の第２の態様に係る選別装置においては、第１及び第２のローラーの双方に螺旋状の溝が形成されているが、第３の態様に係る選別装置においては、第１のローラーにのみ螺旋状の溝が形成されている。
【００２１】
本態様に係る選別装置においては、第１の物と第２の物とが混合している混合物を第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙に落下させると、例えば、第１の物は、第１の物と第１のローラーに形成された螺旋状の溝の表面との間の摩擦によって、第１のローラーの螺旋状溝の表面に付着したまま、第１のローラーとともに回転する。第１のローラーは、第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙から外側に向かって回転するので、第１のローラーの螺旋状溝の表面に付着した第１の物は第１のローラーの外側に落下する。
【００２２】
一方、第２の物は、第１及び第２のローラーに付着して第１及び第２のローラーとともに回転することはなく、第１のローラーに形成された螺旋状の溝に沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラーの軸線方向に移動する。
【００２３】
このように、本発明に係る選別装置によれば、第１の物と第２の物とが混合している混合物のうち、第１の物は、摩擦力により、第１のローラーに付着した状態で回転し、第１のローラーの外側に落下し、第２の物は、第１のローラーに形成された螺旋状の溝に沿って、第１のローラーの軸線方向にフィードされる。この結果、第１の物と第２の物とが選別される。
【００２４】
本発明は、第４の態様において、第１の物と第２の物とが混合している混合物から第１の物と第２の物とを選別する選別装置であって、軸線が相互に平行になるように配置された第１のローラー及び第２のローラーとを備え、第１のローラーの外周面と第２のローラーの外周面との間の間隙は、第１の物及び第２の物の何れの直径よりも小さく設定されており、第１のローラー及び第２のローラーは相互に反対方向に、かつ、第１のローラー及び第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転し、第１のローラー及び第２のローラーの少なくとも何れか一方の表面の摩擦係数は、第１の物及び第２の物の何れか一方を、摩擦力により、そのローラーの表面に付着させたまま、そのローラーとともに回転させるように、設定されており、第１のローラー及び第２のローラーは、それらの軸線が、第１の物及び第２の物の他方が進行する方向に向かって下がるように、鉛直面内において傾斜して設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００２５】
上述の第２の態様に係る選別装置においては、第１及び第２のローラーの双方に螺旋状の溝が形成されており、第３の態様に係る選別装置においては、第１のローラーにのみ螺旋状の溝が形成されていたが、第４の態様に係る選別装置においては、第１及び第２のローラーともに螺旋状の溝は形成されていない。
【００２６】
この螺旋状の溝は、第１の物及び第２の物の何れか一方（例えば、第１の物）をその表面に付着させ、ローラーとともに回転させ、ローラーの外側に落下させる第１の機能を有するとともに、第１の物及び第２の物の他方（例えば、第２の物）を第１及び第２のローラーの軸線方向にフィードする第２の機能をも有する。
【００２７】
第４の態様に係る選別装置においては、第１及び第２のローラーともに螺旋状の溝は形成されていないが、上述の第１の機能は、第１または第２のローラーの表面に第１の物が付着することにより、達成される。また、上述の第２の機能は、第１のローラー及び第２のローラーを、それらの軸線が、第２の物が進行する方向に向かって下がるように、鉛直面内において傾斜するように、配置することにより、達成される。
【００２８】
すなわち、本態様に係る選別装置においては、第１の物と第２の物とが混合している混合物を第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙に落下させると、例えば、第１の物は、第１の物と第１のローラーの表面との間の摩擦によって、第１のローラーの表面に付着したまま、第１のローラーとともに回転する。第１のローラーは、第１のローラーと第２のローラーとの間の間隙から外側に向かって回転するので、第１のローラーの表面に付着した第１の物は第１のローラーの外側に落下する。
【００２９】
一方、第２の物は、第１及び第２のローラーに付着して第１及び第２のローラーとともに回転することはない。第１及び第２のローラーは傾斜して配置されているため、第２の物は、第１及び第２のローラーの間に形成されている間隙に沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラーの軸線方向に移動する。
【００３０】
このように、本発明に係る選別装置によれば、第１の物と第２の物とが混合している混合物のうち、第１の物は、摩擦力により、第１のローラーに付着した状態で回転し、第１のローラーの外側に落下し、第２の物は、第１及び第２のローラーの間に形成された間隙に沿って、第１のローラーの軸線方向にフィードされる。この結果、第１の物と第２の物とが選別される。
【００３１】
上述の第４の態様に係る選別装置は、第１のローラー及び第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構を備えることが好ましい。
【００３２】
この角度調節機構により、第１及び第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節することにより、例えば、第２の物が第１及び第２のローラーの軸線方向にフィードされる速度を任意に調節することができる。すなわち、第１の物と第２の物との選別速度を任意に調節することができる。
【００５６】
上述の態様に係る選別装置における第１のローラー及び第２のローラーは同一の直径を有するものであってもよく、あるいは、相互に異なる直径を有するものであってもよい。
【００５７】
第１のローラー及び第２のローラーが同一の直径を有する場合には、第１の物と第２の物とを選別する選別速度は、第１の物及び第２の物と第１のローラー及び第２のローラーとの間の摩擦係数の大小、第１及び第２のローラーの回転速度などの要因に依存するが、第１及び第２のローラーが相互に異なる直径を有するものとすることにより、第１及び第２のローラーの直径の比率に応じて、選別速度を変化させることも可能である。
【００５８】
第１及び第２のローラーの少なくとも何れか一方に螺旋状の溝を設ける選別装置の場合、第１のローラー及び第２のローラーの回転数を制御する回転数制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００５９】
この回転数制御手段は、螺旋状の溝の捻れ角に応じて、第１のローラー及び第２のローラーの回転数を制御する。例えば、回転数制御手段は、捻れ角が小さいほど、回転数が大きくなるような制御を行う。
【００６０】
例えば、第１の物を第１のローラーに付着させ、第１のローラーとともに回転させ、除去しようとする場合を想定する。
【００６１】
発明者が行ってきた実験によると、第１の物と第１のローラーの表面との間の摩擦係数が比較的大きい場合には、第１のローラーの表面に形成する螺旋状の溝の捻れ角は比較的小さい角度とすることができる。すなわち、第１のローラーの単位長さに比較的多数の螺旋状溝を形成することができる。さらに、この場合、第１のローラーの回転数も比較的大きくすることが可能である。
【００６２】
逆に、第１の物と第１のローラーの表面との間の摩擦係数が比較的小さい場合には、第１のローラーの表面に形成する螺旋状の溝の捻れ角は比較的大きい角度とすることが望ましい。すなわち、第１のローラーの単位長さに形成される螺旋状溝の数は、上記の場合よりも少なくなる。さらに、この場合、第１のローラーの回転数も比較的小さくすることが好ましい。
【００６３】
以上のような実験結果に基づいて、上記の回転数制御手段は、螺旋状溝の捻れ角が小さいほど、ローラーの回転数が大きくなるような制御を行い、逆に、螺旋状溝の捻れ角が大きい場合には、ローラーの回転数が小さくなるような制御を行うように構成する。
【００６４】
なお、本発明に係る選別装置における第１及び第２のローラーの材質は任意である。
【００６５】
例えば、第１及び第２のローラーとしては、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にメッキを施したもの、あるいは、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にゴムまたは樹脂をコーティングしたものを用いることができる。ただし、上述から明らかであるように、選別対象としての第１または第２の物とローラー表面との間の摩擦係数が所望の値になるものであれば、第１または第２のローラーの材質またはその表面のコーティングの材料は問わない。
【００６６】
