JP7343905B2

JP7343905B2 - 脱骨装置

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Publication number: JP7343905B2
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Inventors: 一雄佐藤
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Publication date: 2023-09-13
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Description

本発明は、食肉の加工装置に係り、特に、牛、豚、羊等のブロック肉から肋骨を除去する脱骨装置に関する。

従来から、食肉用動物の加工装置の１つとして、牛、豚、羊等の食肉用動物の下処理されたブロック肉から肋骨を除去する脱骨装置が使用されている。

このような従来の脱骨装置としては、まず、下処理されたブロック肉に付着した肋骨の厚さや幅、各肋骨の間隔等を計測し、その計測データに基づきロボットアームが稼働され、ロボットアームの先端にバネにより間隔が伸張自在に配設された２枚のカッターにより各肋骨の両側方に切り込みが入れられるようになっている。そして、他のロボットアームに配設された所定の間隔を設けた側板間にナイロン製の引き糸が渡されて構成される肋骨剥がしユニットを下処理により露出された各肋骨の端部に引っかけ他端部側へスライドさせることにより、切り込みに沿って肋骨剥がしユニットが進んで肋骨が肉から引き剥がされるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前述した従来の脱骨装置においては、各肋骨の両側方に切り込みを入れる２枚のカッターが様々な太さの肋骨に対応するためばねにより間隔が伸長自在に配設されていたため、ブロック肉に当接させた際に各カッターの間隔が余分に拡開したり、切り込みが曲がったりして歩留まりが悪化してしまうという問題があった。

このような問題を克服するものとして、各肋骨のそれぞれの両側方に沿って確実に切り込みを入れることができ、歩留まりの悪化を防止するとともに、作業効率を向上させることのできる脱骨装置を本発明者は開発した（特許文献２参照）。

特開２０１０－２６３８３０号公報特開２０１６－１３５１２５号公報

しかしながら、前述した特許文献２のものは、各肋骨の端部を露出させることなく各肋骨の下方にワイヤを引っ掛けるようにしていたため、効率よくワイヤを肋骨の下方にくぐらせるようにして引っ掛けることができず、脱骨作業の自動化率を向上することの妨げになっていた。あるいは、人手により各肋骨の端部を露出させる必要があったため、自動化率を向上することの妨げになっていた。

本発明は、各肋骨の骨引きを効率よく行って、脱骨作業の自動化率を向上して、作業効率を向上させることのできる脱骨装置を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る脱骨装置の特徴は、食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置とを備えた脱骨装置において、異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、設定角度ずつ軸芯を中心として揺動されるか、または、先端部に片刃または両刃を備えた円筒形の中心軸周りに回転駆動されるようになっており、前記筋入れハンドは、半円形で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることにある。

そして、このような構成を有することにより、各肋骨の先端部を露出させてワイヤを肋骨の下方に容易にくぐらせることができる。また、前記筋入れハンドが，半円形で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有しているので、筋入れハンドの半円形で片刃または両刃の刃部により肋骨の両側に肋骨に沿うように切断部を形成することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置とを備えた脱骨装置において、異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、設定角度ずつ軸芯を中心として揺動されるか、または、片刃または両刃を備えた円筒形の中心軸周りに回転駆動されるようになっており、前記筋入れハンドは、直線状で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることにある。

そして、このような構成を有することにより、筋入れハンドの直線状で片刃または両刃の刃部により肋骨の両側に肋骨に沿うように切断部を形成することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、頭出しハンドの刃部が、設定角度ずつ軸心を中心として揺動されるようになっていることにある。

そして、このような構成を有することにより、刃部の揺動により肋骨先端部外周の肉を切断除去することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、頭出しハンドの刃部が、円筒形の中心軸周りに回転駆動されるようになっていることにある。

そして、このような構成を有することにより、刃部の回転駆動により肋骨先端部外周の肉を切断除去することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、ベルトコンベアにより搬送されたブロック肉に対して各ハンドにより処理が行われる際にブロック肉を保持する肉押え機構をさらに設けたことにある。

そして、このような構成を有することにより、肉押え機構が処理中のブロック肉の浮き上がりを阻止して所定の位置に保持することができ、ブロック肉の処理を良好に行うことができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、前記各刃部が、微振動するように駆動されることにある。

そして、このような構成を有することにより、刃部が微振動することで良好に切断部を形成することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、筋入れアームに２枚の刃物を設け、前記２枚の刃物は、その間隔を前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報に応じて調整されるようになっていることにある。

