JPH07159356A - 物体の状態判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、物体の状態判別装置に関するもの
で、特に、物体と非接触で容易に物体の状態を判別する
ことのできる装置を提供することを目的とする。 【構成】 物体３を載せる回転台２と、前記回転台２を
回転自在に支える回転軸８と、前記回転軸を回転させる
モータ１と、モータを作動させる電源９と、物体及び前
記回転台の振動を検知する振動検知器４と、前記振動検
知器の振動変化信号により物体の状態を判別する判別部
５とを設ける構成とした。この構成で回転台２の回転を
停止させた後の回転台２の振動パターンにより物体が液
体状であるか固体状であるかの状態を判別することが容
易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体が固体状であるか液
体状であるかあるいは、その中間状態であるかの状態の
判別に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体を肉眼で観察できない場合に
おいて、その物体が液体状か固体状であるかを判別する
方法としては、物体に直接、硬度計を挿入して状態を判
別するか、また物体が合金材料である場合では、物体の
状態を示す固相率（ｆｓとする）は、その合金の温度を
測定し、次式によって求めていた。

【０００３】 ｆｓ＝（ＴM−ＴS）（ＴL−Ｔ）／（ＴL−ＴS）（ＴM−Ｔ）ーーーーー(1) ここで、ＴMは溶媒の融点、ＴLとＴSはそれぞれ合金の
液相線温度と固相線温度である（日本金属学会誌４４
（１９８０）、１０８９による）。

【０００４】あるいは、溶融状態の金属材料に与えた振
動数の変化を温度の変化と対応させてグラフを求めてお
き、該グラフによって別途検知した前記材料の溶融状態
における振動数から前記材料の固相率を求めていた(特
開平４−１８６１４５号公報)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の測定
法、及び測定装置では物体に直接、硬度計や温度計が接
するので物体の外観を損傷していた。また、溶融状態に
ある合金材料の温度の測定は、通常、熱電対を用いて行
うが、この熱電対を直接溶融合金に挿入すると溶解して
しまうため、セラミックスの保護管内に挿入するか、溶
融ルツボの管壁に挿入して間接的な方法をとるか、ある
いは赤外線で物体の表面温度を測定する必要があった。
また、溶融状態の金属材料に与えた振動数の変化で検知
する方法では、温度と対応させなければならなく大変手
間がかかるという課題があった。

【０００６】本発明はかかる従来の問題点を解消するも
ので物体とは非接触状態で物体の状態を容易に判別でき
る物体の状態判別装置を提供することを目的する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の物体の状態判別装置は、物体を載せる回転
台と、前記回転台を回転自在に支える回転軸と、前記回
転軸を回転させるモータと、モータを作動させる電源
と、物体及び前記回転台の残響振動を検知する振動検知
器と、前記振動検知器の振動変化信号により物体の状態
を判別する判別部とを設け、物体の振動を物体とは非接
触状態で検知することで物体の状態を判別する構成とし
た。

【０００８】また、物体を一定時間、一方向に回転させ
て停止させた後の残響振動を前記振動検知器で検知し、
前記判別部で物体の状態を判別する構成とした。

【０００９】また、物体を一定時間、一方向に回転させ
次に、逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を前
記振動検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判別
する構成とした。

【００１０】また、物体を載置する回転台と、前記回転
台を回転自在に支える回転軸と、前記回転軸を回転させ
るモータと、モータの電流を検知する電流検知器と、前
記電流検知器とを設け、物体の振動を物体とは非接触状
態で検知することで物体の状態を判別する構成とした。

【００１１】また、物体を一定時間、一方向に回転させ
て停止させた後の残響振動を前記電流検知器で検知し、
前記判別部で物体の状態を判別する構成とした。

【００１２】さらに、物体を一定時間、一方向に回転さ
せ次に、逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を
前記電流検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判
別する構成とした。

【００１３】

【作用】本発明は上記構成によって下記の作用を有す
る。

【００１４】すなわち、本発明の物体の状態判別装置
は、物体を回転停止させることで物体に振動を与え、そ
のとき発生する振動の時間変化を振動検知器で検知する
ことで、物体の状態を判別できる。つまり、物体が液体
であれば、回転停止時に発生した振動は長時間継続し、
物体が固体であれば、回転停止時に発生した振動は、短
時間で消滅する。しかも、物体が固体と液体の中間状態
であれば、回転停止時に発生した振動の継続時間は、固
体が振動していた時間と液体が振動していた時間の中間
に位置する。すなわち、物体とは非接触で物体の状態を
判別できるため、物体の外観を損なわず、簡単に判別で
きる。

