特開 2024-147335 成形品の硬度測定システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147335

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】成形品の硬度測定システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20241008BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20241008BHJP

   B25J 9/06 20060101ALN20241008BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

B25J15/08 C

B25J9/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060283

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000141543

【氏名又は名称】株式会社菊水製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 宏

【テーマコード（参考）】

2G024

3C707

【Ｆターム（参考）】

2G024AD39

2G024BA13

2G024CA18

2G024CA23

2G024DA01

2G024FA06

3C707AS14

3C707BS15

3C707DS02

3C707ES03

3C707ET08

3C707EU04

3C707EU05

3C707HS04

3C707HS27

(57)【要約】

【課題】成形品の硬度及び硬度以外の特性の測定に要するタクトタイムをより短縮する。
【解決手段】爪部材を介して対象の成形品を把持できるグリッパと、前記グリッパにより把持した成形品を破壊せずに同成形品の硬度以外の特性を測定し、引き続きグリッパにより同成形品を把持したままでこれに力を加えて同成形品を破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定する制御装置とを具備する成形品の硬度測定システムを構成した。本システムにより、成形品の硬度及び硬度以外の特性をともに測定でき、ピックアップアンドプレースの回数が削減され、測定に要するタクトタイムを短縮できる。成形品についての複数の特性を単一の機器で測定することから、測定用機器が占有する場所をより縮小できる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

爪部材を介して対象の成形品を把持できるグリッパと、
前記グリッパにより把持した成形品を破壊せずに同成形品の硬度以外の特性を測定し、引き続きグリッパにより同成形品を把持したままでこれに力を加えて同成形品を破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定する制御装置と
を具備する成形品の硬度測定システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記グリッパにより把持した成形品の外寸を測定し、それに続いてグリッパにより同成形品を把持したままで破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定する請求項１記載の硬度測定システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記グリッパにより把持した成形品を破壊に至らしめるときに爪部材を駆動するモータに流れる電流の大きさに基づき、同成形品の硬度を推定する請求項１記載の硬度測定システム。

【請求項4】

対象の成形品が、粉体圧縮成形機により粉体を圧縮成形してなるものである請求項１記載の硬度測定システム。

【請求項5】

爪部材を介して成形品を把持できるグリッパにより把持した対象の成形品を破壊せずに同成形品の硬度以外の特性を測定するステップと、
前記ステップに引き続き前記グリッパにより前記成形品を把持したままでこれに力を加えて同成形品を破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定するステップと
を具備する成形品の硬度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象の成形品の硬度及び硬度以外の特性を測定するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転盤のテーブルに臼孔を設け、各臼孔の上下に上杵及び下杵をそれぞれ摺動可能に保持させておき、回転盤及び杵を共に水平回転させて、上杵及び下杵の対が上ロール及び下ロールの間を通過する際に臼孔内に充填した粉体を圧縮して成形品を得る回転式の粉体圧縮成形機（又は、打錠機。例えば、下記特許文献１を参照）が公知である。この種の成形機は、医薬品の錠剤、食品、電子部品等の製造に好適に使用される。

【0003】

現場では、成形品の寸法、重量、組成、硬度等の特性を随時検査して異常の有無を確認することが求められる。一般的には、大量生産する成形品の中から複数個をサンプリングし、その特性を測定することで成形品の品質を管理する。対象の成形品のピックアップには、グリッパ（又は、ハンド、チャック。例えば、下記特許文献２を参照）を備えたロボットアーム等がしばしば用いられる。

【0004】

成形品の硬度の測定は、破壊検査により行う。成形品が錠剤である場合、対象の錠剤を二枚の加圧板に挟み、一方の加圧板を他方の加圧板に対し相対的に一定速度で動かして、錠剤が破壊される直前の力を計測する（例えば、下記特許文献３及び下記非特許文献１を参照）。なお、この測定法により得られる硬度は、材料科学等の分野における硬度の定義（小形のプローブによる貫通や押し込みに対する表面の抵抗）とは合致しない。硬度測定の際に成形品に接する加圧板は、対象となる成形品の大きさや形状に応じて交換する必要がある（そのような測定用機器が多い）。

