JP2021030168A - 光学式粒状物選別機 - Google Patents
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Abstract
【課題】良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができる光学式粒状物選別機を提供する。【解決手段】光学検出手段による検出結果に基づいて噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記光学検出手段による被選別物の欠陥検出時間を事前に設定される単粒通過設定時間と比較する比較部、前記比較部による比較結果に基づいて前記欠陥検出時間に所定の係数を掛け合わせて噴射時間を算出する算出部を有し、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合に比べ、前記欠陥検出時間に小さな係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する。【選択図】図２
Description
本発明は、粒状物の不良品等を噴風により吹き飛ばして選別を行う光学式粒状物選別機に関する。
従来、穀粒や樹脂ペレット等の粒状物を噴風により吹き飛ばして良品と不良品に選別したり、粒状物に混入する異物等を噴風により除去したりする光学式粒状物選別機が知られている。
この種の粒状物選別機は、搬送路の端部から所定の軌跡に沿って落下する粒状物を、不良品等の検出信号に基づいて噴風により吹き飛ばして除去することで、前記粒状物の選別を行うものである（特許文献１参照）。
特許文献１に記載された光学式粒状物選別機は、不良品の検出信号の幅の値と比例の関係でエア噴射時間が設定されるものであり、エア噴射時間を一定とする場合に比べ、全体としてのエア消費量を少なくし、かつ良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくすることができる。
しかしながら、特許文献１に記載された粒状物選別機は、不良品検出時間に対するエア噴射時間の比率を小さくすると、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合であって、前記複数の不良品等を１つの不良品検出信号に基づいて吹き飛ばす場合には、全ての不良品等を吹き飛ばすことができないおそれがある。また、不良品検出時間に対するエア噴射時間の比率を大きくすると、不良品等を吹き飛ばす際に良品を巻き込んで吹き飛ばす割合が増加する。
そこで、本発明は、良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができる光学式粒状物選別機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、
被選別物を移送する移送手段と、
該移送手段の端部から落下する被選別物を検出位置において検出する光学検出手段と、
前記光学検出手段のさらに下方に設けられ、前記光学検出手段による検出結果に基づいて被選別物を圧縮気体の噴風により吹き飛ばす噴風手段と、
前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する制御手段と、を備えてなる光学式粒状物選別機において、
前記制御手段は、前記光学検出手段による被選別物の欠陥検出時間を事前に設定される単粒通過設定時間と比較する比較部、前記比較部による比較結果に基づいて前記欠陥検出時間に所定の係数を掛け合わせて噴射時間を算出する算出部を有し、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合に比べ、前記欠陥検出時間に小さな係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することを特徴とする。
被選別物を移送する移送手段と、
該移送手段の端部から落下する被選別物を検出位置において検出する光学検出手段と、
前記光学検出手段のさらに下方に設けられ、前記光学検出手段による検出結果に基づいて被選別物を圧縮気体の噴風により吹き飛ばす噴風手段と、
前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する制御手段と、を備えてなる光学式粒状物選別機において、
前記制御手段は、前記光学検出手段による被選別物の欠陥検出時間を事前に設定される単粒通過設定時間と比較する比較部、前記比較部による比較結果に基づいて前記欠陥検出時間に所定の係数を掛け合わせて噴射時間を算出する算出部を有し、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合に比べ、前記欠陥検出時間に小さな係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することを特徴とする。
