JP2013192973A - 破砕ガラスの分別方法および破砕ガラス分別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンベアで搬送される大量のガラス片の色分別を自動的かつ連続的に行うことができる破砕ガラスの分別方法および装置を提供する。
【解決手段】吸着部材として、空気を吸引する複数のストロー５１が支持体５２ａに支持され、かつ上下方向に移動可能な部材を用意し、コンベア３４上の第１の位置で撮影した画像から、それぞれのストロー５１の配列位置から所定の距離Ｌだけ離れた判定点Ｔの画像データを取り出し、その画像データからガラス片１０の存在と色を判定する。ガラス片１０がコンベア３４で搬送されて第２の位置にきたとき、吸着部材を下降させると共に、判定点Ｔのうち選択された色のデータを有する判定点に対応したストロー５１を吸引して選択された色のガラス片１０を吸着部材で吸着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、破砕されたガラス片を色別に分別して回収する破砕ガラスの分別方法、およびこの方法を採用した破砕ガラス分別装置に関する。

ごみの排出量は生活向上に伴って増え続けており、処分場の余力の減少が深刻な社会問題となっている。このような観点および地球環境保全の観点より、ごみの再資源化のニーズが高まってきている。

回収されているごみの中で再利用可能なごみとしては、金属ごみ、ガラスごみ、プラスチックごみ、基板ごみなどがある。これらのうちガラスごみは、色別に分別すれば資源ごみとして販売することができる。

一方、ガラスごみは、圧縮することでごみの体積を減らす機構を備えた「パッカー車」で回収されると、圧縮の過程で大半が割れてしまう。現在、ほとんどのリサイクル工場におけるガラスごみの分別は手作業で行われており、作業員の安全のため、割れたガラスを色別に分別することは行われていない。この結果、破砕された大量のガラスごみが発生し、埋め立てごみとして山間部等に設けられた最終処分場に捨てられることになる。

ガラスごみのリサイクルが効率よく行えれば、処分場を長期間使用できるようになるため、ガラスごみを自動的に分別する技術の確立が待たれている。

上述の目的を実現するため、破砕ガラスを自動的に分別する装置が提案されている（特許文献１参照)。特許文献１に記載の破砕ガラス分別装置は、ガラス片を気密チューブの先端で把持した状態で、照明光をチューブ内に通してガラス片に照射し、その反射光を３原色成分に分離してガラス片の色を判定するものである。

特開平９−３８５８７号公報

特許文献１に記載の破砕ガラス分別装置は、ガラス片の色を高い精度で判定できるが、構造上の制約から、コンベアで搬送される大量のガラス片を連続的に分別するには適していない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コンベアで搬送される大量のガラス片の色分別を自動的かつ連続的に行うことができ、しかも色分別の信頼性の高い破砕ガラスの分別方法および装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明にかかる破砕ガラスの分別方法は、第１のコンベア上を搬送されるガラス片を、第１の位置において撮影部材により撮影し、その撮影画像から抽出したデータに基づいて、前記ガラス片のうち選択された色のガラス片を、前記第１の位置より下流側に所定の距離離れた第２の位置において吸着部材で吸着して、前記ガラス片を色別に分別する破砕ガラスの分別方法であって、
前記吸着部材として、空気を吸引する複数のストローが支持体に支持され、かつ上下方向に移動可能な部材を準備する準備工程と、
前記第１の位置で撮影した画像から、前記それぞれのストローの配列位置から所定の距離だけ離れた判定点の画像データを取り出し、その画像データから前記ガラス片の存在と色を判定する色判定工程と、
前記ガラス片が前記第１のコンベアで搬送されて前記第２の位置にきたとき、前記吸着部材を下降させると共に、前記判定点のうち選択された色のデータを有する判定点に対応したストローを吸引して前記選択された色のガラス片を前記吸着部材で吸着する吸着工程と、
前記吸着部材を上昇させると共に前記ストローの吸引を停止し、前記吸着部材から落下した前記ガラス片をガラス片回収部材の対応する色の回収箱に回収する回収工程と、を有することを特徴とする。

ここで、前記回収工程において、前記吸着部材から落下したガラス片を排出部材で受け止めて前記回収箱まで移送することが好ましい。

また前記吸着工程および回収工程を、選択するガラス片の色を変えながら繰り返して行うことが好ましい。もしくは、第２のコンベアおよび複数のシュートを用いて、前記第１のコンベアで搬送されるガラス片を循環させる循環工程を追加し、前記色判定工程、前記吸着工程および回収工程を、前記色判定工程において選択された色を判定しなくなるまで繰り返して行うようにしてもよい。

