JPS6178478A - 振動分析により粒子を選別する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粒子組成に応じた粒子混合物の選別に係わり
、特に振動分析を利用した組成別の粒子弁別に係わる。

尚、この明ＩＩ署に使用する語“粒子°は→トイズに関
係なく混合物中の単−不ｉ！Ｉ！続要素を指す。

（従来の技術及びその問題点〕 ａ勅分析は移動流中の粒子を高速でｒ−１１１Ｉｉｊｉ
別するのを有用な方法として知られている。この技術を
利用するノステムでは、一度に１本ずつ粒子流を案内し
て衝突板に衝突させ、ｉｆｉ突の結果として衝突板に起
こる機械的（辰勤を分析するのが菩通である。この場合
、振動のｍ数又は複枚の特性差を粒子又は組成の差と関
連づけ、自動信号処理により、これらの振動特性に基づ
いて粒子流から一部粒子をそらせる。

弁別の基準として広い範囲に亘る粒子性質を利用する０
例えば、硬度、密度、弾性等である。望まない粒子を流
れからそらして排除する作業は、粒子の性質に応じて、
機械的、空気圧式、磁気的又は電気的手段で達成するこ
とができる。

振動分析による選別という着想は、粉末状の廃棄物から
嵩張った食品に至る広い範囲の混合物に応用されており
、顆粒状かり比較的大きいサイズの粒子にも応用できる
と考えられる。この技術は、粒子を所定の範囲の性質を
有する部分に選別したり、生産ラインからＰＪ１ユニッ
トを検出し、これを選び出したりするのに有用である。

ナツツ業界は、ナフン全体を砕いた後に殻の破片からナ
フンの仁だけを分離するのに利用できるとする技術を開
示している。その１例として、パーカー等の１９８０年
７月１５日付米国特許第４．２）２．３９号明細署があ
る。しかし、処理量、応用範囲及び感度に制約があるこ
とから、この技術はクルミ業界におけるオンライン選別
に実用的でないことが判明している。

従来開発されて来た各種システムはｌｉＴれもｉ−の（
ｈ１！板を採用している。このようなシステムでは、衝
撃による振動が多重周波数成分を有し、その結果、異種
の粒子は略それぞれの応答範囲においてオーバーラツプ
する傾向がある。このオーバーラツプが選別を困難にし
、精度を著しく低下させる。既存のシステムに伴うもう
１つの問題として、ｆｉｌを個別に分析できるように衝
突板に向かう単一列の流れに粒子を分離する必要がある
。この場合、プロセスが著しくスローダウンするか、多
数の並列アナライザを使用する場合なら、粒子流をアナ
ライザと同数の単一列の流れに分割できる装置が必要に
なる。又、単一列選別の場合、粒子を加速しなければな
らないことが多い、これは製品のｔＪＩ傷を拓き、不合
格製品を増大させる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、公知装置よりも遥かに感度の高い新規の粒子
１Ｍ汐１ンステムを提供するものである０本発明のシス
テムは、粒子が順次１ｈ突するように構成した２枚の衝
突板を採用し、第１衝突は粒子組成に応じて特定粒子か
ら運動エネルギーを優先的に吸収し、第２ｉ！ｉ突坂は
分析及び弁別のため残りの運動エネルギーを吸収する。

本発明のシステムでは、所与の粒子数に対して、粒子を
そらせる応答範内で振動信号を発生させる衝撃数が少な
いことが判明した。従って、本発明のシステムは粒子を
組成別に極めて鮮明に選別する。史に又、分析１■象ｖ
ｉ（１！Ｉら、ノイズ限界以上の信号）が著しく少なく
なるから、粒子容積という点でシステム容量が増大し、
処理量を高めることができる。その（−の利点として、
第２衝突板におけるエネルギー差がサイズよりはむしろ
粒子組成と密接に相関する。従って、公知の単一衝撃方
式とは異なり、本発明のシステムは、粒度分布の広い粒
子混合物を扱っても弁別能力を殆ど失うことがない。

本発明のシステムでは、個別の単−列流の代わりに連続
的な自由落下粒子単一層を採用することにより、粒子送
り速度が低下したり、粒子を単−列流に形成する装置成
分を必要としたりすることはない。

（実施例） 本発明の選別装置の実施例を第１図及び第２図に示した
。該図において、装置ｌＯは粒子混合物を２本の流れに
分離させる。

円錐体ＩＩ及び円＄１１１５！体１２から成る装置上部
は、粒子を所定の方向に推進又は駆動するガイドと粒子
速度を均等化するホモゲナイザを兼ねる。

即ち、図示の円錐体及び殻体は、落下単一層、即ち、好
ましくは互いに接触しない移動粒子層を限定する略平行
で連続的な一連の軌道を形成し、上記単一層の深さは約
粒子［１分である０種々の湾曲形状やその他の形状を有
する傾斜面を使用したり、細長い閉口部、振動面、ロー
リング・シリンダ等を有する漏斗又はトラフ構造を使用
しても同様の成果が得られる。軌道を形成するのにいか
なる方法を採用するかは任意であるが、軌道は正しく限
定されたものでなければならない（即ち、速度が一定と
ならねばならない）、自由落下単一層が好ましい。

