JP3587459B2 - 食品成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品成形装置、より詳しくは、パン生地、饅頭生地等の外皮材によって、餡、調理した肉・野菜等の内材を確実に包み込み成形することができる食品成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうした外皮材によって内材を包み込む食品成形に関する技術としては、従来より内材を棒状にしてその外側に外皮材を筒状にしたものを連続して形成し、シャッタ機構の開閉動作により絞り込んで成形切断することが行われてきている（例えば実公昭６３−２９４３３号公報）。しかしながら、上述したパン生地等の発酵性の生地を外皮材として用いる場合筒状に形成することは外皮材に加圧、捻りなどが加わって生地がダメージを受けてしまい、成形切断後に生地が十分膨らまなくなり、外皮材が弾性のない硬い食品になってしまうため、その成形加工は人間の手で行っているのが現状である。こうした外皮材の筒状形成を避けてシート状の外皮材で食品成形を行う方法も提案されている。例えば、実公平７−１８２９９号公報では、カップ内にパン生地及び餡を入れ、封止ゲートによりパン生地を封止した点が記載されている。また、特開２０００−５０８５４号公報では、上面が開口したカップ状の雌型の内壁面に沿って外包材を椀状に形成し、この椀状に形成した外包材の内部に内材を供給した後、外包材の上縁部を複数のシャッタ片から成るシャッタで絞ることによって外包材の上縁部を封着して内材を包み込んだ点が記載されている。そして、シャッタ片で外包材を絞って封着する際に、雌型の開口部にプラグを配置することによって、絞った外包材のシャッタ片上方への突出防止を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなシート状の外皮材を用いて成形を行う場合、成形する食品の大きさによって外皮材の大きさが異なったり、同じ大きさでも外皮材の形状にバラツキがあることを考慮する必要がある。これは、外皮材をシート状に形成するために一対の回転ローラにより圧延する場合が多いが、生地に柔軟性があることから、外皮材の形状を一定にすることが困難なためである。しかしながら、上述したシート状の外皮材を用いた従来の食品成形方法では、こうした外皮材の形状の変化に十分対応できない。例えば、実公平７−１８２９９号公報では、カップを用いているため、その開口領域が予め決まっており、大きな食品を成形する場合外皮材及び内材がともに大きくなると、封止ゲートで封着する際に封止ゲート上面から生地がはみ出してしまうおそれがある。生地支え高さ調整機構を設けて製品の容積の大小に対応する点が記載されているが、カップ内での調整に限られるので、十分な調整ができるとはいえない。成形する食品の大きさにより大きいカップに替えることも考えられるが、量産工程において、多品種の食品を生産する場合いちいちカップを交換することは現実的でない。また、カップ内に生地片がカップ周縁に載置された後封止ゲートで閉鎖して封着するようにしているが、封止ゲート同士を突き合わせて封着しているため、生地片の形状にバラツキがあると、封止ゲートの上から余分な生地片がはみ出して分離し滓として残ってしまう場合が生じることは避けられない。こうしてはみ出した生地は封止ゲートにより分離されて、封止ゲートの上面又は落下して装置内部に滓として残ることになり、残った生地の滓は取り除かないと、食品の中に入ると不良品になってしまい、また、装置の中に入り込み故障の原因にもなる。こうした問題に対処するために、予め生地片の形状を揃えることが考えられるが、そのための工程ラインが追加することで製造時間が長くなるとともに生地の受けるダメージも多くなってしまう。特開２０００−５０８５４号公報でも、同様にカップ状の雌型を用いており、上述したように、カップを用いて成形している以上外皮材及び内材の大きさへの対応には限界がある。また、シャッタ同士を突き合わせて封着動作を行う際に生じる生地のはみ出しを避けるため、プラグによって外皮材の突出防止を図っているものの、プラグが上下動により位置設定されるため、シャッタの閉動作の際にシャッタの間に挟まれた生地がシャッタの閉鎖によりシャッタ上部に押出されてはみ出すおそれがある。以上のように、カップ等を用いて成形することは、それによって制約を受けてしまい、大きさ、形状及び特性が一定しない生地に柔軟に対応することができず、また、シャッタの突合せによる生地の封着動作は生地のはみ出しや分離が生じやすい欠点がある。
【０００４】
本発明は、従来の食品成形装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、成形する食品の外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に簡単に対応でき、外皮材の受けるダメージを少なくして確実に外皮材で内材を包み込み成形することができる食品成形装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る食品成形装置は、複数のシャッタ片から成る第一シャッタと、第一シャッタの下方に配設され、かつ、複数のシャッタ片から成る第二シャッタと、シート状外皮材で内材を包み込むために第一シャッタを動作させるとともに第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるシャッタ制御手段とを備える。
【０００６】
本発明は、上記のような構成を有することで、外皮材で内材を確実に包み込み成形することができるとともに、外皮材の分離による滓の発生を防止できる。すなわち、外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に対応して、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定して両者を協働させて動作させれば、外皮材で内材を確実に包み込み成形ができる。そして、第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるため、シャッタ片同士を突き合わせることなく外皮材の周縁部を確実に寄せ集めて封着することができ、従来技術のような外皮材の分離による滓の発生も防止できる。すなわち、シャッタ片は、従来技術のように往復揺動するのではなく互いに回転動作して開閉するため、回転して外皮材の封着動作を行った後そのまま回転することで開口することから、シャッタの突き合せによる外皮材のはみ出し及び分離が避けられる。
【０００７】
また、前記シャッタ制御手段は、内材がシート状外皮材に配置された状態で第一シャッタを動作させる第一シャッタ制御手段と、前記第一シャッタの動作開始後に前記第二シャッタの動作開始タイミングを制御するとともに前記外皮材の周縁部を封着するように前記第二シャッタを動作させる第二シャッタ制御手段とを備えることが好ましい。このように、下方に配設した第二シャッタよりも第一シャッタを早く動作させることで、シート状外皮材の寄せ集めから封着動作までの一連の動作をスムーズに行うことができる。
【０００８】
また、外皮材を椀状に形成することで、シャッタによる外皮材の寄せ集めから封着動作をスムーズに行うことができる。外皮材の椀状形成は、第一シャッタを開口させた状態で、第二シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませてもよく、また、第一シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませてもよい。椀状形成は、後述するように積極的に外皮材を湾曲させてもよいし、外皮材に内材が載置されることでその自重で湾曲させてもよく、いずれにしても外皮材が椀状形成されればよい。第一シャッタを開口させた状態で、第二シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませて椀状形成を行う場合には、外皮材の縁部を第二シャッタのシャッタ片上に保持することが好ましい。こうすることで、外皮材の椀状形成を確実に行うことができる。また、第二シャッタのシャッタ片上に配置された受け部材に外皮材を供給し、外皮材の縁部を受け部材上に保持するようにしてもよい。外皮材の縁部を保持する場合に部分的に保持してもよく、保持手段に部分的に保持するための突出部を設けて部分的に保持することができる。こうすることで、シャッタにより封着した部分の外皮材の肉厚を薄くすることができる。外皮材を椀状に形成する場合、第二シャッタのシャッタ片を開口させて、その開口部に外皮材形成手段を進入させることで外皮材の中央部を窪ませてもよく、また、その開口部から外皮材形成手段により外皮材の中央部を引き出すことで外皮材の中央部を窪ませてもよい。外皮材形成手段は、外皮材を第二シャッタの開口領域に押し込む押込み手段または外皮材を第二シャッタの開口領域で吸引する吸引手段でもよい。押込み手段は、前記内材を供給する内材供給手段を備えてもよく、こうすることで、成形処理をより効率的に行うことができる。このように、シャッタ片を用いて外皮材の椀状形成を行うと、椀状形成後シャッタ工程を直ちに行うことができ、また、椀状形成のためのスペースも別途設ける必要がなくなる。
【０００９】
また、外皮材を椀状に形成する前に、第一シャッタを動作させて、外皮材の位置を調整することが好ましい。こうすることで、外皮材を供給した後のシャッタ片上の位置ずれが予め修正され、より確実な成形処理を行うことができる。また、第二シャッタの下方に、外皮材を支持する支持手段を備え、少なくとも前記シャッタ工程の間外皮材を支持することが好ましい。こうすることで、シャッタ工程の間外皮材をより安定した状態に保つことができる。さらに、支持手段として、第二シャッタの下方に配設され、かつ外皮材を支持する支持部材と、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段とを備えるようにしてもよい。第二シャッタと支持部材との間の間隔を適宜調整して成形すれば、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。また、第一シャッタ及び第二シャッタを一組として複数組備えるようにしてもよい。こうすることで、成形処理を同時に行うことができるようになり、生産効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて詳しく説明する。
【００１１】
図１において符号１で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片１０・１０…が組み合って開閉可能に構成された第一シャッタである。なお、図２は、図１の面Ｓにおける平面図である。第一シャッタ１は、図１及び図２に示すように、駆動軸１１・１１…に各々固定された各シャッタ片１０がこの駆動軸１１を中心に回転動作して各シャッタ片１０の先端が隣りのシャッタ片１０の側辺を摺動するように構成されており、各シャッタ片１０の両端は先細に形成され、両側に円弧状の側辺が形成されている。図３には、第一シャッタ１の各シャッタ片１０が反時計回りに１回転することにより、シャッタ片１０・１０…の側辺で囲んだ開口領域を開閉させる様子を示している。まず、右隣りのシャッタ片の一方の側辺に先端部を摺動させて反時計回りに回転することで開口領域を狭めていき（図３（ａ））、各シャッタ片の一方の先端が集合することで閉じた状態になる（図３（ｂ））。反時計回りの回転動作をそのまま継続して左隣りのシャッタ片の他方の側辺に先端部が摺動して開口領域が広がり（図３（ｃ）、（ｄ））、さらに反時計回りに回転して右隣りのシャッタ片の他方の側辺に先端部が摺動して開口領域が狭められ（図３（ｅ））、各シャッタ片の他方の先端が集合して再び閉じた状態になる（図３（ｆ））。さらに反時計回りに回転して１回転の動作が完了する（図３（ｇ））。このように、反時計回りの１回転動作中にシャッタの開閉動作を２回行うことができる。
【００１２】
図１において符号２で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片２０・２０…が組み合って開閉可能に構成され、上述した第一シャッタ１の下方に配設された第二シャッタである。第二シャッタ２の各シャッタ片２０は、その上面が第一シャッタ１のシャッタ片１０の下面と隙間の無いように配設される。第一シャッタ１の駆動軸１１と同心状に設けられた駆動中空軸２１・２１…に各シャッタ片２０は固定されており、駆動中空軸２１を中心に反時計方向に回転動作して各シャッタ片２０の先端が隣りのシャッタ片２０の側辺を摺動するように構成されており、これらシャッタ片２０・２０…の側辺で囲んだ開口領域を第一シャッタ１と同様に開閉させる。
【００１３】
シャッタ片１０及びシャッタ片２０の形状は、その上面及び下面については側辺を円弧状とした先細の両端を有する形状とし、側面はシャッタ辺１０では上面及び下面とほぼ垂直に形成されるが、シャッタ片２０では下面が上面に対して駆動軸を中心に所定角度回転した位置にあって側面は両者の間を連続する斜面となるように形成される。