そして、このような構成を有することにより、筋入れアームの２枚の刃物が同時に駆動して肋骨の両側に肋骨に沿うように２つの切断部を効率よく形成することができ、筋入れアームは、その間隔を肋骨情報に応じて調整されるので、２枚の刃物により形成される２つの切断部をそれぞれ肋骨近傍にすることができ、肉の回収効率を向上することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、前記肋骨検出装置が、Ｘ線発生器からＸ線を照射して肋骨を検出するＸ線計測装置と、前記ブロック肉の三次元形状を検出する３Ｄ計測装置とから構成されており、前記Ｘ線計測装置におけるＸ線発生器からのＸ線の照射方向が、鉛直方向下方とは異なる斜位方向に照射されるように前記Ｘ線発生器の向きが設定されていることにある。

そして、このような構成を有することにより、ブロック肉の背骨などにＸ線が阻害されることなく、ブロック肉の全域を良好にＸ線撮影することができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、前記骨引きアームのワイヤを肋骨の下方に導入するように前記ワイヤと肋骨の下部との間に介在されるように駆動されるワイヤ引掛けフックをさらに設けたことにある。

そして、このような構成を有することにより、ワイヤ引掛けフックがワイヤと肋骨の下部との間に介在して、ワイヤを肋骨の下方に安定的に導入させることができる。

本発明に係る他の脱骨装置の特徴は、前記各アームが、処理時間に応じて３次元的に制御される複数のロボットに接続されるようになっていることにある。

そして、このような構成を有することにより、各アームを別個のロボットに接続させて、効率よく各アームを駆動させて脱骨を行うことができる。

本発明の脱骨装置によれば、自動化率を向上して、省力化をはかり、脱骨処理を確実に行うことができる。具体的には、頭出しハンドに設けられている刃部により肋骨先端部の外周の肉を切断除去することができる。また、Ｘ線を照射して肋骨を検出するＸ線計測装置計測装置におけるＸ線発生器からのＸ線の照射方向が、鉛直方向下方とは異なる斜位方向に照射されるようにＸ線発生器の向きが設定されているので、ブロック肉の背骨などにＸ線が阻害されることなく、ブロック肉の全域を良好にＸ線撮影することができる。

本発明に係る脱骨装置の実施形態を示す全体の正面図図１の平面図図１の斜視図本実施形態におけるＸ線計測装置の照射方向を示す説明図で、（Ａ）は垂直照射をした場合の説明図、（Ｂ）は斜め照射をした場合の説明図、（Ｃ）はＸ線計測装置具体的な実施形態を示す縦断面図本実施形態における頭出しハンドを示す斜視図で、（Ａ）は斜め前方からの斜視図、（Ｂ）は斜め後方からの斜視図頭出しハンドの他の実施形態を示す斜視図で、（Ａ）は斜め前方からの斜視図、（Ｂ）は斜め後方からの斜視図、（Ｃ）は左側面図本実施形態の肉押え機構の斜視図で、（Ａ）は斜め前方からの斜視図、（Ｂ）は平面図本実施形態の筋入れアームを示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図本実施形態の骨引きアームを示す斜視図で、（Ａ）は左前方からの斜視図、（Ｂ）は右前方からの斜視図ワイヤ押えアームの斜視図

本実施形態の脱骨装置１は、図１ないし図３に示すように、所定の幅に切断されたブロック肉Ｍを載置して搬送するベルトコンベア２を有しており、このベルトコンベア２により搬送されたブロック肉Ｍに対して各肋骨の脱骨処理を施す複数の作業ハンド３、３…と、前記ベルトコンベア２により搬送されたブロック肉Ｍを脱骨処理の作業中に保持する公知の肉押え機構１０、１０とがベルトコンベア２に沿って配設されている。なお、本実施形態においては、前記各作業ハンド３は前記ベルトコンベア２に沿って所定の間隔を隔てて配設されたロボットアーム４にそれぞれ配設されている。前記各ロボットアーム４は、異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御される産業用ロボット５の先端に突設されている。

さらに、ベルトコンベア２の上流側に位置する産業用ロボット５Ａには、後述する筋入れアーム４５および頭出しアーム２４が支持されており、また、ベルトコンベア２の下流側に位置する産業用ロボット５Ｂには、後述するワイヤ押えアーム６５および骨引きアーム５４が支持されている。そして、これらの筋入れアーム４５、頭出しアーム２４、ワイヤ押えアーム６５、骨引きアーム５４をロボットアーム４と総称する。

