JP2023051092A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送手段上のワークの存否を事前に把握し、その把握した情報に基づいて光照射位置を判定し、ワークの存在する位置に光を正確に照射できる分析装置を提供すること【解決手段】ワークを光照射により分析する分析装置であって、前記ワークを搬送する搬送手段と、第１センサと、第２センサと、光照射ユニットを有し、前記第１センサは、前記ワークの上面に第１のセンシング波を照射するように前記搬送手段の上方に設けられており、前記第２センサは、前記ワークの側面に第２のセンシング波を照射する位置に設けられており、前記光照射ユニットは、前記第１センサおよび前記第２センサよりも搬送手段の進行方向下流側に設けられており、前記ワークに対して前記第１センサから照射されるセンシング波の照射位置と、前記ワークに対して前記光照射ユニットから照射される光の照射位置とが、前記搬送手段の進行方向に対して平行な同軸上に配置されている分析装置。【選択図】図１

Description

本発明は分析装置、及び分析方法に関し、詳細には搬送されるワークに光を照射する分析装置、及び該分析装置を用いた分析方法に関するものである。

従来からワーク（被分析対象物）の分析手段としてレーザーやＸ線などの光をワークに照射して分析を行う非接触型の分析装置が汎用されている。また短期間に大量のワークを分析するためにはコンベアなどの搬送手段上に分析装置を設置して、搬送されるワークを順次分析することが行われている。このような搬送手段を伴う分析装置によって精度よくワークを分析するには、分析装置からの光照射位置を通過する物体に光を照射する必要がある。しかしながらワークの形状が不均一、またはワークの向きや傾きが異なる、ワーク間が不等間隔などによって、ワークに対するセンシング波の照射タイミングがずれてしまい、ワークを正確に分析できないことがあった。
そのため、ワークの形状を把握する手段として例えば特許文献１や特許文献２にはワークの上表面をカメラなどで撮影して画像データを取得する技術が提案されている。

特開２０１２－５８１３４号公報 再公表２０１８－１２３４５号公報

上記のようにカメラによりワークの画像データを取得する場合、例えばサイズが小さいワークなど、ワークのサイズや形状、照明の反射などによってワークにカメラレンズのピントがあわず、正確なデータが取得できない場合があった。またワークの画像化には取得した膨大なデータを処理する必要があるため、次々に搬送されるワークの画像データを遅延なく処理するためには高性能なコンピュータ（演算装置）が必要になるだけでなく、膨大なデータのストレージも必要となり、運用コストが高くなる。

本発明は上記のような事情に着目してなされたものであって、その目的は、搬送手段上のワークの存否、具体的には搬送手段上のワークが存在する位置だけでなく、ワークを上から見たときにワークに穴等の空隙があってワークが存在していない位置を事前に把握し、その把握した情報に基づいて光照射可能位置を判定し、ワークの存在する位置に光を正確に照射できる分析装置、及び分析方法を提供することである。

上記課題を解決し得た本発明は以下の構成を有する。
［１］ ワークを光照射により分析する分析装置であって、
前記ワークを搬送する搬送手段と、
第１センサと、
第２センサと、
光照射ユニットを有し、
前記第１センサは、前記搬送手段上を搬送される前記ワークの上面に第１のセンシング波を照射するように前記搬送手段の上方に設けられており、
前記第２センサは、前記搬送手段の進行方向と交差する幅方向から前記ワークの側面に第２のセンシング波を照射する位置に設けられており、
前記光照射ユニットは、前記第１センサおよび前記第２センサよりも搬送手段の進行方向下流側に設けられており、
前記ワークに対して前記第１センサから照射されるセンシング波の照射位置と、前記ワークに対して前記光照射ユニットから照射される光の照射位置とが、前記搬送手段の進行方向に対して平行な同軸上に配置されている分析装置。

［２］ 前記第１センサから得られた前記ワークの上面情報と、前記第２センサから得られた前記ワークの側面情報に基づき、前記光照射ユニットにおいて前記ワークに対する光照射可能範囲を決定する第１の演算手段と、
前記光照射可能範囲に基づき、前記光照射ユニットにおける光の照射回数および照射時間を決定する第２の演算手段と、
前記照射回数および前記照射時間に基づき、前記光照射ユニットにおける前記ワークに対する光の照射を制御する手段と、
を備えた［１］に記載の分析装置。

［３］ 前記第１センサはセンシング波を発信する発信部と、前記センシング波の反射波を受信する受信部とを有するものである［１］または［２］に記載の分析装置。

［４］ 前記第２センサは照射したセンシング波を受信する第２センサ受信器を有しており、
前記第２センサ受信器は、搬送される前記ワークを挟んで前記第２センサと前記搬送手段の幅方向で対向するように設けられている［１］～［３］のいずれかに記載の分析装置。

［５］ 前記ワークが前記第１センサの照射位置を通過するように前記第１センサ、及び前記第２センサの上流側に搬送手段の幅方向における前記ワークの位置を調整する搬送位置調整手段が設けられている［１］～［４］のいずれかに記載の分析装置。

