JP2021003744A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく、高速・高効率にサンドイッチなどの柔軟物を切断できる切断装置を提供する。【解決手段】カッター３を切り刃４が水平状態を維持するように下降させ、切断対象物１の切断後に上昇させる昇降機構９と、カッター３を切断対象物１と共に一方向に前進させ、かつ切断対象物１の切断後に一方向に後退させる前後進機構７とを備え、前後進機構７は、カッター３を前進させる速度を、切断対象物１の搬送速度以上の速度と、停止を含む切断対象物１の搬送速度より遅い速度とに切り替えるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、切断対象材に対してカッターを下降させる切断装置に関し、特に搬送中の切断対象材と共にカッターを移動させる切断装置に関するものである。

サンドイッチなどの柔軟材料を切断する装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された装置は、水平に置かれた切断対象物に対して超音波カッターを下降させるいわゆるギロチンタイプの切断装置である。その超音波カッターには直線状の切り刃が形成され、切り刃が水平になった状態で、上下方向に超音波振動するように振動を付与しつつ、そのカッターを切断対象物に対して下降させるように構成されている。その場合、サンドイッチのように切断対象物が柔軟であると、切り刃が当たっただけでは切断が始まらず、幾分押し潰して反力が大きくなった時点に切り刃が切断対象物に切り込んでいく。そのため、切断対象物を変形させてしまうおそれがある。そこで、特許文献１に記載された装置では、カッターを水平方向に往復動させつつ切断を行うように構成されている。

特許第５８７５５０９号公報

上記の特許文献１に記載された装置では、切り刃を切断対象物に単に押し付けるだけでなくスライドさせる（すなわち押し切りおよび引き切りする）ので、切り刃が切断対象物に入り易く、パンなどの柔軟な対象物や鶏肉などの組織の繋がりが強い対象物であっても、容易に切断できる。しかしながら、特許文献１に記載された装置では、カッターをその切り刃の方向に往復動させるためのシリンダーなどの新たな機構を追加して設置する必要があり、設備が大型化したり、設備コストが高騰したりする可能性がある。また、特許文献１に記載された装置は、固定されている切断対象物を切断する装置であり、そのため、切断対象物を切断位置にセットし、また切断後に取り去る間、カッターを停止させておくことになるので、高速・大量処理には適さず、改良すべき余地が多分にあった。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、サンドイッチなどの複数種類の材料が混在している対象物であっても、設備を大型化することなく、高速・高効率に切断することのできる装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、所定の一方向に水平に搬送される切断対象物の上方に配置されたカッターが前記一方向を向く直線状の切り刃を有し、搬送中の前記切断対象物に対して前記カッターを下降させることにより前記切断対象物を切断する切断装置において、前記カッターを前記切り刃が水平状態を維持するように下降させ、前記切断対象物の切断後に上昇させる昇降機構と、前記カッターを前記切断対象物と共に前記一方向に前進させ、かつ前記切断対象物の切断後に前記一方向に後退させる前後進機構とを備え、前記前後進機構は、前記カッターを前進させる速度を、前記切断対象物の搬送速度以上の速度と、停止を含む前記切断対象物の前記搬送速度より遅い速度とに切り替えるように構成されていることを特徴としている。

本発明では、前記切り刃の刃渡りは、前記切断対象物の切断箇所の長さより長くてもよい。

本発明では、前記カッターと前記切断対象物との前記一方向の速度差による前記カッターの前記切断対象物に対する相対移動量は、前記カッターの前記一方向での先端部と後端部とが前記切断対象物の内部に入らない量とされていてよい。

本発明においては、前記カッターに付着している異物を擦り取るスクレーパーを更に備えていてよい。

本発明によれば、カッターを切断対象物に向けて下降させる過程で，一定方向に搬送されている切断対象物に対してカッターを追従させて前進させる。その前進のための機構は、切断対象物に同期させてカッターを前進させるのではなく、切断対象物の速度以上の速度と、停止を含む低速とに、カッターの速度を切り替えるように構成されている。したがって、切り刃は、切断対象物に対して単に押し込まれるだけでなく、切り刃の方向にスライドさせられるので、すなわち引き切りや押し切りを行うので、柔軟な材料であっても迅速かつ容易に切断することができる。

また、本発明では、切断対象物を搬送しつつカッターによって切断するので、切断箇所への切断対象物の搬入、および切断箇所からの搬出を、カッターの昇降および前後進と並行して行うことが可能になり、切断作業の高速化・高効率化を図ることができる。さらに、カッターの前進速度をこのように切り替える前後進機構は、カッターを切断対象物に追従させて前進させるために設けられている機構であるから、その機構の動作速度あるいは制御内容を変更するだけで、上述した切断を実行できる。すなわち、前後進機構は、カッターを切断対象物に追従させて前進させる機能と、押し切りもしくは引き切りを行ういわゆる切断補助機能とを兼ね備えている。そのため、新たに設備を追加する必要が殆どなく、設備の大型化や高コスト化を避けつつ、高速・高効率の切断を達成することができる。

