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。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
図1は、本発明に係る実施形態に関する全体概略正面図である。食品成形装置Aは、複数の機構により形成されており、米飯Bが成形される順に図面左の方から、米飯Bのほぐし及び供給を行う供給機構1、供給機構1から供給された米飯Bをシート状に展延するシート整形機構2、シート成形機構2でシート状に展延された米飯シート上に内材を供給する内材供給機構3、米飯シートの両側部を封着する封着機構4、封着機構4で封着された米飯棒状体を切断して分割する分割機構5、分割された米飯分割体を個別に型打して仕上げ整形する整形機構6から形成されている。
食品成形装置Aによる米飯食品の成形工程を説明すると、まず、米飯Bを作業者が供給機構1に投入すると、米飯Bの粘性により互いに適度に粘着した米飯Bの飯塊は搬送コンベヤ11上を図面右方に搬送される。そして、米飯Bの飯塊は回転するほぐし部材12に巻き込まれることにより適度にほぐされて、搬送コンベヤ11から落下するようにシート成形機構2の上部から供給される。供給された米飯Bは一対の繰出ローラ21により繰り出し量が調節されて連続的に下部に繰り出されて、搬送コンベヤ22によりさらに右方に搬送されて、展延ローラ23に到達すると、所定の厚さに展延された連続したシート状の米飯シートに成形される。米飯シートは、搬送コンベヤ24上で適宜自然冷却されながら、内材供給機構3が取付けられた封着機構4に搬送される。
米飯シートは、封着コンベヤ41で右方に搬送されながら内材供給機構3により内材Cがその上面に供給される。そして、複数の封着部材42により内材Cを内包するように米飯シートの両側部が封着されて連続した略棒状の米飯棒状体に形成されながら右方に搬送される。
米飯棒状体は、搬送コンベヤ51で搬送されて分割機構5に導入される。分割機構5では、シャッタ機構52により包皮切断されて分割され、内部に内材Cを包み込んだ米飯分割体となり、搬送コンベヤ53及び搬送コンベヤ61により整形機構6に搬送される。
米飯分割体は、整形機構6において搬送コンベヤ64が停止した状態で一対の横型62及び上型63により、所定の形状に型打されて成形品Dが成形される。
ここで、食品成形装置Aで使用するコンベヤは、粘性のある米飯が固着しにくいような材料や形状であることが好ましく、例えば深い凹凸の溝を設けたり、多数の小突起を設けて米飯との接触面積を小さくすることが好ましい。
図2は、供給機構1とシート成形機構2を接続した状態の拡大正面図を示しており、図3は、その平面図を示している。図2において、内部構造が分かるように一点鎖線で示す隔壁部を省略している。供給機構1は、装置上部に搬送コンベヤ11が配設されており、搬送コンベヤ11の両側には、米飯Bの飯塊を保持して図面右方の搬送方向に案内する隔壁13が配設されている。また、搬送コンベヤ11の右端部には一対のほぐし部材12が隔壁13に軸支されて搬送方向に並列して配置されており、ほぐし部材12は、回転軸から複数の棒状突起が突設された回転体となっている。
シート成形機構2は、装置上部に搬送コンベヤ22及び24が搬送方向に配列されている。そして、搬送コンベヤ22の左方両側には一対の支持壁25が配設されており、搬送コンベヤ22の上方には、一対の繰出ローラ21が所定の間隔を置いて一対の支持壁25の間に軸支されている。一対の操出ローラ21の上方には、供給される米飯Bをスムーズに一対の操出ローラ21に案内する一対の案内部材27が支持壁25の間に固着されている。また、搬送コンベヤ22の右端部には展延ローラ23が配設されており、展延ローラ23の外周面と搬送コンベヤ22の搬送面との間には所定の間隙が形成されるように設定されている。そして、展延ローラ23の図面奥側のフレーム上面には、高さ調整部材212が配設されている。高さ調整部材212は、展延ローラ23の駆動軸を上下させて展延ローラ23の高さ調整ができ、展延ローラ23の外周面と搬送コンベヤ22の搬送面との間の間隙を調整することができる。
支持壁25と展延ローラ23との間には、搬送コンベヤ22の搬送方向に沿って配置され米飯シートの幅を規定する一対のガイド部材26が着脱可能に支持壁25に装着されている。一対のガイド部材26の上方には、検知センサ28が配設されており、検知センサ28は搬送コンベヤ22の搬送面に載置された米飯の高さを検知する。また、一対の案内部材27の間の位置で一方の支持壁25に検知センサ29が配設されており、検知センサ29は、一対の案内部材27の間に堆積した米飯が所定の位置まで到達したか検知する。搬送コンベヤ24の搬送ベルトには、米飯Bが脱落しない程度の多数の小孔が穿設されており、必要に応じて小孔に冷却空気を吹き込んで米飯シートを冷却できるようになっている。。