さらにまた、前記筋入れアーム４５の先端には筋入れハンド４６が突設されており、また、前記頭出しアーム２４の先端には頭出しハンド２５が突設されている。さらに、前記ワイヤ押えアーム６５の先端には、ワイヤ押えハンド６２が突設されており、骨引きアーム５４の先端には骨引きハンド５５が突設されている。

そして、筋入れハンド４６、頭出しハンド２５、ワイヤ押えハンド６２、骨引きハンド５５を作業ハンド３と総称する。

また、本実施形態の脱骨装置１においては、前記ブロック肉Ｍの搬送方向における最上流側に、ブロック肉Ｍを側方から位置決めする肉位置決めガイド６が、前進してブロック肉Ｍをガイドする位置と後退してブロック肉Ｍをガイドしない位置との間で往復運動可能となるように配設されている。

さらに、前記肉位置決めガイド６より下流側の前記ベルトコンベア２上には、搬送されてきたブロック肉ＭをＸ線により計測するＸ線計測装置１７が配設されている。このＸ線計測装置１７は、ブロック肉Ｍを透過したＸ線量をＸ線ラインセンサカメラ１９により測定するようになっている。このため、ベルトコンベア２が、載置しているブロック肉Ｍを定速で搬送している状態においてブロック肉ＭのＸ線画像をＸ線ラインセンサカメラ１９により取得するようになっている。また、Ｘ線計測装置１７の下流側の前記ベルトコンベア２上には、ブロック肉Ｍの３次元データを作成する３Ｄ計測装置２０が配設されている。

前記Ｘ線計測装置１７は、図４Ａ、Ｂに示すように、Ｘ線発生器１８からＸ線を照射して肋骨Ｒを検出するようになっている。これらの図４Ａ、Ｂのうち図４Ａは、好ましくない構成を示すものであり、本実施形態において、前記Ｘ線発生器１８は、図４Ｂに示すように、水平方向に対し角度を有するように配置されており、このＸ線発生器１８からのＸ線が投影されるＸ線ラインセンサカメラ１９のようなＸ線受像機は、前記Ｘ線発生器１８と平行に配置されている。このように、Ｘ線発生器１８を傾斜配置してＸ線を斜位方向に照射するようにしたのは、図４Ａに示すように、鉛直方向から直下に向けてＸ線を照射すると、Ｘ線がブロック肉Ｍの背骨Ｂに照射されたりして、ブロック肉Ｍの各肋骨Ｒを正確に検出することができないからである。また、Ｘ線発生器１８からのＸ線を鉛直方向ではなく斜位方向に照射するに際しても、Ｘ線の照射傾斜角αを大きくしすぎると、Ｘ線の一部がブロック肉Ｍの周囲にまで到達してしまい、ブロック肉Ｍの各肋骨Ｒを正確に検出することができなくなってしまう。そこで、鉛直方向からの照射傾斜角αを５度～４５度の範囲に設定することが好ましい。すると、図４ＢにＰで示すように、肋骨投影を正確に行うことができる。なお、Ｘ線の照射方向は、必ずしも鉛直方向下方である必要はなく、Ｘ線発生器１８とＸ線ラインセンサカメラ１９の配置は、相対的な位置関係を維持したまま、ブロック肉Ｍに対して斜め方向に照射できれば、設定位置を変更してもかまわない。

前記Ｘ線計測装置１７は、具体的には、図４Ｃに示すように、その筐体１７ａ内にブロック肉を搬送するベルトコンベア２を通過させるようになっている。そして、このベルトコンベア２の斜め上方には、Ｘ線発生器１８が傾斜配置されており、このＸ線発生器１８からＸ線を斜位方向に照射するようになっている。このＸ線発生器１８からのＸ線が投影されるＸ線ラインセンサカメラ１９は前記ベルトコンベア２の斜め下方において前記Ｘ線発生器１８と平行となるように配設されている。

また、前記Ｘ線計測装置１７より下流側のベルトコンベア２上には、３Ｄ計測装置２０が配設されている。この３Ｄ計測装置２０は、図示しない１セット２台のカラーＣＣＤカメラを２セット設けて構成されており、前記ブロック肉Ｍの肋骨Ｒを撮影するようになっている。

