(57)【要約】【課題】  原材料中の異物を検出して除去する装置において、異物と同時に排出される異物以外の良質な原材料の不要な排出を最小限に抑える装置を提供する。【解決手段】  搬送部によって搬送される流動性のある原材料中の異物を検査部によって検査し、異物が含まれる原材料を部分的に除去する装置において、検査部により検査された原材料が落下する落下部と、落下部を落下する原材料に接触することで、原材料の進路を変更する進路変更手段を備えた異物振分部と、進路変更手段によって進路が変更された原材料をそれぞれ排出する排出部と、進路変更手段の原材料に接触する位置を検査部により検出された異物が落下するタイミングで、進路変更手段が落下する原材料に接触する動作を制御する制御部を備えた構成とする。【選択図】  図１
2019015008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性のある原材料を所定の方向に搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送される前記原材料に対して、異物を検出するための所定の検査手段を備えた検査部と、前記検査部により検査された前記原材料が落下する落下部と、前記落下部を落下する原材料に接触可能な位置に設けられ、前記落下する原材料に接触することで、前記原材料の進路を変更する進路変更手段を備えた異物振分部と、前記異物振分部の下部に設けられ、前記進路変更手段によって進路が変更された前記原材料をそれぞれ排出する排出部と、前記検査部によって前記異物が検出された情報を基に、前記進路変更手段の前記原材料に接触する位置を前記検査部により検出された前記異物が落下するタイミングで、前記進路変更手段が前記落下する原材料に接触する動作を制御する制御部を少なくとも備えたことを特徴とする異物除去装置。
【請求項２】
前記進路変更手段は、前記落下する原材料に接触する部材で構成され、前記部材は、前記落下する原材料の範囲より狭い有効径を備えることを特徴とする請求項１記載の異物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、飲料、医療品、紙等の製造工程等において、原材料中に含まれる異物を検出して除去する装置に関するものであり、特に、異物を除去する工程の効率化を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
食品、飲料、医療品、紙等の製造工程では、作製する対象に応じた各種材料が、製品化される前の原材料中に配合されており、混合、加熱、成型、冷却等の工程を経て製品が製造される。そのうち、液体の原材料を基に製品が製造される場合、原材料中に含まれる異物は、欠陥製品の原因となるため、各種の方法により除去される。
【０００３】
原材料中に含まれる異物を除去する方法の具体例として、紙の製造工程で用いる紙料について説明する。紙の原材料となる紙料は、水、繊維、薬品等が分散した状態であり、例えば、繊維と大きさが異なる異物であれば、スクリーンの濾過によって、除去することが可能であり、比重が異なる異物であれば、セントリクリーナーの遠心力によって除去することが可能であり、磁性をもつ異物であれば、リフラーにマグネットを配置することで除去することが可能である。なお、濾過、遠心力、磁性を利用して、異物を除去する方法は、紙の原材料だけではなく、前述した製造分野においても利用されている。
【０００４】
しかし、前述した異物を除去する方法によると、異物の比重、大きさ、磁性等の特徴が、紙料中の良質な繊維と同等であれば、除去できないという問題があった。また、前述した異物を除去する方法では、紙料の濃度が高くなると、異物を除去することができないという問題があった。これは、異物が繊維から分離されにくくなるためである。
【０００５】
