JP4535347B1 - 果実皮剥き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の遊転ローラーを備えた支持ローラーユニットに果実を着座させた状態で上下からその果実を挟持することにより、皮剥き時に果実がスムーズに回転するようになり、表皮をらせん状にきれいに剥くことのできる高品質の果実皮剥き装置を提供する。
【解決手段】 各ユニット側遊転ローラー５３は円錐形状に形成され、柿Ｐの果実軸Ｏ１周りの回転に従って柿Ｐとの摩擦接触により、ローラー軸５３１周りに連れ回るようにそれぞれ従動回転する。ローラー軸５３１は、柿Ｐの下側外周面の曲率に応じ、主として一方向に２次元的に揺動可能に支持されている。ローラー軸５３１が上下方向の果実軸Ｏ１に対し所定の交差角θで交わり、かつローラー軸５３１を中心として所定の角度範囲γで揺動可能になっている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、柿をはじめ林檎、梨のように、果実軸と直交する円形近似の横断面を有する果実を果実軸周りに回転しながら、その表皮をらせん状に剥くための果実皮剥き装置に関する。

例えば干し柿や果実ジュースを作るための前工程として、果実の表皮をらせん状に剥く作業が、従来から手作業により行われている。近年、このような皮剥き作業能率の向上を図るために、柿等の果実を上下（へた部と先端部）から挟持して果実軸周りで回転させ、果実の表面に刃を当てて表皮を剥く皮剥き装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第３８８０９３８号公報

実際の皮剥き作業では、果実の形状や大きさは、同一種であっても品種や個体差によりまちまちである。しかしながら、特許文献１の皮剥き装置では、皮剥き時にほぼ一定の挟持力で果実を上下から挟持して果実軸周りで回転させるため、果実がスムーズに回転しにくくなる傾向がある。例えば、形状や大きさにわずかの変動があっても、果実が一定速度で回転しにくくなり、不規則な回転を繰り返すようになったり、回転時の抵抗により、皮剥き装置の回転軸と果実軸とがずれてしまったりする。これによって、表皮をらせん状にきれいに剥けなくなると、皮剥き後の果実の商品価値を損なうおそれがある。また、形状や大きさに応じて上下の挟持部材を交換したり、挟持力を調整したりしていたのでは、皮剥き作業の能率が低下するおそれがある。

本発明の課題は、複数の遊転ローラーを備えた支持ローラーユニットに果実を着座させた状態で上下からその果実を挟持することにより、皮剥き時に果実がスムーズに回転するようになり、表皮をらせん状にきれいに剥くことのできる高品質の果実皮剥き装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の果実皮剥き装置は、
柿をはじめ果実軸と直交する円形近似の横断面を有する果実の表皮を果実の前記果実軸周りの回転を伴ってらせん状に剥く果実皮剥き装置であって、
その果実軸を上下方向に立てた姿勢の果実の表面に食い込んで、果実の前記果実軸周りの回転に伴い表皮を果実から切り剥がしていく皮剥き用の刃と、
その刃を果実の表面に沿わせつつ前記果実軸の一端側の皮剥き開始位置から他端側の皮剥き終了位置まで往移動、及び皮剥き開始位置への復帰のために復移動させる刃駆動装置と、
果実の下側外周部分を着座させる状態で果実の外周に沿ってローラー支持体上に所定の間隔で複数配置された遊転ローラーであって、果実の前記果実軸周りの回転に従って果実との摩擦接触により前記所定の間隔の各軸周りに連れ回るようにそれぞれ従動回転するとともに、前記各軸が果実の下側外周面の曲率に応じて９０°未満の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能とされ、かつ特定のローラー間において前記刃の通過を許容するように、それぞれ複数の遊転ローラーを有する２以上の支持ローラーユニットと、
その支持ローラーユニットを間において果実を上下方向に挟み込むように挟持し、かつ皮剥きが終了した後は上下方向に開放するように相対的に移動可能に設けられ、かつ果実を挟持した状態で果実に前記果実軸周りの回転を付与可能な上側保持部及び下側保持部と、
果実の下側外周部分を着座させる前記複数の遊転ローラーを備えた２以上の支持ローラーユニットが上下方向の回転軸線周りに所定の角度間隔で、かつそれぞれ上昇・下降可能に配置されたインデックステーブルと、
そのインデックステーブルを、それぞれ果実を着座させる前記複数の支持ローラーユニットの配置角度間隔で間欠的に回転駆動し、各支持ローラーユニットを、前記皮剥き用の刃、刃駆動装置、上側保持部及び下側保持部を備えた皮剥きステーションに順次位置させるインデックステーブル駆動装置と、
その皮剥きステーションに位置して果実を支持する前記支持ローラーユニットを前記上側保持部に向かって上昇させ、また逆に前記インデックステーブル上の原位置へ下降させる支持ローラーユニット昇降装置と、
前記支持ローラーユニットを間にして前記上側保持部と下側保持部との相対的な接近により果実を上下方向で挟み込み、逆に相対的な離間により果実を開放する上下挟持装置と、
果実を前記果実軸周りで回転させるために、それら上側保持部及び下側保持部の一方又は双方を回転駆動する果実回転駆動装置と、を備え、
前記インデックステーブル駆動装置により果実を支持する前記支持ローラーユニットが前記皮剥きステーションに位置したとき、前記支持ローラーユニット昇降装置によりその支持ローラーユニットが果実とともに上昇し、かつ前記上下挟持装置により果実が前記上側保持部及び下側保持部で挟持された状態で、前記果実回転駆動装置により果実が該支持ローラーユニットの複数の遊転ローラーに支持されつつ前記果実軸周りで回転するとともに、前記刃駆動装置により前記皮剥き用の刃が前記果実軸の一端側の皮剥き開始位置から他端側の皮剥き終了位置まで移動することにより果実の皮剥きが行われ、その皮剥き終了より前又は後に、前記上下挟持装置により前記下側保持部が果実の下端部から離間し、前記支持ローラーユニット昇降装置により前記支持ローラーユニットも皮剥き後の果実を支持しつつ下降して前記インデックステーブル上の原位置に復帰することにより皮剥きの１行程が終了し、その後前記インデックステーブル駆動装置によりインデックステーブルが次の果実を皮剥きステーションに位置させるために間欠回転することを特徴とする。

