JP3905175B2 - インライン型表面硬化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インライン型の表面硬化装置に係り、製造工程ライン上の後続する加工装置に、表面硬化済の製品を供給するためのものである。本表面硬化装置は、チャンバと、前記製品の表面を硬化させるための冷却剤（ｆｒｉｇｏｒｉｅ）を供給する手段と、製品を前記チャンバ内に搬入およびチャンバ外へ搬出するための少なくとも１つの搬送手段とを有している。
【０００２】
【従来の技術】
製品の表面を硬化する工程は、後続する加工工程を容易にするためのものであり、製品の少なくとも１つの表面を冷凍する工程を含んでいる。表面硬化技術は、特に、棒状のハムおよび豚の腰肉をスライスする工程を容易にするために用いられているが、その他にも、サラミソーセージ、乾燥ソーセージ、ソーセージ、チーズおよび魚類等切断する必要のある他の食品加工物にも使用することができる。
【０００３】
現在、知られている表面硬化装置は、複数の空洞部を有する構造をなしていた。前記空洞部の一端は装置に製品を搬入するために開口し、他端は装置から製品を搬出するために開口していた。前記空洞部の全体に渡って配置された搬送手段が、製品を搬送するために連続して運転されていた。また、前記空洞部の中には、特に液体窒素などの低温液体を散布する手段から構成される、冷却剤供給手段が配置されていた。
【０００４】
従来、前記表面硬化装置は連続して運転されることにより、前記製品は前記空洞部の中へ一定の速度で搬入され、そして搬出されていた。しかし、表面硬化装置に後続するスライス装置などに事故が発生し、この表面硬化装置を長い間停止させる必要が生じた場合、装置の作業者によって前記搬送手段は停止させられて、その間、製品は前記空洞部の中に残されていた。その結果、製品は必要以上の時間、冷却されることになるため、冷凍が進みすぎ、完全に凍ることもあった。
【０００５】
表面硬化装置の運転を再開した際、必要以上に冷凍された製品が表面硬化装置から供給される結果、スライス装置の切断刃がこの製品によって損傷する危険があった。
【０００６】
上述の問題は、製造するスライスの厚みに応じて、スライス装置の設定が変えられ運転速度が遅くなった場合にも生じていた。この場合には、表面硬化装置の搬送手段の速度を手動で新しい設定にするか、かつ／または前記冷却剤供給手段の設定を新しくする必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題が解決されたインライン型の表面硬化装置を提供することであり、特に、後続する加工装置の運転速度に拘らず、製品の表面硬化が満足に行われるインライン型表面硬化装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインライン型表面硬化装置は、
チャンバと、製品の表面を硬化するための冷却剤を供給する冷却剤供給手段と、前記製品を前記チャンバへ搬入しかつ前記チャンバから搬出するための少なくとも１つの搬送手段とを有し、後続する加工装置へ製品を供給するインライン型表面硬化装置において、
前記加工装置から発信される製品要求信号を受信する手段と、
前記搬送手段を制御する手段と、
前記冷却剤供給手段を制御する手段とを有し、
前記搬送手段を制御する手段は、前記製品要求信号を受信した際に、前記チャンバ内に最も長く滞在した表面硬化済の製品を前記チャンバから搬出し、表面硬化すべき新しい製品を前記チャンバへ搬入し、
前記冷却剤供給手段を制御する手段は、前記チャンバ内に滞在する各製品について、前記加工装置から製品要求信号を受信した連続する２つの時刻の間の経過時間と、その経過時間の間に各製品へ供給された冷却剤の量とを記憶する手段と、製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もり、その間に前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品の表面硬化を完了させるために必要な、その製品に供給されるべき冷却剤の量を算出し、見積もられた経過時間および前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品に供給されるべき冷却剤の量から、前記チャンバ内に滞在する製品へ供給する単位時間当たりの冷却剤の量を求める手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る表面硬化装置は、個々の態様に応じて、以下に記述する特徴のうち、１つもしくは２つ以上を有する。
【００１１】
（２）前記製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もるための前記手段は、前記製品要求信号を受信した連続する時刻の間の経過時間の平均時間を算出する手段を有する。
【００１２】
（３）前記平均時間は、最後のｋ個の前記経過時間から算出され、ｋは前記チャンバ内に同時に収容される前記製品の数を示す。
【００１３】
（４）前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第１の設定時間を越えた時に、前記冷却剤供給手段を停止する手段を有する。
【００１４】
（５）前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第２の設定時間を越えた時に、前記チャンバ内の温度を上げるために前記チャンバ内を換気する手段を有する。
【００１５】
