(57)【要約】【課題】同一の造粒物サンプルに対して、その体積および圧壊強度を少なくとも測定することのできる造粒物検査装置および造粒物の検査方法を提供する。【解決手段】この造粒物検査装置１０は、造粒物サンプルＢの体積をレーザー走査に基づいて測定する体積測定部２と、体積測定部２で体積を測定した後に造粒物サンプルＢを押圧により圧壊して圧壊強度を測定する圧壊強度測定部３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造粒物サンプルの体積および圧壊強度を少なくとも測定する造粒物検査装置であって、
前記造粒物サンプルの体積をレーザー走査に基づいて測定する体積測定部と、前記体積測定部で体積を測定した後に前記造粒物サンプルを押圧して圧壊強度を測定する圧壊強度測定部とを備えることを特徴とする造粒物検査装置。
【請求項２】
前記造粒物サンプルの重量を測定する重量測定部と、前記体積測定部および重量測定部で測定されたデータを処理するデータ処理部とを更に備え、
前記データ処理部は、前記重量測定部で測定された重量と前記体積測定部で測定された体積とから見掛け密度を算出することを特徴とする請求項１に記載の造粒物検査装置。
【請求項３】
前記体積測定部は、上下一対のレーザー測定装置により上下方向から前記造粒物サンプルをレーザー走査して断面形状を計測するように構成され、
前記データ処理部は、各レーザー測定装置から取得された断面形状のデータに基づいて前記造粒物サンプルの表裏を判別することを特徴とする請求項２に記載の造粒物検査装置。
【請求項４】
前記体積測定部および圧壊強度測定部での測定を行う前に、前記造粒物サンプルを撮像する画像処理部を更に備え、
前記データ処理部は、前記画像処理部で取得した前記造粒物サンプルの画像データを予め設定されたテンプレートと照合し、画像データとテンプレート相互の面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して前記体積測定部および圧壊強度測定部での測定対象から除外することを特徴とする請求項２または３に記載の造粒物検査装置。
【請求項５】
前記体積測定部は、前記造粒物サンプルをレーザー走査して外形形状を計測するように構成され、
前記データ処理部は、前記体積測定部で取得した前記造粒物サンプルの外形形状データを予め設定されたテンプレートと照合し、外形形状データとテンプレート相互の面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して前記体積測定部での断面形状のデータに基づく測定対象および圧壊強度測定部での測定対象から除外することを特徴とする請求項２または３に記載の造粒物検査装置。
【請求項６】
造粒物サンプルの体積および圧壊強度を少なくとも測定する造粒物の検査方法であって、
前記造粒物サンプルの体積をレーザー走査することにより求め、前記造粒物サンプルの体積を測定した後に当該サンプルを押圧して圧壊強度を測定することを特徴とする造粒物の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒機（ブリケッティングマシン）により製造される造粒物（ブリケット）の物理的性質（見掛け密度、圧壊強度等）を測定する造粒物検査装置および造粒物の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
造粒機は、回転する一対のロール間に原料を連続して供給し、供給された原料に高圧縮力を加えることにより造粒物を製造するものである（例えば特許文献１ないし２参照）。
ところで、造粒機による造粒物の製造工程における品質管理は、製造された造粒物の一部をオペレータが定期的にサンプリングし、サンプリングした造粒物（造粒物サンプル）の状態を、見掛け密度や圧壊強度等の物理的性質から造粒物の状態を数値として判別することができる。なお、見掛け密度は、造粒物の体積と重量から求めることができる。
【０００３】
従来、造粒物の体積を測定する方法としては、サンプルとして採取した造粒物をメスシリンダなどの容器内のパラフィン等の液体（ブリケットの溶解性がないもの）に浸漬させ、その液体の液面高さの増加分から算出するなどの方法が用いられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７４２９４号公報
【特許文献２】特開平９−１９２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の体積測定方法においては、造粒物のサンプルをパラフィン等の液体に浸漬するので、サンプル表面に液体が浸透し強度が落ちる。そのため、同じサンプルで正確な圧壊強度を測定することは困難であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、同一の造粒物サンプルに対して、その体積および圧壊強度を少なくとも測定することのできる造粒物検査装置および造粒物の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る造粒物検査装置は、造粒物サンプルの体積および圧壊強度を少なくとも測定する造粒物検査装置であって、前記造粒物サンプルの体積をレーザー走査に基づいて測定する体積測定部と、前記体積測定部で体積を測定した後に前記造粒物サンプルを押圧して圧壊強度を測定する圧壊強度測定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明の一態様に係る造粒物検査装置において、前記造粒物サンプルの重量を測定する重量測定部と、前記体積測定部および重量測定部で測定されたデータを処理するデータ処理部とを更に備え、前記データ処理部は、前記重量測定部で測定された重量と前記体積測定部で測定された体積とから見掛け密度を算出することは好ましい。