図示の実施例では、分散円錐体１１の頂点に配置された
ホッパ１３へ粒子混合物が送入される。

粒子は、重力作用下に円錐体表面と殻体１２の間の間隙
１４を遣って流下する０円錐体及び殻体の角度と間隙の
幅は、粒子と円錐体表面との間で、ホッパに入る前に粒
子に与えられた運動エネルギーを除去するのに充分な回
数に亘って衝突が起こるように設定する。その結果、間
隙の出口における粒子速度は、間隙において粒子に作用
する重力から生じるだけの速度となる０円錐体の角度、
湾曲及び長さは、粒子を分散させ、互いに接触しない不
連続粒子から成る単一層を形成する作用をも果たす、こ
の点を考慮すれば、殻体底の間隙から出る粒子の殆ど総
てが略円錐体の角度及び略同じ速度で落下するなら、円
錐体の寸法及び間隙の幅を広いＷ＋囲で選択することが
できる。このような構成は、粒子の速度及び方向を均一
化するように作用する０粒子の質量及び形状によっては
、空気の影響や自由流の表面抵抗のため速度にやや変化
が生じることはいうまでもない。

間隙の幅が重要でないとはいうものの、混合物中の最大
粒子大径の約１．５乃至約１０倍、好ましくは約２乃至
約５倍の間隙幅を法用すれば、多（の場合、掻めて優れ
た成果が得られる。送出し円錐体の角度も任意であるが
、この角度は最終粒子速度に影響する。直径が約５／１
６インチ（０，８ａｍ）までの、例えばクルミ片のよう
な粒子では、送出し円錐体の角度を水平に対して約３０
゛乃至約８０°、好ましくは約４５゛乃至約７５゛に設
定することによって最良の成果が得られる。また、底辺
から頂点に至る外面の長さが間隙幅の約５乃至約５０倍
の円椎体が好ましい。

第１ｉｆｉ１面１５は、単一層全体と交差させ、且つ第
１執這と角度を形成する第２軌道又は単一層に沿って落
下粒子をバラン１゛させるように配置する。第１ｆｔ！
−屑とｉｆＩ撃面１５との交差は、線、好ましくは水平
線を形成するのが普通であるが、面自体は、水平でも図
示のように［４していても良い、装置を通過する粒子流
路を制御し、残りの（ｈ突遣路における各粒子のモーメ
ントを路線形に維持するためには、傾斜面とした方が好
ましい、傾斜面は粒子が面上に静止するのを防ぐ役割も
を果たす０図示のような円形システムにあっては、第１
ｉｒＴ撃面が送出し円錐体１１．１２と同軸で、しかも
水平に対する角度がこれらの送出し円錐体よりも小さい
円錐台の形を取ることが好ましい、ここでも角度は、任
意であり、広い範囲で選択できるが、上記諸条件を満た
すような精子流路を形成しなければならない、最適角度
は当然のことながら送出し円錐体の角度によって異なる
。

上記衝撃面は、衝撃の結果粒子をバウンドさせるのに充
分なこわさを具え、組成に応じて混合物中の一部粒子か
ら運動エネルギーを優先的に吸収することのできる非可
撓板として形成するのが普通である。具体的には、面か
らバウンドする粒子は衝撃時に面に対して組成及び物理
特性の差に応じて異なる運動エネルギー量を伝達するこ
とが実証されている０例えば、ナツツの仁は、殻の破片
に比較して第１（Ｅ突板での衝撃によって失うエネルギ
ーが多い、この現象の正確なメカニズムは、不明である
が、おそらくは油含脊骨、変形性又はこれらの組み合わ
せが粒子による音響結合及び散乱の程度に影響するため
であろう。

好ましい実！ｌｈ例では、第１り突板も衝撃の結果自立
的に自由振動できる。従って、衝突板自体の応答を感知
し、選別手順全体の一部として分析することができるか
ら、装置の汎用性を高め、或いは後述のように下流の衝
突を対象とするセンサによる比較的感度の高い弁別に加
えて大まかな選択の目安を提供することになる。

第２衝撃面１６は、第２軌道又は第２単一層全体と交差
させ、且つ粒子を、第２ｆｌｈ道と角度を形成する第３
軌道又は第３１１一層に沿ってバウンドさせるように配
置する。第２衝撃面は、ｉｈ撃の結果として振動を与え
られ、この振動を検知器及び分析回路に伝達すると共に
、粒子をそらせ装置の通路中へバウンドさせる。そらせ
装置は、適当な信号を受けるとその通路中の粒子に撃力
（インパルス）を送ることにより、粒子の一部を残りの
粒子からそらせる。