【００１４】
図４は図１の面Ｕにおける平面図で、第一シャッタ１のシャッタ駆動機構を示している。図１及び図４に示すように、第一シャッタ１の駆動機構は、各駆動軸１１の下端部に固定されたスプロケット１２と、モータ１６の回転軸に固定された駆動スプロケット１４と、スプロケット１２及び駆動スプロケット１４に装着されたチェーン１３とで連結してモータの回転を駆動軸１１に伝達している。したがって、モータ１６を反時計回りに適宜回転制御させることで第一シャッタ１は図３に示すような開閉動作を行う。また、チェーン１３はテンションスプロケット１５によってその張力を調整されるようになっている。図５は図１の面Ｔにおける平面図で、第二シャッタ２のシャッタ駆動機構を示している。図１及び図５に示すように、第二シャッタ２の駆動機構は、各駆動中空軸２１の下端部に固定されたスプロケット２２と、モータ２６の回転軸に固定された駆動スプロケット２４と、スプロケット２２及び駆動スプロケット２４に装着されたチェーン２３とで連結してモータの回転を駆動中空軸２１に伝達している。したがって、モータ２６を反時計回りに適宜回転制御させることで第二シャッタ２は第一シャッタ１と同様に開閉動作を行う。また、チェーン２３はテンションスプロケット２５によってその張力を調整されるようになっている。
【００１５】
図１において符号３で指示するものは、外皮材を椀状に形成するための押込み手段である。本実施形態の押込み手段３は、図１に示すように、ステー３１に固定された押込み部材３０と、このステー３１を上下動させる送りねじ機構３２と、この送りねじ機構３２を駆動するモータ３３とから構成されており、このモータ３３の回転方向、回転角度等を制御することによって押込み部材３０を適宜に上下昇降させる。改めて詳述するが、この押込み部材３０を下降させて第二シャッタ２の開口領域に進入させることにより、第二シャッタ２のシャッタ片２０上に供給したシート状外皮材の中央部を窪ませて椀状に形成するのである。
【００１６】
また、本実施形態では、外皮材を椀状に形成すると共に椀状形成した外皮材の底部に内材を供給する内材供給手段を備えている。即ち、押込み部材３０は、下端に内材を吐出するための吐出孔を備えた筒体により構成されており、この吐出孔を開閉するための弁４０が内装されている。そして、ホッパ４５内へ投入した内材を、従来公知のポンプ４４により供給パイプ４３を通じて押込み部材３０の筒内へ圧送し、前記ステー３１に固定されたエアシリンダ４２の駆動によりロッド４１を介して弁４０を上下動させることで、吐出孔を適宜開閉して椀状形成した外皮材の底部に所要量の内材を供給する。
【００１７】
図１において符号５で指示するものは、外皮材の縁部を第二シャッタ２上に保持する保持手段である。保持手段５は、押込み部材３０を囲むように設けられた複数の通孔を有するリング状のステー５２、このステー５２の通孔に上下スライド可能に挿嵌され、上端にステー５２に係止可能な頭部を備えた複数の支持ロッド５１、この支持ロッド５１の下端に固定されるとともに押込み部材３０を囲むように設けられたリング状の押え部材５０、ステー５２を上下動させるエアシリンダ５３を備えている。押え部材５０とステー５２との間には、各支持ロッド５１に被嵌され、押え部材５０を下方へ付勢するためのコイルばねが設けられており、押え部材５０が常時下方に付勢されるようになっている。したがって、エアシリンダ５３によってステー５２を下降させることで、押え部材５０を第二シャッタ２のシャッタ片２０上の外皮材に押し付けることができる。
【００１８】
図１において符号６で指示するものは、第二シャッタ２の下方に配設され、外皮材を支持するための支持手段である。支持手段６は、図１に示すように、支持部材６０と、この支持部材６０によってベルトが上下動されるベルトコンベヤ６３とから構成されている。支持部材６０は、支持ロッド６１を介してラック−ピニオン機構６２に連結され、モータ６４によりラック−ピニオン機構６２が駆動されることで支持ロッド６１を介して適宜に上下動して第二シャッタ２との間隔が調整される。本実施形態では、支持間隔調整手段として、支持ロッド６１、ラック−ピニオン機構６２、モータ６４及び後述するモータ６４のモータ制御手段が含まれる。
【００１９】
図６には、第一シャッタ制御手段、第二シャッタ制御手段及びモータ６４のモータ制御手段を示す。第一シャッタ制御手段は、モータ１６を駆動制御するモータ制御装置１７、モータ１６の回転方向、回転角度を検出する検出器１８及びモータ１６の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。第一シャッタ１の上方には外皮材の有無を検出する光センサ７２が設けられており、光センサ７２からの出力信号は検出器７１で処理され、設定器７０に入力される。そして、設定器７０は検出器７１からの検出信号と設定された駆動データとに基づき設定信号をモータ制御装置１７に入力する。モータ制御装置１７は、設定信号により設定された開始タイミングでモータ１６の回転を開始させ、検出器１８からの検出信号に基づきモータ１６の回転を設定信号に従って制御する。
【００２０】
第二シャッタ制御手段は、モータ２６を駆動制御するモータ制御装置２７、モータ２６の回転方向、回転角度を検出する検出器２８及びモータ２６の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器７０から設定信号がモータ制御装置２７に入力されると、モータ制御装置２７は、設定された開始タイミングでモータ２６の回転を開始させ、検出器２８からの検出信号に基づきモータ２６の回転を制御する。
【００２１】
モータ６４のモータ制御手段は、モータ６４を駆動制御するモータ制御装置６５、モータ６４の回転方向、回転角度を検出する検出器６６及びモータ６４の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器７０から設定信号がモータ制御装置６５に入力されると、モータ制御装置６５は、設定された開始タイミングでモータ６４の回転を開始させ、検出器６６からの検出信号に基づきモータ６４の回転を制御する。
【００２２】
以下、図７〜図１５を参照しながら本実施形態の食品成形装置による食品成形工程について説明する。図７（ａ）〜図１５（ａ）は、それぞれ図７（ｂ）〜図１５（ｂ）に示す各工程での第一及び第二シャッタの平面図を示している。なお、本実施形態では、外皮材Ｆとしてパン生地を使用し、内材Ｇとして餡を使用した例で説明する。
【００２３】
まず、図６で示される設定器７０に第一シャッタ１、第二シャッタ２及び支持部材６０の動作に関する駆動データを入力し、図７（ａ）に示すように、第一シャッタ１を開口させ、第二シャッタ２を閉鎖させた初期設定の状態におき、図７（ｂ）のように押込み部材３０を上昇させた状態で第二シャッタ２のシャッタ片２０上にシート状の外皮材Ｆを戴置する。図示されていないが、支持部材６０も第二シャッタ２の下方に初期設定の間隔で配置されている。外皮材Ｆが載置されると、図６に示す光センサ７２がそれを検知し、検出器７１から検知信号が設定器７０に入力される。この検知信号に応答して設定器７０から順次設定されたタイミングで駆動制御信号が各モータ制御装置１７、２７、６５に入力される。本実施形態では、外皮材Ｆをシャッタ片２０上に安定的に戴置するため、第二シャッタ２の初期設定の状態を全閉させた状態で外皮材Ｆを載置しているが、この第二シャッタ２を外皮材Ｆが落下しない程度に開口させた状態で外皮材Ｆを載置するようにしても良い。また、シャッタ片２０上に外皮材Ｆを戴置した後、第一シャッタ１のシャッタ片１０を回転動作させて開口面積が縮小した状態にすれば、縮小された開口状態に合わせて外皮材Ｆをセットでき、外皮材Ｆが所定位置に収まるように外皮材Ｆの位置調整を行なうことができる。
【００２４】
次に、図８（ａ）に示すように、第二シャッタ２のシャッタ片２０を時計方向に所定角度回転動作させて、外皮材の大きさ及び内材の量等に対応して予め設定された量だけ第二シャッタ２を開口させるとともに、支持部材６０を上昇させて第二シャッタ２との間隔を予め設定された間隔に調整する。また、エアシリンダ５３を作動させて押え部材５０を下降させ、シャッタ片２０上に外皮材Ｆの周縁部を押し付けて保持する。このように外皮材Ｆの周縁部を保持した状態で、図９（ｂ）に示すように、押込み部材３０を第二シャッタ２の開口部に進入させて外皮材Ｆの中央部を窪ませることにより外皮材Ｆを椀状に形成する。このとき、外皮材Ｆは支持部材６０で支持される位置まで窪み、外皮材を所定の形状に椀状形成することができる。
【００２５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、押込み部材３０を上昇させながら押込み部材３０内の弁４０を上昇させて吐出孔を開くことにより、内材Ｇが吐出されて椀状形成された外皮材Ｆの底部に配置される。所定量の内材Ｇが吐出された時点で弁４０を下降させ吐出孔を閉じる。内材Ｇは、第二シャッタ２の開口部にほぼ一致する領域に広がっている。このように本実施形態では、第二シャッタ２の開口部と支持部材６０の位置調整によって、封着に必要な外皮材の周縁部の幅を保持手段により確保しつつ、内材Ｇの量に対応して外皮材を椀状形成することができる。また、押込み部材３０を上昇させると同時にこの押込み部材３０を通して内材Ｇを供給しているので、押込み部材３０の上昇に伴ってパン生地から成る外皮材Ｆが収縮してしまうのを防ぐことができるとともに、外皮材の形状形成と内材の供給を効率よく行うことができる。そして、押込み部材３０を上昇させて、図１１（ｂ）に示すように、押え部材５０を外皮材Ｆの周縁部から離す。
【００２６】
次に、図１２（ａ）に示すように、予め設定された動作開始タイミングで第一シャッタ１の各シャッタ片１０を反時計方向に回転動作させて、第二シャッタ２のシャッタ片上に位置する外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図１２（ｂ）参照）。そして、図１３に示すように、第一シャッタ１の動作開始後予め設定された動作開始タイミングで第二シャッタ２の各シャッタ片２０が反時計方向に回転動作し、第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆの周縁部をさらに寄せ集めるようにする。このとき、外皮材Ｆの周縁部を内材Ｇに沿って中央に集めることができるので、外皮材Ｆと内材Ｇとの間の空気を逃がしながら外皮材Ｆで内材Ｇを包んでゆくことができる。
【００２７】
そして、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、第二シャッタ２のシャッタ片２０をさらに反時計方向に回転動作させることにより、集めた外皮材Ｆの周縁部を確実に封着して外皮材Ｆで内材Ｇを包み込んだ成形品Ｈを得るのである（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）参照）。このとき、第一シャッタ１は完全に閉じた状態になっているので、外皮材Ｆを第二シャッタ２で封着する際に外皮材Ｆがはみ出すことはない。その後、成形品Ｈを支える支持部材６０が下降してベルト上に成形品Ｈが載置された状態となり、ベルトコンベア６３を駆動して成形品Ｈをベルト搬送する。
【００２８】
このように本実施形態によれば、まず、第一シャッタ１が外皮材Ｆの周縁部を集め（図１３（ｂ）の符号Ａ参照）、次いで下方の第二シャッタ２が、集めた部分（図１３（ｂ）の符号Ａ参照）とは異なる外皮材Ｆの周辺部分（図１３（ｂ）の符号Ｂ参照）を更に集めて封着するので、外皮材Ｆの形状にばらつきがあったとしても、第一シャッタ１により外皮材の周縁部を寄せ集めてから第二シャッタ２の動作により封着するので、外皮材を両シャッタである程度引き伸ばして外皮材の周縁部を確実に封着することができる。
【００２９】
図１５では第一シャッタ１は閉じた状態で停止しているが、第二シャッタ２は反時計回りに回転して閉じた状態になった後もそのまま回転し、第一シャッタ１も第二シャッタ２とともに反時計回りに回転を開始する。そして、図１６（ａ）に示すように、第一シャッタ１の各シャッタ片１０及び第二シャッタ２の各シャッタ片２０は重なるように配列される。第一シャッタ１はこの状態で停止するが、第二シャッタ２はさらに回転を継続して、図１６（ｂ）に示すように再び閉じた状態になって停止し、図７の初期状態になる。
【００３０】
このように、第二シャッタ２のシャッタ片２０は、外皮材Ｆの封着動作の間反時計回りに回転動作を行うので、シャッタ片２０同士が突き合わされることがないため、外皮材Ｆの分離を防止でき、また外皮材Ｆが圧迫されて受けるダメージを軽減できる。
【００３１】
以上が外皮材Ｆにより内材Ｇを包み込み成形するための一連の動作であるが、図９に示すように押込み部材３０を第二シャッタ２の開口領域に進入させずに内材Ｇの吐出により外皮材Ｆの椀状形成を行ってもよい。図１７に示すように、図８と同様に押え部材５０により外皮材Ｆの周縁部を第二シャッタ２の上面に保持し（図１７（ａ））、押込み部材３０が下降して外皮材Ｆに接触しない位置で停止し内材Ｇを吐出する（図１７（ｂ））。外皮材Ｆは内材Ｇの吐出圧力とその自重により湾曲し椀状形成がなされる。そして、図１２〜図１５と同様に第一シャッタ１及び第二シャッタ２が動作して外皮材Ｆの封着動作が行われる（図１７（ｃ）、（ｄ））。
