JP7408143B2 - 血合い除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、魚節や冷凍魚等、魚肉の血合いを除去する血合い除去装置に関する。

魚肉の血合いは、色が赤黒く、味にクセもあるため、食品としては取り除かれる場合もある。例えば、鰹節に関しては、血合い部分を除いた血合い抜きの鰹節が従来から提供されている。この鰹節の血合い部分の除去は、鰹節を手に持って回転する刃物に血合い部分を当てて削り取るという手作業で行われている。

また、生の魚肉や冷凍魚肉等に関しては、刃物により血合い部分を除去する血合い除去装置が提供されており、例えば、下記特許文献１，２に開示されている。

特開２００７－５８号公報 特開平４－３３０２４４号公報

しかし、鰹節の血合いを除去する手作業は、危険を伴う作業であり、処理効率も低い。また、血合い部分を正確に除去する作業は、熟練を要する作業であり、近年、熟練作業者の確保も困難となっている。

また、血合い除去装置を使う場合であっても、血合い領域だけを除去できるように、作業者が血合い除去装置を正確に操作する必要があり、やはり熟練を要する作業となってしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な作業で魚肉の血合いを正確に除去する血合い除去装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る血合い除去装置は、分割された魚体の血合いを取り除く血合い除去装置において、前記血合いが現れる血合い面を含めて前記魚体を撮影する撮影部と、多関節ロボットと、切削工具と、を有し、前記多関節ロボットにより前記切削工具を前記血合い面に接触させながら動かすことで、前記魚体の所定の領域を取り除く加工部と、複数の前記魚体を前記撮影部及び前記加工部に順次搬送する魚体搬送装置と、前記撮影部、前記加工部及び前記魚体搬送装置の駆動を制御する制御部であって、前記撮影部による撮影画像の画像認識に基づき、前記魚体の前記血合いが存在する血合い領域を算出する血合い領域算出部と、前記血合い領域を取り除くように前記多関節ロボットによる前記切削工具の移動軌跡を算出する移動軌跡算出部と、を有する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る血合い除去装置によれば、撮影部による撮影画像に基づいて血合い領域を算出し、加工部により血合い領域を除去することで、自動で魚肉の血合い領域を正確に除去することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る血合い除去装置の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る血合い除去装置の平面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る節固定保持具の構成を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る魚肉の分割状態を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る把持ヘッドの斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る撮像装置による撮影を説明するための斜視図である。 図７は、本発明の実施形態に係る血合い領域算出部による画像認識を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態に係る加工部の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る血合い除去装置について説明する。本実施形態では、鰹節の血合いを除去する装置を例に挙げて説明する。血合い除去装置は、鰹節の血合いの存在する血合い領域を推測して、自動で除去加工することを特徴としている。

図１及び図２に示すように、血合い除去装置１は、筐体２と、回転テーブル１０と、供給部２０と、撮影部３０と、加工部４０と、取出部５０と、制御部７０とを備える。搬送装置である回転テーブル１０は、制御部７０の制御により、鰹節Ｘを供給部２０、撮影部３０、加工部４０及び取出部５０へと順次円周上で移動させる。

血合い除去装置１は、4つのエリア（供給エリアＡ、撮影エリアＢ、加工エリアＣ、取出エリアＤ）を備えており、供給エリアＡは、供給部２０が鰹節Ｘを回転テーブル１０上に供給する領域、撮影エリアＢは、撮影部３０が鰹節Ｘの血合いＹの現れる血合い面を撮影する領域である。また、加工エリアＣは、加工部４０が、鰹節Ｘの血合いＹを除去する領域、取出エリアＤは、取出部５０が鰹節Ｘを回転テーブル１０の外に取り出す領域である。

供給部２０、撮影部３０、加工部４０及び取出部５０は、回転テーブル１０を囲むように、時計回りに90°毎に順次筐体２に固定設置されており、回転テーブル１０の上面に位置する鰹節Ｘに対して、各種処理を施す。