上記第２面とのｉ衝突位置は、路線、好ましくは水平線
である。但し、前記第１面の角度によっては、どの程度
の運動エネルギーが前記第１衝突板に吸収されたかに応
じて、前記第１衝突板からのバウンド軌道が異なる。バ
ウンド軌道は、各粒子の粒度又は質量及び飛行中の空気
砥杭によっても異なる。従って、（Ｆ実位置は、明確な
線ではなく水平帯伏域となるのが普通であり、第２）ｔ
ｈ撃而のサイズは、この帯状域の略全域と交差できる大
きさに設定される。

以上の点を考慮しさえすれば、第２術撃面の正確な位置
及び水平に対する咳面の角度はさほど重要ではない、一
般的には、システムの他の構成部の位置及び向きに応じ
て、選択することになる８図示の実施例の場合、狭く限
定された領域における直通粒子の回収を容易にするため
、粒子を下向きにバウンドさせるように面を傾斜させで
ある。

ここでも、図示のような円形システムの場合、第２）折
！！面は、第１ｉｈ撃面と同様、送出し円錐体１１゜１
２と同軸の垂直円錐台面であるが、ｔｉ撃面は、この円
繞台の内面であり、第１　（Ｅ突板の底部を囲む、第２
ｔｔｉ突坂におけるｉｆ撃線、又は明確な１ｊ撃線でな
いなら衝撃帯状域の中心線は、面の略中心線上に位置す
ることが好ましい。

以上に述べた好ましい実施例では、バウンド距離、及び
水平に対する第２衝突坂の衝撃角度は、何れも単一層の
総ての軌道、即ち、ｔｔｉ撃線の全長に亘って一定であ
ることが好ましい、バウンド距離、即ち、所与の粒子軌
道における、第１衛突板に対するｉ！Ｔ！！！点と第２
衝突板に対する衝撃点との間の距離も、総ての粒子軌道
と交差して、しかも総ての粒子が以ｔ＆衝突することな
くシステムの残りの部分を通過できるだけの隙間を残す
なら任意に設定すれば良い、この点を考慮しさえすれば
、バウンド距離は、各円錐体の角度、粒子のバウンド速
度、粒子の材料、粒度及び一般的性質に応じて異なって
も良い０例えば、図示の構成と、未選別のナツツの殻及
び仁から成り最大粒度約５／１６インチ（０，８ｃｍ）
以下の所定粒度範囲にある粒子混合物を使用する場合、
約１ｃｍ乃至約２Ｑｃ■のバウンド距離で好ましい結果
が得られる。

第２バウンド面の角度も、検知可能な振動を発生させる
に充分な強い衝撃が得られ、しかもこの第２バウンド通
路を適正な方向に向けさえすれば、広い範囲から任意に
選択すれば良い、水平に対する角度は第１ｔＥ撃面の角
度よりも大きい方が好ましい０図示の構成では水平に対
して約６０°乃至約８０’の角度が特に好ましい。

第２衝突板の振動は一連のセンサによって検知され、こ
のセンサは機械的振動を電気的振動信号に変換できる公
知の装置、特に圧電トランスジューサで構成すれば良い
、これらのセンサは、ｔｆｉｌ線に沿って（ｈ突板裏面
に音響結合し、衝撃位置に関係なく、衝撃によって生じ
るあらゆる振動を感知するように配分する。好ましい実
施態様としては、最も近接する２＋ｉ１のトランスジュ
ーサが単−ｉｈ撃の感知範囲に位置するように充分な間
隔でトランスジューサを配列する。所与の（Ｆ撃に応答
するトランスジューサの個数は、ｌ＆述するアナライザ
回路に適当に設定した限界値によっても決定される。ト
ランスジューサの間隔も、装置の大きさ、粒子組成、粒
度及び予想される振動の範囲に応じて広い範囲で選択す
ることができる。

トランスジューサの出力信号は、トランスジューサごと
に分析され、その結果は特定粒子の（Ｆ’ｌから生した
１辰勤の性質を（１１ｇＡ位置と相関させる局所的な応
答である。従って、同時にバウンドする他の粒子に影響
を及ぼすことなくこの応答をｉｉＩ記特定粒子に向ける
ことができる。

上述のように、第１衝突板に発生する振動も、使用する
弁別基準は比較的粗くても、分析のために検知すること
が好ましい、このことは他の標準的粒子より６１かに低
い頻度で現れ、組成又は性質が著しく異なる異質粒子の
検知に特にを用である。このような異質粒子の例として
は、予め篩にかけられた未選別殻片及び仁から成る混合
物中に混入している金属片やガラス片を挙げることがで
きる。