次に、供給機構1及びシート成形機構2の動作を説明する。炊きたての米飯B(温度約70〜80℃)を作業者が供給機構1に投入すると、搬送コンベヤ11により図2の右方向に米飯Bの飯塊が搬送される。回転するほぐし部材12に到達した飯塊は、棒状突起により、適度にほぐされて、ばらけた状態の米飯Bとなり搬送される。米飯Bが搬送コンベヤ11の終端においてほぼ真下に落下することでシート成形機構2に米飯Bが供給される。
供給機構1から供給された米飯Bは、一対の案内部材27により一対の操出ローラ21の間に案内されて堆積されていく。堆積された米飯Bは、一対の操出ローラ21が互いに内向きに回転することで、繰出ローラ21の間に形成された間隙から所定量の米飯Bが連続的に下方の搬送コンベヤ22上に繰り出されるようになる。
一対の案内部材27の間に米飯Bが堆積されて所定の高さに達すると、検知センサ29から検知信号が発生して供給機構1のほぐし部材12の回転及び搬送コンベヤ11の搬送を停止又は減速することにより米飯Bの供給量が調整される。したがって、米飯Bが案内部材27から溢れ出すことを防止できる。一対の案内部材27の間に堆積される米飯Bが少なくなると検知センサ29により検知されて、供給機構1のほぐし部材12の回転及び搬送コンベヤ11の搬送が自動的に作動し米飯Bの供給を再開する。こうして、一対の繰出ローラ21上部には、途切れることなく米飯Bが供給されるようになる。
検知センサ29は、支持壁25の一方に取付けられており、他方の支持壁25の対面位置には図示しない反射部材が取付けられており、検知センサ29から照射される赤外線が反射部材で反射されてきたか否かを検知センサ29で検知することで米飯の堆積状態を検知している。
操出ローラ21によって搬送コンベヤ22上に繰り出された米飯Bは、搬送コンベヤ22により図面右方に搬送されていき、搬送コンベヤ22の両側に配設されたガイド部材26により幅が規定されながら展延ローラ23に到達する。展延ローラ23は初期状態では回転停止状態とされており、搬送されてきた米飯Bが展延ローラ23にせき止められて滞留していき、その高さが所定の高さに到達して検知センサ28により検知されると、展延ローラ23が回転駆動されて、展延ローラ23の外周面と搬送コンベヤ22の搬送面との間の間隙から、所定の幅で均一な厚みに形成された米飯シートが送り出される。以後展延ローラ23は定速で回転するようになる。
ここで、検知センサ28は、搬送コンベヤ22の搬送面に向けて赤外線が照射されるように配設されており、照射された赤外線が検知センサ28の下方に滞留する米飯Bに反射されて検知センサ28で検知することにより、滞留した米飯Bの高さを検知している。
米飯Bの高さが設定範囲より低い場合は、繰出ローラ21の回転速度が大きくなるように制御され、設定範囲より高い場合は、繰出ローラ21の回転速度が低下するように制御されて、米飯Bの繰り出し量を少なくするようになっており、一対のガイド部材26間の米飯Bの滞留状態がほぼ一定に保たれるようになっている。こうして、展延ローラ23により展延されて送り出される米飯シートは必要以上に圧縮されることがなく均一な厚さで連続的に送り出されるようになる。
展延ローラ23により送り出された米飯シートは、搬送コンベヤ22から搬送コンベヤ24に移送され、搬送コンベヤ24に形成された多数の小孔により適度に自然冷却されながら、封着機構4へ搬送される。内材供給機構3により供給される内材Cが熱に弱い材料である場合は、搬送コンベヤ24で搬送中の米飯シートに、コンベヤ上部からのエア噴出又はコンベヤ下部からのエア吸引等の冷却を行い、シート状の米飯Bを強制冷却してもよい。例えば、米飯シートの温度を50〜55℃に冷却するとほとんどの内材には熱の影響を及ばすことがない。
また、展延ローラ23によって展延された米飯シートの幅は、一対のガイド部材26により適宜調整される。図4は、幅を広くする場合(例えば130mm)のガイド部材26を示し、図4(a)は平面図、図4(b)は正面図を示している。また、図5は、幅を狭くする場合(例えば110mm)のガイド部材26を示し、図5(a)は平面図、図5(b)は正面図を示している。ガイド部材26は、展延ローラ23の両側面に沿うように支持壁25に着脱可能に取り付けられているので、適宜交換して幅を調整するようにすればよい。また、一対のガイド部材26の形成する幅に合わせて展延ローラ23も適宜交換する。
