特許 7663349 被加工物回転装置及びレーザ加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-08

(45)【発行日】2025-04-16

(54)【発明の名称】被加工物回転装置及びレーザ加工システム

(51)【国際特許分類】

   A23L 19/00 20160101AFI20250409BHJP

   A23B 7/02 20060101ALI20250409BHJP

【ＦＩ】

A23L19/00 B

A23B7/02

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020205597

(22)【出願日】2020-12-11

(65)【公開番号】P2022092726

(43)【公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000104113

【氏名又は名称】カゴメ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】染谷 雅敬

【審査官】水野 明梨

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１７８４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３１６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９８３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－０２８８９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００６２７８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２３Ｌ １９／００ －１９／２０

Ａ２３Ｎ １／００ －１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物回転装置であって、それを構成するのは、少なくとも、以下である：
第１のロール：これが回転するのは、第１の方向であり、及び、
第２のロール：これに水平な方向に設けられるのは、当該第１のロールであり、かつ、
これが回転するのは、第２の方向であり、当該第２の方向に一致するのは、当該第１の方向であり、更に、当該第２のロールの周面に形成されるのは、螺旋条、及び、螺旋羽根である。

【請求項2】

請求項１の装置であって、
当該第１のロール及び当該第２のロールの間に形成されるのは、空隙である。

【請求項3】

請求項２の装置であって、
当該周面に形成されるのは、更に、案内片であり、その形成場所は、当該螺旋条及び当該螺旋羽根の境界部分である。

【請求項4】

請求項３の装置であって、
当該案内片の長手方向と交差するのは、当該螺旋条又は当該螺旋羽根の形成方向である。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れかの装置であって、
当該第１のロールの単位時間当たりの回転数は、当該第２のロールの単位時間当たりの回転数より大きい。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れかの装置であって、それを構成するのは、更に、以下である：
駆動部：これで同時に駆動されるのは、当該第１のロール及び当該第２のロールである。

【請求項7】

レーザ加工システムであって、それを構成するのは、少なくとも、以下である：
レーザ照射装置：これが有するのは、レーザ照射部であり、及び、
被加工物回転装置：これが設けられるのは、当該レーザ照射部の下方であり、かつ、それを構成するのは、少なくとも、以下である：
第１のロール：これが回転するのは、第１の方向であり、及び、
第２のロール：これに水平な方向に設けられるのは、当該第１のロールであり、かつ
、これが回転するのは、第２の方向であり、当該第２の方向に一致するのは、当該第１の方向であり、更に、当該第２のロールの周面に形成されるのは、螺旋条、及び、螺旋羽根である。

【請求項8】

請求項７のシステムであって、
当該第１のロール及び当該第２のロールの間に形成されるのは、空隙である。

【請求項9】

請求項８のシステムであって、
当該周面に形成されるのは、更に、案内片であり、その形成場所は、当該螺旋条及び当該螺旋羽根の境界部分である。

【請求項10】

請求項９のシステムであって、
当該案内片の長手方向と交差するのは、当該螺旋条又は当該螺旋羽根の形成方向である。

【請求項11】

請求項９又は１０のシステムであって、
当該レーザ照射部で照射されるのは、レーザであり、その照射先は、当該螺旋条及び当該螺旋羽根の上方である。

【請求項12】

請求項８乃至１１の何れかのシステムであって、
当該第１のロールの単位時間当たりの回転数は、当該第２のロールの単位時間当たりの回転数より大きい。

【請求項13】

請求項８乃至１２の何れかのシステムであって、当該被加工物回転装置を構成するのは、
更に、以下である：
駆動部：これで同時に駆動されるのは、当該第１のロール及び当該第２のロールである。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明が関係するのは、被加工物回転装置及びレーザ加工システムである。

【背景技術】

【0002】

近年、乾燥食品への需要は、高まっている。その理由の一つは、食生活の多様化である
。とりわけ、乾燥野菜及び乾燥果実への需要は、着実に、高まっている。今後、乾燥トマ
トへの需要の伸びは、大きく期待される。なぜなら、トマトは、野菜の中で消費量が多い
ものの一つだからである。
他方で、乾燥食品で解決されうるのは、食品廃棄量の削減である。持続可能な開発目標
（ＳＤＧｓ）の下、農作物の生産者が直面している課題は、規格外の農作物の活用法であ
る。現状、多くの規格外の農作物は、廃棄処分されている。