【００３２】
また、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材６０の位置とを調整することで様々な場合に対応することができる。例えば、外皮材Ｆの大きさが所定の大きさより小さい場合外皮材Ｆの寄せ集めを多くする必要があるが、第二シャッタ２の動作開始タイミングを早くすることにより外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。これは、第一シャッタ１の動作中に第二シャッタ２を動作させることにより第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆが戻らない間に第二シャッタ２がさらに寄せ集めて封着するため、確実な封着が可能となる。つまり、第二シャッタ２の動作開始タイミングが早くなるほど外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。逆に、外皮材Ｆの寄せ集めが多すぎる場合には支持部材６０の下方移動開始タイミングを早くすることで、第二シャッタ２の封着動作の際に外皮材Ｆを下方に移動させ、外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。したがって、例えば、外皮材Ｆが伸張性に富む場合には、図１８に示すように第二シャッタ２のみによる封着動作を行うこともできる。すなわち、図１１において内材を押込み部材３０から供給した後（図１８（ａ））支持部材６０を下方に移動させて外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２上面より下に位置するように調整し（図１８（ｂ））第一シャッタ１が閉じた後（図１８（ｃ））第二シャッタ２を動作させて外皮材Ｆの周縁部を封着動作させる（図１８（ｄ））。この場合には、第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第一シャッタ１は、第二シャッタ２から外皮材Ｆがはみ出すのを防止する。
【００３３】
さらに、図１９に示すように、第一シャッタ１と第二シャッタ２との間に、外皮材Ｆを受ける受け部材として薄板８０を挟んでおくと、押え部材５０と薄板８０により外皮材Ｆを確実に保持できる。薄板８０には、図１９（ａ）の平面図に示すような開口部８１が設けられており、開口部８１に上記実施形態のように押込み部材３０を進入させて外皮材Ｆを椀状形成することが可能となる。また、開口部８１の大きさがそれぞれ異なった複数の薄板を備えておけば、成形品の大きさに合わせて薄板を変更するだけで、様々な大きさの成形品に簡単に対応することができる。そして、上述したように、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材６０の位置とを調整することにより外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め及び封着動作が最適になるように調整することができる。また、図１９では、受け部材８０を第一シャッタ１及び第二シャッタ２の間に挟んでいるが、図２０のように第二シャッタ２の下面に隣接して配置することもできる。受け部材８０上に外皮材Ｆを配置し、図１１に示すように内材Ｇを押込み部材３０から供給した後（図２０（ａ））第一シャッタ１を動作開始し続いて第二シャッタ２を動作させて受け部材８０上の外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図２０（ｂ））。第一シャッタ１が閉じた状態になって第二シャッタにより外皮材の周縁部をさらに寄せ集め封着する（図２０（ｃ）、（ｄ））。図２０は、特に、外皮材Ｆ及び内材Ｇが小さいために外皮材Ｆの周縁部に余裕のない場合等に確実に封着動作をすることができる。図２０においても、支持部材６０の位置を調整して第二シャッタ２と支持部材６０との間隔を狭く設定しておけば、外皮材Ｆの周縁部を十分確保するよう設定することもできる。また、第二シャッタ２の動作タイミングを早くすることで外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め量を多くすることもできる。こうした受け部材を用いれば、図７の初期状態で第二シャッタ２を閉じた状態にしておく必要がなくなり、第二シャッタ２を常に反時計回りに回転動作すればよい。したがって、シャッタの動作制御も簡略化することができる。
【００３４】
保持手段５は、外皮材Ｆの縁部を部分的に保持するようにしてもよい。図２１（ａ）では、外皮材Ｆの縁部を部分的に保持するための突出部として、リング状の押え部材５０に押え突起５０ａ・５０ａ・・・を等間隔に形成している。図２１（ｂ）に示すように、押え突起５０ａ・５０ａ・・・を下面になるようにして押え部材５０を外皮材Ｆの縁部に押さえつけることで部分的に保持されるようになる。このように外皮材Ｆを部分的に保持した状態で押込み手段３を押込むと、図２１（ｃ）に示すように、押え突起５０ａ・５０ａ・・・により保持された部分で外皮材Ｆが引き伸ばされ、耳部ｆが形成される。シャッタにより封着動作を行えば、寄せ集められる外皮材Ｆの周縁部の量が減少して、封着部分の肉厚を軽減することができる。ここで、押え突起５０ａ・５０ａ・・・の形状は部分的に外皮材Ｆの縁部を保持可能なものであればよく、図２１（ａ）に示すものに限定されることはない。
【００３５】
次に、上記実施形態において保持手段を省略した別の実施形態を説明する。図２２は、図７〜図１５までの食品成形工程と同様にその食品成形工程を図２２（ａ）から（ｅ）まで順を追って示したものである。まず、第一シャッタ１及び第二シャッタ２をシート状の外皮材Ｆが落下しない程度に開いた状態に設定し、支持部材６０を所定の位置に設定する（図２２（ａ））。なお、第一シャッタ１を閉じた状態にして外皮材Ｆを配置してもよい。次に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２を押込み部材３０が挿入できる程度に開口し、支持部材６０を上方に移動させた後、押込み部材３０を挿入する（図２２（ｂ））。押込み部材３０の挿入により外皮材Ｆは椀状に形成されるとともに押込み部材３０から内材Ｇが供給された後押込み部材３０は上方に退避する（図２２（ｃ））。このとき、外皮材Ｆの周縁部は第一シャッタ１及び第二シャッタ２の開口部に当接した状態になっている。次に、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集め、その後第二シャッタ２が動作を開始してさらに外皮材Ｆを寄せ集めて封着動作を行う（図２２（ｄ），（ｅ））。なお、上記実施形態と同様に第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングを制御することで外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。また、支持部材６０の位置調整により封着に必要な外皮材Ｆの周縁部の量も調整できる。例えば、図２３には、外皮材Ｆの伸張性がよく外皮材Ｆの周縁部の必要量が少なくてよい場合を示している。まず、図２２（ｃ）において支持部材６０を下方に移動して第二シャッタ２との間隔を広げておき、外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２の開口部のみに当接した状態にする（図２３（ａ））。この状態で第一シャッタ１を閉じて第二シャッタ２を閉じれば（図２３（ｂ））、第二シャッタ２のみで寄せ集めるため寄せ集め量が少なくなるとともに第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しも防止できる（図２３（ｃ））。このように、この実施形態では、上述した実施形態と同様に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングの調整と支持部材６０の位置調整とにより外皮材の確実な封着動作ができるとともに、保持手段を省略できるため機構が簡略化でき、その分成形工程の時間を短縮することも可能となる。
【００３６】
上記の実施形態では、第一シャッタ及び第二シャッタを完全に閉じた状態としているが、外皮材を封着することができれば完全に閉じなくてもよい。第一シャッタ１及び第二シャッタ２を完全に閉じない場合の一例を図２４〜図２６に示す。図２４は図１２と同様の工程を示しているが、図２４（ａ）に示すように、第一シャッタ１及び第二シャッタ２は両方の先端が切欠かれた形状となっている。図２５に示すように、第一シャッタ１の各シャッタ片１０の先端を集合させると切欠けた分だけ間隙が生じて閉じた状態にはならないが、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集めることはできる。図２６に示すように、続いて第二シャッタ２のシャッタ片２０を反時計回りに回転させると、同様に完全に閉じた状態とはならないが、寄せ集められた外皮材Ｆの周縁部を封着動作することはできる。第一シャッタ１及び第二シャッタ２が完全に閉じることはないので、外皮材Ｆは分割又は切断されることがなく、封着動作による外皮材Ｆへのダメージも軽減される。
【００３７】
成形品Ｈは、図２７に示すように、上面に突起部Ｃが形成される。突起部Ｃは、図示されないローラー等により押し潰しベルトコンベヤを移動する間に反転させて突起部Ｃを押し潰した個所が底面となるようにすれば、最終的に成形品Ｈの上面は外皮材の滑らかな面に仕上げられる。
【００３８】
また、上述した実施形態では外皮材Ｆを押込み部材３０により椀状形成しているが、押込み部材３０の代わりに支持部材に吸引手段を設けることで椀状形成することもできる。この場合、外皮材Ｆは、第二シャッタ２の開口部から吸引手段により引き出されることになる。図２８〜図３３にその食品成形工程を示す。図２８に示すように、エアシリンダ５３の進退動作に応じて押え部材５０は上下動する。支持部材９は先端に複数の通気孔９０を設けた管状部材９１で構成され、管状部材９１には図示されていない吸排気装置に接続されている。そして、支持部材９は、通気孔９０から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持するとともに通気孔９０から排気することで吸着保持した外皮材Ｆを離すようになる。図２８では、第一シャッタ１が開いた状態に設定され、第二シャッタ２は閉じた状態に設定されており、第二シャッタ２の上面に内材Ｇを配置した外皮材Ｆが供給される。図２９では、第二シャッタ２を開いた状態にした後押え部材５０が下降して外皮材Ｆの周縁部を第二シャッタ２の上面に押え付ける。支持部材９が上方に移動して外皮材Ｆの下面に当接し、通気孔９０から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持する。図３０では、支持部材９が外皮材Ｆを吸着保持した状態で下降することで、外皮材Ｆが第二シャッタ２の開口部から引き出されて椀状に形成される。支持部材９の下方への移動距離は、上述の実施形態と同様に外皮材Ｆの周縁部の必要量を最適にするために調整することができる。図３１では、押え部材５０が上昇して退避し、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める。図３２では、第一シャッタ１が閉じた状態になるとともに第二シャッタ２が動作開始してさらに外皮材Ｆの周縁部を寄せ集めながら封着動作を行う。図３３では、第二シャッタ２が閉じた状態になって封着動作が終了するが、第一シャッタが閉じた状態となっているので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しは防止される。そして、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングは、上述の実施形態と同様に第一シャッタ１の動作開始後の第二シャッタ２の動作開始タイミングを調整することで外皮材の寄せ集め量を調整することができる。
【００３９】
本発明の食品成形装置は、これらの実施形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２として、４枚のシャッタ片を用いているが、シャッタ片の枚数は特に限定されることはなく、第一シャッタ及び第二シャッタでシャッタ片の枚数が異なってもよい。さらに、シャッタの形状についても上記実施例のような形状に限定されない。例えば、図３４に示すように、シャッタ片１０１の先細の先端部を一方の先端のみ形成し、回動軸１０２が１回転する間にシャッタ片１０２が開閉動作を１回行うようにしてもよい。第一シャッタ１の駆動機構についても、上述した実施形態の回転機構だけではなく、例えば往復揺動機構を用いてもよく、上述したように外皮材の配置から封着までの動作を行うことができる駆動機構であれば、特に限定されない。
