特開 2024-173823 牛乳のサンプリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173823

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】牛乳のサンプリングシステム

(51)【国際特許分類】

   A01J 9/00 20060101AFI20241205BHJP

   A01J 11/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

A01J9/00

A01J11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024088894

(22)【出願日】2024-05-31

(31)【優先権主張番号】P 2023090610

(32)【優先日】2023-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】508056109

【氏名又は名称】株式会社ネツレンタクト

(71)【出願人】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127513

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100199691

【弁理士】

【氏名又は名称】吉水 純子

(72)【発明者】

【氏名】渡部 久明

(57)【要約】

【課題】作業者による作業を無くし、自動化が図られた牛乳のサンプリングシステムを提供することができる。
【解決手段】牛乳を収容するタンク１０と、タンク１０の上部１０Ａに設けられた蓋２０と、タンク１０内に投入して牛乳を攪拌すると共にサンプリングする器具３０と、蓋２０の開閉作業、蓋２０が開状態で器具３０をタンク１０内に投入及びタンク１０内から回収するロボット４０と、を備える牛乳のサンプリングシステムを採用する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

牛乳を収容するタンクと、
前記タンクの上部に設けられた蓋と、
前記タンク内に投入して前記牛乳を攪拌すると共にサンプリングする器具と、
前記蓋の開閉作業、前記蓋が開状態で前記器具を前記タンク内に投入及び前記タンク内から回収するロボットと、
を備える牛乳のサンプリングシステム。

【請求項2】

前記ロボットに設けられたアーム部による担持又は開放における前記蓋及び前記器具の位置の把握は、前記タンクの上方（Ｚ方向）に設けられた３Ｄビジョンカメラで行う、請求項１に記載の牛乳のサンプリングシステム。

【請求項3】

前記ロボットは、サンプリングされた牛乳を前記器具の本体から受入れ容器に移す動作を行う、請求項１又は２に記載の牛乳のサンプリングシステム。

【請求項4】

前記ロボットは、前記牛乳を移した器具の本体の洗浄を行う、請求項３に記載の牛乳のサンプリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、牛乳のサンプリングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、牛乳を収容したタンクから牛乳を採取して、サンプリングすることが行われている（特許文献１及び２を参照）。

【0003】

特許文献１には、「前記受入個所１の床面２に、牛乳を収容したタンク１０を具える車両１１（一般的には図示のようなタンクロ－リが使用される）が到着すると、前記タンク１０のマンホ－ル１２から水中ポンプ１３を、このタンク１０内に挿入し、この水中ポンプ１３によって牛乳を攪拌し、サンプリングした後、前記タンク１０の排出口１４に接続したホ－ス１５を、前記受入タンク３の受入口１６に差し込み、タンク１０内の牛乳を自重落下によって、受入タンク３内に装入する。」（段落［０００８］）と記載されている。

【0004】

特許文献２には、「各牧場に立寄り牛乳を集乳する集乳車に、前記牧場のバルククーラに投入された牛乳を吸入する集乳ポンプと、前記集乳ポンプより吸引された牛乳をサンプリングするオートサンプラと、吸入された牛乳の泡を分離するエアーエリミネータと、吸入された牛乳温度を測定する温度計と、吸入された牛乳の流量をデジタル値で計測する流量計と、該流量計で計測された流量に応じ前記温度計の記録タイミングを定め、かつ前記温度計で計測された温度値及び前記流量計で計測された流量積算値を各々記憶する制御ユニットとを設け、・・・としたことを特徴とする集乳システム。」（請求項１）が記載されている。

【0005】

また、タンク輸送用トレーラのコンテナ本体に収容された牛乳が貯留されるタンク体に開閉自在の蓋を設けることは公知である（特許文献３参照）。
特許文献３には、「このタンク輸送用トレーラは、トラクタにより牽引されて走行するシャーシフレームを有し、シャーシフレームにはコンテナ本体２２が固定される。コンテナ本体２２の内部に形成された冷蔵室３７内には、牛乳が貯留されるタンク体２１が収容される。冷蔵室３７は冷却器により冷却される。タンク体２１の注入口２８とコンテナ本体２２の開口部５７との間には注入用ダクト５８が設けられており、蓋部２７ａと注入用ハッチ５６とを開放した状態のもとで、タンク体２１の内部に貨物が注入され、そのときには注入用ダクト５８により貨物が冷蔵室３７内に飛散することが防止される。」（［要約］の［解決手段］）、「コンテナ本体２２の天井壁３６には、図６に示すように、タンク体２１に形成されたマンホール部２７の注入口２８に対応させて２つの注入用ハッチ５６が開閉自在に設けられている。注入用ハッチ５６には、コンテナ本体２２の内部を上方側に開口する矩形状の開口部５７が形成されており、注入用ハッチ５６は開口部５７を開閉する蓋部５６ａを備えている。」（段落［００３０］）と記載されている。

