JP4241359B2 - 個分け装置 - Google Patents

Description

本発明は、個分け装置に関し、食品などの加工工程において、原料となる被加工物や食品素材を複数の中から一個ずつ個分けして整列させて次の工程へ向かわせる個分け装置に関する。

従来、食品原材料などの個分け装置として用いられているものは、ゲート板、シャッタ、案内板、掻きだし板、掻きだし篭などを制御して振り分けて個分けを行うようなものが殆どであって、比較的形が揃った１０ｍｍ以上の大きさの物を対象にする場合が多く（例えば、特許文献１参照。）、対象が小形で、形状の不定なものを効率よく個分け整列する装置や方法は現在のところほとんど提案されていない。

特に、食品の製造加工工程においては、例えば、原材料の海老１個あるいは決まった数個をプレス加工してせんべいを作ったり、他の材料に加えて加工したりする場合、ゲート板やシャッタなどの機械的要素を用いて個分けするような装置には、高速化、装置の大きさ、コスト、衛生面などで問題が多かった。

一方、類似の装置として基板などに電子部品などを整列供給させるパーツコンベアの類があるが（例えば、特許文献２参照。）、これらは精密なパーツの判別や位置調整を必要とする装置であって、高価であり、形の不揃いの対象物の個分けには用いることが出来ず、食品を対象とする場合に必要な清掃の条件が充分でないなどの問題があってそのまま用いることは出来ない。

ところで、被加工物である原材料を自然落下させながら仕分けるような場合には、センサによる検出後にゲート板やシャッタを落下速度よりも早く動作させる必要がある。もし、高速な応答が出来ないとすると、時間を稼ぐためにセンサの検出位置とゲート板やシャッタの位置を離す必要があり、無駄なスペースが多くなるとともに、原材料個々の落下位置のばらつきや落下速度のばらつきが結果として大きくなる。落下位置がばらついたり落下速度が不安定になると原材料の落下開始の時間間隔に充分な余裕を持つ必要が生まれ、ゲート板やシャッタの動作速度を速める必要があり、ますます、装置の制御要素が増えたり、ゲート板やシャッタの運動量が増えたりして、装置や装置部品の故障の確率が増加するなどの問題が生まれる。

また、装置の小型化に限界が生まれ、周辺の装置も大型になるばかりででは無く、機構が複雑になり易く、コストが嵩み、保守費用も高くなるなどの問題が発生する。さらに、機械的なシャッタなどは原材料を噛み込みやすく、原材料の滓が装置に付着すると、それが腐敗したり、カビが生えたりして、衛生面にも問題が生まれやすい。
ゲート板やシャッタを用いずに、コンベヤーやコンベアの動作をオンオフ制御して被加工物を１個だけ送り込む方法も考えられるが、装置の慣性によってオンオフに遅れが生じ、正確な個分けや高速動作に限界が生まれる。
特開平６−８９２５号公報 （図１） 特開２００２−３３２１１３号公報 （図１）

以上に述べたように、従来の加工食品の原材料の個分けなどに用いられる個分け装置は、個分け対象に形が決まっていて比較的大きな物を扱う場合が多く、個分け作業の速度が必ずしも充分速くなく、装置が大型で高価であり、衛生面などから見ても不具合があるなど問題が多かった。
本発明は、これらの問題を解決して、形状の不定な小形の対象を、廉価に、高速に効率よくかつ衛生的に、個分けし、整列することができる個分け装置の実現を課題とする。

上記目的を達成するため、本発明の個分け装置は、ホッパから投入された複数の食品被加工物や食品素材などの原料個体を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される複数の原料個体を複数列に分岐し、且つ、一列にして流すための分岐手段と、前記分岐手段から原料個体が送り込まれるシュータの中途部分に設けられ、該原料個体を認識する認識手段と、前記認識手段により認識された原料個体が前記シュータを通過するのに合わせて該原料個体に対して圧縮気体を噴出して落下方向を変える噴出手段と、前記噴出手段により圧縮空気を噴出された原料個体を収容する送り込みシュータと、前記噴出手段により圧縮空気を噴出されずに落下してくる原料個体を収容するリターンシュータと、前記送り込みシュータに収容された原料個体を個々別々に収納する収納手段と、前記リターンシュータに収容された原料個体をリターンチューブにより前記ホッパへ再投入する返還手段と、を有し、前記認識手段及び前記噴出手段は、前記分岐手段により複数列に分岐され、一列に整列されて原料個体が送り込まれるシュータに夫々設けられている。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記噴出手段は、電磁弁の開閉によって前記圧縮気体の噴出を制御することを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記噴出手段は、先端に１又は複数のノズルを有し、このノズルによって前記圧縮気体の噴出を１又は複数の方向に制御することを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記収納手段は、前記原料個体を個々別々に複数の受け部に分割して収納して整列させて次工程へ一括で受け渡すことを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記認識手段は、光学的センサにより構成されることを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記搬送手段として振動コンベアを用いたことを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、前記搬送手段としてベルトコンベア又はチェーンコンベアを用いたことを特徴とする。

