JP3198202U - 選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック類等の破砕物等であっても、それらの破砕物の中から排除するべき金属やガラスを検出してそれを確実に除去することのできる選別装置を提供する。【解決手段】ベルトコンベヤ１０の物品搬送路を複数の仮想レーンの集合体と見做して、各仮想レーンに対応させて除去手段２０を設ける。また、ベルトコンベヤ１０で搬送される各物品ＭにＸ線を照射して得られるＸ線透過画像に基づいて、各物品の中から不良品を検出し、不良品とされた物品がベルトコンベヤ１０上のどの仮想レーン上に存在するかを、Ｘ線透過画像から特定する。そうして特定された仮想レーンに対応する除去手段２０を駆動させることにより、不良品をそのベルトコンベヤ１０上から排除する。【選択図】図１

Description

本考案は、ベルトコンベヤで搬送される物品にＸ線を照射して得られるＸ線透過画像から不純物が混じっている不良品を検出し、その結果に基づいて不良品を選択的に除去する選別装置に関する。

プラスチック類の産業廃棄物をリサイクルするには、プラスチック類を種類別に分別した後、それを細かく破砕して、金属等の不純物を磁選機にて除去するが、非鉄金属やガラス等が破砕物に含まれていると、磁選機ではそれらを除去できない問題がある。

こうした不純物を除去する装置としては、例えば、下記特許文献１に記載の装置を挙げることができる。この特許文献に記載の物品検査装置では、物品にＸ線を照射し、得られたＸ線透過画像から異物を検出し、その検出結果に基づいて下流側の選別装置でその異物が含まれる物品を排除する。そのため、不純物が含まれる物品については、これらを確実に抽出することができる。

特許第４６４７５２２号公報

ところが、この特許文献１に記載の装置では、予め物品サイズが決まったものを検査対象とするため、形状やサイズが一定しない破砕物の検査には、適用することができない。特に、破砕されたプラスチック類は、数ミリ程度の大きさからその数倍程度の大きさのものまでが混在し、それらが平ベルト上に散在した状態で搬送されるため、特許文献１に記載の装置では、金属やガラス等は検出できても、それらが含まれる種々のサイズの物品の中から、それらを選択的に除去することは、極めて困難である。

本考案は、こうした問題に鑑みて開発したもので、様々な大きさの物品が混在しながら搬送される破砕物等であっても、それらの破砕物の中から排除すべき物品を抽出してそれを確実に除去することのできる新たな選別装置を提供することを課題とする。

本考案に係る選別装置は、ベルトコンベヤ上に散在する物品の中から不良品と判定された物品を選択的に除去する選別装置であって、
前記ベルトコンベヤ上の物品搬送面を複数の仮想レーンの集合体と見做して、各仮想レーンに対応させて設けた除去手段と、
前記ベルトコンベヤで搬送される各物品にＸ線を照射し、得られたＸ線透過画像に基づいて各物品の中から不良品を検出する不良品検出手段と、
検出された不良品が前記ベルトコンベヤ上のどの仮想レーン上に存在するかを、前記Ｘ線透過画像から検出するレーン検出手段と、
検出された仮想レーンに対応する除去手段を作動させて、不良品を前記ベルトコンベヤ上から除去させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

ここで扱う物品は、例えば、産業廃棄物としてのプラスチック類の破砕物であり、そこには、種々のサイズのものが混在する。そうした物品がベルトコンベヤ上に散在した状態で搬送されるから、その物品搬送面を複数の仮想レーンの集合体と見做し、見做した各仮想レーンに対応させて除去手段を設けておく。そして、不良品検出手段において、ベルトコンベヤで搬送される各物品にＸ線を照射し、得られたＸ線透過画像に基づいて、各物品の中から不良品を検出する。不良品が検出されると、レーン検出手段が、その不良品がベルトコンベヤ上のどの仮想レーン上に存在するかをＸ線透過画像から検出し、その検出結果を受けて、制御手段が、検出した仮想レーンに対応する除去手段を作動させて、不良品をベルトコンベヤ上から除去する。