【0003】

そのような背景の下、多くの食品乾燥技術が完成している。特許文献１で開示されてい
るのは、乾燥トマトの製造方法である。この製法で実現されるのは、乾燥トマトの良好な
食感、風味及び外観、並びに、その製法の簡便さである。当該製法では、トマトをレーザ
照射し、乾燥させる。その結果、クチクラ層の一部が焼滅して、そこから水分が効率的に
放出される。また、焼成面が形成されることで、果汁が殆ど漏れ出ない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２８０３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、レーザ加工品の量産性を向上することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以上を踏まえて、本願発明者が鋭意検討して見出したのは、被加工物への抗力作用線及
び重力作用線がずれることで、当該被加工物が転がり易いことである。そのような観点か
ら本発明を定義すると、以下のとおりである。

【0007】

＜被加工物回転装置（１）＞被加工物回転装置が有するのは、少なくとも、複数の抗力
作用点及び回転力作用点である。当該複数の抗力作用点の位置は、分かれており、その分
れ目は、被加工物の重力作用線である。当該回転力作用点に一致し、或いは、その近傍に
位置するのは、当該複数の抗力作用点のうちの少なくとも１点である。

【0008】

＜レーザ加工システム（１）＞レーザ加工システムを構成するのは、少なくとも、レー
ザ照射装置及び被加工物回転装置である。当該レーザ照射装置が有するのは、レーザ照射
部である。当該被加工物回転装置が設けられるのは、当該レーザ照射部の下方である。当
該被加工物回転装置が有するのは、少なくとも、複数の抗力作用点及び回転力作用点であ
る。当該複数の抗力作用点の位置は、分かれており、その分れ目は、被加工物の重力作用
線である。当該回転力作用点に一致し、或いは、その近傍に位置するのは、当該複数の抗
力作用点のうちの少なくとも１点である。

【0009】

＜被加工物回転装置（２）＞被加工物回転装置を構成するのは、少なくとも、第１のロ
ール及び第２のロールである。当該第１のロールが回転するのは、第１の方向である。当
該第２のロールに水平な方向に設けられるのは、当該第１のロールである。当該第２のロ
ールが回転するのは、第２の方向である。当該第２の方向に一致するのは、当該第１の方
向である。

【0010】

＜レーザ加工システム（２）＞レーザ加工システムを構成するのは、少なくとも、レー
ザ照射装置及び被加工物回転装置である。当該レーザ照射装置が有するのは、レーザ照射
部である。当該被加工物回転装置が設けられるのは、当該レーザ照射部の下方である。当
該被加工物回転装置を構成するのは、少なくとも、第１のロール及び第２のロールである
。当該第１のロールが回転するのは、第１の方向である。当該第２のロールに水平な方向
に設けられるのは、当該第１のロールである。当該第２のロールが回転するのは、第２の
方向である。当該第２の方向に一致するのは、当該第１の方向である。

【発明の効果】

【0011】

本発明が可能にするのは、レーザ加工品の量産性を向上することである。とりわけ、食
品がレーザ照射され、かつ、乾燥される場合、そのような乾燥食品の量産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の概念であり、（ａ）Ｘ‐Ｚ平面での作用点及び力の関係であり、（ｂ）Ｘ‐Ｙ平面での作用点及び力の関係である。

【図2】レーザ加工システムの構成を正面視したもの（正面図）である。

【図3】被加工物回転装置の構成を上面視したもの（上面図）である。

【図4】被加工物回転装置の構成を左側面視したもの（左側面図）である。

【図5】被加工物回転装置の構成を右側面視したもの（右側面図）である。

【図6】被加工物回転装置の構成を背面視したもの（背面図）である。

【図7】被加工物回転装置の構成を正面視したもの（正面図）である。

【図8】第２のロールの構成を側面視したもの（側面図）である。

【図9】被加工物の回転の様子であり、（ａ）螺旋条での回転運動であり、（ｂ）螺旋羽根での回転運動である。

【図10】第２のロールの構成を部分的に拡大し正面視したもの（部分拡大正面図）である。

【図11】第２のロールの構成を部分的に拡大し斜めから側面視したもの（部分拡大斜視図）である。

【図12】第２のロールの変形例の構成を部分的に拡大し正面視したもの（部分拡大正面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜本発明の概念＞図１で示すのは、本発明の概念である。レーザ光線Ｌが照射されるの
は、被加工物Ｏである。レーザ照射されながら、被加工物Ｏが運動するのは、空間である
。この空間をなすのは、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）である。
図１（ａ）で示すのは、Ｘ‐Ｚ平面での作用点及び力の関係である。被加工物Ｏに作用
するのは、少なくとも、重力Ｆｇ、抗力Ｎ１及び抗力Ｎ２、並びに、回転力Ｆｒである。
ここで、水平面をなすのは、Ｘ軸及びＹ軸である。鉛直線に対応するのは、Ｚ軸である。

