(57)【要約】【課題】従来の検査装置と異なる新しい原理で検査対象を検査する検査装置を提供する。【解決手段】検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、検出部３１と、入射抑制部８とを備える。入射抑制部８は、検出部３１での検出対象以外の光の入射を抑制する。また、検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、投受光ユニット３とを備える。打撃体１は、検査対象に繰り返し衝突させる。応力発光体２は、打撃体１に設けられ、打撃体１の変形に応じて発光する。投受光ユニット３は、検出部３１と、光源部３２とが隣り合って設けられる。検出部３１は、応力発光体２から放出される光を検出する。光源部３２は、応力発光体２に励起光を照射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象に繰り返し衝突させる打撃体と、
前記打撃体に設けられ、前記打撃体の変形に応じて発光する応力発光体と、
前記応力発光体から放出される光を検出する検出部と、
前記検出部での検出対象以外の光の入射を抑制する入射抑制部とを備えた検査装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記応力発光体に励起光を照射する光源部と隣り合って設けられ、投受光ユニットの一部を形成する請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
検査対象に繰り返し衝突させる打撃体と、
前記打撃体に設けられ、前記打撃体の変形に応じて発光する応力発光体と、
前記応力発光体から放出される光を検出する検出部及び前記応力発光体に励起光を照射する光源部が隣り合って設けられた投受光ユニットとを備えた検査装置。
【請求項４】
前記打撃体の動作に伴って、前記検出部が前記応力発光体から放出される光を検出する期間と、前記光源部が前記応力発光体に励起光を照射する期間とが切り替えられる請求項２または３記載の検査装置。
【請求項５】
前記投受光ユニットは、前記打撃体の動作に伴って動くカバーで覆われている請求項２、３または４記載の検査装置。
【請求項６】
前記打撃体は、光ファイバを備え、前記光ファイバは、先端部が前記応力発光体に向けられ、基端部が前記投受光ユニットに向けられている請求項２、３、４または５記載の検査装置。
【請求項７】
前記打撃体は、光ファイバを備え、前記光ファイバは、前記打撃体が検査対象から離れたときに前記光源部に対向し、前記打撃体が検査対象に衝突したときに前記検出部に対向する請求項２、３、４または５記載の検査装置。
【請求項８】
前記投受光ユニットは、前記応力発光体に隣り合って設けられ、前記打撃体の動作に伴って動く請求項２、３、４または５記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打撃体を検査対象に衝突させて検査を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
打撃体を検査対象（例えば、卵、野菜、果物等）に衝突させて検査を行う検査装置として、特許文献１の検査装置が知られている。この検査装置は、打撃体を卵殻に衝突した後の打撃体のリバウンドに基づいて、ひびを有する卵であるか否かなど、卵殻の状態を判定する。しかし、この検査装置は、打撃体の卵殻への２回目以降の衝突を待ってからでないと卵殻の状態を判定できないため、検査に一定以上の時間が必要となり、検査の高速化を妨げる一因となっていた。
【０００３】
なお、検査対象が卵以外のものである場合や、検査対象が卵であってもひび以外の特性（例えば、卵殻剛性等）を判定する場合にも、打撃体を検査対象に衝突させて検査を行うことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４８２４３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９４３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の検査装置と異なる新しい原理で検査対象を検査する検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の検査装置は、打撃体と、応力発光体と、検出部と、入射抑制部とを備える。打撃体は、検査対象に繰り返し衝突させる。応力発光体は、打撃体に設けられ、打撃体の変形に応じて発光する。検出部は、応力発光体から放出される光を検出する。入射抑制部は、検出部での検出対象以外の光の入射を抑制する。
