(57)【要約】【課題】魚や肉等の食品材料を容易に凍結保持及び凍結保持の解除ができる保持装置を提供すると共に前記保持装置を有効に利用したワイヤソーを提供する。【解決手段】被加工物１をその表面に保持する保持装置である。保持装置２は、被加工物１をその保持面に凍結保持する保持プレート３と、保持プレート３を冷却または加熱する冷却加熱手段４とを備えている。前記冷却加熱手段４は、被加工物１を保持する際には冷却加熱手段４で保持プレート３を冷却して該保持プレート３に被加工物１を凍結保持し、前記被加工物１の凍結保持を解除する際には冷却加熱手段４で保持プレート３を加熱して該保持プレート３に凍結保持された被加工物１の凍結保持を解除するようになっている。【選択図】図１
2015057971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物をその表面に保持する保持装置において、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の凍結保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートに凍結保持された前記被加工物の凍結保持を解除するように構成されていることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記冷却加熱手段は、ペルチェ素子で構成され、
前記ペルチェ素子には、冷却と加熱とを切替え自在な回路が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記被加工物は、食品材料であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項４】
複数の溝ローラ間にワイヤを掛け渡し、該ワイヤを一方向または往復走行させて、その走行するワイヤに保持装置に保持された被加工物を押し付けて切断するワイヤソーにおいて、
前記保持装置は、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートに凍結保持された前記被加工物の凍結保持を解除するように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
【請求項５】
前記被加工物は、食品材料であることを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー。
【請求項６】
被加工物をその表面に保持して搬送する保持装置において、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段と、
前記保持プレートを移動自在にする搬送機構とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートに凍結保持された前記被加工物の凍結保持を解除するように構成されていることを特徴とする保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に魚や肉の切り身を作製するのに適した保持装置及び切断された切り身等を搬送する保持装置に関する。また、前記保持装置を利用して、上記切り身を保持して切断するワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、魚体を切断するに当たり、加工用の載置板上に前記魚体を載置し、複数本の針で魚体を刺して保持すると共に前記載置板を負圧で吸引することで、魚体の保持を行なっている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この装置では、切断が完了した切り身は、魚体に押し出されてコンベア上に落下するようになっている。
【０００４】
また、魚肉片や肉片を回転する凍結用ドラムの表面に凍結保持し、この凍結用ドラムを回転させながら切断する装置も知られている（例えば特許文献２）。
【０００５】
この装置では、前記凍結用ドラム上で切断された切り身をこの凍結用ドラムから掻き取ってシュータに排出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９２５５号公報
【特許文献２】特表平９−５１００９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１のように魚体を針で刺して保持する方法は、魚体に針で刺した穴が開くため、切断後の被加工物の美観を損なう問題がある。また、特許文献１の装置では、切断後の切り身が魚体に押し出されてコンベア上に落下するようになっているため、次の工程で切り身の方向を揃える必要がある場合、別途切り身の方向を揃える作業が必要になり、手間を多く要する問題がある。
【０００８】
