(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記材料を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、
前記材料を収容し、収容された前記材料を排出して前記ベルト上へ供給する材料供給部と、
前記材料供給部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料供給部から排出された前記材料を拡散する拡散部と、
前記斜面部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料とは異なる色を呈する背景部と、
前記拡散部よりも下流側において、前記拡散部によって拡散された前記材料を撮影する撮影部と、
前記撮影部による撮影結果に基づいて、前記材料の粒度分布を算出する算出部と、
を備え、
前記拡散部は、
前記材料供給部から排出された前記材料が流れ落ちる斜面部と、
前記斜面部から立設され、当該斜面部上を流れ落ちる前記材料を拡散する複数の拡散用突起と、
を備え、
前記背景部は、前記斜面部の下流側に一体的に形成されており、
前記撮影部は、前記背景部の上面を流れ落ちる前記材料を、前記背景部を背景として撮影する
ことを特徴とする粒度分布測定システム。
【請求項２】
材料が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記材料を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、前記材料を収容し、収容された前記材料を排出して前記ベルト上へ供給する材料供給部と、の間に設けられる拡散装置であって、
前記材料供給部から排出された前記材料が流れ落ちる斜面部と、
前記斜面部から立設され、当該斜面部上を流れ落ちる前記材料を拡散する複数の拡散用突起と、
前記斜面部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料とは異なる色を呈する背景部と、
を備え、
前記背景部は、前記斜面部の下流側に一体に形成されている
ことを特徴とする拡散装置。
【請求項３】
前記複数の拡散用突起は、前記斜面部に対して着脱可能である
ことを特徴とする請求項２に記載の拡散装置。
【請求項４】
前記複数の拡散用突起は、前記材料が流れ落ちる方向へ多段階に配置されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の拡散装置。
【請求項５】
前記複数の拡散用突起は、下流側に行くにつれて数が増えるように配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の拡散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベアで搬送される材料の粒度分布を測定する粒度分布測定システム、及び、当該システムに好適に用いられる拡散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばダム等の土木工事では、コンクリート材料を製造するため、骨材、土砂等といった材料をベルトコンベアで搬送するバッチャープラント、ＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）混合プラント等が採用されている。これらのプラントでは、品質管理上、かかる材料の粒度分布を知る必要があり、従来は、定期的（例えば、１日１回、１時間１回等）に人力による篩い分け試験を行うことによって粒度分布を測定していたが、かかる試験は抜き打ち的に行われるため、全ての材料の粒度分布を知ることはできず、また、人力で行われるため、時間、労力がかかってしまう。
【０００３】
かかる事情に鑑み、特許文献１には、ベルト上で搬送されている材料を撮影し、撮影結果に基づいて粒度分布を測定することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された技術では、ベルト上で搬送されている材料が層をなしている場合には、骨材が土砂に埋もれてしまって撮影されず、粒度分布を正確に測定することができない。
【０００６】