［６］ 前記光照射ユニットから照射された光に基づいて前記ワークの元素組成を分析するものである［１］～［５］のいずれかに記載の分析装置。

［７］前記光照射ユニットから照射する光がＸ線またはレーザーである［１］～［６］のいずれかに記載の分析装置。

［８］ ［１］～［７］のいずれかに記載の分析装置を用いたワークの分析方法であって、
前記光照射ユニットはＸ線またはレーザーを照射する手段であり、
前記搬送手段上を搬送される前記ワークの上面の異なる位置にＸ線またはレーザーを２回以上照射する分析方法。

［９］ 前記Ｘ線またはレーザーを、搬送中の前記ワークに対して照射する［８］に記載の分析方法。

［１０］ 前記２回以上の前記Ｘ線または前記レーザーの照射によって得られたワークの情報を照射回毎に分析して特定の値が最も高い分析結果、または全照射回の分析結果から算出した平均値、に基づいてワークを分析するものである［８］または［９］に記載の分析方法。

本発明の分析装置によれば、搬送されるワークを分析する光の照射位置を事前に判定し、該判定に基づいて光をワークに照射することができるため、高精度でワークを分析できる。また本発明の分析方法によれば、光照射ユニットからワークの適切な位置に光を照射できる。例えば搬送手段上のワークが存在する位置だけでなく、ワークを上から見たときにワークに穴等の空隙があってワークが存在していない位置も把握できる。特に本発明によれば搬送されるワークの形状が不均一であったり、ワークの向きや傾きが異っていても事前に取得した情報に基づいて光照射ユニットから該ワークに対する光の照射可能範囲を判定できる。したがってワークの適切な位置に光を照射できるため分析精度を向上できる。

図１は本発明の構成例を示す斜視図である。 図２は本発明の第１センサの構成例であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 図３は本発明の第２センサの構成例であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。 図４は本発明の第２センサの他の構成例であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。 図５は搬送位置調整手段を備えた本発明の構成例を示す斜視図である。 図６は光照射手段を備えた本発明の構成例を示す斜視図である。 図７は第１センサ、第２センサのＯＮ／ＯＦＦ状態の説明図である。 図８は第１の演算手段、第２の演算手段、制御手段における各処理の説明図である。

本発明の分析装置は、光照射ユニットの上流側に備えた第１センサと第２センサで光照射ユニットにおける光の照射に必要なワークの情報を把握する。本発明ではワークの側面情報を取得する第２センサと、ワークの上面情報を取得する第１センサとを併用することで、一方のセンサのみで測定した場合に生じる測定エラーを解消できる。例えばナットなどのように開口部を有するワークに対して第１センサからセンシング波をワーク上面に照射した場合、該ワークの開口部前後のワークの存在は検出できるが、開口部にはワークが存在しないため、１個のワークであるにもかかわらず、開口部の前後で別個のワーク、すなわち、２個のワークが存在すると誤検出する可能性がある。しかしながら第２センサを設けてワークの側面からセンシング波を照射すれば、上記のような開口部を有していても同一のワークであると判断できる。このように一つのワークに対して異なる方向からセンシング波を照射し、第１センサから得られた情報と第２センサから得られた情報を統合することでワークに対する光の照射可能範囲を正確に把握できる。

更にワークに対して第１センサから照射されたセンシング波の照射位置と、ワークに対して光照射ユニットから照射された光の照射位置とが、搬送手段の進行方向と平行する同軸上となるように配置することで、第１センサで得たワーク上面の情報を光照射ユニットでの光照射位置の決定に利用できる。

以下、本発明の分析装置、及び該分析装置を用いた分析方法について、図１～８を参照しながら説明する。
図１に示すように本発明の分析装置３は、第１センサ１、第２センサ２、搬送手段４、光照射ユニット７を備えている。

搬送手段４は上流側で供給されたワーク５を第１センサ１、第２センサ２（以下、まとめて「センサユニット」ということがある。）、光照射ユニット７を介して下流側に搬送する手段である。

搬送手段４はワーク５を一方向ｘに運搬する。搬送手段４には各種公知のコンベアを使用でき、一定間隔で設置したローラーを回転させてワーク５を搬送するローラコンベア、ベルトの終始点を繋げてループ状にしたベルトを駆動させてワーク５を搬送するベルトコンベア等が例示され、ワーク５の大きさ等によって適宜選択すればよい。本発明では比較的小さなワーク５も搬送できるベルトコンベアが好ましい。
搬送手段４はワーク５を一定のスピードで搬送する連続稼働方式、ワーク５を一時的に静止状態にできるＳＴＯＰ／ＧＯ方式のいずれも採用可能である。本発明の分析装置３ではワーク５を静止状態にしなくても光照射ユニット７においてワーク５に光７ｃを照射して分析できるため、搬送手段４は連続稼働方式が好ましいが、ワーク５に光７ｃを照射するタイミングに合わせてワーク５を静止状態にするＳＴＯＰ／ＧＯ方式を採用してもよい。

ワーク５を搬送手段４に供給する手段は特に限定されず、人手、コンベア、振動フィーダ、シューター、ロボットアームフィードなど任意の供給手段を採用できる。搬送手段４上の各ワーク５は進行方向の前後で搬送される他のワークとの間に間隔が開いていればよい。ワーク間の間隔は均等、不均等のいずれでもよい。また搬送手段４上のワーク５は進行方向と交差する幅方向ｙに複数のワーク５が並置しないように搬送手段４上に供給することが好ましい。