このように、複数の遊転ローラーを備えた支持ローラーユニットに果実を着座させた状態で上下からその果実を挟持することにより、果実は、複数の遊転ローラーによりいわば宙に浮いた状態にて、自由関節を構成するローラー軸で浮動（揺動）可能に支持され、刃はそのうちの特定のローラー間を通過できる。したがって、皮剥き時に果実がスムーズに回転するようになり、表皮をらせん状にきれいに剥くことができ、皮剥き後の果実の商品価値を損なわずにすむ。また、果実の形状や大きさのわずかの変動に応じて上下の保持部をいちいち交換したり、挟持力を調整したりしなくてもよいので、皮剥き作業の能率を低下させずにすむ。

しかも、複数の遊転ローラーは、自身のローラー軸周りに従動回転するとともに、その各軸が果実の下側外周面の曲率に応じて９０°未満（例えば３０°以下）の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能とされているので、形状や大きさの異なる果実に対しても、幅広く使用できるように汎用性を高めることができる。なお、汎用性を向上させるためには、球面軸受、ピボット軸受、自在継手のように、ローラー軸を３次元的に揺動可能に支持することが推奨される。ただし、例えば遊転ローラーを多数（例えば４個以上）設けるような場合には、主として一方向に２次元的に揺動可能に支持してもよい。具体的には、果実軸とローラー軸とを含む断面において、ローラー軸が上下方向の果実軸に対し所定の交差角（例えば約１０°）で交わり、かつローラー軸を中心として所定の角度範囲（例えば±５°程度）で揺動可能とすることもできる。

ところで、上側保持部は、果実の上端部に刺し込まれて果実回転駆動装置の回転トルクを果実の果実軸周りに与える針部を有し、下側保持部は果実の下端部に刺し込まれる針部又は果実の下端部に押し付けられる押圧部を備える場合がある。

このように、果実回転駆動装置の回転トルクが果実の上端部に刺し込まれた針部を介して伝達されるので、上下挟持装置で果実を挟持しつつ比較的小さな駆動力で果実を回転させることができる。

また、インデックステーブルには、所定の角度間隔で複数配置された支持ローラーユニットがインデックステーブル上の原位置にある状態で、支持ローラーユニットにおける、果実の外周に沿う複数の遊転ローラーのうち配置間隔が他より広い特定のローラー間に入り込む形態で、遊転ローラーと協働して果実の下側外周部分を取り囲み、その下側外周部分を着座させるテーブル側突起部が配置され、
支持ローラーユニットが皮剥き前の果実を支持して原位置から上昇するときには、インデックステーブルに配置されたテーブル側突起部を残して支持ローラーユニットの複数の遊転ローラーが果実を支持しつつ上昇し、皮剥き終了後に支持ローラーユニットが皮剥き後の果実を支持しつつ原位置へ下降したときには、複数の遊転ローラーにより支持される果実をインデックステーブル上で待機するテーブル側突起部でも着座可能とすることができる。

皮剥き前の果実がインデックステーブル上で待機するとき、その下側外周部分は、支持ローラーユニットの遊転ローラーとインデックステーブルのテーブル側突起部とにより支持されている。したがって、皮剥きステーションに到達し、支持ローラーユニットの遊転ローラーに着座しつつ上昇して上下挟持装置で挟み込まれる際にも、その後果実回転駆動装置により回転する際にも、果実軸のずれ（傾き）を小さくすることができる。

さらに、インデックステーブル上に設けられたテーブル側突起部は、支持ローラーユニットの遊転ローラーと同じ形態の遊転ローラーで構成され、
支持ローラーユニットがインデックステーブル上の原位置にあるとき、果実の下側外周部分は、支持ローラーユニット側の遊転ローラーとインデックステーブル側の遊転ローラーとにより均一な間隔で取り囲まれ、かつそれら遊転ローラーに着座することができる。

皮剥き前の果実がインデックステーブル上で待機するとき、その下側外周部分は、同じ形態をなす、支持ローラーユニット側の遊転ローラーとインデックステーブル側の遊転ローラーとにより均一な間隔で安定して支持されている。したがって、皮剥きステーションに到達し、支持ローラーユニット側の遊転ローラーに着座しつつ上昇して上下挟持装置で挟み込まれる際にも、その後果実回転駆動装置により回転する際にも、果実軸のずれ（傾き）をさらに小さくすることができる。

なお、支持ローラーユニット側の遊転ローラーとインデックステーブル側の遊転ローラーの各軸をいずれも果実の下側外周面の曲率に応じて９０°未満の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能としてもよい。

このように、支持ローラーユニット側の遊転ローラーも、インデックステーブル側の遊転ローラーも、すべてのローラー軸を９０°未満（例えば３０°以下）の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能とすれば、形状や大きさが異なっていても上記した果実軸のずれ（傾き）を一層小さくして、果実の姿勢をさらに安定させることができる。

本発明に係る果実皮剥き装置の一例を示す斜視図。 図１の側面図。 支持ローラーユニットとテーブル側遊転ローラーとの配置を示す平面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 図１の皮剥き部を拡大して示す斜視図。 皮剥き部の主要部を表す斜視図。 皮剥き部を模式的に示す説明図。 皮剥き刃及び刃ホルダーの斜視図。 作業工程を示す説明図。 皮剥きステーションにおける原位置でのセット状態を示す説明図。 図１０に続き皮剥きステーションにおける上昇位置での挟持状態を示す説明図。 図７に続き皮剥き部の作動を模式的に示す説明図。 図１２に続き皮剥き部の作動を模式的に示す説明図。 図１３に続き皮剥き部の作動を模式的に示す説明図。 皮剥きステーションにおける原位置への復帰状態を示す説明図。

