(57)【要約】【課題】表面に塗装膜等の絶縁皮膜がある金属であっても、低コストで簡便に金属の種類を識別できる金属識別装置および金属識別方法を提供する。【解決手段】被識別物（５０）との間で放電を起こして被識別物（５０）を励起発光させる放電電極（１１２）を含むアーク放電装置（１１）と、アーク放電装置（１１）で発光した光を集光する光ファイバー（１２）と、光ファイバー（１２）にて集光された光の発光スペクトルを測定する分光計（１３）と、分光計（１３）にて測定された発光スペクトルのデータと予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較し、被識別物（５０）の金属の種類を識別する識別処理部としてのパーソナルコンピュータ（１４）と、被識別物の表面の少なくとも一部を破損させる破損処理部として設けられた、先端部に突起を有する対電極（１１３）とを含む。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被識別物との間で放電を起こして前記被識別物を励起発光させる第１の電極を含む発光部と、
前記発光部で発光した光を集光する集光部と、
前記集光部にて集光された光の発光スペクトルを測定する分光測定部と、
前記分光測定部にて測定された前記発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物を識別する識別処理部と、
前記被識別物の表面の少なくとも一部を破損させる破損処理部と、
を含むことを特徴とする金属識別装置。
【請求項２】
前記発光部は、前記被識別物の励起発光時に前記被識別物に接触するように設けられ、且つ先端部に突起を有する第２の電極をさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項３】
前記破損処理部が、前記第２の電極の突起である請求項２に記載の金属識別装置。
【請求項４】
前記第２の電極は、先端部に突起を有する分割電極を少なくとも二つ含んでおり、
前記分割電極間の導通の有無を判定する導通判定部がさらに設けられた請求項２に記載の金属識別装置。
【請求項５】
前記第２の電極は、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を所定の距離に設定する請求項２に記載の金属識別装置。
【請求項６】
前記破損処理部は、前記被識別物の表面であって前記第１の電極と対向する領域の少なくとも一部に、所定の深さの傷をつける傷加工部材を含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項７】
前記傷加工部材が、前記発光部と一体的に設けられている請求項６に記載の金属識別装置。
【請求項８】
前記被識別物に所定の電位を与えるための針状電極をさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項９】
前記発光部は、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を所定の距離に設定し、且つ前記第１の電極の周囲を囲むように設けられた、絶縁材料からなるカバーをさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１０】
前記破損処理部は、前記第１の電極と前記被識別物との間にパルス放電を生じさせて、前記被識別物の表面であって前記第１の電極と対向する領域の少なくとも一部を除去するパルス放電回路である請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１１】
前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部をさらに含み、
前記パルス放電回路は、前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の厚みに応じて印加電圧が設定される請求項１０に記載の金属識別装置。
【請求項１２】
前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部と、
前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の膜厚に応じて、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を変化させる、第１の電極−被識別物間距離制御部と、をさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１３】
前記第１の電極−被識別物間距離制御部にて設定された前記第１の電極と前記被識別物との間の距離に応じて、前記集光部の位置を変化させる、集光部位置制御部をさらに含む請求項１２に記載の金属識別装置。
【請求項１４】
前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部と、
前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の膜厚に応じて、前記第１の電極と前記被識別物との間に印加する電圧を変化させる、第１の電極−被識別物間電圧制御部と、
をさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１５】
前記第１の電極−被識別物間電圧制御部にて設定された前記第１の電極と前記被識別物との間に印加される電圧に応じて、前記集光部の位置を変化させる、集光部位置制御部をさらに含む請求項１４に記載の金属識別装置。
【請求項１６】
前記第１の電極に付着した物質を除去するクリーニング部をさらに含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１７】
前記クリーニング部は、放電時に、前記第１の電極に付着した物質を除去するエアブローを含む請求項１６に記載の金属識別装置。
【請求項１８】
前記識別処理部は、
標準試料の発光スペクトルデータを格納する標準試料データ格納部と、
前記分光測定部にて測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータを格納する測定データ格納部と、
前記被識別物の発光スペクトルのデータと、前記標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を判断する比較判断部と、
を含む請求項１に記載の金属識別装置。
【請求項１９】
前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を前記標準試料の種類ごとに計数し、計数結果に基づいて前記被識別物の金属の種類を識別する請求項１８に記載の金属識別装置。
【請求項２０】
前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を標準試料の種類ごとに計数し、一致数の最も多い第１の標準試料を判定し、前記被識別物の金属を前記第１の標準試料の金属であると判断する請求項１９に記載の金属識別装置。
【請求項２１】
前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を標準試料の種類ごとに計数し、他の標準試料よりも一致数の多い多一致標準試料を少なくとも二つ判定し、前記被識別物の金属を、前記多一致標準試料の金属を含む合金であると判断する請求項１９に記載の金属識別装置。
【請求項２２】
前記識別処理部は、基準金属を測定して得られた発光スペクトルのピークスペクトル波長と、前記標準試料データ格納部に格納されている前記基準金属の発光スペクトルデータのピークスペクトル波長との差分値を算出し、前記差分値に基づいて発光スペクトル補正データを作成する補正部をさらに含み、
前記比較判断部は、前記標準試料データ格納部に格納された発光スペクトルデータに替えて、前記被識別物の発光スペクトルのデータと前記発光スペクトル補正データとを比較することにより、前記被識別物の金属の種類を判断する請求項１８に記載の金属識別装置。
【請求項２３】
前記測定データ格納部には、単位時間ごとに区切って複数回測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータが格納されており、
前記比較判断部は、前記複数のデータから時間の経過とともに減衰するピークスペクトル波長を判定し、前記減衰するピークスペクトル波長を除いて前記被識別物の金属の種類を識別する請求項１９に記載の金属識別装置。
【請求項２４】
前記測定データ格納部には、単位時間ごとに区切って複数回測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータが格納されており、
前記標準試料データ格納部には、前記被識別物の絶縁皮膜の種類別の標準試料の発光スペクトルデータが格納されており、
前記比較判断部は、前記測定データ格納部に格納された前記複数のデータから時間の経過とともに減衰するピークスペクトル波長を判定し、前記減衰するピークスペクトル波長から前記被識別物の絶縁皮膜の種類を判断し、判断された前記被識別物の絶縁皮膜の種類に応じた標準試料の発光スペクトルデータを用いて、前記被識別物の金属の種類を識別する請求項１９に記載の金属識別装置。
【請求項２５】
