JP3327703B2 - 不揃いな異種材料の分類装置 - Google Patents

不揃いな異種材料の分類装置

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JP3327703B2 JP24802394A JP24802394A JP3327703B2 JP 3327703 B2 JP3327703 B2 JP 3327703B2 JP 24802394 A JP24802394 A JP 24802394A JP 24802394 A JP24802394 A JP 24802394A JP 3327703 B2 JP3327703 B2 JP 3327703B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Branching, Merging, And Special Transfer Between Conveyors (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はリサイクル可能な材料を分別する
ための装置、より具体的には不揃いな材料を分別する装
置および方法に関する。
【０００２】使用済みの材料や機械加工により発生する
スクラップ等のリサイクルを効率的に行うためには、ま
ず材料の分別作業を行わなければならない。鉱石等の特
定の処女材料の場合も同様の作業が必要である。
【０００３】これらの材料は形や大きさが不揃いであ
る。このような材料を形や大きさに応じて分類するため
には、まずセンサー等の検出手段で材料を一つずつ正確
に検査しなければならない。複数の材料を同時に検出す
ることはさらに難しい作業であり、現在の技術では不可
能な場合もある。材料を検出したあと、正確に分別する
ためには、材料を一つずつつ分別部に送らなければなら
ない。
【０００４】不揃いな材料を正確に検出、分別するため
には、材料を互いに分離した状態で一列に並べて送る装
置および方法が必要である。しかしこのような装置およ
び方法は現在知られていない。
【０００５】本発明は複数片の不揃いな材料を分別する
装置および方法を提供するものである。分別すべき材料
はまず傾斜したクリート付コンベヤ上に落とされる。コ
ンベヤを傾斜させているのは、一つのクリートに引っ掛
からなかった材料を後方に送るためである。クリート付
コンベヤ上を運ばれる材料は、クリートコンベヤと直交
するクロスコンベヤ上に落とされる。クリートコンベヤ
とクロスコンベヤの間には上下に隙間があり、この隙間
にスライドが設けられている。クロスコンベヤ上を送ら
れる材料は、次に材料分離用のコンベヤ上に落とされ
る。この分離用コンベヤの送り路中には、複数の邪魔板
が突出している。この邪魔板によって、材料は互いに所
定の間隔を保って一列に整列した状態で、分離用コンベ
ヤ上を送られる。この状態で材料は、分離用コンベヤよ
りも送り速度が高い材料加速用のコンベヤ上に送られ
る。加速用コンベヤに乗り移ると、材料間の間隔がさら
に大きくなる。材料はこの状態でセンサーコンベヤに送
られ、センサーサーコンベヤ上を運ばれている間にセン
サーを通過する。このように材料の送り方向および送り
速度を調節することによって、検出、分別部に送り込ま
れるまでには、材料間の距離は検出、分別に適した値に
まで十分大きくなる。
【０００６】そこで本発明の目的は、不揃いな材料を分
別する装置および方法を提供することである。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、検出、分別部
に材料を一つずつ送り込むための装置および方法を提供
することである。
【０００８】本発明のさらにもう一つの目的は、経済的
なやり方で不揃いな異質材料を分別することである。
【０００９】図１の１０は本発明の材料分離装置全体を
示す。材料分離装置１０は、材料（図２の３２）を送り
路２６に沿って矢印方向に運ぶためのコンベヤベルト１
４を有するコンベヤ１２を有する。送り路２６の右側お
よび左側縁をそれぞれ１８、２０で示す。右側縁１８お
よび左側縁２０に沿って側壁２２、２４がそれぞれ設け
られている。右側および左側の壁２２、２４はコンベヤ
１２に対してほぼ直角である。送り路２６はコンベヤ１
２の材料供給端３４から送出端３６まで続いている。送
り路２６の幅、すなわち右側縁１８から左側縁２０まで
の距離を２８で示す。また右側縁１８と左側縁２０の中
