【解決手段】食品切断装置は、上流側移送手段10と切断手段20と下流側移送手段30とを含み、切断手段20が、回転手段21と回転リング22と切断ワイヤ23とを備え、回転手段21は回転リング22に接続され、回転リング22の内側に1以上の切断ワイヤ23が張られており、上流側移送手段10と下流側移送手段30とを結ぶ搬送路が、回転リング22の内側を通過している。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<実施形態1の説明−1>
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態1」と称する)について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【0016】
<実施形態1の説明−2>
まず、実施形態1に係る食品切断装置90の構成を
図1から
図8に基づいて説明する。
【0017】
<食品切断装置の全体構成>
図1に示されるように、食品切断装置90は、上流側移送手段10と切断手段20と下流側移送手段30とからなる。上流側移送手段10と下流側移送手段30とは、切断手段20による切断領域となるスリットを隔てて一直線上に設けられている。
【0018】
<上流側移送手段の説明−1>
上流側移送手段10は、駆動ローラ10Aと複数のガイドローラ10Bとの間に移送ベルト10Cを巻回したベルトコンベヤからなる。図示されないが、一般的なベルトコンベヤが備える、張力・蛇行調整手段、駆動モータ、操作・制御手段、架台なども、上流側移送手段10は備えている。上流側移送手段10の移送速度は、最大で15m/min程度である。ベルトコンベヤの端部としては、一般的にローラエッジタイプとナイフエッジタイプがあるが、上流側移送手段10から下流側移送手段30へ乗り継ぐ上流側移送手段10の端部は、特にナイフエッジタイプの方が好ましい。
【0019】
<上流側移送手段の説明−2>
図2に示すように、移送ベルト10Cの表面は、食品の一部又は全部が嵌まり込む凹溝10Dが形成されている。凹溝10Dは、移送する食品の寸法に応じて設計されるが、幅が5mmから40mm程度で、深さが0.5mmから2mm程度である。
【0020】
<切断手段の説明>
図3に示されるように、切断手段20は、回転手段21と回転リング22と切断ワイヤ23とを備えている。切断手段20は、上流側移送手段10と下流側移送手段30とを結ぶ搬送路の軸線が、回転リング22の内側を通過し、かつ、回転リング22の中心線と重ならないように、オフセットされて設けられている。回転手段21や回転リング22は、一つのフレーム20Aに取り付けられてもよい(
図4参照)。
【0021】
<回転手段の説明>
回転手段21は、図示されないモータと、駆動側プーリ21Bと、駆動ベルト21Cと従動プーリ21Dとからなる。モータは、ギヤードモータでよいが、高精度な回転制御が必要であればサーボモータでもよい。モータの駆動力は、各種の減速手段で複数段に減速され、従動プーリ21Dに伝達される。
【0022】
<回転手段の説明−2>
駆動ベルト21Cは、駆動側プーリ21Bと従動プーリ21Dの間に巻回されている。駆動ベルト21Cは、駆動力の伝達にスリップが起きないように歯付ベルトであってよく、駆動側プーリ21B及び従動プーリ21Dも、歯付プーリでよい。回転手段21は、駆動ベルト21C用の張力調整手段を備えてもよい。
【0023】
<回転リングの説明−1>
回転リング22は、ドーナツ状のリング体である。
図4に示されるように、回転リング22は、同心に従動プーリ21Dが取り付けられている。回転リング22は、外周面が4個のカムフォロア又はベアリングなどの回転支持体22Bによって回転可能に保持されている。
【0024】
<回転リングの説明−2>
そして、回転リング22は、切断手段20で発塵の可能性のある、駆動ベルト21C、従動プーリ21D、及び回転支持体22Bとともに、フレーム20Aなどに取付けられたカバー22Aで覆われている。