被識別物の表面の少なくとも一部を破損させた後、前記被識別物を励起発光させて前記被識別物の発光スペクトルを測定し、前記被識別物の発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別する金属識別方法。
【請求項２６】
前記被識別物の発光スペクトルを単位時間ごとに区切って複数回測定し、時間の経過とともに減衰する発光スペクトルのピークスペクトル波長を判定し、減衰するピークスペクトル波長を除いた前記被識別物の発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別する請求項２５に記載の金属識別方法。
【請求項２７】
前記被識別物の発光スペクトルを単位時間ごとに区切って複数回測定し、時間の経過とともに減衰する発光スペクトルのピークスペクトル波長から前記被識別物の絶縁皮膜の種類を判定し、前記被識別物の発光スペクトルのデータと、絶縁皮膜の種類別に予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別する請求項２５に記載の金属識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済み家電製品等の処理において、処理対象となる製品に使用されている金属を識別するための金属識別装置および金属識別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護、公害防止、および資源の再利用のため、使用済み家電製品等の適切な処理が求められている。
【０００３】
例えば、マグネシウムは、軽くて丈夫であり、さらに射出成型も可能であるため、近年、その使い勝手の良さから用途が拡大され、生産量および使用量が増加している。これに伴い、廃棄されるマグネシウムの量も増加の傾向にある。マグネシウムは反応性が高いので燃えやすく、粉塵の濃度が高くなると粉塵爆破を起こす危険性がある。従って、マグネシウムを一般の廃棄物に混入して破砕機で破砕すると、爆発する可能性があった。
【０００４】
また、分別回収されれば資源として有効に再利用可能な鉄、銅、およびアルミニウム等の金属についても、分別せずに一括破砕してミックスメタルとし、屑鉄として処理することも多かった。このようなミックスメタルは、廃棄埋め立て処分となる場合もあり、地球環境の悪化や埋め立て用地の不足等の社会問題を招来していた。
【０００５】
以上のような理由から、使用済み家電製品等を処理する場合、一括破砕する前に、製品に使用されている金属の種類を識別して分別回収することが重要となる。従来、金属の種類の識別は、磁力と渦電流とを利用して鉄とアルミニウムを分別する程度であり、例えばマグネシウムを他の非鉄金属から簡便な方法で分別することはできなかった。また、金属の種類を高精度に分析する方法として、Ｘ線を用いて結晶構造を分析するＸ線回折法等が知られているが、この方法は人体に有害なＸ線を使用するので、実際の処理現場での使用は適当ではない（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
従って、処理現場で金属を高精度に分別するためには、処理対象である製品を分解して製造品番や刻印等で金属の種類を確認する方法や、または、製品の一部を削り取り発光分光分析装置を用いて時間をかけて分析する方法等を用いなければならなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２１６６５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、製造品番等で使用されている金属を確認する方法の場合、かなりの手間がかかるので、実際の処理現場で全ての製品に対して適用することは困難であるという問題があった。また、発光分光分析装置を用いて分析する方法の場合、家電製品は金属表面に塗装膜、錆、および汚れ等による皮膜、特に絶縁皮膜が形成されていることが多いため、その絶縁皮膜の存在により金属を励起発光させることが困難であるという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属識別装置は、被識別物との間で放電を起こして前記被識別物を励起発光させる第１の電極を含む発光部と、前記発光部で発光した光を集光する集光部と、前記集光部にて集光された光の発光スペクトルを測定する分光測定部と、前記分光測定部にて測定された前記発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物を識別する識別処理部と、前記被識別物の表面の少なくとも一部を破損させる破損処理部と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明の金属識別方法は、被識別物の表面の少なくとも一部を破損させた後、前記被識別物を励起発光させて前記被識別物の発光スペクトルを測定し、前記被識別物の発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の金属識別装置によれば、被識別物の表面の少なくとも一部を破損させることができるので、被識別物の表面に皮膜、特に絶縁皮膜が存在する場合であっても、放電を起こして被識別物を励起発光させることができる。これにより、例えば表面に塗装膜等の絶縁皮膜がある金属であっても、低コストで簡便に金属の種類を識別できる。
【００１２】
本発明の金属識別装置においては、前記発光部は、被識別物との間で放電を起こして前記被識別物を励起発光させる第１の電極と、前記被識別物の励起発光時に前記被識別物に接触するように設けられ、且つ先端部に突起を有する第２の電極とを含んでいることが好ましく、また、前記破損処理部が、前記第２の電極の突起であることが好ましい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在する場合であっても、第２の電極に設けられた突起により第２の電極はその絶縁皮膜を貫通して内部の金属部分に到達できる。従って、被識別物を所望の電位に設定することができ、第１の電極との電位差を容易に増加させることができる。これにより、例えば表面に塗装膜等の絶縁皮膜がある金属であっても、低コストで簡便に金属の種類を識別できる。
【００１３】
本発明の金属識別装置において、前記第２の電極は、先端部に突起を有する分割電極を少なくとも二つ含んでおり、前記分割電極間の導通の有無を判定する導通判定部がさらに設けられていることが好ましい。これにより、第２の電極が被識別物の内部の金属部分に到達したか否かを判定できるので、より確実に放電を起こすことができるからである。
【００１４】
本発明の金属識別装置において、前記第２の電極は、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を所定の距離に設定する部材として用いることもできる。
【００１５】
本発明の金属識別装置において、前記破損処理部は、前記被識別物の表面であって前記第１の電極と対向する領域の少なくとも一部に、所定の深さの傷をつける傷加工部材を含むことが好ましい。また、傷加工処理部は、前記発光部と一体的に設けられていてもよい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在する場合であっても、その絶縁皮膜に予め傷をつけておくことにより絶縁破壊電圧を下げることができるので、放電が起こりやすくなり、金属の識別がより容易となる。
【００１６】
本発明の金属識別装置において、前記被識別物に所定の電位を与えるための針状電極をさらに含み、前記針状電極を破損処理部としてもよい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在する場合であっても、針状電極はその絶縁皮膜を貫通して内部の金属部分に到達できるので、被識別物を所望の電位にすることができる。これにより、第１の電極と被識別物との電位差を容易に増加させることができる。これにより、例えば表面に塗装膜等の絶縁皮膜がある金属であっても、低コストで簡便に金属の種類を識別できる。
【００１７】
本発明の金属識別装置において、前記発光部は、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を所定の距離に設定し、且つ前記第１の電極の周囲を囲むように設けられた、絶縁材料からなるカバーをさらに含むことが好ましい。第１の電極と被識別物以外の金属との放電を防いで、第１の電極と被識別物との間で確実に放電を起こすためである。
【００１８】
本発明の金属識別装置において、前記第１の電極と前記被識別物との間にパルス放電を生じさせて、前記被識別物の表面であって前記第１の電極と対向する領域の少なくとも一部を除去するパルス放電回路を前記破損処理部とすることも可能である。この場合、前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部をさらに含み、前記パルス放電回路は、前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の厚みに応じて印加電圧が設定されることが好ましい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在する場合であっても、予めパルス放電によりその絶縁皮膜を燃やして除去することができるので、被識別物の金属成分のみを励起発光させることができ、識別精度も向上する。
【００１９】
