JP2007526121A - ２次元配列ノズルを備えた分離装置及び選別装置並びに物体の選別方法 - Google Patents

Abstract

選別装置（１０）は、装置に投入された投入物体（１３）を搬送するための搬送手段（１２）と、特定の物体クラスに属すると識別された投入物体を搬送手段から取出すための取出し手段（１７，１８，２０，２１）と、前記識別された投入物体の搬送手段を横切る位置に少なくとも対応する入力データを受け、且つ、前記識別された投入物体の取出しを行うために、入力データに対応する制御信号を取出し手段に出力するように構成された処理手段（１６）と、を含み、取出し手段は、搬送手段を横切るｚ方向に延びるノズル配列を含み、ノズルの各々は、概ね上向きのｙ方向にエアジェットを生じさせるため、処理手段の制御の下に独立に作動可能であり、取出し手段は、前記制御信号に応答して、前記制御信号に対応するノズルの副群を動作するように構成され、搬送手段は、ノズルの配列上で投入物体を搬送するように構成された部分開口面を有し、ノズルの配列は、２次元であり、且つ、装置が使用中である時の搬送手段の移動方向と実質的に平行なｘ方向に延び、入力データは、前記識別された投入物体の外形形状にさらに対応する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、大きさ，形状，物体材料及び色のような一つ又はそれ以上の物体の特性により、物体流れとして装置に投入される物体を選別するための選別装置に関する。本発明は、これに制限されないが、特に、物体の材料種別により、廃棄物の流れ（例えば、家庭廃棄物又は産業廃棄物の流れ）の物体を選別することに関する。

特定の特性、又は一組の特性、例えば、材料種別及び色により、投入された流れの中の物体を選別することは、典型的には、リサイクル工程での最初のステップであり、実際、例えば、食品産業，組立産業及び他の産業等における移動コンベヤー上の物体の選別を伴う、他のたいていの工程に適用することができる。そのような選別は、しばしば搬送手段に物体流れを投入することを含み、搬送手段は、投入された流れの物体を検出手段を通過して搬送する。検出手段は、特定の物体クラス（各物体クラスは、一つ又はそれ以上の物体特性で定義される）に属する物体を識別し、識別された物体の投入された流れを横切る位置を決定する。物体の物体クラス及び投入された流れを横切る物体の位置に関係するデータは、検出手段により出力され、引き続き、取出手段によって使用され、取出手段は識別された物体を投入された流れから、各々特定の物体クラスに対応する場所（例えば、貯蔵容器）に物理的に除去する。この種の選別の例は、米国特許第６，１４４，００４号に開示されている。典型的には、この除去工程は、ある設定速度で移動するコンベヤー上で既知の時間の特定の特性の検出に続いて、コンベヤー上の物体の位置を推定することに基づく。

選別装置の搬送手段は、典型的にはコンベヤーベルトである。識別され且つ位置が特定された物体を、移動するコンベヤーベルトから除去する或る既知の方法は、コンベヤーベルトの終端に配置され、且つ、コンベヤーベルトの面の移動方向と実質的に９０度に配置された単一線形横列の上向きのノズルを有する空気分離ユニットの使用を含み、コンベヤーベルトを通して空気を噴射して、複数のエアジェットを生じさせることができる。各エアジェットは、個々のノズルにより提供され、線状の群の一つ又はそれ以上の個々のノズルが、動作されて群のエアジェットを作る。ある物体クラスに属する物体が識別されると、物体の位置及び速度（コンベヤーベルトの速度と等しいと仮定される）の情報は、物体の進路に位置する線状群のノズルを、物体を投入された流れから容器に排出するのに適当な瞬間に動作するのに使用される。そのような構成は、さらに下向きのエアジェットの線状配列、及び他の物体クラスに属する物体を受けるための容器を設けることにより、単一の個所で２つ（又はそれ以上）の物体クラスに属する物体の取出し、それ故に、選別を行うように拡張することができる。単一の位置で複数の物体クラスに属する物体を選別する他の方法として、終端に配置された線状のノズル配列を各々有する一連の別々のコンベヤーベルトを用いて、コンベヤーベルトだけ離間された連続配列の２元の選別位置を与えるようにしてもよい。各選別位置で、一つの物体クラスに属する物体が排出され、投入された流れの残りが次のコンベヤーベルトへ通る。そのような構成は、各ステージで行われるべき物体の検出を必要とする不利益をこうむる。この種の選別装置の例が、カナダプラスチック工業協会及び「企業支援リサイクル」（ＣＳＲ、本拠地カナダ国オンタリオ州）に提出された報告書「プラスチックその他の容器を選別する自動化技術の検討」、及び、公開された国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０３／００１４１に記載されている。

