JPH0989787A - 流体の異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流路を流れる流体の全量に対する異物検出を
正確に行う。 【解決手段】 流路８内を移動する溶融樹脂に光ビーム
を照射し、透過光から該樹脂中に含まれる異物を検査す
る流体の異物検査装置において、流路に、樹脂の移動方
向の軸線のまわりに９０度ずらすとともに、該流路の長
手方向に複数箇所タンデムに配設された第１及び第２の
透光部１１，１２を介して、第１及び第２の投光器１
３，１４から樹脂に光ビームを照射する。第１及び第２
の受光器１５，１６は、樹脂を透過する光ビームを受光
し、受光した各光ビームの受光レベルに応じて、樹脂中
に含まれる異物の大きさを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動する透過性の
流体、特に押出機から押し出されて移動する溶融樹脂中
に含まれる異物を検査する流体の異物検査装置に関す
る。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、この種の異物検査装置は、
例えば特願平４−２１０２８３号公報に示すように、押
出機から押し出される溶融樹脂を移送するアダプタ内の
途中に透光部を設け、外部の投光器からアダプタ内の樹
脂流路内の溶融樹脂を横切るように走査された光ビーム
を、上記透光部を介して透過させて受光器に入射させ、
上記溶融樹脂内の異物を検出していた。

【０００３】このような装置では、アダプタの光ビーム
投光位置は、光ビームの投光器から受光器側に至る流路
幅を、焦点深度幅以下に絞り、流路の光ビーム通過方向
のいずれかの位置に異物が存在しても、異物が光ビーム
径を所定量以上遮った場合に異物を検出していた。この
アダプタの透光部は、透明体で、かつ耐熱性が必要であ
ることからガラスが用いられており、２枚のガラス板に
Ｒを付けた切り欠け部を設け、その切り欠け部を向かい
合わせにして流路を構成したものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このＲ付き
ガラスを用いたものでは、光の屈折により、異物検出が
不可能となったり、異物の大きさを正確に判定できなく
なるという問題点があった。そこで、矩形の流路を構成
したガラスを用いて光の屈折を軽減させるものもある
が、この場合には、流路の四隅で樹脂の停滞が生じ、流
路を流れる樹脂全量に対する異物検出が出来ないという
問題点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、流路を流れる流体の全量に対する異物検出を正確に
行うことができる流体の異物検出装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、移動する透過性の流体、例えば溶融樹
脂に光ビームを照射し、透過光から該溶融樹脂中に含ま
れる異物を検査する流体の異物検査装置において、前記
透過性の溶融樹脂を移送する流路に、前記溶融樹脂の移
動方向の軸線のまわりに所定角度回転させて相違させる
とともに、該流体移送通路の長手方向に複数箇所タンデ
ムに配設される透光部と、前記透光部に対応して設けら
れ、前記溶融樹脂の移動方向を横切る方向に、レーザ等
の光源からの前記光ビームを走査して該各透光部を介し
て該溶融樹脂に照射する投光器からなる投光手段と、前
記投光器に対応して設けられ、前記各走査毎に、前記溶
融樹脂内を透過した前記各光ビームを受光し、該受光し
た各光ビームの受光レベルに応じて、前記溶融樹脂中に
含まれる異物の大きさを検知する受光器からなる受光手
段とを備えた流体の異物検査装置が提供され、一方の透
光部を透過した光ビームを受光器で受光することによっ
て異物検出が行われた後、樹脂は、移動する溶融樹脂の
移動方向の軸線のまわりに回転させて相違する位置に設
けられた他の透光部に導かれる。一方の透光部で異物検
出できない位置を通過した溶融樹脂の部分を、他方の透
光部で光検出が可能な位置に流す。

【０００７】請求項２では、前記各透光部は、前記流路
に、溶融樹脂の移動方向の軸線のまわりに、１５度から
１６５度の範囲で回転させて相違させてタンデムに配設
され、流路を流れる溶融樹脂全量の光ビーム透過を可能
にする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る流体の異物検査装置
の実施例を図１乃至図１３に基づいて説明する。図１
は、本発明に係るプラスチック押出機の異物検査装置の
構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ断面
図、図３は、同じくＹ−Ｙ断面図である。

