JP5455710B2

JP5455710B2 - 食鳥屠体肩関節位置検知装置

Info

Publication number: JP5455710B2
Application number: JP2010043614A
Authority: JP
Inventors: 史郎永澤
Original assignee: プライフーズ株式会社
Priority date: 2010-02-27
Filing date: 2010-02-27
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: JP2011177096A

Description

本発明は、食鳥屠体の肩関節の位置を自動的に検知する装置に関するものである。

頭部が切除され内蔵が除去された食鳥屠体の上半部から手羽部を分離する作業に先立って、肩甲骨縁部に沿って食鳥屠体に筋入れする作業が行われる。筋入れ作業は、肩関節の上腕骨端部と肩骨端部との間の窪み部を開始位置とし、当該開始位置から肩骨と肩甲骨上端部とを通って、肩甲骨下端部の終了位置まで、刃物を骨の縁部に当接させつつ骨の縁部に沿って移動させることにより行われる。筋入れ作業は従来人手によって行われていた。

食鳥屠体の解体作業を効率化すべく、肩甲骨縁部に沿って食鳥屠体に筋入れする作業を自動化することが望まれる。
筋入れ作業の自動化は、頭部が切除され内蔵が除去された食鳥屠体の上半部を下方から支持しつつ走行するコンベアを配設し、コンベアの側方にロボットアームを配設し、ロボットアームの先端に刃物を取付け、コンベアの移動に連動して刃物を自動操作することにより実現するのが望ましい。
食鳥屠体上半部の寸法には個体差があるので、肩関節窪み部の位置にも個体差がある。従って、ロボットアームを用いて自動的に筋入れするためには、筋入作業に先立って、コンベアで搬送される各食鳥屠体の肩関節窪み部の位置を自動的に検知する必要がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、食鳥屠体の肩関節窪み部の位置を自動的に検知する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に、本発明においては、頭部が切除され内蔵が除去された食鳥屠体の上半部であって背側又は腹側を進行方向前方へ差し向けた上半部を下方から支持しつつ走行するコンベアの上方に配設され、鉛直軸線回りと水平軸線回りとに揺動可能であり先端部に下向きの突部が形成された腕部材と、腕部材を水平軸線回りに揺動させて腕部材先端部を下方へ付勢するバネと、腕部材先端部の最下位置を規定するストッパーと、腕部材先端部のコンベアからの垂直距離を検知する第１検知装置と、腕部材先端部のコンベアセンターラインからの水平距離を検知する第２検知装置とを備え、バネで下方へ付勢された腕部材先端近傍部を移動中の食鳥屠体の肩関節近傍部に上方から押し当て、上腕骨端部または肩骨端部の丸みに沿って腕部材先端近傍部を肩関節窪み部へ移動させ、移動中の食鳥屠体の肩関節窪み部に腕部材先端部の下向きの突部が当接して乗り上げた時の腕部材先端部のコンベアからの垂直距離とコンベアセンターラインからの水平距離とを検知することを特徴とする食鳥屠体肩関節位置検知装置を提供する。

バネで下方へ付勢された腕部材先端近傍部を移動中の食鳥屠体の肩関節近傍部に上方から押し当てると、バネの付勢力を受けた腕部材先端近傍部は上腕骨端部または肩骨端部の丸みに沿って肩関節の窪み部へ移動する。腕部材先端部には下向きの突部が形成されているので、当該突部が肩関節の窪み部に当接して乗り上げた時に、腕部材先端部は最高位置に到達する。腕部材先端部が最高位置に到達した時点は、第１位置検知装置からの検知信号の経時変化履歴から検知することができる。第１位置検知装置からの検知信号の経時変化履歴と第２検知装置からの検知信号の経時変化履歴とに基づいて、腕部材先端部が最高位置に到達した時点での、腕部材先端部のコンベアからの垂直距離と、腕部材先端部のコンベアセンターラインからの水平距離とを検知することにより、肩関節窪み部のコンベアからの垂直距離とコンベアセンターラインからの水平距離とを検知することができる。
本発明に係る装置によれば、食鳥屠体の肩関節窪み部の位置を自動的に検知することができる。