この種の選別装置と関連した問題は、コンベヤーベルトの移動方向と実質的に９０度に配置された単一横列のノズルを有する空気分離ユニットが、物体の非常に信頼できない排出を行うことである。また、うまく排出されたこれらの識別された物体は、広範囲に変動する軌跡で排出される。このため、排出された物体が飛行中に互いに衝突したり、回収容器を外れたり、コンベヤーベルトに落下したりすることすらあり、これらのすべては選別工程の効率を減じる。さらに、一貫性のない軌跡の問題は、単一の選別位置でのいくつかの物体クラスに属する物体の選別を非常に困難にする。なぜなら、一貫性のない軌跡は、物体を、その物体の物体クラスに対応しない容器の中へたやすく落下させてしまうことがあるからである。このことは、多数の物体クラスへの信頼できる選別を、一般的に、上述の第２タイプの装置、すなわち、終端に線状の空気分離ユニットを各々有する連続配列のコンベヤーベルト、換言すると一連の２元の選別位置を有する装置、を使用して行わなければならないことを意味する。これは、長く複雑で高価な選別装置をもたらす。

本発明の目的は、これらの問題を改善しようとするものである。

本発明の第１の態様によれば、物体流れから物体を除去するための分離装置を提供する。この装置は、２次元配列の個々に作動可能なエアジェットノズルを含み、前記ノズル群は、選択可能に作動されて、前記物体を物体流れから除去する。

好ましくは、空気が分離装置に使用されるが、物体流れの性質に応じて、他の気体及び流体で代用してもよい。かくして、水ジェット、又は、物体の性質がそのように指図する場合には不活性ガス又は他の気体を利用してもよい。

好ましくは、分離装置は、前記物体流れ中の物体を識別する物体データに含まれた物体外形に対応する前記ノズル群を選択的に動作するために、前記物体データに応答するコントローラを含む。群を形成するのに適切なノズルを注意深く選択することにより、流れの中の他の物体を妨げたり、それを流れから偶発的に除去したりする可能性が、実質的に減じられる。実際には、さらに選択された群が所望の物体のみを流れから確実に除去するように、ノズルのピッチを選択するのがよい。流れの中の物体の予期した最小寸法に応じて、ノズルのピッチ及び選択的に、その数を決定してもよい。ノズル群の選択可能な作動は、ノズルによって放出される一つ又はそれ以上のエアジェットの持続及び／又は強さの調整を含んでいてもよい。そのような調整は、前記流れの中の物体を識別する物体データに基づかれてもよい。物体データが、材料の種類、例えば、金属材料，ボール紙材料，プラスチック材料等の指示又は分類を含み、これにより、物体への適切なエネルギーの移動が、エアノズル群の作動により達成されることが認識される。流れからの物体の除去をさらに補助するために、ノズルが、特定のクラスの材料に適切と決定された量によって、流れに対して傾けられてもよい。有利には、角度は、コントローラによって受けられた物体データに応答して、前記コントローラに接続されたアクチュエータによって、動的に変更されてもよい。

好ましくは、前記物体流れを受けるように構成されたコンベヤーを提供するものであって、コンベヤーは、前記配列によって放出されるガス又は流体ジェットに対して透過性があり、配列は、前記コンベヤーが前記配列と前記物体流れとの間に介在されるように配置される。好ましくは、物体流れは、コンベヤーの第１面又は上面に置かれ、分離装置は、コンベヤーの第２面又は下面に面するように配置され、コンベヤーは、前記作動可能なノズル群によって放出されるエアジェットに対して透過性である。好ましくは、コンベヤーはベルトであり、有利には、金属又はプラスチック材料メッシュのようなオープンベルトである。他の透過性コンベヤーは、有孔シュート，平行ベルト，レール等であってよい。装置を重力下で流れる物体流れと共に利用してもよいことがさらに理解されるであろう。

エアジェットを、識別された物体に、その外形形状に対応する領域にわたって付与することにより、本発明の装置は、識別された物体を線状配列のエアジェットの使用によって得られるよりも高い一貫性で投入された流れから排出する。これにより、識別された物体を投入された流れから排出する効率を改善し、且つ、排出する物体に対する物体クラスに対応する位置での目標精度がより高いので、２つ又はそれ以上の物体クラスに属する物体を、実質的に同じ選別位置で排出させることが可能になる。好ましい実施形態では、多物体種類を一つの選別ステーションで選別するのではなく、複数の選別ステーションを利用し、特定の物体種類を除去するのに各ステーションで分離装置を利用する。好ましくは、物体流れから排出される物体は、コンベヤーより上に配置された容器に回収される。

２つ又はそれ以上の２次元配列のノズルを使用することにより、多物体クラスへの物体の選別は、単一のコンベヤーのみで達成され、かくして、単一の物体クラスのみに属する物体を選別するのに通常使用される装置と同様の単一の装置で、このような選別を可能にする。変形例として、装置は、２次元配列のノズルを搬送面の下に配置した透過性のコンベヤーによって各々分離された一連の（実質的に不透過性の面を有する）通常のコンベヤーベルトを含んでいてもよい。かくして、一連の選別位置を有する装置を提供するが、先行技術の２元選別装置よりも高い取出し及び選別効率を有する。