本発明の金属識別装置において、前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部と、前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の膜厚に応じて、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離を変化させる、第１の電極−被識別物間距離制御部と、をさらに含むことが好ましい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在し、その絶縁皮膜が厚い場合でも、第１の電極と被識別物との距離を適当に選択することにより、絶縁皮膜に絶縁破壊を起こさせて放電を実現できる。これにより、被識別物を安定的に発光させることができる。
【００２０】
本発明の金属識別装置において、前記被識別物の表面に付着している皮膜の厚みを測定する膜厚測定部と、前記膜厚測定部にて測定された前記皮膜の膜厚に応じて、前記第１の電極と前記被識別物との間に印加する電圧を変化させる、第１の電極−被識別物間電圧制御部と、をさらに含むことが好ましい。被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在し、その絶縁皮膜が厚い場合でも、第１の電極と被識別物との距離を適当に選択することにより、絶縁皮膜に絶縁破壊を起こさせて放電を実現できる。これにより、被識別物を安定的に発光させることができる。
【００２１】
また、前記第１の電極−被識別物間距離制御部または／および前記第１の電極−被識別物間電圧制御部にて設定された、前記第１の電極と前記被識別物との間の距離または／および前記第１の電極と前記被識別物との間に印加される電圧に応じて、前記集光部の位置を変化させる、集光部位置制御部をさらに含むことが好ましい。第１の電極の位置の変化や印加電圧の変化により発光位置が変化するので、発光位置の変化に合わせて集光部の位置も変化させることが好ましいからである。
【００２２】
本発明の金属識別装置において、前記第１の電極に付着した物質を除去するクリーニング部をさらに含むことが好ましい。以前に識別した被識別物の溶融物が第１の電極に付着していると、正確に金属を識別できないからである。
【００２３】
また、前記クリーニング部は、放電時に、前記第１の電極に付着した物質を除去するエアブローを含むことが好ましい。放電時に第１の電極のクリーニングもできるので、識別に要する時間も短縮できるからである。
【００２４】
本発明の金属識別装置において、前記識別処理部は、標準試料の発光スペクトルデータを格納する標準試料データ格納部と、前記分光測定部にて測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータを格納する測定データ格納部と、前記被識別物の発光スペクトルのデータと、前記標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を判断する比較判断部と、を含むことが好ましい。例えば、前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を前記標準試料の種類ごとに計数し、計数結果に基づいて前記被識別物の金属の種類を識別することが好ましい。より具体的には、例えば、前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を標準試料の種類ごとに計数し、一致数の最も多い第１の標準試料を判定し、前記被識別物の金属を前記第１の標準試料の金属であると判断することが
好ましい。第１の電極に以前に識別した被識別物の溶融物が付着している場合であっても、ピークスペクトル波長の一致数にて金属の種類を判断すれば、誤判定を抑制できるからである。
【００２５】
また、合金を判断する場合には、前記比較判断部は、前記被識別物の発光スペクトルのピークスペクトル波長と前記標準試料の発光スペクトルのピークスペクトル波長との一致数を標準試料の種類ごとに計数し、他の標準試料よりも一致数の多い多一致標準試料を少なくとも二つ判定し、前記被識別物の金属を、前記多一致標準試料の金属を含む合金であると判断することも可能である。
【００２６】
本発明の金属識別装置において、前記識別処理部は、基準金属を測定して得られた発光スペクトルのピークスペクトル波長と、前記標準試料データ格納部に格納されている前記基準金属の発光スペクトルデータのピークスペクトル波長との差分値を算出し、前記差分値に基づいて発光スペクトル補正データを作成する補正部をさらに含み、前記比較判断部は、前記標準試料データ格納部に格納された発光スペクトルデータに替えて、前記被識別物の発光スペクトルのデータと前記発光スペクトル補正データとを比較することにより、前記被識別物の金属の種類を判断することが好ましい。周囲温度の変動等によりピークスペクトル波長がずれる場合があるので、このピークスペクトル波長のずれを補正してより正確な識別を行うためである。
【００２７】
本発明の金属識別装置において、前記測定データ格納部には、単位時間ごとに区切って複数回測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータが格納されており、前記比較判断部は、前記複数のデータから時間の経過とともに減衰するピークスペクトル波長を判定し、前記減衰するピークスペクトル波長を除いて前記被識別物の金属の種類を識別することが好ましい。皮膜による誤識別を防ぐためである。
【００２８】
本発明の金属識別装置において、前記測定データ格納部には、単位時間ごとに区切って複数回測定された前記被識別物の発光スペクトルのデータが格納されており、前記標準試料データ格納部には、前記被識別物の皮膜の種類別の標準試料の発光スペクトルデータが格納されており、前記比較判断部は、前記測定データ格納部に格納された前記複数のデータから時間の経過とともに減衰するピークスペクトル波長を判定し、前記減衰するピークスペクトル波長から前記被識別物の皮膜の種類を判断し、判断された前記被識別物の皮膜の種類に応じた標準試料の発光スペクトルデータを用いて、前記被識別物の金属の種類を識別することが好ましい。皮膜の種類ごとに固有の発光スペクトルデータを用いるので、誤識別を防止できるからである。
【００２９】
また、本発明の金属識別方法によれば、被識別物の表面に例えば絶縁皮膜が存在する場合であっても、容易に被識別物の金属の種類を識別できる。
【００３０】
本発明の金属識別方法において、前記被識別物の発光スペクトルを単位時間ごとに区切って複数回測定し、時間の経過とともに減衰する発光スペクトルのピークスペクトル波長を判定し、減衰するピークスペクトル波長を除いた前記被識別物の発光スペクトルのデータと、予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別することが好ましい。皮膜の成分による誤識別を防ぐことができるからである。
【００３１】
本発明の金属識別装置において、前記被識別物の発光スペクトルを単位時間ごとに区切って複数回測定し、時間の経過とともに減衰する発光スペクトルのピークスペクトル波長から前記被識別物の皮膜の種類を判定し、前記被識別物の発光スペクトルのデータと、皮膜の種類別に予め格納された複数の標準試料の発光スペクトルデータとを比較して、前記被識別物の金属の種類を識別することが好ましい。皮膜の成分による誤識別を防ぐことができるからである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１における金属識別装置１を用いて被識別物５０を識別する様子を示す。図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。本実施の形態の金属識別装置１は、アーク放電装置（発光部）１１と、光ファイバー（集光部）１２と、分光計（分光測定部）１３と、パーソナルコンピュータ（識別処理部）１４とを含んでいる。さらに、金属識別装置１は、被識別物５０を認識するための画像認識装置（図示せず）およびアーク放電装置１１に電圧を供給するための直流電源（図示せず）を含んでいる。
【００３４】
アーク放電装置１１は、アーク放電により被識別物５０にエネルギーを与えて被識別物５０を励起発光させる装置である。アーク放電装置１１には、本体部１１１、被識別物５０との間でアーク放電を起こすための放電電極（第１の電極）１１２、および被識別物５０をアースするための対電極（第２の電極）１１３が設けられている。
【００３５】
図２に示すように、放電電極１１２は、リード線１１６ａを介して直流電源（図示せず）に接続されている。放電電極１１２には、銀、銅、タングステン等の金属を用いることができるが、ピークスペクトル波長の少ない銀を用いることが好ましい。例えば周囲温度等に応じて発光スペクトルの補正を行う場合や、放電電極１１２の汚れを確認する場合等に、基準となる単一元素の標準サンプル（基準金属）の発光スペクトルを測定することがある。この場合に用いられる基準金属としては、ピークスペクトル波長の少ない銀が好ましい。放電電極１１２をこの基準金属と同じ金属とすることで、基準金属以外の発光スペクトルを考慮しなくてすむので、より適当な補正等を行うことができる。このような理由により、放電電極１１２に銀を用いることが好ましい。
【００３６】
