JP3578616B2 - 農産物の内部品質検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、西瓜やメロン等の農産物の内部品質、例えば空洞やひび入り、熟度などを自動的，機械的に検査することができる農産物の内部品質検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、農産物、特に西瓜やメロン等の青果物の内部検査を行う方法として、作業者が青果物を手などで叩きながらその音響によって内部欠陥や熟度（過熟，適熟，未熟）等を判定する官能検査法が知られ、これを自動的，機械的に行うための装置についても既にいくつかの提案がされており、一般に、農産物を打撃して内部の状態に由来する特有の振動波を生じさせる打撃手段と、発生した振動波を検出する振動波検出手段との組合せにより構成されている。
【０００３】
前者の打撃手段としては、衝撃時の反動でハンマーが逆方向に容易に跳ね返されるために振動がフレーム等に伝わらず、振動波検出を精度よく行うことができる振り子式の打撃方式が適していると考えられており、例えば特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報では、下端にハンマーヘッドを有するハンマーシャフトにピストン−シリンダ装置のピストンを連結し、シリンダの駆動によるピストンの前後進でハンマーシャフトを揺動させて農産物を打撃する方式の打撃手段が開示されている。
【０００４】
しかし、このピストン−シリンダ方式で揺動駆動を行わせる振り子式打撃手段は、衝撃を与えたときの反力（反動による振動）がピストンロッドを通じてシリンダ本体やフレーム（ピストン−シリンダ装置を支持する構造物）に伝わり、発生する振動波に農産物の内部品質に関係のないノイズ成分を含ませるという影響を与えたり、フレーム等に伝わった振動が振動波検出手段で検出されるためにノイズ成分を含むことになるという問題があって、内部品質に由来した振動波を精度高く検出するためには、そのノイズを除去するための補正処理が必要になるという問題がある。また、ピストン−シリンダ装置によってハンマーシャフトを揺動させる方式であるため、ハンマーヘッドが自由に揺動（自重による揺動：以下「自由揺動」という）で農産物を打撃する方式とは異なり、衝撃を与えて戻るという一連の動作タイミングをシリンダへの圧力媒体の給排を電磁弁等で制御しなければならないが、圧力媒体の温度による流動性の変化や空気圧等の変化があるためにその制御は必ずしも簡単でないという問題もある。
【０００５】
特開平２−３１０４６５号公報では、ハンマーヘッドが自由揺動してノイズの取り込みが少ない振り子式の打撃手段が開示され、また打撃により農産物の外周に伝搬する波動に基づいて内部品質である熟度を評価する方法が開示されている。しかし、この文献で開示されているのは原理的なものにしかすぎず、農産物の選別ライン上で使用されて、精度の高い振動波検出を効率よく実施するための具体的な打撃装置については提案されていない。
【０００６】
特開平７−２３９３２０号公報では上述したノイズ取り込みが少ないハンマーヘッド自由揺動型の振り子式打撃手段が開示されていると共に、農産物に対する打撃力を一定にするためにハンマーシャフトの引き上げ角を一定にするための角度検出器についても提案されている。しかしこの文献で開示されているのは、引き上げ角の検出が打撃力一定化に有効であるというだけで、それ以外には、農産物の選別ライン上で使用されて、精度の高い振動波検出を効率よく実施するための具体的な打撃手段の提案はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、内部品質を検査するための打撃式装置は従来から提案されているものの、農産物の選別ラインに組み込まれて効率よくかつ精度よく打撃時の振動波を検出するためには、未だ解決すべき課題がある。
【０００８】
例えば、振り子式の打撃装置はハンマーヘッドを一定角度に引き上げて自由揺動させるようにすることで、振動波にノイズが含まれることを防止できる点で優れているが、自由揺動式であるために、打撃の反動で反対側に揺れ戻ったハンマーヘッドが再び農産物を打撃するという２度打ち（３度打ち以上もある）の問題があり、農産物を傷めることや、複数回発生する振動波のうちから１度目の振動波を区別して検出し、演算装置に取り込まなければならないなどの取り込み制御上の煩雑さを招く問題がある。
【００１０】
本発明は、以上のような種々の課題を解決するためになされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本願の農産物の内部品質検査装置の発明の特徴は、上記特許請求の範囲の各請求項に記載されたところにある。
【００１２】
請求項１の農産物の内部品質検査装置の発明は、シャフト上端で揺動自在に枢軸支持されかつシャフト下端にハンマーヘッドを有するハンマーシャフトと、このハンマーヘッドを前記枢軸回りに所定角度引き上げた位置から自由に揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段と、前記打撃時に農産物に発生する振動波を検出する振動波検出手段とを備え、検出した振動波の信号に基づいて農産物の内部品質を解析評価する農産物の内部品質検査装置において、前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトを枢軸回りに引き上げ揺動させる揺動駆動手段と、この揺動駆動手段と前記ハンマーシャフトの連結をオン・オフするクラッチ手段とを備え、このクラッチ手段によって、連結オフにより前記ハンマーヘッドを枢軸回りに揺動自在とすると共に、連結オンにより前記ハンマーヘッドが農産物を打撃したときの反動で打撃方向とは反対方向に戻り揺動した前記ハンマーシャフトの揺動を拘束する二度打ち防止手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、農産物の内部品質の解析評価は、ＭＰＵ（マイクロ プロセッサ ユニット）等のコンピュータ技術を用いた既知の方法で行うことができる。
【００１４】
この発明によれば、戻り揺動するハンマーシャフトを拘束（ロック）して、ハンマーヘッドによる農産物の二度打ちを防止することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、上記の二度打ち防止手段が、前記ハンマーシャフトの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を有し、戻り揺動する前記ハンマーシャフトの揺動拘束を、その戻り揺動が予め定めた傾斜角度（例えば打撃揺動が３０°の角度で行なわれるときに、戻り揺動を１０°に設定）を越えたときに前記クラッチ手段のオンにより行うことを特徴とし、戻り揺動角度の大きさのうちで最も小さい場合を拘束条件の設定傾斜角度とすることにより、ハンマーシャフトの確実な拘束（ロック）を行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明は、上記請求項２の発明において、前記ハンマーシャフトの傾斜角度検出手段が、前記揺動駆動手段により前記ハンマーシャフトを枢軸回りに揺動させて所定角度まで引き上げるための引き上げ角度検出手段を兼ねていることを特徴とし、これにより、戻り揺動して拘束された前記ハンマーシャフトの角度が１２°の場合、例えば打撃揺動角度が３０°で行われるときには、残りの１８°（３０°−１２°＝１８°）の角度を揺動回動させるのみで該ハンマーシャフトを所定の揺動角度まで引き上げることができ、該ハンマーシャフトの揺動復帰動作を迅速かつ正確に行うことができる。こうすることにより、農産物打撃の強さを安定して与えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
実施形態１
図１〜図１３により示される本例は、フリートレイ式の搬送コンベアに連結されない状態で搬送される受皿１を用いて、農産物である西瓜Ｐの内部品質を示す透過光情報と打音情報をこの順序で検出するようにした農産物選別装置の構成概要の一例を示したものである。
【００２５】
図１は、この農産物選別装置の途中に設けられた透過光検出ステージから打音検出ステージに渡る搬送ラインの概要を平面図で示しており、図示しない搬送上流側の農産物供給位置、すなわち作業者が受皿１の上に農産物を載せる作業を行う位置から、無端回動する平行一対の細幅のコンベアベルト２０１，２０２等で構成されて受皿１を搬送する搬送手段２と、この上に乗って搬送される前記受皿１との関係が示される。
【００２６】
すなわち、本例の搬送手段２は、図１，図７及び図８に示しているように、受皿１に対してこれを搬送させるための搬送面を形成すると共に搬送駆動力を与えるように構成された受皿搬送駆動機構と、受皿１の搬送横方向の位置決めを行うために構成された受皿搬送ガイド機構とからなっている。
【００２７】