（実施例）
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る果実皮剥き装置の一例を示す斜視図、図２はその側面図である。図１に示す果実皮剥き装置（以下、単に皮剥き装置ともいう）１００は、例えば柿Ｐのように、果実軸Ｏ１（果実の芯に相当）と直交する円形近似の横断面を有する果実の表皮Ｓを効率よく剥くための装置である。そのために、皮剥き装置１００は、柿Ｐを逆向き（へた部Ｃが上側、先端部Ｔが下側）姿勢で１個ずつ保持するために、上下方向の回転軸Ｏ２周りに所定の角度間隔で複数（例えば６個）の挿入孔１１を有するインデックステーブル１０を備えている。

その他に、皮剥き装置１００は、挿入孔１の柿Ｐを１個ずつ取り出して保持し、果実軸Ｏ１周りで回転させるための柿保持部２０（果実保持部）、柿Ｐのへた部Ｃを切り取るためのへた取り部３０、柿Ｐの表皮Ｓを剥くための皮剥き部４０、へた取り及び皮剥きを行う皮剥きステーションＰＳにて柿保持部２０で柿Ｐを保持・回転する際に、柿Ｐの下側外周部分を宙に浮いた状態で浮動（揺動）可能に支持するための支持ローラーユニット５０等を備えている。さらに、皮剥き装置１００は、皮剥きステーションＰＳに各柿Ｐを順次位置させるために、インデックステーブル１０を間欠的に回転駆動するインデックステーブル駆動装置１５、柿Ｐを上下から挟み込むように柿保持部２０を昇降駆動する上下挟持装置２３、柿Ｐを果実軸Ｏ１周りで回転させるために柿保持部２０を回転駆動する果実回転駆動装置２４、皮剥きステーションＰＳにて支持ローラーユニット５０を昇降駆動する支持ローラーユニット昇降装置５４等も備えている。

図２に示すように、柿保持部２０は、柿Ｐを下端部側（先端部Ｔ側）から保持する下側保持部２１と、上端部側（へた部Ｃ側）から保持する上側保持部２２とを有する。下側保持部２１は、柿Ｐの下端部を果実軸Ｏ１に沿って押し上げるための押圧部２１１を含む。上側保持部２２は、柿Ｐの上端部から果実軸Ｏ１に沿って刺し込まれる針部２２１を含む。

上下挟持装置２３は、押圧部２１１を昇降するための押圧部用エアシリンダー２３１を有する。したがって、押圧部用エアシリンダー２３１が伸長すると、支持ローラーユニット５０（詳細構造については後述する）を間にして上側保持部２２と下側保持部２１とは相対的に接近して柿Ｐを上下方向で挟み込み（図１１参照）、逆に押圧部用エアシリンダー２３１が縮小すると、相対的な離間により柿Ｐを開放する（図１５参照）。果実回転駆動装置２４は、上側保持部２２を回転駆動するための果実回転用モータ２４１を有する。具体的には、果実回転用モータ２４１のモータ出力軸２４２と、針部２２１の針部回転軸２２２とに固定された果実回転用タイミングプーリー２４２ａ，２２２ａに果実回転用タイミングベルト２４３が掛け回され、果実回転用モータ２４１の回転トルクは針部２２１に伝達されて、柿Ｐを果実軸Ｏ１周りで回転させる。

へた取り部３０はへた取り刃３１を有し、そのへた取り刃３１の先端部を果実軸Ｏ１周りで回転する柿Ｐの上端部に押し当てて、へた部Ｃを円形状に切り取る。皮剥き部４０は皮剥き刃４１（刃）を有し、その皮剥き刃４１の先端部を果実軸Ｏ１周りで回転する柿Ｐの表皮Ｓに押し当てて食い込ませるとともに、上端側の皮剥き開始位置Ａ１から下端側の皮剥き終了位置Ｂ１まで（又は下端側の皮剥き開始位置から上端側の皮剥き終了位置まで）表面に沿って移動し（図７参照）、柿Ｐの表皮Ｓをらせん状に剥く（切り剥がす）。

インデックステーブル駆動装置１５のテーブル用モータ１５１には、インデックステーブル１０を間欠的に回転（インデックス回転）するために、ステッピングモータ、サーボモータ等が用いられ、減速ギア機構１５２（変速機構）等を介してインデックステーブル１０の回転軸Ｏ２へ伝達されている。

なお、上側保持部２２（針部２２１）には、皮剥き後の柿Ｐを針部２２１（上側保持部２２）から外すために、圧縮コイルばね等の戻しばね２２３が設けられている。この戻しばね２２３は、押圧部用エアシリンダー２３１の伸長時には、柿保持部２０（及び柿Ｐ）からの押圧力を受けて縮み、皮剥き前の柿Ｐに対する上下の保持部２２，２１の挟持力を高める。一方、押圧部用エアシリンダー２３１の縮小時には、自身のばね力（付勢力）によって柿保持部２０（及び柿Ｐ）を押し出す（戻す）ように作用する。

次に、図３は支持ローラーユニットとテーブル側遊転ローラーとの配置を示す平面図、図４はそのＡ−Ａ断面図である。インデックステーブル１０には、挿入孔１１毎に１組（計６組）の支持ローラーユニット５０が載置される（図１参照）。