【0025】
<回転リングの説明−3>
回転リング22は、移送される食品を切断ワイヤ23で上方から下方に切断するように、回転手段21により所定の方向に回転駆動される。回転リング22の回転速度は、切断後の食品の長さや移送速度で適宜変更されるが、最大で200rpm程度である。
【0026】
<切断ワイヤの説明−1>
切断ワイヤ23は、ステンレス鋼のワイヤが用いられる。切断ワイヤ23は、真直バネ用線(例えば、日本精線製のNASシリーズ)がよい。切断ワイヤ23の直径は、0.2〜2.0mm程度である。
【0027】
<切断ワイヤの説明−2>
切断ワイヤ23の両端は、第1の固定冶具24及び第2の固定冶具25によって、回転リング22の回転中心点を挟むように固定される。切断ワイヤ23は、1以上が回転リング22に張られる。また、切断ワイヤ23は、切断ワイヤ23の回転軌跡を含む平面が、上流側移送手段10の移送方向の軸線と略直交するように、回転リング22に固定されている。このとき、切断ワイヤ23の回転軌跡を含む平面は、「上流側移送手段10の移送速度/食品の中央を通過する切断ワイヤ23の移動速度=tanθ」となるθだけ、上流側移送手段10の移送方向の軸線に直交する平面から上流側に傾けてもよい(
図13参照)。このように切断ワイヤ23の回転軌跡を含む平面を傾けることで、食品の切断面を、上流側移送手段10の移送方向の軸線と直交する平面に一致させることができる。
【0028】
<第1の固定冶具の説明−1>
図5に示されるように、第1の固定冶具24は、ボルト状の締結手段24Aと、第1のカラー24Bと、第1の挟着部24Cと、第2の挟着部24Dと、第2のカラー24Eとからなる。締結手段24Aの雄ねじ部を回転リング22の雌ねじ部に螺合することにより、切断ワイヤ23は、第1の挟着部24Cと第2の挟着部24Dとの間に挟着され、第1のカラー24B及び第2のカラー24Eとともに共締めされ、回転リング22に固定される。
【0029】
<第1の固定冶具の説明−2>
第1の挟着部24C及び第2の挟着部24Dは、両方ともプラスチック樹脂製であることが好ましい。また、ボルト状の締結手段24Aは、さらに図示しないナットなどで回転リング22に固定することも可能である。
【0030】
<第2の固定冶具の説明−1>
図6に示されるように、第2の固定冶具25は、ボルト状の締結手段25Aと、第1のカラー25Bと、第1の挟着部25Cと、第2の挟着部25Dと、雌ねじ部が形成されたナット板25Fとからなる。ナット板25Fは、後述する張力調整手段26の一部を構成する。締結手段25Aの雄ねじ部をナット板25Fの雌ねじ部に螺合することにより、切断ワイヤ23は、第1の挟着部25Cと第2の挟着部25Dとの間に挟着され、第1のカラー25Bとともに共締めされ、ナット板25Fに固定される。
【0031】
<第2の固定冶具の説明−2>
第1の挟着部25C及び第2の挟着部25Dは、両方ともプラスチック樹脂製であることが好ましい。またボルト状の締結手段25Aは、さらに図示しないナットなどでナット板25Fに固定することも可能である。
【0032】
<張力調整手段の説明>
図7及び
図8に示すように、張力調整手段26は、上述のナット板25Fと、回動軸26Aと、バネ26Bとからなる。張力調整手段26は、切断ワイヤ23が緊張するように、回転リング22の径内外方向に、回動軸26Aを中心に回動可能に設けられている。バネ26Bの張力による付勢方向が、切断ワイヤ23が緊張する方向とほぼ一致するように、縮みバネ、引張バネ、捻りバネなどの各種のバネ26Bは、ナット板25Fに関連して設けられる。
【0033】
<下流側移送手段の説明−1>
図1に戻って、下流側移送手段30は、駆動ローラ30Aと複数のガイドローラ30Bとの間に移送ベルト30Cを巻き回したベルトコンベヤからなる。図示されないが、一般的なベルトコンベヤが備える、張力・蛇行調整手段、駆動モータ、操作・制御手段、架台なども、下流側移送手段30は備えている。下流側移送手段30の移送速度は、最大で15m/min程度であり、上流側移送手段10の移送速度に連動される。下流側移送手段30の上流側端部は、上流側移送手段10の下流側端部と同様に、特にナイフエッジタイプの方が好ましい。