また前記回収工程において、前記吸着部材は、前記ストローの先端に吸着したガラス片を落下させる際、前記ストローから空気を噴射するようにしてもよい。

また本発明にかかる第１のコンベア上を搬送される破砕ガラス分別装置は、ガラス片を、第１の位置において撮影部材により撮影し、その撮影画像から抽出したデータに基づいて、前記ガラス片のうち選択された色のガラス片を、前記第１の位置より下流側に所定の距離離れた第２の位置において吸着部材で吸着し、前記ガラス片を色別に分別する破砕ガラス分別装置であって、
前記吸着部材として、空気を吸引する複数のストローが支持体に支持され、かつ上下方向に移動可能な部材を用い、
かつ前記第１のコンベア、前記撮影部材および前記吸着部材の動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第１の位置で撮影した画像から、前記それぞれのストローの配列位置から前記所定の距離だけ離れた判定点の画像データを取り出し、その画像データから前記ガラス片の存在と色を判定し、
前記ガラス片が前記コンベアで搬送されて前記第２の位置にきたとき、前記吸着部材を下降させると共に、前記判定点のうち選択された色のデータを有する判定点に対応した前記ストローを吸引して前記選択された色のガラス片を前記吸着部材で吸着し、
前記吸着部材を上昇させると共に、前記ストローの吸引を停止して、前記吸着部材から落下したガラス片を、ガラス片回収部材の対応する色の回収箱に回収することを特徴とする。

ここで、前記排出部材は、断面がＵ字状の第１および第２のシュートと、前記第１のシュートに対して前記第２のシュートを前進および後退させるエアーシリンダとで構成され、前記第２のシュートの断面は前記第１のシュートの断面より若干小さく、待機状態では、前記第１と第２のシュートは重なった状態に保持されることが好ましい。

また前記ストローは、中空のストロー本体と、この中空のストロー本体に対して上下動可能に挿入された中空の吸着パッドと、この吸着パッドの先端に取り付けられた蛇腹状のゴム管とで構成されていることが好ましい。

また前記ガラス片回収部材は、前記ガラス片の色別に用意された複数の回収箱と、この回収箱を載置し、選択された１つの回収箱を前記排出部材の下方に移動させる第２のコンベアとで構成されることが好ましい。

また前記コンベアの始端側に振動シュートを配置し、前記ガラス片がこの振動シュート上で振動を加えられながら移動した後、前記コンベア上に移送されることが好ましい。

本発明の破砕ガラスの分別方法および装置によれば、コンベアで搬送される大量のガラス片の色分別を自動的かつ連続的に行うことができ、しかも色分別の信頼性も高い。

本発明の実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置の機構系の構成を示す正面図である。 同平面図である。 実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置の制御系の構成を示すブロック図である。 ガラス片を搬送するベルトコンベアを上から見た図である。 ガラス片を吸着する吸着部材の側面図である。 吸着部材によってガラス片が吸着された状態を示す図である。 ストローに吸着されたガラス片を回収箱に移送する排出部材の側面図である。 本発明の実施の形態２にかかる破砕ガラス分別装置の機構系の構成を示す正面図である。 同平面図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる破砕ガラス分別装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置の機構系の構成を示す正面図、図２は同平面図、図３は実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置の制御系の構成を示すブロック図である。

本実施の形態にかかる破砕ガラス分別装置１は、破砕ガラス供給部材２、搬送部材３、撮影部材４、吸着部材５、排出部材６、ガラス片回収部材７（以上、図１および図２参照）およびこれらの各部材の動作を制御する制御装置８（図３参照）で構成されている。なお、図１において、排出部材６およびガラス片回収部材７については、前方の撮影部材４や吸着部材５と重なるため、見易さを考慮して省略している。

＜ガラス片分別処理の主要工程＞
破砕ガラス分別装置１の構成と動作について説明する前に、図１〜図３および図４を参照して、本発明におけるガラス片分別処理の主要工程を説明する。図４は、ガラス片を搬送する搬送部材３のベルトコンベア３４を上から見た図である。

本発明にかかる破砕ガラスの分別方法は、コンベア上を搬送される大量の破砕ガラス片を自動的かつ連続的に分別することを特徴としている。ガラス片１０を搬送するベルトコンベア３４の途中に撮影部材４が配置され、その下流側に吸着部材５が配置されている。吸着部材５は、空気を吸引する複数本のストロー５１（図では５９本）が指示板５２ａ上に均一な密度となるように規則的に配列されたもので、個々のストロー５１は独立して吸引と停止が可能となるように構成されている。

図４において、支持板５２ａに規則的に配置された大きな○はストロー５１の設置位置を示している。ストロー５１はベルトコンベア３４の移動方向にＰ１のピッチで配置され、移動方向と直交する方向にＰ２のピッチで配置されている。また吸着部材５は垂直方向（紙面と直交する方向）に移動できるように構成されており、不使用時はベルトコンベア３４の上方で待機している（図１参照）。

ベルトコンベア３４で搬送されるガラス片１０が吸着部材５の下に来たとき、吸着部材５を、ストロー５１がベルトコンベア３４で搬送されるガラス片１０に接する高さまで降下させる。このとき、各ストロー５１の下方にガラス片１０があるか否か、およびガラス片１０がある場合にガラス片１０の色が何色であるかが分かれば、選択された色のガラス片１０がある箇所のストロー５１を吸引し、ガラス片１０をストロー５１の先端に吸着することによって、ガラス片１０を色別に分別できる。

本発明では、各ストローの下方にガラス片１０があるか否か、およびガラス片１０がある場合にガラス片１０の色が何色であるかを、撮影部材４で撮影した画像データに基づいて判断している。これらのデータの取得方法を、図４を参照して更に詳しく説明する。

