JP2013052893A - クロスネット自動包装機集中設置式選果包装選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
桃、梨、リンゴ等の選果作業に於いて、果物にクロスネット包装、作業部門が他作業部門の作業効率に対して極めて作業効率が悪く、その結果、施設設計が大幅な排出口増と包装機増設による改善策の選択がなされた。すなわち設備の充実方法として、選別機の大型化を選択した。処理能力の多少の改善は見られたが、設備費、人件費は倍増以上となり、選果コストは増大し、生産者の負担が増加し、大きなマイナスとなっている現在、一日も早い改善策が望まれる。
【解決手段】
クロスネット自動包装機集中設置装置を開発。さらに大面一面選別搬流排出コンベヤー装置の開発により、選別機の小型化だけでなくクロスネット包装箱詰め作業の単純作業化を実現し、作業効率の大幅改善が達成され、選別機械設備費の大幅削減、大幅省力化も実現できる自動包装箱詰めラインの構築を示し、選果コスト大幅削減可能な選果選別装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、選果包装選別装置に関するものである。

現在使用されている２種類の選果設備について簡単に説明します。旧来のバケット式選果設備は、３条のチェーンコンベヤーレーンを装備し、コンベヤーレーン上に１５０ｍｍ角程のバケットが連続して無数設置され、バケットは５０度程に傾斜運動する仕組の可変式であります。人の外観検査により、３条の等級指定レーン上バケットに等級別に載せ分ける、果物投入部作業から始まり、次に搬送される果物は、重量選別装置上を通過し重量別８階級に仕分けられ、各果物受け台上に排出されます。果物を載せたバケットが階級に該当する重量計測器の上を通過する時、装置が作動しバケットは傾斜して果物を果物排出受け台上に転がして排出する選果設備であります。この選果設備に代わり現在次々と入れ替え事業が行なわれているのがフリートレー式選果設備であります。この選果設備は直径１４０ｍｍ程の円形皿型トレーを無数に使用し、無数の各トレーを果物の内部品質等の情報をもとに個別に制御管理する方法で、果物選果投入部から、品質等検知情報管理部、選別排出部をトレーに果物を載せた状態でコンベヤー上にトレーを固定せずフリーの状態で前記３作業部に搬流通過させ選果します。選別情報により流通経路を管理制御を行い排出口に搬送して作業を完了させる仕組の選果設備であります。

農業振興補助金事業として、最近全国の果物生産地で数多く導入されている選果設備がフリートレー式選果設備であります。この選果装置に於いて、近年非常に大型化した上に設備等の導入資金が増大を招いただけでなく、さらに旧設備に比べ選果処理能力、作業効率とも半減する事態を招き、生産農家にとって選果コスト増大が新たな問題として生まれました。この選果設備の問題点を探り、その改善をなし得る技術開発に大きな期待が集まっています。

フリートレー式選果設備がなぜ開発され導入が広く受け入れられたかの理由は、市場よりの強い要望によるもので、それは果物の価値を決める品質の信頼性を高めて頂きたいとの理由からであります。旧来の選果方法である、見た目の判断による等級仕分け方法から新しく検査機器を使用して品質を検査した上で等級仕分けを行う信頼度の高い精密機器を使用した方法になりました。
選果包装箱詰過程で果物をゴロゴロと転がし、出荷後に傷が発見される様な事を防ぐ目的で、作業開始から最終排出箱詰作業までトレーに果物を載せた状態で行う事が可能な方法として、フリートレー選果設備が開発されました。これで市場ニーズには応えられました。しかし、この設備導入は大きな作業効率の低下を招き、生産者側に大きなコスト増加による負担増を招いてしまい、産地振興のためにも、大幅なコスト削減可能な装置の開発が望まれています。

開発ポイントを探るため、バケット式選果設備対フリートレー式選果設備の項目別比較表を示すこととする。
バケット式選果設備


フリートレー式選果設備

前項二つの表に於いて、（B）から（P）の同じ番号同士を比較してみると選果コストを押し上げている原因となる箇所が発見できる。フリートレー式選果設備欄の計画設定処理数の段が示す結果がでていれば何の問題もなかった訳であるが、実稼動実績の段を検証した時、（H）（I）の設計能力が（D）（E）で発揮されていない事が問題点であることを表している。次は（O）が示す選別部の金額に大きな差があることも問題視する必要があると考えられる。（N）については、新機器が必要不可欠なものであるので問題部とは考えられない。現在バケット式選果設備を導入するのであれば、新機器装置は必要である。以上の観点から新しい技術開発の必要な装置が何であるのかが明らかとなる。

