JP3810594B2 - 農産物の内部品質検査装置及びその運用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、西瓜やメロン等の球塊状の農産物の内部品質、例えば「ひび」や「割れ」等の空洞、熟度などを自動的、機械的に検査するための農産物の内部品質検査装置及びその運用方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年の選果場においては、農産物をその階級・等級などの取り引き市場での価格に反映する種々の項目で評価し、仕分けすることが一般的になってきており、これが生産者の品質向上のための努力や意欲の増進に貢献するとされている。かかる状況下においては、何が重要な評価項目であるのかという選択だけでなく、必要とされる評価項目については、客観性が高く、評価のばらつきの少ない検査・評価方法が求められることになる。これは、作業者の技能，技倆に頼る人為的な検査・評価では、客観性が乏しかったり評価のばらつき度合も安定しないのが普通であるから、農産物に対する実際の品質の違いが市場価格に十分に反映しない結果を招くからである。
【０００３】
このような問題を考慮して、農産物の品質をできるだけ客観性のある方法で検査・評価する方法が従来から様々に提案されている。
【０００４】
そして近時は特に、「農産物の内部品質」を非破壊的に検査することが評価項目の一つとして注目されており、その中でも西瓜やメロン等の球塊状の農産物などについては、衝撃を与えた際に発生する振動波が内部構造や熟成の状態などを示すシグナル（信号）を含んでいるため、この農産物を打撃して振動を与え、 その振動波を検出することで内部品質に関する情報を得る技術が考えられ、例えば特開昭６２−４４６６０号公報、特開平３−１２５５１号公報、特開平７−２３９３２０号公報等により、理論的な解析やこれを基礎とした技術が１９８０年代から現在に至るまで提案され、また一部は実際に実施されてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような農産物の内部品質評価を選果場で行う作業は、特定の一つを単品検査する目的ではなくて、大量の農産物を迅速にかつ効率よく評価しなければならないという工業的な観点で考えなければならない一面があり、この際に多数の農産物間の評価の精度にバラツキがない、安定した評価が求められる。
【０００６】
このような評価精度のバラツキをできるだけ少なくする観点からの提案も従来されているが、従来のかかる提案は、農産物の内部品質を自動的，機械的な装置を用いて検査する際に、例えば打撃ハンマー、集音マイク等を農産物に対して適正な配置に位置させて、打撃−振動波検出のための装置類の安定作動を確保するとか、振動波に含まれる可能性のあるノイズをできるだけ除去するというものである。もちろんかかる観点からの提案の装置を用いることによって、球塊状農産物の内部品質を非破壊的に検査する評価の客観性は高くなってきている。
【０００７】
しかし、上記打撃−振動波検出の作業をできるだけ精度よくしあるいは生産性向上のために迅速処理を可能とすることの工夫はそれなりに有意義な提案であるが、多数の農産物を客観的に評価する精度を向上させるためには限界がある。具体的に言えば、農産物の内部品質を打撃−振動波検出という間接的な情報を利用して検査するという点からの限界がある。
【０００８】
とはいえ、打撃−振動波検出の方法で得られる情報は非破壊検査では極めて重要であり、本発明者は、上述の従来の技術における問題点を考慮した上で、農産物打撃方式の農産物内部品質評価の検査精度の向上と、この検査をできるだけ迅速に処理することを可能にするという観点から、従来は全く考えられていなかった新たな装置を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本願請求１の農産物の内部品質検査装置の発明は、球塊状の農産物を受皿に載せて搬送する搬送手段と、受皿上の農産物に打撃を与える打撃手段及び打撃により発生した振動波を検出する振動波検出手段の一対からなり、農産物の打撃点及び振動波検出点を同一水平面上に設けた打撃−振動波検出手段と、前記搬送手段により搬送される前記受皿を前記打撃−振動波検出手段による検出位置で該搬送手段から上方に離間した状態に押し上げる上動手段と、前記上動手段により押し上げられた受皿を実質的に農産物の果心を通る垂線回りに該農産物を載せた受皿を所定角度回転させる受皿回転手段と、を備え、検出した振動波に含まれる農産物の内部品質由来の信号を解析して農産物の内部品質を検査することを特徴とする。
【００１０】
上記受皿回転手段は、限定されるものではないが、例えば、受皿搬送路の途中に設けた内部品質検査（振動波計測）ステージにおいて、受皿を回転台の上に乗せてエアシリンダとカム機構により回転させる方式のものなどを例示することができる。
【００１１】
上記構成において、農産物を載せて搬送する搬送手段には、通常はベルトコンベアあるいはローラコンベア等のコンベア装置が用いられ、受皿と機械的に連結された形式のもの、あるいは機械的に連結されない受皿（以下「フリートレイ」と称する）を搬送するもののいずれであってもよい。
【００１２】
振動波計測装置を構成する打撃手段は、従来一般に用いられているハンマーが揺動する形式のものや、後述の実施形態で説明するピストン−シリンダ式の構成のものを用いることができるが、一定の慣性力で衝撃（打撃）を与えるものが内部品質の判定のバラツキを抑制するために好ましく用いられる。また同じく振動波計測装置を構成する振動波検出手段には一般に集音マイクを用いることができる。
【００１３】
これらの打撃手段及び振動波検出手段は、個々の農産物の内部品質を検査するのに適した位置に移動されて動作できるように、検査位置の農産物に対し、振動波の計測に適した該農産物との相対的な関係位置（以下「計測適性位置」という）と、農産物の搬送に干渉しない退避位置との間で進出・後退可能に設けることがよい。このような退避位置から計測適性位置への移動を行なわせるためには、打撃手段，振動波検出手段を上下方向、水平方向に移動させる機構を設けることがよい。また必要に応じて、内部品質の適正な検査のため、公知の高さ検出センサ、農産物と上記各手段の接近状態を検出する距離（接近）センサ等を用いることができる。
【００１４】
また上記の打撃−振動波検出手段は、内部品質検査ステージにおいて受皿を停止させるように設けることもできるし、受皿の搬送と同期して移動（並走）するように設けることもできる。後者としては、例えば打撃−振動波検出手段を固定台に搭載し、この固定台を受皿の搬送と同期して移動さて、この移動の途中において農産物の打撃と振動波検出を行なうようにすればよい。
【００１５】
検出した振動波に含まれる信号に基づく内部品質の解析は、既知の方法（例えば特公昭６３−４４１９３号公報等の方法）を用いて行なうことができる。
【００１６】
この発明によれば、垂直軸回りに受皿を所定角度回転させる前後の姿勢のそれぞれにおいて農産物を打撃し、振動波を検出するという請求項６の発明の運用方法によって、農産物の異なる方向からの打撃による振動波を検出して、内部品質検査の精度を向上させることができる。
【００１７】
なお、この発明を適用して処理することができる農産物としては、代表的には西瓜，メロン等を例示することができるが、打音検出が有効なものであれば特に上記のものに限定されずに適用することができる。
【００１８】
本願請求項２の発明は、受皿が、球塊状農産物の載置によってその実質的な果心が該受皿の中心に位置する構造に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この様な構造の受皿は、例えばすり鉢状の農産物載置凹部を有する構造のものとして与えられる。
【００２０】
この発明によれば、受皿の回転の前後における農産物の果心の位置に変化がないので、打撃手段，振動波検出手段の計測適性位置への移動が省略できるか、移動が必要としても僅かな移動で行なうことができる。