そして、前記Ｘ線計測装置１７および３Ｄ計測装置２０からのデータは、脱骨装置１の全体の制御を行う制御装置（図示せず）に出力され、ブロック肉Ｍの３次元データ、すなわち、ブロック肉Ｍにおける各肋骨Ｒの位置、形状、本数データが作成され、前記各ロボットアーム４の動作が前記制御装置により制御されることになる。この結果、画像計測精度が向上ならびに安定することになる。また、肋骨Ｒ、Ｒ同士の癒着や奇形、骨折などの異常を検出してそのブロック肉Ｍを排除することができる。

前記３Ｄ計測装置２０の下流側の前記ベルトコンベア２上には、各肋骨Ｒの先端部を露出させるために肋骨Ｒの先端部の外周の肉を切断除去する刃部２７を備えた頭出しハンド２５が設けられている。

前記頭出しハンド２５は、図５Ａ、Ｂに詳示するように、前記頭出しアーム２４の鉛直部に垂設された逆Ｌ字状の基部２６を有しており、この基部２６の鉛直部２６ａの下端部には、軸線が水平方向に延在する円筒形の刃部２７が突設されている。また、この円筒形の刃部２７の基端部には、後方に延在する回転軸２８が突設されており、この回転軸２８は、一方向に回転しうるように軸受（図示せず）を介して前記基部２６の鉛直部２６ａに支持されている。なお、この刃部２７の刃部本体２７ａは、円筒形とされた刃部２７の先端部に形成された両刃あるいは片刃とされている。

前記円筒形の刃部２７の回転軸２８は、前記基部２６の背部に到達しており、この背部において前記回転軸２８にはプーリ３０が嵌着されている。

一方、前記基部２６の鉛直部２６ａの上端部には、電動アクチュエータ３１が突設されており、この電動アクチュエータ３１の出力軸３１ａは、前記基部２６の鉛直部２６ａに形成された軸受３２を挿通して前記鉛直部２６ａの背部に到達している。そして、前記出力軸３１ａには、前記刃部２７の回転軸２８のプーリ３０の直上に位置するプーリ３２が嵌着されている。そして、前記両プーリ３０、３２には、両プーリ３０、３２が連動するように平ベルト３３が卷回されており、前記電動アクチュエータ３１の出力軸３１ａの回転により前記刃部２７が回転するようになっている。

前記円筒形の刃部２７に代えて、他の刃部を用いることも可能である。

図６Ａ、Ｂ、Ｃは前述した他の刃部３４を示すものであり、刃部３４は、この図６Ａ、Ｂの刃部３４の軸方向における先端側から軸方向における約２／３の範囲の上側半分を削除した半円筒形とされている。そして、この半円筒形状とされている先端部には、片刃あるいは両刃の刃部本体３４ａが形成されている。

一方、前記基部２６の鉛直部２６ａの上端部には、電動アクチュエータ３１が突設されており、この電動アクチュエータ３１の出力軸３１ａは、前記基部２６の鉛直部２６ａに形成された軸受（図示せず）を挿通して前記鉛直部２６ａの背部に到達している。前記鉛直部２６ａの背部において前記出力軸３１ａには回転円板３５の軸心が接続されており、この回転円板３５の円周部位には、偏心ピン３６が突設されている。

他方、前記刃部３４の支軸３７は、前記基部２６の軸受２９を貫通して基部２６の背部に到達しており、この背部において前記支軸３７には、下端部を中心として左右に揺動する揺動リンク３８が嵌着されている。この揺動リンク３８の上端部には、ほぼ上下方向に延在する長孔４０を備えた嵌合部材３９が取り付けられている。この嵌合部材３９の前記長孔４０には、前記回転円板３５の前記偏心ピン３６が摺動可能に嵌合している。

したがって、前記電動アクチュエータ３１の駆動により前記回転円板３５が従動回転すると、この回転円板３５に突設されている前記偏心ピン３６が同期公転し、この結果、前記偏心ピン３６は前記長孔４０内をほぼ上下動するように移動するので、前記揺動リンク３８は、てこクランク機構によりその下端部の支軸３７を中心として左右に揺動することになる。この結果、前記刃部３４も同様に正逆方向に所定角度ずつ回動を繰り返すことになる。

このように刃部３４の軸方向における先端側から約２／３の範囲の上側半分を削除した半円筒形とされているのは、円形状の刃であると、ブロック肉Ｍの肋骨Ｒまで切除してしまうことがあるため、逃げを作るために半円形状にしたものである。