一対のガイド部材26の間の幅を広くすると、最終的な成形品Dの米飯の重量を大きくすることができ、幅を狭くすると、最終的な成形品Dの米飯の重量を小さくできる。また、米飯シートの幅を変更する場合は、得られる成形品Dのサイズが変わるため米飯シートの厚さも変更することが好ましく、展延ローラ23の高さを高さ調整部材212により調整して、搬送コンベヤ22の搬送面との間の間隙を調整しそれに合せて検知センサ28も調整する。例えば、米飯シートの幅が広い場合は10mm程度の厚さに形成し、幅が狭い場合は6mm程度の厚さになるように形成する。
図6は、内材供給機構3、封着機構4及び分割機構5を接続した状態の拡大正面図を示している。本体フレーム46の左上部には内材供給機構3が、ほぼ中央には封着機構4が取付固定されており、右側面には枠フレーム55に固定された分割機構5が配設されている。内材供給機構3は、内部にスクリューポンプを有する内材貯留部31、ベーンポンプ32及びノズル33等を備えた公知の機構を用いている。また、封着機構4は、左端に配設された駆動プーリ43と右端に配設された従動プーリ44の間に張設された封着コンベヤ41と、クランク機構45により往復揺動される複数対の封着部材42を備えている。また、分割機構5は、枠フレーム55の右側に搬送コンベヤ51、左側に搬送コンベヤ53が固定されており、搬送コンベヤ51、53の間に複数のシャッタ片52aを備えたシャッタ機構52が固定されている、シャッタ片52aは垂直面内で往復揺動するように取り付けられており、その切断領域54は垂直面に沿って画定されている。
図7は、封着機構4の拡大斜視図、図8は、封着コンベヤ41の斜視図、図9は、封着コンベヤ41を省略した状態の封着機構4の拡大正面図、図10はその平面図、図11は、封着コンベヤ41及び封着部材42を省略した状態の封着機構4の拡大平面図を示している。
まず、図7〜図11を用いて封着機構4の各部材の配置を説明する。本体フレーム46から水平方向に駆動軸47、駆動軸48、及び支持棒49・410が突設されている。駆動軸47は、駆動プーリ43に接続されており、駆動軸48は、クランク機構45に接続されている。また、支持棒49・410は、図9に示されるように搬送基台411の下面において搬送基台411を支持するようにボルト等を介して固着されている。搬送基台411の右側端部には、搬送基台411を狭持するように、一対の板材からなる従動プーリ支持部材412が搬送基台411にボルト等で固着されており、従動プーリ44は、従動プーリ支持部材412により、両端部を軸支されることで、回動自在に保持されている。
駆動プーリ43及び従動プーリ44の間には、封着コンベヤ41が張設されている。封着コンベヤ41は、図8に示すように、無端状Vベルト413の外周面に可撓性材料からなる複数の短冊ベルト片415が接着剤や熱融着等で接続されて構成されている。各短冊ベルト片415は、その中心部分がVベルト413の中央部分の接続部414に接続されており、隣接する短冊ベルト片415と所定長さずつ重複するように配列されている。したがって、各短冊ベルト片415が接続された中心部分の両側が湾曲自在となっている。
駆動プーリ43及び従動プーリ44の外周面には、封着コンベヤ41のVベルト413の突起が噛合する溝が形成されており、Vベルト413の突起が駆動プーリ43及び従動プーリ44の溝に噛合した状態で張設されることで、駆動プーリ43の回転により封着コンベヤ41が滑ることなく、確実な搬送動作を行う。
図11に示すように、搬送基台411の両側には、一対の間隔調整部材416が搬送基台411と所定の間隔で配置されており、搬送基台411には、貫通孔417・418が穿設されており、間隔調整部材416には、貫通孔417に対応してそれぞれ貫通孔419が穿設されている。また、間隔調整部材416の中央部に、内面に互いに逆のネジきりがなされたネジ孔420・421がそれぞれ穿設されている。
間隔調整棒材422は、搬送基台411の貫通孔418及び間隔調整部材416のネジ孔420・421に挿通されており、間隔調整棒材422のネジ孔420・421に挿通された部分にはそれぞれネジ切りされて各ネジ孔に螺合されている。そして、間隔調整棒材422の一方の端部には、間隔調整棒材422が手で容易に回転できるようにノブ部材423が固着されている。間隔調整棒材422の両側には、搬送基台411の貫通孔417及び間隔調整部材416の貫通孔419を挿通するようにスライド棒材424・425が配設されている。スライド棒材424の一方の端部をナット等で間隔調整部材416に固着されて、スライド棒材425は、スライド棒材424と逆の他方の端部をナット等で間隔調整部材416に固着されている。
ノブ部材423を回転させると、間隔調整棒材422が回転してネジ孔420・421に螺合する間隔調整部材416が移動するようになり、ネジ孔420・421は互いに逆にネジ切られているため、一対の間隔調整部材416の間隔が狭くなったり広くなったりすることで、間隔が調整できるようになる。