【0005】

また、成形品の硬度及び硬度以外の特性を測定するにあたっては、各種の測定用機器を配置した複数の場所の間で成形品を運搬することになる。その運搬の都度、ロボットアーム等により対象の成形品を把持して持ち上げ、次の場所まで移動させ、そこで成形品を降ろして手放すピックアップアンドプレースが発生する。それ故、成形品の複数の特性の検査にタクトタイムを要している。加えて、複数の特性を測定するためにそれぞれの測定用機器を配する必要上、大きな場所を占有することになる、

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－０４９５１６号公報

【特許文献2】特開２０１９－１０７７３９号公報

【特許文献3】特許第２７７１７９２号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】“錠剤硬度測定法”、［ｏｎｌｉｎｅ］、独立行政法人医薬品医療機器総合機構、［令和５年２月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.pmda.go.jp/files/000229668.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、成形品の硬度及び硬度以外の特性の測定に要するタクトタイムをより短縮することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明では、爪部材を介して対象の成形品を把持できるグリッパと、前記グリッパにより把持した成形品を破壊せずに同成形品の硬度以外の特性を測定し、引き続きグリッパにより同成形品を把持したままでこれに力を加えて同成形品を破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定する制御装置とを具備する成形品の硬度測定システムを構成した。

【0010】

グリッパにより成形品を把持して運搬するロボットアーム等は通常、成形品の破壊を伴う硬度の測定を行うことはない。対して、本発明に係るシステムでは、ロボットアーム等において、対象の成形品の硬度以外の特性を測定し、さらにその成形品を把持したまま破壊検査に移行して成形品の硬度を測定する。本発明によれば、ピックアップアンドプレースの回数を削減して、成形品の特性の測定に要するタクトタイムをより短縮することができる。

【0011】

典型的には、前記制御装置が、前記グリッパにより把持した成形品の外寸を測定し、それに続いてグリッパにより同成形品を把持したままで破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定する。

【0012】

前記制御装置は、前記グリッパにより把持した成形品を破壊に至らしめるときに爪部材を駆動するモータに流れる電流の大きさに基づき、同成形品の硬度を推定する。

【0013】

対象の成形品は、例えば、粉体圧縮成形機により粉体を圧縮成形してなる。ここで、粉体とは、微小個体の集合体であり、いわゆる顆粒などの粒体の集合体と、粒体より小なる形状の粉末の集合体とを含む概念である。

【0014】

本発明に係る成形品の硬度測定方法は、爪部材を介して成形品を把持できるグリッパにより把持した対象の成形品を破壊せずに同成形品の硬度以外の特性を測定するステップと、前記ステップに引き続き前記グリッパにより前記成形品を把持したままでこれに力を加えて同成形品を破壊に至らしめ同成形品の硬度を測定するステップとを具備する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、成形品の硬度及び硬度以外の特性の測定に要するタクトタイムをより短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態における回転式粉体圧縮成形機の側断面図。

【図2】同回転式粉体圧縮成形機の回転盤を示す平面図。

【図3】同回転式粉体圧縮成形機の回転盤の回転に追随する杵の上下運動を示す展開図。

【図4】同実施形態における成形品の搬送装置及びロボットアームを示す平面図。

【図5】同実施形態におけるグリッパを有するロボットアーム及びこれが把持する成形品を示す斜視図。

【図6】同ロボットアームのグリッパの爪部材及び成形品を示す平面図。

【図7】同実施形態の硬度測定システムのハードウェア資源構成図。

【図8】同硬度測定システムによる成形品の諸元の測定の手順例を示すフロー図。

【図9】同実施形態におけるロボットアームのグリッパのモータを流れる電流の推移を例示する図。

【図10】同ロボットアームのグリッパのモータを流れる電流の大きさと成形品を把持する力の大きさとの関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。はじめに、粉体を圧縮して成形品Ｐを製造する回転式粉体圧縮成形機Ａの概要を述べる。図１に示すように、本成形機Ａのフレーム１内には、回転軸となる立シャフト２を設立し、その立シャフト２の上部に接続部２１を介して回転盤３を取り付けている。

