(57)【要約】【課題】  プラスチックペレットからの後方散乱光により、変色ペレット、異物混入ペレットや異形ペレットを検出し、これらのペレットの的確な除去を行うことができるプラスチックペレット選別機を提供する。【解決手段】  プラスチックペレット選別機において、落下するプラスチックペレット２１の両側に対になるように、光源とラインセンサ装置とを備えるラインセンサカメラを配置し、前記光源からの照射光の後方散乱光を測定することにより、前記プラスチックペレット２１の異物、黒色、異形を検知して、前記プラスチックペレット２１の良品と不良品との選別を行うプラスチックペレット選別機であって、前記光源として前記落下するプラスチックペレット２１の上下方向に一対の蛍光灯２３を配置し、この一対の蛍光灯２３はそれぞれ遮蔽円筒体２４を備え、この遮蔽円筒体２４の窓２４Ａにシリンドリカルレンズ２５を配置し、このシリンドリカルレンズ２５からの光を前記落下するプラスチックペレット２１へ照射する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
落下するプラスチックペレットの両側に対になるように、光源とラインセンサ装置とを備えるラインセンサカメラを配置し、前記光源からの照射光の後方散乱光を測定することにより、前記プラスチックペレットの異物、変色、異形を検知して、前記プラスチックペレットの良品と不良品との選別を行うプラスチックペレット選別機であって、前記光源として前記落下するプラスチックペレットの上下方向に一対の蛍光灯を配置し、該一対の蛍光灯はそれぞれ遮蔽円筒体を備え、該遮蔽円筒体の窓にシリンドリカルレンズを配置し、該シリンドリカルレンズからの光を前記落下するプラスチックペレットへ照射することを特徴とするプラスチックペレット選別機。
【請求項２】
請求項１記載のプラスチックペレット選別機において、前記落下するプラスチックペレットからの反射光は、防塵窓を透過して前記一対の蛍光灯の間に配置されるシリンドリカルレンズを介して後方に配置されるラインセンサ装置で検知することを特徴とするプラスチックペレット選別機。
【請求項３】
請求項２記載のプラスチックペレット選別機において、前記ラインセンサ装置は、前記一対の蛍光灯の間に配置されるシリンドリカルレンズ側から広角レンズと色ガラスフィルタとラインセンサとを具備することを特徴とするプラスチックペレット選別機。
【請求項４】
請求項１記載のプラスチックペレット選別機において、前記プラスチックペレットの不良品が検知されるとエアエジェクタを駆動し、前記プラスチックペレットの不良品をエアーで吹き飛ばして、不良品経路へ導くことを特徴とするプラスチックペレット選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックペレット選別機に係り、特に、プラスチック（合成樹脂）に混入する異物、変色、異形などを除去することができるプラスチックペレット選別機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属の代替材料としてのエンジニアリングプラスチック（エンプラ・スーパーエンプラ）は一般的に用いられるようになってきた。
【０００３】
このエンジニアリングプラスチックが汎用化されることにより、自動車、家電、ＯＡ機器、医療機器、電子機器などのさまざまな分野での用途拡大が進んでいる。
【０００４】
このような経緯から、エンジニアリングプラスチックの品質管理が要求されるようになってきている。
【０００５】
このエンジニアリングプラスチック時代の到来とともに、エンジニアリングプラスチックペレットに混入する異物、変色、異形のプラスチックの除去が重要になってきている。
【０００６】
これらの種々の異物混入は、樹脂の製造時、搬送過程、成形加工時、リサイクル（スプール・ランナー）、その他の段階で発生する。
【０００７】
以下、異物混入について詳細に説明する。
【０００８】
プラスチックペレットに混入する異物は、外部から混入する異物（ゴミ、パイプライン切り換え弁部の残さ、搬送パイプのつなぎ目などに残った残さなど）と、原料が焼けなどにより変質した異物に大きく区分される。
