JP5568770B2 - プラスチックペレット選別機 - Google Patents

Description

本発明は、主に透明プラスチックペレットに含まれる着色ペレットを取り除くためのプラスチックペレット選別機に関するものである。

透明なプラスチック製品の原料となる透明プラスチックペレットには、その製造工程において変色したり微小斑点が付着した着色ペレットが含まれている。透明プラスチックペレットに着色ペレットが含まれていると、成形した透明なプラスチック製品に異常な着色部が現れて不良になるため、着色ペレットを除去する必要がある。特に、成形した透明なプラスチック製品は外観が重要であり、光学部品などへの利用も多く、着色ペレットを除去する要求が強い。

一般的に、このような粒体の中から異常着色した不良粒体を取り除くための手段としては、色彩選別機がある。この色彩選別機は、搬送される多量の粒体をＣＣＤラインセンサカメラなどで撮影し、その画像信号に基づいて良否を判定し、不良と判定されたものを弾き飛ばして選別するものである。

ところで、透明な粒体は、一方から光が当たるとその表面と内部で複雑な反射が起きて、強い反射光を出す部分と殆ど反射光を出さない部分が生じ、明部と暗部が現れる性質をもっている。そのため、色彩選別機では、本来無色透明である正常な透明プラスチックペレットであっても、その画像の一部が着色部と同様に暗く撮影されてしまい、正常な良ペレットと着色した不良ペレットとの画像の差異を判別することができず、精度よく選別することが極めて困難であった。

また、色彩選別機では、撮影される透明プラスチックペレットの周辺背景が写り込み、透明プラスチックペレットの画像の一部が影のように暗く撮影されてしまうことがある。そのため、上記と同様に正常な良ペレットと着色した不良ペレットとの画像の差異を判別することができなくなり、このことも精度よく選別することができない要因となっていた。

近年、この問題を解決しようとする透明プラスチックペレット用の色彩選別機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、落下する透明プラスチックペレットの軌道に沿った近接位置に湾曲状のバックグラウンドを設けることにより、透明プラスチックペレットを照明する光源の影響と、透明プラスチックペレットの周辺背景の影響を抑えようとするものである。

特開２００６−０２６４６９号公報

前記従来の透明プラスチックペレット用の色彩選別機では、バックグラウンドにより背景の影響は抑えられるが、光源の影響はまだ十分に抑えられない。すなわち、透明プラスチックペレットのバックグラウンド側の面は、光源の光がバックグラウンドで反射して間接的に当たるため、透明プラスチックペレットに生じる明暗部が弱く薄く現れる。しかし、その反対面は光源の光が直接的に当たるため、その表面と内部で複雑な反射が起きて、強い反射光を出す部分と殆ど反射光を出さない部分が生じ、透明プラスチックペレットに生じる明暗部が強く濃く現れる。その結果、撮影した画像にも明暗部が強く濃く現れ、良ペレットの暗部の画像と不良ペレットの着色部の画像との判別精度はあまり向上していない。

本発明は、上記事実を考慮し、高屈折率透明体、光源及び撮像装置の関係について光学理論解析と実証実験を繰り返した結果、透明プラスチックペレットの表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響を抑えて、良ペレットと不良ペレットを的確に判別し、精度よく選別することのできるプラスチックペレット選別機の提供を可能としたものである。

以下において、プラスチックペレットは主に透明プラスチックペレットを例にとって説明する。

請求項１に記載の発明に係るプラスチックペレット選別機は、プラスチックペレットを供給する供給手段と、その供給手段により供給されるプラスチックペレットを搬送面に載せて搬送する搬送手段と、その搬送手段により搬送されるプラスチックペレットを照明する照明手段と、その照明手段により照明されて前記搬送面上の所定の撮影領域を通過するプラスチックペレットを撮影する撮影手段と、その撮影手段からの画像信号に基づいてプラスチックペレットの良否を判定する判定手段と、その判定手段の判定結果に基づいてプラスチックペレットを選別する選別手段と、を備えたプラスチックペレット選別機において、前記照明手段は、前記撮影領域を包囲し内周に反射面を形成してプラスチックペレットをその周囲から間接照明すると共に、前記撮影領域に対して開閉自在に構成した照明ケースを備え、しかも、前記搬送面上の前記撮影領域には透明板を設けると共に、その透明板より前記撮影手段の反対側に所定距離だけ離して前記プラスチックペレットと同じ画像濃度値を示す背景板を設けたことを特徴としている。

