主要眼鏡レンズメーカー向け防爆型金属探知機の設計

プロジェクト背景
国際的にトップクラスの眼鏡レンズメーカーが、自社生産施設向けに金属検出・選別ラインを導入する必要がありました。本プロジェクトには、防爆対応、製品の脆弱性（破損しやすさ）、および選別時の高精度な位置決めという3つの課題がありました。標準型の金属探知機ではこれらに対応できませんでした。当社が納入したシステムは、現在クライアントの生産ラインで実運用されています。

課題

防爆仕様の要件。顧客の工場では、厳格な防爆要件が適用されており、標準的な金属探知機を導入することはできませんでした。眼鏡レンズの製造工程では、コーティング・洗浄・エッジ加工などの工程で揮発性有機溶剤が使用されており、これらの溶剤から可燃性蒸気が発生します。換気の不十分な閉鎖空間や、万が一の漏洩により、この蒸気が蓄積して爆発性雰囲気を形成するおそれがあります。そのため、本システムは単に頑丈であるというだけでなく、防爆規格に適合した構造で設計・製造する必要がありました。

製品の脆弱性。眼鏡レンズは傷つきやすく、衝撃にも弱く、コンベア上で混載すると重なり合い、詰まりを起こしやすくなります。

位置決め精度。選別部では、レンズの位置が常に一定であることが求められました。搬送中にわずかでもレンズがずれると、プッシャーが誤作動を起こします。その結果、検出感度が低下し、金属異物の検出性能に影響を及ぼす可能性があります。

したがって、この設計では、電気的安全性、機械的損傷、位置決め誤差という3つの課題を同時に解決する必要がありました。

ソリューション

1．防爆制御ボックス（カスタム製）

複雑で厳格な規制が適用される環境においても安全である必要があったため、標準品を改造するのではなく、防爆仕様の制御ボックスを専用に設計・製作しました。これはまず第一に法令順守の要請によるものでしたが、同時に、システム全体の他の部分にとっても安定的かつ信頼性の高い基盤を提供することにもなりました。防爆対応を最初から設計に組み込むことは、後付けで対応する場合と比べてはるかに容易です。なぜなら、配線ルーティング、部品選定、筐体設計のすべてに同時に影響が及ぶからです。

2．平ベルトではなくクリート付きコンベアベルト

これが最も重要な機械的変更でした。従来のフラットなコンベアベルトでは、レンズ同士が接触して傷がつくほか、停止位置で部品がたまると重なって詰まってしまうという問題がありました。そこで、クリート付きコンベアベルトを採用し、各クリート間の区画にレンズを1個ずつ収容する方式としました。この単一の変更により、以下の3つの課題が同時に解決されました：レンズ同士の衝突防止、仕分け部での重なり防止、検出・仕分け工程へ進入する際のレンズ位置の予測可能性向上です。さらに、レンズが任意の位置ではなく、常に一定の位置に到達するため、下流工程における検出の信頼性も向上しました。

3．仕分け部におけるプラスチック製リミットブロック

クリートを使用しても、レンズは搬送中に横方向にずれることがあり、わずかな位置ずれでもプッシャーのタイミングや到達位置に影響を及ぼします。そのため、ソーティング装置の直前にコンベアベルトの両側にプラスチック製のストップブロックを設置しました。プラスチック素材は意図的に選定したもので、レンズを傷つけずに確実にガイドします。コンベアベルトが停止した際、レンズはプッシャーの正面に正確に位置し、押し出し動作はサイクルごとに再現性高く繰り返されます。

設計上の重要なポイント

1．壊れやすい部品は物理的に分離する　傷つきやすかったり、表面が傷みやすい部品については、共用のベルト上で減速やクッション処理を試みるよりも、コンベアベルト上で物理的に分離した方が効果的であることが多いです。

2．上流工程で位置決めを固定する　ソーティング動作は、通常プッシャーそのものではなく、プッシャーの手前の上流工程で起こることに依存しています。まず上流で位置決めを確実に固定すれば、検出もシンプルになります。

3. 爆発防止対策は、設計初期から考慮する必要があります。爆発防止要件は制御ボックスだけでなく、システム全体に影響を及ぼすため、後付けではなく、最初から設計に組み込むことが重要です。

4. プラスチック製のストップブロックといった小さな部品が、複雑なアクティブ制御よりも信頼性向上に貢献し、保守コストも大幅に低減できます。

自社の生産ラインで同様の搬送・選別課題についてご検討中の方は、当社エンジニアリングチームまでお気軽にお問い合わせください。

本プロジェクトでは、爆発防止対応の制御設計、割れやすいレンズの搬送に適したクリート付きコンベアベルト、および再現性の高い選別位置決めのためのストップブロックを組み合わせました。その結果、お客様の電気的安全要件を満たすとともに、製品を保護し、安定した選別精度を維持する検出・選別ラインを実現しました。