JP5986369B2 - 圧電式バルブの組立方法及び圧電式バルブ、並びに該圧電式バルブを利用した噴風手段を備える光学式粒状物選別機 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブの組立方法及び該組立方法により組み立てられる圧電式バルブ、並びに該圧電式バルブを利用した噴風手段を備える光学式粒状物選別機に関する。

従来、穀粒や樹脂ペレット等の粒状物を噴風により吹き飛ばして良品と不良品に選別したり、粒状物に混入する異物等を噴風により除去したりする光学式粒状物選別機が知られている。
この種の粒状物選別機は、搬送路の端部から所定の軌跡に沿って落下する粒状物を、不良品等の検出信号に基づいて噴風により吹き飛ばし除去することで、該粒状物の選別を行うものである。

上記粒状物選別機は、連続的かつ大量に落下する粒状物の中から不良品等をエアの噴風により吹き飛ばすものであり、当該不良品等のみを他の粒状物を巻き込むことなく精度よく吹き飛ばすためには噴風ノズルに応答性のよいバルブを備えることが必要となる。
そこで、先に、圧電素子を利用することでバルブの開閉を高速で行える圧電式エアバルブが提案されている（特許文献１参照。）。

特許文献１に記載された圧電式エアバルブは、高速応答性能に優れる圧電素子の特性を利用するものであり、圧電素子の小さな変位をテコの原理に基づき拡大する変位拡大機構を備えるものである。

図１９は、特許文献１に記載された圧電式エアバルブの概略図を示す。
図１９に示す圧電式エアバルブは、圧電素子７０の長手方向軸線と弁体９５とを結ぶ直線を中心に、図面上、上下対称に二つの変位拡大機構が設けられたものである。

上側変位拡大機構は、第１ヒンジ９１、第２ヒンジ９２、第１アーム部材９３及び第１板ばね９４で構成される。前記第１ヒンジ９１の一端はベース基板１００に接合される。前記第２ヒンジ９２の一端はキャップ部材６９に接合される。前記第１ヒンジ９１及び第２ヒンジ９２の各他端は、前記第１アーム部材９３の基部に接合される。前記第１アーム部材９３は、基部から前記圧電素子７０の長手方向軸線と弁体９５とを結ぶ直線に対して外方（図面上、斜め上方）に向かって延びており、そのほぼ先端部分には、後述する第２ばね９９と協働して前記弁体９５を弁座６４に確実に押し当てる、適度な弾性、柔軟性、可撓性とを具えた前記第１板ばね９４の一端が接合される。前記第１板ばね９４の他端は前記弁体９５の一方側の側端部に接合される。

下側変位拡大機構は、第３ヒンジ９６、第４ヒンジ９７、第２アーム部材９８及び第２板ばね９９で構成される。前記第３ヒンジ９６の一端は前記ベース基板１００に接合される。前記第４ヒンジ９７の一端は前記キャップ部材６９に接合される。前記第３ヒンジ９６及び第４ヒンジ９７の各他端は、前記第２アーム部材９８の基部に接合される。前記第２アーム部材９８は、基部から前記圧電素子７０の長手方向軸線と弁体９５とを結ぶ直線に対して外方（図面上、斜め下方）に向かって延びており、そのほぼ先端部分に前記第２板ばね９９の一端が接合される。前記第２板ばね９９の他端は前記弁体９５の他方側の側端部に接合される。

上記圧電式エアバルブは、前記圧電素子７０に電圧を印加すると、該圧電素子７０の伸長方向への変位が前記一対の変位拡大機構を介して前記弁体９５に伝わり、該弁体９５を速やかに移動させて開弁する。
また、上記圧電式エアバルブは、前記圧電素子７０への電圧印加を解除すると、当該圧電素子７０の原状復帰に伴う復帰力が前記一対の変位拡大機構を介して前記弁体９５に伝わり、該弁体９５を速やかに前記弁座６４に当接させて閉弁する。

そして、上記圧電式エアバルブを備える光学式粒状物選別機は、上記圧電式エアバルブが従来の電磁バルブに比べてバルブ開閉時の応答性に優れることから、不良品等を精度よく吹き飛ばし、かつ前後の良品等を巻き込んで吹き飛ばすおそれの少ないものである。

ところで、上記圧電式エアバルブは、前記圧電素子７０、前記一対の変位拡大機構及び前記弁体９５を前記ベース基板１００に接合してユニット化することで、該圧電式エアバルブの組立作業や保守作業を容易とするものである。

即ち、上記圧電式エアバルブは、エアバルブ本体６１に予め設けられたユニット装着領域１０１に前記ユニット化された部材が組み込まれ、前記圧電素子７０への通電が無い状態で、前記弁体９５と前記エアバルブ本体６１に設けられる前記弁座６４との密着状態が適当となるように図面上左右方向が調節され、図面上右方向に適当な圧力が加えられた状態で、前記ユニット化された部材が適当な固定手段１０２により前記エアバルブ本体６１に固定され組み立てられる。

