JP4809775B2 - シーブ、シフタ、及びシーブの破れ検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体の篩い分けを行うシフタ(sifter)に適用され、篩い網（sieve）の損傷時に生じる電気的な変化を利用して篩い網の破損を検知するシーブと、シーブを備えるシフタ、シーブの破れ検知装置に関するものである。

特許文献１に記載されている発明は、スクリーンの近傍に高周波検知センサを設け、篩い網の金網が破損するときに発生する音域の高周波（破れ音）を検波増幅し、その信号の音圧レベルが予め設定された基準レベルを超えているかどうかを比較判定し、基準レベルを超えているときには、警報音を発生させたり、運転停止を行わせるものである。

特許文献２に記載されている篩い網破損検知方法ならびにその装置は、超音波を使った篩い網の検知にあって、特許文献１のような信号処理の面倒さがなく、誤動作や不検知を生じさせず、基準レベル値の設定が破壊検査による必要のない容易な装置を提供する発明である。篩い網の損傷時に生じる網の変形により網の振動が変化し、超音波振動子への供給電力の電気的変化を検出するものである。
特公平４−４６８６７号公報 特開平１１−２９０７８１号公報

しかしながら、高周波の検出に信号処理が必要となるため、検出時間の遅れが生じる。そのため、自動給粉ライン等に組み込まれたインライン型のシフタ(sifter)においては、生産工程が終了してからでないと、シーブ(篩い網)の点検ができないため、万一、生産中にシーブが破損して、篩い分けの機能を損なった場合、または、その破片、異物等が製品に混入した場合、どの時点でシーブが破損したか分からず、既に工程は終了しているため、最悪の場合、その生産工程におけるすべての製品を廃棄しなければならない事態になることもあった。

例えば、製パン工場の場合、ワンバッチ分の規定の量の粉体を混合機に送り、その混合機で生地を作る。そのワンバッチ分が複数回あって１つのロットになる。例えば、１０バッチ分が１つの生産工程とすると、１０バッチ分を連続で処理するが、その間、シーブの点検はできない。１０バッチ分が終了した後、シフタの内部の網を点検し、網破れを発見しても手遅れである。どこのバッチ分で篩い網が破損したのかがわからない。通常、網破れも無く正常であるという前提で工程が進んでゆく。当然、販売ルートにおいて何時何分に納品しなければならない等の事情がある。網が破れていないという前提のもとで製パンは進んでゆく。網破れを発見すると、１０バッチ分に対応した包装済みのパン製品を全部廃棄しないといけないという問題がある。

特許文献２に記載の発明では、網の張力は、振動篩の稼動中、粉体の動きによって変化するので、粉体のない静的状態で検知せざるをえないので、粉体が連続的に排出される等の動的状態での網のリアルタイムでの破損検知は困難である。よって常時監視は困難である。

更に、仮に、シーブが機外から点検可能な点検用窓を設置しても、粉体が該点検窓、またはシーブ自体に付着し、シーブの破損状況をそこから監視することは不可能であり、その監視にかかるコストも高額となる。

本発明は、上記点に鑑み、シーブの破損をリアルタイムで検知し、網の破損が原因の製品ロスを防止し、また、シーブの管理コストを大幅に削減することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、非導電性の経糸及び非導電性の緯糸を織成してなる円筒形又は平面状の網を備えるシーブにおいて、前記網の全部又は一部の領域において、前記非導電性の経糸及び非導電性の緯糸に対し、１本以上の導電性織糸を、前記網の経糸又は緯糸のいずれか一方の方向に複数条に混織するとともに、該複数条の隣り合う端部を導電性部材で互い違いに接続することにより折り返し状の一連の導電体を備えることを特徴とするシーブである。

非導電性織糸として、例えば、ナイロン、ポリエステル等のモノフィラメントが好ましい。導電性織糸は、例えば、炭素繊維織糸等が好ましい。織り構造は平織または綾織が好ましい。導電性織糸は、非導電性織糸の経糸又は緯糸の一方のみに混織することが好ましい。混織する領域は、網が破れやすい領域のみでもよいし、又は網の全体領域でも良い。前記複数条を構成する各条は、同じ方向にある導電性織糸及び非導電性織糸から構成してもよい、複数本の導電性織糸のみから構成してもよい。