（６）前記チャンバは、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時には開口部を開放し、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は開口部を閉じている、開閉手段を有し、
前記チャンバ内を換気する前記手段は、前記チャンバ内へ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は、前記開閉手段を閉じる手段を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面硬化装置を、実施例および図面に基づいて明瞭に説明する。
【００１７】
図１に示す設備は、棒状のハムをスライスするためのものである。この設備は、棒状のハムを搬送する搬送装置１０、本発明に係る表面硬化装置１２および表面硬化済の棒状のハムをスライスするスライス装置１４を、連続して有する。
【００１８】
スライス装置１４は、表面硬化装置１２から送られてくる予め表面硬化された棒状のハムを、所定の厚みのスライスに切断する。スライス装置１４は、表面硬化装置１２から搬出された棒状のハムを取り出すための搬送装置１５を有する。このスライス装置１４は、製品（今の場合は、ハムの固まり）のスライスが終了したときに、新しい製品を要求する信号を発信するように設計されている。その結果、スライス装置１４には製品が連続して供給されることになるため、スライス装置１４はその効率が最適化される。
【００１９】
表面硬化装置１２は、基本的に、１つの空洞部の形態にあるチャンバ１６を備え、このチャンバを、表面硬化されるべき複数の製品Ｐを搬送する１つの搬送装置１８が通過する。この搬送装置１８は、例えばベルトコンベアーから構成される。チャンバ１６は、製品Ｐへ冷却剤を供給するための手段１９を有する。
【００２０】
チャンバ１６は、地上に設置された架台２０によって支持されている。チャンバ１６は、一般的な平行六面体の形状をなし、対向する２つの開口部２２、２４を有している。開口部２２、２４は、それぞれ、表面硬化されるべき製品を搬入する開口部、および表面硬化済の製品を搬出する開口部を形成している。チャンバ１６の全長（開口部２２と２４の間の距離）は、表面硬化されるべき製品を、搬送装置１８上に７個づつ繰り返して配置できる長さになっている。
【００２１】
搬送装置１８は、搬入用開口部２２を通過する。搬送装置１８の最前端は、チャンバ１６の手前に位置し、製品がチャンバ１６へ搬入される前に待機する待機領域２６を形成している。搬送装置１８は、チャンバ１６内を直線的に進み、搬出用開口部２４の直前で終わっている。
【００２２】
開口部２２、２４は、それぞれ、スライドするドア２２Ａ、２４Ａと連結されている。ドア２２Ａ、２４Ａは、それぞれシリンダーアクチュエータ２２Ｂ、２４Ｂによって駆動され、各ドアは、各開口部が閉じられてチャンバ１６内が周囲の雰囲気と隔離される位置と、駆動手段が後退して各開口部が開けられ暴露される位置の間を移動する。各開口部が暴露される位置においては、製品が通過し、チャンバ１６内と周囲の雰囲気とが自由に連絡できるようになる。
【００２３】
チャンバ１６の側壁には、開閉軸を介して開閉自在のふた２８が取付けられ、特にクリーニングのためにチャンバ１６内部にアクセスできるようになっている。
【００２４】
チャンバ１６のすべての壁、ドア２２Ａ、ドア２４Ａ、およびふた２８には、熱遮蔽処理が施され、チャンバ１６内部と周囲の雰囲気との間で熱が行き来するのを防いでいる。
【００２５】
チャンバ１６は、水平の隔壁３０によって、縦方向に２つの部屋１６Ａ、１６Ｂに仕切られている。下方に位置する部屋１６Ｂは搬送装置１８が通るものであり、製品を表面硬化するための空間を形成している。
【００２６】
上方に位置する部屋１６Ａには、図２に示すように、液体窒素を散布するための散布手段３２が収容されている。散布手段３２は、例えば、複数の散布用ノズル３６を有する環状の管３４からなる。環状の管３４は、制御可能な液体窒素供給手段（図示せず）に接続されている。
【００２７】
さらに、隔壁３０内には２つの通路３８が設けられ、それぞれの通路３８を横切ってファンまたはタービン４０が配置されている。２つの通路３８は、表面硬化されるべき製品Ｐに冷却剤が供給されるように散布された液体窒素が上方の部屋１６Ａから下方の部屋１６Ｂへと送られることを保証する。このようにして、チャンバ１６内部は実質的に−８０℃に等しい温度に維持され、製品の周囲には低温の気体窒素の流れが維持され、強制対流によって、製品の表面は硬化される。
【００２８】
また、表面硬化装置１２は、例えばプログラム可能な制御装置から構成された、制御手段４２を有する。制御手段４２は、特に、搬送装置１８のステップ状の進行、シリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂの駆動、および冷却剤供給手段１９の調整を制御するように設計されている。制御手段４２は、また、特に、単位時間当たり決められた量の冷却剤を製品Ｐへ供給することを保証するために、ファン４０の動作、および散布手段３２への供給を制御するように設計されている。
【００２９】
また、制御手段４２に接続された温度プローブ４６が、下方の部屋１６Ｂ内に配置されている。
【００３０】
制御手段４２は、データ伝達線４４を介してスライス装置１４と接続され、スライス装置１４から製品要求信号を受信するようになっている。制御手段４２は、前記製品要求信号を受信した連続する２つの時刻の間の経過時間を算出するように設計されている。これらの経過時間は、後述する構造を有するスタック内に記憶される。