特許第３５１６０３６号公報

現行フリートレー式選果設備の不備である装置を探り出し、どの様に改善したら良いかを検討する事が最善である。前項「０００５」の表に示されている数値を検証する事で、フリートレー式選果設備内容を示す表中の（D）（E）の数値が問題点である事を表している。この課題を解決するには、クロスネット包装に関する装置開発が第一に必要である。次に（O）選別装置の設備費の突出した金額が改善の対象となる事を示している。この金額の削減できる新装置の開発が必要な課題である。

果物を３等級８階級に選別することは、２４種別化する事であり、実際の作業現場で生じる現象では、どの等階級種別にどの程度の数の果物が排出されるか分からない状態であるものの、排出される果物は概ね３〜４排出口に数多く集中するのが常である現象を理解すれば、排出口一つ一つの能力向上を計る現行フリートレー選果設備は、一排口に設置する一台の包装機能力を数倍に高める事は不可能なことから、現装置では目的を達成できない。そこで、クロスネット包装機活用の設置場所と方法を変えた装置設計が必要である。従来設計の遊休包装機を多数生む末端果物排出口設置から、クロスネット包装機を集中して設置する方法に変更して行えば、遊ぶ包装機を減らし、設備の小型化が実現できて、稼働率を高める装置を開発できる。連続運転であれば毎時約２，２００個処理可能なクロスネット包装機で１０台程を設置する事によって、稼動ロスを考慮しても十分なクロスネット包装能力のある装置として、クロスネット包装機集中設置装置を開示できる。

次に選別装置の小型化を実現し、設備資金の削減についての解決手段を見つけ出すことであります。まず前項「０００９」での包装機集中設置装置の開発により、次の作業である選別装置部にはクロスネットで包装された果物がトレーに載って搬送されて来ることになります。この事により、大面のコンベヤーレーンを開発し、箱詰作業だけの単純作業を行います。このため一台で現在使用されている設備の何台分もの排出口が設けられる大面コンベヤーは、フリーローラーを主体とした設計となります。勿論トレーの流速を制御する必要があるため、必要な間隔で駆動ローラーを設ける必要もあります。この大面コンベヤーは、低コストで製作可能な利点があり一日も早い開発が望まれます。

現行フリートレー選果設備と、本開発選果設備を処理能力同等である事を前提に、設備の大きさ比較を行えば、次の様な数値となります。現行設備は、幅１０ｍ×長さ７０ｍで、約７００平方メートルの面積が必要となります。一方、本開発設備は、巾１５ｍ×長さ２５ｍで約３８０平方メートルとなり、約半分程の小型設備となります。これは本開発のクロスネット自動包装機集中設置装置部が２．５×１３≒３３平方メートル、大面コンベヤーが５×１３≒６５平方メートルであり、合計約１００平方メートルとなった成果であります。他の効果として、建築物も小さくなり用地も少なくなります。この不必要な資金の削減も大きな効果であるだけでなく、設備の小型化は人員の削減も生み、一人当たりの生産効率も高める相乗効果が生まれます。本開発設備の特にクロスネットの包装作業装置部は、最大包装能力概算で、大玉用１１，０００個毎時、総果物排出数量の５０％から７０％程排出される中玉用２２，０００個毎時、小玉用１１，０００個毎時処理が可能となります。これにより作業が滞る原因を解決し、実稼動すれば従来設備の選果数量は倍加以上となります。本設備装置の開発は生産農家の利益向上に繋がり産地振興に大きな効果があります。

