JP4801953B2

JP4801953B2 - 粉粒体検査装置

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Publication number: JP4801953B2
Application number: JP2005249240A
Authority: JP
Inventors: 文弘小川; 邦彦山中
Original assignee: Daiichi Jitsugyo Viswill Co Ltd
Current assignee: Daiichi Jitsugyo Viswill Co Ltd
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP2007064734A

Description

本発明は、検査対象物たる粉粒体内に異物が混入しているか否かを検査する粉粒体検査装置に関する。

従来、粉粒体検査装置として、例えば、特開２０００−１６２１３６号公報に開示されたものが知られている。この粉粒体検査装置は、粉粒体を供給する供給機構と、供給機構から供給された粉粒体を所定の搬送方向に沿って搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される粉粒体内に、異物が混入しているか否かを検査する検査機構と、検査機構よりも搬送方向下流側に設けられ、当該検査機構によって異物の混入が確認された場合に、当該異物を回収する異物回収機構と、異物回収機構よりも搬送方向下流側に設けられ、当該下流側まで搬送された粉粒体を回収する良品回収機構とを備えて構成される。

前記搬送機構は、無端環状に形成され、前記搬送方向に沿って設けられた搬送ベルトと、搬送ベルトを前記搬送方向に向けて回動させる駆動部などを備えており、搬送方向上流側で、供給機構によって層厚が略均一となるように搬送ベルト上に供給された粉粒体を、搬送方向下流側に向けて搬送する。

前記検査機構は、搬送ベルトの上方に設けられ、当該搬送ベルトによって搬送される粉粒体を撮像して２次元画像データを生成するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラによって生成された２次元画像データを画像処理して異物混入の有無を判定する判定部などを備える。

また、前記異物回収機構は、ＣＣＤカメラよりも搬送方向下流側で、搬送ベルトと所定間隔を隔てた上方位置に設けられる吸引ノズルと、判定部によって異物の混入が確認された場合に、吸引ノズルの下方位置まで搬送された異物を粉粒体とともに当該吸引ノズルから吸引して除去する吸引ポンプなどを備えており、前記良品回収機構は、搬送方向下流端まで搬送された粉粒体を回収するように構成される。

このように構成された粉粒体検査装置によれば、搬送ベルトにより所定の搬送方向に搬送される粉粒体がＣＣＤカメラにより撮像された後、その２次元画像データが判定部により画像処理されて異物混入の有無が判定され、異物の混入が確認されると、当該異物が吸引ノズルから吸引されて搬送ベルト上から除去される。そして、粉粒体は、搬送方向下流端まで搬送された後、良品回収機構により良品として回収される。

特開２０００−１６２１３６号公報

ところが、上記従来の粉粒体検査装置では、撮像した２次元画像の色の明暗から異物を検出するようにしているため、白色の粉粒体に白髪が混入している場合など異物が粉粒体と同色である場合や透明である場合には、これを検出し難く、高精度な検査を行うことができないという問題があった。

この場合、粉粒体を検査対象とするものではないが、特開昭６１−１９６１４３号公報に開示されるような検査装置を適用することも考えられる。

この検査装置は、合成樹脂フィルムなどのシート表面にキズなどの欠陥があるか否かを検査するもので、レーザ光をシート表面に向けて照射し、これをシートの幅方向に走査して、当該シートを透過するレーザ光量の変化から前記欠陥の有無を検出するというものである。

粉粒体と異物とではその形状や材質、光沢などが異なり、例え、異物と粉粒体とが同色であったり、或いは異物が透明であったとしても、当該粉粒体内に異物が混入しているときと混入していないときとでは、当然にレーザ光の透過光量に差を生じるため、かかる透過光量の変化から前記異物を検出できるのである。

しかしながら、かかる特開昭６１−１９６１４３号公報に開示される検査装置を適用したとしても、粉粒体を検査対象とする場合には、その性状から依然として十分に高精度な検査を行うことができないのというが実情であった。

即ち、粉粒体は、その中に異物が混入しているか否かを検出するに当って、これを薄く広げた層状になす必要があるが、その際、粉粒体層の層厚にムラを生じ、密度にムラを生じ易すいという性状を有しており、かかる層厚や密度のムラによっても、異物が混入している場合と同様に前記レーザ光の透過光量に差を生じるため、透過光量の変化からでは、層厚や密度のムラによるものなのか、異物混入によるものなのかを判別できないのである。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、粉粒体中に混入した異物を高精度に検出することができる粉粒体検査装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
検査対象物たる粉粒体の層厚を調整し、層厚調整後の粉粒体を落下させる落下機構と、
前記落下機構から落下した粉粒体内に異物が混入しているか否かを検査する検査装置と、
前記検査装置よりも下方に設けられ、該検査装置によって異物の混入が確認された場合に、該異物を回収する第１回収機構と、
前記第１回収機構よりも下方に設けられ、該第１回収機構よりも下方に落下した粉粒体を回収する第２回収機構とを備えた粉粒体検査装置であって、
前記検査装置は、
前記粉粒体の落下経路から間隔を隔てて設けられ、レーザ光を前記落下中の粉粒体に向けて照射するとともに、該粉粒体上におけるレーザ光の照射位置を水平方向に走査する投光機構と、
前記投光機構の上方又は下方位置に、前記落下経路から間隔を隔てて、前記レーザ光の走査方向に水平に設けられて、前記投光機構から照射され前記粉粒体により拡散反射されたレーザ光を受光する受光部を備え、該受光部における受光量に応じた電気信号を生成する光検出機構と、
前記光検出機構によって生成された電気信号を基に、前記異物の混入の有無を判定する判定処理部と、
前記落下経路を挟んで前記投光機構の反対側に設けられ、前記投光機構から照射されたレーザ光を拡散反射させる光拡散部材とを備えた粉粒体検査装置に係る。