請求項２に記載の発明は、前記円筒形の網の軸線方向の両端部に環状体又は前記平面状の網の周囲に枠状体を形成し、該環状体又は枠状体を脱着自在に保持具で保持してなり、該保持具が前記導電体の端部を保持し、前記導電性部材を絶縁部材で保護する請求項１のシーブである。

ここで、環状体又は枠状体は、前記網の端面の表裏から挟み込む帯体（例えば、織物、テープ等）が好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２のシーブを備えることを特徴とするシフタである。

請求項３に記載のシフタは、インラインシフタ、或いは、振動シフタ等の非インライン型シフタのいずれにも適用できる。インラインシフタのシーブは円筒形が好ましく、また、振動シフタのシーブは、丸形又は角形のいずれでもよい。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２のシーブの前記導電体の少なくとも２個所に接続される端子を備え前記導電体の抵抗値又は電圧値を計測する抵抗計又は電圧計と、該計測された抵抗値又は電圧値が所定値以上の変化を示すことを検知する場合には、前記領域内の網に破損があると判定する判定部を備えるシーブの破れ検知装置である。

請求項１に記載の発明によれば、シーブの破損をリアルタイムで検知できるため、破損が生じた当該工程分の製品のみを除外すればよく、シーブの破損した場合の製品ロスを防止し、製品の製造コストを大幅に削減できる。また、シーブの網を目視しなくてもシーブの破損状態が分かるので、管理コストを大幅に削減できる。

請求項２に記載の発明によれば、導電体の絶縁性が簡単な構造で確保できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１と同様の効果をもったシフタが実現できる。

請求項４記載の発明によれば、導電体に抵抗計又は電圧計を接続することで、該導電体の抵抗値又は電圧値の変化を測定し、網の破損を検知することができるので、シフタを特別な仕様とすることなく、汎用性が高い装置を実現できる。

本発明実施形態１の円筒型シーブの斜視図である。 （ａ）は網状体の正面図、（ｂ）は網状体の環状体の縦断面図、（ｃ）は網状体の縦断面図、（ｄ）は環状体の部分拡大正面図である。 網の組織の拡大図である。 網の展開図である。 導電体の展開図である。 導電体と導線の配置図である。 網状体の部分正面図である。 環状体の部分拡大縦断面図である。 （ａ）は網状体の引出導線の固定部の拡大図、（ｂ）は同拡大側面図である。 導電体を備える網状体と、該網状体に接続される網破れ検知装置のブロック図である。 網破れ検知装置のブロック図である。 （ａ）は本発明実施形態２の角形振動シーブの平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は本発明実施形態２の網状体の平面図、（ｂ）は同導電体の平面図である。

符号の説明

１・・・円筒型シーブ ２・・・網(screen) ３，４・・・環状体
５・・・網状体 ６・・・環状保持具 ７・・・ロッド
８・・・第１フレーム ９・・・第２フレーム １０・・・締結具
１１・・・第１押えフレーム １２・・・締結具 １３・・・第２押えフレーム
１４・・・案内凸部 １５・・・ハンドル ２１・・・円周方向端部
２２・・・シーブ合わせ部 ３１・・・補強布 ３２・・・固定部
３３・・・リング ３４・・・芯材 ２３・・・非導電性織糸
２４・・・導電性織糸 ２５・・・非導電性織糸 ４０〜５１・・・導電帯
５２〜６２・・・非導電性帯 ７０〜８０・・・導電性部材
８２・・・導電体 ７０ａ〜８０ａ・・・絶縁部材 ８４，８６・・・端部
８８，９０・・・導線 ９２，９４・・・電極 ９６・・・絶縁体
９７・・・電源 ９８・・・電源スイッチ ９９・・・可変外部抵抗
１００・・・制御部

以下、本発明の実施形態１である円筒型シーブ（sieve）１について図１〜図９を参照して説明する。円筒型シーブ１は、図２に示す通り円筒型の網(screen)２の軸線方向Ｘの両端部に一対の環状体３及び４を有する円筒型の網状体５と、図１に示す通り環状体３及び４を脱着自在に保持する環状保持具６と、を備えたものである。