【００１５】しかも、物体を一定時間、一方向に回転さ
せて停止させた後の残響振動を振動検知器で検知し、判
別部で物体の状態を判別することで装置が小型化され、
他の機器に容易に取り付け可能となり他方面に応用する
ことができる。

【００１６】また、物体を一定時間、一方向に回転させ
次に、逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を前
記振動検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判別
することにより、物体に与える振動が大きくなりより正
確に物体の状態を判別することができる。

【００１７】また、振動検知器のかわりにモータの電流
を検知する電流検知器を用いることでも、振動検知器を
用いた時と同様に物体の状態を判別することができる。

【００１８】しかも、物体を一定時間、一方向に回転さ
せて停止させた後の残響振動を電流検知器で検知し、判
別部で物体の状態を判別することで装置が小型化され、
他の機器に容易に取り付け可能となり他方面に応用する
ことができる。

【００１９】さらに、物体を一定時間、一方向に回転さ
せ次に、逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を
前記電流検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判
別することにより、物体に与える振動が大きくなりより
正確に物体の状態を判別することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の物体の状態判
別装置の概略図である。モータ１によって、回転停止す
る回転台２に物体３を設置し、振動を与える。この時、
振動検知器４は物体の振動を検知し、その振動の時間変
化により、判別部５によって物体の状態を判別する。な
お、モータ１は電源９により駆動される。

【００２２】図２Ａ、及び３に振動検知器４としてレー
ザ距離計を用い回転台２の上下振動を測定した結果の、
経過時間と回転台２の振動（回転台の上下動）の関係を
示す。

【００２３】図２に、３００ｇの容器６に物体３として
水（液体）を１７００ｇ加え、合計２０００ｇになるよ
うにした場合の振動検知器４で検知した回転台２の振動
（上下動）を示す。測定開始後の７秒間は回転台２は静
止状態であり、回転台２の上下動も見られない。しか
し、その後の１０秒間に回転台２を一方向に約１回転さ
せるように回転させると、回転台２の上下動はほぼサイ
ンカーブを描いて変動した。さらに測定開始後の約１７
秒に回転を停止させると回転台２は波打つように上下に
振動していた。この振動をより見やすくするため、図２
Ｂに回転停止後の回転台２の上下動を拡大して示す。こ
の図より回転が停止した後も、回転台２は上下に振動し
ており、時間と共に上下動のその振幅は減少しているも
のの、振動数はほぼ一定であった。

【００２４】図３Ａに、３００ｇの容器６に物体３とし
て鉄の塊（固体）を１７００ｇ加え、合計２０００ｇに
なるようにした場合の振動検知器４で検知した回転台２
の上下動を示す。測定開始後の７秒間は回転台２は静止
状態であり、回転台２の上下動も見られない。しかし、
その後１０秒間に回転台２を一方向に１回転させるよう
に回転させると、回転台２の上下動は図２Ａに示した液
体の場合と同様に、ほぼサインカーブを描いて変動し
た。さらに測定開始、約１７秒後に回転を停止させると
回転台２はごくわずかに上下に振動しているが、ほぼ静
止状態であった。回転停止後の振動をより見やすくする
ため、図３Ｂに回転停止後の回転台２の上下動を拡大し
て示す。この図より回転が停止した後は、回転台２はほ
とんど上下に振動していない。

【００２５】以上の結果により物体３に振動を与えたあ
との振動状態は、物体３の状態で振動が変わり、液体の
場合では大きくいつまでも継続し、固体の場合では、ほ
とんど継続しない。この結果、物体３の状態の判別は物
体に直接温度計などを挿入することなしで、振動を検知
することだけで簡単に判別できる。これより、物体３を
肉眼で見ることなしで、機械的に固体か、液体かを判別
できるので、例えば、電子レンジなどのあたための自動
調理に利用できる。つまり、現在用いられている電子レ
ンジのあたためでは、調理物の重量と湿度センサの出力
により調理終了を決定していたが、ご飯（固体）はあた
ためすぎ、味噌汁（液体）はぬるめの仕上がり状態にな
ると言うような、調理物の状態による仕上がり状態のむ
らという問題点を抱えていた。しかし、調理物の状態を
あらかじめ判別することで、調理終了時間を調理物の状
態に応じて調節することで最適仕上がり状態を実現でき
る。