本発明の好ましい態様においては、第１検知装置と第２検知装置とは光センサを備える。
本発明の好ましい態様においては、第１検知装置と第２検知装置とは腕部材の揺動角度を検知するポテンショメータまたはエンコーダを備える。
腕部材先端部の位置は、光センサを用いて検知しても良く、腕部材の揺動角度を検知するポテンショメータまたはエンコーダを用いて検知しても良い。

本発明の実施例に係る食鳥屠体肩関節位置検知装置の斜視図である。本発明の実施例に係る食鳥屠体肩関節位置検知装置が備える腕部材と食鳥屠体肩関節との関係を示す図である。（ａ）は食鳥屠体と腕部材とを上方から見下ろした図であり、（ｂ）は食鳥屠体と腕部材とをコンベア側方から水平に見た図であり、（ｃ）は食鳥屠体と腕部材とをコンベア進行方向前方から水平に見た図である。本発明の他の実施例に係る食鳥屠体肩関節位置検知装置の腕部材先端部の斜視図である。

本発明の実施例に係る食鳥屠体肩関節位置検知装置を説明する。

図１、２に示すように、食鳥屠体筋入れ装置の一部を形成するコンベア１００に、複数の直立する支持コーン１０１が、コンベア１００の延在方向に互いに所定間隔を隔てて取り付けられている。コンベア１００は図１、２に白抜矢印で示す方向へ走行している。食鳥屠体上半部２００が支持コーン１０１に上方から外嵌合し、支持コーン１０１が下方から腹腔内に進入して、食鳥屠体上半部２００を下方から支持している。食鳥屠体上半部２００は背側を進行方向前方へ差し向けており、且つ幅方向の中心をコンベアセンターラインＬに一致させている。
コンベア１００の図示しない下流側の部位を間に挟んで一対の図示しないロボットアームが配設されている。ロボットアームには刃物が取り付けられており、食鳥屠体上半部２００の肩関節の上腕骨端部２０１と肩骨端部２０２との間の窪み部２０３を開始位置とし、当該開始位置から肩骨と肩甲骨２０４上端部とを通って、肩甲骨２０４下端部の終了位置まで、接近して来る食鳥屠体上半部２００に前記刃物が対峙し、骨の縁部に当接しつつ骨の縁部に沿って刃物が移動して、食鳥屠体上半部２００に自動的に筋入れする。
コンベア１００の上流側の部位を間に挟んで一対の光センサ３００がコンベア１００の上方に配設されている。

コンベア１００の上流側の部位の光センサ３００よりも僅かに下流側の部位を間に挟んで、一対の食鳥屠体肩関節位置検知装置１が配設されている。
食鳥屠体肩関節位置検知装置１は、第１支点２ａを通る鉛直軸線Ｘ回りと第２支点２ｂを通る水平軸線Ｙ回りとに先端部２ｃが揺動可能であり、第１支点２ａと第２支点２ｂと先端部２ｃとを通って延在する腕部材２を備えている。先端部２ｃには下向きの突部２ｃ’が形成されている。腕部材２はコンベア１００の上方に配設されている。
腕部材２の先端部２ｃから遠い方の支点２ａは支持部材２ｄの一部を形成している。支持部材２ｄは、ステッピングモータ３によって水平に駆動され、コンベア１００に接近離隔可能である。従って、第１支点２ａのコンベアセンターラインＬからの水平距離は可変である。