【００３１】
図１に示すように、チャンバ１６の全長は、表面硬化すべき製品を等間隔に配置して、同時に７個収容できる長さに設計されている。搬送装置１０は、表面硬化装置１２の搬送装置１８と同期して、表面硬化すべき製品を前記間隔に離して待機領域２６へと送り込むようになっている。
【００３２】
チャンバ１６内に収容されている製品は、表面硬化状態が製品ごとに異なっている。搬出用ドア２４Ａの直前に位置する製品Ｐ1 は、チャンバ１６内に最も長く滞在しているため、表面硬化は実際上完了している。一方、搬入用ドア２２Ａの直後に位置する製品Ｐ7 は、チャンバ１６内に最後に搬入されているため、表面硬化はまだ初期段階にある。製品Ｐ2 からＰ6 においては、表面硬化は中間状態にある。
【００３３】
本発明に係る表面硬化装置１２の動作を、図３に示した流れ図に基づいて説明する。図３は、表面硬化装置１２が定常的な動作状態にあるときに制御手段４２により実行される制御手順を示している。
【００３４】
ステップ１００において製品要求信号が受信されると、ステップ１０２において制御手段４２は冷却剤供給手段１９を停止する。冷却剤供給手段１９は、液体窒素の供給を遮断することにより停止されるが、合わせてファン４０を停止することにより停止されても良い。ステップ１０４において、制御手段４２はシリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂを駆動することにより、ドア２２Ａおよび２４Ａを開ける。次に、ステップ１０６において、制御手段４２は搬送装置１８を１ステップ進ませる。その結果、搬送装置１８は、チャンバ１６内に最も長く滞在して表面硬化した製品Ｐをチャンバから外へと搬出し、それと同時に、表面硬化すべき新しい製品をドア２２を通して搬入する。その後、ステップ１０８において、ドア２２Ａおよび２２Ｂが閉じられる。
【００３５】
さらに、ステップ１１０において、制御手段４２は製品要求信号を受信した最後の２回の時刻について、その間の経過時間ｄn を算出し、このｄn の値をスタックＲに記憶する。スタックＲは、“先入れ先出し（ｆｉｒｓｔ ｉｎ−ｆｉｒｓｔ ｏｕｔ）”（通常ＦＩＦＯと呼ばれる）形式の７つの要素を有している。図４に、スタックＲの構造を示す。以上のようにして、スタックＲは、表面硬化装置１２の最後の７回の動作サイクルについて、その間の経過時間ｄn を記憶する。ここで、１回の動作サイクルとは、連続する２回の製品要求信号の間の動作サイクルを意味する。
【００３６】
さらに、制御手段４２は、冷却剤の量Ｑnを前記スタックＲに記憶する。Ｑnは、最後に経過した動作サイクル中に、チャンバ１６内の各製品に供給された冷却剤の量である。チャンバ１６内の各製品は同じ量の冷却剤を受けとるように設計されている。
【００３７】
以上のようにして、スタックＲに記憶されたデータから、チャンバ１６内へ搬入されてから各製品に供給された冷却剤の量、および、この冷却剤の量に対応した各製品の表面硬化状態を求めることができる。さらに、各製品が搬入されてからの経過時間も求めることができる。
【００３８】
ステップ１１２において、制御手段４２は次の動作サイクルの見積もり経過時間ｄ´n+1 を算出する。このために、制御手段４２は、スタックＲに記憶された７個の算出経過時間ｄn を平均することにより、次の動作サイクルの経過時間の近似を行う。
【００３９】
ステップ１１２の間に、制御手段４２は冷却剤の量Ｑ´n+1 も算出する。Ｑ´n+1 は、チャンバ１６内に最も長く滞在している製品に対して、その表面硬化を完了させるために必要な冷却剤の供給量である。ステップ１１４において、制御手段４２は、次のサイクルの見積り経過時間ｄ´n+1 の間に、Ｑ´n+1 の量の冷却剤が定常的に供給されるように、冷却剤の量Ｑ´n+1 に基づいて、冷却剤供給手段１９を調整する設定値を求める。この設定値は、実際には、チャンバ１６内の製品に単位時間当たりに供給すべき冷却剤の量に対応する。そして、ステップ１１６において、冷却剤供給手段１９は前記設定値に従って動作を開始する。
【００４０】
冷却剤供給手段１９が動作している間に、ステップ１１８において、制御手段４２により製品要求信号が受信されると、ただちにステップ１０２ないし１１６が再び実行される。そして、表面硬化済の製品がチャンバ１６から搬出され、表面硬化する新しい製品がチャンバ内へと搬入される。
【００４１】
もし、ステップ１２０において、測定された経過時間Ｄn+1 （最後の製品要求信号が受信されてからの経過時間）が、第１の設定時間ｄref1よりも大きい値として測定された場合、例えば見積もり経過時間ｄ´n+1 の１１０％に等しくなるような場合には、ステップ１２２において、制御手段４２は冷却剤供給手段１９を停止するか、もしくは冷却剤の流量を小さくし、製品が必要以上に表面硬化されるのを防ぐ。必要以上に硬化した表面は、実際、後続するスライス装置に対して損傷を与え得る。このように製品要求信号が遅れて受信される理由としては、スライス装置の動作サイクルが変更されたか、もしくはスライス装置内で事故が発生したなどがあり得る。
【００４２】