【００２６】（実施例２）図４に物体３に与える振動を
大きくするため回転台２を約１０秒間一方向に回転させ
次に逆方向に約数秒間、回転させて停止させたときの振
動の拡大図を示す。図４Ａは、３００ｇの容器６に物体
３として水（液体）を１７００ｇ加え、合計２０００ｇ
になるようにした場合、図４Ｂは３００ｇの容器６に物
体３として鉄の塊（固体）を１７００ｇ加え、合計２０
００ｇになるようにした場合での結果を示している。こ
の結果、液体の場合では一方向にのみ回転させた場合、
図２と比較して約２倍ほど振幅が増加しているが、固体
の場合ではほとんど、影響が見られなかった。この結
果、物体３を一定時間、一方向に回転させ次に逆方向に
回転させて停止させることは、物体３の状態を判別する
ことにおいてより効果的であった。

【００２７】図５に上記の皿の上下動をではなく、物体
３そのものの振動を検知する物体の状態判別装置の構成
を示す。この物体の状態判別装置は振動検知器４として
レーザ距離計を用い物体３の表面の振動を直接検知する
構成とした。この物体の状態判別装置においても、図４
に示した場合と同様の効果が得られ、物体３そのものの
振動を直接検知することでも物体３の状態を判別でき
る。

【００２８】（実施例３）図６に振動検知器４に、重量
センサを用いた場合の物体の状態判別装置の構成図を示
す。振動検知器４としての重量センサは直径約３０ｍｍ
の２枚のアルミナ基板（板厚約０.５ｍｍ〜０.７ｍｍ）
をその周辺部を接着層で固定し、その内面中央部に円形
の電極（直径約１１ｍｍ）を形成したものを用いた。こ
の時、両電極間の距離は約４５μｍとした。回転台２上
におかれた物体３の重量は回転軸７を介して下部のアル
ミナ基板へ伝達される。この力により、アルミナ基板が
変形する。この変形により２つの円形電極で形成される
静電容量が変化し、物体３の重量が静電容量の変化とし
て検知されることになる。つまり、物体３を回転停止さ
せた後の物体３及び回転台２の振動は回転台２の下部に
位置する回転軸７を通して回転軸７の下部に設置された
重量センサに伝わる。この振動を容量の変化として検知
することで物体の状態を判別することができる。また、
この静電容量は、ＣＲ発信器を用いて周波数として検知
するようにした。

【００２９】図７に図６に示した物体の状態判別装置を
用いて、回転台を１０秒間一方向に回転させ次に逆方向
に回転させて停止させたときの、振動検知器４の測定結
果つまり検知された周波数の拡大図を示す。図７Ａは、
３００ｇの容器６に物体３として水（液体）を１７００
ｇ加え、合計２０００ｇになるようにした場合、図７Ｂ
は３００ｇの容器６に物体３として鉄の塊（固体）を１
７００ｇ加え、合計２０００ｇになるようにした場合で
の結果を示している。この結果、振動検知器４としてレ
ーザ距離計を用いた実施例２のときと同様の結果が得ら
れた。

【００３０】（実施例４）図８に回転台２の振動検知に
モータ１に流れる電流を検知する電流検知器４を用いた
物体の状態判別装置を示す。モータ１が停止した後でも
物体３の振動によりモータ１の回転軸７が回転し、モー
タ１内に電磁誘導により電流が生じる。従って、この電
流を検知しモータの回転軸７の回転を検知できる。

【００３１】図９に図８に示した物体の状態判別装置を
用いて、回転台２を１０秒間一方向に回転させ次に逆方
向に回転させて停止させたときの、電流検知器８の測定
結果の拡大図を示す。図９Ａは、３００ｇの容器６に物
体３として水（液体）を１７００ｇ加え、合計２０００
ｇになるようにした場合、図９Ｂは３００ｇの容器６に
物体３として鉄の塊（固体）を１７００ｇ加え、合計２
０００ｇになるようにした場合での結果を示している。
この結果、振動検知器４として、実施例２、３で示した
距離計及び重量センサを用いたときと同様の結果が得ら
れた。