第１衝突板の感知装置としては、第２ｉｈ突板の場合と
同様、局所的に応答する複数のトランスジューサ、又は
第１衝突板のどこで振動が発生してもこれに応答できる
図示のような単一のトランスジューサ１８を使用すれば
良い、串−トランジェーサの場合、適当な応答と同時に
単一層全体がそれる。異質粒子が出現する頻度が掻めて
小さく、適格材料全体のｔｉ失量が小さい場合には、単
一トランスジューサで充分であり、余りに狭い範囲の局
所的ＩＦ絶パルスを送ることで異物を見逃す危険も少な
い。

衝突板の材料はそれぞれの機能に従って選択することが
好ましい０例えば、第ＨＥ突板の最も重要な特徴は、組
成の相違に基づいて、ある粒子からは（ｂの粒子からよ
りも多くの運動工ふルギーを吸収することにある。第２
）＃１突板の最も重要な特徴は、信号分析による弁別を
可能にするのに充分な優の残りの運動エネルギーを吸収
してこれをセンサに伝達することにある。これらの点を
考慮する限り、粒子混合物の性質に応じて、広い範囲内
で選択することができる。

多くの用途では、適度の弾性及び制動特性を有する第１
ｉｈ突板を、高い弾性を有する第２衝突板と組合わせる
ことで好ましい成果が得られる。センサが取付けられる
ｉｉ突坂は［ｌｉ＆波信号をトランスジューサに伝達し
、しかも充分なバウンド力を与えることによって粒子を
所与の軌道に沿って飛ばすことができる小さい粒度及び
均一な粒子境界を有する材料で製造することが好ましい
、他に考慮すべき点として、ｉ！ｉ撃時の粒子／衝突板
界面のインピーダンス特性（即ち、結合度）、混合物中
の種々の粒子形状状又は組成の相対的ル１動特性等があ
る。既に述べたように、粒子から偵ｉ突板へのエネルギ
ー伝達度は、粒子の形状、変形能力及び組成に大きく依
存する。従って、粒度ではなく組成に基づいて弁別する
場合には、第１及び第２衝突坂が同じか、又は同様の性
質のもので良い２両衝突板にセンサを有する実施例では
、１３号伝達が最大限に行われるような明確な粒子バウ
ンドを発生させるため、各板の弾性及び弾性エネルギー
が何れも高い、又、機械加工によって形成された衝突板
の性能に影響する可能性があるから、成形性及び応力も
考慮しなければならない、更に、各板の厚さ及び形状を
変えることにより、応答の範囲及び感度を制御すること
ができる。

各衝突板の応答は、応答のＲ１１１数範囲が適当に設定
されるようにトランスジューサ及びフィルタを選択する
ことによっても′ｌＡ御できる。低周波音響又は機械波
エネルギー成分に対する好ましい応答範囲は、約７５に
１１７乃至約２００にＩｌｚであり、高周波音響又はｔ
ｉ３１Ｆ！ｉ波に対する好ましい応答範囲は、約５００
ＫＨｚ以上、更に好ましくは約６００にＨｚ乃至約８０
０ＫＨｚである。衝突板材料とトランスジューサ及びフ
ィルタの応答範囲とを適当に組合わせることにより、全
振動範囲を容易にカバーし、単一ノステムで粗い応答と
精密な応答の双方を達成できる。

トランスジューサの出力信号がアナライザ／制御ユニッ
ト１９に送られると、該ユニットは、総ての信号の内か
ら、望ましくない粒子を表す幾つかの特性を有する信号
を選択する。具体的には、２つ以上の波形特性を信号分
析アルゴリズムで組合わせることにより、適正及び不適
正粒子のオーパラ７プを極力小さくして極めて感度の高
い弁別を達成することができる。信号限界レベルを陽力
低（設定することにより、種々の固有波形要因をアルゴ
リズムに組込むことができる。これらの要因としては、
例えば、リングダウン・カウント（１回の衝撃から生し
る限界交差の回数）、事象持続時間（１回のｆＪｉ撃か
ら生しる限界交差の１．テ続時間）、最大ピーク振幅及
び１回の（Ｍ’Ｊで衝突板によって吸収される総エネル
ギー等がある。好ましいアルゴリズムは、事象持続時間
、ビーク振幅を限界交差回数で割った値、及び総吸収エ
ネルギーを限界交差回数で割った値である６ アルゴリズム処理で望ましくない粒子と相関する信号は
、アナライザの回路により、そらせ機構を作動させて望
ましくない粒子をｆｉ終バウンド軌道（第３ｆｆｉ一層
）から除去する出力信号に変換される。このような選択
及び変換は当業者なら容易に理解できるような一連の公
知機能を具える回路によって容易に達成される０回路の
具体的な性質に厳密な規定はなく、幅広い選択が許され
る０回路の構成部分としては、アルゴリズムを実施して
波形を弁別する判定ブロック、ンステムを同期させ、サ
ンプリング・インターバルを１１　ｕｌ＋するタイミン
グ機構、及びエゼクソッン機構を粒子の到達及び位置と
整合させる遅延回路が挙げられる。結果として、適当な
時点にエゼクノヲン１１３ｉ１１に対する出力信号が発
生し、粒子をその通路からそらせる。