そして、前者の受皿搬送駆動機構は、本例では図７，図８に示しているように細幅のコンベアベルト２０１，２０２が垂直面内で無端回動するように平行一対に並設されていて、垂直面内の上側軌道では、左右の立上りフランジを有する固定ガイドレール２０３によって搬送横方向へのふらつきがなくかつ重量を支えることができるように軌道走行案内され、また下側軌道では、適宜の間隔で固定位置に配置されているガイドローラ２０４（図１３参照）によりコンベアベルト２０１，２０２のたるみがないように無端回動されるように構成されている。なお図７に示した２０５，２０６は前記の様に並設されたコンベアベルト２０１，２０２を回動駆動するための駆動プーリであり、該駆動プーリ２０５，２０６は本例では共通の駆動軸に連結されて共通の駆動モータ２０７により回転駆動されるようになっている。
【００２８】
また前記後者の受皿搬送ガイド機構は、前記駆動モータ２０７や固定ガイドレール２０３などの装置固定部の一部として設けられたフレーム２１０１の一部である受皿搬送横方向左右のガイドレール２１０，２１０と、受皿１の搬送横方向両側の下部それぞれに垂直軸回りに回転自在に設けられたガイドコロ１１０，１１０とが係合するようにして構成される。
【００２９】
以上の受皿搬送駆動機構及び受皿搬送ガイド機構によって搬送される受皿１に対し、図示しない農産物供給位置で農産物Ｐが作業者により載せられ、農産物を支持した状態の受皿１は、所定の軌道を搬送されて糖度等の内部品質の測定のために透過光検出装置５、次いで熟度や内部欠陥等の内部品質を測定するのに先立って打音計測位置検出装置７に通されることになる。なお受皿１の構造の詳細については後述する。
【００３０】
前記のようにして農産物Ｐが載せられた受皿１は、図１に示しているように、まず、内部品質による選別仕分情報の一つである糖度等の情報を検出するために透過光検出装置５内に搬送される。なおその前段に配置した上動切換駆動手段４によって、後述するグリップ装置１０８による受皿１上の揺動レバー１０７の拘束が解除され、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１が上動状態にされて農産物Ｐの底面に係合した光学的なシール状態を確保して透過光検出装置５に搬入される。４０４は上動切換駆動手段４の位置に設けられたストッパ装置であり、通常は搬送路下に埋没していて、シリンダの動作により搬送路上に突出することで受皿１の搬送を止めるものであり、以下に示すストッパ装置も同様である。
【００３１】
本例の透過光検出装置５は図１，図１３に示され、搬送路の上方側には搬送路を挟んでその両側に照明室５０１が設けられていて、この照明室５０１内に配置された複数の照明ランプ５０２がそれぞれ略中心方向に向かって照明光を照射するように設けられている。なお、照明光の光量を一定とするために、照明室５０１を含んで全体を外部から出入口をカーテン等で遮光した暗室ボックスとすることも好ましい。また、前記照明室５０１，５０１の中心位置の搬送路の下方側に透過光検出用の受光光学装置５０３が暗室ボックス５０４内に配置されている（図１３参照）。このように設けられた透過光検出装置５によれば、上下貫通筒状をなすように設けられた検出用筒体１０５が、その上端で農産物Ｐの底面に環状に係合して外乱光の侵入を阻止した密着状態を作ることができ、また、下端は受光光学装置５０３との間で外乱光の侵入がない状態で移動を行うようにすることを比較的容易にできるので、外乱光の侵入のない透過光検出が可能であり、照明光からの減衰が１０−４〜１０−６にも及んで極めて微弱な透過光を感度よくかつ精度よく検出する作業が実現される。
【００３２】
以上の構成により、受皿１上に載って搬送される農産物Ｐの内部を透過した光を、感度，精度よく検出することができる。
【００３３】
内部透過光が検出された農産物は、次に内部品質の他の一つである内部欠陥等を検出するために打音検出装置６に搬入されるが、その前段において、下動切換駆動手段３によって上述した揺動レバー１０７が倒されて、グリップ装置１０８により揺動が拘束された状態とされる。すなわち、この下動切換駆動手段３は、図１０に示すように、フレーム２１０１に設けた固定ブラケット２１０３にピン３０２により「く」の字形の中間部が枢支された下動駆動レバー３０１と、この下動駆動レバー３０１の一端３０１１とフレームの間に連結されて伸縮により該下動駆動レバー３０１を回転させる駆動シリンダ３０３とから構成され、駆動シリンダ３０３の伸長により該下動駆動レバー３０１の他端の作動部３０１２が、前記した揺動レバー１０７を図１０の反時計回り方向（図中の矢印方向）に揺動させて、該レバー１０７を溝１０１１内に収容してグリップ装置１０８による前記拘束が与えられる。下動切換駆動手段３の下動駆動レバー３０１は、通常は図１０の二点鎖線で示す姿勢にあり、搬送される受皿１をストッパ装置３０４（図１参照）により一旦停止させた状態で、駆動シリンダ３０３が伸長することで下動駆動レバー３０１を回転させてその作動部３０１２が揺動レバー１０７端部を倒して図１０の実線の状態にする。これにより、受皿１上の環状上端部１０５１が農産物Ｐから下方に離間して打音検出に適した下動状態に保持される。
【００３４】
このようにして検出用筒体１０５の環状上端部１０５１が農産物Ｐから下方に離間した下動状態とされた図１２の状態の受皿１は、図１の打音計測位置検出装置７に搬入され、ストッパ装置７１０により一旦停止される。
【００３５】
本例の打音計測位置検出装置７の詳細は図７に示される。すなわち、搬送軌道をまたぐように門型に構成されたフレーム７０１の上部に、駆動モータ７０２により駆動回転される回転駆動軸７０３が水平に延設されていて、この回転駆動軸７０３に軸着した駆動スプロケット７０４，７０４と、門型フレーム７０１の下部に組み付けられた従動スプロケット７０５，７０５とにより、受皿の搬送軌道を横方向に挟んで上下方向に回動するチェーン７０６，７０６の一対を配置し、この一対のチェーン７０６，７０６により高さを揃えて対向した光電センサ７０７，７０８を同期して上下動させるようになっていて、これらの間の投受光（一方が発光素子で他方が受光素子）が農産物Ｐで遮られる上限及び下限の位置を検出することで農産物Ｐの全高を計測することができる。なお、前記上限及び下限の高さ位置の検出のために、前記駆動モータ７０２には、一定回転角度毎にパルス（信号）を発生するエンコーダを組み合わせて用いたり、パルスモータを用いることができる。この光電センサ７０７，７０８による農産物の全高計測は、後述する受皿１の溝１０１１が投受光の光路に位置するように該受皿１をストッパ装置７１０で停止させて行われる。
【００３６】
前記により農産物Ｐの全高計測を行った結果に基づき、図示しない演算装置により農産物Ｐに対する打音検出のための最適打撃位置が算出される。この最適打撃位置は、一般的には農産物Ｐの全高の１／２の高さが選択される。
【００３７】
次に、受皿１は打音検出装置６に搬入され、ストッパ装置６１０により一旦停止される。
【００３８】
本例のこの打音検出装置６の詳細は図２〜図６に示され、前記打音計測位置検出装置７により計測して算出した最適打撃位置で農産物Ｐに打撃を加えるための打撃制御手段を含むハンマー装置６１と、この打撃により発生する振動波（打音）を集音する集音装置６２と、これらのハンマー装置６１及び集音装置（振動波検出手段）６２を所定の高さ位置に移動対応させる打音検出用移動装置（上下動機構及び水平動機構を含む）６３の組み合わせで構成されている。
【００３９】
前記した打音検出装置６のうちの打音検出用移動装置６３は、受皿１がストッパ６１０により停止された位置を図１に示した状態で囲む矩形四辺状の枠体６３１と、この枠体６３１の矩形四辺状の四隅の位置に設けられたフランジ６３１１，６３１１・・・・の上下方向貫通孔６３１２，６３１２・・・・に対して、該枠体６３１の垂直方向の上下動を案内するように固定部から立設されて滑合するガイドバー６３２，６３２・・・・と、前記枠体６３１の上部に一体に設けられて、ハンマー装置６１及び集音装置６２を支持する支持フレーム６３３と、この枠体６３１と一体の支持フレーム６３３を所定高さ位置に移動させることができるようにチェーン６３５で吊り下げた上下動用の駆動モータ６３４とから構成されている。６３４１は該駆動モータ６３４により駆動回転されるスプロケットであり、駆動モータ６３４には、一定回転角度毎にパルス（信号）を発生するエンコーダを組み合わせて用いたり、パルスモータを用いることができる。これらにより上下動機構が構成される。
【００４０】
また本例のハンマー装置６１は、図２に示すように、受皿搬送方向の前後に前記支持フレーム６３３により一対に支持されて、所定のタイミングで農産物Ｐをハンマー６１１で打撃するように構成されている。６１１１はハンマーのシャフト、６１１２はハンマーのヘッドである。６３６は前記駆動モータ６３４が固設される固定フレームである。
【００４１】
前記ハンマー装置６１は、ハンマー６１１と、このハンマー６１１及びこれを農産物打撃のために揺動させる打撃制御装置６１２とを備え、かつこれらを一つのユニットにして受皿上の農産物Ｐに対して水平方向の打撃最適位置に移動させるハンマー水平移動装置６１３とから構成されていて、その詳細は図３に示すが、この図３では、本来は９０°向きが異なるハンマー６１１と集音マイク６２１とを説明の便宜上対向した位置関係に図示している。
【００４２】