ここで、前記単粒通過設定時間は、前記被選別物の単粒が前記検出位置を通過（落下）する際に検出する時間（単粒通過時間）に相当し、被選別物に応じて事前に設定することができる。
本発明は、
前記制御手段が、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間に前記小さな係数として０．５以上１．０未満の係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することが好ましい。
前記制御手段が、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間に前記小さな係数として０．５以上１．０未満の係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することが好ましい。
本発明は、
前記比較部が、前記欠陥検出時間に前記小さな係数を掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間未満の場合、前記最小噴射設定時間に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することが好ましい。
前記比較部が、前記欠陥検出時間に前記小さな係数を掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間未満の場合、前記最小噴射設定時間に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することが好ましい。
ここで、前記最小噴射設定時間は、被選別物を吹き飛ばすことができる最低限のエア噴射時間であり、被選別物に応じて事前に設定することができる。
本発明は、
前記噴風手段が、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブを備え、
前記圧電式バルブが、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、及び該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路、を有し、
前記圧電式バルブが、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、及び前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構、をさらに有し、
前記圧電素子に電圧を印加し、該圧電素子を伸張させて前記弁体を開弁することが好ましい。
前記噴風手段が、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブを備え、
前記圧電式バルブが、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、及び該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路、を有し、
前記圧電式バルブが、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、及び前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構、をさらに有し、
前記圧電素子に電圧を印加し、該圧電素子を伸張させて前記弁体を開弁することが好ましい。
本発明の光学式粒状物選別機は、前記制御手段が、前記光学検出手段による被選別物の欠陥検出時間を事前に設定される単粒通過設定時間と比較する比較部、前記比較部による比較結果に基づいて前記欠陥検出時間に所定の係数を掛け合わせて噴射時間を算出する算出部を有し、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合に比べ、前記欠陥検出時間に小さな係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御するので、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合には、欠陥検出時間に対するエア噴射時間の比率を小さくすることで、不良品等を吹き飛ばす際に良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合には、前記欠陥検出時間に対するエア噴射時間の比率を大きくしてエア噴射時間を確保することで、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができる。