対電極１１３は、放電電極１１２の周囲を囲むように形成されており、放電時に被識別物５０と放電電極１１２とのギャップをほぼ一定にするためのカバーとしても機能する。また、対電極１１３は二つに分割されており（分割電極１１３ａ，１１３ｂ）、図２に示すように、各分割電極１１３ａ，１１３ｂの先端部に、それぞれ突起（破損処理部）１１５ａ，１１５ｂが設けられている。
【００３７】
アーク放電装置１１には、分割電極１１３ａ，１１３ｂ間の導通の有無を判定する導通判定装置（導通判定部）１１４が、さらに設けられている。導通判定装置１１４は、リード線１１６ｂを介して分割電極１１３ａ，１１３ｂそれぞれに接続されている。
【００３８】
図３は、対電極１１３を被識別物５０に接触させて、放電電極１１２と被識別物５０との間で放電を行う様子を示している。被識別物５０には、金属部５０ｂの表面に塗装膜、錆、および汚れ等からなる皮膜５０ａが存在する。本実施の形態では、この皮膜５０ａが絶縁性を有する皮膜（絶縁皮膜）である場合について説明する。対電極１１３は、先端部に突起１１５ａ，１１５ｂを有しているので、突起１１５ａ，１１５ｂにて絶縁皮膜５０ａを破ることができる。従って、対電極１１３の先端部は、絶縁皮膜５０ａを貫通して金属部５０ｂに到達できる。このように、本実施の形態における対電極１１３によれば、表面が絶縁皮膜５０ａに覆われた被識別物５０であっても、内部の金属部５０ｂをアースできるので、被識別物５０の金属部５０ｂと放電電極１１２との間の電位差が大きくなる。このため、放電電極１１２と被識別物５０との間で放電が起こりやすくなる。この放電により、放電電極１１２と金属部５０ｂとの間に存在する絶縁皮膜５０ａが燃えて除去され、露出した金属部５０ｂが励起発光する。なお、対電極１１３に設けられる突起１１５ａ，１１５ｂの形状は、図２，３に示すように下に向かってまっすぐ形成されるものでもよいが、図４に示すように、突起１１５ａ，１１５ｂの先端が内周側に傾き、かつ周方向に沿うような形状に形成されていてもよい。突起１１５ａ，１１５ｂをこのような形状にすれば、アーク放電装置１１を回転させることにより、突起１１５ａ，１１５ｂを絶縁皮膜５０ａに食い込ませて確実に金属部５０ｂに接触させることができるからである。
【００３９】
また、突起１１５ａ，１１５ｂは、金属部５０ｂに接触させる確率を高めるために、その数が多い方が好ましく、また、形状は先端に向かって尖っていることが好ましい。
【００４０】
光ファイバー１２は、アーク放電装置１１にて発光した光を集めることができるように、アーク放電装置１１の発光位置近傍に配置される。本実施の形態においては、光ファイバー１２はアーク放電装置１１の対電極１１３に固定されている。
【００４１】
分光計１３は、光ファイバー１２にて集光された光を用いて、発光スペクトルを測定する。
【００４２】
パーソナルコンピュータ１４は、分光計１３により得られた発光スペクトルのデータと、予め格納されている各種標準試料の発光スペクトルデータとを比較照合して、被識別物５０の金属の種類を識別する。
【００４３】
次に、金属識別装置１の金属識別処理動作について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、金属識別装置１のブロック図であり、図６は、金属識別装置１の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
画像認識装置１６が被識別物５０を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１は、その情報を受けてアーク放電装置１１を被識別物５０上に設置し、さらに、導通判定装置１１４により分離電極１１３ａ，１１３ｂ間の導通の有無が判定される（ステップＳ１およびステップＳ２）。
【００４５】
分割電極１１３ａ，１１３ｂ間の導通が確認されると、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ３）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物５０との間に電圧が印加されアーク放電が起こる（ステップＳ４）。
【００４６】
アーク放電にて得られた光は、光ファイバー１２を経由して分光計１３に送られる。分光計１３で、被識別物５０の発光スペクトルが測定される。測定された発光スペクトルからスペクトルデータが得られ（ステップＳ５）、このスペクトルデータがパーソナルコンピュータ１４の測定データ格納メモリ（測定データ格納部）１４４内に格納される。以下、被識別物５０の発光により得られた発光スペクトルのデータを、測定スペクトルデータという。
【００４７】
測定スペクトルデータと、スペクトルデータベース（標準試料データ格納部）１４３の標準試料のスペクトルデータとが演算処理回路（比較判断部）１４１にて比較され、被識別物５０の金属の種類が識別される（ステップＳ６）。また、測定スペクトルデータが取得された後、直流電源１５のスイッチはオフとなる（ステップＳ７）。標準試料のスペクトルデータは、パーソナルコンピュータ１４内のスペクトルデータベース１４３に予め格納されている。識別結果がパーソナルコンピュータ１４のディスプレイ１４２に表示され（ステップＳ８）、金属識別処理動作が終了する。
【００４８】
次に、測定スペクトルデータと標準試料のスペクトルデータとを比較して被識別物５０の金属の種類を識別する方法について、具体的に説明する。
【００４９】
本実施の形態においては、スペクトルデータベース１４３に標準試料のスペクトルデータが格納されている。具体的には、標準試料のスペクトルデータとして、家電製品等に含まれる分別回収が必要な各金属元素の発光スペクトルのピークスペクトル波長が示されている。以下に、スペクトルデータベース１４３に格納されているデータ例を示す。なお、本例では、波長範囲２５０ｎｍ〜４００ｎｍにおけるピークスペクトル波長を示している。
【００５０】
［スペクトルデータベース］
金属の種類　　　ピークスペクトルの波長（ｎｍ）
銀　　　　　　　３２８．０６８，３３７．７６９０
アルミニウム　　２６５．２４９，２６６．０３９，３０８．２１６，３０９．２７１，３０９．２８４，３９４．４０３，　３９６．１５３
マグネシウム　　２７９．５５３，２８０．２７０，３０９．２９９，３０９．６９０，３８２．９３５，３８３．２３１
銅　　　　　　　２６１．８３７，２７６．６３７，２８２．４３７，２９６．１１７，３２４．７５４，３２７．３９６
亜鉛　　　　　　３６８．３４７，３３４．５９３，３３４．５５７，３３４．５０２，３３０．２９４，３２８．２３３
鉛　　　　　　　３７３．９９５，３６７．１５０，３５７．２７３，３２６．２３５，３２４．０１９，３２２．０５４
錫　　　　　　　３２１．８６８，３１４．１８１，３０３．２７８，２９１．３５４，２８５．０６２
リン　　　　　　３８２．７４４，３３７．１１０，３３６．４４３，３３４．７７０，３１７．５１４
【００５１】
金属の種類を判別する際は、測定スペクトルデータから得られる被識別物５０のピークスペクトル波長と、スペクトルデータベース１４３内の各金属元素のピークスペクトル波長とを比較照合し、金属元素ごとにピークスペクトル波長の一致数を計数する。例えば、被識別物のピークスペクトル波長が２６１．８３７、２７６．６３７、２８２．４３７、および３０８．２１６ｎｍであった場合、この被識別物５０のピークスペクトル波長は、銅のピークスペクトル波長と３個一致し、アルミニウムのピークスペクトル波長と１個一致する。このように、被識別物５０のピークスペクトル波長と各金属元素のピークスペクトル波長と一致する個数を計数し、被識別物を、ピークスペクトル波長の一致する個数がより多い金属に属していると判断する。
【００５２】
以上のように、ピークスペクトル波長の一致数を用いて金属の種類を識別する方法は、次のような理由から好ましい。例えば、放電電極１１２の表面に以前識別測定した被識別物の溶融物が付着している場合、アーク放電によってこの溶融物が発光スペクトルを発生させることがある。この溶融物は放電電極１１２の表面に付着しているため、微量であっても発光効率が高く、そのためピーク強度が大きくなる。従って、ピーク強度だけで金属の種類を判断すると、金属の種類の判定を間違える可能性がある。このような誤判定を防止するためには、最大ピーク強度で判断するよりも、ピークスペクトル波長の一致数で判断する方が好ましく、より信頼性の高い結果が得られる。
【００５３】
また、ピークスペクトル波長の一致数により金属の種類を識別する方法を用いて、合金を識別することも可能である。具体的には、まず、ピークスペクトル波長の一致数が最も多い第１の金属を判断し、次に、この第１の金属を除く他の金属のピークスペクトル波長との一致数を計数して、その一致数が最も多い第２の金属を判断する。この結果により、被識別物５０の金属を、第１の金属および第２の金属の合金と判断できる。
【００５４】
また、周囲温度が変動すると空気に対する光の屈折率が変化し、得られるピークスペクトル波長が変化する。そこで、スペクトルデータベース１４３に格納されたデータを補正する補正部を設けて、補正されたデータを、別途設けた補正用データメモリ等に格納しておく。被識別物５０の識別の際には、補正用データメモリ等に格納された補正後のデータを用いる。この場合、被識別物５０の測定前に、基準となる単一元素の標準サンプル（基準金属）をアーク放電し、標準サンプルのピークスペクトル波長とスペクトルデータベース１４３に格納された該当する単一元素のピークスペクトル波長との差分値を求めておく。この差分値を補正量として、スペクトルデータベース１４３に格納されている各元素のピークスペクトル波長を補正し、発光スペクトル補正データとする。なお、用いられる標準サンプルは、放電電極１１２と同じ金属であることが好ましい。これは、アーク放電により得られる発光スペクトルとして、放電電極１１２に用いられている金属のピークスペクトル波長しか現れないので、データの補正が容易となるからである。