また、本発明では、カッターを切断対象物に対して前進・後退させるとしても、切り刃の刃渡りが切断対象物よりも長く、またカッターの前進速度が決められているので、切り刃の前端部や後端部が切断対象物の中に入り込んだり、そのために切り刃の端部が切断対象物に引っ掛かったりすることを回避できる。その結果、切断対象物を確実に切断できるだけでなく、切断対象物の姿勢あるいは向きが変化して、後工程での処理に支障を来すなどの事態を未然に防止することができる。

さらに、本発明では、カッターが元の位置に上昇する過程で、スクレーパーがカッターに接触して異物を擦り取るので、後続の切断対象物に異物が付着してしまうことを防止することができる。なお、スクレーパーは、カッターから擦り取った異物を予め定めた箇所に排出するための機構あるいは自己洗浄機能を有していることが好ましく、その機構は、排出用スクレーパーであってよく、また自己洗浄機能は吸引（バキューム）洗浄機能であってもよい。

この発明に係る切断装置の一例を示す正面図である。 この発明に係る切断装置の一例を示す側面図である。 この発明に係る切断装置の一例を示す平面図である。 カッターの軌跡の一例を示す線図である。 スクレーパーを説明するための側面図である。

つぎに、本発明を実施例を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明を具体化した場合の一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

図１ないし図３は、本発明に係る切断装置を概略的に示しており、搬送中の切断対象物１を切断するように構成されている。その切断対象物１は、一例として食パンによって具材を挟み込んだサンドイッチであり、ベルトコンベヤなどのコンベヤ２によって一定方向に水平に搬送される。その切断対象物１を切断するカッター３がコンベヤ２の上方に配置されている。

カッター３は、例えば超音波カッターであり、全体として矩形状をなし、下端エッジ部が直線状の切り刃４となっている。カッター３は、その切り刃４が切断対象物１の搬送方向に一致するように配置されている。なお、切り刃４の刃渡り（長さ）Ｌ4は、切断対象物１の搬送方向での長さＬ1より長く、したがって切り刃４の前端部および後端部が切断対象物１の中に入り込まないようになっている。

カッター３は、コンベヤ２上の切断対象物１に対して昇降し、また切断対象物１と共に前進した後、後退する。そのための機構について説明すると、コンベヤ２の上方には、切断対象物１の搬送方向に向けた一対のガイドレール５が設けられている。そのガイドレール５上には、左右両端部をそれぞれのガイドレール５に載せたトラバーサー６が、切断対象物１の搬送方向と同方向に前後動できるように配置されている。一対のガイドレール５のうちの一方のガイドレール５は、トラバーサー６の移動方向を規制した状態でトラバーサー６の一方の端部を支持するように構成され、また他方のガイドレール５はトラバーサー６の他方の端部を単に走行可能に支持している。

トラバーサー６の移動方向を規制している一方のガイドレール５の端部には、駆動装置７が設けられている。この駆動装置７は、要は、トラバーサー６を切断対象物１の搬送方向に向けて前後動させるための装置であればよく、エア式あるいは電動式のシリンダ、チェーンやベルトなどの巻き掛け伝動装置、送りねじ装置など、必要に応じて適宜の形式の装置を採用することができる。図には駆動装置７としてシリンダを示してあり、そのロッド７ａがトラバーサー６に連結されている。なお、この駆動装置７は、ロッド７ａの伸縮すなわちトラバーサー６の前進・後退の制御だけでなく、移動速度やストローク量などを適宜に制御できるように構成されている。これらトラバーサー６および駆動装置７が本発明における前後進機構に相当している。

カッター３は、切断対象物１に対して上下に超音波振動するように構成されており、カッター３はそのような振動を付与する加振器８に吊り下げた状態で加振器８に取り付けられている。より具体的に説明すると、トラバーサー６は、前記ガイドレール５より幾分下側でかつガイドレール５の間で前記切断対象物１の搬送方向に突出した保持アーム部６ａを有している。その保持アーム部６ａに二本のシリンダ９が所定の間隔を空けて、下向きに取り付けられており、それらのシリンダ９によって加振器８（すなわちカッター３）が吊り下げられている。このシリンダ９が本発明の昇降機構に相当している。

