JP3578635B2 - 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、熟練の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ているが、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いる。
【０００３】
この自動化，機械化した技術は、一般的には、農産物を打撃し、そのときに内部の状態に由来して発生する特有の振動波を情報として内部品質を判定するものであり、そ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る。
【０００４】
前者の打撃手段としては、打撃時の振動波の一部が検出手段以外にも伝達すると、その分、検出される内部の情報の正確性が損なわれるので、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際の振動が支持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自由揺動型の振り子式打撃方式が適していると考えられている。これに対し、振り子式であっても特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報のものは、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であるため、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状態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、内部状態に由来した振動波を精度高く検出する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。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、ハンマーヘッドの自由揺動（自重による揺動）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を行わせるための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ず、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を精度よく行うことは必ずしも簡単でないという問題もある。
【０００５】
ところで、農業過程を経て生産される西瓜等の農産物は、同じ農家の生産物であっても大きさの異なるものが混在しているのは当然であり、このような大きさの異なるものを単純に一律的な打撃力で打撃した結果の振動波解析で評価しても必ずしも内部品質を適正に反映できない。つまり打音によって農産物の内部品質を計測しようとする場合には、打撃を最適位置で行うことだけでなく、打撃強さもできるだけ最適なものとすることが望まれるのである。そこで、西瓜等の農産物の大きさが異なる場合にはそれぞれの農産物にその大きさに対応した適した打撃力を与えてできるだけ正確な内部情報を得ることが望まれ、上記各従来例では、例えば、前記特開平３−３９６４９号公報では異なる打撃強さを与える打撃手段を併設した構成の装置が開示されている。
【０００６】
この重錘の重量が異なる複数の打撃手段を用いる方式により、その目的は一定程度達成される。しかし反面において、単独の打撃手段を使用する場合に比べて打撃位置や打撃強さを精度よく制御することは難しいという問題がある。すなわち、併設した打撃手段の打撃位置が異なることや、打撃方向が農産物の中心に向いていないため内部情報を正確に得ることが難しい。
【０００７】
従来技術の他の例として、特開平２−３１０４６５号公報には、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自由揺動型の振り子式の打撃手段が開示され、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。更に、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が、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。
【０００８】
また、これらの特開平２−３１０４６５号公報，特開平７−２３９３２０号公報には、農産物の大きさに応じて打撃力を変えることについては何も示唆されていない。
【０００９】
【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自動化、機械化した打撃手段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。
【００１０】
例えば、農産物に発生する振動波は、農産物に対する打撃位置によって異なるため、内部状態をできるだけ正確に反映した振動波を検出するには農産物毎に適切な位置で、かつ適切な打撃力で打撃を与える必要があるが、上述の特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報に記載の構成では、上述したようにその検出精度は未だ不十分であり、また打撃手段を２組ないしそれ以上使用するため装置の部品点数が多くなり、コスト高になるという問題もある。
【００１１】
本発明はこのような問題を解消することをその目的の一つとし、大きさによって異なる適切な打撃力で打撃することができる農産物の内部品質検査装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、上記の農産物の内部品質検査装置をできるだけ簡素にかつ安価に構成するところにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、自由揺動型の振り子式の打撃手段を用いながら、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二度打ちの問題がなく、したがって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振動波取り込み制御上の煩雑さを招くことがない農産物の内部品質検査装置を提供するところにある。
【００１５】
本発明は、以上のような種々の課題・目的を解決するためになされたものである。
【００１６】
【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したところにある。
【００１７】
請求項１の農産物の内部品質検査装置の発明は、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、振動波検出手段で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、上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘（おもり）を着脱可能とし、前記重錘を磁性体により構成し、ハンマーヘッドと固定部のそれぞれに設けた電磁石間で該重錘の磁気吸着状態を切り換えることにより該重錘のハンマーヘッドおよび前記固定部への着脱を行うように構成したことを特徴とする。
請求項２の農産物の内部品質検査装置の発明は、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、振動波検出手段で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、上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘を着脱可能とし、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか一方には先端部が拡開・縮閉可能な対向する一対の作動レバーが設けられ、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか他方には前記一対の作動レバーの先端部が係合する突起部が設けられ、前記一対の作動レバーを拡開・縮閉することで該重錘を前記ハンマーヘッドに対して着脱させることを特徴とする。
【００１８】
上記した請求項１、請求項２の構成において、振動波検出手段は通常はマイクロフォンを用いて構成され、この振動波検出手段により検出された振動波を信号として行われる農産物の内部状態（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。
【００１９】
また、ハンマーヘッドに着脱可能に組み付けられる重錘は、少なくとも一つが用いられ、この場合には、重錘無し（脱離）と重錘有り（装着）によってハンマーヘッドを二様の重量の状態に変更することができる。また重錘を二つ使用する場合には、交換装着によって二様の重量状態に変更でき、これに重錘無しの状態を加えればハンマーヘッドを三様の重量状態に変更できる。なお使用する重錘の数は制限されるものではなく、必要に応じて三以上を用いることができることは言うまでもない。
【００２１】
請求項１、２に係る発明の装置によれば、重錘の着脱により、農産物の大きさに対応した適切な打撃強さを該農産物に与えることができて、単純一律な打撃強さを与える装置に比べて、農産物の大きさに対応した打撃力で精度の良い振動波の発生・検出が可能となる。
また、これらの発明によれば、ハンマーヘッドの重量を軽量化することができるので、ハンマーヘッドの重量調整の幅を広くとることができる。
なお、請求項１において、電磁石を用いる方法としては、振り子側と固定部側にそれぞれ電磁石を装着し、これらの励磁を切り替えることで磁性体により形成した重錘が、振り子側の電磁石に電磁吸着する状態と、固定部側の電磁石に電磁吸着する状態を切り替えるようにしたものを例示することができ、これによれば、重錘の着脱を容易に行うことができる。