請求項１に記載のプラスチックペレット選別機では、プラスチックペレットが供給手段により供給され、搬送手段により搬送面に載って搬送されながら、照明手段により照明され、搬送面上の所定の撮影領域を通過する際に撮影手段により撮影され、撮影された画像信号に基づいて判定手段により良否を判定され、その判定結果に基づいて選別手段により選別される。

ここで、照明手段は、照明ケース内の反射面からの光が透明プラスチックペレットのほぼ全周を均一に間接照明する。この反射面からの光による間接照明は、光質が軟らかく、しかも拡散して均一に照明する性質をもっている。そのため、透明プラスチックペレットはその表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響が抑えられ、明部と暗部が殆ど生じなくなる。その結果、透明プラスチックペレットの撮影画像において、暗部は本来分別すべき着色部によって生じるもののみとなり、良ペレットと不良ペレットを的確に判別し、精度よく選別することができる。

また、この照明手段は、撮影領域に対して開閉自在に構成してあるので、照明ケースを開くことで、照明ケースにより包囲された撮影領域が開放され、撮影領域近辺の掃除、調整、メンテナンス等を容易に行うことができる。

さらに、搬送面上の撮影領域には透明板が設けられているので、透明プラスチックペレットを透明板に載せた状態で撮影することにより、透明板には透明プラスチックペレットの影が写ることはなく、背景板にも透明プラスチックペレットから離れているので透明プラスチックペレットの影が写ることはない。そのため、選別精度は良好に保持される。
ちなみに、透明プラスチックペレットを背景板に載せた状態で撮影すると、背景板に透明プラスチックペレット自体の影が写って薄い暗部となり、僅かではあるが選別精度を下げることがある。
また、この背景板は、正常な良ペレットと同じ画像濃度値を示し、判定手段も予めこれと同じ画像濃度値に設定されているため、設定画像濃度値と良ペレットの画像濃度値との差は出ないが、設定画像濃度値と不良ペレットの画像濃度値との差は出て、これにより良否の判定をより正確にすることができる。

請求項２に記載の発明に係るプラスチックペレット選別機は、請求項１に記載のプラスチックペレット選別機において、前記背景板は、前記透明板を通過するプラスチックペレットを間接照明する反射面としていることを特徴としている。

請求項２に記載のプラスチックペレット選別機では、透明プラスチックペレットを反射面としての背景板からも十分な光量で間接照明することができる。そのため、透明プラスチックペレットは、全周が均一に照明され、その表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響がより一層抑えられ、明部と暗部が生じなくなる。

以上説明したように、本発明に係るプラスチックペレット選別機によれば、透明プラスチックペレットの表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響を抑えて、良ペレットと不良ペレットを的確に判別し、精度よく選別することができる。

また、本発明に係るプラスチックペレット選別機によれば、無色透明なプラスチックペレットに混入している着色ペレットの選別のみならず、有色不透明なプラスチックペレットに混入している異常着色ペレットも的確に選別することができる。すなわち、有色不透明なプラスチックペレットは、無色透明なプラスチックペレットのように表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響がなく、明部と暗部が生じることはないので、比較的容易に精度よく選別することができる。

さらに、本発明に係るプラスチックペレット選別機によれば、プラスチックペレットに混入している小石やその他の異物を選別することができるのは勿論のことである。

本発明の実施形態に係るプラスチックペレット選別機を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るプラスチックペレット選別機の撮影領域部分を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラスチックペレット選別機の照明ケースを示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係るプラスチックペレット選別機の撮影領域部分を示す縦断面図である。

本発明に係るプラスチックペレット選別機の実施形態を図面（図１〜図３）と共に説明する。

プラスチックペレット選別機２は、架台４のベース６に供給手段としての供給ホッパ８と振動フィーダ１０が取り付けられている。供給ホッパ８は、透明プラスチックペレットＰを貯留し供給するもので、その下端の供給口１２には振動フィーダ１０の搬送面１４が近接しており、振動フィーダ１０が駆動することにより透明プラスチックペレットＰを一定量ずつ繰り出しながら下流側（図１において左側）に搬送する構成になっている。