【００４１】
また、上記実施形態では、第一シャッタ１と第二シャッタ２とは隙間の無いように配設されているが、外皮材の封着動作に支障がなければ、ある程度の隙間は許容される。さらに、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２とも閉じた状態では平面状態になっているが、外皮材を集めることが可能であれば曲面状態になるような各シャッタ片の形状にすることもでき、こうした構成についても種々の変更が可能である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、設定器に第一シャッタ、第二シャッタ及び支持手段の駆動のための制御データを入力しているが、食品成形装置に搬送されてくる外皮材の形状をビデオカメラで画像認識し、認識された形状から制御データを生成し、その形状に合わせて自動的に設定データを変更すれば、よりきめ細かい調整が自動的に行うことができ、外皮材の封着がより確実に行われるようになる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、外皮材Ｆ及び成形品Ｈを支持する支持手段として、平板状の支持部材６０でベルトコンベヤ６３のベルトを上下動させるようにしているが、ベルトコンベヤ６３自体を上下動させてもよい。
【００４４】
上記実施形態では、第一シャッタ及び第二シャッタは１組だけであるが、図３５に示すように複数組設けることも可能である。図３５では、第一シャッタ及び第二シャッタを、第一シャッタのシャッタ片１０３及び第二シャッタのシャッタ片１０４の組と、第一シャッタのシャッタ片１０５及び第二シャッタのシャッタ片１０６の組の２組を並列して配設している。そして、１つのシャッタ片１０３及び１つのシャッタ片１０４を共用するようにしており、こうすることで使用するシャッタ片等の部品を減らすことができる。上記実施形態で説明した押込み部材等の外皮材形成手段、押え部材等の保持手段、ホッパ等の内材供給手段、支持部材等の支持手段は、配設する組数に応じて設ければよい。このように複数組の隣接するシャッタ片の駆動軸を共通化していけば、３組以上でも同様に並列配置していくことができ、同時に複数の成形処理が可能となる。したがって、生産効率が大幅にアップするとともに、駆動軸の共通化により装置の構造が単純化でき、さらにコンパクト化も達成できる。
【００４５】
上述した従来技術では、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着までの工程をカップを移動しながら行う必要があるが、本発明ではカップを用いていないので、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着まで１箇所で行うことができ、さらに封着された成形品を支持部材からそのまま搬送することができ、製造時間を大幅に短縮できるとともに装置の設置スペースを大幅に縮小することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、上記のような構成を有することで、外皮材で内材を確実に包み込み成形することができるとともに、外皮材の分離による滓の発生を防止できる。すなわち、外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に対応して、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定して両者を協働させて動作させれば、外皮材で内材を確実に包み込み成形ができる。そして、第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるため、シャッタ片同士を突き合わせることなく外皮材の周縁部を確実に寄せ集めて封着することができ、従来技術のような外皮材の分離による滓の発生も防止できる。すなわち、シャッタ片は、従来技術のように往復揺動するのではなく互いに回転動作して開閉するため、回転して外皮材の封着動作を行った後そのまま回転することで開口することから、シャッタの突き合せによる外皮材のはみ出し及び分離が避けられる。また、第一シャッタの動作開始後に第二シャッタが動作開始することで、外皮材の寄せ集めから封着動作までの一連の動作をスムーズに行うことができる。
【００４７】
また、外皮材を椀状に形成することで、第一シャッタ及び第二シャッタの動作を行う際に外皮材の寄せ集めから封着動作を確実に行うことができる。さらに、第二シャッタの開口領域において外皮材の椀状形成を行うと、椀状形成後シャッタ工程を直ちに行うことができ、また、椀状形成のためのスペースも別途設ける必要がなくなる。
【００４８】
また、外皮材を椀状に形成する前に、第一シャッタを動作させて、外皮材の位置を調整することで、外皮材を供給した後のシャッタ片上の位置ずれが予め修正され、より確実な成形処理を行うことができる。また、第二シャッタの下方に、外皮材を支持する支持手段を備え、少なくとも前記シャッタ工程の間外皮材を支持することで、シャッタ工程の間外皮材をより安定した状態に保つことができ、さらに、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段とを備えるようにして、第二シャッタと支持部材との間の間隔を適宜調整して成形すれば、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。また、第一シャッタ及び第二シャッタを一組として複数組備えるようにしてもよい。こうすることで、成形処理を同時に行うことができるようになり、生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る食品成形装置の部分断面正面図である。
【図２】同装置の第一シャッタ及び第二シャッタを示す概略平面図である。
【図３】同装置の第一シャッタの回転動作を示す概略平面図である。
【図４】同装置の第一シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図５】同装置の第二シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図６】同装置の各制御手段を説明する概略ブロック図である。
【図７】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図８】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図９】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１０】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１１】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１２】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１３】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１４】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１５】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１６】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１７】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１８】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１９】受け部材を備えた食品成形装置のシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２０】受け部材を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２１】外皮材を部分的に保持する場合の説明図である。
【図２２】保持手段を省略した食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２３】同装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２４】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２５】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２６】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２７】同装置による食品成形工程において整形された成形品の斜視図である。
【図２８】吸引手段を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２９】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３０】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３１】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３２】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３３】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３４】シャッタに関する変形例を示す概略平面図である。
【図３５】第一及び第二シャッタを複数組設けた変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
Ｆ 外皮材
Ｇ 内材
Ｈ 成形品
１ 第一シャッタ
１０ 第一シャッタのシャッタ片
１１ 駆動軸
１２ スプロケット
１３ チェーン
１４ 駆動スプロケット
１５ テンションスプロケット
１６ モータ
１７ モータ制御装置
１８ 検出器
２ 第二シャッタ
２０ 第二シャッタのシャッタ片
２１ 駆動中空軸
２２ スプロケット
２３ チェーン
２４ 駆動スプロケット
２５ テンションスプロケット
２６ モータ
２７ モータ制御装置
２８ 検出器
３ 外皮材形成手段
３０ 押込み部材
３１ ステー
３２ 送りねじ機構
３３ モータ
４０ 弁
４１ ロッド
４２ エアシリンダ
４３ 供給パイプ
４４ ポンプ
４５ ホッパ
５ 保持手段
５０ 押え部材
５１ 支持ロッド
５２ ステー
５３ エアシリンダ
６ 支持手段
６０ 支持部材
６１ 支持ロッド
６２ ラック−ピニオン機構
６３ ベルト
６４ モータ
６５ モータ制御装置
６６ 検出器
７０ 設定器
７１ 検出器
７２ センサ
８０ 薄板（受け部材）
９ 支持部材
９０ 通気孔
９１ 管状部材
１０１ 変形例のシャッタ片
１０２ 変形例の駆動軸
１０３ 変形例の第一シャッタ
１０４ 変形例の第二シャッタ
１０５ 変形例の第一シャッタ