また、本発明の一態様に係る造粒物検査装置において、前記体積測定部は、上下一対のレーザー測定装置により上下方向から前記造粒物サンプルをレーザー走査して断面形状を計測するように構成され、前記データ処理部は、各レーザー測定装置から取得された断面形状のデータに基づいて前記造粒物サンプルの表裏を判別することは好ましい。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る造粒物検査装置において、前記体積測定部および圧壊強度測定部での測定を行う前に、前記造粒物サンプルを撮像する画像処理部を更に備え、前記データ処理部は、前記画像処理部で取得した前記造粒物サンプルの画像データを予め設定されたテンプレートと照合し、画像データとテンプレート相互の面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して前記体積測定部および圧壊強度測定部での測定対象から除外することは好ましい。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る造粒物検査装置において、前記体積測定部は、前記造粒物サンプルをレーザー走査して外形形状を計測するように構成され、前記データ処理部は、前記体積測定部で取得した前記造粒物サンプルの外形形状データを予め設定されたテンプレートと照合し、外形形状データとテンプレート相互の面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して前記体積測定部での断面形状のデータに基づく測定対象および圧壊強度測定部での測定対象から除外することは好ましい。
【００１０】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る造粒物の検査方法は、造粒物サンプルの体積および圧壊強度を少なくとも測定する造粒物の検査方法であって、前記造粒物サンプルの体積をレーザー走査することにより求め、前記造粒物サンプルの体積を測定した後に当該サンプルを押圧して圧壊強度を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、造粒物サンプルの体積をレーザー走査により求めるので、サンプルをパラフィン等の液体に浸漬させる必要がない。よって、体積測定後に、体積を測定した造粒物サンプルと同一のサンプルに対して同じサンプルで正確な圧壊強度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る造粒物検査装置の一実施形態を示す図であり、同図はその平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図２の右側面図である。
【図４】図２の左側面図である。
【図５】造粒物サンプルの第一の例であり、同図(ａ)はその平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。
【図６】造粒物サンプルの第二の例であり、同図(ａ)はその平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１ないし図４に示すように、この造粒物検査装置１０は、鋼材によって形成された筐体２０を有し、筐体２０の一方の端に搬送フィーダ６が載置固定されている。搬送フィーダ６は、中央に凸部を有するボウル６ａと、ボウル６ａ下部の振動部６ｂと、ボウル６ａの壁面に沿って螺旋状に形成された搬送路６ｃと、搬送路６ｃの途中に設けられた開閉装置１６とを有する。また、搬送路６ｃの出口には、造粒物サンプルＢを検出する検出センサ１７が設けられている。
【００１４】
搬送フィーダ６は、ボウル６ａに上流工程側から無作為に選ばれた造粒物サンプルＢが落下するように配置されている。ボウル６ａ内の造粒物サンプルＢは、振動部６ｂの振動によって搬送路６ｃに沿って整列しつつ下流側に搬送される。開閉装置１６は、検出センサ１７に一つの造粒物サンプルＢが搬送されたときに、以降の造粒物サンプルＢが検出センサ１７の位置に移動しないように搬送路６ｃを遮るようになっている。
【００１５】
搬送フィーダ６の下流には、図１に示すように、同図左右の方向に沿って直動案内装置７が筐体２０上に設けられている。直動案内装置７はスライド機構８を有する。スライド機構８には、造粒物サンプルＢを把持可能な把持部９が付設されている。スライド機構８は、不図示のボールねじ部と駆動部とを有し、駆動部が駆動されると、ボールねじ部による送り作用によって案内レール１８に沿って把持部９をスライド移動可能に構成されている。把持部９は、初期位置が上記検出センサ１７の位置に対向して停止するように構成され、検出センサ１７に一つの造粒物サンプルＢが搬送されたことが検出されたなら、当該造粒物サンプルＢを把持しつつ、案内レール１８に沿って移動可能とされている。
【００１６】
ここで、この造粒物検査装置１０は、直動案内装置７の把持部９のスライド移動方向に沿って、重量測定部１、体積測定部２および圧壊強度測定部３が搬送方向の上流側からこの順に設けられている。そして、上記把持部９は、上記スライド機構８の駆動により、重量測定部１、体積測定部２および圧壊強度測定部３それぞれの位置に対応して停止するように設定されている。