もし、ステップ１２４において、製品要求信号が受信された場合には、ステップ１０２ないし１１６が再び実行される。そうでない場合、ステップ１２６において、経過時間Ｄn+1 （最後の製品要求信号が受信されてからの経過時間）が、第２の設定時間ｄref2よりも大きい値として測定された場合、例えば見積もり経過時間ｄ´n+1 の１２０％に等しくなるような場合には、ステップ１２８において、制御手段４２はシリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂを駆動することにより、ドア２２Ａおよび２４Ａを開ける。その結果、チャンバ１６内は周囲の大気と接触させられ換気される。その結果、チャンバ１６内の温度は上昇して表面硬化すべき製品が中心まで凍ることを防ぐ。
【００４３】
次に、ステップ１３０において、制御手段４２は冷却剤供給手段１９、ドア２２Ａおよび２４Ａの開口を適応して制御し、チャンバ１６内に最も長く滞在している製品の表面硬化状態を許容できるレベルに保つようにする。このステップ１３０は、ステップ１３２において製品要求信号が受信されたときに終了する。そして、ステップ１０２ないし１１６が実行される。
【００４４】
平均の経過時間ｄ´n+1 を算出して、進行中の動作サイクルの時間を見積もる際、設定時間よりも長かった経過時間は算出から除くことが可能である。例えば、第２の設定時間ｄref2に等しくなるような経過時間は、スライス装置の異常な動作サイクル（故障または設定の変更）に対応するとして、算出から除くことができる。
【００４５】
装置が運転されている間、経過時間および供給された冷却剤の量に対して、その平均値がスタックＲの中のレジスタに記憶される。
【００４６】
本発明に係る表面硬化装置によれば、製品の表面硬化状態には影響を与えずに、動作サイクルの長さを変えることができることがわかる。たとえスライス装置に重大な問題が起こって長い間停止したとしても、製品が必要以上に冷凍される危険はなく、従って、スライス装置の切断刃、その他の部分に損傷を与えるような危険はない。
【００４７】
上記表面硬化装置は、強制対流による冷却剤供給手段を使用しているが、他の形式の冷却剤供給手段も用いることができる。例えば、製品へ低温の液体を直接散布する手段、または製品をこの低温の液体と接触させる手段が挙げられる。さらに、上記表面硬化装置においては、液体窒素の代わりに液体二酸化炭素が、散布用の環状の管３４に供給されても良い。
【００４８】
上述の実施例においては、本発明に係る表面硬化装置は、チャンバ１６内の製品へ供給されるべき冷却剤の量の決定に適用されている。特に、スタックＲに記憶される値は、各サイクルにおいて製品へ供給される冷却剤の量に対応する。しかし、他の例として、本発明に係る表面硬化装置は、チャンバ１６の下方に位置する部屋１６Ｂの温度の調節に適用することができる。その理由としては、冷却剤の供給量は、チャンバ内の温度および滞在時間に直接関係しているため、冷却剤の供給量を制御することとチャンバ内の温度を制御することとは、同等であるからである。この場合、スタックＲに記憶される値は、各サイクルでの経過時間に加えて、温度測定手段４６によって測定される下方に位置する部屋１６Ｂの温度を含む。
【００４９】
また、本発明に係る表面硬化装置１２は、互いに独立した複数の搬送装置を有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面硬化装置を伴ったハムスライス設備を示す概略図。
【図２】 本発明に係る表面加工装置の、上部カバーを外した概略図。
【図３】本発明に係る表面硬化装置を制御する制御手段により実行される制御手順を示す流れ図。
【図４】本発明に係る制御手段により記憶媒体に記憶されたスタックデータの構造を示す図。
【符号の説明】
１０…搬送装置、
１２…表面硬化装置、
１４…スライス装置
１５…搬送装置、
１６…チャンバ、
１６Ａ、１６Ｂ…部屋、
１８…搬送装置、
１９…冷却剤供給手段、
２０…架台、
２２、２４…開口部、
２２Ａ、２４Ａ…ドア、
２２Ｂ、２４Ｂ…シリンダーアクチュエータ、
２６…待機領域、
２８…ふた、
３０…隔壁、
３２…散布手段、
３４…管、
３６…散布用ノズル、
３８…通路、
４０…ファン、
４２…制御手段、
４４…データ伝達線、
４６…温度プローブ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インライン型の表面硬化装置に係り、製造工程ライン上の後続する加工装置に、表面硬化済の製品を供給するためのものである。本表面硬化装置は、チャンバと、前記製品の表面を硬化させるための冷却剤（ｆｒｉｇｏｒｉｅ）を供給する手段と、製品を前記チャンバ内に搬入およびチャンバ外へ搬出するための少なくとも１つの搬送手段とを有している。
【０００２】
【従来の技術】
製品の表面を硬化する工程は、後続する加工工程を容易にするためのものであり、製品の少なくとも１つの表面を冷凍する工程を含んでいる。表面硬化技術は、特に、棒状のハムおよび豚の腰肉をスライスする工程を容易にするために用いられているが、その他にも、サラミソーセージ、乾燥ソーセージ、ソーセージ、チーズおよび魚類等切断する必要のある他の食品加工物にも使用することができる。
【０００３】
現在、知られている表面硬化装置は、複数の空洞部を有する構造をなしていた。前記空洞部の一端は装置に製品を搬入するために開口し、他端は装置から製品を搬出するために開口していた。前記空洞部の全体に渡って配置された搬送手段が、製品を搬送するために連続して運転されていた。また、前記空洞部の中には、特に液体窒素などの低温液体を散布する手段から構成される、冷却剤供給手段が配置されていた。
【０００４】
