JPH11226510A - 分類装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土砂等の粒体を分類する従来の分類装置では
スクリーン等を用いて分類を行うため，機械の構成が複
雑となり，メンテナンスに大きな労力を要していた。 【解決手段】 本発明は，例えば鉛直方向の振動により
物質を周期衝突振動させると共に，鉛直方向と水平方向
の振動の位相を調整することにより，物質の移動方向を
異ならせることにより，機械の構成の簡素化を図ったも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，分類装置に係り，
詳しくは，物理的性質の異なる物質を分類するための分
類装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば掘削によって生じた土砂等は，所
定粒径を有する粒体を選別可能なスクリーンを用いて分
類される。このようにサイズを基準に粒体を分類する分
類装置は，例えば特開平７−１１６５４３号公報等に記
載されている。上記公報に記載された技術では，起振機
によって鉛直方向から所定の角度だけ傾いた角度で上記
スクリーンを振動させ，スクリーンで所定粒系の土砂を
選別しながら，スクリーン上に残っている土砂を水平成
分の振動によって排出側へ移動させている。また，振動
によって粒子を移動させる従来技術として，衝突振動を
利用した振動フィーダが知られている。この振動フィー
ダでも，振動板を鉛直方向から傾いた斜め方向に振動さ
せることによって粒子を移動させている。この振動フィ
ーダでは，例えば上記斜め方向に向けて載置された一つ
の圧電素子を振動させることによって，振動板が振動
し，このときの水平方向の振動成分によって反発係数の
比較的小さい粒子を移動させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記公
報に記載の技術では，機械の構成が複雑となり，メンテ
ナンスに大きな労力を必要としていた。また，上記振動
フィーダでは，粒子の輸送を行うことができるものの，
水平方向の振動成分と鉛直方向の振動成分との位相が，
全ての粒子が同一の方向にてかつほぼ同一の速さにて移
動するよう，固定されており，物質の分類には適さなか
った。本発明は，このような従来の技術における課題を
解決するために，分類装置を改良し，例えば鉛直方向の
振動によって物質を周期衝突振動させると共に，鉛直方
向の振動と水平方向の振動との位相差を物質の水平面に
おける移動速度，即ち移動方向及び移動量が各々異なる
ように所定の値に設定，或いは調整可能にすることによ
って，機械構造が簡単でメンテナンスが容易な分類装置
を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は，異なる物質を分類するため
の分類装置において，上記物質が載置される板状部材
と，上記板状部材を第１の方向に振動させる第１起振手
段と，上記板状部材を上記第１の方向とは異なる第２の
方向に振動させる第２起振手段とを備え，上記第２起振
手段による上記板状部材の振動の周波数が，上記第１起
振手段による上記板状部材の振動の周波数の整数倍に設
定される共に，上記第１起振手段による上記板状部材の
振動と上記第２起振手段による上記板状部材の振動との
間に，上記板状部材上での上記物質の水平面における移
動速度が各々異なるように所定の位相差が設定されてな
ることを特徴とする分類装置として構成されている。ま
た，請求項２に記載の発明は，上記請求項１に記載の分
類装置において，上記第２起振手段と上記第１起振手段
とがそれぞれ独立に動作可能なものであって，上記第１
及び２起振手段による上記板状部材の振動の周波数と，
上記所定の位相差を任意に調整する制御手段を備えてな
ることをその要旨とする。また，請求項３に記載の発明
は，上記請求項１又は２に記載の分類装置において，上
記第１の方向が鉛直方向であり，上記第２の方向が水平
方向であることをその要旨とする。また，請求項４に記
載の発明は，上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の
分類装置において，上記第１起振手段による上記板状部
材の振動の振幅と周波数が，上記板状部材上で少なくと
も１つの物質が周期衝突振動を起こすように設定されて
なることをその要旨とする。