さらに、本発明は、第５の態様において、第１の物と第２の物とが混合している混合物から第１の物と第２の物とを選別する選別装置であって、ローラーと、該ローラーの軸線に平行に配置されたプレートと、を備え、ローラーには少なくとも一つの螺旋状の溝が形成されており、ローラーに形成された螺旋状の溝の表面とプレートの表面との間の間隙は、第１の物及び第２の物の何れの直径よりも小さく設定されており、ローラーは、ローラーを上方から見たときにプレートから離れる方向に回転し、ローラーに形成された螺旋状の溝の表面の摩擦係数は、第１の物及び第２の物の何れか一方を、摩擦力により、その溝の表面に付着させたまま、そのローラーとともに回転させるように、設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００６７】
上述の第３の態様に係る選別装置においては、螺旋状の溝が形成されている第１のローラーと螺旋状の溝が形成されていない第２のローラーを用いたが、第５の態様に係る選別装置においては、第２のローラーに代えて、第１のローラーの軸線に平行なプレートを用いる。
【００６８】
本態様に係る選別装置においては、第１の物と第２の物とが混合している混合物をローラーとプレートとの間の間隙に落下させると、例えば、第１の物は、第１の物とローラーに形成された螺旋状の溝の表面との間の摩擦によって、ローラーの螺旋状溝の表面に付着したまま、ローラーとともに回転する。ローラーは、ローラーとプレートとの間の間隙から外側に向かって回転するので、ローラーの螺旋状溝の表面に付着した第１の物はローラーの外側に落下する。
【００６９】
一方、第２の物は、ローラーに付着してローラーとともに回転することはなく、ローラーに形成された螺旋状の溝に沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、ローラーの軸線方向に移動する。
【００７０】
このように、本発明に係る選別装置によれば、第１の物と第２の物とが混合している混合物のうち、第１の物は、摩擦力により、ローラーに付着した状態で回転し、ローラーの外側に落下し、第２の物は、ローラーに形成された螺旋状の溝とプレートの間をローラーの軸線方向にフィードされる。この結果、第１の物と第２の物とが選別される。
【００７１】
本選別装置は、前述のプレートをローラーに近づける方向またはローラーから離れる方向に移動させるプレート移動手段をさらに備えることが好ましい。
【００７２】
このようなプレート移動手段を設けることにより、プレートの表面とローラーの螺旋状溝の表面との間の距離を任意の距離に設定することが可能になり、第１の物または第２の物のサイズに応じた選別を行うことが可能になる。
【００７３】
前述のように、第５の態様における選別装置においても、ローラーは、その軸線が、第１の物及び第２の物の他方が進行する方向に向かって下がるように、鉛直面内において傾斜して設定されていることが好ましい。
【００７４】
また、この場合、ローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構を設けることが好ましい。
【００７８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係る選別装置１０を示す。図１は、本実施形態に係る選別装置１０を上方から見た場合の平面図、図２は、図１のＡ方向から見た場合の選別装置１０の側面図、図３は、図１のＢ方向から見た場合の選別装置１０の正面図である。
【００７９】
本実施形態に係る選別装置１０は、穀粒中に混在している第１の物としての異物と、第２の物としての穀粒との混合物から穀粒と異物とを選別する。
【００８０】
本実施形態に係る選別装置１０は、第１のローラー１２と、軸線が第１のローラー１２の軸線と平行になるように配置された第２のローラー１４と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第１の収納容器１６と、第１の収納容器１６に隣接して、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第２の収納容器１８と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の上方に配置されているホッパー２０と、を備えている。
【００８１】
第１のローラー１２と第２のローラー１４とは同一直径を有している。
【００８２】
第１のローラー１２には一条の螺旋状の溝１２ａが形成されており、第２のローラー１４には一条の螺旋状の溝１４ａが形成されている。図１に示すように、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａは第２のローラー１４の外周面に噛み合い、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａは第１のローラー１２の外周面に噛み合っている。
【００８３】
また、第１のローラー１２の外周面と第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａとの間隙２２ａ及び第２のローラー１４の外周面と第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａとの間隙２２ｂは、上述の穀粒及び異物の何れの直径よりも小さく設定されている。すなわち、穀粒及び異物は間隙２２ａ、２２ｂから下方に落下することはない。
【００８４】
ホッパー２０の落下口２０ａは間隙２２ａ、２２ｂの上方に位置するように配置されている。
【００８５】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４の両端はそれぞれベアリング２４で支持されており、各ベアリング２４は側壁２６に固定されている。
【００８６】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４はモーター（図示せず）からの駆動力を受けて相互に反対方向に回転するようになっている。具体的には、第１のローラー１２及び第２のローラー１４は、それらを上方から見たときに、相互に離れ合う方向に回転する。すなわち、図３に示すように、図１のＢ方向から見た場合、第１のローラー１２は反時計方向Ｘに、第２のローラー１４は時計方向Ｙに回転する。
【００８７】
第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面の摩擦係数は、第１の物としての異物を、摩擦力により、溝１２ａの表面に付着させたまま、第１のローラー１２とともに回転させるように、設定されている。
【００８８】
以下、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面の摩擦係数の設定方法について説明する。
【００８９】
図４は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の間に形成されている間隙２２ａ上に異物２８が載っている状態を示す概略図である。
【００９０】
図４に示すように、異物２８には次の５つの力が作用している。
（１）異物２８それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１２から異物２８に作用する垂直抗力Ｎ1
（３）第１のローラー１２と異物２８との間に作用する摩擦力Ｒ1
（４）第２のローラー１４から異物２８に作用する垂直抗力Ｎ2
（５）第２のローラー１４と異物２８との間に作用する摩擦力Ｒ2
図４に示した状態から、図５に示すように、異物２８が第１のローラー１２の表面に付着したまま第１のローラー１２とともに回転を開始し、第２のローラー１４の表面から離れた瞬間の状態を考える。
【００９１】
この状態においては、異物２８が第２のローラー１４から離れてしまったため、垂直抗力Ｎ2及び摩擦力Ｒ2はもはや異物２８には作用しない。従って、図５に示すように、異物２８に作用する力は次の３つとなる。
（１）異物２８それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１２から異物２８に作用する垂直抗力Ｎ1
（３）第１のローラー１２と異物２８との間に作用する摩擦力Ｒ1
摩擦力Ｒ1が作用する方向における垂直抗力Ｎ1の成分はゼロであるので、摩擦力Ｒ1が作用する方向において異物２８に作用している力は、反時計方向Ｘ向きの摩擦力Ｒ1と時計方向Ｙ向きのＷｓｉｎθの２つである。
【００９２】
従って、異物２８が第１のローラー１２に付着して第１のローラー１２とともに反時計方向Ｘに回転するための条件は次のようになる。
【００９３】
Ｒ1＞Ｗｓｉｎθ （１）
ここで、第１のローラー１２と異物２８との間の摩擦係数をＭ１、第２のローラー１４と異物２８との間の摩擦係数をＭ２、第１のローラー１２と穀粒（図４には図示せず）との間の摩擦係数をＬ１、第２のローラー１４と穀粒との間の摩擦係数をＬ２、第１のローラー１２の中心及び第２のローラー１４の中心と異物２８の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度をθとすると、摩擦力Ｒ1は次のように表される。
