JP6240907B2 - 乱切り機 - Google Patents

Description

本発明は、人参、牛蒡などの根菜類を乱切りする乱切り機に関するものである。

人参、牛蒡などの根菜類を乱切りする乱切り機として、出願人は、特許文献１に示す乱切り機を提案している。この乱切り機は、横刃とＴ型刃を夫々往復移動可能に配置している。Ｔ型刃は、横刃及び縦刃を一体に形成した刃である。そして、乱切りされる被乱切り体に対し、その外径が小さい場合には目標重量となるように横刃でカットを行ない、その外径が大きい場合にはＴ型刃によって目標重量の２倍の重量となるようにＴ型刃の横刃でカットしつつ、同時に縦刃でそれを２つに切り分けることで、カット片が扁平になることなく目標重量の乱切りを行なうようにしている。

特開２０１０−１８８４３４号（特許第５３２０５３４号）公報

しかしながら、横刃とＴ型刃は、相互の干渉を避けるため、横刃とＴ型刃の往復移動方向をずらして配置する必要があり、部品点数が増加すると共に装置が大型化してしまう。また、カットを上手く行なうには、横刃、Ｔ型刃の中心を夫々被乱切り体の軸心に向けて接近させる必要があるため、横刃でのカットからＴ型刃でのカットに移行する場合、被乱切り体をＴ型刃の方向に回転させる必要があり、制御が複雑になる。

さらに、Ｔ型刃はその製作が難しく高価であり、また、横刃と縦刃の何れかの切れ味が落ちると、Ｔ型刃ごと交換する必要がある。

本発明の目的は、往復移動可能な横刃と縦刃によって被乱切り体の乱切りを行なうことのできる乱切り機を提供することである。

本発明に係る乱切り機は、
被乱切り体の一端をチャックするチャック手段と、
前記チャック手段によってチャックされた前記被乱切り体の軸心に対して傾いた面内で移動して前記被乱切り体をカットするカット刃と、前記カット刃をカット方向に向けて往復移動させるカット刃駆動手段とを有するカット刃ユニットと、
を含む乱切り機において、
前記カット刃は、横刃と、前記横刃の幅方向略中央であって前記横刃に直交且つ接近して配置された縦刃から構成され、
前記カット刃駆動手段は、前記横刃のみを往復移動、及び、前記横刃と前記縦刃を共に往復移動可能としている。

前記カット刃駆動手段は、前記横刃及び前記縦刃を共に往復移動させて前記被乱切り体をカットする際に、前記縦刃が前記横刃よりも先行して前記被乱切り体をカットするよう前記横刃と前記縦刃を移動させる構成とすることができる。

前記被乱切り体のカット部分の直径を計測又は被乱切り体の直径の全体の変化率を推定する計測手段を具え、
前記計測手段による計測結果に基づいて、前記チャック手段と前記カット刃駆動手段を相対的に接近させ、前記カット刃駆動手段は、前記横刃のみ又は前記横刃と前記縦刃によって前記被乱切り体をカットするよう前記横刃及び／又は前記縦刃を往復移動させることができる。

前記縦刃は、前記横刃の幅方向中央から０〜８ｍｍの範囲に配置されることが望ましい。

前記乱切り機は、
前記被乱切り体の軸心周りに、前記チャック手段と前記カット刃駆動手段を相対的に間欠回転駆動させる回転駆動手段と、
前記被乱切り体の軸心方向に対し、前記チャック手段と前記カット刃ユニットを相対的に接近離間させる昇降駆動手段と、をさらに含んだ構成とすることができる。

本発明の乱切り機によれば、カット刃は、横刃と、横刃に対して接近して配置された縦刃から構成される。そして、カット刃駆動手段は、横刃のみ、または、横刃と縦刃の両方を往復移動させることができるから、被乱切り体のカット部分の直径や重量に応じて、横刃のみで被乱切り体をカットしたり、横刃と縦刃の両方で被乱切り体をカットすることができる。

従って、往復移動方向をずらした横刃とＴ型刃の２つを準備する必要はないから、装置の小型化を達成できる。また、横刃でカットする場合も、横刃と縦刃でカットする場合も、被乱切り体は同じ方向に回転させるだけで済むから、チャック手段とカット刃ユニットとの相対的な回転を行なう回転駆動手段の制御も単純化できる。