【0018】

回転盤３は、立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち自転する。回転盤３は、テーブル（臼ディスク）３１と、上杵保持部３２と、下杵保持部３３とからなる。図２に示すように、テーブル３１は略円板状をなしており、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の臼孔４を設けてある。臼孔４は、テーブル３１を上下方向に貫通している。テーブル３１は、複数のプレートに分割するものでもよい。また、テーブル３１自体に直接臼孔４を穿ち形成するのではなく、テーブル３１とは別体をなしテーブル３１に対して着脱可能な複数個の臼部材をテーブル３１に装着し、それら臼部材の各々に上下方向に貫通した臼孔を穿っている構成としてもよい。

【0019】

各臼孔４の上下には、上杵５及び下杵６を配置する。上杵５及び下杵６は、上杵保持部３２及び下杵保持部３３により、それぞれが個別に臼孔４に対して上下方向に摺動可能であるように保持させる。上杵５の杵先５３は、臼孔４に対して出入りする。下杵６の杵先６３は、常時臼孔４に挿入してある。上杵５及び下杵６は、回転盤３及び臼孔４と共に立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち公転する。

【0020】

立シャフト２の下端側には、ウォームホイール７を取り付けている。ウォームホイール７には、ウォームギア１０が噛合する。ウォームギア１０は、モータ８により駆動されるギア軸９に固定している。モータ８が出力する駆動力は、ベルト１１によってギア軸９に伝わり、ウォームギア１０、ウォームホイール７を介して立シャフト２ひいては回転盤３及び杵５、６を回転駆動する。回転盤３及び杵５、６の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0021】

圧縮成形品Ｐ、例えば医薬品の錠剤等の原材料となる粉体は、粉体供給装置（図示せず）からホッパ１９に供給され、ホッパ１９からフィードシューＸに供給される。ホッパ１９は、成形機Ａに対して着脱可能である。そして、粉体をフィードシューＸから各臼孔４に充填する。フィードシューＸの種類には、攪拌フィードシューとオープンフィードシューがあり、そのうちの何れを採用しても構わない。

【0022】

図２及び図３に示しているように、杵５、６の立シャフト２の軸回りの公転軌道上には、杵５、６を挟むようにして上下に対をなす予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５がある。予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、並びに本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５は、臼孔４内に充填された粉体を杵先５３、６３の先端面により上下から圧縮するべく、上下両杵５、６を互いに接近させる方向に付勢する。

【0023】

上杵５、下杵６はそれぞれ、ロール１２、１３、１４、１５によって押圧される頭部５１、６１と、この頭部５１、６１よりも細径な胴部５２、６２とを有する。回転盤３の上杵保持部３２は、上杵５の胴部５２を上下に摺動可能に保持し、下杵保持部３３は、下杵６の胴部６２を上下に摺動可能に保持する。胴部５２、６２の先端部位５３、６３は、臼孔４内に挿入可能であるように、それ以外の部位と比べて一層細く、臼孔４の内径に略等しい直径である。杵５、６の公転により、ロール１２、１３、１４、１５は杵５、６の頭部５１、６１に接近し、頭部５１、６１に乗り上げるようにして接触する。さらに、ロール１２、１３、１４、１５は上杵５を下方に押し下げ、下杵６を上方に押し上げる。ロール１２、１３、１４、１５が杵５、６上の平坦面に接している期間は、杵５、６が臼孔４内の粉体に対して一定の圧力を加え続ける。

【0024】

成形機Ａの上ロール１２、１４には、ロール１２、１３、１４、１５が杵５、６を介して臼孔４内の粉体を圧縮する際の圧力を検出するセンサであるロードセルを設置する。ロードセルの出力信号を参照すれば、予圧ロール１２、１３が粉体を圧縮する圧力（予圧圧力）の大きさや、本圧ロール１４、１５が粉体を圧縮する圧力（本圧圧力）の大きさを計測できる。また、ロードセルの出力信号は、一組の杵５、６が一つの臼孔４の粉体を圧縮する圧力が最大となる時点でピークを迎えるようなパルス信号列の形をとる。そのパルス列の数を計数することを通じて、成形機Ａにおける単位時間あたりの成形品Ｐの製造数量を知得できる。