第１センサ１と第２センサ２は、ワーク５に夫々第１のセンシング波１ｃ、第２のセンシング波２ｃを照射する照射ユニットを有するセンサである。第１センサ１と第２センサ２を併用すると搬送手段４上のワーク５の形状が不均一であったり、ワーク５の向きや傾き、サイズなどが夫々異っていても光照射ユニット７における光の照射可能範囲の判定に必要な情報を取得できる。第１センサ１と第２センサ２は夫々センシング波１ｃ、２ｃをワーク５に照射してワーク５の有無に関する情報を取得する。センシング波１ｃ、２ｃとしてはワーク５の有無を測定可能な各種センサ媒体を使用でき、例えば光、超音波などを使用できる。第１センサ１と第２センサ２は同一、または異なるセンサ媒体を使用できる。第１センサ１と第２センサ２は好ましくは変位センサである。
変位センサとしては、好ましくは光学式変位センサ、超音波式変位センサであり、より好ましくは光学式変位センサである。
また光学式変位センサとしては、三角距離方式、ＰＳＤ方式、正反射方式、拡散反射方式など各種公知の測定方式を採用できる。

第１センサ１の照射方式はスポットビーム方式が好ましい。光照射ユニット７から照射される光７ｃはスポット光であるため、第１センサ１から照射されるセンシング波１ｃがスポットビーム方式でも必要な情報を取得できる。またスポットビーム方式はラインビーム方式と比べて処理情報量が少ないため短時間で光７ｃの照射可能範囲を決定できる。

第１センサ１はセンシング波１ｃの発信部１ａと受信部１ｂとを備えた反射型センサでもよいし、発信部１ａと受信部１ｂを別々に備えた透過型センサのいずれでもよく、好ましくは反射型センサである。
透過型センサを使用する場合、例えばローラコンベアなどのようにローラー間に隙間を有するコンベアのローラー間の隙間の下方にセンシング波１ｃの受信器を設ける。
反射型センサを使用する場合、例えば図２に示すようにセンシング波１ｃを照射する発信部１ａと物体（ワーク５、または搬送手段４）に当たって反射する反射波１ｄを受光する受信部１ｂとを同一の装置に有する第１センサ１を使用する。

第１センサ１は、搬送手段４上を搬送されるワーク５の上面５ａにセンシング波１ｃを照射するように搬送手段４の上方に設けられている。稼働中、第１センサ１は固定した角度１ｅでセンシング波１ｃを照射するように固定設置される。発信部１ａからのセンシング波１ｃの角度１ｅは例えば搬送手段４の表面に対して略垂直でもよいが、これに限定されず、ワーク５の高さ、形状、特にワーク５の上面５ａの凹凸の状態や受信部１ｂの受信状況など考慮して、ワーク５の上面５ａに照射漏れやセンシング波１ｃの受信に不具合が生じないように適宜設定すればよい。

また発信部１ａからのセンシング波１ｃの照射角度１ｅは光照射ユニット７の光７ｃの照射角度と同じにすることも好ましい実施態様である。センシング波１ｃの照射角度１ｅを光照射ユニット７の光７ｃの照射角度と同じにすることで、第１センサ１で得られた情報に基づいてワークの上面５ａのより適切な位置に光７ｃを照射できる。

搬送手段４の幅方向における第１センサ１の設置位置も特に限定されず、搬送される各ワーク５の上面５ａにセンシング波１ｃを照射できるように適宜設定すればよい。
ただし、第１センサ１の設置位置は、ワーク５に対して第１センサ１から照射されるセンシング波１ｃの照射位置１ｇと、該センシング波１ｃが照射された該ワーク５が搬送されて前記光照射ユニット７から該ワーク５に対して照射される光７ｃの照射位置７ｇとが、搬送手段４の進行方向ｘに対して平行な同軸４ｅ上となるように配置する。第１センサ１の照射位置１ｇと光照射ユニット７の照射位置７ｇとが、同軸上、すなわち、搬送手段４の幅方向ｙにおける端部からの位置１ｆと位置７ｆとが同じ距離となるように第１センサ１と光照射ユニット７とを配置する。ワーク５は搬送手段４により一直線上に移動するため、ワーク５の上面のセンシング波１ｃの照射位置上の照射可能範囲に光照射ユニット７から光７ｃを照射できる。一方、ワーク５に対する光照射ユニット７の光照射範囲は第１センサ１で得られた情報に基づいて決定するため、両者の照射位置が同軸４ｅ上にない場合、適切な位置に光７ｃを照射できなくなる。

第２センサ２は、搬送手段４上のワーク５の有無を判定するセンサであり、搬送されるワーク５が第２センサ２のセンシング波２ｃによってワーク５の有無を判断できる。
第２センサ２の照射方式はラインビーム方式、スポットビーム方式のいずれも採用可能であるが、高さ方向により広範囲に測定できるラインビーム方式が好ましい。特に第２センサ２はワーク５の存否に関する情報取得を目的としているためラインビーム方式であれば、ワーク５の側面に空隙があってもワーク５が存在すると判定できる。第２センサ２がスポットビーム方式の場合、該スポット照射箇所に空隙があると該空隙前後のワーク５の同一性の判断精度が低下することがある。