従来、前記表面硬化装置は連続して運転されることにより、前記製品は前記空洞部の中へ一定の速度で搬入され、そして搬出されていた。しかし、表面硬化装置に後続するスライス装置などに事故が発生し、この表面硬化装置を長い間停止させる必要が生じた場合、装置の作業者によって前記搬送手段は停止させられて、その間、製品は前記空洞部の中に残されていた。その結果、製品は必要以上の時間、冷却されることになるため、冷凍が進みすぎ、完全に凍ることもあった。
【０００５】
表面硬化装置の運転を再開した際、必要以上に冷凍された製品が表面硬化装置から供給される結果、スライス装置の切断刃がこの製品によって損傷する危険があった。
【０００６】
上述の問題は、製造するスライスの厚みに応じて、スライス装置の設定が変えられ運転速度が遅くなった場合にも生じていた。この場合には、表面硬化装置の搬送手段の速度を手動で新しい設定にするか、かつ／または前記冷却剤供給手段の設定を新しくする必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題が解決されたインライン型の表面硬化装置を提供することであり、特に、後続する加工装置の運転速度に拘らず、製品の表面硬化が満足に行われるインライン型表面硬化装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインライン型表面硬化装置は、
チャンバと、製品の表面を硬化するための冷却剤を供給する冷却剤供給手段と、前記製品を前記チャンバへ搬入しかつ前記チャンバから搬出するための少なくとも１つの搬送手段とを有し、後続する加工装置へ製品を供給するインライン型表面硬化装置において、
前記加工装置から発信される製品要求信号を受信する手段と、
前記搬送手段を制御する手段と、
前記冷却剤供給手段を制御する手段とを有し、
前記搬送手段を制御する手段は、前記製品要求信号を受信した際に、前記チャンバ内に最も長く滞在した表面硬化済の製品を前記チャンバから搬出し、表面硬化すべき新しい製品を前記チャンバへ搬入し、
前記冷却剤供給手段を制御する手段は、前記チャンバ内に滞在する各製品について、前記加工装置から製品要求信号を受信した連続する２つの時刻の間の経過時間と、その経過時間の間に各製品へ供給された冷却剤の量とを記憶する手段と、製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もり、その間に前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品の表面硬化を完了させるために必要な、その製品に供給されるべき冷却剤の量を算出し、見積もられた経過時間および前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品に供給されるべき冷却剤の量から、前記チャンバ内に滞在する製品へ供給する単位時間当たりの冷却剤の量を求める手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る表面硬化装置は、個々の態様に応じて、以下に記述する特徴のうち、１つもしくは２つ以上を有する。
【００１１】
（２）前記製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もるための前記手段は、前記製品要求信号を受信した連続する時刻の間の経過時間の平均時間を算出する手段を有する。
【００１２】
（３）前記平均時間は、最後のｋ個の前記経過時間から算出され、ｋは前記チャンバ内に同時に収容される前記製品の数を示す。
【００１３】
（４）前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第１の設定時間を越えた時に、前記冷却剤供給手段を停止する手段を有する。
【００１４】
（５）前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第２の設定時間を越えた時に、前記チャンバ内の温度を上げるために前記チャンバ内を換気する手段を有する。
【００１５】
（６）前記チャンバは、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時には開口部を開放し、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は開口部を閉じている、開閉手段を有し、
前記チャンバ内を換気する前記手段は、前記チャンバ内へ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は、前記開閉手段を閉じる手段を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面硬化装置を、実施例および図面に基づいて明瞭に説明する。
【００１７】
図１に示す設備は、棒状のハムをスライスするためのものである。この設備は、棒状のハムを搬送する搬送装置１０、本発明に係る表面硬化装置１２および表面硬化済の棒状のハムをスライスするスライス装置１４を、連続して有する。
【００１８】
スライス装置１４は、表面硬化装置１２から送られてくる予め表面硬化された棒状のハムを、所定の厚みのスライスに切断する。スライス装置１４は、表面硬化装置１２から搬出された棒状のハムを取り出すための搬送装置１５を有する。このスライス装置１４は、製品（今の場合は、ハムの固まり）のスライスが終了したときに、新しい製品を要求する信号を発信するように設計されている。その結果、スライス装置１４には製品が連続して供給されることになるため、スライス装置１４はその効率が最適化される。
【００１９】
