(57)【要約】【課題】食肉用家畜屠体の骨付き肉の除骨装置において、筋入れ工程を自動化して作業能率を向上させ、かつミートセパレータによる肉引き剥し工程を簡素化し短縮する。【解決手段】骨付き肉の露出した首部を把持懸架する懸架装置と、該懸架装置の下方に位置し、骨付き肉を挟持する孔をもつミートセパレータとを有し、該懸架装置に懸架された骨付き肉の肉部位を該ミートセパレータで引き剥がす脱骨装置において、懸架装置１の骨付き肉ｗの懸架位置とミートセパレータ３１の間に配設されたカッタ３３と、懸架装置１の引き上げ手段３０と、懸架装置１とミートセパレータ３１を同期回転させる回転手段３０３，３１３とを備え、骨付き肉ｗを把持懸架した懸架装置１を、引き上げ手段３０で引き上げながら、該回転手段でミートセパレータ３１と同期して回転させることで、骨付き肉ｗの腱をカッタ３３でらせん状にカットした後、ミートセパレータ３１で剥ぎ取る。【選択図】図１４
2008099573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出した首部を把持して懸架された骨付き肉を、該骨付き肉の懸架位置の下方に設けられ押し広げられると内径寸法が弾性的に増大する孔を有するミートセパレータに挿通し、引き抜くことで肉を剥ぎ取る骨付き肉の脱骨方法において、
前記懸架した骨付き肉を懸架方向に移動させながら回転させて、該骨付き肉の把持部位と前記ミートセパレータの間に設けたカッタで該骨付き肉の腱の部位をらせん状にカットした後、該ミートセパレータで剥ぎ取ることを特徴とする骨付き肉の脱骨方法。
【請求項２】
骨付き肉の露出した首部を把持して懸架する懸架装置と、該懸架装置の下方に位置し、押し広げられると内径寸法が弾性的に増大する孔を有するミートセパレータとを有し、該懸架装置に懸架された骨付き肉の肉部位を該ミートセパレータで引き剥がす骨付き肉の脱骨装置において、
前記懸架装置の骨付き肉懸架位置と前記ミートセパレータの間に配設されたカッタと、
該懸架装置を引き上げる引き上げ手段と、
該懸架装置と該ミートセパレータを同期して回転させる回転手段と、を備え、
該骨付き肉を把持して懸架した懸架装置を、該引き上げ手段で引き上げながら、該回転手段によって該ミートセパレータと同期して回転させることで、該骨付き肉の腱の部位を前記カッタでらせん状にカットした後、該ミートセパレータで剥ぎ取ることを特徴とする骨付き肉の脱骨装置。
【請求項３】
前記カッタに該カッタを覆うカッタガードを併設し、該カッタガードを前記骨付き肉の表面から離れる方向に移動することで、該カッタの刃の露出長さを調整することを特徴とする請求項２記載の骨付き肉の脱骨装置。
【請求項４】
前記骨付き肉が食肉屠体のうで部位であって、
前記懸架装置が一部を露出させた前腕骨を把持して懸架し、該うで部位の前腕骨部の肉を剥ぎ取った後に、該懸架装置に敷設され該うで部位の上腕骨部を把持する把持装置を備えることで、前腕骨と上腕骨の間の関節の脱臼を防止することを特徴とする請求項２又は３記載の骨付き肉の脱骨装置。
【請求項５】
前記食肉屠体のうで部位を前記懸架装置に懸架した状態での、該うで部位の懸架位置から最下部までの長さを計測する計測手段と、
該うで部位を前記懸架装置に懸架した状態での該うで部位の懸架位置から最下部までの長さに応じて前記引き上げ手段による引き上げ量と前記カッタガードの移動量を決めた複数の設定プログラムと、
前記計測手段の計測結果に基づき、前記複数の設定プログラムの中から対応するプログラムを選定する手段と、を備え、