第２センサ２は、搬送手段４の進行方向ｘと交差する幅方向ｙからワークの側面５ｂにセンシング波を照射する位置に設けられている。稼働中、第２センサ２は固定した角度２ｅにセンシング波２ｃを照射するように固定設置される。上から見たときの発信部２ａからのセンシング波２ｃの照射角度２ｅは例えば搬送手段４の進行方向中心線４ｇに対して略直交方向でもよいが、これに限定されず、ワーク５ａの高さ、形状、特にワーク５の側面５ｂの凹凸の状態や受信部２ｂの受信状況など考慮して、ワーク５の側面５ｂに照射漏れやセンシング波の受信に不具合が生じないように適宜設定すればよい。

第２センサ２は、少なくともセンシング波２ｃを照射する発信部２ａを有する。発信部２ａから照射されたセンシング波２ｃを受ける受信部２ｂを第２センサ２に設けて反射型センサとしてもよいし、あるいは第２センサ２とは別途第２センサ受信器２ｇを設けて透過型センサとしてもよい。第２センサ２はワーク５の有無の判断を目的としているため好ましくは透過型センサである。

第２センサ２を例えば図３に示すような反射型センサとする場合は、第１センサ１と同様、変位センサが好ましい。反射型センサとする場合、第２センサ２は、搬送手段４の進行方向ｘと交差する幅方向ｙにセンシング波２ｃを照射する位置に設けると共に、搬送されるワーク５を挟んで搬送手段４の幅方向ｙで第２センサ２と対向する位置にセンシング波２ｃを反射するリフレクタなどの反射板２ｆを設けて、反射するセンシング波（反射波）２ｄを受信部２ｂで受信できるように設けることが好ましい。
また反射型センサの場合、搬送手段４の表面から第２センサ２のセンシング波２ｃまでの高さは通過するワーク５がセンシング波２ｃを遮断するようにワーク５の高さに応じて適宜調整すればよいが、異なる高さのワーク５が混在する場合は、高さできるだけ低くして搬送手段４の表面近くとすることが好ましい。反射型センサを用いる場合、より確実にワーク５を検出するためには第２センサ２に複数の発信部２ａ、受信部２ｂを設けて異なる高さ方向の位置でセンシング波２ｃを発射、受信するラインビーム方式センサを用いることも好ましい。

また第２センサ２を図４に示すような透過型センサとする場合は、第２センサ受信部２ｂはワーク５を間に挟むように第２センサ２に対向配置することが好ましい。例えば第２センサ２は、搬送手段４の進行方向ｘと交差する幅方向ｙにセンシング波２ｃを照射する位置に設けられており、第２センサ受信部２ｂは、搬送されるワーク５を搬送手段４の幅方向ｙで挟んで第２センサ２と対向するように配置することが好ましい。
透過型センサの場合も反射型センサと同様、搬送手段４の表面から第２センサ２のセンシング波２ｃまでの高さは通過するワーク５がセンシング波２ｃを遮断するようにワーク５の高さに応じて適宜調整すればよいが、異なる高さのワーク５が混在する場合は、できるだけ搬送手段４の表面に近い方が好ましい。透過型センサの場合、より確実にワーク５を検出するために発信部２ａを複数設けて異なる高さでセンシング波２ｃを発射するラインビーム型センサが好ましい。透過型センサとしてラインビーム型センサを用いるとスポットビーム型センサと比べてより確実にワーク５を検出できるため好ましい。

第１センサ１に対する第２センサ２の設置位置は特に限定されないが、搬送手段４の上方から発射されたセンシング波１ｃがワーク５の上面５ａに照射されたとき、第２センサ２から発射されたセンシング波２ｃも該ワーク５の側面５ｂに照射されるように配置することが好ましい。より好ましくは図１に示すように第１センサ１からのセンシング波１ｃと第２センサ２からのセンシング波２ｃとが同一地点で交差するように第１センサ１と第２センサ２を設けることが好ましい。
また本発明では第１センサ１と第２センサ２は、各センシング波が交差しないように第１センサ１、または第２センサ２が搬送手段４の上流側に設けられていてもよい。この場合は各センサで得られた情報と搬送速度とをコンピュータに入力し、ワークに照射された第１センサ１のセンシング波照射時間と第２センサ２のセンシング波照射時間をリンクさせて搬送手段４上のワークの存否状態を把握できるように処理することが好ましい。

本発明では図５に示すように、ワーク５が第１センサ１の照射位置１ｇを通過するように第１センサ１、及び第２センサ２の上流側に搬送手段４の幅方向ｙにおけるワーク５の位置を調整する手段、例えば搬送位置調整手段６を設けたり、あるいは直進フィーダー（リニアフィーダー）のようにワーク５を整列させて搬送手段４に供給する手段を用いてもよい。
搬送されるワーク５は搬送位置調整手段６と衝突すると軌道が変化し、照射位置１ｇのライン４ｇ上に移動するので、より確実にワーク５に第１センサ１からのセンシング波１ｃを照射できる。特に搬送位置調整手段６はワーク５が不定形であり、互いに異なる形状を有している場合や、ホッパーなどのように搬送手段４の定位置にワーク５を載置できないような供給手段と組み合わせる場合に有効である。