【０００９】図において、異物検査装置は、例えばプラ
スチック押出機１に取り付けられた２つの第１及び第２
の透光部１１，１２と、第１及び第２の透光部１１，１
２を介してレーザや発光ダイオード等からなる光源１３
ａ，１４ａからの光ビームＡ，Ｂの投受光を行う第１及
び第２の投光器１３，１４と第１及び第２の受光器１
５，１６とから構成されており、押出機１で形成された
溶融樹脂（例えばポリエチレン）中の異物を検出してい
る。

【００１０】プラスチック押出機１は、スクリュー２を
内蔵した押出機本体３を有する。押出機本体３のスクリ
ュー２の先端には、ブレーカプレート４が設けられ、こ
のブレーカプレート４の全面にはスクリーン５が配置さ
れている。押出機本体３の先端には、アダプタ６を介し
てクロスヘッド７が接続されている。押出機１内のプラ
スチックは、スクリュー２の回転に伴って押出機本体３
から押し出され、アダプタ６内のプラスチック流路８を
経てクロスヘッド７に供給される。そして、このプラス
チックは、クロスヘッド７を貫通する導体９の外周面に
押出被覆され、これによりケーブル１０が製造されるよ
うになっている。

【００１１】このアダプタ６の途中には、プラスチック
流路８の長手方向の一部を横切る対向箇所に、ガラス等
からそれぞれなる第１及び第２の透光部１１，１２が形
成され、かつ第１及び第２の透光部１１，１２はプラス
チック流路８の長手方向のまわりにずらして（回転させ
て）相違させてタンデムに配設されている。この第１及
び第２の透光部１１，１２を、プラスチックの移動方向
の軸線のまわりに１５度以上ずらして配設すると、第１
の透光部１１では光ビームが投光されないプラスチック
部分が、第２の透光部１２では完全に光ビームが投光さ
れる位置に現れることとなり、これによりプラスチック
の全量に対して異物検出が行われる。

【００１２】２箇所の透光部１１，１２の角度は、小さ
い方が両者の間の距離を短くでき、スペースの面からも
有利ではあるが、この角度が１０度未満では、第１の透
光部１１で検出不可能な部分が、第２の透光部１２でも
完全には検出可能とならないことが、実験の結果より明
らかとなっている。プラスチックの全量での異物検出が
可能な場合の２箇所の透光部１１，１２の角度と距離の
関係は、実験の結果から、下記 角度が１５度の場合、距離は、透光部における流路の光
ビーム走査方向のサイズ×１未満 角度が４５度の場合、距離は、透光部における流路の光
ビーム走査方向のサイズ×３未満 角度が９０度の場合、距離は、透光部における流路の光
ビーム走査方向のサイズ×５未満 角度が１３５度の場合、距離は、透光部における流路の
光ビーム走査方向のサイズ×３未満 角度が１６５度の場合、距離は、透光部における流路の
光ビーム走査方向のサイズ×１未満 の値が適していることが分かった。

【００１３】なお、本実施例では、この第１及び第２の
透光部１１，１２は、プラスチックの流れ方向の軸線の
まわりに９０度ずらした（回転させた）位置に配設され
ている。アダプタ６の一方の外側には、光源１３ａ，１
４ａ、光走査手段１３ｂ，１４ｂ、集光レンズ１３ｃ，
１４ｃ等からなる第１及び第２の投光器１３，１４が、
第１及び第２の透光部１１，１２に対応して配設されて
いる。

【００１４】第１の投光器１３から照射及び走査された
光ビームＡは、第１の透光部１１の一方（第１の投光器
１３側）のガラス板１１ａ（図４参照）を透光し、プラ
スチック流路８の一部を横切って、流路８内のプラスチ
ックを透過して、第１の透光部１１の他方（第１の受光
器１４側）のガラス板１１ｂ（図４参照）から、アダプ
タ６の他方の外部に配設された第１の受光器１５によっ
て受光されている。

