JP6594867B2 - 切り身形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、魚体などの被切断物を長さ、幅、重量が均一な複数の切り身に切り分ける切り身形成装置に関する。
一般に、魚体などのようにその長手方向において断面積や形状が変化する被切断物があり、このような被切断物を所望の重量の切り身が得られるように切断するには、永年の熟練を要するものであった。
また、ひとつの魚体を所望の重量の複数の切り身に切断するためには、各切り身の見栄えがよいように切断する必要がある。これを人手で行なうためには、永年の経験が必要であった。また、大量の魚を人手によって同様に切断するには、多くの人手を要するとともに、人件費が高騰し、コストが高いという不都合があった。
そこで、魚体の切断を機械により自動的に行なう切り身形成方法が、特許文献1、特許文献2、特許文献3などにおいて提案されている。
これらの従来の切り身形成方法は、魚体がその種においてほぼ相似形の形状をしていることに着眼し、統計学的にその魚種の標準魚体の全長、全重量、形状等を設定し、つぎに、これから切断しようとする魚体の全長および全重量を測定し、その全長および全重量と前記標準魚体とを比較して相似計算により当該魚種の魚体を予測し、その後、予測魚体に基いて所望の重量に該当する切り身の切断長さを算出し、その算出長さに従って魚体を順次切断するようにしている。
しかしながら、前述した従来の切り身形成方法によっては、魚体を所望の重量の切り身に精度よく切断することができなかった。
なぜならば、魚体はその種類においてほぼ相似形の形状をしてはいるが、太っている魚体、痩せている魚体、雌雄の相違、抱卵の有無等により魚体の形状には個体差があり、前記標準魚体とほぼ完全に相似形の形状をした魚体は数少ないものである。したがって、その標準魚体を基準として予測した切断すべき魚体の予測魚体が実体と大きく相違することとなり、切断された切り身の精度が必然的に悪くなるものであった。
また、魚体の形状を一旦予測した魚については、その予測形状に基いて、全体を複数の所望の重量の切り身となるように切断するものであったために、ひとつの魚体についてのほとんど全部の切り身が前記所望の重量を有しないものとなってしまうという不都合もあった。
特に、魚体の切り身は所定重量の許容範囲を外れると商品価値が数段低下したり、全く商品価値がなくなるものであるために、前述した従来の切り身形成方法は実質的に魚体の切断に使用するの困難であった。
このような点に鑑み、被切断物を所望の重量を有する切断片に極めて精度よく切断して商品価値の高い切断片を得ることができ、しかも、被切断物を無駄なく有効に利用することのできる切り身形成装置が、特許文献4および特許文献5に記載されている。
これらの特許文献4,5に記載されている切り身形成装置は、魚体がその種においてほぼ相似形の形状をしていることに着眼し、統計学的にその魚種の標準魚体の全長、全重量、形状等を設定し、つぎに、これから切断しようとする魚体の全長および全重量を測定し、その全長および全重量と前記標準魚体とを比較して相似計算により当該魚種の魚体を予測し、その後、予測魚体に基いて所望の重量に該当する切り身の切断長さを算出し、その算出長さに従って魚体を順次切断するようにしている。
前述した特許文献4および特許文献5に記載されている切り身形成装置は、冷凍状態にあったりして大きな硬度を有する被切断物の切断には適していたが、柔らかい被切断物を切断する場合には、被切断物を保持する際に被切断物の形状が変化してしまうために切断片の重量を均一に制御することが困難であった。
このため、特許文献6に示すように、このような生の魚体のような柔らかい被切断物であっても所望の重量を有する切断片に極めて精度よく切断して商品価値の高い切断片を得ることができ、しかも、被切断物を無駄なく有効に利用することのできる切り身形成装置が開発された。
この切り身形成装置は、駆動手段により3次元的移動を行いうるように配設され被切断物を切断するカッタと、カッタが遊挿される直線溝が形成され、駆動手段により回動しうるように配設され前記被切断物を載置する可動載置板と、前記可動載置板の直線溝の近傍において前記被切断物を負圧により固定する負圧吸着手段と、駆動手段により昇降ならびに水平移動しうるように配設され前記被切断物を複数本の針により刺して保持する保持機構と、被切断物の重量を計量する重量計量手段および被切断物の体積を計測する体積計測手段による被切断物の重量および体積に基いて被切断物の切断条件を設定するとともに、前記各駆動手段を前記切断条件に基いて制御する制御部とを有している。
この特許文献6に記載されている切り身形成装置によれば、生で柔らかい魚体のような被切断物から、ほぼ同一の平面形状ならび同一重量の切り身を安定的に形成することができる。
しかしながら、この特許文献6の切り身形成装置では、3次元形状までほぼ同一に形成することはできなかったし、カッタに3次元的移動をなすようにしていたため十分な高処理能力を得ることができなかった。
特開昭56−18539号公報 特開昭62−209318号公報 特開昭63−93595号公報 特開平5−137496号公報 特開平8−107756号公報 特開2004−9255号公報
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、被切断物からほぼ同一の形状ならびに重量の複数の切り身を効率よく形成するための切り身形成装置を提供することを目的としている。
前記の課題を解決するために、本発明に係る切り身形成装の特徴は、被切断物の形状ならびに重量を計測する被切断物計測手段と、被切断物計測手段による計測を終了した前記被切断物のカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構と、前記被切断物の尾側が先頭に位置するように被切断物を転回させるために前記被切断物把持機構を回動させるとともに被切断物の所定の切断部位が切断位置に位置するように被切断物を平面視における直交する2方向へ移動させる把持機構駆動手段と、所望の切断角度を設定するために全体を水平方向軸を中心として駆動手段により揺動可能に形成された切断ブロックに支持され、他の駆動手段により公転および自転可能で、被切断物切削時には水平方向移動しうる円形カッタを備えている切断機構と、被切断物の切断時に駆動手段により揺動され被切断物の被切断部位の近傍を両側から押圧する1対の押圧レバーと、前記被切断物計測手段からの計測信号を入力され、複数の切り身ならびに必要最小限のカマに形成するための被切断部位ならびに被切断角度を演算し、前記各駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有する点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、円形カッタ自体に自転と公転という単純な動きしかさせずに迅速に駆動することができるようにして被切断物を切断して所望の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができるので、効率よく高速処理することができる。