【0006】

さらに、カメラを利用してロボットで開口部を閉塞する蓋を開閉して、開口部に器具を挿脱することも公知である（特許文献４参照）。
特許文献４には、「上記基準位置の上方には位置関係検出手段としてのモニタカメラ１７が設けられ、図７に示すように、上記基準位置に停車した車両Ｘの外郭と燃料供給ロボット１５との位置関係が、モニタカメラ１７に写し出された映像（図７に示す上方から視た平面視映像）により解析されて検出されるようになっている。・・・そして、上記位置関係把握手段３は、上記カードリーダ装置２０からの車両Ｘの外郭および燃料供給口Ｘａ位置の固有データ、並びにモニタカメラ１７により映像解析した車両Ｘの外郭と燃料供給ロボット１５との位置関係に基づいて、車両Ｘの燃料供給口Ｘａとロボットアーム２２（後述する）の先端部との位置関係を把握するように構成されている。」（段落［００４２］）、「・・・また、図８および図９に示すように、上記ロボットアーム２２の先端部には、車両Ｘの燃料供給口Ｘａを閉塞する蓋Ｘｂを開閉させる開閉腕２３がピン軸Ｃ回りに回動自在に支持されていると共に、上記燃料供給口Ｘａに挿脱可能な燃料供給ノズル２４が設けられている。上記開閉腕２３の先端部には蓋保持部２３ａおよび正逆回転可能な駆動モータ２３ｂ（図８に表れる）が設けられている。この駆動モータ２３ｂは、上記燃料供給ロボット動作手段４の構成要件に含まれ、蓋保持部２３ａにより蓋Ｘａを保持した状態で、開閉腕２３を軸線ｎ回りに正逆回転させて蓋Ｘｂを開閉させるようになっている。」（段落［００４３］）と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６－３４４２８号公報

【特許文献2】特開２００１－９５４０７号公報

【特許文献3】特開２０１２－１３１５６９号公報

【特許文献4】特開平１１－０３４８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載された牛乳のサンプリングは、作業者が行っており、また、牛乳を収容するタンクの上部に設けられたマンホールの蓋を開けての当該上部での作業（すなわち、高所での作業）になるため、作業者の安全面の対策も必要である。
また、特許文献２には、牛乳のサンプリングを自動化する技術思想が開示されているが、タンクの蓋を自動的に開閉し、器具をタンク内に自動的に投入してサンプリングすることは示されていない。
特許文献３には、コンテナ本体に収容された牛乳が貯留されるタンク体のマンホール部に開閉自在の蓋を設けることが示されているが、蓋を開閉して牛乳をサンプリングすることは示されていない。
特許文献４には、カメラを利用してロボットで車両の燃料供給口を閉塞する蓋を開閉して、燃料供給口に燃料供給ノズルを挿脱する技術が示されているが、この技術を牛乳のサンプリングに適用することは示唆されていない。

【0009】

そこで、本発明は、作業者による作業を無くし、タンクの蓋の開閉、サンプリング器具のタンク内への投入及びタンクからの回収を含めて自動化が図られた牛乳のサンプリングシステムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）牛乳を収容するタンクと、前記タンクの上部に設けられた蓋と、前記タンク内に投入して前記牛乳を攪拌すると共にサンプリングする器具と、前記蓋の開閉作業、前記蓋が開状態で前記器具を前記タンク内に投入及び前記タンク内から回収するロボットと、を備える牛乳のサンプリングシステムである。
（２）前記ロボットに設けられたアーム部による担持又は開放における前記蓋及び前記器具の位置の把握は、前記タンクの上方（Ｚ方向）に設けられた３Ｄビジョンカメラで行う、前記（１）の牛乳のサンプリングシステムである。
（３）前記ロボットは、サンプリングされた牛乳を前記器具の本体から受入れ容器に移す動作を行う、前記（１）又は（２）の牛乳のサンプリングシステムである。
（４）前記ロボットは、前記牛乳を移した器具の本体の洗浄を行う、前記（３）の牛乳のサンプリングシステムである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、作業者による作業を無くし、自動化が図られた牛乳のサンプリングシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムを説明するための概念図である。

【図2】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（タンクの蓋を開状態とする動作）を説明するための概念図である。

【図3】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（器具による牛乳の撹拌とサンプリング）を説明するための概念図である。

【図4】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（サンプリングされた牛乳を器具本体から受入れ容器へ移す動作）を説明するための概念図である。

【図5】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（牛乳を移した器具本体の洗浄）を説明するための概念図である。

【図6】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（洗浄した器具本体の移動）を説明するための概念図である。