ベルトコンベア３４上を搬送されるガラス片１０は、吸着部材５から上流側に所定の距離Ｌだけ離れた位置で一旦停止し、この位置で撮影部材４のＣＣＤカメラ４１を用いて撮影される。図４に２点鎖線で囲ったエリアＰは、ＣＣＤカメラ４１で撮影した画像の範囲を示している。図４では、撮影画像Ｐ内に、赤色のガラス片１０（Ｒ）、緑色のガラス片１０（Ｇ）および茶色のガラス片１０（Ｃ）が存在する例を示している。

制御装置８（図３参照）は、撮影画像Ｐの中から吸着部材５の全てのストロー５１について、それぞれの位置から上流側に距離Ｌだけ離れた点（以降、これを「判定点」という）Ｔの画像データを取り出し、その判定点Ｔの色を判定する。

図４において、撮影画像Ｐ内に示す小さな○は判定点Ｔを示している。判定点Ｔの位置は、各ストロー５１の水平位置のデータとＣＣＤカメラ４１の撮影画像Ｐの位置データから算出する。

制御装置８は、判定した色のデータを、対応するストロー５１の識別データと共に内蔵のメモリに格納する。ストロー５１の識別データとしては、例えば、ストロー５１の配列順に番号を付与し、対応する判定点の識別データとしてこの番号を用いる。

次に、ベルトコンベア３４が駆動されてガラス片１０が下流側に距離Ｌだけ移動したときにベルトコンベア３４を止める。このときガラス片１０は、図４に示すように、各ストロー５１に対する位置が、対応する判定点Ｔに対する位置と同じ位置にある。制御装置８は吸着部材５を降下させると共に、制御装置８のメモリから判定点Ｔの色データと識別データを取り出し、選択された色に対応するストロー５１だけを吸引する。

例えば、赤色のガラス片１０（Ｒ）を分別したい場合、赤色のガラス片１０（Ｒ）の上方に位置するストロー５１だけを吸引すると、ガラス片１０（Ｒ）はガラス片の上にある複数のストロー５１の先端に吸着され、その状態で吸着部材５を上昇させると上方に持ち上げられる。その後、後述する方法で赤色ガラス片用の回収箱に回収する。

制御装置８は、赤色のガラス片１０（Ｒ）の回収が終わった後、吸着部材５を再び降下させ、ストロー５１の先端がベルトコンベア４３上のガラス片１０に接する位置で止める。そして、次に選択される色、例えば緑色のガラス片１０（Ｇ）の上方に位置するストロー５１を吸引して、複数のストロー５１の先端でガラス片１０（Ｇ）を吸着した後、上方に持ち上げる。その後、緑色ガラス片用の回収箱に回収する。茶色のガラス片１０（Ｃ）についても、上述と同様の方法で茶色ガラス片用の回収箱に回収する。

前述した特許文献１に記載の破砕ガラスの分別方法では、１個のガラス片を１個のチューブの先端で把持した状態でガラス片の色を判定している。この方法では、ベルトコンベアで搬送されるガラス片の位置と形状を認識し、その結果に基づいてチューブを移動させる必要があるため、大量のガラス片を連続して分別するのには適していない。更に、破砕されたガラス片の形状と大きさは相当異なっているため、口径の異なる複数のチューブを用意する必要があり、装置が大型化する。

これに対し、本発明の破砕ガラスの分別方法によれば、個々のガラス片の形状を認識する必要がなく、ストローの位置に対応した判定点の色を判定するだけで済むため、短時間で大量のガラス片の色を判定できる。また、支持板５２ａに支持されるストロー５１の数を増やすだけで、一度に回収できるガラス片の数を増やすことができるため、ベルトコンベア上を搬送される大量のガラス片の分別に適している。更に、吸着部材５は複数のストロー５１を支持板５２ａで支持する構造であり、水平方向に移動させる必要がなく、上下動させるだけでガラス片の分別ができるため、構造が単純で比較的安価に製作できる。

＜破砕ガラス分別装置の構成と各部の機能＞
次に、図１〜図３を参照し、ガラス片１０の処理の流れに沿って破砕ガラス分別装置１の各部材の構成と機能を説明する。

破砕ガラス供給部材２は、パッカー車等で回収された破砕ガラス１０を破砕ガラス分別装置１の搬送部材３に供給するもので、ホッパー２１と、このホッパー２１を支持するフレーム２２とで構成されている。角筒状のホッパー２１は、下半分の断面が逆角錐台状に形成されており、上部の開口から投入された破砕ガラスは重力によって下方に移動し、最下部に設けられた排出口２３から排出されて、振動シュート３１上に落下する。

振動シュート３１は、ベルトコンベア３４と共に搬送部材３を構成している。搬送部材３は、ホッパー２１から投入された破砕ガラスを個々のガラス片１０に分離すると共に、撮影部材４および吸着部材５の下方まで搬送する。

振動シュート３１はシュート駆動部３２によって振動が加えられる。また振動シュート３１は上面が傾いたテーブル３３上に設置されているため、下流側（紙面に向かって右側）に傾いている。ホッパー２１から振動シュート３１上に落下したガラス片１０は振動と傾斜によって右側に移動し、ベルトコンベア３４上に落下する。

ホッパー２１から落下し、振動シュート３１上で上下に重なったガラス片１０は、斜面を移動する際に振動によって分離され、その状態でベルトコンベア３４上に落下するので、ガラス片１０をベルトコンベア３４上に分離した状態で移送することができる。結果として、撮影画像からガラス片の色データを抽出する際の誤り率を軽減できる。