上記の最適打撃位置とは、農産物に対して一定の打撃を与えるために設定された農産物被打撃面との相対距離を一定にした位置をいう。この最適打撃位置は、農産物の大きさによって被打撃面との相対距離が変わることはないが、農産物の大きさにより水平方向の実質的な位置が変わることになる。このため所定の検査位置に搬入された農産物の被打撃面の水平方向の位置と、待機状態のハンマー装置の位置との距離を打音検査毎に測定し、これをハンマー装置の打撃最適位置への移動動作に採用する。
【００４３】
本例の打音検出装置６は、農産物を載せた受皿１が所定の打音検出位置に搬入され、ストッパ装置６１０により停止された時点で、まず前記打音計測位置検出装置７により計測して算出した上下方向の最適打撃高さの位置（上述のように一般的には全高の１／２の位置）まで、枠体６３１及びこれと一体の支持フレーム６３３を、駆動モータ６３４の回転で上方から降下させ、農産物Ｐに打撃を加える前記最適打撃高さにおいて停止される。次にハンマー装置６１を、打撃最適位置まで農産物に近付けるようにハンマー水平移動装置６１３によって水平方向に移動させる。この打撃最適位置へのハンマー装置６１の移動は、大きさの異なる農産物Ｐに対してハンマー６１１による打撃の方向と打撃の強さが一定であるようにするために行われるものである。
【００４４】
前記ハンマー水平移動装置６１３は、スライド装置６１３１がサーボモータ６１３３によって回転されるネジ軸６１３４を備えていて、このネジ軸６１３４にハンマー装置６１を吊持した上部の軸回り回転不能のシュー６１３２が相対的な回転ができるように螺合することで水平移動ができるように構成されている。これにより、サーボモータ６１３３の回転でネジ軸６１３４が回転されることにより、シュー６１３２に吊持されたハンマー装置６１が農産物Ｐに対して接近・離間の移動が行われる。なおハンマー水平移動装置６１３，６１３の移動は、図３，図４に示した距離測定センサ６１３５，６１３５により、所定の待機位置（原点位置）で停止しているハンマー装置６１と受皿１上の農産物Ｐとの距離をそれぞれ測定して打撃最適位置までそれぞれ移動させるように行われる。こうすることにより大きさの異なる農産物Ｐに対して一定の位置（打撃最適位置）から打撃を与えることができ打音検査を迅速かつ正確に行うことができる。
【００４５】
次に、本例のハンマー装置６１によって行われるハンマーヘッド６１１２による農産物の打撃と、その打撃の反動で戻り揺動するハンマー６１１の拘束（ロック）を行う二度打ち防止について説明する。
【００４６】
上記のようにして上下移動及び水平移動により打撃に最適な位置に移動されたハンマー装置６１は、ハンマーシャフト６１１１の上端が一体回転するように軸着した軸６１１３が、電磁クラッチ６１５により、従動プーリ６１１４と軸回りに一体回転するように拘束（ロック）された状態と、従動プーリ６１１４との一体回転の拘束が解除された状態との間で切換えできるように構成されている。
【００４７】
また、この従動プーリ６１１４と、駆動モータ（例えばサーボモータ）６１４の駆動軸６１４２に軸着した駆動プーリ６１４１との間には、タイミングベルト６１６が巻回されていて、駆動モータ６１４の回転により従動プーリ６１１４が回転されるようになっている。
【００４８】
したがって、電磁クラッチ６１５をオンにした状態では、ハンマーシャフト６１１１上端の軸６１１３と従動プーリ６１１４とが拘束されて一体回転するようになっているから、駆動モータ６１４を駆動させることで、従動プーリ６１１４を介してハンマー６１１が揺動され、例えば図６に示すように３０°の傾斜状態まで引き上げることができる。なお、６１４３は駆動モータ６１４の回転量を検出するためのエンコーダである。
【００４９】
以上の状態から電磁クラッチ６１５の連結をオフ（解除）すれば、軸６１１３は回転自在となるのでハンマー６１１はそのヘッド６１１２の自重で農産物方向に揺動し、所定の打撃を行う。
【００５０】
以上の機構により打撃制御装置が構成され、引き上げ角度を例えば農産物の大きさ別に駆動モータ６１４の回転量で個々に設定することもできるので、最適位置で最適な打撃力を農産物に与えることができる。なお、６１７は角度検出センサであり、電磁クラッチ６１５を貫通している前記軸６１１３にジョイント６１７１を介して接続されることによって、ハンマー上端の軸６１１３の回転量（回転角度）を検出するように設けられていて、この角度検出により上記のハンマー引き上げ角度を正確に制御するようにしている。
【００５１】
上記により農産物Ｐを打撃したハンマー６１１は、揺動自在の状態になっているから、上述しているようにその反動で打撃とは反対方向に戻り揺動する。そして本例では、上記角度検出センサ６１７でハンマー上端の軸６１１３の回転量（回転角度）を検出し、例えば図６のように戻り揺動が１０°を越えたことが検出された場合に、電磁クラッチ６１５をオン（連結）させることでハンマー６１１の揺動をその時点で静止している従動プーリ６１１４により拘束することができる。これによってハンマー６１１が再び農産物方向に揺動することが阻止され、二度打ちの虞れが全くなくなる。
【００５２】
また、この角度検出センサ６１７は、ハンマー６１１の揺動が拘束されたときの角度を検知し、これが例えば１２°である場合は、所定の打撃角度（３０°）に対して揺動復帰させる角度を算出（３０°−１２°＝１８°）し、この角度に対する信号を図示しない制御回路を通して駆動モータ６１４に与えるようにしている。こうすることにより、ハンマー６１１の復帰動作を迅速かつ正確に行うことができると共に、打撃角度を例えば農産物の大きさに応じて変えるように設定しても容易に制御を行うことができる・
以上の操作で、ハンマー６１１が常に一定（また農産物の大きさ別の高さ）の角度で傾斜した状態から自由揺動し、揺動下死点で農産物Ｐを打撃することができ、打撃の方向，打撃力を安定させることができる。また、戻り揺動したハンマー６１１が農産物を二度打ちすることが確実に防止される。
【００５３】
次に、本例の集音装置６２について説明すると、これは次のように構成されている。すなわち、マイクロホン等の振動波検出センサ（図示せず）をゴム，スポンジ等のセンサパッド６２２で包み込んでこれをヘッド６２１としてセンサロッド６２３に組み付け、このセンサロッド６２３をピストンロッドとしたシリンダ装置６２４を枠体６３１に組み付け固定して構成されている。このような構成により、センサロッド６２３をシリンダ装置６２４により農産物に対して接近係合させることでハンマー６１１による打撃時の振動波を集音することができる。
【００５４】
打音検出後は、センサロッド６２３の後退離間、ハンマー装置６１の後退離間を行わせ、支持フレーム６３３を上動させて装置全体を上方に退避させる。
【００５５】
そして以上の打音検出時に、本例の受皿１及びこれを用いた選別装置によれば、透過光検出時に利用した検出用筒体を農産物Ｐから下方に離間させた下動状態に位置させているので、良好な打音検出を実現することができる。
【００５６】
次に本例において用いている受皿１について説明する。本例の受皿１は図８〜図１３に示され、平面矩形の受皿本体１０１の上面に、農産物（例えば西瓜）Ｐを載せるための支持部を形成するための四つの支持脚１０２が、受皿搬送方向の前後及び左右の矩形の四隅に分かれて配置され、各支持脚１０２は、受皿１の中央に向かって斜め下向きに傾斜する支持テーパー面１０２１を有するように構成されている。また受皿本体１０１の中央部には、上下方向の貫通孔１０３が設けられていると共に、この貫通孔１０３の下端開口に底板１０４が固定されていて、この底板１０４の上に、上下方向に伸縮可能でゴム等の弾性部材で形成された蛇腹状の胴部を有する透過光検出用の筒体（以下「検出用筒体」という）１０５と、この検出用筒体１０５を囲む外装コイルバネ１０６の下端が固定されている。そしてこのコイルバネ１０６の上端部が前記検出用筒体１０５の環状上端部１０５１に連結されて、該環状上端部１０５１を上方向にバネ力で押し上げるようになっている。なお、蛇腹状の検出用筒体１０５を、上記の様にゴム等の弾性部材で形成することにより、この検出用筒体１０５は全体として弾性力により伸縮可能な胴部となる。このため前記外装コイルバネ１０６の装着を省略することもできるが、検出用筒体１０５とコイルバネ１０６との組み合わせは、検出用筒体１０５を縮めた際の座屈現象を防止できる他、外装コイルバネ１０６自体も弾性のない蛇腹構造の検出用筒体と比較して少ないバネ力で済み、バネの構成を簡素（コンパクト）、安価にすることができるという利点から好ましい。１０４１は底板１０４の透過光導出用の開口である。受皿１の検出用筒体１０５及び環状上端部１０５１は、環状係合した内外を光学的にシールするのに適した構造に設けられており、本例では、検出用筒体１０５全体をゴム等の弾性体材料を用いて構成すると共に、環状上端部１０５１の上端を上に向かって径が漸増するシールリップ型に形成してなっている。
【００５７】
また、受皿本体１０１の上面には、前記貫通孔１０３の部分を除いて搬送横方向の全範囲に渡る溝１０１１が延設されていて、図７，図９及び図１２に示すように、搬送横方向から農産物Ｐの全高を計測できるように構成されていると共に、この溝１０１１の底部に、揺動レバー１０７が図８に示すように支点ピン１０７１により枢支されて揺動可能に収容されていると共に、この揺動レバー１０７の揺動を拘束するレバー揺動拘束手段としてのグリップ装置１０８が設けられている。なお揺動レバー１０７の揺動先端は、図９に示すように略Ｕ字形の二股部１０７２に設けられていると共に、この二股部１０７２の先端部に長尺方向の長穴１０７３が設けられていて、この長穴１０７３に、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１から径方向外向きに突出させた係合ピン１０５１１が遊嵌することで、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１の上・下動の動きに追従・連動して揺動するようになっている。