また、横刃と縦刃は夫々別体であるから、Ｔ型刃に比べて安価であり、何れかの切れ味が落ちた場合であっても、個別に交換でき、メンテナンスも容易である。

図１は、本発明の乱切り機の概略説明図である。 図２は、カット刃ユニットの斜視図である。 図３は、横刃と縦刃の動作を説明する説明図であって、横刃のみを移動させた状態を示している。 図４は、横刃によって被乱切り体をカットしている状態を示す説明図である。 図５は、横刃と縦刃の両方によって被乱切り体をカットしている状態を示す説明図であって、カット途上の状態を示している。 図６は、横刃と縦刃の両方によって被乱切り体をカットしている状態を示す説明図であって、カット完了状態を示している。 図７は、本発明の異なる実施形態を示す乱切り機の概略説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る乱切り機１０について図面を参照しながら説明を行なう。

図１は、本発明の乱切り機１０の概略を示す説明図である。図に示すように、乱切り機１０は、人参、牛蒡等の根菜類の如き被乱切り体７０をチャックして保持するチャック手段２０と、被乱切り体７０のカット部分近傍をクランプするクランプ手段３０と、カット刃５０，６０を具え被乱切り体７０をカットするカット刃ユニット４０を含んでいる。チャック手段２０とカット刃ユニット４０は、被乱切り体７０の軸心Ａ周りに相対的に回転可能（図中矢印Ｒ）、且つ、被乱切り体７０の軸心Ａ方向に対して、相対的に上下方向に移動可能（図中矢印ＵＤ）となっている。

チャック手段２０は、被乱切り体７０の一端を差し込む筒部２１に先端の尖ったニードル部２２を具え、その上方に一対の爪板２３，２３を開閉可能に具えて構成することができる。そして、被乱切り体７０は、筒部２１に一端を差し込んでニードル部２２に突き刺し、爪板２３，２３を閉じることでチャックされる。たとえば爪板２３，２３は、閉じ方向にバネ等で付勢する構成とすることができる。なお、チャック手段２０の構成は、これに限定されるものではないことは勿論である。

クランプ手段３０は、先端が内側に凹んだクランプ部３１を有する一対の接近離間可能なアーム３２，３２から構成することができる。クランプ手段３０は、チャック手段２０にチャックされた被乱切り体７０がカット刃５０，６０によるカットの際に傾いたり撓んでしまうことのないよう、先端が接近してクランプ部３１，３１間に被乱切り体７０を保持する。また、後述する回転駆動手段によって被乱切り体７０が回転する間は、その回転の邪魔にならないようにクランプ部３１，３１を離間させて被乱切り体７０の保持を一時的に解除する。アーム３２，３２は、ピニオン・ラック機構やアクチュエーター等によって開閉できる構成を例示できる。

クランプ手段３０のアーム３２，３２は、被乱切り体７０をクランプした状態で、被乱切り体７０がクランプ部３１，３１に当接するから、クランプ部３１，３１どうしの間隔を測定することで、被乱切り体７０の外径を計測する計測手段の役割を兼ねることができる。

カット刃ユニット４０は、図１及び図２に示すように、横刃５０と縦刃６０からなるカット刃と、横刃５０、縦刃６０を夫々往復移動可能とするカット刃駆動手段４２を含んでいる。カット刃ユニット４０は、図１に示すように、被乱切り体７０の軸心Ａに対して角度θだけ傾いた状態で横刃５０及び縦刃６０を出没させることができるように構成されている。

横刃５０は、被乱切り体７０の軸心Ａと角度θで交差する面Ｃ内で往復移動（図１中矢印ＦＲ１）する平刃であって、被乱切り体７０をカットする。横刃５０には、カットの際に被乱切り体７０やカット片７２が張り付くことを防止するために孔５０ａが複数開設されている。

縦刃６０も平刃から構成される。縦刃６０は、横刃５０の幅方向略中央であって横刃５０に直交且つ接近して配置され、図１中矢印ＦＲ２に示す方向に往復移動可能となっている。横刃５０の幅方向略中央とは、横刃５０の幅方向の中央、或いは、幅方向の中央から少しずれた位置も含む。ずれは、８ｍｍ以下であれば許容される。なお、横刃５０の幅方向中央が被乱切り体７０の軸心Ａと一致していない場合には、横刃５０の幅方向中央は、軸心Ａを含む面とすることができる。また、直交とは横刃５０と縦刃６０のなす角度が９０°であることを意味するが、若干傾いていても構わない。

