JP2013002852A - コーン及び硬さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に測定対象の貫入抵抗値の測定、或いは貫入距離から測定対象の硬さを評価、測定するコーン、及び簡易な構造で、測定場所にも容易に持ち運べ、コーンを保持、落下させ、再現性もよく測定対象の硬さを評価・測定する硬さ測定装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するため、測定対象に落下させて、貫入距離から測定対象の硬さを評価する硬さ測定装置に用いられるコーンであって、頂点からの距離を示す目盛りを、側面に一周に渡って複数設けたことを特徴とするコーン、及び台部と、前記台部に立設した軸部前記軸部に保持され前記コーンを着脱可能に係止する保持機構を備えた保持部からなる支持体と、前記保持部に着脱可能に係止されるロットと前記ロットに連設された前記コーンからなる測定部と、から構成されることを特徴とする硬さ測定装置の構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象、例えば粘性物・弾性物、より具体的には、油脂、クリーム、ホイップクリーム等の表面に落下させ、貫入抵抗値の測定、或いは貫入距離から測定対象の硬さを評価、測定するコーン及び硬さ測定装置に関する。

食品等の硬さを測定する装置として、特許文献１段落００２０、特許文献２段落０１４２に記載のペネトロメーター等がある。円錐形のコーンと呼ばれる部分を、カップ等に取り分けた測定対象表面に落下させ、測定対象へのコーンの貫入距離を測定して、測定対象の硬度を知ることができる装置である。

しかしながら、ペネトロメーターによる測定対象の硬度測定は、ペネトロメーターが設置されている実験室等においては、精度よく測定することができるものの、高価、かつ大掛かりである。従って、このようなペネトロメーターを測定対象がある測定場所への持ち込むのは困難であった。さらに、測定対象が時間の経過とともに変化する場合であって、実験室まで距離があるときには、測定結果はまるで意味のない値となり、測定対象の硬さを即座に測定できなかった。

特開２０００−１２９２８６号公報 特開２０００−６０４５０号公報

そこで、本発明は、容易に測定対象の貫入抵抗値の測定、或いは貫入距離から測定対象の硬さを評価、測定するコーン、及び簡易な構造で、測定場所にも容易に持ち運べ、コーンを保持、落下させ、再現性もよく測定対象の硬さを評価・測定する硬さ測定装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、
（１）
測定対象に落下させて、貫入距離から測定対象の硬さを評価する硬さ測定装置に用いられるコーンであって、頂点からの距離を示す目盛りを、側面に一周に渡って複数設けたことを特徴とするコーンの構成とした。
（２）
測定対象表面に（１）に記載のコーンを落下させて、前記コーンの貫入距離から測定対象の硬さを評価する硬さ測定装置であって、台部と、前記台部に立設した軸部前記軸部に保持され前記コーンを着脱可能に係止する保持機構を備えた保持部からなる支持体と、前記保持部に着脱可能に係止されるロットと前記ロットに連設された前記コーンからなる測定部と、から構成されることを特徴とする硬さ測定装置の構成とした。
（３）
前記台部に、測定対象を分注したカップの形状に凹んだ凹みを備え、前記カップを前記凹みに接して配置することで、前記コーンの頂点が、前記カップの平面略中央に位置することを特徴とする（２）に記載の硬さ測定装置の構成とした。
（４）
前記カップが筒状で、前記台部を前記凹みがカップの形状に湾曲した湾曲部で、前記湾曲部の端部にそれぞれネジ留めされた左右バーを備えた台部とし、前記湾曲部中央から反カップ側に突出した固定部に、前記軸体を立設したことを特徴とする（３）に記載の硬さ測定装置の構成とした。
（５）
前記保持部が前記軸部に沿って、上下移動可能としたことを特徴とする（２）〜（４）の何れか１項に記載の硬さ測定装置の構成とした。
（６）
前記軸部の軸にネジ山を設け、前記軸に螺着したナットで前記保持部を挟持するとともに、前記ナットを回転させることで前記保持部を上下移動可能としたことを特徴とする（５）に記載の硬さ測定装置の構成とした。
（７）
前記保持機構が、前記軸部に高さ調節可能に接続する上下に貫通する貫通孔を備えた筒部に穿設された前記貫通孔に垂直に接続する第二貫通孔に挿通固定される筒と、前記筒内の前記貫通孔側に移動可能に挿入されたピンと、前記ピンを前記貫通孔側に押し込む方向に押圧するバネ体と、前記バネ体の反球体側を係止して前記筒内に閉じ込めるストッパーと、からなることを特徴とする（１）〜（６）の何れかに記載の硬さ測定装置の構成とした。
（８）
さらに、前記保持部から前記コーンを脱離させる脱離部材を備え、前記脱離部材が、前記保持筒の貫通孔に挿入され、前記ロットを押し出すことを特徴とする（７）に記載の硬さ測定装置の構成とした。
（９）
前記コーンが、内部空洞で、上部天材が着脱可能であることを特徴とする（２）〜（８）の何れかに記載の硬さ測定装置の構成とした。