この環状保持具６の構造の詳細は、国際公開番号ＷＯ２００４／０６０５８４Ａ１号公報を参照されたい。この環状保持具６の簡単な構造を説明すると、軸線方向Ｘに延び出すとともに周方向に沿って所定間隔で配置される所定長の複数（ここでは４本）のロッド７と、軸線方向Ｘと直交する面に配置されるようにロッド７の一端部に固定される円形リング状の第１フレーム８と、軸線方向Ｘと直交する面に配置されるようにロッド７の他端部に固定される円形リング状の第２フレーム９と、軸線方向Ｘと直交する面に配置され、非使用時に第１フレーム８と第２フレーム９との間でロッド７に案内されて軸線方向Ｘに移動可能であって、篩い使用時には第１フレーム８とで環状体３を挟み込んで締結具１０で固定可能（図９（ａ）参照）な円形リング状の第１押えフレーム１１と、軸線方向Ｘと直交する面に配置され、非使用時に第１フレーム８と第２フレーム９との間でロッド７に案内されて軸線方向Ｘに移動可能であって、篩い使用時には第２フレーム９とで環状体４を挟み込んで締結具１２で固定可能な円形リング状の第２押えフレーム１３と、第１フレーム８の外周端部に設けた案内凸部１４と、第１フレームの内側に固定されたハンドル１５と、を備えたものである。
以下、網状体５の詳細を説明する。

この網状体５は、図２（ａ）〜（ｄ）に示す通り、可撓性、柔軟性のある素材、合成樹脂製（例えばポリエステル等）の織物からなる網２を円筒形に成形したものである。寸法は用途に合わせて篩い仕様に適合するように適宜値を取り得る。網状体５の製造方法は、網２を所定形状に切断した後に、網２の両端縁に、それぞれ、環状体３及び４を固定する。これら環状体３及び４は、前記した環状保持具６で脱着自在に保持されるものである。次に、網２及び環状体３及び４を円筒形に曲げ、図２（ｃ）に示す通り、インラインシフタ（図示略）の回転羽根（図示略）の回転方向に対して、円周方向端部２１がめくれないように、網２の円周方向端部２１を接合して、シーブ合わせ部２２（図７参照）を形成する。

図２（ｂ）に示す通り、環状体３の構造は、合成樹脂製（例えばビニロン等）であり、帯状の絶縁性の補強布３１を長手方向に折り畳み、この補強布３１の両端辺で網２の端縁を補強布３１の間に差し込み、補強布３１と網２とを糸で縫い込んだ固定部３２と、固定部３２と接続するリング３３と、リング３３内を通る芯材３４（ロープ等）とを備えるフレームである。図２（ｄ）に示す通り、リング３３は網２の円周方向に連続するものである。環状体３は、側面視で円形状のフレームであり、環状保持具６に脱着する場合、縦断面で円形状が維持されるような硬度のフレームである。リング状の芯材３４を入れて補強することが好ましいが内部は空洞でもよい。環状体４の構造は、環状体３と同様である。

この網状体５の網２は、非導電性糸としての合成樹脂織糸、導電性糸としての炭素繊維織糸とから構成される平織の網である。経糸及び緯糸が合成樹脂で、経糸及び緯糸のいずれか一方に炭素繊維織糸が混織されている。例えば、ナイロン・モノフィラメントの網をベースにし、網の一部領域に炭素繊維織糸を混織したもの（目開きは４２〜５７０μｍ）、ポリエステル・モノフィラメントの網をベースにし、網の一部領域に炭素繊維織糸を混織したもの（目開きは３４〜１２８μｍ）が挙げられる。合成樹脂織糸は、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）でもよい。網状体５の網２の材質は、非導電性織糸に導電性織糸が混織された平織のクロスである。網状体５の開口率（４０〜６６％、特に４４〜５５％が好ましい）、目開きは用途に合わせて適宜値で良い。例えば、１６メッシュ、目開き１０９μｍ、線径０．５ｍｍ、開口率４７．１％のものが挙げられる。また他例として、３４メッシュ、目開き５１０ミクロン、線径０．２４５ｍｍ、開口率５１％のものが挙げられる。
なお、導電性織糸としては、特開平08-074125に記載の通り、導電性ポリエステル・モノフィラメントを用いる例が挙げられる。

次に網２の詳細な構造を図３を参照して説明する。図３に示す通り、網２は、経糸である非導電性織糸２３及び経糸である導電性織糸２４、並びに緯糸である非導電性織糸２５を平織で混織しているものである。非導電性織糸２３及び導電性織糸２４とを一緒に引き揃えた状態で経通しする。混織の領域以外は、経糸としての非導電性織糸２３、及び緯糸としての非導電性織糸２５を平織で織成したものである。別の態様として、導電性織糸２４のみを経通したものでもよい。非導電性織糸は、ナイロン、ポリエステル等が好ましい。導電性織糸は炭素繊維糸が好ましい。