【0025】

本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５による加圧位置から、回転盤３及び杵５、６の回転方向に沿って先に進んだ位置に、成形品Ｐの受け渡し位置１６が存在する。受け渡し位置１６までに、下杵６の杵先６３の上端面が臼孔４の上端即ちテーブル３１の上面と略同じ高さとなるまで下杵６が上昇し、臼孔４内にある成形品Ｐを臼孔４から押し出す。臼孔４から押し出された成形品Ｐは、受け渡し位置１６において後続する搬送装置のモジュールＢに受け渡される。

【0026】

成形機Ａの下流に連結した搬送装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、成形機Ａにおいて粉体を圧縮成形して得た成形品Ｐを順次搬送する。それとともに、搬送中の成形品Ｐに対して所望の後処理を施すことも可能である。後処理の具体例としては、成形品Ｐの表面に付着している粉体の除去や、成形品Ｐの表面への印字又は刻印、成形品Ｐの外観検査、表面形状検査、成形品Ｐに異物特に金属片等が混入した場合の当該異物の検知、成形品Ｐの寸法、重量、密度、硬度、組成等の特性のうち少なくとも一つの検査、等を挙げることができる。そして、そのような後処理を行うための周辺装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとして、粉体除去機、インクジェットプリンタやレーザマーキング装置等の印字機、レーザ加工機等の刻印機、カメラセンサ、三次元形状測定用レーザスキャナ、金属探知機、成形品Ｐの特性の測定又は検査装置等を、適宜のモジュールＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆに分散して付設する。最下流のモジュールＤには、成形品ＰをＰＴＰ（Ｐｒｅｓｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐａｃｋ）包装シートやＥＳＯＰ（Ｅａｓｙ Ｓｅａｌ Ｏｐｅｎ Ｐａｃｋ）包装シート等に包装する包装装置を付設することもあり得る。図４に示すように、本実施形態では、成形機Ａの下流側に複数のモジュールＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを配列しており、成形機Ａによる成形品Ｐの製造とモジュールＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆによる後処理とを一貫して連続的に実施する。

【0027】

成形機Ａの下流に直結するモジュールＢは、成形機Ａにおいて成形品Ｐを成形した順番を維持したままで、成形機Ａから成形品Ｐを順次取り出して搬送する。モジュールＢは、成形機Ａの回転盤３及びテーブル３１と同期して垂直軸回りに水平回転する回転体Ｂ１により、成形品Ｐを移送する。回転体Ｂ１は、成形機Ａのモータ８とは別個独立したモータにより回転駆動してもよいし、成形機Ａの回転盤３とモジュールＢの回転体Ｂ１とを歯車伝動機構や巻掛伝動機構等を介して機械的に接続して連動させてもよい。回転体Ｂ１の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0028】

回転体Ｂ１は略円板状をなし、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の捕捉部Ｂ２を設けている。各捕捉部Ｂ２はそれぞれ、受け渡し位置１６において、成形機Ａから一個の成形品Ｐを受け取る。つまり、一つ一つの捕捉部Ｂ２に、成形品Ｐが一個ずつ捕捉される。これにより、成形機Ａのテーブル３１の臼孔４が並ぶ順番に、換言すれば成形機Ａにおいて成形品Ｐを圧縮成形した順番を崩さずに、各捕捉部Ｂ２に一個ずつ成形品Ｐを順に並べて収容することができる。しかも、成形機Ａのテーブル３１からモジュールＢの回転体Ｂ１への成形品Ｐの受け渡しの過程で、成形品Ｐの上面と下面とが裏返ることがない。なお、回転体Ｂ１の各捕捉部Ｂ２に負圧を供給し、その負圧を用いて個々の成形品Ｐを各捕捉部Ｂ２に吸着することがある。

【0029】

捕捉部Ｂ２に捕捉された成形品Ｐは、回転体Ｂ１とともに水平回転して移動する。そして、受け渡し位置Ｂ３において後続する搬送装置のモジュールＣに、その順番を崩すことなく受け渡される。

【0030】

モジュールＢの下流に直結するモジュールＣは、モジュールＢが移送する成形品Ｐの順番を維持したままで、モジュールＢから成形品Ｐを順次取り出して搬送する。モジュールＣは、モジュールＢの回転体Ｂ１と同期して垂直軸回りに水平回転する回転体Ｃ１により、成形品Ｐを移送する。回転体Ｃ１は、モジュールＢのモータとは別個独立したモータにより回転駆動してもよいし、モジュールＢの回転体Ｂ１とモジュールＣの回転体Ｃ１とを歯車伝動機構や巻掛伝動機構等を介して機械的に接続して連動させてもよい。回転体Ｃ１の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0031】