【００５８】
前記グリップ装置１０８の概要は図１１に示され、揺動レバー１０７の左右両側に対向配置されたグリップボール１０８１が横溝１０８３内に収容されているバネ１０８２により互いに内向きにバネ付勢されていて、揺動レバー１０７の対応する位置に設けられた凹所１０７４に嵌合することで該揺動レバー１０７の揺動をこの倒れ状態で拘束し、外部からこの揺動レバー１０７に対して揺動力を作用させた時には、このバネ１０８２によるグリップボール１８０１の揺動レバー凹所１０７４への嵌合力に打ち勝って該レバー１０７の揺動拘束が外れるようになっている。
【００５９】
以上の揺動レバー１０７による揺動の拘束及び拘束解除と、検出用筒体１０５の動きの関係は図８及び図１０に示され、打音計測位置検出装置７の前段に配置した下動切換駆動手段３により揺動解除状態の揺動レバー１０７を図１０の反時計回り方向に倒すことで、該揺動レバー１０７を押下して溝１０１１に収容させると、前記グリップ装置１０８の作用によりグリップボール１８０１が揺動レバー凹所１０７４に嵌合し、下動切換駆動手段３が初期位置（図４の二点鎖線で示した位置）に復帰してもこの状態が維持されて、揺動レバー１０７の揺動が拘束された状態となる。そしてこの揺動レバー１０７の先端は、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１と上述のように連係されているので、前記レバーの倒れにより検出用筒体１０５はコイルバネ１０６を圧縮した下動状態に保持されることになる。なお、前記グリップ装置１０８によるレバー揺動の拘束力は、前記コイルバネ１０６が検出用筒体１０５の環状上端部１０５１を上動させようとするバネ力に打ち勝つことができる力を有するように設けられることは言うまでもない。他方、以上のような拘束状態にある揺動レバー１０７の揺動先端とは支点ピン１０７１を挟んで反対側の端部を、透過光検出装置５の前段に配置した図８の上動切換駆動手段４により打撃することで、前記グリップ装置１０８による揺動レバー１０７の揺動拘束を外し、検出用筒体１０５とその環状上端部１０５１を、コイルバネ１０６のバネ力で上動させ、図８に示した上動状態に移行させる。そして揺動レバー１０７はこの動きに追従して揺動する。
【００６０】
なお、前記上動切換駆動手段４は、図８に示すように、フレーム２１０１に設けた固定ブラケット２１０２にピン４０２により「く」の字形の中間部が枢支された上動駆動レバー４０１と、この上動駆動レバー４０１の一端４０１１とフレームの間に連結されて伸縮により該上動駆動レバー４０１を回転させる駆動シリンダ装置４０３とから構成され、駆動シリンダ装置４０３の伸長により該上動駆動レバー４０１の他端の作動部４０１２が、前記した揺動レバー１０７の揺動先端とは支点ピン１０７１を挟んで反対側の端部を打撃するように構成されている。上動駆動レバー４０１は、通常は図８の二点鎖線で示す姿勢にあり、搬送される受皿１をストッパ装置４０４により一旦停止させた状態で、駆動シリンダ４０３が伸長することで上動駆動レバー４０１を回転させてその作動部４０１２が揺動レバー１０７端部を打撃（図８の実線参照）する。
【００６１】
したがって、これらの下動切換駆動手段３、上動切換駆動手段４の動作により、本例の内部品質を測定する二つの装置（透過光検出装置５と打音測定装置６）に適した農産物の支持状態が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、打撃の反動で反対側に揺れ戻ったハンマーヘッドが再び農産物を打撃するという２度打ちをクラッチ手段という簡単な機構で防止することができ、農産物を傷めることがなく、また、振動波が複数回発生することがないので、信号の取り出し、取り込みが容易である他、以下の効果が奏される。
【００６４】
請求項２の発明によれば、戻り揺動角度の大きさのうちで最も小さい場合を拘束条件の設定傾斜角度とすることにより、ハンマーシャフトの確実な拘束（ロック）を行うことができる。
【００６５】
請求項３の発明によれば、揺動して打撃を与えるハンマーシャフトの所定角度への引上げ動作を迅速かつ正確に行うことができる。更に、ハンマーシャフトの引き上げる角度を任意に決めることができて、農産物打撃の強さを安定して与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の農産物選別装置の概要を説明する平面図。
【図２】同実施形態１の打音検出装置を示した正面図。
【図３】図２の一部を拡大して示した打音検出装置の説明図。
【図４】図２の打音検出装置の平面図。
【図５】打音検出装置における打撃制御装置を説明するための図３の右側面図。
【図６】ハンマー装置による農産物打撃と戻り揺動の状態を示した図。
【図７】農産物の全高計測装置を示した縦断面図。
【図８】上動切換駆動手段と受皿の関係を示した縦断面図。
【図９】実施形態１に使用する受皿の平面図。
【図１０】受皿と下動切換駆動手段の関係を示した縦断面図。
【図１１】受皿に設けられた揺動レバーの揺動拘束手段であるグリップ装置の構造を説明するための図。
【図１２】農産物の全高を計測する時の状態を示した受皿の縦断面図。
【図１３】実施形態１の透過光検出装置を示した縦断面図。
【符号の説明】
１・・・受皿
１０１・・・受皿本体
１０１１・・・溝
１０２・・・支持脚
１０２１・・・支持テーパー面
１０３・・・貫通孔
１０４・・・底板
１０４１・・・開口
１０５・・・検出用筒体
１０５１・・・環状上端部
１０５１１・・・係合ピン
１０６・・・コイルバネ
１０７・・・揺動レバー
１０７１・・・支点ピン
１０７２・・・二股部
１０７３・・・長穴
１０７４・・・凹所
１０８・・・グリップ装置
１０８１・・・グリップボール
１０８２・・・バネ
１０８３・・・横溝
１１０・・・ガイドコロ
２・・・搬送手段
２０１，２０２・・・コンベアベルト
２０３・・・固定ガイドレール
２０４・・・ガイドローラ
２０５，２０６・・・駆動プーリ
２０７・・・駆動モータ
２１０・・・ガイドレール
２１０１・・・フレーム
２１０２・・・固定ブラケット
２１０３・・・固定ブラケット
３・・・下動切換駆動装置
３０１・・・下動駆動レバー
３０１１・・・一端
３０１２・・・作動部
３０２・・・ピン
３０３・・・駆動シリンダ
３０４・・・ストッパ装置
４・・・上動切換駆動装置
４０１・・・上動駆動レバー
４０１１・・・一端
４０１２・・・作動部
４０２・・・ピン
４０３・・・駆動シリンダ
４０４・・・ストッパ装置
５・・・透過光検出装置
５０１・・・照明室
５０２・・・照明ランプ
５０３・・・受光光学装置
５０４・・・暗室ボックス
６・・・打音検出装置
６１・・・ハンマー装置
６１０・・・ストッパ装置
６１１・・・ハンマー
６１１１・・・シャフト
６１１２・・・ヘッド
６１１３・・・軸
６１１４・・・従動プーリ
６１２・・・打撃制御装置
６１３・・・ハンマー水平移動装置
６１３１・・・スライド装置
６１３２・・・シュー
６１３３・・・サーボモータ
６１３４・・・ネジ軸
６１４・・・駆動モータ
６１４１・・・駆動プーリ
６１４２・・・駆動軸
６１４３・・・エンコーダ
６１５・・・電磁クラッチ
６１６・・・タイミングベルト
６１７・・・角度検出センサ
６１７１・・・ジョイント
６２・・・集音装置
６２１・・・ヘッド
６２２・・・センサパッド
６２３・・・センサロッド
６２４・・・シリンダ装置
６３・・・打音検出用移動装置
６３１・・・枠体
６３１１・・・フランジ
６３１２・・・上下方向貫通孔
６３２・・・ガイドバー
６３３・・・支持フレーム
６３４・・・駆動モータ
６３４１・・・スプロケット
６３５・・・チェーン
６３６・・・固定フレーム
７・・・打音計測位置検出装置
７０１・・・フレーム
７０２・・・駆動モータ
７０３・・・回転駆動軸
７０４・・・駆動スプロケット
７０５・・・従動スプロケット
７０６・・・チェーン
７０７，７０８・・・光電センサ
７１０・・・ストッパ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、西瓜やメロン等の農産物の内部品質、例えば空洞やひび入り、熟度などを自動的，機械的に検査することができる農産物の内部品質検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、農産物、特に西瓜やメロン等の青果物の内部検査を行う方法として、作業者が青果物を手などで叩きながらその音響によって内部欠陥や熟度（過熟，適熟，未熟）等を判定する官能検査法が知られ、これを自動的，機械的に行うための装置についても既にいくつかの提案がされており、一般に、農産物を打撃して内部の状態に由来する特有の振動波を生じさせる打撃手段と、発生した振動波を検出する振動波検出手段との組合せにより構成されている。
【０００３】