【００１７】
重量測定部１はロードセル１１を有し、ロードセル１１上に載せられた造粒物サンプルＢの重量を測定することができる。体積測定部２は、上下に一対のレーザー測定装置１２，１２が設置されており、各レーザー測定装置１２，１２により、造粒物サンプルＢを上下方向からレーザー走査して造粒物サンプルＢの断面形状を光学的に計測することができる。
【００１８】
また、圧壊強度測定部３は、ロードセル２１と押圧機構１３とを備える。押圧機構１３は、ロードセル２１の上方に配置された押圧部２２を有する。押圧部２２は、押圧機構１３の駆動により昇降され、ロードセル２１上の造粒物サンプルＢを押圧可能である。圧壊強度測定部３は、押圧機構１３の駆動により、造粒物サンプルＢを押圧部２２とロードセル２１との間で押圧し、押圧により造粒物サンプルＢが割れたときの荷重をロードセル２１にて圧壊強度として測定するようになっている。なお、体積測定部２と圧壊強度測定部３との間の位置には、不要な造粒物サンプルＢを捨てるための破棄口１４が形成されている。
【００１９】
また、重量測定部１の上方には、画像処理部４が配置されている。画像処理部４はカメラ１５を有し、このカメラ１５で造粒物サンプルＢを撮像可能とされている。さらに、上記筐体２０の近傍には、パーソナルコンピュータを含むデータ処理部５が設置されており、体積測定部１、重量測定部２、圧壊強度測定部３および画像処理部４等の上記測定部によって取得されたデータが、データ処理部５に出力されるようになっている。
【００２０】
次に、上記造粒物検査装置１０の動作（検査方法）について説明する。
造粒物検査装置１０の搬送フィーダ６に投入された造粒物サンプルＢは、検出センサ１７と開閉装置１６の協働によって一つの造粒物サンプルＢが切り出される。その一つの造粒物サンプルＢは把持部９によって把持され、把持部９のスライド移動により、まず画像処理部４の位置に送られる。
【００２１】
画像処理部４は、カメラ１５で造粒物サンプルＢを撮像する。撮像により取得された造粒物サンプルＢの画像データはデータ処理部５に出力される。データ処理部５は、画像データを画像処理して造粒物サンプルＢの投影面積を求める。データ処理部５は、造粒物サンプルＢの画像データを予め設定されたテンプレートと照合し、画像データから求めた造粒物サンプルＢの投影面積とテンプレートの投影面積相互の面積の差を求める。そして、データ処理部５は、その面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるとき（例えば大きすぎるとき、または小さすぎるとき）は、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して各測定部１、２、３での測定対象から除外する。測定対象から除外された造粒物サンプルＢは、把持部９のスライド移動により、破棄口１４まで搬送され、破棄口１４の上方に位置したら、把持部９が造粒物サンプルＢの把持を解除することにより、測定対象として不適切と判断された造粒物サンプルＢが破棄される。
【００２２】
一方、測定対象として適切と判断された造粒物サンプルＢは、各測定部１、２、３での測定対象となる。具体的には、造粒物サンプルＢは、画像処理部４の下部に設けられた重量測定部１でロードセル１１上に載せられて重量が測定される。なお、造粒物サンプルＢの重量測定は、画像処理部４での撮像と同時または撮像以前に行っておいてもよい。重量の測定結果はデータ処理部５に出力される。
【００２３】
次いで、画像処理部４を通過した造粒物サンプルＢは、把持部９のスライド移動により体積測定部２に送られる。体積測定部２では、上下一対のレーザー測定装置１２，１２により上下方向から造粒物サンプルＢをレーザー走査して断面形状（断面積データおよび断面形状データ）が計測される。計測された断面形状のデータはデータ処理部５に出力される。データ処理部５は、取得した断面積データから造粒物サンプルＢの体積を算出する。また、データ処理部５は、算出された体積データと重量データから造粒物サンプルＢの見掛け密度を算出する。次いで、体積が求められた造粒物サンプルＢは、把持部９のスライド移動により圧壊強度測定部３に送られる。圧壊強度測定部３は、造粒物サンプルＢを押圧により圧壊して圧壊強度を測定する。圧壊強度の測定結果はデータ処理部５に出力される。
【００２４】
データ処理部５は、上記重量測定部１、体積測定部２、圧壊強度測定部３および画像処理部４によって取得された各測定データから、測定対象とされた一つの造粒物サンプルＢに対して、その重量、体積、圧壊強度および見掛け密度を含む物理的性質を不図示の出力装置に出力する。これにより、オペレータは、測定対象とされた一つの造粒物サンプルＢの状態を、数値として出力された物理的性質から判断できるので、客観性が高く精度の良い品質管理を行うことができる。
【００２５】
次に、上記造粒物検査装置１０およびこれを用いた検査方法の作用効果について説明する。
上述の造粒物検査装置１０は、造粒物サンプルＢの体積をレーザー走査に基づいて測定する体積測定部２と、体積測定部２で体積を測定した後に造粒物サンプルＢを押圧して圧壊強度を測定する圧壊強度測定部３とを備え、造粒物サンプルＢの体積をレーザー走査により求めるので、サンプルをパラフィン等の液体に浸漬させる必要がない。よって、体積測定部２で体積測定後に、圧壊強度測定部３に送られた同一のサンプルに基づく正確な体積測定と圧壊強度測定を行うことができる。
【００２６】