回転体Ｃ１は略円板状をなし、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の捕捉部Ｃ２を設けている。各捕捉部Ｃ２はそれぞれ、受け渡し位置Ｂ３において、モジュールＢから一個の成形品Ｐを受け取る。つまり、一つ一つの捕捉部Ｃ２に、成形品Ｐが一個ずつ捕捉される。これにより、成形機Ａのテーブル３１の臼孔４が並ぶ順番に、換言すれば成形機Ａにおいて成形品Ｐを圧縮成形した順番を崩さずに、各捕捉部Ｃ２に一個ずつ成形品Ｐを順に並べて収容することができる。しかも、モジュールＢの回転体Ｂ１からモジュールＣの回転体Ｃ１への成形品Ｐの受け渡しの過程で、成形品Ｐの上面と下面とが裏返ることがない。なお、回転体Ｃ１の各捕捉部Ｃ２に負圧を供給し、その負圧を用いて個々の成形品Ｐを各捕捉部Ｃ２に吸着することがある。

【0032】

捕捉部Ｃ２に捕捉された成形品Ｐは、回転体Ｃ１とともに水平回転して移動する。そして、原則として、受け渡し位置Ｃ３において後続する搬送装置のモジュールＤに、その順番を崩すことなく受け渡される。但し、成形品Ｐの一部をサンプリングすることがあり、サンプリング対象の成形品ＰはモジュールＤには渡されず、受け渡し位置Ｃ３を越えて受け渡し位置Ｃ４まで移動し、搬送装置のモジュールＥに受け渡される。

【0033】

モジュールＣの下流に直結するモジュールＤは、モジュールＣが移送する成形品Ｐの順番を維持したままで、モジュールＣから成形品Ｐを順次取り出して搬送する。モジュールＤは、モジュールＣの回転体Ｃ１と同期して垂直軸回りに水平回転する回転体Ｄ１により、成形品Ｐを移送する。回転体Ｄ１は、モジュールＣのモータとは別個独立したモータにより回転駆動してもよいし、モジュールＣの回転体Ｃ１とモジュールＤの回転体Ｄ１とを歯車伝動機構や巻掛伝動機構等を介して機械的に接続して連動させてもよい。回転体Ｄ１の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0034】

回転体Ｄ１は略円板状をなし、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の捕捉部Ｄ２を設けている。各捕捉部Ｄ２はそれぞれ、受け渡し位置Ｃ３において、モジュールＣから一個の成形品Ｐを受け取る。つまり、一つ一つの捕捉部Ｄ２に、成形品Ｐが一個ずつ捕捉される。これにより、成形機Ａのテーブル３１の臼孔４が並ぶ順番に、換言すれば成形機Ａにおいて成形品Ｐを圧縮成形した順番を崩さずに、各捕捉部Ｄ２に一個ずつ成形品Ｐを順に並べて収容することができる。しかも、モジュールＣの回転体Ｃ１からモジュールＤの回転体Ｄ１への成形品Ｐの受け渡しの過程で、成形品Ｐの上面と下面とが裏返ることがない。なお、回転体Ｄ１の各捕捉部Ｄ２に負圧を供給し、その負圧を用いて個々の成形品Ｐを各捕捉部Ｄ２に吸着することがある。

【0035】

捕捉部Ｄ２に捕捉された成形品Ｐは、回転体Ｄ１とともに水平回転して移動する。そして、所定の回収位置において製品として回収される。

【0036】

モジュールＣに隣接するモジュールＥは、モジュールＣが移送する成形品Ｐの順番を維持したままで、モジュールＣからサンプリング対象の成形品Ｐを取り出して搬送する。モジュールＥは、モジュールＣの回転体Ｃ１と同期して垂直軸回りに水平回転する回転体Ｅ１により、成形品Ｐを移送する。尤も、成形品Ｐをサンプリングしない、即ち成形品Ｐが受け渡し位置Ｃ４まで流れてこず、サンプリング対象の成形品Ｐを移送する必要のないときには、回転体Ｅ１の回転を停止しておくことも許される。回転体Ｅ１は、モジュールＣのモータとは別個独立したモータにより回転駆動してもよいし、モジュールＣの回転体Ｃ１とモジュールＥの回転体Ｅ１とを歯車伝動機構や巻掛伝動機構等を介して機械的に接続して連動させてもよい。回転体Ｅ１の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0037】