間隔調整部材416の両端部には、支持柱426の下部がボルト等により固着されており、支持柱426の上部には、互い向き合う方向にガイド支持棒材427がボルト等により水平に突設されている。各間隔調整部材416の両端に突設されたガイド支持棒材427の先端部には、垂直方向にガイド板材428が取り付けられている。一対のガイド板材428は、封着コンベヤ41の搬送方向に沿って配設されるとともに封着コンベヤ41の接続部414が一対のガイド板材428の間の中心線とほぼ一致するようにされている。また、各ガイド板材428の下部は、図7に一部示されているように、互いの方向に湾曲した形状とされて自由端となっている。図9において一点鎖線で示されているように、ガイド板材428は、封着部材42に対応する部分が切り欠かれて開口部分432が形成されている。
各ガイド板材428の上部には、封着コンベヤ41の搬送方向上流側にガイド棒部材429の一方の端部が固着されており、他方の端部にいくに従い搬送方向上流側に向って斜め下方になるように設けられている。そして、2つのガイド棒材429の間の間隔は他方の端部にいくに従い駆動プーリ43の幅に沿わせるように徐々に広げられており、他方の端部は自由端とされている。
間隔調整部材416の両端に固定された一対の支持柱426には、その長手方向の中央部において、封着コンベヤ41の搬送方向に沿った貫通孔がそれぞれ穿設されている。そして、両方の貫通孔に揺動棒部材430の両端部が嵌挿されている。揺動棒部材430の貫通孔から突出した端部の一方には留部材431が取り付けられており、他方の端部にはクランク機構45が取付けられている。
搬送基台411の両側には、互いに対向するように3対の封着部材42が配置されている。各封着部材42は、貫通孔が形成されて揺動棒部材430に嵌挿される取付基部433と米飯シートを押動する封着部437とを備えている。封着部材42の取付基部433はボルト等で固着されて揺動棒部材430に位置決めされており、取付基部433から立設した取付部の摺動溝に封着部437を固定するボルトが嵌装されている。したがって、封着部437を固定するボルトを緩めて封着部437を上下動させて位置調整してボルトを締め直せば簡単に封着部437の高さを調整することができる。この例では、図9に示すように、封着コンベヤ41の搬送方向上流側から下流側にいくに従い封着部437の高さが徐々に低くなるように高さ調整されている。
また、上述したように、ノブ部材423を回転させることで一対の間隔調整部材416が搬送基台411を挟んで間隔が調整されるようになっているため、間隔調整部材416に取り付けた3対の封着部材42の間隔もそれに合せて容易に調整することができる。
搬送基台411の下方には、図9に示すように、本体フレーム46にボルト等で固着されたガイドレール支持基台434が配設されている。ガイドレール支持基台434には、封着コンベヤ41の搬送方向に沿って一対のガイドレール板部材435が駆動プーリ43に向かって延設されるとともに、一対のガイドレール棒部材436が従動プーリ44に向かって延設されている。ガイドレール板部材435は、駆動プーリ43の外周面に沿って上方に湾曲して形成されており、封着コンベヤ41に取り付けた短冊ベルト片415の両側が搬送動作中に自重により下方に折れ曲がるのを防止する。同様に、ガイドレール棒部材436も従動プーリ44の外周面に沿って上方に湾曲形成されており、短冊ベルト片415が下方に折れ曲がるのを防止している。
駆動プーリ43が回転駆動されると、封着コンベヤ41が搬送動作を開始する。封着コンベヤ41が移動すると、駆動プーリ43側から移動してきた短冊ベルト片415が両側の下面に一対のガイド棒部材429が接触して移動するに従い押し上げられるようになる。さらに、ガイド棒部材429の間隔が徐々に狭められているため、短冊ベルト片415の両側はほぼ垂直に立ち上げられて一対のガイド板材428の間に案内されていく。ガイド板材428の下部が湾曲しているため、短冊ベルト片415は断面U字状に湾曲した状態となる。
そして、駆動軸48が所定角度だけを往復揺動することによりクランク機構45が揺動棒部材430を所定角度往復回転させ、それに取り付けた封着部材子42を往復揺動させるようになる。互いに対向して配列された一対の封着部材42は、それぞれのクランク機構45が封着コンベヤ41を挟んで対称となるように設置されているため、互いに逆方向に往復揺動する。したがって、各対の封着部材42は、往復揺動に合せて互いに接近及び離間繰り返し、ガイド板材428の開口部分432を通過して短冊ベルト片415の垂直に立ち上がった両側部分を所定のタイミングで押動するようになる。