１０６ 変形例の第二シャッタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品成形装置、より詳しくは、パン生地、饅頭生地等の外皮材によって、餡、調理した肉・野菜等の内材を確実に包み込み成形することができる食品成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうした外皮材によって内材を包み込む食品成形に関する技術としては、従来より内材を棒状にしてその外側に外皮材を筒状にしたものを連続して形成し、シャッタ機構の開閉動作により絞り込んで成形切断することが行われてきている（例えば実公昭６３−２９４３３号公報）。しかしながら、上述したパン生地等の発酵性の生地を外皮材として用いる場合筒状に形成することは外皮材に加圧、捻りなどが加わって生地がダメージを受けてしまい、成形切断後に生地が十分膨らまなくなり、外皮材が弾性のない硬い食品になってしまうため、その成形加工は人間の手で行っているのが現状である。こうした外皮材の筒状形成を避けてシート状の外皮材で食品成形を行う方法も提案されている。例えば、実公平７−１８２９９号公報では、カップ内にパン生地及び餡を入れ、封止ゲートによりパン生地を封止した点が記載されている。また、特開２０００−５０８５４号公報では、上面が開口したカップ状の雌型の内壁面に沿って外包材を椀状に形成し、この椀状に形成した外包材の内部に内材を供給した後、外包材の上縁部を複数のシャッタ片から成るシャッタで絞ることによって外包材の上縁部を封着して内材を包み込んだ点が記載されている。そして、シャッタ片で外包材を絞って封着する際に、雌型の開口部にプラグを配置することによって、絞った外包材のシャッタ片上方への突出防止を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなシート状の外皮材を用いて成形を行う場合、成形する食品の大きさによって外皮材の大きさが異なったり、同じ大きさでも外皮材の形状にバラツキがあることを考慮する必要がある。これは、外皮材をシート状に形成するために一対の回転ローラにより圧延する場合が多いが、生地に柔軟性があることから、外皮材の形状を一定にすることが困難なためである。しかしながら、上述したシート状の外皮材を用いた従来の食品成形方法では、こうした外皮材の形状の変化に十分対応できない。例えば、実公平７−１８２９９号公報では、カップを用いているため、その開口領域が予め決まっており、大きな食品を成形する場合外皮材及び内材がともに大きくなると、封止ゲートで封着する際に封止ゲート上面から生地がはみ出してしまうおそれがある。生地支え高さ調整機構を設けて製品の容積の大小に対応する点が記載されているが、カップ内での調整に限られるので、十分な調整ができるとはいえない。成形する食品の大きさにより大きいカップに替えることも考えられるが、量産工程において、多品種の食品を生産する場合いちいちカップを交換することは現実的でない。また、カップ内に生地片がカップ周縁に載置された後封止ゲートで閉鎖して封着するようにしているが、封止ゲート同士を突き合わせて封着しているため、生地片の形状にバラツキがあると、封止ゲートの上から余分な生地片がはみ出して分離し滓として残ってしまう場合が生じることは避けられない。こうしてはみ出した生地は封止ゲートにより分離されて、封止ゲートの上面又は落下して装置内部に滓として残ることになり、残った生地の滓は取り除かないと、食品の中に入ると不良品になってしまい、また、装置の中に入り込み故障の原因にもなる。こうした問題に対処するために、予め生地片の形状を揃えることが考えられるが、そのための工程ラインが追加することで製造時間が長くなるとともに生地の受けるダメージも多くなってしまう。特開２０００−５０８５４号公報でも、同様にカップ状の雌型を用いており、上述したように、カップを用いて成形している以上外皮材及び内材の大きさへの対応には限界がある。また、シャッタ同士を突き合わせて封着動作を行う際に生じる生地のはみ出しを避けるため、プラグによって外皮材の突出防止を図っているものの、プラグが上下動により位置設定されるため、シャッタの閉動作の際にシャッタの間に挟まれた生地がシャッタの閉鎖によりシャッタ上部に押出されてはみ出すおそれがある。以上のように、カップ等を用いて成形することは、それによって制約を受けてしまい、大きさ、形状及び特性が一定しない生地に柔軟に対応することができず、また、シャッタの突合せによる生地の封着動作は生地のはみ出しや分離が生じやすい欠点がある。
【０００４】
本発明は、従来の食品成形装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、成形する食品の外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に簡単に対応でき、外皮材の受けるダメージを少なくして確実に外皮材で内材を包み込み成形することができる食品成形装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る食品成形装置は、複数のシャッタ片から成る第一シャッタと、第一シャッタの下方に配設され、かつ、複数のシャッタ片から成る第二シャッタと、シート状外皮材で内材を包み込むために第一シャッタを動作させるとともに第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるシャッタ制御手段とを備える。
【０００６】
本発明は、上記のような構成を有することで、外皮材で内材を確実に包み込み成形することができるとともに、外皮材の分離による滓の発生を防止できる。すなわち、外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に対応して、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定して両者を協働させて動作させれば、外皮材で内材を確実に包み込み成形ができる。そして、第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるため、シャッタ片同士を突き合わせることなく外皮材の周縁部を確実に寄せ集めて封着することができ、従来技術のような外皮材の分離による滓の発生も防止できる。すなわち、シャッタ片は、従来技術のように往復揺動するのではなく互いに回転動作して開閉するため、回転して外皮材の封着動作を行った後そのまま回転することで開口することから、シャッタの突き合せによる外皮材のはみ出し及び分離が避けられる。
【０００７】
また、前記シャッタ制御手段は、内材がシート状外皮材に配置された状態で第一シャッタを動作させる第一シャッタ制御手段と、前記第一シャッタの動作開始後に前記第二シャッタの動作開始タイミングを制御するとともに前記外皮材の周縁部を封着するように前記第二シャッタを動作させる第二シャッタ制御手段とを備えることが好ましい。このように、下方に配設した第二シャッタよりも第一シャッタを早く動作させることで、シート状外皮材の寄せ集めから封着動作までの一連の動作をスムーズに行うことができる。
【０００８】
また、外皮材を椀状に形成することで、シャッタによる外皮材の寄せ集めから封着動作をスムーズに行うことができる。外皮材の椀状形成は、第一シャッタを開口させた状態で、第二シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませてもよく、また、第一シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませてもよい。椀状形成は、後述するように積極的に外皮材を湾曲させてもよいし、外皮材に内材が載置されることでその自重で湾曲させてもよく、いずれにしても外皮材が椀状形成されればよい。第一シャッタを開口させた状態で、第二シャッタのシャッタ片上に外皮材を供給し、外皮材の中央部を窪ませて椀状形成を行う場合には、外皮材の縁部を第二シャッタのシャッタ片上に保持することが好ましい。こうすることで、外皮材の椀状形成を確実に行うことができる。また、第二シャッタのシャッタ片上に配置された受け部材に外皮材を供給し、外皮材の縁部を受け部材上に保持するようにしてもよい。外皮材の縁部を保持する場合に部分的に保持してもよく、保持手段に部分的に保持するための突出部を設けて部分的に保持することができる。こうすることで、シャッタにより封着した部分の外皮材の肉厚を薄くすることができる。外皮材を椀状に形成する場合、第二シャッタのシャッタ片を開口させて、その開口部に外皮材形成手段を進入させることで外皮材の中央部を窪ませてもよく、また、その開口部から外皮材形成手段により外皮材の中央部を引き出すことで外皮材の中央部を窪ませてもよい。外皮材形成手段は、外皮材を第二シャッタの開口領域に押し込む押込み手段または外皮材を第二シャッタの開口領域で吸引する吸引手段でもよい。押込み手段は、前記内材を供給する内材供給手段を備えてもよく、こうすることで、成形処理をより効率的に行うことができる。このように、シャッタ片を用いて外皮材の椀状形成を行うと、椀状形成後シャッタ工程を直ちに行うことができ、また、椀状形成のためのスペースも別途設ける必要がなくなる。
【０００９】
また、外皮材を椀状に形成する前に、第一シャッタを動作させて、外皮材の位置を調整することが好ましい。こうすることで、外皮材を供給した後のシャッタ片上の位置ずれが予め修正され、より確実な成形処理を行うことができる。また、第二シャッタの下方に、外皮材を支持する支持手段を備え、少なくとも前記シャッタ工程の間外皮材を支持することが好ましい。こうすることで、シャッタ工程の間外皮材をより安定した状態に保つことができる。さらに、支持手段として、第二シャッタの下方に配設され、かつ外皮材を支持する支持部材と、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段とを備えるようにしてもよい。第二シャッタと支持部材との間の間隔を適宜調整して成形すれば、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。また、第一シャッタ及び第二シャッタを一組として複数組備えるようにしてもよい。こうすることで、成形処理を同時に行うことができるようになり、生産効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて詳しく説明する。
【００１１】
図１において符号１で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片１０・１０…が組み合って開閉可能に構成された第一シャッタである。なお、図２は、図１の面Ｓにおける平面図である。第一シャッタ１は、図１及び図２に示すように、駆動軸１１・１１…に各々固定された各シャッタ片１０がこの駆動軸１１を中心に回転動作して各シャッタ片１０の先端が隣りのシャッタ片１０の側辺を摺動するように構成されており、各シャッタ片１０の両端は先細に形成され、両側に円弧状の側辺が形成されている。図３には、第一シャッタ１の各シャッタ片１０が反時計回りに１回転することにより、シャッタ片１０・１０…の側辺で囲んだ開口領域を開閉させる様子を示している。まず、右隣りのシャッタ片の一方の側辺に先端部を摺動させて反時計回りに回転することで開口領域を狭めていき（図３（ａ））、各シャッタ片の一方の先端が集合することで閉じた状態になる（図３（ｂ））。反時計回りの回転動作をそのまま継続して左隣りのシャッタ片の他方の側辺に先端部が摺動して開口領域が広がり（図３（ｃ）、（ｄ））、さらに反時計回りに回転して右隣りのシャッタ片の他方の側辺に先端部が摺動して開口領域が狭められ（図３（ｅ））、各シャッタ片の他方の先端が集合して再び閉じた状態になる（図３（ｆ））。さらに反時計回りに回転して１回転の動作が完了する（図３（ｇ））。このように、反時計回りの１回転動作中にシャッタの開閉動作を２回行うことができる。
【００１２】
図１において符号２で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片２０・２０…が組み合って開閉可能に構成され、上述した第一シャッタ１の下方に配設された第二シャッタである。第二シャッタ２の各シャッタ片２０は、その上面が第一シャッタ１のシャッタ片１０の下面と隙間の無いように配設される。第一シャッタ１の駆動軸１１と同心状に設けられた駆動中空軸２１・２１…に各シャッタ片２０は固定されており、駆動中空軸２１を中心に反時計方向に回転動作して各シャッタ片２０の先端が隣りのシャッタ片２０の側辺を摺動するように構成されており、これらシャッタ片２０・２０…の側辺で囲んだ開口領域を第一シャッタ１と同様に開閉させる。
【００１３】
シャッタ片１０及びシャッタ片２０の形状は、その上面及び下面については側辺を円弧状とした先細の両端を有する形状とし、側面はシャッタ辺１０では上面及び下面とほぼ垂直に形成されるが、シャッタ片２０では下面が上面に対して駆動軸を中心に所定角度回転した位置にあって側面は両者の間を連続する斜面となるように形成される。
【００１４】
図４は図１の面Ｕにおける平面図で、第一シャッタ１のシャッタ駆動機構を示している。図１及び図４に示すように、第一シャッタ１の駆動機構は、各駆動軸１１の下端部に固定されたスプロケット１２と、モータ１６の回転軸に固定された駆動スプロケット１４と、スプロケット１２及び駆動スプロケット１４に装着されたチェーン１３とで連結してモータの回転を駆動軸１１に伝達している。したがって、モータ１６を反時計回りに適宜回転制御させることで第一シャッタ１は図３に示すような開閉動作を行う。また、チェーン１３はテンションスプロケット１５によってその張力を調整されるようになっている。図５は図１の面Ｔにおける平面図で、第二シャッタ２のシャッタ駆動機構を示している。図１及び図５に示すように、第二シャッタ２の駆動機構は、各駆動中空軸２１の下端部に固定されたスプロケット２２と、モータ２６の回転軸に固定された駆動スプロケット２４と、スプロケット２２及び駆動スプロケット２４に装着されたチェーン２３とで連結してモータの回転を駆動中空軸２１に伝達している。したがって、モータ２６を反時計回りに適宜回転制御させることで第二シャッタ２は第一シャッタ１と同様に開閉動作を行う。また、チェーン２３はテンションスプロケット２５によってその張力を調整されるようになっている。
【００１５】
図１において符号３で指示するものは、外皮材を椀状に形成するための押込み手段である。本実施形態の押込み手段３は、図１に示すように、ステー３１に固定された押込み部材３０と、このステー３１を上下動させる送りねじ機構３２と、この送りねじ機構３２を駆動するモータ３３とから構成されており、このモータ３３の回転方向、回転角度等を制御することによって押込み部材３０を適宜に上下昇降させる。改めて詳述するが、この押込み部材３０を下降させて第二シャッタ２の開口領域に進入させることにより、第二シャッタ２のシャッタ片２０上に供給したシート状外皮材の中央部を窪ませて椀状に形成するのである。