【００９４】
Ｒ1＝Ｍ１×Ｎ1 （２）
また、図５に示した状態の鉛直方向における力のつりあいから次の式が成り立つ。
【００９５】
（Ｒ1＋Ｎ1）ｓｉｎθ＝Ｗ （３）
式（２）及び（３）を（１）の条件式に代入すると、次式を得る。
【００９６】
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ2θ （４）
この（４）式が、異物２８が第１のローラー１２に付着し、第１のローラー１２とともに回転する条件を表す。
【００９７】
同様に、異物２８が第２のローラー１４に付着し、第２のローラー１４とともに回転する条件は次の通りである。
【００９８】
Ｍ２／（１＋Ｍ２）＞ｓｉｎ2θ （５）
一方、穀粒は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の何れにも付着してはならないので、上式（４）を導き出した過程と同様に考えて、以下の条件を満たせばよい。
【００９９】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＜ｓｉｎ2θ かつ
Ｌ２／（１＋Ｌ２）＜ｓｉｎ2θ （６）
以上のように、式（４）、（５）及び（６）が成り立つように、各摩擦係数Ｍ１、Ｍ２、Ｌ１及びＬ２並びに角度θを設定することにより、第１の物としての異物２８は第１のローラー１２または第２のローラー１４の何れかに付着した状態で第１のローラー１２または第２のローラー１４とともに回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下する。一方、第２の物としての穀粒は第１及び第２のローラー１２、１４の何れにも付着することなく、溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向にフィードされる。
【０１００】
なお、異物２８の大きさにそれほど大きな差異はないので、上述の角度θは、第１及び第２のローラー１２、１４の直径並びに異物２８の直径が決まれば、ほぼ一義的に決まる。すなわち、定数として扱うことが可能である。
【０１０１】
上述のような構成を有する本実施形態に係る選別装置１０の動作を以下に説明する。
【０１０２】
先ず、異物２８と穀粒とが混合している混合物をホッパー２０に投入する。ホッパー２０に投入された混合物は落下口２０ａから下方に落下する。
【０１０３】
落下口２０ａは、第１のローラー１２と第２のローラー１４との間に形成されている間隙２２ａ及び２２ｂの上方に配置されているので、落下口２０ａから落下した混合物は間隙２２ａ及び２２ｂの何れかに乗った状態になる。
【０１０４】
図３に示すように、第１のローラー１２は反時計方向Ｘに、第２のローラー１４は時計方向Ｙにそれぞれ回転している。
【０１０５】
第１のローラー１２と異物２８との間の摩擦係数Ｍ１、第２のローラー１４と異物２８との間の摩擦係数Ｍ２、第１のローラー１２と穀粒との間の摩擦係数Ｌ１、第２のローラー１４と穀粒との間の摩擦係数Ｌ２、第１のローラー１２の中心及び第２のローラー１４の中心と異物２８の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度θは上述の式（４）、（５）及び（６）が成り立つように設定されている。
【０１０６】
このため、間隙２２ａ上に落下した混合物のうち、異物２８は、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａの表面との間の摩擦力により、溝１４ａの表面に付着したまま、第２のローラー１４とともに回転し、第２のローラー１４の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【０１０７】
同様に、間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、異物２８は、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面との間の摩擦力により、溝１２ａの表面に付着したまま、第１のローラー１２とともに回転し、第１のローラー１２の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【０１０８】
一方、間隙２２ａ及び間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、穀粒は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４に付着して第１のローラー１２及び第２のローラー１４とともに回転することはなく、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１または第２のローラー１２、１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラー１２，１４の軸線方向Ｚ（図１参照）に移動する。
【０１０９】
穀粒は、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａが途切れた時点において、下方に落下し、第２の収納容器１８の内部に収納される。
【０１１０】
以上のように、本実施形態に係る選別装置１０においては、異物２８と穀粒とが混合している混合物のうち、異物２８は、摩擦力により、第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着した状態のまま、第１のローラー１２または第２のローラー１４とともに回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納される。
【０１１１】
一方、穀粒は、第１または第２のローラー１２、１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１または第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１８に収納される。
【０１１２】
このように、本実施形態に係る選別装置１０によれば、従来の選別方法では選別することが不可能であった穀粒と異物との混合物を完全に選別することができる。
【０１１３】
本実施形態に係る選別装置１０における第１のローラー１２及び第２のローラー１４にはそれぞれ１つの螺旋状溝１２ａ、１４ａが形成されているが、２または３個以上の螺旋状溝を第１及び第２のローラー１２、１４の表面に形成することも可能である。
【０１１４】
また、本実施形態に係る選別装置１０においては、各摩擦係数Ｍ１、Ｍ２、Ｌ１、Ｌ２が上式（４）、（５）及び（６）を満足するものである限りは、第１及び第２のローラー１２、１４の材質は任意である。
【０１１５】
例えば、第１及び第２のローラー１２、１４としては、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にメッキを施したもの、あるいは、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にゴムまたは樹脂をコーティングしたものを用いることができる。
【０１１６】
さらに、第一の実施形態においては、異物２８は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の双方に摩擦力により付着するように設定したが、例えば、異物２８を第１のローラー１２にのみ付着させ、第２のローラー１４には付着させないようにすることも可能である。
【０１１７】
異物２８が第１のローラー１２にのみ付着するための条件は、異物２８が摩擦力により第２のローラー１４には付着しないことである。上式（４）を導き出した過程から考えて、上式の（５）に代えて次の条件式を満足すれば、異物２８は第２のローラー１４には付着せず、第１のローラー１２にのみ付着する。
【０１１８】
Ｍ２／（１＋Ｍ２）＜ｓｉｎ2θ
この場合には、間隙２２ｂ上に落下した混合物の中の異物２８のみが、第１のローラー１２に付着したままの状態で第１のローラー１２とともに回転し、第１のローラー１２の外側から第１の収納容器１６に落下する。間隙２２ａ上に落下した混合物の中の異物２８は、穀粒とともに、第２のローラー１４に形成された螺旋状溝１４ａに沿って軸線方向Ｚに移動し、最終的には、第２の収納容器１８に落下する。
【０１１９】
また、第１の実施形態に係る選別装置１０においては、異物２８を第１の収納容器１６に、穀粒を第２の収納容器１８に収納するようにしたが、これとは逆に、穀粒を第１の収納容器１６に、異物２８を第２の収納容器１８に収納するようにすることも可能である。
【０１２０】
この場合には、上式の（４）、（５）及び（６）に代えて、次式が成り立つように、各摩擦係数Ｍ１、Ｍ２、Ｌ１及びＬ２を設定すればよい。
【０１２１】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＞ｓｉｎ2θ
Ｌ２／（１＋Ｌ２）＞ｓｉｎ2θ
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＜ｓｉｎ2θ 及び