【００３２】このように、振動検知器として距離計、重
量センサ叉電流検知器などを用いることで物体とは非接
触状態で物体の状態を容易に判別することができる。

【００３３】なお、本実施例において、回転台２を一方
向に回転させて停止させたときの、電流を検知する構成
としてもよいのは勿論である。

【００３４】なお、本実施例において、物体の状態を判
別できた例としては固体と液体の両者のみについて示し
たが、固体と液体の中間状態においては実施例で示した
固体と液体の振動状態のほぼ中間の振動状態であった。
すなわち本発明の物体の状態判別装置は液体と固体のみ
ならずその中間状態をも判別できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の物体状態判
別装置によれば以下の効果が得られる。

【００３６】（１）回転を停止させた後の振動が物体の
状態で異なるため、振動検知器で物体の振動を物体とは
非接触状態で検知することで、物体の外観を損すること
なく物体が液体状であるか、固体状であるか、あるいは
その中間状態であるかが判別できる。

【００３７】（２）物体を一定時間、一方向に回転させ
た後、振動検知器で物体の振動を検知することで装置が
小型化でき、他の機器に容易に設置でき、他方面で応用
できる。

【００３８】（３）物体を一定時間一方向に回転させ次
に逆方向に回転させて停止させることで、振動を大きく
得ることができたためより正確に振動検知器で物体の状
態を判別できる。

【００３９】（４）回転を停止させた後も物体及び回転
台が振動するため回転軸が振動し、その振動によりモー
タに電流が流れる。さらにその電流量が物体の状態に応
じて異なるので、その電流を振動検知器で検知すること
で物体が液体状であるか、固体状であるか、あるいはそ
の中間状態であるかが、物体とは非接触状態で判別でき
る。これより、物体の外観を損することなく物体の状態
を判別できる。

【００４０】（５）物体を一定時間、一方向に回転させ
た後、電流検知器で物体の振動を検知することで装置が
小型化でき、他の機器に容易に設置でき、他方面で応用
できる。

【００４１】（６）物体を一定時間一方向に回転させ次
に逆方向に回転させて停止させることで、振動を大きく
得ることができたため電流検知器でより正確に物体の状
態を判別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における物体の状態判別装置
の構成図

【図２】同物体の状態判別装置の一実施例の特性図

【図３】同物体の状態判別装置の一実施例の特性図

【図４】同物体の状態判別装置の一実施例の特性図

【図５】本発明の他の実施例の物体の状態判別装置の構
成図

【図６】本発明の他の実施例の物体の状態判別装置の構
成図

【図７】同物体の状態判別装置の一実施例の特性図

【図８】本発明の他の実施例の状態判別装置の構成図

【図９】同物体の状態判別装置の一実施例の特性図

【符号の説明】

１ モータ ２ 回転台 ３ 物体 ４ 振動検知器 ５ 判別部 ６ 容器 ７ 回転軸 ８ 電流検知器 ９ 電源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体を載置する回転台と、前記回転台を回
   転自在に支える回転軸と、前記回転軸を回転させるモー
   タと、前記モータを作動させる電源と、前記物体及び前
   記回転台の振動を検知する振動検知器と、前記振動検知
   器の振動変化信号により物体が固体状であるか液体状で
   あるか、あるいはその中間状態であるかの状態を判別す
   る判別部とを設けた物体の状態判別装置。
2. 【請求項２】物体を一定時間、一方向に回転させて停止
   させた後の残響振動を前記振動検知器で検知し、前記判
   別部で物体の状態を判別する請求項１記載の物体の状態
   判別装置。
3. 【請求項３】物体を一定時間、一方向に回転させ次に、
   逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を前記振動
   検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判別する請
   求項１記載の物体の状態判別装置。
4. 【請求項４】物体を載置する回転台と、前記回転台を回
   転自在に支える回転軸と、前記回転軸を回転させるモー
   タと、モータの電流を検知する電流検知器と、前記電流
   検知器の電流変化信号により物体が固体状であるか液体
   状であるか、あるいはその中間状態であるかの状態を判
   別する判別部とを備えた物体の状態判別装置。
5. 【請求項５】物体を一定時間、一方向に回転させて停止
   させた後の残響振動を前記電流検知器で検知し、前記判
   別部で物体の状態を判別する請求項４記載の物体の状態
   判別装置。
6. 【請求項６】物体を一定時間、一方向に回転させ次に、
   逆方向に回転させて停止させた後の残響振動を前記電流
   検知器で検知し、前記判別部で物体の状態を判別する請
   求項４記載の物体の状態判別装置。