また、被切断物が冷凍あるいは解凍状態であっても、その硬度の差異にかかわらず安定的に切断して切り身を形成することができる。さらに、魚体計測手段により計測した魚体の3次元形状や重量と計測終了後の最後の魚体の姿勢から魚体の切断位置ならびに切断方向さらには切断角度を演算して各駆動手段の駆動を制御して、均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができる。また、把持機構により把持される部位の領域を可及的に小さくして無駄を減らし、しかも安定的に把持することができる。
本発明の他の切り身形成装置の特徴は、1対の前記円形カッタが、これらの円形カッタを自転させる駆動手段に接続された駆動プーリを備えている支持板の前駆動プーリの直径方向両側に間隔を隔ててそれぞれ回転自在に支持されており、前記駆動プーリの回転を各円形カッタに伝達する1対の従動プーリが前記各円形カッタの中心軸に支持されている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、1対の円形カッタを交互に使用して被切断物を効率よく切断することができる。
本発明のさらに他の切り身形成装置の特徴は、前記支持板が昇降自在に支持されており、この支持板は、前記両円形カッタの公転に伴ない、いずれか一方の円形カッタが被切断物を切削する時には円形カッタが水平方向移動するように形成されたカムに追従して昇降するカムフォロワを備えている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、被切断時に円形カッタが水平方向移動して被切断物を切断するので、被切断物の切断を安定的に行うことができる。
本発明の他の切り身形成装置の特徴は、フレームには、前記切断ブロックの前記水平方向軸を中心とする円弧状に形成された内歯円弧歯車が設けられており、前記切断ブロックには、前記内歯円弧歯車に噛合するとともに、駆動手段により回転駆動されることにより、この内歯円弧歯車に沿って移動することにより前記切断ブロックを任意の角度に傾斜させることができるピニオンが設けられている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、円形カッタを備えている切断ブロック自体を傾斜させるようにして、被切断物に対する円形カッタの切断角度を設定して被切断物の切断を行うことができる。
本発明のさらに他の切り身形成装置の特徴は、被切断物把持機構が、上方にばね付勢された複数の下部把持爪部材と、対応する前記各下部爪部材と常時間隔をもって対向し、駆動手段の動作により各下部爪部材と接離しうる複数の上部爪部材とを有しており、前記各上部爪部材は相互に独立して対応する各下部爪部材に圧接されるようになっている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、被切断物の切り身とならないカマのような部位を可及的に小さくしたうえで安定的に把持することができる。
本発明の他の切り身形成装置の特徴は、複数の上部爪部材が、2つの駆動手段により一端部のものから半数ずつまとめて駆動されるようになっている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、魚体のカマのように背側と腹側で厚みの異なる部位であっても安定的に把持することができる。
本発明の他の切り身形成装置の特徴は、被切断物の形状ならびに重量を計測する被切断物計測手段と、被切断物計測手段による計測を終了した前記被切断物のカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構と、前記被切断物の尾側が先頭に位置するように被切断物を転回させるために前記被切断物把持機構を回動させるとともに被切断物の所定の切断部位が切断位置に位置するように被切断物を平面視における直交する2方向へ移動させる把持機構駆動手段と、所望の切断角度を設定するために全体を水平方向軸を中心として駆動手段により揺動可能に形成された切断ブロックに支持され、他の駆動手段により公転および自転可能で、被切断物切削時には水平方向移動しうる円形カッタを備えている切断機構と、前記被切断物計測手段からの計測信号を入力され、複数の切り身ならびに必要最小限のカマに形成するための被切断部位ならびに被切断角度を演算し、前記各駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記被切断物把持機構は、被切断物の端部を把持する少なくとも1つのチャック機構を備え、チャック機構は被切断物を挟持しうる位置と退避位置とを取り得るように構成されている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、軟らかい被切断物であっても安定的に切断して、均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができる。
本発明によれば、被切断物からほぼ同一の形状ならびに重量の複数の切り身を効率よく形成することができる。
本発明に係る切り身形成装置の実施形態を示す全体の斜視図 (a)は図1の魚体計測手段を示す概略正面図、(b)は(a)の側面図 図1の把持機構とその関連構成を示す斜視図 図3の把持機構の詳細図 図1の押圧連結板体とその関連構成を示す正面図 図1の右側面図 図6のピニオン駆動についての関連構成を示す斜視図 図1の切断機構における円形カッタの駆動関連構成を示す分解斜視図 図8に図示を省略した円形カッタを直線移動させるための関連構成を示す正面図 図6の切断ブロックの詳細を示す斜視図 本発明に係る切り身形成装置の他の実施形態を示す要部の斜視図 カマチャック機構の斜視図 図12の正面図 図11ないし図13の実施形態の作用を示す上面図および側面図 (a)〜(b)は図14の後工程を示す上面図および側面図 (a)〜(c)は図15の後工程を示す上面図および側面図 (a)〜(b)は図16の後工程を示す上面図および側面図 図17の後工程を示す上面図および側面図