ベルトコンベア３４はモータユニット３５によって駆動され、ガラス片１０を載せた状態で下流側（太い矢印で示した方向）に移動する。ベルトコンベア３３の両側面には、ガラス片１０がコンベアから落下するのを防止するガイド板３５が設けられている。またベルトコンベア３４はモータユニット３５を介してテーブル３７上に設置されている。

撮影部材４と吸着部材５は、ベルトコンベア３４を跨ぐように配置されたフレーム１１に支持されている。通常の状態では、フレーム１１の上面および側面は板で覆われているが、図１では、撮影部材４と吸着部材５の配置関係がわかるようにフレーム１１から側板を取り除いた状態を示している。同様の理由で、図２では、撮影部材４についてはＣＣＤカメラ４１のみを、また吸着部材５についてはストロー５１および支持板５２ａのみを表示し、他の構成部品およびテーブル３３、３７は省略している。

ベルトコンベア３４上を搬送されるガラス片１０が撮影部材４の下方に来たとき、ベルトコンベア３４は撮影のため一旦停止する。撮影部材４は、ＣＣＤカメラ４１とライト４２で構成され、ベルトコンベア３３上を搬送されるガラス片１０を撮影する。制御装置８は撮影画像Ｐから各判定点Ｔの色を判定し、その色データを各判定点の識別データと共にメモリに格納する。撮影画像Ｐからガラス片１０の色データと識別データを抽出する処理は先に述べた通りである。

撮影部材４による撮影が終了した後、ガラス片１０はベルトコンベア３３によって搬送され、吸着部材５の下方で再度停止する。図５および図６に基づいて吸着部材５の構成と機能を説明する。図５は、吸着部材５を側面から見た図、図６は、吸着部材５によってガラス片１０が吸着された状態を示す図である。

吸着部材５は複数本のストロー５１が、支持版５２ａ、５２ｂおよび５２ｃ、支柱５２ｄ、５２ｅならびにスプリング５２ｆからなるフレーム５２で支持されている。支持版５２ａ、５２ｂおよび５２ｃは上下に配された三層構造をしており、最下段の第１の支持板５２ａに、中空の複数本のストロー５１が均一かつ規則的に配列された状態で支持されている。第１の支持板５２ａと第２の支持板５２ｂは第１の支柱５２ｄおよびスプリング５５ｆを介して第２の支持板５２ｃに支持されている。更に、第２の支持板５２ｂは第２の支柱５２ｅを介して第３の支持板５２ｃに支持されている。

第３の支持板５２ｃにはエアーシリンダ５３の下端部と一対のガイドシャフト５４の下端部が固定されている。フレーム１１に固定された上板１２にはエアーシリンダ５３の本体と、一対のガイドシャフト５４を上下動可能に支持する一対のスライドブッシュ５５が固定されている。

一方、各ストロー５１の上端はエアー配管５６に接続されており、エアー配管５６は、複数の電磁弁が収容された電磁弁ユニット５７を介して真空発生器５８（図３参照）に接続されている。真空発生器５８を動作させた状態で電磁弁を開くと、ストロー５１内が負圧になる。電磁弁ユニット５７は、第２の支持板５２ｂ上に設置されている。

図６に示すように、ストロー５１は、円筒状のストロー本体５１１、このストロー本体５１１の中空部に挿入された吸着パッド５１２、吸着パッド５１２の先端部に取り付けられた蛇腹状のゴム管５１３、および本体５１１の上端に形成されたエアー配管５６接続用の開口５１４を備えている。

吸着部材５の非動作状態では、エアーシリンダ５３は、図５に実線で示すように縮んだ状態に保持され、従って、ストロー５１もベルトコンベア３４から離れた位置に保持される。これに対し、吸着部材５の動作状態では、エアーシリンダ５３は伸びた状態、すなわち図５に２点鎖線で示すようにストロー５１の下端がベルトコンベア３４に近接した状態に保持される。後述するように、この状態では、ベルトコンベア３４上にガラス片１０が存在する位置にあるストロー５１は空気が吸引されて負圧になっているため、その先端でガラス片１０を吸着する。

図６に示すようにガラス片１０は必ずしも平坦ではなく、その一部がベルトコンベア３４から浮いた状態になる場合が多い。ストロー５１は、吸着パッド５１２と先端のゴム管５１３を用いてガラス片１０の高さ方向の偏移と傾きを吸収する。

具体的には、ゴム管５１３は蛇腹状に形成されているため、ガラス片１０に当接したときに縮んで高さの偏移を吸収し、更に先端がガラス片１０の形状に応じて変形してガラス片１０に密着する。また吸着パッド５１２は、ストロー本体５１１に対して上下方向に移動できるように設計され、かつスプリングによって下方に付勢されている。ゴム管５１３が縮むだけではガラス片１０の高さ方向の偏移を吸収できない場合、吸着パッド５１２がガラス片１０の高さに応じて上方に変位して、ガラス片１０の高さ方向の偏移を吸収する。

このようにして、ガラス片１０は複数のストロー５１によって確実に吸着される。エアーシリンダ５３を縮めて第１の支持板５２ａを上方に移動させると、ガラス片１０は複数のストロー５１によって吸着された状態で、ベルトコンベア３４から離れて上方に移動し、その状態に保持される。