【００１５】第２の投光器１４から照射及び走査された
光ビームＢは、第２の透光部１２の一方（第２の投光器
１４側）のガラス板１２ａ（図５参照）を透光し、プラ
スチック流路８の一部を横切って、流路８内のプラスチ
ックを透過して、第２の透光部１２の他方（第２の受光
器１５側）のガラス板１２ｂ（図５参照）から、アダプ
タ６の他方の外部に配設された第２の受光器１６によっ
て受光されている。

【００１６】光ビームＡ，Ｂは、多面体鏡からなる光走
査手段１３ｂ，１４ｂによって、流路８の幅方向の一端
から他端の間で繰り返し走査されるとともに、集光レン
ズ１３ｃ，１４ｃによって、流路８の光ビーム通過方向
のほぼ中央で集光するように焦点が定められている。光
ビームＡ，Ｂには、その性能にもよるが、図６に示すよ
うに、収束ビーム径に対する焦点深度の関係があり、こ
の収束ビーム径によって検出異物径が決まる。すなわ
ち、図６において、例えば異物径が１００μｍの異物を
検出可能としたい場合には、約１４０μｍ以下の収束ビ
ーム径が必要であり、この収束ビーム径では焦点深度は
８ｍｍとなる。

【００１７】従って、１００μｍの異物を検出しようと
すると、第１及び第２の透光部１１，１２の箇所のプラ
スチック流路８の幅は、焦点位置から±８ｍｍ、すなわ
ち１６ｍｍ以下でなくてはならない。このようにしない
と、１００μｍの異物に対して約１４０μｍのビーム径
が異物検出に十分な量だけ遮られなくなり、第１及び第
２の受光器１５，１６での受光量の減衰の判別がつかな
くなり、異物を検出したと認識できなくなるためであ
る。

【００１８】このため、本実施例では、第１及び第２の
透光部１１，１２におけるプラスチック流路８の光ビー
ム通過方向のサイズを、集光レンズ１３ｃ，１４ｃの焦
点深度幅（焦点深度×２）以下に定めている。従って、
プラスチック流路８の光ビーム通過方向のいずれかの位
置に異物が存在していても、その異物によって光ビーム
が遮光されて異物の検出が行える。

【００１９】本実施例の第１及び第２の透光部１１，１
２では、図４及び図５に示すように、光ビームＡ，Ｂの
走査位置に拘わらず、光ビームＡ，Ｂの透過長がほぼ等
しくなるように、流路８を構成するそれぞれ２枚のガラ
ス板１１ａ，１１ｂのガラス内壁１１ａ1，１１ｂ1、ガ
ラス板１２ａ，１２ｂのガラス内壁１２ａ1，１２ｂ1と
がそれぞれ平行に設けられて、かつ流路断面形状は細長
く、両端は停滞防止のためにＲ部１１ｃ，１１ｄ、Ｒ部
１２ｃ，１２ｄとを有するように形成されている。

【００２０】アダプタ６内のプラスチック流路８の各部
における断面の形状は、図７乃至図１３に示すような形
状に構成されている。すなわち、押出機本体３の出口付
近での流路８断面形状は、円形に構成されており（図７
参照）、その形状が縦に細長い円形に徐々に変化して、
透光部１１では、上下の両端にＲ部を有する縦に平行で
細長い形状になる（図８参照）。そして、透光部１１を
過ぎると、徐々に縦方向の幅が短く、横方向の幅が長く
なる形状になり（図９参照）、さらに徐々に円形に変化
し、透光部１１と１２の中間付近では、円形に構成され
る（図１０参照）。さらに、透光部１２に近づくと、そ
の形状は、徐々に横方向の幅が長く、縦方向の幅が短く
なる形状になり（図１１参照）、透光部１２では、左右
の両端にＲ部を有する横に平行で細長い形状になる（図
１２参照）。透光部１２を過ぎると、流路８断面形状
は、徐々に円形に変化し、最終的なクロスヘッド７の近
傍では円形に構成されている（図１３参照）。

【００２１】受光器１５では、アダプタ６の透光部１１
を透過してきた投光器１３からの光ビームＡを受光し、
受光器１６では、透光部１２を透過してきた投光器１４
からの光ビームＢを受光しており、各受光器１５，１６
は、上記光ビームＡ，Ｂの光の強弱でプラスチック流路
８内を流れるプラスチック内の異物の検出をそれぞれ行
っている。