【図7】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（タンクの蓋を閉状態とする動作）を説明するための概念図である。

【図8】本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作（ロボットの初期位置への移動）を説明するための概念図である。

【図9】外蓋（外部ハッチ）の内側に内蓋（内部ハッチ）を有する２重の蓋の一例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」という。）について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムを説明するための概念図である。図２から図８は、本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステムの動作を説明するための概念図である。なお、図２から図８は、図１と重複する符号及びロボット４０のアーム部４４近傍以外の部分については省略すると共に、説明に必要な最低限の符号のみ記すものとする。

【0014】

本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステム１は、牛乳を収容するタンク１０と、タンク１０の上部１０Ａに設けられた蓋２０と、タンク１０内に投入して牛乳を攪拌すると共にサンプリングする器具３０と、蓋２０の開閉作業、蓋２０が開状態で器具３０をタンク１０内に投入及びタンク１０内から回収するロボット４０と、を備える。

【0015】

タンク１０は、例えば、トラック１２で、搬送可能に構成されている。
蓋２０は、タンク１０の上部１０Ａに設けられており、蓋本体２２と、蓋本体２２に連結された把手部２４と、把手部２４を持って上方向（Ｚ方向）に持ち上げることで、タンク１０の上部１０Ａで閉状態になっている蓋本体２２を開状態にすることができる蓋本体２２とタンク１０の上部１０Ａを連結する連結部２６を備える。

【0016】

器具３０は、例えば筒状部材で構成された器具本体３２の一端がホース３４を介してエアー吐出吸引部３６に接続されており、他端をタンク１０内に投入し、牛乳内に浸漬させ、エアー吐出吸引部３６からエアーを吐出（牛乳内に供給）することで牛乳を攪拌すると共に、牛乳を攪拌後、エアーを吐出から吸引に切り替えて、吸引することで牛乳をサンプリングする。

【0017】

ロボット４０は、駆動制御部４２と、アーム部４４と、駆動制御部４２とアーム部４４との間に連結され、アーム部４４をＸＹＺ（プラス及びマイナス含む）方向に移動可能に設けられた連結駆動部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅで構成されている。
アーム部４４は、アーム本体４４ａと、アーム本体４４ａの表面に設けられた固定部材４４ｂと、駆動部材４４ｃと、駆動機構４４ｄを備える。アーム部４４は、駆動機構４４ｄにより、駆動部材４４ｃを固定部材４４ｂの方向に駆動させることができ、これにより、固定部材４４ｂ、駆動部材４４ｃに囲まれた空間内に物を担持させることできる構成（以下、単に「担持」という。）を備えている。

【0018】

すなわち、本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステム１は、具体的には、ロボット４０に設けられたアーム部４４により、蓋２０の開閉作業、蓋２０が開状態で器具３０をタンク１０内に投入及びタンク１０内から回収する作業を、それぞれの所定箇所を担持又は開放させることで行う。

【0019】

ロボット４０に設けられたアーム部４４による担持又は開放における蓋２０や器具３０の位置の把握は、例えば、タンク１０の上方（Ｚ方向）に設けられた３Ｄビジョンカメラ５０で行う。３Ｄビジョンカメラ５０としては、複数台カメラを使用するステレオ方式、カメラと光源を組み合わせるＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式、カメラとプロジェクターを組み合わせる構造化照明方式等の市販のものを採用することができる。

【0020】

このように、本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステム１は、従来、作業者が行っていたタンク１０の上部１０Ａでの作業（蓋２０の開閉作業、蓋２０が開状態で器具３０をタンク１０内に投入し、タンク１０内の牛乳を攪拌すると共にサンプリング）を、ロボット４０により行う。
従って、牛乳のサンプリングに関し、作業者による高所での作業を無くし、自動化を図ることができる。

【0021】

次に、本実施形態に係る牛乳のサンプリングシステム１の具体的な駆動態様を図２から図８を用いて説明する。
最初に、ロボット４０のアーム部４４の固定部材４４ｂと駆動部材４４ｃとの間に、閉状態となっている蓋２０の把手部２４を担持し、ロボット４０の駆動により蓋２０を開状態とする（図２）。

【0022】

次に、蓋２０を開状態で、アーム部４４による把手部２４の担持を解除し、図示しない固定手段により固定されている器具本体３２を当該アーム部４４により担持し、その後、その初期位置から、タンク１０の上部１０Ａで開状態になっているタンク１０に収容されている牛乳内にエアーを吐出、吸引する器具本体３２の他端を移動させて浸漬させる（図３）。その後、浸漬させた状態で当該他端からエアーを吐出することで牛乳を攪拌させると共に、攪拌させた後、吐出から吸引に切り替えて、器具本体３２内に一定量の牛乳を保持するように、浸漬した他端から吸引することで、牛乳を器具本体３２内に保持（サンプリング）する。

