JP4169360B2 - 根菜類の乱切り機 - Google Patents

Description

本発明は、人参、大根、ごぼう等の根菜類の乱切り機に関する。

根菜類の乱切り機として、例えば特許文献１が挙げられる。この構造は、人参等の下端を植設針に差し込んで保持し、間歇的に回動可能な被加工物保持部と、この被加工物保持部を挟み、その一方側に配置され、水平方向に往復動するロッド先端に取付けられたコ字状枠の開口部に両開口端間に薄刃を固定し、この薄刃を人参等の中心軸線に対し角度を有して斜めに保持せしめた切断部と、被加工物保持部を挟み前記切断部の他方側に該切断部に対応して配置された防護用当板を備えている。そして、前記被加工物保持部は人参等の大きさに適合するため水平方向に移動可能であり、前記切断部は切断の経過に応じて上下方向及び横方向に移動が可能となっている。

そこで、被加工物保持部に人参等をセットして保持させ、これを間歇的に回動させつつ切断部の角度を持たせた薄刃をシリンダにより先端を防護用当板に当てるようにして水平方向に往復動させると、人参等の回動と、薄刃の往復動が相まって角度のある薄刃で人参等は斜めに切断されて乱切りの根菜が得られる。
特許第３０４４３４７号（特開２０００−１５８３８７号）公報

特許文献１は、人参等の下端を植設針に差し込んで保持させるので、差し込む位置のずれによって中心がずれること、また人参等の上端はフリーであり、人参等を上端側から薄刃で防護用当板に押し付けて切断するので、人参等の大きさ及び太さによって防護用当板と人参等の隙間が変化し、安定して切断できないと共に、乱切りされた人参等の目方の変化が大きく、均一な品質が得られない。
ところで、特許文献１には、人参等の間歇回動と、切断部の上下摺動及び横移動と共に、その間歇的な切断部の往復突出による切断のタイミングを予め設定したプログラムにより制御することにより、乱切りされた人参等の目方を略均一な目方、例えば８ｇ±１ｇ程度とすることができ、目方の統一化をはかることができると記載されている。しかし、人参等の大きさ及び太さの変化にどのように対処して制御するのか全く開示されていない。

本発明の第１の課題は、根菜類の大きさ及び太さが変わってもより正確に目方の均一化が図れる根菜類の乱切り機を提供することにある。

上記第１の課題を解決するための本発明の請求項１は、人参等の根菜類の上端外周をチャックするチャック手段と、このチャック手段を間歇的に回転駆動するチャック回転駆動手段と、前記チャック手段にチャックされる根菜類に対して傾斜して配設されたカッターと、このカッターを駆動するカッター駆動手段と、前記カッターの直上で根菜類を挟持する２個一対のセンター出し板と、このセンター出し板を開閉駆動させセンター出し板駆動手段と、前記カッター及びセンター出し板を保持する刃物支持枠と、この刃物支持枠を上下駆動する刃物支持枠駆動手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１によれば、人参等をカットする時は、人参等の上端部の外周をチャック爪でチャックし、カットする部分の直上をセンター出し板で把持してカットするので、人参等は芯だし（中心出し）され、かつ安定した状態でカットされる。これにより、目方のばらつきががなく、乱切り形状の品質も向上する。

本発明の根菜類の乱切り機の一実施の形態を図１乃至図６により説明する。以下、棒状野菜として人参について説明する。本実施の形態は、チャック回転駆動部１０と、チャック部３０と、カッター上下駆動部５０と、センター出し部７５と、根菜類計測部８０と、振り分けシュート機構部９０とからなっている。

まずチャック回転駆動部１０の構造を図１及び図３により説明する。図１には、架台１に固定された基板２を垂直に図示したが、上方が左側に傾斜して架台１に固定されている。基板２の上方には、枠体１１が固定されており、枠体１１には軸受１２を介して中空回転軸１３が回転自在に支承されている。中空回転軸１３の上端部にはロータリージョイント１４の一端が固定されており、ロータリージョイント１４の他端には図示しないパイプを介してポンプに接続されている。中空回転軸１３の上方部にはプーリ１５が固定されている。枠体１１にはモータ１６が固定されており、モータ１６の出力軸に固定されたプーリ１７と前記プーリ１５にはタイミングベルト１８が掛けられている。中空回転軸１３には、下方部に円板固定板１９が固定されており、端部にホース継手２０が固定されている。円板固定板１９にはチャック保持枠体２１が固定されており、チャック保持枠体２１の側面には単動エアシリンダ２２が固定されている。そして、ホース継手２０と単動エアシリンダ２２のエア供給部とはホース２３で接続されている。