図１に戻って、前記頭出しハンド２５の側方には、頭出しハンド２５が駆動してブロック肉Ｍの肋骨Ｒの先端部を露出させるために肋骨Ｒの先端部の外周の肉を切断除去する動作を行っているときにブロック肉Ｍを押圧保持する前記肉押え機構１０が前記ベルトコンベア２の側方から進行方向に対し横方向に進退するように配設されている。

前記肉押え機構１０の縦方向に延在する基部１１が、図７Ａ、Ｂに示すように、搬送されているブロック肉Ｍに対して横方向から接近し、１対の側板１２、１２が前記ブロック肉Ｍに対して搬送方向の位置決めを行う。また、ブロック肉Ｍの背部に圧接してブロック肉Ｍを上方から押える上押えとしての複数の上押え部材１３、１３…が前記搬送方向に間隔を隔てて取付けられている。

前記肉押え機構１０の筐体１６は、水平軸１４周りに回動自在に配設されている。また、左右１対の空気圧シリンダ１５、１５の各一端が前記筐体１６に取付けられており、空気圧シリンダ１５への空気圧の供給、除去により前記筐体１６が回動されることになる。前記筐体１６には、前記ブロック肉Ｍに圧接する勾玉状の圧接部１３ａをそれぞれ備えている複数本の前記上押え部材１３、１３…が前記筐体１６の回動に伴って降下されると、前記圧接部１３ａが前記ブロック肉Ｍの上面に当接され、この状態で、前記肉押え機構１０の固定機構が駆動され、前記ブロック肉Ｍが上方から保持される。また、複数の前記上押え部材１３は、前記筐体１６が反対方向に回動されると、全体的に退避する総退避位置を取りうるようになっている。

図１に戻って、前記ベルトコンベア２の上流側の前記頭出しハンド２５の側方には、前記ブロック肉Ｍの各肋骨Ｒの両側方に切り込みを入れる筋入れハンド４６が配設された筋入れアーム４５が支持されている。

前記頭出しハンド２５と筋入れハンド４６とは、本実施形態においては、ブロック肉Ｍの搬送方向において筋入れハンド４６が頭出しハンド２５の上流側に位置しているが、頭出しハンド２５を筋入れハンド４６の上流側に位置させて、各肋骨Ｒの端部を露出するように端部表面の肉を除去した後、各肋骨Ｒの両側に沿って切り込みを入れるようにしてもよい。

前記筋入れアーム４５に配設された筋入れハンド４６は、図８Ａ、Ｂ、Ｃに示すように、主に、前記産業用ロボット５の筋入れアーム４５がそれぞれ接続される基部４７を有しており、この基部４７には、サーボモータからなる電動アクチュエータ４８が垂設されている。

この電動アクチュエータ４８の下方には、２本の刃物５０、５０を間隔を隔てて平行に装着するための刃物装着部４９が形成されている。この刃物装着部４９には、それぞれの刃物５０を個別に拘束する状態と開放する状態とを取りうるように、回動される２本のレバー５１、５１が配設されている。前記各刃物５０は、先端を鋭利な半円状に形成され、ブロック肉Ｍを容易に切断しうるようになっている。

また、前記両刃物５０は、前記電動アクチュエータ４８の駆動により相互の間隔を肋骨Ｒの形状に応じて開閉するように制御されるようになっている。このためには、前記電動アクチュエータ４８の駆動を前記両刃物５０の横方向移動に変換するための、ラックとピニオン、傘歯車などの図示しない変換機構が配置されている。なお、前記両刃物５０は、図示しない機構により微振動されるように形成されており、刃物５０自体の微振動によってもブロック肉Ｍを容易に切断できるようになっている。

そして、このような構成からなる筋入れハンド４６によれば、前記Ｘ線計測装置１７および３Ｄ計測装置２０からのブロック肉Ｍにおける各肋骨Ｒの位置、形状、本数データに基づいて各刃物５０の位置を肋骨Ｒに沿うように電動アクチュエータ４８の駆動により制御するとともに、両刃物５０を振動させながら筋入れを行うことができるので、各肋骨Ｒの太さや形状の違い、また個体差による違いに応じて各肋骨Ｒの両側方に確実に切り込みを入れることができ、作業効率を向上させることができる。

