JP2002323482A - 卵等の振動物体の振動特性の判定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】卵のように丸みのある略楕円の物体を支持して
振動させ、その振動特性を判定する装置に関し、タッピ
ングは跳ね返りとみなせる反復現象があり測定の妨害と
なる。 【解決手段】本発明の装置は柄部と頭部とを有し物体を
軽く叩いて音響的に振動させる弾性叩き部材と前記柄部
の軸回りに平面内で前記叩き部材を往復運動させる柄部
駆動部材と、前記物体の直ぐ近くにその方向に向かって
配置され前記物体から発生される振動音を取得するマイ
クと、振動特性を判定するために取得した信号を処理す
る信号処理手段とを有し、記軸付近の前記柄部はヒンジ
部材を介して、頭部として球体をその中に有するマウン
ト部をその先端に備えた柄端部に連結される、駆動用の
アーム部を構成し、少なくとも前記ヒンジ部材と柄端部
とは叩き棒を一部材として形成する。フルーツや卵の選
別装置にこのような装置を搭載し硬さやひびを判定し判
定結果に応じて選別を行うことが効果的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、卵のように丸みの
ある略楕円の物体を支持して振動させることによりその
振動特性を判定する装置に関する。その装置は、柄部と
頭部とを有し、上述したような物体を軽く叩いて音響的
に振動させる叩き部材と、柄部の軸回りの平面上で叩き
部材を往復運動させる柄部駆動部材と、物体の直ぐ近く
にその方向に向かって配置され、物体から発生する振動
音を取得するマイクと、物体の振動特性を判定するため
にマイクによって取得した信号を処理する信号処理手段
とを有する。

【０００２】

【従来の技術】そのような装置は従来から知られてい
る。卵の殻のひび割れを判定するタッピング装置がＵＳ
３，０６７，６０５に開示されている。具体的には、軽
く叩いた後の反響の程度を測定する。ＮＬ９４０１３８
８においては、卵を軽く叩くことによって、例えば卵に
向かって落下するボールを用いて、それによる卵の反
応、具体的には音響共鳴を、付近に配置したマイクによ
って測定する。「振動解析に基づく卵の物理的特性パラ
メータの評価」（“Ａｓｓｅｓｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｍ
ｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅ
ｔｅｒｓ ｏｆ ｅｇｇｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｉｂ
ｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ”Ｐ．Ｃｏｕｃｋｅ，
Ｃａｔｈｏｌｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｌｅｕｖｅ
ｎ，Ｍａｒｃｈ１９９８）には、過去からの刊行物およ
び共振モードの測定についての詳細な分析が示されてお
り、適切に定義づけられた卵の特性および特徴を調査す
ることができる。ＪＰ１０２２７７６６では、卵のタッ
ピング装置が記載されている。この装置において、叩き
棒はコイルバネによって連結された２つの部分から構成
され、係止部材による押さえ込みと支持バネによる復帰
との相関関係によって往復運動が行われる。

【０００３】また、例えば「リンゴの堅さの非破壊的な
測定」（“Ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｆｉｒｍ
ｎｅｓｓ ｏｆ ａｐｐｌｅｓ” Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ
ｅｔ ａｌ．，Ａｍ．Ｓｏｃ．Ａｇｒ．Ｅｎｇ．，Ｊ
ｕｎｅ １９９２）に記載されているようにフルーツの
特性を測定するために、特に音響共鳴からリンゴの堅さ
を判定するために、ハンマによる軽打とマイクによる音
信号の取得の原理が適用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの例は、できる
限り一様な共振を発生させ、さらに、発生した信号をで
きる限り正確に測定するという問題に対する解決法を探
るべきであることを示している。重大な問題はタッピン
グ自体に起因する。多くのケースにおいて、タッピング
は、跳ね返りとみなされる反復現象であると示されてい
る。これは、例えば本出願人によるＥＰ７３８８８８で
利用されている。ここでは、本質的にはタッピング部材
自体に対する衝撃の反応が調べられている。もしもそこ
で全ての共振が測定可能である場合、上述したようなタ
ッピングの反復による妨害がしばしば発生してしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によって、さらな
る改良を行った装置が得られた。この装置は、軸付近の
柄部が、ヒンジ部材を介して、頭部として球体を有する
マウント部をその先端に備えた柄端部に連結される駆動
用のアーム部を構成し、少なくともヒンジ部材と柄端部
が叩き棒を一部材に形成することを特徴とする。