間の部分を４０で示す。邪魔板１６が分離装置１０の右
側および左側の壁２２、２４に取り付けられている。具
体的には第１の邪魔板１６ａは左側の壁２４に固定さ
れ、送り路２６中に送出端３６に向かって斜めに突き出
ている。第２の邪魔板１６ｂは右側の壁２４に固定さ
れ、送り路２６中に送出端３６に向かって斜めに突き出
ている。三つ目の邪魔板１６ｃは左側の壁２４に固定さ
れ、送り路２６中に送出端３６に向かって斜めに突き出
ている。四つ目の邪魔板１６ｄは右側の壁２４に固定さ
れ、送り路２６中に送出端３６に向かって斜めに突き出
ている。各邪魔板１６の自由端はコンベヤベルトの中心
線４０を超えて延びている。この邪魔板１６を設けるこ
とによって、材料（図２の３２）はコンベヤベルト１４
上の送り路２６に沿って蛇行して送られることになる。
コンベヤ１２上の材料（図２の３２）の長手方向の送り
速度は、邪魔板１６に当たっている時の方が邪魔板と邪
魔板の間を送られている時より遅くなるため、最初は横
に並んで送られている材料も、コンベヤ上を送られてい
るうちに徐々に長手方向に離反し始める。
【００１０】図２は本発明の分離装置１０の作用を説明
する図である。材料３２ａ、３２ｂがコンベヤ１２のコ
ンベヤベルト１４上に落とされ、送り路２６に沿って運
ばれる。材料３２ａ、３２ｂが第１の邪魔板１６ａに接
触したときの位置を３２ａ’、３２ｂ’で表す。図示の
ように、まず第１の材料３２ａ’が第１の邪魔板１６ａ
に当たり、長手方向の速度が低下する。しかし第２の材
料３２ｂ’はこの状態ではまだ邪魔板に当たっていない
ので、コンベヤベルト１２と同一速度で移動している。
さらにもう少し時間が経過すると、各材料３２ａ、３２
ｂは３２ａ”、３２ｂ”の位置まで移動する。この位置
では両材料は長手方向に一列に並んでいる。この状態は
第２の邪魔板１６ｂに接触するまで、即ち３２ａ''' 、
３２ｂ''' で示す位置まで維持される。さらに材料が送
られると、３２ａ''''、３２ｂ''''で示すように再度一
列に並ぶ。好ましい実施例では、送り路に対する邪魔板
の角度は１３５°にする。したがってコンベヤベルト１
４の送り速度がＶb であるとすると、邪魔板１６に接触
しているときの材料の長手方向の速度Ｖd はＶb ×ｃｏ
ｓ４５°になる。余弦の値は常に１以下なので、Ｖd は
常にＶb 以下である。このため材料は各邪魔板に接触し
た時には互いに接近するが、各邪魔板の先端から離れる
とまた互いに離反することになる。
【００１１】複数の材料３２が一塊の状態で邪魔板１６
に接触した場合、両者の大きさや形の違いにより互いに
分離する傾向がある。たとえばサイズの小さい材料の上
に大きい材料が乗っている場合、後者の方が先に邪魔板
に当たって長手方向の速度が小さい材料より先に低下す
るため両者は分離する。この作用を図３に基づきより詳
しく説明する。図３において、材料３２ａが材料３２ｂ
の上に乗った状態で、コンベヤベルト１４上に落とさ
れ、この状態で送り路２６に沿って送られる。すると材
料３２ａが３２ａ' の位置で先に邪魔板１６ａに当た
り、一方材料３２ｂは３２ｂ' の位置に移動する。邪魔
板の端部４２まで送られると、材料３２ｂが邪魔板の端
部を回り終えた時点（３２ｂ''の位置）では、材料３２
ａはまだ第１の邪魔板１６ａに接触した状態（３２ａ''
の位置）にある。したがって材料３２は３２ａ''' 、３
２ｂ''' で示すように、互いに離れた状態で第２の邪魔
板１６ｂに当接する。邪魔板の端部４２ｂから離れた時
点では、３２ａ''''、３２ｂ''''で示すように両者の距
離はさらに拡大している。
【００１２】図４は３個以上の材料３２を同時に運ぶ場
合を示している。この例では、材料３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆが、一塊の状態でコンベ
ヤの供給端に３４に供給されるものとする。邪魔板１６
ａに当接すると、各材料は３２ａ' 、３２ｂ' 、３２
ｃ' 、３２ｄ' 、３２ｅ' 、３２ｆ' で示すように一列
に隙間なくぎっしり並ぶ。第２の邪魔板１６ｂに当接し
た状態では、３２ａ''、３２ｂ''、３２ｃ''、３２
ｄ''、３２ｅ''、３２ｆ''で示すように、密集状態がも
う少し緩和される。さらに第２の邪魔板の端部４２ｂを
離れると、３２ａ'''、３２ｂ''' 、３２ｃ''' 、３２
ｄ''' 、３２ｅ''' 、３２ｆ''' で示すように、隣接す
る材料の間に隙間が生じる。この状態で材料は第３の邪
