JP2023013701A

JP2023013701A - 粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法

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Publication number: JP2023013701A
Application number: JP2021118072A
Authority: JP
Inventors: 勳佐藤; Isao Sato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-01-26

Abstract

【課題】凝集しやすい粉体に含まれる異物を適切に検出する。
【解決手段】粉体異物検出システムは、粉体を供給する供給部２と、搬送部と、カメラと、異物検出部と、を備える。供給部は、第１篩２４と、第１篩２４に振動を与える第１振動発生部２７と、第１篩２４の下方に配置された第２篩２６と、第２篩２６に振動を与える第２振動発生部２８と、を有する。第２振動発生部２８は、第１振動発生部２７よりも高い周波数の振動を第２篩２６に与える。粉体は、第１篩２４および第２篩２６で順に篩われ分散させられた後、搬送部によって搬送され、カメラによって撮影される。異物検出部は、粉体画像に基づいて粉体中の異物を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、粉体に混入した異物を検出する粉体異物検出システムに関する。

特許文献１に開示されているように、粉体に含まれる異物を検出するシステムが知られている。特許文献１に開示のシステムは、透明部材と、カメラと、を備えている。そして、このシステムは、粉体をカメラによって透明部材を通して撮像し、得られた画像データを画像処理して粉体中の異物を検出する。

ところで、上記のようなカメラで粉体を撮像するとき、異物が粉体中に紛れ込み適切に撮像されないことがある。そこで、特許文献２に開示の異物検出装置は、粉体搬送時において振動によって異物を粉体表面に露出させる。これにより、この異物検出装置は、カメラによって異物を適切に撮像して異物を検出する。

しかしながら、より小さく、より凝集しやすい粉体の場合、搬送時における振動によっても異物が粉体の表面に露出させられないことがあった。

特開平０９－２８１０４８号公報特開２０２１－９１０６号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、凝集しやすい粉体に含まれる異物を適切に検出することができる粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る粉体異物検出システムは、
粉体を供給する供給部と、供給された粉体を搬送する搬送部と、搬送されている粉体を撮影し粉体画像を生成するカメラと、粉体画像に基づいて異物を検出する異物検出部と、を備えた粉体異物検出システムであって、
供給部は、
粉体を投下される第１篩と、
第１篩に振動を与える第１振動発生部と、
第１篩の下方に配置され、粉体を投下される第２篩と、
第２篩に振動を与える第２振動発生部と、を有し、
第２振動発生部は、第１振動発生部よりも高い周波数で第２篩に振動を与える、ことを特徴とする。

上記粉体異物検出システムは、好ましくは、
第２振動発生部が、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の振動を第２篩に与える。

上記粉体異物検出システムは、好ましくは、
第２振動発生部が、圧電セラミックを有する超音波モータを含み、超音波モータによって第２篩に振動を与える。

上記粉体異物検出システムは、好ましくは、
第１振動発生部が、１０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の振動を第１篩に与える。

上記粉体異物検出システムは、好ましくは、
供給部が、筐体と、吸引部とをさらに有し、
第１篩、第１振動発生部、第２篩および第２振動発生部は、筐体内に配置されており、
吸引部は、筐体内で発生した粉塵を吸引する。

上記粉体異物検出システムは、好ましくは、
吸引部が、筐体内の粉塵を吸引する吸引口を有し、
吸引口が、第２篩の下方に配置されている。

上記課題を解決するために、本発明に係る粉体異物検出方法は、
第１篩と、
第１篩に振動を与える第１振動発生部と、
第１篩の下方に配置された第２篩と、
第２篩に振動を与える第２振動発生部と、を準備し、
ホッパーから第１篩に投下された粉体を、振動させられた第１篩によって篩って分散させ、
第１篩によって篩われた粉体を、振動させられた第２篩によってさらに篩って分散させ、
第２篩によって篩われた粉体を搬送し、
搬送されている粉体を撮像して粉体画像を生成し、
粉体画像に基づいて、粉体に含まれている異物を検出する、ことを特徴とする。