Ｍ２／（１＋Ｍ２）＜ｓｉｎ2θ
図６は、本発明の第２の実施形態に係る選別装置３０を上方から見たときの平面図である。
【０１２２】
第１の実施形態に係る選別装置１０においては、第１のローラー１２には、螺旋状の溝１２ａが形成されていたが、本実施形態に係る選別装置３０における第１のローラー３２には螺旋状の溝は形成されていない。この点以外の構造は第１の実施形態に係る選別装置１０と同様である。
【０１２３】
本実施形態に係る選別装置３０によっても、上述の第一の実施形態に係る選別装置１０と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
ただし、第１のローラー３２の外周面と、第２のローラー１４に形成されている螺旋状の溝１４ａの表面との間の間隙３４は第１の実施形態における間隙２２ａまたは２２ｂよりも大きい。このため、本実施形態に係る選別装置３０が選別することができる異物及び穀粒は第１の実施形態に係る選別装置１０が選別することができる異物及び穀粒の直径よりも大きい直径を有するものに限られる。
【０１２５】
図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係る選別装置４０を示す。図７は選別装置４０を上方から見た場合の平面図、図８は、選別装置４０を図７のＡ方向から見た場合の側面図である。
【０１２６】
本実施形態に係る選別装置４０は、次の２つの点において、第１の実施形態に係る選別装置１０と構造的に相違している。
【０１２７】
第１の相違点は、第１の実施形態に係る選別装置１０とは異なり、各ローラーに螺旋状の溝が形成されていない点である。
【０１２８】
第１の実施形態に係る選別装置１０においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４には、螺旋状の溝１２ａ及び１４ａがそれぞれ形成されていたが、本実施形態に係る選別装置４０における第１のローラー４２及び第２のローラー４４には螺旋状の溝は形成されていない。
【０１２９】
第２の相違点は、本実施形態に係る選別装置４０には、第１のローラー４２及び第２のローラー４４を任意の角度に傾斜させる角度調節機構４６が設けられている点である。
【０１３０】
図８に示すように、角度調節機構４６は、モーター４８と、一端がモーター４８の駆動軸に回動自在に連結されているリンク部材５０と、からなる。
【０１３１】
リンク５０の他端は、ピボット５２を介して、側壁板２６ａと回動自在に連結されている。
【０１３２】
また、他方の側壁板２６ｂもピボット５４を介して回動自在にリンク部材５６の一端に連結されており、リンク部材５６の他端はピボット５８を介して回動自在に床面に固定されている。
【０１３３】
第１のローラー４２及び第２のローラー４４は、角度調節機構４６により、側壁板２６ｂが下方になるように、傾斜した状態になっている。モーター４８がリンク部材５０を時計方向Ｓに回転させると、第１のローラー４２及び第２のローラー４４の傾斜角度は大きくなり、逆に、モーター４８がリンク部材５０を反時計方向Ｒに回転させると、第１のローラー４２及び第２のローラー４４の傾斜角度は小さくなる。
【０１３４】
上述の第１及び第２の実施形態における螺旋状の溝１２ａ及び１４ａは、異物２８をその表面に付着させ、第１のローラー１２または第２のローラー１４とともに回転させ、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下させる第１の機能の他に、穀粒を第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚにフィードする第２の機能を有していた。
【０１３５】
これに対して、本実施形態に係る選別装置４０においては、第１及び第２のローラー４２、４４ともに螺旋状の溝は形成されていないため、穀粒を第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚにフィードする第２の機能に対応する機能を有していない。このため、本実施形態に係る選別装置４０においては、角度調節機構４６を設け、第１のローラー４２及び第２のローラー４４を、それらの軸線が、穀粒が進行する方向に向かって下がるように、鉛直面内において傾斜するように、配置することにより、上記の第２の機能を達成している。
【０１３６】
さらに、角度調節機構４６により、第１及び第２のローラー４２、４４の軸線の傾斜角度を調節することにより、穀粒が第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向にフィードされる速度を任意に調節することができる。すなわち、異物２８と穀粒との選別速度を任意に調節することが可能である。
【０１３７】
このように、本実施形態に係る選別装置４０によっても、第１の実施形態に係る選別装置１０と同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
ただし、本実施形態に係る選別装置４０においては、上式の（４）及び（５）が成り立つように、各摩擦係数Ｍ１、Ｍ２、Ｌ１及びＬ２を設定すればよい。
【０１３９】
穀粒は、角度調節機構４６によって、第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向Ｚにフィードされるため、穀粒が第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向Ｚにフィードされるための条件を定める式（６）が成り立つことは不要である。
【０１４０】
また、第１のローラー４２及び第２のローラー４４を次式が成り立つように設定することもできる。
【０１４１】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＞ｓｉｎ2θ かつ Ｌ２／（１＋Ｌ２）＞ｓｉｎ2θ
この場合には、穀粒が摩擦力により第１のローラー４２または第２のローラー４４に付着したまま、第１のローラー４２または第２のローラー４４とともに回転し、第１のローラー４２または第２のローラー４４の外側に落下し、第１の収納容器１６に落下する。
【０１４２】
一方、異物２８は第１及び第２のローラー４２、４４に付着することなく、第１及び第２のローラー４２、４４の間の間隙に沿って、第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１８に落下する。
【０１４３】
また、第１のローラー４２及び第２のローラー４４を次式が成り立つように設定することもできる。
【０１４４】
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ2θ かつＭ２／（１＋Ｍ２）＜ｓｉｎ2θ
この場合には、異物２８が摩擦力により第１のローラー４２に付着したまま、第１のローラー４２とともに回転し、第１のローラー４２の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納される。
【０１４５】
一方、穀粒は、第１及び第２のローラー４２、４４に付着することなく、第１及び第２のローラー４２、４４の間の間隙に沿って、第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１８に落下する。
【０１４６】
あるいは、第１のローラー４２及び第２のローラー４４を次式が成り立つように設定することもできる。
【０１４７】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＞ｓｉｎ2θ Ｌ２／（１＋Ｌ２）＜ｓｉｎ2θ
この場合には、穀粒が摩擦力により第１のローラー４２に付着したまま、第１のローラー４２とともに回転し、第１のローラー４２の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納される。
【０１４８】
一方、異物２８は第１及び第２のローラー４２、４４に付着することなく、第１及び第２のローラー４２、４４の間の間隙に沿って、第１及び第２のローラー４２、４４の軸線方向Ｚにフィードされ、第２の収納容器１８に落下する。
【０１４９】
上述の第１乃至第３の実施形態においては、混合物における第１の物として異物２８を、第２の物として穀粒を選定したが、混合物を構成する第１の物及び第２の物の種類はこれらには限定されない。選別が必要な任意の物を選択することが可能である。
【０１５０】
上述の第１乃至第３の実施形態においては、第１のローラー及び第２のローラーは同一の直径を有するものとしたが、第１及び第２のローラーが相互に異なる直径を有するものとすることにより、第１及び第２のローラーの直径の比率に応じて、異物と穀粒との選別速度を変化させることも可能である。
【０１５１】
図９は第１の実施形態に係る選別装置１０の変形例を示す概略図である。
【０１５２】
この変形例においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４は、回転数制御器６０を介して、モーター６２からの駆動力を受けるように構成されている。
【０１５３】