該選定されたプログラムに従って該引き上げ手段の引き上げ量及びカッタガードの移動位置を制御することで、該うで部位の個体差に対応した脱骨を行うことを特徴とする請求項４記載の骨付き肉の脱骨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食肉用家畜屠体のうで部位又はもも部位等の骨付き肉の自動脱骨方法及び装置に適用されて好適であり、本発明により筋入れ工程を自動化可能にし、かつミートセパレータによる肉引き剥し工程を容易にすることにより、脱骨処理を効率化することができる。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者等は、先に半自動化した豚もも部位の除骨機と該除骨機を用いた豚もも部位の除骨方法を提案している（特許文献１；特開２０００−１０６８１８号公報）。
この除骨装置は、ワークの足首部を搬送チェーンに取り付けられて移動するクランパで把持し懸垂して搬送しながら前処理工程、下腿骨除骨工程及び大腿骨除骨工程を行なうようにしたものである。
【０００３】
前処理後の自動化された工程では、各ステーションにおいてワークをクランパで宙吊り状態としながらミートセパレータで骨に付着した肉を引き剥しながらカッタ機構により下腿骨又は大腿骨の周回りに筋入れを行い、骨に付着した肉、腱等の生体組織を切断し、除々に肉の分離を行なっていく。この筋入れは、該カッタ機構に対してワークを所定の角度で回転可能とし、骨の長手方向の所定位置で骨の周回りにカッタを入れ、該生体組織を切断できるようにしている。
【０００４】
また本願発明者等は、先に食肉用家畜屠体のうで部位・かた肉ロース部の脱骨装置を提案している（特許文献２；再公表特許公報ＷＯ２００４／０６８９５３号）。この装置は、前処理として、かたロース部及びスペアリブの分割除去と、前腕骨の脱骨をした後、上腕骨と肩甲骨周りの筋入れを行い、このように最大限の前処理をした後、肩甲骨の引き剥がし（肩甲骨脱骨）と上腕骨の自動脱骨のみの必要最小限の脱骨処理を行うようにして、省スペースとコスト低減を図った中小処理工場向きの食肉脱骨装置である。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１０６８１８号公報
【特許文献２】再公表特許公報ＷＯ２００４／０６８９５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された脱骨方法では、下腿骨や大腿骨の筋入れ工程を人手に頼っており、また特許文献２の開示された除骨機では、上腕骨と肩甲骨周りの筋入れを人手に頼っており、ともに自動化率はそれほど高くない。これらもも部位及びうで部位の骨の表面に沿って長手方向に切断する筋入れは、骨に沿ってかつ骨に刃を食い込ませないように切断刃を操作する必要があり、かつ骨の形状が曲がりやねじれがある複雑な３次元曲線をしているため、筋入れの奥行きを適正に保って肉を傷付けることなく骨の形状に沿って筋入れする作業を自動化することは従来困難であった。
【０００７】
また特許文献１に開示された除骨装置による除骨工程は、ミートセパレータの挟持部に肉が詰まるのを避けるために、ミートセパレータによる引き剥し工程を細分化し、１回の引き剥しストロークを短くして何度も挟み直す必要があり、ミートセパレータとカッタとワークの引き上げ装置の組み合わせを何組も必要とし、装置が大掛かりとなり、また多数の工程を要し、時間もかかっていた。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、食肉用家畜屠体のうで部位、もも部位等の骨付き肉の除骨装置において、従来人手で行なっていた筋入れ工程を自動化して作業能率を向上させ、かつミートセパレータによる肉引き剥し工程を簡素化し短時間で行なえるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、本発明の骨付き肉骨付き肉の脱骨方法は、