図1は、本発明に係る切り身形成装置1の実施形態の全体を示すものであり、図1において切り身を形成するための被切断物の一例としての魚体Fは、右斜め手前から左斜め後方に搬送されつつ順次切り身にされるようになっている。
図1において、装置フレーム2には、同方向に等速で魚体Fを搬送する1対のベルトコンベア3が微小間隔を隔てて配設されている。これらのベルトコンベア3の駆動手段である図示しないサーボモータは制御手段Cにより駆動を制御されるようになっている。
前記各ベルトコンベア3は、被切断物計測手段である魚体計測手段4内に導入されるようになっている。この魚体計測手段4は、装置フレーム2に設けられたケーシング5内に設けられており、魚体Fの3次元形状を計測して、この魚体Fの3次元形状についてのデータを制御手段Cに出力するようになっている。
前記制御手段Cは、魚体Fの3次元形状についてのデータと、あらかじめ設定した所望の重量、長さおよび幅の切り身形状に基づいて,魚体Fの切断部位、切断角度、切り身にならない最小限のカマ形状などを演算して、各駆動手段に切り身形成のための駆動信号を出力するようになっている。このため、各ベルトコンベア3は、前記ケーシング5内において長手方向に分割され、長手方向に分割された各ベルトコンベア3間には、前記魚体計測手段4におけるベルトの下方からの魚体Fの計測を可能にするための間隙Gが形成されている。
本実施形態においては、前記各ベルトコンベア3は、前記ケーシング5内において、魚体Fの搬送方向における上流側に位置する上流側ベルトコンベア3Aと下流側ベルトコンベア3Bとに分割されており、各ベルトコンベア3A,3B間には、前記魚体計測手段4によりベルトコンベア3の下方からの魚体Fを計測可能にするための間隙Gが形成されている。なお、本実施形態において、前記間隙Gの溝幅は15mmとなっており、前記間隙Gを挟んで対向する前記上流側ベルトコンベア3Aの下流端部と前記下流側ベルトコンベア3Bの上流端部は、ベルトコンベア3の上面側において最狭の溝幅となり、下面側において最広の溝幅となるように、間隙Gを下面側において拡開させるような位置関係で位置している。
ここで、本実施形態において、魚体計測手段4は、図2に示すように、対象物を複数の異なる方向から同時に撮影することで両眼視差を再現し、空間把握のできる立体写真の撮影を可能とされたステレオカメラとしての一組2台のカメラ構成6を、計4組を備えている。4組中の2組のカメラ構成6Aは上面計測用として、前記ベルトコンベア3よりも上方で、かつ、ベルトコンベア3の搬送方向に水平面で交差する方向(幅方向)において、前記ベルトコンベア3の幅方向中心の線対称位置にそれぞれ配設され、魚体Fの上面側を前記搬送方向に対する左右両側から撮影可能に配設されている。
本実施形態において、前記ベルトコンベア3の上方において魚体Fの搬送方向の左右に配置された上面計測用の各カメラ構成6Aは、ベルトコンベア3の幅方向におけるそれぞれの配設側の2/3程度の領域を上方から撮影するように配設されており、さらには、前記間隙Gの溝幅中心線から魚体Fの搬送方向上流側へ20mmずれた位置を中心線とする幅10mmの領域を有効視野領域に含むように配設されている。
また、他の2組のカメラ構成6Bは下面計測用として、前記ベルトコンベア3の下方で、かつ、ベルトコンベア3の幅方向において、前記ベルトコンベア3の幅方向中心の線対称位置にそれぞれ配設され、魚体Fの下面側を前記搬送方向に対する左右両側から撮影可能に配設されている。
本実施形態において、前記ベルトコンベア3の下方において魚体Fの搬送方向の左右に配置された下面計測用の各カメラ構成6Bも、ベルトコンベア3の幅方向におけるそれぞれの配設側の2/3程度の領域を下方から撮影するように配設されており、さらには、前記間隙Gの溝幅(15mm)内の10mmの領域を有効視野領域に含むように配設されている。
そして、前記ベルトコンベア3の上方における前記下面計測用の各カメラ構成6Bの視野の延長上(視野先)には、下面計測用の各カメラ構成6Bの視野にノイズ源となる異物が映り込むことを防止する遮蔽板7が配設されている。本実施形態において、前記遮蔽板7は黒色の樹脂板により形成するものとする。なお、前記上面計測用の各カメラ構成6Aのための遮蔽板は不要である。上面計測用の各カメラ構成6Aの視野の魚体Fよりも遠方(魚体Fの奥側)にはベルトコンベア3の上面が位置しており、このベルトコンベア3の上面が前記遮蔽板と同様に作用するためである。
また、前記ケーシング5内には、適宜、魚体Fを撮影するために必要な照明としての光源8を配設するようになっている。
このように配置された計4組のカメラ構成6の計8台のカメラは、予め設定されたタイミングで連続的かつ同時にベルトコンベア3上を撮影する。よって、制御手段Cは、その撮影された複数枚の画像から搬送される魚体Fを検出するとともに、撮影した複数枚の画像を公知の3次元形状測定システム(立体画像認識システム)で処理する(背景削除の処理等を含む)ことにより、魚体Fの3次元形状を取得してデータ化する。
そして、前記制御手段Cは、魚体Fの3次元形状についてのデータと、予め設定した所望の重量、長さおよび幅の切り身形状に基づいて、魚体Fの切断部位、切断角度、切り身にならない最小限のカマ形状などを演算して、各駆動手段に切り身形成のための駆動信号を出力するようになっている。
なお、魚体計測手段4としてはステレオカメラに限ることなく、例えば、レーザースキャナなどを用いて3次元形状を計測し、魚体Fの3次元形状を取得してデータ化してもよい。また、魚体Fの重量は、ベルトコンベア3のベルトの下方にロードセルを設けて計測してもよいし、魚体Fの3次元形状から魚体Fの比重に基づいて演算するようにしてもよい。
前記魚体計測手段4のケーシング5から下流側に延在する下流側ベルトコンベア3Bの下流端には、魚体Fのカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構である魚体把持機構10が臨んでいる。この魚体把持機構10は、図3に示すように、装置フレーム2に搭載された横駆動用サーボモータ11の駆動により前記両ベルトコンベア3の走行方向と直交する方向に走行される横駆動用タイミングベルト12を有しており、この横駆動用タイミングベルト12には、魚体把持機構10の基部13が横方向に可動に支持されている。また、この基部13には、左右に間隔を隔てて図1に示す2枚の魚体載置板14が支持されている。このように2枚の魚体載置板14を設けたのは、後述する魚体把持機構10により魚体Fのカマを把持して魚体Fを転回する際の転回方向が魚体Fの右半身と左半身において異なるために魚体Fが載置される魚体載置板14が異なるからである。