また、本発明の個分け装置は、上記目的を達成するため、装置全体の動作タイミングを制御する制御手段を有することを特徴とする。

以上のように本発明の個分け装置は、搬送手段と分岐手段と認識手段と噴出手段と収納手段を設けているので、多数の原料個体から１個を取り出して個別に収納することが可能になる。また、圧縮気体の噴出によって原料個体を分別するため、高速に動作し、機械的な可動部分が少ないため、疲労や磨耗が少なく長時間安定に動作することができる。圧縮気体の制御は電磁弁により、噴出方向はノズル位置によって変えているので、動作制御や方向の制御が容易である。また分別に機械的要素を用いていないので、原料個体を噛み込むなどの虞が無く、安定した分別ができる。

また、収納手段は、分別された原料個体を整列させて、一括して次の工程に渡すようにしているので、次工程との結びつきが容易で整列させた原料個体を高速に受け渡しすることができる。

また、送り込みシュータへ収納されなかった原料個体は搬送手段の上流に返還しているので、原料を無駄にすることが無く衛生面でも問題が少ない。

認識手段には高速に応答する光学センサを用いているので、認識から圧縮気体を噴出するまでの時間を短くでき、原料個体を収納手段に安定に送り込むことができる。また、認識手段に特定物質センサとそれのシュータを併用すると、原料個体にまぎれた異物を除去することができる。

搬送手段には振動コンベアやベルトコンベアあるいはチェーンコンベアを用いているので、原料個体をばらばらに分離して搬送し、以後の分別を容易にすることができる。さらに搬送手段の下流に分岐手段を設けたので、分別工程を並列に行うことが可能で、作業を高速に効率的に行うことができる。

さらに、装置は構成が単純であるため、小形に構成することができ、製造コストが低く、メンテナンスが容易である。さらに装置全体の動作タイミングの制御を制御装置によって行っているので安定で高速な動作が可能になる。

図１に本発明の個分け装置の一実施の形態の平面図を、図２にその側面図を示す。図１および図２において、符号１はホッパ、符号２は振動コンベアの加振部、符号３は中央トラフ、符号４は拡散板、符号５は分岐トラフ、符号６はシュータ、符号７は送り込みシュータ、符号８はリターンシュータ、符号９はリターンチューブ、符号１０はローダ、符号１１はセンサ、符号１３はノズル、符号１４はソレノイドバルブ、符号１５は仕分け品収納機、符号１６は収納室、符号１８はシャッタ、符号２０は被加工物である原材料であり、ここでは干し海老が使われている。加振部２、中央トラフ３、拡散板４、分岐トラフ５で振動コンベアを構成している。また、図３乃至図６にシュータ６の動作を説明する動作図を、図７にこの装置の動作フローチャートを示した。

図１乃至図７に沿って、本実施の形態の動作を説明する。本発明の基本的な機能はホッパ１から供給される原材料の干し海老２０を１個ずつ取り出して５行６列に整列させ、次工程に渡すことである。この機能は図示しない制御装置によって制御される。制御装置は例えば、シーケンサとかパソコンなどの時間経過を制御できるものである。

まず、図７ステップ１００で動作が開始されると、ホッパ１へ干し海老２０を投入して
振動コンベアの動作を開始する（図７ステップ１０１）。このとき、仕分け品収納機１５を初期位置の原点まで戻して置く（図７ステップ１０２）。ホッパ１は投入された干し海老２０を順次、振動コンベアの中央トラフ３上に供給する。振動コンベアの加振部２は中央トラフ３にその下部から振動を与えるので、中央トラフ３上の干し海老２０は次第に分散され、拡散板４を越えて振動コンベアの先端の分岐トラフ５に向かう。

拡散版４は、高さが５ｍｍ、幅は１０ｍｍで、長さは中央トラフ３の内幅に合わせたものとし、５０ｍｍの間隔を空けて２枚設ける。このような拡散板４を設けたために、干し海老２０は固まって分岐トラフ５側に移動することが無く、ばらばらに分岐トラフ５に向かうので、シュータ６での処理が容易になる。

分岐トラフ５は、中央トラフ３側から送られてくる干し海老２０が一列に流れるように、折り曲げ幅１５ｍｍのＶ字型の内角度１２０°の溝状に形成され、その長さは２５０ｍｍで、同じ形状のものが５行に並んで干し海老２０をほぼ均等に振り分ける。