【０００６】これにより単一のタッピングパルスが取得
されることが見いだされた。このようなパルスは、その
後の信号処理、特にそのパルスに関連づけられる振動数
スペクトルの判定に最適である。この振動数スペクトル
は、タッピングの結果としてタッピングされた物体から
発生される共振モードについての最大限の情報を含んで
いる。

【０００７】さらなる実施の形態による本発明装置は、
平面が物体の長軸を通り、少なくとも一つのマイクが、
前記平面、あるいは長軸を通って前記平面に略直交する
第２の平面に配置されることを特徴とする。

【０００８】本発明の別の実施の形態による装置は、叩
き棒とアーム部とは一体に形成され、叩き棒はバネ定数
１．２〜１．６Ｎ／ｍの板バネ部を形成することを特徴
とする。ここ発せられるパルスは非常に短く適してお
り、その結果、それに対応した、非常に好ましい振動数
スペクトルを得ることができる。

【０００９】本発明の一実施の形態による装置は、柄部
駆動部材は、固定部をさらに有し、固定部は、第１の平
面に直交しアーム部を貫通するピンのピン穴と、固定部
に取り付けられ、叩き部材をほぼ前記平面内に往復運動
させる電磁石と、電磁石近傍のアーム部に設けられた磁
石と、前進移動時のアーム部用の阻止部材とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１０】さらなる実施の形態による装置において、
柄部駆動部材は、叩き部材の後退移動を阻止する係止部
をさらに有することを特徴とする。さらに実施の形態に
おいて、球体は鋼からなり、柄部駆動部材は、後退移動
の後に叩き部材が保持される保持部材をさらに有し、保
持部材は、板バネ部用の係止ブロックと、球体用の保持
磁石とから構成されることを特徴とする。

【００１１】また、実施の形態による装置において、叩
き棒は、さらに双安定切換器を用いてアーム部と連結さ
れ、切換器は第１および第２の吸着位置を有し、叩き棒
は第１の吸着位置および第２の吸着位置のいずれかに移
動されることを特徴とする。これにより、叩き部材は、
タッピング後すぐに退避され、そのまま退避するので、
跳ね返りが防止される。

【００１２】一実施の形態による装置において、叩き棒
は、移動時には第１の吸着位置に切り換えられ、後退移
動時には第２の吸着位置に切り換えられることを特徴と
する。

【００１３】このような装置において、タッピング動作
を非常に正確に設定することができる。特に、数の多
い、多少形の異なる物体を選別する際に、この装置は非
常に効果的であるとともに、確実な結果を得ることがで
きる。

【００１４】さらに、本発明は卵等の振動物体の振動特
性を判定する方法を含み、その方法は、上述した装置を
用いて物体のタッピングを行うことを特徴とし、特にタ
ッピングが単一の瞬間的なタッピングパルスを有するこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明のさらなる具体的な方法において、
この方法は卵の選別装置に適用され、卵は少なくとも２
回タッピングされることを特徴とする。そして、適した
選別基準が適切な方法で作成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の詳
細を説明する。図１は、本発明による装置の一実施の形
態の正面図である。図２は、図１による状態の概略正面
図を示し、本発明を別の角度から捉えたものである。図
３は、本発明による装置が用いられる選別ラインの正面
図を示す。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による第
２の実施の形態の概略正面図である。図５（ａ）（ｂ）
（ｃ）は、本発明による第３の実施の形態の概略正面図
を示す。それぞれの図面で対応する部分は同様に示され
ている。

【００１７】図１において、軽く叩くタッピングのため
のタッピング装置は、柄部２と、例えば柄の先端に組み
込まれた小さな鋼のボールからなる頭部３とを有する叩
き部材１を備えている。柄部と頭部とを備えた叩き部材
は、好ましくは、全体が一つの部材として構成されると
ともに、適切に選択されたプラスチックから製造され
る。具体的には、柄部は柄端部（ハンドルエンド）４か
らなり、ハンドルエンド４はヒンジ部材５を介して、磁
石７が配置されたアーム部６に連結されている。アーム
部６の端部には、叩き部材を回動可能にするピン８が配
置されている。ヒンジ部材５とハンドルエンド４とが、
叩き棒を一部材として構成している。アーム部と叩き棒
は全体が一つの部材として形成されることが効果的であ
り、叩き棒はバネ定数ｋが１．２〜１．６Ｎ／ｍの板ば
ねを形成する。