本発明に係る粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法は、凝集しやすい粉体に含まれる異物を適切に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る粉体異物検出システムを示す概略全体図である。図１で示された筐体の内部を概略的に示す側面図である。図２で示された第２篩を示す斜視図である。図２でしめされた吸引リングを示す斜視図である。粉体異物検出システムの異物検出のフローを示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る粉体異物検出システムＳおよび粉体異物検出方法について説明する。本実施形態に係る粉体Ｐは、粒径が１００～１６０ｕｍであって平均粒径約１３０ｕｍであり、木材から生成された粉体であるが、単なる一例であって、本発明に係る粉体はこれに限定されるものではない。

まず、粉体異物検出システムＳの構成について簡単に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る粉体異物検出システムＳは、供給部２と、搬送部４と、照明５と、カメラ６と、異物検出部７と、シュート８と、分離部９と、異物シュート１０と、異物容器１１と、良品シュート１３と、良品容器１４と、除金属部１５と、を備えている。搬送部４上の矢印は、粉体Ｐの搬送方向を示している。

図１に示すように、供給部２は、筐体２０を有し、供給部２に投入された粉体Ｐを筐体２０内で分散させるとともに搬送部４に粉体Ｐを供給する。供給部２の構成については、後で詳細に説明する。

搬送部４は、トラフ４０と、振動発生部４１と、透明板４２と、を有する。振動発生部４１は、トラフ４０と連結されており、トラフ４０は、透明板４２と連結されている。振動発生部４１は、振動周波数を容易に制御することができる電磁式の振動発生装置で構成されている。なお、振動発生装置は単なる一例であって、振動発生部４１の構成は、これに限定されない。振動発生部４１は、トラフ４０を所定の周波数で搬送方向斜め上方へと振動させる。また、振動発生部４１は、トラフ４０を介して透明板４２も振動させる。これにより、粉体Ｐは、振動させられながら、トラフ４０から透明板４２、そして、透明板４２からシュート８へと所定の速度で搬送される。また、粉体Ｐは、振動させられながら搬送されることによって薄層状にされ、これによって異物が粉体Ｐの表面に露出させられる。

照明５は、上下一対で構成されており、透明板４２状の粉体Ｐを上下から照らす。カメラ６は、透明板４２上を振動させられながら搬送されている粉体Ｐを撮影し、粉体画像を生成する。カメラ６は、異物が粉体Ｐの表面に露出しているところを撮影するために、好ましくは、粉体Ｐが透明板４２上を通過する間に複数回間隔をおいて撮影し、複数の粉体画像を生成する。当該カメラ６の撮影回数は、例えば、３回でもよい。

異物検出部７は、カメラ６によって生成された複数の粉体画像を解析し粉体Ｐ中に紛れている異物を検出する。異物検出部７は、粉体画像中に異物を検出すると異物検出信号を分離部９に送信する。なお、本発明において、異物とは、粉体Ｐ以外の物質だけでなく不良品の粉体も含む概念である。不良品の粉体とは、例えば、所定の粒径範囲を超える粉体、および変色した粉体を含む。

シュート８は、透明板４２と、分離部９との間に配置されており、透明板４２を通過した粉体Ｐを分離部９に放出する。分離部９は、異物検出部７によって検出された異物を粉体Ｐから分離させる。分離部９は、例えば、エア発生装置に連結された弁を有し、所定のタイミングで弁を開閉することにより、分離部９に放出された粉体Ｐから異物を異物シュート１０側に導く。これにより、異物は、異物シュート１０を通って異物容器１１に収容される。異物を含まない粉体Ｐは、良品シュート１３を通って良品容器１４に収容される。除金属部１５は、良品シュート内に設けられており、粉体Ｐに含まれる金属異物を磁力によって吸引し除去する。

次に、供給部２の構成について詳細に説明する。図２は、筐体２０の内部の構成を示す側面図である。図２に示すように、供給部２は、さらに、ホッパー２２と、第１および第２支持リング２３、２５と、第１および第２篩２４、２６と、第１および第２超音波発生部２７、２８と、吸引部２９と、を有している。第１超音波発生部２７は、本発明の「第１振動発生部」に相当し、第２超音波発生部２８は、本発明の「第２振動発生部」に相当する。

ホッパー２２は、筐体２０内の上部に配置されており、第１支持リング２３は、ホッパー２２の下方において筐体２０の壁部に水平に固定されている。また、第２支持リング２５は、そのさらに下方において筐体２０の壁部に水平に固定されている。