ところが、上記圧電式エアバルブは、前記一対の変位拡大機構の加工精度や前記各アーム部材９３，９８に対する前記各板バネ９４，９９の溶接等による取付精度、前記エアバルブ本体６１に対する前記ユニット化された部材の組付精度等の製造上の問題により、前記弁体９５が前記弁座６４に対し平行にならなかったり、平行に動かなかったりする場合があり、閉弁時に前記弁体９５と弁座６４との間に隙間ができてエア漏れを起こす虞があった。

特許第４３４４１６４号公報

そこで、本発明は、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない圧電式バルブの組立方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記組立方法により組み立てられて、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない圧電式バルブを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない上記圧電式バルブを利用した噴風手段を備える光学式粒状物選別機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路及び該気体排出路の入り口側端部であって弁座が形成される気体排出部、を有するバルブ本体と、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、前記弁体における動作方向の軸線に対して対称に設けられ、前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる一対の変位拡大機構、を有するアクチュエータと、を備えてなる圧電式バルブの組立方法であって、前記圧電素子に所定の電圧を印加して前記弁体を開弁方向へ動作させる工程と、前記開弁方向へ動作させた弁体を前記弁座の弁座面に当接させる工程と、前記アクチュエータを前記バルブ本体に対し直接又は間接に固定する工程と、前記圧電素子に印加した所定の電圧を解除する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明は、前記気体排出部が、前記バルブ本体に対し着脱可能とされるプレートに設けられており、前記開弁方向へ動作させた弁体を前記前記弁座の弁座面に当接させた後、前記アクチュエータを前記プレートに固定し、その後、前記プレートを前記バルブ本体に固定することが好ましい。

本発明は、前記弁体における動作方向の軸線が、前記弁体と前記圧電素子の長手方向軸線とを結ぶ直線であることが好ましい。

本発明は、外部から前記気体排出路に負圧を作用させ、前記気体排出路からのエア漏れがない状態を確認した後に、前記アクチュエータを前記バルブ本体又は前記プレートに固定することが好ましい。

本発明は、外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路及び該気体排出路の入り口側端部であって弁体が当接する弁座が形成される気体排出部、を有するバルブ本体と、前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、前記弁体における動作方向の軸線に対して対称に設けられ、前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる一対の変位拡大機構、を有するアクチュエータと、を備えてなる圧電式バルブであって、前記圧電式バルブの組立方法によって組み立てられ、前記圧電素子に印加した前記所定の電圧を解除することに伴う前記弁体の復帰力により、前記弁体が前記弁座面に押し付けられる一方で、前記圧電素子に印加した前記所定の電圧に対応して、前記圧電素子への通電により、所定のタイミングで開弁することを特徴とするものである。

本発明は、前記弁体における動作方向の軸線が、前記弁体と前記圧電素子の長手方向軸線とを結ぶ直線であることが好ましい。

本発明は、被選別物を移送する移送手段と、該移送手段の端部から落下する被選別物を検出位置において検出する光学検出手段と、該光学検出手段のさらに下方に設けられ当該光学検出手段による検出結果に基づいて前記被選別物をエアの噴風により吹き飛ばす噴風手段とを備えてなる光学式粒状物選別機であって、前記噴風手段は、前記圧電式バルブを備え、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを駆動しエアを噴風することを特徴とするものである。

本発明は、前記噴風手段が、前記圧電式バルブを複数並設してなり、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを選択的に駆動しエアを噴風することが好ましい。

本発明の圧電式バルブの組立方法によれば、圧電素子に印加した所定の電圧を解除することに伴う弁体の復帰力により、前記弁体が前記弁座の弁座面に押し付けられるので、前記開弁方向へ動作させた弁体を前記弁座の弁座面に当接させる際に、仮に両者の間に隙間が存在したとしても、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない。

本発明の圧電式バルブの組立方法は、前記気体排出部が、前記バルブ本体に対し着脱可能とされるプレートに設けられているものであれば、前記弁体を前記弁座面に当接させる際の組み付け作業が容易となり、圧電式バルブの組み立ての効率化を図ることができる。

本発明の圧電式バルブの組み立て方法は、気体排出路からのエア漏れがない状態を確認した後に、前記アクチュエータを前記バルブ本体又は前記プレートに固定することとすれば、閉弁時におけるエア漏れを確実に防ぐことができる。

本発明の圧電式バルブは、前記圧電素子に印加した前記所定の電圧を解除することに伴う前記弁体の復帰力により、前記弁体が前記弁座面に潰し代をもって押し付けられるので、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない。

本発明の光学式粒状物選別機は、前記噴風手段が、前記圧電式バルブを備え、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを駆動しエアを噴風することとすれば、前記圧電式バルブが閉弁時にエア漏れを起こす虞がないため選別精度が安定する。
また、本発明の光学式粒状物選別機は、前記噴風手段が、前記圧電式バルブを複数並設してなり、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを選択的に駆動しエアを噴風することとすれば、前記複数の圧電式バルブが開弁するタイミングをほぼ均一化することができるため選別精度が向上する。