本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、材料の粒度分布を好適に測定することが可能な粒度分布測定システム、及び、当該システムに好適に用いられる拡散装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の粒度分布測定システムは、材料が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記材料を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、前記材料を収容し、収容された前記材料を排出して前記ベルト上へ供給する材料供給部と、前記材料供給部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料供給部から排出された前記材料を拡散する拡散部と、前記斜面部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料とは異なる色を呈する背景部と、前記拡散部よりも下流側において、前記拡散部によって拡散された前記材料を撮影する撮影部と、前記撮影部による撮影結果に基づいて、前記材料の粒度分布を算出する算出部と、を備え、前記拡散部は、前記材料供給部から排出された前記材料が流れ落ちる斜面部と、前記斜面部から立設され、当該斜面部上を流れ落ちる前記材料を拡散する複数の拡散用突起と、を備え、前記背景部は、前記斜面部の下流側に一体的に形成されており、前記撮影部は、前記背景部の上面を流れ落ちる前記材料を、前記背景部を背景として撮影することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によると、拡散された材料の撮影結果に基づいて粒度分布を算出するので、材料の粒度分布を好適に測定することができる。
【００１０】
また、本発明の拡散装置は、材料が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記材料を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、前記材料を収容し、収容された前記材料を排出して前記ベルト上へ供給する材料供給部と、の間に設けられる拡散装置であって、前記材料供給部から排出された前記材料が流れ落ちる斜面部と、前記斜面部から立設され、当該斜面部上を流れ落ちる前記材料を拡散する複数の拡散用突起と、前記斜面部と前記ベルトとの間に設けられ、前記材料とは異なる色を呈する背景部と、を備え、前記背景部は、前記斜面部の下流側に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記複数の拡散用突起は、前記斜面部に対して着脱可能である構成であってもよい。
【００１２】
前記複数の拡散用突起は、前記材料が流れ落ちる方向へ多段階に配置されている構成であってもよく、さらに、下流側に行くにつれて数が増えるように配置されている構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、材料の粒度分布を好適に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る粒度分布測定システムを示す模式図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る拡散部及び背景部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部拡大図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は（ｃ）のＸ１方向から見た側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、粒度分布測定における画像処理を説明するための図である。
【図４】材料の粒径と加積通過率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る拡散部及び背景部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部拡大図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は（ｃ）のＸ２方向から見た側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、本発明を、コンクリート材料を製造するため、骨材、土砂等といった材料をベルトコンベアで搬送するバッチャープラント、ＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）混合プラント等に適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
＜第一の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る粒度分布測定システム１Ａは、ベルトコンベア１０と、ホッパ２０と、拡散部３０Ａと、背景部４０と、撮影部５０と、コンピュータ６０と、を備える。