回転テーブル１０は、水平に設置された円盤形状のテーブルであり、図示しない駆動装置により中心鉛直軸回りに回転自在である。回転テーブル１０は、円周方向に90°毎に4つの領域に分割されており、各領域には、鰹節Ｘを所定の姿勢で固定する節固定保持部１１がそれぞれ設置されている。また、各領域の境界には、所定の高さ長方形状板である隔壁１７が鉛直に設置されており、加工部４０による加工時などに発生する粉塵等が他の領域に移動するのを防止している。

血合い除去処理時には、回転テーブル１０は、供給エリアＡにおいて外部から供給されてテーブル１０上に保持する鰹節Ｘを、順次、撮影エリアＢ、加工エリアＣ、取出エリアＤに間欠搬送して供給する。

本実施形態では、インデックス方式で順次搬送しており、回転テーブル１０は、15秒程度の停止と時計回りに90°の回転を繰り返すことで、供給エリアＡにおいて節固定保持具１１に固定保持された鰹節Ｘが、撮影エリアＢ、加工エリアＣ、取出エリアＤに順次間欠搬送される。

図３は、節固定保持具１１の斜視図であり、図３（ａ）は、鰹節Ｘを保持していない状態、図３（ｂ）は、鰹節Ｘを保持している状態を示している。節固定保持具１１は、中央に水平に延在するＶ溝１２ａが形成された固定本体１２と、Ｖ溝１２ａ内に収容された鰹節Ｘを両側から挟み込んで保持する挟持支柱１５とを備えている。挟持部材である挟持支柱１５は、Ｖ溝１２ａの両側に4つずつ、合計8個設置されている。

挟持支柱１５は、Ｖ溝１２ａの長手方向に垂直な水平方向において、突出位置と退出位置との間で進退自在に構成されている。挟持支柱１５は、固定本体１２内に設置された駆動装置であるモータにより進退自在に駆動される。

8つの挟持支柱１５により、鰹節Ｘを挟持することで、鰹節ＸがＶ溝１２ａ内に所定の姿勢で固定される。挟持支柱１５は円筒形であり、その円筒先端縁には、十字放射溝１５ａが形成されている。このように、90°毎に4つの十字放射溝１５ａを形成することで、挟持支柱１５の先端に形成されたエッジが鰹節Ｘの表面に食い込み、しっかりと鰹節Ｘを挟持することができる。

もちろん、挟持支柱１５の先端面の溝は、十字放射形状に限らず、180°毎の2つの直線状溝でも良いし、5つ以上でも良いし、適宜所定の数や形状の溝を採用することができる。また、挟持支柱１５の形状も円筒に限らず、角筒、円柱、角柱等、鰹節Ｘを両側から挟持できる形状であれば、適宜他の形状を採用することができる。

供給エリアＡに位置する供給部２０は、鰹節Ｘを搬送する搬送ロボット２１を備える。搬送ロボット２１は、血合いＹが現れる血合い面（分割面）が上方を向く姿勢で鰹節Ｘを節固定保持具１１に保持させた状態で、回転テーブル１０の外側の鰹節供給部から、供給エリアＡに位置する節固定保持具１１へと鰹節Ｘを順次搬送する。

ここで、鰹節Ｘは、図４の魚肉の長手方向の垂直な鉛直断面図に示すように、カツオの魚体を中骨で左右に2分割すると共に、魚体の大きなものは身割りをし、全体として4分割された魚体であり、背側である上方の魚体が雄節、腹側である下方の魚体が雌節と呼ばれる。

血合いＹの位置する血合い領域は、雄節と雌節との分割面、すなわち、上下分割面を挟んで雄節側及び雌節側に拡がっており、本実施形態では、この血合いＹが現れる上下分割面を血合い面と称し、この血合い面から血合いＹを除去する。

搬送ロボット２１は、レール部２２と、鰹節Ｘを保持する把持ヘッド２５とを備える。把持ヘッド２５は、レール部２２により、外部の鰹節供給部（図２において二点鎖線で示す位置）と、供給エリアＡに位置する節固定保持具１１との間で往復移動される。レール部２２は、水平レール２３と鉛直レール２４とを備え、把持ヘッド２５を水平方向及び鉛直方向に自在に移動させることができる。