図３及び図４に示すように、支持ローラーユニット５０は、一部で開口するローラー支持板５２（ローラー支持体）上に、複数（例えば５個）のユニット側遊転ローラー５３（遊転ローラー）が、柿Ｐの下側外周部分を着座させる状態で柿Ｐの外周に沿って所定の間隔で配置されている。このうち、開口部分に位置する２個の遊転ローラー５３間（特定のローラー間）において皮剥き刃４１の通過を許容するように、大きな間隔を設定する一方、特定のローラー間以外の遊転ローラー５３間の相互間隔を等しく設定してある。例えば、特定のローラー間以外の遊転ローラー５３間の相互間隔を６０°に設定すると、特定のローラー間の角度間隔は１２０°となる。

各ユニット側遊転ローラー５３は円錐形状（又は円錐台形状あるいは傘形状）に形成され、柿Ｐの果実軸Ｏ１周りの回転に従って柿Ｐとの摩擦接触により、ローラー軸５３１周りに連れ回るようにそれぞれ従動回転する。また、ローラー軸５３１は、柿Ｐの下側外周面の曲率に応じ、主として一方向に２次元的に揺動可能に支持されている。図４では、ローラー軸５３１が上下方向の果実軸Ｏ１に対し所定の交差角θ（例えば約１０°）で交わり、かつローラー軸５３１を中心として所定の角度範囲γ（例えば±５°程度）で揺動可能になっている。

具体的には、各遊転ローラー５３に対応して、ローラー支持板５２には矩形状の凹部５２１が開口してローラー軸５３１の先端が挿入され、その凹部５２１に連続する形態で、貫通孔５２２がローラー支持板５２に貫通形成されている。ローラー軸５３１の先端には、座金５３３を介して揺動座５３２がねじ止め固定され、揺動座５３２の基端部に形成された半円柱形状の揺動支点部５３２ａが凹部５２１の底に接し、その接点（接線）を中心に揺動する。揺動支点部５３２ａから突出部５３２ｂが延出し、その先端部はＬ字状に屈曲してローラー支持板５２の貫通孔５２２から突出している。突出部５３２ｂの先端縁がローラー支持板５２の下面に当接することにより、上記角度範囲γが規制されている。なお、揺動支点部５３２ａは、凹部５２１の底面上において、ローラー軸５３１周りに小角度範囲（例えば±５°程度）で回動可能でもある。

図２に戻り、支持ローラーユニット昇降装置５４は、支持ローラーユニット５０を昇降するためのローラーユニット用エアシリンダー５４１を有する。したがって、ローラーユニット用エアシリンダー５４１が伸長すると、皮剥きステーションＰＳに位置して柿Ｐを宙に浮いた状態で浮動（揺動）可能に支持する支持ローラーユニット５０は、上側保持部２２に向かって上昇し、また逆にローラーユニット用エアシリンダー５４１が縮小すると、インデックステーブル１０上の原位置へ下降する。ローラーユニット用エアシリンダー５４１によって支持ローラーユニット５０を昇降する際に、ローラー支持板５２は、それとほぼ同形状で挿入孔１１よりも小径の支持板持上台５４２（持上部材）に載置される。また、支持ローラーユニット５０がインデックステーブル１０上の原位置へ下降したときには、ローラー支持板５２は、図４に示すように、インデックステーブル１０の挿入孔１１に形成された段差に載置される。支持ローラーユニット５０の昇降位置にかかわらず、ローラー支持板５２に形成された複数（例えば３個）の貫通孔５２２と、支持板持上台５４２に形成された同数のピン挿通孔５４２ａとは、各々位置決めピン５１で係合されている（図１０，図１１参照）。なお、支持板持上台５４２とローラーユニット用エアシリンダー５４１とは、Ｌ字状の連結ブラケット５４３で連結されている（図２参照）。

再び図３，図４に戻り、インデックステーブル１０には、上記した支持ローラーユニット５０の特定のローラー間に入り込む形態で、ユニット側遊転ローラー５３と協働して柿Ｐの下側外周部分を取り囲み、その下側外周部分を着座させる１個のテーブル側遊転ローラー１３（テーブル側突起部）が配置されている。支持ローラーユニット５０の特定のローラー間の角度間隔は１２０°であったので、この間にテーブル側遊転ローラー１３が配置されることにより、５個のユニット側遊転ローラー５３と１個のテーブル側遊転ローラー１３とで構成される遊転ローラー群５３，１３は、すべて６０°の相互間隔で配置される。

テーブル側遊転ローラー１３は、インデックステーブル１０に固定された固定ベース板１２上に設けられている。このテーブル側遊転ローラー１３は、ユニット側遊転ローラー５３と同様に円錐形状（又は円錐台形状あるいは傘形状）に形成され、柿Ｐの果実軸Ｏ１周りの回転に従って柿Ｐとの摩擦接触により、ローラー軸１３１周りに連れ回るようにそれぞれ従動回転する。また、ローラー軸１３１は、柿Ｐの下側外周面の曲率に応じ、主として一方向に２次元的に揺動可能に支持されている。図４では、ローラー軸１３１が上下方向の果実軸Ｏ１に対し所定の交差角θ（例えば約１０°）で交わり、かつローラー軸１３１を中心として所定の角度範囲γ（例えば±５°程度）で揺動可能になっている。

具体的には、遊転ローラー１３に対応して、固定ベース板１２には矩形状の凹部１２１が開口してローラー軸１３１の先端が挿入され、その凹部１２１に連続する形態で、貫通孔１２２が固定ベース板１２に貫通形成されている。ローラー軸１３１の先端には、座金１３３を介して揺動座１３２がねじ止め固定され、揺動座１３２の基端部に形成された半円柱形状の揺動支点部１３２ａが凹部１２１の底に接し、その接点を中心に揺動する。揺動支点部１３２ａから突出部１３２ｂが延出し、その先端部はＬ字状に屈曲して固定ベース板１２の貫通孔１２２から突出している。突出部１３２ｂの先端縁が固定ベース板１２の下面に当接することにより、上記角度範囲γが規制されている。なお、揺動支点部１３２ａは、凹部１２１の底面上において、ローラー軸１３１周りに小角度範囲（例えば±５°程度）で回動可能でもある。