【０００７】
本発明の他の検査装置は、打撃体と、応力発光体と、投受光ユニットとを備える。打撃体は、検査対象に繰り返し衝突させる。応力発光体は、打撃体に設けられ、打撃体の変形に応じて発光する。投受光ユニットは、検出部と光源部が隣り合って設けられている。検出部は、応力発光体から放出される光を検出する。光源部は、応力発光体に励起光を照射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来の検査装置と異なる新しい原理で検査対象を検査する検査装置を提供できる。
【０００９】
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる検査装置の概略図。
【図２】図１の内部の機構を表した概略図。
【図３】同実施形態にかかる検査装置の測定結果を比較して示すグラフ。
【図４】本発明の変形例にかかる検査装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１２】
本実施形態の検査装置１０は、検査対象として卵Ｅを検査する。検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、投受光ユニット３と、入射抑制部８とを主体に構成される。検査装置１０は、さらに、シャフト４と、駆動部（図示しない）と、判定部６とを備える。
【００１３】
打撃体１は、検査対象に繰り返し衝突させるものである。打撃体１は、伝搬部１１と、発光部１２とを備える。伝搬部１１は、卵Ｅに接触する。伝搬部１１は、例えば、樹脂製で、ブロック状のものである。伝搬部１１は、打撃体１を卵殻表面に衝突させたときに卵Ｅから受け取った力を応力発光体２に伝える。発光部１２は、卵Ｅに接触しないように配置される。発光部１２は、例えば、弾性変形可能な樹脂製で、ブロック状のものである。発光部１２中には、応力発光体２が混入されている。発光部１２は、シャフト４の先端側に設けられている。
【００１４】
応力発光体２は、例えば、特許文献２に示すようなものであり、外部から加わった機械的エネルギーの大きさによって発光強度を変化させる。発光強度は、ひずみとひずみの変化率の積で表される「ひずみエネルギーの積」に比例することが知られている。応力発光体２は、打撃体１に設けられ、打撃体１の変形に応じて発光する。
【００１５】
シャフト４は、一端側が打撃体１に接続されている。シャフト４は、剛性を有するもので、打撃体１を支えるとともに、駆動部からの力を打撃体１に伝える。シャフト４の先端側は、伝搬部１１の内部に設けられている。シャフト４は、打撃体１を卵殻表面に衝突させたときに伝搬部１１が卵Ｅから受け取った力を応力発光体２に伝える。
【００１６】
本実施形態のシャフト４は、中空状のもので、内部に光ファイバ７を備える。光ファイバ７は、先端部７１が応力発光体２に向けられ、基端部７２が投受光ユニット３に向けられている。光ファイバ７は、打撃体１が検査対象から離れたときに光源部３２に対向し、打撃体１が検査対象に衝突したときに検出部３１に対向する。このような構造のため、検査装置１０は、打撃体１の動作に伴って、検出部３１が応力発光体２から放出される光を検出する期間と、光源部３２が応力発光体２に励起光を照射する期間とが切り替えられる。
【００１７】
投受光ユニット３は、検出部３１と、光源部３２を備える。投受光ユニット３は、検出部３１と光源部３２が隣り合って設けられる。投受光ユニット３は、打撃体１の動作に伴って動くカバー３３で覆われている。
【００１８】
検出部３１は、応力発光体２から放出される光を検出する。検出部３１は、発光部１２から放出される光量を測定する。本明細書の「光量」には、光強度の変化率や、光強度を２次微分したもの等も含まれる。発光部１２から放出される光量は、打撃体１の変形度合いを表す。検出部３１は、例えば、フォトダイオードである。検出部３１は、光ファイバ７を介して伝わった光を検出する。
【００１９】
光源部３２は、応力発光体２に励起光を照射する。光源部３２は、応力発光体２に蓄光させる。光源部３２は、例えば、応力発光体２を励起させるための波長を備えたＬＥＤである。光源部３２は、打撃体１の動きに伴って、照射と消灯を繰り返す。光源部３２は、光ファイバ７を介して応力発光体２に光を照射する。
【００２０】