実施の形態１における圧電式バルブの概略斜視図。 図１に示す圧電式バルブの概略説明図。 図２に示すバルブ本体の概略説明図。 図２に示すアクチュエータの概略説明図。 図２に示す圧電式バルブの開弁動作の説明図。 実施の形態１における圧電式バルブの組立工程の説明図。 実施の形態１における圧電式バルブの組立工程の説明図。 実施の形態１における圧電式バルブの組立工程の説明図。 実施の形態１における圧電式バルブの組立工程の説明図。 実施の形態１における圧電式バルブの組立工程の説明図。 圧電式バルブを利用した噴風手段を備える光学式粒状物選別機の要部側面図。 図１１に示す光学式粒状物選別機の制御ブロック図。 実施の形態２における圧電式バルブの概略斜視図。 図１３に示す圧電式バルブの概略説明図。 図１４に示すバルブ本体の概略説明図。 図１４に示すプレートの概略説明図。 図１４に示すアクチュエータの概略説明図。 図１６に示すプレートと図１７に示すアクチュエータを組み付けた状態の概略説明図。 特許文献１に記載された圧電式エアバルブの概略説明図。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］

＜圧電式バルブの構造＞
図１は、圧電式バルブの内部構造を示す概略斜視図である。
図２は、図１に示す圧電式バルブの概略説明図であって、（ａ）は閉弁時における右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
図２に示すように、本実施の形態において、圧電式バルブ１０は、バルブ本体２０と該バルブ本体２０に取り付けられるアクチュエータ３０を備える。

図３（ａ）は、図２に示すバルブ本体の右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
前記バルブ本体２０は、外部の圧縮気体供給源（図示せず）から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室２１と、該気体圧力室２１内の圧縮気体を外部に噴出する気体排出部２２、前記気体圧力室２１から連続し、後述するアクチュエータ３０のベース基板３６を着脱可能に受け入れるベース基板装着部２５を備える。

前記気体排出部２２には、気体排出路２３及び該気体排出路２３の入り口側端部であって後述するアクチュエータ３０の弁体３１が当接する弁座面を有する樹脂製の弁座２４が設けられる。
また、前記ベース基板装着部２５には、後述するアクチュエータ３０のベース基板３６を固定するための有底のネジ穴２６が複数形成される。
該バルブ本体２０は、例えば合成樹脂材料により一体に成形される。

図４（ａ）は、図２に示すアクチュエータの右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
前記アクチュエータ３０は、ゴム製の弁体３１、該弁体３１の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子３２、前記圧電素子３２の変位を拡大して前記弁体３１に作用させる変位拡大機構３３を備える。
前記弁体３１は、前記バルブ本体２０の気体排出部２２に設けられる弁座２４に当接する。該弁体３１の材料として滑性ゴムを用いれば、当該弁体３１の耐久性が向上する。

前記変位拡大機構３３は、前記圧電素子３２の変位を拡大する変位拡大部３４と、前記圧電素子３２の変位を前記変位拡大部３４に伝達する変位伝達部３５を有し、前記弁体３１の動作方向の軸線、ここでは、前記弁体３１と前記圧電素子３２の長手方向軸線を結ぶ直線（以下、「中心線」という。）に対して対称に配置される。

前記変位伝達部３５は、前記圧電素子３２の一端が接合されるＵ字状のベース基板３６と、前記圧電素子３２の他端が接合されるキャップ部材３７を有する。前記圧電素子３２が前記Ｕ字状のベース基板３６の空間内に配設されることで、前記変位伝達部３５は前記圧電素子３２の長手方向軸線を中心として対称な配置とされる。
ここでは、前記圧電素子３２は、前記Ｕ字状のベース基板３６の空間内であって該ベース基板３６のＵ字状底部と前記キャップ部材３７との間に組み込まれ、前記ベース基板３６のＵ字状底部を塑性変形させることで、前記一端が前記ベース基板３６に接合され、前記他端が前記キャップ部材３７に接合される。

また、前記ベース基板３６には、前記バルブ本体２０のベース基板装着部２５に形成される複数のネジ穴２６に対応して複数の貫通孔３８が形成される。前記貫通孔３８は、前記バルブ本体２０に形成される前記複数のネジ穴２６にねじ込まれるネジの軸の外径よりも大きな開口を有する。そして、前記ベース基板３６は、前記ネジの頭部により前記ベース基板装着部２５に対し固定される。

前記変位拡大部３４は、第１変位拡大部３４ａと、該第１変位拡大部３４ａと前記中心線に対して対称な配置とされる第２変位拡大部３４ｂから構成される。
前記第１変位拡大部３４ａは、第１ヒンジ３９、第２ヒンジ４０、第１アーム４１及び第１板バネ４２を有する。前記第１ヒンジ３９の一端は前記Ｕ字状のベース基板３６の一方側先端に対し一体とされ、前記第２ヒンジ４０の一端は前記キャップ部材３７に対し一体とされる。前記第１アーム４１の外側先端部には、くびれ部を介して前記第１板バネ４２の取り付け部４１ａが設けられる。該取り付け部４１ａには前記第１板バネ４２の一端が接合され、該第１板バネ４２の他端には前記弁体３１の一方側の側端部が接合される。