また、請求項２に係る発明において、作動レバーを重錘に設ける場合には、例えば、バネで拡開力が付与された一対の作動レバーを重錘に組み付け、重錘交換位置の固定部に設けたレバー作動機構によりこの重錘の作動レバーを係合姿勢と係合解除姿勢の間で切換えるようにしたものを用いることができる。また、重錘を保持する固定部側の着脱機構は、磁気吸着式であっても、上記の作動レバーとこの作動レバーに係合する突起部とで構成される方式であってもよい。
【００２２】
請求項３の発明は、上記発明において、打撃する対象の農産物を大きさにより分類分けし、その農産物の大きさによる分類分けに対応して大きい分類の農産物の打撃の際に前記ハンマーヘッドが重くなるように前記重錘を着脱することを特徴とする。
【００２３】
上記において「農産物を大きさにより分類分けする」というのは、例えば農産物を二つの大きさの分類に分ける場合には、計測した直径寸法Ａと、あらかじめ設定した閾値ａ１ との関係で、Ａ≦ａ１ ｃｍの大きさのもの（小さいもの）と、ａ１ ｃｍ＜Ａの大きさのもの（大きいもの）の分類に分けることをいう。
【００２４】
このようにする理由は、既に述べたように、農産物打撃による内部品質の検出法においては、その適した打撃位置が重要であると共に、大きさにより打撃強さも変更することが望ましい。しかし打撃強さの変更は振り子の引上げ角度を変更することである程度調整できるが、この方法による打撃力の調整には限度がある。そこでこの発明においては、農産物を少なくとも二分類以上に大きさで分けて、これらの各分類に対応して、使用するハンマーヘッドの重量を変更するようにしたのである。上記の「分類分け」は二以上のいくつであってもよいが、一般的には二，三分類程度に分けることで足りる場合が多い。
【００３４】
請求項４の発明は、上記の各発明において、重錘が一つであり、この一つの重錘の着脱によりハンマーヘッドの重量を変更することを特徴とし、請求項５の発明は、重錘が重量の異なる複数種類であり、これらの交換着脱によりハンマーヘッドの重量を複数の重量間で変更できるようにしたことを特徴とする。
【００３５】
複数の重錘を使用する場合には、例えば、ハンマーヘッドを最大角度まで引き上げた位置を重錘交換位置とし、複数の重錘を周方向に離間してその周縁に保持した回転可能のディスクと、このディスクを回転させる回転駆動手段とを設けて、該ディスクの回転により前記重錘交換位置に所定の重錘を移動（この場合は回転移動）させるようにした重錘交換装置を用いることができる。
【００３６】
請求項６の発明は、上記の各発明において、前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトに係合して移動によりこれを枢軸回りに引き上げ揺動させるカムフォロアと、このカムフォロアを移動させるカムフォロア駆動手段とを備え、このカムフォロア駆動手段は、カムフォロアとの係合解除により前記ハンマーヘッドの枢軸回りの揺動を自在とさせると共に、打撃時の反動で反対方向に戻り揺動したハンマーシャフトに係合させることで、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構成することを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、戻り揺動するハンマーヘッドを拘束（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し、農産物を無用に傷めることを避けることができる。
【００４１】
また請求項６の構成において、カムフォロアの移動は、例えばハンマーシャフトと同じ枢軸又はこれとは異なる軸を揺動中心として揺動する揺動型に設けることもできるし、直線移動型に設けることもでき、この移動のための駆動手段としては、エアシリンダ装置等適宜のものを採用することができる。
【００４２】
また、請求項６に係る発明によれば、カムフォロアを移動させてハンマーシャフトを所定角度まで引き上げた状態から、係合を解除することでハンマーヘッドを自由揺動させて農産物の打撃を行わせることができ、打撃時の反動で反対方向に戻り揺動したハンマーシャフトに再びカムフォロアを係合させることで、二度打ちを防止することができる。ハンマーヘッド自由揺動のためのカムフォロアの係合解除は、該カムフォロアをハンマーシャフトの揺動速さよりも速く移動させればよく、二度打ち防止のためのカムフォロアの再係合は、例えば戻り揺動したハンマーシャフトに対して、揺動下死点よりも引き上げ方向に僅か（例えば５°）に移動した位置に該カムフォロアを移動・停止させればよい。
【００５６】
本発明の装置は、西瓜、メロン等の打撃による振動波の検出で内部品質を検査する農産物に用いることができる。
【００５７】
なお、この選別装置における受皿は、搬送コンベアに連結されているたとえばバケット式と称されるものであってもよいし、搬送コンベアに連結されていないフリートレイと称されるものであってもよい。
【００５８】
【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。
【００５９】
実施形態１
図１〜図７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。
【００６０】
図１は、この農産物選別装置の途中に設けられた打音検出ステージ近傍の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Ｐ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。
【００６１】
すなわち、本例の搬送手段２は、図１，図７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。
【００６２】
そして、前者の受皿搬送駆動機構は、本例では図７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（図示せず）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（図示せず）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。
【００６３】
また前記後者の受皿搬送ガイド機構は、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。
【００６４】
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例えば糖度等の内部品質の測定のために透過光検出装置や外観撮像装置などの適宜の計測装置に通され、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撃位置計測装置（高さ測定手段）７に通される。なお受皿１の構造については後述する。
【００６５】
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（図示せず）内を通過される。
【００６６】
なお、上述した透過光検出装置は、例えば、搬送路の上方側には搬送路を挟んでその両側に照明室が設けられていると共に、この照明室内に配置された複数の照明ランプ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、受皿１の中央に設けた上下貫通孔を通して下方で農産物透過光を受光するように構成されている。
【００６７】
内部透過光が検出された農産物Ｐ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本発明よりなる打音検出装置６に搬入される前に、図１の打撃位置計測装置７に搬入され、ストッパ装置７１０により一旦停止される。
【００６８】
なお、打撃位置計測装置７の上流には待機ステージ３が設けられ、待機用ストッパ３０１によって受皿１が待機・滞留されるようになっている。
【００６９】
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、搬送軌道を跨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（一方が発光素子で他方が受光素子）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。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、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
本例のこの打音検出装置６の詳細は図２〜図６に示され、前記打撃位置計測装置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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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（図５，図６参照）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。
【００７６】
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前に測定し、これをハンマー装置の打撃最適位置への移動動作に利用する。
【００７７】
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て、ハンマーヘッド６１１２が農産物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による打撃の方向が一定であるようにするために行われるものである。
【００７８】
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す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。
【００７９】
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。