図３は、第２篩２６の構成を示す斜視図である。第１および第２篩２４、２６は、大きさが異なるものの、同様の構成要素を有しているので、図２および図３を参照して本実施形態における第１および第２篩２４、２６の構成を説明する。図２および図３に示すように、第１および第２篩２４、２６は、リング状の枠体２４ａ、２６ａと、枠体２４ａ、２６ａの内側に固定された第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂと、バネ体２４ｃ、２６ｃと、をそれぞれ有する。

枠体２４ａ、２６ａは、上下に延びるバネ体２４ｃ、２６ｃによって第１支持リング２３、第２支持リング２５に振動可能にそれぞれ連結されている。

第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂは、平織かつＳＵＳ製であるが単なる一例であってこれに限定されない。例えば、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂは、平畳織かつステンレスその他金属でもよい。第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂの線径、目開き、開孔率といった規格については、粉体の種類、大きさといった仕様に応じて決定してもよい。この場合、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂの規格は、例えば、線径、目開き、開孔率が記載されたメッシュの規格表に基づいて、決定されてもよい。本実施形態では、第１メッシュ２４ｂの線径は、約２２０ｕｍ、目開きは、約４００ｕｍ、開孔率は、約４２％であり、第２メッシュ２４ｂの線径は、約１２０ｕｍ、目開きは、約２００ｕｍ、開孔率は、約３８％である。これにより、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂは、凝集した粉体Ｐを通過させない。なお、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂの線径、目開き、開孔率は、単なる一例であってこれに限定されない。

第１および第２超音波発生部２７、２８は、枠体２４ａ、２６ａの外側に連結されている。第１および第２超音波発生部２８は、圧電セラミックを有する超音波モータを含み、超音波モータによって、枠体２４ａ、２６ａを介して第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂに超音波振動を与える。第１超音波発生部２７は、１０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の振動を第１メッシュ２４ｂに与える。また、第２超音波発生部２８は、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の振動を第２メッシュ２６ｂに与える。また、第１および第２超音波発生部２７、２８は、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂに与える振動周波数を周期的に所定の速度（スイープ速度）で変化させる（スイープ発振）。これにより、第１および第２超音波発生部２７、２８は、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂ上に投下された粉体Ｐを適切に分散させるとともに、第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂの目詰まりを防止することができる。また、第１および第２超音波発生部２７、２８が第１および第２メッシュ２４ｂ、２６ｂに与える振動の周波数および周期的に変化させる時間幅（スイープ発振の幅）、速度（スイープ速度）は、粉体の種類、大きさといった仕様に応じて決定してもよい。

図４に示すように、吸引部２９は、吸引リング２９１と、サイクロン２９２と、ダクト２９３と、ブロワー２９４と、塵受け部２９５と、を有する。

吸引リング２９１は、内側面に周方向に沿って設けられた吸引口２９１ａを有し、筐体２０内において第２篩２６の下方に配置されている。サイクロン２９２は、筐体２０外に配置されており、ダクト２９３は、吸引リング２９１の排気口とサイクロン２９２の吸引口との間に配置されている。ブロワー２９４は、サイクロン２９２の上部の排気口に連結されており、サイクロン２９２内の気体を吸引することにより、筐体２０から吸引リング２９１へと流れる気流を発生させるとともに、サイクロン２９２内に周方向の気流を発生させる。これにより、筐体２０内で発生した粉塵は、サイクロン２９２内に吸引され、サイクロン２９２内において気体と分離させられ、サイクロン２９２の下端の排出口から排出される。ブロワー２９４は、サイクロン２９２内において塵と分離させられた気体をブロワー２９４の吸引口から吸引するとともにブロワー２９４の排気口から排出する。これらにより、本実施形態に係る粉体異物検出システムＳは、筐体２０内で発生した粉塵を吸引部２９で吸引することにより搬送部４に排出しないので、粉塵をシステム内に飛散させない。

次に、本実施形態に係る粉体異物検出システムＳによる異物検出のフローを、図５を参照して説明する。
１）まず、粉体Ｐがホッパー２２に投入される（Ｓ５１参照）。
２）次いで、第１超音波発生部２７は、ホッパー２２から投下された第１メッシュ２４ｂ上の粉体Ｐを超音波振動によって篩い、分散させる（Ｓ５２参照）。
３）次いで、第２超音波発生部２８は、さらに、第２メッシュ２６ｂ上の粉体Ｐを超音波振動によって篩い、分散させる（Ｓ５３参照）。
４）次いで、筐体２０下端口から搬送部４に粉体Ｐを供給するとともに搬送部４によって振動させながら搬送する（Ｓ５４参照）。
５）次いで、カメラ６は、搬送されている粉体Ｐを透明板４２上で複数回撮像して複数の粉体画像を生成する（Ｓ５５参照）。
６）次いで、異物検出部７は、複数の粉体画像を解析して異物を検出する（Ｓ５６参照）。
７）次いで、分離部９は、異物を粉体Ｐから分離する（Ｓ５７参照）。