なお、前記筋入れアーム４５の前記筋入れハンド４６に刃物５０を１つのみ設け、肋骨Ｒの片側の側方ごとに２回に分けて筋入れを行うようにしてもよい。

前記筋入れアーム４５より下流側の前記ベルトコンベア２上には、図９に詳示するように、ブロック肉Ｍの各肋骨Ｒを端部から引き上げるための骨引きハンド５５が設けられている。前記骨引きハンド５５の前記第２基部５６ｂには、第２基部５６ｂが第１基部５６ａの下方に配設されている。前記骨引きハンド５５の前記第２基部５６ｂには、上下動可能な板状の押圧用ヘッド５７が設けられており、この押圧用ヘッド５７には、エアシリンダ６３のピストンロッド（図示せず）が接続され、エアシリンダ６３への空気の供給により前記押圧用ヘッド５７が昇降されるようになっている。また、この押圧用ヘッド５７の近傍で前記第２基部５６ｂには、骨引き用ワイヤ５８の中間部がＵ字状をなすようにそれぞれパイプ状のガイド部材５９、５９の下端から垂設されている。このワイヤ５８は、前記第１基部５６ａに固定されたリール６０に卷回されており、このリール６０は電動アクチュエータ６１により巻き出し長さを調整可能とされている。

一方、この骨引きハンド５５の近傍には、図１に示すように、この骨引きハンド５５と協働するワイヤ押えハンド６２が配設されている。このワイヤ押えハンド６２は、骨引きをするために前記ワイヤ５８を肋骨Ｒの下方に位置決めするためのものである。このため、図１０に示すように、ワイヤ押えハンド６２は、基部６３と横方向に突出する半円弧状の舌片６４を有しており、この舌片６４はワイヤ押えアーム６５により進退するようになっている。そして、このワイヤ押えハンド６２は、ワイヤ５８を引っかけて肋骨Ｒの下方に導入するようになっている。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の脱骨装置の作用について説明する。

まず、あらかじめ所定の幅に切断され各肋骨Ｒの先端側の肉を除去して各肋骨Ｒの先端を露出させたブロック肉Ｍをベルトコンベア２の最上流部（図１における左方）に載置する。そして、肉位置決めガイド６が前進してブロック肉Ｍの背側に押し当て、ブロック肉Ｍを位置決めする。

そして、ベルトコンベア２を駆動させて前記ブロック肉Ｍを産業用ロボット５の上流側に配設されたＸ線計測装置１７まで搬送する。すると、このＸ線計測装置１７が、ベルトコンベア２を定速走行してブロック肉Ｍを定速搬送している状態において、Ｘ線発生器１８からブロック肉Ｍを透過したＸ線量をＸ線受像機であるＸ線ラインセンサカメラ１９により測定し、このデータを図示しない制御装置に送信する。さらに、Ｘ線計測装置１７によりＸ線撮影されたブロック肉Ｍは、下流側の３Ｄ計測装置２０に対向する位置まで搬送されて停止する。そして、この３Ｄ計測装置の各カメラ（図示せず）によりブロック肉Ｍが撮影され、この撮影データも制御装置に送信される。

すると、制御装置によりこれらのＸ線計測装置１７ならびに３Ｄ計測装置２０によりブロック肉Ｍの肉および各肋骨Ｒなどの３次元データが作成される。そして、このデータによりベルトコンベア２、各産業用ロボット５、各作業ハンド３、そして、各肉押え機構１０の制御テーブルが作成され、それぞれの駆動の制御が行われることになる。

前記Ｘ線計測装置１７および３Ｄ計測装置２０により各肋骨Ｒのデータの検出が行われた前記ブロック肉Ｍは、前記制御装置（図示せず）により作成された制御テーブルに基いて前記ベルトコンベア２の所定量の駆動により、産業用ロボット５の近傍に配設された肉押え機構１０の正面に位置するように搬送される。

そして、搬送されたブロック肉Ｍに対して前記肉押え機構１０が図示しない空気圧シリンダの駆動により前進してブロック肉Ｍの水平方向位置決めを行う。つぎに、空気圧シリンダ１５が駆動され、図７に示すように、筐体１６が回転し、あらかじめ各上押え部材１３が上昇された状態から前記ブロック肉Ｍの背側に押し当て上下方向を固定する。

その後、前記Ｘ線計測装置１７および３Ｄ計測装置２０により３次元形状を検出された前記ブロック肉Ｍに付着した各肋骨Ｒの位置座標、本数および形状に基づき制御装置により前記産業用ロボット５（筋入れアーム４５）および筋入れハンド４６が駆動されて各肋骨Ｒの両側への筋入れ作業が行われる。