【００８０】
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枢軸６１１３（図５参照）が、クラッチ手段である電磁クラッチ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。
【００８１】
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て、これらが揺動駆動手段を構成する。
【００８２】
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上端の枢軸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。
【００８３】
以上のことにより、所定揺動角度まで引き上げられた状態から電磁クラッチ６１５の連結をオフ（解除）することにより、ハンマー装置６１のハンマーシャフト６１１１上端は枢軸６１１３が回転自在となるので、ハンマーヘッド６１１２の自重で農産物方向に揺動し、所定の打撃を行う。
【００８４】
なお、６１７は傾斜角度検出手段を構成する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枢軸６１１３にジョイント６１７１を介して接続されることによって、ハンマー上端の枢軸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。
【００８５】
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でハンマー上端の枢軸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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
次に本例の特徴的な構成である重錘（一般的には鉄等の比重の大きな金属製）をハンマーヘッド６１１２に着脱させるための重錘着脱機構４を図３，図６により説明する。
【００８９】
本例のハンマー６１１のハンマーシャフト６１１１の下端には、農産物Ｐに打撃衝合するヘッド６１１２部分が、この衝合によりできるだけ農産物を傷めずかつ内部状態を反映した打音を発生するのに適した材料により形成されて組付けられていると共に、このヘッド６１１２の背面側には、磁性体からなる重錘４１を磁気吸着するためのヘッド側電磁石４２が組み付けられている。また、ハンマー装置６１及び集音装置６２を支持しかつチェーン６３５で吊り下げられて駆動モータ６３４により上下動される枠体６３１を固定部として、これにブラケット６３１３を固着して設けると共に、上記ハンマーヘッド６１１２の揺動軌跡の延長線上に固定部側電磁石４３を設けている。
【００９０】
これにより、上記重錘４１は、ヘッド側電磁石４２に磁気吸着されるかあるいは固定部側電磁石４３に磁気吸着されるかの状態が選択できるように構成される。つまり、図３，６に示しているように重錘交換位置までハンマーヘッド６１１２を引き上げた状態で、これらの一対の電磁石に対する通電による着磁，消磁の状態を切り換え、これによって、重錘４１をハンマーヘッド側電磁石４２に所属（磁気吸着）させることで該ハンマーヘッド６１１２の重量を増量させるか、反対に、固定部側電磁石４３に所属させることでハンマーヘッド６１１２に重錘４１の重量を加算させずに軽い状態とすることができる。
【００９１】
なお、この重錘４１のハンマーヘッド６１１２への磁気吸着による重量加算の程度は、対象とする農産物の種類等により様々であり一概には言えないが、基本的には、農産物の大きさによる分類分けに対応した打撃強さの調整がハンマーシャフト６１１１の引き上げ角度の調整だけでは対処できない場合に有効に発揮されるものであり、重量加算を行うように使用される重錘４１の重さは、一般的には、ハンマーヘッドの重量に対して約１．５〜２．５倍程度のものが用いられるのが適している場合が多いが、特にこれに限定されるものではない。
【００９２】
以上により打撃制御装置６１２、及び重錘４１の着脱を行うようにした打撃力調整のための重錘着脱機構４が構成され、この重錘着脱機構４と共に、引き上げ角度を例えば農産物Ｐ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Ｐに与えることが実現できる。
【００９３】
なお本例では、固定部側電磁石４３を、非通電時に着磁しかつ通電時に消磁する形式の電磁石（特公昭５４−１１０６２号公報、特開昭４９−４１８５２号公報）として設け、これにより装置停止時や停電時などにおいて重錘４１が固定部側電磁石４３に確実に磁気吸着されるようにしている。
【００９４】
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）をゴム等の蛇腹状カバー６２２で包み込んだものを集音マイク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、集音マイク６２１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状態にさせることができる。
【００９５】
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。
【００９６】
次に、本例の受皿１について説明すると、この受皿１の構造は主に図２、図３及び図７に示される。
【００９７】
具体的には、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が設けられると共に、搬送横方向に上述した打撃位置計測装置７における計測のために、該装置７の投受光の光路に位置するように溝１０１１が設けられる。
【００９８】
このような構成の受皿１は、本発明を実施する場合に極めて有意義に使用される。
【００９９】
実施形態２
図８に示した本例は、重錘着脱機構５が、重量の異なる二種類の重錘５１，５２を、モータ５４により１８０°回転される回転ディスク５３に一対に設けた電磁石５６，５７により磁気吸着させ、これによって、重錘交換位置まで引き上げたハンマーヘッド６１１２に対し、ヘッド側電磁石５５と固定部側電磁石５６（又は５７）への通電制御により着磁，消磁の状態を切り換え、これによって、重錘５１（又は５２）をハンマーヘッド側電磁石５５に所属させるか、反対に、固定部側電磁石５６（又は５７）に所属させるかを切り換えできるようにしている。
【０１００】
その他の構成は、上記実施形態１と同じである。
【０１０１】
本例の構成によれば、二つの重錘５１，５２をハンマーヘッド６１１２に着脱することで、ハンマーヘッド６１１２の重量状態として三態様を選択することができ、大きさにより分類わけした農産物のそれぞれに適した打撃力で打音測定を行うことができる。
【０１０２】
実施形態３
図９〜図１２に示した本例は、ハンマー装置６５のハンマーヘッド６５１２における重錘８１を着脱するための機構が磁気吸着式に換えてチャック式に構成した点と、ハンマーシャフトの打撃制御装置６５２の揺動駆動機構として揺動型のカムフォロア６５２４を用いた点に特徴があり、これらにおいて実施形態１と異なっているが、他は実施形態１と同じであるので図面上に表れた実施形態１と同じ機構，部材には同じ符号を付して説明は省略する。
【０１０３】
本例の重錘着脱機構８について説明すると、本例の重錘８１には、ハンマーヘッド６５１２に対向した面に円柱形状の突起８１１が設けられていて、この突起８１１の基部には、後述するハンマーヘッド６５１２に設けた着脱係合用の左右一対の作動レバー８２の先端内向きフランジ８２１，８２１が嵌合する凹部８１２，８１２が形成されている（図１２参照）。またこの重錘８１の反対側の面は、実施形態１と同様に、固定部側の電磁石４３に磁気吸着するのに適した形状に形成されている。
【０１０４】
一方、ハンマーヘッド６５１２には、重錘８１側に面して、上記作動レバー８２を後方に向けて延出させ且つ該作動レバー８２を拡開・縮閉させるレバー作動機構（図示せず）を内蔵した重錘着脱機構本体８３が組付けられており、外部からの指令により該レバー作動機構が一対の作動レバー８２，８２を拡開動作（図１２の二点鎖線矢印で示した動作）又は縮閉動作（図１２の実線矢印で示した動作）させることで、上記重錘８１をハンマーヘッド側に所属させるか、あるいは固定部側の電磁石４３に所属させるかを切換できるようになっており、図９の実線で示した状態は重錘８１をハンマーヘッド側に所属させた状態を示している。
【０１０５】
なお、重錘着脱機構本体８３に内蔵のレバー作動機構には、例えば、二位置切換式のてこ等の動きで該作動レバー８２，８２を動作させるものなどを使用することができる。
【０１０６】
図１２において、８３１は重錘着脱機構本体８３を作動させるための圧縮空気が流れるチューブであり、適宜な継手を介して該本体８３と接続されている。
【０１０７】
次に、揺動駆動機構が揺動型のカムフォロア６５２４を用いている本例のハンマーシャフトの打撃制御装置６５２について説明すると、スライド装置６１３１のネジ軸６１３４に軸方向の直進・後退運動のみが可能に螺合したシュー６１３２には、これと一体に揺動駆動機構保持ブロック６５２１が吊持される。この揺動駆動機構保持ブロック６５２１は、直角に折り曲げられた垂直板により構成されるケース６５２１１と、このケース６５２１１内の上部側においてエアシリンダ装置６５３のシリンダ６５３１底部を枢支するための上ブラケット６５２１２と、同下部側においてハンマーシャフト６５１１の上端の枢軸６５１３を支持するための下ブラケット６５２１３を備えるように構成されている。
【０１０８】