搬送位置調整手段６としては板状、棒状など各種形状の整流手段を採用でき、好ましくは板状（整流板）である。
搬送位置調整手段６は必要に応じて適宜設置すればよく、設置数は１または２以上である。複数の搬送位置調整手段６を用いる場合、搬送手段４の幅方向ｙで対向するように設けてもよい。
搬送位置調整手段６の設置角度や位置はワーク５が第１センサ１の照射位置１ｇ上となるように適切に調整することが好ましい。

本発明の分析装置３は、センサユニットの下流側でワーク５に光７ｃを照射する光照射ユニット７を有する。
光照射ユニット７はワーク５に光７ｃを照射する手段であり、好ましくはＸ線またはレーザーを照射する手段である。光照射ユニット７から照射された光に基づいてワーク５の元素組成や含有物質等を分析できる。照射した光７ｃの分析には各種公知の分析機器を使用できる。この分析結果に基づいて光照射ユニット７の下流側でワーク５を選別する手段を設けることも好ましい実施態様である。

光照射ユニット７を有する分析機器としてはラマン分光法やレーザー誘起ブレークダウン分光法など、分析対象にレーザーを照射する分析機器、紫外・可視・赤外の各種分光分析方法などの光を照射する分析機器、蛍光Ｘ線分析法などのＸ線を照射する分析機器が例示される。光照射ユニット７から照射される光７ｃは例えばＸ線、紫外線、可視光線、赤外線などである。

第１センサ１と第２センサ２によって得られた搬送手段４上のワーク５の位置、およびワーク５の上面の開口部５ｃの位置情報などに基づいて光７ｃの照射範囲、具体的には発射タイミングを調節することで例えば不定形かつ開口部５ｃを有するようなワーク５が複数搬送されても、複数のワーク５を夫々個別に区別し、更にワーク５の開口部５ｃを避けてワーク５に確実に光７ｃを照射できる。

本発明では更にローラーエンコーダ８を設けてコンベアの移動距離あたりのセンシング波発信数を設定し、第１センサ１、第２センサ２でワーク５を検知した後の距離情報を取得することも好ましい。ローラーエンコーダ８、第１センサ１、第２センサ２からの情報をコンピュータなどの演算手段に入力してワーク５の存否、隣接するワーク５間の距離、ワーク５の上面５ａの情報を統合し、得られた情報に基づいて各ワーク５に照射できる光７ｃの照射可能範囲、照射回数を決定できる。
上記本発明の構成によれば、搬送されるワーク５が空隙を有していても１個のワークと判断できると共に、各ワークの上面５ａの情報を把握できるため、光７ｃの照射位置、照射回数の把握が容易であり、高精度で分析できる。

本発明の分析装置３は、第１センサ１から得られたワーク５の上面情報と、第２センサ２から得られた該ワーク５の側面情報に基づき、光照射ユニット７において該ワーク５に対する光照射可能範囲を決定する第１の演算手段と、
第１の演算手段によって決定された光照射可能範囲に基づき、光照射ユニット７における光７ｃの照射回数および照射時間を決定する第２の演算手段と、
第２の演算手段によって決定された照射回数および前記照射時間に基づき、光照射ユニット７における該ワーク５に対する光７ｃの照射を制御する手段と、を備えていることも好ましい実施態様である。

第１の演算手段と第２の演算手段は入力されたデータを処理するコンピュータなどの演算装置であり、光７ｃの照射を制御手段は、該演算装置から受領した演算結果に基づいて光照射ユニット７における光照射のタイミング、回数等を制御する手段である。

また例えば第１センサ１、第２センサ２で検出したワークの進行方向長さと、光照射位置とをＰＬＣ（Programmable Logic Controller）内部に記録し、該記録に基づいて光の照射動作を制御してもよい。そして光の照射動作はＰＬＣ内部の高速タイマーで制御してもよい。

本発明の分析装置３の分析方法では、ワーク５が第１センサ１のセンシング波１ｃの照射位置１ｇに到達すると、センシング波１ｃによって通過するワーク５の上面５ａの情報、例えばワーク５の開口部５ｃの有無や凹凸の状態などに関する情報が例えば照射したセンシング波１ｃと受信したセンシング波１ｄとを比較してセンシング波の減衰量、強度変化、干渉縞の間隔変化、散乱、或いは受信の有無などを公知の方法で分析することで得ることができる。これらの情報が第１の演算手段に入力されたデータから得られる。また同様にワーク５が第２センサ２のセンシング波照射位置に到達すると、センシング波２ｃによって通過するワーク５の側面５ｂの情報、例えばワーク５の有無などに関する情報が第１の演算手段に入力されたデータ入力から得られる。好ましくはローラーエンコーダ８から移動距離に関する情報も第１演算手段にデータ入力される。移動距離はローラーエンコーダ８から出力されるローラ１回転当たりのパルス数により算出してもよいが、光照射位置の精度を高めるには、分解能の高いローラーエンコーダを用いることが好ましい。第１演算手段ではこれら入力されたデータに基づいてデータ入力された対象ワーク５に対する光照射ユニット７における光照射可能範囲を決定する。

例えば図７は図１に示すような構成において、第１センサ１のセンシング波１ｃ（図中省略）と、第２センサ２のセンシング波２ｃ（図中省略）をワーク５に照射し、センシング波が遮断されない場合をＯＦＦ、遮断される場合をＯＮとして得られたＯＮ／ＯＦＦ情報に関する説明図である。図７では各ワーク５－１とワーク５－２間の間隔５ｄでは第１センサ１、第２センサ２ともにセンシング波が遮断されないため、ＯＦＦ状態であることを示すデータが各センサから第１演算手段に入力される。このとき第１センサ１と第２センサ２から入力されたデータはいずれもＯＦＦであることを示しているため（Ｃ）、第１の演算手段ではワーク５が存在していないと判断する。