前記第２変位拡大部３４ｂは、第３ヒンジ４３、第４ヒンジ４４、第２アーム４５及び第２板バネ４６を有する。前記第３ヒンジ４３の一端は前記Ｕ字状のベース基板３６の他方側先端に対し一体とされ、前記第４ヒンジ４４の一端は前記キャップ部材３７に対し一体とされる。前記第２アーム４５の外側先端部には、くびれ部を介して前記第２板バネ４６の取り付け部４５ａが設けられる。該取り付け部４５ａには前記第２板バネ４６の一端が接合され、該第２板バネ４６の他端には前記弁体３１の他方側の側端部が接合される。

ここで、前記変位伝達部３５を構成するベース基板３６及びキャップ部材３７と、前記変位拡大部３４を構成する第１乃至第４ヒンジ３９，４０，４３，４４及び第１及び第２アーム４１，４５とは、例えばステンレス材等の金属材料を打ち抜いて一体に成形することができる。

図５は、図２に示す圧電式バルブの開弁動作の説明図を示す。
上記圧電式バルブ１０は、閉弁状態において前記圧電素子３２に通電すると、当該圧電素子３２が図面上左方向に伸長する。当該圧電素子３２の伸長に伴う変位は、前記変位伝達部３５を介して前記変位拡大部３４に伝達され、前記第１変位拡大部３４ａにおいて、前記第１ヒンジ３９を支点、前記第２ヒンジ４０を力点、前記第１アーム４１の外側先端部を作用点としてテコの原理により拡大され、前記第１アーム４１の外側先端部を大きく変位させる。また、前記圧電素子３２の伸長に伴う変位は、同様に、前記第２変位拡大部３４ｂにおいて、前記第３ヒンジ４３を支点、第４ヒンジ４４を力点、第２アーム４５の外側先端部を作用点として、前記第２アーム４５の外側先端部を大きく変位させる。

そして、前記第１アーム４１の外側先端部と前記第２アーム４５の外側先端部の各変位は、前記第１板バネ４２及び第２板バネ４６を介して前記弁体３１を前記バルブ本体２０の気体排出部２２に設けられる前記弁座２４から離間させる。これにより前記圧電式バルブ１０が開弁し、前記バルブ本体２０の気体圧力室２１内の圧縮気体は前記気体排出部２２に形成される気体排出路２３から外部に噴出される。

一方、上記圧電式バルブ１０は、前記圧電素子３２への通電が解除されると該圧電素子３２が収縮し、当該収縮が前記変位伝達部３５を介して前記第１及び第２変位拡大部３４ａ，３４ｂに伝達され、前記第１及び第２板バネ４２，４６を介して前記弁体３１を前記弁座２４に着座させ、前記気体排出路２３を閉鎖する。

＜圧電式バルブの組立方法＞
図６乃至１０は、上記圧電式バルブ１０の組立工程の説明図を示す。
（１）ステップ１
まず、図６に示すように、前記アクチュエータ３０において、前記圧電素子３２に所定の電圧を印加し、前記弁体３１を開弁方向へ動作させる。ここでは、一例として、前記圧電素子３２に１０Ｖの電圧を印加して、前記弁体３１を開弁方向へ２０μｍ動作させる。

（２）ステップ２
次に、図７に示すように、前記アクチュエータ３０を前記バルブ本体２０に装着し、該アクチュエータ３０を図面上左方向に移動させて、前記開弁方向へ２０μｍ動作させた前記弁体３１を前記バルブ本体２０に設けられる前記弁座２４の弁座面に当接させる。

（３）ステップ３
次に、図８に示すように、前記バルブ本体２０の外部から前記気体排出路２３に負圧を作用させて当該気体排出路２３からのエア漏れの有無を確認し、該エア漏れがある場合には前記弁体３１と前記弁座面との当接状態を調整した上で、前記アクチュエータ３０を前記バルブ本体２０に対し固定する。
このとき、前記アクチュエータ３０は、前記ベース基板３６に形成される複数の貫通孔３８と、前記バルブ本体２０のベース基板装着部２５に形成される複数のネジ穴２６を利用して、前記バルブ本体２０に対しネジにより固定される。
ここで、前記アクチュエータ３０と前記バルブ本体２０との相対的な位置関係は、前記ステップ２の工程により変化するが、前記貫通孔３８が前記ネジ穴２６にねじ込まれるネジ軸の外径よりも大きな開口とされるため、当該位置関係の変化に対応することができる。

（４）ステップ４
次に、図９に示すように、前記ステップ１の工程において前記圧線素子３２に印加した１０Ｖの電圧を解除し、前記開弁方向へ動作させた２０μｍ分の原状復帰力を前記弁体３１に対し作用させる。
このとき、前記ゴム製の弁体３１は前記樹脂性の前記弁座２４の弁座面に対し潰し代をもって押し付けられるため、前記ステップ２の工程において前記弁体３１を前記弁座２４の弁座面に当接させた際、仮に両者の間に隙間が存在したとしても、該隙間を確実に閉鎖することができる。