そして、上記の下ブラケット６５２１３には、上記ハンマーシャフト６５１１の上端を揺動可能に枢支する枢軸６５１３が組付け固定されていると共に、更にこの枢軸６５１３には、正面三角形状のカム板６５２３が同じく揺動可能に枢支されている。このカム板６５２３は、三角形状の一つの頂点位置において上記枢軸６５１３と回転自在に連結すると共に、他の一つの頂点位置には、後述するエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２の先端に組付けた連結ロッド６５３３と回転自在に連結するピン６５２５が設けられ、更に、残りの頂点位置にはカムフォロア６５２４が組付けられている。そして、このカムフォロア６５２４は、ハンマーシャフト６５１１の農産物側の側面に係合できるように上記カム板６５２３から突出される。一般的にはカム板６５２３に植設したピンに回転自在のローラを組付けてカムフォロアとするのが好ましい。
【０１０９】
なお、６５４はハンマーシャフト６５１１の引き上げ揺動の上限を定めるストッパーである。
【０１１０】
以上のようにして構成された本例におけるハンマーシャフトの打撃制御装置６５２の動作について述べると、上記のエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２を進出・後退駆動させると、これによりカム板６５２３が揺動される。したがって枢軸６５１３を中心として図９の反時計回り方向にカム板６５２３を回転させることで、カムフォロア６５２４をハンマーシャフト６５１１に係合させ、更にカム板６５２３を回転させることにより該ハンマーシャフト６５１１を引き上げることができる。この際の引き上げ角度は、上述した実施形態１の場合と同様であり、農産物の大きさに合わせて決めることができ、またその引き上げ角度は図示しない角度検出装置を利用して正確に設定することができる。
【０１１１】
なお、図９に示した状態は。ストッパー６５４にハンマーシャフト６５１１が当接するまで引き上げた場合の角度を例えば３０゜とし、この時の姿勢を重錘交換位置としたものである。この図９の状態で、固定部側電磁石４３により重錘８１を磁気吸着し、重錘側の重錘着脱機構本体８３に内蔵したレバー作動機構を動作させることで該重錘８１をハンマーヘッド６５１２側に所属させるか、あるいは固定部側に所属させるかを切換えることができる。
【０１１２】
次に、ハンマー装置６５による農産物の打撃動作について説明する。
【０１１３】
上述したエアシリンダ装置６５３によるハンマーシャフト６５１１の引き上げ操作により所定角度まで引き上げて静止させた待機状態のハンマーシャフト６５１１に対し、エアシリンダ装置６５３を、該ハンマーシャフト振り子動作速度よりも速い速度でカム板６５２３を揺動させるようにピストンロッド６５３２をシリンダ６５３１から進出させることでハンマーヘッド６５１２の自由揺動による打撃を行わせることができる。すなわち、ハンマーシャフト６５１１の自由揺動を拘束するカムフォロア６５２４は、上記の操作により拘束位置から退避することになるので、ハンマーヘッド６５１２はその自重（あるいはこれに重錘８１を加算した自重）で自由揺動し、その結果として所定の打撃力で農産物を打撃することができる。
【０１１４】
以上のようにして農産物（例えば）西瓜を打撃したハンマーヘッド６５１２を下端に有するハンマーシャフト６５１１がその反動で初期位置方向に若干戻り揺動することは実施形態１と同じであり、これを放置すれば自重でハンマーヘッド６５１２は再度打撃方向に揺動して二度打ちを行うことになる。
【０１１５】
そこで本例においては、打撃後にエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２を一定量後退（縮退）させるように動作させ、例えば図１０に示した引き上げ角度約５゜程度の位置にカムフォロア６５２４を速やかに（つまりハンマーヘッド６５１２が再打撃のため揺動してくる前に）移動させて停止させる。
【０１１６】
このようにすることで、ハンマーヘッド６５１２が再打撃の方向に揺動してきてもハンマーシャフト６５１１がカムフォロア６５２４に係合してその揺動が係止されるので、二度打ちは確実に防止される。
【０１１７】
この状態から、エアシリンダ装置６５３を所定の手順で揺動引き上げすることで次の打撃のための待機状態とすることができる。
【０１１８】
本例の装置によれば、実施形態１のようにハンマーヘッド６５１２に電磁石を装着させる必要がなく、このハンマーヘッド６５１２を軽量化することができるので、比較的小さな農産物に対する打撃も必要とするような用途では有効に用いることができるという利点が得られる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、大きさが異なる農産物に対して内部品質を検出しようとする際の操作において、適切な打撃力で該農産物を打撃することができ、しかも、その適切，適正な打撃力を得るための具体的手段の構成を、自由揺動型の振り子式ハンマーヘッドに対する重錘の着脱という形式で容易にかつ簡易な機構で構成できるという極めて優れた効果が奏される。
【０１２０】
請求項１の発明によれば、ハンマーヘッドに対する重錘の着脱を電磁石の励磁，励磁解除で容易に行うことができるという効果が奏される。
請求項２の発明によれば、ハンマーヘッドに電磁石を組付ける方式のものに比べて、ハンマーヘッドの重量を軽量化できるので、ハンマーヘッドの重量調整の幅を広くとることができるという効果が奏される。
また以上のことに加えて、各請求項の発明において以下のようなそれぞれの効果が奏される。
【０１２１】
請求項３の発明によれば、農産物の大きさによる分類分けをして、その分類分けに応じた強さで打撃を与えることができるという効果が奏される。
【０１２５】
請求項４及び請求項５の発明によれば、一つ又は複数の重錘によって、ハンマーヘッドの重量状態を複数の態様に変更することができるという効果が奏される。
【０１２６】
請求項６の発明によれば、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二度打ちを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等の効果が奏される。しかも、カムフォロアの移動という簡単な機構によりハンマーシャフトの所定角度までの引き上げ、打撃後の二度打ち防止を容易に行わせることができるという効果が奏される。
【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】本発明の実施形態２の重錘交換機構を説明する正面図。
【図９】本発明の実施形態３の重錘交換機構を説明する正面図。
【図１０】同実施形態３の二度打ち防止時の状態を示した図。
【図１１】ハンマーヘッドに重錘を係着した状態を拡大して示した正面図。
【図１２】図１１の一部平断面図。
【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
２・・・搬送手段
２０１，２０２・・・コンベアベルト
２０５，２０６・・・駆動プーリ
２０７・・・駆動モータ
２１０・・・ガイドレール
３・・・待機ステージ
３０１・・・待機用ストッパ
４・・・重錘着脱機構
４１・・・重錘
４２・・・ヘッド側電磁石
４３・・・固定部側電磁石
５・・・重錘着脱機構
５１，５２・・・重錘
５３・・・回転ディスク
５４・・・モータ
５５・・・ヘッド側電磁石
５６，５７・・・固定部側電磁石
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・・・枢軸
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
６１８・・・ヘッド側電磁石
６２・・・集音装置
６２１・・・マイク
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
６５・・・ハンマー装置
６５１・・・ハンマー
６５１１・・・ハンマーシャフト
６５１２・・・ハンマーヘッド
６５１３・・・枢軸
６５２・・・打撃制御装置
６５２１・・・揺動駆動機構保持ブロック
６５２１１・・・ケース
６５２１２・・・上ブラケット
６５２１３・・・下ブラケット
６５２３・・・カム板
６５２４・・・カムフォロア
６５２５・・・ピン
６５３・・・エアシリンダ装置
６５３１・・・シリンダ
６５３２・・・ピストンロッド
６５３３・・・連結ロッド
６５４・・・ストッパー
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
８・・・重錘着脱機構
８１・・・重錘
８１１・・・突起
８１２・・・凹部
８２・・・作動レバー
８２１・・・フランジ
８３・・・重錘着脱機構本体
８３１・・・チューブ
【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、熟練の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ているが、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いる。
【０００３】
この自動化，機械化した技術は、一般的には、農産物を打撃し、そのときに内部の状態に由来して発生する特有の振動波を情報として内部品質を判定するものであり、そ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る。
【０００４】
前者の打撃手段としては、打撃時の振動波の一部が検出手段以外にも伝達すると、その分、検出される内部の情報の正確性が損なわれるので、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際の振動が支持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自由揺動型の振り子式打撃方式が適していると考えられている。これに対し、振り子式であっても特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報のものは、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であるため、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状態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、内部状態に由来した振動波を精度高く検出する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。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、ハンマーヘッドの自由揺動（自重による揺動）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を行わせるための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ず、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を精度よく行うことは必ずしも簡単でないという問題もある。