先行技術は、特定の物体クラスを有する所定の物体の識別機能，コンベヤーベルトを横切るその物体の位置の決定機能，及びその物体クラスに対応する場所への物体の除去機能が、しばしば同じ装置で実行されることを示すが、これは厳密には必要ではない。例えば、種々の物体クラスに属する物体を含む投入された流れは、ある物体クラスに属する物体を識別する第１の装置に投入され、これは、またこれらの物体のコンベヤーベルトを横切る位置を確立する。次いで、第２の装置は、第１の装置からのデータを使用し、投入された流れからの物体の物理的な除去を行う。かくして、物体の物理的な除去は、物体の識別及び位置の決定と別個に実行される。従って、選別装置は、それ自体が、特定の物体クラスに属するとして物体を識別し、且つ、それらの物体の位置を決定する手段を有していなければ、選別装置は、物体の物理的取出しを実行することができる前に、少なくともそのような情報を受けなければならない。本明細書の目的では、「選別装置」なる用語は、いかなるタイプの装置をも指す。

従って、装置は、上流の装置又はセンサーから、特定の物体クラスに属すると識別された投入された流れ中の物体（例えば、特定の材料で構成された物体）の位置及び外形形状に関するデータを受け、且つ、対応する制御信号を取出し手段に通すように構成してもよく、変形例として、装置はそれ自体、これらの機能を実行するための手段を有していてもよい。

それにもかかわらず、本発明のさらなる態様によれば、請求項１１の前提部分で定められ、部分開口面を有する搬送手段を、装置が使用中である時、投入物体を、搬送手段の移動方向と実質的に平行な方向に延びる２次元配列のノズル上を搬送するように構成し、且つ、装置の処理手段に入力される入力データが、そのような物体の搬送手段と交差する位置に対応すること加えて、特定の物体クラスに属すると識別された投入物体の外形形状に対応することを特徴とする種類の選別装置を提供する。

好ましくは、装置は、また、搬送手段の投入物体の位置を、投入物体が装置に投入される位置とノズル配列の位置との間で追跡し、且つ、対応するデータを処理手段に与えるように構成された１つ又はそれ以上の追跡カメラをさらに含む。これにより、識別された物体が、その搬送手段を横切る物体の位置が決定される時間と、物体がノズル配列に到達する時間との間で搬送手段上を移動する場合、ノズルを動作する時間を、識別された物体がノズル配列上を通過する時間に、より厳密に合致させる。ある物体流れは外乱に対してより敏感であり、従って、物体が検出と分離との間を移動していないとの仮定に頼るのではなく、さらなる追跡を正当化してもよいことが理解されよう。

搬送手段は、メッシュのコンベヤーベルトからなるのがよく、好ましくは、ベルトの開口面積部分は、少なくとも６０％であり、これにより、エアジェットは、かなりの程度まで妨げられない。メッシュのコンベヤーベルトの材料は、プラスチック，金属，ＰＴＦＥ被覆ファイバーグラス等であるのがよい。メッシュ又はメッシュ状構造が好ましいが、エアジェットに対して透過性がある他のコンベヤー構成が想定される。そのような代替物は、ローラ，シュート及びレールを含み、そのすべてはエアジェットの作用により選択された物体のコンベヤーからの排出を容易にする。

好ましくは、配列中のノズルは、ノズルピッチＡを有する横列に配置され、横列と実質的に垂直な方向の縦列のピッチは、Ａであり、隣合う縦列は、前記方向に距離Ａ／２だけオフセットされる。この配置により、ノズルが単純な矩形配列に配置された場合よりも、エアジェットを、識別された物体の外形形状全体にわたって、より正確に付与させる。リサイクル可能な家庭材料を含む典型的な物体流れでは、１ｃｍ≦Ａ≦２ｃｍであれば、物体は格別の効率及び軌跡の一貫性で排出される。しかしながら、特定のピッチが流れの中の物体の寸法に依存し、上図と異なってもよいことが理解されよう。

各ノズルは、独立した圧縮空気供給を有するのがよい。変形例として、ノズルの副群は、それぞれのマニホールドに連結され、その各々が独立の圧縮空気供給を有していてもよく、これは、ノズル配列の構造を簡略化する。

特に好ましいノズル構造は、ノズルにバルブを組み込むことによって得られ、バルブはソレノイドに通される制御信号に応答してソレノイドによって開閉される。

好ましくは、取出し手段は、処理手段からの制御信号に応答して、ノズルの配列によって生じたエアジェットの速度，方向及び持続の一つ又はそれ以上を変更するように調整されるのがよく、これにより、装置は、例えば、質量又は表面積のような異なる物理特性を有する物体を取り扱うように容易に調整することができる。