この問題点を回避する方法の一例として、比重や大きさの差異を利用して異物を除去する方法とは異なり、光学式センサによって異物を検出して除去する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の異物除去装置によると、紙料が流れる流路に設けられた原材料中の異物の有無を検出する異物検出器と、異物であるか否かの判定を行う判定手段と、分岐点に達する前に出口制御弁及び排出制御弁に開指令あるいは閉指令を与えて紙料が流れる流路を切り替える切替手段とを備えており、異物の排出を制御弁の切替えによって行うため、紙料の濃度の影響を受けることなく、異物を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１７０５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１によると、原材料中の異物を検知し、除去することとしているが、除去に際して弁を用いることで、分岐点以降の弁に直結する流路にある原材料全てに対して弁により開放あるいは閉鎖の切替えを行うこととなるため、異物を除去する際に原材料も多く排出される機構となっている。このことから、特許文献１の異物除去装置は、良質な原材料も多く排出されることとなり、製造効率が低下するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、前述した課題を解決するものであり、原材料中の異物を検出して除去する装置において、異物と同時に排出される異物以外の良質な原材料の不要な排出を最小限に抑える装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の異物除去装置は、流動性のある原材料を所定の方向に搬送する搬送部と、搬送部によって搬送される原材料に対して、異物を検出するための所定の検査手段を備えた検査部と、検査部により検査された原材料が落下する落下部と、落下部を落下する原材料に接触可能な位置に設けられ、落下する原材料に接触することで、原材料の進路を変更する進路変更手段を備えた異物振分部と、異物振分部の下部に設けられ、進路変更手段によって進路が変更された原材料をそれぞれ排出する排出部と、検査部によって異物が検出された情報を基に、進路変更手段の原材料に接触する位置を検査部により検出された異物が落下するタイミングで、進路変更手段が落下する原材料に接触する動作を制御する制御部を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の異物除去装置は、進路変更手段は、落下する原材料に接触する部材で構成され、部材は、落下する原材料の範囲より狭い有効径を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の異物除去装置は、原材料に接触することで排出する方向を変更するための進路変更手段を備えることで、良質な原材料の排出を少なくし、効率的に異物の除去をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の異物除去装置の概略図である。
【図２】本発明の異物除去装置のブロック図である。
【図３】搬送部の構成を示す図である。
【図４】搬送部に設けられる仕切りの構成を示す図である。
【図５】検査部のブロック図である。
【図６】落下手段の構成を示す図である。
【図７】進路変更手段の構成を示す図である。
【図８】進路変更手段を構成する部材における傾斜面の構成を示す図である。
【図９】進路変更手段を構成する部材の例を示す図である。
【図１０】進路変更手段の動作を示す図である。
【図１１】進路変更手段の別の配置を示す図である。
【図１２】制御部のブロック図である。
【図１３】還元部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。しかし、本発明は以下に述べる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載における技術的思想の範囲内であれば、その他の様々な実施の形態が含まれる。
【００１４】
図１は、本発明の異物除去装置（Ｍ）の概略図である。本発明の異物除去装置（Ｍ）の概要について、図１を用いて説明する。
【００１５】