本発明の光学式粒状物選別機は、前記制御手段が、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間に前記小さな係数として０．５以上１．０未満の係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することとすれば、前記欠陥検出時間に対するエア噴射時間の比率を０．５以上１．０未満と小さくすることで、不良品等を吹き飛ばす際に良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合には、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合に比べ、欠陥検出時間に対するエア噴射時間の比率を大きくしてエア噴射時間を確保することで、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができる。
本発明の光学式粒状物選別機は、前記比較部が、前記欠陥検出時間に前記小さな係数を掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間未満の場合、前記最小噴射設定時間に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することとすれば、被選別物の欠陥が小さい場合でも、被選別物を吹き飛ばすために必要な最低限のエア噴射時間を確保できるため、不良品等を確実に吹き飛ばすことができる。
本発明の光学式粒状物選別機は、前記噴風手段が、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブを備え、前記圧電式バルブが、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、及び該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路、を有し、前記圧電式バルブが、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、及び前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構、をさらに有し、前記圧電素子に電圧を印加し、該圧電素子を伸張させて前記弁体を開弁することとすれば、前記圧電式バルブが、バルブ開閉時の応答性に優れることから、電磁バルブを利用した噴風手段を備える従来の光学式粒状物選別機に比べ、エア噴射時間を短縮できるとともに、良品を巻き込むことなく不良品のみを精度よく吹き飛ばすことができる。
本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は光学式粒状物選別機１の内部構造を簡略化して示した要部側断面図を示す。図２は光学式粒状物選別機における制御ブロック図を示す。
光学式粒状物選別機１は、上部にタンク２と振動フィーダ３とからなる粒状物供給部を有する。該粒状物供給部の下方には所定幅を有する傾斜状シュート４が配置される。
前記粒状物供給部から供給された粒状物は、前記傾斜状シュート４上を幅方向に広がって連続状に自然流下した後、その下端から所定の落下軌跡に沿って空中に放出される。
図１は光学式粒状物選別機１の内部構造を簡略化して示した要部側断面図を示す。図２は光学式粒状物選別機における制御ブロック図を示す。
光学式粒状物選別機１は、上部にタンク２と振動フィーダ３とからなる粒状物供給部を有する。該粒状物供給部の下方には所定幅を有する傾斜状シュート４が配置される。
前記粒状物供給部から供給された粒状物は、前記傾斜状シュート４上を幅方向に広がって連続状に自然流下した後、その下端から所定の落下軌跡に沿って空中に放出される。
前記所定の落下軌跡の前後には、前記傾斜状シュート４の幅方向に平行に直線状に延びる粒状物検出位置Ｏにおいて粒状物を撮像する少なくとも一対の光学検出装置５ａ，５ｂが対向して配設される。各光学検出装置５ａ，５ｂは、それぞれＣＣＤラインセンサを内蔵するＣＣＤカメラ等の撮像手段５１ａ，５１ｂ、ＬＥＤ等からなる照明手段５２ａ，５２ｂ、及び前記粒状物を撮像する際の背景となるバックグラウンド５３ａ，５３ｂ等から構成される。