（５）ステップ５
次に、図１０に示すように、前記バルブ本体２０の外部から前記気体排出路２３に負圧を作用させて吸引することで、前記気体排出路２３からのエア漏れが無いか検査する。
なお、前記ステップ３の工程において前記気体排出路２３に負圧を作用させた状態を維持しつつ、前記ステップ４の工程における作業を行えば、当該ステップ５の工程における作業を前記ステップ４の工程における作業と同時に行うことができる。

以上のとおり、上記圧電式バルブの組立方法によれば、圧電素子３２に印加した所定の電圧を解除するのに伴う弁体３１の復帰力により、前記弁体３１が前記弁座２４の弁座面に潰し代をもって押し付けられるので、当該組立方法により組み立てられた圧電式バルブは、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない。

なお、上記圧電式バルブ１０において、前記アクチュエータ３０は前記バルブ本体２０に対しネジにより固定されることとしたが、他の方法により固定されることとしてもよい。

また、上記圧電式バルブ１０において、前記アクチュエータ３０の弁体３１を前記バルブ本体２０の弁座２４の弁座面に当接させる際に、前記アクチュエータ３０を前記弁座面に対し直線的に移動させることができるガイド機構を、前記バルブ本体２０とアクチュエータ３０との間に設けておけば、前記バルブ本体２０と前記アクチュエータ３０との組み付け精度により前記弁体２４と弁座面が平行にならない問題を防止できる。

＜光学式粒状物選別機＞
次に、上記組立方法によって組み立てられる圧電式バルブを利用した噴風ノズルを備える光学式粒状物選別機について説明する。
図１１は、光学式粒状物選別機の内部構造を簡略化して示した要部側断面図を示す。図１２は、光学式粒状物選別機における制御ブロック図を示す。
光学式粒状物選別機２１０は、上部にタンク２２０と振動フィーダ２３０とからなる粒状物供給部を有する。粒状物供給部の下方には所定幅を有する傾斜状シュート２４０が配置される。
前記粒状物供給部から供給された粒状物は、前記傾斜状シュート２４０上を幅方向に広がって連続状に自然流下した後、その下端から所定の落下軌跡に沿って空中に放出される。

前記所定の落下軌跡の前後には、前記傾斜状シュート２４０の幅方向に平行に直線状に延びる粒状物検出位置Ｏにおいて粒状物を撮像する少なくとも一対の光学検出装置２５０ａ，２５０ｂが対向して配設される。各光学検出装置２５０ａ，２５０ｂは、それぞれＣＣＤラインセンサを内蔵するＣＣＤカメラ等の撮像手段２５１ａ，２５１ｂ、蛍光灯等からなる照明手段２５２ａ，２５２ｂ、及び前記粒状物を撮像する際の背景となるバックグラウンド２５３ａ，２５３ｂ等から構成される。

また、前記粒状物検出位置Ｏの下方には、不良品等をエアの噴風により除去する噴風装置２７０が配設される。前記噴風装置２７０は、上記組立方法により組み立てられた圧電式バルブ１０を複数並設して組み込んだ噴風ノズル２７１と、該噴風ノズル２７１に圧縮空気を送る圧縮空気供給装置２７３を備え、前記各光学検出装置２５０ａ，２５０ｂの検出結果に基づいて、前記傾斜状シュート２４０の下端から放出される粒状物を、該粒状物の落下軌跡の幅方向各位置に対応して設けられる前記噴風ノズル２７１の複数のノズル孔からのエアの噴射により吹き飛ばす。なお、前記圧電式バルブ１０の圧電素子３２は、駆動装置２７２の駆動回路と電気的に接続される。

上記光学式粒状物選別機２１０において、前記傾斜状シュート２４０を幅方向に広がって連続状に自然流下した後、その下端から所定の落下軌跡に沿って空中に放出される粒状物は、前記粒状物検出位置Ｏにおいて前記各光学検出装置２５０ａ，２５０ｂの撮像手段２５１ａ，２５１ｂにより撮像され、当該撮像データが制御装置２６０に送られる。該制御装置２６０は、前記撮像データに基づいて不良品等の除去すべき粒状物を特定するとともに当該粒状物の大きさ等に関する情報を取得し、前記不良品等の排除信号を前記駆動装置２７２に送る。

前記噴風装置２７０は、前記駆動装置２７２に送られる前記排除信号に基づいて前記複数の圧電式バルブ１０を選択的に駆動し、前記傾斜状シュート２４０の幅方向に平行に直線状に延びる粒状物排除位置Ｅを通過する不良品等に対し、該幅方向の各位置に対応して設けられる前記噴風ノズル２７１の各ノズル孔からエアを噴風する。

そして、前記噴風ノズル２７１の各ノズル孔からの噴風により吹き飛ばされた不良品等は、不良品排出口２８１から機外に排出される。また、噴風により吹き飛ばされることなく所定の落下軌跡をそのまま通過した良品等は、良品排出口２８２から回収される。

上記光学式粒状物選別機において、選別対象となる粒状物は、代表的には穀物粒、特に米粒であるが、必ずしも穀物粒に限られるわけではなく、その対象物は、噴風によって吹き飛ばすことが可能な大きさと質量である限り何でも構わない。