腕部材２の第１支点２ａと第２支点２ｂとの間で延在する部位２ｅの第１支点２ａに近接する箇所と、支持部材２ｄから延びる一対の腕部２ｄ’とが、水平に延在する一対のバネ４を介して連結されている。この結果、腕部材先端部２ｃは、無負荷時に、第１支点２ａを通る鉛直軸線Ｘ回りの揺動に関して所定の第１中立位置に保持される。
腕部材２の第２支点２ｂと先端部２ｃとの間で延在する部位２ｆの第２支点２ｂを越えて部位２ｅ側へ突出する箇所と、部位２ｅから延びる腕部２ｅ’とが、上下に延在するバネ５を介して連結されている。バネ５により、腕部材先端部２ｃは、下方へ付勢されている。部位２ｅの第２支点２ｂを超えて部位２ｆ側へ突出する箇所に、部位２ｆから延びるストッパー２ｆ’が当接して、無負荷時に、先端部２ｃを最下位置に保持している。
水平軸線Ｙは、部位２ｅの延在方向に対して直交して延在している。従って、腕部材２は、鉛直軸線Ｘに沿って上方から見下ろすと、部位２ｅと部位２ｆとが整列した直線形状を有している。先端部２ｃが第１中立位置に在り且つ最下位置に在る時、腕部材２は、鉛直軸線Ｘに沿って上方から見下ろすと、コンベアセンターラインＬに対して、先端部２ｃをコンベア１００の進行方向前方へ差し向けて、第１支点２ａから先端部２ｃへ向けてコンベアセンターラインＬに接近する方向へ、僅かに傾斜している。
先端部２ｃが第１中立位置に在り且つ最下位置に在る時、腕部材２は、水平軸線Ｙに沿って水平に見ると、部位２ｆが部位２ｅに対して下方へ折れ曲がった折れ線形状を有している。

第１支点２ａに隣接して、腕部材先端部２ｃの第１中立位置からの鉛直軸線Ｘ回りの揺動角を検知するポテンショメータ６が配設されている。
第２支点２ｂに隣接して、腕部材先端部２ｃの最下位置からの水平軸線Ｙ回りの揺動角を検知するボテンショメータ７が配設されている。
光センサ３００、ステッピングモータ３、ポテンショメータ６、７は、制御装置８に接続されている。

食鳥屠体肩関節位置検知装置１の作動を説明する。
図示しない作業者が、食鳥屠体上半部２００を支持コーン１０１に上方から外嵌合させ、支持コーン１０１を下方から腹腔内に進入させて、支持コーン１０１によって食鳥屠体上半部２００を下方から支持させる。食鳥屠体上半部２００は、背側をコンベア１００の進行方向前方へ差し向けて、且つ幅方向の中心をコンベアセンターラインＬに一致させて、支持コーン１０１によって支持される。
長手方向に整列した複数の支持コーン１０１がそれぞれ食鳥屠体上半部２００を下方から支持したコンベア１００が、図１、２の白抜矢印の方向へ走行する。
コンベア１００を挟んで対峙する一対の光センサ３００が、両者の間を通過する食鳥屠体上半部２００の肩幅を計測する。計測結果は制御装置８に送信される。

制御装置８は、光センサ３００からの入力信号により、食鳥屠体上半部２００の腕部材２への接近と、食鳥屠体上半部２００の肩幅とを認識する。
制御装置８は、食鳥屠体上半部２００の肩幅と、食鳥屠体の肩幅と肩関節位置との間の予め記憶した相関データとに基づいて、食鳥屠体上半部２００の肩関節のコンベアセンターラインＬからの水平距離を算出し、当該算出値を食鳥屠体上半部２００の肩関節の予想水平位置として記憶する。次いで、制御装置８は、ステッピングモータ３を駆動し、支持部材２ｄ、ひいては第１支点２ａをコンベア１００に接近離隔させて、接近しつつある食鳥屠体上半部２００の肩関節の予想水平位置へ腕部材先端部２ｃを移動させる。

図２から分かるように、先端部２ｃが第１中立位置に在り且つ最下位置に在る腕部材２の先端近傍部が、第１支点２ａの下方を通過して腕部材先端部２ｃに接近しつつある食鳥屠体上半部２００の肩関節近傍部に上方から押し当たる。食鳥屠体上半部２００の進行に伴って、バネ５の付勢力に逆らって腕部材２の部位２ｆが上方へ押し上げられる。バネ５の付勢力を受けた部位２ｆは、食鳥屠体上半部２００の進行に伴って、上腕骨端部２０１又は肩骨端部２０２の丸みに沿って両者の間の窪み部２０３へ滑り落ち、その後、窪み部２０３によって案内される。
食鳥屠体上半部２００の進行に伴って、腕部材先端部２ｃは第２支点２ｂを通る水平軸線Ｙ回りに上方へ揺動し、且つ第１支点２ａを通る鉛直軸線Ｘ回りにコンベアセンターラインＬから遠ざかる方向へ揺動する。
食鳥屠体上半部２００の進行に伴って、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が肩関節の窪み部２０３に接近し該部に当接して乗り上げた時、腕部材先端部２ｃは最高位置に到達し、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が肩関節の窪み部２０３を通過すると、腕部材先端部２ｃは最下位置へ向けて下降する。