なお、透明プラスチックペレットＰは２〜３ｍｍ程度の小さな球状又は円柱状の粒体である。

振動フィーダ１０の下流側には、同じく架台４のベース６に振動フィーダ１６が取り付けられている。振動フィーダ１６は、これの搬送面１８が振動フィーダ１０の搬送面１４より一段低く配置され、透明プラスチックペレットＰを搬送面１４から受け継いで搬送面１８の幅方向（搬送方向と直角方向）に均一に拡げながら一定の速度で下流側に水平搬送する構成になっている。

振動フィーダ１６の搬送面１８の搬送終端部には、搬送面１８の全幅にわたりこれと面を一にして背景板２０が埋設されている（図２参照）。背景板２０は、透明プラスチックペレットＰとほぼ同じ画像濃度値を示す白色の表面平滑なセラミック材である。

背景板２０の真上位置には、ベース６上のフレーム（図示せず）に天板２２が架設されており、この上にカメラケース２４が設けられ、この中に撮影手段としてのラインセンサカメラ２６が取り付けられている。ラインセンサカメラ２６は、これの撮影光軸２８が当たる背景板２０上に線状の撮影領域３０をもち（図２参照）、この撮影領域３０を通過する透明プラスチックペレットＰを撮影するものである。

撮影領域３０は、ラインセンサカメラ２６側において複数個に分割され、分割された各領域の画像信号が判定手段としての制御部（図示せず）に出力される構成になっている。また、分割された各領域は後記する選別手段（複数個のエジェクタ５８）に対応しており、各領域の画像信号の判定結果に基づいて対応するエジェクタ５８が作動し選別する構成になっている。

前記天板２２には、ラインセンサカメラ２６の撮影光軸２８を中心にして撮影領域３０を包囲する形で、照明手段としての照明ケース３２が取り付けられている。すなわち、照明ケース３２は搬送面１８の搬送終端部上面を極近接した状態で周囲から包囲している。

ここで、照明ケース３２の説明の便宜上、透明プラスチックペレットＰの搬送方向の上流側を右側、同搬送方向の下流側を左側、機体の手前側を前側、機体の奥側を後側として説明する（図３参照）。

照明ケース３２は、略半円筒形に形成されており、天板２２の右側と左側に取り付けられた略四半円筒形の光源ケース３４と、この両光源ケース３４の間に挟まれて天板２２の前側と後側に取り付けられた台形の幕板３６とから構成されている。光源ケース３４は、四半円弧状の笠板３８と、その前後側の略扇形の側板４０と、下側の底板４２と、中央側の照明板４４とから構成されている。照明板４４は、枠板４６とその中に嵌められた防塵用のガラス製の透光板４８とからできている。光源ケース３４内の下側には蛍光灯５０が取り付けられている。

照明ケース３２は、その内周面全体が反射面となり、撮影領域３０上の透明プラスチックペレットＰを間接照明する構成になっている。すなわち、蛍光灯５０の光が笠板３８をはじめとする光源ケース３４の各構成板に当たって反射し、透光板４８を通って中央に集光し、さらに幕板３６に当たって反射し、拡散され、軟らかい光質となって、透明プラスチックペレットＰを全周から均一に照明する構成になっている。

また、照明ケース３２の内周面は、透光板４８を除き、背景板２０と同じ白色に塗色されている。光源ケース３４の照明板４４は、蛍光灯５０の光が撮影領域３０上の透明プラスチックペレットＰを直接照明しないように、枠板４６の下縁部が蛍光灯５０の位置より高く形成されている。

なお、照明ケース３２の照明手段としては、上記のような蛍光灯を反射する構造のほか、照明ケース３２の内周面に発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬシート、無機ＥＬシート又は導光板等を敷設した構造とすることも可能である。これらの照明手段はいずれも当業者に公知であり、コストやメンテナンス性などを考慮して適宜に選択し採用すればよい。

