(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に茶葉を載置可能な揉盤と、
該揉盤の上面に対して平行面内で回動可能に配設され、茶葉が投入され得る中空形状の揉捻鉢と、
該揉捻鉢内に配設されて上下方向に移動可能とされるとともに、当該揉捻鉢内に投入された茶葉に対して所定の荷重を付与することにより前記揉盤との間で加圧させ得る加圧蓋と、
該加圧蓋を上下方向に移動させる駆動手段と、
を有した揉捻機において、
前記加圧蓋で付与する荷重を検出する荷重検出手段と、
該荷重検出手段で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
を備え、且つ、前記加圧蓋は、所定のバネ定数を有したバネを介して保持されるとともに、前記荷重検出手段は、当該バネの変位を検出することで当該加圧蓋で付与する荷重を検出し得ることを特徴とする揉捻機。
【請求項２】
前記バネの変位に応じて摺動するラックと、該ラックの摺動に応じて回転するピニオンとを具備するとともに、前記荷重検出手段は、当該ピニオンの回転量に応じた電気信号を出力可能なポテンショメータから成ることを特徴とする請求項１記載の揉捻機。
【請求項３】
前記揉捻鉢への茶葉の投入過程において、前記加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与と当該加圧蓋の上昇とを繰り返し行わせることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の揉捻機。
【請求項４】
前記揉捻鉢への茶葉の投入時、前記加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与時よりも当該揉捻鉢を低速で回動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の揉捻機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揉盤上を回動する揉捻鉢内に投入された茶葉に対し加圧蓋にて所定の荷重を付与することにより揉捻作用を施す揉捻機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、揉捻機は、床面に固設された基台と、該基台上に形成されて茶葉を載置し得る揉盤と、該揉盤上に配設されてクランクにて当該揉盤上を略円形状に回動可能とされるとともに茶葉を投入可能とすべく上下に開口した中空形状を成す揉捻鉢と、該揉捻鉢内に配設可能とされて当該揉捻鉢内に投入された茶葉に対して所定の圧力を付与し得る加圧蓋（揉圧盤）とを有して構成されていた（例えば特許文献１参照）。かかる構成により、粗揉工程を終了した茶葉を鉢内に投入し、当該鉢を回動させつつ揉盤上の茶葉を加圧蓋（揉圧盤）で所定時間加圧してより込むことができるので、茶葉に対して所定の揉捻作用を及ぼすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の揉捻機においては、加圧蓋で付与する荷重を分銅の位置をスライドさせることにより調整するものであるため、予め設定された設定荷重で茶葉を加圧するのが困難であるという問題があった。また、紅茶を揉捻する揉捻機においては、揉捻鉢内に配設されて上下方向に移動可能とされる加圧蓋を具備し、かかる加圧蓋にて揉捻鉢内の茶葉に対して荷重を付与しているのであるが、この場合、加圧蓋で付与する荷重を設定荷重とするのが更に困難であるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、揉捻鉢内に配設されて上下方向に移動可能な加圧蓋で付与する荷重を、容易且つ自動的に設定荷重とすることができる揉捻機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、上面に茶葉を載置可能な揉盤と、該揉盤の上面に対して平行面内で回動可能に配設され、茶葉が投入され得る中空形状の揉捻鉢と、該揉捻鉢内に配設されて上下方向に移動可能とされるとともに、当該揉捻鉢内に投入された茶葉に対して所定の荷重を付与することにより前記揉盤との間で加圧させ得る加圧蓋と、該加圧蓋を上下方向に移動させる駆動手段とを有した揉捻機において、前記加圧蓋で付与する荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、且つ、前記加圧蓋は、所定のバネ定数を有したバネを介して保持されるとともに、前記荷重検出手段は、当該バネの変位を検出することで当該加圧蓋で付与する荷重を検出し得ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の