JP4867050B2 - 食肉用家畜屠体の筋入れ方法及び装置、並びに筋入れ用切断動作プログラム - Google Patents
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Description
特許文献1には、豚もも部位の脱骨作業を半自動化した除骨機及び該除骨機を用いた除骨方法が開示されている。この除骨装置は、ワークの足首部を搬送チェーンに取り付けられて移動するクランパで懸垂して搬送しながら前処理工程、下腿骨除骨工程及び大腿骨除骨工程を行なうようにしたものである。
この筋入れは、該カッタ機構に対してワークを所定の角度で回転可能とし、骨の長手方向の所定位置で骨の周回りにカッタを入れ、生体組織を切断できるようにしている。
そのため、食鶏もも肉を保持機構に固定するために、食鶏もも肉の搬送を一旦停止せざるを得ない。
さらに、もも部位の肉を損傷させずに分離させることにより、分離したもも肉の商品価値を低下させない脱骨処理を可能とする筋入れを実現することを目的とする。
脱骨工程の前段階で、先端に切断刃を有する多軸多関節アームを用いて食肉用家畜屠体のもも部位に長手方向に筋入れを行なう筋入れ方法において、
筋入れ工程が、大腿骨の周囲に存在するしんたまとうちももとを分離する第1筋入れ工程と、下腿骨及びひざ関節周囲の生体組織を分離する第2筋入れ工程と、うちももと大腿骨との接合部分を切断してうちももと大腿骨とを分離する第3筋入れ工程とを含む筋入れ工程であって、
第3筋入れ工程を第1筋入れ工程の後に行なうようにするものである。
多軸多関節アームを用いることで、切断刃の動作軌跡を任意の動作軌跡に動作できるので、筋入れ時にもも部位の正確な姿勢保持を必要とせず、揺動を押える程度でよい。例えば、もも部位を搬送ラインに装着されたクランプ装置で懸垂した状態で筋入れが可能となる。そのため、姿勢保持のための時間を必要としないため、もも部位を搬送しながら脱骨処理することが可能になり、作業効率を向上できる。
また、切断刃の動作軌跡を事前にティーチングしておき、ティーチングした動作軌跡に従って切断刃を動作させるようにしてもよい。
そして、筋入れ用の搬送ラインと後工程の脱骨用の搬送ラインと接続することにより、筋入れ工程を含めた脱骨工程を、連続した搬送ラインでもも部位を一定速度で停止させることなく搬送しながら脱骨処理することで、脱骨処理能力を高めることができる。
また、大腿骨頭の上部に筋が骨に硬く固着しており、大腿骨側から下腿骨側に向かって切断刃を動作させたほうがこの筋を骨から分離しやすい。このように、切断刃をもも部位の長手方向両方向に動作させることにより、骨に固着した生体組織を効率良く分離できる。
先端に切断刃を有する多軸多関節アームを備え、脱骨工程の前段階で食肉用家畜屠体のもも部位に長手方向に筋入れを行なう筋入れ装置において、
もも部位の脱骨作業ラインに沿って、切断動作プログラムに基づいて切断刃を動作させる1台又は複数台の多軸多関節アームを配置し、
該脱骨作業ラインの脱骨工程の上流側で、該多軸多関節アームを用いて、大腿骨の周囲に存在するしんたまとうちももとを分離する第1筋入れ工程と、下腿骨及びひざ関節の周囲の生体組織を分離する第2筋入れ工程と、うちももと大腿骨との接合部分を切断してうちももと大腿骨とを分離する第3筋入れ工程と、からなる筋入れ工程を行なうように構成したものである。
これによって、骨表面に沿って切断刃を動作させることができ、肉歩留まりの良い脱骨処理を可能とすると共に、しんたまとうちももを傷付けずに分離できる。
例えば、もも部位の搬送ラインに沿って3台の多軸多関節アームを並べて配置し、第1〜第3筋入れ工程を夫々各多軸多関節アームに順々に実施させるようなプログラムとしてもよい。このように、3台の多軸多関節アームに筋入れの部位によって夫々機能分担させるプログラムとすることによって、筋入れ動作を迅速に且つ正確に行わせることが可能となり、歩留まりを向上させ、かつ筋入れ処理能力を高めることが可能となる。
もも部位の脱骨作業ラインに沿って、切断動作プログラムに基づいて切断刃を動作させる1台又は複数台の多軸多関節アームを配置し、該脱骨作業ラインの脱骨工程の上流側で、該多軸多関節アームを用いて、大腿骨の周囲に存在するしんたまとうちももとを分離する第1筋入れ工程と、下腿骨及びひざ関節の周囲の生体組織を分離する第2筋入れ工程と、うちももと大腿骨との接合部分を切断してうちももと大腿骨とを分離する第3筋入れ工程と、からなる筋入れ工程を行なうように構成したことにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。