【００１８】ピン８は柄部駆動部材２０の固定部２１の
ピン穴２２に嵌合している。コア２４を有する電磁石２
３は、固定部２１に固定されている。

【００１９】さらに、この図において、「前進」移動時
に板バネがどのように曲がり、ボール３が支持部１１、
より具体的にいうと、載置部を形成する２つのローラ、
すなわち砂時計型のローラの間に配置された卵を正確に
軽く叩くことができるかが示されている。支持部は卵選
別装置のコンベヤの軸部１２に設置される。マイク９を
用いて、タッピングによる振動音を取得することができ
る。

【００２０】この選別装置のさらなる図示は省略する
が、ローラ１１に載置された卵は、搬送中にタッピング
されるようにこれらの叩き部材１の下を通過することは
明らかである。そして、選別装置のさらに下流で、判定
した特徴を用いて選別することができる。Ｐ．Ｃｏｕｃ
ｋｅによる卵に関する記載（前述参照）のように、例え
ばＳ２０，Ｓ３０，Ｓ４０共振モードを観測することが
できる。そのような共振信号、例えば振幅や振動数スペ
クトルは、卵の殻の状態に関する情報を含んでいる。す
なわち、ひび割れの有無、卵の殻の強度、または卵の中
身の情報である。

【００２１】具体的に、叩き部材は３つの位置で表され
ている。すなわち、待機位置１Ａ、中心位置１Ｂおよび
タッピング位置１Ｃである。待機位置においては、叩き
部材は保持部材に接して待機している。保持部材は、保
持磁石３１を有する保持ブロック３０と、係止ブロック
３２とからなる。これらの位置を参照して、以下に作用
を説明する。電磁石２３の励磁の後に、待機位置１Ａか
ら、叩き部材１は磁石７をその中に有するアーム部６を
介して下方向へ強制的に移動され、いわゆる「前進」移
動を行う。位置１Ｂでは、アーム部６は固定部２１に配
置された阻止部２５に当接している。一実施の形態の発
明装置、特にハンドルエンド４を有する本発明装置は、
ボール３を有するハンドルエンドが十分に曲がる、すな
わち回動することが可能となっているため、タッピング
位置１Ｃでボールがちょうど卵１０をタッピングするこ
とができる。得られるパルスはその持続時間が非常に短
いものであり、ディラックパルス（Ｄｉｒａｃ ｐｕｌ
ｓｅ）と呼ばれる。これにより、最適な振動音信号を取
得し、フーリエ解析、特に高速フーリエ変換、いわゆる
ＦＦＴの適用によってブロードな振動数スペクトルに変
換される。

【００２２】復帰時、すなわち後退移動時に電磁石が励
磁されると、アーム部がすぐに引きつけられ、叩き部材
は保持部材によって保持される。ボールは保持磁石３１
に吸着し、その後の湾曲は係止ブロック３２によって阻
止される。

【００２３】図４に概略的に示すように、電磁石２３の
励磁と、さらに叩き部材１の往復移動のストローク量
は、サイズの異なる卵用に調整し、制御することが可能
である。例えばまずサイズを測定し、そしてこの信号を
励磁のために用いる。叩き部材の全体が同一のプラスチ
ックで、例えば射出成形によって製造されることが効果
的である。物体のタイプに応じて、前進／後退移動は鉛
直方向以外の方向で行うようにしてもよい。

【００２４】図２は、図１と同様の状態を示した概略図
である。本発明による実施の形態においては、叩き棒１
の往復移動をほぼ鉛直面内で行い、マイク９をほぼ「赤
道面」に配置するのが好ましい。赤道面は、すなわち、
前記鉛直面に直交し、さらに物体、例えばここでは卵１
０の長軸を通る平面である。また、叩き部材１の近傍に
残った隙間によって決まるが、物体の長軸を通る同じ鉛
直面内の位置９’，９”もマイクの配置に適している。
一つ以上のマイクが赤道面に配置されると、タッピング
によるこの平面内の共振モードそのものを的確に観測す
ることができる。さらに、この図において、２つの信号
ライン、すなわちマイク用のライン１９および電磁石２
３用のライン２６が示されている。これらはそれぞれ不
図示の信号処理装置および不図示の制御装置に導かれて
いる。

【００２５】図３には、選別装置５０の一部の上面図を
示し、物体、例えば卵の位置を一点鎖線の交差部５１と
して概略的に示す。選別装置の搬送方向は矢印Ｔで示
す。さらに複数の叩き部材１と複数の柄部駆動部材２０
とが示されている。卵を数回タッピングするように複数
の叩き部材が配置される。すなわち、例に示すように、
叩き部材が他の叩き部材の妨げとなることなく、全ての
卵はそれぞれ４回ずつタッピングされることができる。