そしてワーク５－２の移動方向先端部分が第１センサ１の照射位置１ｇを通過するとセンシング波１ｃが遮断されてＯＮ状態であることを示すデータが第１の演算手段に入力される。これにより第１の演算手段ではワーク５－２が存在すると判断される。このとき、第２のセンサ２から入力されるデータはＯＮ／ＯＦＦのいずれでもよい。すなわち、第１の演算手段では第１センサ１からの入力データがＯＮ／第２センサ２からの入力データがＯＮまたはＯＦＦの場合、または第１センサからの入力データがＯＦＦ／第２センサ２からの入力データがＯＮの場合にワーク５－２が存在すると判断（Ｂ）する。
更に第１センサ１からの入力データがＯＦＦ／第２センサ２からの入力データがＯＮの場合、この区間はワーク５上面に開口部５ｃがあり（Ｂ２）、ワーク５－２が存在していないと判断する。
そしてワーク５－２の移動方向後端部分が第１センサ１の照射位置１ｇを通過すると再び第１センサ１のセンシング波１ｃは遮断されなくなるためＯＦＦ状態であることを示すデータが第１の演算手段に入力される。同様に該ワーク５－２が第２センサ２を通過すると第２センサ２のセンシング波２ｃは遮断されなくなるためＯＦＦ状態であることを示すデータが第１の演算手段に入力される。このとき第１センサ１と第２センサ２から入力されたデータはいずれもＯＦＦであることを示しているため（Ａ）、第１の演算手段ではワーク５－２が存在していないと判断する。

上記入力情報に基づいて第１の演算手段では、区間Ｂが１個のワーク５－２であること、また該区間Ｂのワーク５－２にはワーク５－２が存在しない区間Ｂ２とワーク５－２が存在する区間Ｂ１（Ｂ１－１～Ｂ１－３）があり、したがって同一ワーク５－２における光照射可能範囲は各区間Ｂ１（Ｂ１－１～Ｂ１－３）であると決定できる。

第２の演算手段では、第１の演算手段により決定された区間Ｂの光照射可能範囲である各区間Ｂ１－１～Ｂ１－３に対して光照射ユニット７において照射する光７ｃの照射回数、及び照射時間が決定される。
例えば光照射ユニット７を有する分析装置が蛍光Ｘ線分析法などのＸ線を照射する分析装置である場合、ワーク５－２の上面区間Ｂ中の照射可能区間Ｂ１～Ｂ３の少なくとも１以上の区間においてＸ線を照射する。同一ワーク５－２に対してＸ線の照射時間が長くなる程、分析精度が向上するため、照射可能な区間を合計した全区間において照射回数は少なくとも２回以上とすると共に各照射時間もできるだけ長くなるように設定してＸ線を照射することが好ましい。照射回数、及び照射時間は第１の演算手段から入力された各区間Ｂ１－１～Ｂ１－３の長さに関するデータに加えて、ワーク５－２の移動速度に関するデータ、光照射ユニット７の照射インターバルに関するデータなどに基づいて第２の演算手段で決定される。例えば図７の場合、区間Ｂ１－１、区間Ｂ１－２、区間Ｂ１－３において照射可能であるため、照射回数は３回に決定される。照射時間は、区間Ｂ１－１、区間Ｂ１－２、区間Ｂ１－３におけるワーク５－２のｘ軸方向の長さとコンベアの移動速度により演算される。具体的には、ワーク５－２の区間Ｂ１－１の長さが１ｃｍ、区間Ｂ１－２の長さが３ｃｍ、区間Ｂ１－３の長さが２ｃｍの場合、コンベアの移動速度が１ｃｍ／秒であれば、照射時間は区間Ｂ１－１が１秒、区間Ｂ１－２が３秒、区間Ｂ１－３が２秒であり、合計照射時間は６秒と決定される。

また例えば光照射ユニット７を有する分析装置がレーザー誘起ブレークダウン分光法などのレーザーを照射する分析装置の場合も同様に同一ワーク５－２に対してＸ線の照射回数が多くなる程、分析精度が向上するため、区間Ｂ中の区間Ｂ１－１～Ｂ１－３の少なくとも１以上、好ましくは少なくとも２以上の区間にレーザーを照射する。
照射回数、及び照射時間は、第１の演算手段から入力された各区間Ｂ１－１～Ｂ１－３の長さに関するデータに加えて、ワーク５－２の移動速度に関するデータ、光照射ユニット７のレーザーパルス幅とレーザー照射インターバルに関するデータなどに基づいて第２の演算手段で決定される。図７の場合、レーザーパルス幅とレーザー照射インターバル、区間Ｂ１－１、区間Ｂ１－２、区間Ｂ１－３におけるワーク５－２のｘ軸方向の長さとコンベアの移動速度により演算される。具体的にはワーク５－２の区間Ｂ－１の長さが０．２ｃｍ、区間Ｂ－２の長さが０．６ｃｍ、区間Ｂ－３の長さが０．４ｃｍ、コンベアの移動速度が１ｃｍ／秒、レーザーパルス幅が５ｍ秒、レーザー照射間隔が５０ｍ秒の場合、照射回数は、区間Ｂ－１は３回、区間Ｂ－２は１０回、区間Ｂ－３の７回に決定される。照射時間は、区間Ｂ－１が１５ｍ秒、区間Ｂ－２が５０ｍ秒、区間Ｂ－３が３５ｍ秒であり、合計照射時間は１００ｍ秒と決定される。