エゼクンッン・ソステムは、落下層の特定域に照準を合
わされ、この特定域における小さい粒子群の個々の粒子
を、他の粒子の自由落下に殆ど影響を与えることなく軌
道からそらせるのに充分な角度の撃力を落下粒子に供給
できる機構ならばどんなりｉ横でも良い、この機構はエ
ゼクトされた粒子が１１幼１，３号の光１１≦１因とな
−１た粒子ＣイＥｉるように粒子速度と相関する時間遅
延回路を含むのが普通である。！！力は、粒子をそらせ
ることのできる力、例えば機械的、空気圧式、電気的、
磁気的な力等で発生させることができ、粒子の性質、精
度及びその（白のノステム特性に応じて、選択すれば良
い。

食品粒子の場合、噴射口又はノズルによって方向を定め
られ、特に空気圧又はソレノイド操作式の電子作動弁に
よってタイミングを制御される空気ブラストで撃力を供
給するのが１ましい０図示の実施例では、圧擦空気供給
源から４管２）によって供給された圧搾空気がプレナム
２０に保持される。そして、このノステムの種々の円筒
面の共通軸沿いの点から半径方向に外方に延びる一連の
ノズル２２を介して圧搾空気が放出される。ノズルは、
総ての落下粒子への接近を可能にするため、構造の全周
に配列されている。各ノズル又は各隣接ノズル対は、（
もの弁とは独立に動作する（図示しない）弁によって１
制御される。各弁は、第２（も突板の最寄りのトランス
ジューサから出力される適当な信号によって作動される
。又、第１１ｈ突板に１個だけトランスジューサを設け
た実施例の場合には、このトランスジューサからの適当
な信号が総ての弁を同時に作動させる０図示の実施例で
は、数個のエア・ノズルを各トランスジューサと連繋さ
せることにより、充分に広く、しかも充分に集中された
空気ブラストを提供して不適格粒子の排除を可能にする
。単一弁プラストの場合、各ブラストは略１１ｉ１の粒
子をそらせるに充分な持続時間及び強さを具えることに
なる。

第２）！ｌから明らかなように、空気ブラストは、粒子
を第３１１ｊ−周軌道からそらせる。そのまま直進する
粒子は、それた粒子を殆ど回収せず肚つ直進粒子を殆ど
残らず回収するように形成、配置されたホッパ２３に回
収される０回収ホッパに落下した材料を斗び送出しホッ
パ１３にｉ層頂させることにより、最終的には不適格粒
子が完全に排除されるように実施することも可能である
。

第３図は複数の波形要素をフルボリズムの形で組合せる
基本的な分析／制御回路を示す機能プロ７り・ダイヤグ
ラムである。簡略化するため、図示の回路は、Ｅ述のよ
うに第２ｉｈ突板に音響結合した圧電トランスジューサ
等からなる単一のセッサ２４を具備する回路として示し
た。同しく簡略化のため、２つの衝突板も図示しなかっ
た。尚、ｙ、＞度及び／又は粒子組成に従って第１ｉｈ
突板により優先的にエネルギーを吸収され、しかもその
上運動エネルギーが所定の電圧限度を超える信号を発生
させるｉｊｉ　！ｉ２だけがトランスジューサによって
検知される。

図示の回路では、トランスジューサが約２　ＭＨｚ迄の
広帯域周波数応答に同調されている。トランスジューサ
に人力２が入りそこから発生ずるｉｆＩ号がプレアンプ
２５を通過すると、信号は測定可能なレベル、例えば１
０乃至８０ｄＢ迄増幅され、次いでフィルタ２６を通過
する。フィルタ２６は、捕捉された波形中の望ましくな
い周波数成分を除去してＳ／Ｎ比を高めるか、又は例え
ば約１００Ｋｌｌｚ以下の低周波数機械ノイズのような
外側干渉信号を排除するか、或いはこの双方の目的が満
たされるように選択すれば良い、タイマー２７は、サン
プリング・インターバルの制御、エゼクタと整合させる
のに必要なａ延基準の設定等の機能を果たすことによっ
て、回路の残りの部分を同期させる。

アナログ／デジタル変換器２８からの信号は、信号検知
器２９に入力されるが、この検知５２９は、伊１えばピ
ーク１辰幅、リングダウ、ン・カウント又は事象持続時
間のような所定の信号パラメータ３０の（経験的）限界
値に基づいて偽ｒｉ号を拒絶する判定ブロックである。

ウィンドーの形態を取る粒子検知６３１は、゛メルゴリ
スム３２に従っ゛（処理された信号パラメータに基づき
、実際の粒子ｉ！ｉ突から発生した（８号だけを通過さ
せる。信号は更に選別回路３３に人力されるが、この選
別回路は、粒子及び／又は粒子組成に従って予め設定さ
れた限界３４に基づいて処理済み信号を受容又は拒絶し
、適格粒子形状を不通格形伏から弁別する判定ブロック
である。不適格粒子を表す選別回路からの出力信号は、
バッフ１３５０時間記憶人力に、更に時間ａ＋延回路３
７を介してコンパレータ３６に人力される。コンパレー
タは、最終粒子軌道に向けられた送風機３８をトリガー
し、前記遅速回路の作用下に、送風機がトリガーされる
時、排除すべき粒子は、確実に送風機の１路内に位置す
る。