回転数制御器６０は、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａの捻れ角に応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の回転数を制御する。すなわち、回転数制御器６０は、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａの捻れ角が小さいほど、第１または第２のローラー１２、１４の回転数が大きくなるように、あるいは、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａの捻れ角が大きいほど、第１または第２のローラー１２、１４の回転数が小さくなるように、制御を行う。
【０１５４】
発明者が行った実験によると、異物２８と第１のローラー１２の螺旋状の溝１２ａの表面との間の摩擦係数が比較的大きい場合には、螺旋状の溝１２ａの捻れ角は比較的小さい角度とすることができる。さらに、この場合、第１のローラー１２の回転数も比較的大きくすることが可能である。
【０１５５】
逆に、異物２８と第１のローラー１２の螺旋状の溝１２ａの表面との間の摩擦係数が比較的小さい場合には、螺旋状の溝１２ａの捻れ角は比較的大きい角度とすることが望ましい。さらに、この場合、第１のローラー１２の回転数も比較的小さくすることが好ましい。
【０１５６】
このような実験結果に基づいて、回転数制御器６０は、螺旋状溝１２ａまたは１４ａの捻れ角が小さいほど、第１または第２のローラー１２、１４の回転数が大きくなるような制御を行い、逆に、螺旋状溝１２ａまたは１４ａの捻れ角が大きい場合には、第１または第２のローラー１２、１４の回転数が小さくなるような制御を行う。
【０１５７】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る選別装置７０を上方から見たときの平面図であり、図１１は図１０のＸ−Ｘ線における断面図である。
【０１５８】
本実施形態に係る選別装置７０は、第２の実施形態に係る選別装置３０における第１のローラー３２に代えて、プレート７１を用いたものである。
【０１５９】
選別装置７０は、プレート７１をローラー１４に近づけ、または、ローラー１４から離れる方向Ａに移動させるプレート移動手段７２が設けられている。このプレート移動手段７２によりプレート７１を移動させることにより、プレート７１の表面とローラー１４の螺旋状溝の表面との間の距離Ｂを任意の値に設定することが可能である。距離Ｂを変更することにより、図１１に示すように、選別物のサイズに応じて、ローラー１４の軸心と第１の物７３の中心とがなす線と水平線とがなす角度θを自在に変更することができ、選別する第１の物のサイズに応じた選別を行うことが可能になる。
【０１６０】
本実施形態に係る選別装置７０によっても、上述の第一の実施形態に係る選別装置１０と同様の効果を得ることができる。
【０１６１】
加えて、プレート移動手段７２によって、選別する第１または第２の物のサイズに応じて、選別装置７０を容易に調整することが可能である。
【０１６２】
本実施形態に係る選別装置７０においても、図７及び図８に示した第３の実施形態と同様に、ローラー１４を傾斜させた状態に設定し、ローラー１４の傾斜角度を自在に調節することができる角度調節機構４６を設けることができる。
【０１６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る選別装置によれば、摩擦係数の差異を利用して、第１の物と第２の物との混合物から第１の物と第２の物とを完全に分離することができる。従って、従来の選別方法では選別することが不可能であった穀粒または植物種子と異物との混合物を完全に選別することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る選別装置の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る選別装置の正面図である。
【図４】本発明に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図５】本発明に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る選別装置の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る選別装置の平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る選別装置の変形例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る選別装置の平面図である。
【図１１】図１０のＸ−Ｘ線における断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１の実施形態に係る選別装置
１２ 第１のローラー
１２ａ 螺旋状の溝
１４ 第２のローラー
１４ａ 螺旋状の溝
１６ 第１の収納容器
１８ 第２の収納容器
２０ ホッパー
２２ａ、２２ｂ 間隙
２４ ベアリング
２６ 側壁板
２８ 異物
３０ 本発明の第２の実施形態に係る選別装置
３２ 第２の実施形態における第１のローラー
４０ 本発明の第３の実施形態に係る選別装置
４２ 第３の実施形態における第１のローラー
４４ 第３の実施形態における第２のローラー
４６ 角度調節機構
４８ モーター
５０ リンク部材
６０ 回転数制御器
６２ モーター
７０ 本発明の第４の実施形態に係る選別装置
７１ プレート
７２ プレート移動手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction sorting apparatus using frictional force, and more particularly to a friction sorting apparatus that removes various foreign matters mixed in fine grains.
[0002]
[Prior art]
Generally, various foreign substances are mixed with cereals and plant seeds (for example, sesame seeds, chestnuts, brown rice, grain pepper, mustard, etc.) as raw materials for foods, pharmaceuticals, and other various articles at the time of harvest. For example, pebbles, soil grains, metal pieces, glass pieces, plastic pieces, foliage pieces, hair, insects, small animals and insect feces.
[0003]
Conventionally, these foreign substances are classified using a method such as particle size selection based on the difference in size between the plant seed and the foreign object, specific gravity selection based on the difference in specific gravity between the plant seed and the foreign object, and magnetic force selection based on the presence or absence of magnetism. Has been removed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the size of the foreign matter mixed in the grain and plant seed is not significantly different from the size of the grain and plant seed, and the specific gravity of the foreign matter is not so different from the specific gravity of the grain and plant seed. In the case where the foreign matter has no magnetism, it was impossible to remove the foreign matter by the above-described particle size sorting, specific gravity sorting and magnetic force sorting.