【００２１】
本願請求項３の発明は、上記の各発明における打撃−振動波検出手段の農産物に対する打撃点と振動波検出点が、該農産物の果心に対して周方向に略９０°離隔していることを特徴とする。
【００２２】
上記における打撃−振動波検出手段に対する打撃点と振動波検出点の位置関係は必ずしも９０゜に限定されるものではないが、１８０゜以下の範囲内である程度の角度以上離隔していることが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、後述の受皿の回転角度を９０゜とした場合との関係では、水平面内の直交２軸方向の振動波を検出できることになる。また、打撃点と振動波検出点を周方向に９０゜程度離隔させて打撃手段と振動波検出手段を農産物から八の字状に開いた姿勢とし、その八の字状に開く側を搬送路の上流側に向けた場合には、農産物は計測終了後に打撃−振動波検出手段に邪魔されずに搬送下流側に搬送離間することができるので、好ましい。
【００２４】
本願請求項４の発明は、上記の各発明における受皿回転手段が、受皿中心回りに９０°回転させるものであることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、農産物の内部品質を水平面内の直交２軸方向の振動波の検出信号に基づいて検査することができる本願請求項６の農産物内部品質検査装置の運用方法の発明は、上記の各発明における打撃−振動波検出手段による農産物の内部品質検査のための打撃及び振動波検出を、受皿回転手段による受皿の少なくとも１回の回転の前後においてそれぞれ行うようにした運用方法を特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、受皿を垂直軸回りに回転させ、その前後で振動波検出を行なうことで少なくとも水平面内の２方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。なお、受皿の回転は１回に限定されるものではなく、２回行なうようにすれば、水平面内の３方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施形態１
以下本発明を農産物を受皿に載せて搬送させる途中で一旦停止させ、内部品質を検査する農産物の内部品質検査装置の例に基づいて説明する。
【００２８】
図１〜図５に示した本例の農産物の内部品質検査装置は、農産物を載せた受皿（この例では搬送コンベア４に連結されていない平面円形のフリートレイ５）の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１の固定台１０１上に、エアシリンダ型の打撃装置２と、振動波検出手段であるマイクロホン装置３とを、これらの打撃装置２とマイクロホン装置３が農産物に対するその作用方向を９０゜直交する角度をもつように搭載した例を示すものである。
【００２９】
これらの図において、４の搬送コンベアは、フレーム４０１等により軸支されたスプロケット４０２により無端回転するコンベアチエン４０３（本例では左右２条）により構成され、このコンベアチエンとは機械的に連結されていない受皿（以下「フリートレイ」という）５を搬送する。Ｐはこのフリートレイ５の上に載置されている農産物（本例は西瓜）である。
【００３０】
搬送コンベア４の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１は、搬送コンベア４の搬送路の下側において、搬送路の左右外側に広がった平面略矩形状の固定台１０１が設けられていると共に、この内部品質検査ステージ１の入口部には、搬送路の直上に位置するように設けた固定フレーム６に、該ステージ１に搬入する西瓜Ｐの高さを計測する高さセンサ６０１（光学式の距離センサ等）が設けられていて、図２に示すように、搬入する西瓜Ｐの高さを一つ一つ計測し、振動波計測のための最適打撃高さ（一般的には西瓜Ｐの１／２の高さである赤道位置）を割り出すように利用される。なお、６０２はこの農産物高さを計測する際にフリートレイ５を一旦停止させるストッパであり、図２に示すエアシリンダ装置６０２１により搬送路上にストッパを突出させてフリートレイ５を停止させ、搬送時には搬送路下にストッパ６０２を没入させるように設けられている。
【００３１】
次に内部品質検査ステージ１について説明すると、本例では、このステージ１に移入されたフリートレイ５はストッパ１０２によって停止される。このストッパ１０２は図２に示すように上記ストッパ６０２と構造は同じであり、エアシリンダ装置１０２１によって搬送路上に突出することでフリートレイ５の搬送を停止させ、没入することで該フリートレイ５の搬送を許すようになっている。
【００３２】
次に略矩形をなす上記固定台１０１上の構成について説明すると、その上流側半部には、搬送路を左右から挟んで打撃装置２、及びマイクロホン装置３が上流側に八の字状に開いた姿勢で搭載され、下流側半部には、図３，図４に示したように上方に開口した吊台１０３が搬送路の下方に組み付けられていて、この吊台１０３内にフリートレイ５を上動させる上動機構１０４、フリートレイ９０゜回転機構１０５、及び西瓜Ｐの底部を打撃する上向き打撃装置２０が収納されている。
【００３３】
上記の上動機構１０４は、吊台１０３の底部に上下方向のエアシリンダ装置のシリンダボディ１０４１，１０４１を固定し、上向きピストン１０４２，１０４２の先端（上端）に組み付けた上下動板１０４３に対して、上下方向の貫通孔を有する軸受部材１０４４の下半部１０４４１をその中央部に固定し、この下半部１０４４１に対して上半部１０４４２を垂直軸回りに自転可能に設けて９０゜回転機構１０５で回転できるように設けると共に、この軸受部材１０４４の上半部１０４４２の上に円環板１０６、更にその上にスペーサ１０７及び中央開口を有する天板１０８を組み付けた構成に設けられている。そして、ピストン１０４２の上動時には、図４の二点鎖線位置にある天板１０８が図の実線位置まで上動して、フリートレイ５をコンベアチエン４０３から上方に離間した状態に押し上げるようになっている。
【００３４】
上記フリートレイ９０゜回転機構１０５は本例の特徴的構成部分をなすもので、図３，図４に示すように、上記自転可能な軸受部材１０４４の上半部１０４４２の一部に回転用シリンダ装置１０５１のピストン１０５２先端を枢着点１０５３で枢着し、ピストン１０５２の進出，後退で該上半部１０４４２、円環板１０６、したがって天板１０８を、図３の実線で示した位置と二点鎖線で示した位置の間で９０゜回転させることができるようになっている。これにより、天板１０８の上に乗っているフリートレイ５が９０゜回転することになる。なお、本例の回転用シリンダ装置１０５１は、回転しない上下動板１０４３に固定のブラケット１０９により、シリンダのピストン側端部で垂直軸回りに回転自在に支持されており、これにより天板１０８を回転させる際の弧状の軌跡にシリンダ装置１０５１が追従できるようになっている。
【００３５】
さらにこの吊台１０３内には、上述のように上向き打撃装置２０が収容されているが、打撃方向が垂直上方である他は、その詳細構造は上記水平打撃用の打撃装置２と同じであるので説明は省略する。
【００３６】
また、固定台１の下流側半部の上面には、上記フリートレイ５の上動機構１０４に連係してフリートレイ５を安定に支持するためのトレイ保持ローラ機構７が設けられている。本例のトレイ保持ローラ機構７は図１及び図３に示され、固定台１上に固定された左右対向一対のシリンダブロック７０１，７０１から、ピストン７０２が対向内向きに進出，後退可能に突出されていて、シリンダブロック７０１に形成した貫通孔に嵌挿滑合したガイドバー７０３，７０３及び上記ピストン７０２の先端に組み付けられたローラ支持板７０４と、このローラ支持板７０４の両端に組み付けられた垂直軸回りに回転自在のローラ７０５，７０５とを有し、これらのローラ７０５をフリートレイ５の円周状側面に係合させて該フリートレイ５を安定保持できるように構成されている。そしてフリートレイ５が平面でみて円形であることから、この保持状態で、上記の９０゜回転を行なわせることができるようになっている。