図５に示すように、把持ヘッド２５は、水平に設置された天井板２６と、天井板２６に下方から接触して保持される鰹節Ｘを両側から挟み込んで保持する挟持支柱２８とを備えている。挟持部材である挟持支柱２８は、一方の側に2つ、他方の側に1つ設置されており、合計3つの挟持支柱２８で鰹節Ｘを挟持する。

挟持支柱２８は、上述した挟持支柱１５と同様に、挟持する鰹節Ｘに接触する突出位置と退出位置との間で水平方向に進退自体に構成されており、下方から天井板２６に血合い面が押し付けられた鰹節Ｘを両側から挟み込む。挟持する鰹節Ｘと接触する挟持支柱２８の先端は半球状である。なお、1つだけ設置された側の挟持支柱２８は、平面視において、2つ設置された側の2つの挟持支柱２８の間に位置している。

搬送ロボット２１は、鰹節Ｘの血合い面が把持ヘッド２５の天井板２６に下方から接触した状態、すなわち、血合い面が略水平且つ上方を向いた姿勢で鰹節Ｘを挟持し、供給エリアＡに位置する節固定保持具１１へと搬送して供給する。供給された鰹節Ｘは、節固定保持具１１により、同じく血合い面が水平且つ上方を向いた姿勢で固定保持される。

撮影エリアＢに位置する撮影部３０は、鰹節Ｘを撮影するための撮像装置３１を備える。撮像装置３１は、ラインスキャンカメラであり、並んで設置された2つのラインセンサ３２と、隣接して並んだ状態のラインセンサ３２を移動させる走査駆動部３５とを備える。撮像装置３１は、図６に示すように、撮影エリアＢに位置する節固定保持具１１に保持された鰹節Ｘの血合い面を上方から高解像度で撮影する。

このように、ラインセンサ３２を2つ設置し、両者の画像を合成することで、より高解像度の血合い面の撮影画像を得ることができる。また、血合い面の水平からの傾斜を検出して補正したり、血合い面の表面の凹凸を検出することでその外周形状をより高精度に検出したりすることができる。撮像装置３１の撮影画像は、血合い領域を算出するために、制御部７０の後述する血合い領域算出部７１により画像認識（後述する図７参照）される。

加工エリアＣに位置する加工部４０は、図８に示すように、多関節ロボット４１と、多関節ロボット４１により移動されるワークスピンドル４２とを備え、所定の軌跡で切削工具であるワークスピンドル４２を動かすことで、鰹節Ｘの所定の領域を切削により除去する。ワークスピンドル４２を動かす移動軌跡は、血合い領域算出部７１が算出した血合い領域に基づき、制御部７０の後述する移動軌跡算出部７２が算出する。

取出エリアＤに位置する取出部５０は、鰹節Ｘを搬送テーブル１０の外へと搬送する搬送ロボット５１と、加工部４０により切削された血合い等の削り粉を収集する図示しない集塵装置とを備える。

搬送ロボット５１は、供給部２０の搬送ロボット２１と同様に、レール部５２と、把持ヘッド５５とを備え、鰹節Ｘを把持する把持ヘッド５５は、レール部５２により、取出エリアＤに位置する節固定保持具１１と、外部の血合い除去済み鰹節収納箱９０との間で往復移動される。レール部５２は、水平レール５３と鉛直レール５４とを備え、把持ヘッド５５を水平方向及び鉛直方向に自在に移動させることができる。

把持ヘッド５５は、水平に設置された天井板５６と、天井板５６に下方から接触して保持される鰹節Ｘを両側から挟み込んで保持する挟持支柱５８とを備えている。挟持部材である挟持支柱５８は、一方の側に2つ、他方の側に1つ設置されており、合計3つの挟持支柱５８で鰹節Ｘを挟持する。