照明ケース３２の光源ケース３４は、撮影領域３０に対して開閉自在に構成されている。すなわち、光源ケース３４は、天板２２に支持されモータ５２に連結された回動軸５４に、笠板３８のヒンジ５６を固定して、モータ駆動により上下方向に回動される構成になっている。

なお、照明ケース３２と搬送面１８との間に空き部分があれば、必要に応じてこの空き部分を塞ぐような白色のブラケット５１をベース６又は照明ケース３２に設けるのが好ましい。これによって、透明プラスチックペレットＰをこの部分からも間接照明することができるし、ラインセンサカメラ２６に余計な背景が写り込むのを防止することもできる。

搬送面１８の搬送終端部の真下位置に、選別手段としてのエジェクタ５８が設置されている。エジェクタ５８は、搬送面１８の搬送終端部から落下する透明プラスチックペレットＰのうち不良ペレットと判定されたものを吸引して取り除く吸引口であり、搬送面１８の幅方向に沿って複数個配置してある。各々のエジェクタ５８には、不良品回収管６０が連結されており、これにコンプレッサ６２から圧縮空気を供給すると吸引力が生じる吸引装置６４と、吸引装置６４に圧縮空気の供給をオン・オフする電磁開閉弁６６が連結されている。

また、搬送面１８の搬送終端部の下方位置には、搬送終端部から落下する良ペレットをそのまま受け取ることのできる良品回収管６８が取り付けられている。

なお、図１の符号７０は良品受箱、７２は不良品受箱、７４は機体カバーである。

次に、この実施形態の作用を説明する。

供給ホッパ８に透明プラスチックペレットＰが投入され、振動フィーダ１０が駆動されると、透明プラスチックペレットＰは一定量ずつ繰り出され、振動フィーダ１０の搬送面１４に載って下流側に搬送される。そして、透明プラスチックペレットＰは次の振動フィーダ１６に受け継がれ、それの搬送面１８上で幅方向に均一に拡げられながら一定の速度で下流側に水平搬送される。

透明プラスチックペレットＰは、搬送面１８の搬送終端部付近まで搬送されると、照明ケース３２内の反射面からの光により間接照明される。この反射面からの光による間接照明は、光質が軟らかく、しかも拡散して透明プラスチックペレットＰのほぼ全周を均一に照明するので、透明プラスチックペレットＰの表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響が抑えられ、明部と暗部が殆ど生じない。

この状態で、透明プラスチックペレットＰは背景板２０上の撮影領域３０を通過する際にラインセンサカメラ２６によって撮影される。背景板２０上の透明プラスチックペレットＰとラインセンサカメラ２６の距離は常に一定であるため、空間軌道上で撮影されるものとは違い、焦点が常に正確に合っており、ピンボケすることはない。ラインセンサカメラ２６側で複数個に分割されて撮影された各領域の画像信号は、制御部に出力される。

制御部では、ある領域で撮影されたものが正常な良ペレットの場合、その画像の濃度値は予め設定されている濃度値とほぼ同じで差がないため、良と判定される。ところが、不良ペレットの場合、例えば透明プラスチックペレットＰの一部に微小斑点がある場合、その微小斑点の画像の濃度値が設定濃度値と違い差があるため、否と判定される。

透明プラスチックペレットＰが良と判定された場合、制御部からは何の信号も出力されず、良ペレットは搬送面１８の搬送終端部から落下してそのまま良品回収管６８に入り、良品受箱７０に収納される。

一方、透明プラスチックペレットＰが否と判定された場合、制御部からその領域に対応するエジェクタ５８の電磁開閉弁６６に出力され、その不良ペレットが搬送面１８の搬送終端部から落下してエジェクタ５８の吸引口に達したとき、その吸引口から吸引されて取り除かれ、不良品回収管６０を通って不良品受箱７２に収納される。

撮影領域３０の近辺の掃除、調整、メンテナンス等をするときは、モータ５２のスイッチを入れて照明ケース３２の光源ケース３４を上方に回動させ持ち上げる。これにより、包囲された撮影領域３０の近辺が開放され、作業がしやすくなる。