不良品は、例えば、プラスチック類から分離された金属やガラス、或いは、それらがプラスチック類の中に残っている、ラインから排除すべき物品である。そうした不良品は、Ｘ線透過画像に鮮明に映し出されるから、ベルト上に破砕物が散在していても、それを容易に検出することができる。そして、仮想レーンの幅を物品の最小サイズに対応させた幅とし、それらの仮想レーン毎に除去手段を設ける構成としておけば、不良品が最小サイズの物品でも、また、それを大きく超えるサイズの物品でも、それらのサイズに対応させた幾つかの除去手段を作動させることにより、小さいものから大きいものまでを、確実にライン外へ排除することができる。

図１は、本考案を説明するための概略構成図を示したものである。この図において、選別装置１００は、散在した状態の物品Ｍを搬送するベルトコンベヤ１０と、ベルトコンベヤ１０上の複数条の仮想レーンに対応させて設けた除去手段２０と、その除去手段２０の上流側において、ベルトコンベヤ１０で搬送される各物品ＭにＸ線Ｂを照射し、得られたＸ線透過画像に基づいて、各物品Ｍの中から不良品Ｒを検出する不良品検出手段３０と、検出された不良品Ｒがベルトコンベヤ１０上のどの仮想レーン上に存在するかを、Ｘ線透過画像から検出するレーン検出手段３１と、検出された仮想レーンに対応する前記除去手段２０を作動させて、不良品をベルトコンベヤ１０上から除去させる制御手段４０とを備える。

ベルトコンベヤ１０は、図１、図２に示すように、上段コンベヤ１１とそれに続く下段コンベヤ１２とで構成され、除去手段２０は、これらのコンベヤ１１、１２間に形成された段差部の下流側に配置されて、上段コンベヤ１１の終端から落下する不良品Ｒに向けてエアーを吹き付けて除去するエアージェット式ノズル２１で構成されている。

したがって、破砕物が折り重なっていても、それらは段差部において分離しながら落下するから、不良品Ｒだけを狙ってエアーを吹き付けることができる。また、エアーで吹き飛ばされた不良品Ｒは、上段コンベヤ１１と下段コンベヤ１２との段差部に形成された隙間から上段コンベヤ１１の下方へ除去されるから、不良品Ｒをベルトコンベヤ１０上から確実に排除することができる。

不良品検出手段３０は、搬送される各物品ＭにＸ線Ｂを照射するＸ線照射部３２と、各物品Ｍを透過したＸ線Ｂを検出するＸ線検出部３３と、Ｘ線検出部３３の出力に基づいてＸ線透過画像を生成する画像生成部３４と、生成されたＸ線透過画像に基づいて、各物品の中から不良品を検出する検出部３５とを備えたものである。

このＸ線検出部３３は、ベルトコンベヤ１０の横断方向にライン状に配列された複数のＸ線検出素子で構成され、Ｘ線照射部３２から照射されたＸ線Ｂは、図２に示すように、扇状に広がりながらＸ線検出部３３の全長に亘って照射される。したがって、Ｘ線検出部３３と除去手段２０との相対位置が決まれば、Ｘ線検出部３３のある領域で不良品が検出されれば、その領域に対応する除去手段２０のノズル２１位置を特定することができる。

しかし、Ｘ線検出部３３のどの領域が除去手段２０のどのノズル２１に対応するかは、ベルトコンベヤ１０のベルトが介在するため、直ちには把握できない。そこで、本考案では、ベルト上の所定の仮想レーン上に置かれたテスト品の位置と、そのテスト品が映し出されたＸ線透過画像上の位置とから、Ｘ線透過画像上のどの位置がどの仮想レーンに対応するかの位置情報を事前に記憶するメモリ３６を備え、レーン検出手段３１は、Ｘ線透過画像上の不良品の位置から、その位置がどの仮想レーン上に存在するかを前記位置情報に基づいて特定することを特徴とする。

テスト品としては、例えば、針金等のような金属棒状物を用いる。それを、例えばベルト上の物品搬送面両端の仮想レーン上に置いてベルトを走行させる。すると、Ｘ線透過画像に映し出された２つのテスト品の位置からＸ線透過画像上の各仮想レーンの位置を特定することができる。