挟持支柱５８は、上述した挟持支柱１５と同様に、突出位置と退出位置との間で水平方向に進退自在に構成されており、下方から天井板５６に押し当てられた状態の鰹節Ｘを両側から挟持して保持することができる。挟持する鰹節Ｘと接触する挟持支柱５８の先端は半球状である。

図示しない集塵装置は、バキューム装置を備えており、取出エリアＤにおいて、鰹節Ｘの血合いＹの削り除去粉を吸引して集めるように構成されている。集めた血合いＹの削り除去粉は、出汁用等の用途に利用することができ、販売することもできる。なお、削り除去粉の回収率を上げるために、集塵装置としてエアー吹付装置をさらに設置し、圧縮エアーにより削り除去粉をバキューム装置の近傍へと集めるように構成しても良い。

制御部７０は、回転テーブル１０、供給部２０、撮影部３０、加工部４０及び取出部５０の駆動を制御し、血合い領域算出部７１と移動軌跡算出部７２とを備えている。制御部７０の制御処理は、制御部７０内の記憶装置に記録されている各種プログラムを制御部７０の演算装置が実行することで実現される。

血合い領域算出部７１は、撮像装置３１の撮影画像に基づき、鰹節Ｘの血合いＹの領域を三次元で算出する。具体的には、血合い領域算出部７１は、撮像装置３１の高解像度撮影画像から鰹節Ｘの血合い面の二次元形状を認識し、この形状から血合い領域の形状を推測して算出する。

血合い領域の推測は、鰹節Ｘの血合い面の二次元形状と血合い領域との相関関係を表す相関式に基づき行われる。この相関式は、多数の鰹節のサンプルの血合い面の形状と血合い領域との関係に基づき、予め求めておく。

また、鰹節Ｘは、魚体を4分割したものであり、4種類の鰹節Ｘが存在するが、中骨を境に分割された左右の鰹節は左右対称として扱い、相関式は、雄節用と雌節用との2種類を設定する。図７において、図７（ａ）は雌節の高解像度撮影画像を示し、図７（ｂ）は雄節の高解像度撮影画像を示しており、血合い領域算出部７１は、高解像度撮影画像から雌節か雄節かを認識することができる。

移動軌跡算出部７２は、血合い領域算出部７１が算出した血合い領域に基づき、鰹節Ｘを保持する節固定保持具１１のＶ溝１２ａの長手方向に沿ってワークスピンドル４２を1往復させることで、血合い領域を漏れなく除去できるように移動軌跡を算出する。

多関節ロボット４１は、効率的に血合いＹを除去するためにワークスピンドル４２の傾斜角度を0°（鉛直状態）から60°の間で調整自在である。ワークスピンドル４２を傾斜させることで、ワークスピンドル４２が垂直に立った状態で切削する場合よりもより広い範囲の血合いＹを同時に切削除去することができる。

移動軌跡算出部７２が算出する移動軌跡には、ワークスピンドル４２の移動経路とワークスピンドル４２の傾斜角度が含まれている。なお、傾斜角度0°のワークスピンドル４２が鉛直に立った状態から傾斜角度が大きくなると、ワークスピンドル４２を含む多関節ロボット４１の部材が他の部材に衝突し易くなってしまうため、衝突も考慮して移動経路を算出する必要がある。

より具体的には、移動軌跡算出部７２が算出する移動軌跡には、1つの鰹節Ｘ（血合い面）に対する長手方向1往復で30点の位置座標と、各位置でのワークスピンドル４２の傾斜角度との情報が含まれている。多関節ロボット４１は、ワークスピンドル４２が所定の傾斜姿勢で30点の位置を滑らかに移動できるように、各点の間を補間しながらワークスピンドル４２を移動させ、血合いの切削を行う。

以上、血合い除去装置１の構成について説明したが、続いて、血合い除去装置１による鰹節Ｘに対する血合いＹの除去処理の流れについて説明する。

まず、供給エリアＡにおいて、血合い除去装置１の外部から鰹節Ｘを順次回転テーブル１０へと供給する。供給部２０は、外部の鰹節Ｘを血合い面が上方を向いた状態で把持ヘッド２５により挟持し、レール部２２により節固定保持具１１へと搬送する。