本発明の第２の態様は、物体を選別する方法であって、
（ａ）搬送手段で投入物体流れを搬送する工程と、
（ｂ）特定の物体クラスに属する、投入された流れの中の物体を識別する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で識別された物体の、搬送手段を横切る位置を決定する工程と、
（ｄ）適正な時に、且つ搬送手段を横切る方向の適切な位置で、識別された物体に上向き方向のエアジェットを付与して、識別された物体を物体クラスに対応する場所に除去する工程と、を含む方法において、
（ｅ）前記識別された物体の外形形状を決定する工程と、
（ｆ）工程（ｄ）で特定された時及び位置で、物体の外形形状に対応する物体の領域にわたって、識別された物体に上向き方向のエアジェットを付与する工程と、を含むことを特徴とする方法を提供する。

本発明の実施形態が、以下に単なる一例として、添付図面を参照し記載される。

図１に、本発明の実施形態の分離装置を有する選別装置を、全体として符号１０で示し、そしてデカルト軸１９に言及する。装置１０は、上面１２及びｚ方向に１．５〜２ｍの典型的な幅を有するメッシュのコンベヤーベルトと、センサー組１４と、コントローラ１６（以下、処理手段とも称する）と、分離装置１７，１８，２０，２１（以下、空気分離ユニットとも称する）と、メッシュのコンベヤーベルトの上にこれと直交して配置されたそれぞれのコンベヤー２５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａによって供給される選別された物体を受けて収納するための容器２５，２６，２７，２８と、を含む。残留物容器３０は、分離されなかった廃棄物をコンベヤーベルトの終端から受ける。センサー組１４は、いくつかのスペクトルバンドでの物体の反射能に基づいて、有機物，プラスチック材料，複合材料及び金属物体を識別し、且つ、さらに分類することができるハイパースペクトル画像システムを含む。センサー組１４は、コンベヤーベルト１２をｚ方向に横切るそのような物体の位置を検出し、且つ、ｘｚ平面でのこれらの外形形状をとらえることができる追跡カメラをさらに含む。本実施形態では使用されていないが、追加的な又は代わりのセンサーをセンサー組１４内に設けて、さらなる又は異なる検出能力、例えば、金属検出機／色検出を行ってもよい。空気分離ユニット１７，１８，２０，２１は、各々、ｘｚ平面に２次元配列の上向きノズルを含み、センサー組１４からそれぞれ距離ｘ₁，ｘ₂，ｘ₃，ｘ₄だけ離間している。処理手段１６の制御の下に、ユニット１７，１８，２０，２１のノズル群が動作状態にされ、これにより、群の個々のノズルは、概ね上向き方向に且つメッシュのコンベヤーベルトの上面１２を通して差し向けられるエアジェットを生じさせる。空気分離ユニット１７，１８，２０，２１は、以下により詳細に記載される。メッシュのコンベヤーベルトは、好ましくは、６０％又はそれ以上の開口面積部分を有する。

装置１０は、次のように作動する。メッシュのコンベヤーベルトは、スイッチが入れられると、その上面は、典型的には、矢印１５の方向に１．５〜２ｍ／ｓの一定速度で移動する。選別されるべき投入物体流れ１３は、矢印１１で示されているように、装置１０に投入される。流れ１３の物体は、メッシュのコンベヤーベルトの上面１２によって、矢印１５の方向にセンサー１４を通過して搬送される。センサー組１４は、処理手段１６に接続され、センサー組１４及び処理手段１６は、互いに作動して、投入された流れ１３の特定のプラスチック材料，複合材料，有機物及び金属のような材料種別を識別し且つ分類し、メッシュのコンベヤーベルトの上面１２を横切る（すなわち、ｚ方向における）そのような物体の位置を決定する。識別された物体毎に、処理手段１６は、ｘｚ平面における物体の外形形状と、物体の材料と、コンベヤーベルトを横切る物体の位置と、センサー１４及び処理手段１６による識別時間とに対応して決定されたデータを記憶する。以下では、材料の２つの大雑把な分類、即ち、金属及びプラスチック、について述べる。検出手段が、金属，プラスチック及び他の材料の特定の種類を識別することができ、したがって、選別装置が、ある特定のクラス又は複数のクラスのプラスチック，金属，複合材料又は有機材料を排出するように動作されるのがよいことは認識されるであろう。さらに、本実施形態では、以下の説明は、図１に示された４つの選別ステーションのうちのたった２つでの選別装置の動作について述べるが、処理手段は、ここに記載されたシステムの作動の一般原理に従って、分離装置の動作タイミング等と関連した変更をして、この特定の例では使用されていない選別ステーションで、選別装置を動作するように等しくプログラムされてもよい。例えば、一つ以上の選別ステーションを利用して、異なるクラスのプラスチック材料、又は、まったく他のクラスの金属，複合材料又は有機材料を選別してもよい。実際、４つ以上の選別ステーションを本発明のある実施形態に使用してもよい。