【００３７】
上記打撃装置２の詳細は図３，図４及び図５に示される。なお、上記上向き打撃装置２０も打撃方向が異なるだけで構造は同じである。
【００３８】
本例の打撃装置２は、水平方向打撃のための駆動機構としてのピストン−シリンダ装置２０１を有していて、この装置２０１は、上記固定台１上に固定した架台２０４により、以下の構成により水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。すなわち、２０２は水平螺子軸機構であり、上記架台２０４の上部に水平方向に長いケース２０２１を固定し、このケース２０２１内で螺子軸２０２２が延設するように設けられ、モータ（例えばサーボモータ）２０２４の駆動により螺子軸２０２２が回転することでこれに螺合したそれ自身は回転不能に拘束されたナット部材２０２３を水平方向に移動させるように設けられている。２０３は垂直螺子軸機構であり、水平螺子軸機構２０２とはその向きが異なる他は同じ構成のケース２０３１，螺子軸２０３２，ナット部材２０３３及びモータ２０３４を有していて、モータ２０３４の回転駆動によりナット部材２０３３を垂直方向に移動させるように設けられている。
【００３９】
上記した水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１は、垂直螺子軸機構２０３のナット部材２０３３に固定され、その詳細は図５に示されている。すなわち、本例では、シリンダボディ２０１１の内面で形成される大径シリンダ部２０１１１と、その先端側に嵌挿したブッシュ２０１１２の内面で形成される小径シリンダ部２０１１３とを有する段付形状に形成されたシリンダを有し、ピストン２０１２は、大径シリンダ部２０１１１に滑合する短尺のピストン頭部（後端部）２０１２１と、この頭部から上記小径シリンダ部２０１１３に滑合してシリンダ外に延出されるピストン小径軸部２０１２２とを有するように設けられ、ピストン小径軸部２０１２２のシリンダ外側に位置する先端には、ハンマーヘッド２０１２３が組み付けられている。本例の装置におけるこのピストン先端に組み付けられているハンマーヘッド２０１２３は、西瓜Ｐに衝当する面を円板状のフェルト部材からなる衝当板２０１２４を、リング状のスポンジゴム２０１２５を介してピストン小径軸部２０１２２の先端に固定したという構成をなしている。２０１３はピストン頭部２０１２１と固定部との間に張設されたリターンスプリングであり、常時はピストン２０１２を初期位置に偏倚させ静止させるように働く。２０１４はピストン２０１２がリターンスプリング２０１３のバネ力で初期位置に復帰する動作の終期において、その衝撃を緩和するための弾性体である。
【００４０】
そして、本例のこの水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１は、更に次のような特徴的構成を備えている。すなわち、ピストン２０１２は、そのピストン頭部２０１２１の端部が臨むシリンダ後端部のシリンダ室２０１７に、不図示のエア源（蓄圧器，コンプレッサ等）から切換バルブを介して圧力エアを衝撃的に作用させることにより、図５の実線で示した初期位置からハンマーヘッド２０１２３を前方にリターンスプリング２０１３のバネ力に抗して衝撃的に移動ストロークするように設けられているが、この圧力エアによる移動ストロークを開始した後は、ピストンのストロークが一定長に達したところで、圧力エアを外部に開放（例えば大気に開放）するように、大径シリンダ部２０１１１に設けたエア抜き用周溝２０１５と、この周溝２０１５に通じた径方向エア通路２０１６とが形成されている。これによって、ピストン頭部２０１２１の後端が上記周溝２０１５の縁を通過した時点で、供給されたエアは大気に開放され、その後は、圧力エアで付与された衝撃的な移動力だけでピストン２０１２２が慣性移動することになり、振り子式の打撃装置と同様の精度で農産物に対する打撃力付与を安定して行うことができる。また同振り子式打撃装置よりも構成がコンパクトにまとまった打撃手段を構成できる。
【００４１】
なお、打撃装置２を最適位置に移動（進出）させるために、本例では、水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１に距離センサ２０１８を組み付け、この距離センサ２０１８からの信号に基づいてサーボモータであるモータ２０２４の駆動制御を行うようにしている。
【００４２】
上記の打撃装置２，２０と対をなすマイクロホン装置３の詳細は図３及び図４図に示され、打撃装置のピストン−シリンダ装置２０１がマイクロホンに変更された以外は構造は基本的に打撃装置２と同じに構成することができる。すなわち本例のマイクロホン装置３は、振動波検出用のマイクロホン３０１を有していて、固定台１上に固定した架台３０４上に、以下の構成により水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。すなわち、３０２は水平螺子軸機構であり、上記架台３０４の上部に水平方向に長いケース３０２１を固定し、このケース３０２１内で螺子軸３０２２が延設するように設けられ、モータ３０２４の駆動により螺子軸３０２２が回転することでこれに螺合したそれ自身の回転はできないように拘束されているナット部材３０２３を水平方向に移動させるように設けられている。３０３は垂直螺子軸機構であり、水平螺子軸機構３０２とはその向きが異なる他は同じ構成のケース３０３１，螺子軸３０３２，ナット部材３０３３及びモータ３０３４を有していて、モータ３０３４の回転駆動によりナット部材３０３３を垂直方向に移動させるように設けられている。そしてこのナット部材３０３３にマイクロホン３０１が固定されている。
【００４３】
次に、以上のようにして搬送コンベア４の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１の固定台１０１上の打撃装置２とマイクロホン装置３によって行われる打撃−振動波検出について説明する。
【００４４】
すなわち、一つのフリートレイ５が内部品質検査ステージ６に移入されてくると、その直前でストッパ６０２で一旦停止されたフリートレイ５上の農産物Ｐに対して、高さセンサ６０１により西瓜Ｐの高さが計測される。この高さが計測されることによって、上動機構１０４で上動された状態での西瓜Ｐの最適打撃高さが図示しないコンピュータにより計算される。そしてこの高さ計測がなされた西瓜Ｐを載せたフリートレイ５は搬送コンベア４で搬送され、固定台１０１の吊台１０３の直上に至った位置でストッパ１０２により停止される。
【００４５】
そして、上記のように吊台１０３の直上に至った位置で、吊台１０３内の上動機構１０４によりフリートレイ５は上動され、またトレイ保持ローラ機構７により搬送路の左右両側から挾持されて安定に保持される。また、これらの動きと併せて、打撃装置２とマイクロホン装置３の各螺子軸機構２０２，２０３及び３０２，３０３の動作により、水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１及びマイクロホン３０１が、それぞれ打撃及び振動波検出の最適位置に移動される。つまり、水平打撃用シリンダ装置２０１は衝当板２０１２４が西瓜Ｐ表面から一定長離間した位置で停止され、マイクロホン３０１はその先端集音部３０１１が西瓜Ｐ表面に係合される。なおこのマイクロホン３０１の先端集音部３０１１は、係合時に西瓜Ｐを傷めないように、マイクロホン支持体３０１２に対して軸方向に移動可能であると共に、バネ３０１３により通常は先端限界位置に偏倚されている。したがって本例では、先端集音部３０１１が西瓜Ｐ表面に係合する際における進出位置の若干の狂いはこのバネ３０１３の撓みで吸収されることになる。
【００４６】