揉捻機において、前記バネの変位に応じて摺動するラックと、該ラックの摺動に応じて回転するピニオンとを具備するとともに、前記荷重検出手段は、当該ピニオンの回転量に応じた電気信号を出力可能なポテンショメータから成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の揉捻機において、前記揉捻鉢への茶葉の投入過程において、前記加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与と当該加圧蓋の上昇とを繰り返し行わせることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の揉捻機において、前記揉捻鉢への茶葉の投入時、前記加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与時よりも当該揉捻鉢を低速で回動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、制御手段により荷重検出手段で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるように駆動手段の駆動を制御するので、揉捻鉢内に配設されて上下方向に移動可能な加圧蓋で付与する荷重を、容易且つ自動的に設定荷重とすることができる。
【００１２】
さらに、加圧蓋は、所定のバネ定数を有したバネを介して保持されるとともに、荷重検出手段は、当該バネの変位を検出することで当該加圧蓋で付与する荷重を検出し得るので、より精度よく加圧蓋で付与する荷重を検出することができ、茶葉に対して適切な揉捻を行わせることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、バネの変位に応じて摺動するラックと、該ラックの摺動に応じて回転するピニオンとを具備するとともに、荷重検出手段は、当該ピニオンの回転量に応じた電気信号を出力可能なポテンショメータから成るので、より精度よく且つ簡易な構成にて加圧蓋で付与する荷重を検出することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、揉捻鉢への茶葉の投入過程において、加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与と当該加圧蓋の上昇とを繰り返し行わせるので、１回の投入で揉捻鉢２内に収まらない嵩の大きな茶葉であっても複数回に分けて揉捻鉢に投入させることができ、スムーズ且つ確実に揉捻鉢に茶葉を自動的に投入させることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、揉捻鉢への茶葉の投入時、加圧蓋による茶葉に対する荷重の付与時よりも当該揉捻鉢を低速で回動させるので、揉捻鉢に投入した茶葉が周囲に飛散してしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る揉捻機を示す正面図
【図２】同揉捻機を示す側面図
【図３】同揉捻機における揉盤を示す平面図
【図４】同揉捻機における加圧蓋及びその近傍を示す拡大図
【図５】同揉捻機における駒部材を示す平面図及び正面図
【図６】同揉捻機における表示板を示す正面図
【図７】同揉捻機におけるラックアンドピニオン及びポテンショメータの取り付け構造を示す側面図
【図８】同揉捻機の自動制御盤との電気的接続関係を示すブロック図
【図９】同揉捻機を複数設置した状態を示す全体模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る揉捻機は、紅茶を揉捻（茶葉によじれを与えて、茶葉の細胞組織を破壊し、葉の中の酸化酵素を含んだ成分を外部に絞り出し、空気に触れさせて酸化発酵を促して形を整えるための工程）するための紅茶揉捻機に適用されたもので、図１〜８に示すように、揉盤１と、揉捻鉢２と、加圧蓋５と、駆動手段としてのモータＭ２と、荷重検出手段としてのポテンショメータ１６と、制御手段２１とから主に構成されている。
【００１８】
揉盤１は、床面に固設されたフレームＦ１上に配設され、上面に茶葉を載置可能なものから成り、図３に示すように、その上面には、中心から弧状に延設されて茶葉により込み作用を施すための複数のヒル１ａと、略中央に形成されて開閉自在な円形状の取出蓋１ｂとが形成されている。取出蓋１ｂは、シリンダＳ（図１参照）を作動させることにより開閉可能とされており、当該取出蓋１ｂが開くことにより揉捻工程を終えた揉盤１上面の茶葉を下方に落下させて取り出すよう構成されている。
【００１９】