図2において、豚もも部位(以下「ワーク」という)1は、足首側から下腿骨2、大腿骨3、寛骨4、及び大腿骨3のひざ関節部5付近の前側に位置するさら骨(膝蓋骨)6、及びこれらの骨を取り巻く肉部7とからなる。図16(b)及び(c)に示すように、下腿骨2を取り巻く肉部7は、ちまき7dとすね肉7eからなり、大腿骨3を取り巻く肉部7は、しんたま7a、うちもも7b及びそともも7cから構成され、そともも7cの外側外周面に脂肪層1aを有する。
ベルトコンベア21の下流側には、速度可変のベルトコンベア23が連設され、ベルトコンベア22の下流側にも、同様に速度可変のベルトコンベア24が連設されている。ベルトコンベア23及び24の入口には、ワーク1の通過を検知するセンサ25及び26が設けられている。
コントローラ120には、載架用アーム31の動作軌跡及び動作タイミング、並びにチャック片312,312の動作を制御する載架動作プログラム126が記憶されている。載架動作プログラム126に従う制御信号を、コントローラ120から載架用アーム31の駆動装置315及びエアチャック装置311の駆動装置314に送信し、この制御信号に従って、載架用アーム31及びチャック片312,312を作動させる。
即ち、載架用アーム31でワーク1を把持する時に、ベルトコンベア23又は24のどちらかで、V字形ガイド27の間隔s1にワーク1の足首部8が存在するように、ベルトコンベア23又は24の移動速度を制御する。
次に、図7(c)に示すステップ3で、載架用アーム31で持ち上げたワーク1をクランプ台321間の間隔s3に押し込み、クランプ台321に懸垂する。ワーク1をクランプ台321に懸垂した後、チャック片312,312を互いに離隔させて、ワーク1の把持を解除した後、載架用アーム31を退避させる。
この時に、ワーク1のチャック位置がクランプ位置iに到達する。このような動作手順を踏むことにより、載架用アーム31のチャック片312,312でワーク1の足首部8を確実に把持し、ワーク1を脱落することなく、クランプ台321に載架できる。
そして、ワーク1の引き上げに伴って、チャック片312,312に加わるワーク1の自重により、ワーク1をチャック片312,312から滑らせることにより、チャック位置をクランプ位置iに一致させることができる。この動作に同期させて、チャック片312,312間の間隔を狭めるようにプログラム制御しているので、ワーク1を凹部313に確実に把持し、足首部8の掴み損ねや足首部8の破損を防止できる。
また、前処理ステーション20では、ベルトコンベア21又は22を前処理用の台に兼用しているので、前処理ステーション20の構成を簡素化できる。
かかる構成の左右判別装置33によれば、左右判別装置33の前面でワーク1が静止した状態で計測し、かつワーク1の左右両側の厚みの差で計測するので、正確な判別が可能になる。また、装置構成も計測アーム331、332などの簡単な装備で足りる。
これによって、スイッチ141がオンとなり、このときの台座140の上昇量Xを計測する。クランパ11の位置と移動前の台座140の位置の上下差Yは既知であり、この上下差Yから上昇量Xを減算することにより、クランパ11のクランプ位置から大腿骨頭3aまでの長さ、即ちワーク長Wを算出することができる。
ワーク長さ測定結果は、第1筋入れステーション50〜第3筋入れステーション70での切断動作プログラムの切り替え、後筋入れステーション80で行なうさら骨側面カットの始点・終点の設定、及び大腿骨分離ステーション100の大腿骨引き剥し工程の始点・終点の設定に用いる。
切断刃515の切り込み角度nを決定する揺動軸514を切断刃515よりも腕512側に位置させることにより、切断刃515の支持点が実際にワーク1との接触位置よりも切断刃進行方向m側に先行する。かかる構成により、切断刃515を骨の表面に倣って移動させることができる。
このように、切断刃515は、切断刃進行方向mと直交する矢印p方向に移動可能であるとともに、切断刃515の切り込み角度nを揺動軸514を中心に可変となるように構成された弾性支持機構523を介して腕512に取り付けられている。これによって、骨の太さ、長さのバラツキに対応して骨に当てる切断刃515の位置に柔軟性をもたせることができる。
このように、切断刃515は、スライド機構517によって切断動作プログラムに対するワーク1の個体差に起因した誤差を吸収して、骨qの表面に沿って進み、同時に、骨qから受ける反力により揺動軸514を中心に骨qの表面に沿う方向に従動回転することができる。揺動軸514は、切断刃515より腕先端部512a側に近い位置にあるので、切断刃515の骨表面に倣う従動回転を可能にする。