図１では、説明のため横刃５０に対して縦刃６０を大きく離して配置しているが、横刃５０と縦刃６０は、ほぼ接触する状態から約１ｍｍ以下の間隔で配置することが望ましい。これにより、横刃５０と縦刃６０で被乱切り体７０をカットしたときに、カット片７２，７２を完全に２つにカットすることができる。

カット刃ユニット４０は、上記のとおり、横刃５０と縦刃６０が被乱切り体７０の軸心Ａに対して角度θだけ傾いて交差するように配置される。角度θは、３０°から６０°程度とすることが好適であり、４５°が最も望ましい。この角度θによって、カット片７２の乱切り角度が決定される。

また、縦刃６０は、図１に示すように、被乱切り体７０の軸心Ａを通り、面Ｃに直交する面内で被乱切り体７０をカットする。図１及び図２では、縦刃６０は、横刃５０よりも刃先が突き出るように配置している。この理由については後述する。

横刃５０及び縦刃６０は、図１及び図２に示すように、カット刃駆動手段４２に連繋され、往復移動可能となっている。カット刃駆動手段４２は、図２に示すように、一対のエアーシリンダー５１，６１の如きアクチュエーターを具える構成とすることができ、ピストンロッド５１ａ，６１ａが夫々横刃５０と縦刃６０に連繋されている。そして、エアーシリンダー５１，６１を夫々作動させることで、横刃５０と縦刃６０は、夫々図１の矢印ＦＲ１、ＦＲ２に示す方向に往復移動する。図１では、カット刃駆動手段４２の構成をわかりやすくするために、エアーシリンダー５１，６１は上下に配置している。

カット刃ユニット４０の構成について、図２を用いてより詳細に説明する。カット刃ユニット４０は、矩形のフレーム４４の先端に間隔を存して一対のリニアレール５３，６３を配置している。横刃５０と縦刃６０は夫々ブラケット５４，６４に固定されており、これらブラケット５４，６４はリニアレール５３，６３上を走行可能に嵌まるスライダー５５，６５に固定されている。

カット刃駆動手段４２であるエアーシリンダー５１，６１は、シリンダー５１ｂ、６１ｂがフレーム４４に固定されており、ピストンロッド５１ａ，６１ａがブラケット５４，６４に夫々連繋されている。そして、エアーシリンダー５１，６１を伸ばすことによって、スライダー５５，６５を前進させ、図２に示すように横刃５０と縦刃６０が前進移動する。また、エアーシリンダー５１，６１を縮めることで横刃５０と縦刃６０が後退移動する。横刃用のエアーシリンダー５１のみを伸縮させることで、図３に示すように横刃５０のみを突き出すことができ（図３中矢印ＦＲ１）、両方のエアーシリンダー５１，６１を同時に伸縮させることで、図２に示すように横刃５０と縦刃６０は一体に往復移動する。

本実施形態では、図１及び図２に示すように、横刃５０と縦刃６０は、縦刃６０の刃先が横刃５０の刃先から突き出すように配置している。従って、エアーシリンダー５１，６１を同時に同じだけ伸ばすことで、図２に示すように、縦刃６０は横刃５０よりも先行して移動することになる。

上記構成のカット刃ユニット４０とチャック手段２０にチャックされる被乱切り体７０の軸心Ａ周りに図示しない回転駆動手段によって相対的に回転可能（図１中矢印Ｒで示す）となっている。回転駆動手段は、カット刃ユニット４０とチャック手段２０を間欠的に相対回転可能とすることが望ましい。回転駆動手段は、たとえばチャック手段２０に連繋し、チャック手段２０をカット刃ユニット４０に対して回転させることができる。もちろん、カット刃ユニット４０をチャック手段２０に対して回転させる構成としても構わない。

また、カット刃ユニット４０とチャック手段２０は、被乱切り体７０の軸心Ａに沿って図示しない昇降駆動手段によって相対的に接近離間可能（図１中矢印ＵＤで示す）となっている。昇降駆動手段は、たとえばチャック手段２０に連繋し、チャック手段２０をカット刃ユニット４０に対して接近離間させることができる。もちろん、カット刃ユニット４０をチャック手段２０に対して接近離間させる構成としても構わない。

