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技術 卵殻切断装置

出願人 茨城県株式会社三友製作所
発明者 小松崎哲郎加藤木克也佐川克雄
出願日 1993年8月24日 (26年10ヶ月経過) 出願番号 1993-209199
公開日 1995年3月7日 (25年3ヶ月経過) 公開番号 1995-060688
状態 未査定
技術分野 加工の種類に特徴のある切断
主要キーワード 位置制御用モータ 切断用刃物 刃先角θ 刃物ユニット 位置限定 薄肉構造 進展状況 回転刃物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年3月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

目的

クラックをほとんど発生させることなく卵殻の一部を任意の大きさの円形に切断することができる卵殻の切断装置及び切断方法を提供する。

構成

切断装置は、5を所定位置に保持するホルダ6と、円筒状でその一端に刃物を有する円筒型刃物10と、該刃物を回転させる刃物駆動モータ12と、該刃物を上下直線運動させる刃物位置制御用モータ21と、コントローラ32から構成されている。ホルダ6で卵5を頭頂部が上向きになるようにして所定位置に固定し、刃物位置制御用のモータ21で円筒型刃物10を卵に向けて上方から下降させ、円筒型刃物を卵の頭頂部に押しあてて回転させ、卵5の卵殻の一部を切り開く。

効果

円筒型刃物の先端は、一様に卵殻にあたり均一の力で押しつけるため、切断に際し卵殻の一部に集中応力が発生せず、切断によるクラック発生を防止することができる。

概要

背景

生の鶏卵を利用して、例えば薬物の毒性試験を行なう場合、卵殻頭頂部を切断し、卵内部に薬物を投入し、該頭頂部切断した状態のまま孵化させて、内部を観察したり、孵化した胎児を外部に取り出したりすることがしばしば行なわれる。

このような薬物の毒性試験に用いられるサンプルは、卵殻の一部、例えば頭頂部に孵化状態が肉眼で確認できる又は、孵化した胎児を外部に取り出せる大きさの開口部があけられ、しかも卵殻の頭頂部を切断させた状態でも、卵内部の胎児(細胞)が生長できる環境をつくることが必要である。つまり、切断によるクラックが発生させないよう、切断させることが要求される。また、切断時に外部から異物が卵内部に入り込まないような切断装置が必要となる。

一般に卵殻切断装置は、卵黄または卵白を卵殻外に取り出すため、卵殻の一部を割ることが目的のため、卵殻の一部を堅い金属片で叩いたり、特開昭64−40297号公報に示されたごとく、鋭利刃物ぶつけたりすることにより、卵殻を割る構成となっている。

概要

クラックをほとんど発生させることなく卵殻の一部を任意の大きさの円形に切断することができる卵殻の切断装置及び切断方法を提供する。

切断装置は、5を所定位置に保持するホルダ6と、円筒状でその一端に刃物を有する円筒型刃物10と、該刃物を回転させる刃物駆動モータ12と、該刃物を上下直線運動させる刃物位置制御用モータ21と、コントローラ32から構成されている。ホルダ6で卵5を頭頂部が上向きになるようにして所定位置に固定し、刃物位置制御用のモータ21で円筒型刃物10を卵に向けて上方から下降させ、円筒型刃物を卵の頭頂部に押しあてて回転させ、卵5の卵殻の一部を切り開く。

円筒型刃物の先端は、一様に卵殻にあたり均一の力で押しつけるため、切断に際し卵殻の一部に集中応力が発生せず、切断によるクラック発生を防止することができる。

目的

本発明の目的は、クラックをほとんど発生させることなく卵殻の一部、例えば頭頂部を任意の大きさの円形に切断することができる切断装置及び切断方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