次にチャック部３０の構造を図１、図３及び図４（特に図３及び図４参照）により説明する。単動エアシリンダ２２の作動ロッドには２又状に形成された作動部材３１が固定されており、作動部材３１の先端部にピン３２が固定されている。チャック保持枠体２１の内部には、３個の支柱３３を介して支持板３４が固定されている。チャック保持枠体２１と支持板３４には、中心に支持軸３５が固定されており、この支持軸３５を中心として等間隔（１２０度間隔）に配設された３個の回転軸３６、３７、３８が回転自在に支承されている。ここで、回転軸３６は、２又部がピン３２に係合するように配設された作動レバー３９が固定されている。支持軸３５には歯車４０が回転自在に支承されており、３個の回転軸３６、３７、３８には歯車４０に噛合する歯車４１、４２、４３が回転自在に支承されている。回転軸３６、３７、３８の先端部には、チャック爪４４、４５、４６が固定されている。

次にカッター上下駆動部５０の構造を図１、図２及び図５により説明する。チャック部３０の下方部の基板２の両側には支持板５１が固定されている。支持板５１の上方部には一端部が一方の支持板５１より外側に突出するように配設された回転軸５２が回転自在に支承されており、回転軸５２の外側突出部には歯車５３が固定されている。歯車５３には歯車５４が噛合しており、歯車５４は支持板５１に固定されたモータ５５の出力軸に固定されている。回転軸５２のほぼ中央にはプーリ５６が固定されており、支持板５１の下方には、プーリ５６に対応してプーリ５７が配設されている。プーリ５７は支持板５８に固定された支軸５９に回転自在に支承されており、支持板５８は支持板５１に固定されている。プーリ５６、５７にはタイミングベルト６０が掛け渡されている。支持板５１の上方の中央には人参３に対応して当て板６１が固定されている。支持板５１には支持枠体６２の両側部の上端部と下端部が固定されており、支持板５１と支持枠体６２間には、後記する刃物支持枠６５の底板６６が上下動可能に配設される溝６２ａが形成されている。

支持枠体６２には、それぞれ上下に伸びたガイドレール６３が固定されており、ガイドレール６３にはスライダ６４が摺動自在に嵌挿されている。スライダ６４には刃物支持枠６５が固定されており、刃物支持枠６５の下端には、前記溝６２ａに配設された底板６６が固定されている。底板６６には前記タイミングベルト６０の上面に対応してベルト支持板６７が固定されており、ベルト支持板６７にタイミングベルト６０が固定板６８で固定されている。刃物支持枠６５の上面は、チャック部３０にチャックされた人参３に対して約４５度傾斜しており、この傾斜面には刃物取付け板７１が固定されている。刃物取付け板７１にはエアシリンダ７２が固定されており、エアシリンダ７２の作動ロッドにはカッター７３が固定されている。従って、カッター７３は人参３を斜め４５度にカットするようになっている。

次にセンター出し部７５の構造を図１及び図５により説明する。刃物取付け板７１にはセンター出し支持板７６が固定されており、センター出し支持板７６には同時に逆方向に作動する２軸のエアシリンダ７７が固定されており、エアシリンダ７７の作動ロッドにはそれぞれセンター出し板保持板７８が固定されており、センター出し板保持板７８にセンター出し板７９が固定されている。センター出し板７９の対向面のチャック部３０の中心に対応した部分にはＶ字状の把持部７９ａが形成されている。

次に根菜類計測部８０の構造を図５により説明する。センター出し支持板７６の上端には、人参３の端部を検出する端部検出用センサ８１が固定されている。またセンター出し板保持板７８には、センター出し板７９の開閉方向に伸び櫛歯形状に形成された検出板８２が固定されている。検出板８２の櫛歯部に対応して上下に投光器８３と受光器８４とからなる外径検出用センサ８５がセンター出し支持板７６に固定されている。