この状態で、制御装置は仕分け品収納機１５が原材料の干し海老２０を収納可能な状態にあることを確認する（図７ステップ１０３）。確認が終わって、干し海老２０がシュータ６へ分岐トラフ５から送られると、センサ１１がこれを検出して圧縮空気を用いて、送り込みシュータ７とリターンシュータ８のいずれかに切り分けて送り出す。

シュータ６の水平面からの立ち上がり傾斜角度は７０°であり、その長さの略中央にあたる送り込みシュータ７とリターンシュータ８との分岐部分にノズル１３が取り付けられており、さらにこのノズル１３の３０ｍｍ上方にセンサ１１が取り付けられている。ノズル１３の幅は３５ｍｍであり、先端に１ｍｍφの小穴７個が設けられている。ノズル１３はソレノイドバルブ１４を介して０．４ＭＰａ（約４気圧）の圧搾空気に接続されている。

センサ１１が干し海老２０の通過を検出すると（図７ステップ１０４）、制御装置はソレノイドバルブ１４を開く。するとノズル１３先端の小穴から圧搾空気が干し海老２０の落下方向に対して略垂直に噴出され、ノズル１３は干し海老２０に圧搾空気を吹き付けて、干し海老２０を送り込みシュータ７へと運ぶ（図７ステップ１０５）。圧縮空気の噴きつけ時間は、制御装置で所定の時間経過が計測され（図７ステップ１０６）、所定時間継続後停止される（図７ステップ１０７）。

このノズル１３とシュータ６の動作を図３〜図６にそってさらに詳しく説明する。分岐トラフ５の先端から、干し海老２０が１個落下してきた場合を想定する。このとき、ノズル１３が動作せずに先端から圧縮空気が噴出されない場合は、図３に示すように干し海老はそのままリターンシュータ８に落下してローダ１０によってリターンチューブ９を介して回収される。

通常の個分け作業が行われている場合は、センサ１１が落下してきた干し海老２０を検出して、図示しないパソコンやシーケンサからなる制御装置に検出信号を送る。制御装置はこれを受けて直ちにソレノイドバルブ１４を所定時間開いて、圧搾空気をノズル１３に送り、ノズル１３先端の小孔から噴出した圧搾空気が、図４に示すように干し海老２０を吹き飛ばして、送り込みシュータ７に送る。送り込みシュータ７の下方先端は、仕分け品収納機１５の収納室１６上に位置していて、収納室１６には干し海老２０が１個収納される。この収納室１６は図１に示されるように横５行縦６列に並んでいる。

最初の初期位置では、送り込みシュータ７の下方先端は縦第１列の収納室１６上に位置されている。制御装置はノズル１３からの圧搾空気の噴出履歴から干し海老２０の収納室１６への収納状況を把握している。ある行で収納が済んで他の行がまだ収納されていない段階では、収納された行のノズル１３からの圧搾空気の噴出は他の行への収納が済むまで停止される。横５行の全部の収納室１６に干し海老２０が１個ずつ収納されたことを制御装置が認識すると（図７ステップ１０８）、制御装置は図５に示すように仕分け品収納機１５を１ピッチ送り込み、送り込みシュータ７の下方先端を今度は縦第２列の収納室１６上に位置させる（図７ステップ１０９）。

このように干し海老２０の収納室１６への収納と、仕分け品収納機１５の送り込みが順次繰り返され、縦６列まですべての収納室１６に干し海老２０が収納されたかどうかがその都度確かめられる（図７ステップ１１０）。最終的に５行６列のすべての収納室１６に干し海老２０が収納されたら、制御装置は、図６に示すように仕分け品収納機１５を干し海老２０の投入位置まで移動させ（図７ステップ１１１）、次の工程へ向けてその位置へ干し海老２０の投入が可能かどうかを確かめ（図７ステップ１１２）、シャッタ１８を開いて干し海老２０を投入する（図７ステップ１１３）。投入後、シャッタ１８を閉じて（図７ステップ１１４）、仕分け品収納機１５をステップ１０２で位置したと同じ原点位置に戻す（図７ステップ１１５）。

この状態でこの個分け装置の動作を終了する停止命令が制御装置に出されているかどうかが確かめられ（図７ステップ１１６）、終了が指示されておらず動作が継続される場合はステップ１０３に戻り、停止命令が出されていて終了する場合はステップ１１７で終了する。

また、選ばれず送り込みシュータ７に送り込まれなかった干し海老２０はリターンシュータ８に落ち、リターンチューブ９を介してローダ１０に接続されたブロアーの負圧によって吸い上げられ、ローダ１０から再びホッパ１に戻って振動コンベアの中央トラフに再投入される。同様にして、負圧による吸い上げの代わりに圧縮空気を用いたエジェクタでローダへ押し上げる方法でも良い。