【００１９】
＜ベルトコンベア１０＞
図１に示すように、ベルトコンベア１０は、粗粒材（骨材等）２ａ及び細粒材（土砂等）２ｂを含有する粒状の固形材料（以下、単に材料という）２をプラントへ搬送するためのものであり、プーリ１１，１１と、プーリ１１，１１に巻回されたベルト（本実施形態では、無端ベルト）１２と、後記する制御部６３による制御に応じてプーリ１１を回転させるモータ１３と、を備える。かかるベルト１２において、上側のベルト１２は、材料が載置された状態で上流側のホッパ２０から下流側のプラントへ向けて走行することによって、載置された材料をプラントまで搬送するキャリア側ベルトであり、下側のベルト１２は、下流側のプラントから上流側のホッパ２０へ向けて走行するリターン側ベルトである。
【００２０】
＜ホッパ２０＞
ホッパ２０は、ベルト１２の上流側端部の上方に設けられており、材料２を収容し、後記する制御部６３による制御に応じて材料２を排出してベルト１２上へ供給する材料供給部である。
【００２１】
＜拡散部３０＞
拡散部３０は、ホッパ２０とベルト１２の上流側端部との間に設けられており、ホッパ１０から排出された材料２を拡散するものである。図２に示すように、拡散部３０は、斜面部３１と、一対の側壁３２，３２と、複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・と、を備える。
【００２２】
斜面部３１は、ホッパ２０から排出された材料２がその上面を自然落下によって流れ落ちる板状部材であり、ホッパ２０から排出される材料２の流下速度を維持したまま材料２を拡散することができるよう、水平面に対して傾斜角θが４０〜５０°となる斜面（図１参照）を構成するように配置されている。
【００２３】
一対の側壁３２，３２は、斜面部３１の幅方向両端部から立設された壁であり、斜面部３１上を流れ落ちる材料２が横にこぼれるのを防ぐ。
【００２４】
複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・は、斜面部３１から立設されたフィン型（Ｉ型）突起であり、下流側に向かって拡がる姿勢（拡散用突起３３Ａの下流側端部が、上流側端部よりも、斜面部３１の幅方向端部の近い方に近づく姿勢。斜面部３１の幅方向中央に設けられた拡散用突起３３Ａは、斜面部３１の流路方向に沿う姿勢で設けられる。）で配置されるとともに、材料２が流れ落ちる方向（斜面部３１の上下方向）に多段階（本実施形態では５段）に配置され、斜面部３１上を流れ落ちる材料２を拡散する、すなわち、材料２を広く薄く分散させるためのものである。複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・は、材料２が詰まらずに通過可能なように配置される。また、複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・は、１段目に２個、２段目に３個、３段目に４個、４段目に５個、５段目に６個と、下流側に行くにつれて数が増えるように配置されている。
【００２５】
かかる複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・は、その下部に形成された凸部３３Ａａを斜面部３１に形成された凹部３１ａに対して挿入することによって装着される。この拡散用突起３３Ａは、斜面部３１に対して着脱可能であり、また、装着時における拡散用突起３３Ａの向きも変更可能である。
【００２６】
また、斜面部３１及び一対の側壁３２，３２は、複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・によって拡散された材料２が好適に流れ落ちるよう、下流側に行くにつれて材料２の流路が広がるように構成されている。
【００２７】
＜背景部４０＞
図１に戻り、背景部４０は、拡散部３０とベルト１２の上流側端部との間に設けられており、材料２とは異なる色を呈する。図２に示すように、背景部４０は、斜面部４１と、一対の側壁４２，４２と、を備える。
【００２８】
斜面部４１は、前記した斜面部３１と同様、ホッパ２０から排出された材料２がその上面を流れ落ちる板状部材であり、ホッパ２０から排出される材料２の流下速度を維持したまま材料２を拡散することができるよう、水平面に対して傾斜角θが４０〜５０°となる斜面（図１参照）を構成するように配置されている。かかる斜面部４１は、拡散部３０の斜面部３１の下流側に一体的に形成されており、材料２とは異なる色、好ましくは材料２の補色、を呈する背景板４１ａを有する。
【００２９】
一対の側壁４２，４２は、斜面部４１の幅方向両端部から立設された壁であり、材料が横にこぼれるのを防ぐ。