円筒型刃物と、該円筒型刃物を回転させる刃物回転部と、前記円筒型刃物の位置を変更する刃物位置制御部とを備えたことを特徴とする卵殻切断装置

請求項2

を固定するホルダと、円筒型刃物と、該円筒型刃物を回転させる刃物回転部と、前記卵ホルダ上の卵と前記円筒型刃物間の相対位置を変更する刃物位置制御部とを備えたことを特徴とする卵殻切断装置。

請求項3

前記刃物位置制御部が、刃物位置制御モータと該刃物位置制御モータの回転数を制御するコントローラとを有し、前記円筒型刃物と前記卵との相対位置に応じて異なる速度で前記回転刃物を前記卵の長軸方向に移動させることを特徴とする請求項2記載の卵殻切断装置。

請求項4

卵を所定位置に固定し、円筒型刃物を前記卵の長軸方向に沿って移動させながら該円筒型刃物を前記軸を中心に回転させて前記卵の卵殻の一部を切り開くことを特徴とする卵殻切断方法

請求項5

卵を所定位置に固定し、円筒型刃物を前記卵の長軸方向を中心に回転させながら該軸に沿って所定の速度で前記卵の方向に移動させ、前記円筒型刃物の先端と前記卵との間隙所定値以下になったとき該円筒型刃物を前記速度よりも低速で前記卵の方向に移動させて卵殻の一部を切り開くことを特徴とする卵殻切断方法。

請求項6

前記円筒型刃物と前記卵で囲まれる空間に負圧を作用させて前記切り開かれた卵殻の一部を前記円筒型刃物内に保持することを特徴とする請求項5記載の卵殻切断方法。

請求項7

円筒型で、先端部が薄肉構造をなし、刃先角θが20゜〜90゜であり、該先端部にダイヤモンド粉末電着されていることを特徴とする卵殻切断用刃物

技術分野

0001

本発明は卵殻切断装置係り、特に生の卵殻の一部を切り開く場合に断箇所からのクラックひび)をほとんど発生させない卵殻の切断装置及び方法に関するものである。

背景技術

0002

生の鶏卵を利用して、例えば薬物の毒性試験を行なう場合、卵殻の頭頂部を切断し、卵内部に薬物を投入し、該頭頂部切断した状態のまま孵化させて、内部を観察したり、孵化した胎児を外部に取り出したりすることがしばしば行なわれる。

0003

このような薬物の毒性試験に用いられるサンプルは、卵殻の一部、例えば頭頂部に孵化状態が肉眼で確認できる又は、孵化した胎児を外部に取り出せる大きさの開口部があけられ、しかも卵殻の頭頂部を切断させた状態でも、卵内部の胎児(細胞)が生長できる環境をつくることが必要である。つまり、切断によるクラックが発生させないよう、切断させることが要求される。また、切断時に外部から異物が卵内部に入り込まないような切断装置が必要となる。

0004

一般に卵殻切断装置は、卵黄または卵白を卵殻外に取り出すため、卵殻の一部を割ることが目的のため、卵殻の一部を堅い金属片で叩いたり、特開昭64−40297号公報に示されたごとく、鋭利刃物ぶつけたりすることにより、卵殻を割る構成となっている。

発明が解決しようとする課題

0005

これらの装置では、卵殻にかなりのダメージを与えるため、ほとんどの場合切断箇所からクラックが発生してしまう。

0006

また、図8に示すように、薄い円板状の刃物4を回転させ、卵殻1の一方の側面より切断する方法も知られているが、この方法では、卵殻表面の構造が変形球面であり、しかも、すべりやすいため、図8(a)に示す切込み時、卵殻の面に対してできるだけ直角にあてがう必要がある。卵殻の頂頭部を破線のような切断予定線100に沿って切断しようとする場合、刃物を複雑に動かす必要があり、実際の切断線実線102のようになる。しかも、切断途中(b)あるいは終端部(c)において、1点(p2,p3)に引張り応力бTが発生するため、クラック104を発生する欠点がある。特に終端部(c)では、応力集中により大きな割れ部106を生ずることが多い。