魔板１６ｃに送られる。
【００１３】材料間の隙間は比較的小さく、均一にする
ことが重要である。装置の処理能力、すなわち一秒当た
り何個の材料を処理できるかは、単位時間当たり何個の
材料を検出し、分離できるかによって決まる。このため
処理能力を高めるためには、材料間の距離を均一に保こ
とが大切である。
【００１４】材料３２間の距離をさらに大きくする場合
には、送り速度加速用のコンベヤ４４を付加すればよ
い。図５ａは分離装置１０にこの加速用コンベヤ４４を
付加した実施例を示す。材料３２は、第１、第２、第３
の邪魔板１６ａ、１６ｂ、１６ｃに順に当接することに
よって、間隔が揃えられる。加速用のコンベヤ装置は加
速用のコンベヤベルト４６を備えている。このコンベヤ
ベルトの速度Ｖc は、コンベヤベルト１４の送り路２６
に沿った送り速度Ｖb の１３５％に設定する。したがっ
て材料は邪魔板の端部４２を通過した時点ではＶb の速
度で送られているのに対し、加速用コンベヤベルト４６
上に移動すると、Ｖb の１．３５倍の速度に加速される
ことになる。この速度差によって材料３２間の距離が拡
大する。
【００１５】図５ｂに示すように、送出端３６は加速用
コンベヤベルト４６より少し高い位置に設ける。
【００１６】また分離装置１０には、コンベヤ１２に材
料３２を供給するための機構を設ける必要がある。現在
材料３２をビン４８から均一に供給するための、図６
ａ、６ｂに示すようなクリート付コンベヤ装置５０が公
知である。しかしこの装置の場合、材料が各クリートに
沿って並んでいるため、各クリートから材料が複数の塊
になって間欠的に下方のコンベヤーに落とされることに
なる。このように材料は互いに間隔が離れた複数個の塊
になって送られるため、装置全体の処理能力は低い。
【００１７】本発明ではクリート５２を備えたコンベヤ
５４からなる図６ａに示すクリート付コンベヤ装置５０
に、このコンベヤ装置と直交するクロスコンベヤ６０を
付加する。クリートコンベヤで送られた材料はこのクロ
スコンベヤ上に落とされる。クロスコンベヤ６０の送り
速度は、隣接するクリートから落とされた材料の塊５
６、５６’が重ならないように調節する。通常クロスコ
ンベヤの送り速度は毎分５０−２００フィートである。
具体的にはクロスコンベヤの送り速度は、クリートコン
ベヤ装置５０の各クリート５２の幅と、各クリートから
材料が落とされる時間的間隔とに基づいて決める。クリ
ートコンベヤ装置５０の送り速度をＶI 、隣接するクリ
ート５２間の距離をＬc 、クリート５２の幅をＷc とす
ると、一秒間にＶI ／Ｌc 個のクリートから材料が落下
することになる。この値をＣS で表す。各クリートの幅
はＷc なので、各クリートから落とされる材料の塊５６
がクロスコンベヤ上で隙間なく一列に並ぶためには、ク
ロスコンベヤの送り速度ＶcをＣS のＷc 倍に設定しな
ければならない。
【００１８】好ましい実施例では、図６ｂに示すよう
に、傾斜クリートコンベヤ装置５０とクロスコンベヤ装
置６０の間にスライド７４を設ける。スライドを設ける
ことによって、重なり合っている材料が離れるので、よ
り確実に材料をクロスコンベヤの片側に一列に並ばせる
ことができる。
【００１９】図６ａ，６ｂに示す装置は、分離装置１０
の供給端に材料を供給するために用いる。材料はクロス
コンベヤ６０上をクリートコンベヤから遠い側の壁６４
に沿って、隙間なくほぼ一列に並んだ状態で分離装置に
送られる。好ましい実施例ではクロスコンベヤの送り路
６２はクリートコンベヤの送り路５８にほぼ直交してい
る。
【００２０】図１−５に示す分離装置は、送り路２６と
平行な方向の材料３２の平均送り速度を落とすことによ
って、材料３２間の間隔を小さくする役目をしている。
【００２１】分離すべき材料がプラスチックの瓶である
場合は、瓶が邪魔板１６と側壁２２、２４の間に引っ掛
からないように、幅が１８−３６インチのコンベヤベル
ト１４を用いるのが望ましい。邪魔板１６は、プラスチ
ックの瓶が一列に並んだ状態で、この列に対して１３５
°−１５０°の角度を成すように取り付ける。また邪魔
板１６は、コンベヤベルト１４の幅方向の１／２から２
／３のあたりに先端がくるように取り付ける。コンベヤ
ベルトの送り速度は、２００−４００フィート／分とす
る。
【００２２】また各邪魔板の先端部４２を湾曲させ、材
料３２の送り方向を、送り路２６に対して斜めの方向か
らこれに平行な方向にスムーズに移行できるようにする
のがよい。さらに隣接する邪魔板１６の端部４２間の距