なお、ガラス片１０の高さ方向の偏移が大きく、下降の際に吸着パッド５１２がガラス片１０に衝突して破損する場合が有る。そのような場合に対応するため、支持板５２ａと支柱５２ｄとの間にスプリング５２ｆを挿入して、吸着パッド５１２への衝撃を吸収するようにしている。

図７に、ストロー５１に吸着されたガラス片１０を回収箱７２に移送する排出部材６の構成を示す。排出部材６は、断面がＵ字状の２つの排出シュート６１および６２と、第１の排出シュート６１の左右に配置され、第２の排出シュート６２を前進および後退させるエアーシリンダ６３とで構成されている。

第２の排出シュート６２は、第１の排出シュート６１より横幅と高さが若干小さく、エアーシリンダ６３を縮めると、２つのシュートは重なり合った状態となる。図７に示すように、第１の排出シュート６１は吸着部材６と回収箱７２の間に傾いた状態で設置されており、待機状態では、吸着部材５の降下を妨げないように第２の排出シュート６２が後退し、第１の排出シュート６１の上に重なり合った状態で保持されている。

吸着部材５がストロー５１でガラス片を吸着した後、上方に移動した状態において、エアーシリンダ６３により第２の排出シュート６２を斜め上方に前進させる。図７に第２の排出シュート６２の前進が終了した状態を示す。この状態で、ストロー５１による吸引を停止すると、矢印で示すようにストロー５１の先端に吸着されたガラス片１０が第２の排出シュート６２上に落下し、第２の排出シュート６２および第１の排出シート６１上を滑って回収箱７２内に回収される。ガラス片１０の回収が終了すると、第２の排出シュート６２がエアーシリンダ６３によって斜め下方に後退し、第１の排出シュート６１と重なり合った待機状態に保持される。

なお、本実施の形態では、選択された色のガラス片１０の回収は、ストロー５１による吸引を停止して、ガラス片１０を重力によって自然落下させているが、ガラス片の形状によっては、ガラス片の一部がゴム管５１３や吸着パッド５１２に吸い込まれて落下しない場合が生じる。このような事態を避けるため、真空発生器５８の構造を変えて、電磁弁を閉じずにストロー５１から空気を噴射するようにすれば、ガラス片１０を確実に落下させることができる。

次に、図２を参照して、ガラス片１０を色別に回収するガラス片回収部材７の構成と機能を説明する。ガラス片回収部材７は、ベルトコンベア７１と、その上に載置された複数の回収箱７２で構成されている。ベルトコンベア７１は、モータユニット７３により駆動され、紙面に向かって左右に移動する。

ベルトコンベア７１上には、色の異なるガラス片の種類に応じた複数の回収箱７２が載置されており、第１の排出シュート６１の下に選択された色のガラス片１０を回収する回収箱７２が位置するように制御装置８によって制御される。なお、図ではベルトコンベア７１上に３個の回収箱７２が記置されているが、回収箱７２の数はこれに限定されず、分別するガラス片の色に応じて増減させればよい。

次に、図３を参照して、破砕ガラス分別装置１の制御装置８について説明する。制御装置８は、操作盤８５から入力された作業者の指示、ＣＣＤカメラ４１で撮影した画像および位置センサ８６から出力された信号に従って破砕ガラス分別装置１の各々の部材の動作を制御する。

操作盤８５は、各種ボタン８５１とディスプレイ８５２を含んでいる。作業者は操作盤８５のボタン８５１を押して分別するガラス片の色を選択し、また制御装置８の動作開始や停止を指示する。ディスプレイ８５２には、ボタン８５１によって選択されたガラス片の色や、各部材の動作状態等が表示される。

位置センサ８６は、ベルトコンベア３４および７１、エアーシリンダ５３および７３の位置を検出するものである。ベルトコンベア３４および７１については、位置センサ８６として、モータユニット３５および７３の回転軸に取り付けられたロータリーエンコーダ等が用いられ、エアーシリンダ５３および７３については、位置センサ８６としてリードスイッチ等が用いられる。

制御装置８は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび不揮発性メモリ（以降、「メモリ」という）８４で構成され、メモリ８４に格納されたプログラムを読み出してＣＰＵで実行することにより、画像処理部８１、色判定部８２および制御部８３のそれぞれの機能を実現する。

画像処理部８１は、図４を用いて説明した分別処理のうち、ＣＣＤカメラ４１で撮影した画像データから判定点Ｔの画像データを抽出すると共に、ストロー５１の識別データと対応させる。一方、色判定部８２は、メモリ８４から色認識用のソフトウェアを読み出し、画像処理部８１で抽出したＲ、Ｇ、Ｂの３原色成分の比率に基づいて各判定点におけるガラス片の有無と色を判定する。判定されたガラス片の有無と色のデータは、判定点Ｔの識別データと共にメモリ８４に格納される。

現在、色認識用のソフトウェアとして多くのものが知られているが、発明者の一人が開発した色認識の手法「最近傍識別器を用いた色ターゲット検出」を用いると、色判定の信頼性を高めることができる。（参考文献：和田俊和“最近傍識別器を用いた色ターゲット検出”情報処理学会論文誌。コンピュータビジョンとイメージメディア、情報処理学会論文誌。44(SIG|_17(CVIM_8)),126-135, 20031215）