上記の駆動装置７とシリンダ９とは、図示しないコントローラによって個別に制御されるように構成されている。したがって、カッター３は、駆動装置７による前後方向の動作と、シリンダ９による上下方向の動作とを複合させた運動を行う。シリンダ９による上下動作は、切断対象物１に切り刃４がほぼ接触する切断開始位置からの連続した下降と、切り刃４がコンベヤ２の上面にほぼ接触する下限位置での停止、その後の復帰のための上昇であり、切断過程での動作は、単純な上下動である。これに対して、搬送方向の動作は、切断対象物１の搬送方向への前進と、搬送途中の切断対象物１に対する相対的な後退との繰り返し動作である。その最も典型的な動作は、切断対象物１の搬送速度以上の速度での前進と、停止あるいは切断対象物１の搬送速度より遅い前進とを切り替えて繰り返す動作である。なお、このような速度の異なる動作を交互に行うように構成してもよい。そのような動作の軌跡（切り刃４の中心位置の軌跡）の一例を図４（ａ）および（ｂ）に示してある。なお、図４（ａ）は、切断装置における適宜の点を原点とした絶対座標での軌跡であり、（ｂ）は切断対象物１の適宜の位置を原点とした座標系での軌跡である。

切断対象物１の搬送方向における切断対象物１の移動速度（搬送速度）とカッター３の前記搬送方向における速度との差、およびその速度差が生じている時間によって、カッター３が切断対象物１に対して前記搬送方向に移動する（スライドする）長さが決まる。本発明に係る上記の切断装置では、その長さが、カッター３における刃渡りと切断対象物１の長さ（搬送方向での長さ）との差（余裕長さ）以下とになるように、カッター３の搬送方向での速度あるいは停止時間が設定されている。すなわち、カッター３が切断対象物１に対してスライドしても、カッター３の前端部および後端部が切断対象物１の中に入り込まない範囲で、カッター３が切断対象物１に対して相対的にスライドするように構成されている。これは、カッター３の前端部や後端部が切断対象物１に引っ掛からないようにするためである。

図４（ａ）に示すように、カッター３はコンベヤ２の上面に達した後（切断対象物１を切断した後）に上昇し、かつ後退移動する。その上昇の経路の途中でかつ切断対象物１に干渉しない位置にスクレーパー１０が配置されている。スクレーパー１０は、切断対象物１を切断することによって付着した具材などの異物を擦り取るためのものであって、前述したガイドレール５や適宜のフレームにブラケット（それぞれ図示せず）を介して保持されている。

スクレーパー１０は、図５に示すように、シリコンゴムなどの柔軟でかつ弾力性のあるブレード１０ａを有し、カッター３（特に切り刃４に近い箇所）を左右両側から挟み付け、その状態でカッター３が上昇することにより、カッター３の両側面を擦るブレード１０ａによって擦るように構成されている。したがって、カッター３が到達する以前では、ブレード１０ａ同士の間隔が開いており、カッター３が上昇してきてブレード１０ａの間に入った時点に各ブレード１０ａが閉じてカッター３を挟み付け、カッター３がブレード１０ａ同士の間から抜け出た後に、ブレード１０ａ同士の間隔が開くように構成することが好ましい。なお、スクレーパー１０は、ブレード１０ａが開閉する構成以外に、閉じているブレード１０ａの間にカッター３が押し入る構成であってもよい。

カッター３から擦り取った異物はスクレーパー１０に付着する。その異物の量が増えて後続の切断対象物１に落下するなどのことを避けるために、スクレーパー１０から異物を予め定めた箇所に排出する手段を設けることが好ましい。当該手段は、スクレーパー１０のブレード１０ａを擦って異物を取り除く適宜のスクレーパーであってよく、あるいはブレード１０ａの近傍に吸引口を開口させて設けたバキュームクリーナなどであってもよい。また、スクレーパー１０は切り刃４の全体を擦る大きさを有している必要はなく、異物が付着する箇所が決まっている場合には、当該箇所を含む所定の範囲を擦るようにスクレーパー１０を構成してもよい。