制御装置８は、ポテンショメータ６、７からの入力信号の経時変化、より具体的には揺動角ゼロに対応する基準値から最大揺動角に対応するピーク値を経て基準値に戻るまでの１サイクル分の経時変化、すなわち１個の食鳥屠体上半部２００が食鳥屠体肩関節位置検知装置１を通過する間の経時変化、を記憶している。

制御装置８は、１サイクルの経時変化が終了すると、直ちにポテンショメータ７からの入力信号の経時変化履歴に基づいて、入力信号のピーク値を検知し、入力信号値と揺動角との間の予め記憶した相関に基づいて、腕部材先端部２ｃの最下位置からの上方への最大揺動角αを算出する。前述の説明から分かるように、最大揺動角αは、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の揺動角である。
腕部材先端部２ｃが最下位置に在る時の前記先端部２ｃと第２支点２ｂとの間の上下方向の相対位置関係は既知なので、制御装置８は前記既知の相対位置関係と前記最大揺動角αとを用いて、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃと第２支点２ｂとの間の上下方向の相対位置関係を算出する。
制御装置８は、第２支点２ｂのコンベア１００からの既知の鉛直距離と、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃと第２支点２ｂとの間の上下方向の相対位置関とに基づいて、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の、腕部材先端部２ｃのコンベア１００からの鉛直距離を算出する。当該鉛直距離から突部２ｃ’の高さを引いた値が、食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３のコンベア１００からの鉛直距離である。

制御装置８は次に、ポテンショメータ７からの入力信号の経時変化履歴とポテンショメータ６からの入力信号の経時履歴とに基づいて、ポテンショメータ７からの入力信号がピーク値に達した時のポテンショメータ６からの入力信号値を検知し、入力信号値と揺動角との間の予め記憶した相関に基づいて、腕部材先端部２ｃの第１中立位置からの鉛直軸線Ｘ回りの揺動角βを算出する。
腕部材先端部２ｃが第１中立位置に在る時の前記先端部２ｃと第１支点２ａとの間の上方から見下ろした相対位置関係は既知なので、制御装置８は前記既知の相対位置関係と前記揺動角βとを用いて、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃと第１支点２ａとの間の上方から見下ろした相対位置関係を算出する。
制御装置８は、腕部材先端部２ｃを肩関節の予想水平位置へ移動させた時のステッピングモータ３の回転角度から、第１支点２ａのコンベアセンターラインＬからの水平距離を算出し、当該水平距離と、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃと第１支点２ａとの間の上方から見下ろした相対位置関とに基づいて、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の、腕部材先端部２ｃのコンベアセンターラインＬからの水平距離を算出する。当該水平距離は、食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３のコンベアセンターラインＬからの水平距離である。

制御装置８は、食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３のコンベア１００からの鉛直距離と、コンベアセンターラインＬからの水平距離とを、図示しないロボットアームの制御装置に送信する。ロボットアームの制御装置は、受信した位置情報に基づいて、接近する食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３の位置へ刃物を移動させて、食鳥屠体上半部２００を待ち受ける。

上記説明か分かるように、本実施例に係る食鳥屠体肩関節位置検知装置１によれば、食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３の位置を自動的に検知することができる。

上記実施例においては、腕部材先端部２ｃを、遠い方の第１支点２ａを通る鉛直軸線Ｘの回りに揺動させ、近い方の第２支点２ｂを通る水平軸線Ｙ回りに揺動させたが、腕部材先端部２ｃを、遠い方の第１支点２ａを通る水平軸線回りに揺動させ、近い方の第２支点２ｂを通る鉛直軸線回りに揺動させても良い。
上記実施例においては、第１支点２ａと第２支点２ｂとは一致していないが、両者を一致させて、一本の連続した腕部材が、単一の支点を通る鉛直軸線回りと水平軸線回りとに揺動するように構成しても良い。
光センサ３００とステッピングモータ３とを除去し、作業者が食鳥屠体上半部２００を視認しながら支持部材２ｄを手動でコンベア１００に接近離隔させ、腕部材先端部２ｃを食鳥屠体上半部２００の肩関節の近傍へ移動させても良い。この場合、第１支点２ａのコンベアセンターラインＬからの距離をセンサで検知する必要がある。
ポテンショメータ６、７に代えてエンコーダを使用しても良い。
ステッピングモータ３に代えてサーボモータを使用しても良い。
腹側を進行方向前方へ差し向けて食鳥屠体上半部２００を支持コーン１０１に上方から外嵌合させても良い。