封着コンベヤ41の搬送により、短冊コンベヤ片415がガイド板材428の規制から脱すると、短冊コンベヤ片415の両側は断面U字状から元の平板状に戻り、両側が多少浮き上がった状態であってもガイドレール棒部材436によりスムーズに従動プーリに導入されて下方に搬送されていく。
図12〜図18は、内材供給機構3により内材が供給された米飯シートの封着工程を示す概略断面図であり、図12は図10のA−A位置、図13〜図15はB−B位置、図16はC−C位置、図17はD−D位置、図18はE−E位置における概略断面図をそれぞれ示している。
展延ローラ23により展延された米飯シートが、搬送コンベヤ24により封着機構4まで搬送されてくると、まず、内材供給機構3のノズル33から棒状に内材Cが連続吐出されて、米飯シートの上面に供給される。内材Cの供給後封着コンベヤ41に搬入されて、ガイド棒部材429により短冊ベルト片415の両側が徐々に間隔が狭められて立上げられ、図12に示すように、内材Cが米飯シートにより包囲され始める。
米飯シートがさらに搬送されて、B−B位置まで来ると、ガイド板材428により短冊ベルト片415が断面U字状に湾曲されて、米飯シートも短冊ベルト片415に沿って断面U字状に湾曲する。この時、ガイド板材428の間隔は、載置される内材Cが潰されないような間隔に調整されている(図13)。
B−B位置では、封着部材42がクランク機構45により往復揺動されており、ガイド板材428の開口部432から封着部437が突出して短冊ベルト片415の上部を押動し、短冊コンベヤ片415の両側を互いに接近させていく(図14)。
そして、一対の封着部437が最接近した状態では、米飯シートの両側部が封着して内材Cが米飯シートに包囲された状態となる(図15)。この時、封着部437の高さは米飯シートの両側部が潰れない程度に押し当てられて粘着力により封着するように調整されている。
内材Cが封着されて米飯棒状体に形成された状態でC−C位置まで来ると、封着部材42の封着部437の高さが、B−B位置の封着部材42よりも低く設定されているため、米飯棒状体の封着部分の下部がさらに押し当てられて封着するようになる(図16)。そして、D−D位置では、封着部材42の封着部437の高さが、C−C位置の封着部材42よりもさらに低く設定されているため、米飯棒状体の封着部分の下部がさらに押し当てられて確実に封着するようになる(図17)。米飯棒状体がE−E位置まで搬送されると、短冊コンベヤ片415が開いて、内部に内材Cが封着された米飯棒状体が分割機構5に搬送されていく(図18)。
3対の封着部材42により米飯棒状体の封着部分を高さを変化させながら封着動作を行っているので、徐々に米飯同士が粘着し合い米飯が潰れてしまったり崩れてしまうことを防止しながら確実に封着されるようになる。そのため、米飯をふっくらした状態のままで封着させることができる。そして、内材Cに圧力がかかることなく封着されるので、内材Cが外部に漏出することを防止できる。したがって、流動性の高い内材Cを用いることも可能となる。
なお、図5に示したような太い一対のガイド部材26を用いて幅の狭い米飯シートにより封着を行う場合は、幅の狭い封着コンベヤ41を用い、ノブ部材423を回転させて間隔調整部材416の間隔を狭めて一対のガイド板部材428及び各対の封着部材42の間隔を米飯シートの幅に合わせて狭く調整すればよい。
封着コンベヤ41から搬送コンベヤ51に搬送された米飯棒状体は、複数のシャッタ片52aを備えたシャッタ機構52の切断領域54内へ導入されて、所定の長さごとに切断分割される。こうした分割機構5としては、特許第2897006号公報に記載された分割機構を用いるとよい。
シャッタ機構52は、図19に示すように、4枚のシャッタ片52aを備えており、各シャッタ片52aにより囲まれた領域が切断領域54となる。切断領域54に搬送された米飯棒状体は、各シャッタ片52aが閉じるに従い内材の周囲の米飯が絞り込まれていき、内材を包むようにして切断分割される。こうしたシャッタ動作は、例えば特開平7−111884号公報に記載されているように公知のものである。そして、このようなシャッタ機構をもちいることで、米飯がシャッタ片により押し潰されることなく分割され、ふっくらした状態を維持することができる。
米飯棒状体が搬送コンベヤ51により搬送されていき、シャッタ片52aが開いた状態で、搬送コンベヤ51の従動プーリとテンションローラを適宜移動させて搬送コンベヤ51の下流端を切断領域54内に移動させる。そのため、米飯棒状体の先端部が下流側の搬送コンベヤ53に移送されるようになる。その際にシャッタ機構52は、搬送コンベヤ51の上流側に移動した後元の位置に戻りながらシャッタ片52aの閉じ動作を行う。シャッタ片52aの閉じ動作により下流側の搬送コンベヤ53に移送された米飯棒状体の先端部分が所定長さだけ切断されて分割される。