第４図は第１図及び第２図に示す装置のトランスジュー
サ１１のようなｎｌｌのトランスジューサを含むように
構成された回路の機能ブロック・ダイヤグラムである。

第１　（吸収用）衝突板から第２　（記録用）衝突板へ
順次１ｆｉ突を繰り返して粒子が制動されるに従って、
トランスジューサからの信号ＳＩ　　〜ＳＩＸが帯域フ
ィルタ３８°及び増幅器３９によって個別に処理される
。フィルタの帯域幅は、実際の粒子衝突から生じると予
想される周波数範囲をカバーし、ノイズを排除するよう
に選択する。増幅された信号は、限界基準電圧４１の供
給されるコンパレータ４０に送られる。コンパレータは
、増幅信号の何れか１つが限界交差するとこれをマーク
するデジタル・パルスを放出する。

このパルスは、（ｔ＆述の）回路の波形分析部を各信号
の発生源と整合させるタイマー４２に供給される。

限界電圧は、衝突板で有効な粒子１１ｉ突が起これば必
ずコンパレータを作動させてパルスを放出させるように
選択する。タイマーがこのパルスを直接割当て多重呼出
しく０ＡＩＩＡ）マルチプレクサ４３等のような統針的
マルチプレクサに送ると、マルチプレクサが作動し、パ
ルスを発生させた信号を複数チャンネル４４の１つに送
る。チャンネル数は、任！であり、同時に又は弁別でき
ない程度の応答オーパラ７プで起こると予想される最多
衝撃数に応じて選択すれば良い。

各チャンネルを通過する信号は、アナログ／デジタル変
換器４５によって処理され、その結果形成されたデジタ
ル信号は、アナライザ４６、即ち、回路の波形分析部に
供給される。波形分析部は、所望の粒子と不要の粒子と
の差異に対応する所定の信号パラメータに基づき公知の
弁別手段で一部の信号を選択する公知のＦｌｌジブロッ
クある。既に述べたように、これらのパラメータは、事
象持続時間、ピーク振幅、又はリングダウン・カウント
による総吸収エネルギーを除算するアルゴリズムに従っ
て処理するのが好ましい、エゼクトすべき粒子に対応す
るように予め信号値の比を設定しであるから、出力信号
８１〜Ｂ？Ｌを発生するデジタル制御回路４７に送られ
るアナライザの出力信号は、それぞれのセンサ域と対応
する。マルチプレクサからのコードｔ＃報も、（ライン
４８を介して）デジタル制御回路に供給され、入力信号
Ｓｌ〜Ｓｘを出力信号８１〜ＢｔＬと対応させる。この
ようにしてタイマーは、各入力信号に対するアナライザ
応答を適当なエゼクン５ン機構に対する出力信号と整合
させろ。

各出力信号Ｂｌ　　＝Ｂｎは、エゼクトすべき粒子に撃
力を送るために別設されたエゼクシッン機構にそれぞれ
送られる。このようなエゼクシッン機構群を参照番号４
９で示した。！ｌ’Ｓ１図及び第２図に示すような装置
の場合、これらのエゼクタ機構として特に有効な形態は
、上述したように、それぞれが各トランスジューサと対
応し、トランスジューサによって衝撃を感知された粒子
に向かって空気ブラストを送るように、共通の圧搾空気
プレナム２０に設けた一連のソレノイド弁である。弁が
開放された時、排除すべき粒子が空気ブラスト通路内に
来るように、制御回路とソレノイド弁との間に１！！延
スイツチ５０を介在させる。

第１ｉｈ突仮におけるトランジューサＩ８のような単一
トランジューサを使用するシステムでは、波形分析回路
として、（マツチプレクサ抜きの）同様の回路を利用す
ることができる。

以ドに述べる置体的な実施例は、本発明を説明するため
の例であり、本発明を限定又は制限するものではない。

ｔＬｊｉＪ！！ｉ 最大サイズが約５／１６インチ（０，８ｃａｌ）となる
ようにクルミを破砕し、手作業で殻と実を選別した。殻
の破片と実の断片を第１図及び第２図に示すような衝突
仮に別々に送り込んだ、設計要点は下記の通り： 送出し円錐体の角度：　６０゜ 第１［ｉ突板の角度：　　４０゜ 第２衝突板の角度・　　７０’ 第１ｉｆｉ突板の材料：　　ステンレスチール第２ｉｈ
突板の材料；　　アルミニウム第２術突板の トランジェーサの応答範囲：Ｏ〜２　ＭＨｚ信号帯域フ
ィルタの帯域幅・　６００〜８００ＫＩｌｚトランノ工
−サ信号を８０ｄＢに増幅し、０．１５ボルトの限界振
幅を利用して波形を分析し、下記表に示す結果を得た： ″　に番　　？ ４９　　　　　　９　　　　　　　　３１　　　　　　
　３．４４上記表中に使用されているアルゴリズムは、
事象持続時間とリングダウン・カウントの比である。

