(57)【要約】  本発明は、卵を検査するための、特に卵の卵殻特性を求めるための、方法および装置に関する。本方法は、−検査対象の卵を位置付けることと、−このような卵の一部分を変形器によって少なくとも１回変形させることと、−変形接触時間を少なくとも求めることと、−このような卵の卵殻剛性および／または卵殻強度を求めることと、を含む。このような検出方法は、卵の選別機に好適に適用可能である。この方法によると、本例における卵など、極めて多数の製品の強度および／または剛性などの品質パラメータを短時間で判定できる。このような測定により、多くの技術分野および業界分野において設定されている高度な要件を有利な方法で満たすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
卵を検査するための、特に卵の卵殻特性を求めるための、方法であって、
−検査対象の前記卵を位置付けることと、
−変形器を用いて、このような卵の一部分を少なくとも１回変形させることと、
−変形接触時間を少なくとも求めることと、
−特に、前記求められた変形接触時間を用いて、このような卵の前記卵殻剛性および／または前記卵殻強度を求めることと、
を含む方法。
【請求項２】
前記卵殻剛性および／または卵殻強度は、変形器の初期接触速度と前記変形接触時間とを用いて求められることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、初期位置からの前記偏位または変形が測定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
変形は、特に前記変形器を前記卵に跳ね返らせることによって、跳ね返り中に行われることを特徴とする請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
卵を検査するための、特に卵の卵殻特性を求めるための、装置であって、
−このような卵の一部分を少なくとも１回変形させるための変形器と、
−変形接触時間を少なくとも求めるための検出器と、
−この変形接触時間を用いて、このような卵の前記卵殻剛性および／または前記卵殻強度を求めるための中央処理装置と、
を備えた装置。
【請求項６】
前記変形器は前記卵上で跳ね返される球を備え、前記装置は前記球の初期接触速度を２つの連続する衝撃間の時間幅に等しい跳ね返り時間からの導出値として測定するように随意構成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記球の前記跳ね返りは、実質的に前記重力場によって制御されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記球の前記跳ね返りは実質的に電磁場によって制御されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記球の前記跳ね返りは電磁場と前記重力場との組み合わせによって制御されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は前記変形器の初期接触速度を求めるように構成されることを特徴とする請求項５乃至９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、前記卵殻剛性および／または前記卵殻強度を求める際に変形器の初期接触速度を用いるように構成されることを特徴とする請求項５乃至１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、このような卵について初期位置からの前記偏位または変形を求めるための光学式検出器をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記光学式検出器はカメラまたはレーザ振動計を備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
卵の選別方法であって、この選別中に前記卵殻剛性および／または前記卵殻強度を求めるために、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法が用いられる、方法。
【請求項１５】
卵の選別装置であって、この選別中に前記卵殻剛性および／または前記卵殻強度を求めるために、請求項５乃至１３の何れか１項に記載の装置が用いられる、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、卵を検査するための方法および装置に関する。本発明は、特に、卵の卵殻特性を求める方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
卵の卵殻特性を求めるための方法および装置は一般に公知である。以下においては、これらの方法および装置のうち適用されることが多い数例についてより詳細に説明する。
【０００３】