また、特許文献２の凍結保持方法は、被加工物を完全に冷凍して凍結用ドラム上に凍結保持しているが、この冷凍により被加工物を固定する方法は、被加工物の固定はできても、次に被加工物をテーブルから取り外す際にテーブルと固着して容易に被加工物を取り出すことができない問題がある。従って、特許文献２においては、切断後の被加工物を爪で掻き取って排出するようにしており、被加工物が損傷する問題がある。
【０００９】
さらには、凍結用ドラムが円柱状ドラムであるために、保持部分が大型化する問題がある。また、被加工物を平坦に保持できないため、切断加工方法に制限が生じる。
【００１０】
また、上記のように魚の刺身を切断する場合は、魚を完全に冷凍してしまうと、切断は容易であるが、その後の解凍により刺身の風味が損なわれてしまう問題があり、極力刺身を凍らせずに切断したいという要請がある。これは、魚だけでなく生で食する場合には、極力冷凍と解凍の回数を減らす方が好ましい。特に野菜においては冷凍し、解凍すると食品材料として使い物にならなくなるものもある。
【００１１】
さらには、魚の刺身を切断する際は、魚の切断部から適度の脂分が滲みだすことにより、切断面に適度な脂がのり、風味のある刺身が切り出されるとされるが、魚が冷凍されていると、脂の滲み出しがなくなり、風味のある刺身が得られない問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、魚、肉、野菜等の食品材料の加工に適し、前記食品材料の風味を損なわずに該食品材料を保持する保持装置を提供すると共にこれら食品材料の風味や美観を損なわずに切断するワイヤソーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、被加工物をその表面に保持する保持装置において、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の凍結保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートに凍結保持された前記被加工物の凍結保持を解除する構成を採用した保持装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記冷却加熱手段は、ペルチェ素子で構成され、前記ペルチェ素子には、冷却と加熱とを切替え自在な回路が接続されている構成を採用した請求項１に記載の保持装置である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記被加工物は、食品材料であることを採用した請求項１または２のいずれか１項に記載の保持装置である。
【００１６】
請求項４の発明は、複数の溝ローラ間にワイヤを掛け渡し、該ワイヤを一方向または往復走行させて、その走行するワイヤに保持装置に保持された被加工物を押し付けて切断するワイヤソーにおいて、
前記保持装置は、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートに凍結保持された前記被加工物の凍結保持を解除する構成を採用したワイヤソーである。
【００１７】
請求項５の発明は、前記被加工物は、食品材料である構成を採用した請求項４に記載のワイヤソーである。
【００１８】
請求項６の発明は、被加工物をその表面に保持して搬送する保持装置において、
前記被加工物をその保持面に凍結保持する保持プレートと、
前記保持プレートを冷却または加熱する冷却加熱手段と、
前記保持プレートを移動自在にする搬送機構とを備え、
前記冷却加熱手段は、
前記被加工物を保持する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを冷却して該保持プレートに前記被加工物を凍結保持し、
前記被加工物の保持を解除する際には前記冷却加熱手段で保持プレートを加熱して該保持プレートから前記被加工物の凍結保持を解除する構成を採用した保持装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被加工物を保持する保持プレートが冷却加熱手段で冷却されるので、被加工物表面に存在する水分が凍結され保持プレートに被加工物が保持される。また、保持プレートが加熱されることで、該保持プレートに保持された被加工物の凍結保持が解除されるので、容易に被加工物の脱着が行なえる。
【００２０】
また、前記冷却加熱手段にペルチェ素子を用い、冷却と加熱を切替える回路が接続されているので、瞬時に冷却と加熱を切替えることができ、被加工物の凍結保持及び凍結保持の解除が容易に行える。
【００２１】
また、被加工物に食品材料（例えば魚、肉、野菜、果実等）を用いることで、前記食品材料を保持装置に容易に凍結保持でき、その後の各種加工が容易に行える。
【００２２】