また、前記粒状物検出位置Ｏの下方には、不良品や異物等（以下、「不良品等」という。）をエアの噴風により除去する噴風装置７が配設される。前記噴風装置７は、後述する圧電式バルブを複数並設して組み込んでなる噴風ノズル７１と、該噴風ノズル７１に組み込まれる前記圧電式バルブを開閉駆動する駆動装置７２と、前記噴風ノズル７１に圧縮エアを送る圧縮エア供給装置７３を備え、前記各光学検出装置５ａ，５ｂの検出結果に基づいて前記圧電式バルブを選択的に開弁駆動し、前記傾斜状シュート４の下端から放出される粒状物を、該粒状物の落下軌跡の幅方向各位置に対応して設けられる前記噴風ノズル７１の複数のノズル孔からのエアの噴射により吹き飛ばす。なお、前記圧電式バルブの圧電素子は、前記駆動装置７２の駆動回路と電気的に接続される。
上記光学式粒状物選別機１において、前記傾斜状シュート４を幅方向に広がって連続状に自然流下した後、その下端から所定の落下軌跡に沿って空中に放出される粒状物は、前記粒状物検出位置Ｏにおいて前記各光学検出装置５ａ，５ｂの撮像手段５１ａ，５１ｂにより撮像され、当該撮像データが制御装置６に送られる。
前記制御装置６は、前記撮像データに基づいて不良品等の除去するべき粒状物を特定するとともに、当該粒状物の大きさに関する情報や粒状物の欠陥の大きさに関する情報等を取得し、前記不良品等の排除信号を前記駆動装置７２に送る。
前記噴風装置７は、前記駆動装置７２に送られる前記排除信号に基づいて所定のタイミングで前記複数の圧電式バルブを選択的に駆動し、前記傾斜状シュート６４０の幅方向に平行に直線状に延びる粒状物排除位置Ｅを通過する不良品等に対し、該幅方向の各位置に対応して設けられる前記噴風ノズル７１の各ノズル孔からエアを噴風する。
そして、前記噴風ノズル７１の各ノズル孔からの噴風により吹き飛ばされた不良品等は、不良品排出口８１から機外に排出される。また、噴風により吹き飛ばされることなく所定の落下軌跡をそのまま通過した良品等は、良品排出口８２から回収される。
本発明の実施の形態において、前記制御装置６は、前記撮像データにおける欠陥検出時間ｔを事前に設定される単粒通過設定時間ｔ１と比較する比較部６１、前記比較部６１による比較結果に基づいてエア噴射時間を算出する算出部６２を有する。
ここで、前記単粒通過設定時間ｔ１は、粒状物の単粒が粒状物検出位置Ｏを通過（落下）する際に検出される時間（単粒通過時間）に相当し、選別対象に応じて事前に設定することができる。
ここで、前記単粒通過設定時間ｔ１は、粒状物の単粒が粒状物検出位置Ｏを通過（落下）する際に検出される時間（単粒通過時間）に相当し、選別対象に応じて事前に設定することができる。
本発明の実施の形態では、前記比較部６１において前記欠陥検出時間ｔを前記単粒通過設定時間ｔ１と比較した結果、前記欠陥検出時間ｔが前記単粒通過設定時間ｔ１以下の場合（ｔ≦ｔ１）、欠陥を含む粒状物は単粒であるとみなし、また、前記欠陥検出時間ｔが前記単粒通過設定時間ｔ１を超える場合（ｔ＞ｔ１）、欠陥を含む粒状物は複数粒であるとみなすものとする。
そして、前記算出部６２において、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合と複数粒とみなす場合とで前記欠陥検出時間ｔに異なる係数を掛け合わせて前記エア噴射時間を算出する。
前記制御装置６は、前記算出部６２による算出結果に基づいて前記不良品等の排除信号を前記駆動装置７２に送り、前記噴風装置７からのエア噴射時間等を制御する。
そして、前記算出部６２において、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合と複数粒とみなす場合とで前記欠陥検出時間ｔに異なる係数を掛け合わせて前記エア噴射時間を算出する。
前記制御装置６は、前記算出部６２による算出結果に基づいて前記不良品等の排除信号を前記駆動装置７２に送り、前記噴風装置７からのエア噴射時間等を制御する。
図３は、光学検出装置における撮像手段の撮像データの出力信号の波形グラフを示す。
前記制御装置６は、撮像手段５１ａ，５１ｂにおける撮像データの出力信号をしきい値と比較して欠陥部分を検出し、前記欠陥検出時間ｔを取得する。
ここで、本発明の実施の形態において、欠陥とは、例えば粒状物が米粒の場合、被害粒、死米、着色粒、未熟粒等の欠陥部分（全体部分を含む）、異物の場合はその全体部分を意味する。
前記制御装置６は、撮像手段５１ａ，５１ｂにおける撮像データの出力信号をしきい値と比較して欠陥部分を検出し、前記欠陥検出時間ｔを取得する。
ここで、本発明の実施の形態において、欠陥とは、例えば粒状物が米粒の場合、被害粒、死米、着色粒、未熟粒等の欠陥部分（全体部分を含む）、異物の場合はその全体部分を意味する。
本発明の実施の形態において、前記制御装置６は、前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合、前記算出部６２において前記欠陥検出時間ｔに例えば０．５以上１．０未満の係数、好ましくは０．６以上０．８未満の係数、より好ましくは０．７程度の係数を掛け合わせてエア噴射時間を算出し、前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を複数粒とみなす場合、前記単粒とみなす場合に比べ、前記欠陥検出時間ｔに大きな係数、例えば１．０以上１．５未満、好ましくは１．０の係数を掛け合わせてエア噴射時間を算出する。