0007

このように従来の装置は上記のような欠点を有するため実用に供し難く、実際の薬物の毒性試験のサンプル作りはほとんど人手によっている。例えばピンセットを用いて、卵殻の一部を細かく一つ一つ割りながら、開口部を開けていく作業をとっている。

0008

本発明の目的は、クラックをほとんど発生させることなく卵殻の一部、例えば頭頂部を任意の大きさの円形に切断することができる切断装置及び切断方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明の切断装置は、円筒型刃物と、この円筒型刃物を回転させる刃物回転部と、円筒型刃物の位置を変更する刃物位置制御部とを備えたことを特徴とする。

0010

本発明の切断方法は、所定位置に固定し、円筒型刃物を前記卵の長軸方向に沿って移動させながら該円筒型刃物を前記軸を中心に回転させて前記卵の卵殻の一部を切り開くことを特徴とする。

0011

本発明によれば、卵を頭頂部が上向きになるように固定しておき、この卵の上側に円筒型刃物をセットし、円筒型刃物を円筒の中心を軸として回転させ、同時に該卵の頭頂部に押しあてていくことにより、卵殻の頭頂部を円形に切り開く。円筒型刃物の先端は、一様に卵殻にあたり均一の力で押しつけるため、切断に際し卵殻の一部に集中応力が発生せず、従って切断によるクラック発生を防止することができる。

0012

切断された断片は、円筒型刃物の内側に該刃物の円径の大きさのままおさめることができるので、切断により、バラバラにされた細かい卵殻の断片が卵内部に入り込むことがない。

0013

以下、本発明の実施例について説明する。まず、図1図2は卵殻切断装置の全体構成を示すものであり、被切断物である卵5は、支持台3上に設けられた卵を固定するためのホルダ6により、卵殻1の頭頂部7を上向きにして保持されている。卵5はロボットハンド等の手段により、あるいは人の手によって、ホルダ6にセットされる。図3の平面図に示すように、4個のエアーシリンダ8及びスポンジ9を用いて四方から卵5を保持することにより、切断作業中に卵殻を割らないよう工夫がされている。円筒型刃物10は、軸受11を介して該円筒型刃物を回転させるための刃物駆動用モータ12のモータ軸13と接続されている。

0014

円筒型刃物10はステンレス鋼ベースとし、その先端部14は薄肉構造となっており、ダイヤモンド粉末電着された構造となっている。

0015

円筒型刃物10は種々の大きさの外径Dを有するものが予め用意されており、被切断物である卵5にあける開口部の大きさに応じて、そのいずれかを選択することができる。

0016

円筒型刃物10及びモータ12を含む円筒型刃物ユニット18は、ベース15に固定されている。該ベース15の下には、ガイド16が固定されている。このガイドは2本のレール17上を上下、すなわち卵5の長軸方向に移動することが可能である。また、ベース15は、案内板19及びラックピニオン機構部20を介して刃物位置制御用のモータ21に接続されている。

0017

円筒型刃物10と卵5との相対位置は、ベース15に固定された位置限定光センサ30によって検知され、刃物位置情報SAとしてコントローラ32に入力される。位置限定光センサ30は、発光ダイオードによる光30Aが所定位置から反射してきたことを検知することによって物体の接近を検知するものである。31は、ホルダ6によって卵5が所定位置に保持された状態を検知して出力する保持状態検知手段であり、その出力SBもコントローラ32に入力される。コントローラ32は、運転条件を設定する設定情報SC及び位置限定光センサ30や保持状態検知手段31の出力SA,SBに基づいて、駆動モータ12の回転期間回転数n及び、位置制御モータ21の回転時期や回転数Nを制御する信号を生成する。

0018

位置制御モータ21はパルスモータであり、回転数Nを制御する信号がパルスジェネレータ34に加えられ、ドライバ36を介して制御される。位置制御用モータ21の回転数Nを所定のパターンで制御することにより、円筒型刃物ユニット18を任意の位置に止めることも、任意のスピードで上下させることも可能である。