次に、第3筋入れステーション70では、下腿骨2の上部からひざ関節部5の下側までの筋入れを行なう。この筋入れラインは、図2及び図16の(b)及び(c)でgで表される。
図1において、ワーク1の搬送ラインを挟んで筋入れ用アーム51に対面した位置にワーク1を背面(脂肪層1a側)から支持する背面サポート機構53が設けられている。図17及び図18において、基部531と、基部531から両側に斜め前方に八の字状に延びる腕532とからなるサポート台530が移動チェーン12に対面して設けられている。
また、移動台535をサーボモータ539で駆動しているため、速度制御走行が可能になり、クランパ11の任意の搬送速度に対応できると共に、広い設置スペースを必要としない利点がある。また、固定台530が始点位置に戻るときは、無負荷状態であるので、搬送速度の2〜3倍の速度で戻すことができる。このため、ワーク1の搬送速度の高速化に対応できる。
図4に示すコントローラ120には、筋入れされるワーク1の左脚又は右脚の別及びワーク長に応じてカットツール(切断刃)の動きが切断動作プログラム122として予め複数設定されるとともに、筋入れの部位が2以上に区分され、該区分された筋入れの部位に応じてカットツールの動きが対応付けられており、複数の筋入れ用アームに対して夫々異なる筋入れ部位が特定されている。
また、上記したように筋入れ部位を3つに区分することにより、ワーク1の切断動作を効率よく行うことが可能となり、且つ筋入れ後の肉の引き剥し工程にて引き剥し動作をスムーズに行うことができ、生産性をより向上させることが可能である。
尚、後述する後筋入れステーション80での後筋入れ工程においても、本構成を適用してもよい。
切断ラインf1及び切断ラインf2からなる筋入れによって、下腿骨2及びひざ関節部5に付着している肉、筋、腱等の生体組織の分離を容易にし、後工程の下腿骨分離ステーション90及び大腿骨分離ステーション100で行なわれる肉引き剥し工程で肉の分離を容易にすることができる。
次に、大腿球3aaに向かって大腿骨3の側面に沿って切り進み、大腿球3aaの上部を通って切り抜いて、切断ラインgの切込み終点g(e)とする。
そのため、本実施形態では、図22(a)に示すように、まず、切断ラインeを切断して、しんたま7aとうちもも7bとの境界に存在する膜を切り開き、その後、切断ラインiの切断を行なうようにする。この切断方法では、うちもも7bを分断することはない。
また、前述した筋入れ工程(切断ラインe→切断ラインf→切断ラインg)を行なうことにより、後工程での脱骨処理を容易に行なうことができる。
これによって、後筋入れステーション80、下腿骨分離ステーション90及び大腿骨分離ステーション100では、ワーク1が右脚又は左脚のどちらでも、常に搬送方向bの上流側にさら骨6が位置した状態で搬送される。
サーボモータ818が作動すると、一体となったナット部817、送り部816及び基台820が上下方向に移動する。
次に、スクレーパ931と揺動スクレーパ932とが、骨間スクレーパ911とは反対側からワーク1の搬送ライン12に前進して、図示のようにワーク1(R)に当接される。
また、フレーム920は、上下方向に立設された支柱922の案内レール924に摺動可能に嵌合するスライダ925を備え、これによって、エアシリンダ926の作動により上下方向に移動可能になっている。
ワーク1の引っ張りと同時に、エアシリンダ946の加圧力でフレーム940を下降さながら肉を引き剥がすので、剥がし力を大きく取ることができ、剥がし効果を安定させることができる。従って、肉の歩留まりを向上させることができる。
また、揺動スクレーパ932が、コイルバネ947の弾性力により腓骨部分を上方から押えるようにしているので、肉の剥離効果を高めることができる。
図31に示すように、ミートセパレータ1012及び丸刃カッタ1031は、下部固定フレーム1011上に、ワーク搬送方向下流側に下降するように傾斜して配置されている。図32及び図33に示すように、大腿骨部脱骨装置101は、ワーク1の搬送ライン12に跨って設置される。図33に示すように、ワーク1の搬送ライン12を挟んで下部固定フレーム1011が立設され、該下部固定フレーム1011間にミートセパレータ1012が架設されている。
スイングプレート1021は、シリンダロッド1023の矢印d1方向の動きにより支点1025を基点として矢印e1方向に回動し、凹部1013の入口部1014を開閉可能にする。