前記基部13には、縦駆動用サーボモータ15が搭載されており、この縦駆動用サーボモータ15の駆動により前記両ベルトコンベア3の走行方向に走行される縦駆動用タイミングベルト16が設けられている。そして、この縦駆動用タイミングベルト16には、魚体把持機構本体17を支持している支持板18が縦方向に可動に支持されている。
前記魚体把持機構本体17は、図4に詳示するように、前記支持板18上に立設されている。この魚体把持機構本体17は、円筒状の基端部20を有しており、この基端部20の下方には、従動側プーリ21Bが、前記基端部20内に配設されている回転軸(図示せず)の下端部に装着されている。前記魚体把持機構本体17の近傍の前記装置フレーム2には、制御手段Cにより駆動を制御されるサーボモータ19が立設されている。このサーボモータ19の下方に延在する出力軸(図示せず)には,駆動側プーリ21Aが装着されている。そして、これらの両プーリ21A,21Bには、タイミングベルト21Cが巻回されており、サーボモータ19の駆動により魚体把持機構本体17の回転軸(図示せず)は、正逆いずれかの方向に回動されることになる。これは、魚体把持機構本体17による魚体Fの把持する向きを自由に設定しうるようにするためである。
前記回転軸(図示せず)には、水平方向に延在するばねホルダ22が取付けられており、このばねホルダ22には、上方に突出する複数(本実施形態においては10本)の緩衝用ばね部材23Aが整列状に配設されている。また、前記ばねホルダ22より上方の前記回転軸(図示せず)には、水平方向の基板24が取付けられており、この基板24には、前記各緩衝用ばね部材23Aの上方に位置する複数(本実施形態においては10本)の下部爪部材25が、前記基板24に支持された水平方向に延在する支軸(図示せず)に揺動可能に支持され、かつ対応する緩衝用ばね部材23A上に着座しうるように整列配置されている。前記各下部爪部材25は、魚体Fを保持しやすくするために鋸歯状に形成されている。そして、前記緩衝用ばね部材23Aは、前記回転軸(図示せず)に間接的に支持され、前記制御手段Cにより制御される油圧あるいは空圧などのシリンダ27Aの駆動により上方に付勢されるようになっている。
一方、前記基板24の近傍の前記回転軸(図示せず)には、相互に隣接し水平方向に延在する他の1対のばねホルダ22,22が取付けられており、これらのばねホルダ22には、上方に突出する複数(本実施形態においては5本)の緩衝用ばね部材23Bが整列状に配設されている。また、前記ばねホルダ22の近傍の前記回転軸には、水平方向に延在する支軸(図示せず)が配設されており、この支軸には、鋸歯状の先端部が対応する前記下部爪部材25に接離しうる複数(本実施形態においては10本)の上部爪部材26が、それぞれの長手方向における中間部において揺動可能に支持されている。各上部爪部材26の先端部26Aは、対応する前記緩衝用ばね部材23B上に着座しうるように整列配置されている。
そして、両端部からそれぞれ5本ずつの上部爪部材26に対応する緩衝用ばね部材23を収納している1対のばねホルダ22は、前記制御手段Cにより制御される個別の油圧あるいは空圧などのシリンダ27B、27Cの駆動により上方に付勢されるようになっている。このような構成により、個別のシリンダ27B,27Cの駆動により両端部からそれぞれ5本ずつの上部爪部材26の先端部26Aは、対応する前記下部爪部材25に押圧されるようなっている。
このように5本ずつの上部爪部材26における下部爪部材25に対する押圧状態を異にしているのは、魚体Fのカマにおいては、背側と腹側において厚みが異なっていることがあるので、魚体Fの厚みに応じた押圧力により魚体Fのカマを安定的に把持するためである。
前記基板24上には、上部爪部材26を下部爪部材25から離間させたときにカマが残置されることになるので、このカマを基板24上から除去するための1対の除去アーム9A,9Bが配設されている。これらの除去アーム9A,9Bは、両爪部材25,26によりカマを把持しているときには、カマの把持を阻害しない位置に待避している。各除去アーム9A,9Bには、それぞれ制御手段Cにより駆動されるシリンダ27D,27Eが接続されており、シリンダ27D,27Eを駆動することにより、各除去アーム9A,9Bが基板24上を移動して、カマを側方に落下させるようになっている。このカマは、図示しないシュートを介して所定の収納位置に移動される。
後述する切断機構35の円形カッタ38により魚体Fを切断する位置の近傍には、切断される魚体Fを押圧して魚体Fの位置ずれを防止するための1対の押圧レバー28が配設されている。各押圧レバー28は、同一形状のものが左右対称に設けられて魚体Fを両側から押圧するようになっている。これらの1対の押圧レバー28のうちの一方を図5に詳示するが、この押圧レバー28は、基板30に設けられた水平方向の回転軸31に基端部20を揺動自在に支持されている。押圧レバー28の魚体Fを押圧するための押圧部33は、魚体Fの表面形状に合わせるように、彎曲状に形成されている。
一方、前記押圧レバー28の前記回転軸31近傍の基端部32はベルクランク状に屈曲されており、この基端部32には、一端部を前記基板30に枢着されている駆動手段としての油圧あるいは空圧などのシリンダ34の他端部が枢着されている。このシリンダ34は前記制御手段Cの指示により駆動されるようになっており、1回の切断ごとに押圧レバー28の押圧部33が魚体Fを押圧し、魚体Fを送る際には、魚体Fから離間して、魚体Fの送りを妨げないようなっている。なお、前記1対の押圧レバー28は、それぞれ左右のシリンダ34に取付けられているので、常に魚体Fの両側部から均等な位置を押圧することが可能とされている。
前記切断機構35は、図1ならびに図6に記載されているように、切断関連の各種部材を搭載した切断ブロック36を有しており、この切断ブロック36は、装置フレーム2に設けられている水平方向の支軸37を中心として揺動可能とされている。前記支軸37は、魚体Fの搬送方向に対し直交する方向に延在しており、前記切断ブロック36は、直立位置から切り身の搬送方向下流側に傾斜する傾斜位置にかけて揺動するようになっている。これは、円形カッタ38による魚体Fを切断する際の切断角度を変化させて形状の均一な切り身を得るためである。