【0014】

重力Ｆｇが作用するのは、被加工物の各点であり、そこに含まれるのは、被加工物の重
心Ｇである。以下の説明において、被加工物Ｏの重力作用線とは、重力Ｆｇの作用線であ
って、その始点が重心Ｇであるものをいう。
抗力Ｎ１が作用し、或いは、作用されるのは、抗力作用点Ｐ１である。また、抗力Ｎ２
が作用し、或いは、作用されるのは、抗力作用点Ｐ２である。これら抗力作用点の位置Ｐ
１及びＰ２は、分かれており、その分かれ目は、被加工物Ｏの重力作用線である。言い換
えると、被加工物Ｏを支えるのは、その重心Ｇの真下以外の点である。仮に抗力作用点が
重心Ｇの真下であるならば、被加工物Ｏは、回転し難い。つまり、被加工物Ｏの重心Ｇの
真下は、空隙である。

【0015】

回転力が作用し、或いは、作用されるのは、回転力作用点Ｐ３である。回転力作用点Ｐ
３に一致し、或いは、その近傍に位置するのは、複数の抗力作用点Ｎ１及びＮ２のうちの
少なくとも１点である。当該回転力が作用すると、被加工物Ｏは、繰り返し倒立する。
図１（ｂ）で示すのは、Ｘ‐Ｙ平面での作用点及び力の関係である。被加工物Ｏに作用
するのは、更に、搬送力Ｆｍ、及び、起立力Ｆｐである。前述のとおり、水平面をなすの
は、Ｘ軸及びＹ軸である。鉛直線に対応するのは、Ｚ軸である。

【0016】

搬送力Ｆｍが作用し、或いは、作用されるのは、搬送力作用点Ｐ４である。当該搬送力
が作用すると、被加工物Ｏが移動し、その移動方向は、概ね、Ｙ軸の正方向である。
起立力Ｆｐが作用し、或いは、作用されるのは、起立力作用点Ｐ５である。当該起立力
が作用すると、被加工物Ｏが横転する。
以上を踏まえて、被加工物回転装置の構成を概念的に説明すると、この装置が有するの
は、複数の抗力作用点Ｐ１及びＰ２、並びに、回転力作用点Ｐ３である。抗力作用点Ｐ１
及びＰ２の位置は、分かれており、その分れ目は、被加工物の重力作用線である。回転力
作用点Ｐ３に一致し、或いは、その近傍に位置するのは、抗力作用点Ｐ１及びＰ２のうち
の少なくとも１点である。

【0017】

＜被加工物＞
被加工物とは、有体物であって、その形態が固定され、かつ、加工されるものをいう。
本実施の形態において、被加工物Ｏとは、食品であって、その表面に有するのがクチクラ
層であるものをいう。被加工物Ｏを例示すると、果物や野菜などである。果物を例示する
と、柿、リンゴ、ナシ、レモンやミカンなどである。野菜を例示すると、トマト、ナス、
ズッキーニ、ピーマン、キュウリ等である。参照のため、本願明細書に取り込まれるのは
、特許第５２８０３８０号公報の内容である。

【0018】

＜レーザ加工システム＞図２で示されるのは、レーザ加工システムの構成を正面視した
ものである。レーザ加工システム１でレーザ加工されるのは、被加工物Ｏである。レーザ
加工システム１を構成するのは、レーザ照射装置１０及び被加工物回転装置２０である。

【0019】

＜レーザ照射装置＞レーザ照射装置１０で照射されるのは、レーザである。レーザ照射
装置１０が有するのは、レーザ照射部１１である。レーザ照射部１１が位置するのは、被
加工物回転装置２０の上方である。言い換えると、被加工物回転装置２０が設けられるの
は、レーザ照射部１１の下方である。
レーザ照射部１１を構成するのは、一又は複数の照射源（不図示）である。照射源の位
置は、可変又は固定である。また、照射源の照射方向は、可変又は固定である。レーザ照
射を説明する際の参照のため、本願明細書に取り込まれるのは、特許第５２８０３８０号
公報の内容である。