また、この造粒物検査装置１０によれば、造粒物サンプルＢの重量を測定する重量測定部１と、体積測定部２および重量測定部１で測定された測定データを処理するデータ処理部５とを備え、データ処理部５は、重量測定部１で測定された重量と体積測定部２で測定された体積とから見掛け密度を算出するので、製造される造粒物の物理的性質（見掛け密度、圧壊強度）を測定する装置として好適であり、より良い品質管理を行うことができる。
【００２７】
また、この造粒物検査装置１０によれば、体積測定部２および圧壊強度測定部３での測定を行う前の工程に、造粒物サンプルＢを撮像する画像処理部３を更に備え、データ処理部５は、画像処理部４で取得した造粒物サンプルＢの画像データを予め設定されたテンプレートと照合し、画像データとテンプレート相互の投影面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルを測定対象として不適切と判断して体積測定部２および圧壊強度測定部３での測定対象から除外するので、予め設定されたテンプレートに基づき、所定の規格内での品質管理を効率良く行う上でより好ましい。
【００２８】
なお、本発明に係る造粒機制御装置および造粒機の制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、上下一対のレーザー測定装置１２，１２により上下方向から造粒物サンプルＢをレーザー走査する。このとき、体積測定部２が、上下一対のレーザー測定装置１２，１２により上下方向から造粒物サンプルＢをレーザー走査して断面形状をも計測するように構成し、データ処理部５が、各レーザー測定装置１２，１２から取得された断面形状のデータに基づいて造粒物サンプルＢの表裏を判別する構成とすることもできる。
【００２９】
つまり、上述したように、ブリケッティングマシンは、回転する一対のロール間に原料を連続して供給し、供給された原料に高圧縮力を加えることにより造粒物としてのブリケットを製造するものであるところ、一対のロールに形成された成形部（凹部）が同じ形状であれば、造粒物サンプルＢは、例えば図５に例示するように、上側Ｂｕと下側Ｂｓが対称となる。一方、一対のロールにのみ成形部が形成された場合であれば、図６に例示するように、上側（一方の側）Ｂｕのみが凸となり反対面が平面状の上下非対称のブリケットが形成される。そこで、造粒物サンプルＢの表裏を判別する構成とすれば、図６に例示する上下非対称の造粒物を検査する際に、圧壊強度測定部３で圧壊強度を測定するときに、造粒物サンプルＢの姿勢を、圧壊強度を測定する上でより適切な姿勢とすることができる。この場合において、上記把持部９が、把持している造粒物サンプルＢの表裏を反転させる反転機構を更に備えることが好ましい。また、このような反転機構を備える構成であれば、上下一対のレーザー測定装置１２，１２の一方を省略して、一つのレーザー測定装置１２によって上述した造粒物サンプルの体積をレーザー走査することもできる。
【００３０】
また、例えば上記実施形態では、画像処理部４はカメラ１５で造粒物サンプルＢを撮像し、その画像データに基づきデータ処理部５が造粒物サンプルＢの投影面積を求め、測定対象としての適・不適の判断を行う例で説明したが、これに限定されず、上記体積測定部２により造粒物サンプルＢの投影面積を求めることもできる。
例えば、上記体積測定部２が、造粒物サンプルＢをレーザー走査して外形形状を計測して、データ処理部５は、体積測定部２で取得した造粒物サンプルＢの外形形状データを予め設定されたテンプレートと照合し、その外形形状データとテンプレート相互の面積の差が、設定された所定面積の範囲を超えるときは、当該造粒物サンプルＢを測定対象として不適切と判断して体積測定部２での断面形状のデータに基づく測定対象および圧壊強度測定部３での測定対象から除外する構成とすることもできる。このような構成とすれば、カメラ１５を含む画像処理部４を省略することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、造粒機としてブリケッティングマシンを例とし、このブリケッティングマシンにより製造される造粒物としてブリケットを例に説明したものであるが、本発明の適用はこれに限らず、例えば造粒物には、ペレットやタブレットと呼ばれるものも含め、ブリケッティングマシン以外にも、造粒機として転動造粒や、押し出し造粒、打錠などを行う機器も対象とすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    重量測定部
２    体積測定部
３    圧壊強度測定部
４    画像処理部
５    データ処理部
６    搬送フィーダ
７    直動案内装置
８    スライド機構
９    把持部
１０    造粒物検査装置
１１    ロードセル
１２    レーザー測定装置
１３    押圧機構
１４    破棄口
１５    カメラ
１６    開閉装置
１７    検出センサ
１８    案内レール
２０    筐体
２１    ロードセル
２２    押圧部
Ｂ    造粒物サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014106084.tif 000006
【図５】
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【図６】
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