把持ヘッド２５への鰹節Ｘの供給は、ベルトコンベアにより順次搬送されてくる鰹節Ｘを把持ヘッド２５で挟持するようにしても良いし、作業者が手作業で鰹節Ｘを把持ヘッド２５に供給するようにしても良い。節固定保持具１１は、受け取った鰹節Ｘを挟持支柱１５によりしっかりと固定する。

ここで、回転テーブル１０は、15秒程度の停止と90°の回転を繰り返すため、1つの鰹節Ｘを供給エリアＡに停止している節固定保持具１１に供給する作業は、回転テーブル１０が停止してから、15秒以内に行う必要がある。もちろん、回転テーブル１０の停止時間は適宜変更可能であり、例えば、鰹節Ｘのサイズが300m程度であれば15秒程度が望ましく、鰹節Ｘのサイズが250mm程度であれば13秒程度が望ましい。

供給処理後、回転テーブル１０が90°回転すると、節固定保持具１１に固定保持された鰹節Ｘは、次の撮影エリアＢへと搬送される。このとき、供給エリアＡでは、取出エリアＤにおいて加工済みの鰹節Ｘが取り出されて空となった節固定保持具１１が移動してくるので、この空の節固定保持具１１へ次の鰹節Ｘを供給する。

撮影エリアＢでは、隣接して並列設置された2つのラインセンサ３２が走査駆動部３５により駆動され、上方から鰹節Ｘの血合い面を撮影する。撮影された2枚の撮影画像は、制御部７０において、高解像度撮影画像に合成されてから画像認識され、鰹節Ｘの血合いＹの存在する血合い領域の算出に用いられる。

血合い面を撮影された鰹節Ｘは、続いて、加工エリアＣに搬送される。加工エリアＣでは、多関節ロボット４１が移動軌跡算出部７２により算出された移動軌跡に基づいてワークスピンドル４２を所定の傾斜角度で移動させることで、血合いＹが切削除去される。

血合いＹが除去された鰹節Ｘは、続いて、取出エリアＤへと搬送され、節固定保持具１１による固定保持が外され、搬送ロボット５１により、外部の血合い除去済み鰹節収納箱９０へと搬送される。

このような血合いＹの除去処理が回転テーブル１０の回転による間欠搬送により順次繰り返されることで、血合いＹの除去された鰹節Ｘが、血合い除去済み鰹節収納箱９０へと順次供給される。

本実施形態によれば、鰹節Ｘが回転テーブル１０上を移動している間に、自動的に血合い領域が算出され、加工部４０により自動的に血合いＹが除去されるため、人手に頼ることなく、効率的に鰹節Ｘの血合いＹを除去することができる。

また、本実施形態によれば、回転テーブル１０によるインデックス方式の間欠搬送により、被処理物である鰹節Ｘを各処理部（供給部、撮影部、加工部、取出部）に搬送しており、血合い除去装置１の設置面積をコンパクトにすることができると共に、処理終了後の節固定保持具１１が直ぐに初期位置である供給エリアＡに戻るため、処理時間を短縮して作業性を高めることができる。

また、鰹節は天産物であり変形や曲がり等により種々の形状を取り得るが、本実施形態によれば、多数の鰹節のサンプルに基づく相関式を用いることで、種々の形状の鰹節にも対応可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、血合い除去装置を構成する各部材のサイズや形状、個数等は適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、鰹節の血合いを除去する場合について説明したが、鯖節などの鰹節以外の魚節や冷凍マグロなどの冷凍魚の血合いの除去等、本発明に係る血合い除去装置によれば、適宜他の分割された魚体の血合い面の血合いを除去することができる。

また、上記実施形態では、鰹節を順次撮影部や加工部に搬送する魚体搬送装置として回転テーブルを用いたが、直線的に搬送するベルトコンベア等、順次間欠搬送することのできる搬送装置を魚体搬送装置として採用することができる。