図20は、米飯分割体を整形する整形機構6の概略正面図を示している。整形機構6には、搬送方向上流側から下流側にかけて3つの搬送コンベヤ61、64及び65が配列されており、左右両側の搬送コンベヤ61及び65は連続して搬送動作を行っている。また、中央部の搬送コンベヤ64は、図示しないセンサにより米飯分割体を検知した場合に米飯分割体が搬送コンベヤ64のほぼ中央位置で到達したところでいったん停止されるように制御される。また、搬送コンベヤ64の上部には、一対の横型62及び上型63を有する型動作機構66が配設されている。
図21は、型動作機構66の拡大正面図であり、内部の構造がわかるように支持フレーム67を一点鎖線で示している。紙面手前側と奥側に配設された一対の支持フレーム67の下端部は整形機構6の取付基台にボルト等により固着されており、一対の支持フレーム67の間には、その上部に取付基部68が固着されている。
そして、取付基部68の下面にはエアシリンダ69が固定されており、エアシリンダ69からは下向きに進退ロッド610が突出されている。進退ロッド610の下端部に支持板611が固定され、この支持板611の下面には、一対の腕部材613・613を水平方向に互いに接近離反動作させるエアチャック612が取り付けられている。エアチャック612の腕部材613・613がそれぞれ下方に延設されてその下端部に一対の横型62が固定されている。
また、エアチャック612の下面には、支持板614が固定され、この支持板614の下面には、エアシリンダ615が固定されている。エアシリンダ615からは下向きに進退ロッド616が突出されており、進退ロッド616の下端部に支持板617が固定されている。支持板617の下面には、上型63が固定されている。
したがって、エアシリンダ69の動作によって、上型63及び一対の横型62が一体として上下動され、エアチャック612の動作によって一対の横型62が接近離反動作される。また、エアシリンダ615の進退動作によって、上型63が上下動されるようになる。
図22は、横型62の平面図を示しており、図23は、図22のF−F位置での断面図を示している。横型62は、内面が平面視半円形状に形成されており、一対の横型62同士が当接した状態では内周面同士がつながって平面視円形状に形成される。横型62の内周面の下端は内方に湾曲して曲面状に形成されている。
図24は、上型63を下側から見た底面図を示しており、図25は、図24のG−G位置での断面図を示している。上型63は、平面視円形状で全体が椀状に窪んだ形状に形成されており、整形動作の際に横型62同士が密着した状態でその上部の開口に嵌合するように挿入されるようになっている。
搬送コンベヤ61により整形機構6に米飯分割体が搬入されてくると、そのまま搬送されて搬送コンベヤ64に移送される。移送される際に図示しないセンサにより米飯分割体が移送されたことが検知されて、米飯分割体が搬送コンベヤ64のほぼ中央位置に到達したタイミングで搬送コンベヤ64が停止する。そして、一対の横型62がエアチャック612により離間され上型63がエアシリンダ615により退避位置に上げられた状態で、エアシリンダ69によって、上型63及び一対の横型62が下降して一対の横型62が搬送コンベヤ64の搬送面に当接した状態で停止する。
次に、エアチャック612により一対の横型62を接近するように動作させ横型62同士を密着させる。その後エアシリンダ615により上型63を下降させて所定の高さで停止させる。図26は 一対の横型62同士が密着して上型63が所定の高さまで降下さして停止した状態を示している。このとき、横型62及び上型63により形成される内部空間は、米飯分割体の外形に基づく体積をほぼ同じ内容積とされている。すなわち、仕上げの成形品の形状等が決まってくると、それに合せて米飯の厚さや内材の量が決められて米飯分割体の長さが決まってくる。そのため、米飯分割体の外形に基づく体積(成形品の体積)が設定されてそれに合せて型による内容積をほぼ同じように設定する。このように型内の内容積を米飯分割体と関連付けることで、型により締め固めることなく米飯分割体を成形品に整形することができる。したがって、米飯のふっくらした状態を維持したまま成形品をしあげることができ、また、締め固めることがないので、内材が圧力により外部に漏れ出すといったことも防止できる。