本発明の異物除去装置（Ｍ）は、原材料を搬送する搬送部（１）、搬送部（１）によって搬送される原材料を検査する検査部（１０）、検査部（１０）によって検査された原材料が落下する落下部（２０）、落下部（２０）を落下する原材料から異物を振り分ける異物振分部（３０）、異物を含む原材料と異物を含まない原材料をそれぞれ排出する排出部（４０）及び異物振分部（３０）による異物を排出するタイミングを制御する制御部（図示せず）を少なくとも備える。本発明の異物除去装置（Ｍ）の対象となる原材料は、流動性のある液状のものであって、原材料中に含まれる液体は、水、油、アルコール等、特に限定されるものではない。また、原材料中に混合又は溶解している材料については、特に限定されるものではなく、前述した技術分野において、作製する対象に応じた各種材料が含まれる。また、原材料は、各種材料が混合又は溶解したものではなく、前述した液体のみで構成されたものであってもよい。以下、図２に示すブロック図と合わせて、異物除去装置（Ｍ）の各部の詳細な構成と動作について説明する。
【００１６】
（搬送部）
搬送部（１）は、原材料を搬送するとともに、原材料の検査を行うために設けている原材料の搬送路であり、図示しないポンプ、モータ等を利用した搬送力により、原材料が搬送される。搬送路の具体的な構成は、配管や堰の構造であり、材質は、鉄、ステンレス等の金属や塩化ビニル等のプラスチック材が用いられる。
【００１７】
図１において、搬送部（１）は、原材料を水平方向に搬送する状態を示しているが、本発明において搬送部（１）は、鉛直方向に落下する状態で搬送してもよいし、図１に示す搬送部（１）が水平に設けられた状態を基準として、搬送部（１）を傾斜させてもよい（図示せず）。なお、以降の説明では、図１に示すように、原材料を水平方向に搬送する搬送部（１）を例として説明する。
【００１８】
搬送部（１）の単位面積当たりを流れる原材料の流量によって、検査部（１０）による異物の検査精度が異なることから、検査部（１０）を通過する原材料の流量を適宜調整する必要がある。具体例として、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、堰により搬送部（１）が構成される場合の斜視図であり、図３（ａ）に示すように、検査部（１０）を通過する位置で、堰の幅（Ｗ１）のとき、液面の高さ（Ｈ１）で原材料が搬送される条件を基準とし、同じ量の原材料が図３（ｂ）に示す堰を流れるとすると、堰の幅（Ｗ２）が図３（ａ）に示す堰の幅（Ｗ１）より広い分、液面高さ（Ｈ２）が低くなる。図３（ｂ）に示すように、液面高さ（Ｈ２）が低くなると、原材料中の水分、原料等の異物の検出にノイズとなる成分が少なくなることから、原材料中に含まれる異物の検出精度を高くすることができる。
【００１９】
検査部（１０）の単位面積当たりを流れる原材料の流量を調整する他の方法としては、図１に示す搬送部（１）が水平に設けられた状態を基準として、搬送部（１）を傾斜させてもよいし、前述したポンプ、モータの回転数の調整による方法であってもよい。
【００２０】
また、検査部（１０）によって検査した後に、異物が搬送部（１）の幅方向で移動しないように、図４に示すように、幅方向に仕切り（２）を設けることが好ましい。この理由は、後述する異物振分部（３０）によって異物を除去するまでに、異物の位置を規制するためである。
【００２１】
（検査部）
検査部（１０）は、図５に示すように、異物の検査を行う検査手段（１１）と検査の結果を後述する制御部（５０）に出力する送信手段（１２）から構成される。本発明において、検査手段（１１）は、反射光下又は透過光下で画像を撮像して処理する方法、赤外線、紫外線及びＸ線、γ線等の放射線に対する異物の吸収特性又は透過特性を利用して検出する各種センサを用いる方法があり、これらの方法については、公知の技術の中から異物の対象に応じて適宜用いればよい。送信手段（１２）は、異物を検知した場合に、制御部（５０）に異物検知信号を送信する。なお、ここでは異物を検知した場合に信号を送信するとしたが、フェールセーフを考慮し、検知しない場合のみ信号を送信するといった逆の方法でも構わない。後述する制御部（５０）の送信においても同様とする。
【００２２】
（落下部）