この比の値が１．０である信号は明らかにノイズであり
、第３図に示したような粒子検知器３１に特殊（不連続
）信号拒絶基準として１．０をセントするごとにより容
易に拒絶する。：とがてきる、又、精７−拒絶基ｌｌ１
（最小比）を（ｌｊｌｌ）／（Ｒ口Ｃ）−３，０にセッ
トすることにより、高い積度でナツツの実の断片から殻
の断片を選別することができる。そして、（前記比が７
．５０なら）実の断片が１個だけ殻と共に拒絶されるこ
とになる。

これらのデータから明らかなように、第１ｉ！ｉ突仮に
おけるｉｈ撃に続く第２ｉ！ｉ突板の応答に基づき、殻
及び実の断片混合物中の殻断片を容易に識別できる。（
最大粒度５／１６インチ（０，８ｃａｌの）ナツツの実
２５ボンド（１１，３４Ｋｇ１中に約１０個の殻断片を
含む代表的な製品混合物から殻の断片を分離するテスト
の結果によれば、二重ｉｈ突板衝撃を深川するだけで（
適格粒子である実の断片に起因する）偽トリガーが総粒
子カウントの５％以下に減少することが判明した。又、
殻及び実の断片混合物を含有する代表的な最終工程近く
の製品サンプルから殻断片を識別（検出）するテストを
実施したところ、ナツツの実２５ボンド（１１゜３４に
ｇ）中に約１０乃至２０１１１Ｊの殻断片を含む代表的
な製品混合物の場合、二車衝突バウンド衝撃による製品
の初期スクリーニングに続いて図示のような条件付き波
形アルゴリズムを利用することにより、適格な（大きい
）ナツツの実の粒子に起因する偽信号のレベルを粒子処
理量の１％以下に低下させ得ることが実証された。

以上の説明は本発明の内容を明らかにするのがその目的
であり、当業者には明らかなように、本発明の趣旨及び
範囲から逸脱することなく、上述したシステム構成のそ
れぞれに種々の変更を加えると共に、上述した実施態様
とは異なる構成素子構造及び動作モードをンステムに組
込むことができる。

〔発明の効果〕

畝上の如く、本発明は、従来より６１かに高い感度で橿
めて鮮明に粒子の選別を行うことができ、又、ノステム
容積を増大させて処理量を高めることができ、更に、粒
度分布の広い粒子混合物を扱っても弁別能力を殆ど失う
ことがなく、更に又、粒子送り速度が低下したり、粒子
を単−列流に形成・Ｉ’る！Ａ装成分を・ビ・要とした
りすることがない等の９）ｒ果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置及び方法の実施例を示す斜視図、
第２図は′Ｎ４１図に示した装置の切欠き側面図、第３
図は単一センサ・ノステムの分析／制御回路を例示する
機能ブロック・ダイヤグラム、第４図は第１図及び第２
図に示す実施例と併用される分析／制御回路を例示する
ｖｉ箋ジブロックダイヤグラムである。 １０・・選別装置　　　Ｉｆ・・円錐体１２・・円＆ｌ
殻体　　　１３・・ホッパ１４・・間隙　　　　　１５
・・第１ｉｆ＋撃面Ｉ６・・第２ｔＨ’Ｊ面　　１７　
・トランスジューサ１８・・トランスジューサ １９・・アナライザ／１（１）御ユニツト２０・・ブレ
ナム　　　２）・・導管 ２２・・ノズル　　　　２３・・ホッパ２４・・センサ
　　　　２５・・プレアンプ２６・・フィルタ　　　２
７・・タイマー２８・・アナログ／デジタル変換器 ２９・・信号検知器　　３０・・信号パラメータ３Ｉ・
・粒子検知器　　３２・・アルゴリズム３３・・選別回
路　　　３４・・限界 ３５・・バッファ　　　３６・　コンパレータ３７・・
時間ｉ！！延回路　３８・・送風機３８°　・・帯域フ
ィルタ　３９・・増幅器４０・・コンパレータ　４１・
・限界基準電圧４２・・タイマー　　　４３・　マルチ
プレクサ４４・・チャンネル ４５・・アナログ／デジタル変換器 ４６・・アナライザ ４７・・デジタル制御回路 ４８・・ライン ４９・・エゼクノッン機構群 ５０・・遅延スイッチ 特許出願人　ダイアモンド　ウｔルナ７ツグロウアーズ
　インコーホレイテッド ＦＩＧ、　　１ ＦＩＧ、　　２゜