以上のとおり、上記光学式粒状物選別機は、前記噴風ノズル２７１が上記組立方法によって組み立てられた圧電式バルブ１０を備えるので、該圧電式バルブ１０が閉弁時にエア漏れを起こす虞がなく選別精度が安定する。

また、上記光学式粒状物選別機は、前記噴風ノズル２７１が、上記圧電式バルブ１０を複数並設して組み込んでなるので、前記複数の圧電式バルブが開弁するタイミングをほぼ均一化することができるため選別精度が向上する。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
［実施の形態２］

＜圧電式バルブの構造＞
図１３は、圧電式バルブの内部構造を示す概略斜視図である。
図１４は、図１３に示す圧電式バルブの概略説明図であって、（ａ）は閉弁時における右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
図１４に示すように、本実施の形態において、圧電式バルブ１１０は、バルブ本体１２０と、該バルブ本体１２０に取り付けられるプレート１４０と、該プレート１４０に取り付けられるアクチュエータ３０を備える。

前記圧電式バルブ１１０は、前記バルブ本体１２０に対し着脱可能とされる気体排出部１４２を有し、該気体排出部１４２が前記プレート１４０の先端部に設けられている点で、実施の形態１における圧電式バルブ１０と構造的に異なる。

図１５（ａ）は、図１４に示すバルブ本体の右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
前記バルブ本体１２０は、外部の圧縮気体供給源（図示せず）から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室１２１と、後述するプレート１４０に設けられる気体排出部１４２を着脱可能に受け入れる気体排出部装着部１２６と、前記気体圧力室１２１から連続し、後述するプレート１４０に取り付けられる後述するアクチュエータ３０のベース基板３６を受け入れるベース基板装着部１２５を備える。

また、前記バルブ本体１２０には、後述するプレート１４０を固定するための有底のネジ穴１２７が複数形成される。
さらに、該バルブ本体１２０には、後述するプレート１４０のガイド突起用開口１４７内に挿入されるガイド突起１２８が形成される。
該バルブ本体１２０は、例えば合成樹脂材料により一体に成形される。

図１６（ａ）は、図１４に示すプレート１４０の右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
前記プレート１４０は、その先端部に気体排出部１４２を備える。
当該気体排出部１４２には、気体排出路１４３及び該気体排出路１４３の入り口側端部であって後述するアクチュエータ３０の弁体３１が当接する弁座面を有する樹脂製の弁座１４４が設けられる。
該気体排出部１４２は、前記バルブ本体１２０に設けられる気体排出部装着部１２６に装着され、前記バルブ本体１２０の気体圧力室１２１内の圧縮気体を外部に噴出する。

前記プレート１４０には、後述するアクチュエータ３０の圧電素子３２が位置する圧電素子用開口１４６、及び前記バルブ本体１２０のガイド突起１２８が挿入されるガイド突起用開口１４７が形成される。
また、前記圧電素子用開口１４６の両側部には、後述するアクチュエータ３０の圧電素子３２と該アクチュエータ３０のＵ字状ベース基板３６の内側面とを絶縁する絶縁壁１４８が形成される。

前記プレート１４０には、前記バルブ本体１２０に形成される複数のネジ穴１２７に対応して複数の貫通孔１４５が形成される。前記貫通孔１４５は、前記バルブ本体１２０に形成される複数のネジ穴１２７にねじ込まれるネジ軸の外径よりも大きな開口を有する。そして、前記プレート１４０は、前記ネジの頭部により前記バルブ本体１２０に対し固定される。ここで、前記プレート１４０には、前記貫通孔１４５に代えてネジ穴を形成しても構わない。
また、前記プレート１４０には、後述するアクチュエータ３０のベース基板３６を固定するためのネジ穴１４１が複数形成される。
該プレート１４０は、例えば合成樹脂材料により一体に成形される。

図１７（ａ）は、図１４に示すアクチュエータ３０の右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
当該アクチュエータ３０は、図４に示す実施の形態１のアクチュエータ３０と同じ構成であるため、ここでの説明は省略する。

図１８は、前記プレート１４０と前記アクチュエータ３０を組み付けた状態の概略説明図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
前記アクチュエータのベース基板３６には、前記プレート１４０に形成される複数のネジ穴１４１に対応して複数の貫通孔３８が形成されている。前記貫通孔３８は、前記プレート１４０に形成される複数のネジ穴１４１にねじ込まれるネジ軸の外径よりも大きな開口を有する。そして、前記ベース基板３６は、前記ネジの頭部により前記プレート１４０に対し固定される。

上記圧電式バルブ１１０は、図１８に示す前記アクチュエータ３０を組み付けた状態のプレート１４０が、前記バルブ本体１２０に対し固定されてなる。このとき、前記プレート１４０の先端部に設けられる気体排出部１４２が、前記バルブ本体１２０の気体排出部装着部１２６に装着されている。
前記気体排出部装着部１２６には、前記気体排出部１４２との間から圧縮気体が漏れることのないよう、適宜シール部材が配置される。