前記装置フレーム2の上部には、左右に間隔を隔てて前記支軸37を中心とする円弧状に形成された1対の同形の内歯円弧歯車39が設けられている。前記切断ブロック36には、図7に示すように、駆動手段であるサーボモータ40が取付けられており、このサーボモータ40の回転軸(図示せず)には、駆動側プーリ41が装着されている。
一方、前記装置フレーム2の上部には、前記両内歯円弧歯車39にそれぞれ噛合している1対のピニオン42を設けた回転軸43が回転自在に支持されている。この回転軸43は、前記駆動側プーリ41の中心軸(図示せず)と平行に配置されており、この回転軸43には、前記駆動側プーリ41との間にタイミングベルト45を巻回させるための従動側プーリ44が装着されている。
したがって、前記サーボモータ40を駆動することにより両ピニオン42が回転して両内歯円弧歯車39に沿って移動することにより、前記切断ブロック36が前記支軸37を中心として揺動することになる。
前記切断ブロック36には、図8に詳示するように、1対の円形カッタ(図示せず)を間隔を隔ててそれぞれ回転自在に支持するケーシング48が設けられている。このケーシング48は、ほぼ6角形状の直交する2方向のうち一方向が他方向と比較して大きな寸法とされており、このケーシング48の長手方向の両端部に前記各円形カッタがそれぞれ回転軸49を介して支持されている。
前記ケーシング48の近傍には、平面形状をこのケーシング48とほぼ等しい形状とされており、ケーシング48と一体化されてケーシング48の蓋体となる支持板50が配設されている。この支持板50の、前記両円形カッタの配設位置間の中間位置には、中央開口を有する大径プーリ51が設けられており、また、前記両円形カッタの配設位置には、他のプーリ52、52が設けられている。これらの3つのプーリには、タイミングベルト53が巻回されており、このタイミングベルト53は、前記大径プーリ51の近傍に位置している複数のテンションプーリ54により、大径プーリ51の回転を他の両プーリ52、52に伝達するようになっている。
前記支持板50の背部に位置する他の板体55には、前記大径プーリ51を回転駆動するサーボモータ56が配設されており、このサーボモータ56は、前記制御手段Cの制御により駆動されるようになっている。この結果、前記サーボモータ56が駆動されることにより、大径プーリ51ならびに両プーリ52,52の回転を介して両円形カッタが相互に等速で自転することになる。
前記板体55の一側には、前記両円形カッタを公転するための他のサーボモータ57が配設されており、このサーボモータ57は、前記制御手段Cの制御により駆動されるようになっている。前記サーボモータ57の出力軸(図示せず)には、駆動側プーリ58が装着されている。一方、前記支持板50の大径プーリ51の内側を挿通して前記ケーシング48の長手方向における中間位置に固着されている回転軸(図示せず)には、従動側プーリ59が装着されており、両プーリ58,59には、タイミングベルト60が巻回されている。
したがって、前記サーボモータ57の駆動により駆動側プーリ58を介して従動側プーリ59が回転駆動され、ケーシング48が一体化されている支持板50および1対の円形カッタ38、38とともに公転することになる。
前記ケーシング48および支持板50を、その回転位置においてケーシング48の長手方向が下方に位置するときに浮上させて、各円形カッタ38が水平方向移動するようにして魚体Fを切断する必要がある。そのため、前記支持板50の近傍には、カム板61が設けられている。このカム板61は、その表面が鉛直方向に向くようにして前記装置フレーム2に固着されており、このカム板61は図9に詳示するように、全体をほぼ正方形状とされている。
前記カム板61には、内側をカム縁62とされている開口63が形成されている。この開口63は、下縁62Aを直線状とされており、この下縁62A以外のカム縁62は曲線状に形成されている。一方、前記大径プーリ51の回転軸49には、前記ケーシング8ならびに支持板50と一体に回転するカムフォロワ65が装着されている。このカムフォロワ65には、直径方向に間隔を隔てて2つのローラ66、66が前記カム縁62に沿って転動しうるように支持されており、いずれか一方のローラ66が前記下縁62Aに沿って転動する際には、前記ケーシング48および支持板50が、図示しない鉛直方向に配置された2本のガイドロッドに沿って浮上することになり、円形カッタは、本来の円弧状ではなく、水平方向に直線移動して魚体Fを切断することになる。
前述した魚体計測手段4と各駆動手段は、それぞれ前述したように制御手段C(図2)により制御されるようになっている。
この制御手段Cは、相互にバスにより相互に接続されている公知の演算部、制御部、記憶部、入出力部などから構成されているが、この構成は本発明特有のものではないので、その詳細な説明は省略する。
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
まず、並設されたベルトコンベア3A,3Bの上流側端部に、被切断物の一例としての魚体Fをカマが先頭側に位置するように載置する。すると、ベルトコンベア3A、3Bが魚体Fを搬送し、魚体計測手段4により切断される魚体Fの3次元形状が計測される。この魚体計測手段4により計測された魚体Fについてのデータは制御手段Cに送られ、この制御手段Cにおいて、あらかじめ設定されている所望の重量、長さおよび幅からなる切り身形状に基づき、魚体Fの切断位置、切断方向、切断角度ならびに切り身にならないカマの形状を演算し、重量、長さおよび幅がいずれも均一な切り身を形成するために必要な各種ファクタを設定する。
そして、ベルトコンベア3の下流側端部に臨んでいる魚体把持機構10の複数の上部爪部材26が2つのシリンダ27B,27Cの駆動により揺動し、それぞれが対応する下部爪部材25に圧接し魚体Fのカマを把持する。すると、この魚体把持機構10のサーボモータ19の駆動により魚体把持機構10の回転軸(図示せず)が回動し、魚体把持機構10が把持しているカマを回動させるようにして魚体Fの向きをカマが搬送方向後方に位置するように転回させる。
また、縦駆動用サーボモータ15ならびに横駆動用サーボモータ11を駆動して、魚体Fの最初の被切断部位を切断機構35による切断位置に位置させる。
このとき、切断機構35の切断ブロック36は、サーボモータ40を駆動することにより傾斜配置され、この結果、円形カッタも傾斜配置されることになる。これは、魚体Fの尾側ほど幅が狭いため、斜めに切断して所望の厚みが得られるようにするためである。