腕部材２の揺動角度を検知するのに化えて、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃのコンベア１００からの垂直距離とコンベアセンターラインＬからの水平距離とを、それぞれ光センサを用いて直接検知しても良い。図３に示すように、腕部材先端部２ｃの上面にＴ型断面の反射板９を取付け、Ｔ型断面の上面９ａと側面９ｂとにセンサ１０ａ、１０ｂの光を照射して、前記上面と側面のセンサ１０ａ、１０ｂからの距離を検知し、ひいては腕部材先端部２ｃのコンベア１００からの垂直距離とコンベアセンターラインＬからの水平距離とを検知する。指向性が比較的弱い光センサを使用すれば、腕部材先端部２ｃの下向き突部２ｃ’が食鳥屠体上半部２００の肩関節の窪み部２０３に当接して乗り上げた時の腕部材先端部２ｃの位置が食鳥屠体の個体差によってばらついても、腕部材先端部２ｃの位置を検知することができる。制御装置８は、垂直距離を検知する光センサ１０ａからの入力信号の経時変化履歴に基づいて、当該入力信号のピーク値を検知し、垂直距離を検知する光センサ１０ａからの入力信号がピーク値になった時の垂直距離を検知する光センサ１０ａからの入力信号値と水平距離を検知する光センサ１０ｂからの入力信号値とに基づいて、肩関節の窪み部２０３のコンベア１００からの垂直距離とコンベアセンターラインＬからの水平距離とを算出する。

本発明は、肩甲骨縁部に沿って自動的に食鳥屠体に筋入れする作業に広く利用可能である。

１食鳥屠体肩関節位置検知装置
２腕部材
２ａ第１支点
２ｂ第２支点
２ｃ先端部
２ｃ’ 下向き突部
２ｆ’ ストッパー
３ステッピングモータ
４、５バネ
６、７ポテンショメータ
８制御装置
９反射板
１０ａ、１０ｂ光センサ
１００コンベア
１０１支持コーン
２００食鳥屠体上半部
２０１上腕骨端部
２０２肩骨端部
２０３窪み部
３００光センサ
Ｌコンベアセンターライン

Claims

頭部が切除され内蔵が除去された食鳥屠体の上半部であって背側又は腹側を進行方向前方へ差し向けた上半部を下方から支持しつつ走行するコンベアの上方に配設され、鉛直軸線回りと水平軸線回りとに揺動可能であり先端部に下向きの突部が形成された腕部材と、腕部材を水平軸線回りに揺動させて腕部材先端部を下方へ付勢するバネと、腕部材先端部の最下位置を規定するストッパーと、腕部材先端部のコンベアからの垂直距離を検知する第１検知装置と、腕部材先端部のコンベアセンターラインからの水平距離を検知する第２検知装置とを備え、バネで下方へ付勢された腕部材先端近傍部を移動中の食鳥屠体の肩関節近傍部に上方から押し当て、上腕骨端部または肩骨端部の丸みに沿って腕部材先端近傍部を肩関節窪み部へ移動させ、移動中の食鳥屠体の肩関節窪み部に腕部材先端部の下向きの突部が当接して乗り上げた時の腕部材先端部のコンベアからの垂直距離とコンベアセンターラインからの水平距離とを検知することを特徴とする食鳥屠体肩関節位置検知装置。
第１検知装置と第２検知装置とは光センサを備えることを特徴とする請求項１に記載食鳥屠体肩関節位置検知装置。
第１検知装置と第２検知装置とは腕部材の揺動角度を検知するポテンショメータまたはエンコーダを備えることを特徴とする請求項１に記載食鳥屠体肩関節位置検知装置。