揉捻鉢２は、ホッパｈにより内部に茶葉が投入され得るよう中空状に形成されたもので、３本の鉢腕を介して３つのクランクと連結されている。そして、３つのクランクのうち１つは、モータＭ１により駆動される駆動軸３と連結されるとともに、他のクランクは、従動軸４ａ、４ｂと連結されており、揉捻鉢２を揉盤１と平行面内で回動させるよう構成されている。然るに、クランクにより揉捻鉢２及び加圧蓋５が揉盤１の上面に対して略円形の軌道を描きつつ回動するよう構成されている。
【００２０】
加圧蓋５は、揉捻鉢２内に配設されて上下方向に移動可能とされるとともに、当該揉捻鉢２内に投入された茶葉に対して所定の荷重を付与することにより揉盤１との間で加圧させ得るものである。かかる加圧蓋５は、図４に示すように、茶葉を押圧する面に凸部５ａが形成されるとともに、上下に長尺状の保持部材６に取り付けられて揉捻鉢２の上方或いは内部にて保持されるよう構成されている。
【００２１】
保持部材６は、外周面に雄ネジが形成されたボールネジ等の棒状部材から成り、ガイドパイプ１３内に保持されるとともに、駒部材９に形成された雌ネジと噛み合って組み付けられている。駒部材９は、図５に示すように、保持部材６を挿通させる挿通孔９ａと、ロータ８の所定部位と嵌合させる切欠き部９ｂとを有して構成されており、挿通孔９ａの内周面に保持部材６の雄ネジと噛み合う雌ネジが形成されている。
【００２２】
駒部材９は、ベアリングＢにて支持されることによりケースＣ内にて回転自在に保持されるとともに、プーリ７と一体化されている。かかるプーリ７には、駆動手段としてのモータＭ２の出力軸との間でベルト（Ｖベルト等）が懸架されており、当該モータＭ２の駆動によって回転可能とされている。而して、モータＭ２を駆動させると、プーリ７及び駒部材９が一体的に回転し、それに伴って保持部材６を上下に移動（上昇又は下降）させ得るようになっている。
【００２３】
尚、支持部ｆの上端部には、第２フレームＦ２が固定されており、この第２フレームＦ２にケースＣが固定されている。この第２フレームＦ２には、加圧蓋５の左右端部から上方に延設させたガイドバー１９をそれぞれ挿通させた挿通孔が形成されており、当該ガイドバー１９には、緩衝用のコイルスプリング２０が介装されている。これにより、保持部材６と共に加圧蓋５が上下動する際、ガイドバー１９にて案内させることができるとともに、上昇端近傍でコイルスプリング２０が圧縮されることにより、衝撃を吸収させることができる。
【００２４】
プーリ７より所定寸法上方に離間した部位には、押さえ板１１が取り付けられており、この押さえ板１１と駒部材９との間には、所定のバネ定数を有したバネ１０が配設されている。かかるバネ１０は、コイルスプリングから成り、加圧蓋５に対して所定圧力が付与されると、圧縮して変位し得るよう構成されている。即ち、加圧蓋５は、所定のバネ定数ｋを有したバネ１０を介して保持されており、バネ１０の圧縮寸法（即ち、変位ｘ）を検出すれば、バネ定数ｋに変位ｘを乗じる演算を行うことによって、加圧蓋５で付与する荷重が検出可能となっているのである。
【００２５】
ガイドパイプ１３は、その外周にバネ１０を挿入させて組み付けられるとともに、その下端が駒部材９と連結されるとともに、上端が台座１２に固定されている。而して、加圧蓋５に対して所定圧力が付与され、バネ１０を圧縮させつつ保持部材６が上方へ移動すると、ガイドパイプ１３と共に台座１２が上方に移動し得るようになっている。即ち、台座１２の移動量は、バネ１０の圧縮寸法（変位）と等しくなっているのである。
【００２６】
台座１２には、図６、７に示すように、バネ１０の変位（厳密には台座１２の上下動）に応じて摺動するラック１４が取り付けられており、ラック１４の摺動に応じて回転するピニオン１５（ラック１４に形成された歯に噛み合う歯車）が配設されている。ピニオン１５の略中心には、当該ピニオン１５と共に回転する回転軸Ｌが取り付けられているとともに、当該回転軸Ｌの一端に荷重検出手段としてのポテンショメータ１６が取り付けられている。このポテンショメータ１６は、ピニオン１５の回転量に応じた電気信号を出力可能なものであり、かかる電気信号によってラック１４及び台座１２の変位量、即ちバネ１０の変位（圧縮寸法）を電気的に検出することができる。
【００２７】
尚、回転軸Ｌの他端（ポテンショメータ１６が取り付けられた反対側の端部）には、指針１７ａが一体形成された回転体１７が取り付けられており、ピニオン１５の回転量に応じて表示板１８上で指針１７ａが移動するよう構成されている。かかる表示板１８には、目盛り１８ａが印刷等にて形成されており、指針１７ａの指す目盛りを読み取ることによって、加圧蓋５で付与する荷重を視認し得るようになっている。
【００２８】