例えば、図３は、Ｘ線透過画像に映し出された各テスト品の位置を示したものである。この図において、テスト品Ｔが取り付けられた、図３の上端の仮想レーンを１番、下端の仮想レーンを１００番とすると、Ｘ線透過画像に映し出された１番から１００番までの画像領域を１００分割すれば、Ｘ線透過画像上の各仮想レーンの位置情報を求めることができる。こうして、求めた位置情報をメモリ３６に記憶しておく。そして、レーン検出手段３１は、記憶したその位置情報と、Ｘ線透過画像上の不良品の位置とに基づいて、その不良品がベルトコンベヤ１０のどの仮想レーン上にあるかを特定する。

一方、テスト品Ｔが取り付けられたベルト上の位置は、１番目と１００番目の仮想レーン上にあるから、それらのテスト品Ｔの位置に対応させて１番目から１００番目までの各ノズル２１の位置を固定する。こうして、Ｘ線透過画像上の各仮想レーンの位置と、除去手段２０の各ノズル２１の位置とを一対一に対応させることができれば、例えば、Ｘ線透過画像上で検出された不良品が４０番目の仮想レーン上にあれば、制御部４０は、その不良品が上段コンベヤ１１から落下するタイミングで４０番目のノズル２１からエラージェットを発射させる。すると、落下する不良品は、エアージェットで吹き飛ばされてベルトコンベヤ１０から除去される。

本考案によれば、様々な大きさの物品が混在しながら搬送されるプラスチック類の破砕物等であっても、それらの破砕物の中から排除するべき金属やガラス、それらの混合物を抽出し、それをエアージェットで排除することができから、選別後のプラスチック類の純度を高めて、リサイクル率を向上させることができる。

本考案を説明するための構成概略図。 ベルトコンベヤと除去手段の配置構成図。 テスト品が映し出されたＸ線透過画像の説明図。 本考案の一実施形態に係る選別装置の構成概略図。 除去手段のエアー供給回路の概略構成図。 実施形態に係る選別装置の制御系の構成ブロック図。 ベルト上に想定される仮想レーンの設定操作の説明図。

以下、図面を参照しながら、本考案に係る選別装置の一実施形態を説明する。
図４は、本考案の一実施形態に係る選別装置１００の構成概略図を示す。この図において、不良品検出手段３０としてのＸ線検査装置１は、入口と出口を有する検査室１３と、入口から出口に亘って掛け渡された上段コンベヤ１１と、入口と出口からのＸ線の漏洩を防止する遮蔽カーテン１４と、上段コンベヤ１１の上方から下方に向けてＸ線を照射するＸ線照射部３２と、上段コンベア１１の上下のベルト間に設けられて、物品Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線検出部３３と、これらを収納する筐体１５と、その筐体１５の前面に設けられたタッチパネル１６と、筐体１５を支持する４本の支持脚１７とを備えている。そして、検査室１３と筐体１５とは、検査室１３の入口と出口を除いて外部にＸ線が漏洩しない構造とされている。なお、図４では、入口と出口に遮蔽カーテン１４を設けているが、検査室１４内にも上段コンベヤ１１の搬送方向に沿って複数段設けられている。

上段コンベヤ１１の下流には、その終端から落下する物品Ｍを受けて下流側に搬送する下段コンベヤ１２が配置され、それらのコンベヤ１１、１２間に形成された段差部には、上段コンベヤ１１から落下する不良品Ｒに向けてエアージェットを吹き付けて除去する除去手段２０が設けられている。また、その段差部の下方には、除去された不良品Ｒを回収する回収ボックス５０が設けられている。

ここで扱う物品Ｍは、プラスチック類の破砕物であり、上流のベルトコンベヤ６０を介してＸ線検査装置１の上段コンベヤ１１に送り込まれ、そこで不良品が検出されると、上段コンベヤ１１と下段コンベヤ１２とで形成される段差部において、除去手段２０によって選択的に除去される。なお、ベルトコンベヤ１０は、上段コンベヤ１１と下段コンベヤ１２とを総称したものである。