【０００５】
ところで、農業過程を経て生産される西瓜等の農産物は、同じ農家の生産物であっても大きさの異なるものが混在しているのは当然であり、このような大きさの異なるものを単純に一律的な打撃力で打撃した結果の振動波解析で評価しても必ずしも内部品質を適正に反映できない。つまり打音によって農産物の内部品質を計測しようとする場合には、打撃を最適位置で行うことだけでなく、打撃強さもできるだけ最適なものとすることが望まれるのである。そこで、西瓜等の農産物の大きさが異なる場合にはそれぞれの農産物にその大きさに対応した適した打撃力を与えてできるだけ正確な内部情報を得ることが望まれ、上記各従来例では、例えば、前記特開平３−３９６４９号公報では異なる打撃強さを与える打撃手段を併設した構成の装置が開示されている。
【０００６】
この重錘の重量が異なる複数の打撃手段を用いる方式により、その目的は一定程度達成される。しかし反面において、単独の打撃手段を使用する場合に比べて打撃位置や打撃強さを精度よく制御することは難しいという問題がある。すなわち、併設した打撃手段の打撃位置が異なることや、打撃方向が農産物の中心に向いていないため内部情報を正確に得ることが難しい。
【０００７】
従来技術の他の例として、特開平２−３１０４６５号公報には、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自由揺動型の振り子式の打撃手段が開示され、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。更に、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が、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。
【０００８】
また、これらの特開平２−３１０４６５号公報，特開平７−２３９３２０号公報には、農産物の大きさに応じて打撃力を変えることについては何も示唆されていない。
【０００９】
【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自動化、機械化した打撃手段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。
【００１０】
例えば、農産物に発生する振動波は、農産物に対する打撃位置によって異なるため、内部状態をできるだけ正確に反映した振動波を検出するには農産物毎に適切な位置で、かつ適切な打撃力で打撃を与える必要があるが、上述の特開平３−３９６４９号公報、特開平３−９５４５５号公報に記載の構成では、上述したようにその検出精度は未だ不十分であり、また打撃手段を２組ないしそれ以上使用するため装置の部品点数が多くなり、コスト高になるという問題もある。
【００１１】
本発明はこのような問題を解消することをその目的の一つとし、大きさによって異なる適切な打撃力で打撃することができる農産物の内部品質検査装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、上記の農産物の内部品質検査装置をできるだけ簡素にかつ安価に構成するところにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、自由揺動型の振り子式の打撃手段を用いながら、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二度打ちの問題がなく、したがって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振動波取り込み制御上の煩雑さを招くことがない農産物の内部品質検査装置を提供するところにある。
【００１５】
本発明は、以上のような種々の課題・目的を解決するためになされたものである。
【００１６】
【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したところにある。
【００１７】
請求項１の農産物の内部品質検査装置の発明は、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、振動波検出手段で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、上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘（おもり）を着脱可能とし、前記重錘を磁性体により構成し、ハンマーヘッドと固定部のそれぞれに設けた電磁石間で該重錘の磁気吸着状態を切り換えることにより該重錘のハンマーヘッドおよび前記固定部への着脱を行うように構成したことを特徴とする。
請求項２の農産物の内部品質検査装置の発明は、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、振動波検出手段で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、上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘を着脱可能とし、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか一方には先端部が拡開・縮閉可能な対向する一対の作動レバーが設けられ、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか他方には前記一対の作動レバーの先端部が係合する突起部が設けられ、前記一対の作動レバーを拡開・縮閉することで該重錘を前記ハンマーヘッドに対して着脱させることを特徴とする。
【００１８】
上記した請求項１、請求項２の構成において、振動波検出手段は通常はマイクロフォンを用いて構成され、この振動波検出手段により検出された振動波を信号として行われる農産物の内部状態（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。
【００１９】
また、ハンマーヘッドに着脱可能に組み付けられる重錘は、少なくとも一つが用いられ、この場合には、重錘無し（脱離）と重錘有り（装着）によってハンマーヘッドを二様の重量の状態に変更することができる。また重錘を二つ使用する場合には、交換装着によって二様の重量状態に変更でき、これに重錘無しの状態を加えればハンマーヘッドを三様の重量状態に変更できる。なお使用する重錘の数は制限されるものではなく、必要に応じて三以上を用いることができることは言うまでもない。
【００２１】
請求項１、２に係る発明の装置によれば、重錘の着脱により、農産物の大きさに対応した適切な打撃強さを該農産物に与えることができて、単純一律な打撃強さを与える装置に比べて、農産物の大きさに対応した打撃力で精度の良い振動波の発生・検出が可能となる。
また、これらの発明によれば、ハンマーヘッドの重量を軽量化することができるので、ハンマーヘッドの重量調整の幅を広くとることができる。
なお、請求項１において、電磁石を用いる方法としては、振り子側と固定部側にそれぞれ電磁石を装着し、これらの励磁を切り替えることで磁性体により形成した重錘が、振り子側の電磁石に電磁吸着する状態と、固定部側の電磁石に電磁吸着する状態を切り替えるようにしたものを例示することができ、これによれば、重錘の着脱を容易に行うことができる。
また、請求項２に係る発明において、作動レバーを重錘に設ける場合には、例えば、バネで拡開力が付与された一対の作動レバーを重錘に組み付け、重錘交換位置の固定部に設けたレバー作動機構によりこの重錘の作動レバーを係合姿勢と係合解除姿勢の間で切換えるようにしたものを用いることができる。また、重錘を保持する固定部側の着脱機構は、磁気吸着式であっても、上記の作動レバーとこの作動レバーに係合する突起部とで構成される方式であってもよい。
【００２２】
請求項３の発明は、上記発明において、打撃する対象の農産物を大きさにより分類分けし、その農産物の大きさによる分類分けに対応して大きい分類の農産物の打撃の際に前記ハンマーヘッドが重くなるように前記重錘を着脱することを特徴とする。
【００２３】
上記において「農産物を大きさにより分類分けする」というのは、例えば農産物を二つの大きさの分類に分ける場合には、計測した直径寸法Ａと、あらかじめ設定した閾値ａ１ との関係で、Ａ≦ａ１ ｃｍの大きさのもの（小さいもの）と、ａ１ ｃｍ＜Ａの大きさのもの（大きいもの）の分類に分けることをいう。
【００２４】
このようにする理由は、既に述べたように、農産物打撃による内部品質の検出法においては、その適した打撃位置が重要であると共に、大きさにより打撃強さも変更することが望ましい。しかし打撃強さの変更は振り子の引上げ角度を変更することである程度調整できるが、この方法による打撃力の調整には限度がある。そこでこの発明においては、農産物を少なくとも二分類以上に大きさで分けて、これらの各分類に対応して、使用するハンマーヘッドの重量を変更するようにしたのである。上記の「分類分け」は二以上のいくつであってもよいが、一般的には二，三分類程度に分けることで足りる場合が多い。
【００３４】