【００５５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における金属識別装置２を用いて被識別物５０を識別する様子を示す斜視図である。また、図８は、図７と同様に、識別時の様子を示す側面図である。
【００５６】
本実施の形態の金属識別装置２は、アーク放電装置１１と、光ファイバー１２と、分光計１３と、パーソナルコンピュータ１４と、ドリル（破損処理部（傷加工部材））１７と、を含んでいる。さらに、金属識別装置２は、被識別物５０を認識するための画像認識装置（図示せず）およびアーク放電装置１１に電圧を供給するための直流電源（図示せず）を含んでいる。
【００５７】
ドリル１７は、支持台１８上に載置されてコンベア１９上を搬送されてきた被識別物５０に対して傷をつけるために設けられており、アーク放電装置１１よりも搬送方向上流側に配置される。ドリル１７は、被識別物５０において、アーク放電時に放電電極１１２に対向する領域の少なくとも一部に、金属が露出する程度の深さの傷をつける。なお、傷加工部材として、ドリル１７のかわりに、図９に示すカッター２０や図１０に示す針２１等を利用することも可能である。
【００５８】
アーク放電装置１１は、被識別物５０の傷が加工された部分と放電電極１１２とを対向させて、放電を生じさせる。なお、本実施の形態におけるアーク放電装置１１は、実施の形態１で説明したアーク放電装置とほぼ同様の構成であるが、対電極１１３が二つに分割されておらずその先端に突起が形成されていない点と、導通判定装置が設けられていない点とが異なる。
【００５９】
図３に示したように、被識別物５０には、金属部５０ｂの表面に塗装膜、錆、および汚れ等からなる絶縁皮膜５０ａが存在する。そこで、金属部５０ｂの発光を起こしやすくするために、放電電極１１２と被識別物５０との間に、絶縁皮膜５０ａの絶縁破壊電圧よりも大きい電圧をかけることが好ましい。
【００６０】
しかし、被識別物５０をアースするための対電極１１３は絶縁皮膜５０ａを介して金属部５０ｂに接続されるので、金属部５０ｂと放電電極１１２との電位差を大きくすることも困難である。
【００６１】
そこで、本実施の形態の金属識別装置２においては、アーク放電装置１１によりアーク放電させる前に、被識別物５０の絶縁皮膜５０ａの表面に傷をつけて、絶縁皮膜５０ａの絶縁破壊電圧を低下させている。これにより、絶縁皮膜５０ａで被覆された被識別物５０であっても、被識別物５０と放電電極１１２との間に大きな電圧を印加することなく、放電を生じさせることができる。この放電により、放電電極１１２と金属部５０ｂとの間に存在する絶縁皮膜５０ａが燃えて除去され、露出した金属部５０ｂが励起発光する。
【００６２】
次に、金属識別装置２の金属識別処理動作について、図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は、金属識別装置２の構成を示すブロック図であり、図１２は、金属識別装置２の処理動作を示すフローチャートである。
【００６３】
画像認識装置１６が被識別物５０を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、ドリル駆動装置２２によりドリル１７を駆動して被識別物５０の表面に傷を加工する（ステップＳ１１およびステップＳ１２）。
【００６４】
次に、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ１３）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物５０との間に電圧が印加されてアーク放電が起こる（ステップＳ１４）。
【００６５】
その後の処理動作（ステップＳ１５〜ステップＳ１８）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ５〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００６６】
（実施の形態３）
図１３に、本発明の実施の形態３における金属識別装置３を用いて被識別物５０を識別する様子を示す。図１４は、図１３のＩＩ−ＩＩ断面図である。本実施の形態の金属識別装置３は、アーク放電装置１１と、光ファイバー１２と、分光計１３と、パーソナルコンピュータ１４とを含んでいる。さらに、金属識別装置３は、被識別物５０を認識するための画像認識装置（図示せず）およびアーク放電装置１１に電圧を供給するための直流電源（図示せず）も含んでいる。
【００６７】
本実施の形態の金属識別装置３は、実施の形態２で説明した金属識別装置２と同様に、被識別物５０の表面に傷をつけるための傷加工部材１１７が設けられているが、この傷加工部材１１７がアーク放電装置１１と一体的に設けられている点で異なる。本実施の形態におけるアーク放電装置１１には、本体部１１１、放電電極１１２、および対電極１１３が設けられている。対電極１１３は、放電電極１１２の周囲を囲むように形成されており、放電時に被識別物５０と放電電極１１２とのギャップをほぼ一定にするためのカバーとしても機能する。なお、本実施の形態における対電極１１３は、実施の形態２の金属識別装置２と同様に、二つに分割されておらず、その先端に突起も設けられていない。
【００６８】
図１４に示すように、傷加工部材１１７は、傷をつけるための刃１１７ａと、刃１１７ａを収容する収容部１１７ｂとにより形成されている。刃１１７ａは、被識別物５０の表面に傷をつける時以外は収容部１１７ｂ内に収容されている。
【００６９】
図１５は、対電極１１３を被識別物５０に接触させて、被識別物５０の放電を行う様子を示している。被識別物５０の表面において、放電時に放電電極１１２と対向する領域の一部に、傷加工部材１１７により傷５０ｃが形成される。このように放電前に傷５０ｃをつけて内側の金属部５０ｂの一部を露出させておくことで、絶縁皮膜５０ａの絶縁破壊電圧が低下する。従って、絶縁皮膜５０ａで被覆されている被識別物５０であっても、被識別物５０と放電電極１１２との間で放電を起こして被識別物５０の金属を発光させることができる。なお、金属識別装置３の金属識別処理動作は、金属識別装置２の場合とほぼ同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７０】
（実施の形態４）
図１６に、本発明の実施の形態４における金属識別装置４を用いて、被識別物５０を識別する様子を示す。本実施の形態の金属識別装置４は、アーク放電装置１１と、光ファイバー１２と、分光計１３と、パーソナルコンピュータ１４と、電極部２３とを含んでいる。さらに、金属識別装置４は、被識別物を認識するための画像認識装置（図示せず）およびアーク放電装置１１に電圧を供給するための直流電源（図示せず）を含んでいる。
【００７１】
アーク放電装置１１には、本体部１１１、放電電極１１２、およびカバー１１８が設けられている。カバー１１８は、絶縁材からなり、放電電極１１２の周囲を囲むように形成されている。さらに、カバー１１８は、放電時に被識別物５０と放電電極１１２とのギャップをほぼ一定にする機能、および光ファイバー１２を固定する機能も有する。
【００７２】
電極部２３は、放電時に被識別物５０をアースするために設けられた対電極であり、アース線２４に接続されたプローブ（針状電極）２３ａと、プローブ２３ａを制御するプローブ制御装置２３ｂとにより形成されている。プローブ制御装置２３ｂとしては、例えば、エアシリンダーまたはモータを使用する。
【００７３】
プローブ２３ａによれば、被識別物５０をアースする際、被識別物５０の表面の絶縁皮膜を破ることができる。従って、プローブ２３ａの先端は、絶縁皮膜を貫通して内部の金属部に到達できる。このように、プローブ２３ａによれば、表面が絶縁皮膜にて覆われている被識別物５０であっても内部の金属部をアースできるので、被識別物５０の金属部と放電電極１１２との間の電位差が大きくなり、放電電極１１２と被識別物５０との間で放電が起こりやすくなる。この放電により、放電電極１１２と被識別物５０の金属部との間に存在する絶縁皮膜が燃えて除去され、露出した金属部が励起発光する。
【００７４】
また、アーク放電装置１１の放電電極１１３が絶縁材からなるカバー１１８にて囲われており、カバー１１８の外側にプローブ２３ａが配置されるので、放電電極１１３とプローブ２３ａとの間での放電を抑制できる。
【００７５】
次に、金属識別装置４の金属識別動作について、図１７および図１８を参照しながら説明する。図１７は、金属識別装置４の構成を示すブロック図であり、図１８は、金属識別装置４の処理動作を示すフローチャートである。
【００７６】
画像認識装置１６が被識別物５０を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、プローブ制御装置２３ｂによりプローブ２３ａを被識別物５０の位置まで下降させる（ステップＳ２１およびステップＳ２２）。
【００７７】