この発明によれば、落下機構に外部から粉粒体が供給されると、供給された粉粒体は、この中に混入した異物を検出可能となるように当該落下機構によって層厚が調整された後、落下せしめられる。そして、異物混入の有無が検査装置により次のようにして検査される。

即ち、投光機構からレーザ光が落下中の粉粒体に向けて照射されるとともに、当該粉粒体上におけるレーザ光の照射位置が水平方向に走査され、照射されたレーザ光は当該粉粒体によって拡散反射された後、光検出機構の、水平に設けられた受光部により受光され、当該受光部における受光量に応じた電気信号が光検出機構によって生成される。

光検出機構によって電気信号が生成されると、当該電気信号を基に、判定処理部によって、粉粒体内に異物が混入しているか否かが判定される。具体的には、粉粒体と異物とでは、その形状や材質、光沢などがそれぞれ異なることから、異物が粉粒体内に混入しているときとしていないときとでは、レーザ光の拡散反射状態が変化して光検出機構の受光部における受光量が変化し、光検出機構によって生成される電気信号の生成レベルがそれぞれ異なるため、判定処理部は、この生成レベルを基に異物混入の有無を判定する。

尚、投光機構からのレーザ光は走査されており、粉粒体の全幅に渡って異物の検出が行われるとともに、粉粒体が落下していることから、レーザ光が落下中の粉粒体の未照射領域に順次照射されて異物の検出が行われる。

このようにして検査装置により異物検出が行われた結果、異物の混入が確認されると、当該異物が第１回収機構により回収されて落下経路から除去され、この後、異物の除去された粉粒体は、落下経路の下端まで落下し、第２回収機構により良品として回収される。

ところで、前記落下機構は、粉粒体の層厚を調整して落下させているが、落下中の粉粒体に層厚や密度のムラを生じると、例えば、粉粒体間に生じた落下速度差により粉粒体間隔が広くなって粉粒体間に隙間が形成されると、異物が混入しているか否かに関係無く、レーザ光の拡散反射状態が変化して光検出機構の受光部によって受光される受光量、即ち、光検出機構によって生成される電気信号の生成レベルが変化するため、異物混入の有無を精度良く検出することができなくなる。

そこで、本発明では、上述のように、落下経路を挟んで投光機構の反対側に光拡散部材を配置し、この光拡散部材によって投光機構から照射されたレーザ光を拡散反射させるようにしている。これにより、落下中の粉粒体に層厚や密度のムラを生じて粉粒体間に隙間が形成されるようなことがあっても、この隙間を通過したレーザ光が当該光拡散部材によって拡散反射されるので、層厚や密度の状態に関わらず、光検出機構の受光部によって受光される受光量（光検出機構によって生成される電気信号の生成レベル）を常に略一定にすることができ、異物が無いときの電気信号の生成レベルと、異物が有るときの電気信号の生成レベルとの差を明確にして、異物検出を高精度に行うことができる。

尚、前記光拡散部材は、その拡散反射率が、前記粉粒体の拡散反射率に対し、９０％〜１１０％の範囲内となるように構成されていることが好ましい。

この拡散反射率は、拡散反射したレーザ光の内、正反射方向以外の方向に拡散反射したレーザ光の光強度をＴと、正反射方向に拡散反射したレーザ光の光強度をＵとすると、（Ｔ／（Ｔ＋Ｕ））×１００（％）で表されるものであり、上記のようにすることで、投光機構から照射されたレーザ光が光拡散部材により拡散反射されて光検出機構の受光部により受光される受光量を、粉粒体によって拡散反射されるときの受光量に対して一定の範囲内に収めることができる。これにより、光拡散部材による拡散反射光を基に光検出機構によって生成される電気信号の生成レベルを、粉粒体による拡散反射光を基に生成される電気信号の生成レベルに対して一定の許容範囲内に収め、更に高精度に異物を検出することができる。

尚、更に高い検出精度を得るためには、光拡散部材の拡散反射率を、粉粒体の拡散反射率に対し９５％〜１０５％の範囲内とすることが好ましく、９７％〜１０３％の範囲内とすれば、更に好ましい。また、粉粒体の拡散反射率は、通常、約７０％〜９０％程度であり、この拡散反射率を基準にして光拡散部材の拡散反射率を適宜設定すると良い。

また、前記光検出機構の受光部は、その受光光軸を含む平面と前記投光機構から照射されるレーザ光の光軸を含む平面との間の傾斜角度が、３０°〜６０°の範囲内となるように構成されていることが好ましい。

これは、粉粒体の表面におけるレーザ光の照射位置が粉粒体の落下によりその下部側から上部側に移動し、レーザ光の拡散反射方向が常に変化していることから、受光部の受光光軸平面とレーザ光の光軸平面との間の傾斜角度を６０°よりも大きくすると、投光機構及び光検出機構の受光部の配置関係によって異なるが、粉粒体表面の下側又は上側のどちらかに照射され拡散反射したレーザ光しか受光することができなくなって一定した受光量が得られず（一定した生成レベルの電気信号が得られず）、異物の検出精度が低下するからである。また、受光部の受光光軸平面とレーザ光の光軸平面との間の傾斜角度を３０°よりも小さくすると、投光機構と光検出機構の受光部とを近づけて配置することになり、装置構成が難しくなるからである。