マイクロホン装置３を最適位置に移動（進出）させるためには、マイクロホン３０１に距離センサ３０１４を組み付けてサーボモータであるモータ３０２４の駆動制御を行うようにしている。
【００４７】
この状態で、打撃装置２の水平打撃用シリンダ装置２０１のピストン頭部２０１２１が臨むシリンダ室２０１７に不図示のエア圧力源から圧力エアを衝撃的に供給することで、ピストン２０１２をリターンスプリング２０１３のバネ力に抗して図１の矢印方向にストロークさせ、その先端の衝当板２０１２４を西瓜Ｐを打撃する。
【００４８】
そしてこれによって発生する振動波をマイクロホン３０１により検出し、検出された振動波の情報は電気信号として不図示のコンピュータに出力されて、振動波の解析が行なわれる。この振動波の解析は既知の方法に従って行なうことができる。
【００４９】
なお、本例の農産物の内部品質検査装置は、上述した特徴的なフリートレイ９０゜回転機構１０５を備えており、上記の１回の水平打撃による振動波検出の後に、フリートレイ５を９０゜回転させて２回目の水平打撃を行ない、西瓜Ｐに対する異なる方向の振動波を検出し、また上向き打撃装置２０を備えていて、これにより下方からの打撃を検出することで、一つの西瓜Ｐについて三次元各軸方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向）の振動波を検出することができる。
【００５０】
一連の振動波検出を行なった後のフリートレイ５は、上動機構１０４が没入することで搬送コンベア４に支持された搬送状態に復帰され、ストッパ１０２が没入してこれによる停止が解除され、下流側に搬送される。なおこの際、打撃装置２とマイクロホン装置３は上流側に八の字状に開いた姿勢に配置されているので、これらを次の農産物Ｐの移入を受け入れるために退避位置に退避させる前に下流側に搬送させることができるという利点も得られる。
【００５１】
なお、本発明の打撃装置は、上記した実施形態のようにフリートレイの搬送を停止させて打撃計測を行なう場合に限定されるものではなく、搬送を停止させずに打撃計測を行なう内部品質検査装置に適用することもできるし、受皿がフリートレイでなく、受皿がコンベアに連結されているバケット式の搬送コンベアを用いる内部品質検査装置に適用することもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の農産物の内部品質検査打撃装置によれば、垂直軸回りに受皿を所定角度回転させる前後の姿勢のそれぞれにおいて農産物を打撃し、振動波を検出するという運用によって、農産物の異なる方向からの打撃による振動波を検出して、内部品質検査の精度を向上させることができるという効果が奏される。
【００５３】
また請求項２の発明によれば、受皿の回転の前後における農産物の果心の位置に変化がないので、打撃手段，振動波検出手段の計測適性位置への移動が省略できるか、移動が必要としても僅かな移動で行なうことができるという効果が奏される。
【００５４】
請求項３の発明によれば、受皿の回転角度を９０゜とした場合との関係では、水平面内の直交２軸方向の振動波を検出できることになり、また打撃点と振動波検出点を周方向に９０゜程度離隔させて打撃手段と振動波検出手段を農産物から八の字状に開いた姿勢とし、その八の字状に開く側を搬送路の上流側に向けた場合には、農産物は計測終了後に打撃−振動波検出手段に邪魔されずに搬送下流側に搬送離間することができるという効果が奏される。
【００５５】
請求項４の発明によれば、農産物の内部品質を水平面内の直交２軸方向の振動波の検出信号に基づいて検査できるという効果が奏される。
【００５６】
請求項５の発明によれば、受皿を垂直軸回りに回転させ、その前後で振動波検出を行なうことで少なくとも水平面内の２方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。また、上記実施形態で説明した垂直上方への打撃を行う打撃装置を併用した装置においては、ｘ，ｙ，ｚの直交三次元の各軸方向の打撃に基づく振動波検出を行なうことができ、より精度の高い内部品質の検査を行う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の農産物の内部品質検査装置の構成概要を示した平面図。
【図２】図１の装置の一部側面図。
【図３】図１の装置の固定台の部分を拡大して示した平面図。
【図４】図１の装置の一部縦断正面図
【図５】図１の打撃装置の構成を説明するための図であり、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はピストン先端の構造を示した部分断面図。
【符号の説明】
１・・・内部品質検査ステージ
１０１・・・固定台
１０２・・・ストッパ
１０２１・・・エアシリンダ装置
１０３・・・吊台
１０４・・・上動機構
１０４１・・・シリンダボディ
１０４２・・・上向きピストン
１０４３・・・上下動板
１０４４・・・軸受部材
１０４４１・・・下半部
１０４４２・・・上半部
１０５・・・フリートレイ９０゜回転機構
１０５１・・・回転用シリンダ装置
１０５２・・・ピストン
１０５３・・・枢着点
１０６・・・円環板
１０７・・・スペーサ
１０８・・・天板
１０９・・・ブラケット
２，２０・・・打撃装置
２０１・・・水平打撃用のピストン−シリンダ装置
２０１１・・・シリンダボディ
２０１１１・・・大径シリンダ部
２０１１２・・・ブッシュ
２０１１３・・・小径シリンダ部
２０１２・・・ピストン
２０１２１・・・ピストン頭部
２０１２２・・・ピストン小径軸部
２０１２３・・・ハンマーヘッド
２０１２４・・・衝当板
２０１２５・・・スポンジゴム
２０１３・・・リターンスプリング
２０１４・・・弾性体
２０１５・・・周溝
２０１６・・・径方向エア通路
２０１７・・・シリンダ室
２０１８・・・距離センサ
２０２・・・水平螺子軸機構
２０２１・・・ケース
２０２２・・・螺子軸
２０２３・・・ナット部材
２０２４・・・モータ
２０３・・・垂直螺子軸機構
２０３１・・・ケース
２０３２・・・螺子軸
２０３３・・・ナット部材
２０３４・・・モータ
２０４・・・架台
３・・・マイクロホン装置
３０１・・・マイクロホン
３０１１・・・先端集音部
３０１２・・・マイクロホン支持体
３０１３・・・バネ
３０１４・・・距離センサ
３０２・・・水平螺子軸機構
３０２１・・・ケース
３０２２・・・螺子軸
３０２３・・・ナット部材
３０２４・・・モータ
３０３・・・垂直螺子軸機構
３０３１・・・ケース
３０３２・・・螺子軸
３０３３・・・ナット部材
３０３４・・・モータ
３０４・・・架台
４・・・搬送コンベア
４０１・・・フレーム
４０２・・・スプロケット
４０３・・・コンベアチエン
５・・・フリートレイ
６・・・固定フレーム
６０１・・・高さセンサ
６０２・・・ストッパ
６０２１・・・エアシリンダ装置
７・・・トレイ保持ローラ機構
７０１・・・シリンダブロック
７０２・・・ピストン
７０３・・・ガイドバー
７０４・・・ローラ支持板
７０５・・・ローラ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、西瓜やメロン等の球塊状の農産物の内部品質、例えば「ひび」や「割れ」等の空洞、熟度などを自動的、機械的に検査するための農産物の内部品質検査装置及びその運用方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年の選果場においては、農産物をその階級・等級などの取り引き市場での価格に反映する種々の項目で評価し、仕分けすることが一般的になってきており、これが生産者の品質向上のための努力や意欲の増進に貢献するとされている。かかる状況下においては、何が重要な評価項目であるのかという選択だけでなく、必要とされる評価項目については、客観性が高く、評価のばらつきの少ない検査・評価方法が求められることになる。これは、作業者の技能，技倆に頼る人為的な検査・評価では、客観性が乏しかったり評価のばらつき度合も安定しないのが普通であるから、農産物に対する実際の品質の違いが市場価格に十分に反映しない結果を招くからである。