プローブ２３ａが被識別物５０に接触したことが確認された後、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ２３）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物５０との間に電圧が印加されてアーク放電が起こる（ステップＳ２４）。
【００７８】
その後の処理動作（ステップＳ２５〜ステップＳ２８）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ５〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
（実施の形態５）
図１９に、本発明の実施の形態５における金属識別装置５のブロック図を示す。本実施の形態の金属識別装置５は、実施の形態４で説明した金属識別装置４とほぼ同様の構成であるが、被識別物の絶縁皮膜の厚みを測定する膜厚測定装置２５が設けられている点と、アーク放電装置１１の内部構成が異なる点とが異なる。金属識別装置５においては、アーク放電を行う前にパルス放電により被識別物の絶縁皮膜の一部を除去し、被識別物の金属成分のみをアーク放電にて発光させるために、アーク放電装置１１がパルス放電回路１１９、アーク放電回路１２０、および回路切換え装置１２１を含んでいる。すなわち、プローブ２３ａと共に、パルス放電回路１１９も、被識別物５０の表面の少なくとも一部を破損させる破損処理部として機能する。また、パーソナルコンピュータ１４には、膜厚測定装置２５の測定結果に応じてパルス放電時の印加電圧を設定するために、電源電圧データベース１４５が含まれている。
【００７９】
以上のような金属識別装置５によれば、アーク放電にて被識別物を発光させる前に予め絶縁皮膜が除去されるので、被識別物の金属成分のみを励起発光させることができる。これにより、表面に絶縁皮膜が存在する被識別物であっても識別可能となるという効果に加えて、識別精度が向上するという効果も得られる。
【００８０】
以下に、図１９のブロック図と共に、図２０に示すフローチャートも参照しながら、金属識別装置５の金属識別動作について説明する。
【００８１】
画像認識装置１６が被識別物の存在を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、プローブ制御装置２３ｂによりプローブ２３ａを被識別物の位置まで下降させる（ステップＳ３１およびステップＳ３２）。
【００８２】
次に、膜厚測定装置２５に含まれる膜厚測定用プローブ（図示せず）をモータ等により下降させて、被識別物の絶縁皮膜の膜厚を測定する（ステップＳ３３）。
【００８３】
膜厚測定装置２５の測定結果から、電源電圧データベース１４５に基づいてパルス放電時の印加電圧を決定する（ステップＳ３４）。その後、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ３５）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物との間に電圧が印加されてパルス放電が起こる（ステップＳ３６）。このパルス放電により、被識別物の絶縁皮膜の一部が除去される。
【００８４】
その後、回路切換え装置１２１により、パルス放電回路１１９からアーク放電回路１２０に切換えられる。その後の処理動作（ステップＳ３７〜ステップＳ４１）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ４〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。ただし、本実施の形態の金属識別装置５においては、最後に回路切換え装置１２１にてパルス回路に切換えておく（ステップＳ４２）。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００８５】
（実施の形態６）
図２１に、本発明の実施の形態６における金属識別装置６のブロック図を示す。本実施の形態の金属識別装置６は、実施の形態４で説明した金属識別装置４とほぼ同様の構成であるが、被識別物の絶縁皮膜の厚みを測定する膜厚測定装置２５が設けられている点と、アーク放電装置１１の内部構成が異なる点とが異なる。
【００８６】
金属識別装置６においては、膜厚測定装置２５の測定結果に基づいて、放電電極１１３の位置およびアーク放電時に放電電極１１３に印加される電圧が制御される。アーク放電装置１１には、放電電極１１３の位置を制御するための電極制御装置（第１の電極−試料間距離制御部）１２３が含まれている。
【００８７】
一般に、被識別物の絶縁皮膜が厚くなるに従い絶縁破壊電圧が高くなるので、アーク放電による被識別物の励起発光が起こりにくくなる。図２２に示すように、絶縁皮膜の膜厚が大きくなるに従い、絶縁破壊電圧が大きくなる。また、図２２より、絶縁皮膜の厚みが同じならば、放電電極１１３と被識別物とのギャップが小さいほど絶縁破壊電圧が小さくなることも確認できる。そこで、本実施の形態の金属識別装置６は、絶縁皮膜が厚い場合に放電電極１１３と被識別物とのギャップが小さくなるように、放電電極１１３の位置を制御する。さらに、アーク放電時の印加電圧も制御可能とすることで、より安定的な識別を行うことが可能となる。
【００８８】
次に、図２３を用いて、アーク放電装置１１における放電電極１１３の位置を制御する機構について説明する。アーク放電装置１１には、本体部１１１上にモータ取り付け金具１２３が設けられ、モータ１２４が取り付けられている。モータ１２４が駆動するとねじ部を有するモータ回転軸Ｍが回転し、それに伴いジョイント１２５が上下に移動する。ジョイント１２５は少なくとも二つの部分から構成されている。モータ回転軸Ｍと接続されるジョイント１２５Ａは、耐久性を考慮して金属にて形成されている。一方、放電電極１１２と接続する部分であるジョイント１２５Ｂは、絶縁物にて形成されている。また、図中１２６は、放電電極１１２に接続されるリード線１１６ａをアーク放電装置１１から外部に出すための空間である。
【００８９】
以下に、図２１のブロック図と共に、図２４に示すフローチャートも参照しながら、金属識別装置６の識別動作について説明する。
【００９０】
画像認識装置１６が被識別物の存在を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、プローブ制御装置２３ｂによりプローブ２３ａを被識別物の位置まで下降させる（ステップＳ４１およびステップＳ４２）。
【００９１】
次に、膜厚測定装置２５に含まれる膜厚測定用プローブ（図示せず）をモータ等により下降させて、被識別物の絶縁皮膜の膜厚を測定する（ステップＳ４３）。
【００９２】
次に、絶縁皮膜の膜厚が７５μｍ未満であるか否か判断し（ステップＳ４３）、絶縁皮膜の膜厚が７５μｍ未満である場合は、印加電圧１０ｋＶの時に放電電極１１２と被識別物とのギャップが１ｍｍ以上で放電可能であるか否か判定する（ステップＳ４４）。ギャップが１ｍｍ以上で放電可能であると判断した場合は、印加電圧１０ｋＶで放電可能な距離まで放電電極１１３を下降させる（ステップＳ４５）。ギャップが１ｍｍ以上で放電不可能であると判断した場合、ギャップ１ｍｍの位置まで放電電極１１３を下降させ（ステップＳ４６）、さらに放電可能な電圧に印加電圧を変更する（ステップＳ４７）。なお、ここで判断基準として用いた数値（膜厚７５μｍ、ギャップ１ｍｍ、印加電圧１０ｋＶ）は一例であって、他の数値を判断基準として用いることも可能である。また、印加電圧は演算処理回路１４１にて制御されている。
【００９３】
その後、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ４８）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物との間に設定された電圧が印加されて、アーク放電が起こる（ステップＳ４９）。測定スペクトルデータを得てから以降の処理動作（ステップＳ５０〜ステップＳ５３）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ５〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。ただし、本実施の形態の金属識別装置６においては、処理終了前に放電電極１１２の位置と印加電圧の値とを初期状態に戻しておく（ステップＳ５４およびステップＳ５５）。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００９４】
（実施の形態７）
図２５に、本発明の実施の形態７の金属識別装置７のブロック図を示す。本実施の形態の金属識別装置７は、実施の形態５で説明した金属識別装置６とほぼ同様の構成であるが、光ファイバー１２がアーク放電装置１１に対して位置変更可能に固定され、放電電極１１２の位置に応じて光ファイバー１２の位置を変化させる光ファイバー制御装置（集光部位置制御部）２６がさらに設けられている点で異なる。
【００９５】
金属識別装置７においては、被識別物の絶縁皮膜の厚みに応じて、放電電極１１２の位置およびアーク放電時の印加電圧が変更される。このように放電電極の位置や印加電圧が変更されると、アーク放電時の発光位置も変化する。そこで、金属識別装置７は、発光位置の変化に応じて光ファイバー１２の位置を変化させる。例えば、放電電極１１２の位置と印加電圧との組み合わせそれぞれに対して最も光強度の高い発光位置を記録したデータベース等を利用することにより、光ファイバー１２の位置を変化させる。これにより、光ファイバー１２にて集光される光量が増加するので、分光計１３に入力される光強度が大きくなり、より精度の高い識別を行うことができる。