したがって、上記範囲内であれば、粉粒体表面におけるレーザ光の照射位置が変動して拡散反射方向が変化しても、一定した受光量（一定した生成レベルの電気信号）が得られ、より高精度な異物検出を行うことができ、また、装置構成も容易となる。

また、この場合において、前記投光機構は、レーザ光の光軸を含む平面と鉛直面との間の傾斜角度が３０°以上となるように構成され、前記光検出機構の受光部は、その受光光軸を含む平面と前記鉛直面との間の傾斜角度が、６０°〜９０°の範囲内となるように構成されていることが好ましい。

これは、レーザ光の光軸平面と鉛直面との間の傾斜角度を３０°よりも小さくすると、投光機構及び光検出機構の受光部の配置関係によって異なるが、レーザ光の照射対象となる粉粒体とその上側又は下側にある粉粒体とが重なって、異物がこれらに隠れてしまったり（レーザ光が照射されなかったり）、粉粒体１つ当たりの照射可能時間が短くなり、異物の検出精度が低下するからである。また、受光部の受光光軸平面と鉛直面との間の傾斜角度を６０°よりも小さくすると、当該受光部の受光光軸平面とレーザ光の光軸平面との間の傾斜角度が３０°よりも小さくなって、上述した理由から好ましくない。

また、受光部の受光光軸平面と鉛直面との間の傾斜角度を９０°よりも大きくすると、当該受光部の受光光軸平面とレーザ光の光軸平面との間の傾斜角度を６０°よりも大きくした場合と同様に、粉粒体表面の下側又は上側のどちらかに照射され拡散反射したレーザ光しか受光することができなくなって異物の検出精度が低下するからであり、また、レーザ光の光軸平面が水平に近づいて粉粒体１つ当たりの照射可能時間が短くなるからである。

したがって、上記範囲内であれば、異物が粉粒体間に隠れるのを防止したり、粉粒体１つ当たりの照射可能時間を長くすることができるとともに、粉粒体表面におけるレーザ光の照射位置に関わらず、一定した受光量（一定した生成レベルの電気信号）を得ることができ、より高精度に異物を検出することができる。

尚、前記粉粒体としては、例えば、医薬品，食品及び化学材料などの粉末や顆粒であって、粒径が約１００μｍ〜１５００μｍ程度を主とするものを挙げることができる。

斯くして、本発明に係る粉粒体検査装置によれば、粉粒体によって拡散反射されたレーザ光の受光量に応じて生成される電気信号を基に、異物混入の有無を判断するとともに、レーザ光を拡散反射させる光拡散部材を設けているので、粉粒体と同色の異物や透明な異物であっても、また、粉粒体の層厚や密度にムラがあっても、当該異物を高精度に検出することができる。

また、粉粒体を落下させ、落下中の粉粒体に向けてレーザ光を照射するようにしており、粉粒体間に生じた落下速度差によって粉粒体がばらけるので、異物が粉粒体間に隠れ難くなり、このことによっても、当該異物を高精度に検出することができる。

また、光拡散部材の拡散反射率が、粉粒体の拡散反射率に対して９０％〜１１０％の範囲内となるように構成したり、光検出機構の受光部を、その受光光軸を含む平面とレーザ光の光軸平面との間の傾斜角度が３０°〜６０°の範囲内となるように構成したり、投光機構を、レーザ光の光軸平面と鉛直面との間の傾斜角度が３０°以上となるように、且つ、光検出機構の受光部を、その受光光軸を含む平面と鉛直面との間の傾斜角度が６０°〜９０°の範囲内となるように構成すれば、より高精度に異物検出を行うことができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る粉粒体検査装置の概略構成を一部断面で示した正面図である。また、図２は、図１における矢示Ａ方向の側面図であり、図３は、図２における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。

図１乃至図３に示すように、本例の粉粒体検査装置１は、検査対象物たる粉粒体Ｆを供給する供給機構１０と、供給機構１０から供給された粉粒体Ｆを所定の搬送方向（矢示方向）に沿って搬送し、搬送方向下流端から排出する（落下させる）落下機構２０と、落下機構２０から排出された粉粒体Ｆ内に異物が混入しているか否かを検査する検査機構３０と、検査機構３０よりも下方に設けられ、当該検査機構３０によって異物の混入が確認された場合に、当該異物を回収する異物回収機構５０と、異物回収機構５０よりも下方に設けられ、当該異物回収機構５０よりも下方に落下した粉粒体Ｆを回収する良品回収機構５５と、これら供給機構１０，落下機構２０，検査機構３０及び異物回収機構５０などを支持する基台５６などを備えて構成される。尚、前記粉粒体Ｆとしては、例えば、医薬品，食品及び化学材料などの粉末や顆粒であって、粒径が約１００μｍ〜１５００μｍ程度を主とするものを挙げることができる。