前者の打撃手段としては、衝撃時の反動でハンマーが逆方向に容易に跳ね返されるために振動がフレーム等に伝わらず、振動波検出を精度よく行うことができる振り子式の打撃方式が適していると考えられており、例えば特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報では、下端にハンマーヘッドを有するハンマーシャフトにピストン−シリンダ装置のピストンを連結し、シリンダの駆動によるピストンの前後進でハンマーシャフトを揺動させて農産物を打撃する方式の打撃手段が開示されている。
【０００４】
しかし、このピストン−シリンダ方式で揺動駆動を行わせる振り子式打撃手段は、衝撃を与えたときの反力（反動による振動）がピストンロッドを通じてシリンダ本体やフレーム（ピストン−シリンダ装置を支持する構造物）に伝わり、発生する振動波に農産物の内部品質に関係のないノイズ成分を含ませるという影響を与えたり、フレーム等に伝わった振動が振動波検出手段で検出されるためにノイズ成分を含むことになるという問題があって、内部品質に由来した振動波を精度高く検出するためには、そのノイズを除去するための補正処理が必要になるという問題がある。また、ピストン−シリンダ装置によってハンマーシャフトを揺動させる方式であるため、ハンマーヘッドが自由に揺動（自重による揺動：以下「自由揺動」という）で農産物を打撃する方式とは異なり、衝撃を与えて戻るという一連の動作タイミングをシリンダへの圧力媒体の給排を電磁弁等で制御しなければならないが、圧力媒体の温度による流動性の変化や空気圧等の変化があるためにその制御は必ずしも簡単でないという問題もある。
【０００５】
特開平２−３１０４６５号公報では、ハンマーヘッドが自由揺動してノイズの取り込みが少ない振り子式の打撃手段が開示され、また打撃により農産物の外周に伝搬する波動に基づいて内部品質である熟度を評価する方法が開示されている。しかし、この文献で開示されているのは原理的なものにしかすぎず、農産物の選別ライン上で使用されて、精度の高い振動波検出を効率よく実施するための具体的な打撃装置については提案されていない。
【０００６】
特開平７−２３９３２０号公報では上述したノイズ取り込みが少ないハンマーヘッド自由揺動型の振り子式打撃手段が開示されていると共に、農産物に対する打撃力を一定にするためにハンマーシャフトの引き上げ角を一定にするための角度検出器についても提案されている。しかしこの文献で開示されているのは、引き上げ角の検出が打撃力一定化に有効であるというだけで、それ以外には、農産物の選別ライン上で使用されて、精度の高い振動波検出を効率よく実施するための具体的な打撃手段の提案はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、内部品質を検査するための打撃式装置は従来から提案されているものの、農産物の選別ラインに組み込まれて効率よくかつ精度よく打撃時の振動波を検出するためには、未だ解決すべき課題がある。
【０００８】
例えば、振り子式の打撃装置はハンマーヘッドを一定角度に引き上げて自由揺動させるようにすることで、振動波にノイズが含まれることを防止できる点で優れているが、自由揺動式であるために、打撃の反動で反対側に揺れ戻ったハンマーヘッドが再び農産物を打撃するという２度打ち（３度打ち以上もある）の問題があり、農産物を傷めることや、複数回発生する振動波のうちから１度目の振動波を区別して検出し、演算装置に取り込まなければならないなどの取り込み制御上の煩雑さを招く問題がある。
【００１０】
本発明は、以上のような種々の課題を解決するためになされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本願の農産物の内部品質検査装置の発明の特徴は、上記特許請求の範囲の各請求項に記載されたところにある。
【００１２】
請求項１の農産物の内部品質検査装置の発明は、シャフト上端で揺動自在に枢軸支持されかつシャフト下端にハンマーヘッドを有するハンマーシャフトと、このハンマーヘッドを前記枢軸回りに所定角度引き上げた位置から自由に揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段と、前記打撃時に農産物に発生する振動波を検出する振動波検出手段とを備え、検出した振動波の信号に基づいて農産物の内部品質を解析評価する農産物の内部品質検査装置において、前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトを枢軸回りに引き上げ揺動させる揺動駆動手段と、この揺動駆動手段と前記ハンマーシャフトの連結をオン・オフするクラッチ手段とを備え、このクラッチ手段によって、連結オフにより前記ハンマーヘッドを枢軸回りに揺動自在とすると共に、連結オンにより前記ハンマーヘッドが農産物を打撃したときの反動で打撃方向とは反対方向に戻り揺動した前記ハンマーシャフトの揺動を拘束する二度打ち防止手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、農産物の内部品質の解析評価は、ＭＰＵ（マイクロ プロセッサ ユニット）等のコンピュータ技術を用いた既知の方法で行うことができる。
【００１４】
この発明によれば、戻り揺動するハンマーシャフトを拘束（ロック）して、ハンマーヘッドによる農産物の二度打ちを防止することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、上記の二度打ち防止手段が、前記ハンマーシャフトの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を有し、戻り揺動する前記ハンマーシャフトの揺動拘束を、その戻り揺動が予め定めた傾斜角度（例えば打撃揺動が３０°の角度で行なわれるときに、戻り揺動を１０°に設定）を越えたときに前記クラッチ手段のオンにより行うことを特徴とし、戻り揺動角度の大きさのうちで最も小さい場合を拘束条件の設定傾斜角度とすることにより、ハンマーシャフトの確実な拘束（ロック）を行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明は、上記請求項２の発明において、前記ハンマーシャフトの傾斜角度検出手段が、前記揺動駆動手段により前記ハンマーシャフトを枢軸回りに揺動させて所定角度まで引き上げるための引き上げ角度検出手段を兼ねていることを特徴とし、これにより、戻り揺動して拘束された前記ハンマーシャフトの角度が１２°の場合、例えば打撃揺動角度が３０°で行われるときには、残りの１８°（３０°−１２°＝１８°）の角度を揺動回動させるのみで該ハンマーシャフトを所定の揺動角度まで引き上げることができ、該ハンマーシャフトの揺動復帰動作を迅速かつ正確に行うことができる。こうすることにより、農産物打撃の強さを安定して与えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
実施形態１
図１〜図１３により示される本例は、フリートレイ式の搬送コンベアに連結されない状態で搬送される受皿１を用いて、農産物である西瓜Ｐの内部品質を示す透過光情報と打音情報をこの順序で検出するようにした農産物選別装置の構成概要の一例を示したものである。
【００２５】
図１は、この農産物選別装置の途中に設けられた透過光検出ステージから打音検出ステージに渡る搬送ラインの概要を平面図で示しており、図示しない搬送上流側の農産物供給位置、すなわち作業者が受皿１の上に農産物を載せる作業を行う位置から、無端回動する平行一対の細幅のコンベアベルト２０１，２０２等で構成されて受皿１を搬送する搬送手段２と、この上に乗って搬送される前記受皿１との関係が示される。
【００２６】
すなわち、本例の搬送手段２は、図１，図７及び図８に示しているように、受皿１に対してこれを搬送させるための搬送面を形成すると共に搬送駆動力を与えるように構成された受皿搬送駆動機構と、受皿１の搬送横方向の位置決めを行うために構成された受皿搬送ガイド機構とからなっている。
【００２７】
そして、前者の受皿搬送駆動機構は、本例では図７，図８に示しているように細幅のコンベアベルト２０１，２０２が垂直面内で無端回動するように平行一対に並設されていて、垂直面内の上側軌道では、左右の立上りフランジを有する固定ガイドレール２０３によって搬送横方向へのふらつきがなくかつ重量を支えることができるように軌道走行案内され、また下側軌道では、適宜の間隔で固定位置に配置されているガイドローラ２０４（図１３参照）によりコンベアベルト２０１，２０２のたるみがないように無端回動されるように構成されている。なお図７に示した２０５，２０６は前記の様に並設されたコンベアベルト２０１，２０２を回動駆動するための駆動プーリであり、該駆動プーリ２０５，２０６は本例では共通の駆動軸に連結されて共通の駆動モータ２０７により回転駆動されるようになっている。
【００２８】
また前記後者の受皿搬送ガイド機構は、前記駆動モータ２０７や固定ガイドレール２０３などの装置固定部の一部として設けられたフレーム２１０１の一部である受皿搬送横方向左右のガイドレール２１０，２１０と、受皿１の搬送横方向両側の下部それぞれに垂直軸回りに回転自在に設けられたガイドコロ１１０，１１０とが係合するようにして構成される。
【００２９】