本発明は、コーンに目盛りを設けているので、作業者は測定対象に落下したコーンの貫入距離を簡単に把握することができる。さらに、本発明の硬さ測定装置は、簡易な構造でコーンを保持、落下させることができるので、小型、携帯性に優れている。従って、測定対象が存在する場所で即座に測定対象の硬さを測定、評価することが可能になるとともに、硬さが変化する測定対象の硬さの評価・把握、測定に極めて有効である。

また、測定作業、貫入距離の読み取り容易であるので、短時間で繰り返し測定するケース、多数サンプルの測定にも有効である。さらに、簡易な構造のため、硬さ測定装置を複数台所持しても設備費用を抑えることができる。

本発明である硬さ測定装置の斜視模式図である。 本発明であるコーンの説明図である。 測定部の保持機構の説明断面図である。 測定部の脱離機構の説明断面図である。 本発明を用いた測定対象の硬さの評価方法の側面説明図である。

以下、本発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明である硬さ測定装置１は、支持体２と、支持体２に着脱可能に係止されるコーン８ａを含む測定部８と、コーンを脱離、落下させる脱離部材７とからなり、測定対象１０表面にコーン８ａを落下させて、コーン８ａの貫入距離から測定対象１０の硬さを評価する装置である。

支持体２は、台部４と、台部４に立設した軸部５、軸部５に保持されコーン８ａを着脱可能に係止する保持機構６ｄを備えた保持部６からなる。

台部４は、測定対象１０（一点鎖線）を分注したカップ９（点線透視図）が筒状である場合には、カップ９の側面形状に湾曲した湾曲部４ｃと、湾曲部４ｃの端部を折曲げ、それぞれネジ４ｅ留めされた水平に設置面に接触する左右バー４ａ、４ｂと、湾曲部４ｃの中央から反カップ９側に突出した固定部４ｄとからなる。左右バー４ａ、４ｂとすることで、軽量で、分解、洗浄が容易で、携帯性にも優れている。

そして、カップ９を湾曲部４ｃに接して配置することで、コーン８ａの頂点８ｆが、カップ９の平面略中央に位置することとなる。そして、固定部４ｄから軸部５が立設する。

なお、ここでは、測定対象１０を分注したカップ９が筒状であるので、湾曲部４ｃの形状の凹みとしたが、測定対象１０を分注したカップの形状に凹んだ凹みを備え、凹みに接してカップ９を配置することで、コーン８ａの頂点８ｆが、カップ９の平面略中央に位置すれば、どのような凹みであってもよい。

軸部５は、固定部４ｄに挿通し立設するネジ山５ｂを設けた軸５ａと、軸５ａを固定部４ｄに固定する軸５ａに螺着して固定部４ｄを挟持するナット５ｃ及びワッシャー５ｄと、保持部６を挟持するナット５ｃ及びワッシャー５ｄとからなり、ナット５ｃを回転させることで、保持部６を軸５ａに沿って上下位置調節可能とする。

保持部６は、一端が軸５ａに挿通する張り出し部６ａと、張り出し部６ａの他端に接続し上下に貫通した貫通孔６ｃが穿設された筒状の筒部６ｂと、貫通孔６ｃ内で測定部８を着脱可能に係止する保持機構６ｄとからなる。

保持機構６ｄは、図３、４に示すように、筒部６ｂに穿設され貫通孔６ｃに垂直に接続する第二貫通孔６ｅに挿通固定される筒６ｋと、筒６ｋ内の貫通孔６ｃ側に移動可能に挿入されたピン６ｉと、ピン６ｉを貫通孔６ｃ側に押し込む方向に押圧するバネ体６ｈと、バネ体６ｈの反ピン６ｉ側を係止して筒６ｋ内に閉じ込めるストッパーあるネジ６ｇ及び筒部６ｂ側面に固定されたナット６ｆからなる。ナット６ｆを筒部に固定することで、第二貫通孔６ｅ内にネジ山を形成する必要がなく加工が極めて容易である。また、第二貫通孔６ｅ及び筒６ｋにネジ山を形成し、螺合させるとともに、ナット６ｆで締め付けてもよい。