落下部（２０）は、搬送部（１）によって搬送され、検査部（１０）によって検査された後、原材料を落下させる搬送路である。落下部（２０）は、図６（ａ）に示すように、搬送部（１）によって原材料が搬送される勢いで、そのまま落下させればよく、配管等の部材を設ける必要はない。また、搬送部（１）が原材料を落下させる状態で搬送する場合には、そのまま続けて落下させればよい。仮に、落下部（２０）を、配管等の部材から成る構成としてもよいが（図示せず）、後述する進路変更手段（３１）が原材料に接触する位置は、配管等の部材で原材料を覆うことなく開放の状態にしておく必要がある。
【００２３】
前述のように、搬送部（１）で幅方向に仕切り（２）を設ける場合において、落下部（２０）を落下する異物の位置を規制するため、図６（ｂ）に示す仕切り（２１）を、更に設けてもよい。
【００２４】
（異物振分部）
異物振分部（３０）は、図２に示すように、進路変更手段（３１）及び受信手段（３２）から構成される。
【００２５】
（受信手段、進路変更手段）
受信手段（３２）は、後述する制御部（５０）の送信手段（５３）からの異物検知信号を受信し、それを基に、進路変更手段（３１）は、図示しない駆動手段によって動作され、異物を振り分ける。進路変更手段（３１）は、図７に示すように、落下部（２０）を落下する原材料に接触可能な位置に設けられた部材（３１ａ）で構成される。
【００２６】
部材（３１ａ）は、棒状、板状、筒状等の立体形状を有するもので、その断面形状は、三角形、正方形、長方形、楕円、円形等、特に限定されるものではない。なお、部材（３１ａ）の原材料と接触する側の先端は、後述の異物を振り分ける際に、異物を含む原材料の誘導性を高くするために、図８（ａ）に示す曲面又は図８（ｂ）に示す直線状の傾斜面を備えることが好ましい。また、部材（３１ａ）の材質は、落下する原材料の重さによって変形しなければ、特に限定はなく、金属、プラスチック等で構成される。
【００２７】
部材（３１ａ）が落下する原材料に対して接触して進路変更する範囲である有効径（Ｓ）は、図９（ａ）に示すように、落下する原材料の全体に対応したものでもよいし、図９（ｂ）に示すように、落下する原材料の一部に対応したものでもよい。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す部材（３１ａ）は、説明の便宜上、図７に示す部材（３１ａ）の配置（落下する原材料に対して、搬送部側）とは異なった配置を示しているが、本発明の部材（３１ａ）は、いずれの位置に設けてもよい。
【００２８】
本発明において、部材（３１ａ）の有効径（Ｓ）とは、部材（３１ａ）が落下する原材料に接触する部分において、部材（３１ａ）が落下する原材料に接触する方向に対する、直交方向の幅のことである。仮に、図９（ａ）において、部材（３１ａ）が原材料に接触する方向を符号（Ｖ１）とすると、直交する方向（Ｖ２）の部材（３１ａ）の幅（Ｗ）が有効径（Ｓ）となり、図９（ａ）は、部材（３１ａ）の有効径（Ｓ）が、落下する原材料の範囲全体に対応した構成となっている。なお、本発明において、落下する原材料の範囲とは、部材（３１ａ）が原材料に接触する方向（Ｖ１）に対して、直交する方向（Ｖ２）の落下する原材料の幅のことである。また、図９（ｂ）に示す部材（３１ａ）においても同様であり、部材（３１ａ）が原材料に接触する方向を符号（Ｖ１）とすると、直交する方向（Ｖ２）の部材（３１ａ）の幅（Ｗ）が有効径（Ｓ）となり、図９（ｂ）は、部材（３１ａ）の有効径（Ｓ）は、落下する原材料の範囲の一部に対応した構成となっている。
【００２９】
ただし、図９（ｂ）の構成の場合、異物が落下する位置に応じて、部材（３１ａ）が原材料に接触する位置を制御する必要がある。この場合の部材（３１ａ）の位置を制御する構成としては、公知の位置を制御する機構により可能であり、例えば、ガイドレール又はラックピニオンギア（図示せず）に連結されて移動可能な部材に部材（３１ａ）を固定し、モータ（図示せず）の動力により、固定した部材上を移動させることができる。
【００３０】
部材（３１ａ）の有効径（Ｓ）が、落下する原材料の一部に対応する場合、図９（ｃ）に示すように、部材（３１ａ）を複数設けてもよい。なお、図９（ｃ）は、三つの部材（３１ａ）が設けられた例であり、この場合、三つの部材（３１ａ）のうち、異物が落下する位置に接触可能な部材（３１ａ）のいずれかを接触させればよい。以下、進路変更手段（３１）の動作について説明する。