また手作業の場合、大腿骨に沿って少なくとも2回の筋入れを行なった後肉を引き剥す必要があったが、本実施形態では1回の筋入れ(工程3)のみで大腿骨部の肉を剥がすことができる。
本実施形態では、図35に示すように、丸刃カッタ1031を水平軸1035を中心に回動可能に装着しているため、刃先が骨に当った状態で骨が移動する力を利用して、水平軸1035を中心に丸刃カッタ1031が骨と共に、上方に動くことができる。図35において、水平線Nが丸刃カッタ1031が骨に当った瞬間の位置を示し、点Mが丸刃カッタ1031が骨に当って上方に動いた位置を示す。
また、本実施形態では、丸刃カッタ1031をエアシリンダ1039で空気力により弾性的に支持しているので、丸刃カッタ1031にワーク1から過剰な負荷が加わった時に、ワーク1から退避できるので、刃こぼれを防止できる。
例えば、1つの処理ステーションを7秒で通過させるようにワーク1の搬送速度を設定でき、これによって、1時間にワーク500本の脱骨処理を可能にする。
Claims (9)
- 脱骨工程の前段階で、先端に切断刃を有する多軸多関節アームを用いて食肉用家畜屠体のもも部位に長手方向に筋入れを行なう筋入れ方法において、
筋入れ工程が、大腿骨の周囲に存在するしんたまとうちももとを分離する第1筋入れ工程と、下腿骨及びひざ関節周囲の生体組織を分離する第2筋入れ工程と、うちももと大腿骨との接合部分を切断してうちももと大腿骨とを分離する第3筋入れ工程とを含む筋入れ工程であって、
第3筋入れ工程を第1筋入れ工程の後に行なうようにすることを特徴とする食肉用家畜屠体の筋入れ方法。 - 多軸多関節アームによって駆動される切断刃の動作軌跡がプログラム制御され、該プログラム制御に基づいて各筋入れ工程の軌跡と各筋入れ工程の順序とが設定されていることを特徴とする請求項1に記載の食肉用家畜屠体の筋入れ方法。
- もも部位を足首を介してクランプ装置に懸垂した状態で、切断刃を上方から下方に移動させて前記筋入れ工程を行なうことを特徴とする請求項1又は2に記載の食肉用家畜屠体の筋入れ方法。
- もも部位の両端を揺動しないように固定し、切断刃をもも部位の長手方向両方向に動作させて前記筋入れ工程を行なうことを特徴とする請求項1又は2に記載の食肉用家畜屠体の筋入れ方法。
- 切断動作プログラムをもも部位の右脚・左脚の別又は全長に応じて複数種類用意し、前記筋入れ工程の前で、もも部位の右脚・左脚の判別又は全長計測を行ない、切断動作プログラムの中から該判別結果又は計測結果に最も合う切断動作プログラムを選定するようにしたことを特徴とする請求項2〜4のいずれかの項に記載の食肉用家畜屠体の筋入れ方法。
- 先端に切断刃を有する多軸多関節アームを備え、脱骨工程の前段階で食肉用家畜屠体のもも部位に長手方向に筋入れを行なう筋入れ装置において、
もも部位の脱骨作業ラインに沿って、切断動作プログラムに基づいて切断刃を動作させる1台又は複数台の多軸多関節アームを配置し、
該脱骨作業ラインの脱骨工程の上流側で、該多軸多関節アームを用いて、大腿骨の周囲に存在するしんたまとうちももとを分離する第1筋入れ工程と、下腿骨及びひざ関節の周囲の生体組織を分離する第2筋入れ工程と、うちももと大腿骨との接合部分を切断してうちももと大腿骨とを分離する第3筋入れ工程と、からなる筋入れ工程を行なうように構成したことを特徴とする食肉用家畜屠体の筋入れ装置。 - 切断刃と多軸多関節アーム間又は多軸多関節アームと該多軸多関節アームを駆動する駆動機構間に、切断刃の進行方向に対し交差する方向に自由度をもたせて切断刃を弾性的に支持すると共に、切断刃を揺動可能に支持する弾性支持機構を設け、
切断動作プログラムに基づく切断刃の動作軌跡に対するもも部位の固体差による筋入れ誤差を該弾性支持機構で補正して、切削刃をもも部位の骨の3次元表面に沿わせるように構成したことを特徴とする請求項6に記載の食肉用家畜屠体の筋入れ装置。 - 請求項1に記載された筋入れ工程を1台又は複数台の多軸多関節アームの駆動機構に実行させることを特徴とする筋入れ用切断動作プログラム。
- 少なくとも3台の多軸多関節アームを設け、第1多軸多関節アームに第1筋入れ工程を実行させ、第2多軸多関節アームに第2筋入れ工程を実行させ、第1筋入れ工程の後で第3多軸多関節アームに第3筋入れ工程を実行させることを特徴とする請求項8に記載の筋入れ用切断動作プログラム。
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