【０００９】
原料から来る問題では、主に押出し機の熱処理工程で発生する変色、押出し工程のＴ−ダイで発生する付着物（目ヤニ、ダイ花）である。
【００１０】
樹脂製造のプロセスにおいても、これまで以上の変色、焼け（黄ばみ）、目ヤニ等の混入を防ぐ努力が要請されている。
【００１１】
なお、大きな変色点は、成形機の中で、更に砕かれ、小さな変色点に分散させて不良を拡大しかねない危険がある。
【００１２】
また、従来の技術として、本願発明者らによって提案された穀粒などの被選別粒の不良品の選別を行う色彩選別機がある（下記特許文献１参照）。
【００１３】
さらに、樹脂ペレットの着色粒除去装置や装置やペレット選別機（下記特許文献２、３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１５６４４７号公報
【特許文献２】特開平２−２５３８９１号公報
【特許文献３】特開２００６−０２６４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記したように、エンジニアリングプラスチックペレットの品質の向上は不可欠のものとなってきた。
【００１５】
そのため、これまで蓄積されてきた米業界の色彩選別機のノウハウを活かし、プラスチックペレットに適した工夫を随所に加え、最小限のコストでプラスチックペレット選別を行うようにした。
【００１６】
本発明は、上記状況に鑑みて、プラスチックペレットからの後方散乱光により、変色ペレット、異物混入ペレットや異形ペレットを検出し、これらのペレットの的確な除去を行うことができるプラスチックペレット選別機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】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕落下するプラスチックペレットの両側に対になるように、光源とラインセンサ装置とを備えるラインセンサカメラを配置し、前記光源からの照射光の後方散乱光を測定することにより、前記プラスチックペレットの異物、変色、異形を検知して、前記プラスチックペレットの良品と不良品との選別を行うプラスチックペレット選別機であって、前記光源として前記落下するプラスチックペレットの上下方向に一対の蛍光灯を配置し、この一対の蛍光灯はそれぞれ遮蔽円筒体を備え、この遮蔽円筒体の窓にシリンドリカルレンズを配置し、このシリンドリカルレンズからの光を前記落下するプラスチックペレットへ照射することを特徴とする。
【００１８】
〔２〕上記〔１〕記載のプラスチックペレット選別機において、前記落下するプラスチックペレットからの反射光は、防塵窓を透過して前記一対の蛍光灯の間に配置されるシリンドリカルレンズを介して後方に配置されるラインセンサ装置で検知することを特徴とする。
【００１９】
〔３〕上記〔２〕記載のプラスチックペレット選別機において、前記ラインセンサ装置は、前記一対の蛍光灯の間に配置されるシリンドリカルレンズ側から広角レンズと色ガラスフィルタとラインセンサとを具備することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載のプラスチックペレット選別機において、前記プラスチックペレットの不良品が検知されるとエアエジェクタを駆動し、前記プラスチックペレットの不良品をエアーで吹き飛ばして、不良品経路へ導くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プラスチックペレットからの後方散乱光により、異物ペレット、変色混入ペレットや異形ペレットを検出し、これらのペレットの的確な除去を行うことができるプラスチックペレット選別機を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のプラスチックペレット選別機は、落下するプラスチックペレットの両側に対になるように、光源とラインセンサ装置とを備えるラインセンサカメラを配置し、前記光源からの照射光の後方散乱光を測定することにより、前記プラスチックペレットの異物、変色、異形を検知して、前記プラスチックペレットの良品と不良品との選別を行うプラスチックペレット選別機であって、前記光源として前記落下するプラスチックペレットの上下方向に一対の蛍光灯を配置し、この一対の蛍光灯はそれぞれ遮蔽円筒体を備え、この遮蔽円筒体の窓にシリンドリカルレンズを配置し、このシリンドリカルレンズからの光を前記落下するプラスチックペレットへ照射することを特徴とする。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施例を示すプラスチックペレット選別機の模式図である。