【００２２】次に、本実施例の異物検査装置による異物
検査の動作を図７〜図１３の図面に基づいて説明する。
まず、押出機１は、押出機本体３のスクリュー２の回転
に伴って押出機１内のプラスチックを押し出し、アダプ
タ６内の図７〜図１３の断面形状からなるプラスチック
流路８を経てクロスヘッド７に供給する。

【００２３】また、プラスチック流路８を流れるプラス
チック中の異物検査を行う際に、第１の投光器１３は、
走査及び集光された光ビームＡを透光部１１を介してプ
ラスチック流路８のプラスチックに、図１中、横方向か
ら照射し、第２の投光器１４は、走査及び集光された光
ビームＢを透光部１２を介してプラスチック流路８のプ
ラスチックに図１中、縦方向から照射する。この時、プ
ラスチック内に異物が存在すると、他方の透光部１２を
介して透過する光ビームは、その異物の部分で遮光さ
れ、受光器１５，１６によって受光量の減衰として検出
される。

【００２４】なお、この際、図８に示すように、第１の
透光部１１は、プラスチック流路８に対して流路全体に
光ビームを投光できる形状とはなっていないため、第１
の受光器１５では、透光部両端のＲ部１１ｃ，１１ｄ近
傍を通過するプラスチック（斜線部）に対しては異物検
出が行われず、上記斜線部のプラスチックは、そのまま
第１の透光部１１を通過してしまう。

【００２５】異物検出が行われなかった斜線部のプラス
チックを含むプラスチックは、第１の透光部１１を通過
すると、断面形状が図９〜図１１に連続的に変化するプ
ラスチック流路８を通り、透光部１１に連続して設けら
れた透光部１２に導かれ、透光部１１の場合と同様に異
物検出が行われる。この際、透光部１２でのプラスチッ
ク流路８の形状は、透光部１１でのプラスチック流路８
が９０度回転したのと同じ図１２の形状となっている。
従って、透光部１１でのプラスチック流路８において、
両端のＲ部１１ｃ，１１ｄを通過した斜線部のプラスチ
ックは、透光部１２では、流路８のほぼ中央部の上下位
置を通過することになるので、斜線部のプラスチックに
対して投光器１４からの投光が可能となり、受光器１６
では、斜線部のプラスチックを含んだプラスチックの異
物検出がなされることになる。全量に対して異物検出が
なされたプラスチックは、図１３に示す形状のプラスチ
ック流路８を通過して、クロスヘッド７に供給され、こ
のクロスヘッド７で導体９の外周に押出被覆する。

【００２６】従って、本実施例では、被検出対象の樹脂
を、タンデムに配設された２箇所の透光部を通過させ、
かつ透光部の位置での流路の幅を焦点深度幅以下に設定
するとともに、光ビームの透過角度をずらした２つづつ
の第１及び第２の投光器、受光器によって異物の検出を
行うので、第１の投光器と受光器では流路両端の異物を
検出できない位置を通過した樹脂の部分は、流路の形状
によって、第２の投光器と受光器にでの光ビーム投光可
能な位置に流れることになり、これにより流路内を流れ
る樹脂全量に対して完全に異物検出を行うことができ
る。

【００２７】なお、本実施例では、透光部、投光器及び
受光器がそれぞれ２つの場合について説明したが、本発
明はこれに限らず、それぞれが３つ以上の場合にも、同
様に異物検出を行うことができる。また、本発明では、
１つの透光部に対して複数の投光器及び受光器を配設し
て異物検出を行うことも可能である。また、この発明
は、高電圧ケーブル、架橋ポリエチレンケーブル等のケ
ーブル製造時に用いられるが、この他に例えば電力ケー
ブル用押出モールド接続部のプラスチック被覆時にも用
いることが可能である。