前記供給機構１０は、粉粒体Ｆが収容された漏斗状の供給ホッパからなり、前記落下機構２０は、供給機構１０の下側に配置され、当該供給機構１０の下端部から落下して供給される粉粒体Ｆを所定の搬送方向（矢示方向）に搬送し、搬送方向下流端から排出する（落下させる）振動フィーダ２１と、振動フィーダ２１から排出された粉粒体Ｆの落下を案内する落下案内部材２６とを備えており、振動フィーダ２１の搬送方向上流側に供給機構１０が配置されている。

前記振動フィーダ２１は、長手方向が前記搬送方向に沿って水平に設けられるとともに、当該搬送方向に沿って凹部２２ａが上面に形成され、当該凹部２２ａ内に粉粒体Ｆが供給される平板状のフィードプレート２２と、前記凹部２２ａの全幅に渡ってその底面から一定間隔を隔てて上方に配設された平板状の規制部材２３と、フィードプレート２２の下面を支持して当該フィードプレート２２に振動を伝播させるバイブレータ２４と、バイブレータ２４が配設される支持台２５とからなる。

前記規制部材２３は、供給機構１０からの粉粒体供給位置よりも搬送方向下流側に設けられて、フィードプレート２２上の粉粒体Ｆの層厚を規制し、例えば、粉粒体Ｆの層厚をほぼその最大粒径程度にする。これにより、異物を粉粒体Ｆの表層側に出現させ、検査機構３０での異物検出を容易にすることができる。

この振動フィーダ２１によれば、バイブレータ２４からフィードプレート２２に伝播する振動によって、フィードプレート２２の凹部２２ａ内の粉粒体Ｆは、前記搬送方向下流側に向けて移動するとともに、フィードプレート２２幅方向への拡散や規制部材２３により、検査機構３０での異物検出に適した薄さの層厚に調整され、この後、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部まで移動すると、当該端部から排出される。

前記落下案内部材２６は、上下に開口した中空状に形成されるとともに、長手方向の長さがフィードプレート２２の幅よりも長く形成された部材から構成され、その下端部が良品回収機構５５の上部に接続して設けられており、フィードプレート２２から排出された粉粒体Ｆを上側の開口部から流入させ、下側の開口部から良品回収機構５５に排出する。尚、この落下案内部材２６の側面の上下方向中央部には、当該落下案内部材２６の長手方向に沿って水平にスリット穴２６ａが形成されている。

前記検査機構３０は、図１及び図２並びに図４乃至図６に示すように、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部の斜め上方に配設され、フィードプレート２２から排出された粉粒体Ｆに向けてレーザ光を照射するとともに、当該粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置をフィードプレート２２の幅方向に水平に走査する投光部３１と、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部側面にその全幅に渡って設けられ、投光部３１から照射されたレーザ光を拡散反射させる光拡散部材３７と、投光部３１の下側に配設され、投光部３１から照射され粉粒体Ｆ又は光拡散部材３７により拡散反射されたレーザ光を受光して受光量に応じた電気信号を生成する光検出部４０と、光検出部４０によって生成された電気信号を基に、異物混入の有無を判定する判定部４５とを備えている。

前記投光部３１は、レーザ光を照射するレーザ発振器３２と、レーザ発振器３２から照射されたレーザ光を集光する集光レンズ３３と、集光レンズ３３により集光されたレーザ光を受光して、フィードプレート２２の幅方向に平行であり且つ鉛直面に対して傾斜した平面内に光軸が含まれるように反射するポリゴンミラー３４と、ポリゴンミラー３４を矢示方向に回転させる駆動モータ３５と、ポリゴンミラー３４によって反射されたレーザ光を粉粒体Ｆ上に集光する集光レンズ３６とからなり、フィードプレート２２から排出されて、例えば、約０．５ｍｍ程度落下した粉粒体Ｆに向けてレーザ光を照射する。

また、投光部３１は、前記平面の鉛直面に対する傾斜角度θ_１が、例えば、３０°以上（好ましくは、約４５°）に設定され、その上限については、後述する、光検出部４０の導光ロッド４１の軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の、レーザ光の光軸を含む平面に対する傾斜角度θ_２や鉛直面に対する傾斜角度θ_３の範囲を満たすような角度に設定される。

前記集光レンズ３６は、ポリゴンミラー３４によって反射されたレーザ光を、ポリゴンミラー３４による反射方向に関わらず、粉粒体Ｆに向けて照射されるレーザ光の光軸が略平行となるように粉粒体Ｆ上に集光させる。

この投光部３１によれば、レーザ発振器３２から照射されたレーザ光は、集光レンズ３３によりポリゴンミラー３４上に集光されて当該ポリゴンミラー３４により反射された後、集光レンズ３６を介して粉粒体Ｆ上に照射されるとともに、ポリゴンミラー３４が駆動モータ３５によって回転せしめられることから、当該ポリゴンミラー３４の回転によって、粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置がフィードプレート２２の幅方向に水平に走査される。これにより、粉粒体Ｆの全幅に渡ってレーザ光が照射されるとともに、粉粒体Ｆが落下していることから、レーザ光が落下中の粉粒体Ｆの未照射領域に順次照射される。

そして、粉粒体Ｆ上に照射されたレーザ光は、図５に示すように、当該粉粒体Ｆによって拡散反射される。また、レーザ光が粉粒体Ｆに照射されず、光拡散部材３７に照射された場合には、図６に示すように、当該光拡散部材３７によって拡散反射される。