＜圧電式バルブの組立方法＞
上記圧電式バルブ１１０の組立方法は、実施の形態１における圧電式バルブ１０の組立方法とステップ２及びステップ３の工程において異なる。

（１）ステップ１
前記アクチュエータ３０において、前記圧電素子３２に所定の電圧を印加し、前記弁体３１を開弁方向へ動作させる。

（２）ステップ２
前記アクチュエータ３０を前記プレート１４０上に装着し、前記開弁方向へ動作させた前記弁体３１を前記プレート１４０に設けられる前記弁座１４４の弁座面に当接させる。

（３）ステップ３
次に、前記気体排出路１２３の外部から負圧を作用させて当該気体排出路１２３からのエア漏れの有無を確認し、該エア漏れがある場合には前記弁体３１と前記弁座面との当接状態を調整した上で、前記アクチュエータ３０を前記プレート１４０に対し固定する。
このとき、前記アクチュエータ３０は、該アクチュエータ３０のベース基板３６に形成される複数の貫通孔３８と、前記プレート１４０に形成される複数のネジ穴１４１を利用して、前記プレート１４０に対しネジにより固定される。
ここで、前記アクチュエータ３０と前記プレート１４０との相対的な位置関係は、前記ステップ２の工程により変化を生じるが、前記貫通孔３８が前記ネジ穴１４１にねじ込まれるネジの軸の外径よりも大きな開口とされるため、当該位置関係の変化に対応することができる。

次に、前記プレート１４０の先端部に設けられる気体排出部１４２を、前記バルブ本体１２０に形成される気体排出部装着部１２６に装着するとともに、前記プレート１４０を前記バルブ本体１２０に対し固定する。
このとき、前記プレート１４０は、該プレート１４０に形成される複数の貫通孔１４５又はネジ穴と、前記バルブ本体１２０に形成される複数のネジ穴１２７を利用して、前記バルブ本体１２０に対しネジにより固定される。

（４）ステップ４
次に、前記ステップ１の工程において前記圧電素子３２に印加した電圧を解除し、前記開弁方向へ動作させた分の原状復帰力を前記弁体３１に対し作用させる。
このとき、前記ゴム製の弁体３１は前記樹脂性の弁座１４４の弁座面に対し潰し代をもって押し付けられるため、前記ステップ２の工程において前記弁体３１を前記弁座１４４の弁座面に当接させた際、仮に両者間に隙間が存在したとしても、該隙間を確実に閉鎖することができる。

（５）ステップ５
次に、前記気体排出路１２３の外部から負圧を作用させて吸引することで、前記気体排出路１４３からエアの漏れが無いか検査する。
なお、前記ステップ３の工程において前記気体排出路１２３に負圧を作用させた状態を維持しつつ、前記ステップ４の工程における作業を行えば、当該ステップ５の工程における作業を前記ステップ４の工程における作業と同時に行うことができる。

以上のとおり、上記圧電式バルブの組立方法によっても、圧電素子３２に印加した所定の電圧を解除するのに伴う弁体の復帰力により、前記弁体３１が前記弁座１２４の弁座面に潰し代をもって押し付けられるので、当該組立方法により組み立てられた圧電式バルブは、閉弁時にエア漏れを起こす虞がない。

また、上記圧電式バルブ１１０は、前記気体排出部１４２が、前記バルブ本体１２０に対し着脱可能とされる前記プレート１４０に設けられているので、前記ステップ２及びステップ３における組み付け作業が容易となり、圧電式バルブの組み立ての効率化を図ることができる。

さらに、上記圧電式バルブ１１０は、前記バルブ本体１２０にガイド突起１２８が形成され、前記プレート１４０に前記ガイド突起１２８が挿入されるガイド突起用開口１４７が形成されるので、前記プレート１４０を前記バルブ本体１２０に固定する作業が容易となる。

なお、上記圧電式バルブ１１０において、前記アクチュエータ３０は前記プレート１４０に対しネジにより固定されることとしたが、他の方法により固定されることとしてもよい。また、上記圧電式バルブ１１０において、前記プレート１４０は前記バルブ本体１２０に対しネジにより固定されることとしたが、他の方法により固定されることとしてもよい

＜光学式粒状物選別機＞
上記圧電式バルブ１１０は、実施の形態１における圧電式バルブ１０と同様に、光学式粒状物選別機の噴風ノズルに利用することができる。
そして、上記圧電式バルブ１１０を利用した噴風ノズルを備える光学式粒状物選別機も、上記圧電式バルブ１１０が閉弁時にエア漏れを起こす虞がなく選別精度が安定する。

また、上記圧電式バルブ１１０を利用した噴風ノズルを備える光学式粒状物選別機も、前記噴風ノズルが、上記圧電式バルブ１１０を複数並設して組み込んでなるものであれば、前記複数の圧電式バルブが開弁するタイミングをほぼ均一化することができるため選別精度が向上する。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた図面は、いずれも各圧電式バルブの内部構造を説明するためのものであって、上記各圧電式バルブがバルブ本体の側面を密閉した状態で使用されることは言うまでもない。

本発明は、上記実施の形態に限るものでなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更できることはいうまでもない。