【００２４】
この図において、２はプラスチックペレット１を溜めるホッパ、３は振動フィーダ、４はロールフィーダ、５は基準板、６は一対のラインセンサカメラ、７は一対の光源、８はエアエジェクタ、９は良品経路、１０は不良品経路である。
【００２５】
図１に示すように、プラスチックペレット１は、ホッパ２から供給され、振動フィーダ３で振動が加えられてロールフィーダ４に送られる。そして、プラスチックペレット１は、ロールフィーダ４から落下して基準板５を通過する。落下したプラスチックペレット１はその両側に配置される一対のラインセンサカメラ６で撮像されて、良品・不良品の選別が行われる。
【００２６】
選別された不良品は、エアエジェクタ７で吹き飛ばされて不良品経路１０から排出され、良品は良品経路９から取り出される。
【００２７】
ここで、一対のラインセンサカメラ６は、プラスチックペレット１からの後方散乱光を捕捉して、ラインセンサの感度を有効に利用するようにしている。
【００２８】
また、このプラスチックペレット選別機によれば、落下するプラスチックペレット１の両側に光源からの照射光を照射するようにしたので、落下するプラスチックペレット１の全面を照射することができ、プラスチックペレット１の良品、不良品の選別を的確に行うことができる。また、一対の蛍光灯にそれぞれ遮蔽円筒体を備え、この遮蔽円筒体の窓にシリンダー形状の凸レンズを配置し、蛍光灯よりの光束を効率良く焦光照射するように構成されている。従来の漫然と照射する方法とは異なり、ペレット識別感度を上げる効果がある。
【００２９】
まず、プラスチックペレットの光散乱の性質について説明する。
【００３０】
図２は本発明に係るプラスチックペレットの光散乱の説明図である。
【００３１】
この図において、１１はプラスチックペレット、１２は照射光、１３はプラスチックペレット１１の表面反射光１３Ａとプラスチックペレット１１の内部反射光１３Ｂからなる後方散乱光、１４はプラスチックペレット１１の表面反射光１４Ａとプラスチックペレット１１の内部透過光１４Ｂからなる前方散乱光である。
【００３２】
前方散乱光１４を測定する場合、前方散乱光１４のうち内部透過光１４Ｂには、プラスチックペレット１１の形状と色に依存した情報が含まれるが、プラスチックペレット１１に当たらずに通過する側面の光量と表面反射光１４Ａが大きく、ラインセンサの背景雑音光を増大させて飽和させる可能性がある。また、プラスチックペレット１１の形状が変則的であると、内部透過光１４Ｂはほとんど存在しない。
【００３３】
一方、後方散乱光１３には、プラスチックペレット１１の表面からの反射光１３Ａとプラスチックペレット１１の内部に屈折して入り戻る内部反射光１３Ｂが存在する。プラスチックペレット１１の表面反射光１３Ａは、プラスチックペレット１１の形状に依存し、内部反射光１３Ｂはプラスチックペレット１１の形状と異物の色や形に依存した情報を含む。一般に、プラスチックの表面反射光１３Ａや内部反射光１３Ｂの反射率は４〜５％程度である。後方散乱光１３の測定には、通過光などの影響が無いので、ラインセンサの感度を有効に使える利点がある。
【００３４】
上記したようなプラスチックペレットの光散乱の性質から、本発明によるプラスチックペレット１１の選別では、プラスチックペレット１１が透明体でも後方散乱光１３を捕捉するように構成した。なお、前方散乱光１４を測定する方法では、通過光をレンズの非焦点作用を用いて拡散させることも可能であるが、雑音光は残余する。
【００３５】