前記光拡散部材３７は、例えば、白色の紙や布、樹脂シートなどから構成され、拡散反射率が、粉粒体Ｆの拡散反射率に対して９０％〜１１０％の範囲内となるように構成される。この拡散反射率は、拡散反射したレーザ光の内、正反射方向以外の方向に拡散反射したレーザ光の光強度をＴと、正反射方向に拡散反射したレーザ光の光強度をＵとすると、（Ｔ／（Ｔ＋Ｕ））×１００（％）で表されるものである。尚、上記で例示した粉粒体の場合、その拡散反射率は約７０％〜９０％程度である。

前記光検出部４０は、例えば、透明なアクリル樹脂やガラスから構成され、軸線がフィードプレート２２の幅方向に水平に配置されるとともに、粉粒体Ｆの全幅に渡って設けられる円柱状の導光ロッド４１と、導光ロッド４１の外周面と一定間隔を隔ててこれを取り囲むように設けられた反射カバー４２と、導光ロッド４１の両端部にそれぞれ設けられた光電子増倍管４３とからなる。

前記導光ロッド４１は、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部から所定間隔を隔てて投光部３１の下側に配置されるとともに、当該導光ロッド４１の軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の、レーザ光の光軸が含まれる平面に対する傾斜角度（導光ロッド４１の受光光軸が含まれる平面とレーザ光の光軸が含まれる平面との間の傾斜角度）θ_２が、例えば、３０°〜６０°の範囲内（好ましくは、約４５°）であり、且つ、導光ロッド４１の軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の鉛直面に対する傾斜角度（導光ロッド４１の受光光軸が含まれる平面と鉛直面との間の傾斜角度）θ_３が、例えば、６０°〜９０°の範囲内（好ましくは、約９０°）となるように配置されており、粉粒体Ｆ又は光拡散部材３７によって拡散反射されたレーザ光を受光する。

前記反射カバー４２は、導光ロッド４１によって受光された光が外部に漏れて受光量が低下するのを防止するためのもので、粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置側に、導光ロッド４１の軸線方向に沿って形成された開口部４２ａを備えており、この開口部４２ａから、当該照射位置側からの光のみが導光ロッド４１によって受光されるようになっている。

前記光電子増倍管４３は、導光ロッド４１によって受光され、当該導光ロッド４１内を導かれたレーザ光を受光して、受光量に応じた電気信号を生成し、生成した電気信号を判定部４５に送信する。

前記判定部４５は、光電子増倍管４３から送信された電気信号を基に、粉粒体Ｆ内に異物が混入しているか否かを確認し、異物の混入を検出すると、異物混入を検出した旨の信号を異物回収機構５０に送信する。

具体的には、粉粒体Ｆと異物とでは、その形状や材質、光沢などがそれぞれ異なることから、異物が粉粒体Ｆ内に混入しているときとしていないときとでは、レーザ光の拡散反射状態が変化して導光ロッド４１による受光量が変化し、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルがそれぞれ異なるため、判定部４５は、この生成レベルを基に異物混入の有無を判定する。

即ち、図７は、電気信号の生成レベルと時間との関係を示したグラフであるが、このグラフに示すように、粉粒体Ｆによって拡散反射されたレーザ光が導光ロッド４１によって受光されたときには、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルは所定のしきい値（１点鎖線Ｂ）より高くなるものの（図７（ａ）参照）、異物によって拡散反射されたレーザ光が導光ロッド４１によって受光されたときには、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルは、Ａ部のように所定のしきい値（１点鎖線Ｂ）より低くなる（図７（ｂ）参照）。そこで、判定部４５は、このような生成レベルの落ち込み部Ａを検出することで、粉粒体Ｆ内に混入した異物を検出する。

ところで、フィードプレート２２から排出される粉粒体Ｆは、その層厚が所定厚さとなるように調整された後、排出されているが、排出後（落下中）の粉粒体Ｆに層厚や密度のムラを生じると、異物が混入しているか否かに関係無く、レーザ光の拡散反射状態が変化して導光ロッド４１によって受光される受光量、即ち、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルが変化するため、異物の混入を精度良く検出することができなくなる。

即ち、例えば、粉粒体Ｆ間に生じた落下速度差により粉粒体Ｆ間隔が広くなって粉粒体Ｆ間に隙間が形成されると、レーザ光が当該隙間を通過してしまうため、レーザ光の拡散反射光量が少なくなり、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルが、図８（ａ）に示すように、異物による拡散反射光が受光されたときと同様、所定のしきい値（１点鎖線Ｂ）より低くなる。尚、図中のＣ部などが前記隙間の形成された部分を示している。

そこで、本例では、上述のように、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部側面に、投光部３１から照射されたレーザ光を拡散反射させるとともに、拡散反射率が粉粒体の拡散反射率に対して９０％〜１１０％の範囲内となるように構成された光拡散部材３７を設けている。

これにより、排出後（落下中）の粉粒体Ｆに層厚や密度のムラを生じて粉粒体Ｆ間に隙間が形成されるようなことがあっても、この隙間を通過したレーザ光が当該光拡散部材３７によって拡散反射されるので、層厚や密度の状態に関わらず、導光ロッド４１によって受光される受光量を常に略一定として、図８（ｂ）に示すように、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルを常に略一定且つ所定のしきい値より高くすることができ、異物が無いときの電気信号の生成レベルと、異物が有るときの電気信号の生成レベルとの差を明確にして、異物検出を高精度に行うことができる。