そして、1対の押圧レバー28、28により魚体Fの被切断部の近傍を位置ずれしないように保持しておき、円形カッタの自転用サーボモータ56ならびに公転用サーボモータ57を駆動して、一方の円形カッタをカムの作用により水平方向に移動させるようにして魚体Fを切断し所望の重量、厚さ、長さの切り身を形成する。なお、切断された切り身FFは、切断機構35の下流側の装置フレーム2に設けられているベルトコンベア70により所定位置に搬送される。
このようにして、間歇的に魚体Fを送るようにして順次均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができる。
なお、前記切断機構35の切断ブロック36は、魚体Fがカマに近づくにつれて魚体Fの幅や肉厚が次第に増してくるため、円形カッタの向きは次第に鉛直に近づけるようにする。また、切断時の魚体Fの向きも徐々に魚体Fの長手方向に合致させるようにする。
このようにして本実施形態によれば、円形カッタ自体に自転と公転という単純な動きしかさせずに迅速に駆動することができるようにして魚体Fを切断して所望の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができるので、1分あたり50切れの切り身を形成することができる。
また、被切断物である魚体Fが冷凍あるいは解凍状態であっても、その硬度の差異にかかわらず安定的に切断して切り身を形成することができる。
さらに、魚体計測手段4により計測した魚体Fの3次元形状や重量と計測終了後の最後の魚体Fの姿勢から魚体Fの切断位置ならびに切断方向さらには切断角度を演算して各サーボモータ11、15、40、56、57の駆動を制御して、均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができる。また、魚体把持機構10により把持されるカマの領域を安定的に把持できしかもカマの領域を最小限にして無駄を減らし、しかも安定的に把持することができる。
図11は、前述した第1実施形態よりさらに軟らかい被切断物の切断に適した実施形態の要部を示すものであり、第1実施形態における前記魚体計測手段4のケーシング5から下流側に延在する下流側ベルトコンベア3Bの下流端に設けられている、魚体Fのカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構である他の魚体把持機構80を示すものである。この魚体把持機構80は、魚体Fのカマを把持して、図11には図示を省略した切断機構の方向に間歇的に搬送して、均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成するようにしたものである。
図11において、切断される魚体Fは、図1における下流側ベルトコンベア3Bからカマが先頭側に位置するようにして搬送されるようになっており、魚体把持機構80において反転されて魚体Fの尾側から切断機構により切断が開始されるようになっている。
図11において、減速機を付設し図示しない制御手段により駆動を制御されるサーボモータ81が出力軸82を鉛直方向上方に延在するように配設されている。この出力軸82の上端部には、細長い平面長方形状の旋回搬送基板83の一端部が、前記出力軸82と一体に回動するように支持されている。
前記旋回搬送基板83には、減速機を付設し図示しない制御手段により駆動を制御されるサーボモータ84が出力軸(図示せず)を鉛直方向下方に延在するように配設されている。また、この旋回搬送基板83には、鉛直方向上方に延在する支軸85が支持されている。この支軸85は、前記サーボモータ84の駆動により少なくとも180度回動されるように伝達手段86を介してサーボモータ84と接続されている。
前記旋回搬送基板83の先端部には、複数のガイドローラ88を備えたブラケット87が垂設されており、前記ガイドローラ88は、水平方向に延在するガイド板89に沿って移動可能とされている。
前記支軸85の上端には、搬送ユニット90が支軸85とともに反転されうるように支持されている。この搬送ユニット90には、長尺のブラケット91が配設されており、このブラケット91には、それぞれプーリシャフト92に支持された1対の大径のプーリ93,93がブラケット91の長手方向に間隔を隔てて支持されている。これらのうち一方の駆動側のプーリ93には、減速機を付設し図示しない制御手段により駆動を制御されるサーボモータ94がプーリシャフト92を介して接続されており、サーボモータ94の駆動により1対のプーリ93が回転駆動されるようになっている。
前記1対のプーリ93には、魚体Fの搬送を行うためのタイミングベルト95が巻回されており、このタイミングベルト95には、上方に延在する支柱96の基部が支持されタイミングベルト95の走行によりこのタイミングベルト95とともに支柱96が移動するようになっている。また、前記各プーリ93の両側部位の各プーリシャフト92には、図示しない他の1対の小径のプーリが支持されており、2本のプーリシャフト92の各1対の小径のプーリにはそれぞれチェーン(図示せず)が巻回されている。前記タイミングベルト95の両側に位置する2本のチェーンも前記支柱96の基部に接続されている。
前記旋回搬送基板83の直上位置には、魚体載置部97が配設されている。この魚体載置部97は、前記旋回搬送基板83と同様、細長い平面ほぼ長方形状の基部98を有しており、この基部98は、前記旋回搬送基板83にそれぞれ立設されている合計6枚の支持板99…により支持されている。
また、前記駆動側のプーリシャフト92には、図示しない他のプーリが支持されている。一方、前記魚体載置部97には、魚体Fをカマ部から引き込む仕様のために、左右1対のカマチャック100L,100Rがそれぞれ魚体載置部97に沿って移動しうるように配設されている。これらのカマチャック機構100L,100Rは、被切断物である魚体の半身が右半身または左半身であることにより魚体のカマの位置が左右においていずれかが突出することになるために、カマを把持しやすくするため個別に移動しうるようになっている。
さらに、前記魚体載置部97には、最初に第1実施形態における前記魚体計測手段4のケーシング5から下流側に延在する下流側ベルトコンベア3B上に位置する魚体Fに突き刺して魚体Fを魚体把持機構80に引き込むスパイク部材101が配設されている。このスパイク部材101は、基部102Aに1列に整列配置された複数本のスパイク102,102…を有しており、これらのスパイク102が魚体Fに突き刺さることにより魚体Fをまず保持するようにするためのものである。このスパイク部材101は、前記サーボモータ94の駆動により魚体載置部97に沿って移動するようになっている。また、前記スパイク部材101は、両端部に設けられている1対の流体圧シリンダ103,103への流体圧の供給と除去により昇降しうるようになっており、下降状態のときに魚体Fに各スパイク102が突き刺さり、上昇状態のときに魚体Fから各スパイク102が抜けるようになっている。この流体圧シリンダ103の制御は前述した図2の制御手段Cにより行われるようになっている。