この筋入れ作業は、図８に示す筋入れハンド４６の２枚の刃物５０をブロック肉Ｍの一端部の肋骨Ｒを間に位置するようにして対向させ、各刃物５０を微振動させつつブロック肉Ｍを各肋骨Ｒの変化する太さに合わせて肋骨Ｒに沿って切り進める。このようにして、１本の肋骨Ｒの両側に沿ってブロック肉Ｍの切断が終了したら、次位の肋骨Ｒの両側に沿ってブロック肉Ｍに切れ目を入れる。この切れ目を入れる方向は、常に一方向からしてもよいし、あるいは往復動作として両方向から行ってもよい。このようにして全ての肋骨Ｒの両脇に沿って切れ目を入れたら、産業用ロボット５（筋入れアーム４５）を動作させて筋入れハンド４６を退去させる。

前述した工程により全ての肋骨Ｒの両脇に沿って切れ目を入れたら、各肋骨Ｒの端部の頭出し作業を行う。この各肋骨Ｒの頭出し作業は、図５に示す頭出しハンド２５の電動アクチュエータ３１の駆動により円筒形の刃部２７を回転させた状態においてブロック肉Ｍの端部の肋骨Ｒの先端部に近接させて、この肋骨Ｒの先端部外周の肉を切断除去することにより行われる。このようにして端部の肋骨Ｒの先端部外周の肉を切断除去したら、同様の作業により次位の肋骨Ｒの先端部外周の肉を切断除去する。この動作を繰り返して全ての肋骨Ｒの先端部外周の肉を除去したら、産業用ロボット５を動作させて頭出しハンド２５を退去させる。

ついで、ベルトコンベア２を駆動して、各肋骨Ｒの両脇に沿って切れ目を入れたブロック肉Ｍを骨引きハンド５５およびワイヤ押えハンド６２に対向する位置まで移動する。そして、このブロック肉Ｍに対し肉押え機構１０を駆動してブロック肉Ｍを保持する。

この状態において、ワイヤ押えハンド６２を駆動して、骨引きハンド５５のワイヤ５８に引っ掛けてブロック肉Ｍの端部の肋骨Ｒの下方に導く。そして、骨引きハンド５５を一度上昇させてワイヤ５８が肋骨Ｒに掛かっているのを確認したうえで、押圧用ヘッド５７を下降させて、ブロック肉Ｍを押圧する。このとき、余剰分のワイヤ５８はリール６０に巻き取られる。その後、ワイヤ押えハンド６２を退避させ、この状態において、リール６０を回転してワイヤ５８を巻き取り、押圧用ヘッド５７を上昇させて、肋骨Ｒを肉の部分から引き剥す。この作業を他の各肋骨Ｒについて行い、全肋骨Ｒを肉の部分から引き剥して、作業を終了する。

以上説明したように、本実施形態の脱骨装置によれば、ブロック肉Ｍを確実に保持した状態で筋入れおよび骨引きを行うことができるので、余分な肉を削ぎ落とすことなく歩留まりの悪化を防ぐことができるとともに、作業効率を向上させることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、前述した実施形態においてはブロック肉をベルトコンベア上において定速走行させながらＸ線計測装置によりＸ線発生器からブロック肉を透過したＸ線量をＸ線受像機であるＸ線ラインセンサカメラ１９により測定するようにしていたが、本発明においては、Ｘ線ラインセンサカメラ以外の機器によりＸ線量を計測するようにしてもよい。この場合、ベルトコンベアは停止させる場合と走行させる場合がある。

また、前述した実施形態においては、２つの双腕産業用ロボットを用いて脱骨作業を行うように説明したが、単腕の多関節ロボットを複数台用いて脱骨作業を行うように構成してもよい。

さらに、Ｘ線発生器の配置は、ブロック肉を撮影できる位置であれば、ベルトコンベアの上方のみに限らず種々の位置が可能である。

さらにまた、ブロック肉に対する作業中にブロック肉を押さえる肉押え機構としては、前述した実施形態のようにブロック肉の上方から押さえるほかにも、ブロック肉の両端から押さえたり、あるいはブロック肉にピンを刺して固定するようにすることも可能であり、種々の手段を採用することができる。