図３は本発明の実施例を示すプラスチックペレット選別機の要部構成図、図４はその選別機のシリンドリカルレンズと広角レンズによる光線軌跡図であり、図４（ａ）は光線側面図、図４（ｂ）は光線上面図である。
【００３６】
これらの図において、２１は落下プラスチックペレット、２２は防塵窓、２３は蛍光灯、２４はその蛍光灯２３を覆う遮蔽円筒体（アルミニウム製でよい）であり、内部は白色あるいは鏡面仕上げ、外部は艶消し黒色である。２４Ａは遮蔽円筒体２４の窓、２５は蛍光灯からの光を取り出すシリンドリカルレンズ、２６は落下プラスチックペレット２１からの反射光を透過するシリンドリカルレンズ、２７はシリンドリカルレンズ２６からの透過光を通す窓２７Ａを有する遮光板（艶消し黒色）、２８は窓２７Ａを通過した光を受ける広角レンズ、２９は広角レンズ２８を透過した光を受ける色ガラスフィルタ、３０は色ガラスフィルタ２９を透過した光を受けるラインセンサである。
【００３７】
従来のプラスチックペレット選別機は、以下のような問題点が挙げられる。
【００３８】
（１）蛍光灯からの光量の大半が無駄になっている。
【００３９】
（２）蛍光灯の光が機器内部で乱反射して、ラインセンサカメラに背景雑音光を作っており、ラインセンサはその背景雑音光で飽和出力となっている。
【００４０】
（３）広角レンズで、プラスチックペレットを見込む光路がスリット及び蛍光灯で遮られており、後方散乱光を最大限に捕捉していない。つまり、プラスチックペレットからの情報を得るためには、図２に示した後方散乱光１３をできるだけ広角に捕捉しないと識別情報が得られ難い。
【００４１】
（４）プラスチックペレット位置とカメラレンズまでの距離があるので、プラスチックペレットを見込む角が小さく、従って、後方散乱光の捕捉率が低く、真の信号強度が弱い。
【００４２】
（５）従来の選別機の振動によるプラスチックペレットの分散では、１ラインに２０〜３０個程度と推測されるが、ラインセンサのピクセル数から考えて、もっと密にした方が良い。
【００４３】
蛍光灯２３の照射光は、シリンドリカルレンズ（あるいはシリンダーフレネルレンズでもよい）２５で集光して照射する。なお、蛍光灯２３を覆う遮蔽円筒体２４を設け、乱反射光の発生を抑え有効光量の増大を図る。
【００４４】
また、図４（ａ）に示すように、プラスチックペレット３１からのＹ方向の広角後方散乱光をできるだけ捕捉するように、シリンドリカルレンズ３２の開口角θを大きくした方が良いことが分かる。そのため、シリンドリカルレンズ３２は、開口角θを大きくできるシリンダーフレネルレンズでも良い。
【００４５】
さらに、図４（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ３２はＸ方向には作用しないので、広角レンズ３３の結像関係を用いて、プラスチックペレット３１の像をラインセンサ３４に結像させれば、プラスチックペレット３１の位置は精度良く検出できる。
【００４６】
レンズ系３２〜３３による結像は、図４（ａ）の結像パターンに示すようにラインセンサ面ではＹ軸方向に長い楕円パターンとなるので、ラインセンサ３４のピクセル形状は、光量をできるだけ検出するために、縦長のものが良い。
【００４７】
図５は本発明に係るプラスチックペレット層幅を撮像範囲に入れるための説明図である。
【００４８】
この図において、４１はプラスチックペレット、４２はシリンドリカルレンズ、４３は広角レンズ、４４はラインセンサである。
【００４９】
プラスチックペレット層幅Ｄは狭いほど、最大画角Θまで距離Ｌを短くできるので、Ｙ方向の散乱光の捕捉角を大きくして、散乱光の検出量を増加させることができる。それ故に、画角Θが大きい広角レンズ程Ｘ方向の散乱光の捕捉にも有効である。
【００５０】
また、上記したように、ラインセンサ４４のピクセルサイズを縦長の大きいもの（例えば、〜８×２００μｍ）で、２４００ビットの１〜１０ＭＨｚ位にすることにより、受光量の増大化を図り、信号強度をあげて、位置決めの高精度化及び高速化が図れ、プラスチックペレット４１の情報量を増加させる。
【００５１】