【００９６】
次に、図２６を用いて、アーク放電装置１１に対して光ファイバー１２の位置（本実施の形態においては傾斜角）を変化させる機構について説明する。なお、放電電極１１２の位置を制御する機構は、金属識別装置６の場合と同様である。アーク放電装置１１の本体部１１１の側面に、モータ取り付け金具１２７が固定されている。モータ取り付け金具１２７にモータ１２８が取り付けられている。モータ１２８および光ファイバー１２はジョイント１２９を介して互いに結合しており、モータ１２８によりジョイント１２９が回転し、これに伴い光ファイバー１２が回転して角度調整される。
【００９７】
以下に、図２５のブロック図と共に、図２７に示すフローチャートも参照しながら、金属識別装置７の識別動作について説明する。
【００９８】
処理開始から光ファイバー１２の位置変更をするまでの処理動作（ステップＳ６１〜ステップＳ６６）は、実施の形態６で説明した金属識別装置６の処理動作（ステップＳ４１〜ステップＳ４６）と同じである。次に、光ファイバー制御装置２６（モータ１２８およびジョイント１２９）により、放電電極１１２の位置および印加電圧に応じて、光ファイバー１２の位置変更（角度調整）が行われる（ステップＳ６８）。これ以降の処理動作（ステップＳ６９〜ステップＳ７４）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ３〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。ただし、本実施の形態の金属識別装置７においては、処理終了前に放電電極１１２の位置と、光ファイバー１２の位置と、印加電圧の値とを、初期状態に戻しておく（ステップＳ７５〜ステップＳ７７）。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００９９】
（実施の形態８）
図２８に、本発明の実施の形態８における金属識別装置を用いて被識別物５０を識別する様子を示す。図２９は、放電電極１１２をクリーニングする様子を示す。本実施の形態の金属識別装置８は、アーク放電装置１１と、光ファイバー１２と、分光計１３と、パーソナルコンピュータ１４と、電極部２３と、放電電極１１２をクリーニングするための回転ブラシ（クリーニング部）２７と、回転ブラシ２７を回転させる回転ブラシ制御装置（クリーニング部）２８とを含んでいる。金属識別装置８は、さらに、被識別物を認識するための画像認識装置（図示せず）、アーク放電装置１１に電圧を供給するための直流電源（図示せず）、およびアーク放電装置１１を所定の位置に移動させるロボットアーム等のアーク放電装置用制御装置（図示せず）を含んでいる。３２は基準金属である。
【０１００】
金属識別装置８は、被識別物の識別処理を行う際に必要と判断されれば、図２９に示すように放電電極１１２の先端部を回転ブラシで研磨し、電極に付着している成分を除去する。これにより、放電電極１１２に付着した成分のために生じる誤識別を防ぐことができる。
【０１０１】
次に、金属識別装置８の識別動作について、図３０および図３１を参照しながら説明する。図３０は、金属識別装置８の構成を示すブロック図であり、図３１は、金属識別装置８の処理動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
画像認識装置１６が被識別物５０の存在を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、基準金属３２の位置までアーク放電装置１１を移動させる（ステップＳ８１およびステップＳ８２）。
【０１０３】
次に、画像認識装置１６により基準金属３２を確認した後、プローブ２３ａを下降させ、プローブ２３ａを基準金属３２に接触させる（ステップＳ８３およびステップＳ８４）。
【０１０４】
次に、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ８５）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と基準金属３２との間に電圧が印加されてアーク放電が起こる（ステップＳ８６）。
【０１０５】
アーク放電にて得られた光は、光ファイバー１２を経由して分光計１３に送られ、基準金属３２の発光スペクトルが測定される。測定された発光スペクトルにて測定スペクトルデータが得られる（ステップＳ８７）。この測定スペクトルデータが、パーソナルコンピュータ１４の測定データ格納メモリ１４５内に格納される。
【０１０６】
測定スペクトルデータが基準金属３２のスペクトルのみを含んでいるか否かを判断する（ステップＳ８８）。基準金属３２のスペクトル以外のスペクトルを含むと判断された場合、アーク放電装置１１を回転ブラシ２７の位置まで移動させて（ステップＳ８９）、回転ブラシ２７により放電電極１１２を研磨して付着物を除去する（ステップＳ９０）。
【０１０７】
基準金属３２のスペクトル以外のスペクトルが含まれないと判断した場合、アーク放電装置１１を被識別物５０の位置まで移動させる（ステップＳ９１）。プローブ２３ａを下降させ、被識別物５０に接触させる（ステップＳ９２）。これ以降の処理動作（ステップＳ９３〜ステップＳ９７）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ４〜ステップＳ７）と同じであるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態の金属識別装置８においては、最後にアーク放電装置１１を原点に移動させておく（ステップＳ９８）。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【０１０８】
（実施の形態９）
図３２は、本発明の実施の形態９の金属識別装置９のブロック図である。本実施の形態の金属識別装置９には、放電電極１１をクリーニングするためのクリーニング部として、エアブロー３０およびエアブロー制御装置３１が含まれている。このエアブロー３０およびエアブロー制御装置３１をアーク放電装置１１に固定して、放電中に被識別物５０の一部が付着しないように放電電極１１２にエアを吹きかけることにより、放電と並行して放電電極１１２のクリーニングを行うことができる。従って、放電の前後にクリーニングを行う必要がなくなり、識別がより簡便となる。
【０１０９】
図３３は、金属識別装置９の処理動作を示すフローチャートである。　画像認識装置１６が被識別物５０の存在を確認した場合、パーソナルコンピュータ１４の演算処理回路１４１はその情報を受けて、プローブ２３ａを下降させる（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）。
【０１１０】
次に、直流電源１５のスイッチがオンとなり（ステップＳ１０３）、さらにエアブロー３０のスイッチがオンとなった後に（ステップＳ１０４）、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物５０との間に電圧が印加されてアーク放電が起こる（ステップＳ１０５）。アーク放電後にエアブロー３０のスイッチがオフとなる（ステップＳ１０６）。
【０１１１】
その後の処理動作（ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０）は、実施の形態１で説明した金属識別装置１の処理動作（ステップＳ５〜ステップＳ８）と同じであるため、ここではその説明を省略する。また、演算処理回路１４１における具体的な識別方法についても、金属識別装置１の場合と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【０１１２】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０の金属識別装置は、実施の形態１で説明した金属識別装置１と同様の構成であるが、金属識別方法が異なる。以下に、金属識別装置の金属識別方法について、図５のブロック図と共に図３４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１１３】
画像認識装置１６による被識別物５０の確認（ステップＳ１１１）から直流電源のスイッチをオンとするまで（ステップＳ１１３）までは、金属識別装置１と同じである。
【０１１４】
次に、アーク放電装置１１の放電電極１１２と被識別物５０との間に電圧が印加されてアーク放電が起こる（ステップＳ１１４）。アーク放電にて得られた光は、光ファイバー１２を経由して分光計１３に送られ、単位時間ごとに区切って、被識別物５０の発光スペクトルの測定が複数回測定される。従って、経過時間の異なる複数の測定スペクトルデータが得られる。測定された発光スペクトルにて、測定スペクトルデータが得られる（ステップＳ１１５）。この測定スペクトルデータは、パーソナルコンピュータ１４の測定データ格納メモリ１４５内に格納される。
【０１１５】
次に、測定スペクトルデータ数が２以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１６）。測定スペクトルデータ数が２未満である場合は、再度アーク放電が行われ、発光スペクトルが測定される。
【０１１６】