表面硬化装置１２は、基本的に、１つの空洞部の形態にあるチャンバ１６を備え、このチャンバを、表面硬化されるべき複数の製品Ｐを搬送する１つの搬送装置１８が通過する。この搬送装置１８は、例えばベルトコンベアーから構成される。チャンバ１６は、製品Ｐへ冷却剤を供給するための手段１９を有する。
【００２０】
チャンバ１６は、地上に設置された架台２０によって支持されている。チャンバ１６は、一般的な平行六面体の形状をなし、対向する２つの開口部２２、２４を有している。開口部２２、２４は、それぞれ、表面硬化されるべき製品を搬入する開口部、および表面硬化済の製品を搬出する開口部を形成している。チャンバ１６の全長（開口部２２と２４の間の距離）は、表面硬化されるべき製品を、搬送装置１８上に７個づつ繰り返して配置できる長さになっている。
【００２１】
搬送装置１８は、搬入用開口部２２を通過する。搬送装置１８の最前端は、チャンバ１６の手前に位置し、製品がチャンバ１６へ搬入される前に待機する待機領域２６を形成している。搬送装置１８は、チャンバ１６内を直線的に進み、搬出用開口部２４の直前で終わっている。
【００２２】
開口部２２、２４は、それぞれ、スライドするドア２２Ａ、２４Ａと連結されている。ドア２２Ａ、２４Ａは、それぞれシリンダーアクチュエータ２２Ｂ、２４Ｂによって駆動され、各ドアは、各開口部が閉じられてチャンバ１６内が周囲の雰囲気と隔離される位置と、駆動手段が後退して各開口部が開けられ暴露される位置の間を移動する。各開口部が暴露される位置においては、製品が通過し、チャンバ１６内と周囲の雰囲気とが自由に連絡できるようになる。
【００２３】
チャンバ１６の側壁には、開閉軸を介して開閉自在のふた２８が取付けられ、特にクリーニングのためにチャンバ１６内部にアクセスできるようになっている。
【００２４】
チャンバ１６のすべての壁、ドア２２Ａ、ドア２４Ａ、およびふた２８には、熱遮蔽処理が施され、チャンバ１６内部と周囲の雰囲気との間で熱が行き来するのを防いでいる。
【００２５】
チャンバ１６は、水平の隔壁３０によって、縦方向に２つの部屋１６Ａ、１６Ｂに仕切られている。下方に位置する部屋１６Ｂは搬送装置１８が通るものであり、製品を表面硬化するための空間を形成している。
【００２６】
上方に位置する部屋１６Ａには、図２に示すように、液体窒素を散布するための散布手段３２が収容されている。散布手段３２は、例えば、複数の散布用ノズル３６を有する環状の管３４からなる。環状の管３４は、制御可能な液体窒素供給手段（図示せず）に接続されている。
【００２７】
さらに、隔壁３０内には２つの通路３８が設けられ、それぞれの通路３８を横切ってファンまたはタービン４０が配置されている。２つの通路３８は、表面硬化されるべき製品Ｐに冷却剤が供給されるように散布された液体窒素が上方の部屋１６Ａから下方の部屋１６Ｂへと送られることを保証する。このようにして、チャンバ１６内部は実質的に−８０℃に等しい温度に維持され、製品の周囲には低温の気体窒素の流れが維持され、強制対流によって、製品の表面は硬化される。
【００２８】
また、表面硬化装置１２は、例えばプログラム可能な制御装置から構成された、制御手段４２を有する。制御手段４２は、特に、搬送装置１８のステップ状の進行、シリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂの駆動、および冷却剤供給手段１９の調整を制御するように設計されている。制御手段４２は、また、特に、単位時間当たり決められた量の冷却剤を製品Ｐへ供給することを保証するために、ファン４０の動作、および散布手段３２への供給を制御するように設計されている。
【００２９】
また、制御手段４２に接続された温度プローブ４６が、下方の部屋１６Ｂ内に配置されている。
【００３０】
制御手段４２は、データ伝達線４４を介してスライス装置１４と接続され、スライス装置１４から製品要求信号を受信するようになっている。制御手段４２は、前記製品要求信号を受信した連続する２つの時刻の間の経過時間を算出するように設計されている。これらの経過時間は、後述する構造を有するスタック内に記憶される。
【００３１】
図１に示すように、チャンバ１６の全長は、表面硬化すべき製品を等間隔に配置して、同時に７個収容できる長さに設計されている。搬送装置１０は、表面硬化装置１２の搬送装置１８と同期して、表面硬化すべき製品を前記間隔に離して待機領域２６へと送り込むようになっている。
【００３２】
チャンバ１６内に収容されている製品は、表面硬化状態が製品ごとに異なっている。搬出用ドア２４Ａの直前に位置する製品Ｐ1 は、チャンバ１６内に最も長く滞在しているため、表面硬化は実際上完了している。一方、搬入用ドア２２Ａの直後に位置する製品Ｐ7 は、チャンバ１６内に最後に搬入されているため、表面硬化はまだ初期段階にある。製品Ｐ2 からＰ6 においては、表面硬化は中間状態にある。
【００３３】
本発明に係る表面硬化装置１２の動作を、図３に示した流れ図に基づいて説明する。図３は、表面硬化装置１２が定常的な動作状態にあるときに制御手段４２により実行される制御手順を示している。
【００３４】
ステップ１００において製品要求信号が受信されると、ステップ１０２において制御手段４２は冷却剤供給手段１９を停止する。冷却剤供給手段１９は、液体窒素の供給を遮断することにより停止されるが、合わせてファン４０を停止することにより停止されても良い。ステップ１０４において、制御手段４２はシリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂを駆動することにより、ドア２２Ａおよび２４Ａを開ける。次に、ステップ１０６において、制御手段４２は搬送装置１８を１ステップ進ませる。その結果、搬送装置１８は、チャンバ１６内に最も長く滞在して表面硬化した製品Ｐをチャンバから外へと搬出し、それと同時に、表面硬化すべき新しい製品をドア２２を通して搬入する。その後、ステップ１０８において、ドア２２Ａおよび２２Ｂが閉じられる。