請求項４の発明は、上記の各発明において、重錘が一つであり、この一つの重錘の着脱によりハンマーヘッドの重量を変更することを特徴とし、請求項５の発明は、重錘が重量の異なる複数種類であり、これらの交換着脱によりハンマーヘッドの重量を複数の重量間で変更できるようにしたことを特徴とする。
【００３５】
複数の重錘を使用する場合には、例えば、ハンマーヘッドを最大角度まで引き上げた位置を重錘交換位置とし、複数の重錘を周方向に離間してその周縁に保持した回転可能のディスクと、このディスクを回転させる回転駆動手段とを設けて、該ディスクの回転により前記重錘交換位置に所定の重錘を移動（この場合は回転移動）させるようにした重錘交換装置を用いることができる。
【００３６】
請求項６の発明は、上記の各発明において、前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトに係合して移動によりこれを枢軸回りに引き上げ揺動させるカムフォロアと、このカムフォロアを移動させるカムフォロア駆動手段とを備え、このカムフォロア駆動手段は、カムフォロアとの係合解除により前記ハンマーヘッドの枢軸回りの揺動を自在とさせると共に、打撃時の反動で反対方向に戻り揺動したハンマーシャフトに係合させることで、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構成することを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、戻り揺動するハンマーヘッドを拘束（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し、農産物を無用に傷めることを避けることができる。
【００４１】
また請求項６の構成において、カムフォロアの移動は、例えばハンマーシャフトと同じ枢軸又はこれとは異なる軸を揺動中心として揺動する揺動型に設けることもできるし、直線移動型に設けることもでき、この移動のための駆動手段としては、エアシリンダ装置等適宜のものを採用することができる。
【００４２】
また、請求項６に係る発明によれば、カムフォロアを移動させてハンマーシャフトを所定角度まで引き上げた状態から、係合を解除することでハンマーヘッドを自由揺動させて農産物の打撃を行わせることができ、打撃時の反動で反対方向に戻り揺動したハンマーシャフトに再びカムフォロアを係合させることで、二度打ちを防止することができる。ハンマーヘッド自由揺動のためのカムフォロアの係合解除は、該カムフォロアをハンマーシャフトの揺動速さよりも速く移動させればよく、二度打ち防止のためのカムフォロアの再係合は、例えば戻り揺動したハンマーシャフトに対して、揺動下死点よりも引き上げ方向に僅か（例えば５°）に移動した位置に該カムフォロアを移動・停止させればよい。
【００５６】
本発明の装置は、西瓜、メロン等の打撃による振動波の検出で内部品質を検査する農産物に用いることができる。
【００５７】
なお、この選別装置における受皿は、搬送コンベアに連結されているたとえばバケット式と称されるものであってもよいし、搬送コンベアに連結されていないフリートレイと称されるものであってもよい。
【００５８】
【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。
【００５９】
実施形態１
図１〜図７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。
【００６０】
図１は、この農産物選別装置の途中に設けられた打音検出ステージ近傍の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Ｐ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。
【００６１】
すなわち、本例の搬送手段２は、図１，図７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。
【００６２】
そして、前者の受皿搬送駆動機構は、本例では図７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（図示せず）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（図示せず）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。
【００６３】
また前記後者の受皿搬送ガイド機構は、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。
【００６４】
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例えば糖度等の内部品質の測定のために透過光検出装置や外観撮像装置などの適宜の計測装置に通され、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撃位置計測装置（高さ測定手段）７に通される。なお受皿１の構造については後述する。
【００６５】
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（図示せず）内を通過される。
【００６６】
なお、上述した透過光検出装置は、例えば、搬送路の上方側には搬送路を挟んでその両側に照明室が設けられていると共に、この照明室内に配置された複数の照明ランプ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、受皿１の中央に設けた上下貫通孔を通して下方で農産物透過光を受光するように構成されている。
【００６７】
内部透過光が検出された農産物Ｐ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本発明よりなる打音検出装置６に搬入される前に、図１の打撃位置計測装置７に搬入され、ストッパ装置７１０により一旦停止される。
【００６８】
なお、打撃位置計測装置７の上流には待機ステージ３が設けられ、待機用ストッパ３０１によって受皿１が待機・滞留されるようになっている。
【００６９】
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、搬送軌道を跨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（一方が発光素子で他方が受光素子）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。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、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
本例のこの打音検出装置６の詳細は図２〜図６に示され、前記打撃位置計測装置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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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（図５，図６参照）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。
【００７６】
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前に測定し、これをハンマー装置の打撃最適位置への移動動作に利用する。
【００７７】
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て、ハンマーヘッド６１１２が農産物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による打撃の方向が一定であるようにするために行われるものである。
【００７８】
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す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。
【００７９】
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。
【００８０】
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枢軸６１１３（図５参照）が、クラッチ手段である電磁クラッチ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。
【００８１】
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て、これらが揺動駆動手段を構成する。
【００８２】
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上端の枢軸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。
【００８３】
以上のことにより、所定揺動角度まで引き上げられた状態から電磁クラッチ６１５の連結をオフ（解除）することにより、ハンマー装置６１のハンマーシャフト６１１１上端は枢軸６１１３が回転自在となるので、ハンマーヘッド６１１２の自重で農産物方向に揺動し、所定の打撃を行う。
【００８４】
なお、６１７は傾斜角度検出手段を構成する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枢軸６１１３にジョイント６１７１を介して接続されることによって、ハンマー上端の枢軸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。
【００８５】
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でハンマー上端の枢軸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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