【0034】
<下流側移送手段の説明−2>
図2に示されるように、移送ベルト30Cの表面は、食品の一部又は全部が嵌まり込む凹溝30Dが形成されている。凹溝30Dは、移送する食品の寸法に応じて設計されるが、幅が5mmから40mm程度で、深さが0.5mmから2mm程度である。
【0035】
<実施形態1における切断ワイヤの交換作業の説明>
切断ワイヤ23の交換作業は、まず、切断ワイヤ23の一端を、第1の固定冶具24又は第2の固定冶具25の一方で挟着する。次に、張力調整手段26によって、切断ワイヤ23を緊張させながら、切断ワイヤ23の他端を他方の固定冶具で挟着する。これにより、新たな切断ワイヤ23が、回転リング22に張られる。
【0036】
<実施形態1の効果−1>
以上、説明した実施形態1の効果について述べる。
実施形態1では、切断手段20が、回転手段21と回転リング22と切断ワイヤ23とを備えている。回転リング22及び切断ワイヤ23が、回転手段21によって回転され、回転する切断ワイヤ23が、上流側移送手段10によって切断手段20に移送される食品を切断する。よって、切断ワイヤ23は、従来のような往復運動ではなく、一方向の回転により、食品を切断することができる。したがって、実施形態1によれば、食品を連続的に切断することができ、生産効率に優れた食品切断装置90を得ることができる。
【0037】
<実施形態1の効果−2>
実施形態1の切断手段20では、切断ワイヤ23の張力調整手段26がバネ26Bを備えている。これにより、切断ワイヤ23は、経時により切断ワイヤ23自体が伸びたとしても、常に所定の張力で緊張されるため、切断ワイヤ23の食品に対する切れ味が変わらず、切断ワイヤ23自体の耐久性も上がる。
【0038】
<実施形態1の効果−3>
実施形態1の切断手段20では、第1の挟着部24C,25C及び第2の挟着部24D,25Dがプラスチック樹脂で形成されている。これにより、切断ワイヤ23に傷をつけることなく固定できるため、切断ワイヤ23自体の耐久性を上げることができる。
【0039】
<実施形態1の効果−4>
実施形態1の切断手段20では、回転リング22がカバー22Aに覆われている。これにより、切断手段20のカバー22A内で発生する粉塵が、切断する食品に飛散することがない。
【0040】
<実施形態1の効果−5>
実施形態1の切断手段20では、回転リング22の外周に掛けられる駆動ベルト21Cを介して回転手段21に接続されている。これにより、切断手段20において、駆動力の伝達に歯車を用いたものより、粉塵及び騒音の発生を抑制することができる。
【0041】
<食品の切断方法の説明−1>
食品の切断方法について説明する。この食品の切断方法は、食品切断装置90(
図1参照)を用い、食品を移送して、定長で切断する切断方法である。食品は、上流側移送手段10の凹溝10Dに一部又は全部が嵌まり込み移送される。移送された食品は、切断手段20の切断領域に到達すると、回転リング22の回転により上方から下方に向かって回転する切断ワイヤ23により切断される。回転リング22が1回転すると、食品は、移送されながら切断ワイヤ23で二度切断される。定長に切断された食品は、下流側移送手段30の凹溝30Dに一部又は全部が嵌まり込み移送される。
【0042】
<食品の切断方法の説明−2>