【００２８】また、これら実施例では、プラスチック中
の異物検出の場合について説明したが、この発明はこれ
に限らず、例えば透過性のゴムや半導体に用いられるホ
トレジスタ用の材料（紫外線硬化樹脂）中に存在する異
物の検出にも使用することが可能である。また、この発
明は、検査の対象物が樹脂に限らず、微細異物が混入す
ると支障をきたす流体や液体、例えば食品、飲料、医薬
品等の透明又は半透明の流体や液体中に存在する異物の
検出に応用することも可能である。この場合、被検査対
象物よりも異物の比重が重くて沈むときには、被検査対
象物を上から下に流して異物の検出を行うのが好まし
い。また逆に、被検査対象物よりも異物の比重が軽くて
浮いてしまうときには、被検査対象物を下から上に流し
て異物の検出を行うのが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、流体
移送通路内を移動する透過性の流体に光ビームを照射
し、透過光から該流体中に含まれる異物を検査する流体
の異物検査装置において、前記透過性の流体を移送する
流体移送通路に、前記流体の移動方向の軸線のまわりに
所定角度回転させて相違させるとともに、該流体移送通
路の長手方向に複数箇所タンデムに配設される透光部
と、前記透光部に対応して設けられ、前記流体の移動方
向を横切る方向に、前記光ビームを走査して該各透光部
を介して該流体に照射する投光手段と、前記投光手段に
対応して設けられ、前記各走査毎に、前記流体内を透過
した前記各光ビームを受光し、該受光した各光ビームの
受光レベルに応じて、前記流体中に含まれる異物の大き
さを検知する受光手段とを備えたので、流路を流れる流
体の全量に対する異物検出を正確に行うことができる。

【００３０】請求項２では、各透光部は、前記流体移送
通路に、前記流体の移動方向の軸線のまわりを、１５度
から１６５度の範囲で回転させて相違されてタンデムに
配設されるので、一方の透光部で検出不可能な流体の部
分を、他方の透光部で完全に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチック押出機の異物検査装
置の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示したプラスチック押出機のＸ−Ｘ断面
図である。

【図３】同じく図１に示したプラスチック押出機のＹ−
Ｙ断面図である。

【図４】図１に示した第１の透光部の断面構成を示す構
成図である。

【図５】同じく図１に示した透光部の断面構成を示す構
成図である。

【図６】検出異物径と焦点深度との関係を示す関係図で
ある。

【図７】図１に示したアダプタ内の流路断面形状の変化
を説明するための概略断面図である。

【図８】同じく流路断面形状の変化を説明するための概
略断面図である。

【図９】同じく流路断面形状の変化を説明するための概
略断面図である。

【図１０】同じく流路断面形状の変化を説明するための
概略断面図である。

【図１１】同じく流路断面形状の変化を説明するための
概略断面図である。

【図１２】同じく流路断面形状の変化を説明するための
概略断面図である。

【図１３】同じく流路断面形状の変化を説明するための
概略断面図である。

【符号の説明】

１ 押出機 ６ アダプタ ８ プラスチック流路 １１，１２ 透光部 １３，１４ 投光器 １３ａ，１４ａ 光源 １３ｂ，１４ｂ 光走査手段 １３ｃ，１４ｃ 集光レンズ １５，１６ 受光器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体移送通路内を移動する透過性の流体
   に光ビームを照射し、透過光から該流体中に含まれる異
   物を検査する流体の異物検査装置において、 前記透過性の流体を移送する流体移送通路に、前記流体
   の移動方向の軸線のまわりに所定角度回転させて相違さ
   せるとともに、該流体移送通路の長手方向に複数箇所タ
   ンデムに配設される透光部と、 前記透光部に対応して設けられ、前記流体の移動方向を
   横切る方向に、前記光ビームを走査して該各透光部を介
   して該流体に照射する投光手段と、 前記投光手段に対応して設けられ、前記各走査毎に、前
   記流体内を透過した前記各光ビームを受光し、該受光し
   た各光ビームの受光レベルに応じて、前記流体中に含ま
   れる異物の大きさを検知する受光手段とを備えたことを
   特徴とする流体の異物検査装置。
2. 【請求項２】 前記各透光部は、前記流体移送通路に、
   前記流体の移動方向の軸線のまわりに、１５度から１６
   ５度の範囲で回転させて相違させてタンデムに配設され
   ることを特徴とする請求項１に記載の流体の異物検査装
   置。