【０００５】また，請求項５に記載の発明は，上記請求
項１〜４のいずれか１項に記載の分類装置において，上
記板状部材上の２箇所に接して載置される搬送台上に上
記物質が載置されてなることをその要旨とする。また，
請求項６に記載の発明は，上記請求項５に記載の分類装
置において，上記板状部材上に載置された搬送台の重心
が上記板状部材の逆側に設定されてなることをその要旨
とする。また，請求項７に記載の発明は，上記請求項１
〜６のいずれか１項に記載の分類装置において，上記板
状部材表面が弾性部材により形成されてなることをその
要旨とする。また，請求項８に記載の発明は，上記請求
項１〜７のいずれか１項に記載の分類装置において，上
記板状部材が上記第１の方向及び第２の方向と垂直な方
向に凹部形状を有してなることをその要旨とする。上記
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明によれば，例
えば掘削された土砂等の物理的性質の異なる粒体の混合
物を，板状部材上で周期衝突振動を利用して分類するこ
とにより，構造が非常に簡単でメンテナンスが容易な分
類装置を提供することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の一実施の形態に係る分類装
置の概略構成を示す図である。図１に示すように，上記
分類装置は，例えば土砂等の異なる物理的性質を有する
物質Ｍ１，Ｍ２を分類するための分類装置であって，上
記物質Ｍ１，Ｍ２が載置される板状部材１と，上記板状
部材１を鉛直方向に振動させる第１起振手段２と，上記
第１起振手段２とは独立に動作し上記板状部材１を水平
方向に振動させる第２起振手段３と，上記第２起振手段
３による上記板状部材１の振動の周波数を上記第１起振
手段２による上記板状部材１の振動の周波数の整数倍に
制御すると共に，上記振動の位相を任意に調整する制御
手段４とを具備する。上記分類装置において，上記第１
起振手段２及び第２起振手段３は，例えば独立したモー
タ等の駆動源（不図示）をそれぞれ有する。各駆動源に
より，上記第１起振手段２及び第２起振手段３が独立に
動作して上記板状部材１が振動させられる。上記制御手
段４は，各駆動源による振動の周波数を任意に調整し，
上記第２起振手段３による上記板状部材１の振動の周波
数を上記第１起振手段２による上記板状部材１の振動の
周波数の整数倍に制御する。また，上記制御手段４は，
各駆動源による振動に任意の位相差を設けて，上記板状
部材１上での上記物質Ｍ１，Ｍ２の水平面における移動
速度が各々異なるように，所定の位相差を設定する。上
記第１起振手段２による上記板状部材１の振動の振幅と
周波数は，例えば上記板状部材１に載置された物質Ｍ
１，Ｍ２のうち少なくとも１つが周期衝突振動を起こす
よう制御される。ここで，上記周期衝突振動とは，鉛直
方向に振動する上記板状部材１によって加速され上記板
状部材１から離れた土砂等の粒体が，重力によって再び
落下して上記板状部材１上に同じ位置で接触する運動
を，周期的に繰り返すことである。この周期衝突振動
は，例えば上記第１起振手段２により形成される板状部
材１の加速度を上記制御手段４により適当に変更してや
れば，起こさせることができる。上記板状部材１の振動
と物質Ｍ１，Ｍ２の周期衝突振動との位相差は，例えば
反発係数及び板状部材１の鉛直方向の加速度に応じて変
化する。図２は，板状部材１上に載置された異なる２つ
の物質Ｍ１，Ｍ２が上記板状部材１上で周期衝突振動を
起こした様子（振動状態）を示す図である。

【０００７】図２（ａ）において，横軸は時間を，縦軸
は鉛直方向の変位をそれぞれ表す。また，図２（ｂ）に
おいて，横軸は時間を，縦軸は水平方向の速度をそれぞ
れ表す。図２（ａ）及び（ｂ）において一点鎖線で示さ
れるように，上記第１起振手段２，及び第２起振手段３
により板状部材１が制御手段４により設定された所定の
振幅と周波数で振動するとき，板状部材１に載置された
物理的性質の異なる２つの物質Ｍ１，Ｍ２は，例えば図
２（ａ）において実線，破線でそれぞれ示すように異な
る位相で周期衝突振動を起こす。上記周期衝突振動によ
って，異なる２つの物質Ｍ１，Ｍ２が板状部材１に接触
した時刻が，図２（ｂ）における黒三角印，黒丸印でそ
れぞれ示されている。この状態では，物質Ｍ１が板状部
材１に接触したとき，板状部材１は第２起振手段３によ
り水平方向の例えば右方向に振動している。従って，物
質Ｍ１は板状部材１と接触する度に右方向に加速度を受
け，図３の実線で示すように序々に右方向へ移動する。
一方，物質Ｍ２が板状部材１に接触したとき，板状部材
１は第２起振手段３により水平方向の例えば左方向に振
動している。このため，物質Ｍ２は板状部材１と接触す
る度に左方向に加速度を受け，図３の破線で示すように
序々に左方向に移動する。このように，例えば第１起振
手段２と第２起振手段３による板状部材１の振動周期
を，制御手段４により一致させ，その振動の位相差を調
整すれば，物理的性質の異なる２つの物質を，互いに異
なる方向に移動させることによって，分類することが可
能となる。