回転体Ｅ１は略円板状をなし、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の捕捉部Ｅ２を設けている。各捕捉部Ｅ２はそれぞれ、受け渡し位置Ｃ４において、モジュールＣから一個の成形品Ｐを受け取る。一つの捕捉部Ｅ２に、成形品Ｐが二個以上捕捉されることはない。これにより、成形機Ａのテーブル３１の臼孔４が並ぶ順番に、換言すれば成形機Ａにおいて成形品Ｐを圧縮成形した順番を崩さずに、各捕捉部Ｅ２に成形品Ｐを順に収容することができる。しかも、モジュールＣの回転体Ｃ１からモジュールＥの回転体Ｅ１への成形品Ｐの受け渡しの過程で、成形品Ｐの上面と下面とが裏返ることがない。なお、回転体Ｅ１の各捕捉部Ｅ２に負圧を供給し、その負圧を用いて個々の成形品Ｐを各捕捉部Ｅ２に吸着することがある。

【0038】

捕捉部Ｅ２に捕捉されたサンプリング対象の成形品Ｐは、回転体Ｅ１とともに水平回転して移動する。そして、受け渡し位置Ｅ３において後続する搬送装置のモジュールＦに、その順番を崩すことなく受け渡される。

【0039】

モジュールＥの下流に直結するモジュールＦは、モジュールＥが移送する成形品Ｐの順番を維持したままで、モジュールＥからサンプリング対象の成形品Ｐを取り出して搬送する。モジュールＦは、モジュールＥの回転体Ｅ１と同期して垂直軸回りに水平回転する回転体Ｆ１により、成形品Ｐを移送する。尤も、成形品Ｐをサンプリングしないときには、回転体Ｆ１の回転を停止しておくことも許される。回転体Ｆ１は、モジュールＥのモータとは別個独立したモータにより回転駆動してもよいし、モジュールＥの回転体Ｅ１とモジュールＦの回転体Ｆ１とを歯車伝動機構や巻掛伝動機構等を介して機械的に接続して連動させてもよい。回転体Ｆ１の回転角度及び回転速度は、ロータリエンコーダ等の角位置センサを介して検出できる。

【0040】

回転体Ｆ１は略円板状をなし、受け渡し位置Ｅ３においてモジュールＥからサンプリング対象の成形品Ｐを受け取り、その上面に成形品Ｐを載置する。サンプリング対象の成形品Ｐは、回転方向に沿って延伸するレール又はガイド（図示せず）に沿って、ロボットアームＲが所在する位置まで移動する。これにより、成形機Ａのテーブル３１の臼孔４が並ぶ順番に、換言すれば成形機Ａにおいて成形品Ｐを圧縮成形した順番を崩さずに、成形品Ｐを順にピックアップすることができる。しかも、モジュールＥの回転体Ｅ１からモジュールＦの回転体Ｆ１への成形品Ｐの受け渡しの過程で、成形品Ｐの上面と下面とが裏返ることがない。

【0041】

搬送装置の各モジュールＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、日本国公開特許公報である特開２０２０－０４９５１６号公報等を引用して構成できる。

【0042】

ロボットアームＲは、グリッパ（又は、ハンド、チャック）Ｒ１を備え、サンプリング対象の成形品Ｐを一個ずつピックアップして運搬する。図５及び図６に示すように、グリッパＲ１は、複数本の爪部材Ｒ２を介して成形品Ｐを把持する。図示例では、対向する二本の爪部材Ｒ２の間に成形品Ｐを挟持しているが、三本以上の爪部材により成形品Ｐを把持する構造であってもよい。