【００３１】
受信手段（３２）で異物検知信号の未受信時は、図１０（ａ）に示すように、原材料に触れない位置に進路変更手段（３１）が位置しているものの、受信手段（３２）で異物検知信号の受信時は、図１０（ｂ）に示すように、原材料に触れるように進路変更手段（３１）が動作する。図１０（ｂ）のとき、原材料と進路変更手段（３１）との間に界面張力が働き、落下部（２０）を落下する原材料の進路を瞬間的に変更し、後述する排出部（４０）によって、異物を含む原材料と異物を含まない原材料をそれぞれ分けて排出される。なお、進路変更手段（３１）の落下する原材料への接触量、具体的には、図９に示す方向（Ｖ１）に、部材（３１ａ）が落下する原材料中へ入り込む量は、処理する原材料、落下する原材料の流量、部材（３１ａ）の形状、大きさに応じて適宜調整すればよい。
【００３２】
特許文献１の異物除去装置は、分岐点以降の出口制御弁及び排出制御弁の切替えにより、進路を変更するため、時間が掛かり、良質な原材料も多く排出されてしまうが、本発明は進路変更手段（３１）の接触の有無により、瞬時に進路変更することから、異物以外の原材料の不要な排出を抑えることができる。また、特許文献１の異物除去装置は、弁に直結する流路にある原材料全てに対して、排出の振分けが行われるが、本発明において、進路変更手段（３１）が、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示す構成の場合、落下する原材料の一部に部材（３１ａ）が接触する部分のみが、異物を含む原材料として排出されることから、原材料の不要な排出を、更に抑えることができる。
【００３３】
図１０において、進路変更手段（３１）は、落下部（２０）を落下する原材料に対して、水平方向に動作する例を示しているが、図１１に示すように、進路変更手段（３１）は、原材料に対して、斜めの方向から接触する位置に設けてもよい。
【００３４】
（排出部）
排出部（４０）は、図２に示すように、良質原材料排出手段（４１）と除去原材料排出手段（４２）から構成される。良質原材料排出手段（４１）は、図１０（ａ）に示すように、進路変更手段（３１）が接触することなく、そのまま落下した原材料を排出するものであり、除去原材料排出手段（４２）は、図１０（ｂ）に示すように、進路変更手段（３１）が原材料に接触することによって、進路変更された異物を含む原材料を排出するものである。良質原材料排出手段（４１）及び除去原材料排出手段（４２）は、原材料を貯蔵するための貯蔵層であってもよいし、次工程へ搬送するための配管等の部材であってもよい。
【００３５】
（制御部）
制御部（５０）は、図１２に示すように、制御手段（５１）、受信手段（５２）、送信手段（５３）から構成される。制御部（５０）の受信手段（５２）は、検査部（１０）の送信手段（１２）から送信される異物検知信号を受信し、受信した異物検知信号を基に、落下する原材料に進路変更手段（３１）を接触させるための信号を送信手段（５３）から送信する。なお、送信手段（５３）から異物振分部（３０）への送信は、制御手段（５１）によって制御して行われるもので、制御手段（５１）は、検査部（１０）で検知された異物が、進路変更手段（３１）が落下する原材料に接触する位置に移動するまでの時間と進路変更手段（３１）の動作の応答時間を計算し、進路変更手段（３１）が適切なタイミングで動作するように、送信手段（５３）による送信を制御する。
【００３６】
進路変更手段（３１）が、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示す構成の場合は、落下する異物の位置に対応して部材（３１ａ）を接触させるための制御も必要となる。そのため、進路変更手段（３１）が、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示す構成の場合には、検査部（１０）の送信手段（１２）は、異物検知信号とともに異物が検出された位置情報を制御部（５０）に送信し、制御部（５０）の受信手段（５２）が受信する。
【００３７】