また、上記実施形態では、魚体搬送装置である回転テーブルを4つの領域に均等に分割したが、3分割や5分割以上でも良い。血合い除去処理の作業効率を高めるためには、供給部、撮影部及び加工部が独立して作業できるように構成するのが望ましい。

また、上記実施形態では、魚体搬送装置により鰹節を1つずつ間欠搬送しているが、複数の鰹節を間欠搬送し、各処理部で複数の鰹節を並列して同時に処理するようにしても良い。

また、上記実施形態では、加工部において、血合いを除去する切削工具として、ワークスピンドルビットが高速回転するワークスピンドルを採用しているが、チェーンソー等、他の構造の刃を用いる切削工具を採用しても良い。

１ 血合い除去装置
２ 筐体
１０ 回転テーブル
１１ 節固定保持具
１２ 固定本体
１２ａ Ｖ溝
１５ 挟持支柱
１５ａ 十字放射溝
１７ 隔壁
２０ 供給部
２１ 搬送ロボット
２２ レール部
２３ 水平レール
２４ 鉛直レール
２５ 把持ヘッド
２６ 天井板
２８ 挟持支柱
３０ 撮影部
３１ 撮像装置
３２ ラインセンサ
３５ 走査駆動部
４０ 加工部
４１ 多関節ロボット
４２ ワークスピンドル
５０ 取出部
５１ 搬送ロボット
５２ レール部
５３ 水平レール
５４ 鉛直レール
５５ 把持ヘッド
５６ 天井板
５８ 挟持支柱
７０ 制御部
７１ 血合い領域算出部
７２ 移動軌跡算出部
９０ 血合い除去済み鰹節収納箱
Ａ 供給エリア
Ｂ 撮影エリア
Ｃ 加工エリア
Ｄ 取出エリア
Ｘ 鰹節
Ｙ 血合い

Claims (6)

1. 分割された魚体の血合いを取り除く血合い除去装置において、
   前記血合いが現れる血合い面を含めて前記魚体を撮影する撮影部と、
   多関節ロボットと、切削工具と、を有し、前記多関節ロボットにより前記切削工具を前記血合い面に接触させながら動かすことで、前記魚体の所定の領域を取り除く加工部と、
   複数の前記魚体を前記撮影部及び前記加工部に順次搬送する魚体搬送装置と、
   前記撮影部、前記加工部及び前記魚体搬送装置の駆動を制御する制御部であって、
   前記撮影部による撮影画像の画像認識に基づき、前記魚体の前記血合いが存在する血合い領域を算出する血合い領域算出部と、
   前記血合い領域を取り除くように前記多関節ロボットによる前記切削工具の移動軌跡を算出する移動軌跡算出部と、を有する制御部と、
   を備えることを特徴とする血合い除去装置。
2. 前記魚体搬送装置は、前記魚体を前記撮影部及び前記加工部において所定の時間停止させるように間欠搬送を行う回転テーブルであることを特徴とする請求項１記載の血合い除去装置。
3. 前記血合い領域算出部は、前記撮影画像から前記血合い面の形状を認識し、前記血合い面の形状と前記血合い領域との相関式に基づき、前記血合い領域を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の血合い除去装置。
4. 前記撮影部は、複数の撮像素子を備え、
   前記血合い領域算出部は、複数の前記撮影画像を合成して前記血合い面の形状を認識することを特徴とする請求項３記載の血合い除去装置。
5. 前記切削工具は、ワークスピンドルであり、
   前記移動軌跡算出部は、前記ワークスピンドルの前記血合い面に対する傾斜角度も算出し、前記移動軌跡は前記血合い面の長手方向に対して一往復であることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載の血合い除去装置。
6. 前記移動軌跡は、前記血合い面の長手方向1往復での所定の複数の位置での位置座標と、各位置での前記ワークスピンドルの前記傾斜角度と、を含むことを特徴とする請求項５記載の血合い除去装置。

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