開発効果を立証するために、まず「０００５」で示した同項目の表で示す。
クロスネット自動包装機集中設置・フリートレー式選果設備

前項「０００５」表と「００１２」表のフリートレー式表数値と比較すると、（D）（E）が改善され（J）（K）の人員削減も達成され（A）欄が示す、一人当たりの作業量を示す数値をみれば、作業効率が倍加した事が理解できる。設備投資金額もバケット式並に削減されている事が分かる。いずれにしても選果コスト削減の開発を目指した効果は、数値が示している通りである。産地では毎年、選果機一台あたり約１２万箱位選果処理される選果場が多いので、概算で計算比較をしてみる。
現行フリートレー選果設備では、１２０，０００箱÷５．５５箱／毎時１人＝２１，６００時間×１，０００／時給＝２，１６０万円。２，１６０万円×１０年＝２１，６００万円。設備資金２０，６００万円。合計４２，２００万円。
本開発選果設備では、１２０，０００箱÷１９．４６箱／毎時１人＝６，１７4０時間×１，０００／時給＝６１７万円。６１７万円×１０年＝６，１７０万円。設備資金１４，０００万円。合計２０，１７０万円。
合計金額が示す通り、選果コストが半減している事が理解される。さらに箱単位で、旧来のバケット式選果設備も入れ数値で比較してみると、
現行フリートレー選果設備では、４，２２０万円÷１２万箱＝３５２円／箱
旧バケット式選果設備、２，６６０万円÷１２万箱＝２２２円／箱
本開発選果設備、２，０１７万円÷１２万箱＝１６８円／箱
この数値結果は、クロスネット自動包装機を最大限に活用できる装置が開発できたことで、大幅な選果コストの改善が得られるクロスネット自動包装機集中設置式選果包装選別装置の開発は、生産農家の要望に十分応えられる結果であり産地振興にも貢献できる。

選果工程図 クロスネット自動包装機集中設置部 等階級搬流排出装置 等階級搬流排出装置の一部を示すデッサン 等階級搬流排出装置部の中 空トレー回収装置を一部示すデッサン

図１は、特許第３５１６０３６号を利用しての選果工程を示す。図２は、本開発装置である、クロスネット自動包装機集中設置図とその装置間を搬流するクロスネット包装された果物の流れを示す。図３は、等階級選別搬流の大面コンベヤー装置を示すもので、図４は、図３の具体的に装置の機構説明するためのデッサンを示す。図５は、選別機の果物排出末端停止スポットに残る空トレーの回収方法を示す一部のデッサンである。（１）〜（３３）は、主要部位の呼び名を示す。

図１で表す選果工程の本開発装置部である、クロスネット自動包装機集中設置部。等階級選別搬流排出部について、選果作業の流れに沿って形態開示する。図２で示すのは、クロスネット自動包装機集中設置の一例を示す。（１）は（３）（４）レーンの大玉、中玉の果物包装を行なえる自動包装機を５台縦列に配置。（２）は、（４）（５）レーンの中玉、小玉の果物包装を行なえる自動包装機を５台縦列に配置したことを示す。（３）は大玉、（４）は中玉、（５）は小玉が、搬流するレーンを表し、（６）矢印は、トレーの搬流方向を示す。（２５）は、クロスネット未包装果物を表し、（２６）はクロスネット包装済み果物を表していて、（３２）出口には、装置内を搬流終える間に全ての果物にネット包装が完了した事を表している。

特許第３５１６０３６号の実績連続処理能力数値を元に数値計算を行なうと次のようになる。処理能力数値は、大玉、小玉は専用でそれぞれ５台であるから、２，２００玉×５台＝１１，０００玉／時。中玉は最大１０台であるから、２，２００玉×１０台＝２２，０００玉／時を処理できる。最大処理能力は、２２，０００玉／時となる。実行使用処理能力を７０％とすれば、１５，４００玉／時となり、品質センサー等の処理能力１３，５００玉／時をクリアできる。

図３は、等階級選別搬流排出装置を表す。（７）は等級C、（８）は等級B、（９）は等級Ａの搬流レーンである。矢印の方向で、それぞれ等級分別され大面コンベヤー上で階級別に選別される。（１０‐１）〜（１０‐８）はＡ等級１階級のみのストックレーンを示す。（１１‐１）〜（１１‐８）はＢ等級１階級のみを表し、（１２‐１）〜（１２‐８）はＣ等級１階級のみを表す。（１３）矢印はトレーの搬流方向を表す。（１４）は箱詰め時、果物末端停止スポットで使用済みとなった空トレーの落し込み回収となる所のプレートで、（１５）は末端トレー整列単レーンを表し、（１６）はトレー搬流ストックゾーンである。