【０００８】

【実施例】上記実施の形態では，第２起振手段３による
板状部材１の振動の周波数を第１起振手段２による板状
部材１の振動の周波数の整数倍に制御すると共に，振動
の位相を任意に調整する制御手段４を具備してなるもの
を示したが，板状部材１状の物質が周期衝突振動を起こ
す振動の振幅と周波数，上記物質が互いに異なる方向へ
移動する適当な振動の位相差が，例えば経験則的に認知
されているのであれば，上記のような制御手段４は要し
ない。予め所定の周波数，振幅及び位相差にて，第１起
振手段１及び第２起振手段３が板状部材１を振動するよ
うに設定されていれば足る。また，上記実施の形態で
は，第１起振手段２及び第２起振手段３がそれぞれ別の
駆動源を用いていたが，第１起振手段２と第２起振手段
３とで共通の駆動源を用いるようにしてもよい。このよ
うな分類装置も本発明における分類装置の一例である。
また，上記実施の形態では，板状部材１に載置された２
つの物質Ｍ１，Ｍ２の両方について周期衝突振動をさ
せ，異なる方向に移動させることにより分類を行った
が，例えば板状部材１が水平方向のどちらにも加速を受
けていないときに，物質Ｍ１，Ｍ２のいずれかが板状部
材１に接触するように，上記制御手段４により板状部材
１の振動の位相を調整し，一つの物質のみを移動させる
ことによって分類を行うようにしてもよい。また，上記
実施の形態では，板状部材１に載置された２つの物質Ｍ
１，Ｍ２について分類を行ったが，３つ以上の分類を行
ってもよい。例えば３つの物質を分類する場合，周期衝
突振動によって２つの物質を異なる方向に移動させ，残
りの一つを移動させないように制御すればよい。さら
に，上記実施の形態では，移動方向によって物質の分類
を行ったが，物質の水平方向の移動量によって分類を行
うことも可能である。例えば各物質を異なる位相で周期
衝突振動させれば，板状部材１が同じ方向に加速されて
いるときに接触する場合でも，その移動量は異なる。従
って，板状部材１との接触を繰り返すことによって，大
きく移動する物質と小さく移動する物質とがやがて分類
される。このように水平方向の移動量により分類する場
合でも，３つ以上の物質を分類することが可能である。
このような分類装置も本発明における分類装置の一例で
ある。

【０００９】また，上記実施の形態では，平板である板
状部材１上に物質を載置して分類を行ったが，粒体であ
る物体を散逸させないために，曲面状の板状部材１’上
に物質を載置して分類を行ってもよい。例えば図４に示
すように，第１及び第２起振手段による振動方向とは垂
直な方向に凹部を有するような曲面形状にすればよい。
この場合，物質の移動方向ｄ（第２起振手段により板状
部材１が振動する方向）から物質が多少はずれると，物
質が板状部材１の曲面部に当たって板状部材１から散逸
することが防止される。このような分類装置も本発明に
おける分類装置の一例である。また，本発明に係る分類
装置を用いれば，反発係数の異なる物質だけではなく，
空気抵抗や物質の重さ等他の物理的性質が異なる物質を
分類することも可能である。例えば，板状部材１に弾性
部材を用いた場合，物質の重さによって反発量が異なる
こととなるため，周期衝突振動の位相が異なることとな
り，分類が可能となる。さらに，板状部材１に弾性部材
を用いることによって，物質の大きさによっても分類が
可能となる。これは，接触面積によりバネ定数が異なる
ためである。