制御部８３は、搬送部材３、吸着部材４、排出部材５およびガラス片回収部材７の動作を制御する。具体的には、制御部８３は、シュート駆動部３２を駆動して振動シュート３１を振動させる。また制御部８３は、位置センサ８６からの情報に基づいてベルトコンベア３４および７１のモータユニット３５および７３の動作を制御する。また制御部８３は、色判定部８３での判定結果に基づいて吸着部材５のエアーシリンダ５３、電磁弁ユニット５７および真空発生器５８の動作を制御する。更に制御部８３は、排出部材６の排出シュート６２の前進と後退を制御する。

なお、本実施の形態では、制御装置８として専用の装置を用いて実現したが、必ずしも専用の装置を用いる必要はない。例えば、画像処理部８１と色識別部８２の機能をパーソナルコンピュータに色認識用のソフトウェア（プログラム）をインストールすることによって実現し、また制御部８３は汎用のシーケンサを用いて実現してもよい。

＜破砕ガラス分別装置の動作＞
次に、破砕ガラス分別装置１の動作を説明する。作業者は、最初に操作盤８５のボタン８５１を押して分別するガラス片の色（例えば、赤色、緑色、青色、茶色、黒色、透明の６色）を選択すると共に、制御装置８を動作状態に設定する。すると、制御部８３からの制御信号によって振動シュート３１が振動を開始し、ベルトコンベア３４が搬送を開始する。

次に、作業者はパッカー車等で回収された破砕ガラスをホッパー２１に投入する。投入された破砕ガラスは下端の排出口２３から振動シュート３１上に落下し、振動シュート３１上を振動しながら移動した後、ベルトコンベア３４の上流側に落下する。前述したように、上下に重なったガラス片１０は振動シュート３１を移動する間に振動によって重なり状態が解消され、分離された状態でベルトコンベア３４上に移送される。

ベルトコンベア３４上に落下したガラス片１０は、制御部８３の制御に基づき、ＣＣＤカメラ４１の下方まで搬送されたときに一旦停止する。画像処理部８１および色判定部８２は、ＣＣＤカメラ４１で撮影されたガラス片１０の画像データを取り込み、前述の図４を用いて説明した処理を行い、それぞれの判定点Ｔの色データと識別データを取得する。得られたデータはメモリ８４に格納される。

次に、制御部８３からの制御信号に基づいてベルトコンベア３４が搬送を再開し、ガラス片１０が吸着部材５の下方に搬送されたときにベルトコンベア３４が再度停止する。

制御部８３からの制御信号によって吸着部材５が下方に移動し、ストロー５１の先端がベルトコンベア３４上のガラス片１０に接する位置で停止する。制御部８３は、メモリ８４に格納された各判定点Ｔの色データと識別データを読み出し、選択された第１の色データを有する判定点Ｔに対応するストロー５１の電磁弁を開けてガラス片１０をストロー５１の先端で吸着する。

制御部８３は、ガラス片１０をストロー５１の先端に吸着した状態でエアーシリンダ５３を制御して、吸着部材５を図７に示す位置まで上昇させる。

次に、制御部８３は、エアーシリンダ６３を駆動して第２の排出シュート６２を斜め上方に前進させる。図７に示す状態で、電磁弁を閉じてストロー５１の吸引を停止すると、ガラス片１０が重力によって第２の排出シュート６２上に落下し、第２の排出シュート６２上および第１の排出シート６１上を滑って回収箱７２に回収される。

次に、制御部８３は、ガラス片回収部材７のベルトコンベア７１を駆動して、第２の色のガラス片１０の回収箱７２を第１の排出シュート６１の下方まで搬送する。同時に、制御部８３はエアーシリンダ６３を制御して第２の排出シュート６２を、第１の排出シュート６１と重なる状態になるまで後退させる。

第２の排出シュート６２が待機状態となり、また回収箱７２が第２の色に対応する箱に変わった後、制御部８３は、再度ストロー５１の先端がベルトコンベア３４上のガラス片１０に接する位置まで吸着部材５を下降させる。

制御部８３は、メモリ８４から読み出した判定点Ｔの色データと識別データから、選択された第２の色データを持つ判定点に対応するストロー５１を吸引して第２の色のガラス片１０を吸着する。その後、第１の色のガラス片１０の場合と同様に、吸着部材５を上昇させた後、第２の排出シュート６２を前進させ、吸引を解除してガラス片１０を回収箱７２に回収する。回収するガラス片の色が３種類以上ある場合には、同様の処理を繰り返して、それぞれの色のガラス片１０を対応する色の回収箱７２に回収する。

選択された全ての色のガラス片１０の回収が終了した状態では、ベルトコンベア３４上には、ストロー５１で吸着できないような小さなガラス片や、ガラス片が上下に重なり、色を判定できなかったり、ストロー５１で吸着できなかった下側のガラス片だけが残ったりする。制御装置８は、ベルトコンベア３４を駆動して、このようなガラス片１０をベルトコンベア３４の下流側の端部に配設した廃棄箱３８に落下させて回収して一連の処理を終了する。

（実施の形態２）
図８および図９は、本発明の実施の形態２にかかる破砕ガラス分別装置の機構系の構成を示す正面図と平面図である。本実施の形態にかかる破砕ガラス分別装置１Ａは、実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置１と以下の点において相違する。