図４は、図３を補足するための装置一部デッサンである。（１７）は一面通しの駆動ローラーを表す。（１８）は一面通し軸にセットされたフリーの遊びローラーを示す。（１９）は出荷用ケース。（２０）はトレー滞留防止用駆動回転ポール。（２１）は階級仕分け用仕切り。（２２）は末端トレー整列レーン間仕切りである。（２３）は空トレー回収レーンで、（２４）は空トレーを示す。

図５は、末端部で空トレーとなったトレーを（１４）末端停止スポットのトレー停止保持盤を落し込む可変式設計とする事を示した装置一部デッサンである。（２４）は空トレーで、（２９）はトレー上に果物が存在する事を感知させるセンサー。（３０）は末端停止スポット上にトレーが存在する事を感知させるセンサーで、（２９）センサーでトレー上果物が無くなった事を感知し（１４）が落し込まれ、（２４）空トレーは、空トレー回収レーン上に落とし込まれていく過程を示したものである。

図１で示す品質画像処理管理装置検知計測数値が毎秒５個程度とされていることで、ロス計算で毎時１３，５００個の処理数値をクリアする選果包装選別装置を開示。本発明は、クロスネット包装作業と選別箱詰め作業を分け単純作業化し効率の良い流れ作業となる分業設計とした実施例を示す。手選投入部に毎秒５個程度投入する。果物載ったトレーはデータ管理された情報を基に流路制御されながら、クロスネット自動包装機集中設置装置部に搬流された果物は、図２の（３）（４）（５）、３階級の大玉、中玉、小玉に仕分けされ指定レーン間を搬流する果物が中心レーンにトレー４個、サイドレーンにトレー２個、並列搬流可能な設計とし、毎秒速度５〜２５ｃｍ程度搬流させる。
この装置間に果物を載せたトレーが搬流し終える間、全果物にクロスネットを装着完了させる。次に図３で示す（７）（８）（９）は、３等級選別を実施しているところを示す。これは単レーンのトレー搬流速度を少々減速しクロスネット装着後、トレーの上で不安定となった果物を搬流中にトレー上よりの、落下を防止する目的で、レーンを３等級別に分割し、レーン速度を減速する為の設計である。各等級レーンに搬流される果物は、大きさによる８階級に区分され、（１６）に搬流される。（１６）エリアは、選別が一部の等階級に片寄る選別結果を想定し、この事態を回避する設計であり、箱詰め作業の効率を最大限引き出す為のストックゾーンである。設計上許される限り、ストックゾーンはできるだけ広く設計にする事が理想である。（１５）にトレーを整列させ搬流させるための工夫は（２０）のトレー滞留防止用駆動回転ポールで行うことができる。末端に並ぶ果物排出出口も最大限に設置数を確保する設計とした事で、箱詰め作業処理数を大幅に引き上げる事に成功した。最後に残る空トレーの回収方法の設計では、トレー保持盤の瞬時引き落とし式装置を開発し、選果作業の中でネックとなる事なく回収できる。クロスネット包装済み果物は（１４）に排出され箱詰めされる。

現状の選果設備に比べ、選果設備が小型化できたことによる建築費削減、選果設備費の半減となる大幅な資金の削減を可能とした。選果包装選別作業工程全体が滞る箇所のない選果設備が完成できたことで、一人当たりの作業効率向上が計れた。また選果コストの大幅改善が実現できた。人件費設備費削減も達成された結果、本開発選果設備導入は、生産農家に歓迎され地域農業振興に補助金制度共々、貢献できる。

（１） クロスネット自動包装機 大玉・中玉用
（２） クロスネット自動包装機 中玉・小玉用
（３） 大玉用搬流レーン
（４） 中玉用搬流レーン
（５） 小玉用搬流レーン
（６） トレーの搬流方向
（７） Ｃ等級レーン
（８） Ｂ等級レーン
（９） Ａ等級レーン
（１０‐１ ~ １０‐８） Ａ等級１階級レーン
（１１‐１ ~ １１‐８） Ｂ等級１階級レーン
（１２‐１ ~ １２‐８） Ｃ等級１階級レーン
（１３） トレーの搬流方向
（１４） 空トレー回収部
（１５） 末端トレー整列レーン
（１６） トレー搬流ストックゾーン
（１７） パネル一面通し速度制御用駆動ローラー
（１８） パネル一面通しフリーローラー
（１９） 出荷用ケース
（２０） トレー滞留防止用駆動回転ポール
（２１） 階級仕切用仕切り
（２２） 整理レーン用仕切り
（２３） 空トレー回収レーン
（２４） 空トレー
（２５） 未包装の果物を載せたトレー
（２６） 包装済みの果物を載せたトレー
（２７） 包装された果物
（２８） ３分流レーンの選別機入口
（２９） 果物感知センサー
（３０） トレー感知センサー
（３１） トレー一時停止用ピン
（３２） クロスネット包装装置排出口
（３３） クロスネット包装装置作業者