露出した首部を把持して懸架された骨付き肉を、該骨付き肉の懸架位置の下方に設けられ押し広げられると内径寸法が弾性的に増大する孔を有するミートセパレータに挿通し、引き抜くことで肉を剥ぎ取る骨付き肉の脱骨方法において、
前記懸架した骨付き肉を懸架方向に移動させながら回転させて、該骨付き肉の把持部位と前記ミートセパレータの間に設けたカッタで該骨付き肉の腱の部位をらせん状にカットした後、該ミートセパレータで剥ぎ取るようにしたものである。
【００１０】
また前記本発明方法を実施するための本発明装置は、
骨付き肉の露出した首部を把持して懸架する懸架装置と、該懸架装置の下方に位置し、押し広げられると内径寸法が弾性的に増大する孔を有するミートセパレータとを有し、該懸架装置に懸架された骨付き肉の肉部位を該ミートセパレータで引き剥がす骨付き肉の脱骨装置において、
前記懸架装置の骨付き肉懸架位置と前記ミートセパレータの間に配設されたカッタと、
該懸架装置を引き上げる引き上げ手段と、
該懸架装置と該ミートセパレータを同期して回転させる回転手段と、を備え、
該骨付き肉を把持して懸架した懸架装置を、該引き上げ手段で引き上げながら、該回転手段によって該ミートセパレータと同期して回転させることで、該骨付き肉の腱の部位を該カッタでらせん状にカットした後、該ミートセパレータで剥ぎ取るように構成したものである。
【００１１】
かかる構成により、骨付き肉の腱の部位をらせん状にカットするため、腱等が強固に張り付いた関節部においても腱、肉等の生体組織を確実に切断することができる。また骨付き肉をらせん状にカットしながら引き上げ、ミートセパレータで肉部位を剥ぎ取るようにしているので、骨が挿入されたミートセパレータの穴に肉が詰まることもなく、１回の連続した動作で骨周囲の筋入れと肉部位の引き剥しを同時に行なうことができる。
【００１２】
本発明装置において、カッタに該カッタを覆うカッタガードを併設し、該カッタガードを前記骨付き肉の表面から離れる方向に移動することで、前記カッタの刃の露出長さを調整するようにするとよい。骨付き肉を引き上げながらカットするため、切り込み量が多くなると、カッタにせん断力が働き、破損する可能性がある。これを回避するため該カッタガードを設けるとよい。
【００１３】
該カッタガードを設けることにより、カッタの刃先露出長さを調整可能なため、カッタの切り込み量を規制することができる。関節部の切断時など大きな切断力を必要とするときは、カッタガードを後退させて切り込み量を増やすようにする。このようにカッタの必要な切断力に応じて切り込み量を調整できるため、カッタの破損を防止しながら、骨の関節部など大きな切断力を必要とする箇所でも円滑な筋入れが可能になる。
【００１４】
また本発明装置において、骨付き肉が食肉屠体のうで部位であって、該うで部位を脱骨する場合に、懸架装置に該うで部位の上腕骨部を把持する把持装置を備えるようにするとよい。該懸架装置が一部を露出させた前腕骨を把持して懸架し、うで部位の前腕骨部の肉を剥ぎ取った後に、把持装置により上腕骨部を把持すれば、前腕骨と上腕骨の間の関節の脱臼を防止することができる。
【００１５】
また本発明装置において、食肉屠体のうで部位を懸架装置に懸架した状態での、該食肉屠体のうで部位の懸架位置から最下部までの長さを計測する計測手段と、うで部位を懸架装置に懸架した状態での該うで部位の懸架位置から最下部までの長さに応じて前記引き上げ手段による引き上げ量と前記カッターガードの移動量を決めた複数の設定プログラムと、計測手段の計測結果に基づき、前記複数の設定プログラムの中から対応するプログラムを選定する手段と、を備え、該選定されたプログラムに従って引き上げ手段の引き上げ量及びカッターガードの移動位置を制御することで、該うで部位の個体差に対応した脱骨を行うように構成することができる。