また、プラスチックペレット４１の変色などで、後方散乱光に識別できるスペクトルが存在する場合には、分光分布蛍光灯か、図３に示す色ガラスフィルタ２９などを用いて識別効率をあげてもよい。ハロゲン白色蛍光灯を常備して、色ガラスフィルタ（蛍光灯より安価）を外部操作で入れ換えて適宜測定するオプションを設けるようにしてもよい。
【００５２】
図６は本発明の実施例を示すラインセンサカメラからの想定プラスチックペレット反射信号出力波形を示す図である。
【００５３】
プラスチックペレットの選別は、ラインセンサ信号強度の選別レベル５１にあるものを良品となし、ラインセンサ信号強度の選別レベル５１から外れるものを不良品、例えば、変形プラスチックペレット５２、微小粒プラスチックペレット５３、星形プラスチックペレット５４、変色体プラスチックペレット５５、混入異物５６などは不良品とし、そうでない正常成型プラスチックペレット５７は良品として識別する。星形ペレットからの散乱光とペレット内部乱反射による高強度散乱光を区別するためにレベル５１を適宜選択する。
【００５４】
このように、異物ペレット、変色ペレット、異形のペレットは、両側に配置される２台のラインセンサカメラで検知されるとともに、この検知と同時にエアエジェクタからのエアーにより吹き飛ばされて、不良品経路から排出される。
【００５５】
色目によっては、条件投色の原理を利用して、より明確に異物を検出できるように、ランプの種類も数種類用意することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のプラスチックペレット選別機は、異物混入ペレット、変色ペレットや異形ペレットの的確な除去を行うことができるプラスチックペレット選別機として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例を示すプラスチックペレット選別機の模式図である。
【図２】本発明に係るプラスチックペレットの光散乱の説明図である。
【図３】本発明の実施例を示すプラスチックペレット選別機の要部構成図である。
【図４】本発明の実施例を示すプラスチックペレット選別機のシリンドリカルレンズと広角レンズによる光線軌跡図である。
【図５】本発明に係るプラスチックペレット層幅を撮像範囲に入れるための説明図である。
【図６】本発明の実施例を示すラインセンサカメラからの想定プラスチックペレット反射信号出力波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１１，３１，４１    プラスチックペレット
２    ホッパ
３    振動フィーダ
４    ロールフィーダ
５    基準板
６    一対のラインセンサカメラ
７    一対の光源
８    エアエジェクタ
９    良品経路
１０    不良品経路
１２    照射光
１３    後方散乱光
１３Ａ    プラスチックペレットの表面反射光
１３Ｂ    プラスチックペレットの内部反射光
１４    前方散乱光
１４Ａ    プラスチックペレットの表面反射光
１４Ｂ    プラスチックペレットの内部透過光
２１，３１，４１    落下プラスチックペレット
２２    防塵窓
２３    蛍光灯
２４    遮蔽円筒体
２４Ａ    遮蔽円筒体の窓
２５    シリンドリカルレンズ（蛍光灯からの光を取り出す）
２６    シリンドリカルレンズ（落下プラスチックペレットからの反射光を透過する）
２７    遮光板
２７Ａ    シリンドリカルレンズからの透過光を通す窓
２８，３３，４３    広角レンズ
２９    色ガラスフィルタ
３０，３４，４４    ラインセンサ
３２，４２    シリンドリカルレンズ
５１    ラインセンサ信号強度の選別レベル
５２    変形プラスチックペレット
５３    微小粒プラスチックペレット
５４    星形プラスチックペレット
５５    変色体プラスチックペレット
５６    混入異物
５７    正常成型プラスチックペレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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