【００３５】
さらに、ステップ１１０において、制御手段４２は製品要求信号を受信した最後の２回の時刻について、その間の経過時間ｄn を算出し、このｄn の値をスタックＲに記憶する。スタックＲは、“先入れ先出し（ｆｉｒｓｔ ｉｎ−ｆｉｒｓｔ ｏｕｔ）”（通常ＦＩＦＯと呼ばれる）形式の７つの要素を有している。図４に、スタックＲの構造を示す。以上のようにして、スタックＲは、表面硬化装置１２の最後の７回の動作サイクルについて、その間の経過時間ｄn を記憶する。ここで、１回の動作サイクルとは、連続する２回の製品要求信号の間の動作サイクルを意味する。
【００３６】
さらに、制御手段４２は、冷却剤の量Ｑnを前記スタックＲに記憶する。Ｑnは、最後に経過した動作サイクル中に、チャンバ１６内の各製品に供給された冷却剤の量である。チャンバ１６内の各製品は同じ量の冷却剤を受けとるように設計されている。
【００３７】
以上のようにして、スタックＲに記憶されたデータから、チャンバ１６内へ搬入されてから各製品に供給された冷却剤の量、および、この冷却剤の量に対応した各製品の表面硬化状態を求めることができる。さらに、各製品が搬入されてからの経過時間も求めることができる。
【００３８】
ステップ１１２において、制御手段４２は次の動作サイクルの見積もり経過時間ｄ´n+1 を算出する。このために、制御手段４２は、スタックＲに記憶された７個の算出経過時間ｄn を平均することにより、次の動作サイクルの経過時間の近似を行う。
【００３９】
ステップ１１２の間に、制御手段４２は冷却剤の量Ｑ´n+1 も算出する。Ｑ´n+1 は、チャンバ１６内に最も長く滞在している製品に対して、その表面硬化を完了させるために必要な冷却剤の供給量である。ステップ１１４において、制御手段４２は、次のサイクルの見積り経過時間ｄ´n+1 の間に、Ｑ´n+1 の量の冷却剤が定常的に供給されるように、冷却剤の量Ｑ´n+1 に基づいて、冷却剤供給手段１９を調整する設定値を求める。この設定値は、実際には、チャンバ１６内の製品に単位時間当たりに供給すべき冷却剤の量に対応する。そして、ステップ１１６において、冷却剤供給手段１９は前記設定値に従って動作を開始する。
【００４０】
冷却剤供給手段１９が動作している間に、ステップ１１８において、制御手段４２により製品要求信号が受信されると、ただちにステップ１０２ないし１１６が再び実行される。そして、表面硬化済の製品がチャンバ１６から搬出され、表面硬化する新しい製品がチャンバ内へと搬入される。
【００４１】
もし、ステップ１２０において、測定された経過時間Ｄn+1 （最後の製品要求信号が受信されてからの経過時間）が、第１の設定時間ｄref1よりも大きい値として測定された場合、例えば見積もり経過時間ｄ´n+1 の１１０％に等しくなるような場合には、ステップ１２２において、制御手段４２は冷却剤供給手段１９を停止するか、もしくは冷却剤の流量を小さくし、製品が必要以上に表面硬化されるのを防ぐ。必要以上に硬化した表面は、実際、後続するスライス装置に対して損傷を与え得る。このように製品要求信号が遅れて受信される理由としては、スライス装置の動作サイクルが変更されたか、もしくはスライス装置内で事故が発生したなどがあり得る。
【００４２】
もし、ステップ１２４において、製品要求信号が受信された場合には、ステップ１０２ないし１１６が再び実行される。そうでない場合、ステップ１２６において、経過時間Ｄn+1 （最後の製品要求信号が受信されてからの経過時間）が、第２の設定時間ｄref2よりも大きい値として測定された場合、例えば見積もり経過時間ｄ´n+1 の１２０％に等しくなるような場合には、ステップ１２８において、制御手段４２はシリンダーアクチュエータ２２Ｂおよび２４Ｂを駆動することにより、ドア２２Ａおよび２４Ａを開ける。その結果、チャンバ１６内は周囲の大気と接触させられ換気される。その結果、チャンバ１６内の温度は上昇して表面硬化すべき製品が中心まで凍ることを防ぐ。
【００４３】
次に、ステップ１３０において、制御手段４２は冷却剤供給手段１９、ドア２２Ａおよび２４Ａの開口を適応して制御し、チャンバ１６内に最も長く滞在している製品の表面硬化状態を許容できるレベルに保つようにする。このステップ１３０は、ステップ１３２において製品要求信号が受信されたときに終了する。そして、ステップ１０２ないし１１６が実行される。
【００４４】
平均の経過時間ｄ´n+1 を算出して、進行中の動作サイクルの時間を見積もる際、設定時間よりも長かった経過時間は算出から除くことが可能である。例えば、第２の設定時間ｄref2に等しくなるような経過時間は、スライス装置の異常な動作サイクル（故障または設定の変更）に対応するとして、算出から除くことができる。
【００４５】
装置が運転されている間、経過時間および供給された冷却剤の量に対して、その平均値がスタックＲの中のレジスタに記憶される。
【００４６】
本発明に係る表面硬化装置によれば、製品の表面硬化状態には影響を与えずに、動作サイクルの長さを変えることができることがわかる。たとえスライス装置に重大な問題が起こって長い間停止したとしても、製品が必要以上に冷凍される危険はなく、従って、スライス装置の切断刃、その他の部分に損傷を与えるような危険はない。
【００４７】