【００１６】
かかる構成によって、該うで部位の個体差に対応してらせん状の筋入れラインとカッタの切り込み量を選定できるので、各骨付き肉の大きさに合った正確な筋入れラインと切込み量を設定できる。従ってうで部位に対して、常に骨の残留する肉を減らし肉の歩留まりを向上できるとともに、カッタに余分なせん断力がかからない円滑な切断を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、骨付き肉の腱の部位をらせん状にカットするため、骨に強固に張り付いた腱も確実に切断することができる。またらせん状に連続的にカットしながらミートセパレータで肉部位を引き剥すことにより、骨を挿入するミートセパレータの孔に肉が詰まることもなく、１回の連続した動作で骨周囲の筋入れと肉部位の引き剥しを同時に行なうことができる。
これによって骨の脱骨処理時の筋入れを自動化でき、かつ肉の引き剥し処理を１回の連続した動作で短縮化できるので、作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
図１〜図１８は、本発明を豚うで部位の脱骨処理に適用した第１実施形態に係る。
（実施形態１）
【００１９】
図１は第１実施形態の全体構成図、図２は豚枝肉から脱骨対象となる豚うで部位に加工するまでの工程を示す工程図、図３は該豚うで部位の前処理を示す説明図である。図１において、豚うで部位（以下「ワーク」という）ｗは、図３に示す前処理を施された後、前腕骨で形成される足首部ｄをクランプ装置１で把持懸垂され、クランプ装置１は、搬送路２上を第１ステーション１ＳＴから第３ステーション３ＳＴまでの各ステーションにタクト送りされる。
【００２０】
ワークｗは、第１ステーション１ＳＴから第３ステーション３ＳＴまでの処理で前腕骨ｚ及び上腕骨ｊが分離され、豚うで肉ｍが肩甲骨ｋとともにローラコンベア３１６上に落とされ、ローラコンベア３１６から第４ステーション４ＳＴのベルトコンベア４０上に移送されて、第４ステーション４ＳＴから第６ステーション６ＳＴに連続的に配置されたベルトコンベア４０，５０及び６０上に載置された状態で肩甲骨ｋの脱骨処理がなされる。
【００２１】
図２に示すように、ワークｗは、豚屠体を左右に縦方向に背割り半截した豚枝肉ｅから第４肋骨と第５肋骨間を分離線ａで分割された豚かた部位ｃより頚椎ｂ、かたロースｌ及び肋骨ｒを含むスペアリブｓを取り除いた部位であり、足首部ｄを含む前腕骨ｚ、上腕骨ｊ及び肩甲骨ｋを有する。なお肩甲骨ｋの端部には肩甲軟骨ｎが付着している。
ワークｗをクランプ装置１に把持する前に、図３に示すように、前処理として前腕骨ｚの筋入れを行ない、クランプ装置１を把持させるための窪みを形成するとともに、後工程の脱骨処理を容易にする。この筋入れは、尺骨体側面を切り開く筋入れライン３と、肘頭周りを切り開いて肘頭をえぐり出す筋入れライン４と、尺骨体表面を切り開く筋入れライン５と、橈骨体表面を切り開く筋入れライン６とからなる。
【００２２】
人手による前処理工程は以上であり、この後の工程はすべて機械により自動化され、作業員の負荷を軽減するとともに、作業工程を容易にすることができる。本実施形態は全部で６ステーションで構成されており、第１ステーション１ＳＴから第３ステーション３ＳＴまでは豚うで部位ｗをクランプ装置１に懸垂した状態で処理を行い、第４ステーション４ＳＴから第６ステーション６ＳＴまではベルトコンベア上で搬送しながら処理を行う。クランプ装置１は、搬送路２を形成するチェーンに固定された搬送用爪により、インダクションモータを用いて、第１〜第３ステーション間の各ステーションにタクト送りされる。