参照によりその全体を本願明細書に援用するものとする欧州特許第７３８８８８号には、卵殻の亀裂を判定するための検出器が記載されている。この検出器では、小さな球を卵の表面領域で軽く跳ね返らせることよって生じた音響信号が測定される。より具体的には、この球が跳ね返る時間にわたって周期変動する音響強度の曲線がこの表面領域が無傷であるか否かについての情報をもたらす。この測定を同じ卵について数回実施することにより、卵の殻の状態、すなわち卵殻の亀裂または破裂の有無、が自動的にマッピングされ、この状態の値が生成される。このような値が卵の選別基準として使用される。
【０００４】
オランダ国特許第１０１８９４０号には、卵の振動特性によって、とりわけ質量測定値との組み合わせによって、卵の品質パラメータの判定を可能にする方法および装置が記載されている。ここでは、特に、米国特許第５９６９３２５号およびペーテル・クーケ（Ｐｅｔｅｒ  Ｃｏｕｃｋｅ）の論文「振動解析に基づく卵のいくつかの物理的品質パラメータの評価（Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｓｏｍｅ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｏｆ  ｅｇｇｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ）」、ロイベン（Ｌｅｕｖｅｎ）、１９９８年３月、に記載されているような振動の解析方法が用いられている。
【０００５】
従来、クーケの論文に記載されているように、卵の品質を判定するために信頼性の高い基準が求められてきた。例えば、卵の包装ステーションにおいては、特に卵殻の剛性が品質パラメータとみなされている。そのために、卵のロットごとに無作為にいくつかの卵の卵殻剛性すなわち卵殻のばね定数が、テストバンクを用いて、準静的圧縮下で求められる。この文脈においては、卵殻強度にも言及されている。このような無作為テストは、このような卵についての位置付け方法、圧縮方法、および圧縮の測定方法を規定したプロトコルに従う。この方法のより詳細な説明が、例えばＭ．Ｍ．ベイン（Ｂａｉｎ）著「卵殻品質の評価における最近の進歩および将来の応用（Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｇｇｓｈｅｌｌ  ｑｕａｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」第２２回万国家禽会議（ＸＸＩＩ  Ｗｏｒｌｄ  Ｐｏｕｌｔｒｙ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ）、イスタンブール、２００４年６月８〜１３日、に記載されている。上記の方法は、破壊的にも非破壊的にも実施可能である。このような方法は、１時間当たり例えば１８０，０００個の卵をテストしなければならない大規模な業務用選別の用途には適していないことは当業者には明らかであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような数を扱う処理および選別にもこの卵殻剛性（および／または卵殻強度）を提供するために、本発明による方法は、
−検査対象の卵を位置付けることと、
−変形器を用いてこのような卵の一部分を少なくとも１回変形させることと、
−変形接触時間を少なくとも求めることと、
−このような卵の卵殻剛性および／または卵殻強度を、特に、この卵について求められた変形接触時間を用いて、求めることと、
を含む。有利な方法においては、既存の設備を用いて迅速かつ効率的な方法で、重要な品質パラメータを複数の大ロットの卵について判定できる。
【０００７】
特に、変形接触時間は卵殻剛性（および卵殻強度）に反比例すると思われる。変形接触時間が短いほど、卵殻剛性がより良好であり（より高く）、かつ卵殻強度がより高い。したがって、変形接触時間を求めることによって、卵殻剛性（および卵殻強度）を比較的簡単に推定できる。
【０００８】
上記の変形接触時間は衝撃持続時間とも称される。すなわち、衝突する２つの要素（すなわち卵と変形器）が機械的に直接接触（互いに接触）している時間である。
【０００９】
この方法によると、本例における例えば卵のような多数の製品について、強度および／または剛性などの品質パラメータを比較的短時間で判定できる。
【００１０】
このような測定によると、多くの技術分野および業界分野で設定されている高度な要件を有利な方法で満たすことができる。
【００１１】
このような検出方法は、卵の選別機に好適に適用可能である。
【００１２】
本方法は、例えば、（卵の一部分の）変形中に、変形接触時間を求めることを含む。
【００１３】