前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合、前記算出部６２において前記欠陥検出時間ｔに例えば０．５以上１．０未満の係数、好ましくは０．６以上０．８未満の係数、より好ましくは０．７程度の係数を掛け合わせてエア噴射時間を算出することとすれば、欠陥検出時間ｔに対するエア噴射時間の比率を小さくすることで、不良品等を吹き飛ばす際に良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、エア消費量を削減することができる。
また、前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を複数粒とみなす場合、前記算出部６２において前記欠陥検出時間ｔに単粒とみなす場合よりも大きな係数、例えば１．０以上１．５未満、好ましくは１．０の係数を掛け合わせてエア噴射時間を算出することとすれば、欠陥検出時間ｔに対するエア噴射時間の比率を大きくしてエア噴射時間を確保することで、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができる。
本発明の実施の形態において、前記制御装置６は、前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合、さらに前記比較部６１において、前記単粒とみなす場合の前記係数を前記欠陥検出時間ｔに掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間ｔ１よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間ｔ２と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間ｔ２未満の場合、前記最小噴射設定時間ｔ２を噴射時間とすることができる。
ここで、前記最小噴射設定時間ｔ２は、粒状物を吹き飛ばすことができる最低限のエア噴射時間であり、選別対象に応じて事前に設定することができる。
ここで、前記最小噴射設定時間ｔ２は、粒状物を吹き飛ばすことができる最低限のエア噴射時間であり、選別対象に応じて事前に設定することができる。
前記比較部６１が、前記算出値を、前記単粒通過設定時間ｔ１よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間ｔ２と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間ｔ２未満の場合、前記最小噴射設定時間ｔ２を噴射時間とすることとすれば、不良品等の欠陥が小さい場合でも粒状物を吹き飛ばすために必要な最低限のエア噴射時間を確保できるため、不良品等を確実に吹き飛ばすことができる。
本発明の実施の形態において、前記制御装置６は、前記比較部６１による比較の結果、欠陥を含む粒状物を単粒とみなす場合、さらに前記比較部６１において、前記単粒とみなす場合の前記係数を前記欠陥検出時間ｔに掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間ｔ１よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間ｔ２と比較することとしたが、前記比較部６１において、前記欠陥検出時間ｔを前記単粒通過設定時間ｔ１と比較する前の段階で、前記欠陥検出時間ｔに前記単粒とみなす場合の前記係数を掛け合わせて算出される算出値を前記最小噴射設定時間ｔ２と比較することもできる。
その場合において、前記欠陥検出時間ｔに前記単粒とみなす場合の前記係数を掛け合わせて算出される算出値が前記最小噴射設定時間ｔ２よりも長い場合、前記欠陥検出時間ｔを前記単粒通過設定時間ｔ１と比較し、前記欠陥検出時間ｔに所定の係数を掛け合わせてエア噴出時間を算出する。
図４は電磁バルブと圧電式バルブのエア噴出圧特性を比較した概略説明図を示す。
図４において、上図は噴風ノズルに組み込まれるバルブを開閉駆動するためのエア噴射信号（前記駆動装置７２の場合、圧電素子を伸縮変位させるための駆動回路への入力信号）のＯＮ・ＯＦＦを示すものであり、下図はバルブの開閉にともなうエア噴出圧力の一例を示すものである。