[0005]
This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the sorting apparatus which can remove reliably even the above foreign materials.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention provides a sorting device using frictional force. In general, the foreign matters mixed in the grains and plant seeds often have different surface friction coefficients even if they are not different from the grains and plant seeds in terms of size, specific gravity, and presence or absence of magnetism. For this reason, theoretically, it is possible to sort out grains, plant seeds and foreign substances based on the difference in friction coefficient on the surface.
[0007]
The sorting apparatus according to the present invention implements this theory, and sorts foreign matter from grain and plant seeds based on the difference between the friction coefficient of the surface of the grain and plant seed and the friction coefficient of the surface of the foreign matter. It is possible to do.
[0008]
Specifically, in the first aspect, the present invention is a sorting apparatus that sorts the first and second objects from a mixture in which the first and second objects are mixed. The first roller and the second roller are arranged so that the axes are parallel to each other, and the gap between the outer peripheral surface of the first roller and the outer peripheral surface of the second roller is the first The diameters of the first roller and the second roller are set smaller than the diameters of the first roller and the second roller, the first roller and the second roller are opposite to each other, and the first roller and the second roller are viewed from above. The friction coefficient of the surface of at least one of the first roller and the second roller is equal to the friction force of either the first object or the second object. Rotate with the roller while attached to the surface of the roller. The sorting apparatus further includes a feed means for feeding the other of the first object and the second object in the axial direction of the first roller and the second roller. A sorting apparatus is provided.
[0009]
In the sorting apparatus according to this aspect, when the mixture in which the first object and the second object are mixed is dropped into the gap between the first roller and the second roller, for example, the first object The object rotates with the first roller while adhering to the surface of the first roller by friction between the first object and, for example, the first roller. Since the first roller rotates outward from the gap between the first roller and the second roller, the first object attached to the surface of the first roller is outside the first roller. Fall.
[0010]
On the other hand, the second object does not adhere to the first and second rollers and is fed in the axial direction of the first and second rollers by the feed means.
[0011]
As described above, according to the sorting device according to the present invention, the first product out of the mixture in which the first product and the second product are mixed is attached to the first roller by the frictional force. The second object is fed in the axial direction of the first roller by the feed means. As a result, the first object and the second object are selected.
[0012]
As a feed means for feeding either one of the first object and the second object in the axial direction of the first and second rollers, for example, as described in claim 2, the first roller and At least one spiral groove formed on at least one surface of the second roller can be used.
[0013]
Alternatively, as the feed means, the first and second rollers may be inclined means that inclines their axes in the vertical plane so that the direction in which the first or second object is fed is downward. You can also.
[0014]
In the second aspect, the present invention is a sorting apparatus for sorting the first and second objects from the mixture in which the first and second objects are mixed, the axes of which are mutually 1st roller and 2nd roller arranged so that it may become parallel, and at least 1 spiral slot is formed in the 1st roller and the 2nd roller, respectively, and it forms in the 1st roller The spiral groove formed is engaged with the outer peripheral surface of the second roller, and the spiral groove formed in the second roller is engaged with the outer peripheral surface of the first roller. The gap between the outer circumferential surface and the spiral groove formed on the second roller and the gap between the outer circumferential surface of the second roller and the spiral groove formed on the first roller are the first object and the first groove. 2 is set smaller than the diameter of any of the two objects, the first roller and The two rollers rotate in directions opposite to each other and in directions away from each other when the first roller and the second roller are viewed from above, and a spiral groove formed in the first roller and The friction coefficient of the surface of at least one of the spiral grooves formed on the second roller is such that either the first object or the second object is adhered to the surface of the groove by friction force. The sorting apparatus is characterized in that it is set so as to rotate together with the roller.
[0015]
In the sorting apparatus according to this aspect, when the mixture in which the first object and the second object are mixed is dropped into the gap between the first roller and the second roller, for example, the first object The object remains attached to the surface of the spiral groove of the first roller, for example, by friction between the first object and the surface of the spiral groove formed on the first roller. Rotates with the roller. Since the first roller rotates outward from the gap between the first roller and the second roller, the first object attached to the surface of the spiral groove of the first roller is the first Fall to the outside of the roller.
[0016]
On the other hand, the second object adheres to the first and second rollers and does not rotate with the first and second rollers, but along the spiral groove formed in the first or second roller. Then, while sliding or rolling, it moves in the axial direction of the first and second rollers.
[0017]
As described above, according to the sorting device according to the present invention, the first product out of the mixture in which the first product and the second product are mixed is attached to the first roller by the frictional force. Rotate in a state, fall outside the first roller, the second object is along the spiral groove formed in the first or second roller, the axial direction of the first or second roller Is fed to. As a result, the first object and the second object are selected.
[0018]
Note that at least one spiral groove is sufficient, but two or more spiral grooves may be formed on the surface of the roller.
[0019]
In the third aspect, the present invention is a sorting apparatus for sorting the first and second objects from the mixture in which the first and second objects are mixed. A first roller and a second roller arranged so as to be parallel to each other, wherein the first roller has at least one spiral groove formed on the outer peripheral surface of the second roller and the first roller; The gap with the spiral groove formed on the first roller is set to be smaller than the diameter of either the first object or the second object, and the first roller and the second roller are in opposite directions. And when the first roller and the second roller are viewed from above, the first roller and the second roller rotate in directions away from each other, and the coefficient of friction of the surface of the spiral groove formed on the first roller is the first coefficient Either one of the second and second objects is adhered to the surface of the groove by frictional force. , So as to rotate together with the roller, to provide a sorting apparatus characterized in that it is set.
[0020]
In the sorting device according to the second aspect described above, spiral grooves are formed in both the first and second rollers. However, in the sorting device according to the third aspect, the first roller Only spiral grooves are formed.
[0021]
In the sorting apparatus according to this aspect, when the mixture in which the first object and the second object are mixed is dropped into the gap between the first roller and the second roller, for example, the first object The object rotates with the first roller while adhering to the surface of the spiral groove of the first roller by friction between the first object and the surface of the spiral groove formed on the first roller. To do. Since the first roller rotates outward from the gap between the first roller and the second roller, the first object attached to the surface of the spiral groove of the first roller is the first Fall to the outside of the roller.
[0022]
On the other hand, the second object adheres to the first and second rollers and does not rotate with the first and second rollers, but slides along the spiral groove formed in the first roller. While moving or rolling, it moves in the axial direction of the first and second rollers.
[0023]
As described above, according to the sorting device according to the present invention, the first product out of the mixture in which the first product and the second product are mixed is attached to the first roller by the frictional force. The second object is fed in the axial direction of the first roller along a spiral groove formed in the first roller. As a result, the first object and the second object are selected.