【０００３】
このような問題を考慮して、農産物の品質をできるだけ客観性のある方法で検査・評価する方法が従来から様々に提案されている。
【０００４】
そして近時は特に、「農産物の内部品質」を非破壊的に検査することが評価項目の一つとして注目されており、その中でも西瓜やメロン等の球塊状の農産物などについては、衝撃を与えた際に発生する振動波が内部構造や熟成の状態などを示すシグナル（信号）を含んでいるため、この農産物を打撃して振動を与え、 その振動波を検出することで内部品質に関する情報を得る技術が考えられ、例えば特開昭６２−４４６６０号公報、特開平３−１２５５１号公報、特開平７−２３９３２０号公報等により、理論的な解析やこれを基礎とした技術が１９８０年代から現在に至るまで提案され、また一部は実際に実施されてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような農産物の内部品質評価を選果場で行う作業は、特定の一つを単品検査する目的ではなくて、大量の農産物を迅速にかつ効率よく評価しなければならないという工業的な観点で考えなければならない一面があり、この際に多数の農産物間の評価の精度にバラツキがない、安定した評価が求められる。
【０００６】
このような評価精度のバラツキをできるだけ少なくする観点からの提案も従来されているが、従来のかかる提案は、農産物の内部品質を自動的，機械的な装置を用いて検査する際に、例えば打撃ハンマー、集音マイク等を農産物に対して適正な配置に位置させて、打撃−振動波検出のための装置類の安定作動を確保するとか、振動波に含まれる可能性のあるノイズをできるだけ除去するというものである。もちろんかかる観点からの提案の装置を用いることによって、球塊状農産物の内部品質を非破壊的に検査する評価の客観性は高くなってきている。
【０００７】
しかし、上記打撃−振動波検出の作業をできるだけ精度よくしあるいは生産性向上のために迅速処理を可能とすることの工夫はそれなりに有意義な提案であるが、多数の農産物を客観的に評価する精度を向上させるためには限界がある。具体的に言えば、農産物の内部品質を打撃−振動波検出という間接的な情報を利用して検査するという点からの限界がある。
【０００８】
とはいえ、打撃−振動波検出の方法で得られる情報は非破壊検査では極めて重要であり、本発明者は、上述の従来の技術における問題点を考慮した上で、農産物打撃方式の農産物内部品質評価の検査精度の向上と、この検査をできるだけ迅速に処理することを可能にするという観点から、従来は全く考えられていなかった新たな装置を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本願請求１の農産物の内部品質検査装置の発明は、球塊状の農産物を受皿に載せて搬送する搬送手段と、受皿上の農産物に打撃を与える打撃手段及び打撃により発生した振動波を検出する振動波検出手段の一対からなり、農産物の打撃点及び振動波検出点を同一水平面上に設けた打撃−振動波検出手段と、前記搬送手段により搬送される前記受皿を前記打撃−振動波検出手段による検出位置で該搬送手段から上方に離間した状態に押し上げる上動手段と、前記上動手段により押し上げられた受皿を実質的に農産物の果心を通る垂線回りに該農産物を載せた受皿を所定角度回転させる受皿回転手段と、を備え、検出した振動波に含まれる農産物の内部品質由来の信号を解析して農産物の内部品質を検査することを特徴とする。
【００１０】
上記受皿回転手段は、限定されるものではないが、例えば、受皿搬送路の途中に設けた内部品質検査（振動波計測）ステージにおいて、受皿を回転台の上に乗せてエアシリンダとカム機構により回転させる方式のものなどを例示することができる。
【００１１】
上記構成において、農産物を載せて搬送する搬送手段には、通常はベルトコンベアあるいはローラコンベア等のコンベア装置が用いられ、受皿と機械的に連結された形式のもの、あるいは機械的に連結されない受皿（以下「フリートレイ」と称する）を搬送するもののいずれであってもよい。
【００１２】
振動波計測装置を構成する打撃手段は、従来一般に用いられているハンマーが揺動する形式のものや、後述の実施形態で説明するピストン−シリンダ式の構成のものを用いることができるが、一定の慣性力で衝撃（打撃）を与えるものが内部品質の判定のバラツキを抑制するために好ましく用いられる。また同じく振動波計測装置を構成する振動波検出手段には一般に集音マイクを用いることができる。
【００１３】
これらの打撃手段及び振動波検出手段は、個々の農産物の内部品質を検査するのに適した位置に移動されて動作できるように、検査位置の農産物に対し、振動波の計測に適した該農産物との相対的な関係位置（以下「計測適性位置」という）と、農産物の搬送に干渉しない退避位置との間で進出・後退可能に設けることがよい。このような退避位置から計測適性位置への移動を行なわせるためには、打撃手段，振動波検出手段を上下方向、水平方向に移動させる機構を設けることがよい。また必要に応じて、内部品質の適正な検査のため、公知の高さ検出センサ、農産物と上記各手段の接近状態を検出する距離（接近）センサ等を用いることができる。
【００１４】
また上記の打撃−振動波検出手段は、内部品質検査ステージにおいて受皿を停止させるように設けることもできるし、受皿の搬送と同期して移動（並走）するように設けることもできる。後者としては、例えば打撃−振動波検出手段を固定台に搭載し、この固定台を受皿の搬送と同期して移動さて、この移動の途中において農産物の打撃と振動波検出を行なうようにすればよい。
【００１５】
検出した振動波に含まれる信号に基づく内部品質の解析は、既知の方法（例えば特公昭６３−４４１９３号公報等の方法）を用いて行なうことができる。
【００１６】
この発明によれば、垂直軸回りに受皿を所定角度回転させる前後の姿勢のそれぞれにおいて農産物を打撃し、振動波を検出するという請求項６の発明の運用方法によって、農産物の異なる方向からの打撃による振動波を検出して、内部品質検査の精度を向上させることができる。
【００１７】
なお、この発明を適用して処理することができる農産物としては、代表的には西瓜，メロン等を例示することができるが、打音検出が有効なものであれば特に上記のものに限定されずに適用することができる。
【００１８】
本願請求項２の発明は、受皿が、球塊状農産物の載置によってその実質的な果心が該受皿の中心に位置する構造に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この様な構造の受皿は、例えばすり鉢状の農産物載置凹部を有する構造のものとして与えられる。
【００２０】
この発明によれば、受皿の回転の前後における農産物の果心の位置に変化がないので、打撃手段，振動波検出手段の計測適性位置への移動が省略できるか、移動が必要としても僅かな移動で行なうことができる。
【００２１】
本願請求項３の発明は、上記の各発明における打撃−振動波検出手段の農産物に対する打撃点と振動波検出点が、該農産物の果心に対して周方向に略９０°離隔していることを特徴とする。
【００２２】
上記における打撃−振動波検出手段に対する打撃点と振動波検出点の位置関係は必ずしも９０゜に限定されるものではないが、１８０゜以下の範囲内である程度の角度以上離隔していることが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、後述の受皿の回転角度を９０゜とした場合との関係では、水平面内の直交２軸方向の振動波を検出できることになる。また、打撃点と振動波検出点を周方向に９０゜程度離隔させて打撃手段と振動波検出手段を農産物から八の字状に開いた姿勢とし、その八の字状に開く側を搬送路の上流側に向けた場合には、農産物は計測終了後に打撃−振動波検出手段に邪魔されずに搬送下流側に搬送離間することができるので、好ましい。