次に、図５は皮剥き部を拡大して示す斜視図、図６は皮剥き部の主要部を表す斜視図、図７は皮剥き部を模式的に示す説明図である。図６，図７に示す皮剥き部４０は、上記した皮剥き刃４１（刃）の他に、刃ホルダー４２と、４節リンク４３（多節リンク機構；刃駆動装置）と、リンク駆動装置４４（刃駆動装置）と、刃付勢ばね機構４５と、刃位置制御カム４６とを含む。

図７において、刃ホルダー４２は、後述するように皮剥き刃４１を浮動状態（変位可能状態）で保持している。一方、４節リンク４３（多節リンク機構；刃駆動装置）は、皮剥き用モ−タ４４０（モータ；共通駆動源）から動力を取り入れるための入力リンク４３１（他のリンク；原動節）と、作用部である刃ホルダー４２を固定状態で取り付けるための出力リンク４３２（一のリンク；従動節）と、両端部のリンク連接軸４３３ａ，４３３ｂにより両リンク４３１，４３２を連結する連接リンク４３３（連節）とにより構成される。これにより、入力リンク４３１が回転運動すると、出力リンク４３２と連接リンク４３３とを接続するリンク連接軸４３３ａがＡ→Ｂ→Ａ間を揺動運動（往復移動）する。このとき、刃ホルダー４２を介して出力リンク４３２に保持された皮剥き刃４１は、柿Ｐの表面に沿いつつ果実軸Ｏ１の上端側（一端側）の皮剥き開始位置Ａ１から下端側（他端側）の皮剥き終了位置Ｂ１へ向かう往移動Ａ１→Ｂ１及びその逆の復移動Ｂ２→Ａ２の凹曲線状の移動軌跡を生じる（図１２〜図１４参照）。

リンク駆動装置４４において、皮剥き用モ−タ４４０のモータ出力軸４４１、リンク駆動軸４４２、中間軸４４３の各軸に固定されたリンク用タイミングプーリー４４１ａ，４４２ａ，４４３ａにリンク用タイミングベルト４４４が掛け回され、皮剥き用モ−タ４４０の駆動によりリンク駆動軸４４２が回転する。後述するように、刃付勢ばね機構４５は、刃ホルダー４２において浮動状態の皮剥き刃４１を柿Ｐの表面に弾性的に押し付けるように付勢する。

図７に示すように、刃位置制御カム４６は、１回転（３６０°）のうち所定の回転角度範囲α（第１回転角度範囲；例えば１７０°）では、刃付勢ばね機構４５（図８参照）のばね力を皮剥き刃４１に作用させて皮剥き刃４１を柿Ｐの表面に弾性的に押し付けるために、半径小に形成されている。一方、残りの回転角度範囲β（第２回転角度範囲；例えば１９０°）では、刃付勢ばね機構４５のばね力に抗して皮剥き刃４１を柿Ｐの表面から離間させるために、半径大に形成されている。なお、回転角度範囲β’（例えば２０〜３０°）では、皮剥き開始位置Ａ１において、刃付勢ばね機構４５のばね力を確実に作用させ、皮剥き刃４１を柿Ｐの表面に密着させるために、刃位置制御カム４６に急激な半径差を設けてある。

中間軸４４３とカム駆動軸４６１とに固定されたカム用タイミングプーリー４４３ｂ，４６１ｂにカム用タイミングベルト４６２が掛け回され、皮剥き用モ−タ４４０の駆動によりカム駆動軸４６１が回転する。なお、リンク駆動軸４４２とカム駆動軸４６１とは平行に配置され、リンク出力軸４３２ａとカム駆動軸４６１とは二重軸（互いに独立回転可能に、筒状のリンク出力軸４３２ａにカム駆動軸４６１が挿入される）で構成されている。また、リンク駆動軸４４２とカム駆動軸４６１とが共通の皮剥き用モ−タ４４０の回転により互いに同期して所定の回転速度比で回転する。これらによって、リンク駆動装置４４及び刃位置制御カム４６をコンパクトに構成できる。

次に、皮剥き刃及び刃ホルダーと刃付勢ばね機構について説明する。図８は皮剥き刃及び刃ホルダーの斜視図である。図７及び図８において、刃付勢ばね機構４５は、４節リンク４３における出力リンク４３２と平行な平面内で、刃ホルダー４２とともに平行リンク機構Ｌを構成する付勢リンク４５１と、その付勢リンク４５１を出力リンク４３２に対して平行移動する向きに付勢するばね部材４５２とを備えている。皮剥き刃４１は付勢リンク４５１に固定されて一体的に作動し、ばね部材４５２（例えば圧縮コイルばね）は、付勢リンク４５１に固定された第１ばね受け４５１ａと、刃ホルダー４２に固定された第２ばね受け４２ａとの間に掛け渡されている。これによって、皮剥き刃４１は、付勢リンク４５１（平行リンク機構Ｌ）及びばね部材４５２を介し、刃ホルダー４２に対して浮動状態（変位可能状態）に保持され、出力リンク４３２と平行な方向にばね付勢されている。