測定スペクトルデータ数が２以上である場合、演算処理回路１４１により、時間の経過に伴い減衰するスペクトル成分があるか否かが判断され（ステップＳ１１７）、減衰成分が無いと判断された場合は、測定スペクトルデータ全てとスペクトルデータベース１４３中の標準試料のスペクトルデータとを比較して、金属を識別する（ステップＳ１１８）。一方、減衰成分が有ると判断された場合は、減衰成分以外の測定スペクトルデータと、スペクトルデータベース１４３中の標準試料のスペクトルデータとを比較して、金属を識別する（ステップＳ１１９）。
【０１１７】
金属を識別した結果をディスプレイに表示し（ステップＳ１２０）、直流電源のスイッチをオフにした（ステップＳ１２１）後、処理は終了する。
【０１１８】
以上のように、金属識別装置による金属識別方法は、アーク放電により得られる発光スペクトルを単位時間ごとに区切って複数回測定し、得られた複数個の測定スペクトルデータを用いて減衰成分の有無を判断し、減衰成分を絶縁皮膜に含まれる成分のスペクトルであるとみなして、識別行う。絶縁皮膜は放電時間の経過と共に蒸発して減衰すると考えられるため、時間の経過ごとに測定を行って発光スペクトルの減衰成分を全スペクトルから除くことにより、被識別物５０の金属のみの発光スペクトルが得られるからである。
【０１１９】
（実施の形態１１）
図３５は、本発明の実施の形態１１の金属識別装置のブロック図である。本発明の実施の形態１１の金属識別装置１０は、実施の形態１で説明した金属識別装置１とほぼ同様の構成であるが、識別方法が異なる。以下に、金属識別装置の金属識別方法について、図３５のブロック図と共に図３６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１２０】
本実施の形態の金属識別装置１０の金属識別方法においては、まず、被識別物の表面の塗装の判別を行う。実施の形態１０で説明した金属識別方法と同様に、単位時間経過ごとに測定した複数の発光スペクトルを用いて減衰成分を得て、この減衰成分から塗装の種類を判別する。従って、減衰成分を得るまでの金属識別装置１０の処理動作（ステップＳ１３１〜ステップＳ１３７）は、実施の形態１０で説明した処理動作（ステップＳ１１１〜ステップＳ１１７）と同じである。
【０１２１】
また、金属識別装置１０には、各塗装に応じたスペクトルデータベースが設けられている。図３５においては、塗装なしデータベース、塗装Ａデータベース、塗装Ｂデータベース、および塗装Ｃデータベースが例として示されている。従って、金属識別装置１０は、判別された塗装の種類に応じてスペクトルデータベースを選択して、測定スペクトルデータと比較して金属の種類を識別する（ステップＳ１３８、ステップＳ１３９）。その後、識別結果をディスプレイに表示し（ステップＳ１４１）、直流電源１５のスイッチをオフとなる（ステップＳ１４２）。
【０１２２】
なお、以上の実施の形態１〜１１において説明した金属識別装置および金属識別方法は本発明の一例であって、これらを様々に組み合わせることも可能である。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明の金属識別装置および金属識別方法によれば、低コストで簡便に金属の種類を識別でき、表面に塗装膜等の絶縁皮膜がある金属であっても、被識別物を分解することなく短時間で精度良く金属の種類を識別することができる。また、識別に要する時間も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す斜視図である。
【図２】図１に示すアーク放電装置のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図２に示すアーク放電装置が被識別物に接触した状態を示す断面図である。
【図４】アーク放電装置の対電極の形状の例を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の金属識別装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す側面図である。
【図９】傷加工部材として用いるカッターを示す側面図である。
【図１０】傷加工部材として用いる針を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の金属識別装置のブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態３における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示すアーク放電装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１５】図１４に示すアーク放電装置が被識別物に接触した状態を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の金属識別装置のブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態５の金属識別装置のブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態５の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態６の金属識別装置のブロック図である。
【図２２】絶縁皮膜厚さと絶縁破壊電圧との関係を示すグラフである。
【図２３】放電電極の位置を制御する機構について説明する断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態７の金属識別装置のブロック図である。
【図２６】光ファイバーの位置を制御する機構について説明する断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態７の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図２８】本発明の実施の形態８における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示す斜視図である。
【図２９】放電電極をクリーニングする様子を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態８の金属識別装置のブロック図である。
【図３１】本発明の実施の形態８の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図３２】本発明の実施の形態９における金属識別装置を用いて被識別物を識別する様子を示すブロック図である。
【図３３】本発明の実施の形態９の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図３４】本発明の実施の形態１０の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【図３５】本発明の実施の形態１１の金属識別装置のブロック図である。
【図３６】本発明の実施の形態１１の金属識別装置の金属識別処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０　　金属識別装置
１１　　アーク放電装置
１２　　光ファイバー
１３　　分光計
１４　　パーソナルコンピュータ
１５　　直流電源
１６　　画像認識装置
１７　　ドリル
１８　　支持台
１９　　コンベア
２０　　カッター
２１　　針
２２　　ドリル駆動装置
２３　　電極部
２３ａ　　プローブ
２３ｂ　　プローブ制御装置
２５　　膜厚測定装置
２６　　光ファイバー制御装置
２７　　回転ブラシ
２８　　回転ブラシ制御装置
３０　　エアブロー
３１　　エアブロー制御装置
３２　　基準金属
５０　　被識別物
５０ａ　　絶縁皮膜
５０ｂ　　金属部
５０ｃ　　傷
１１１　　本体部
１１２　　放電電極
１１３　　対電極
１１３ａ，１１３ｂ　　分割電極
１１４　　導通判定装置
１１５ａ，１１５ｂ　　突起
１１６ａ　　リード線
１１６ｂ　　リード線
１１７　　傷加工部材
１１７ａ　　刃
１１７ｂ　　収容部
１１８　　カバー
１１９　　パルス放電回路
１２０　　アーク放電回路
１２１　　回路切換え装置
１２３　　電極制御装置
１２４　　モータ
１２５　　ジョイント
１２６　　支持体
１２７　　モータ取り付け金具
１２８　　モータ
１２９　　ジョイント
１４１　　演算処理回路
１４２　　ディスプレイ
１４３　　スペクトルデータベース
１４５　　電源電圧データベース
【図１】
2004003988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004003988.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004003988.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2004003988.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2004003988.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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