次に、図４〜図６に示す通り、網状体５の一部の領域において、複数本、例えば、図示構造では９本の導電性織糸２４と、１０本の非導電性織糸２３と所定本数の非導電性織糸２５とで構成される所定幅の帯状の複数条の導電帯４０〜５１が形成されている。これらの導電帯４０〜５１を所定間隔Ｄを置いて軸線方向Ｘと平行に混織してある。導電帯４０〜５１の間には、非導電性織糸２３及び非導電性織糸２５が平織された非導電性帯５２〜６２が形成されている。また、複数条の導電帯４０〜５１の隣り合う端部を導電性部材７０〜８０（導電テープ、例えば銅薄板等）で互い違いに接続することにより、図４及び図５に示す通り、折り返し状での一連の導電体８２を備えている。図４に示す通り、導電性部材７０〜８０を絶縁部材７０ａ〜８０ａが被覆している。ここでは導電性部材７０〜８０の長手方向は、導電帯４０〜５１の長手方向と直交している。折り返し状としたのは、検知箇所を多数にするためである。電気的には、導電体８２が長い程、抵抗値が増大し、電圧値が小さく変化する。

図６に示す通り、導電性織糸を非導電性織糸へ混織する領域は、粉体の荷重が加わる下方の４分の１の領域であり（中心角は１０６°）、網が破れる可能性のある部分又は高い部分に設けてあり、他の領域は混織していない。前記領域は任意に設定できるので、網状体５の一部の領域のみならず、網２の全部の領域において導電性織糸２４を非導電性織糸２３及び２５に対して混織してもよい。また、図４及び図８に示す通り、補強布３１が導電体８２の端部及び絶縁部材７０ａ〜８０ａを被覆し保持している。

導電体８２の反対側の端部８４及び８６は、環状体３に形成されていて、そこから、それぞれ、導線８８及び９０が導出されている。図６のＺ部の詳細を図９（ａ）（ｂ）に示す通り、導線８８及び９０の電極部９２及び９４がそれぞれ形成されていて、絶縁体９６で保護されている。

次にこの円筒型シーブ１に接続されるシーブの破れ検知装置９１を図１０及び図１１を参照して説明する。このシーブの破れ検知装置９１は、導電体８２の少なくとも２個所（ここでは電極９２及び９４）に接続される端子９３及び９５と、電源９７と、電源と直列接続される電源スイッチ９８と、キャリブレーション（零点調整）を行うための可変外部抵抗９９と、可変外部抵抗９９と並列に接続される制御部１００と、を備えている。可変外部抵抗９９（例えば２ＭΩ）及び制御部１００は、導電体８２、電源９７、電源スイッチ９８、に対して直列に接続されている。導電体８２は、例えば、１本６００ｋΩで１０本で、１０〜１２条があり、合成抵抗は６００ｋΩ〜１ＭΩである。制御部１００は、コントローラと、電圧計と、断線検出装置と、警報出力装置とを備えたものである。当初の電圧は、所定の電圧に設定され、図１１では、導電体８２に３Ｖが印加され、可変外部抵抗９９に３Ｖが印加されている。

ここで、シフタ（図示略）の稼動中は、制御部１００に印加する電圧値を測定し、常時監視する。そして、網２が破損され、導電性織糸２４が切断されると、抵抗値が増大して、制御部１００に印加される電圧値が減少変化する。所定値（３Ｖ）から所定値以上の電圧値の減少変化があると、領域内の網２が破損したと制御部１００が判断し、その旨を音及び／又は画像等で警報を出力するものである。網２の破損には、網２の内部で回転する回転体が原因の切断、粉体磨耗による穿孔等がある。シーブの破れ検知装置９１により網２の破れを検知できる。これにより、網２の破損片等の異物が網２の破れから漏れて製品に混入しても異物を含む製品を排除できる。従って、製造される製品、特に食品、薬品等の安全性を確保することができる。

破れ検知装置９１は、制御部１００の電圧計に微弱電流を流し、その微弱電流の変化により、制御部１００に印加される電圧値を計測するものである。電圧計は、高精度のものが好ましい。通常の精度の電圧計であると、検知できない場合もあり得る。導電性織糸を複数本（ここでは９本）としたのは、全部切断されると電流は零となり抵抗は無限大となることを避けるためである。また、導電体８２の経路の長さを長くしたのは、検出範囲を広くとるためであり、また、実際に粉が通過するとき、電圧値の脈動幅をなるべく少なくするためである。