除去手段２０は、図２に示すように、複数個のノズル２１をベルトコンベヤ１０の横断方向に沿って配列したもので、この実施形態では、ベルト上に１００条の仮想レーンを想定しているから、それに対応させて１００個のノズル２１を配列している。具体的には、一つの仮想レーンの幅は、約４ｍｍであり、各ノズル２１の口径もそれに対応させた大きさとしている。

図５は、各ノズル２１に圧縮空気を送り込むエアー供給回路の概略構成図を示す。この図において、エアーコンプレッサー２２から送り出された圧縮空気は、圧力調整弁２３を介して１００個の電磁弁２４に供給される。各電磁弁２４は、それぞれのノズル２１に接続されており、制御手段４０から駆動指令４１を受け取ると、電磁弁２４が所定時間作動して、ノズル２１からエアージェットを短時間噴出させるようになっている。

図４に戻って、Ｘ線照射部３２は、検査室１３の上方に設けられたＸ線管と、そこからＸ線を扇状に絞って照射する、図示しないコリメータとを備えて、図２に示すように、Ｘ線検出部３３に向けて、扇状に広がったＸ線を照射する。

Ｘ線検出部３３は、直線状に配列された複数のフォトダイオードと、その上に設けられたシンチレータとからなるＸ線検出素子群で構成されている。これらの検出素子は、物品Ｍの搬送方向と直行する方向に配列されて、物品Ｍとベルトを透過したＸ線がシンチレータに到達すると、そこで光に変換され、その光がフォトダイオードで電気信号に変換されて、Ｘ線透過信号を出力する。

タッチパネル１６は、フルドット表示の液晶ディスプレイで構成され、そこに表示される設定画面を操作することにより、必要な運転条件や検査条件が設定できるようになっている。例えば、運転開始前の初期画面では、各コンベア１１、１２の搬送速度やＸ線照射部３２のＸ線強度等の運転条件が設定可能であり、運転開始後の予約画面では、例えば、Ｘ線透過画像を処理するときの検出感度や、後述のメモリ（ＨＤＤ）３６に前述の位置情報を記憶させるための設定操作が可能となっている。

図６は、この実施形態に係る選別装置１００の制御系の構成ブロック図を示す。この図において、制御コンピュータ３０Ａは、ＣＰＵ３０Ｂ、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８、ＨＤＤ３６、および挿入される記憶メディアに読み書きするドライブ３９を備えている。

ＣＰＵ３０Ａは、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８、ＨＤＤ３６、ドライブ３９とアドレスバスデータバスを介して相互に接続され、ＲＯＭ３７やＨＤＤ３６に格納された各種プログラムを読み出して実行する。ＨＤＤ３６には、タッチパネル１６から入力された検査条件やＸ線透過画像上のどの位置がどの仮想レーンに対応するかの位置情報が記憶されている。また、タッチパネル１６を操作することにより、設定された検査条件を変更したり、検査結果をＨＤＤ３６からドライブ３９に挿入された記憶メディアに移したりすることもできるようになっている。なお、このＨＤＤ３６は、前述のメモリ３６と同じものである。

制御コンピュータ３０Ａは、タッチパネル１６に各種の画面を表示するための表示制御回路や、タッチパネル１６から入力されたデータを取り込むキー入力回路等（何れも図示せず）も備えている。

また、制御コンピュータ３０Ａは、Ｘ線照射部３２、Ｘ線検出部３３、制御手段４０と接続されて、これらを制御する。また、ＨＤＤ３６には、画像生成モジュール、不良品検出モジュール、仮想レーン特定モジュール等のプログラムの他、Ｘ線透過画像上のどの位置がどの仮想レーンに対応するかの位置情報も格納されている。
そして、ＣＰＵ３０Ｂが、これらのプログラムをＨＤＤ３６から読み出して実行することにより、後述のレーン検出手段３１、画像生成部３４、（不良品）検出部３５の各機能が実現されるようになっている。

画像生成部３４は、Ｘ線検出部３３から出力されたＸ線透過信号をバッファメモリに展開して、二次元のＸ線透過画像を生成する。
不良品検出部３５は、展開されたＸ線透過画像に基づいて、そこに映し出された各物品の中から不良品を検出する。この検出は、周囲の濃淡レベルより、遥かに黒く映っている領域を抽出することにより行う。
こうして不良品の領域が抽出されると、レーン検出手段３１は、その不良品のＸ線透過画像上の位置から、その位置に対応する仮想レーンを、ＨＤＤ３６に記憶された位置情報に基づいて特定する。

