JP3905526B2 - 刺し通し可能な食品に係合させる装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、食料品のような比較的柔らかで刺し通し可能な材料を、個々にまたは集団として拾い上げ，配置するための工具に関するものである。特に本発明は、精妙に並べられた食材に係合させ、かつそれらの配列を崩さずに移動させるための工具に関するものである。

高級な食材の製造者は、食材自体を見栄えがするように展示することに関して、益々洗練さが要求されている。このことは、食材を容器に詰める場合に特定の並べ方で一貫して展示しなければならないことを意味する。小さなデリケートな食品を食品容器内に並べる場合に、従来は熟練した人の手に頼っていた。しかしながら、このような人手に頼る方法に伴う労働コストの上昇と生産性の低さにより、最も高価な製品を除いて、このようなやり方は受け入れられなくなってきた。

自動化されたロボットの速度および洗練性の向上、ならびにそれらをデリケートで精妙な高速作業に用いることは、もしこれらロボットが迅速で正確な食品の位置決めを行なうことができれば、食品を正確に配列するための、より低コストの作業方法が開発される機会が増すことになる。

しかしながら、これら食品が、特に固形または半固形のような比較的一様でない表面を持つ場合に、および元の形状および並べ方が実質的に保たれるようにこのような食品の集団を掴んだり再配置したりすることが望まれる場合に、これら食品に直接的に係合させる適当な装置を考案しなければならないという重要な問題が残っている。特に、このような食品の集団を搬送して、例えば比較的平たい食品が重なり合って列を構成する「瓦葺き並び」のような精妙な並べ方をすることが望まれる場合に、適切な係合装置の設計は必然的に困難な仕事になる。

食材を取り扱う分野では、このような食品を持ち上げて別の場所に運ぶために、個々の食品に係合し、かつこれを何らかの方法で掴むための無数の手段が考案されてきた。しかしながら、各食品の形態の特徴によって、この食品とともに用いる個々の係合手段の適性が左右される。

従来から用いられている機械的に持ち上げるための係合手段は吸着カップである。これらは、極めて平坦で一貫した表面を備えた食材に係合させる場合には良好に動作する。しかしながら、固形および半固形の食材は、それらの特徴から、一般にそのような表面を備えていないから、吸着カップはこれらの用途には適していないことが多い。

食品を掴むための別の良く知られた掴み手段は、食品の対向面間に圧力を加える機械的な掴み装置である。しかしながら、固形および半固形の食材に圧力を加えると、食品が損傷を受け、かつ拾い上げ速度が一定しないことが多い。したがって、このような装置は、単一の食品を配列する要求には適合せず、かつ特にアレイまたは配列の内部においてこのような食品の相対位置を維持しなければならない食品集団を再配置する役には立たない。

特許文献１には、刺し通し可能な材料を持ち上げかつ配置するための装置が開示されており、この装置では、材料に複数本の「串」を突き刺し、持上げを可能にするためにこれら串を捻って材料の下面で係合させ、次いで串の捻りを元に戻して、串の最初の刺し通しによって形成されたスリットを通じて串の頭を抜くことにより、材料を配置するようにしている。この種の装置は、材料の表面の特性に左右されないので、織物、樹脂または薄板材料のような可撓性で刺し通し可能な材料には適しているように見える。しかしながら、スリットまたは孔が材料に形成されることは、食肉または加工済み食肉片のようなよりデリケートな食材に関してはこの装置が不適格になることが多い。また、目的物を揃った重ね合わせ体とした構成を除いては、材料の集団をいかにして運ぶかの指摘もない。

特許文献２には、複数本の比較的薄い「フォーク」を用いて、焼物のような食材を掴みかつ突き刺す装置が開示されている。この装置は、これらの食材を損傷させることは少ない掴み手段を備えている。しかしながら、開示されたフォークは個々の食材を突き刺すのみであるために、この種の装置は、食品集団の配列内で個々の食材の相対位置を保ちながら食品集団を再配置するのには適しておらず、特に、「瓦葺き並び」にしなければならない食品集団の配置には適していない。
米国特許第４,０１５,８７２号明細書 米国公告特許第６,３０９,００１号明細書

よって、本発明の一つの目的は、食材の再配置に関して食品の一貫した掴みを可能にした装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、個々の食品を拾い上げて集団を構成し、次いでこの食品集団を、集団内の特定の並び方を維持しながら再配置するのに適した掴み装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、食品集団を「瓦葺き並び」に再配置することが望まれる場合に用いるのに適した装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、上記装置を、このような「瓦葺き並び」を構成し、かつ再配置するように作動させる方法を提供することにある。