【００３０】
本実施形態において、拡散部３０の斜面部３１及び一対の側壁３２，３２、並びに、背景部４０の斜面部４１の背景板４１ａを除く部分及び一対の側壁４２，４２は、鋼製材料を用いて一体形成されている。これらの材料は、鋼製材料に限定されず、材料２による衝撃に耐えられるものであればよい。また、背景部４０の背景板４１ａ以外の色は、特に限定されない。
【００３１】
これら拡散部３０Ａ及び背景部４０の組み合わせが、特許請求の範囲における拡散装置の一例である。
【００３２】
＜撮影部５０＞
【００３３】
図１に戻り、撮影部５０は、背景部４０の背景板４１ａ（図２参照）上を流れ落ちる材料２を撮影し、撮影結果を後記する制御部６３へ出力するカメラである。かかる撮影部５０としては、ビデオカメラ又はデジタルカメラが好適に使用可能である。
【００３４】
なお、粒度分布測定システム１Ａは、背景板４１ａに光を照射する照明部をさらに備える構成であってもよい。
【００３５】
＜コンピュータ６０＞
コンピュータ６０は、キーボード、マウス等からなる入力部６１と、ディスプレイ、スピーカ等からなる出力部６２と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御部６３と、を備えている。
【００３６】
制御部６３は、粒度分布測定システム１Ａの各構成の駆動を制御するものであり、利用者による入力部６１の操作に応じて、ホッパ２０の底部を開閉制御する機能（ベルト１２上への材料２の供給を行ったり停止したりする）、及び、モータ１３の駆動を制御する機能（ベルト１２を走行させたり停止させたりする）を備える。
【００３７】
また、制御部６３は、撮影部５０の撮影結果を取得し、取得された撮影結果に基づいて材料２の粒度分布を算出する算出部であり、算出結果を記憶する機能、算出結果を出力部６２へ出力する機能、算出結果に応じてホッパ２０からの材料２の排出を停止する機能、算出結果に応じてベルトコンベア１０の駆動を停止する機能等を備える。
【００３８】
ここで、制御部６３による材料の粒度分布の測定手法に関して、図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、撮影部５０は、背景板４１ａを背景として材料２を撮影する。かかる材料２は、骨材等からなる粗粒材２ａと、土砂等からなる細粒材２ｂと、を含有している。本実施形態において、粗粒材２ａの粒径は所定値（例えば、２．５ｍｍ）よりも大きく、細粒材の粒径は所定値（例えば、２．５ｍｍ）以下である。
【００３９】
制御部６３は、背景板４１ａの色を予め記憶しており、かかる記憶内容に基づいて、図３（ｂ）に示すように、撮影結果から背景板４１ａの部分を除去する（換言すると、材料２の部分を抽出する）。本実施形態では、［背景板４１ａの輝度］＞［細粒材２ｂの輝度］＞［粗粒材２ａの輝度］となるように、背景板４１ａの輝度を設定することが望ましい。このようにすることで、制御部６３は、背景板４１ａの輝度と細粒材２ｂの輝度との間の閾値を用いて撮影結果を二値化処理することによって、背景板４１ａの部分を除去することができる。
【００４０】
続いて、制御部６３は、背景板４１ａの部分が除去された撮影結果から、粗粒材２ａの部分を抽出する（図３（ｃ）参照）。本実施形態では、制御部６３は、細粒材２ｂの輝度と粗粒材２ａの輝度との間の閾値を用いて撮影結果を二値化処理することによって、粗粒材２ａの部分を抽出することができる。続いて、制御部６３は、抽出結果に基づいて粗粒材２ａの長径及び短径を算出し、算出結果に基づいて粗粒材２ａの体積を算出する。粗粒材２ａの体積の算出手法としては、粗粒材２ａは長径及び短径の平均値を直径とする球であると仮定してその体積を算出することが可能である。
【００４１】
続いて、制御部６３は、残りの撮影結果（背景板４１ａ及び粗粒材２ａ以外の部分。図３（ｄ）参照）から、細粒材２ｂの体積を算出する。細粒材２ｂの体積の算出手法としては、予め、体積が既知の細粒材２ｂを背景部４０に流し、その際の面積から厚みを算出する作業を行っておいて、算出された厚み（複数回の作業における平均厚みでも可）を制御部６３に記憶させておき、残りの撮影結果から細粒材２ｂの面積を算出するとともに、算出された面積に記憶された厚みを乗じることによって体積を算出することが可能である。
【００４２】
続いて、制御部６３は、算出された粗粒材２ａの体積及び細粒材２ｂの体積に基づいて材料の粒度分布を算出し、算出結果を記憶するとともに出力部６２であるディスプレイに出力して表示させることによって、利用者へ通知する。
【００４３】