実際にシフタ（図示略）を稼動させると、空気と粉体が攪拌されることから、網２が伸縮し、これにより、電圧値は脈動する。そうした動的状態の中で電圧値を検知する必要がある。例えば、粉体の供給機がスタートしたこと、粉体のレベル計により粉体のレベルを検出すること、粉体のセンサ計により粉体の有無を検知することなどを、網破れの判定要素として考慮して振動解析を行い判定精度を高めてもよい。

制御部１００は、網２の破損判定の電圧値の閾値として下限値の設定をしてあり、電圧値の下限値を測定値が下回ると、網２が破れたと判断する。
導電性織糸が複数本（図では９本）束になっているので、そのうちの数本が切れても、全体としては電圧値の計測ができる。１０本全部と接続しているので、導電性織糸の１本毎に全部計測する必要はない。

自動給粉ライン等に組み込まれたインライン型のシフタ(sifter)においては、各バッチ毎に検知、例えば５バッチ目でこの電圧値が閾値以上に変わって網２が破れている信号が出力されるとすると、５バッチ目分に対応する製品だけを廃棄すればよい。このため、１バッチ分の処理の開始時間と終了時間、網２が破損した時間を計測し、該時間がどのバッチ分に属するか判定すればよい。網２の破れの例として、図１０のＡに示すような磨耗による穿孔、図１０のＢに示すような回転刃による切断などが挙げられる。

なお、電圧値の計測に代えて抵抗値を計測する場合には、図１１において可変外部抵抗９９を削除するとともに、制御部１００を導電体８２と並列接続し、制御部１００内の電圧計を抵抗計とする。制御部１００の抵抗計に微弱電流を流し、その微弱電流の変化により、導電体８２の抵抗値を計測するものである。網２の破損があると、抵抗値は増大するので、その上限値を設定しておき、測定された抵抗値が上限値を上回った場合に、網２の破損があると判定する回路構成である。抵抗計は、高精度のものが好ましい。通常の精度の抵抗計であると、検知できないおそれがある。導電性織糸を複数本（ここでは９本）としたのは、全部切断されると抵抗値は無限大となるからである。

また、前記した実施形態において網状体５は１つの網２から成っているが、中間フレーム等により２つに分割してもよく、例えば、国際公開番号ＷＯ２００４／０６０５８４Ａ１号公報の図１に示す実施形態を参照されたい。また、円筒型シーブ１のインラインシフタへの取り付け構造については、国際公開番号ＷＯ２００４／０６０５８４Ａ１号公報に詳細を示すので、参照されたい。

本発明の実施形態２の角形の振動シーブ１０１を図１２及び図１３を参照して説明する。振動シーブ１０１は角形でも丸形でもよい。
この実施形態２の振動シフタ１０１の構成は、概ね実施形態１の円筒型シーブと同様であるので、対応する番号を１００番台として説明は援用する。環状保持具６ではなく、角形の枠状保持具１０６である。

振動シーブ１０１の振動シフタへの取付例については、特開平９−１２２５９２号公報、特開平１１−１２８８４２号公報等を参照されたい。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に於て、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。

Claims (4)

1. 非導電性の経糸及び非導電性の緯糸を織成してなる円筒形又は平面状の網を備えるシーブにおいて、
   前記網の全部又は一部の領域において、前記非導電性の経糸及び非導電性の緯糸に対し、１本以上の導電性織糸を、前記網の経糸又は緯糸のいずれか一方の方向に複数条に混織するとともに、
   該複数条の隣り合う端部を導電性部材で互い違いに接続することにより折り返し状の一連の導電体を備えることを特徴とするシーブ。
2. 前記円筒形の網の軸線方向の両端部に環状体又は前記平面状の網の周囲に枠状体を形成し、該環状体又は枠状体を脱着自在に保持具で保持してなり、該保持具が前記導電体の端部を保持し、前記導電性部材を絶縁部材で保護する請求項１のシーブ。
3. 請求項１又は２のシーブを備えることを特徴とするシフタ。
4. 請求項１又は２のシーブの前記導電体の少なくとも２個所に接続される端子を備え前記導電体の抵抗値又は電圧値を計測する抵抗計又は電圧計と、該計測された抵抗値又は電圧値が所定値以上の変化を示すことを検知する場合には、前記領域内の網に破損があると判定する判定部を備えるシーブの破れ検知装置。

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