0019

この卵殻の切断装置を操作するときには、まず、卵5の切断される部分を上に向けた状態で、ホルダ6の中心におき、エアーシリンダ8を駆動させてスポンジ9を前進させて、卵を所定の位置に固定する。

0020

次に、卵5が固定された状態で、刃物駆動モータ12により円筒型刃物10を一定の回転数nで回転させる。円筒型刃物10の回転スピードnが所定の速さになったことを確認し、位置制御用モータ21を駆動させ、円筒型刃物ユニット18を下降させる。円筒型刃物ユニット18の下降スピードは、切断条件により決めることができる。

0021

該円筒型刃物ユニット18が下降し、円筒型刃物の先端14が卵殻に接触し、切断が開始される。一例として図4に示すように、S0で起動し、S1〜S2の区間、回転数N1で正方向に回転させて高速(例えば14mm/秒)で刃物ユニット18を下降させる。回転刃物14の先端が卵殻に所定量接近した(例えば1〜3mm手前の)S2地点図5に示すように限定光センサ30で検知し、その地点からS3までの区間、減速し、一旦停止させる。その後S4までの間低速の回転数N2で回転させ、例えば0.4mm/秒の低速で刃物ユニットを下降させる。

0022

円筒型刃物10の先端部は図6の(a)に示すように、が約0.5〜2mm程度の薄肉矩形断面とするのが望ましい。(b)に示すように外径側に突出したテーパ状断面の場合、卵の薄皮5Aが切断されずに残りやすい。従って、薄皮5Aを切断したくない場合にはこのような刃先角θとするのがよい。逆に、先端部が内径側に突出した負の刃先角(−θ)を有する場合には、図6(c)に示すように刃物が卵殻1内に食い込み、割れ易くなる。以上のことから、刃先角θは20゜〜90゜の範囲とするのが望ましい。

0023

円筒型刃物10が、卵殻1の頭頂部7を円形に開口した位置S4で、刃物10の回転を一旦停止させ、同時に円筒型刃物ユニット18の下降を止める。その後刃物10の回転は止めたままモータ21を直ちに逆方向に回転数N1で回転させることにより円筒型刃物ユニット18を高速(例えば14mm/秒)で上昇させ、元の位置S0へ戻して停止させる。卵殻1が開口された位置S4は、直接その位置を検出するよりも、予め位置S3から所定のストローク、例えば卵の殻の厚みに対応した約3〜8mm程度の位置に設定し、モータ21の回転を制御するのがよい。

0024

このようにして、卵殻1の頭頂部7にクラックを発生させないで、円形の穴を開けることができる。卵殻1は切断予定線に沿って正確にコントロールされた切断線102によって、切断片1Aと本体1Bに分割される。しかも、円形に切開いた切断片1Aは、円筒型刃物10の内側におさめたままの状態で、切断作業を終えることができる。

0025

ここで、切断片1Aを円筒型刃物10の内部に確実に補獲する手段として、例えば、図7に示すように円筒型刃物10の内部を負圧にすることが考えられる。つまり、円筒型刃物10に接続されている軸22に通気用の穴23を設けておく。軸22は、軸受24を介して回転することが可能であるが、軸の穴23の上下をOリング25等でシールされている。

0026

円筒型刃物10で、卵殻27の頭頂部を切断するときに、軸の穴23から例えば真空ポンプ28で真空に引くことにより円筒型刃物10の内部と卵殻1で囲まれた空間を負圧に保つことが可能であり、切断された切断片1Aを確実に円筒型刃物10内におさめておくことが可能となる。この切断片1Aは、軸の穴23から空気圧を加えることにより円筒型刃物内から除去される。