次に、Ｘ線透過画像上のどの位置がどの仮想レーンに対応するかの位置情報の設定操作について説明する。

図７は、ベルト上の物品搬送面Ｓと、Ｘ線検出部３３と、除去手段２０との平面的な配置を示したものである。この図に示すように、これらの相対位置は固定されているが、それぞれのセンターが一直線で合致しているかどうかは不明である。また、物品搬送面Ｓの幅方向の両端縁Ｅは、ベルトの両端縁ではなく、その両端縁より若干内側に入ったライン上の位置である。そのライン上には、例えば、ガイド板が設けられ、そのガイド板によって物品の幅方向の拡散が規制されることにより、それらのガイド板の内側に物品搬送面Ｓが形成される。

そこで、図７に示すように、物品搬送面Ｓの両端に位置する仮想レーンＬ上と、ベルトのセンターラインＣ上とに、針金等からなるテスト品Ｔを貼り付ける。
次に、タッチパネル１６にＸ線透過画像を映し出し、その画像のセンター位置にある仮想レーンを、あるいは、そのセンター位置の両隣の仮想レーンを着色表示させる。ここで仮想レーンが偶数個あれば、中央の隣接する仮想レーン間がセンタターラインとなり、奇数個あれば、真ん中の仮想レーンがセンターラインとなる。

その状態でベルトコンベヤ１０を走行させて、テスト品Ｔをタッチパネル１６上に表示させる。そして、タッチパネル１６に映し出された中央のテスト品Ｔが着色表示されたライン上にあれば、あるいは、両隣の着色された仮想レーンの真ん中にあれば、ベルトのセンターラインＣと、Ｘ線透過画像上のセンター位置とが一致していると判断できる。不一致であれば、ベルト上に貼り付けたテスト品Ｔの位置をずらした後、再度、Ｘ線透過画像をタッチパネル１６に映し出して位置を確認する。

こうして、ベルトのセンターラインＣと、Ｘ線透過画像上のセンターラインとが一致すれば、次に、Ｘ線透過画像上の両端のテスト品Ｔの位置に基づいて、その間の領域を等分割することにより、各仮想レーンのＸ線透過画像上の位置情報を割り出してＨＤＤ３６に記憶する。

次に、テスト品Ｔを貼り付けたベルトを走行させて、各テスト品Ｔの位置と、それを除去するノズル２１の位置とが対応しているか否かを目で見て確認する。一致していれば、選別装置１００をテスト運転モードで動かして、各テスト品Ｔが、除去手段２０によって実際に除去されるか否かを確認する。すなわち、テスト品Ｔが不良品と判定されてから、それが上段コンベヤ１１の終端から落下するまでの時間は、ベルトの搬送速度と、段差部までの走行距離から計算できるから、その時間経過のタイミングでテスト品Ｔに対応する電磁弁２４を作動させて、不良品が除去されるかどうかを確認する。除去できれば、調整は完了し、除去できなければ、電磁弁２４を作動させるタイミングを調整する。こうして調整が完了すれば、通常モードに戻して運転を開始する。

通常モードでは、上流のベルトコンベヤ６０から物品Ｍがベルト上に散在した状態で搬送されてくるから、各物品ＭがＸ線検出部３３に到達する度に、その物品Ｍを透過したＸ線が順次出力される。そうして出力された時系列のＸ線透過信号は、画像生成部３４において二次元のＸ線透過画像に展開される。

不良品検出部３５は、展開されたＸ線透過画像から金属やガラス、あるいは、それらが含まれた物品を不良品として検出し、続いて、レーン検出手段３１が、不良品のＸ線透過画像上の位置と、ＨＤＤに記憶された各仮想レーンの位置情報とに基づいて、その不良品の位置する仮想レーンを特定して制御手段４０に知らせる。