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子選別装置において、 所定の送り軌道に沿つて粒子を推進する手段と、上記送
   り軌道と交差し、組成に応じて、上記粒子の一部から優
   先的に運動エネルギーを吸収しながら上記粒子を第１バ
   ウンド軌道へバウンドさせることのできる第１面と、 上記第１バウンド軌道と交差し、残留運動エネルギーを
   吸収しながら、上記粒子を第２バウンド軌道へバウンド
   させることのできる第２面と、吸収された上記エネルギ
   ーから生じる上記第２面の振動を感知し、該振動の固有
   特性値が所定範囲内なら信号を発生する手段と、 上記第２バウンド軌道に向かつて作用して上記信号の原
   因である粒子を上記第２バウンド軌道からそらせる撃力
   に上記信号を変換する手段とから成ることを特徴とする
   粒子選別装置。
2. （２）粒子混合物の選別装置において、 混合物を自由落下単一層に分散させる手段と、第１交差
   線に沿つて上記単一層と交差することにより上記粒子を
   第２単一層に沿つてバウンドさせ、組成に応じて上記粒
   子の一部から優先的に運動エネルギーを吸収できる第１
   面と、 第２交差線に沿つて上記第２車一層と交差することによ
   り上記粒子を第３単一層に沿つてバウンドさせ、上記粒
   子から残留エネルギーを吸収し、これに呼応して略衝撃
   点を囲む領域だけで振動することができる第２面と、 上記第２交差線に沿つた複数の感知点においてそれぞれ
   独自に上記振動を感知し、該振動を略総て感知できるよ
   うに互いに狭い間隔を保ち、上記感知点において感知さ
   れる振動の固有特性値が所定の範囲内なら上記感知点の
   それぞれに対応する独立信号を発生する手段と、 上記第３単一項に向かつて作用して上記信号の原因であ
   る粒子を上記第３単一層からそらせる撃力にそれぞれの
   上記信号を変換する手段とから成ることを特徴とする粒
   子混合物の選別装置。
3. （３）前記分散手段が垂直な軸線を有して下方に向かつ
   て拡がる円錐体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第（２）項に記載の装置。
4. （４）前記感知点において感知される振動の前記固有特
   性が周波数であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   ２）項記載の装置。
5. （５）前記分散手段が下向きに拡がる垂直な送出し円錐
   体と、該円錐体と同じ角度を有し且つ該円錐体をこれと
   同軸に囲む垂直な円錐殻体とから成り、前記第１面が、
   上記送出し円錐体と同軸で且つその下方に位置し、その
   角度が水平に対して上記送出し円錐体の角度よりも小さ
   い円錐台周面であり、前記第２面が上記送出し円錐体と
   同軸に上記の第１円錐台周面を囲む第２円錐台内周面で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載
   の装置。
6. （６）前記感知手段が前記振動を電気信号に変換する手
   段であり、前記固有特性が上記信号の持続中の所定限界
   交差回数で上記信号の持続時間を割つた値であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の装置。
7. （７）前記撃力が前記第２バウンド軌道にこれと交差す
   る方向に作用する空気ブラストであり、該ブラストの持
   続時間及び強さが前記軌道から略１個の粒子をそらせる
   に充分なレベルであることを特徴とする特許請求の範囲
   第（２）項に記載の装置。
8. （８）組成に応じて粒子混合物を選別する方法において
   、 （ａ）粒子をバウンドさせると共に組成に応じて粒子の
   一部から優先的に運動エネルギーを吸収でき、上記バウ
   ンド粒子をあらためてバウンドさせると共にその残留運
   動エネルギーを吸収し、且つ前記吸収に呼応して振動す
   ることのできる第２面に衝突させるように配向された第
   １面に向かつて１本の流れとして推進し、 （ｂ）上記第２面の振動を感知し、 （ｃ）上記振動の波形の固有特性値が所定範囲内なら信
   号を発生し、 （ｄ）上記信号を、上記第２面からバウンドする粒子流
   に向かつて作用することにより上記信号の原因である粒
   子を上記流れからそらす撃力に変換する 段階から成ることを特徴とする組成に応じて粒子混合物
   を選別する方法。
9. （９）段階（ｂ）を、前記第２面に音響結合されて前記
   振動を電気信号に変換する圧電装置によつて達成し、段
   階（ｃ）の固有特性が、所定の限界に基づく上記信号の
   持続時間を上記信号持続中の前記限界の交差回数で割つ
   た値であることを特徴とする特許請求の範囲第（８）項
   に記載の方法。
10. （１０）段階（ｄ）の撃力が、前記バウンド粒子流に向
    かつてこれと交差する方向に作用する空気ブラストであ
    り、該ブラストの持続時間及び強さが、上記粒子流から
    略１個の粒子をそらせるのに充分なレベルであることを
    特徴とする特許請求の範囲第（８）項に記載の方法。