本発明の一つの様相によれば、食品に係合し、該食品を捕捉し、該食品を配置するための工具が提供され、この工具は、
制御された動きを上記工具に与える、プログラム可能なロボットアームであることが好ましい装置に上記工具を結合するように配置されたブラケットと、
串刺しによる食品の捕捉を容易にするように配置された複数の固定された刺し通しピンと、
上記ブラケットに取り付けられ、かつ上記複数のピンが固定された刺し通しピン支持部材とを備え、この場合、上記複数のピンは上記支持部材から延出するように配置され、
さらに、上記複数のピンが貫通して突出する複数の孔を備えて上記支持部材と相互作用を行なう排出部材と、上記支持部材と上記排出部材との間で相対運動を生じさせる手段とを備え、
上記食品に係合し、かつ該食品を捕捉する動作が、上記装置を介した上記工具の移動によってもたらされ、かつ上記食品を配置する動作が、上記支持部材と上記排出部材との、上記食品を押圧して上記ピンの先端から排出させる相対運動によってもたらされることを特徴とするものである。

上記食品は、上記ピンの突き刺し端と上記排出部材との間の該ピンに沿った位置において、摩擦力によって捕捉されかつ保持されるように串刺しにされることが好ましい。

上記食品を配置する動作は、上記排出部材が上記支持部材から離れる方向へ移動して、上記食品を上記ピンの先端から押出す動作によってもたらされることが好ましい。

上記食品の一体性を損なわないで上記食品を信頼性をもって捕捉することを可能にする、上記食品に対する一様な係合を行なうために、上記ピンの直径は０．５ｍｍと２．５ｍｍとの間であることが好ましい。

上記食品がスライスされた食肉片である場合には、上記ピンの直径を約１ｍｍにすることが効果的である。

上記ピンは、略等間隔に配置された互いに略平行に延びる複数のピンが複数のピン列をなしていると効果的である。特にスライスされた食肉片に関しては、１列が９本のピンからなる２列以上のピン列を備え、これらピン列中のピンが、５ｍｍと１５ｍｍの間、好ましくは約１０ｍｍの間隔を有し、これら複数のピン列が、１５ｍｍと３５ｍｍの間、好ましくは約２５ｍｍの間隔を有する構成が特に効果的である。

上記排出部材が、上記支持部材の前面に略平行に配置された板であり、この排出板が、上記支持部材に対して略平行な関係を保ちながら、この支持部材から相対的に離れる方向に移動することが好ましい。この種の排出動作は、食品集団を配置するときに瓦葺き並びが望まれる場合に、この瓦葺き並びの維持を促進する。

上記複数の刺し通しピンが、上記排出板に形成された個々の孔を貫通して延出していることが効果的である。あるいは、上記排出板がこの排出板の一側から延びる複数の溝を備え、上記ピンが上記溝を貫通して延出するように構成してもよい。

エアシリンダ、水圧シリンダ、または電気的サーボモータのような駆動装置の一つまたは複数が上記支持部材に取り付けられ、かつ上記排出部材に連結された延出アームを備え、このアームの延出により、上記排出部材の上記支持部材に対する相対運動が生じることが好ましい。

上述した係合工具を用いて、所定の数の刺し通し可能な食品の瓦葺き並びアレイを構成し、かつ仕向け位置に配置する方法は、
ａ）複数の食品を略平坦な面上に置き、
ｂ）前記工具を、前記ピンアレイの中心から偏位した位置にある２本以上のピンが第１の食品の真上に来る態様でこの第１の食品の上方に位置決めし、
ｃ）上記工具を、上記偏位した位置にある複数のピンが上記食品を刺し通すように下降させて、この食品を串刺し状態で捕捉し、
ｄ）この捕捉された食品を保持した工具を引き上げ、上記第１の食品が、この第１の食品の偏位方向の寸法より小さい偏位量をもって第２の食品から偏位した位置に来るように、上記工具を上記第２の食品の上方に再位置決めし、
ｅ）所定の数の食品が捕捉されるまで、工程ｃ）およびｄ）を反復し、
ｆ）上記工具を上記食品アレイの仕向け位置の上方に位置決めし、
ｇ）上記排出部材を下方に移動させて、上記食品アレイを上記ピンから排出させ、上記食品アレイを瓦葺き並びの集団として配置する、
諸工程を含む。