【００２６】−第２の実施の形態− 図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、本発明に
よる第２の実施の形態を示し、アーム部６とハンドルエ
ンド４とはヒンジ部材５１を介して互いに連結されてい
る。ヒンジ部材５１は、例えば個別のピン、あるいはピ
ンとハンドルエンドとアーム部とを一つの部材として、
例えば最適なプラスチックの射出成形によって形成され
る接合部である。図には、双安定スイッチ６０が示され
ており、これは、特にアーム部の近傍に位置するハンド
ルエンドの一部にある磁石６１と、さらに２つの磁石６
２，６３とから構成される。磁石６２，６３は、互いに
ある距離離れて、空間６４をもってアーム部６に配置さ
れており、ハンドルエンドは一方の磁石６２あるいは磁
石６３に密着し、それらの位置はハンドルエンドの吸着
位置となる。

【００２７】電磁石が励磁されると、図４（ａ）に示す
ように、ハンドルエンドが磁石６３に吸着した状態で、
上述した平面内でアーム部は、ここに描かれた卵１０に
向かって、矢印Ｆに示すように前進移動を開始する。図
４（ｂ）に示すタッピング時に、ヒンジ部材５１は、ハ
ンドルエンドを一方の吸着位置から、磁石６２に吸着す
る他方の吸着位置にくっつかせるようにする。これによ
り、タッピングパルスを非常に効果的に短くするととも
に、跳ね返りを防止する。これはタッピングパルス中に
行われることが理想的である。復帰すなわち後退移動を
図４（ｃ）に、矢印Ｂで示す。これにより、叩き部材は
開始位置に戻り、ボール３は再び保持磁石３１に密着す
る。方向Ｆへの移動時に、柄部駆動部材２０の電磁石を
適切に励磁することにより、この移動を補助することが
できる。

【００２８】当業者にとって、弾性を向上させるために
ここで材質を適切に選択することはあきらかである。双
安定スイッチが効果的に跳ね返りを防止するので、弾性
の低い材質であっても十分である場合もある。

【００２９】−第３の実施の形態− 図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、第３の実施の形態を示
す。ここでは、連結部材は板ばね５２である。この作用
は図４による実施の形態と全く同様である。

【００３０】当業者にとって、他のタイプの吸着部材お
よび双安定スイッチを利用することができることは明ら
かである。例えば、それぞれ、吸着部材のないバネや、
電磁石の組み合わせである。

【００３１】−実施例− 叩き部材の破損や摩滅をできる限り抑制するために、寸
法は以下の条件を満足するように選択されている。すな
わち、湾曲による板ばねの張力はずっと高く一定で、モ
ーメントはアーム部から離れるほど直線的に減少し、末
端部で０Ｎ／ｍとなる。実験は、以下の仕様の叩き部材
を用いて行われた。 プラスチック：ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート） １Ａと１Ｂとの角度：２４° 軸心とボール中心との距離：１９８ｍｍ アーム部の長さ：４０ｍｍ ボール直径：４．５ｍｍ ボール密度（鋼）：７．８ｋｇ／ｍ^３ タッピングパルス持続時間：０．５ｍｓ タッピング速度：１．５ｍ／ｓｅｃ 板バネ末端の厚さ：０．９ｍｍ 板バネ先端の厚さ：１．２ｍｍ 板バネ末端の幅：４ｍｍ 板バネ先端の幅：８ｍｍ

【００３２】構成要素、材質、距離および寸法の多少の
変更もここに記す請求項の保護範囲内であることは、当
業者には明らかである。例えば、電磁石以外の励磁手段
を用いることも可能である。また、ピンとその穴を変更
してもよい。さらに、励磁および信号処理は周知の方法
によって実行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明による装置の一実施の形態の正面図
を示す。