【0043】

図７に示すように、グリッパＲ１は、爪部材Ｒ２を駆動するモータＲ１１と、モータＲ１１に必要な電流を印加してモータＲ１１及び爪部材Ｒ２を制御するコントローラ又はサーボドライバＲ１２と、爪部材Ｒ２の変位量を検出するエンコーダＲ１３とを有する、既知の電動式のものである。モータＲ１１は、ステッピングモータやサーボモータである。モータＲ１１と爪部材Ｒ２とは、ラックピニオン、ウォームギア等の歯車電動機構等を介して機械的に接続する。エンコーダＲ１３は、モータＲ１１の回転角度を検出するロータリエンコーダ等の角位置センサであることがある。

【0044】

成形機Ａ、搬送装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ロボットアームＲ（グリッパＲ１を含む）及び測定用機器等の制御を司る上位コントローラである制御装置０は、プロセッサ、メインメモリ及び補助記憶デバイス（例えば、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等）、入出力インタフェース等を有してなるマイクロコンピュータシステム、パーソナルコンピュータ又はワークステーション、あるいはプログラマブルロジックコントローラである。制御装置０は、入出力インタフェースを介して、有線又は無線接続している成形機Ａ、搬送装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ロボットアームＲ及び測定用機器等に対して必要な制御信号を入力でき、また、それらから出力される各種信号を受信できる。制御装置０は、予め補助記憶デバイスに格納されているプログラムをメモリを介してプロセッサに読み込み、プロセッサにおいて解読して、成形機Ａ、搬送装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ロボットアームＲ等の諸々の制御を遂行する。

【0045】

制御装置０は、ロボットアームＲによりピックアップしたサンプリング成形品Ｐの種々の特性（諸元）を測定する。図８に示すように、本実施形態のシステムでは、対象の成形品Ｐの厚み寸法の測定（ステップＳ１）、成分組成の測定（ステップＳ２）、外径寸法の測定（ステップＳ３）、硬度の測定（ステップＳ４）を順次行う。

【0046】

成形品Ｐの厚みは、図６に示す成形品Ｐの外径ｄの方向と直交する厚み（上下）方向に沿った外寸である。成形品Ｐの外径ｄは、図６上段に示す平面視真円若しくは略真円形状の成形品Ｐであればその直径、図６下段に示す平面視オーバル（楕円、長円若しくはこれに近い）形状の成形品Ｐであればその長軸方向に沿った長径である。勿論、平面視オーバル形状の成形品Ｐの短軸方向に沿った短径を測定しても構わない。

【0047】

ステップＳ１及びステップＳ３の寸法の測定は、ロボットアームＲのグリッパＲ１により成形品Ｐを把持した状態で行うことができる。グリッパＲ１のモータＲ１１に電流を印加すると、爪部材Ｒ２が変位して成形品Ｐの外表面に接近し、やがて当接する。その過程で、図９に示すように、モータＲ１１を流れる電流が変動する。即ち、爪部材Ｒ２が成形品Ｐに当接してそれ以上変位できなくなると、モータＲ１１を流れる電流が増加し、同時に爪部材Ｒ２が成形品Ｐを押圧する力ｆが増大する。制御装置０は、コントローラ又はサーボドライバＲ１２の出力信号を参照してモータＲ１１を流れる電流の大きさを常時監視しており、その電流値が閾値Ｉ₀を超えて大きくなったときに、爪部材Ｒ２が成形品Ｐを完全に把持したと判断する。そして、エンコーダＲ１３の出力信号を参照して、そのときの爪部材Ｒ２の位置（複数本の爪部材Ｒ２間の距離）、ひいては成形品Ｐの寸法を知得する。

【0048】

因みに、ロボットアームＲ又はグリッパＲ１にロードセル等の重量検出手段が付随している場合には、ステップＳ１又はステップＳ３にて、把持している成形品Ｐの重量を測定することができる。

【0049】

ステップＳ２の組成の測定は、ロボットアームＲとは別に制御装置０に接続している測定用機器を使用して行う。測定用機器は、例えば、成形品Ｐを撮影して画像解析用の画像データを得るカメラセンサや、成形品Ｐに電磁波若しくは光波（特に、近赤外光）を照射してその透過光又は反射光を受光し分析する分析装置（近赤外分光分析（Ｎｅａｒ－ＩｎｆｒａＲｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置）等である。ステップＳ２にて、ロボットアームＲは、グリッパＲ１により把持した対象の成形品Ｐを測定用機器まで運搬し、その場で爪部材Ｒ２を開放して対象の成形品Ｐを手放す。測定用機器による測定が完了したら、再度同成形品Ｐをピックアップ、即ち爪部材Ｒ２を介して把持し持ち上げて、測定用機器の外に運搬する。しかして、その把持した成形品Ｐに対して、ステップＳ３の測定を行う。