制御手段４０は、不良品の連絡を受けた時点からソフトタイマーを作動させ、そのタイマーがタイムアップすると、その仮想レーンに対応する電磁弁２４に駆動信号を送って作動させる。すると、電磁弁２４は、所定時間だけ開いて、対応するノズル２１からエアージェットを噴出させる。そのとき、不良品は、まさに上段コンベヤ１１の終端から落下し掛かっているときであるから、エアージェットが不良品に的中してそれを段差部から排除する。排除された不良品は、上段コンベア１１下方の回収ボックス５０で回収される。

以上、本考案の一実施形態について説明したが、本考案は、この実施形態に限定されるものではなく、その他の形態も採用可能である。例えば、物品搬送面の横幅が既知であれば、それに対応するＸ線検出部３３の検出領域を固定させることができるから、その検出領域をノズル２１の横並びの個数で分割して、分割された各検出領域と各ノズルとを一対一に対応させる。そして、両端に位置する検出領域から出力される画像領域を、タッチパネル１６に映し出されたＸ線透過画像上で着色して、その着色レーンを両端の仮想レーンとする。そして、ベルトの物品搬送面Ｓに貼り付けた両端のテスト品Ｔがその着色レーン上に位置するように、ベルトの装着位置を調整しても良い。

また、ベルトは、僅かではあるが蛇行するため、仮想レーンの幅を数ミリメートルに設計する場合には、その蛇行によって、テスト品Ｔの検出位置と下流側のノズル位置とがずれることがある。そうしたケースでは、ベルトに貼り付けたテスト品ＴのＸ線透過画像上の位置を繰り返し記憶することによって、当初の位置がどれだけずれるかを検出し、そのずれ量に基づいて作動させるノズルを隣のノズルへとシフトさせるようにしても良い。

１ Ｘ線検出装置
１０ ベルトコンベヤ
１１ 上段コンベヤ
１２ 下段コンベヤ
２０ 除去手段
２１ ノズル
３０ 不良品検出手段
３１ レーン検出手段
３２ Ｘ線照射部
３３ Ｘ線検出部
３４ 画像生成部
３５ （不良品）検出部
３６ メモリ（ＨＤＤ）
４０ 制御手段
５０ 回収ボックス
１００ 選別装置
Ｍ 物品
Ｌ 仮想レーン
Ｓ 物品搬送面

Claims (5)

1. ベルトコンベヤ上に散在する物品の中から不良品と判定された物品を選択的に排除する選別装置であって、
   前記ベルトコンベヤ上の物品搬送面を複数の仮想レーンの集合体と見做して、各仮想レーンに対応させて設けた除去手段と、
   前記ベルトコンベヤで搬送される各物品にＸ線を照射し、得られたＸ線透過画像に基づいて、前記物品の中から不良品を検出する不良品検出手段と、
   検出された不良品が前記ベルトコンベヤ上のどの仮想レーン上に存在するかを、前記Ｘ線透過画像から検出するレーン検出手段と、
   検出された仮想レーンに対応する前記除去手段を作動させて、不良品を前記ベルトコンベヤ上から除去させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする選別装置。
2. 前記仮想レーンの幅が、物品の最小サイズに対応させた幅であることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
3. 前記ベルトコンベヤが、上段コンベヤとそれに続く下段コンベヤとで構成され、前記除去手段が、これらのコンベヤ間に形成された段差部の下流側に配置されて、前記上段コンベヤの終端から落下する物品に向けてエアーを吹き付けて除去するエアージェット式のノズルで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
4. 前記不良品検出手段が、搬送される各物品にＸ線を照射するＸ線照射部と、各物品を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、該Ｘ線検出部の出力に基づいてＸ線透過画像を生成する画像生成部と、生成されたＸ線透過画像に基づいて、各物品の中から不良品を検出する検出部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
5. 前記物品搬送面の所定の仮想レーン上に置かれたテスト品の位置と、そのテスト品が映し出されたＸ線透過画像上の位置とから、Ｘ線透過画像上のどの位置がどの仮想レーンに対応するかの位置情報を事前に記憶するメモリを備え、前記レーン検出手段が、Ｘ線透過画像上の不良品の位置から、その位置がどの仮想レーン上にあるかを前記位置情報に基づいて特定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の選別装置。