移送される食品は、紐状や棒状や球状や塊状のものであり、断面が5〜50mm角程度のものである。移送される食品は、上記移送手段によって移送されるものであれば、いかなる食品でもよい。移送される食品は、一連続の可塑性食品でもよい。可塑性食品には、ゆで卵の他、キャラメル、餅、飴・キャンデー、パン生地、菓子生地、絣などの米加工生地、パン生地などの穀粉ドウ生地、餡などの澱粉質を主成分とする可塑性食品生地、ジャム、チョコレート、グミなどの菓子類、チーズ、クリーム、生クリーム、バタークリーム、チーズクリーム、アイスクリーム、ソフトクリーム等の乳製品類などが含まれる。ムース又はメレンゲなどの含気泡性食品に代表される可塑性食品であっても良い。また、餅には、粳米、餅米、粟、稗などを原材料として製造される団子、柏餅、白玉餅、ういろう、牛肥餅、大福生地などの餅類全般を示し、各種澱粉を主原料とした葛などからなる餅様の可塑性食品も含まれる。
【0043】
<食品の切断方法の説明−3>
また、これら可塑性食品によっては、本発明に係る食品切断装置90によって切断可能なタイミングや温度が限られることは明らかである。例えば、餅であれば搗いて1時間以内の未固化状態、飴・キャンデーであれば60℃以上の高温状態、アイスクリームであれば−10℃から−15℃の半氷結状態が望ましい。
【0044】
<実施形態2の説明>
次に、本発明を実施するための他の形態(以下、「実施形態2」と称する)について説明する。
実施形態2に係る食品切断装置290の構成を
図9から
図12に基づいて説明する。前述した実施形態1と共通する要素は、説明を省略することとする。
【0045】
<食品切断装置の全体構成−1>
図9に示されるように、食品切断装置290は、上流側移送手段210と切断手段220と下流側移送手段230と第2の下流側移送手段と240と経路外排出手段250とからなる。上流側移送手段210と下流側移送手段230とは、切断手段220による切断領域となるスリットを隔てて一直線上に設けられている。
【0046】
<食品切断装置の全体構成−2>
図10に示されるように、一連に配置される上流側移送手段210と切断手段220と下流側移送手段230と第2の下流側移送手段と240とは、共通架台に、左右対称の構造のものがそれぞれ設けられていて、二列の搬送路が形成されている。
【0047】
<上流側移送手段の説明−1>
上流側移送手段210は、二列設けられたこと以外は、実施形態1の上流側移送手段210の構成と同様であるから、説明を省略する。
【0048】
<切断手段の説明>
図11に示されるように、切断手段220は、回転手段221と回転リング222と切断ワイヤ223とを備えている。切断手段220は、上流側移送手段210と下流側移送手段230とを結ぶ搬送路の軸線が、回転リング222の内側を通過し、かつ、回転リング222の中心線と重ならないように、オフセットされて設けられている。回転手段221や回転リング222は、一つのフレームに取り付けられている。
【0049】
<回転リングの説明−1>
回転リング222は、ドーナツ状のリング体である。
図12に示されるように、回転リング222は、リング体の内周面が、フレームに形成された円筒状のフランジの外周に設けられたクロスローラーベアリング222Bによって回転可能に保持されている。
【0050】
<回転リングの説明−2>
回転リング222は、同心に従動プーリ221Dが取り付けられている。回転リング222は、フレームに取り付けられるカバー222Aを備え、隙間には、シール材が設けられる。
【0051】
<下流側移送手段の説明−1>
図9に戻って、下流側移送手段230は、駆動ローラ230Aと複数のガイドローラ230Bと回動軸ローラ230Eとの間に移送ベルト230Cを巻き回したベルトコンベヤからなる。下流側移送手段230の回動軸ローラ230Eよりも下流の下流部分230Fは、回動軸ローラ230Eを中心に上下方向に回動するように設けられている。
【0052】
<下流側移送手段の説明−2>
下流部分230Fの回動動作は、切断ワイヤ223の断裂などの異常・警報信号や前後工程からの制御信号によって、エアシリンダなどの駆動手段が駆動されることにより自動的に行われる。あるいは、作業者のボタン操作と併用されてもよい。
【0053】
<下流側移送手段の説明−3>
下流側移送手段230のその他の構成については、実施形態1の下流側移送手段30の構成と同様であるから、説明を省略する。