図４において、上図は噴風ノズルに組み込まれるバルブを開閉駆動するためのエア噴射信号（前記駆動装置７２の場合、圧電素子を伸縮変位させるための駆動回路への入力信号）のＯＮ・ＯＦＦを示すものであり、下図はバルブの開閉にともなうエア噴出圧力の一例を示すものである。
図４に示すように、電磁バルブの場合、エア噴射信号のＯＮ・ＯＦＦに対するエア噴出圧力の立ち上がり・立ち下がりの遅れが大きいのに対し、圧電式バルブの場合、エア噴出圧力の立ち上がり・立ち下がりの遅れがほとんどなく、圧電式バルブが電磁バルブに比べ、バルブ開閉時の応答性に格段優れている。
なお、図４には、バルブ開放時間（エア噴射信号ＯＮ時間）ｃ、電磁バルブについて不良品等を確実に除去できるエア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間ａ、圧電式バルブについて前記エア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間ｂを示している。
図５は電磁バルブと圧電式バルブの応答性能を比較した一例であって、図４における各エア噴射時間ａ，ｂと、バルブ開放時間ｃを比較した表を示す。
図５に示すように、電磁バルブの場合、バルブ開放時間ｃが０．５０（ｍｓ）から１．００（ｍｓ）で、エア噴射時間ａが０．１８（ｍｓ）から０．７５（ｍｓ）であり、バルブ開放時間ｃが短くなるほど該バルブ開放時間ｃに対するエア噴射時間ａの割合が小さくなり、バルブ開弁時間ｃが０．４５（ｍｓ）以下では、エア噴射時間ａはゼロとなる。
図５に示すように、電磁バルブの場合、バルブ開放時間ｃが０．５０（ｍｓ）から１．００（ｍｓ）で、エア噴射時間ａが０．１８（ｍｓ）から０．７５（ｍｓ）であり、バルブ開放時間ｃが短くなるほど該バルブ開放時間ｃに対するエア噴射時間ａの割合が小さくなり、バルブ開弁時間ｃが０．４５（ｍｓ）以下では、エア噴射時間ａはゼロとなる。
これに対し、圧電式バルブの場合、バルブ開放時間ｃが０．３５（ｍｓ）から１．００（ｍｓ）で、エア噴射時間ｂは０．３２（ｍｓ）から１．００（ｍｓ）であり、バルブ開放時間ｃとエア噴射時間ｃがほぼ一致している。
図５に示す例では、圧電式バルブは、電磁バルブの０．５〜０．８倍程度のバルブ開放時間で、前記電磁バルブとほぼ同程度の不良品等の排除時間を確保することができる。
図５に示す例では、圧電式バルブは、電磁バルブの０．５〜０．８倍程度のバルブ開放時間で、前記電磁バルブとほぼ同程度の不良品等の排除時間を確保することができる。
上記光学式粒状物選別機１は、圧電式バルブを利用した噴風ノズルを備えるものであり、エアの供給を早期に安定させることができるため、開弁時の応答性の良さと相俟って、粒状物のより安定した選別を行うことができる。
上記光学式粒状物選別機において、選別対象となる粒状物は、代表的には穀物粒、特に米粒であるが、必ずしも穀物粒に限られるわけではなく、その対象物は、噴風によって吹き飛ばすことが可能な大きさと質量である限り何でも構わない。
次に、圧電式バルブについて説明する。
図６はバルブ本体の側面が開放された状態における圧電式バルブの概略説明図であって、閉弁時における側面図を示す。
圧電式バルブ９は、バルブ本体９１と、弁体９２と、圧電素子９３と、変位拡大機構９４と、駆動装置９５を備える。
図６はバルブ本体の側面が開放された状態における圧電式バルブの概略説明図であって、閉弁時における側面図を示す。
圧電式バルブ９は、バルブ本体９１と、弁体９２と、圧電素子９３と、変位拡大機構９４と、駆動装置９５を備える。
前記バルブ本体９１は、外部の圧縮気体供給源（図示せず）から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室９１１、及び該気体圧力室９１１内の気体を外部に噴出する気体排出路９１２を有する。
前記弁体９２は、前記バルブ本体９１の前記気体圧力室９１１内に配置され、前記気体排出路９１２を開閉する。
前記圧電素子９３は、前記バルブ本体９１内に配置され、該バルブ本体９１に一端が固定される。
前記弁体９２は、前記バルブ本体９１の前記気体圧力室９１１内に配置され、前記気体排出路９１２を開閉する。
前記圧電素子９３は、前記バルブ本体９１内に配置され、該バルブ本体９１に一端が固定される。
前記変位拡大機構９４は、前記バルブ本体９１の前記気体圧力室９１１内に配置され、前記圧電素子９３の変位を拡大して前記弁体９２に作用させる。
前記駆動装置９５は、前記圧電素子９３に駆動電圧を印加して電荷を充電し、該圧電素子９３を伸張させる充電用駆動回路と、前記充電した電荷を放電し、前記圧電素子９３を収縮させる放電用駆動回路を備え、前記圧電素子９３を伸縮変位させることにより前記弁体９２を開閉駆動する。
なお、前記駆動装置９５は、前記両駆動回路が前記圧電素子と電気的に接続されるものであれはよく、例えば前記バルブ本体９１と物理的に一体とされる必要はない。