上述した構成の切断装置では、カッター３が所定の限定位置に上昇している状態で、そのカッター３の下方に切断対象物１がコンベヤ２に載って移動してくると、カメラなどの適宜のセンサで切断対象物１の位置が取得される。切断対象物１がカッター３の直下に移動した状態で、カッター３の下降が開始される。なお、切断装置が起動された状態では、加振器８によってカッター３が超音波振動している。カッター３は、当初、下降すると同時に、切断対象物１と同速度で前進しており、したがって切断対象物１に対してはカッター３は真っ直ぐ下降することになる。切り刃４が切断対象物１に接触した後は、カッター３の前進速度が前述したように制御され、その結果、カッター３はその切り刃４を切断対象物１に対して押し下げるだけでなく、切り刃４の方向にスライドする。したがって、切断対象物１をいわゆる押し切りあるいは引き切りするので、超音波振動していることと相まって切断対象物１の柔軟性などの特質に拘わらず、切断対象物１をスムースに切断することができる。このように、切断対象物１を押し切りあるいは引き切りする動作は、カッター３を切断対象物１と共に搬送方向に移動させるための駆動装置７によって行う。すなわち、駆動装置７は、カッター３を切断対象物１に追従させて前進させる機構と、押し切りもしくは引き切りを行ういわゆる切断補助機構とを兼ねるから、切断を保持するためだけの機構を設けるのとは異なり、装置全体としての構成を小型化、低コスト化することができる。

こうして切り刃４がコンベヤ２の上面に達すると、カッター３はコンベヤ２と同期して前進させられる。切断対象物１をその下面まで確実に切断するためである。その後、カッター３は元の上限位置に向けて上昇および後退させられる。すなわち、この発明に係る切断装置では、切断対象物１の搬送と切断とを同時に実行するので、切断対象物１を切断して後工程に送るのに要する時間を短縮し、高効率化を図ることができる。

また、上記のようにして切断対象物１を切断し、またカッター３を元の位置に復帰させる過程で、後続の切断対象物１がカッター３の下方に向けて搬送されている。したがって、カッター３が元の上限位置に戻った時点、もしくはその直後に、後続の切断対象物１がカッター３の直下に送り込まれるので、インターバルを特に置くことなく、次の切断作業を開始することができる。この点においても、高効率化を図ることができる。

カッター３は、切断を終了して元の位置に向けて上昇する過程で、スクレーパー１０を通過する。その場合、スクレーパー１０に到達したカッター３をスクレーパー１０のブレード１０ａが両側から挟み付けるので、カッター３が上昇することにより、ブレード１０ａがカッター３を擦り、その切り刃４の近傍に付着している異物がスクレーパー１０によって擦り取られる。したがって、先行する切断工程でカッター３にソースやマヨネーズなどの異物が付着したとしても、その異物は、後続する切断工程の前にカッター３から取り除かれるので、切断対象物１に異物が付着することが回避される。また、スクレーパー１０で擦り取った異物は、排出用スクレーパーや吸引洗浄器などによって所定の箇所に排出されるので、切断を行う環境が汚れたり、異物除去のために切断作業が中断されたりするなどの事態を回避できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されないのであり、スクレーパーから異物を排除するための機構は、例えばスクレーパーを振動させて異物を落下させる機構であってもよい。その場合、異物がコンベヤの上に落下する可能性があるので、切断対象物がスクレーパーの下方から移動し、コンベヤ上の切断対象物同士の間の上方にスクレーパーが位置したタイミングでスクレーパーを振動させて、異物を切断対象物同士の間に落下させることが好ましい。

１…切断対象物、 ２…コンベヤ、 ３…カッター、 ４…切り刃、 ５…ガイドレール、 ６…トラバーサー、 ６ａ…保持アーム部、 ７…駆動装置、 ７ａ…ロッド、 ８…加振器、 ９…シリンダ、 １０…スクレーパー、 １０ａ…ブレード。

Claims (4)

1. 所定の一方向に水平に搬送される切断対象物の上方に配置されたカッターが前記一方向を向く直線状の切り刃を有し、搬送中の前記切断対象物に対して前記カッターを下降させることにより前記切断対象物を切断する切断装置において、
   前記カッターを前記切り刃が水平状態を維持するように下降させ、前記切断対象物の切断後に上昇させる昇降機構と、
   前記カッターを前記切断対象物と共に前記一方向に前進させ、かつ前記切断対象物の切断後に前記一方向に後退させる前後進機構とを備え、
   前記前後進機構は、前記カッターを前進させる速度を、前記切断対象物の搬送速度以上の速度と、停止を含む前記切断対象物の前記搬送速度より遅い速度とに切り替えるように構成されている
   ことを特徴とする切断装置。
   
2. 請求項１に記載の切断装置において、
   前記切り刃の刃渡りは、前記切断対象物の切断箇所の長さより長いことを特徴とする切断装置。
   
3. 請求項２に記載の切断装置において、
   前記カッターと前記切断対象物との前記一方向の速度差による前記カッターの前記切断対象物に対する相対移動量は、前記カッターの前記一方向での先端部と後端部とが前記切断対象物の内部に入らない量とされていることを特徴とする切断装置。
   
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の切断装置において、
   前記カッターに付着している異物を擦り取るスクレーパーを更に備えていることを特徴とする切断装置。

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