以下では、選別ステーション１８が、プラスチック材料を取出すために利用され、さらなる選別ステーション２０が、金属材料のために指定されている。一般に、特定の物体が、センサー１４を通るとき、特定のクラスの材料、例えば、プラスチック材料で製造されていると時間ｔで識別されると、次いで時間ｔ´＝ｔ＋（ｘ₂／ｖ）で処理手段１６は、制御信号を空気分離ユニット１８に出力し、ユニット１８のノズル群を動作して、上向きのエアジェットをメッシュのコンベヤーベルトの上面１２の領域２２を通して与え、ノズル群はプラスチック材料物体の外形形状及びｘｚ位置に対応する。ｖはコンベヤーベルトの速度である。エアジェットの方向及び空気速度は、プラスチック材料物体をコンベヤーベルトの上面１２から除去して直交するベルト２６ａの上に、それ故に、容器２６の中に入れるのに十分である。同様に、物体がセンサー１４を時間ｔで通過するとき、特定のクラスの金属で製造されていると識別されると、次いで、時間ｔ´＝ｔ＋（ｘ₂／ｖ）で処理手段１６は、制御信号を空気分離ユニット２０に出力し、ユニット２０のノズル群を動作して、上向きのエアジェットを、金属物体の外形形状及びｘ位置に対応してメッシュのコンベヤーベルトの上面１２の領域２４を通して与える。エアジェットの方向及び力は、金属物体をコンベヤーベルトの上面１２から除去して直交するベルト２７ａの上に、それ故に、容器２７の中に入れるように準備されている。本例では、金属又はプラスチックで構成されていると識別されない、投入された流れ１３の物体は、空気分離ユニット１８，２０のいずれからもエアジェットを受けず、メッシュのコンベヤーベルトの終端に搬送されたとき、重力により容器３０の中に落下する。かくして、本実施形態では、装置１２は、異なるクラスの金属及びプラスチック材料を取出して、分離するように作動し、望ましいクラスの金属，プラスチック又は他の材料のものであると肯定的に識別されなかった物体は、単一の容器３０に通される。

図２は、領域２２内のノズル３２の配列を明瞭にするため、コンベヤーベルトのメッシュ構造が省略された装置１０の領域２２の平面図である。空気分離ユニット１８のノズル３２は、規則正しい２次元配列に配置されている。ｚ方向に延びる特定の縦列のノズル３２は、約１〜２ｃｍのピッチＡだけ離間し、ｘ方向の横列では、ｚ方向に同じピッチＡだけ離間される。ｚ方向に延びる隣接した縦列は、ｘ方向に距離Ａ／２だけオフセットされる。

図３は、領域２２を通過するプラスチック材料のボトルを示している。ノズル３２のうちの６つのノズルが、ボトルの外形形状内に収まっている。時間ｔで、ボトルは、特定のプラスチック材料で構成されていると識別され、ｘｚ平面でのその外形形状及びｚ方向におけるその位置も確定され、そして、処理手段１６に記憶される。処理手段１６は、この情報を使用して、プラスチックボトルをメッシュのコンベヤーベルトから除去して、直交するコンベヤーベルト２６ａの上に載せて容器２６に入れるように、時間ｔ´＝ｔ＋（ｘ₂／ｖ）でユニット１８の６つのノズルを動作する制御信号を生じさせる。プラスチック物体が領域２２を通過するとき、プラスチック物体の外形にわたって分布した２次元配列のエアジェットによって、空気分離がなされるので、排出されるプラスチック物体の軌跡は、ｚ方向に延びる単一横列のエアジェットにより達成し得る軌跡よりも首尾一貫する。この理由は２つある。第１に、物体に付与される力の少なくともいくらかが質量の中心を貫通し、排出のより高い信頼性を与え、排出される物体の回転を減じ、第２に、物体がセンサー１４と領域２２との間を移動するときベルト面１２上での物体のいくらかの不可避な移動による、エアジェットの適用の誤ったタイミングの悪影響が、エアジェットのｘ方向の広がりのために減じられる。本例では、同じ考慮が、金属物体が領域２４を通過するとき金属物体の排出に適用される。

排出効率を最大にするため、空気分離ユニット１７，１８，２０，２１のノズルは、メッシュのコンベヤーベルトの上面１２の下側にできるだけ近接して取り付けられるべきである。メッシュのコンベヤーベルトは、そのような装置に通常使用されるどんな材料、例えば、プラスチック，金属又はＰＴＦＥ被覆ファイバーグラスで作られてもよい。