最後に振り分けシュート機構部９０の構造を図２及び図６により説明する。支持板５１の下方の両側には、それぞれ支持板９１を介してエアシリンダ９２Ａ、９２Ｂが固定されており、エアシリンダ９２Ａ、９２Ｂの作動ロッドには振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂが回転自在に支承されている。振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂは、支持板５１に軸受９４を介して回転自在に支承されている。またこの振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂに乱切りされた切断片を導くように、支持板５１には当て板６１の両側から振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂの上端に伸びた案内板９５が固定されている。

次に作用について説明する。まず各部の作用を個別に説明し、その後に全体の作用について説明する。
〔チャック部３０による人参３のチャック作用〕（図１、図３及び図４）
ロータリージョイント１４に図示しないエアポンプより圧縮エアが送られる。この圧縮エアは中空回転軸１３、ホース継手２０、ホース２３を通して単動エアシリンダ２２に送られる。これにより、単動エアシリンダ２２の作動ロッドが突出し、作動部材３１及びピン３２を介して作動レバー３９と共に回転軸３６及び歯車４１が図４において左方向に回転する。歯車４１が左方向に回転すると歯車４０が右方向に回転し、歯車４２、４３が左方向に回転する。歯車４１、４２、４３が左方向に回転すると、チャック爪４４、４５、４６が２点鎖線の状態より実線で示すように回転して人参３をチャックする。またロータリージョイント１４への圧縮エアの供給が停止されると、単動エアシリンダ２２の作動ロッドが引っ込み、チャック爪４４、４５、４６は実線の状態より２点鎖線示すように回転して人参３を開放する。

〔人参３の回転駆動の作用〕（図１及び図３）
本実施の形態においては、人参３は、カッター７３で斜めにカットされる毎に９０度間歇的に駆動される。モータ１６が駆動されると、プーリ１７、タイミングベルト１８及びプーリ１５を介して中空回転軸１３が回転する。これにより、円板固定板１９及びチャック保持枠体２１とこのチャック保持枠体２１に取付けられた部材が回転する。即ち、チャック爪４４、４５、４６でチャックされた人参３がチャック爪４４、４５、４６と共に９０度回転させられる。

〔カッター７３の上下駆動の作用〕（図１、図２及び図５）
モータ５５の出力軸が回転すると、歯車５４、歯車５３を介して回転軸５２が回転し、プーリ５６が回転する。これにより、タイミングベルト６０が矢印Ａ方向に移動し、ベルト支持板６７を介して刃物支持枠６５が上昇する。これにより、刃物支持枠６５に取付けられたカッター７３が上昇する。この刃物支持枠６５の上昇量の制御については後記する。

〔センター出し板７９及びカッター７３の作用〕（図１、図２及び図５）
エアシリンダ７７が作動してセンター出し板７９が閉じてカッター７３でカットされる人参３部分の真上を把持部７９ａで把持する。これにより、人参３はセンター出しされる。この状態でエアシリンダ７２の作動ロッドが往復動し、カッター７３によって人参３が斜めにカットされる。カッター７３で人参３をカットした後は、エアシリンダ７７が前記と逆方向に作動してセンター出し板７９は人参３を開放する。

〔根菜類計測部８０の作用〕（図５）
〔カッター７３の上下駆動の作用〕の項で説明した作用による刃物支持枠６５が上昇すると、端部検出用センサ８１により人参３の下端部が検出される。そこで、例えばセンター出し板７９で挟持できる人参３の最上部（チャック爪４４、４５、４６の直下の部分）を基準位置として図１及び図２の状態より人参３の端部を検出するまで刃物支持枠６５が上昇した上昇量により、人参３の切断できる長さが図示しない演算部で算出される。またエアシリンダ７７が作動してセンター出し板７９が閉じる方向に移動すると、検出板８２も移動する。この検出板８２の櫛歯部の移動量は外径検出用センサ８５により検出される。これにより、人参３の外径を図示しない演算部で算出することができる。