次に本例の特徴的な構成である重錘（一般的には鉄等の比重の大きな金属製）をハンマーヘッド６１１２に着脱させるための重錘着脱機構４を図３，図６により説明する。
【００８９】
本例のハンマー６１１のハンマーシャフト６１１１の下端には、農産物Ｐに打撃衝合するヘッド６１１２部分が、この衝合によりできるだけ農産物を傷めずかつ内部状態を反映した打音を発生するのに適した材料により形成されて組付けられていると共に、このヘッド６１１２の背面側には、磁性体からなる重錘４１を磁気吸着するためのヘッド側電磁石４２が組み付けられている。また、ハンマー装置６１及び集音装置６２を支持しかつチェーン６３５で吊り下げられて駆動モータ６３４により上下動される枠体６３１を固定部として、これにブラケット６３１３を固着して設けると共に、上記ハンマーヘッド６１１２の揺動軌跡の延長線上に固定部側電磁石４３を設けている。
【００９０】
これにより、上記重錘４１は、ヘッド側電磁石４２に磁気吸着されるかあるいは固定部側電磁石４３に磁気吸着されるかの状態が選択できるように構成される。つまり、図３，６に示しているように重錘交換位置までハンマーヘッド６１１２を引き上げた状態で、これらの一対の電磁石に対する通電による着磁，消磁の状態を切り換え、これによって、重錘４１をハンマーヘッド側電磁石４２に所属（磁気吸着）させることで該ハンマーヘッド６１１２の重量を増量させるか、反対に、固定部側電磁石４３に所属させることでハンマーヘッド６１１２に重錘４１の重量を加算させずに軽い状態とすることができる。
【００９１】
なお、この重錘４１のハンマーヘッド６１１２への磁気吸着による重量加算の程度は、対象とする農産物の種類等により様々であり一概には言えないが、基本的には、農産物の大きさによる分類分けに対応した打撃強さの調整がハンマーシャフト６１１１の引き上げ角度の調整だけでは対処できない場合に有効に発揮されるものであり、重量加算を行うように使用される重錘４１の重さは、一般的には、ハンマーヘッドの重量に対して約１．５〜２．５倍程度のものが用いられるのが適している場合が多いが、特にこれに限定されるものではない。
【００９２】
以上により打撃制御装置６１２、及び重錘４１の着脱を行うようにした打撃力調整のための重錘着脱機構４が構成され、この重錘着脱機構４と共に、引き上げ角度を例えば農産物Ｐ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Ｐに与えることが実現できる。
【００９３】
なお本例では、固定部側電磁石４３を、非通電時に着磁しかつ通電時に消磁する形式の電磁石（特公昭５４−１１０６２号公報、特開昭４９−４１８５２号公報）として設け、これにより装置停止時や停電時などにおいて重錘４１が固定部側電磁石４３に確実に磁気吸着されるようにしている。
【００９４】
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）をゴム等の蛇腹状カバー６２２で包み込んだものを集音マイク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、集音マイク６２１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状態にさせることができる。
【００９５】
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。
【００９６】
次に、本例の受皿１について説明すると、この受皿１の構造は主に図２、図３及び図７に示される。
【００９７】
具体的には、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が設けられると共に、搬送横方向に上述した打撃位置計測装置７における計測のために、該装置７の投受光の光路に位置するように溝１０１１が設けられる。
【００９８】
このような構成の受皿１は、本発明を実施する場合に極めて有意義に使用される。
【００９９】
実施形態２
図８に示した本例は、重錘着脱機構５が、重量の異なる二種類の重錘５１，５２を、モータ５４により１８０°回転される回転ディスク５３に一対に設けた電磁石５６，５７により磁気吸着させ、これによって、重錘交換位置まで引き上げたハンマーヘッド６１１２に対し、ヘッド側電磁石５５と固定部側電磁石５６（又は５７）への通電制御により着磁，消磁の状態を切り換え、これによって、重錘５１（又は５２）をハンマーヘッド側電磁石５５に所属させるか、反対に、固定部側電磁石５６（又は５７）に所属させるかを切り換えできるようにしている。
【０１００】
その他の構成は、上記実施形態１と同じである。
【０１０１】
本例の構成によれば、二つの重錘５１，５２をハンマーヘッド６１１２に着脱することで、ハンマーヘッド６１１２の重量状態として三態様を選択することができ、大きさにより分類わけした農産物のそれぞれに適した打撃力で打音測定を行うことができる。
【０１０２】
実施形態３
図９〜図１２に示した本例は、ハンマー装置６５のハンマーヘッド６５１２における重錘８１を着脱するための機構が磁気吸着式に換えてチャック式に構成した点と、ハンマーシャフトの打撃制御装置６５２の揺動駆動機構として揺動型のカムフォロア６５２４を用いた点に特徴があり、これらにおいて実施形態１と異なっているが、他は実施形態１と同じであるので図面上に表れた実施形態１と同じ機構，部材には同じ符号を付して説明は省略する。
【０１０３】
本例の重錘着脱機構８について説明すると、本例の重錘８１には、ハンマーヘッド６５１２に対向した面に円柱形状の突起８１１が設けられていて、この突起８１１の基部には、後述するハンマーヘッド６５１２に設けた着脱係合用の左右一対の作動レバー８２の先端内向きフランジ８２１，８２１が嵌合する凹部８１２，８１２が形成されている（図１２参照）。またこの重錘８１の反対側の面は、実施形態１と同様に、固定部側の電磁石４３に磁気吸着するのに適した形状に形成されている。
【０１０４】
一方、ハンマーヘッド６５１２には、重錘８１側に面して、上記作動レバー８２を後方に向けて延出させ且つ該作動レバー８２を拡開・縮閉させるレバー作動機構（図示せず）を内蔵した重錘着脱機構本体８３が組付けられており、外部からの指令により該レバー作動機構が一対の作動レバー８２，８２を拡開動作（図１２の二点鎖線矢印で示した動作）又は縮閉動作（図１２の実線矢印で示した動作）させることで、上記重錘８１をハンマーヘッド側に所属させるか、あるいは固定部側の電磁石４３に所属させるかを切換できるようになっており、図９の実線で示した状態は重錘８１をハンマーヘッド側に所属させた状態を示している。
【０１０５】
なお、重錘着脱機構本体８３に内蔵のレバー作動機構には、例えば、二位置切換式のてこ等の動きで該作動レバー８２，８２を動作させるものなどを使用することができる。
【０１０６】
図１２において、８３１は重錘着脱機構本体８３を作動させるための圧縮空気が流れるチューブであり、適宜な継手を介して該本体８３と接続されている。
【０１０７】
次に、揺動駆動機構が揺動型のカムフォロア６５２４を用いている本例のハンマーシャフトの打撃制御装置６５２について説明すると、スライド装置６１３１のネジ軸６１３４に軸方向の直進・後退運動のみが可能に螺合したシュー６１３２には、これと一体に揺動駆動機構保持ブロック６５２１が吊持される。この揺動駆動機構保持ブロック６５２１は、直角に折り曲げられた垂直板により構成されるケース６５２１１と、このケース６５２１１内の上部側においてエアシリンダ装置６５３のシリンダ６５３１底部を枢支するための上ブラケット６５２１２と、同下部側においてハンマーシャフト６５１１の上端の枢軸６５１３を支持するための下ブラケット６５２１３を備えるように構成されている。
【０１０８】
そして、上記の下ブラケット６５２１３には、上記ハンマーシャフト６５１１の上端を揺動可能に枢支する枢軸６５１３が組付け固定されていると共に、更にこの枢軸６５１３には、正面三角形状のカム板６５２３が同じく揺動可能に枢支されている。このカム板６５２３は、三角形状の一つの頂点位置において上記枢軸６５１３と回転自在に連結すると共に、他の一つの頂点位置には、後述するエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２の先端に組付けた連結ロッド６５３３と回転自在に連結するピン６５２５が設けられ、更に、残りの頂点位置にはカムフォロア６５２４が組付けられている。そして、このカムフォロア６５２４は、ハンマーシャフト６５１１の農産物側の側面に係合できるように上記カム板６５２３から突出される。一般的にはカム板６５２３に植設したピンに回転自在のローラを組付けてカムフォロアとするのが好ましい。
【０１０９】
なお、６５４はハンマーシャフト６５１１の引き上げ揺動の上限を定めるストッパーである。
【０１１０】
以上のようにして構成された本例におけるハンマーシャフトの打撃制御装置６５２の動作について述べると、上記のエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２を進出・後退駆動させると、これによりカム板６５２３が揺動される。したがって枢軸６５１３を中心として図９の反時計回り方向にカム板６５２３を回転させることで、カムフォロア６５２４をハンマーシャフト６５１１に係合させ、更にカム板６５２３を回転させることにより該ハンマーシャフト６５１１を引き上げることができる。この際の引き上げ角度は、上述した実施形態１の場合と同様であり、農産物の大きさに合わせて決めることができ、またその引き上げ角度は図示しない角度検出装置を利用して正確に設定することができる。
【０１１１】
なお、図９に示した状態は。ストッパー６５４にハンマーシャフト６５１１が当接するまで引き上げた場合の角度を例えば３０゜とし、この時の姿勢を重錘交換位置としたものである。この図９の状態で、固定部側電磁石４３により重錘８１を磁気吸着し、重錘側の重錘着脱機構本体８３に内蔵したレバー作動機構を動作させることで該重錘８１をハンマーヘッド６５１２側に所属させるか、あるいは固定部側に所属させるかを切換えることができる。