ポテンショメータ１６は、図８に示すように、自動制御盤に配設されたＡ／Ｄ変換器２３と電気的に接続されている。かかる自動制御盤は、タッチパネル２２（例えば、液晶カラータッチパネル等）を具備しており、かかるタッチパネル２２に対する操作によって、揉捻のための時間（設定時間）、揉捻時に付与すべき荷重（設定荷重）等を予め設定し得るようになっている。
【００２９】
入力された設定事項は、タッチパネル２２にて表示可能とされているとともに、各種設定事項或いは計測値（設定時間、設定荷重、現在データ、動作指示及び運転状況等）を数値やグラフ等でタッチパネル２２にて表示可能とされており、設定状況等を一覧として視認させ得るよう構成されている。また、揉捻工程を複数の工程に分けて設定し、各工程にて各種設定（特に、設定時間や設定荷重）を行い得るようになっている。更に、茶葉の萎凋量や投入量に応じて、種々の設定荷重パターンを用意しておき、当該設定荷重パターンを選択することで任意設定を行わせるようにしてもよく、ユーザが行った設定をパターンとして記録するようにしてもよい。
【００３０】
更に、自動制御盤には、揉捻機で検出されたパラメータを入力して所定の演算等を施し、或いは揉捻機や投入側輸送機等に対して所定の指示を行わせるための制御部２４が配設されている。本実施形態においては、この制御部２４にて、ポテンショメータ１６（荷重検出手段）で検出された回転量からバネ１０の変位（圧縮寸法）を算出し得るとともに、当該変位とバネ定数とから加圧蓋５が付与する荷重を算出させている。尚、算出した荷重は、タッチパネル２２にて数値で表示させることができ、茶葉に対して実際に付与させた荷重を数値として認識し得るようになっている。
【００３１】
かかる制御部２４は、揉捻機に配設されたマイコン等から成る制御手段２１と電気的に接続されている。この制御手段２１は、駆動手段としてのモータＭ２（厳密にはモータＭ２を駆動させる駆動部）と電気的に接続されており、ポテンショメータ１６（荷重検出手段）で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるようにモータＭ２（駆動手段）の駆動を制御するよう構成されている。また、制御手段２１は、モータＭ１やシリンダＳ等の他のアクチュエータとも電気的に接続されており、それらを制御可能とされている。
【００３２】
ここで、本実施形態においては、図９に示すように、単一の自動制御盤に対して揉捻機が複数配設されるとともに、茶葉を計量しつつ各揉捻機に供給するための計量装置２７と、該計量装置２７からの茶葉を搬送する振動コンベアａ、垂直バケットコンベア２８、搬送コンベア２９〜３１等から成る投入側輸送機が設置されている。然るに、自動制御盤の制御部２４は、これら投入側輸送機の制御部２６と電気的に接続され、搬送のためのモータやシリンダ等のアクチュエータ２５を制御し得るようになっている。
【００３３】
然るに、計量装置２７で計量された茶葉は、振動コンベアａ及び垂直バケットコンベア２８にて搬送された後、搬送コンベア２９〜３１を選択的に駆動させることによって振り分けられて任意の揉捻機に供給されることとなる。尚、自動制御盤を各揉捻機にそれぞれ配設するようにしてもよい。また、図９中符号ｂは、各揉捻機の下部に配設され、揉盤１の取出蓋１ｂから落下した茶葉を搬送するための搬送手段（本実施形態においては振動コンベア）を示している。
【００３４】
例えば、揉捻の開始時には、制御部２４からの指示により、投入側輸送機による搬送を行わせる一方、制御手段２１にてモータＭ２の駆動を制御して加圧蓋５を上昇させ、揉捻鉢２に対する茶葉の投入を行わせるとともに、揉捻の終了時には、制御部２４からの指示により、シリンダＳを作動させて取出蓋１ｂを開放させて搬送手段ｂに茶葉を落下させて搬送し得るようになっている。これにより、茶葉の投入、揉捻及び搬出を自動的に行わせることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、揉捻鉢２への茶葉の投入過程において、加圧蓋５による茶葉に対する荷重の付与と当該加圧蓋５の上昇とを繰り返し行わせるよう制御手段２１による制御が行われるよう構成されている。即ち、加圧蓋５によって茶葉に荷重を付与させて嵩を小さくした後、当該加圧蓋５を上昇させて更に茶葉を投入させ、これを繰り返し行わせるよう制御手段２１による制御がなされるのである。この場合、加圧蓋５による茶葉に対する荷重の付与時には、投入側輸送機による茶葉の供給がなされないよう制御部２４から制御部２６に停止信号を送信するよう構成するようになっている。
【００３６】
これにより、１回の投入で揉捻鉢２内に収まらない嵩の大きな茶葉であっても複数回に分けて揉捻鉢２に投入させることができ、スムーズ且つ確実に揉捻鉢２に茶葉を自動的に投入させることができる。また、本実施形態においては、複数の揉捻機及び投入側輸送機に対して単一の自動制御盤にて制御可能とされるので、各装置の同期を容易且つ精度よく行わせることができる。