本発明の圧電式バルブの組立方法により組み立てられる圧電式バルブは閉弁時にエア漏れを起こす虞がないため、極めて利用価値が高い。

１０ 圧電式バルブ
２０ バルブ本体
２１ 気体圧力室
２２ 気体排出部
２３ 気体排出路
２４ 弁座
２５ ベース基板装着部
２６ ネジ穴
３０ アクチュエータ
３１ 弁体
３２ 圧電素子
３３ 変位拡大機構
３４ 変位拡大部
３４ａ 第１変位拡大部
３４ｂ 第２変位拡大部
３５ 変位伝達部
３６ ベース基板
３７ キャップ部材
３８ 貫通孔
３９ 第１ヒンジ
４０ 第２ヒンジ
４１ 第１アーム
４１ａ 板バネ取り付け部
４２ 第１板バネ
４３ 第３ヒンジ
４４ 第４ヒンジ
４５ 第２アーム
４５ａ 板バネ取り付け部
４６ 第２板バネ
１１０ 圧電式バルブ
１２０ バルブ本体
１２１ 気体圧力室
１２５ ベース基板装着部
１２６ 気体排出部装着部
１２７ ネジ穴
１２８ ガイド突起
１３０ アクチュエータ
１４０ プレート
１４１ 貫通孔又はネジ穴
１４２ 気体排出部
１４３ 気体排出路
１４４ 弁座
１４５ 貫通孔
１４６ 圧電素子用開口
１４７ ガイド突起用開口
２１０ 光学式粒状物選別機
２４０ 傾斜状シュート
２５０ａ，２５０ｂ 光学検出装置
２５１ａ，２５１ｂ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２６０ 制御装置
２７０ 噴風装置
２７１ 噴風ノズル
２７３ 圧縮空気供給装置

Claims (8)

1. 外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路及び該気体排出路の入り口側端部であって弁座が形成される気体排出部、を有するバルブ本体と、
   前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、前記弁体における動作方向の軸線に対して対称に設けられ、前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる一対の変位拡大機構、を有するアクチュエータと、
   を備えてなる圧電式バルブの組立方法であって、
   前記圧電素子に所定の電圧を印加して前記弁体を開弁方向へ動作させる工程と、
   前記開弁方向へ動作させた弁体を前記弁座の弁座面に当接させる工程と、
   前記アクチュエータを前記バルブ本体に対し固定する工程と、
   前記圧電素子に印加した所定の電圧を解除する工程と、
   を含むことを特徴とする圧電式バルブの組立方法。
2. 前記気体排出部は、前記バルブ本体に対し着脱可能とされるプレートに設けられており、前記開弁方向へ動作させた弁体を前記弁座の弁座面に当接させた後、前記アクチュエータを前記プレートに固定し、その後、前記プレートを前記バルブ本体に固定する請求項１記載の圧電式バルブの組立方法。
3. 外部から前記気体排出路に負圧を作用させ、前記気体排出路からのエア漏れがない状態を確認した後に、前記アクチュエータを前記バルブ本体に固定する請求項１記載の圧電式バルブの組立方法。
4. 外部から前記気体排出路に負圧を作用させ、前記気体排出路からのエア漏れがない状態を確認した後に、前記アクチュエータを前記プレートに固定し、その後、前記プレートを前記バルブ本体に固定する請求項２記載の圧電式バルブの組立方法。
5. 外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室、該気体圧力室から前記圧縮気体を排出する気体排出路及び該気体排出路の入り口側端部であって弁座が形成される気体排出部、を有するバルブ本体と、
   前記気体圧力室に配置され前記気体排出路を開閉する弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子、前記弁体における動作方向の軸線に対して対称に設けられ、前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる一対の変位拡大機構、を有するアクチュエータと、
   を備えてなる圧電式バルブであって、
   請求項１乃至４の何れかに記載の圧電式バルブの組立方法によって組み立てられ、前記圧電素子に印加した前記所定の電圧を解除することに伴う前記弁体の復帰力により、前記弁体が前記弁座面に押し付けられる一方で、前記圧電素子に印加した前記所定の電圧に対応して、前記圧電素子への通電により所定のタイミングで開弁することを特徴とする圧電式バルブ。
   
6. 前記弁体における動作方向の軸線は、前記弁体と前記圧電素子の長手方向軸線とを結ぶ直線である請求項５記載の圧電式バルブ。
7. 被選別物を移送する移送手段と、該移送手段の端部から落下する被選別物を検出位置において検出する光学検出手段と、該光学検出手段のさらに下方に設けられ当該光学検出手段による検出結果に基づいて前記被選別物をエアの噴風により吹き飛ばす噴風手段とを備えてなる光学式粒状物選別機であって、
   前記噴風手段は、請求項５又は６に記載の圧電式バルブを備え、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを駆動しエアを噴風することを特徴とする光学式粒状物選別機。
8. 前記噴風手段が、請求項５又は６に記載の圧電式バルブを複数並設してなり、前記光学検出手段による検出結果に基づいて前記圧電式バルブを選択的に駆動しエアを噴風する請求項７記載の光学式粒状物選別機。

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