【００２３】
ワークｗの除骨工程において、大きさの異なるワークに対し安定した処理を行うためには、その個体差を測り適切な位置に筋入れを行なう必要がある。そこで第１ステーション１ＳＴにおいては、筋入れ動作を始める前に、ワークｗの全長を計測する。この計測方法を図４により説明する。図４に示すように、ワークｗを挟んで互いに対峙する投光側光電センサ１１ａと受光側光電センサ１１ｂを設け、ワークｗを懸垂したクランプ装置１をサーボモータを用いた昇降ユニット部１３（図５参照）により上昇させ、受光側光電センサ１１ｂが投光側光電センサ１１ａからの光信号を受け取った瞬間の上昇値を検知する。
【００２４】
図５は本実施形態の制御系を示すブロック線図である。図５において、コントローラ１００のワーク長検出手段１０１で、前記上昇値及びクランプ装置１の原点位置と光電センサ１１ａ、１１ｂの設置高さとの高低差から、ワークｗのクランプ装置１によるクランプ位置から最下部までの長さ（以下「ワーク長」という。）を演算するようにしている。この操作により、後述するようにワークｗの大きさの個体差に起因した筋入れ位置の誤差を解消し、正確な筋入れを行なうことができる。
【００２５】
次に前腕骨ｚの筋入れを行う。前記計測ステップ終了後、クランプ装置１を昇降ユニット１３により再び原点位置に下降し、後述する図１４に示すミートセパレータ３１０，３１０に類似した固定装置で両側から前腕骨ｚ付近のワークｗを挟み込み、ワークｗの左右の揺れを押さえる。その状態で、計測したワーク長に対応したクランプ装置１の引き上げを行なう。ワークｗを引き上げながら垂直方向に配置された図示しない丸刃カッタを用いて前腕骨ｚを両側面から骨面に沿いながら下方向に筋入れを行なう。即ち図４中の矢印１４で示す筋入れを行なう。以上の動作により、前腕骨部分の筋入れを行なう。
【００２６】
クランプ装置１の引き上げ量は、図５に示すように、ワーク長検出手段１０１で検出したワーク長に基づいてクランプ装置１を昇降させる昇降ユニット１３のサーボモータを制御して引き上げ量を決定する。
このように前記計測ステップで計測したワーク長に基づいてクランプ装置１の引き上げ量を調整しているので、ワーク長の個体差に起因した筋入れ位置の誤差を解消することができる。
【００２７】
次に肩甲骨ｋの表面に付着した薄肉部を肩甲骨表面から剥がす筋入れを行なう。前記固定装置でワークｗの揺れを防止した状態で、図１に示す６軸垂直多関節ロボットアーム１５の先端に取り付けられた薄板状のカッタツール１６を用いて肩甲骨表面の薄肉部ｍ１を引き剥がす筋入れを行なう。図６に示すように、該カッタツール１６は、厚さ１ｍｍの焼入れしたステンレス鋼からなり、弾性変形可能な性質を有する。カッタツール１６の刃先端を骨に突き当てるような角度で切り込んでも、骨に食い込む前に刃全体がしなるようになっているため、必要以上に骨に切り込むことがない。
【００２８】
かかる構成のカッタツール１６を図６に示す動作（１）から動作（２）のように前進させて薄肉部ｍ１に挿入し、肩甲骨ｋの表面に突き当てる。カッタツール１５を肩甲骨ｋの表面に当てさらに押し込むと、動作（３）に示すようにその柔軟性によりしなり、その結果肩甲骨ｋに食い込むことなく、骨と肉の間に切り込ませることができる。その後動作（４）に示すように肩甲骨kの表面に沿って薄肉部ｍ１を剥がすことができる。またカッタツール１６はその柔軟性により凹凸のある肩甲骨表面に密着して沿うことが可能となる。