〔振り分けシュート機構部９０の作用〕（図２及び図６）
本実施の形態においては、切断品を３つの方向に振り分けできるようになっている。図２に示すように、両エアシリンダ９２Ａ、９２Ｂの作動ロッドが突出した状態では、振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂ間、即ち中央部に流れる。図６（ａ）に示すように、エアシリンダ９２Ａは作動ロッドが突出したままで、エアシリンダ９２Ｂの作動ロッドが引っ込むと、振り分けシュート９３Ｂが軸受９４を中心として反時計方向に回転する。これにより、切断品は振り分けシュート９３Ｂにガイドされて右方向に流れる。図６（ｂ）に示すように、エアシリンダ９２Ｂは作動ロッドが突出したままで、エアシリンダ９２Ａの作動ロッドが引っ込むと、振り分けシュート９３Ａが軸受９４を中心として時計方向に回転する。これにより、切断品は振り分けシュート９３Ａにガイドされて左方向に流れる。そこで、どのように振り分けるかは任意に設定する。例えば図２の場合は良品である重さのものの場合とし、図６（ａ）の場合は良品ででも重さが異なるものの場合とし、図６（ｂ）の場合は不良品の場合とする。

次に全体の作用について説明する。単動エアシリンダ２２の作動ロッドが引っ込みチャック爪４４、４５、４６が２点鎖線で示す状態、またエアシリンダ７２の作動ロッドが引っ込みカッター７３が後退した状態、またエアシリンダ７７の作動ロッドが伸びセンター出し板７９が開いた状態で作動させる。また最初のカット品は不良品であるので、振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂは図６（ｂ）の状態にある。

人参３の先端をチャック部３０のチャック爪４４、４５、４６間に位置させて始動ボタンを押すと、〔チャック部３０による人参３のチャック作用〕の項で説明したように、ロータリージョイント１４に圧縮エアが送られる。これにより、チャック爪４４、４５、４６は、２点鎖線の状態より実線で示すように回転して人参３をチャックする。

次に〔カッター７３の上下駆動の作用〕の項で説明したように、モータ５５の出力軸が回転する。これにより、刃物支持枠６５が上昇する。この場合、刃物支持枠６５は、センター出し板７９で挟持できる人参３の最上部（基準位置）まで上昇するように制御される。この刃物支持枠６５の上昇中に端部検出用センサ８１により人参３の下端部が検出される。前記した人参３の最上部（基準位置）と人参３の下端部の検出信号により、演算部によって人参３の長さが算出される。

センター出し板７９が前記した人参３の最上部に位置すると、〔根菜類計測部８０の作用〕の項で説明したように、エアシリンダ７７が作動する。これにより、センター出し板７９で人参３を挟持する。この場合、センター出し板７９と共に移動する検出板８２の櫛歯部の移動量は外径検出用センサ８５により検出され、人参３のカットされる最上部の外径が算出される。その後、エアシリンダ７７が前記と逆方向に作動してセンター出し板７９が開く。次にモータ５５の出力軸が前記と逆方向に回転し、カッター７３が人参３の下端部に位置するまで刃物支持枠６５は下降させられる。続いてエアシリンダ７７が作動してセンター出し板７９が人参３を挟持し、前記と同様に外径検出用センサ８５により検出板８２の櫛歯部の移動量が検出され、人参３の下端部の外径が算出される。

ところで、人参３は、断面がほぼ三角形形状となっている。そこで、カットするカット品の目方とカットする人参３の外径の関係で、カットした後に次にカットするために刃物支持枠６５と共に移動するカッター７３の上昇量が演算部により算出される。即ち、人参３の外径が大きい所はカット後に次にカットのためにカッター７３が上昇する上昇量は小さく、外径が小さくなるに従って上昇量に大きくなるように算出されて制御される。

前記したように人参３の長さ及び外径が測定された後に人参３のカット動作が行われる。本実施の形態においては、最初のカット品と２個目のカット品は乱切り形状でないので、不良品として処理し、また最後に残った残品も不良品として処理する。即ち、本実施の形態においては、振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂは〔振り分けシュート機構部９０の作用〕の項で説明したように、不良品の場合には図６（ｂ）の状態となり、良品の場合には図２の状態に切り換えられる。