上記方法のうちの食品集団を配置する工程においては、最上位の食品に対する上記排出板の動作により、この最上位の食品が２番目の食品を押圧する動作を生み、この最上位の食品の動作により、２番目の食品が３番目の食品を押圧する動作を生み、この動作が順々に次の食品に伝達されて、食品集団が容器内に瓦葺き並びで配置されることになる。

本発明の別の様相においては、一つまたはそれ以上の食品を拾い上げ、配置するための装置が提供され、この装置は、
制御された動きを上記工具に生じさせる、プログラム可能なロボットアームが好ましい装置と、
上記ロボットアームに取り付けられた、上述した係合工具とを備え、
上記方法を実施するのに適している装置である。

次に、本発明による係合装置の実施の形態およびその動作方法について図面を参照して説明する。

先ず図１を参照すると、本発明による捕捉・配置工具１が示されており、この工具は、本実施の形態では、スライスされた加工済み食肉片の集団を形成し、この食肉片集団を食品容器に移動させ、かつこれら食肉片を「瓦葺き並び」に配列するのに適している。この工具は、工具の一部を形成するブラケット３によって、所定の目標指定位置間でこの装置を移動させるプログラム可能な工業用ロボットアーム２に取付けられている。

本実施例におけるブラケット３は、二重Ｔ字形状を有する鋼鉄製ビームとして示されており、ロボットアーム２と工具４の台座との間にアレンボルト１４によって固定されている。上記ブラケット３の代わりに他の構造のブラケットを用いてもよいことは、当業者であれば理解されるであろう。

この工具はさらに、ピン固定部４と、食肉片を直接刺し通すのに用いられる１８本の独立したピン５と、刺し通された食肉片を下方に押圧してピン５の先端から排出する排出装置６とを備えている。ピン５は、９本の平行なピン５が２列に並んだ態様で配列されており、各図においては、後列の９本のピンが前列のピンの陰に隠れていることに注目されたい。この平行構成は、食肉片にピンが突き刺さりかつ食肉片がピンから押し出されるときに、損傷を受けない機能を有する。

上記ピン固定部４は、鋼鉄またはナイロンを含む適当に強固なプラスチックで構成することができる。上記ピン５は、食品グレードの鋼鉄からなり、丸くなったまたは尖った先端を有する。これらピン５は、固定部４にしっかりと固定される固定端（図示せず）を備えている。

上記排出装置６は、ピン固定部４の直下に配設され、かつピン５が貫通して延びる孔を備えた排出板７と、この排出板７を上下させるエアシリンダ８とを備えている。

エアシリンダ８は、フランジ１３を介してピン固定部４に固定されており、上記フランジ１３は、上記シリンダ８の下部が貫通する孔１５を備えている。動作時には、ピストン１６が下方へ延出し、これによって排出板７がピン固定部４から離れる下降動作が生じる。本実施例ではエアシリンダが用いられているが、この機能に関しては、水圧シリンダ、電気的サーボモータまたはその他の機械的手段のような、適切に制御される他のいかなる駆動手段を用いてもよいことは、当業者であれば理解されるであろう。

本実施例においては、装置全体が、スライスされた食肉片の集団を形成し、かつこれら食肉片を「瓦葺き並び」に配置することが要求される。食肉片は、幅２２ｍｍ×長さ４５ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度の寸法にスライスされている。このような食肉片に対しては、直径約１ｍｍの円形断面を有するピン５が用いられる。各ピン列内では、ピン間の間隔が約１０ｍｍで、列間の間隔が約２５ｍｍである。サイズの異なる食肉片および／または異なる材料については、ピン径およびピン間隔を変えるのが理想的であり、これらは簡単な実験で決定されることは、当業者であれば理解されるであろう。

以下に、本発明による集団形成・配置方法を実施する本装置の動作について、実施例によって説明する。図２は、この装置のピン５が、刺し通され捕捉された第１の食肉片９ａを保持し、かつ矢印１０の方向に下降しながら、第２の食肉片９ｂを途中まで刺している状態を示している。

ロボットアーム２の動作は、次の食肉片がそれより前の食肉片から僅かに横に偏位した位置で捕捉される態様で個々の食肉片に接触するようにプログラムされている。実際には、第１の食肉片９ａが捕捉されると、装置１が上昇し、次に横に移動して第２の食肉片９ｂ上に位置決めされ、次に装置１が下降してピン５が第２の食肉片９ｂを刺し通し、その間に、この第２の食肉片９ｂが第１の食肉片９ａに接触してこれをピン５に沿って押し上げるように動作する。この手順が所望の数の食肉片が捕捉されるまで反復される。