前記スパイク部材101の近傍には、前記1対のカマチャック機構100L,100R(符号100で総称する)が位置している。これらは、スパイク部材101が魚体Fを突き刺す際には、下降位置をとっており、実際にカマを挟持する際には上昇位置をとるようになっている。前記カマチャック機構100L,100Rは、前記サーボモータ94の駆動により走行される3条のタイミングベルト104とともに走行されるようになっている。また、これらのカマチャック機構100L,100Rは、前記タイミングベルト95により走行される支柱96により支持されており、タイミングベルト95と同期的に走行されるようになっている。
なお、魚体Fを尾部から引き込む場合を想定する場合には、両カマチャック機構100L,100Rは、魚体Fの引き込み時には邪魔になるため、魚体Fの尾部を把持することがないよう、下流側ベルトコンベア3Bの上面より下降するようになっている。また、前記魚体載置部97は、旋回機構105Aのサーボモータ105により最大45度程度の角度旋回されるようになっている。
前記両カマチャック機構100L,100Rは左右対称に形成されているので、このうちのカマチャック機構100Lのみについて説明する。
前記カマチャック機構100Lは、図12および図13に示すように、前記タイミングベルト104とともに走行されるものであるため、タイミングベルト104が接続されている。前記カマチャック機構101Lの基部106には、昇降シリンダ107が搭載されており、この昇降シリンダ107は、前記制御手段Cにより制御されるようになっている。
昇降シリンダ107の上部からはシリンダロッド108が上方に突出しており、このシリンダロッド108には、相互に噛み合って魚体Fを挟持することができる上爪109と下爪110とが上下に間隔を隔ててそれぞれ揺動自在に枢支されている。このうち、前記上爪109を揺動させる揺動シリンダ111には、上部から突出するシリンダロッド112が配設されており、このシリンダロッド112の上端部には、2本のリンク113,114を介して前記上爪109の基端部が接続されている。また、前記下爪110を揺動させる揺動シリンダ115には、上部から突出するシリンダロッド116が配設されており、このシリンダロッド116の上端部には、2本のリンク117,118を介して前記下爪110の基端部が接続されている。したがって、前記揺動シリンダ111,115を個別に駆動することにより上爪109と下爪110とが、開位置、閉位置これらの中間位置を取り得るようになっている。
なお、魚体把持機構80以外の構成は、前述した第1実施形態と同様なので、図示ならびに説明を省略する。
つぎに、前述した図11ないし図13について説明した実施形態の作用を図14ないし図18を参照して説明する。この作用においては、魚体Fの尾部を先頭にして引き込む場合について説明する。なお、図14ないし図18における縦方向の2本線のうち左側の線がカッタの軌跡である。また、カッタによる切断の際には、魚体Fを上方から押圧するか魚体Fに突き刺さって魚体Fを保持する保持機構(図示せず)によりカッタによる魚体Fの切断を容易にしている。
まず、図14に示すように、魚体Fが、尾部が先頭になるように下流側ベルトコンベア3Bの下流端部にまで搬送されてきた状態において、各カマチャック機構100L,100Rはともに下流側ベルトコンベア3Bの上面より下方にあり、それぞれの上爪109は閉状態、下爪110は開状態にある。これは、魚体Fを尾部が先頭となるように搬送するので、当初は各カマチャック機構100L,100Rを関与させないようにするためである。この状態において、スパイク部材101が下流側ベルトコンベア3Bの上の魚体F上まで進出し、スパイク部材101の各スパイク102を魚体Fに突き刺し、サーボモータ94の駆動により魚体Fを引き込む。この状態が、図15(a)に示されている。その後、図15(b)に示すように、サーボモータ81を駆動して、魚体計測手段4により計測した魚体Fの3次元形状や重量と計測終了後の最後の魚体Fの姿勢から魚体Fの切断位置ならびに切断方向さらには切断角度を演算して均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成するための位置に魚体Fを位置決めする。
このようにして、魚体Fを切断開始位置にセットしたら、図16(a)に示すように、昇降シリンダ107を駆動して上爪109および下爪110を上昇させ、両爪109,110を両者とも閉状態にして、魚体Fのカマを把持する。ついで、図16(b)に示すように、この状態において、前述した実施形態における円形カッタにより魚体Fを設定した位置において切断して均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成する。円形カッタ38による1つの切り身の形成が終了したら、両カマチャック機構100L,100Rを前進させるとともに、魚体載置部97の向きを変更してつぎの切り身を形成する。このようにして、順次均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成する。そして、図16(c)に示すように、魚体Fの最終切断の直前の状態において、魚体Fの最後の切断を行う。
つぎに、図17(b)に示すように、カマチャック機構100L,100Rの上爪109を開にして、残りのカマを解放する。
最後に、図18に示すように、各カマチャック機構100L,100Rをともに下流側ベルトコンベア3Bの上面より下方に下降させて尾部を先頭側とするつぎの魚体Fの引き込みの邪魔にならないようにする。
以上説明した本実施形態によれば、左右1対のカマチャック機構100L,100Rを設けて、各カマチャック機構100L,100Rの上爪109と下爪110により魚体Fのカマを挟持したうえで、魚体Fの尾部から切断するようにしているので、前述した第1実施形態より軟らかい被切断物であっても安定的に切断して、均一の重量、厚さ、長さの切り身を形成することができる。
なお、前述した実施形態においては、被切断物の一例として魚体を用いたが、魚の種類としては、大きすぎずまた小さすぎない各種の魚が適用される。例えば、紅鮭、銀鮭、秋鮭などの鮭、鱈、鰤、鰺、鯖、鰆、鱒など種々のものが適用可能であり、さらには、メカジキのブロックや牛タンなども適用可能である。