また、光拡散部材３７の拡散反射率が、粉粒体Ｆの拡散反射率に対して９０％〜１１０％の範囲内にあるので、投光部３１から照射されたレーザ光が光拡散部材３７により拡散反射されて導光ロッド４１により受光される受光量を、粉粒体Ｆによって拡散反射されるときの受光量に対し一定の範囲内に収めて、光拡散部材３７による拡散反射光を基に光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルを、粉粒体Ｆによる拡散反射光を基に生成される電気信号の生成レベルに対し一定の許容範囲内に収めることができ、更に高精度に異物を検出することができる。

尚、更に高い検出精度を得るためには、光拡散部材３７の拡散反射率を、粉粒体Ｆの拡散反射率に対し９５％〜１０５％の範囲内とすることが好ましく、９７％〜１０３％の範囲内とすれば、更に好ましい。

また、上述のように、導光ロッド４１の軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の、レーザ光の光軸が含まれる平面に対する傾斜角度θ_２を３０°〜６０°の範囲内としているのは、図９に示すように、粉粒体Ｆの表面におけるレーザ光の照射位置が粉粒体Ｆの落下によりその下部側から上部側に移動し、レーザ光の拡散反射方向が常に変化していることから、傾斜角度θ_２を６０°よりも大きくすると、粉粒体Ｆ表面の下側に照射され拡散反射したレーザ光しか受光することができなくなって一定した受光量が得られず、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルが、図１０に示すように不安定となり、異物による拡散反射光が受光されたときと同様に、所定のしきい値（１点鎖線Ｂ）より低くなる部分を生じるからである。尚、図９において、符合Ｌは入射するレーザ光を、符合Ｈは拡散反射したレーザ光をそれぞれ示し、図１０において、Ａ部は、異物による拡散反射光に基づいて生成された電気信号の生成レベルを示している。

一方、傾斜角度θ_２を３０°よりも小さくすると、投光部３１と光検出部４０の導光ロッド４１とが接近してこれらを配置するのが装置構成上難しくなる。

したがって、上記範囲内とすれば、粉粒体Ｆの表面におけるレーザ光の照射位置が変動して拡散反射方向が変化しても、一定した受光量（一定した生成レベルの電気信号）が得られ、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルが、図１１に示すように所定のしきい値（１点鎖線Ｂ）より高いレベルで安定したものとなり、異物が無いときの電気信号の生成レベルと、異物が有るときの電気信号の生成レベルとの差を明確にして、より高精度に異物を検出することができる。また、装置構成も容易となる。尚、図１１において、Ａ部は、異物による拡散反射光に基づいて生成された電気信号の生成レベルを示している。

また、レーザ光の光軸が含まれる平面の鉛直面に対する傾斜角度θ_１を３０°以上とし、導光ロッド４１の軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の鉛直面に対する傾斜角度θ_３を６０°〜９０°の範囲内としているのは、傾斜角度θ_１を３０°よりも小さくすると、レーザ光の照射対象となる粉粒体Ｆとその上側にある粉粒体Ｆとが重なって、異物がこれらに隠れてしまったり（レーザ光が照射されなかったり）、粉粒体Ｆ一つ当たりの照射可能時間が短くなり、異物の検出精度が低下するからである。また、傾斜角度θ_３を６０°よりも小さくすると、傾斜角度θ_１が３０°よりも小さくなってしまうからである。

また、傾斜角度θ_３を９０°よりも大きくすると、傾斜角度θ_２を６０°よりも大きくした場合と同様、粉粒体Ｆ表面の下側に照射され拡散反射したレーザ光しか受光することができなくなって異物の検出精度が低下するからであり、また、傾斜角度θ_３を大きくすると、これに伴い傾斜角度θ_１も大きくなってレーザ光の光軸平面が水平に近づくため、粉粒体Ｆ一つ当たりの照射可能時間が短くなるからである。

したがって、上記範囲内とすれば、異物が粉粒体Ｆ間に隠れるのを防止したり、粉粒体Ｆ一つ当たりの照射可能時間を長くすることができるとともに、粉粒体Ｆ表面におけるレーザ光の照射位置に関わらず、一定した受光量（一定した生成レベルの電気信号）を得ることができ、より高精度に異物を検出することができる。

前記異物回収機構５０は、落下案内部材２６の側面に配設された中空状の部材から構成され、その内部空間が落下案内部材２６のスリット穴２６ａを介して当該落下案内部材２６の内部空間と接続した吸引部材５１と、吸引部材５１の内部空間に設けられ、水平な揺動中心軸回りに揺動してスリット穴２６ａを開閉させる揺動部材５２と、揺動部材５２を揺動中心軸回りに揺動させる揺動機構（図示せず）と、揺動機構（図示せず）の作動を制御する揺動制御部（図示せず）と、吸引部材５１の内部空間に接続して当該内部空間内の空気を吸引する吸引ポンプ５３とを備えており、揺動部材５２が揺動してスリット穴２６ａが開いたときに、吸引部材５１の内部空間と落下案内部材２６の内部空間とが連通状態になり、揺動部材５２が揺動してスリット穴２６ａが閉じたときには、吸引部材５１の内部空間と落下案内部材２６の内部空間とが連通しない状態となっている。