【００２４】
本願請求項４の発明は、上記の各発明における受皿回転手段が、受皿中心回りに９０°回転させるものであることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、農産物の内部品質を水平面内の直交２軸方向の振動波の検出信号に基づいて検査することができる本願請求項６の農産物内部品質検査装置の運用方法の発明は、上記の各発明における打撃−振動波検出手段による農産物の内部品質検査のための打撃及び振動波検出を、受皿回転手段による受皿の少なくとも１回の回転の前後においてそれぞれ行うようにした運用方法を特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、受皿を垂直軸回りに回転させ、その前後で振動波検出を行なうことで少なくとも水平面内の２方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。なお、受皿の回転は１回に限定されるものではなく、２回行なうようにすれば、水平面内の３方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施形態１
以下本発明を農産物を受皿に載せて搬送させる途中で一旦停止させ、内部品質を検査する農産物の内部品質検査装置の例に基づいて説明する。
【００２８】
図１〜図５に示した本例の農産物の内部品質検査装置は、農産物を載せた受皿（この例では搬送コンベア４に連結されていない平面円形のフリートレイ５）の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１の固定台１０１上に、エアシリンダ型の打撃装置２と、振動波検出手段であるマイクロホン装置３とを、これらの打撃装置２とマイクロホン装置３が農産物に対するその作用方向を９０゜直交する角度をもつように搭載した例を示すものである。
【００２９】
これらの図において、４の搬送コンベアは、フレーム４０１等により軸支されたスプロケット４０２により無端回転するコンベアチエン４０３（本例では左右２条）により構成され、このコンベアチエンとは機械的に連結されていない受皿（以下「フリートレイ」という）５を搬送する。Ｐはこのフリートレイ５の上に載置されている農産物（本例は西瓜）である。
【００３０】
搬送コンベア４の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１は、搬送コンベア４の搬送路の下側において、搬送路の左右外側に広がった平面略矩形状の固定台１０１が設けられていると共に、この内部品質検査ステージ１の入口部には、搬送路の直上に位置するように設けた固定フレーム６に、該ステージ１に搬入する西瓜Ｐの高さを計測する高さセンサ６０１（光学式の距離センサ等）が設けられていて、図２に示すように、搬入する西瓜Ｐの高さを一つ一つ計測し、振動波計測のための最適打撃高さ（一般的には西瓜Ｐの１／２の高さである赤道位置）を割り出すように利用される。なお、６０２はこの農産物高さを計測する際にフリートレイ５を一旦停止させるストッパであり、図２に示すエアシリンダ装置６０２１により搬送路上にストッパを突出させてフリートレイ５を停止させ、搬送時には搬送路下にストッパ６０２を没入させるように設けられている。
【００３１】
次に内部品質検査ステージ１について説明すると、本例では、このステージ１に移入されたフリートレイ５はストッパ１０２によって停止される。このストッパ１０２は図２に示すように上記ストッパ６０２と構造は同じであり、エアシリンダ装置１０２１によって搬送路上に突出することでフリートレイ５の搬送を停止させ、没入することで該フリートレイ５の搬送を許すようになっている。
【００３２】
次に略矩形をなす上記固定台１０１上の構成について説明すると、その上流側半部には、搬送路を左右から挟んで打撃装置２、及びマイクロホン装置３が上流側に八の字状に開いた姿勢で搭載され、下流側半部には、図３，図４に示したように上方に開口した吊台１０３が搬送路の下方に組み付けられていて、この吊台１０３内にフリートレイ５を上動させる上動機構１０４、フリートレイ９０゜回転機構１０５、及び西瓜Ｐの底部を打撃する上向き打撃装置２０が収納されている。
【００３３】
上記の上動機構１０４は、吊台１０３の底部に上下方向のエアシリンダ装置のシリンダボディ１０４１，１０４１を固定し、上向きピストン１０４２，１０４２の先端（上端）に組み付けた上下動板１０４３に対して、上下方向の貫通孔を有する軸受部材１０４４の下半部１０４４１をその中央部に固定し、この下半部１０４４１に対して上半部１０４４２を垂直軸回りに自転可能に設けて９０゜回転機構１０５で回転できるように設けると共に、この軸受部材１０４４の上半部１０４４２の上に円環板１０６、更にその上にスペーサ１０７及び中央開口を有する天板１０８を組み付けた構成に設けられている。そして、ピストン１０４２の上動時には、図４の二点鎖線位置にある天板１０８が図の実線位置まで上動して、フリートレイ５をコンベアチエン４０３から上方に離間した状態に押し上げるようになっている。
【００３４】
上記フリートレイ９０゜回転機構１０５は本例の特徴的構成部分をなすもので、図３，図４に示すように、上記自転可能な軸受部材１０４４の上半部１０４４２の一部に回転用シリンダ装置１０５１のピストン１０５２先端を枢着点１０５３で枢着し、ピストン１０５２の進出，後退で該上半部１０４４２、円環板１０６、したがって天板１０８を、図３の実線で示した位置と二点鎖線で示した位置の間で９０゜回転させることができるようになっている。これにより、天板１０８の上に乗っているフリートレイ５が９０゜回転することになる。なお、本例の回転用シリンダ装置１０５１は、回転しない上下動板１０４３に固定のブラケット１０９により、シリンダのピストン側端部で垂直軸回りに回転自在に支持されており、これにより天板１０８を回転させる際の弧状の軌跡にシリンダ装置１０５１が追従できるようになっている。
【００３５】
さらにこの吊台１０３内には、上述のように上向き打撃装置２０が収容されているが、打撃方向が垂直上方である他は、その詳細構造は上記水平打撃用の打撃装置２と同じであるので説明は省略する。
【００３６】
また、固定台１の下流側半部の上面には、上記フリートレイ５の上動機構１０４に連係してフリートレイ５を安定に支持するためのトレイ保持ローラ機構７が設けられている。本例のトレイ保持ローラ機構７は図１及び図３に示され、固定台１上に固定された左右対向一対のシリンダブロック７０１，７０１から、ピストン７０２が対向内向きに進出，後退可能に突出されていて、シリンダブロック７０１に形成した貫通孔に嵌挿滑合したガイドバー７０３，７０３及び上記ピストン７０２の先端に組み付けられたローラ支持板７０４と、このローラ支持板７０４の両端に組み付けられた垂直軸回りに回転自在のローラ７０５，７０５とを有し、これらのローラ７０５をフリートレイ５の円周状側面に係合させて該フリートレイ５を安定保持できるように構成されている。そしてフリートレイ５が平面でみて円形であることから、この保持状態で、上記の９０゜回転を行なわせることができるようになっている。
【００３７】
上記打撃装置２の詳細は図３，図４及び図５に示される。なお、上記上向き打撃装置２０も打撃方向が異なるだけで構造は同じである。
【００３８】
本例の打撃装置２は、水平方向打撃のための駆動機構としてのピストン−シリンダ装置２０１を有していて、この装置２０１は、上記固定台１上に固定した架台２０４により、以下の構成により水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。すなわち、２０２は水平螺子軸機構であり、上記架台２０４の上部に水平方向に長いケース２０２１を固定し、このケース２０２１内で螺子軸２０２２が延設するように設けられ、モータ（例えばサーボモータ）２０２４の駆動により螺子軸２０２２が回転することでこれに螺合したそれ自身は回転不能に拘束されたナット部材２０２３を水平方向に移動させるように設けられている。２０３は垂直螺子軸機構であり、水平螺子軸機構２０２とはその向きが異なる他は同じ構成のケース２０３１，螺子軸２０３２，ナット部材２０３３及びモータ２０３４を有していて、モータ２０３４の回転駆動によりナット部材２０３３を垂直方向に移動させるように設けられている。