上記構成の乱切り機１０は、図示しない制御手段によって駆動される。たとえば、カット刃ユニット４０のエアーシリンダー５１，６１の伸縮、クランプ手段３０の開閉、回転駆動手段や昇降駆動手段の動作である。また、計測手段からの外径の計測結果は、制御手段に送信される。制御手段は、計測手段からの外径の計測結果に基づいて、回転駆動手段及び昇降駆動手段を動作させ、図４に示すように横刃５０のみでの被乱切り体７０のカット、又は、図５及び図６に示すように横刃５０と縦刃６０の両方による被乱切り体７０のカットが行なわれる。回転駆動手段による回転角度は８０°〜１８０°程度が好適であり、８０°〜１２０°が望ましい。

具体的には、制御手段は、計測手段で計測された被乱切り体７０の外径に基づいてカット部分を決定する。このとき、目標重量に対して被乱切り体７０の外径が所定値よりも細い場合には、横刃用のエアーシリンダー５１のみを伸ばして、図４に示すように横刃５０のみで被乱切り体７０をカットしてカット片７２とする。

一方、目標重量に対して被乱切り体７０の外径が所定値よりも太い場合には、横刃５０のみで被乱切り体７０をカットすると、得られたカット片７２は扁平なものとなってしまい、乱切りとは言えず見栄えも良くない。そこで、制御手段は、昇降駆動手段を目標重量の２倍に相当する分だけ動作させ、両方のエアーシリンダー５１，６１を伸ばして、図５及び図６に示すように横刃５０と縦刃６０の両方で被乱切り体７０をカットすることで、縦に２つにカットされたカット片７２，７２を得るようにしている。

このとき、縦刃６０は、横刃５０に対して先行するように移動させることで、図５に示すように被乱切り体７０には、縦刃６０によって先に縦のカットが行なわれ、続いて図６に示すように横刃５０による斜め方向のカットが行なわれる。これにより、縦のカットが完了した後、斜め方向のカットが完了するから、縦のカットの完了前にカット片７２，７２が被乱切り体７０から分離してしまうことはなく、カット片７２，７２を上手くカットできる。

本実施形態では、縦刃６０を横刃５０よりも突き出た位置に配置することで、エアーシリンダー５１，６１を同時に同じ量だけ伸ばすことで、縦刃６０を横刃５０に対して先行して移動させることができるから、その制御も簡便である。しかしながら、縦刃６０と横刃５０の刃先が揃うように配置したり、縦刃６０が後退する位置に配置して、エアーシリンダー５１，６１の動作制御によって、縦刃６０が横刃５０に対して先行するようにしても構わない。

なお、縦刃６０は、横刃５０と刃先を揃えて往復移動する構成としても構わないが、縦刃６０が横刃５０よりも後進する構成とすると、縦刃６０による縦のカットの完了前に横刃５０による横のカットが行なわれて、カット片７２が被乱切り体７０から分離してしまうため、縦刃６０による縦のカットが上手く行なえないことがある。

然して、被乱切り体７０の外径に応じて、横刃５０のみ、又は、横刃５０と縦刃６０の両方により被乱切り体７０をカットすることで、目標重量に応じた扁平でない見栄えの良い乱切りのカット片７２を得ることができる。

本発明の乱切り機１０は、高価なＴ型刃を採用することなく、横刃５０と縦刃６０で被乱切り体７０の斜め方向のカットと縦方向のカットを行なうことができ、何れかの切れ味が落ちた場合でも、該当する刃のみを交換すればよいので、メンテナンス性にすぐれる。

また、横刃５０と縦刃６０は、同方向に往復移動するから、横刃とＴ型刃を干渉しないようにずらして配置する場合に比べて、装置の小型化を達成できる。たとえば、図２に示すような細長のフレーム４４にすべての部品を搭載した小型のユニットとすることができる。

加えて、横刃５０と縦刃６０が同方向に往復移動ようにしたことで、横刃５０のみによるカット、横刃５０と縦刃６０の両方によるカットの何れの場合も、被乱切り体７０は同じ方向に間欠回転させるだけで済むから、回転駆動手段の制御も単純化できる。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