排出効率及び信頼性、及び、排出される物体の軌跡の一貫性のさらなる改良を行うため、処理手段１６は、材料種別や多分物体の外形の分類に基づいて、コンベヤーベルト上の識別された物体の重量又は他の物理的特性を推定するように構成されていてもよい。分類は、もちろん、センサー組１４から受けるデータに基づいてなされ、排出ユニット１７，１８，２０，２１は、物体の物理的特性の推定により、識別された物体に送出される力の大きさ，方向及び持続の一つ又はそれ以上を調整するように構成される。従って、物体の特性に対応するデータは、処理手段１６から空気分離ユニット１７，１８，２０，２１に出力される制御信号に含まれる。

図６を参照して以下により詳細に記載される装置５０の変形例では、識別された物体がセンサー１４と排出ユニットとの間でｘ方向に移動するときに、識別された物体の継続的な追跡を行うために、一つ又はそれ以上の追跡カメラがセンサーと排出ユニットとの間に設けられている。識別された物体に関係する位置情報は、追跡カメラ又はカメラから処理手段に伝えられる。これは、物体がセンサーと排出ユニットとの間で搬送されるとき、特に物体がコンベヤー間で移送される場合に、コンベヤーベルト上の識別された物体のいかなる動きをも補償するわずかに変更されるべきエアジェットの適用のタイミングを考慮に入れる。これは、排出の信頼性及び効率、及び、排出される物体の軌跡の一貫性のさらなる改善を提供する。

空気分離ユニット１７，１８，２０，２１の各々のノズルは、独立に制御可能であり、これにより、識別された物体に、ｘｚ平面におけるその外形に亘ってエアジェットの正確な適用を可能にする。各ノズルは、バルブと、バルブに連結されたソレノイドと、を有し、ソレノイドに加えられた電気信号に応答してバルブを開閉する。

図４は、空気分離ユニットの一つの適当な仕組みを示しており、各々、バルブ３４と、バルブ３４を制御するためのソレノイド３６と、を有する３つのノズル３２を示す。各ノズル３２は、標準の手段（図示せず）によって発生される独立した圧縮空気供給３９を有する。処理装置３８は、入力３７で装置１０の処理手段１６から制御信号を受け、物体が空気分離ユニット上を移動するとき、排出させるべき物体の外形形状に対応する領域にエアジェットを与えるべく、一つ又はそれ以上のノズル３２を動作するために、制御信号を一つ又はそれ以上のソレノイド３６に出力する。

図５は、他の仕組みを示しており、この仕組みでは、圧縮空気供給が単一の入力４１を経てマニホールド４０に導かれる。マニホールドは、一群のノズル３２に空気を供給するが、個々のノズル３２のバルブ３４は、また、処理装置３８からの制御信号を受ける個々のソレノイド３６により制御される。図５の仕組みは、図４の仕組みよりも、空気分離ユニット１７，１８，２０，２１にとってより簡単な構造を提供する。

空気分離ユニット１７，１８，２０，２１のノズル３２のピッチＡ及び数は、排出させるべき物体の典型的な大きさに応じて変えてもよい。装置１０は、例えば、家庭廃棄物、又は、車，冷蔵庫，電気機器等の断片によって発生される産業廃棄物を選別するのに使用されてもよい。

図６は、本発明の別の実施形態を示し、全体として符号５０で示されている。装置５０は、検出手段５４（例えば、ハイパースペクトル画像システム及び追跡カメラを含む）と、処理手段５６と、空気排出ユニット５８，６０と、（完全に閉じた）上面５２Ａ，５２Ｂを有する第１及び第２の普通の（実質的に不透過性の）コンベヤーベルトと、それぞれ空気分離ユニット５８，６０の上方に配置された上面６２，６４を有する第１及び第２のメッシュのコンベヤーベルトと、を含む。ｚ方向のコンベヤーベルトの幅は、典型的には２ｍである。装置５０は、またさらに２つの容器（明瞭さのため図示せず）を含む。一方は、コンベヤーベルト面５２Ｂの上方に配置され、他方は容器５６の上方に配置される。空気分離ユニット５８，６０は、図１の装置１０のユニット１７，１８，２０，２１と同じデザインのものである。さらに、本実施形態では、分離ユニット５８は、プラスチック材料を除去するのに使用され、分離ユニット６０は、金属材料を除去するのに使用される。しかしながら、分離ユニット５８，６０は、また、他の材料、例えば、複合材料、又は、上述のプラスチック及び金属を含むこれらの材料の一部を除去するように構成することができることが理解されるべきである。