【0054】
<第2の下流側移送手段の説明−1>
第2の下流側移送手段240は、下流側移送手段230のさらに下流に設けられる。第2の下流側移送手段240は、二列設けられたこと以外は、実施形態1の下流側移送手段30の構成と同様であるから、説明を省略する。
【0055】
<経路外排出手段の説明−1>
経路外排出手段250は、下流側移送手段230及び第2の下流側移送手段240の下方に設けられ、下流側移送手段230の下流部分230Fが下方に回動した位置で、切断された食品を受け取るようになっている。経路外排出手段250は、上部開口を有する収納容器とされる。
【0056】
<実施形態2の効果−1>
実施形態2によっても、食品を連続的に切断することができ、生産効率に優れた食品切断装置290を得ることができる。
【0057】
<実施形態2の効果−2>
実施形態2の切断手段220では、回転リング222がカバー222Aに覆われている。これにより、切断手段220のカバー222A内で発生する粉塵が、食品に接することがないし、逆に、食品が切断される際に発生する食品粉が、切断手段220のカバー222A内に侵入することがない。
【0058】
<実施形態2の効果−3>
実施形態2の切断手段220では、回転リング222がクロスローラーベアリング222Bで支持されている。これにより、食品を切断するときに生じる、移送方向の力・モーメントに耐えることができ、切断手段220の強度や切断精度を高めることができる。また、切断手段220をコンパクトに形成することができる。
【0059】
<実施形態2の効果−4>
実施形態2の下流側移送手段230では、下流側移送手段230の下流部分230Fが、下方に回動する。これにより、後工程に移送する通常の経路以外の経路外排出手段250にも移送することができる。例えば、各移送手段による移送速度や回転手段221による回転リング222の回転速度が、運転開始から安定するまでの時間は、切断された食品の長さが不安定となるため、切断された食品は、経路外の経路外排出手段250に排出され、切断された食品の長さが定長になると、後工程に移送されるように制御することができる。そして、経路外排出手段250に排出された食品は、他の用途に再利用されたり、破棄されたりする。
【0060】
<変形例の説明−1>
最後に、前述した実施形態1及び2における変形例を説明する。
実施形態1の張力調整手段26においては、バネ26Bの付勢力により回動軸26Aを中心に回転リング22の径外方向に回動するものとされたが、切断ワイヤ23の張力の調整後は、回動させた位置で固定するものでもよい。
【0061】
<変形例の説明−2>
実施形態1及び2の各移送手段においては、移送ベルトに一つの凹溝が設けられて、一列の搬送路を形成するものとしたが、移送ベルトに、二以上の凹溝が設けられて、複数列の搬送路を形成してもよい。あるいは、一つの凹溝が設けられた移送ベルトを、一つのローラに複数巻き掛けて、複数列の搬送路が形成されてもよい。これにより、食品切断装置は、狭い設置スペースで、複数列の搬送路を形成することができる。
【0062】
<変形例の説明−3>
実施形態1及び2の各移送手段においては、移送ベルトに一つの凹溝が設けられていたが、食品の種類によっては、凹溝が設けられていなくてもよい。
【0063】
<変形例の説明−4>
実施形態2の下流側移送手段230においては、下流部分230Fのみが回動するものとしたが、食品の切断に支障がない場合、下流側移送手段230の全体が回動してもよい。また、第3の下流側移送手段が設けられている場合は、第2の下流側移送手段240のみが回動してもよい。
【0064】
<変形例の説明−5>
実施形態2の経路外排出手段250においては、収容容器とされたが、他の移送手段でもよい。これにより、規定長でない切断された食品を、後工程とは別の処理工程に自動で移送できる。
【0065】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。