前記揺動制御部（図示せず）は、通常、スリット穴２６ａが揺動部材５２によって閉じられた状態となるように揺動機構（図示せず）を制御しているが、検査機構３０の判定部４５から送信された、異物混入を検出した旨の信号を受信すると、当該受信から所定時間（レーザ光の照射位置を通過した粉粒体Ｆが落下案内部材２６のスリット穴２６ａの側方位置に到達するまでの落下時間）が経過した後、揺動機構（図示せず）により揺動部材５２を揺動させてスリット穴２６ａを開き、当該落下案内部材２６の内部空間と吸引部材５１の内部空間とを連通状態にする。これにより、異物が粉粒体Ｆの一部とともに、当該スリット穴２６ａから吸引されて落下経路から除去され、吸引部材５１を通って適宜図示しない不良品回収ボックス内に回収される。

前記良品回収機構５５は、落下案内部材２６内を通ってその下端部まで落下した粉粒体Ｆを回収する良品回収ボックスからなる。

以上のように構成された本例の粉粒体検査装置１によれば、供給機構（供給ホッパ）１０内に収容された粉粒体Ｆが振動フィーダ２１上に供給され、供給された粉粒体Ｆは、当該振動フィーダ２１によって層厚が調整されつつ搬送方向下流側に向けて搬送され、当該下流側の端部から排出される。そして、排出され落下する粉粒体Ｆは、検査機構３０により、次のようにして異物混入の有無が検査された後、落下案内部材２６内を通って落下する。

即ち、投光部３１により、レーザ光が粉粒体Ｆに向けて照射されるとともに、その照射位置が水平方向に走査され、粉粒体Ｆ上に照射されたレーザ光は、当該粉粒体Ｆや光拡散部材３７によって拡散反射された後、光検出部４０の導光ロッド４１により受光され、この後、導光ロッド４１内を導かれたレーザ光が、光電子増倍管４３により受光されて受光量に応じた電気信号が生成される。

そして、光電子増倍管４３によって電気信号が生成されると、生成された電気信号を基に、判定部４５により、粉粒体Ｆ内に異物が混入しているか否かが判定され、異物が混入していると判定された場合には、異物が混入している旨の信号が異物回収機構５０に送信される。

このようにして、異物が混入している旨の信号が異物回収機構５０に送信されると、当該異物回収機構５０では、揺動制御部（図示せず）により揺動機構（図示せず）が駆動されて揺動部材５２が揺動し、落下案内部材２６のスリット穴２６ａが開かれ、これにより、検出された異物が粉粒体Ｆの一部とともに、当該スリット穴２６ａから吸引されて落下経路から除去され、不良品回収ボックス（図示せず）内に回収される。

そして、検査機構３０によって異物混入の有無が検査された粉粒体Ｆは、落下案内部材２６内の下端部まで落下すると、良品回収機構（良品回収ボックス）５５に回収される。

斯くして、本例の粉粒体検査装置１によれば、粉粒体Ｆによって拡散反射されたレーザ光の受光量に応じて生成される電気信号を基に、異物混入の有無を判断するとともに、レーザ光を拡散反射させる光拡散部材３７をフィードプレート２２の搬送方向下流側の端部側面に設けているので、粉粒体Ｆと同色の異物や透明な異物であっても、また、粉粒体Ｆの層厚や密度にムラがあっても、当該異物を高精度に検出することができる。

また、粉粒体Ｆを落下させ、落下中の粉粒体Ｆに向けてレーザ光を照射するようにしており、粉粒体Ｆ間に生じた落下速度差によって粉粒体Ｆがばらけるので、異物が各粉粒体Ｆ間に隠れ難くなり、このことによっても、当該異物を高精度に検出することができる。

また、光拡散部材３７の拡散反射率が、粉粒体Ｆの拡散反射率に対して９０％〜１１０％の範囲内となるように構成し、投光部３１を、レーザ光の光軸が含まれる平面の鉛直面に対する傾斜角度θ_１が、３０°以上となるように構成し、光検出部４０の導光ロッド４１を、その軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の、レーザ光の光軸が含まれる平面に対する傾斜角度θ_２が３０°〜６０°の範囲内となるように、且つ、その軸線と粉粒体Ｆ上におけるレーザ光の照射位置とを通る平面の、鉛直面に対する傾斜角度θ_３が６０°〜９０°の範囲内となるように構成しているので、更に高精度な検査を実施することができる。

また、振動フィーダ２１から排出後、例えば、約０．５ｍｍ程度落下した粉粒体Ｆに向けてレーザ光を照射するようにしているので、粉粒体Ｆの落下速度がさほど速くなく、粉粒体Ｆの落下方向における走査間隔を狭めることができ、より高精度に異物検出を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、フィードプレート２２の搬送方向下流側の端部側面に光拡散部材３７を設け、この光拡散部材３７によってレーザ光を拡散反射させるように構成したが、これに限られるものではなく、フィードプレート２２自体を光拡散部材として機能させるように、白色の樹脂、サンドブラスト表面処理を施したアルミニウムやガラスから構成して、当該フィードプレート２２によってレーザ光を拡散反射させるように構成することもできる。

また、上例では、振動フィーダ２１により粉粒体Ｆを搬送するように構成したが、これに限られるものではなく、振動フィーダ２１に代えて、搬送方向に所定間隔を隔てて軸線が水平に配置された２つのプーリと、各プーリ間に掛け渡され、外周面上に適宜供給された粉粒体Ｆを搬送する搬送ベルトと、プーリの一方を軸中心に回転させて搬送ベルトを回動させ、外周面上の粉粒体Ｆを搬送方向下流側に向けて搬送させる駆動モータとを備えた搬送機構により粉粒体Ｆを搬送することもできる。