入射抑制部８は、検出部３１での検出対象以外の光の入射を抑制する。入射抑制部８は、例えば、外乱光を遮断するシャフト４、光ファイバ７、カバー３３である。本実施形態では、遮光性のある１本のシャフト４の内部に、応力発光体２と、光ファイバ７の先端部７１側が配置されており、遮光性のあるカバー３３の内部に、光ファイバ７の基端部７２側と、検出部３１が配置されている。なお、符号８１は、応力発光体２に入射する外乱光を遮断するカバーであり、入射抑制部８の他の一例である。
【００２１】
駆動部は、打撃体１の動きを制御する。駆動部は、卵殻に接触する衝突位置（Ｄ）と上端位置（Ｕ）との間で打撃体１を円弧状に往復移動させる。なお、図１および図２では、衝突位置（Ｄ）の打撃体１を実線で示し、上端位置（Ｕ）の打撃体１を二点鎖線で示している。駆動部は、例えば、シャフト４の他端側に設けられたカム及びバネなどを備える。駆動部は、従来からこの分野で使われているものと同一またはこれに準じたものであるため、詳細な説明を省略する。
【００２２】
判定部６は、検出部３１で得られた光量に基づいて卵殻の状態を判定する。判定部６は、検出部３１で得られた光量の最初のピークが、閾値よりも小さければ卵殻にひびを有していると判定する。判定部６は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換部等の専用ないし汎用のコンピュータにより構成されている。そして、内部メモリに格納されたプログラムにしたがって、ＣＰＵやその他の周辺機器が協働することによって、判定部６としての機能が発揮される。
【００２３】
本実施形態の検査装置１０は、この分野でよく知られたローラ等の搬送装置（図示しない）とともに用いられる。検査装置１０は、搬送装置によって下流側へ搬送される卵Ｅを検査する。卵Ｅは、卵Ｅの長軸（鋭端側と鈍端側を結ぶ軸）を中心に回転されながら搬送される。卵Ｅは、鋭端側と鈍端側を別々に打撃される。１つの卵Ｅに対して、例えば、鋭端側の８箇所と鈍端側の８箇所をそれぞれ打撃体１で打撃する。この打撃方法は、従来からこの分野で使われているものと同一またはこれに準じたものであるため、詳細な説明を省略する。
【００２４】
次に、本実施形態の検査装置１０を用いた検査方法の一例を説明する。
【００２５】
検査は、打撃体１の動きの一連のサイクルによって実行される。一連のサイクルは、待機工程と、蓄光工程と、下降工程と、衝突工程と、自由運動工程と、上昇行程とを備える。打撃体１は、上昇行程の後、上端位置（Ｕ）まで到達して再び待機工程に戻る。
【００２６】
待機工程では、駆動部の働きにより打撃体１が上端位置（Ｕ）に保持される。光ファイバ７は、打撃体１が上端位置（Ｕ）に保持された状態で、光源部３２に対向する。蓄光工程では、打撃体１が上端位置（Ｕ）に保持された状態で光源部３２から光が照射される。そのため、光源部３２に対向する光ファイバ７を介して、打撃体１の応力発光体２に蓄光する。その後、少なくとも上記の一連のサイクルの過程で、応力発光体２は、蛍光を残光として放出し続ける。
【００２７】
下降工程では、打撃体１が卵殻に向けて下降する。このとき、打撃体１の応力発光体２は、蛍光を残光として放出し続けている。この下降工程では、下降しつつある打撃体１の応力発光体２の残光が検出され、検出部３１での受光量が増加する。
【００２８】
衝突工程では、打撃体１が衝突位置（Ｄ）まで到達し、卵殻と衝突する。その際、打撃体１と卵殻のうち少なくとも一方が変形する。また、衝突工程では、打撃体１が変形した場合にはその変形に伴い、応力発光体２からの残光に加えてさらに応力発光が検出部３１で検出される。
【００２９】
自由運動工程では、打撃体１が駆動部からの力を受けない。この自由運動工程では、卵殻との衝突後の打撃体１が卵殻から離れる。その際、打撃体１は、衝突位置（Ｄ）から円弧状に沿って上端位置（Ｕ）方向へと跳ね返る。上昇行程では、駆動部の働きにより打撃体１が上端位置（Ｕ）まで戻される。
【００３０】
図３は、検出部３１での受光量の変化の違いに関するグラフであり、ひびの存在する箇所に打撃体１が衝突した場合を破線で示し、ひびの存在しない（正常）箇所に打撃体１が衝突した場合を実線で示す。
【００３１】
下降工程は、ひびの存在する場合も正常な場合も、受光量も時間による受光量の変化にも違いが見られない。一方、衝突工程は、ひびの存在する場合は、正常な場合に比べて受光量が小さい。言い換えれば、ひびの存在する場合は、打撃体１の変形度合い（具体的には、ひずみとひずみの変化率の積で表される「ひずみエネルギーの変化率」）が、正常な場合に比べて小さい。自由運動工程は、ひびの存在する場合は、正常な場合に比べて受光量の減少する速さが遅い。言い換えれば、ひびの存在する場合は、正常な場合に比べて打撃体１が卵殻から離れる速さが遅い。