なお、変形中の物体の弾性の測定は、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）モデルと称されるアプローチにより公知であることに注目されたい。このモデルは、ハインリッヒ・ヘルツ（Ｈｅｉｎｒｉｃｈ  Ｈｅｒｔｚ）の出版物「Ｕｅｂｅｒ  ｄｉｅ  Ｂｅｒｕｈｒｕｎｇ  ｆｅｓｔｅｒ  ｅｌａｓｔｉｓｃｈｅｒ  Ｋｏｅｒｐｅｒ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｆｕｅｒ  ｒｅｉｎｅ  ｕｎｄ  ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｋ  ９２、ｐ．１５６−１７１（１８８１年）、に基づいている。このモデルは、多くの材料特性調査のための基盤として、多くの方法および多種類の検出器の開発に用いられてきた。その一例が米国特許第３１０６８３７号に記載されている。周期変動荷重下時に測定された信号、より具体的にはこの荷重にさらされた物体の共振周波数、に応じて、弾性率、硬度、および形状寸法などの機械的特性における偏差を明らかにできる。
【００１４】
さらなる詳細（ｅｌａｂｏｒａｔｉｏｎｓ）において、本発明による方法は、以下の特性を１つ以上有する。すなわち、
さらに、変形器の初期接触速度が求められ、
さらに、（特定の卵について）初期位置からの偏位または変形が測定され、および／または、
例えば変形器を卵に跳ね返らせることによって、跳ね返り中に変形を起こさせる。
【００１５】
卵殻剛性（および／または卵殻強度）を求めるには、上記の変形接触時間と共に、変形器の初期接触速度が用いられることが好ましく、これにより、特に良好な結果に導かれると思われる。
【００１６】
本発明は、卵を検査するための、特に卵の卵殻特性を求めるための、装置をさらに提供する。本装置は、
−このような卵の一部分を少なくとも１回変形させるための変形器と、
−例えば変形中に、少なくとも変形接触時間を求めるための検出器と、
−この変形接触時間を用いて、このような卵の卵殻剛性および／または卵殻強度を求めるための中央処理装置と、
を備える。
【００１７】
このような装置を用いると、卵の卵殻剛性および／または卵殻強度について信頼性の高い値を簡単かつ迅速に求めることができる。
【００１８】
本発明のさらなる詳細においては、本装置は以下の特性を１つ以上有する。すなわち、
変形器は、卵の表面で跳ね返る／跳ね返される球を備え、
本装置は、変形器の初期接触速度を、例えば２つの連続する衝撃間の時間幅に等しい跳ね返り時間からの導出値として求める、例えば測定する、ように設計され、
球の跳ね返りは、実質的に重力場によって制御され、
球の跳ね返りは、実質的に電磁場によって制御され、
球の跳ね返りは、電磁場と重力場との組み合わせによって制御され、
さらに、初期接触速度は、上記の跳ね返り時間中に求められ、
本装置は、このような卵について、初期位置からの偏位または変形を求めるための光学式検出器をさらに備え、および／または、
この光学式検出器は、カメラまたはレーザ振動計を備える。
【００１９】
本装置は、卵殻剛性および／または卵殻強度を求める際に、例えば、変形器の初期接触速度を（変形接触時間と共に）用いるように構成可能である。
【００２０】
本発明による方法および／または装置のさらなる用途において、本方法または本装置は、卵の選別に直接使用することも応用することも可能である。例えば欧州特許第７３８８８８号には、このような検出を、例えばローラコンベヤ上での、卵の搬送中に実施する方法が記載されている。このようなローラコンベヤは、大抵は選別システムの一部として、当業者には公知の選別機の主要素である。
【００２１】
以下に、さらなる詳細を示し、図面に基づきより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による装置の一例を模式的に示す。
【図２】卵の卵殻剛性（および／または卵殻強度）を求めるための検出信号の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、卵の選別機に用いられる一般に公知のローラコンベヤ１の概略図を示す。卵Ｅは複数のローラ２上に置かれ、これらローラ２は少なくとも１つの列を形成し、通常、これらローラ２は（この概略図面においては、図面の平面に対して直角な）複数の軸上に設けられる。通常、これらローラはそれぞれの軸の両端においてエンドレスチェーンによって互いに接続され、これらエンドレスチェーンは両端の大歯車に掛け渡されて案内され、どちらか一方の端で駆動される。このようなローラ２の使用により、卵のような製品の正確かつ反復可能な位置付けが可能になることは当業者には明らかであろう。この図において、搬送方向はＴで示されている。さらに、卵自体が回転または旋回するように、ローラを軸と共に回転させる構成も可能である。このような回転運動は、卵の表面全体にわたる検出動作を可能にする。
【００２４】
さらに、図１には、加振部材すなわち変形器３と光学式検出器４とが示されている。このような加振部材すなわち変形器は当技術分野では公知であり、例えば、上記の欧州特許第７３８８８８号のほか、欧州特許第１１９８７０８号および欧州特許第１２３８５８２号にも記載されている。従来の装置と異なり、本装置では、タッピング時すなわち衝撃時の接触時間を求めることができる。より具体的には、このような接触時間を測定するための加速度計、例えば圧電素子、を欧州特許第１２３８５８２号に記載されているようなハンマーに設けることができる。このような加速度計は、自動車の衝突時に車内のエアバッグの膨張を活発化させる種類のものでもよい。以下に、欧州特許第７３８８８８号による検出器の使用を図２に基づきより詳細に説明する。