さらに、付勢リンク４５１の内部には、ウレタン等の柔軟性部材を外周に貼り付けたベアリング４５３（回転部材）が回転可能に取り付けられ、その周面の一部は付勢リンク４５１から外部へ突出して刃位置制御カム４６の外周面と常時接触している。このようなベアリング４５３を設けることにより、刃位置制御カム４６の径方向変化に伴う衝撃を緩和できる。また、皮剥き開始位置Ａ１にてばね部材４５２の付勢力を皮剥き刃４１に確実に作用させ、かつ皮剥き終了位置Ｂ１にてばね部材４５２の付勢力に抗して皮剥き刃４１を柿Ｐの表面から確実に離間させることができる。なお、ばね部材４５２が、出力リンク４３２と平行な平面内であって、出力リンク４３２と平行な方向に付勢リンク４５１（平行リンク機構Ｌ）を付勢しているので、ばね部材４５２の付勢方向は、刃位置制御カム４６がベアリング４５３を押圧する方向と一致する。

以上のように構成された皮剥き装置１００の作動について、図９及び図７，図１０〜図１５を参照しつつ説明する。

＜準備作業＞
まず、準備作業として、手作業にて、インデックステーブル１０上の各支持ローラーユニット５０及びテーブル側遊転ローラー１３に、柿Ｐを逆向き（へた部Ｃが上側、先端部Ｔが下側）姿勢で１個ずつ挿入し、宙に浮いた状態で浮動（揺動）可能に保持する（図９のＳＳ，図１）。

＜原位置でのセット＞
次に、テーブル用モータ１５１を駆動し、インデックステーブル１０を間欠回転して、皮剥きステーションＰＳでいずれかの支持ローラーユニット５０及びテーブル側遊転ローラー１３を停止する（図９のＳ１，図１０）。

＜柿Ｐの挟持・回転＞
ローラーユニット用エアシリンダー５４１を伸長して皮剥きステーションＰＳの支持ローラーユニット５０を上昇するとともに、押圧部用エアシリンダー２３１を伸長して押圧部２１１を上昇すると、針部２２１が柿Ｐのへた部Ｃに刺し込まれるとともに戻しばね２２３が収縮し、柿Ｐは支持ローラーユニット５０を間にして上下の保持部２２，２１で挟持される（図９のＳ２，図１１）。次に、果実回転用モータ２４１を駆動して上側保持部２２を回転駆動すると、柿Ｐは果実軸Ｏ１周りで回転し、支持ローラーユニット５０の遊転ローラー５３はローラー軸５３１周りで従動回転する（図９のＳ３）。したがって、柿Ｐは、複数の遊転ローラー５３によりいわば宙に浮いた状態にて、自由関節を構成するローラー軸５３１で浮動（揺動）可能に支持されて、果実軸Ｏ１周りで回転する（図１１）。

＜へた取り＞
へた取り刃３１を作動（詳細は省略する）して柿Ｐのへた部Ｃを除去する（図９のＳ４）。

＜皮剥き開始位置Ａ１＞
次に皮剥き作業を行う（図９のＳ５）。図７に示す皮剥き開始位置Ａ１において、刃位置制御カム４６は、入力リンク４３１と同期回転して回転角度範囲α（半径小）の先頭に位置している。このときばね部材４５２の付勢力は、付勢リンク４５１（平行リンク機構Ｌ）を介して皮剥き刃４１に作用するので、皮剥き刃４１は柿Ｐの表面に押圧されて皮剥きの準備が整う。

＜皮剥き行程Ａ１→Ｂ１（往移動）＞
図１２に示す皮剥き行程では、入力リンク４３１の回転量に応じて出力リンク４３３が揺動する。一方、皮剥き開始位置Ａ１から皮剥き終了位置Ｂ１へ至る中間位置においては、刃位置制御カム４６は回転角度範囲α（半径小；図７参照）の範囲内にある。したがって、皮剥き刃４１はばね部材４５２の付勢力により柿Ｐの表面に押圧され、柿Ｐの果実軸Ｏ１周りでの回転につれ表皮Ｓがらせん状に剥かれる。

＜皮剥き終了位置Ｂ１→Ｂ２（後退移動）＞
図１３に示す皮剥き終了位置Ｂ１において、刃位置制御カム４６は、入力リンク４３１と同期回転して回転角度範囲β（半径大；図７参照）の先頭に位置する。このとき、ベアリング４５３（付勢リンク４５１）は刃位置制御カム４６との接触によりばね部材４５２の付勢力に抗して後退するので、皮剥き刃４１はＢ１→Ｂ２へ移動し、柿Ｐの表面から離間する。

＜復帰行程Ｂ２→Ａ２（復移動）＞
図１４に示す復帰行程では、入力リンク４３１の回転量に応じて出力リンク４３３が皮剥き行程とは逆方向に揺動する。一方、皮剥き終了位置Ｂ２から皮剥き開始位置Ａ２へ至る中間位置においては、刃位置制御カム４６は回転角度範囲β（半径大；図７参照）の範囲内にある。したがって、皮剥き刃４１は柿Ｐの表面から離間したままであるから、皮剥き後の柿Ｐの表面を傷付けない。

＜皮剥き開始位置Ａ２→Ａ１（前進移動）＞
出力リンク４３２が図７の皮剥き開始位置Ａ２に戻ると、再び刃位置制御カム４６が回転角度範囲α（半径小；図７参照）の先頭に位置する。ばね部材４５２の付勢力が皮剥き刃４１に作用し、皮剥き刃４１がＡ２→Ａ１へ移動し、柿Ｐの表面に押圧されて、次の皮剥きの準備が整う。

＜原位置への復帰＞
皮剥き工程の皮剥き終了位置Ｂ１（図１３）に至る直前に上下の保持部２２，２１を離間させて柿Ｐを開放する。具体的には、押圧部用エアシリンダー２３１を縮小して押圧部２１１を下降するとともに、ローラーユニット用エアシリンダー５４１を縮小して支持ローラーユニット５０を下降する。戻しばね２２３の作用により、針部２２１が柿Ｐの上端部（へた部Ｃのあった部分）から抜け出し、支持ローラーユニット５０は皮剥きステーションＰＳの原位置に復帰する（図９のＳ６，図１５）。