装置５０は、方向５１で装置５０に投入された物体流れから、プラスチック材料，複合材料，有機物，金属物体を分離するように作動する。装置５０の作動中、コンベヤーベルトは、それぞれの上面５２Ａ，６２，５２Ｂ，６４が、典型的な速度ｖ＝２ｍ／ｓでｘ方向に移動するように作動される。コンベヤーベルト面５２Ａに投入された物体５３は、方向５５に検出手段５４を通過して搬送され、検出手段５４及び処理手段５６は、プラスチック材料，複合材料，有機物，金属物体，外形形状，ｚ方向におけるそれらの位置を識別するように作動する。投入された流れのすべての物体５３は、第１のコンベヤーベルトの閉じた上面５２Ａで、空気分離ユニット５８上を通るメッシュの上面６２を有する第２のコンベヤーベルトに搬送される。プラスチック材料又は特定のクラスのプラスチック材料で構成されていると識別される投入された流れの物体は、メッシュのコンベヤーベルトの面６２から除去されて、第２の普通のコンベヤーベルトの面５２Ｂの上方に配置された容器（図示せず）の中へ入れられる。投入された流れの残りは、第２の普通のコンベヤーベルトの閉じた上面５２Ｂで、第２の空気分離ユニット６０上を通るメッシュの上面６４を有する第２のメッシュのコンベヤーベルトに搬送される。コンベヤー間の移行は、コンベヤー間で物体の移動を妨げることによりタイミング情報が悪影響を受けないようにするように、適切なローラ又は移送ベルトにより容易にしてもよい。センサー５４及び処理手段５６により特定のクラスの金属材料で構成されていると識別された物体は、ユニット６０からのエアジェットにより面６４から除去されて、容器５６の上方に配置された容器（図示せず）に入れられる。選択されたクラスの金属又はプラスチック材料のいずれかで構成されていると識別されなかった物体は、第２のメッシュのコンベヤーベルトの終端６５に到達したときに、重力によって容器５６に落下する。

図６の装置５０は、２つの物体クラスに属する物体を取出すために、２つのｘ位置で２元の選別を行うのに対し、図１の装置１０は、実質的に単一のｘ位置で３元の選別により同じ機能を達成する。

図７Ａは、上面６２を有する第１のメッシュのコンベヤーベルトを含む装置５０の部分側面図を示す。面６２への及び面６２からの物体の円滑な移送をもたらすために、第１のメッシュのコンベヤーベルトのエンドローラ６８は、小さい直径を有し、面６２が、第１及び第２の標準的なコンベヤーベルトの面５２Ａ，５２Ｂに近接することを可能としている。

図７Ｂは、図１に示した装置５０の部分の平面図を示す。空気分離ユニット５８のノズル７２は、第１のメッシュのコンベヤーベルトの上面６２を通して、上向きのエアジェットを生じさせるように配設されている。空気分離ユニット６０及び第２のメッシュのコンベヤーベルト（上面６４を有する）は、ユニット５８及び第１のメッシュのコンベヤーベルトと同様に構成される。

本発明の選別装置の概略図である。 図１の装置をなすノズルのマトリクスの平面図である。 物体を物体流れから除去する図２のマトリクスのノズルの動作の説明図である。 図１の装置に構成される空気分離ユニットの他の構造を示す図である。 図１の装置に構成される空気分離ユニットの他の構造を示す図である。 本発明の他の選別装置の概略図である。 図６の装置に採用された空気排出システムを示す図である。 図６の装置に採用された空気排出システムを示す図である。

符号の説明

１０，５０ 選別装置
１３，５３ 物体
１４ センサー組
１６，５６ コントローラ（処理手段）
１７，１８，２０，２１，５８，６０ 空気分離ユニット（取出し手段）
３２ ノズル
５４ 検出手段

Claims (29)