【００１６】
また、本実施形態では、外皮材を椀状に形成すると共に椀状形成した外皮材の底部に内材を供給する内材供給手段を備えている。即ち、押込み部材３０は、下端に内材を吐出するための吐出孔を備えた筒体により構成されており、この吐出孔を開閉するための弁４０が内装されている。そして、ホッパ４５内へ投入した内材を、従来公知のポンプ４４により供給パイプ４３を通じて押込み部材３０の筒内へ圧送し、前記ステー３１に固定されたエアシリンダ４２の駆動によりロッド４１を介して弁４０を上下動させることで、吐出孔を適宜開閉して椀状形成した外皮材の底部に所要量の内材を供給する。
【００１７】
図１において符号５で指示するものは、外皮材の縁部を第二シャッタ２上に保持する保持手段である。保持手段５は、押込み部材３０を囲むように設けられた複数の通孔を有するリング状のステー５２、このステー５２の通孔に上下スライド可能に挿嵌され、上端にステー５２に係止可能な頭部を備えた複数の支持ロッド５１、この支持ロッド５１の下端に固定されるとともに押込み部材３０を囲むように設けられたリング状の押え部材５０、ステー５２を上下動させるエアシリンダ５３を備えている。押え部材５０とステー５２との間には、各支持ロッド５１に被嵌され、押え部材５０を下方へ付勢するためのコイルばねが設けられており、押え部材５０が常時下方に付勢されるようになっている。したがって、エアシリンダ５３によってステー５２を下降させることで、押え部材５０を第二シャッタ２のシャッタ片２０上の外皮材に押し付けることができる。
【００１８】
図１において符号６で指示するものは、第二シャッタ２の下方に配設され、外皮材を支持するための支持手段である。支持手段６は、図１に示すように、支持部材６０と、この支持部材６０によってベルトが上下動されるベルトコンベヤ６３とから構成されている。支持部材６０は、支持ロッド６１を介してラック−ピニオン機構６２に連結され、モータ６４によりラック−ピニオン機構６２が駆動されることで支持ロッド６１を介して適宜に上下動して第二シャッタ２との間隔が調整される。本実施形態では、支持間隔調整手段として、支持ロッド６１、ラック−ピニオン機構６２、モータ６４及び後述するモータ６４のモータ制御手段が含まれる。
【００１９】
図６には、第一シャッタ制御手段、第二シャッタ制御手段及びモータ６４のモータ制御手段を示す。第一シャッタ制御手段は、モータ１６を駆動制御するモータ制御装置１７、モータ１６の回転方向、回転角度を検出する検出器１８及びモータ１６の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。第一シャッタ１の上方には外皮材の有無を検出する光センサ７２が設けられており、光センサ７２からの出力信号は検出器７１で処理され、設定器７０に入力される。そして、設定器７０は検出器７１からの検出信号と設定された駆動データとに基づき設定信号をモータ制御装置１７に入力する。モータ制御装置１７は、設定信号により設定された開始タイミングでモータ１６の回転を開始させ、検出器１８からの検出信号に基づきモータ１６の回転を設定信号に従って制御する。
【００２０】
第二シャッタ制御手段は、モータ２６を駆動制御するモータ制御装置２７、モータ２６の回転方向、回転角度を検出する検出器２８及びモータ２６の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器７０から設定信号がモータ制御装置２７に入力されると、モータ制御装置２７は、設定された開始タイミングでモータ２６の回転を開始させ、検出器２８からの検出信号に基づきモータ２６の回転を制御する。
【００２１】
モータ６４のモータ制御手段は、モータ６４を駆動制御するモータ制御装置６５、モータ６４の回転方向、回転角度を検出する検出器６６及びモータ６４の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器７０からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器７０から設定信号がモータ制御装置６５に入力されると、モータ制御装置６５は、設定された開始タイミングでモータ６４の回転を開始させ、検出器６６からの検出信号に基づきモータ６４の回転を制御する。
【００２２】
以下、図７〜図１５を参照しながら本実施形態の食品成形装置による食品成形工程について説明する。図７（ａ）〜図１５（ａ）は、それぞれ図７（ｂ）〜図１５（ｂ）に示す各工程での第一及び第二シャッタの平面図を示している。なお、本実施形態では、外皮材Ｆとしてパン生地を使用し、内材Ｇとして餡を使用した例で説明する。
【００２３】
まず、図６で示される設定器７０に第一シャッタ１、第二シャッタ２及び支持部材６０の動作に関する駆動データを入力し、図７（ａ）に示すように、第一シャッタ１を開口させ、第二シャッタ２を閉鎖させた初期設定の状態におき、図７（ｂ）のように押込み部材３０を上昇させた状態で第二シャッタ２のシャッタ片２０上にシート状の外皮材Ｆを戴置する。図示されていないが、支持部材６０も第二シャッタ２の下方に初期設定の間隔で配置されている。外皮材Ｆが載置されると、図６に示す光センサ７２がそれを検知し、検出器７１から検知信号が設定器７０に入力される。この検知信号に応答して設定器７０から順次設定されたタイミングで駆動制御信号が各モータ制御装置１７、２７、６５に入力される。本実施形態では、外皮材Ｆをシャッタ片２０上に安定的に戴置するため、第二シャッタ２の初期設定の状態を全閉させた状態で外皮材Ｆを載置しているが、この第二シャッタ２を外皮材Ｆが落下しない程度に開口させた状態で外皮材Ｆを載置するようにしても良い。また、シャッタ片２０上に外皮材Ｆを戴置した後、第一シャッタ１のシャッタ片１０を回転動作させて開口面積が縮小した状態にすれば、縮小された開口状態に合わせて外皮材Ｆをセットでき、外皮材Ｆが所定位置に収まるように外皮材Ｆの位置調整を行なうことができる。
【００２４】
次に、図８（ａ）に示すように、第二シャッタ２のシャッタ片２０を時計方向に所定角度回転動作させて、外皮材の大きさ及び内材の量等に対応して予め設定された量だけ第二シャッタ２を開口させるとともに、支持部材６０を上昇させて第二シャッタ２との間隔を予め設定された間隔に調整する。また、エアシリンダ５３を作動させて押え部材５０を下降させ、シャッタ片２０上に外皮材Ｆの周縁部を押し付けて保持する。このように外皮材Ｆの周縁部を保持した状態で、図９（ｂ）に示すように、押込み部材３０を第二シャッタ２の開口部に進入させて外皮材Ｆの中央部を窪ませることにより外皮材Ｆを椀状に形成する。このとき、外皮材Ｆは支持部材６０で支持される位置まで窪み、外皮材を所定の形状に椀状形成することができる。
【００２５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、押込み部材３０を上昇させながら押込み部材３０内の弁４０を上昇させて吐出孔を開くことにより、内材Ｇが吐出されて椀状形成された外皮材Ｆの底部に配置される。所定量の内材Ｇが吐出された時点で弁４０を下降させ吐出孔を閉じる。内材Ｇは、第二シャッタ２の開口部にほぼ一致する領域に広がっている。このように本実施形態では、第二シャッタ２の開口部と支持部材６０の位置調整によって、封着に必要な外皮材の周縁部の幅を保持手段により確保しつつ、内材Ｇの量に対応して外皮材を椀状形成することができる。また、押込み部材３０を上昇させると同時にこの押込み部材３０を通して内材Ｇを供給しているので、押込み部材３０の上昇に伴ってパン生地から成る外皮材Ｆが収縮してしまうのを防ぐことができるとともに、外皮材の形状形成と内材の供給を効率よく行うことができる。そして、押込み部材３０を上昇させて、図１１（ｂ）に示すように、押え部材５０を外皮材Ｆの周縁部から離す。
【００２６】
次に、図１２（ａ）に示すように、予め設定された動作開始タイミングで第一シャッタ１の各シャッタ片１０を反時計方向に回転動作させて、第二シャッタ２のシャッタ片上に位置する外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図１２（ｂ）参照）。そして、図１３に示すように、第一シャッタ１の動作開始後予め設定された動作開始タイミングで第二シャッタ２の各シャッタ片２０が反時計方向に回転動作し、第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆの周縁部をさらに寄せ集めるようにする。このとき、外皮材Ｆの周縁部を内材Ｇに沿って中央に集めることができるので、外皮材Ｆと内材Ｇとの間の空気を逃がしながら外皮材Ｆで内材Ｇを包んでゆくことができる。
【００２７】
そして、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、第二シャッタ２のシャッタ片２０をさらに反時計方向に回転動作させることにより、集めた外皮材Ｆの周縁部を確実に封着して外皮材Ｆで内材Ｇを包み込んだ成形品Ｈを得るのである（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）参照）。このとき、第一シャッタ１は完全に閉じた状態になっているので、外皮材Ｆを第二シャッタ２で封着する際に外皮材Ｆがはみ出すことはない。その後、成形品Ｈを支える支持部材６０が下降してベルト上に成形品Ｈが載置された状態となり、ベルトコンベア６３を駆動して成形品Ｈをベルト搬送する。
【００２８】
このように本実施形態によれば、まず、第一シャッタ１が外皮材Ｆの周縁部を集め（図１３（ｂ）の符号Ａ参照）、次いで下方の第二シャッタ２が、集めた部分（図１３（ｂ）の符号Ａ参照）とは異なる外皮材Ｆの周辺部分（図１３（ｂ）の符号Ｂ参照）を更に集めて封着するので、外皮材Ｆの形状にばらつきがあったとしても、第一シャッタ１により外皮材の周縁部を寄せ集めてから第二シャッタ２の動作により封着するので、外皮材を両シャッタである程度引き伸ばして外皮材の周縁部を確実に封着することができる。
【００２９】
図１５では第一シャッタ１は閉じた状態で停止しているが、第二シャッタ２は反時計回りに回転して閉じた状態になった後もそのまま回転し、第一シャッタ１も第二シャッタ２とともに反時計回りに回転を開始する。そして、図１６（ａ）に示すように、第一シャッタ１の各シャッタ片１０及び第二シャッタ２の各シャッタ片２０は重なるように配列される。第一シャッタ１はこの状態で停止するが、第二シャッタ２はさらに回転を継続して、図１６（ｂ）に示すように再び閉じた状態になって停止し、図７の初期状態になる。
【００３０】
このように、第二シャッタ２のシャッタ片２０は、外皮材Ｆの封着動作の間反時計回りに回転動作を行うので、シャッタ片２０同士が突き合わされることがないため、外皮材Ｆの分離を防止でき、また外皮材Ｆが圧迫されて受けるダメージを軽減できる。
【００３１】
以上が外皮材Ｆにより内材Ｇを包み込み成形するための一連の動作であるが、図９に示すように押込み部材３０を第二シャッタ２の開口領域に進入させずに内材Ｇの吐出により外皮材Ｆの椀状形成を行ってもよい。図１７に示すように、図８と同様に押え部材５０により外皮材Ｆの周縁部を第二シャッタ２の上面に保持し（図１７（ａ））、押込み部材３０が下降して外皮材Ｆに接触しない位置で停止し内材Ｇを吐出する（図１７（ｂ））。外皮材Ｆは内材Ｇの吐出圧力とその自重により湾曲し椀状形成がなされる。そして、図１２〜図１５と同様に第一シャッタ１及び第二シャッタ２が動作して外皮材Ｆの封着動作が行われる（図１７（ｃ）、（ｄ））。
【００３２】
また、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材６０の位置とを調整することで様々な場合に対応することができる。例えば、外皮材Ｆの大きさが所定の大きさより小さい場合外皮材Ｆの寄せ集めを多くする必要があるが、第二シャッタ２の動作開始タイミングを早くすることにより外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。これは、第一シャッタ１の動作中に第二シャッタ２を動作させることにより第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆが戻らない間に第二シャッタ２がさらに寄せ集めて封着するため、確実な封着が可能となる。つまり、第二シャッタ２の動作開始タイミングが早くなるほど外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。逆に、外皮材Ｆの寄せ集めが多すぎる場合には支持部材６０の下方移動開始タイミングを早くすることで、第二シャッタ２の封着動作の際に外皮材Ｆを下方に移動させ、外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。したがって、例えば、外皮材Ｆが伸張性に富む場合には、図１８に示すように第二シャッタ２のみによる封着動作を行うこともできる。すなわち、図１１において内材を押込み部材３０から供給した後（図１８（ａ））支持部材６０を下方に移動させて外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２上面より下に位置するように調整し（図１８（ｂ））第一シャッタ１が閉じた後（図１８（ｃ））第二シャッタ２を動作させて外皮材Ｆの周縁部を封着動作させる（図１８（ｄ））。この場合には、第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第一シャッタ１は、第二シャッタ２から外皮材Ｆがはみ出すのを防止する。