【０１１２】
次に、ハンマー装置６５による農産物の打撃動作について説明する。
【０１１３】
上述したエアシリンダ装置６５３によるハンマーシャフト６５１１の引き上げ操作により所定角度まで引き上げて静止させた待機状態のハンマーシャフト６５１１に対し、エアシリンダ装置６５３を、該ハンマーシャフト振り子動作速度よりも速い速度でカム板６５２３を揺動させるようにピストンロッド６５３２をシリンダ６５３１から進出させることでハンマーヘッド６５１２の自由揺動による打撃を行わせることができる。すなわち、ハンマーシャフト６５１１の自由揺動を拘束するカムフォロア６５２４は、上記の操作により拘束位置から退避することになるので、ハンマーヘッド６５１２はその自重（あるいはこれに重錘８１を加算した自重）で自由揺動し、その結果として所定の打撃力で農産物を打撃することができる。
【０１１４】
以上のようにして農産物（例えば）西瓜を打撃したハンマーヘッド６５１２を下端に有するハンマーシャフト６５１１がその反動で初期位置方向に若干戻り揺動することは実施形態１と同じであり、これを放置すれば自重でハンマーヘッド６５１２は再度打撃方向に揺動して二度打ちを行うことになる。
【０１１５】
そこで本例においては、打撃後にエアシリンダ装置６５３のピストンロッド６５３２を一定量後退（縮退）させるように動作させ、例えば図１０に示した引き上げ角度約５゜程度の位置にカムフォロア６５２４を速やかに（つまりハンマーヘッド６５１２が再打撃のため揺動してくる前に）移動させて停止させる。
【０１１６】
このようにすることで、ハンマーヘッド６５１２が再打撃の方向に揺動してきてもハンマーシャフト６５１１がカムフォロア６５２４に係合してその揺動が係止されるので、二度打ちは確実に防止される。
【０１１７】
この状態から、エアシリンダ装置６５３を所定の手順で揺動引き上げすることで次の打撃のための待機状態とすることができる。
【０１１８】
本例の装置によれば、実施形態１のようにハンマーヘッド６５１２に電磁石を装着させる必要がなく、このハンマーヘッド６５１２を軽量化することができるので、比較的小さな農産物に対する打撃も必要とするような用途では有効に用いることができるという利点が得られる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、大きさが異なる農産物に対して内部品質を検出しようとする際の操作において、適切な打撃力で該農産物を打撃することができ、しかも、その適切，適正な打撃力を得るための具体的手段の構成を、自由揺動型の振り子式ハンマーヘッドに対する重錘の着脱という形式で容易にかつ簡易な機構で構成できるという極めて優れた効果が奏される。
【０１２０】
請求項１の発明によれば、ハンマーヘッドに対する重錘の着脱を電磁石の励磁，励磁解除で容易に行うことができるという効果が奏される。
請求項２の発明によれば、ハンマーヘッドに電磁石を組付ける方式のものに比べて、ハンマーヘッドの重量を軽量化できるので、ハンマーヘッドの重量調整の幅を広くとることができるという効果が奏される。
また以上のことに加えて、各請求項の発明において以下のようなそれぞれの効果が奏される。
【０１２１】
請求項３の発明によれば、農産物の大きさによる分類分けをして、その分類分けに応じた強さで打撃を与えることができるという効果が奏される。
【０１２５】
請求項４及び請求項５の発明によれば、一つ又は複数の重錘によって、ハンマーヘッドの重量状態を複数の態様に変更することができるという効果が奏される。
【０１２６】
請求項６の発明によれば、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二度打ちを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等の効果が奏される。しかも、カムフォロアの移動という簡単な機構によりハンマーシャフトの所定角度までの引き上げ、打撃後の二度打ち防止を容易に行わせることができるという効果が奏される。
【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】本発明の実施形態２の重錘交換機構を説明する正面図。
【図９】本発明の実施形態３の重錘交換機構を説明する正面図。
【図１０】同実施形態３の二度打ち防止時の状態を示した図。
【図１１】ハンマーヘッドに重錘を係着した状態を拡大して示した正面図。
【図１２】図１１の一部平断面図。
【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
２・・・搬送手段
２０１，２０２・・・コンベアベルト
２０５，２０６・・・駆動プーリ
２０７・・・駆動モータ
２１０・・・ガイドレール
３・・・待機ステージ
３０１・・・待機用ストッパ
４・・・重錘着脱機構
４１・・・重錘
４２・・・ヘッド側電磁石
４３・・・固定部側電磁石
５・・・重錘着脱機構
５１，５２・・・重錘
５３・・・回転ディスク
５４・・・モータ
５５・・・ヘッド側電磁石
５６，５７・・・固定部側電磁石
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・・・枢軸
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
６１８・・・ヘッド側電磁石
６２・・・集音装置
６２１・・・マイク
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
６５・・・ハンマー装置
６５１・・・ハンマー
６５１１・・・ハンマーシャフト
６５１２・・・ハンマーヘッド
６５１３・・・枢軸
６５２・・・打撃制御装置
６５２１・・・揺動駆動機構保持ブロック
６５２１１・・・ケース
６５２１２・・・上ブラケット
６５２１３・・・下ブラケット
６５２３・・・カム板
６５２４・・・カムフォロア
６５２５・・・ピン
６５３・・・エアシリンダ装置
６５３１・・・シリンダ
６５３２・・・ピストンロッド
６５３３・・・連結ロッド
６５４・・・ストッパー
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
８・・・重錘着脱機構
８１・・・重錘
８１１・・・突起
８１２・・・凹部
８２・・・作動レバー
８２１・・・フランジ
８３・・・重錘着脱機構本体
８３１・・・チューブ
Claims (6)
- 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、振動波検出手段で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、
上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘を着脱可能とし、前記重錘を磁性体により構成し、ハンマーヘッドと固定部のそれぞれに設けた電磁石間で該重錘の磁気吸着状態を切り換えることにより該重錘のハンマーヘッドおよび前記固定部への着脱を行うように構成したことを特徴とする農産物の内部品質検査装置。 - 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、振動波検出手段で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、
上記打撃手段は、その上端部が水平軸により垂直面内で揺動自在に枢軸支持されたハンマーシャフトと、このハンマーシャフトの下端部に設けられたハンマーヘッドと、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重で揺動させて農産物を打撃させる打撃制御手段とを備え、前記ハンマーシャフト下端部のハンマーヘッドには、少なくとも１種類の重錘を着脱可能とし、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか一方には先端部が拡開・縮閉可能な対向する一対の作動レバーが設けられ、前記ハンマーヘッド又は前記重錘のいずれか他方には前記一対の作動レバーの先端部が係合する突起部が設けられ、前記一対の作動レバーを拡開・縮閉することで該重錘を前記ハンマーヘッドに対して着脱させることを特徴とする農産物の内部品質検査装置。 - 打撃する対象の農産物を大きさにより分類分けし、その農産物の大きさによる分類分けに対応して大きい分類の農産物の打撃の際に前記ハンマーヘッドが重くなるように前記重錘を着脱することを特徴とする請求項１または２に記載の農産物の内部品質検査装置。
- 前記重錘が一つであり、この一つの重錘の着脱により前記ハンマーヘッドの重量を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の農産物の内部品質検査装置。
- 前記重錘が重量の異なる複数種類であり、これらの交換着脱により前記ハンマーヘッドの重量を複数の重量間で変更できるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の農産物の内部品質検査装置。
- 前記打撃制御手段は、前記ハンマーシャフトに係合して移動によりこれを枢軸回りに引き上げ揺動させるカムフォロアと、このカムフォロアを移動させるカムフォロア駆動手段とを備え、このカムフォロア駆動手段は、カムフォロアとの係合解除により前記ハンマーヘッドの枢軸回りの揺動を自在とさせると共に、打撃時の反動で反対方向に戻り揺動したハンマーシャフトに係合させることで、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構成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の農産物の内部品質検査装置。
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