図３（Ｂ）に、保持機構６ｄの拡大断面図を示したように、保持機構６ｄは一般にスプリングプランジャーなどと呼ばれるもので、ピン６ｉ先端が弧状に湾曲し、筒６ｋの先端の穴から脱落しないように、ピン６ｉの反先端側の径は筒６ｋの先端の穴より太く形成されている。ストッパーであるネジ６ｇは、筒６ｋ内にネジ山で螺合し、筒６ｋ外に露出している端部に形成された締め穴６ｍを六角レンチなどで回転させることで、ネジ６ｇの位置が変わりバネ体６ｈの反発力を調節することができる。

また、第二貫通孔６ｅの貫通孔６ｃへの接続端の径は狭められていて、ピン６ｉのみがロットを押圧する構造が望ましい。必要以上にピン６ｉを貫通孔６ｃ内に突出させないことにより、脱離動作が滑らかに行うことができる。保持機構は、ここに示す保持機構６ｄの構造に限定されることなく、例えば球体をバネ体６ｈで押圧するなど、種々の構造を採用することができる。何れにしても、ロット８ｃを係止するとともに、何らかの機構で係止を解除することができればよい。特に、ロット８ｃと触れる側は弧状であることが後述の理由から望ましい。バネ体６ｈには、コイルバネ、ゴムなどピン６ｉにバネ付勢を付与できるものであればよい。

測定部８は、図１、２に示すように、保持部６に着脱可能に係止されるロット８ｃ（点線）とロット８ｃに連設されたコーン８ａからなる。

コーン８ａは、図２、３にも示すように、頂点８ｆからの等距離を示す目盛り８ｂを、側面８ｈに一周に渡って複数本設けた円錐形である。目盛りは、ラインとしてペイントしても、溝を形成してもよい。

また、コーン８ａの上部に連設されたロット８ｃとともに、図２に見られる外側から２列目の円の内側（天材８ｄ）は、コーン８ａ上部に螺着８ｇしてロット８ｃとともに着脱できる。

そしてコーン８ａの内部は空洞８ｅとすることができる。空洞８ｅに重しを出し入れすることで、コーン８ａの重さを調節することができ、異なる負荷で、また異なる測定対象の硬さを調べることができる。

脱離部材７は、保持部６に連設するワイヤー７ａと、ワイヤー７ａに連結した係止部７ｃと棒７ｂからなる側面Ｔ字形状の部材である。棒７ｂは、貫通孔６ｃに挿入され、保持機構６ｄで係止されているロット８ｃを押し込み、ピン６ｉによるロット８ｃの係止を解除する。

従って、棒７ｂは、貫通孔６ｃ上部から保持機構６ｄを通過する程度の長さを要する。また、係止部７ｃは、ワイヤー７ａを接続する部分であるとともに、棒７ｂが貫通孔６ｃに嵌り取り出せなくなるのを防ぐ。また、棒７ｂの先端は、球体のバネ体６ｈ側への押し込みを滑らかにするために、先端がテーパー状であることが望ましい。

次に、図３、４を参照して、測定部８、即ちコーン８ａ及びロット８ｃの保持機構及び脱離機構を説明する。先ず、図３に示すように、コーン８ａに連設したロット８ｃを筒部６ｂ底部から貫通孔６ｃに挿入する。そして、ロット８ｃでピン６ｉをバネ体６ｈ側に押し込みピン６ｉの位置より図３上方に位置させる。すると、ピン６ｉがバネ体６ｈに押され、ロット８ｃを貫通孔６ｃの側壁に押しあて、ロット８ｃをピン６ｉ及び貫通孔６ｃ側壁で挟持して、測定部８を筒部６ｂに保持させることができる。

測定部８を保持部６の筒部６ｂから脱離させ、落下させるには、図４に示すように、筒部６ｂ上部の貫通孔６ｃに、脱離部材７の棒７ｂを挿入する。すると、ロット８ｃは下方に押し下げられつつ、ピン６ｉを通過するとピン６ｉによる貫通孔６ｃ壁への押圧がなくなり落下する。このとき棒７ｂは、ピン６ｉによって貫通孔６ｃ壁側へ押しつけられる。従って、緩やかに棒７ｂを上方から貫通孔６ｃに押し込んでいくと、棒７ｂの進入には抵抗が生じ、進入速度が遅くなりロット８ｃを不規則な加重で押し込むことがなく、測定部８は常に自由落下となる。よって、測定毎、作業者毎の落下速度の誤差が極めて低くなり、測定精度が高まる。