＜柿Ｐの回転停止＞
皮剥き工程の皮剥き終了位置Ｂ１（図１３）に至る直前から皮剥き開始位置Ａ１に戻るまでの間に、果実回転用モータ２４１の駆動を停止して上側保持部２２の回転を停止する（図９のＳ７）。

＜取出作業＞
図９に示すＳ１〜Ｓ７の作業を繰り返し行い、すべての支持ローラーユニット５０及びテーブル側遊転ローラー１３上の柿Ｐの皮剥きが終了したら、各支持ローラーユニット５０から皮剥き後の柿Ｐを手作業で取り出し、一連の作業を終了する（図９のＳＦ）。

このように、複数の遊転ローラー５３を備えた支持ローラーユニット５０に柿Ｐを着座させた状態で上下からその果実を挟持することにより、柿Ｐは、複数の遊転ローラー５３によりいわば宙に浮いた状態にて、自由関節を構成するローラー軸５３１で浮動（揺動）可能に支持され、皮剥き刃４１はそのうちの特定のローラー間を通過できる。したがって、皮剥き時に柿Ｐがスムーズに回転するようになり、表皮Ｓをらせん状にきれいに剥くことができ、皮剥き後の柿Ｐの商品価値を損なわずにすむ。また、柿Ｐの形状や大きさのわずかの変動に応じて上下の保持部２２，２１をいちいち交換したり、挟持力を調整したりしなくてもよいので、皮剥き作業の能率を低下させずにすむ。

そして、皮剥き装置１００を用いることによって、皮剥き時に個々の柿Ｐの表面形状に沿って皮剥き刃４１をスムーズに移動させることができる。また、皮剥きをした柿Ｐを傷つけることなく皮剥き刃４１をスムーズに元の位置（皮剥き開始位置Ａ１）へ復帰させることができる。したがって、皮剥き作業の能率向上を図り、皮剥き後の柿Ｐの商品価値を高めることができる。さらに、リンク駆動装置４４と刃位置制御カム４６とを共通駆動源としての皮剥き用モータ４４０で駆動しているので、皮剥き行程における柿Ｐ表面への皮剥き刃４１の押圧と、復帰行程における柿Ｐ表面からの皮剥き刃４１の離間とが、容易に実現できる。その結果、皮剥き行程Ａ１→Ｂ１と復帰行程Ｂ２→Ａ２とを含む皮剥き刃４１の移動軌跡をループ状とし、皮剥き装置１００を小型化することができる。

なお、以上の実施例では、皮剥き行程の皮剥き開始位置Ａ１を上端側、皮剥き終了位置Ｂ１を下端側とする場合のみについて説明したが、本発明は皮剥き行程の上下を逆とする場合にも適用できる。

１００ 皮剥き装置（果実皮剥き装置）
１０ インデックステーブル
１１ 挿入孔
１２ 固定ベース板
１２１ 凹部
１２２ 貫通孔
１３ テーブル側遊転ローラー（テーブル側突起部）
１３１ ローラー軸
１３２ 揺動座
１３２ａ 揺動支点部
１３２ｂ 突出部
１３３ 座金
１５ インデックステーブル駆動装置
１５１ テーブル用モータ
１５２ 減速ギア機構（変速機構）
２０ 柿保持部（果実保持部）
２１ 下側保持部
２１１ 押圧部
２２ 上側保持部
２２１ 針部
２２２ 針部回転軸
２２２ａ 果実回転用タイミングプーリー
２２３ 戻しばね
２３ 上下挟持装置
２３１ 押圧部用エアシリンダー
２４ 果実回転駆動装置
２４１ 果実回転用モータ
２４２ モータ出力軸
２４２ａ 果実回転用タイミングプーリー
２４３ 果実回転用タイミングベルト
３０ へた取り部
３１ へた取り刃
４０ 皮剥き部
４１ 皮剥き刃（刃）
４２ 刃ホルダー（作用部）
４３ ４節リンク（多節リンク機構；刃駆動装置）
４３１ 入力リンク（他のリンク；原動節）
４３２ 出力リンク（一のリンク；従動節）
４３２ａ リンク出力軸
４３３ 連接リンク（連節）
４３３ａ，４３３ｂ リンク連接軸
４４ リンク駆動装置（刃駆動装置）
４４０ 皮剥き用モ−タ（モータ；共通駆動源）
４４１ モータ出力軸
４４１ａ リンク用タイミングプーリー
４４２ リンク駆動軸
４４２ａ リンク用タイミングプーリー
４４３ 中間軸
４４３ａ リンク用タイミングプーリー
４４３ｂ カム用タイミングプーリー
４４４ リンク用タイミングベルト
４５ 刃付勢ばね機構
４５１ 付勢リンク
４５２ ばね部材
４５３ ベアリング（回転部材）
４６ 刃位置制御カム
４６１ カム駆動軸
４６１ｂ カム用タイミングプーリー
４６２ カム用タイミングベルト
５０ 支持ローラーユニット
５１ 位置決めピン
５２ ローラー支持板（ローラー支持体）
５２１ 凹部
５２２ 貫通孔
５３ ユニット側遊転ローラー（遊転ローラー）
５３１ ローラー軸
５３２ 揺動座
５３２ａ 揺動支点部
５３２ｂ 突出部
５３３ 座金
５４ 支持ローラーユニット昇降装置
５４１ ローラーユニット用エアシリンダー
５４２ 支持板持上台（持上部材）
５４２ａ ピン挿通孔
５４３ 連結ブラケット
Ｐ 柿（果実）
Ｃ へた部
Ｔ 先端部
Ｓ 表皮
Ｏ１ 果実軸
Ｏ２ 回転軸
Ｌ 平行リンク機構
ＰＳ 皮剥きステーション

Claims (5)