前記駆動装置９５は、前記圧電素子９３に駆動電圧を印加して電荷を充電し、該圧電素子９３を伸張させる充電用駆動回路と、前記充電した電荷を放電し、前記圧電素子９３を収縮させる放電用駆動回路を備え、前記圧電素子９３を伸縮変位させることにより前記弁体９２を開閉駆動する。
なお、前記駆動装置９５は、前記両駆動回路が前記圧電素子と電気的に接続されるものであれはよく、例えば前記バルブ本体９１と物理的に一体とされる必要はない。
前記変位拡大機構９４は、前記圧電素子９３の長手方向軸線と気体排出路９１２とを結ぶ線（以下、「中心線」という。）に対し対称に一対設けられるものである。
第１変位拡大機構は、第１ヒンジ９６ａ、第２ヒンジ９７ａ、第１アーム部材９８ａ及び第１板ばね９９ａで構成される。第１ヒンジ９６ａの一端はバルブ本体９１に接合される。第２ヒンジ９７ａの一端は前記圧電素子９３に取り付けられるキャップ部材９３１に接合される。第１ヒンジ９６ａ及び第２ヒンジ９７ａの各他端は、第１アーム部材９８ａの基部に接合される。第１アーム部材９８ａの外側先端部分には、第１板ばね９９ａの一端が接合される。第１板ばね９９ａの他端は弁体９２の一方側の側端部に接合される。
第１変位拡大機構は、第１ヒンジ９６ａ、第２ヒンジ９７ａ、第１アーム部材９８ａ及び第１板ばね９９ａで構成される。第１ヒンジ９６ａの一端はバルブ本体９１に接合される。第２ヒンジ９７ａの一端は前記圧電素子９３に取り付けられるキャップ部材９３１に接合される。第１ヒンジ９６ａ及び第２ヒンジ９７ａの各他端は、第１アーム部材９８ａの基部に接合される。第１アーム部材９８ａの外側先端部分には、第１板ばね９９ａの一端が接合される。第１板ばね９９ａの他端は弁体９２の一方側の側端部に接合される。
一方、第２変位拡大機構は、第３ヒンジ９６ｂ、第４ヒンジ９７ｂ、第２アーム部材９８ｂ及び第２板ばね９９ｂで構成される。第３ヒンジ９６ｂの一端はバルブ本体９１に接合される。第４ヒンジ９７ｂの一端は前記圧電素子９３に取り付けられるキャップ部材９３１に接合される。第３ヒンジ９６ｂ及び第４ヒンジ９７ｂの各他端は、第２アーム部材９８ｂの基部に接合される。第２アーム部材９８ｂの外側先端部分には、第２板ばね９９ｂの一端が接合される。第２板ばね９９ｂの他端は弁体９２の他方側の側端部に接合される。
圧電式バルブ９は、図６の状態において、駆動装置９５により圧電素子９３に通電すると、当該圧電素子９３が図面上右方向に伸長する。当該圧電素子９３の伸長に伴う変位は、第１変位拡大機構では、第２ヒンジ９７ａを力点、第１ヒンジ９６ａを支点、第１アーム部材９８ａの先端部を作用点としてテコの原理により拡大され、第１アーム部材９８ａの外側先端部を大きく変位させる。同様に、当該圧電素子９３の伸長に伴う変位は、第２変位拡大機構では、第４ヒンジ９７ｂを力点、第３ヒンジ９６ｂを支点、第２アーム部材９８ｂの先端部を作用点としてテコの原理により拡大され、第２アーム部材９８ｂの外側先端部を大きく変位させる。
そして、前記第１アーム部材９８ａ及び第２アーム部材９８ｂの各外側先端部における変位は、第１板ばね９９ａ及び第２板ばね９９ｂを介して弁体９２を弁座９５から離間させ、気体排出路９１２を開放する。
一方、圧電式バルブ９は、駆動装置９５による上記圧電素子９３への通電が解除されると該圧電素子９３が収縮し、当該収縮が第１及び第２変位拡大機構を介して弁体９２に伝達され、当該弁体９２が弁座９５に着座する。
上記圧電式バルブは、圧縮気体供給源から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室、及び該気体圧力室内の気体を外部に噴出する気体排出路を有するバルブ本体と、前記気体圧力室内に配置され前記気体排出路を開閉する弁体と、前記バルブ本体内に配置され該バルブ本体に一端が固定される圧電素子と、前記気体圧力室内に配置され前記圧電素子の変位を拡大し前記弁体に作用させる変位拡大機構とを備えるものであれば、その構造は図６に示すものに限らない。
上記本発明の実施の形態における光学式粒状物選別機は、バルブ開閉時の応答性に優れる圧電式バルブを組み込む噴風ノズル７１を備えるものであったが、圧電式バルブに代えて電磁バルブを組み込む噴風ノズル７１を備えるものとすることもできる。
本発明は、上記実施の形態に限らず発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更できることはいうまでもない。
本発明の光学式粒状物選別機は、良品を巻き込んで吹き飛ばす割合を少なくできるとともに、複数の不良品等が重なり合う状態で落下する場合でも、全ての不良品等を吹き飛ばすことができるものであり、極めて有用である。
１ 光学式粒状物選別機
４ 傾斜状シュート