次に、図５を参照して、本発明である硬さ測定装置の測定方法を説明する。コーン８ａを測定対象１０へ落下させ、測定対象１０の硬さを把握或いは評価、測定する方法は概ね次の通りである。

測定対象１０表面から所定の高さに位置させたコーン８ａを測定対象１０表面に落下させ、所定時間経過後、測定対象１０へのコーン８ａの貫入距離を測定する。図５は、所定時間経過後の状態を示している。

作業者は、コーン８ａを落下させ所定時間経過後に、測定対象１０表面付近に位置するコーン８ａの側面８ｈの目盛り８ｂを目視することで、簡易に貫入距離を知り、測定対象１０の硬さを把握或いは評価、測定することができる。多くの測定対象の測定或いは測定対象の硬さを繰り返し測定する場合に極めて有効である。

加えて、予め硬さ（貫入抵抗値）が正確に調べられている対象を用いて、本発明で貫入距離を調べ、正確な貫入抵抗値と対比させた対照表（スタンダードカーブ）を作成しておくことで、より正確な測定対象の硬さも知ることができる。

１ 硬さ測定装置
２ 支持体
４ 台部
４ａ 左バー
４ｂ 右バー
４ｃ 湾曲部
４ｄ 固定部
４ｅ ネジ
５ 軸部
５ａ 軸
５ｂ ネジ山
５ｃ ナット
５ｄ ワッシャー
６ 保持部
６ａ 張り出し部
６ｂ 筒部
６ｃ 貫通孔
６ｄ 保持機構
６ｅ 第二貫通孔
６ｆ ナット
６ｇ ネジ
６ｈ バネ体
６ｉ ピン
６ｋ 筒
６ｍ 締め穴
７ 脱離部材
７ａ ワイヤー
７ｂ 棒
７ｃ 係止部
８ 測定部
８ａ コーン
８ｂ 目盛り
８ｃ ロット
８ｄ 天材
８ｆ 頂点
８ｅ 空洞
８ｇ 螺着
８ｈ 側面
９ カップ
９ａ 取っ手
１０ 測定対象

Claims (9)

1. 測定対象に落下させて、貫入距離から測定対象の硬さを評価する硬さ測定装置に用いられるコーンであって、頂点からの距離を示す目盛りを、側面に一周に渡って複数設けたことを特徴とするコーン。
2. 測定対象表面に請求項１に記載のコーンを落下させて、前記コーンの貫入距離から測定対象の硬さを評価する硬さ測定装置であって、台部と、前記台部に立設した軸部前記軸部に保持され前記コーンを着脱可能に係止する保持機構を備えた保持部からなる支持体と、前記保持部に着脱可能に係止されるロットと前記ロットに連設された前記コーンからなる測定部と、から構成されることを特徴とする硬さ測定装置。
3. 前記台部に、測定対象を分注したカップの形状に凹んだ凹みを備え、前記カップを前記凹みに接して配置することで、前記コーンの頂点が、前記カップの平面略中央に位置することを特徴とする請求項２に記載の硬さ測定装置。
4. 前記カップが筒状で、前記台部を前記凹みがカップの形状に湾曲した湾曲部で、前記湾曲部の端部にそれぞれネジ留めされた左右バーを備えた台部とし、前記湾曲部中央から反カップ側に突出した固定部に、前記軸体を立設したことを特徴とする請求項３に記載の硬さ測定装置。
5. 前記保持部が前記軸部に沿って、上下移動可能としたことを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の硬さ測定装置。
6. 前記軸部の軸にネジ山を設け、前記軸に螺着したナットで前記保持部を挟持するとともに、前記ナットを回転させることで前記保持部を上下移動可能としたことを特徴とする請求項５に記載の硬さ測定装置。
7. 前記保持機構が、前記軸部に高さ調節可能に接続する上下に貫通する貫通孔を備えた筒部に穿設された前記貫通孔に垂直に接続する第二貫通孔に挿通固定される筒と、前記筒内の前記貫通孔側に移動可能に挿入されたピンと、前記ピンを前記貫通孔側に押し込む方向に押圧するバネ体と、前記バネ体の反球体側を係止して前記筒内に閉じ込めるストッパーと、からなることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の硬さ測定装置。
8. さらに、前記保持部から前記コーンを脱離させる脱離部材を備え、前記脱離部材が、前記保持筒の貫通孔に挿入され、前記ロットを押し出すことを特徴とする請求項７に記載の硬さ測定装置。
9. 前記コーンが、内部空洞で、上部天材が着脱可能であることを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の硬さ測定装置。

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