【００３９】
上記した水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１は、垂直螺子軸機構２０３のナット部材２０３３に固定され、その詳細は図５に示されている。すなわち、本例では、シリンダボディ２０１１の内面で形成される大径シリンダ部２０１１１と、その先端側に嵌挿したブッシュ２０１１２の内面で形成される小径シリンダ部２０１１３とを有する段付形状に形成されたシリンダを有し、ピストン２０１２は、大径シリンダ部２０１１１に滑合する短尺のピストン頭部（後端部）２０１２１と、この頭部から上記小径シリンダ部２０１１３に滑合してシリンダ外に延出されるピストン小径軸部２０１２２とを有するように設けられ、ピストン小径軸部２０１２２のシリンダ外側に位置する先端には、ハンマーヘッド２０１２３が組み付けられている。本例の装置におけるこのピストン先端に組み付けられているハンマーヘッド２０１２３は、西瓜Ｐに衝当する面を円板状のフェルト部材からなる衝当板２０１２４を、リング状のスポンジゴム２０１２５を介してピストン小径軸部２０１２２の先端に固定したという構成をなしている。２０１３はピストン頭部２０１２１と固定部との間に張設されたリターンスプリングであり、常時はピストン２０１２を初期位置に偏倚させ静止させるように働く。２０１４はピストン２０１２がリターンスプリング２０１３のバネ力で初期位置に復帰する動作の終期において、その衝撃を緩和するための弾性体である。
【００４０】
そして、本例のこの水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１は、更に次のような特徴的構成を備えている。すなわち、ピストン２０１２は、そのピストン頭部２０１２１の端部が臨むシリンダ後端部のシリンダ室２０１７に、不図示のエア源（蓄圧器，コンプレッサ等）から切換バルブを介して圧力エアを衝撃的に作用させることにより、図５の実線で示した初期位置からハンマーヘッド２０１２３を前方にリターンスプリング２０１３のバネ力に抗して衝撃的に移動ストロークするように設けられているが、この圧力エアによる移動ストロークを開始した後は、ピストンのストロークが一定長に達したところで、圧力エアを外部に開放（例えば大気に開放）するように、大径シリンダ部２０１１１に設けたエア抜き用周溝２０１５と、この周溝２０１５に通じた径方向エア通路２０１６とが形成されている。これによって、ピストン頭部２０１２１の後端が上記周溝２０１５の縁を通過した時点で、供給されたエアは大気に開放され、その後は、圧力エアで付与された衝撃的な移動力だけでピストン２０１２２が慣性移動することになり、振り子式の打撃装置と同様の精度で農産物に対する打撃力付与を安定して行うことができる。また同振り子式打撃装置よりも構成がコンパクトにまとまった打撃手段を構成できる。
【００４１】
なお、打撃装置２を最適位置に移動（進出）させるために、本例では、水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１に距離センサ２０１８を組み付け、この距離センサ２０１８からの信号に基づいてサーボモータであるモータ２０２４の駆動制御を行うようにしている。
【００４２】
上記の打撃装置２，２０と対をなすマイクロホン装置３の詳細は図３及び図４図に示され、打撃装置のピストン−シリンダ装置２０１がマイクロホンに変更された以外は構造は基本的に打撃装置２と同じに構成することができる。すなわち本例のマイクロホン装置３は、振動波検出用のマイクロホン３０１を有していて、固定台１上に固定した架台３０４上に、以下の構成により水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。すなわち、３０２は水平螺子軸機構であり、上記架台３０４の上部に水平方向に長いケース３０２１を固定し、このケース３０２１内で螺子軸３０２２が延設するように設けられ、モータ３０２４の駆動により螺子軸３０２２が回転することでこれに螺合したそれ自身の回転はできないように拘束されているナット部材３０２３を水平方向に移動させるように設けられている。３０３は垂直螺子軸機構であり、水平螺子軸機構３０２とはその向きが異なる他は同じ構成のケース３０３１，螺子軸３０３２，ナット部材３０３３及びモータ３０３４を有していて、モータ３０３４の回転駆動によりナット部材３０３３を垂直方向に移動させるように設けられている。そしてこのナット部材３０３３にマイクロホン３０１が固定されている。
【００４３】
次に、以上のようにして搬送コンベア４の搬送路の途中に設けた内部品質検査ステージ１の固定台１０１上の打撃装置２とマイクロホン装置３によって行われる打撃−振動波検出について説明する。
【００４４】
すなわち、一つのフリートレイ５が内部品質検査ステージ６に移入されてくると、その直前でストッパ６０２で一旦停止されたフリートレイ５上の農産物Ｐに対して、高さセンサ６０１により西瓜Ｐの高さが計測される。この高さが計測されることによって、上動機構１０４で上動された状態での西瓜Ｐの最適打撃高さが図示しないコンピュータにより計算される。そしてこの高さ計測がなされた西瓜Ｐを載せたフリートレイ５は搬送コンベア４で搬送され、固定台１０１の吊台１０３の直上に至った位置でストッパ１０２により停止される。
【００４５】
そして、上記のように吊台１０３の直上に至った位置で、吊台１０３内の上動機構１０４によりフリートレイ５は上動され、またトレイ保持ローラ機構７により搬送路の左右両側から挾持されて安定に保持される。また、これらの動きと併せて、打撃装置２とマイクロホン装置３の各螺子軸機構２０２，２０３及び３０２，３０３の動作により、水平打撃用のピストン−シリンダ装置２０１及びマイクロホン３０１が、それぞれ打撃及び振動波検出の最適位置に移動される。つまり、水平打撃用シリンダ装置２０１は衝当板２０１２４が西瓜Ｐ表面から一定長離間した位置で停止され、マイクロホン３０１はその先端集音部３０１１が西瓜Ｐ表面に係合される。なおこのマイクロホン３０１の先端集音部３０１１は、係合時に西瓜Ｐを傷めないように、マイクロホン支持体３０１２に対して軸方向に移動可能であると共に、バネ３０１３により通常は先端限界位置に偏倚されている。したがって本例では、先端集音部３０１１が西瓜Ｐ表面に係合する際における進出位置の若干の狂いはこのバネ３０１３の撓みで吸収されることになる。
【００４６】
マイクロホン装置３を最適位置に移動（進出）させるためには、マイクロホン３０１に距離センサ３０１４を組み付けてサーボモータであるモータ３０２４の駆動制御を行うようにしている。
【００４７】
この状態で、打撃装置２の水平打撃用シリンダ装置２０１のピストン頭部２０１２１が臨むシリンダ室２０１７に不図示のエア圧力源から圧力エアを衝撃的に供給することで、ピストン２０１２をリターンスプリング２０１３のバネ力に抗して図１の矢印方向にストロークさせ、その先端の衝当板２０１２４を西瓜Ｐを打撃する。
【００４８】
そしてこれによって発生する振動波をマイクロホン３０１により検出し、検出された振動波の情報は電気信号として不図示のコンピュータに出力されて、振動波の解析が行なわれる。この振動波の解析は既知の方法に従って行なうことができる。
【００４９】
なお、本例の農産物の内部品質検査装置は、上述した特徴的なフリートレイ９０゜回転機構１０５を備えており、上記の１回の水平打撃による振動波検出の後に、フリートレイ５を９０゜回転させて２回目の水平打撃を行ない、西瓜Ｐに対する異なる方向の振動波を検出し、また上向き打撃装置２０を備えていて、これにより下方からの打撃を検出することで、一つの西瓜Ｐについて三次元各軸方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向）の振動波を検出することができる。