【００３２】
これらの現象の背景にあるのは、打撃体１が衝突直前に持っていた運動エネルギーの分配の割合の違いである。打撃体１が衝突直前に持っていた運動エネルギーは、衝突後の打撃体１と被打撃体である卵殻とに分配される。
【００３３】
被打撃体である卵殻の剛性や強度が大きい場合は、卵殻側の変形や卵殻の内部の摩擦は小さく、卵殻が受け取るエネルギーは小さい。この場合、最初の打撃体１の運動エネルギーの比較的多くの割合が、打撃体１側に残り、打撃体１自身のひずみエネルギーに転換される。その過程で、打撃体１内部に固着した応力発光体２も大きなひずみエネルギーを獲得し、大きな応力発光を伴う。
【００３４】
一方、打撃体１が衝突する箇所の周囲にひびが存在するなどの理由により、被打撃体である卵殻の剛性や強度が小さい場合は、卵殻側の変形あるいは卵殻内部の摩擦は大きく、卵殻が受け取るエネルギーが大きい。この場合、最初の打撃体１の運動エネルギーから卵殻側が受け取るエネルギーが大きくなり、打撃体１側に残るエネルギーが小さくなる。そのため、打撃体１自身のひずみエネルギーへの転換も小さい。その過程で、打撃体１内部に固着した応力発光体２の獲得するひずみエネルギーも小さいので応力発光も発生しないか、発生しても応力発光は弱いものになる。
【００３５】
また、衝突後に打撃体１が卵殻から離れるのは、一旦打撃体１自身のひずみエネルギーとして残ったエネルギーが、再び運動エネルギーに変わる現象である。そのため、打撃体１自身に残ったひずみエネルギーが大きいほど、打撃体１の卵殻から離れる速さが大きくなる。逆にひびが存在するなどの理由により、打撃体１に残るひずみエネルギーが小さいほど、打撃体１の卵殻から離れる速さが小さくなる。
【００３６】
このように、被打撃体である卵殻の剛性や強度の状態に応じて、打撃体１自身に衝突後に分配されるエネルギーの量が変わり、これをひずみエネルギーとして観察すれば応力発光量になり、再び運動エネルギーに戻った状態を観察すれば衝突後の卵殻から離れる速さになる。すなわち、本実施形態の検査装置１０で測定される光量に基づいて推測される打撃体１自身の変形や打撃体１が卵殻から離れる速さは、被打撃体（卵殻）の剛性や強度を反映した現象であると言える。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、検出部３１と、入射抑制部８とを備える。打撃体１は、検査対象に繰り返し衝突させる。応力発光体２は、打撃体１に設けられ、打撃体１の変形に応じて発光する。検出部３１は、応力発光体２から放出される光を検出する。入射抑制部８は、検出部３１での検出対象以外の光の入射を抑制する。また、本実施形態の検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、投受光ユニット３とを備える。打撃体１は、検査対象に繰り返し衝突させる。応力発光体２は、打撃体１に設けられ、打撃体１の変形に応じて発光する。投受光ユニット３は、検出部３１と、光源部３２とが隣り合って設けられる。検出部３１は、応力発光体２から放出される光を検出する。光源部３２は、応力発光体２に励起光を照射する。このようなものであるため、従来にはない新しい方式で、卵殻にひびが生じているか否かを判定することができる。
【００３８】
検出部３１は、応力発光体２に励起光を照射する光源部３２と隣り合って設けられ、投受光ユニット３の一部を形成する。また、打撃体１は、光ファイバ７を備える。また、投受光ユニット３は、打撃体１の動作に伴って動くカバー３３で覆われている。そのため、外乱光、粉塵、遮蔽物の影響が小さくなる。
【００３９】
光ファイバ７は、先端部７１が応力発光体２に向けられ、基端部７２が投受光ユニット３に向けられている。また、光ファイバ７は、打撃体１が検査対象から離れたときに光源部３２に対向し、打撃体１が検査対象に衝突したときに検出部３１に対向する。そのため、打撃体１の動作に伴って、検出部３１が応力発光体２から放出される光を検出する期間と、光源部３２が応力発光体２に励起光を照射する期間とが切り替えられる。
【００４０】
本実施形態の検査装置１０は、応力発光体２が光りながら卵殻に接近するため測定の開始時点を捉えやすい。また、卵Ｅのサイズや形状等によって異なる打撃時点（打撃タイミング）が検出できる。さらに、本実施形態では、卵殻への打撃体１の衝突後も応力発光体２が光りながら卵殻から遠ざかるため測定の終了時点を捉えやすい。