横型62及び上型63により整形された後、上型63がエアシリンダ615により退避位置に上昇し、一対の横型62がエアチャック612により離間された状態とされ、上型63及び一対の横型62がエアシリンダ69により元の待機位置にまで上昇される。そして、搬送コンベヤ64が搬送動作を開始して成形品Dは、搬送コンベヤ65に移送されて次の工程に搬送されていく。
ここで、横型62及び上型63の駆動にエアシリンダやエアチャックを用いるようにしているが、同様の動作が可能であれば、駆動源としてモータを用いるようにしてもよい。
図27は、以上の工程により成形される成形品Dの斜視図(図27(a))及び断面図(図27(b))を示している。以上説明したように、成形品Dは、最初の米飯のふっくらした状態から締固められることがないため、それを維持した状態で内材Cを包み込んで成形されている。そして、従来の方法では困難であった流動性の高い内材を使用しても外部に漏れることなく成形することが可能となる。また、内材Cの供給量を増やすことも簡単にでき、様々な種類の内材を用いることも可能である。
成形品Dの形状は、整形機構6において用いる型を交換することで容易に変更が可能であり、分割米飯Bの体積と、横型及び上型の内面により形成される内部領域の容積が上記と同様になるように設定されていれば、図26に示される形状に限らず、例えば、球形や三角形はもちろん、栗形、六角形、菱形、ロール形等、さまざまな外観の成形品Dを得ることができる。また、上型63の降下位置を調整することで、成形品Dの硬さを、硬めにしたり柔らかめにしたり調整することも可能である。整形後の成形品Dの温度は60℃程度と温かい状態を保っており、この温度状態で急速冷却して保存すれば、冷えて糊化が進んだ米飯を用いて成形した成形品に比べて、柔らかさを維持した成形品Dを得ることができる。
また、上記実施形態における展延ローラ23の形状を変更して米飯シートの形状を変えることもできる。図28(a)は、図4(a)と同様に展延ローラ23の平面図を示しているが、展延ローラ23の中央部分の外径を両側部よりも小さくして外周面が中央に向かってなだらかに凹んだ鼓状にすれば、米飯Bの展延により得られる米飯シートの形状は、図28(b)の搬送方向に直交する断面図に示すように、両側部の厚さが中央部分よりも薄く成形されようになる。したがって、封着機構4により米飯シートの封着を行うと、米飯シートの両端部が薄くされているので、封着部分が厚くなることはなく米飯棒状体の全周にわたってほぼ均一の厚さとすることができる。
また、上記実施形態では、内材供給機構3により流動性の高い内材が連続して供給されるようになっているが、梅干や塩昆布等の固形物を供給する場合には、固形物を供給する位置を決める必要がある。図29は、そうした位置決め用のマーキング機構20を取り付けたシート成形機構2の正面図を示している。
マーキング機構20は、エアシリンダ210がシート成形機構2のフレームに取付けられており、エアシリンダ210から下方に向かって進退ロッド211が突設されている。そして、進退ロッド211は初期状態は退避位置にあり、エアシリンダ210が駆動されると、進退ロッド211が下降して、所定位置まで下降したら直ちに上昇して、搬送コンベヤ24により搬送されている米飯シート上に米飯Bが潰れない程度の窪みを形成する。そして、米飯シート上に形成された窪みに人手等により固形物の内材Cを供給するようにすれば、固形物を正確な位置に配置すると共に封着等の際に位置ずれが発生しないようになる。
そして、マーキング機構20のエアシリンダ210の駆動タイミングは、分割機構5のシャッタ片52aを揺動させる回転駆動軸の回転を1回転毎にセンサで検知し、その検知信号に基づいて駆動するようにすればよい。すなわち、米飯分割体の内部に固形物がうまく収納されるためには、固形物の位置がシャッタ片52aの切断位置の中間位置になるようにする必要があり、そのためには、シャッタ片52aの回転を検知する検知信号に基づいて固形物を供給すると共に、タイマで適当な遅延時間を設定してシャッタ片52aの切断位置の中間位置になるように調整すればよい。
また、上記実施形態における内材供給機構3から間欠的に内材を米飯シート上に供給するようにしてシャッタ片52aによる切断位置に内材がない状態とすれば、分割の際に内材が外部に漏出することを確実に防止することができる。図30は、米飯シートの上面に内材を所定間隔空けて間欠的に供給することができる間欠内材供給機構30を取り付けた封着機構4の正面図を示している。間欠内材供給機構30は、内部にスクリューポンプを有する内材貯留部31、ベーンポンプ32等の公知の供給機構から供給管38に内材が供給される。そして、供給管38の端部には吐出ノズル34が取付けられており、吐出ノズル34の下端は切頭円錐状の吐出口が形成されている。また、吐出ノズル34の上部にはエアシリンダ35が取り付けられている。また、吐出ノズル34は支持部材310により所定位置に固定されている。エアシリンダ35から吐出ノズル34内に中心軸に沿って進退ロッド36が配設されており、進退ロッド36はエアシリンダ35により駆動されて吐出ノズル34内を上下動される。進退ロッド36の上部には、円柱状の吸引部材39が固着されており、吐出ノズル34の内周面を上下に摺動可能とされている。進退ロッド36の下端には吐出口の内面に嵌合密着するストッパ部材37が固着されている。