また、前記保持装置をワイヤソーの加工テーブルとして用いることで、例えば刺身などを前記加工テーブル上に凍結固定でき、ワイヤソーを用いて前記刺身などのスライスを的確に行うことができる。このように刺身などを凍結固定する場合、刺身全体を凍結させるのではなく、保持するのに最小限の表面の一部だけを凍結させれば、刺身自体の風味を低下させることなくスライスすることができる。
【００２３】
また、前記保持装置を例えば多関節ロボットのハンド部分に設けることでテーブル上に載置された被加工物をハンド部分の冷却により該ハンド部分に被加工物を凍結保持し、凍結保持状態で前記被加工物を所定の場所に搬送後、前記ハンド部分を加熱することで、被加工物の受け渡しを容易に行うことができる。このような保持装置を用いることで、前記ワイヤソーで切断した被加工物を容易に取り出し、次の工程のテーブル上に整列状態で載置することができるので、次の工程で被加工物を整列し直す必要がなくなり、作業時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】は、本発明の一実施形態を表す保持装置の右側面図である。
【図２】は、本発明に用いられるペルチェ素子及びこのペルチェ素子に組み込まれる回路図の一例を表す説明図である。
【図３】は、本発明の一実施形態を表す保持装置を組み込んだワイヤソーの概略斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の別の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について図１乃至図２に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態を表す保持装置の右側面図である。図１のように保持装置２は、被加工物１を載置保持する保持プレート３と、該保持プレート３と密接して設けられる冷却加熱手段４を少なくとも備える。また、前記冷却加熱手段４の下面には、冷却フィン５が下方に向けて設けられ、この冷却フィン５の下面には冷却ファン６が複数設けられている。
【００２７】
前記保持プレート３は、各種の材料の支持板を用いることができるが、前記冷却加熱手段４による冷却や加熱を円滑に行うために熱伝導性の良い金属材料が好ましく用いられる。本実施形態においては例えばアルミニウムを使用しているがこれに限定されるものではない。
【００２８】
前記被加工物１は、前記保持プレート３に載置された物を凍結させて保持させる点から、表面に水分を保有する食品材料（例えば魚、肉、野菜、果実）が好ましい。なお、本実施形態では、魚の切り身ブロック（刺身）を使用した例を挙げている。表面に水分を保有しない被加工物を保持させる場合は、被加工物の保持面に僅かな水分を付与すれば良い。
【００２９】
前記冷却加熱手段４は、冷却と加熱が即座に切替えできるようになっている。本実施形態においては、ペルチェ素子を使用しているがこれに限定されるものではなく、例えば、ヒーターと冷媒等を利用したクーラーを交互に配置するようにしても良い。前記保持装置２を小型化する意味では、ペルチェ素子を利用することが好ましい。
【００３０】
前記冷却加熱手段４の詳細について、図２に基づいて以下に説明する。なお、図２は、理解を容易にするため実際よりも誇張して描いてある。また、図中の矢印は熱の流れ方向を表している。
【００３１】
前記ペルチェ素子７は、金属板８にＮ型半導体９、Ｐ型半導体１０が接続され、前記Ｎ型半導体９とＰ型半導体１０の両方に接する金属板８の反対側の面にはそれぞれ金属板１１ａ、１１ｂが前記Ｎ型半導体９及びＰ型半導体１０のそれぞれに接続されて構成されている。
【００３２】
そして、前記保持プレート３（金属板８側）を冷却する場合は、直流電源の正極側をＮ型半導体９の金属板１１ａに接続し、直流電源の負極側をＰ型半導体１０の金属板１１ｂに接続する。
【００３３】
また、前記保持プレート３（金属板８側）を加熱する場合は、スイッチ１３、１４をそれぞれ図示と反対側に切替えて、直流電源の正極側をＰ型半導体１０の金属板１１ｂに接続し、直流電源の負極側をＮ型半導体９の金属板１１ａに接続する。前記スイッチ１３、１４は、同期して切替わるようになっている。なお、切替え回路には、適宜リレースイッチを設けて正極と負極の切替えを行うようにしても良い。
【００３４】
上記のように切替え回路１２を切替えることで前記保持プレート３は冷却または加熱が適宜切替えられるようになっている。なお、本発明においては、前記被加工物１を凍結させて保持することが主となるので、図２のように金属板１１ａ及び１１ｂは排熱側となる。すなわち、金属板１１ａ及び１１ｂは、前記保持プレート３から吸熱した熱で発熱するので、図１のように排熱を効率良く行うために金属板１１ａ及び１１ｂには冷却フィン５が好ましく設けられる。また、この冷却フィン５から効率的に排熱するために該冷却フィン５には、さらに冷却ファン６が取り付けられている。
【００３５】