[0024]
In the fourth aspect, the present invention provides a sorting apparatus for sorting the first and second objects from the mixture in which the first and second objects are mixed, the axes of which are mutually A first roller and a second roller arranged so as to be parallel to each other, and a gap between the outer peripheral surface of the first roller and the outer peripheral surface of the second roller is the first object and the second roller. The first roller and the second roller are set in directions opposite to each other, and when the first roller and the second roller are viewed from above, each other. The friction coefficient of the surface of at least one of the first roller and the second roller rotates in a direction away from each other, and either one of the first object and the second object is caused by friction force of the roller. Set to rotate with the roller while still attached to the surface. The first roller and the second roller are inclined and set in a vertical plane so that their axes are lowered in the direction in which the other of the first object and the second object travels. A sorting device is provided.
[0025]
In the sorting apparatus according to the second aspect described above, spiral grooves are formed in both the first and second rollers, and in the sorting apparatus according to the third aspect, only the first roller is formed. The spiral groove was formed, but in the sorting device according to the fourth aspect, the spiral groove is not formed on the first and second rollers.
[0026]
The spiral groove has a first function of causing either one of the first object and the second object (for example, the first object) to adhere to the surface, rotating together with the roller, and dropping to the outside of the roller. And the second function of feeding the other of the first object and the second object (for example, the second object) in the axial direction of the first and second rollers.
[0027]
In the sorting device according to the fourth aspect, the first and second rollers are not formed with a spiral groove, but the first function described above is performed on the surface of the first or second roller. This is achieved by the attachment of In addition, the second function described above is such that the first roller and the second roller are inclined in the vertical plane so that their axes are lowered toward the direction in which the second object travels. This is achieved by arranging.
[0028]
That is, in the sorting device according to the present aspect, when the mixture in which the first object and the second object are mixed is dropped into the gap between the first roller and the second roller, for example, One object rotates with the first roller while adhering to the surface of the first roller due to friction between the first object and the surface of the first roller. Since the first roller rotates outward from the gap between the first roller and the second roller, the first object attached to the surface of the first roller is outside the first roller. Fall.
[0029]
On the other hand, the second object does not adhere to the first and second rollers and rotate with the first and second rollers. Since the first and second rollers are inclined, the second object slides or rolls along the gap formed between the first and second rollers. It moves in the axial direction of the first and second rollers.
[0030]
As described above, according to the sorting device according to the present invention, the first product out of the mixture in which the first product and the second product are mixed is attached to the first roller by the frictional force. The second object is fed in the axial direction of the first roller along the gap formed between the first and second rollers. . As a result, the first object and the second object are selected.
[0031]
The sorting device according to the fourth aspect described above preferably includes an angle adjustment mechanism that adjusts the inclination angle of the axes of the first roller and the second roller.
[0032]
By adjusting the angle of inclination of the axis of the first and second rollers by this angle adjusting mechanism, for example, the speed at which the second object is fed in the axial direction of the first and second rollers is arbitrarily adjusted. can do. That is, the sorting speed between the first object and the second object can be arbitrarily adjusted.
[0056]
The 1st roller and 2nd roller in the sorting device concerning the above-mentioned mode may have the same diameter, or may have a mutually different diameter.
[0057]
When the first roller and the second roller have the same diameter, the sorting speed for sorting the first object and the second object is the first object, the second object, and the first roller. The first and second rollers have different diameters, depending on factors such as the coefficient of friction between the first and second rollers and the rotational speed of the first and second rollers. Thus, it is possible to change the sorting speed in accordance with the ratio of the diameters of the first and second rollers.
[0058]
In the case of a sorting device in which at least one of the first and second rollers is provided with a spiral groove, the sorting device may further include a rotation speed control means for controlling the rotation speeds of the first roller and the second roller. preferable.
[0059]
The rotational speed control means controls the rotational speeds of the first roller and the second roller according to the twist angle of the spiral groove. For example, the rotational speed control means performs control such that the rotational speed increases as the twist angle decreases.
[0060]
For example, a case is assumed in which a first object is attached to a first roller, is rotated together with the first roller, and is to be removed.
[0061]
According to experiments conducted by the inventor, when the coefficient of friction between the first object and the surface of the first roller is relatively large, the twist of the spiral groove formed on the surface of the first roller The corner can be a relatively small angle. That is, a relatively large number of spiral grooves can be formed in the unit length of the first roller. Furthermore, in this case, the number of rotations of the first roller can also be made relatively large.
[0062]
Conversely, when the coefficient of friction between the first object and the surface of the first roller is relatively small, the twist angle of the spiral groove formed on the surface of the first roller is a relatively large angle. It is desirable to do. That is, the number of spiral grooves formed in the unit length of the first roller is smaller than in the above case. Furthermore, in this case, it is preferable that the number of rotations of the first roller is also relatively small.
[0063]
Based on the above experimental results, the rotational speed control means performs control such that the rotational speed of the roller increases as the helical groove twist angle decreases, and conversely, the helical groove twist angle. When is large, control is performed so that the number of rotations of the roller is small.
[0064]
In addition, the material of the 1st and 2nd roller in the selection apparatus which concerns on this invention is arbitrary.
[0065]
For example, as the first and second rollers, the surface of a heat-treated iron roller is plated, or the surface of a heat-treated iron roller is coated with rubber or resin. Can do. However, as is clear from the above, if the friction coefficient between the first or second object to be selected and the roller surface is a desired value, the material of the first or second roller Or the material of the coating of the surface is not ask | required.
[0066]
Furthermore, in the fifth aspect, the present invention is a sorting apparatus for sorting the first and second objects from the mixture in which the first and second objects are mixed, comprising: a roller; A plate disposed parallel to the axis of the roller, wherein the roller has at least one spiral groove formed between the surface of the spiral groove formed on the roller and the surface of the plate. The gap between them is set smaller than the diameter of either the first object or the second object, and the roller rotates in a direction away from the plate when the roller is viewed from above, and is formed on the roller. The friction coefficient of the surface of the spiral groove is set so that one of the first object and the second object is rotated with the roller while being attached to the surface of the groove by friction force. To provide a sorting device characterized by .
[0067]
In the sorting apparatus according to the third aspect described above, the first roller in which the spiral groove is formed and the second roller in which the spiral groove is not formed are used. In such a sorting apparatus, a plate parallel to the axis of the first roller is used instead of the second roller.
[0068]
In the sorting apparatus according to this aspect, when the mixture in which the first object and the second object are mixed is dropped into the gap between the roller and the plate, for example, the first object is the first object. Due to the friction between the object and the surface of the spiral groove formed on the roller, the roller rotates with the roller while adhering to the surface of the spiral groove of the roller. Since the roller rotates outward from the gap between the roller and the plate, the first object attached to the surface of the spiral groove of the roller falls to the outside of the roller.
[0069]
On the other hand, the second object adheres to the roller and does not rotate with the roller, and moves in the axial direction of the roller while sliding or rolling along the spiral groove formed in the roller.
[0070]
As described above, according to the sorting device according to the present invention, the first product out of the mixture in which the first product and the second product are mixed is rotated while being attached to the roller by the frictional force. Then, it falls outside the roller, and the second object is fed in the axial direction of the roller between the spiral groove formed in the roller and the plate. As a result, the first object and the second object are selected.