内材貯留部31からスクリューポンプ及びベーンポンプ32の回転駆動により圧送された内材Cが供給管38を通り、吐出ノズル34内に内材Cが流入してくる。その際進退ロッド36は、予め上昇して退避位置に設定されており、そのため、ストッパ部材37は吐出ノズル34の吐出口から離間した状態となっている。したがって、内材Cは、吐出口から吐出されるようになる。
そして、エアシリンダ35にエアが送り込まれて駆動されると、進退ロッド36が下方に移動して吸引部材39及びストッパ部材37が降下し、ストッパ部材37が吐出口の内面に嵌合密着することにより、吐出口が閉鎖されて内材Cの吐出が停止される。
そして、ベーンポンプ32が所定量逆回転して停止することにより吐出ノズル34内の内材Cがベーンポンプ32の方に引き込まれて内材Cの供給が停止され、進退ロッド36が退避位置まで上昇することで、吸引部材39も上昇して吐出ノズル34内の吐出口に残る内材Cが上部に吸引されるようになる。したがって、ストッパ部材37が上昇して吐出口が開放されても内材Cが吐出口から漏出することがない。そのため、不用意に内材Cが米飯シートの上面に滴下することを防止することができる。
上述のような吐出動作及び停止動作を繰り返すことで、米飯シートの上面に所定間隔空けて間欠的に内材Cを供給することが可能となり、吐出される内材Cの長さは、吐出口が開放される時間をタイマで調整することにより適宜変更可能である。
間欠内材供給機構30のエアシリンダ35の駆動タイミングは、上述のマーキング機構20の場合と同様に、分割機構5のシャッタ片52aを揺動させる回転駆動軸の回転を1回転毎にセンサで検知して、その検知信号に基づいて吐出動作を開始するようにすればよい。吐出された内材がシャッタ片52aの切断位置に来ないように、タイマで適当な遅延時間を設定してエアシリンダ35を駆動するようにすればよい。また、停止動作のタイミングについても吐出動作を開始するタイミングからタイマで適当な遅延時間を設定してエアシリンダ35を駆動するようにすればよい。
上述のような間欠内材供給機構30を用いた場合は、分割機構5において内材Cが供給されていない位置で分割されるので、切断面から内材Cが外部に漏出することを確実に防止でき、内材が透けて見えるといったことがなくなるため見栄えのよい成形品Dに仕上げることができる。
図31は、別の実施形態に関する全体概略正面図を示している。この例では、シート成形機構2に公知の粉ふり機構7を取付けており、その他の構成は上述した実施形態と同様である。公知の粉ふり機構7は、成形された米飯シートの上面にふりかけ粉を散布している。したがって、成形品Dは、内材Cと米飯Bの間にふりかけ粉の層が形成され、より食味の富んだ米飯食品を成形することができる。
図32は、さらに別の実施形態に関する全体概略正面図を示している。この例では、内材として団子生地を用いている。シート成形機構2に図1及び図6に示す内材供給機構3と同様の生地供給機構8を取付け、断面形状が長方形のノズルからシート状の生地が吐出され、米飯シートの上面に層状に供給される。生地供給機構8以外の構成は上述した実施形態と同様である。米飯シート上に供給されたシート状の団子生地の上面には、内材Cが供給される。仕上がった成形品Dは、図33に示すように、内材Cを団子生地で封止した状態となるので、内材Cに流動性の高い食材を用いても外部に漏れ出すことを確実に防止することができる。したがって、従来おにぎりには使用できなかった液状の食材についても使用することができるようになる。
図34は、さらに別の実施形態に関する全体概略正面図を示している。この例では、米飯として白飯と赤飯や山菜おこわ等のタイプの異なるものを用いている。搬送コンベヤ24を延設して、シート成形機構2に、供給機構1及びシート成形機構2と同じ構造の供給機構9及びシート供給機構10を取付け、白飯で成形された米飯シートに、赤飯や山菜おこわ等の米飯Fを用いた米飯シートを重ねて供給する。供給機構9及びシート供給機構10以外の構成は上述した実施形態と同様である。こうして仕上がった成形品Dは、図35に示すように、米飯が2層構造となり、成形品Dを分割した時の断面模様が従来にない新奇なものとなり、変化に富んだ味覚が得られる。