人参３の乱切りは次の動作の組合せによって行われる。センター出し板７９で人参３を把持した状態で、エアシリンダ７２が往復動してカッター７３によって人参３を斜めにカットする。次にエアシリンダ７７が逆方向に作動してセンター出し板７９は開く。その後、〔人参３の回転駆動の作用〕の項で説明したように、モータ１６が駆動されて人参３は９０度回転させられる。また同時に、そのカットする外径と予め設定されたカット品の目方に応じて演算部によって演算された上昇量に従って刃物支持枠６５、即ちカッター７３及びセンター出し板７９は上昇する。そして、センター出し板７９で人参３を把持し、カッター７３で人参３をカットする。この動作を繰り返して乱切りする。乱切りが終了すると、刃物支持枠６５は最初の位置まで加工し、またロータリージョイント１４への圧縮エアの供給が停止され、チャック爪４４、４５、４６は実線の状態より２点鎖線で示すように回転して開き、人参３を開放する。

このように、人参３をカットする時は、人参３の上端部の外周をチャック爪４４、４５、４６でチャックし、カットする部分の直上をセンター出し板７９で把持してカットするので、人参３は芯だし（中心出し）され、かつ安定した状態でカットされる。これにより、目方のばらつきががなく、乱切り形状の品質も向上する。また人参３の長さ及び外径を測定し、カットする部分の外径とカット品の目方に応じて演算部で演算した値によってカッター７３の上昇量が制御されるので、カット品の目方の精度が向上する。

なお、上記実施の形態においては、人参３を９０度回転させてカットしたが、この回転角度は限定されるものではなく、例えば７２度回転させてカットすようにしてもよい。またカッター７３は人参３の中心に対して一定の４５度傾斜した角度に固定した場合について説明したが、この傾斜角度は任意に傾斜できるようにしてもよい。例えばカッター７３が取付けられたエアシリンダ７２を刃物支持枠６５に揺動できるように取付け、またセンター出し板７９を駆動するエアシリンダ７７を刃物支持枠６５に揺動できるように取付けてもよい。また２個の振り分けシュート９３Ａ、９３Ｂを設け、３個の振り分けができるようにしたが、１個の振り分けシュート９３Ａを設け、２個の振り分けができるようにしてもよい。

本発明の根菜類の乱切り機の一実施の形態を示す側面概略図である。 正面概略図である。 チャック回転機構部の一部断面側面図である。 チャック部の正面拡大図である。 図２のＢ−Ｂ線断面拡大図である。 振り分けシュート機構部の正面図である。

符号の説明

１０ チャック回転駆動部
１３ 中空回転軸
１４ ロータリージョイント
１５ プーリ
１６ モータ
１７ プーリ
１８ タイミングベルト
１９ 円板固定板
２１ チャック保持枠体
２２ 単動エアシリンダ
３０ チャック部
３６、３７、３８ 回転軸
３９ 作動レバー
４０、４１、４２、４３ 歯車
４４、４５、４６ チャック爪
５０ カッター上下駆動部
５１ 支持板
５２ 回転軸
５３、５４ 歯車
５５ モータ
５６、５７ プーリ
６０ タイミングベルト
６２ 支持枠体
６３ ガイドレール
６４ スライダ
６５ 刃物支持枠
７１ 刃物取付け板
７２ エアシリンダ
７３ カッター
７５ センター出し部
７６ センター出し支持板
７７ エアシリンダ
７８ センター出し板保持板
７９ センター出し板
８０ 根菜類計測部
８１ 端部検出用センサ
８２ 検出板
８５ 外径検出用センサ
９０ 振り分けシュート機構部
９２Ａ、９２Ｂ エアシリンダ
９３Ａ、９３Ｂ 振り分けシュート

Claims (1)

1. 人参等の根菜類の上端外周をチャックするチャック手段と、このチャック手段を間歇的に回転駆動するチャック回転駆動手段と、前記チャック手段にチャックされる根菜類に対して傾斜して配設されたカッターと、このカッターを駆動するカッター駆動手段と、前記カッターの直上で根菜類を挟持する２個一対のセンター出し板と、このセンター出し板を開閉駆動させセンター出し板駆動手段と、前記カッター及びセンター出し板を保持する刃物支持枠と、この刃物支持枠を上下駆動する刃物支持枠駆動手段とを備えていることを特徴とする根菜類の乱切り機。

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