【００４１】
また、本実施形態のような打撃体１であれば、応力発光体２が直接卵殻に接触しないため汚れにくく、その効果を持続させることができる。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施形態に限られない。
【００４３】
例えば、図４に示すような、投受光ヘッド一体型の打撃体１を備える検査装置１０であってもよい。図４では、上述した実施形態と同一またはこれに準ずる部分は同じ符号を付している。変形例にかかる検査装置１０は、打撃体１と、応力発光体２と、投受光ユニット３と、入射抑制部８とを備え、投受光ユニット３は、応力発光体２に隣り合って設けられ、打撃体１の動作に伴って動く。検査装置１０は、光ファイバ７を備えておらず、検出部３１は応力発光体２から放出される光を直接検出し、光源部３２は応力発光体２に直接励起光を照射する。シャフト４は、投受光ユニット３用の配線を内部に通す。入射抑制部８は、例えば、外乱光を遮断するカバー３３である。本実施形態では、遮光性のあるカバー３３の内部に、応力発光体２と検出部３１が配置されている。このようなものであっても、上述した実施形態と同一またはこれに準じた効果を得ることができる。
【００４４】
検査装置１０は、投受光ユニット３を備えないものであってもよい。例えば、検査装置１０は、入射抑制部８と、検出部３１と、検出部３１とは離れた位置に設けられた光源部３２を備える。
【００４５】
検査装置１０は、投受光ユニット３を備え、入射抑制部８を備えないものであってもよい。
【００４６】
打撃体１は、図示したもの以外に、従来のひび卵検査装置１０に用いられる種々のものを適用することができ、例えば、シャフト４に接続されていないもの、すなわち、他の方法で打撃体１が支持されるようなものであってもよい。打撃体１の振り下ろし位置や方向についても種々変更可能である。打撃体１の形状は、図示したもの以外に種々変更可能である。
【００４７】
検出部３１が応力発光体２から放出される光を検出する期間と、光源部３２が応力発光体２に励起光を照射する期間とを切り替える方法は、検出部３１と光源部３２の配置等を工夫して機械的に切り替えるものであってもよいし、電気的に切り替えるものであってもよい。
【００４８】
応力発光体２は、変形に応じて発光するものであれば種々適用可能であり、励起させるために用いる光は、一般的によく知られた紫外線、電子線、Ｘ線、放射線など応力発光材料の特性に応じて適切なものを用いればよい。
【００４９】
検査対象は、鶏卵の卵殻に限るものではなく、例えばアヒル等の卵の卵殻などであってもよいし、卵以外のもの（例えば、野菜や果物など）であってもよい。
【００５０】
判定部６は、検出部３１で得られた光量の最初のピークのみを用いるものに限られない。例えば、打撃体１がリバウンドするもの、すなわち、卵殻への第２回目以降の衝突による光量のピークを用いてもよい。例えば、判定部６は、最初のピークに至るまでの時間を用いて、卵Ｅのサイズを推定してもよい。例えば、判定部６は、卵殻にひびが存在するか否かを検査する以外にも、正常卵における卵殻の性質の違い（例えば、卵殻の剛性や強度など）についての検査にも利用することができる。
【００５１】
本発明の方式は、打撃体１側の挙動のみを観察して卵殻の状態の判定に用いるものであるが、従来この分野で知られている打撃後の卵殻の音や振動を観察して卵殻の状態を判定するものと併用するものであってもよい。音データや振動データ等から得られる情報、すなわち、打撃体１側の挙動のみを観察していては得られない卵殻の情報を、上述した打撃体１の挙動のみを観察して得られる情報と組み合わせて、卵殻の状態を判定するものが好ましい。
【００５２】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、卵殻の状態を検査する検査装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…検査装置
１…打撃体
２…応力発光体
３…投受光ユニット
３１…検出部
３２…光源部
３３…カバー
７…光ファイバ
７１…先端部
７２…基端部
８…入射抑制部
【図１】
2020176880.tif 000003
【図２】
2020176880.tif 000004
【図３】
2020176880.tif 000005
【図４】
2020176880.tif 000006