次に、本発明に係るプラスチックペレット選別機の別の実施形態を図面（図４）と共に説明する。

この別の実施形態は、前記実施形態と撮影領域部分の構成が異なり、他は同じである。同じ構成のものは説明を省略すると共に、図面に同一符号を付す。

振動フィーダ１６の搬送面１８の搬送終端部付近に、搬送面１８の全幅にわたりこれと面を一にしてガラス製の透明板８０が埋設されており、その下に透明板８０より少しだけ小さい通光孔８２が形成されている。

透明板８０の真上位置には、ラインセンサカメラ２６が取り付けられている。ラインセンサカメラ２６は、これの撮影光軸２８が当たる透明板８０上に線状の撮影領域３０をもち、この撮影領域３０を通過する透明プラスチックペレットＰを撮影する。

一方、透明板８０の真下位置には、密閉された箱状の背景ケース８４が透明板８０と対向するように平行に併設されている。背景ケース８４は、内周面が白色に塗色されており、上面部には通光孔８２と対向する通光孔８６が形成され、内側の底面部には白色の背景板８８が取り付けられている。透明板８０と背景板８８の距離は２〜４ｃｍに設定されている。なお、この背景板８８はプラスチックペレットＰと接触せず磨耗することはないので、別途設けずに、背景ケース８４の内側の底面部を直に背景板としてもよい。

背景ケース８４の内側の上部には蛍光灯９０が取り付けられている。蛍光灯９０は、その光が背景板８８に当たって反射し、通光孔８６・８２を経て透明板８０上の透明プラスチックペレットＰを間接照明する構成になっている。すなわち、背景板８８は反射面になっている。蛍光灯９０には、その光が透明板８０上の透明プラスチックペレットＰを直接照明しないように、遮光笠９２が取り付けられている。

ここで、この別の実施形態の作用を説明する。

透明プラスチックペレットＰが透明板８０上に搬送されると、透明プラスチックペレットＰは照明ケース３２内の反射面からの光により間接照明され、次いで透明板８０上の撮影領域３０を通過する際にラインセンサカメラ２６によって撮影される。このとき、透明プラスチックペレットＰの影や、照明やカメラなどの周辺物の写り込みで生じる僅かな影が、透明板８０には勿論のこと、２〜４ｃｍ離れた背景板８８にもぼけて写らず、撮影画像にも全く写らない。

また同時に、透明プラスチックペレットＰはその下面も、反射面としての背景板８８から十分な光量で間接照明される。そのため、透明プラスチックペレットＰは全周が均一に照明され、透明プラスチックペレットＰの表面と内部で起きる複雑な反射による悪影響がより一層抑えられ、明部と暗部が生じなくなる。

８ 供給ホッパ（供給手段）
１０ 振動フィーダ（供給手段）
１６ 振動フィーダ（搬送手段）
２０ 背景板
２６ ラインセンサカメラ（撮影手段）
３０ 撮像領域
３２ 照明ケース（照明手段）
３４ 光源ケース（照明手段）
５０ 蛍光灯（照明手段）
５８ エジェクタ（選別手段）
８０ 透明板
８８ 背景板

Claims (2)

1. プラスチックペレットを供給する供給手段と、その供給手段により供給されるプラスチックペレットを搬送面に載せて搬送する搬送手段と、その搬送手段により搬送されるプラスチックペレットを照明する照明手段と、その照明手段により照明されて前記搬送面上の所定の撮影領域を通過するプラスチックペレットを撮影する撮影手段と、その撮影手段からの画像信号に基づいてプラスチックペレットの良否を判定する判定手段と、その判定手段の判定結果に基づいてプラスチックペレットを選別する選別手段と、を備えたプラスチックペレット選別機において、
   前記照明手段は、前記撮影領域を包囲し内周に反射面を形成してプラスチックペレットをその周囲から間接照明すると共に、前記撮影領域に対して開閉自在に構成した照明ケースを備え、
   しかも、前記搬送面上の前記撮影領域には透明板を設けると共に、その透明板より前記撮影手段の反対側に所定距離だけ離して前記プラスチックペレットと同じ画像濃度値を示す背景板を設けたことを特徴とするプラスチックペレット選別機。
2. 前記背景板は、前記透明板を通過するプラスチックペレットを間接照明する反射面としていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックペレット選別機。

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