上記表面硬化装置は、強制対流による冷却剤供給手段を使用しているが、他の形式の冷却剤供給手段も用いることができる。例えば、製品へ低温の液体を直接散布する手段、または製品をこの低温の液体と接触させる手段が挙げられる。さらに、上記表面硬化装置においては、液体窒素の代わりに液体二酸化炭素が、散布用の環状の管３４に供給されても良い。
【００４８】
上述の実施例においては、本発明に係る表面硬化装置は、チャンバ１６内の製品へ供給されるべき冷却剤の量の決定に適用されている。特に、スタックＲに記憶される値は、各サイクルにおいて製品へ供給される冷却剤の量に対応する。しかし、他の例として、本発明に係る表面硬化装置は、チャンバ１６の下方に位置する部屋１６Ｂの温度の調節に適用することができる。その理由としては、冷却剤の供給量は、チャンバ内の温度および滞在時間に直接関係しているため、冷却剤の供給量を制御することとチャンバ内の温度を制御することとは、同等であるからである。この場合、スタックＲに記憶される値は、各サイクルでの経過時間に加えて、温度測定手段４６によって測定される下方に位置する部屋１６Ｂの温度を含む。
【００４９】
また、本発明に係る表面硬化装置１２は、互いに独立した複数の搬送装置を有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面硬化装置を伴ったハムスライス設備を示す概略図。
【図２】 本発明に係る表面加工装置の、上部カバーを外した概略図。
【図３】本発明に係る表面硬化装置を制御する制御手段により実行される制御手順を示す流れ図。
【図４】本発明に係る制御手段により記憶媒体に記憶されたスタックデータの構造を示す図。
【符号の説明】
１０…搬送装置、
１２…表面硬化装置、
１４…スライス装置
１５…搬送装置、
１６…チャンバ、
１６Ａ、１６Ｂ…部屋、
１８…搬送装置、
１９…冷却剤供給手段、
２０…架台、
２２、２４…開口部、
２２Ａ、２４Ａ…ドア、
２２Ｂ、２４Ｂ…シリンダーアクチュエータ、
２６…待機領域、
２８…ふた、
３０…隔壁、
３２…散布手段、
３４…管、
３６…散布用ノズル、
３８…通路、
４０…ファン、
４２…制御手段、
４４…データ伝達線、
４６…温度プローブ。
Claims (6)
- チャンバと、製品の表面を硬化するための冷却剤を供給する冷却剤供給手段と、前記製品を前記チャンバへ搬入しかつ前記チャンバから搬出するための少なくとも１つの搬送手段とを有し、後続する加工装置へ製品を供給するインライン型表面硬化装置において、
前記加工装置から発信される製品要求信号を受信する手段と、
前記搬送手段を制御する手段と、
前記冷却剤供給手段を制御する手段とを有し、
前記搬送手段を制御する手段は、前記製品要求信号を受信した際に、前記チャンバ内に最も長く滞在した表面硬化済の製品を前記チャンバから搬出し、表面硬化すべき新しい製品を前記チャンバへ搬入し、
前記冷却剤供給手段を制御する手段は、前記チャンバ内に滞在する各製品について、前記加工装置から製品要求信号を受信した連続する２つの時刻の間の経過時間と、その経過時間の間に各製品へ供給された冷却剤の量とを記憶する手段と、製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もり、その間に前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品の表面硬化を完了させるために必要な、その製品に供給されるべき冷却剤の量を算出し、見積もられた経過時間および前記チャンバ内に最も長い時間滞在している製品に供給されるべき冷却剤の量から、前記チャンバ内に滞在する製品へ供給する単位時間当たりの冷却剤の量を求める手段とを有することを特徴とするインライン型表面硬化装置。 - 前記製品要求信号を次に受信するまでの経過時間を見積もるための前記手段は、前記製品要求信号を受信した連続する時刻の間の経過時間の平均時間を算出する手段を有することを特徴とする請求項１記載のインライン型表面硬化装置。
- 前記平均時間は、最後のｋ個の前記経過時間から算出され、ｋは前記チャンバ内に同時に収容される前記製品の数を示すことを特徴とする請求項２記載のインライン型表面硬化装置。
- 前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第１の設定時間を越えた時に、前記冷却剤供給手段を停止する手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のインライン型表面硬化装置。
- 前記製品要求信号を受信した最後の時刻から経過した時間が第２の設定時間を越えた時に、前記チャンバ内の温度を上げるために前記チャンバ内を換気する手段を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のインライン型表面硬化装置。
- 前記チャンバは、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時には開口部を開放し、前記チャンバへ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は開口部を閉じている、開閉手段を有し、
前記チャンバ内を換気する前記手段は、前記チャンバ内へ前記製品を搬入し及び前記チャンバから搬出する時以外は、前記開閉手段を閉じる手段を有することを特徴とする請求項５記載のインライン型表面硬化装置。
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