【0023】

次に、牛乳を保持した器具本体３２のアーム部４４による担持を継続しつつ、ロボット４０により、図示しない固定手段により保持された牛乳の受入れ容器６０の上方（Ｚ方向）に器具本体３２の他端を移動させ、その後、エアーを吐出することで、器具本体３２内に保持された牛乳を受入れ容器６０に移す（図４）。
これにより受入れ容器６０内にサンプリングされた牛乳６５が保持されることになり、持ち出し容易となる。

【0024】

次に、牛乳を移した器具本体３２のアーム部４４による担持を継続しつつ、ロボット４０により、図示しない固定手段により保持された洗浄容器７０の上方（Ｚ方向）に器具本体３２の他端を移動させた後、下方（Ｚマイナス方向）に移動させることで、洗浄容器７０内に当該他端（好ましくは、当該他端を含む牛乳に浸漬させた容器本体３２の部分全体）を入れ込み、例えば純水等で洗浄する（図５）。

【0025】

次に、洗浄した器具本体３２のアーム部４４による担持を継続しつつ、ロボット４０により移動させて器具本体３２の図示しない固定手段により保持された初期位置まで移動させて保持させる（図６）。

【0026】

その後、図示しない固定手段により保持した器具本体３２のアーム部４４による担持を解除し、その後、開状態になっている蓋２０の把手部２４を再び担持し、ロボット４０により当該担持した状態で蓋２０を閉め、閉状態とする（図７）。

【0027】

最後に、必要に応じて、ロボット４０を図示しない固定手段により保持されている初期位置に移動させることで、牛乳のサンプリングが完了する（図８）。なお、図示しない固定手段により保持され、牛乳が移された受入れ容器６０は作業者が回収する。

【0028】

以上の本実施形態（図１～図８参照）においては、蓋として蓋２０のみを有するタンク１０について説明を行ったが、図９に示すように、外蓋（外部ハッチ）２０の内側に内蓋（内部ハッチ）８０を有する２重の蓋にも対応できる。内蓋８０は、内蓋本体８２と、内蓋本体８２に設けた複数のフック８４（図示の場合は８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ）と、内蓋本体８２とタンク１０の上部１０Ａを連結する連結部８６を備える。フック８４（８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ）をタンク１０の上部１０Ａに引っ掛けて止めることにより、内蓋８０を閉状態とし、フック８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを外して、内蓋本体８２を上方向（Ｚ方向）に持ち上げることで、内蓋８０を開状態にすることができる。

【0029】

外蓋２０及び内蓋８０の開閉作業をする場合、ロボット４０に設けられたアーム部４４による担持又は開放における外蓋２０及び内蓋８０の位置の把握は、特に、３Ｄビジョンカメラ５０で行うことが好ましい。
まず、外蓋２０及び把手部２４の位置を３Ｄビジョンカメラ５０で把握して、ロボット４０のアーム部４４の固定部材４４ｂと駆動部材４４ｃとの間に、閉状態となっている蓋２０の把手部２４を担持し、外蓋本体２２を上方向（Ｚ方向）に持ち上げることで、外蓋２０を開状態とする。次に、内蓋８０及び複数のフック８４（８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ）の位置を３Ｄビジョンカメラ５０で把握して、ロボット４０のアーム部４４の固定部材４４ｂと駆動部材４４ｃとの間に、フック８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを、順番に把持して、フックを外し、さらに、外したフックの何れかを担持して、内蓋本体８２を上方向（Ｚ方向）に持ち上げることで、内蓋８０を開状態にする。ロボット４０で作業を行う場合に、上記のような複数のフック８４を有する内蓋８０のフック８４の位置を把握するために、３Ｄビジョンカメラ５０を採用することは、有効である。

【0030】

外蓋２０及び内蓋８０を開状態とした後は、図３と同様に、器具による牛乳の攪拌とサンプリングを行い、図４と同様に、サンプリングされた牛乳を器具本体から受入れ容器へ移す動作を行い、図５と同様に、牛乳を移した器具本体の洗浄を行い、図６と同様に、洗浄した器具本体の移動を行う。その後、開状態になっている内蓋８０のフック８４を担持し、ロボット４０により当該担持した状態で内蓋８０を閉め、フック８４をタンク１０の上部１０Ａに止めて閉状態とした後、図７と同様に、外蓋２０を閉状態とする動作を行う。

【符号の説明】

【0031】

１ 牛乳のサンプリングシステム
１０ タンク
２０ 蓋（外蓋）
３０ 器具
４０ ロボット
５０ ３Ｄビジョンカメラ
６０ 牛乳の受入れ容器
７０ 洗浄容器
８０ 内蓋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】