【0050】

ステップＳ１ないしＳ３が非破壊検査であるのに対し、ステップＳ４の硬度測定は破壊検査である。ステップＳ３にて、ロボットアームＲのグリッパＲ１により把持している成形品Ｐの外寸ｄ（や重量）の計測を完了した後、その成形品ＰをグリッパＲ１から手放さず把持したまま、ステップＳ４の硬度測定へと移行する。ステップＳ４では、ステップＳ３で既に把持している成形品Ｐに加える把持力ｆを強めてゆくように、モータＲ１１に印加する電流を逓増させる。把持力ｆを加える位置及び方向は、ステップＳ３にて測定する外寸ｄの位置及び方向と同一である。

【0051】

把持力ｆが巨大となり、把持している成形品Ｐが破壊されると、破壊直前まで爪部材Ｒ２からモータＲ１１に作用していた負荷が急減し、それに伴いモータＲ１１を流れる電流の大きさも急落する。制御装置０は、その急落直前のモータ電流の極大値Ｉ₁を基に、対象の成形品Ｐの硬度を推定する。図１０に示すように、モータＲ１に印加する電流の大きさと、爪部材Ｒ２から成形品Ｐに加わる力ｆの大きさとの間には、概ね線形的な関係が成立する。要するに、モータ電流が大きいほど把持力ｆが大きい。制御装置０は、図１０に示すような検量線のデータ又は関数式を予めメモリに記憶保持しており、成形品Ｐの破壊時のモータ電流の極大値Ｉ₁を、当該成形品Ｐが破壊に至る力ｆ、つまり当該成形品Ｐの硬度に換算する。

【0052】

本実施形態では、爪部材Ｒ２を介して対象の成形品Ｐを把持できるグリッパＲ１と、前記グリッパＲ１により把持した成形品Ｐを破壊せずに同成形品Ｐの硬度以外の特性（外寸ｄや重量）を測定し、引き続きグリッパＲ１により同成形品Ｐを把持したままでこれに力ｆを加えて同成形品Ｐを破壊に至らしめ同成形品Ｐの硬度を測定する制御装置０とを具備する成形品Ｐの硬度測定システムを構成した。

【0053】

本実施形態によれば、成形品Ｐの硬度及び硬度以外の特性をともに測定するにあたって、ピックアップアンドプレースの回数を削減でき、測定に要するタクトタイムを短縮できる。成形品Ｐについての複数の特性を単一の機器で測定することから、測定用機器が占有する場所をより縮小できる。

【0054】

また、従前の硬度測定のように成形品Ｐの大きさや形状に応じた加圧板を用意する必要がなく、加圧板の交換作業の手間が省かれ、それでいて多種多様な成形品Ｐの測定を遂行できる。

【0055】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。グリッパＲ１を備えるのはロボットアームＲに限らず、例えば（いわゆるクレーンゲーム等に用いられている）ＸＹＺ軸で駆動するクレーンのようなものでもよいし、グリッパＲ１単体で成形品Ｐの硬度を測定するものとしてもよい。

【0056】

サンプリング用モジュールＦの回転体Ｆ１に代えて、成形品Ｐを直線的に搬送する搬送体を設置してもよい。また、回転移動も直線移動もしない固定盤を設置してもよく、その盤上にサンプリングされた成形品Ｐを（図示しないレール又はガイド等に沿って順次押し出されるようにして）整列させ、グリッパＲ１による把持まで待機させてもよい。

【0057】

爪部材Ｒ２の変位量を検出するエンコーダＲ１３は、ポテンショメータでもよい。

【0058】

その他、各部の具体的構成や実行する処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0059】

０…制御装置
ｄ…成形品の外寸
ｆ…成形品に加わる力
Ａ…粉体圧縮成形機
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ…搬送装置
Ｐ…成形品
Ｒ…ロボットアーム
Ｒ１…グリッパ
Ｒ１１…モータ
Ｒ１３…エンコーダ
Ｒ２…爪部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】