これによって肩甲骨表面に残留する肉を減らし、歩留まりの良い安定した筋入れが可能になる。
【００２９】
図５において、コントローラ１００では、ワーク長に応じて設定された複数の切断動作プログラム１０２が記憶されており、使用プログラム選別手段１０３でワーク長の検出結果に応じて該検出結果に対応した切断動作プログラムを選出する。選出された切断動作プログラムによってロボットアーム１５に設けられたカッタツール駆動装置１７を駆動し、カッタツール１６を動作させる。
これによってカッタツール１６の動作軌跡を確実に描くことができ、ワークｗのワーク長の個体差に起因した動作軌跡のずれを解消できて、肩甲骨ｋに残留する肉量を減らし、歩留まりの良い安定した筋入れ動作を可能とする。
なおロボットアーム１５にサーボ系ゲイン可変機能を設けることにより、ロボットアーム１５の各軸におけるサーボ剛性（ゲイン）を弱め、反力を軽減することができる。これによってワークｗ及びカッタツール１６への過負荷を軽減させることができる。
【００３０】
次にワークｗを第２ステーション２ＳＴにタクト送りし、上腕骨ｊ表面への筋入れを行なう。この筋入れラインは、図１２の矢印２１で示すように、前腕骨ｚと上腕骨ｊの間のひじ関節下の筋を切る動作、及び上腕筋溝から三角筋粗面の筋入れ動作を行なうものである。またこの筋入れは、図１に示すように、６軸垂直多関節ロボットアーム２２にカッタツール２４を取り付けて行なうが、図５に示すように、使用プログラム選別手段１０３で第１ステーションで計測したワーク長に対応する切断動作プログラムを選出し、この選出された切断動作プログラムに従ってカッタツール２４の駆動装置２３を駆動する。    
【００３１】
使用するカッタツールとしては、例えば特開２００４−３２１０３２号公報に開示された、振動刃を用いたカッタガイド付きのカッタツールを用いることができる。このカッタツールは、カッタツールにカッタガイドをカッタツールと相対移動可能に併設し、該カッタガイドが骨に接触したことを検知し、この検知信号を受けてカッタツールを作動させ、カッタツールの刃先部を骨の表面に沿って移動させながら、骨の表面に付着している肉を切断するようにしているので、該骨が複雑な形状をしていても、切断中、該骨の位置を正確に検知できて、骨の表面形状に沿って肉を切断できる利点がある。
またこのカッタツールでは、該カッタガイドで肉に張力を付加しながら切断するので、切断性能が向上するとともに、該カッタガイドの存在により骨にカッタツールの刃先が食い込まない利点がある。
【００３２】
またこの筋入れステップには次のような構成の筋入れ装置を用いることができる。図７は該筋入れ装置の立面図、図８は同じく平面図、図９は該筋入れ装置のカッタツールの側面図である。図７〜図９において、６軸垂直多関節ロボットアーム２２の先端部２２ａにカッタツール２４を取り付け、カッタツール２４を動作させる。このカッタツールの場合でも検出されたワーク長に応じて、使用プログラム選別手段１０３で設定された切断動作プログラム１０２の中からワークｗに対応する切断動作プログラムを選出する。この選出された切断動作プログラムに従ってカッタツール駆動装置２３がカッタツール２４を動作させる。
【００３３】
カッタツール２４の構造は、基台２４２と、基台２４２に揺動可能に支持された揺動軸２４０と、揺動軸２４０に対してカッタ進行方向ｆに対して後退する方向にオフセットした位置に取り付けられたナイフ状のカッタ２４１とからなる。なおカッタ２４１は鋭角のＶ字形断面をなし、両面で切断機能をもつ。
カッタ２４１の切り込み角度ｇを決定する揺動軸２４０をカッタ２４１よりもロボットアーム２２側に位置させることにより、カッタツール２４を動作させる力を与えるポイントが実際に骨、肉等と接触するカッタ２４１よりもカッタ進行方向ｆ側に先行することにより、カッタ２４１が骨の表面に沿って移動しやすくなる。