1. 物体流れから物体を除去するための分離装置であって、
   ２次元配列の個々に作動可能なエアジェットノズルを含み、前記ノズル群は、前記物体を物体流れから除去するように選択可能に作動されることを特徴とする装置。
2. 分離装置は、前記物体流れの中の物体を識別する物体データに含まれた物体外形に対応する前記ノズル群を選択的に動作するために、前記物体データに応答するコントローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記物体流れを受けるように構成されたコンベヤーをさらに含み、
   コンベヤーは、前記配列によって放出されるガスジェットに対して透過性であり、
   配列は、前記コンベヤーが前記配列と前記物体流れとの間に介在するように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記コンベヤーは、メッシュのベルトを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記コンベヤーは、ローラの組を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記組の少なくとも一つのローラが駆動されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. ノズルは、ｎ横列にｍ縦列の実質的に矩形の配列に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 複数のノズルは、マニホールドに連結されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. ノズルは、圧縮空気供給に連結されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. コントローラは、少なくとも２つの縦列のノズルを動作するために、前記流れの中の物体を識別するデータに応答して作動可能であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
11. （ａ）装置に投入された投入物体（１３；５３）を搬送するための搬送手段と、
    （ｂ）特定の物体クラスに属すると識別された投入物体を搬送手段から取出し、且つ、前記識別された投入物体を遠隔位置に除去するための取出し手段（１７，１８，２０，２１；５８，６０）と、
    （ｃ）（ｉ）前記識別された投入物体の搬送手段を横切る位置に少なくとも対応する入力データを受け、（ｉｉ）前記識別された投入物体の取出しを行うのに適切なときに、入力データに対応する制御信号を取出し手段に出力するように構成された処理手段（１６；５６）と、を含む選別装置（１０；５０）であって、
    取出し手段は、搬送手段を横切るｚ方向に延びるノズル（３２）配列を含み、ノズル（３２）の各々は、概ね上向きのｙ方向にエアジェットを生じさせるため、処理手段の制御の下に独立に作動可能であり、取出し手段は、前記制御信号に応答して、前記制御信号に対応するノズルの副群を動作するように構成され、
    （ｄ）搬送手段は、ノズルの配列上で投入物体を搬送するように構成された部分開口面（１２；６２，６４）を有し、
    （ｅ）ノズルの配列は、２次元であり、且つ、装置が使用中である時の搬送手段の移動方向と実質的に平行なｘ方向に延び、
    （ｆ）入力データは、前記識別された投入物体の外形形状にさらに対応する、ことを特徴とする選別装置。
12. 取出し手段（１７，１８，２０，２１）は、２つ又はそれ以上の２次元配列のノズルを含み、
    搬送手段は、２つ又はそれ以上の配列上で投入物体を搬送するように構成され、各配列が、処理手段（１６）からの制御信号に応答して、複数の物体クラスの少なくとも一つに属する投入物体を搬送手段から取出すように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の装置（１０）。
13. 取出し手段は、第１及び第２の２次元配列のノズルを含み、
    装置は、それぞれ第１及び第２の配列上で投入物体を搬送するように構成された部分開口面（６２，６４）を有する第１及び第２の搬送手段を含み、
    各配列が、処理手段（５６）からの制御信号に応答して、複数の物体クラスの少なくとも一つに属する投入物体を対応する搬送手段から取出すように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の装置（５０）。
14. 特定の材料で構成された投入物体を識別し、且つ、対応するデータを処理手段（１６；５６）に通すように構成された手段（１４；５４）をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. 前記手段は、また、識別された投入物体の、搬送手段を横切る位置を確立し、且つ、対応するデータを処理手段（１６；５６）に通すように構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記対応するデータは、タイムスタンプを含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記手段は、また、識別された投入物体の外形形状を確立し、且つ、対応するデータを処理手段（１６；５６）に通すように構成されたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 前記手段は、画像センサーを含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 投入物体が装置に投入された位置とノズルの配列の位置との間で、搬送手段上の投入物体の位置を追跡し、且つ、対応するデータを処理手段に通すように構成された１つ又はそれ以上の追跡カメラをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
20. 搬送手段は、メッシュのコンベヤーベルトであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
21. メッシュのコンベヤーベルトは、少なくとも６０％の開口面積部分を備えたメッシュの搬送面を有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. メッシュの搬送面は、プラスチック，金属及びＰＴＦＥ被覆ファイバーグラスの一つから作られたことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 配列のノズル（３２）は、ノズルピッチＡを有する横列に配置され、横列と実質的に垂直な方向の横列のピッチは、Ａであり、隣合う横列は、前記方向に距離Ａ／２だけオフセットされたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
24. １ｃｍ≦Ａ≦２ｃｍであることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
25. 各ノズルは、独立した圧縮空気供給（３９）を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
26. ノズルの副群は、それぞれのマニホールド（４０）に連結され、マニホールドの各々は単独の圧縮空気供給（４１）を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
27. 各ノズルは、バルブと、制御信号に応答してバルブを開閉するように構成されたソレノイドと、を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
28. 取出し手段は、処理手段からの制御信号に応答して、ノズルの配列により生じたエアジェットの速度，方向及び持続の一つ又はそれ以上を変更するように調整されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
29. 物体を選別する方法であって、
    （ａ）搬送手段の投入物体流れを搬送する工程と、
    （ｂ）特定の物体クラスに属する、投入された流れの物体を識別する工程と、
    （ｃ）工程（ｂ）で識別された物体の、搬送手段を横切る位置を決定する工程と、
    （ｄ）適正な時に、且つ搬送手段を横切る方向の適切な位置で、識別された物体に上向き方向のエアジェットを付与して、識別された物体を物体クラスに対応する場所に除去する工程と、を含む方法において、
    （ｅ）前記識別された物体の外形形状を決定する工程と、
    （ｆ）工程（ｄ）で特定された時及び位置で、物体の外形形状に対応する物体の領域にわたって、識別された物体に上向き方向のエアジェットを付与する工程と、を含むことを特徴とする方法。

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