【００１０】また，上記実施の形態では，粒体の物質を
直接板状部材１に載置して分類を行ったが，上記板状部
材１上に２箇所で接触する物体を分類することも可能で
ある。上記第１起振手段２によって鉛直方向に振動する
板状部材１に２箇所で接触する物体を載置した場合，そ
の物体の２つの接触箇所が交互に周期衝突振動を起こす
よう制御手段４により調整することができる。このと
き，衝突の位相φは常に一定である。２箇所の接触点を
結んだ点に対して，垂直で且つ板状部材１に水平な方向
における重心回りの慣性モーメントをＪ，２箇所の接触
点の間隔をＬ，重心の高さをｈ，物体の重量をｍ，板状
部材１と物体の反発係数をｅとすると，位相φは次式の
ように表すことができる。

【数１】 β＝Ｊ／（ｍＬ² ） γ＝ｈ／Ｌ ここで，ａは鉛直方向の振動の最大加速を重力加速度で
徐した値である。即ち，鉛直方向の振動のｎ周期毎に，
物体の２箇所の接触点が交互に衝突することを表す。こ
の式は，位相φはａが一定の場合，物体の物理的性質，
例えば慣性モーメントＪ，物体の重量ｍ，接触点の間隔
Ｌ，反発係数ｅにより変化することを示している。従っ
て，各物質の位相に従って，上記制御手段４により上記
第２起振手段３による水平方向の振動の位相を調整すれ
ば，このような２箇所で接触する物体の分類を行うこと
が可能である。実験の結果，２箇所以上で接触する物体
についても分類を行うことは可能であるが，分離しにく
い場合もある。このため，例えば図５に示すような２箇
所に足５ａを有する搬送台５を板状部材１上に載置し，
その上に物体を載せて分類を行うことによって，２箇所
以上で接触する物体についても好適に分類することがで
きる。また，上記搬送台５の重心５ｂを搬送台５が載置
された面の逆側に設定すれば，上記足５ａを安定した状
態で接触させることができる。例えば図６（ａ）に示す
ように搬送台５を用いて重さの異なる物質Ｍを分類する
場合について説明する。上記搬送台５の足５ａは，板状
部材１上の少なくとも２箇所に接触し，その間の間隔は
例えばＬである。また，この搬送台５の重さをｍ，重心
回りの慣性モーメントをＪとすると，物質Ｍを搬送台５
に載置する前のβ値は， β＝Ｊ／（ｍＬ² ） である。また，重さＫの物質Ｍを搬送台５の上に載置し
た後のβ値は， β＝Ｊ／〔（ｍ＋Ｋ）Ｌ² 〕 である。即ち，物質Ｍを搬送台５に載置する前と載置し
た後とでβ値が異なるので，搬送台５の周期衝突振動の
位相が異なることになる。そこで，例えば載置する前に
左，載置した後に右に移動するように制御手段４により
制御を行う。これにより搬送台５に物質を載置したか否
かの検知を行うことができる。さらに，これを異なる重
さの物質を載せた場合に対応させれば，重さによる物質
の分類が可能となる。尚，搬送台５がストッパ６に当接
した時点で，上記板状部材１の振動は停止される。

【００１１】また，衝突振動の際に２点しか接触しない
とみなすことができる物体については，上記搬送台５を
用いず分類することもできる。例えば図６（ｂ）に示す
ように，板状部材１上に形状の異なった棒状の物体Ｍａ
と三角形の物体Ｍｂを載置したとする。この２つの物体
を形状によってその分類することが可能である。棒状の
物体Ｍａの慣性モーメントＪａは，この物体Ｍａの重さ
をｍａ，棒の長さをＳａとすると， Ｊａ＝ｍａ×Ｓａ² ／１２ である。尚，この棒状の物体Ｍａはその下面全面が板状
部材１に接触するが，衝突振動の際には，両端しか当接
しないと考えることができ，そのβ値は， β＝１／１２ となる。一方，三角形の物体Ｍｂの慣性モーメントＪｂ
は，この物体Ｍｂの重さをｍｂ，底辺の長さをＳｂ，高
さをｈとすると， Ｊｂ＝ｍｂ×（ｈ² ／１８＋Ｓｂ² ／４８） となる。また，この三角形の物体Ｍｂのβ値は， β＝１／４８＋１／１８×（ｈ／Ｓｂ）² となる。このように，棒状の物体Ｍａと三角形の物体Ｍ
ｂとでβ値が異なるため，衝突時の位相が異なることに
なる。そこで，制御手段４により位相を調整すれば，棒
状の物体Ｍａを例えば右方向に，三角形の物体Ｍｂを左
方向に移動させて分類を行うことが可能となる。尚，上
記した形状による分類はもちろん他の形状に適用するこ
とも可能である。