進路変更手段（３１）が、図９（ｂ）に示す構成の場合、制御手段（５１）は、受信した異物が検出された位置情報を基に、落下する異物の位置に部材（３１ａ）を移動させるための移動量を算出し、算出した移動量に応じてモータを駆動させるための信号を送信手段（５３）により、進路変更手段（３１）に送信する。また、進路変更手段（３１）が、図９（ｃ）に示す構成の場合、受信した異物が検出された位置情報を基に、複数の部材（３１ａ）のうち  落下する異物の位置に対応して動作させる部材（３１ａ）の情報を送信手段（５３）により、進路変更手段（３１）に送信する。
【００３８】
以上、説明した構成が、本発明の異物除去装置（Ｍ）の基本的な構成であるが、より異物の排出量を少なくするために、図２の破線で示す良質な原材料を還元するための還元部（６０）を備えてもよい。以下、還元部（６０）の構成について説明する。
【００３９】
（還元部）
還元部（６０）は、図１３（ａ）に示すように、除去原材料排出手段（４２）によって排出された異物を含む原材料を処理して、良質な原材料を還元する部位である。詳細には、還元部（６０）は、図１３（ｂ）に示すように、前述の搬送部（１）、検査部（１０）、落下部（２０）、異物振分部（３０）、排出部（４０）及び制御部（５０）と同等の機能を有する部位から構成されるものであって、説明の便宜上、本発明において還元部（６０）を構成する各部位については、前述した各部位の名称に、「還元用」という名称を加え、符号については、「Ａ」を加えて説明する。
【００４０】
還元用搬送部（１Ａ）は、除去原材料排出手段（４２）によって排出された異物を含む原材料を搬送するための搬送路であり、搬送される原材料に対して、還元用検査部（１０Ａ）によって所定の検査が行われる。還元用検査部（１０Ａ）によって検査された原材料は、還元用落下部（２０Ａ）を落下する際に、異物を含む原材料が、還元用進路変更手段（３１Ａ）によって振り分けられ、還元用排出部（４０Ａ）によって異物を含む原材料と異物を含まない原材料をそれぞれ分けて排出される。なお、還元用進路変更手段（３１Ａ）の動作は、還元用制御部（図示せず）によって制御される。還元用進路変更手段（３１Ａ）が接触しない状態で落下した原材料は、良質な原材料として還元用良質原材料排出手段（４１Ａ）に排出され、これを良質原材料排出手段（４１）に還元することができる。
【００４１】
本発明の還元部（６０）を備える異物除去装置（Ｍ）において、還元用除去原材料排出手段（４２Ａ）に排出された異物を含む原材料を、還元部（６０）と同様な構成により、異物を振り分けて還元する部位を、更に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｍ  異物除去装置
１  搬送部
１Ａ  還元用搬送部
２  仕切り（搬送部）
１０  検査部
１０Ａ  還元用検査部
１１  検査手段
１２  送信手段（検査部）
２０  落下部
２０Ａ  還元用落下部
２１  仕切り（落下部）
３０  異物振分部
３１  進路変更手段
３１ａ  部材
３１Ａ  還元用進路変更手段
３２  受信手段（異物振分部）
４０  排出部
４０Ａ  還元用排出部
４１  良質原材料排出手段
４１Ａ  還元用良質原材料排出手段
４２  除去原材料排出手段
４２Ａ  還元用除去原材料排出手段
５０  制御部
５１Ａ  還元用制御部
５１  制御手段
５２  受信手段（制御部）
５３  送信手段（制御部）
６０  還元部
Ｓ  部材の有効径
【図１】
2019015008.tif 000003
【図２】
2019015008.tif 000004
【図３】
2019015008.tif 000005
【図４】
2019015008.tif 000006
【図５】
2019015008.tif 000007
【図６】
2019015008.tif 000008
【図７】
2019015008.tif 000009
【図８】
2019015008.tif 000010
【図９】
2019015008.tif 000011
【図１０】
2019015008.tif 000012
【図１１】
2019015008.tif 000013
【図１２】
2019015008.tif 000014
【図１３】
2019015008.tif 000015