１脱骨装置
２ベルトコンベア
３作業ハンド
４ロボットアーム
５、５Ａ、５Ｂ産業用ロボット
６肉位置決めガイド
１０肉押え機構
１１基部
１２側板
１３上押え部材
１４水平軸
１５空気圧シリンダ
１６肉押え機構の筐体
１７Ｘ線計測装置
１７ａＸ線計測装置の筐体
１８Ｘ線発生器
１９Ｘ線ラインセンサカメラ
２０３Ｄ計測装置
２４頭出しアーム
２５頭出しハンド
２６基部
２７刃部
２８回転軸
３０プーリ
３１電動アクチュエータ
３２プーリ
３３平ベルト
３４刃部
３５回転円板
３６偏心ピン
３８揺動リンク
３９嵌合部材
４０長孔
４５筋入れアーム
４６筋入れハンド
４７基部
４８電動アクチュエータ
４９刃物装着部
５０刃物
５４骨引きアーム
５５骨引きハンド
５６ａ第１基部
５６ｂ第２基部
５７押圧用ヘッド
５８骨引き用ワイヤ
５９ガイド部材
６０リール
６１電動アクチュエータ
６２ワイヤ押えハンド
６３基部
６４舌片

Claims

食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、
前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、
前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置と
を備えた脱骨装置において、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、
前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、設定角度ずつ軸芯を中心として揺動されるようになっており、前記筋入れハンドは、半円形で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることを特徴とする脱骨装置。
食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、
前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、
前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置と
を備えた脱骨装置において、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、
前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、円筒形の中心軸周りに回転駆動されるようになっており、
前記筋入れハンドは、半円形で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることを特徴とする脱骨装置。
食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、
前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、
前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置と
を備えた脱骨装置において、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、
前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、設定角度ずつ軸芯を中心として揺動されるようになっており、
前記筋入れハンドは、直線状で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることを特徴とする脱骨装置。
食肉用動物の下処理されたブロック肉を載置して搬送するベルトコンベアと、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記ベルトコンベアにより搬送されるブロック肉に付着した各肋骨の両側方に切り込みを入れる筋入れハンドが配設された少なくとも１本の筋入れアームと、
前記ベルトコンベア上を搬送されるブロック肉の３次元データを作成し、この３次元データを基にブロック肉に付着した各肋骨の位置座標、本数および形状を検出する肋骨検出装置と、
前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報を基に制御テーブルを作成し、各部の駆動の制御を行う制御装置と
を備えた脱骨装置において、
異なる回動軸により連結された複数の関節が３次元的に動作制御されるロボットアームに、前記各肋骨の先端部を露出させるために肋骨先端部の外周の肉を切断除去する刃部を備えた頭出しハンドと、前記頭出しハンドにより肋骨先端部の外周の肉を切断除去され前記筋入れハンドにより切り込みを入れられた前記ブロック肉の各肋骨に沿ってワイヤをくぐらせて前記各肋骨を前記ブロック肉から引き剥がす骨引きハンドが配設された骨引きアームとをさらに設け、
前記頭出しハンドに備わっている前記刃部は先端部に片刃または両刃を備えた円筒形または円筒形の一部とされ、円筒形の中心軸周りに回転駆動されるようになっており、
前記筋入れハンドは、直線状で片刃または両刃の刃部を少なくとも１個有していることを特徴とする脱骨装置。
前記ベルトコンベアにより搬送されたブロック肉に対して前記各ハンドにより処理が行われる際に前記ブロック肉を保持する肉押え機構をさらに設けた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項に記載の脱骨装置。
前記各刃部は、微振動するように駆動されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の脱骨装置。
前記筋入れアームに２枚の刃物を設け、前記２枚の刃物は、その間隔を前記肋骨検出装置により検出された肋骨の情報に応じて調整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６のいずれか１項に記載の脱骨装置。
前記肋骨検出装置は、
Ｘ線発生器からＸ線を照射して肋骨を検出するＸ線計測装置と、
前記ブロック肉の三次元形状を検出する３Ｄ計測装置と
から構成されており、
前記Ｘ線計測装置におけるＸ線発生器からのＸ線の照射方向が、鉛直方向下方とは異なる斜位方向に照射されるように前記Ｘ線発生器の向きが設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の脱骨装置。
前記骨引きハンドのワイヤを肋骨の下方に導入するように前記ワイヤと肋骨の下部との間に介在されるように駆動されるワイヤ引掛けフックをさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の脱骨装置。
前記各アームは、処理時間に応じて３次元的に制御される複数のロボットに接続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９のいずれか１項に記載の脱骨装置。