以上の受皿搬送駆動機構及び受皿搬送ガイド機構によって搬送される受皿１に対し、図示しない農産物供給位置で農産物Ｐが作業者により載せられ、農産物を支持した状態の受皿１は、所定の軌道を搬送されて糖度等の内部品質の測定のために透過光検出装置５、次いで熟度や内部欠陥等の内部品質を測定するのに先立って打音計測位置検出装置７に通されることになる。なお受皿１の構造の詳細については後述する。
【００３０】
前記のようにして農産物Ｐが載せられた受皿１は、図１に示しているように、まず、内部品質による選別仕分情報の一つである糖度等の情報を検出するために透過光検出装置５内に搬送される。なおその前段に配置した上動切換駆動手段４によって、後述するグリップ装置１０８による受皿１上の揺動レバー１０７の拘束が解除され、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１が上動状態にされて農産物Ｐの底面に係合した光学的なシール状態を確保して透過光検出装置５に搬入される。４０４は上動切換駆動手段４の位置に設けられたストッパ装置であり、通常は搬送路下に埋没していて、シリンダの動作により搬送路上に突出することで受皿１の搬送を止めるものであり、以下に示すストッパ装置も同様である。
【００３１】
本例の透過光検出装置５は図１，図１３に示され、搬送路の上方側には搬送路を挟んでその両側に照明室５０１が設けられていて、この照明室５０１内に配置された複数の照明ランプ５０２がそれぞれ略中心方向に向かって照明光を照射するように設けられている。なお、照明光の光量を一定とするために、照明室５０１を含んで全体を外部から出入口をカーテン等で遮光した暗室ボックスとすることも好ましい。また、前記照明室５０１，５０１の中心位置の搬送路の下方側に透過光検出用の受光光学装置５０３が暗室ボックス５０４内に配置されている（図１３参照）。このように設けられた透過光検出装置５によれば、上下貫通筒状をなすように設けられた検出用筒体１０５が、その上端で農産物Ｐの底面に環状に係合して外乱光の侵入を阻止した密着状態を作ることができ、また、下端は受光光学装置５０３との間で外乱光の侵入がない状態で移動を行うようにすることを比較的容易にできるので、外乱光の侵入のない透過光検出が可能であり、照明光からの減衰が１０−４〜１０−６にも及んで極めて微弱な透過光を感度よくかつ精度よく検出する作業が実現される。
【００３２】
以上の構成により、受皿１上に載って搬送される農産物Ｐの内部を透過した光を、感度，精度よく検出することができる。
【００３３】
内部透過光が検出された農産物は、次に内部品質の他の一つである内部欠陥等を検出するために打音検出装置６に搬入されるが、その前段において、下動切換駆動手段３によって上述した揺動レバー１０７が倒されて、グリップ装置１０８により揺動が拘束された状態とされる。すなわち、この下動切換駆動手段３は、図１０に示すように、フレーム２１０１に設けた固定ブラケット２１０３にピン３０２により「く」の字形の中間部が枢支された下動駆動レバー３０１と、この下動駆動レバー３０１の一端３０１１とフレームの間に連結されて伸縮により該下動駆動レバー３０１を回転させる駆動シリンダ３０３とから構成され、駆動シリンダ３０３の伸長により該下動駆動レバー３０１の他端の作動部３０１２が、前記した揺動レバー１０７を図１０の反時計回り方向（図中の矢印方向）に揺動させて、該レバー１０７を溝１０１１内に収容してグリップ装置１０８による前記拘束が与えられる。下動切換駆動手段３の下動駆動レバー３０１は、通常は図１０の二点鎖線で示す姿勢にあり、搬送される受皿１をストッパ装置３０４（図１参照）により一旦停止させた状態で、駆動シリンダ３０３が伸長することで下動駆動レバー３０１を回転させてその作動部３０１２が揺動レバー１０７端部を倒して図１０の実線の状態にする。これにより、受皿１上の環状上端部１０５１が農産物Ｐから下方に離間して打音検出に適した下動状態に保持される。
【００３４】
このようにして検出用筒体１０５の環状上端部１０５１が農産物Ｐから下方に離間した下動状態とされた図１２の状態の受皿１は、図１の打音計測位置検出装置７に搬入され、ストッパ装置７１０により一旦停止される。
【００３５】
本例の打音計測位置検出装置７の詳細は図７に示される。すなわち、搬送軌道をまたぐように門型に構成されたフレーム７０１の上部に、駆動モータ７０２により駆動回転される回転駆動軸７０３が水平に延設されていて、この回転駆動軸７０３に軸着した駆動スプロケット７０４，７０４と、門型フレーム７０１の下部に組み付けられた従動スプロケット７０５，７０５とにより、受皿の搬送軌道を横方向に挟んで上下方向に回動するチェーン７０６，７０６の一対を配置し、この一対のチェーン７０６，７０６により高さを揃えて対向した光電センサ７０７，７０８を同期して上下動させるようになっていて、これらの間の投受光（一方が発光素子で他方が受光素子）が農産物Ｐで遮られる上限及び下限の位置を検出することで農産物Ｐの全高を計測することができる。なお、前記上限及び下限の高さ位置の検出のために、前記駆動モータ７０２には、一定回転角度毎にパルス（信号）を発生するエンコーダを組み合わせて用いたり、パルスモータを用いることができる。この光電センサ７０７，７０８による農産物の全高計測は、後述する受皿１の溝１０１１が投受光の光路に位置するように該受皿１をストッパ装置７１０で停止させて行われる。
【００３６】
前記により農産物Ｐの全高計測を行った結果に基づき、図示しない演算装置により農産物Ｐに対する打音検出のための最適打撃位置が算出される。この最適打撃位置は、一般的には農産物Ｐの全高の１／２の高さが選択される。
【００３７】
次に、受皿１は打音検出装置６に搬入され、ストッパ装置６１０により一旦停止される。
【００３８】
本例のこの打音検出装置６の詳細は図２〜図６に示され、前記打音計測位置検出装置７により計測して算出した最適打撃位置で農産物Ｐに打撃を加えるための打撃制御手段を含むハンマー装置６１と、この打撃により発生する振動波（打音）を集音する集音装置６２と、これらのハンマー装置６１及び集音装置（振動波検出手段）６２を所定の高さ位置に移動対応させる打音検出用移動装置（上下動機構及び水平動機構を含む）６３の組み合わせで構成されている。
【００３９】
前記した打音検出装置６のうちの打音検出用移動装置６３は、受皿１がストッパ６１０により停止された位置を図１に示した状態で囲む矩形四辺状の枠体６３１と、この枠体６３１の矩形四辺状の四隅の位置に設けられたフランジ６３１１，６３１１・・・・の上下方向貫通孔６３１２，６３１２・・・・に対して、該枠体６３１の垂直方向の上下動を案内するように固定部から立設されて滑合するガイドバー６３２，６３２・・・・と、前記枠体６３１の上部に一体に設けられて、ハンマー装置６１及び集音装置６２を支持する支持フレーム６３３と、この枠体６３１と一体の支持フレーム６３３を所定高さ位置に移動させることができるようにチェーン６３５で吊り下げた上下動用の駆動モータ６３４とから構成されている。６３４１は該駆動モータ６３４により駆動回転されるスプロケットであり、駆動モータ６３４には、一定回転角度毎にパルス（信号）を発生するエンコーダを組み合わせて用いたり、パルスモータを用いることができる。これらにより上下動機構が構成される。
【００４０】
また本例のハンマー装置６１は、図２に示すように、受皿搬送方向の前後に前記支持フレーム６３３により一対に支持されて、所定のタイミングで農産物Ｐをハンマー６１１で打撃するように構成されている。６１１１はハンマーのシャフト、６１１２はハンマーのヘッドである。６３６は前記駆動モータ６３４が固設される固定フレームである。
【００４１】
前記ハンマー装置６１は、ハンマー６１１と、このハンマー６１１及びこれを農産物打撃のために揺動させる打撃制御装置６１２とを備え、かつこれらを一つのユニットにして受皿上の農産物Ｐに対して水平方向の打撃最適位置に移動させるハンマー水平移動装置６１３とから構成されていて、その詳細は図３に示すが、この図３では、本来は９０°向きが異なるハンマー６１１と集音マイク６２１とを説明の便宜上対向した位置関係に図示している。
【００４２】
上記の最適打撃位置とは、農産物に対して一定の打撃を与えるために設定された農産物被打撃面との相対距離を一定にした位置をいう。この最適打撃位置は、農産物の大きさによって被打撃面との相対距離が変わることはないが、農産物の大きさにより水平方向の実質的な位置が変わることになる。このため所定の検査位置に搬入された農産物の被打撃面の水平方向の位置と、待機状態のハンマー装置の位置との距離を打音検査毎に測定し、これをハンマー装置の打撃最適位置への移動動作に採用する。
【００４３】
本例の打音検出装置６は、農産物を載せた受皿１が所定の打音検出位置に搬入され、ストッパ装置６１０により停止された時点で、まず前記打音計測位置検出装置７により計測して算出した上下方向の最適打撃高さの位置（上述のように一般的には全高の１／２の位置）まで、枠体６３１及びこれと一体の支持フレーム６３３を、駆動モータ６３４の回転で上方から降下させ、農産物Ｐに打撃を加える前記最適打撃高さにおいて停止される。次にハンマー装置６１を、打撃最適位置まで農産物に近付けるようにハンマー水平移動装置６１３によって水平方向に移動させる。この打撃最適位置へのハンマー装置６１の移動は、大きさの異なる農産物Ｐに対してハンマー６１１による打撃の方向と打撃の強さが一定であるようにするために行われるものである。