なお、食品材料の保持装置として用いる場合は、食品材料への凍結、加熱の影響を極力少なくするために、凍結温度、加熱温度は、保持できるあるいは保持を解除できる最低限の温度にしておくことが好ましい。この温度制御は、適宜電流を調整して行なうようにすれば良い。
【００３６】
上記保持装置２は、好ましくは食品材料の各種加工に好ましく用いることができ、さらには食品材料の切断加工装置の保持テーブルに好ましく使用できる。
【００３７】
次に、本発明の保持装置２を切断加工装置の一実施形態であるワイヤソーに適用した実施例について図３に基づいて説明する。
【００３８】
図３は、本発明のワイヤソー１の一実施形態を表す概略斜視図である。
【００３９】
前記ワイヤソー１は、機枠２１に軸支された揺動軸２３に軸止された支持枠２２と、前記支持枠２２に軸支されたプーリ２４ａ、２４ｂと、前記プーリ２４ａ、２４ｂに掛け渡されると共に図示しないワイヤ走行機構により一方向走行または往復走行が自在なワイヤ２５と、前記支持枠２２の下方に設けられた保持装置２と、前記保持装置２の下方に設けられ前記保持装置２の昇降動と水平動を可能にする支持台２８とを含んでいる。
【００４０】
前記支持枠２２は、機枠２１に軸支された揺動軸２３の前端に軸止されている。また、前記揺動軸２３の後端は機枠２１の裏側で図示しないモータの軸に接続されている。従って、前記支持枠２２は、前記モータを駆動することにより、揺動軸２３を軸芯として揺動するようになっている。前記支持枠２２の揺動により前記プーリ２４ａ、２４ｂ間に掛け渡されたワイヤ２５が揺動円弧運動するようになっている。
【００４１】
前記プーリ２４ａ、２４ｂは、ウレタンやポリエチレン材料等からなる樹脂で構成され、外周部分に溝が形成されている。本実施形態においては１本溝が形成されているが、適宜複数本の溝が形成されたプーリまたは多溝ローラを用いても良い。また、前記プーリ２４ａ、２４ｂは、前記支持枠２２に回動自在に軸支されている。本実施形態においてはワイヤ２５の掛け渡し本数が１本であるため、前記プーリ２４ａ、２４ｂには駆動源を設けておらず、前記両プーリ２４ａ、２４ｂは、ワイヤ２５の走行に追従して回動するようになっている。なお、ワイヤ２５の巻回し本数が増える場合は適宜、プーリ２４ａ及び／または２４ｂに駆動源を設けるようにすれば良い。
【００４２】
前記ワイヤ２５は、図示省略するが、一端が繰出しリールに巻回されており、この繰出しリールから繰出されたワイヤ２５が、複数のワイヤプーリを経由して適宜の張力機構に導かれ、所定の張力が付与された後、プーリ２４ａ、２４ｂに掛け渡される。前記ワイヤ２５は、図示省略するが、プーリ２４ａ、２４ｂから適宜の張力機構に導かれた後、複数のプーリを経由して巻取りリールに巻き取られるようになっている。前記ワイヤ２５を往復走行させる場合は、上記繰出しリールと巻取りリールが反転切替えされることでワイヤ２５が往復走行するようになっている。
【００４３】
前記保持装置２は、前記支持枠２２の下方に設けられている。前記保持装置２の構成は、前記第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。前記保持装置２は、ワイヤソー２０の図示しない機台と平行に水平動自在に設けられた支持台２８上に設けられている。前記支持台２８は、下面にナット部材３０が固定されており、このナット部材３０は、機枠２１の前後方向に延設されたボールネジ２９に螺合している。前記ボールネジ２９の一端にはモータ３１が接続され、このモータ３１を駆動することで前記支持台２８は前後方向に移動自在になっている。前記モータ３１は、図示しない機台に固定されている。
【００４４】
また、前記支持台２８上には昇降モータ２６が立設され、この昇降モータ２６のモータ軸には、上下方向に立設されたボールネジ２７が接続されている。前記保持装置２の下面には、図示しないナット部材が設けられ、このナット部材が前記ボールネジ２７と螺合することで前記保持装置２は昇降モータ２６の駆動により昇降するようになっている。また、前記保持装置２は、被加工物１の搬入取出し位置となるワイヤ２５から離間した下降位置と被加工物１をワイヤ２５に押し付けて切断加工する上昇位置とが移動自在になっている。
【００４５】
以上が、本発明の第２の実施形態に係るワイヤソー２０の構成であり、次にこのワイヤソー２０を用いて被加工物１を切断する切断方法について以下に説明する。なお、本実施形態においては、芯線ワイヤに電着またはレジンでダイヤモンド砥粒が固定された固定砥粒ワイヤを用いている。
【００４６】
まず、被加工物１を保持装置２に載置し、図２のように前記ペルチェ素子７の金属板８が吸熱側となるように切替え回路１２を切替えて被加工物１を凍結固定する。この時、被加工物１は、前記ペルチェ素子７に接した一部の表面部分のみが凍結している。続いてワイヤソー２０を駆動することでワイヤ２５を一方向走行または往復走行させる。なお、この時、適宜支持枠２２を揺動させることで、ワイヤ２５を円弧状に走らせることができ、包丁等の刃物での切断と同様の効果が得られる。