最終的に、本実施の形態は以上のように動作することにより、ホッパ１に挿入された多量の干し海老２０の中から、一度に３０個ずつを選んで所定の位置に５行×６列に並べ、次の工程に向かわせることになる。

以上の説明では、搬送手段として振動コンベアを用いるように説明したが、通常のベルトコンベアやチェーンコンベアを用いることもできる。また、認識手段に光センサを用いるように説明したが、光センサ以外に特定の物質が認識できるセンサ、例えば、被測定物の導電率を測定できるセンサとか、表面からの反射光を分析して色や物質の特性を検出できる光分析センサなどを用いることで、原料個体に混じっている異物などを検出して除去することもできる。

以上のような本発明の実施の形態の個分け装置によると、１台のコンベアの供給先を分岐して用いて、被加工品（ここでは干し海老２０）が仕分け品収納機１５の収納室１６に選択されて収納されるようになっているので、多数の被加工品の同時処理が可能になる。さらに、被加工品をセンサ１１で検出して圧搾空気で仕分けしているので、個分けを高速で実現することができる。

また、この仕分け作業を行う部分には機械的な要素が比較的少ないので、装置に機械的な疲労、磨耗、機械振動などが発生し難く、その分、装置を点検する回数を少なくできる。また、機械的な要素が少ないため、原料個体の噛み込みなどが無く、故障が少なく、メンテナンスが容易になり、構成を単純にすることができ、その分、装置全体は小形になって、価格が廉価になる。装置が小形になると、設備の密度を上げることが出来、装置全体を比較的狭いスペースに収めることが出来るので、経済的な面での波及効果は大きい。

したがって、本発明によると、形状の決まっていない小形の加工対象を、高速に効率よく個分けし、整列させることができる個分け装置を、廉価に、小形に、実現することが出来、しかもメンテナンスや清掃が容易で衛生的であるので、食品加工の分野などでの広範囲な利用の可能性がある。

本発明の個分け装置の平面図である。 本発明の個分け装置の側面図である。 シュータの動作を説明する説明図である。 シュータの動作を説明する説明図である。 シュータの動作を説明する説明図である。 シュータの動作を説明する説明図である。 本発明の個分け装置の動作フローチャートである。

符号の説明

１ ホッパ
２ 振動コンベアの加振部
３ 中央トラフ
４ 拡散板
５ 分岐トラフ
６ シュータ
７ 送り込みシュータ
８ リターンシュータ
９ リターンチューブ
１０ ローダ
１１ センサ
１３ ノズル
１４ ソレノイドバルブ
１５ 仕分け品収納機
１６ 収納室
１８ シャッタ
２０ 被加工物（干し海老）

Claims (8)

1. ホッパから投入された複数の食品被加工物や食品素材などの原料個体を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送される複数の原料個体を複数列に分岐し、且つ、一列にして流すための分岐手段と、
   前記分岐手段から原料個体が送り込まれるシュータの中途部分に設けられ、該原料個体を認識する認識手段と、
   前記認識手段により認識された原料個体が前記シュータを通過するのに合わせて該原料個体に対して圧縮気体を噴出して落下方向を変える噴出手段と、
   前記噴出手段により圧縮空気を噴出された原料個体を収容する送り込みシュータと、
   前記噴出手段により圧縮空気を噴出されずに落下してくる原料個体を収容するリターンシュータと、
   前記送り込みシュータに収容された原料個体を個々別々に収納する収納手段と、
   前記リターンシュータに収容された原料個体をリターンチューブにより前記ホッパへ再投入する返還手段と、を有し、
   前記認識手段及び前記噴出手段は、前記分岐手段により複数列に分岐され、一列に整列されて原料個体が送り込まれるシュータに夫々設けられていることを特徴とする個分け装置。
2. 前記噴出手段は、電磁弁の開閉によって前記圧縮気体の噴出を制御することを特徴とする請求項１記載の個分け装置。
3. 前記噴出手段は、先端に１又は複数のノズルを有し、このノズルによって前記圧縮気体の噴出を１又は複数の方向に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の個分け装置。
4. 前記収納手段は、前記原料個体を個々別々に複数の受け部に分割して収納して整列させて次工程へ一括で受け渡すことを特徴とする請求項１乃至３記載の個分け装置。
5. 前記認識手段は、光学的センサにより構成されることを特徴とする請求項１乃至４記載の個分け装置。
6. 前記搬送手段として振動コンベアを用いたことを特徴とする請求項１乃至５記載の個分け装置。
7. 前記搬送手段としてベルトコンベア又はチェーンコンベアを用いたことを特徴とする請求項１乃至５記載の個分け装置。
8. 装置全体の動作タイミングを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至７記載の個分け装置。

Images