1. 柿をはじめ果実軸と直交する円形近似の横断面を有する果実の表皮を果実の前記果実軸周りの回転を伴ってらせん状に剥く果実皮剥き装置であって、
   その果実軸を上下方向に立てた姿勢の果実の表面に食い込んで、果実の前記果実軸周りの回転に伴い表皮を果実から切り剥がしていく皮剥き用の刃と、
   その刃を果実の表面に沿わせつつ前記果実軸の一端側の皮剥き開始位置から他端側の皮剥き終了位置まで往移動、及び皮剥き開始位置への復帰のために復移動させる刃駆動装置と、
   果実の下側外周部分を着座させる状態で果実の外周に沿ってローラー支持体上に所定の間隔で複数配置された遊転ローラーであって、果実の前記果実軸周りの回転に従って果実との摩擦接触により前記所定の間隔の各軸周りに連れ回るようにそれぞれ従動回転するとともに、前記各軸が果実の下側外周面の曲率に応じて９０°未満の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能とされ、かつ特定のローラー間において前記刃の通過を許容するように、それぞれ複数の遊転ローラーを有する２以上の支持ローラーユニットと、
   その支持ローラーユニットを間において果実を上下方向に挟み込むように挟持し、かつ皮剥きが終了した後は上下方向に開放するように相対的に移動可能に設けられ、かつ果実を挟持した状態で果実に前記果実軸周りの回転を付与可能な上側保持部及び下側保持部と、
   果実の下側外周部分を着座させる前記複数の遊転ローラーを備えた２以上の支持ローラーユニットが上下方向の回転軸線周りに所定の角度間隔で、かつそれぞれ上昇・下降可能に配置されたインデックステーブルと、
   そのインデックステーブルを、それぞれ果実を着座させる前記複数の支持ローラーユニットの配置角度間隔で間欠的に回転駆動し、各支持ローラーユニットを、前記皮剥き用の刃、刃駆動装置、上側保持部及び下側保持部を備えた皮剥きステーションに順次位置させるインデックステーブル駆動装置と、
   その皮剥きステーションに位置して果実を支持する前記支持ローラーユニットを前記上側保持部に向かって上昇させ、また逆に前記インデックステーブル上の原位置へ下降させる支持ローラーユニット昇降装置と、
   前記支持ローラーユニットを間にして前記上側保持部と下側保持部との相対的な接近により果実を上下方向で挟み込み、逆に相対的な離間により果実を開放する上下挟持装置と、
   果実を前記果実軸周りで回転させるために、それら上側保持部及び下側保持部の一方又は双方を回転駆動する果実回転駆動装置と、を備え、
   前記インデックステーブル駆動装置により果実を支持する前記支持ローラーユニットが前記皮剥きステーションに位置したとき、前記支持ローラーユニット昇降装置によりその支持ローラーユニットが果実とともに上昇し、かつ前記上下挟持装置により果実が前記上側保持部及び下側保持部で挟持された状態で、前記果実回転駆動装置により果実が該支持ローラーユニットの複数の遊転ローラーに支持されつつ前記果実軸周りで回転するとともに、前記刃駆動装置により前記皮剥き用の刃が前記果実軸の一端側の皮剥き開始位置から他端側の皮剥き終了位置まで移動することにより果実の皮剥きが行われ、その皮剥き終了より前又は後に、前記上下挟持装置により前記下側保持部が果実の下端部から離間し、前記支持ローラーユニット昇降装置により前記支持ローラーユニットも皮剥き後の果実を支持しつつ下降して前記インデックステーブル上の原位置に復帰することにより皮剥きの１行程が終了し、その後前記インデックステーブル駆動装置によりインデックステーブルが次の果実を皮剥きステーションに位置させるために間欠回転することを特徴とする果実皮剥き装置。
2. 前記上側保持部は、果実の上端部に刺し込まれて前記果実回転駆動装置の回転トルクを果実の前記果実軸周りに与える針部を有し、前記下側保持部は果実の下端部に刺し込まれる針部又は果実の下端部に押し付けられる押圧部を備える請求項１に記載の果実皮剥き装置。
3. 前記インデックステーブルには、所定の角度間隔で複数配置された前記支持ローラーユニットが該インデックステーブル上の原位置にある状態で、当該支持ローラーユニットにおける、果実の外周に沿う前記複数の遊転ローラーのうち配置間隔が他より広い前記特定のローラー間に入り込む形態で、該遊転ローラーと協働して果実の下側外周部分を取り囲み、その下側外周部分を着座させるテーブル側突起部が配置され、
   前記支持ローラーユニットが皮剥き前の果実を支持して前記原位置から上昇するときには、該インデックステーブルに配置された前記テーブル側突起部を残して該支持ローラーユニットの複数の遊転ローラーが果実を支持しつつ上昇し、前記皮剥き終了後に前記支持ローラーユニットが皮剥き後の果実を支持しつつ前記原位置へ下降したときには、前記複数の遊転ローラーにより支持される果実が前記インデックステーブル上で待機する前記テーブル側突起部にも着座可能とされた請求項１又は２に記載の果実皮剥き装置。
4. 前記インデックステーブル上に設けられたテーブル側突起部は、前記支持ローラーユニットの遊転ローラーと同じ形態の遊転ローラーで構成され、
   前記支持ローラーユニットが前記インデックステーブル上の原位置にあるとき、果実の下側外周部分は、該支持ローラーユニット側の遊転ローラーと該インデックステーブル側の遊転ローラーとにより均一な間隔で取り囲まれ、かつそれら遊転ローラーに着座する請求項３に記載の果実皮剥き装置。
5. 前記支持ローラーユニット側の遊転ローラーと前記インデックステーブル側の遊転ローラーの各軸はいずれも果実の下側外周面の曲率に応じて９０°未満の小角度範囲で２次元的又は３次元的に揺動可能とされている請求項４に記載の果実皮剥き装置。

Images