この特別な実施例においては、偏位量が食肉片の幅の約三分の一に選ばれているが、食肉片集団の最終的な位置に関する審美的な目的によって所望の偏位量（またはゼロ）を選べばよい。

図３は、７回の突き刺し・捕捉の反復が終わって７枚の食肉片が捕捉された状態を示す。次にロボットアームは、この食肉片集団を配置する位置の上方に、一般には食品容器の上方へ移動させる。

上記配置位置上に達すると、排出シリンダ８が作動されて、排出板７を下降させる。排出板７は最上位の食肉片９ａに係合し、この食肉片９ａが次の最上位の食肉片９ｂに係合し、この動作が順々に行なわれて、全ての食肉片が一様に矢印１１の方向に下方へ押圧されて、ピン５の先端から排出される。図４には、この工程の途中において下方の食肉片９ｇ，９ｆ，９ｅが排出された状態が示されている。

これら食肉片は、排出されたときに自然に所望の「瓦葺き並び」に配列されることに注目されたい。食肉片が互いに偏位した位置で捕捉されていることによって、各食肉片に対し下向きの力が各食肉片の重心から外れた位置に加えられるので、上記瓦葺き並びが生じる。この場合、各食肉片に対し水平面に関して僅かな回転が与えられ、したがって、これら食肉片が配置されたときにそれぞれが傾いた状態となるのである。

図５は、排出板７が完全に突き出されることによって排出作業が完了して、完全な「瓦葺き並び」の食品１２が指定位置に並べられた状態を示す。

この実施例は、特定のサイズおよび形状を有する加工済み食肉片に関するものであるが、ここに記載されている一般概念は、突き刺し可能な他の食品にも同様に適用可能であり、かつピン５の適切な間隔および寸法は、所望とする他の特定の用途に関して直ちに選択可能であることは、当業者であれば理解されるであろう。

プログラム可能なロボットアームに取り付けられた本発明による係合工具を示す正面図である。 食品拾い上げ工程における図１の係合工具を示す正面図である。 食品拾い上げ工程が完了した状態の図１の係合工具を示す正面図である。 食品集団配列工程における図１の係合工具を示す正面図である。 食品集団配列工程が完了した状態の図１の係合工具を示す正面図である。

符号の説明

１ 係合工具
２ ロボットアーム
３ ブラケット
４ ピン固定部
５ ピン
６ 排出装置
７ 排出板
８ シリンダ
９ａ，９ｂ 食肉片

Claims (2)

1. 係合工具を用いて、複数の刺し通し可能な食品を、各々の食品について、その一部が重なるようにずらして並べて、かつ当該複数の食品を載せるべき位置に配置する方法であって、当該係合工具が、
   制御された動きを前記工具に与える装置に前記工具を結合するように配置されたブラケットと、
   串刺しによる前記食品の捕捉をするために配置された複数の固定された刺し通しピンと、
   前記ブラケットに取り付けられ、かつ前記複数のピンが固定された刺し通しピン支持部材であって、前記複数のピンが当該支持部材から延出するように配置された刺し通しピン支持部材と、
   前記複数のピンが貫通して突出する複数の孔を備えた、前記支持部材と相互作用を行なう排出部材と、
   前記支持部材と前記排出部材との間で相対運動を生じさせる手段とを備えてなり、
   前記方法が、
   ａ）複数の食品を平坦な面上に置き、
   ｂ）前記工具を、前記ピンの配列の中心から偏位した位置にある２本以上のピンが第１の食品の真上に来る態様で該第１の食品の上方に位置決めし、
   ｃ）前記工具を、前記偏位した位置にある複数のピンが前記食品を刺し通すように下降させて、該食品を串刺し状態で捕捉し、
   ｄ）前記捕捉された食品を保持した前記工具を引き上げ、前記第１の食品が、該第１の食品の偏位方向の寸法より小さい偏位量をもって第２の食品から偏位した位置に来るように、前記工具を前記第２の食品の上方に再位置決めし、
   ｅ）所望の数の食品が捕捉されるまで、工程ｃ）およびｄ）を反復し、
   ｆ）前記工具を前記食品の配列を載せるべき位置の上方に位置決めし、
   ｇ）前記排出部材を下方に移動させて、前記食品の配列を前記ピンから排出させ、前記食品の配列を、各々の食品について、その一部が重なるようにずらして並べるように配置する、
   諸工程を含むことを特徴とする方法。
2. 複数の食品を拾い上げ、配置するための装置であって、
   制御された動きを前記工具に生じさせる装置と、
   前記装置に取り付けられた、請求項１記載の前記係合工具と、を備え、
   請求項１記載の方法を実施する装置。

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