【００３３】
さらに、図１９に示すように、第一シャッタ１と第二シャッタ２との間に、外皮材Ｆを受ける受け部材として薄板８０を挟んでおくと、押え部材５０と薄板８０により外皮材Ｆを確実に保持できる。薄板８０には、図１９（ａ）の平面図に示すような開口部８１が設けられており、開口部８１に上記実施形態のように押込み部材３０を進入させて外皮材Ｆを椀状形成することが可能となる。また、開口部８１の大きさがそれぞれ異なった複数の薄板を備えておけば、成形品の大きさに合わせて薄板を変更するだけで、様々な大きさの成形品に簡単に対応することができる。そして、上述したように、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材６０の位置とを調整することにより外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め及び封着動作が最適になるように調整することができる。また、図１９では、受け部材８０を第一シャッタ１及び第二シャッタ２の間に挟んでいるが、図２０のように第二シャッタ２の下面に隣接して配置することもできる。受け部材８０上に外皮材Ｆを配置し、図１１に示すように内材Ｇを押込み部材３０から供給した後（図２０（ａ））第一シャッタ１を動作開始し続いて第二シャッタ２を動作させて受け部材８０上の外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図２０（ｂ））。第一シャッタ１が閉じた状態になって第二シャッタにより外皮材の周縁部をさらに寄せ集め封着する（図２０（ｃ）、（ｄ））。図２０は、特に、外皮材Ｆ及び内材Ｇが小さいために外皮材Ｆの周縁部に余裕のない場合等に確実に封着動作をすることができる。図２０においても、支持部材６０の位置を調整して第二シャッタ２と支持部材６０との間隔を狭く設定しておけば、外皮材Ｆの周縁部を十分確保するよう設定することもできる。また、第二シャッタ２の動作タイミングを早くすることで外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め量を多くすることもできる。こうした受け部材を用いれば、図７の初期状態で第二シャッタ２を閉じた状態にしておく必要がなくなり、第二シャッタ２を常に反時計回りに回転動作すればよい。したがって、シャッタの動作制御も簡略化することができる。
【００３４】
保持手段５は、外皮材Ｆの縁部を部分的に保持するようにしてもよい。図２１（ａ）では、外皮材Ｆの縁部を部分的に保持するための突出部として、リング状の押え部材５０に押え突起５０ａ・５０ａ・・・を等間隔に形成している。図２１（ｂ）に示すように、押え突起５０ａ・５０ａ・・・を下面になるようにして押え部材５０を外皮材Ｆの縁部に押さえつけることで部分的に保持されるようになる。このように外皮材Ｆを部分的に保持した状態で押込み手段３を押込むと、図２１（ｃ）に示すように、押え突起５０ａ・５０ａ・・・により保持された部分で外皮材Ｆが引き伸ばされ、耳部ｆが形成される。シャッタにより封着動作を行えば、寄せ集められる外皮材Ｆの周縁部の量が減少して、封着部分の肉厚を軽減することができる。ここで、押え突起５０ａ・５０ａ・・・の形状は部分的に外皮材Ｆの縁部を保持可能なものであればよく、図２１（ａ）に示すものに限定されることはない。
【００３５】
次に、上記実施形態において保持手段を省略した別の実施形態を説明する。図２２は、図７〜図１５までの食品成形工程と同様にその食品成形工程を図２２（ａ）から（ｅ）まで順を追って示したものである。まず、第一シャッタ１及び第二シャッタ２をシート状の外皮材Ｆが落下しない程度に開いた状態に設定し、支持部材６０を所定の位置に設定する（図２２（ａ））。なお、第一シャッタ１を閉じた状態にして外皮材Ｆを配置してもよい。次に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２を押込み部材３０が挿入できる程度に開口し、支持部材６０を上方に移動させた後、押込み部材３０を挿入する（図２２（ｂ））。押込み部材３０の挿入により外皮材Ｆは椀状に形成されるとともに押込み部材３０から内材Ｇが供給された後押込み部材３０は上方に退避する（図２２（ｃ））。このとき、外皮材Ｆの周縁部は第一シャッタ１及び第二シャッタ２の開口部に当接した状態になっている。次に、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集め、その後第二シャッタ２が動作を開始してさらに外皮材Ｆを寄せ集めて封着動作を行う（図２２（ｄ），（ｅ））。なお、上記実施形態と同様に第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングを制御することで外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。また、支持部材６０の位置調整により封着に必要な外皮材Ｆの周縁部の量も調整できる。例えば、図２３には、外皮材Ｆの伸張性がよく外皮材Ｆの周縁部の必要量が少なくてよい場合を示している。まず、図２２（ｃ）において支持部材６０を下方に移動して第二シャッタ２との間隔を広げておき、外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２の開口部のみに当接した状態にする（図２３（ａ））。この状態で第一シャッタ１を閉じて第二シャッタ２を閉じれば（図２３（ｂ））、第二シャッタ２のみで寄せ集めるため寄せ集め量が少なくなるとともに第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しも防止できる（図２３（ｃ））。このように、この実施形態では、上述した実施形態と同様に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングの調整と支持部材６０の位置調整とにより外皮材の確実な封着動作ができるとともに、保持手段を省略できるため機構が簡略化でき、その分成形工程の時間を短縮することも可能となる。
【００３６】
上記の実施形態では、第一シャッタ及び第二シャッタを完全に閉じた状態としているが、外皮材を封着することができれば完全に閉じなくてもよい。第一シャッタ１及び第二シャッタ２を完全に閉じない場合の一例を図２４〜図２６に示す。図２４は図１２と同様の工程を示しているが、図２４（ａ）に示すように、第一シャッタ１及び第二シャッタ２は両方の先端が切欠かれた形状となっている。図２５に示すように、第一シャッタ１の各シャッタ片１０の先端を集合させると切欠けた分だけ間隙が生じて閉じた状態にはならないが、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集めることはできる。図２６に示すように、続いて第二シャッタ２のシャッタ片２０を反時計回りに回転させると、同様に完全に閉じた状態とはならないが、寄せ集められた外皮材Ｆの周縁部を封着動作することはできる。第一シャッタ１及び第二シャッタ２が完全に閉じることはないので、外皮材Ｆは分割又は切断されることがなく、封着動作による外皮材Ｆへのダメージも軽減される。
【００３７】
成形品Ｈは、図２７に示すように、上面に突起部Ｃが形成される。突起部Ｃは、図示されないローラー等により押し潰しベルトコンベヤを移動する間に反転させて突起部Ｃを押し潰した個所が底面となるようにすれば、最終的に成形品Ｈの上面は外皮材の滑らかな面に仕上げられる。
【００３８】
また、上述した実施形態では外皮材Ｆを押込み部材３０により椀状形成しているが、押込み部材３０の代わりに支持部材に吸引手段を設けることで椀状形成することもできる。この場合、外皮材Ｆは、第二シャッタ２の開口部から吸引手段により引き出されることになる。図２８〜図３３にその食品成形工程を示す。図２８に示すように、エアシリンダ５３の進退動作に応じて押え部材５０は上下動する。支持部材９は先端に複数の通気孔９０を設けた管状部材９１で構成され、管状部材９１には図示されていない吸排気装置に接続されている。そして、支持部材９は、通気孔９０から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持するとともに通気孔９０から排気することで吸着保持した外皮材Ｆを離すようになる。図２８では、第一シャッタ１が開いた状態に設定され、第二シャッタ２は閉じた状態に設定されており、第二シャッタ２の上面に内材Ｇを配置した外皮材Ｆが供給される。図２９では、第二シャッタ２を開いた状態にした後押え部材５０が下降して外皮材Ｆの周縁部を第二シャッタ２の上面に押え付ける。支持部材９が上方に移動して外皮材Ｆの下面に当接し、通気孔９０から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持する。図３０では、支持部材９が外皮材Ｆを吸着保持した状態で下降することで、外皮材Ｆが第二シャッタ２の開口部から引き出されて椀状に形成される。支持部材９の下方への移動距離は、上述の実施形態と同様に外皮材Ｆの周縁部の必要量を最適にするために調整することができる。図３１では、押え部材５０が上昇して退避し、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める。図３２では、第一シャッタ１が閉じた状態になるとともに第二シャッタ２が動作開始してさらに外皮材Ｆの周縁部を寄せ集めながら封着動作を行う。図３３では、第二シャッタ２が閉じた状態になって封着動作が終了するが、第一シャッタが閉じた状態となっているので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しは防止される。そして、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングは、上述の実施形態と同様に第一シャッタ１の動作開始後の第二シャッタ２の動作開始タイミングを調整することで外皮材の寄せ集め量を調整することができる。
【００３９】
本発明の食品成形装置は、これらの実施形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２として、４枚のシャッタ片を用いているが、シャッタ片の枚数は特に限定されることはなく、第一シャッタ及び第二シャッタでシャッタ片の枚数が異なってもよい。さらに、シャッタの形状についても上記実施例のような形状に限定されない。例えば、図３４に示すように、シャッタ片１０１の先細の先端部を一方の先端のみ形成し、回動軸１０２が１回転する間にシャッタ片１０２が開閉動作を１回行うようにしてもよい。第一シャッタ１の駆動機構についても、上述した実施形態の回転機構だけではなく、例えば往復揺動機構を用いてもよく、上述したように外皮材の配置から封着までの動作を行うことができる駆動機構であれば、特に限定されない。
【００４１】
また、上記実施形態では、第一シャッタ１と第二シャッタ２とは隙間の無いように配設されているが、外皮材の封着動作に支障がなければ、ある程度の隙間は許容される。さらに、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２とも閉じた状態では平面状態になっているが、外皮材を集めることが可能であれば曲面状態になるような各シャッタ片の形状にすることもでき、こうした構成についても種々の変更が可能である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、設定器に第一シャッタ、第二シャッタ及び支持手段の駆動のための制御データを入力しているが、食品成形装置に搬送されてくる外皮材の形状をビデオカメラで画像認識し、認識された形状から制御データを生成し、その形状に合わせて自動的に設定データを変更すれば、よりきめ細かい調整が自動的に行うことができ、外皮材の封着がより確実に行われるようになる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、外皮材Ｆ及び成形品Ｈを支持する支持手段として、平板状の支持部材６０でベルトコンベヤ６３のベルトを上下動させるようにしているが、ベルトコンベヤ６３自体を上下動させてもよい。
【００４４】