すなわち、実施の形態１では、破砕ガラス片１０は、ベルトコンベア３４による１回の搬送で分別処理されていた。この場合、色判定部８２における色判定の精度が高いこと、およびガラス片１０がベルトコンベア３４上で重なり合うことなく分離した状態で搬送されることが前提となる。

しかし現状では、色判定の精度は必ずしも十分ではなく、撮影の状態によっては判定できない場合もある。また、ベルトコンベア３４で搬送する前に、振動シュート３１上でガラス片を振動させて重なったガラス片を分離するようにしているが、このようにしてもガラス片の重なりが解消されない場合がある。このような場合、色判定が誤ったガラス片、重なったガラス片の下側のガラス片は廃棄箱３８に廃棄されて、ガラス片の回収率が低下する。

このような事態を防止するため、本実施の形態では、１回のコンベア搬送では１色のガラス片のみを回収し、他の色のガラス片については、ベルトコンベアおよびシュートを用いてコンベア上を循環させるように構成している。

以下、図８および図９を参照して、本実施の形態にかかる破砕ガラス分別装置１Ａの構成と動作を説明する。ただし、実施の形態１にかかる破砕ガラス分別装置１と共通する部材については、同一の符号を付すと共に、説明を省略する。

本実施の形態では、排出シュート９１とリターンコンベア９４によって循環部材９を構成している。また破砕ガラス供給部材２Ａのホッパー２１の下部に断面がＵ字状のシュート２３が傾斜した状態で取り付けられており、ホッパー２１に投入された破砕ガラスは排出口２３から排出された後、シュート２４の斜面を滑って振動シュート３１上に落下する。

振動シュート３１上に落下した破砕ガラスは、振動によって個々のガラス片１０に分離された後、実施の形態１と同様の手順でベルトコンベア３４に移送され、撮影部材４および吸着部材５において同様の手順で処理され、選択された第１の色のガラス片１０が回収箱７２に回収される。

回収されなかった第１の色以外のガラス片１０は、ベルトコンベア３４の終端に配置された断面がＵ字状の排出シュート９１上に落下し、傾斜を利用してリターンコンベア９２上に落下する。リターンコンベア９２はモータユニット９３によって駆動され、排出シュート９１から排出されたガラス片１０をホッパー２１の破砕ガラス投入口の上まで搬送する。リターンコンベア９２の周囲には、ガラス片１０が落下しないように枠９４が設けられている。

リターンコンベア９２の終端部から落下したガラス片１０はホッパー２１の排出口２３から排出され、シュート２４上を滑って振動シュート３１上に落下し、ベルトコンベア３４に移送される。そして再び撮影部材４で撮影され、選択された第１の色のガラス片１０が吸着部材５で吸着され、回収箱７２に回収される。

上述したように、本実施の形態では、循環部材９によってガラス部材１０を循環させ、ベルトコンベア３４による１回の搬送では、選択された１色のガラス片だけを回収する。色判定部は、２回目の色判定において、１回目に選択された色のガラス片の有無を確認し、１回目に選択された色のガラス片があると判定した場合には、再度、吸着部材５でその色のガラス片を吸着して回収する。

そして、色判定部８２で選択された第１のガラス片の色を判定しなくなった後に、選択された第２の色のガラス片の回収を行う。このように本実施の形態では、選択された第１の色のガラス片の存在が判定されなくなるまで、ベルトコンベア上を何度も循環させるため、時間がかかるが、色判定の精度が高まるため、ガラス片分別の信頼性を高めることができる。

パッカー車等によって昼間に集められた破砕ガラスを、夜間の時間を使って分別するようにすれば、大量のガラス片の分別処理を無理なく行うことができ、しかも分別の信頼性が高まるため、その効果は大きい。

なお、上記各実施の形態では、ガラス片を搬送する手段としてベルトコンベアとシュートを用いたが、必ずしもこれらのものに限定されず、同様の機能を発揮する他の搬送部材（コンベア）を用いてもよい。また撮影部材についても、ＣＣＤカメラに限定されず、例えばＭＯＳ型の撮像素子を用いたカメラを用いてもよい。

１、１Ａ 破砕ガラス分別装置
２、２Ａ 破砕ガラス供給部材
３ 搬送部材
４ 撮影部材
５ 吸着部材
６ 排出部材
７ ガラス片回収部材
８ 制御装置
９ 循環部材
１０ ガラス片
１１、２２ フレーム
２１ ホッパー
２４、６１、６２、９１ シュート
３１ 振動シュート
３２ シュート駆動部
３４、７１ ベルトコンベア
３５、７３、９３ モータユニット
３６、９４ ガイド
４１ ＣＣＤカメラ
４２ ライト
５１ ストロー
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 支持板
５２ｄ、５２ｅ 支柱
５２ｆ スプリング
５３、６３ エアーシリンダ
５４ ガイドシャフト
５５ スライドブッシュ
５６ エアー配管
５７ 電磁弁ユニット
５８ 真空吸引器
７２ 回収箱
８１ 画像処理部
８２ 色判定部
８３ 制御部
８４ メモリ
８５ 操作盤
８６ 位置センサ
９２ リターンコンベア
５１１ ストロー本体
５１２ 吸着パッド
５１３ ゴム管

Claims (13)