【００２５】
光学式検出器４は高速撮影用のカメラでもよいが、一般に公知の測定光学またはレーザ振動計でもよい。このような光学機器では、時間、距離、および速度を極めて短い時間幅にわたって求めることができるので、上記選別機におけるような検出を行うために極めて適している。
【００２６】
図２には、欧州特許第７３８８８８号に広範に説明されているような検出器によって生成される信号が示されている。この信号の形状は、球が卵の表面で数回跳ね返ることを示している。より具体的には、この跳ね返る球が端部を形成する柱の内部でマイクロホンによって測定された音響強度Ｉの時間間隔が示されている。球と卵との間の衝突が４回見られるので、跳ね返り運動は４回起きている。１回の跳ね返り運動の信号の形状は、球とマイクロホンとの間の気柱内の定在波の結果であり、減衰される。
【００２７】
特に、図２には、時間幅τが示されている。この時間幅は、各跳ね返りについて最初に認識される最大強度の連続する２つの零軸交差間に測定され、球と卵との間の上記接触時間にほぼ等しい。この値からの偏差は、検出器の構成、すなわちマイクロホンまでの距離、とマイクロホンの特性とに帰せられるべきである。必要であれば、これは補正可能である。
【００２８】
さらに示されているのは、このような単一の往復運動の時間幅であり、これは跳ね返り時間Δｔとも称される。この時間幅から、球が制御されている状態で、すなわち重力場と電磁場との組み合わせにおいて、衝撃時における球の速度（Ｖｎ０）、すなわち初期接触速度、を求めることができる。卵の表面で跳ね返る球に関しては、例えば、初期接触速度Ｖｎ０について以下の推定を導き出すことができる。
ｖｎ０＝Ｋ１．Δｔ−Ｋ２                            （１）
式中、Δｔは跳ね返り時間（ｓ）であり、Ｋ１およびＫ２は経験的に求められる定数である。
【００２９】
初期接触速度は、別の方法で（例えば光学測定データの処理によって）求めることもできる。これは、当業者には明らかであろう。さらに、参照により本願明細書に援用するものとする欧州特許出願公開第７３８８８８号によると、例えば、所定の初期接触速度（ｖｃ）が達成されるように跳ね返りを実施／制御するように装置を構成できる。
【００３０】
上記の光学式検出器では、初期位置からの偏位または変形を測定できる。
【００３１】
上記の測定から、このような卵−球システムのための卵殻剛性パラメータを求めることができる。このパラメータはヘルツ・モデルによって導き出される。このようなパラメータが、上記の圧縮手法により求められたような上記の卵殻剛性または卵殻強度、あるいは別の方法で求められた比剛性、と如何に関連しているかは当業者には公知である。
【００３２】
このような卵−球システムについては、極めて有効な卵殻剛性パラメータの判定が接触時間のみで既に行えていることが明らかになった。より高い精度が求められる場合は、卵殻剛性パラメータを求める際に、初期接触速度（ｖｎ０）を加えることができる。
【００３３】
したがって、ヘルツ剛性（Ｈｅｒｔｚ  ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）とも称される剛性ＫＨを求めるために、以下の関係を用いてよいと思われる：
2013543128.tif 000003
式中、ＫＨはヘルツ剛性（Ｎ／ｍ３／２）、ｃは定数（ｃ＝３．２１４５）、ｖｎ０は初期接触速度（ｍ／ｓ）、τは変形接触時間（ｓ）、ｍはシステムの有効質量（ｋｇ）である：
2013543128.tif 000004
式中、ｍ１は変形器（この場合、跳ね返る球）の質量、ｍ２は卵の質量である。
【００３４】
上記手順の変形例、例えば磁場と電場との別の組み合わせの使用、も可能であることは当業者には明らかであろう。さらに、加速度計は、異なる種類の測定または計算をもたらすであろう。
【００３５】
さらに、タッピングを球ではなく、ピンまたは針で行う装置を用いることもできる。この場合も、上記と同様の方法で、卵殻剛性を求めることができる関係を上記ヘルツ・モデルを用いて導き出すことができる。さらに、この関係からの予期せぬ逸脱は、例えば欠陥または汚染の指標となりうる。
【００３６】
本発明は、卵の物理的特性の測定に関するが、このような装置の簡単な改変により他の製品または品物について同様の測定値を提供することができる。ここで考えられるのは、このような変形に適した軸受などの金属製品、さらにはセラミック製品、またはガラス、あるいは果実製品または食品であるが、例はこれだけに限定されるものではない。したがって、他の変形例も添付の請求項の保護範囲に含まれるとみなされることは明らかであろう。
【図１】
2013543128.tif 000005
【図２】
2013543128.tif 000006
【国際調査報告】
2013543128.tif 000007
2013543128.tif 000008
2013543128.tif 000009