[0071]
The sorting apparatus preferably further includes plate moving means for moving the plate in a direction approaching the roller or a direction away from the roller.
[0072]
By providing such a plate moving means, it becomes possible to set the distance between the surface of the plate and the surface of the spiral groove of the roller to an arbitrary distance, and the first object or the second object Sorting according to size becomes possible.
[0073]
As described above, also in the sorting apparatus according to the fifth aspect, the roller is inclined in the vertical plane so that the axis thereof is lowered in the direction in which the other of the first object and the second object proceeds. Is preferably set.
[0074]
In this case, it is preferable to provide an angle adjusting mechanism for adjusting the tilt angle of the roller axis.
[0078]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a
[0079]
Sorting
[0080]
The sorting
[0081]
The
[0082]
The
[0083]
In addition, the spiral formed on the outer peripheral surface of the
[0084]
The dropping
[0085]
Both ends of the
[0086]
The
[0087]
The friction coefficient of the surface of the spiral groove 12a formed on the
[0088]
Hereinafter, a method for setting the friction coefficient of the surface of the spiral groove 12a formed in the
[0089]
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which the
[0090]
As shown in FIG. 4, the following five forces act on the
(1) Gravity W of the
(2) Vertical drag N acting on the
(3) Friction force R acting between the
(4) Vertical drag N acting on the
(5) Friction force R acting between the
From the state shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the
[0091]
In this state, since the
(1) Gravity W of the
(2) Vertical drag N acting on the
(3) Friction force R acting between the
Friction force R1Normal force N in the direction of action1Since the component of is zero, the frictional force R1The force acting on the
[0092]
Therefore, the conditions for the
[0093]
R1> Wsinθ (1)
Here, the friction coefficient between the
[0094]
R1= M1 × N1 (2)
Further, the following equation is established from the balance of forces in the vertical direction in the state shown in FIG.
[0095]
(R1+ N1) Sin θ = W (3)
Substituting the expressions (2) and (3) into the conditional expression (1), the following expression is obtained.
[0096]
M1 / (1 + M1)> sin2θ (4)
This equation (4) represents a condition in which the
[0097]
Similarly, the condition that the
[0098]
M2 / (1 + M2)> sin2θ (5)
On the other hand, since the grain must not adhere to any of the
[0099]
L1 / (1 + L1) <sin2θ and
L2 / (1 + L2) <sin2θ (6)
As described above, by setting the friction coefficients M1, M2, L1, and L2 and the angle θ so that the expressions (4), (5), and (6) are satisfied, the
[0100]
Since the size of the
[0101]
The operation of the sorting
[0102]
First, a mixture in which the
[0103]
Since the
[0104]
As shown in FIG. 3, the
[0105]
Friction coefficient M1 between
[0106]
For this reason, in the mixture that has fallen onto the
[0107]
Similarly, of the mixture that has fallen on the
[0108]
On the other hand, among the mixture dropped on the
[0109]
When the
[0110]
As described above, in the
[0111]
On the other hand, the grain is fed in the axial direction Z of the first or
[0112]
Thus, according to the
[0113]
The
[0114]
Further, in the
[0115]
For example, as the first and
[0116]
Furthermore, in the first embodiment, the
[0117]
The condition for the
[0118]
M2 / (1 + M2) <sin2θ
In this case, only the
[0119]
In the
[0120]
In this case, instead of the above equations (4), (5), and (6), the friction coefficients M1, M2, L1, and L2 may be set so that the following equation is established.
[0121]
L1 / (1 + L1)> sin2θ
L2 / (1 + L2)> sin2θ
M1 / (1 + M1) <sin2θ and
M2 / (1 + M2) <sin2θ
FIG. 6 is a plan view when the
[0122]
In the
[0123]
Also with the sorting
[0124]
However, the
[0125]
7 and 8 show a
[0126]
The sorting
[0127]
The first difference is that, unlike the sorting
[0128]
In the
[0129]
The second difference is that the sorting
[0130]
As shown in FIG. 8, the
[0131]
The other end of the
[0132]
The other
[0133]
The
[0134]
The
[0135]
On the other hand, in the
[0136]
Furthermore, the speed at which the grains are fed in the axial direction of the first and
[0137]
Thus, also by the sorting
[0138]
However, in the
[0139]
Since the grain is fed in the axial direction Z of the first and
[0140]
Further, the
[0141]
L1 / (1 + L1)> sin2θ and L2 / (1 + L2)> sin2θ
In this case, the grain rotates with the
[0142]
On the other hand, the
[0143]
Further, the
[0144]
M1 / (1 + M1)> sin2θ and M2 / (1 + M2) <sin2θ
In this case, the
[0145]
On the other hand, the grain does not adhere to the first and
[0146]
Or the
[0147]
L1 / (1 + L1)> sin2θ L2 / (1 + L2) <sin2θ
In this case, the grains rotate together with the
[0148]
On the other hand, the
[0149]
In the first to third embodiments described above, the
[0150]
In the first to third embodiments described above, the first roller and the second roller have the same diameter, but the first and second rollers have different diameters. Thereby, it is also possible to change the sorting speed of the foreign matter and the grain according to the ratio of the diameters of the first and second rollers.
[0151]
FIG. 9 is a schematic view showing a modification of the sorting
[0152]
In this modification, the
[0153]
The
[0154]
According to experiments conducted by the inventor, when the friction coefficient between the
[0155]
Conversely, when the coefficient of friction between the
[0156]
Based on such experimental results, the
[0157]
FIG. 10 is a plan view of the
[0158]
The sorting
[0159]
The sorting
[0160]
Also with the sorting
[0161]
In addition, the plate moving means 72 can easily adjust the
[0162]
In the
[0163]
【The invention's effect】
As described above, according to the sorting apparatus according to the present invention, the first object and the second object are completely separated from the mixture of the first object and the second object by utilizing the difference in friction coefficient. Can be separated. Therefore, it is possible to completely sort a mixture of grains or plant seeds and foreign substances that could not be sorted by a conventional sorting method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a sorting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a sorting apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a sorting apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the sorting apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the sorting apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a sorting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a sorting apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view of a sorting apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing a modification of the sorting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of a sorting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
[Explanation of symbols]
10 Sorting device according to the first embodiment
12 First roller
12a Spiral groove
14 Second roller
14a Spiral groove
16 First storage container
18 Second storage container
20 Hopper
22a, 22b gap
24 Bearing
26 Side wall plate
28 Foreign objects
30 Sorting device according to the second embodiment of the present invention
32 First roller in the second embodiment
40 Sorting device according to the third embodiment of the present invention
42 1st roller in 3rd Embodiment
44 Second roller in the third embodiment
46 Angle adjustment mechanism
48 motor
50 Link member
60 Speed controller
62 motor
70 Sorting device according to the fourth embodiment of the present invention
71 plates
72 Plate moving means
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