上記実施形態では、第一シャッタ及び第二シャッタは１組だけであるが、図３５に示すように複数組設けることも可能である。図３５では、第一シャッタ及び第二シャッタを、第一シャッタのシャッタ片１０３及び第二シャッタのシャッタ片１０４の組と、第一シャッタのシャッタ片１０５及び第二シャッタのシャッタ片１０６の組の２組を並列して配設している。そして、１つのシャッタ片１０３及び１つのシャッタ片１０４を共用するようにしており、こうすることで使用するシャッタ片等の部品を減らすことができる。上記実施形態で説明した押込み部材等の外皮材形成手段、押え部材等の保持手段、ホッパ等の内材供給手段、支持部材等の支持手段は、配設する組数に応じて設ければよい。このように複数組の隣接するシャッタ片の駆動軸を共通化していけば、３組以上でも同様に並列配置していくことができ、同時に複数の成形処理が可能となる。したがって、生産効率が大幅にアップするとともに、駆動軸の共通化により装置の構造が単純化でき、さらにコンパクト化も達成できる。
【００４５】
上述した従来技術では、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着までの工程をカップを移動しながら行う必要があるが、本発明ではカップを用いていないので、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着まで１箇所で行うことができ、さらに封着された成形品を支持部材からそのまま搬送することができ、製造時間を大幅に短縮できるとともに装置の設置スペースを大幅に縮小することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、上記のような構成を有することで、外皮材で内材を確実に包み込み成形することができるとともに、外皮材の分離による滓の発生を防止できる。すなわち、外皮材及び内材の大きさ、形状及び特性に対応して、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定して両者を協働させて動作させれば、外皮材で内材を確実に包み込み成形ができる。そして、第二シャッタの複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転動作させるため、シャッタ片同士を突き合わせることなく外皮材の周縁部を確実に寄せ集めて封着することができ、従来技術のような外皮材の分離による滓の発生も防止できる。すなわち、シャッタ片は、従来技術のように往復揺動するのではなく互いに回転動作して開閉するため、回転して外皮材の封着動作を行った後そのまま回転することで開口することから、シャッタの突き合せによる外皮材のはみ出し及び分離が避けられる。また、第一シャッタの動作開始後に第二シャッタが動作開始することで、外皮材の寄せ集めから封着動作までの一連の動作をスムーズに行うことができる。
【００４７】
また、外皮材を椀状に形成することで、第一シャッタ及び第二シャッタの動作を行う際に外皮材の寄せ集めから封着動作を確実に行うことができる。さらに、第二シャッタの開口領域において外皮材の椀状形成を行うと、椀状形成後シャッタ工程を直ちに行うことができ、また、椀状形成のためのスペースも別途設ける必要がなくなる。
【００４８】
また、外皮材を椀状に形成する前に、第一シャッタを動作させて、外皮材の位置を調整することで、外皮材を供給した後のシャッタ片上の位置ずれが予め修正され、より確実な成形処理を行うことができる。また、第二シャッタの下方に、外皮材を支持する支持手段を備え、少なくとも前記シャッタ工程の間外皮材を支持することで、シャッタ工程の間外皮材をより安定した状態に保つことができ、さらに、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段とを備えるようにして、第二シャッタと支持部材との間の間隔を適宜調整して成形すれば、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。また、第一シャッタ及び第二シャッタを一組として複数組備えるようにしてもよい。こうすることで、成形処理を同時に行うことができるようになり、生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る食品成形装置の部分断面正面図である。
【図２】同装置の第一シャッタ及び第二シャッタを示す概略平面図である。
【図３】同装置の第一シャッタの回転動作を示す概略平面図である。
【図４】同装置の第一シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図５】同装置の第二シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図６】同装置の各制御手段を説明する概略ブロック図である。
【図７】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図８】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図９】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１０】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１１】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１２】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１３】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１４】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１５】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１６】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１７】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１８】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１９】受け部材を備えた食品成形装置のシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２０】受け部材を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２１】外皮材を部分的に保持する場合の説明図である。
【図２２】保持手段を省略した食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２３】同装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２４】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２５】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２６】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図２７】同装置による食品成形工程において整形された成形品の斜視図である。
【図２８】吸引手段を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２９】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３０】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３１】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３２】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３３】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図３４】シャッタに関する変形例を示す概略平面図である。
【図３５】第一及び第二シャッタを複数組設けた変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
Ｆ 外皮材
Ｇ 内材
Ｈ 成形品
１ 第一シャッタ
１０ 第一シャッタのシャッタ片
１１ 駆動軸
１２ スプロケット
１３ チェーン
１４ 駆動スプロケット
１５ テンションスプロケット
１６ モータ
１７ モータ制御装置
１８ 検出器
２ 第二シャッタ
２０ 第二シャッタのシャッタ片
２１ 駆動中空軸
２２ スプロケット
２３ チェーン
２４ 駆動スプロケット
２５ テンションスプロケット
２６ モータ
２７ モータ制御装置
２８ 検出器
３ 外皮材形成手段
３０ 押込み部材
３１ ステー
３２ 送りねじ機構
３３ モータ
４０ 弁
４１ ロッド
４２ エアシリンダ
４３ 供給パイプ
４４ ポンプ
４５ ホッパ
５ 保持手段
５０ 押え部材
５１ 支持ロッド
５２ ステー
５３ エアシリンダ
６ 支持手段
６０ 支持部材
６１ 支持ロッド
６２ ラック−ピニオン機構
６３ ベルト
６４ モータ
６５ モータ制御装置
６６ 検出器
７０ 設定器
７１ 検出器
７２ センサ
８０ 薄板（受け部材）
９ 支持部材
９０ 通気孔
９１ 管状部材
１０１ 変形例のシャッタ片
１０２ 変形例の駆動軸
１０３ 変形例の第一シャッタ
１０４ 変形例の第二シャッタ
１０５ 変形例の第一シャッタ
１０６ 変形例の第二シャッタ
Claims (13)
- 複数のシャッタ片から成る第一シャッタと、第一シャッタの下方に配設され、かつ、複数のシャッタ片から成る第二シャッタと、内材がシート状外皮材に配置された状態で前記第一シャッタを動作させる第一シャッタ制御手段と、前記外皮材で前記内材を包み込む際に前記第二シャッタを構成する複数のシャッタ片をそれぞれ駆動軸を中心に同一方向に回転させて前記第二シャッタを開閉させる第二シャッタ制御手段とを備えたことを特徴とする食品成形装置。
- 前記第二シャッタ制御手段は、前記第一シャッタの動作開始後に前記第二シャッタの動作開始タイミングを制御するとともに前記外皮材の周縁部を封着するように前記第二シャッタを動作させることを特徴とする請求項１に記載の食品成形装置。
- 前記第二シャッタの下方に、前記外皮材を支持する支持手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の食品成形装置。
- 前記支持手段は、前記第二シャッタの下方に配設され、かつ前記外皮材を支持する支持部材と、前記第二シャッタと前記支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の食品成形装置。
- 前記外皮材を椀状に形成する外皮材形成手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の食品成形装置。
- 前記外皮材形成手段は、前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域に押し込む押込み手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の食品成形装置。
- 前記押込み手段は、前記内材を供給する内材供給手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の食品成形装置。
- 前記外皮材形成手段は、前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域で吸引する吸引手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の食品成形装置。
- 前記第二シャッタの開口領域において開口部を有する受け部材を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の食品成形装置。
- 前記外皮材の縁部を前記第二シャッタのシャッタ片上に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の食品成形装置。
- 前記外皮材の縁部を前記受け部材に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の食品成形装置。
- 前記保持手段は、前記外皮材の縁部を部分的に保持するための突出部を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の食品成形装置。
- 前記第一シャッタ及び前記第二シャッタを一組として複数組備えたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の食品成形装置。
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