1 切り身形成装置
2 装置フレーム
3 ベルトコンベア
3A 上流側ベルトコンベア
3B 下流側ベルトコンベア
4 魚体計測手段
5 ケーシング
6 カメラ構成(ステレオカメラ)
6A(上面計測用)カメラ構成
6B(下面計測用)カメラ構成
7 遮蔽板
8 光源
9A,9B 除去アーム
10 魚体把持機構
11 横駆動用サーボモータ
12 横駆動用タイミングベルト
13 基部
14 魚体載置板
15 縦駆動用サーボモータ
16 縦駆動用タイミングベルト
17 魚体把持機構本体
18 支持板
19 サーボモータ
20 基端部
21A 駆動側プーリ
21B 従動側プーリ
21C タイミングベルト
22 ばねホルダ
23 緩衝用ばね部材
24 基板
25 下部爪部材
26 上部爪部材
27A〜D シリンダ
28 押圧レバー
30 基板
31 回転軸
32 基端部
33 押圧部
34 シリンダ
35 切断機構
36 切断ブロック
37 支軸
39 内歯円弧歯車
40 サーボモータ
41 駆動側プーリ
42 ピニオン
43 回転軸
44 従動側プーリ
45 タイミングベルト
48 ケーシング
49 回転軸
50 支持板
51 大径プーリ
52 プーリ
53 タイミングベルト
54 テンションプーリ
55 板体
56 サーボモータ
57 サーボモータ
58 駆動側プーリ
59 従動側プーリ
60 タイミングベルト
61 カム板
62 カム縁
63 開口
65 カムフォロワ
66 ローラ
67,68 ワッシャ
69 ねじ
70 ベルトコンベア
80 魚体把持機構
81 サーボモータ
83 旋回搬送基板
84 サーボモータ
90 搬送ユニット
91 ブラケット
94 サーボモータ
95 タイミングベルト
97 魚体載置部
100L,100R カマチャック機構
101 スパイク部材
102 スパイク
103 流体圧シリンダ
104 タイミングベルト
105 サーボモータ
107 昇降シリンダ
109 上爪
110 下爪
111 揺動シリンダ
115 揺動シリンダ

Claims (7)

  1. 被切断物の形状ならびに重量を計測する被切断物計測手段と、
    被切断物計測手段による計測を終了した前記被切断物のカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構と、
    前記被切断物の尾側が先頭に位置するように被切断物を転回させるために前記被切断物把持機構を回動させるとともに被切断物の所定の切断部位が切断位置に位置するように被切断物を平面視における直交する2方向へ移動させる把持機構駆動手段と、
    所望の切断角度を設定するために全体を水平方向軸を中心として駆動手段により揺動可能に形成された切断ブロックに支持され、他の駆動手段により公転および自転可能で、被切断物切削時には水平方向移動しうる円形カッタを備えている切断機構と、
    被切断物の切断時に駆動手段により揺動され被切断物の被切断部位の近傍を両側から押圧する1対の押圧レバーと、
    前記被切断物計測手段からの計測信号を入力され、複数の切り身ならびに必要最小限のカマに形成するための被切断部位ならびに被切断角度を演算し、前記各駆動手段の駆動を制御する制御手段と
    を有することを特徴とする切り身形成装置。
  2. 1対の前記円形カッタが、これらの円形カッタを自転させる駆動手段に接続された駆動プーリを備えている支持板の前記駆動プーリの直径方向両側に間隔を隔ててそれぞれ回転自在に支持されており、前記駆動プーリの回転を各円形カッタに伝達する1対の従動プーリが前記各円形カッタの中心軸に支持されていることを特徴とする請求項1に記載の切り身形成装置。
  3. 前記支持板は昇降自在に支持されており、この支持板は、前記両円形カッタの公転に伴ない、いずれか一方の円形カッタが被切断物を切削する時には円形カッタが水平方向移動するように形成されたカムに追従して昇降するカムフォロワを備えていることを特徴とする請求項2に記載の切り身形成装置。
  4. 装置のフレームには、前記切断ブロックの前記水平方向軸を中心とする円弧状に形成された内歯円弧歯車が設けられており、前記切断ブロックには、前記内歯円弧歯車に噛合するとともに、駆動手段により回転駆動されることにより、この内歯円弧歯車に沿って移動することにより前記切断ブロックを任意の角度に傾斜させることができるピニオンが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の切り身形成装置。
  5. 前記被切断物把持機構は、上方にばね付勢された複数の下部把持爪部材と、対応する前記各下部爪部材と常時間隔をもって対向し、駆動手段の動作により各下部爪部材と接離しうる複数の上部爪部材とを有しており、前記各上部爪部材は相互に独立して対応する各下部爪部材に圧接されるようになっていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の切り身形成装置。
  6. 前記複数の上部爪部材は、2つの駆動手段により一端部のものから半数ずつまとめて駆動されるようになっていることを特徴とする請求項5に記載の切り身形成装置。
  7. 被切断物の形状ならびに重量を計測する被切断物計測手段と、
    被切断物計測手段による計測を終了した前記被切断物のカマを着脱可能に把持する被切断物把持機構と、
    前記被切断物の尾側が先頭に位置するように被切断物を転回させるために前記被切断物把持機構を回動させるとともに被切断物の所定の切断部位が切断位置に位置するように被切断物を平面視における直交する2方向へ移動させる把持機構駆動手段と、
    所望の切断角度を設定するために全体を水平方向軸を中心として駆動手段により揺動可能に形成された切断ブロックに支持され、他の駆動手段により公転および自転可能で、被切断物切削時には水平方向移動しうる円形カッタを備えている切断機構と、
    前記被切断物計測手段からの計測信号を入力され、複数の切り身ならびに必要最小限のカマに形成するための被切断部位ならびに被切断角度を演算し、前記各駆動手段の駆動を制御する制御手段と
    を有し、
    前記被切断物把持機構は、被切断物の端部を把持する少なくとも1つのチャック機構を備え、チャック機構は被切断物を挟持しうる位置と退避位置とを取り得るように構成されている
    ことを特徴とする切り身形成装置。
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