第２の演算手段で決定された照射回数および照射時間が光照射ユニット７の光を照射する装置を制御する手段（図中省略）に送られる。例えばワーク５－２が光照射位置に到達するタイミングで第２の演算手段から光照射の制御手段に射出信号が伝達されると、予め決定されたワーク５の照射位置に向けて光照射ユニット７から光が照射される。この照射を決定された照射回数、照射時間繰り返すことで光照射ユニット７においてワーク５－２の分析に必要な情報、例えばワークが放射または吸収する光のスペクトルや、ワークから発せられる蛍光Ｘ線のエネルギーなど照射毎に入手できる。そして得られた情報を処理することでワークを分析できる。得られたワークの情報を照射回毎に分析して特定の値が最も高い分析結果、または全照射回の分析結果から算出した平均値、に基づいてワークを分析することも好ましい。例えばワーク５を構成する合金等の組成元素分析は、得られた複数の分析データを平均化したり、あるいは複数の情報から検出強度から最大値を示したデータを選択することで、照射が１回のみの分析と比べて分析精度を向上できる。

本発明では搬送手段４上を搬送されるワーク５の上面５ａの異なる位置にＸ線またはレーザーを２回以上照射することで分析精度を向上できる。特に本発明の装置を用いると、連続稼働方式で搬送中のワーク５、すなわち光照射時にワーク５を止めることなく、光照射できるためワーク５の分析処理効率が高い。

第１の演算手段、第２の演算手段、制御手段における各処理の一例、および分析方法を図８に基づいて説明する。
第１の演算手段に入力された第２センサ２から取得したデータ（図中、第２センサ）に基づいて、第２センサ２が反応し続けている区間（ＯＮ状態）を１個のワークとして固有の識別番号を付与すると共に、該ＯＮ状態の区間の長さに基づいて該ワークの進行方向長さを測定する。また第１センサ１から取得したデータ（図中、第１センサ）から、第１センサ１が反応し続けている区間（ＯＮ状態）をワークに対する光照射可能範囲とする。この際、第１センサがワークのＯＮ状態となった区間に対して第１センサ１の該最小区間（図中、Ｔ１：検出サイズ設定値）、すなわち光照射可能範囲の最小限の長さを決めておき、Ｔ１よりもＯＮ状態が短い場合を光照射可能範囲から排除してもよい。これにより、ワーク以外のゴミや不純物などに対する光照射や光照射可能範囲が不十分な箇所に対する誤照射を排除できる。
第２の演算手段では、レーザーを同一ワークに対して複数回照射する場合に必要となるレーザーの待機時間であるレーザー照射最短間隔（図中、Ｔ２）と、光照射可能範囲（第１センサＯＮ区間）に基づいてレーザー照射回数（図中、照射回数カウント）、及び照射時間を決定する。図示例では照射時間は示していないが照射可能範囲内において照射時間を適宜調整する。光照射ユニット７からのレーザー照射最短間隔（例えば５０ｍｓ）を考慮して、第１センサ１で所定時間ＯＮ状態となった光照射可能範囲の中からレーザー照射位置（図中、照射位置１～４）を決定すると共に、同一ワークにおけるレーザー照射回数をカウントする（図中、照射回数カウント）。

次に第２の演算手段の結果に基づいてレーザー照射の制御手段にレーザーの射出信号を送信する（図中、光照射処理）。第１センサ１におけるセンシング波照射に関する取得データに基づいてセンシング波照射から所定時間経過したタイミング、例えばワーク５が光照射ユニット７の光照射位置７ｇに移動したタイミングでレーザー照射を制御する手段例えば光照射ユニット７を有する分析装置にレーザー射出信号が送信され、該信号を受信したレーザー照射制御手段からレーザー１がワーク５の所定の位置に向けて照射される。そして該レーザー照射によりワーク分析に必要な情報が例えば分光器受光手段を経由して収集される。図示例では同一ワークに対してレーザーが４回照射されている。レーザー照射回数は適宜設定できるが、分析精度を高めるためには少なくとも２回以上、レーザーを照射することが好ましい。
分析機器では取得したワーク分析に必要な情報に基づいてワークを分析する。なお、ワークの分析方法は特に限定されず、例えば情報入手後次のレーザー照射までに各情報を分析してもよいし、ワーク毎にまとめて情報を分析してもよい。
またワークの分析は、同一ワークに対する照射毎の分析結果を平均して判断してもよいし、特定の値に注目して最も高い値を検出した分析結果のみに基づいて判断してもよい。