【００１２】また，図６（ｃ）に示すように，搬送台５
を用いて長さの異なる物体Ｍを分類することも可能であ
る。尚，以下では搬送台５の重さは無視できるものとす
る。また，搬送台５の足５ａの間の間隔はＬ，搬送台５
に載置される物体Ｍの重さはＫ，その長さはＳとする。
この場合，慣性モーメントＪは， Ｊ＝ＫＳ² ／１２ である。また，β値は， β＝Ｊ／ＫＳ² ＝Ｓ² ／（１２Ｌ² ） である。即ち，物体Ｍの長さＳによりβ値が異なるた
め，物体Ｍの長さがあるＳ₀ よりも長い棒を左方向に，
短い棒を右方向に移動するように制御手段４により位相
を調整すれば，物体Ｍの長さによって長さの異なる物質
を分類することが可能である。また，表面硬度の異なる
物質も，表面硬度によって反発係数が変化するので分類
することが可能である。このような分類装置も本発明に
おける分類装置の一例である。

【００１３】

【発明の効果】上記請求項１〜８のいずれか１項に記載
の発明によれば，例えば掘削された土砂等の物理的性質
の異なる粒体の混合物を，板状部材上で周期衝突振動を
利用して分類することにより，構造が非常に簡単でメン
テナンスが容易な分類装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係る分類装置の概略
構成を示す図。

【図２】 周期衝突振動を起こした物質の変位を時系列
に示す図。

【図３】 周期衝突振動による物質の分類を説明するた
めの図。

【図４】 本発明に係る分類装置の変形例を説明するた
めの図。

【図５】 上記分類装置で用いられる搬送台を説明する
ための図。

【図６】 搬送台を用いた物質の分類を説明するための
図。

【符号の説明】

１…板状部材 ２…第１起振手段 ３…第２起振手段 ４…制御手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる物質を分類するための分類装置に
   おいて，上記物質が載置される板状部材と，上記板状部
   材を第１の方向に振動させる第１起振手段と，上記板状
   部材を上記第１の方向とは異なる第２の方向に振動させ
   る第２起振手段とを備え，上記第２起振手段による上記
   板状部材の振動の周波数が，上記第１起振手段による上
   記板状部材の振動の周波数の整数倍に設定される共に，
   上記第１起振手段による上記板状部材の振動と上記第２
   起振手段による上記板状部材の振動との間に，上記板状
   部材上での上記物質の水平面における移動速度が各々異
   なるように所定の位相差が設定されてなることを特徴と
   する分類装置。
2. 【請求項２】 上記第２起振手段と上記第１起振手段と
   がそれぞれ独立に動作可能なものであって，上記第１及
   び２起振手段による上記板状部材の振動の周波数と，上
   記所定の位相差を任意に調整する制御手段を備えてなる
   請求項１に記載の分類装置。
3. 【請求項３】 上記第１の方向が鉛直方向であり，上記
   第２の方向が水平方向である請求項１又は２に記載の分
   類装置。
4. 【請求項４】 上記第１起振手段による上記板状部材の
   振動の振幅と周波数が，上記板状部材上で少なくとも１
   つの物質が周期衝突振動を起こすように設定されてなる
   請求項１〜３のいずれかに記載の分類装置。
5. 【請求項５】 上記板状部材上の２箇所に接して載置さ
   れる搬送台上に上記物質が載置されてなる請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の分類装置。
6. 【請求項６】 上記板状部材上に載置された搬送台の重
   心が上記板状部材の逆側に設定されてなる請求項５に記
   載の分類装置。
7. 【請求項７】 上記板状部材表面が弾性部材により形成
   されてなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の分類装
   置。
8. 【請求項８】 上記板状部材が上記第１及び第２の方向
   と垂直な方向に凹部形状を有してなる請求項１〜７のい
   ずれか１項に記載の分類装置。