【００４４】
前記ハンマー水平移動装置６１３は、スライド装置６１３１がサーボモータ６１３３によって回転されるネジ軸６１３４を備えていて、このネジ軸６１３４にハンマー装置６１を吊持した上部の軸回り回転不能のシュー６１３２が相対的な回転ができるように螺合することで水平移動ができるように構成されている。これにより、サーボモータ６１３３の回転でネジ軸６１３４が回転されることにより、シュー６１３２に吊持されたハンマー装置６１が農産物Ｐに対して接近・離間の移動が行われる。なおハンマー水平移動装置６１３，６１３の移動は、図３，図４に示した距離測定センサ６１３５，６１３５により、所定の待機位置（原点位置）で停止しているハンマー装置６１と受皿１上の農産物Ｐとの距離をそれぞれ測定して打撃最適位置までそれぞれ移動させるように行われる。こうすることにより大きさの異なる農産物Ｐに対して一定の位置（打撃最適位置）から打撃を与えることができ打音検査を迅速かつ正確に行うことができる。
【００４５】
次に、本例のハンマー装置６１によって行われるハンマーヘッド６１１２による農産物の打撃と、その打撃の反動で戻り揺動するハンマー６１１の拘束（ロック）を行う二度打ち防止について説明する。
【００４６】
上記のようにして上下移動及び水平移動により打撃に最適な位置に移動されたハンマー装置６１は、ハンマーシャフト６１１１の上端が一体回転するように軸着した軸６１１３が、電磁クラッチ６１５により、従動プーリ６１１４と軸回りに一体回転するように拘束（ロック）された状態と、従動プーリ６１１４との一体回転の拘束が解除された状態との間で切換えできるように構成されている。
【００４７】
また、この従動プーリ６１１４と、駆動モータ（例えばサーボモータ）６１４の駆動軸６１４２に軸着した駆動プーリ６１４１との間には、タイミングベルト６１６が巻回されていて、駆動モータ６１４の回転により従動プーリ６１１４が回転されるようになっている。
【００４８】
したがって、電磁クラッチ６１５をオンにした状態では、ハンマーシャフト６１１１上端の軸６１１３と従動プーリ６１１４とが拘束されて一体回転するようになっているから、駆動モータ６１４を駆動させることで、従動プーリ６１１４を介してハンマー６１１が揺動され、例えば図６に示すように３０°の傾斜状態まで引き上げることができる。なお、６１４３は駆動モータ６１４の回転量を検出するためのエンコーダである。
【００４９】
以上の状態から電磁クラッチ６１５の連結をオフ（解除）すれば、軸６１１３は回転自在となるのでハンマー６１１はそのヘッド６１１２の自重で農産物方向に揺動し、所定の打撃を行う。
【００５０】
以上の機構により打撃制御装置が構成され、引き上げ角度を例えば農産物の大きさ別に駆動モータ６１４の回転量で個々に設定することもできるので、最適位置で最適な打撃力を農産物に与えることができる。なお、６１７は角度検出センサであり、電磁クラッチ６１５を貫通している前記軸６１１３にジョイント６１７１を介して接続されることによって、ハンマー上端の軸６１１３の回転量（回転角度）を検出するように設けられていて、この角度検出により上記のハンマー引き上げ角度を正確に制御するようにしている。
【００５１】
上記により農産物Ｐを打撃したハンマー６１１は、揺動自在の状態になっているから、上述しているようにその反動で打撃とは反対方向に戻り揺動する。そして本例では、上記角度検出センサ６１７でハンマー上端の軸６１１３の回転量（回転角度）を検出し、例えば図６のように戻り揺動が１０°を越えたことが検出された場合に、電磁クラッチ６１５をオン（連結）させることでハンマー６１１の揺動をその時点で静止している従動プーリ６１１４により拘束することができる。これによってハンマー６１１が再び農産物方向に揺動することが阻止され、二度打ちの虞れが全くなくなる。
【００５２】
また、この角度検出センサ６１７は、ハンマー６１１の揺動が拘束されたときの角度を検知し、これが例えば１２°である場合は、所定の打撃角度（３０°）に対して揺動復帰させる角度を算出（３０°−１２°＝１８°）し、この角度に対する信号を図示しない制御回路を通して駆動モータ６１４に与えるようにしている。こうすることにより、ハンマー６１１の復帰動作を迅速かつ正確に行うことができると共に、打撃角度を例えば農産物の大きさに応じて変えるように設定しても容易に制御を行うことができる・
以上の操作で、ハンマー６１１が常に一定（また農産物の大きさ別の高さ）の角度で傾斜した状態から自由揺動し、揺動下死点で農産物Ｐを打撃することができ、打撃の方向，打撃力を安定させることができる。また、戻り揺動したハンマー６１１が農産物を二度打ちすることが確実に防止される。
【００５３】
次に、本例の集音装置６２について説明すると、これは次のように構成されている。すなわち、マイクロホン等の振動波検出センサ（図示せず）をゴム，スポンジ等のセンサパッド６２２で包み込んでこれをヘッド６２１としてセンサロッド６２３に組み付け、このセンサロッド６２３をピストンロッドとしたシリンダ装置６２４を枠体６３１に組み付け固定して構成されている。このような構成により、センサロッド６２３をシリンダ装置６２４により農産物に対して接近係合させることでハンマー６１１による打撃時の振動波を集音することができる。
【００５４】
打音検出後は、センサロッド６２３の後退離間、ハンマー装置６１の後退離間を行わせ、支持フレーム６３３を上動させて装置全体を上方に退避させる。
【００５５】
そして以上の打音検出時に、本例の受皿１及びこれを用いた選別装置によれば、透過光検出時に利用した検出用筒体を農産物Ｐから下方に離間させた下動状態に位置させているので、良好な打音検出を実現することができる。
【００５６】
次に本例において用いている受皿１について説明する。本例の受皿１は図８〜図１３に示され、平面矩形の受皿本体１０１の上面に、農産物（例えば西瓜）Ｐを載せるための支持部を形成するための四つの支持脚１０２が、受皿搬送方向の前後及び左右の矩形の四隅に分かれて配置され、各支持脚１０２は、受皿１の中央に向かって斜め下向きに傾斜する支持テーパー面１０２１を有するように構成されている。また受皿本体１０１の中央部には、上下方向の貫通孔１０３が設けられていると共に、この貫通孔１０３の下端開口に底板１０４が固定されていて、この底板１０４の上に、上下方向に伸縮可能でゴム等の弾性部材で形成された蛇腹状の胴部を有する透過光検出用の筒体（以下「検出用筒体」という）１０５と、この検出用筒体１０５を囲む外装コイルバネ１０６の下端が固定されている。そしてこのコイルバネ１０６の上端部が前記検出用筒体１０５の環状上端部１０５１に連結されて、該環状上端部１０５１を上方向にバネ力で押し上げるようになっている。なお、蛇腹状の検出用筒体１０５を、上記の様にゴム等の弾性部材で形成することにより、この検出用筒体１０５は全体として弾性力により伸縮可能な胴部となる。このため前記外装コイルバネ１０６の装着を省略することもできるが、検出用筒体１０５とコイルバネ１０６との組み合わせは、検出用筒体１０５を縮めた際の座屈現象を防止できる他、外装コイルバネ１０６自体も弾性のない蛇腹構造の検出用筒体と比較して少ないバネ力で済み、バネの構成を簡素（コンパクト）、安価にすることができるという利点から好ましい。１０４１は底板１０４の透過光導出用の開口である。受皿１の検出用筒体１０５及び環状上端部１０５１は、環状係合した内外を光学的にシールするのに適した構造に設けられており、本例では、検出用筒体１０５全体をゴム等の弾性体材料を用いて構成すると共に、環状上端部１０５１の上端を上に向かって径が漸増するシールリップ型に形成してなっている。
【００５７】
また、受皿本体１０１の上面には、前記貫通孔１０３の部分を除いて搬送横方向の全範囲に渡る溝１０１１が延設されていて、図７，図９及び図１２に示すように、搬送横方向から農産物Ｐの全高を計測できるように構成されていると共に、この溝１０１１の底部に、揺動レバー１０７が図８に示すように支点ピン１０７１により枢支されて揺動可能に収容されていると共に、この揺動レバー１０７の揺動を拘束するレバー揺動拘束手段としてのグリップ装置１０８が設けられている。なお揺動レバー１０７の揺動先端は、図９に示すように略Ｕ字形の二股部１０７２に設けられていると共に、この二股部１０７２の先端部に長尺方向の長穴１０７３が設けられていて、この長穴１０７３に、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１から径方向外向きに突出させた係合ピン１０５１１が遊嵌することで、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１の上・下動の動きに追従・連動して揺動するようになっている。
【００５８】
前記グリップ装置１０８の概要は図１１に示され、揺動レバー１０７の左右両側に対向配置されたグリップボール１０８１が横溝１０８３内に収容されているバネ１０８２により互いに内向きにバネ付勢されていて、揺動レバー１０７の対応する位置に設けられた凹所１０７４に嵌合することで該揺動レバー１０７の揺動をこの倒れ状態で拘束し、外部からこの揺動レバー１０７に対して揺動力を作用させた時には、このバネ１０８２によるグリップボール１８０１の揺動レバー凹所１０７４への嵌合力に打ち勝って該レバー１０７の揺動拘束が外れるようになっている。