また、粉粒体Ｆの形状や材質、光沢によって、当該粉粒体Ｆによるレーザ光の拡散反射状態が異なるため、当該粉粒体Ｆの形状や材質、光沢に応じて、光拡散部材３７の材質などを適宜変更するようにすることが好ましい。

また、上例では、フィードプレート２２を水平に配置したが、これに限られるものではなく、搬送方向下流側の端部が上流側よりも低くなるように当該フィードプレート２２を傾斜させても良い。

また、光検出部４０は、フィードプレート２２の幅方向に水平に走査され、粉粒体Ｆや光拡散部材３７によって拡散反射されたレーザ光を受光することができるものであれば良く、例えば、複数の光ファイバーを束ねて構成される光電管などから構成することもできる。

また、光電子増倍管４３を導光ロッド４１の両端部にそれぞれ設けて、光電子増倍管４３によって生成される電気信号の生成レベルが、導光ロッド４１における受光位置に関わらず、略一定となるように構成したが、これに限られるものではなく、光電子増倍管４３を導光ロッド４１の一方の端部のみに設け、受光量を補正して検出するようにしても良い。

また、更に、上例では、レーザ光を落下中の粉粒体Ｆに向けて斜め上方から照射したが、これに限られるものではなく、斜め下方から照射するようにしても良い。この場合においても、前記傾斜角度θ_１，θ_２，θ_３は、上述と同様の角度範囲となるように、投光部３１及び光検出部４０の導光ロッド４１を配置することが好ましい。

また、上例では、約０．５ｍｍ程度落下した粉粒体Ｆに向けてレーザ光を照射するように構成したが、レーザ光の照射位置は、粉粒体Ｆの粒径やレーザ光の走査速度などによって適宜設定されるものであり、上例の０．５ｍｍに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る粉粒体検査装置の概略構成を一部断面で示した正面図である。図１における矢示Ａ方向の側面図である。図２における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。本実施形態に係る投光部の概略構成を示した斜視図である。本実施形態に係る投光部，光検出部，フィードプレート及び光拡散部材を示した断面図である。本実施形態に係る投光部，光検出部，フィードプレート及び光拡散部材を示した断面図である。光電子増倍管によって生成される電気信号の生成レベルと時間との関係を示したグラフである。光電子増倍管によって生成される電気信号の生成レベルと時間との関係を示したグラフである。粉粒体によって拡散反射されるレーザ光の拡散反射方向を説明するための説明図である。光電子増倍管によって生成される電気信号の生成レベルと時間との関係を示したグラフである。光電子増倍管によって生成される電気信号の生成レベルと時間との関係を示したグラフである。

符号の説明

１粉粒体検査装置
１０供給機構（供給ホッパ）
２０落下機構
２１振動フィーダ
２２フィードプレート
２３規制部材
２４バイブレータ
２５支持台
２６落下案内部材
２６ａスリット穴
３０検査機構
３１投光部
３２レーザ発振器
３３集光レンズ
３４ポリゴンミラー
３５駆動モータ
３６集光レンズ
３７光拡散部材
４０光検出部
４１導光ロッド
４２反射カバー
４３光電子増倍管
４５判定部
５０異物回収機構
５１吸引部材
５２揺動部材
５３吸引ポンプ
５５良品回収機構（良品回収ボックス）
５６基台

Claims

検査対象物たる粉粒体の層厚を調整し、層厚調整後の粉粒体を落下させる落下機構と、
前記落下機構から落下した粉粒体内に異物が混入しているか否かを検査する検査装置と、
前記検査装置よりも下方に設けられ、該検査装置によって異物の混入が確認された場合に、該異物を回収する第１回収機構と、
前記第１回収機構よりも下方に設けられ、該第１回収機構よりも下方に落下した粉粒体を回収する第２回収機構とを備えた粉粒体検査装置であって、
前記検査装置は、
前記粉粒体の落下経路から間隔を隔てて設けられ、レーザ光を前記落下中の粉粒体に向けて照射するとともに、該粉粒体上におけるレーザ光の照射位置を水平方向に走査する投光機構と、
前記投光機構の上方又は下方位置に、前記落下経路から間隔を隔てて、前記レーザ光の走査方向に水平に設けられて、前記投光機構から照射され前記粉粒体により拡散反射されたレーザ光を受光する受光部を備え、該受光部における受光量に応じた電気信号を生成する光検出機構と、
前記光検出機構によって生成された電気信号を基に、前記異物の混入の有無を判定する判定処理部と、
前記落下経路を挟んで前記投光機構の反対側に設けられ、前記投光機構から照射されたレーザ光を拡散反射させる光拡散部材とから構成されてなり、
前記投光機構は、レーザ光の光軸を含む平面と鉛直面との間の傾斜角度が３０°以上となるように構成され、
前記光検出機構の受光部は、その受光光軸を含む平面と前記投光機構から照射されるレーザ光の光軸を含む平面との間の傾斜角度が、３０°〜６０°の範囲内となるように構成され、且つ前記受光光軸を含む平面と前記鉛直面との間の傾斜角度が、６０°〜９０°の範囲内となるように構成されてなることを特徴とする粉粒体検査装置。
前記光拡散部材は、その拡散反射率が、前記粉粒体の拡散反射率に対し、９０％〜１１０％の範囲内となるように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の粉粒体検査装置。