【0020】

＜被加工物回転装置＞図３で示すのは、被加工物回転装置の構成を上面視したものであ
る。被加工物回転装置２０を構成するのは、台部２１、一対の柱部２２ａ、２２ｂ、第１
のロール２３、第２のロール２４、及び駆動部２５である。被加工物Ｏが置かれるのは、
第１のロール２３及び第２のロール２４の上である。被加工物Ｏの下部が向き合うのは、
空隙Ｓである。空隙Ｓを形成するのは、第１のロール２３及び第２のロール２４である。
被加工物Ｏの重力作用線が通過するのは、空隙Ｓである。

【0021】

図４で示すのは、被加工物回転装置の構成を左側面視したものである。柱部２２ａで支
えているのは、回転軸２３ａ及び回転軸２４ａである。柱部２２ａが有するのは、軸受（
不図示）である。回転軸２３ａ及び回転軸２４ａを駆動するのは、駆動部２５である。
図５で示すのは、被加工物回転装置の構成を右側面視したものである。柱部２２ｂで支
えているのは、回転軸２３ａ及び回転軸２４ａである。柱部２２ｂが有するのは、軸受（
不図示）である。

【0022】

＜駆動部＞図４で示すとおり、駆動部２５を構成するのは、歯車２５ａ、２５ｂ、２５
ｃ、チェインベルト２５ｄ、及び、モータ２５ｅである。歯車２５ａが取り付けられるの
は、回転軸２３ａである。また、歯車２５ｂが取り付けられているのは、回転軸２４ａで
ある。これらとは別に、歯車２５ｃが取り付けられているのは、柱部２２ａである。これ
らの歯車２５ａ、２５ｂ、２５ｃを連結するのは、チェインベルト２５ｄである。チェイ
ンベルト２５ｄを駆動するのは、モータ２５ｅである。つまり、本実施の形態において、
駆動部２５で同時に駆動されるのは、第１のロール２３及び第２のロール２４である。

【0023】

第１のロール２３の単位時間当たりの回転数Ａ（ｒｐｍ）及び第２のロール２４の単位
時間当たりの回転数Ｂ（ｒｐｍ）の設定は、任意である。両者の関係が「Ａ＞Ｂ」の場合
、搬送速度が遅く、回転速度が速くなる。それによって、レーザ照射の斑が生じにくい。

【0024】

＜第１のロール＞第１のロール２３が満たすのは、レーザへの耐食性である。なぜなら
、レーザ照射部１１で照射されるレーザが到達する先は、第１のロール２３の上方だから
である。第１のロール２３の材質を例示すると、高反射性である。高反射性材料を例示す
ると、アルミニウムなどである。もっとも、レーザの条件（波長や到達範囲など）次第で
、当該耐食性は、必ずしも求められない。

【0025】

図３で示すとおり、第１のロール２３の周面２３ｂで支持されるのは、被加工物Ｏであ
る。周面２３ｂが有するのは、抗力作用点であり、そこで生じるのは、抗力である。第１
のロール２３が回転するか否かを問わず、被加工物Ｏは、支持される。
図６で示すのは、被加工物回転装置の構成を背面視したものである。第１のロール２３
で回転させられるのは、被加工物Ｏである。周面２３ｂが有するのは、回転力作用点であ
り、そこで生じるのは、回転力である。第１のロール２３が回転するのは、第１の方向ｄ
１である。これに対して、被加工物Ｏが回転するのは、第１の方向ｄ１とは逆方向である
。

【0026】

＜第２のロール＞第２のロール２４が満たすのは、レーザへの耐食性である。なぜなら
、レーザ照射部１１で照射されるレーザが到達する先は、第２のロール２４の上方だから
である。第２のロール２４の材質を例示すると、高反射性である。高反射性材料を例示す
ると、アルミニウムなどである。もっとも、レーザの条件（波長や到達範囲など）次第で
、当該耐食性は、必ずしも求められない。

【0027】

図３で示すとおり、第２のロール２４の周面２４ｂで支持されるのは、被加工物Ｏであ
る。周面２４ｂが有するのは、抗力作用点であり、そこで生じるのは、抗力である。第１
のロール２４が回転するか否かを問わず、被加工物Ｏは、支持される。
第２のロール２４で搬送されるのは、被加工物Ｏである。第２のロール２４が回転する
のは、第２の方向ｄ２である。第２の方向ｄ２に一致するのは、第１の方向ｄ１である。
つまり、第１のロール２３及び第２のロール２４が回転するのは、同じ方向である。図３
で示すとおり、被加工物Ｏの搬送方向ｄ３と略平行なのは、第２のロール２４の回転軸２
４ａの方向である。つまり、回転力が変換されて得られるのは、直進力（搬送力）である
。