0027

以上述べた実施例では、位置制御モータ21によって円筒型刃物ユニット18を駆動するものであるが、円筒型刃物ユニット18を定位置とし、ホルダ6を位置制御モータ21で卵の長軸方向に移動させてもよい。また、処理する卵の数が少ない場合等はホルダ6の代りに手で卵5を保持してもよい。

0028

本発明の効果を図9により説明する。まず、図8に示した従来の方法すなわち、薄い円盤状の刃物を回転させて卵殻側面より切断する場合、一点に集中応力が発生するため、クラックを発生する欠点がある。図8(b)に示すように終端部以外の切断では、切断点周辺に引張り応力が発生しているが、切断除去される卵殻との未切断部分が大きいために、切断力による鶏卵の引張り応力はそれほど大きくはならない。

0029

しかし、終端部の切断では図8(c)及びそのC方向から見た拡大図である図9(b)に示すように、大きな引っ張り応力бTが作用する。実験によれば切断除去される卵殻との未切断部分が小さいために、切断力による応力бTは中間点に比べて約4.8倍と大きくなり、かつ切断部下方に引張り応力が発生している。ここで、硬脆材料は引張り応力により破壊すると考えると、引張り応力の方向は切断点近傍以外では周方向切断方向に平行)にほゞ平行に発生するので、終端部では2か所の切断点より下方にクラックが進展する。最終的にこのクラックは、切断力によるモーメントの影響でより大きく進展し下方先端部がつながり、大きな割れ部106を卵殻側方に発生させて切断が終了する結果となる。

0030

これに対し、本発明の方法によれば、円筒型刃物10の先端が、一様に卵殻1にあたり均一の力で押しつける。卵殻1は、真円ではないために完全に卵殻周上に接触することはほとんどないが、その加工の進展状況から判断して卵殻周上に均等に接触していると考えても支障がない。

0031

切断部付近には、図9(a)に示すように圧縮応力бcが発生する。周方向及び軸方向とも圧縮応力が発生し、離れた部分には周方向に引張り応力、軸方向に圧縮応力が発生する。このことから大きな切断力が作用した場合には、卵殻中央部より軸方向にクラックが発生すると考えられる。しかし切断を行なう場合は、このような大きな力を作用させずに切断を行なうので、切断部付近には小さな圧縮応力бcが作用している。すなわち、図9(a)に示すように集中応力が発生せず、小さな圧縮応力бcのみとなる。しかも、卵殻は引張り応力よりも圧縮応力に対してはるかに強く、微視的なクラック以外にクラックは発生しない。このような理由により、本発明の方法では、切断によるクラックの発生を実質的に抑えることができる。

発明の効果

0032

以上のごとく、本発明の卵殻切断装置は切断により、卵殻の一部を正確な円形に、しかもクラックを発生させず、切断片をバラまくことがなく、クリーンに切断できる。

図面の簡単な説明

0033

図1本発明の卵殻切断装置の一実施例を示す正面図。
図2図1の側面図。
図3図2のA−A断面図。
図4本発明の卵殻切断装置の位置制御モータの運転パターンの一例を示す図。
図5回転刃物位置検出の説明図。
図6円筒型刃物の形状とその効果の関係を説明する図。
図7本発明の卵殻切断装置の他の実施例を示す要部縦断面図。
図8従来の卵殻切断方法を説明する図。
図9本発明の効果を説明する図。

--

0034

1…卵殻、4…薄い円板状の刃物、5…卵、6…ホルダ、7…卵殻の頭頂部、8…エアーシリンダ、9…スポンジ、10…円筒型刃物、11…軸受、12…刃物駆動モータ、13…モータ軸、14…円筒型刃物の先端部、15…ベース(1)、16…ガイド、17…レール、18…円筒型刃物ユニット、19…案内板、20…ラックピニオン機構部、21…位置制御用モータ、22…軸、23…軸の穴、24…軸受、25…Oリング、28…真空ポンプ

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