上記実施形態では、被乱切り体７０を下側でチャックし、その上側をカットするようにしているが、図７に示すように、被乱切り体７０を上側でチャックし、その下側をカットするようにしても構わない。

本発明は、横刃５０のみ、又は、横刃５０と縦刃６０の両方によって被乱切り体７０をカットすることを特徴とするものであり、カット刃駆動手段４２は、エアーシリンダー５１，６１に限らず、たとえば、油圧シリンダー、リニアモーター、ボールネジ、チェーン駆動等によるアクチュエーターによって実現することもできる。

また、上記実施形態では、横刃５０と縦刃６０を夫々独立して往復移動できるようにエアーシリンダー５１，６１に別個に連繋しているが、縦刃６０を往復移動可能なユニットに横刃５０を往復移動可能なユニットを搭載し、横刃５０のみを往復移動可能としつつ、縦刃６０のユニットを往復移動させることで、縦刃６０を横刃５０と一体に往復移動可能とする構成としてもよい。

さらに、チャック手段２０やクランプ手段３０、回転駆動手段、昇降駆動手段の構成やその制御は、上記実施形態に限定されるものではないことは勿論である。

計測手段は、被乱切り体７０の外径を測定しているが、被乱切り体７０の直径の全体の変化率を推定することで、カット部分を決定するようにしても構わない。また、計測手段は、被乱切り体７０の重量や画像認識等のその他の方法によってカット部分を決定する構成とすることもできる。

加えて、縦刃６０は、横刃５０の幅方向中心から１〜８ｍｍ程度ずらし、横刃５０及び縦刃６０の両方によるカットの際に、回転駆動手段によるチャック手段２０とカット刃ユニット４０の相対回転角度を８０°〜１２０°程度にすると、確実に横刃５０及び縦刃６０による被乱切り体７０のカットを行なうことができる。縦刃６０のずれによるカット片７２，７２の重量差は、相対回転角度を８０〜１２０°としたことで相殺され、カット片７２，７２をほぼ同じ重量にすることができる。

１０ 乱切り機
２０ チャック手段
３０ クランプ手段
４０ カット刃ユニット
４２ カット刃駆動手段
５０ 縦刃
５１ 縦刃用エアーシリンダー
６０ 横刃
６１ 横刃用エアーシリンダー
７０ 被乱切り体

Claims (5)

1. 被乱切り体の一端をチャックするチャック手段と、
   前記チャック手段によってチャックされた前記被乱切り体の軸心に対して傾いた面内で移動して前記被乱切り体をカットするカット刃と、前記カット刃をカット方向に向けて往復移動させるカット刃駆動手段とを有するカット刃ユニットと、
   を含む乱切り機において、
   前記カット刃は、横刃と、前記横刃の幅方向略中央であって前記横刃に直交且つ接近して配置された縦刃から構成され、
   前記カット刃駆動手段は、前記横刃のみを往復移動、及び、前記横刃と前記縦刃を共に往復移動可能としている、
   ことを特徴とする乱切り機。
2. 前記カット刃駆動手段は、前記横刃及び前記縦刃を共に往復移動させて前記被乱切り体をカットする際に、前記縦刃が前記横刃よりも先行して前記被乱切り体をカットするよう前記横刃と前記縦刃を移動させる、
   請求項１に記載の乱切り機。
3. 前記被乱切り体のカット部分の直径を計測又は被乱切り体の直径の全体の変化率を推定する計測手段を具え、
   前記計測手段による計測結果に基づいて、前記チャック手段と前記カット刃駆動手段を相対的に接近させ、前記カット刃駆動手段は、前記横刃のみ又は前記横刃と前記縦刃によって前記被乱切り体をカットするよう前記横刃及び／又は前記縦刃を往復移動させる、
   請求項１又は請求項２に記載の乱切り機。
4. 前記縦刃は、前記横刃の幅方向中央から０〜８ｍｍの範囲に配置される、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載の乱切り機。
5. 前記被乱切り体の軸心周りに、前記チャック手段と前記カット刃駆動手段を相対的に間欠回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記被乱切り体の軸心方向に対し、前記チャック手段と前記カット刃ユニットを相対的に接近離間させる昇降駆動手段と、
   を含む請求項１乃至請求項４の何れかに記載の乱切り機。

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