【００５９】
以上の揺動レバー１０７による揺動の拘束及び拘束解除と、検出用筒体１０５の動きの関係は図８及び図１０に示され、打音計測位置検出装置７の前段に配置した下動切換駆動手段３により揺動解除状態の揺動レバー１０７を図１０の反時計回り方向に倒すことで、該揺動レバー１０７を押下して溝１０１１に収容させると、前記グリップ装置１０８の作用によりグリップボール１８０１が揺動レバー凹所１０７４に嵌合し、下動切換駆動手段３が初期位置（図４の二点鎖線で示した位置）に復帰してもこの状態が維持されて、揺動レバー１０７の揺動が拘束された状態となる。そしてこの揺動レバー１０７の先端は、検出用筒体１０５の環状上端部１０５１と上述のように連係されているので、前記レバーの倒れにより検出用筒体１０５はコイルバネ１０６を圧縮した下動状態に保持されることになる。なお、前記グリップ装置１０８によるレバー揺動の拘束力は、前記コイルバネ１０６が検出用筒体１０５の環状上端部１０５１を上動させようとするバネ力に打ち勝つことができる力を有するように設けられることは言うまでもない。他方、以上のような拘束状態にある揺動レバー１０７の揺動先端とは支点ピン１０７１を挟んで反対側の端部を、透過光検出装置５の前段に配置した図８の上動切換駆動手段４により打撃することで、前記グリップ装置１０８による揺動レバー１０７の揺動拘束を外し、検出用筒体１０５とその環状上端部１０５１を、コイルバネ１０６のバネ力で上動させ、図８に示した上動状態に移行させる。そして揺動レバー１０７はこの動きに追従して揺動する。
【００６０】
なお、前記上動切換駆動手段４は、図８に示すように、フレーム２１０１に設けた固定ブラケット２１０２にピン４０２により「く」の字形の中間部が枢支された上動駆動レバー４０１と、この上動駆動レバー４０１の一端４０１１とフレームの間に連結されて伸縮により該上動駆動レバー４０１を回転させる駆動シリンダ装置４０３とから構成され、駆動シリンダ装置４０３の伸長により該上動駆動レバー４０１の他端の作動部４０１２が、前記した揺動レバー１０７の揺動先端とは支点ピン１０７１を挟んで反対側の端部を打撃するように構成されている。上動駆動レバー４０１は、通常は図８の二点鎖線で示す姿勢にあり、搬送される受皿１をストッパ装置４０４により一旦停止させた状態で、駆動シリンダ４０３が伸長することで上動駆動レバー４０１を回転させてその作動部４０１２が揺動レバー１０７端部を打撃（図８の実線参照）する。
【００６１】
したがって、これらの下動切換駆動手段３、上動切換駆動手段４の動作により、本例の内部品質を測定する二つの装置（透過光検出装置５と打音測定装置６）に適した農産物の支持状態が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、打撃の反動で反対側に揺れ戻ったハンマーヘッドが再び農産物を打撃するという２度打ちをクラッチ手段という簡単な機構で防止することができ、農産物を傷めることがなく、また、振動波が複数回発生することがないので、信号の取り出し、取り込みが容易である他、以下の効果が奏される。
【００６４】
請求項２の発明によれば、戻り揺動角度の大きさのうちで最も小さい場合を拘束条件の設定傾斜角度とすることにより、ハンマーシャフトの確実な拘束（ロック）を行うことができる。
【００６５】
請求項３の発明によれば、揺動して打撃を与えるハンマーシャフトの所定角度への引上げ動作を迅速かつ正確に行うことができる。更に、ハンマーシャフトの引き上げる角度を任意に決めることができて、農産物打撃の強さを安定して与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の農産物選別装置の概要を説明する平面図。
【図２】同実施形態１の打音検出装置を示した正面図。
【図３】図２の一部を拡大して示した打音検出装置の説明図。
【図４】図２の打音検出装置の平面図。
【図５】打音検出装置における打撃制御装置を説明するための図３の右側面図。
【図６】ハンマー装置による農産物打撃と戻り揺動の状態を示した図。
【図７】農産物の全高計測装置を示した縦断面図。
【図８】上動切換駆動手段と受皿の関係を示した縦断面図。
【図９】実施形態１に使用する受皿の平面図。
【図１０】受皿と下動切換駆動手段の関係を示した縦断面図。
【図１１】受皿に設けられた揺動レバーの揺動拘束手段であるグリップ装置の構造を説明するための図。
【図１２】農産物の全高を計測する時の状態を示した受皿の縦断面図。
【図１３】実施形態１の透過光検出装置を示した縦断面図。
【符号の説明】
１・・・受皿
１０１・・・受皿本体
１０１１・・・溝
１０２・・・支持脚
１０２１・・・支持テーパー面
１０３・・・貫通孔
１０４・・・底板
１０４１・・・開口
１０５・・・検出用筒体
１０５１・・・環状上端部
１０５１１・・・係合ピン
１０６・・・コイルバネ
１０７・・・揺動レバー
１０７１・・・支点ピン
１０７２・・・二股部
１０７３・・・長穴
１０７４・・・凹所
１０８・・・グリップ装置
１０８１・・・グリップボール
１０８２・・・バネ
１０８３・・・横溝
１１０・・・ガイドコロ
２・・・搬送手段
２０１，２０２・・・コンベアベルト
２０３・・・固定ガイドレール
２０４・・・ガイドローラ
２０５，２０６・・・駆動プーリ
２０７・・・駆動モータ
２１０・・・ガイドレール
２１０１・・・フレーム
２１０２・・・固定ブラケット
２１０３・・・固定ブラケット
３・・・下動切換駆動装置
３０１・・・下動駆動レバー
３０１１・・・一端
３０１２・・・作動部
３０２・・・ピン
３０３・・・駆動シリンダ
３０４・・・ストッパ装置
４・・・上動切換駆動装置
４０１・・・上動駆動レバー
４０１１・・・一端
４０１２・・・作動部
４０２・・・ピン
４０３・・・駆動シリンダ
４０４・・・ストッパ装置
５・・・透過光検出装置
５０１・・・照明室
５０２・・・照明ランプ
５０３・・・受光光学装置
５０４・・・暗室ボックス
６・・・打音検出装置
６１・・・ハンマー装置
６１０・・・ストッパ装置
６１１・・・ハンマー
６１１１・・・シャフト
６１１２・・・ヘッド
６１１３・・・軸
６１１４・・・従動プーリ
６１２・・・打撃制御装置
６１３・・・ハンマー水平移動装置
６１３１・・・スライド装置
６１３２・・・シュー
６１３３・・・サーボモータ
６１３４・・・ネジ軸
６１４・・・駆動モータ
６１４１・・・駆動プーリ
６１４２・・・駆動軸
６１４３・・・エンコーダ
６１５・・・電磁クラッチ
６１６・・・タイミングベルト
６１７・・・角度検出センサ
６１７１・・・ジョイント
６２・・・集音装置
６２１・・・ヘッド
６２２・・・センサパッド
６２３・・・センサロッド
６２４・・・シリンダ装置
６３・・・打音検出用移動装置
６３１・・・枠体
６３１１・・・フランジ
６３１２・・・上下方向貫通孔
６３２・・・ガイドバー
６３３・・・支持フレーム
６３４・・・駆動モータ
６３４１・・・スプロケット
６３５・・・チェーン
６３６・・・固定フレーム
７・・・打音計測位置検出装置
７０１・・・フレーム
７０２・・・駆動モータ
７０３・・・回転駆動軸
７０４・・・駆動スプロケット
７０５・・・従動スプロケット
７０６・・・チェーン
７０７，７０８・・・光電センサ
７１０・・・ストッパ装置
Claims (3)
- シャフト上端で揺動自在に枢軸支持されかつシャフト下端にハンマーヘッドを有するハンマーシャフトと、このハンマーヘッドを前記枢軸回りに所定角度引き上げた位置から自由に揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段と、前記打撃時に農産物に発生する振動波を検出する振動波検出手段とを備え、検出した振動波の信号に基づいて農産物の内部品質を解析評価する農産物の内部品質検査装置において、
前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトを枢軸回りに引き上げ揺動させる揺動駆動手段と、この揺動駆動手段と前記ハンマーシャフトの連結をオン・オフするクラッチ手段とを備え、このクラッチ手段によって、連結オフにより前記ハンマーヘッドを枢軸回りに揺動自在とすると共に、連結オンにより前記ハンマーヘッドが農産物を打撃したときの反動で打撃方向とは反対方向に戻り揺動した前記ハンマーシャフトの揺動を拘束する二度打ち防止手段を設けたことを特徴とする農産物の内部品質検査装置。 - 請求項１において、二度打ち防止手段は、前記ハンマーシャフトの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を有し、戻り揺動する前記ハンマーシャフトの揺動拘束を、その戻り揺動が予め定めた傾斜角度を越えたときに前記クラッチ手段のオンにより行うことを特徴とする農産物の内部品質検査装置。
- 請求項２において、前記ハンマーシャフトの傾斜角度検出手段は、前記揺動駆動手段により前記ハンマーシャフトを枢軸回りに揺動させて所定角度まで引き上げるための引き上げ角度検出手段を兼ねていることを特徴とする農産物の内部品質検査装置。
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