また、制御部６３は、算出された粒度分布と予め記憶された閾値（上限値及び下限値）とを比較し、算出された粒度分布が閾値の範囲内の場合には、材料２の排出及び搬送を継続させ、算出された粒度分布が閾値から外れた場合、すなわち、粗粒材２ａの組成の割合が大きすぎる場合又は小さすぎる場合には、ホッパ２０からの材料２の排出、及び、ベルトコンベア１０の駆動を停止するとともに、出力部６２であるディスプレイにこれらを停止した旨を出力して表示させたり、出力部６２であるスピーカに警報を発音させたりする。
【００４４】
図４は、材料の粒径と加積通過率との関係を示すグラフであり、上の曲線は、粗粒材２ａを表し、下の曲線は、細粒材２ｂを表す。本実施形態において、制御部６３は、図４のグラフに示される粗粒材２ａ及び細粒材２ｂの粒径と加積通過率との関係を予め記憶しており、材料２の粒径ごとの加積通過率を算出し、算出された材料２の加積通過率が上下の曲線（分布曲線）に囲まれた範囲内の場合には、材料２の排出及び搬送を継続させ、算出された材料２の加積通過率が上下の曲線に囲まれた範囲から外れた場合には、ホッパ２０からの材料２の排出、及び、ベルトコンベア１０の駆動を停止するとともに、出力部６２であるディスプレイにこれらを停止した旨を出力して表示させたり、出力部６２であるスピーカに警報を発音させたりする。
【００４５】
制御部６３は、細粒材２ｂの粒径に関しては所定値（例えば、２．５ｍｍ）以下の均一な分布であると仮定して粒径ごとの加積通過率を算出する構成であってもよく、細粒材２ｂに対して定期的に人手による篩い分け試験を行って細粒材２ｂの各粒径の比率を予め測定して当該制御部６３内に記憶しておき、予め記憶された比率に細粒材２ｂの体積を乗算することによって粒径ごとの加積通過率を算出する構成であってもよい。
【００４６】
本発明の第一の実施形態に係る粒度分布測定システム１Ａは、材料２の粒度分布を自動的に測定するので、人力による篩い分け試験が不要となり（或いは、篩い分け試験の回数を減らすことが可能となり）、手間と労力を削減することができる。また、材料２の全数検査が可能となるとともに、規定外の粒度分布が測定された場合には、システムを速やかに停止するため、廃棄材を低減することができる。また、測定された粒度分布を記憶するので、品質管理が向上する。
【００４７】
＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る粒度分布測定システムについて、第一の実施形態に係る粒度分布測定システム１Ａとの相違点を中心に説明する。
【００４８】
本発明の第二の実施形態に係る粒度分布測定システムは、拡散部３０Ａに代えて、図５に示す拡散部３０Ｂを備える。拡散部３０Ｂは、複数の拡散用突起３３Ａ，３３Ａ，・・・に代えて、複数の拡散用突起３３Ｂ，３３Ｂ，・・・を備える。複数の拡散用突起３３Ｂ，３３Ｂ，・・・は、斜面部３１から立設された三角錐型（△型）突起であり、三角錐の底面の一の頂点が上流側を向く姿勢で、斜面部３１の上下方向に段階的（本実施形態では４段）に配置され、斜面部３１上を流れ落ちる材料を拡散する、すなわち、材料を広く薄く分散させるためのものである。複数の拡散用突起３３Ｂ，３３Ｂ，・・・は、材料が詰まらずに通過可能なように配置される。
【００４９】
かかる複数の拡散用突起３３Ｂ，３３Ｂ，・・・は、その下部に形成された凸部３３Ｂａを斜面部３１に形成された凹部３１に対して挿入することによって装着される。この拡散用突起３３Ｂは、斜面部３１に対して着脱可能である。
【００５０】
本発明の第二の実施形態に係る粒度分布測定システムは、三角錐型の拡散用突起３３Ｂを備えるので、より好適に材料を拡散することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、拡散用突起の形状は、前記したフィン型（Ｉ型）、三角錐型（△型）に限定されず、ピン型（○型）、折り曲げ板の折り曲げ部分を上に向けた型（∧型）等が可能であり、これら複数の形状の拡散用突起を組み合わせて使用することも可能である。また、拡散部の傾斜、並びに、拡散用突起の高さ及び向きは、材料の大きさ等に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ    粒度分布測定システム
１０    ベルトコンベア
１２    ベルト
２０    ホッパ（材料供給部）
３０Ａ，３０Ｂ  拡散部（拡散装置）
３１    斜面部
３３Ａ，３３Ｂ  拡散用突起
４０    背景部（拡散装置）
５０    撮影部
６３    制御部（算出部）
【図１】
0005519441.tif 000002
【図２】
0005519441.tif 000003
【図３】
0005519441.tif 000004
【図４】
0005519441.tif 000005
【図５】
0005519441.tif 000006