【００５０】
一連の振動波検出を行なった後のフリートレイ５は、上動機構１０４が没入することで搬送コンベア４に支持された搬送状態に復帰され、ストッパ１０２が没入してこれによる停止が解除され、下流側に搬送される。なおこの際、打撃装置２とマイクロホン装置３は上流側に八の字状に開いた姿勢に配置されているので、これらを次の農産物Ｐの移入を受け入れるために退避位置に退避させる前に下流側に搬送させることができるという利点も得られる。
【００５１】
なお、本発明の打撃装置は、上記した実施形態のようにフリートレイの搬送を停止させて打撃計測を行なう場合に限定されるものではなく、搬送を停止させずに打撃計測を行なう内部品質検査装置に適用することもできるし、受皿がフリートレイでなく、受皿がコンベアに連結されているバケット式の搬送コンベアを用いる内部品質検査装置に適用することもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の農産物の内部品質検査打撃装置によれば、垂直軸回りに受皿を所定角度回転させる前後の姿勢のそれぞれにおいて農産物を打撃し、振動波を検出するという運用によって、農産物の異なる方向からの打撃による振動波を検出して、内部品質検査の精度を向上させることができるという効果が奏される。
【００５３】
また請求項２の発明によれば、受皿の回転の前後における農産物の果心の位置に変化がないので、打撃手段，振動波検出手段の計測適性位置への移動が省略できるか、移動が必要としても僅かな移動で行なうことができるという効果が奏される。
【００５４】
請求項３の発明によれば、受皿の回転角度を９０゜とした場合との関係では、水平面内の直交２軸方向の振動波を検出できることになり、また打撃点と振動波検出点を周方向に９０゜程度離隔させて打撃手段と振動波検出手段を農産物から八の字状に開いた姿勢とし、その八の字状に開く側を搬送路の上流側に向けた場合には、農産物は計測終了後に打撃−振動波検出手段に邪魔されずに搬送下流側に搬送離間することができるという効果が奏される。
【００５５】
請求項４の発明によれば、農産物の内部品質を水平面内の直交２軸方向の振動波の検出信号に基づいて検査できるという効果が奏される。
【００５６】
請求項５の発明によれば、受皿を垂直軸回りに回転させ、その前後で振動波検出を行なうことで少なくとも水平面内の２方向からの打撃に基づく振動波検出を行なうことができる。また、上記実施形態で説明した垂直上方への打撃を行う打撃装置を併用した装置においては、ｘ，ｙ，ｚの直交三次元の各軸方向の打撃に基づく振動波検出を行なうことができ、より精度の高い内部品質の検査を行う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の農産物の内部品質検査装置の構成概要を示した平面図。
【図２】図１の装置の一部側面図。
【図３】図１の装置の固定台の部分を拡大して示した平面図。
【図４】図１の装置の一部縦断正面図
【図５】図１の打撃装置の構成を説明するための図であり、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はピストン先端の構造を示した部分断面図。
【符号の説明】
１・・・内部品質検査ステージ
１０１・・・固定台
１０２・・・ストッパ
１０２１・・・エアシリンダ装置
１０３・・・吊台
１０４・・・上動機構
１０４１・・・シリンダボディ
１０４２・・・上向きピストン
１０４３・・・上下動板
１０４４・・・軸受部材
１０４４１・・・下半部
１０４４２・・・上半部
１０５・・・フリートレイ９０゜回転機構
１０５１・・・回転用シリンダ装置
１０５２・・・ピストン
１０５３・・・枢着点
１０６・・・円環板
１０７・・・スペーサ
１０８・・・天板
１０９・・・ブラケット
２，２０・・・打撃装置
２０１・・・水平打撃用のピストン−シリンダ装置
２０１１・・・シリンダボディ
２０１１１・・・大径シリンダ部
２０１１２・・・ブッシュ
２０１１３・・・小径シリンダ部
２０１２・・・ピストン
２０１２１・・・ピストン頭部
２０１２２・・・ピストン小径軸部
２０１２３・・・ハンマーヘッド
２０１２４・・・衝当板
２０１２５・・・スポンジゴム
２０１３・・・リターンスプリング
２０１４・・・弾性体
２０１５・・・周溝
２０１６・・・径方向エア通路
２０１７・・・シリンダ室
２０１８・・・距離センサ
２０２・・・水平螺子軸機構
２０２１・・・ケース
２０２２・・・螺子軸
２０２３・・・ナット部材
２０２４・・・モータ
２０３・・・垂直螺子軸機構
２０３１・・・ケース
２０３２・・・螺子軸
２０３３・・・ナット部材
２０３４・・・モータ
２０４・・・架台
３・・・マイクロホン装置
３０１・・・マイクロホン
３０１１・・・先端集音部
３０１２・・・マイクロホン支持体
３０１３・・・バネ
３０１４・・・距離センサ
３０２・・・水平螺子軸機構
３０２１・・・ケース
３０２２・・・螺子軸
３０２３・・・ナット部材
３０２４・・・モータ
３０３・・・垂直螺子軸機構
３０３１・・・ケース
３０３２・・・螺子軸
３０３３・・・ナット部材
３０３４・・・モータ
３０４・・・架台
４・・・搬送コンベア
４０１・・・フレーム
４０２・・・スプロケット
４０３・・・コンベアチエン
５・・・フリートレイ
６・・・固定フレーム
６０１・・・高さセンサ
６０２・・・ストッパ
６０２１・・・エアシリンダ装置
７・・・トレイ保持ローラ機構
７０１・・・シリンダブロック
７０２・・・ピストン
７０３・・・ガイドバー
７０４・・・ローラ支持板
７０５・・・ローラ。
Claims (6)
- 球塊状の農産物を受皿に載せて搬送する搬送手段と、
受皿上の農産物に打撃を与える打撃手段及び打撃により発生した振動波を検出する振動波検出手段の一対からなり、農産物の打撃点及び振動波検出点を同一水平面上に設けた打撃−振動波検出手段と、
前記搬送手段により搬送される前記受皿を前記打撃−振動波検出手段による検出位置で該搬送手段から上方に離間した状態に押し上げる上動手段と、
前記上動手段により押し上げられた受皿を実質的に農産物の果心を通る垂線回りに該農産物を載せた受皿を所定角度回転させる受皿回転手段と、
を備え、検出した振動波に含まれる農産物の内部品質由来の信号を解析して農産物の内部品質を検査することを特徴とする農産物の内部品質検査装置。 - 前記受皿は、球塊状農産物の載置によってその実質的な果心が該受皿の中心に位置する構造に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の農産物の内部品質検査装置。
- 前記打撃−振動波検出手段は、農産物に対する打撃点と振動波検出点が、該農産物の果心に対して周方向に略９０°離隔していることを特徴とする請求項１又は２に記載の農産物の内部品質検査装置。
- 前記受皿回転手段は、受皿中心回りに９０°回転させるものであ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。
- 前記打撃−振動波検出手段は、更に農産物の底部を打撃する上向き打撃手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４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−振動波検出手段による農産物の内部品質検査のための打撃及び振動波検出は、受皿回転手段による受皿の少なくとも１回の回転の前後においてそれぞれ行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の農産物の内部品質検査装置の運用方法。
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