離は、端部４２と側壁２２または２４間の距離と少なく
とも等しくするのが望ましい。好ましい邪魔板の数は３
−６枚である。
【００２３】分別材料がプラスチックの瓶以外のもので
ある場合は、最も大きい材料３２の平均幅の少なくとも
８倍の幅のあるコンベヤを用いるべきである。また邪魔
板の数は３−６枚とする。
【００２４】邪魔板１６はバネでコンベヤベルト１４に
押圧しておくとよい。こうすれば、先端が尖った材料や
砂利などの小さい材料が邪魔板１６の下に刺さったり、
引っ掛かったりしにくくなる。またたとえ材料が邪魔板
１６に引っ掛かったり、刺さったりしても、コンベヤベ
ルトが邪魔板に接触した状態で移動しているので、この
動きによって材料はたいてい邪魔板から振り落とされ
る。しかし邪魔板に付着した材料をより効果的に振り落
とすために、コンベヤベルトの所定の場所に小さな突起
等を設けてもよい。
【００２５】図７、８、９ａは材料を分離するための本
発明の装置１００の作用の説明図である。材料３２は材
料供給口４９を有するビン４８に貯えられている。材料
３２は（好ましい実施例では傾斜した）クリート付コン
ベヤ装置５０上に落とされる。クリート付コンベヤ装置
５０の送出端６８の近くには、材料３２をクロスコンベ
ヤ装置６０上の供給端６６の近くにガイドするためのス
ライド７４が設けられている。クロスコンベヤ６０上に
落とされた材料３２は、分離装置１０の供給端３４まで
運ばれる。材料３２は邪魔板１６に当たることによって
互いに分離される。この状態で材料は分離装置１０の送
出端３６から、加速用コンベヤ４４に送られ、このコン
ベヤによって材料間の間隔が広がる。次に材料３２はス
ライド８２を通って、あるいは直接、図８のセンサーコ
ンベヤ７６に送られる。好ましい実施例のセンサー７８
は、ある種のエネルギーを材料３２に当てたり貫通させ
る複数のセンサー７８ａ、７８ｂ、７８ｃからなる。ま
た材料３２を貫通したエネルギーを受け取り解析するた
めの各センサー７８ａ、７８ｂ、７８ｃに対応した受信
器８０ａ、８０ｂも備えている。図９ｂは受信器８０
ａ、８０ｂを取り付けているセンサースライド８２を示
す。スライド８２の直前には、加速用コンベヤ４４から
センサーコンベヤ７６に移ろうとする埃を落下させて、
埃が受信器８０ａ、８０ｂに付着するのを防ぐための埃
よけシュート８４を設ける。また反射型のセンサーを用
いる場合は、受信器８０ｃをセンサー支持部８６に取り
付ける。受信器８０からの情報はコンピューターに送ら
れ、材料が種類毎に分類される。材料３２が分離用コン
ベヤ８８に送られると、受信器８０からの情報に基づ
き、各材料はエアノズル９０によって所定のシュート９
２内に吹き飛ばされ分別される。こうして分別された材
料はリサイクルできる。
【００２６】スライド８２の角度は１５−２５°程度が
よい。センサー７８を通過する際の隣接する材料間の距
離は、４インチ程度が望ましい。受信器は磨耗を最小に
するためにウェアカバーで覆う。
【００２７】材料を分別するための本発明の装置および
方法の実施例を詳しく説明したが、これはこの発明の範
囲を限定することを意図したものではない。発明の範囲
は添付の請求の範囲によってのみ判断されるべきであ
る。また好ましい実施例の説明中で装置の各部の寸法に
言及しているが、これも発明を限定することを意図した
ものではないことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の材料分離装置の斜視図
【図２】本発明の材料分離装置の平面図
【図３】本発明の材料分離装置の平面図
【図４】本発明の材料分離装置の平面図
【図５】ａは本発明の材料分離装置および加速用コンベ
ヤの平面図 ｂは本発明の材料分離装置および加速用コンベヤの側面
図
【図６】ａは本発明のクリートコンベヤおよびクロスコ
ンベヤの平面図 ｂは本発明のクリートコンベヤおよびクロスコンベヤの
側面図
【図７】クリートコンベヤから加速用コンベヤまでの材
料の運搬工程を示す平面図
【図８】本発明の装置全体の側面図
【図９】ａは本発明の加速用コンベヤおよびセンサーコ
ンベヤの平面図 ｂは本発明の加速用コンベヤおよびセンサーコンベヤの
側面図
【符号の説明】