【００３７】
更に、本実施形態においては、制御手段２１によるモータＭ１の制御によって、揉捻鉢２への茶葉の投入時、加圧蓋５による茶葉に対する荷重の付与時（即ち、揉捻時）よりも当該揉捻鉢２を低速で回動させるよう構成されている。これにより、揉捻鉢２に投入した茶葉が周囲に飛散してしまうのを抑制することができる。また、茶葉の投入時に低速で揉捻鉢２を回動させることにより、茶葉の飛散を抑制しつつ当該揉捻鉢２内に対して略均等に茶葉を投入させることができる。尚、モータＭ１は、各揉捻機の操作盤等にて制御可能とされており、自動制御盤とは別個独立して上記制御を行わせることができる。
【００３８】
上記揉捻機によれば、制御手段２１によりポテンショメータ１６（荷重検出手段）で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるようにモータＭ２（駆動手段）の駆動を制御するので、揉捻鉢２内に配設されて上下方向に移動可能な加圧蓋５で付与する荷重を、容易且つ自動的に設定荷重とすることができる。加圧蓋５で付与する荷重を設定荷重とする制御は、揉捻中において常時行わせるもの、或いは揉捻工程を複数に分け、各工程の開始時（全ての工程の開始時若しくは特定の工程の開始時の何れも可能）に行わせるものの何れであってもよい。更には、加圧蓋５で付与する荷重を設定荷重とする制御は、複数に分けられた工程毎に設定された荷重となるように常時（一定間隔の時間おきも含む）行わせるもの、各工程へ移行するときだけ行わせるもの、特定の工程を常時行わせて当該特定の工程から他の工程へ移行するときだけ行うものの何れであってもよい。また、揉捻中における加圧蓋５で付与する荷重の変化を履歴として記憶しておき、次回からの揉捻時に反映させるようにしてもよい。
【００３９】
更に、上記実施形態によれば、加圧蓋５は、所定のバネ定数を有したバネ１０を介して保持されるとともに、荷重検出手段は、当該バネ１０の変位を検出することで当該加圧蓋５で付与する荷重を検出し得るので、より精度よく加圧蓋５で付与する荷重を検出することができ、茶葉に対して適切な揉捻を行わせることができる。特に、本実施形態においては、バネ１０の変位に応じて摺動するラック１４と、該ラック１４の摺動に応じて回転するピニオン１５とを具備するとともに、荷重検出手段は、当該ピニオン１５の回転量に応じた電気信号を出力可能なポテンショメータ１６から成るので、より精度よく且つ簡易な構成にて加圧蓋５で付与する荷重を検出することができる。
【００４０】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば本実施形態においては、加圧蓋５を保持するバネ１０がコイルスプリングで構成されているが、加圧蓋で付与する荷重に応じて変位可能な他の形態のバネ（例えば板バネ等）としてもよい。また、加圧蓋５を上下させる機構やバネの変位を検出する手段は、本実施形態のものに限定されず、他の形態のものであってもよい。例えば、バネの変位を検出する手段として、差動トランスを用いて電気信号に変換するものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
加圧蓋で付与する荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段で検出された荷重が予め設定された設定荷重と等しくなるように駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、且つ、加圧蓋は、所定のバネ定数を有したバネを介して保持されるとともに、荷重検出手段は、当該バネの変位を検出することで当該加圧蓋で付与する荷重を検出し得る揉捻機であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  揉盤
２  揉捻鉢
３  駆動軸
４ａ、４ｂ  従動軸
５  加圧蓋
６  保持部材
７  プーリ
８  ロータ
９  駒部材
１０  バネ
１１  押さえ板
１２  台座
１３  ガイドパイプ
１４  ラック
１５  ピニオン
１６  ポテンショメータ（荷重検出手段）
１７  回転体
１８  表示板
１９  ガイドバー
２０  コイルスプリング
２１  制御手段
２２  タッチパネル
２３  Ａ／Ｄ変換器
２４  制御部
２５  アクチュエータ
２６  制御部
２７  計量装置
２８  垂直バケットコンベア
２９〜３１  搬送コンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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