Claims (2)

1. クロスネット包装作業を行うにあたり、トレー上に果物を載せコンベヤー上を搬流させて、果物の品質等級、階級など、コンピューターで各センサーから得たデータ管理を行い、得たデータを各作業の際必要なデータを利用して行う、通称フリートレー式選果設備に於いて、図２で示す通り、（３）のレーンには、トレーが２個以上並列して搬流可能幅とし、（４）のレーンには、トレーが４個以上並列して搬流可能幅とし、（５）のレーンには、トレーが２個以上並列して搬流可能幅とする。コンベヤー設備のコンベヤー上をトレーが複数並列搬流可能なコンベヤーの搬流速度は、秒速５０〜２５０ミリとする。この規格コンベヤーを３条縦列配置し、データを基に果物の大きさで、大、中、小と３区分され、果物を載せたトレーは、大玉用を（３）のレーンに、中玉用を（４）のレーンに、小玉用を（５）のレーンに流れるよう搬流制御する。３条のコンベヤーレーンの縦間にクロスネット長２段切り替え式自動包装機を縦列に各５台程度２列に配置する。（１）で表す包装機は（３）（４）を流れる大玉、中玉果物包装対応型とし、（２）で表す包装機は（４）（５）を流れる中玉、小玉果物包装対応型とする設備設計により、本装置果物排出部（３２）に於いて、クロスネット自動包装機集中設置包装部を搬流し終える間に、搬流全トレー上果物がクロスネット包装され、次の選別仕分配送装置部に搬送される事を特徴とするクロスネット自動包装機集中設置式選果包装選別装置。
2. フリートレー式選果施設に於いて、クロスネット包装された果物を各トレーが持つデータを基に、３等級に仕分けし、図３、で示す通り、トレーの搬流方向を示す矢印のように３分流させる。この結果、クロスネットで包装された果物が載るトレーが選別装置部に搬流し、（７）のコンベヤーレーンへ等級Ａ果物を、（８）のコンベヤーレーンへ等級Ｂ果物を、（９）のコンベヤーレーンへ等級Ｃ果物をそれぞれ載せたトレーを分流する。それぞれ大きさ８階級に仕分けができる大面階級仕切り板付コンベヤーに流入させ、８階級に分別分流し選果作業最終箱詰めスポット（１４）へ（２６）を搬流出させる大面コンベヤー装置は、排出方向に下向きに傾斜角度１５度前後の傾き斜面を持たせる構造とする。このため、フリーローラーを使用する。（２６）を搬流させることに於いて傾斜面での搬流トレーの不必要な加速度等の現象を制御させるために、速度制御用駆動ローラーをフリーローラー間に適度な間隔で組み込み構成する。搬流されてきた排出口トレー停止保持スポットのトレー上果物を取り上げ、（１９）箱内に箱詰め作業を行い作業は完了する。これらの作業をスムーズに効率よく行うため補助装置を組み込む必要が生まれる。次に補助装置内容を示す。スポット上に果物を載せるトレーが到着すると、果物を検知するセンサー（２９）と、トレーを検知するセンサー（３０）が順次感知させる装置設計とし、果物が取り上げられると（２９）センサーがＯＦＦ信号を発し、トレー保持スポット（１４）盤が図５で示すように下方に瞬開し、空となったトレーは、空トレー回収コンベヤーレーンに落とし込まれ（１４）盤は元の位置に閉盤されると同期して（３１）のトレー停止ピンは外される。これにより順次（１４）上に（２６）が供給される。本選別機は、小型化され作業効率を高めただけでなく、他社装置とはコンベヤー設計が異なるため、製作価格が大幅削減できることを特徴とするクロスネット自動包装機集中設置式選果包装選別装置。