【００４７】
続いて、前記保持装置２を昇降モータ２６の駆動で上昇させて、プーリ２４ａ、２４ｂ間に掛け渡されたワイヤ２５に被加工物１を押し付けて、前記被加工物１を切断する。この時、ワイヤ２５は、保持プレート３に形成された溝に逃げることで保持プレート３は傷付かないようになっている。
【００４８】
前記被加工物１が所定のサイズに切断されると、前記昇降モータ２６により保持装置２を下降させて、ワイヤ２５から退避させた後、前記モータ３１を駆動することで前記支持台２８を図示手前方向に所定量移動させる。この後、上記工程を繰り返しながら、被加工物１を複数枚に切断する。切断された被加工物１は、次に説明する本発明の第３の実施形態の保持装置となる多関節ロボット３５によって１枚ずつ取り出されるようになっている。
【００４９】
次に本発明の第３の実施形態の保持装置となる多関節ロボット３５について、図４（ａ）及び（ｂ）に基づいて以下に説明する。
【００５０】
図４（ａ）のように前記多関節ロボット３５は、回動自在のロボットベース上に伸縮自在のロボットアームが複数設けられて構成され、前記ロボットアームの先端にロボットハンド３６が設けられている。
【００５１】
前記ロボットハンド３６の先端部には、鉛直方向と平行に保持装置３７が設けられている。前記保持装置３７は、前記保持装置２と同様にペルチェ素子７と、切替え回路１２とが設けられた構成になっており、基本的に前記保持装置２と同様の構成になっている。なお、前記保持装置３７に用いられる保持プレートは、切断加工された被加工物１を保持し易いように前記保持装置２よりもコンパクト化されている。また、前記保持装置３７上では加工は行わないため、保持プレート上に溝を設ける必要はない。
【００５２】
次に前記多関節ロボット３５での前記被加工物１の搬送動作について以下に説明する。
【００５３】
図４（ａ）は、被加工物１の切断が完了した状態から、前記切断された被加工物１を１枚ずつ取り出す場合の状態を表したものである。
【００５４】
前記多関節ロボット３５のロボットベースを駆動してロボットハンド３６を被加工物１に接近させ、ペルチェ素子７の保持プレート面を冷却する。続いて保持装置３７を取り出したい被加工物１に接触させることで保持装置３７に被加工物１を凍結保持する。なお、この時、保持装置２は保持を予め解除しておくか、保持装置３７で被加工物１を保持するとほぼ同時に切替え回路１２を切替えて保持プレート３を加熱して保持装置３７で切断された被加工物１を１枚受け取る。
【００５５】
次に図４（ｂ）のように多関節ロボット３５を旋回させ、テーブル３８上に前記保持装置３７で保持された被加工物１を搬送し、前記保持装置３７の切替え回路１２を切替えて保持プレートを加熱することで凍結保持を解除して被加工物１をテーブル３８上に載置する。
【００５６】
以上が、本発明の保持装置やワイヤソーの一実施形態であるが、本発明はこれらに限定されず、発明の範囲内で適宜変更できる。例えば保持プレート３の形状は、保持するものの形状に合わせて各種のものが利用できる。
【００５７】
また、保持装置２、３７ではペルチェ素子７を用いたが、ペルチェ素子７に代えて冷却、加熱が可逆的に切替えることができるものであれば各種のものが利用できる。
【００５８】
また、上記ワイヤソーの保持装置として上下動、水平動の他に回転方向に移動するようにすることもできる。さらに、各種方向に保持装置を傾動可能にすれば、切断する方向も各種の方向に設定でき、刺身等に適した斜め方向への切断も可能になる。
【００５９】
また、カメラ等で被加工物の形状を認識し、自動的にワイヤソーのワイヤと切断位置を調整できるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１    刺身（被加工物）
２    保持装置
３    保持プレート
４    冷却加熱手段
５    冷却フィン
６    冷却ファン
７    ペルチェ素子
８    金属板
９    Ｎ型半導体
１０    Ｐ型半導体
１１ａ  金属板
１１ｂ  金属板
１２    切替え回路
１３    スイッチ
１４    スイッチ
１５    直流電源
２０    ワイヤソー
２１    機枠
２２    支持枠
２３    揺動軸
２４ａ  プーリ
２４ｂ  プーリ
２５    ワイヤ
２６    昇降モータ
２７    ボールネジ
２８    支持台
２９    ボールネジ
３０    ナット部材
３１    モータ
３５    多関節ロボット（搬送機構）
３６    ロボットハンド
３７    保持装置
３８    テーブル
【図１】
2015057971.tif 000003
【図２】
2015057971.tif 000004
【図３】
2015057971.tif 000005
【図４】
2015057971.tif 000006