以上、本発明に係る粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法の一実施形態について説明してきたが、本発明に係る粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る粉体異物検出システムおよび粉体異物検出方法は、以下の変形例によって実施されてもよい。

・供給部２は、例えば、筐体２０の下端にロータリバルブをさらに有してもよい。この場合、第１および第２篩２４、２６を通過した粉体Ｐは、ロータリバルブを介して搬送部４に供給される。

・筐体２０内の篩および超音波発生部は、２つに限定されない。例えば、篩および超音波発生部は、３つ以上でもよい。

・粉体Ｐが適切に分散させられるのであれば、本発明における第１振動発生部は、例えば、超音波ではなく通常の振動を発生させる電磁式の振動発生装置によって構成されてもよい。

Ｓ粉体異物検出システム
Ｐ粉体
２供給部
２０筐体
２２ホッパー
２３第１支持リング
２４第１篩
２４ａ枠体
２４ｂ第１メッシュ
２４ｃバネ体
２５第２支持リング
２６第２篩
２６ａ枠体
２６ｂ第２メッシュ
２６ｃバネ体
２７第１超音波発生部（第１振動発生部）
２８第２超音波発生部（第２振動発生部）
２９吸引部
２９１吸引リング
２９１ａ吸引口
２９２サイクロン
２９３ダクト
２９４ブロワー
２９５塵受け部
４搬送部
４０トラフ
４１振動発生部
４２透明板
５照明
６カメラ
７異物検出部
８シュート
９分離部
１０異物シュート
１１異物容器
１３良品シュート
１４良品容器
１５除金属部

Claims

粉体を供給する供給部と、供給された前記粉体を搬送する搬送部と、搬送されている前記粉体を撮影し粉体画像を生成するカメラと、前記粉体画像に基づいて異物を検出する異物検出部と、を備えた粉体異物検出システムであって、
前記供給部は、
前記粉体を投下される第１篩と、
前記第１篩に振動を与える第１振動発生部と、
前記第１篩の下方に配置され、前記粉体を投下される第２篩と、
前記第２篩に振動を与える第２振動発生部と、を有し、
前記第２振動発生部は、前記第１振動発生部よりも高い周波数で前記第２篩に振動を与える
ことを特徴とする粉体異物検出システム。
前記第２振動発生部は、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の振動を前記第２篩に与える
ことを特徴とする請求項１に記載の粉体異物検出システム。
前記第２振動発生部は、圧電セラミックを有する超音波モータを含み、前記超音波モータによって前記第２篩に振動を与える
ことを特徴とする請求項２に記載の粉体異物検出システム。
前記第１振動発生部は、１０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の振動を前記第１篩に与える
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の粉体異物検出システム。
前記供給部は、筐体と、吸引部とをさらに有し、
前記第１篩、前記第１振動発生部、前記第２篩および前記第２振動発生部は、前記筐体内に配置されており、
前記吸引部は、前記筐体内で発生した粉塵を吸引する
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の粉体異物検出システム。
前記吸引部は、前記筐体内の前記粉塵を吸引する吸引口を有し、
前記吸引口は、前記第２篩の下方に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の粉体異物検出システム。
第１篩と、
前記第１篩に振動を与える第１振動発生部と、
前記第１篩の下方に配置された第２篩と、
前記第２篩に振動を与える第２振動発生部と、を準備し、
ホッパーから前記第１篩に投下された粉体を、振動させられた前記第１篩によって篩って分散させ、
前記第１篩によって篩われた前記粉体を、振動させられた前記第２篩によってさらに篩って分散させ、
前記第２篩によって篩われた前記粉体を搬送し、
搬送されている前記粉体を撮像して粉体画像を生成し、
前記粉体画像に基づいて、前記粉体に含まれている異物を検出する
ことを特徴とする粉体異物検出方法。