以上のように本発明の分析装置、及び該分析装置を用いた分析方法によれば従来と比べて高い精度でワークを分析することができる。

本発明で分析対象となるワークは各種工業製品の製造工程で使用される部品類だけでなく、各種廃棄物も対象とできる。
部品類としてはネジ、ボルト、ナットなどの固定具、コンデンサ、コイル、抵抗などの電子部品；その他各種製品製造部品；製造中間品などが例示される。
廃棄物としては貴金属、鉄、非鉄などの有価金属材料；ゴム、プラスチック、木などの有機物材料；ガラス、シリコン、セラミックスなどの無機非金属材料などが挙げられる。また廃棄物は溶解、燃焼、物理選別などの前処理が施されたものであってもよい。廃棄物の具体例としては上記部品類の他、指輪等の宝飾品類、歯科廃棄物、廃電子基板などが挙げられる。

１ 第１センサ
１ａ 発信部
１ｂ 受信部
１ｃ 第１センサからのセンシング波
１ｄ 反射波
１ｅ 第１センサから照射されたセンシング波の角度
１ｆ 第１センサから照射されたセンシング波の搬送手段端部からの位置
１ｇ センシング波照射位置
２ 第２センサ
２ａ 発信部
２ｂ 受信部
２ｃ 第２センサからのセンシング波
２ｄ 反射波
２ｇ 第２センサ受信器
２ｅ 第２センサから照射されたセンシング波の角度
２ｆ 反射板
３ 分析装置
４ 搬送手段
４ｅ 進行方向に対して平行な同軸
４ｇ 搬送手段の進行方向中心線
５ ワーク
５ａ ワークの上面
５ｂ ワークの側面
５ｃ ワークの開口部
５ｄ ワーク間の間隔
６ 搬送位置調整手段
７ 光照射ユニット
７ａ 発信部
７ｂ 受信部
７ｃ 光照射ユニットから照射された光
７ｄ 反射波
７ｆ センシング波照射手段から照射されたセンシング波の搬送手段端部からの位置
７ｇ 光照射位置
８ ローラーエンコーダ
ｘ 搬送手段の移動・進行方向（ワーク搬送方向）
ｙ 搬送手段の幅方向
ｚ 高さ方向
Ｂ、Ｄ ワークが存在する区間
Ａ、Ｃ、Ｅ ワークが存在しない区間
Ｂ２ 空隙区間
Ｂ１（Ｂ１－１～Ｂ１－３） ワーク存在区間
Ｔ１ 検出サイズ設定値
Ｔ２ 照射最短間隔
Ｔ３ 移動時間

Claims (10)

1. ワークを光照射により分析する分析装置であって、
   前記ワークを搬送する搬送手段と、
   第１センサと、
   第２センサと、
   光照射ユニットを有し、
   前記第１センサは、前記搬送手段上を搬送される前記ワークの上面に第１のセンシング波を照射するように前記搬送手段の上方に設けられており、
   前記第２センサは、前記搬送手段の進行方向と交差する幅方向から前記ワークの側面に第２のセンシング波を照射する位置に設けられており、
   前記光照射ユニットは、前記第１センサおよび前記第２センサよりも搬送手段の進行方向下流側に設けられており、
   前記ワークに対して前記第１センサから照射されるセンシング波の照射位置と、前記ワークに対して前記光照射ユニットから照射される光の照射位置とが、前記搬送手段の進行方向に対して平行な同軸上に配置されている分析装置。
2. 前記第１センサから得られた前記ワークの上面情報と、前記第２センサから得られた前記ワークの側面情報に基づき、前記光照射ユニットにおいて前記ワークに対する光照射可能範囲を決定する第１の演算手段と、
   前記光照射可能範囲に基づき、前記光照射ユニットにおける光の照射回数および照射時間を決定する第２の演算手段と、
   前記照射回数および前記照射時間に基づき、前記光照射ユニットにおける前記ワークに対する光の照射を制御する手段と、
   を備えた請求項１に記載の分析装置。
3. 前記第１センサはセンシング波を発信する発信部と、前記センシング波の反射波を受信する受信部とを有するものである請求項１または２に記載の分析装置。
4. 前記第２センサは照射したセンシング波を受信する第２センサ受信器を有しており、
   前記第２センサ受信器は、搬送される前記ワークを挟んで前記第２センサと前記搬送手段の幅方向で対向するように設けられている請求項１～３のいずれかに記載の分析装置。
5. 前記ワークが前記第１センサの照射位置を通過するように前記第１センサ、及び前記第２センサの上流側に搬送手段の幅方向における前記ワークの位置を調整する搬送位置調整手段が設けられている請求項１～４のいずれかに記載の分析装置。
6. 前記光照射ユニットから照射された光に基づいて前記ワークの元素組成を分析するものである請求項１～５のいずれかに記載の分析装置。
7. 前記光照射ユニットから照射する光がＸ線またはレーザーである請求項１～６のいずれかに記載の分析装置。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の分析装置を用いたワークの分析方法であって、
   前記光照射ユニットはＸ線またはレーザーを照射する手段であり、
   前記搬送手段上を搬送される前記ワークの上面の異なる位置に前記Ｘ線または前記レーザーを２回以上照射する分析方法。
9. 前記Ｘ線またはレーザーを、搬送中の前記ワークに対して照射する請求項８に記載の分析方法。
10. 前記２回以上の前記Ｘ線または前記レーザーの照射によって得られたワークの情報を照射回毎に分析して特定の値が最も高い分析結果、または全照射回の分析結果から算出した平均値、に基づいてワークを分析するものである請求項８または９に記載の分析方法。

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