1. 第１のコンベア上を搬送されるガラス片を、第１の位置において撮影部材により撮影し、その撮影画像から抽出したデータに基づいて、前記ガラス片のうち選択された色のガラス片を、前記第１の位置より下流側に所定の距離離れた第２の位置において吸着部材で吸着して、前記ガラス片を色別に分別する破砕ガラスの分別方法であって、
   前記吸着部材として、空気を吸引する複数のストローが支持体に支持され、かつ上下方向に移動可能な部材を準備する準備工程と、
   前記第１の位置で撮影した画像から、前記それぞれのストローの配列位置から所定の距離だけ離れた判定点の画像データを取り出し、その画像データから前記ガラス片の存在と色を判定する色判定工程と、
   前記ガラス片が前記第１のコンベアで搬送されて前記第２の位置にきたとき、前記吸着部材を下降させると共に、前記判定点のうち選択された色のデータを有する判定点に対応したストローを吸引して前記選択された色のガラス片を前記吸着部材で吸着する吸着工程と、
   前記吸着部材を上昇させると共に前記ストローの吸引を停止し、前記吸着部材から落下した前記ガラス片をガラス片回収部材の対応する色の回収箱に回収する回収工程と、を有することを特徴とする破砕ガラスの分別方法。
2. 前記回収工程において、前記吸着部材から落下したガラス片を排出部材で受け止めて前記回収箱まで移送することを特徴とする、請求項１に記載の破砕ガラスの分別方法。
3. 前記吸着工程および回収工程を、選択するガラス片の色を変えながら繰り返して行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の破砕ガラスの分別方法。
4. 第２のコンベアおよび複数のシュートを用いて、前記第１のコンベアで搬送されるガラス片を循環させる循環工程を追加し、
   前記色判定工程、前記吸着工程および回収工程を、前記色判定工程において選択された色を判定しなくなるまで繰り返して行うことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の破砕ガラスの分別方法。
5. 前記回収工程において、前記吸着部材は、前記ストローの先端に吸着したガラス片を落下させる際、前記ストローから空気を噴射することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の破砕ガラスの分別方法。
6. 第１のコンベア上を搬送されるガラス片を、第１の位置において撮影部材により撮影し、その撮影画像から抽出したデータに基づいて、前記ガラス片のうち選択された色のガラス片を、前記第１の位置より下流側に所定の距離離れた第２の位置において吸着部材で吸着し、前記ガラス片を色別に分別する破砕ガラス分別装置であって、
   前記吸着部材として、空気を吸引する複数のストローが支持体に支持され、かつ上下方向に移動可能な部材を用い、
   かつ前記第１のコンベア、前記撮影部材および前記吸着部材の動作を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１の位置で撮影した画像から、前記それぞれのストローの配列位置から前記所定の距離だけ離れた判定点の画像データを取り出し、その画像データから前記ガラス片の存在と色を判定し、
   前記ガラス片が前記コンベアで搬送されて前記第２の位置にきたとき、前記吸着部材を下降させると共に、前記判定点のうち選択された色のデータを有する判定点に対応した前記ストローを吸引して前記選択された色のガラス片を前記吸着部材で吸着し、
   前記吸着部材を上昇させると共に、前記ストローの吸引を停止して、前記吸着部材から落下したガラス片を、ガラス片回収部材の対応する色の回収箱に回収することを特徴とする破砕ガラス分別装置。
7. 前記吸着部材の下部に、落下するガラス片を受け止める排出部材を配設し、この排出部材を用いて前記ガラス片を前記回収箱まで移送することを特徴とする、請求項６に記載の破砕ガラス分別装置。
8. 前記排出部材は、
   断面がＵ字状の第１および第２のシュートと、前記第１のシュートに対して前記第２のシュートを前進および後退させるエアーシリンダとで構成され、
   前記第２のシュートの断面は前記第１のシュートの断面より若干小さく、待機状態では、前記第１と第２のシュートは重なった状態に保持されることを特徴とする、請求項７に記載の破砕ガラス分別装置。
9. 前記ストローは、
   中空のストロー本体と、
   この中空のストロー本体に対して上下動可能に挿入された中空の吸着パッドと、
   この吸着パッドの先端に取り付けられた蛇腹状のゴム管とで構成されていることを特徴とする、請求項６ないし８のいずれかに記載の破砕ガラス分別装置。
10. 前記ガラス片回収部材は、
    前記ガラス片の色別に用意された複数の回収箱と、
    この回収箱を載置し、選択された１つの回収箱を前記排出部材の下方に移動させる第２のコンベアとで構成されることを特徴とする、請求項６ないし９のいずれかに記載の破砕ガラス分別装置。
11. 前記ガラス片を搬送する第３のコンベアと複数のシュートとで構成された循環部材を更に備え、前記第１のコンベアと共に、前記ガラス片を循環して搬送することを特徴とする、請求項６ないし１０のいずれかに記載の破砕ガラス分別装置。
12. 前記コンベアの始端側に振動シュートを配置し、前記ガラス片がこの振動シュート上で振動を加えられながら移動した後、前記コンベア上に移送されることを特徴とする、請求項６ないし１１のいずれかに記載の破砕ガラス分別装置。
13. 前記吸着部材は、前記ストローの先端に吸着したガラス片を落下させる際、前記ストローから空気を噴射するように構成されていることを特徴とする、請求項６ないし１２のいずれかに記載の破砕ガラス分別装置。

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