【図２】は、本発明を別の角度から捉えた図１の状態の
概略正面図を示す。

【図３】は、本発明による装置が用いられる選別ライン
の正面図を示す。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による第２の実
施の形態の概略正面図である。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による第３の実
施の形態の概略正面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コウシェ，ペーター ベルギー国 Ｂ−3001 エヴァリー カー ディナール メルシェラァーン 92 (72)発明者 ハウト，ゲリット オランダ国 3771 ヴィ イー バーンベ ルド ステーションズウエグ 117 (72)発明者 ドゥ ケテレァーレ，バート ベルギー国 3001 エヴァリー カーディ ナール メルシェラァーン 92 (72)発明者 ヴァン ピンクステレン，アドリアナス オランダ国 3755 ジー イー エムネス リィエトゴース 90 (72)発明者 ベルヅイッツェン，ウイレム オランダ国 3771 ヴィ イー バーンベ ルド ステーションズウエグ 117 Ｆターム(参考） 2G047 AA12 BA04 BC04 BC07 BC20 CA03 EA10 GA03 GD02 GG12

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】卵のように丸みのある略楕円の物体を支持
   して振動させることによりその振動特性を判定する装置
   であって、 柄部と頭部とを有し、前記物体を軽く叩いて音響的に振
   動させる弾性叩き部材と、 前記柄部の軸回りに平面内で前記叩き部材を往復運動さ
   せる柄部駆動部材と、 前記物体の直ぐ近くにその方向に向かって配置され、前
   記物体から発生される振動音を取得するマイクと、 前記物体の振動特性を判定するために前記マイクによっ
   て取得した信号を処理する信号処理手段とを有する装置
   において、 前記軸付近の前記柄部は、ヒンジ部材を介して、頭部と
   して球体をその中に有するマウント部をその先端に備え
   た柄端部に連結される、駆動用のアーム部を構成し、少
   なくとも前記ヒンジ部材と柄端部とは叩き棒を一部材と
   して形成することを特徴とする振動物体の振動特性判定
   装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、 前記平面は前記物体の長軸を通ることを特徴とする振動
   物体の振動特性判定装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の装置にお
   いて、 少なくとも一つのマイクが、前記平面、あるいは長軸を
   通って前記平面に略直交する第２の平面に配置されるこ
   とを特徴とする振動物体の振動特性判定装置。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   装置において、 前記叩き棒と前記アーム部とは一体に形成され、前記叩
   き棒はバネ定数１．２〜１．６Ｎ／ｍの板バネ部を形成
   することを特徴とする振動物体の振動特性判定装置。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載の
   装置において、 前記柄部駆動部材は、固定部をさらに有し、前記固定部
   は、第１の平面に直交し前記アーム部を貫通するピンの
   ピン穴と、前記固定部に取り付けられ、前記叩き部材を
   ほぼ前記平面上に往復運動させる電磁石と、前記電磁石
   近傍の前記アーム部に設けられた磁石と、前進移動時の
   前記アーム部用の阻止部材とを備えることを特徴とする
   振動物体の振動特性判定装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の装置において、 前記柄部駆動部材は、前記叩き部材の後退移動を阻止す
   る係止部をさらに有することを特徴とする振動物体の振
   動特性判定装置。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６に記載の装置にお
   いて、 前記球体は鋼からなり、 前記柄部駆動部材は、後退移動の後に前記叩き部材が保
   持される保持部材をさらに有し、前記保持部材は、前記
   板バネ部用の係止ブロックと、前記球体用の保持磁石と
   から構成されることを特徴とする振動物体の振動特性判
   定装置。
8. 【請求項８】請求項１に記載の装置において、 前記叩き棒は、さらに双安定切換器を用いて前記アーム
   部と連結され、前記切換器は第１および第２の吸着位置
   を有し、前記叩き棒は前記第１の吸着位置および前記第
   ２の吸着位置のいずれかに移動されることを特徴とする
   振動物体の振動特性判定装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載の装置において、 前記叩き棒は、前進移動時には前記第１の吸着位置に切
   り換えられ、後退移動時には前記第２の吸着位置に切り
   換えられることを特徴とする振動物体の振動特性判定装
   置。
10. 【請求項１０】卵等の振動物体の振動特性を判定する方
    法において、 請求項１から請求項９に記載の装置を用いて前記物体の
    タッピングを行うことを特徴とする振動物体の振動特性
    の判定方法。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の方法において、 前記タッピングは、単一の瞬間的なタッピングパルスを
    有することを特徴とする振動物体の振動特性の判定方
    法。
12. 【請求項１２】請求項１０または請求項１１に記載の方
    法において、 前記方法は卵の選別装置に適用されることを特徴とする
    振動物体の振動特性の判定方法。
13. 【請求項１３】請求項１０から請求項１２のいずれかに
    記載の方法において、 前記卵は少なくとも２回タッピングされることを特徴と
    する振動物体の振動特性の判定方法。