５ａ，５ｂ 光学検出装置
５１ａ，５１ｂ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
６ 制御装置
６１ 比較部
６２ 算出部
７ 噴風装置
７１ 噴風ノズル
７２ 駆動装置
７３ 圧縮エア供給装置
９ 圧電式バルブ
９１ バルブ本体
９１１ 気体圧力室
９１２ 気体排出路
９２ 弁体
９３ 圧電素子
９４ 変位拡大機構
９５ 駆動装置
９５ 弁座
９８ａ，９８ｂ アーム部材
９９ａ，９９ｂ 板ばね
ａ 電磁バルブについてエア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間
ｂ 圧電式バルブについてエア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間
ｃ バルブ開放時間（エア噴射信号ＯＮ時間）
ｐ 不良品等を確実に除去できるエア噴出圧
ｔ 欠陥検出時間
４ 傾斜状シュート
５ａ，５ｂ 光学検出装置
５１ａ，５１ｂ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
６ 制御装置
６１ 比較部
６２ 算出部
７ 噴風装置
７１ 噴風ノズル
７２ 駆動装置
７３ 圧縮エア供給装置
９ 圧電式バルブ
９１ バルブ本体
９１１ 気体圧力室
９１２ 気体排出路
９２ 弁体
９３ 圧電素子
９４ 変位拡大機構
９５ 駆動装置
９５ 弁座
９８ａ，９８ｂ アーム部材
９９ａ，９９ｂ 板ばね
ａ 電磁バルブについてエア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間
ｂ 圧電式バルブについてエア噴出圧ｐ以上のエア噴射時間
ｃ バルブ開放時間（エア噴射信号ＯＮ時間）
ｐ 不良品等を確実に除去できるエア噴出圧
ｔ 欠陥検出時間
Claims (4)
- 被選別物を移送する移送手段と、
該移送手段の端部から落下する被選別物を検出位置において検出する光学検出手段と、
前記光学検出手段のさらに下方に設けられ、前記光学検出手段による検出結果に基づいて被選別物を圧縮気体の噴風により吹き飛ばす噴風手段と、
前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する制御手段と、を備えてなる光学式粒状物選別機において、
前記制御手段は、前記光学検出手段による被選別物の欠陥検出時間を事前に設定される単粒通過設定時間と比較する比較部、前記比較部による比較結果に基づいて前記欠陥検出時間に所定の係数を掛け合わせて噴射時間を算出する算出部を有し、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間を超える場合に比べ、前記欠陥検出時間に小さな係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御することを特徴とする光学式粒状物選別機。 - 前記制御手段は、前記比較部による比較の結果、前記欠陥検出時間が前記単粒通過設定時間以下の場合、前記算出部は前記欠陥検出時間に前記小さな係数として０．５以上１．０未満の係数を掛け合わせて前記噴射時間を算出し、該算出結果に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する請求項１記載の光学式粒状物選別機。
- 前記比較部は、前記欠陥検出時間に前記小さな係数を掛け合わせて算出される算出値を、前記単粒通過設定時間よりも短くかつ事前に設定される最小噴射設定時間と比較し、前記算出値が前記最小噴射設定時間未満の場合、前記最小噴射設定時間に基づいて前記噴風手段からの圧縮気体の噴射時間を制御する請求項１又は２記載の光学式粒状物選別機。
- 前記噴風手段は、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブを備え、
前記圧電式バルブは、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、及び該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路、を有し、
前記圧電式バルブは、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、及び前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構、をさらに有し、
前記圧電素子に電圧を印加し、該圧電素子を伸張させて前記弁体を開弁する請求項１乃至３のいずれかに光学式粒状物選別機。
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