１０ 分離装置 １４ コンベヤベルト １６ａ、１６ｂ 第１の邪魔板 １８ 右側縁 ２０ 左側縁 ２２ 右側壁 ２４ 左側壁 ２６、５８、６２ 送り路 ３２ 材料 ３４ 材料供給端 ３６ 送出端 ４４ コンベヤ ４８ ビン ５０ クリート付コンベヤ ５２ クリート ６０ クロスコンベヤ ６４ スライド ６６ 供給端 ６８ 送出端 ７６ センサーコンベヤ ７８ センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594168768 3738 Ｋｅｙｓｔｏｎｅ Ａｖｅｎｕ ｅ，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ ＴＮ 37211, Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者 ギャリー アール ケニー アメリカ合衆国 37046 テネシー カ レッジ グローヴマクダニエル ロード 6299 ルート １ (72)発明者 マイケル エー スキーン アメリカ合衆国 37013 テネシー ア ンティオク デルヴィン ドライブ 150 (56)参考文献 特開 昭56−52316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148113（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8121（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−142715（ＪＰ，Ｕ) 実公 平３−56303（ＪＰ，Ｙ２) 特公 昭40−21838（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許2835373（ＵＳ，Ａ) 国際公開90／11142（ＷＯ，Ａ１)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ．形や大きさが不揃いの複数片の異種
    材料貯蔵用の供給口を有するビンと、 ｂ．前記材料を所定の方向に運搬するための、前記供給
    口の下方に設けられたクリート付コンベヤと、 ｃ．前記クリート付コンベヤから落とされた材料を受け
    るための、前記クリート付コンベヤに取り付けられたス
    ライドと、 ｄ．前記材料を前記スライドから受け取るクロスコンベ
    ヤを備え、前記クロスコンベヤの送り路が前記クリート
    付コンベヤの送り路と直交しており、前記クリート付コ
    ンベヤから落とされた材料がほぼ一列で前記クロスコン
    ベヤ上を送られるように前記クロスコンベヤの送り速度
    が設定されており、 ｅ．さらに、前記材料を積み重なった一塊の状態でクロ
    スコンベヤから受け取る材料供給端、材料送出端、右側
    縁、左側縁を有するコンベヤベルトからなる送り路に沿
    って前記材料を運搬するための材料分離装置を備え、こ
    の材料分離装置は、 前記右側縁の近くに前記送り路に対
    しほぼ直角にかつその全長にわたって右壁が取り付けら
    れ、前記左側縁の近くには前記送り路に対しほぼ直角に
    かつその全長にわたって左壁が取り付けられ、かつ、前
    記左壁から前記送り路中に斜めに突出する第１の邪魔板
    と、前記右壁から前記送り路中に斜めに突出する第２の
    邪魔板とを有し、前記第１の邪魔板と第２の邪魔板が前
    記各側縁から前記送り路の幅方向の中央線を越えて延び
    ており、 ｆ．さらに前記送り路の前記材料送出端から前記材料を
    受け取る材料加速用の送り路を有する加速用コンベヤを
    備え、前記加速用コンベヤによる材料の送り速度が、前
    記材料分離装置の送り路上での材料の送り速度よりも高
    く、前記加速用コンベヤが前記材料分離装置の送り路と
    ほぼ一直線上に配置されており、 ｇ．前記加速用コンベヤと埃よけシュートを介在して一
    直線上に配置され、複数片の材料を前記加速用コンベヤ
    から受け取るセンサーコンベヤと、 ｈ．前記センサーコンベヤの送り路に沿って送られる材
    料を検査するための、前記センサーコンベヤの近くに設
    けられたセンサーと、 ｉ．前記材料を種類別に分類するための、前記センサー
    と連動する分別装置を備え、 ｊ．かつ、前記埃よけシュートは、加速用コンベアから
    センサーコンベアに移ろうとする埃を落下させてセンサ
    ーへの埃の付着を防ぐものである不揃いな異種材料の分
    類装置。
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