【0028】

図７で示すのは、被加工物回転装置の構成を正面視したものである。第２のロール２４
の周面２４ｂに形成されるのは、螺旋条２４ｃである。螺旋条２４ｃが有するのは、搬送
力作用点であり、そこで生じるのは、搬送力である。この搬送力が作用する先は、被加工
物Ｏである。つまり、第２のロール２４の回転方向がｄ２である場合、被加工物Ｏの移動
方向は、ｄ３である。

【0029】

図８で示すのは、第２のロールの構成を側面視したものである。第２のロール２４の周
面２４ｂに形成されるのは、更に、螺旋羽根２４ｄである。螺旋羽根２４ｄに連なって形
成されているのは、螺旋条２３ｃである。螺旋羽根２４ｄの高さＨは、所定の値であり、
例示すると、１ｃｍ乃至７ｃｍである。被加工物Ｏの形状が非球形状である場合、螺旋羽
根２４ｄの形成間隔（ピッチ）は、被加工物Ｏの短手方向の幅よりも大きく、被加工物Ｏ
の長手方向の幅よりも小さい。それによって、後述する横転状態が維持される。

【0030】

図９で示すのは、被加工物の回転の様子である。被加工物Ｏがトマトである場合、回転
力が作用すると、トマトは、倒立する。仮に、トマトが横転しても、それは一時的であり
、最終的には、倒立する。言い換えると、トマトの頭部又は尻部が留まろうとするのは、
鉛直方向である。トマトの頭部又は尻部の向き（以下、軸心方向という。）を変えて水平
方向にしても、当該軸心方向が戻る先は、鉛直方向である。

【0031】

図９（ａ）で示すのは、螺旋条２３ｃでの回転運動である。螺旋条２３ｃで維持される
のは、トマトの倒立状態である。なぜなら、螺旋条２３ｃの高さ（山）が小さいからであ
る。この場合、レーザが照射されるのは、トマトの頭部又は尻部の周辺のみである。
図９（ｂ）で示すのは、螺旋羽根２４ｄでの回転運動である。螺旋羽根２４ｄで維持さ
れるのは、トマトの横転状態である。なぜなら、螺旋羽根２４ｄの高さ（山）が大きいか
らである。この場合、レーザが照射されるのは、トマトの側周面である。

【0032】

本実施の形態において、螺旋条２４ｃ及び螺旋羽根２４ｄが形成されているのは、レー
ザの照射範囲である。言い換えると、レーザ照射部１１で照射されるレーザが届くのは、
螺旋条２４ｃ及び螺旋羽根２４ｄの上方である。
図１０で示すのは、第２のロールの構成を部分的に拡大し正面視したものである。第２
のロール２４の周面２４ｂに形成されるのは、更に、案内片２４ｅである。案内片２４ｅ
が形成されるのは、螺旋条２４ｃ及び螺旋羽根２４ｄの境界部分である。案内片２４ｅの
長手方向と交差するのは、螺旋条２４ｃ又は螺旋羽根２４ｄの形成方向である。

【0033】

案内片２４ｅが有するのは、横転力作用点であり、そこで生じるのは、起立力である。
この起立力が作用する先は、被加工物Ｏである。つまり、案内片２４ｅによって被加工物
Ｏの側面が向くのは、上下方向となる。
図１１で示すのは、第２のロールの構成を部分的に拡大し斜めから側面視したものであ
る。案内片２４ｅの高さは、傾斜している。螺旋条２４ｃ側よりも低いのは、螺旋羽根２
４ｄ側である。これによって、被加工物Ｏは、円滑に横転する。

【0034】

図１２で示すのは、第２のロールの変形例の構成を部分的に拡大し正面視したものであ
る。案内片２４ｅが形成されるのは、螺旋条２４ｃ及び螺旋羽根２４ｄの境界部分である
。案内片２４ｅが部分的に隣り合っているのは、螺旋条２４ｃである。この場合であって
も、被加工物Ｏは、円滑に横転する。

【符号の説明】

【0035】

１ レーザ加工システム
１０ レーザ照射装置
１１ レーザ照射部
２０ 被加工物回転装置
２３ 第１のロール
２４ 第２のロール
２４ｂ 周面
２４ｃ 螺旋条
２４ｄ 螺旋羽根
２４ｅ 案内片
２５ 駆動部
ｄ１ 第１の方向
ｄ２ 第２の方向
Ｏ 被加工物
Ｐ１ 抗力作用点
Ｐ２ 抗力作用点
Ｐ３ 回転力作用点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】