【００３４】
またカッタ２４１の基台２４２は、スライド機構２４３によりカッタ進行方向ｆに対して直角方向にスライド可能に構成されている。即ちスライド機構２４３は、ロボットアーム２２の先端部２２ａに対してカッタ進行方向ｆと直交する方向に固定された長尺の基台２４４と、基台２４４上に基台２４４に沿って取り付けられたリニアガイドレール２４５と、リニアガイドレール２４５の上方に基台２４４に取り付けられたリニアガイドバー２４６とからなる。基台２４２は、リニアガイドレール２４５及びリニアガイドバー２４６に摺動自在に嵌合し、かつ基台２４２の両側のリニアガイドバー２４６の周囲にはコイルバネ２４７が装着されて、基台２４２がリニアガイドレール２４５及びリニアガイドバー２４６の中央に位置するように該コイルバネ２４７の弾性力が付勢されている。
【００３５】
これによってカッタ２４１は、カッタ進行方向ｆと直交する矢印ｏ方向に往復動可能であるとともに、カッタ２４１の切り込み角度ｇを揺動軸２４０を中心に可変となるように構成されている。これによって骨の太さ、長さのバラツキに対応して骨表面に当たるカッタ２４１の位置及び切り込み角度に柔軟性をもたせることができる。
【００３６】
前述のように筋入れカットする際のカッタツール２４の切断動作は、ワーク長によって複数の切断動作プログラムが用意されており、ワーク長に合った切断動作プログラムを選定することができるが、ワークｗの骨の長さ、太さ、関節位置などの個体差に基づく微小な誤差が生じることは免れない。この誤差を吸収するための微調整は、前述のスライド機構２４３によるカッタ２４１の位置調整と揺動軸２４０によるカッタ２４１の切り込み角度ｇの調整とからなる二自由度をもつカッタツール２４が行なう。
【００３７】
図１０でカッタツール２４の切断動作を説明する。カッタツール２４の切断動作は、ワーク長に合うように選定された切断動作プログラムによって動作する。該切断動作プログラムにおいては、カッタ２４１の初期位置がワークｗの骨Ｂの表面に当る位置に設定されているので、図１０に示すように、選定された切断動作プログラムによりカッタ２４１はまず骨Ｂに当る位置まで挿入される。
このとき該切断動作プログラムによる初期位置と実際の骨Ｂの位置との個体差による誤差は、カッタ２４１が骨の反力を受けて基台２４２がリニアガイドレール２４５上で左右どちらかに摺動して（図１０おいては矢印ｈ方向）その誤差を吸収する。
【００３８】
この初期位置から該切断動作プログラムに従ってロボットアーム先端部２２ａがカッタ進行方向ｆに移動すると、カッタ２４１は骨Ｂの表面に沿って移動しながら骨Ｂ表面の反力を受けて揺動軸２４０が回転し、カッタ２４１の切り込み角度が骨Ｂの表面に沿う方向となる角度ｇ１に調整される。
即ちカッタ２４１は、スライド機構２４３によってワークｗの個体差に起因した切断動作プログラムとワークｗの骨Ｂとの誤差を吸収して骨Ｂの表面に沿って進みながら、骨Ｂから受ける反力によりカッタ２４１よりロボットアーム先端部２２ａ側に近い位置にある揺動軸２４０を中心に骨Ｂの表面に沿う方向に従動回転することができる。
【００３９】
従ってカッタ２４１は骨Ｂに食い込むことなく、また骨Ｂの表面から離れることなく、骨Ｂの表面に沿って移動することができる。このため骨Ｂの表面に沿って骨Ｂの長手方向に向かう切断動作を円滑に行なうことができ、また骨Ｂと肉Ｍとの境界を正確に移動できるため、骨Ｂに付着した肉を歩留まり良く切断することができる。
【００４０】
なおこの上腕骨筋入れステップにおいては、図１１〜図１３に示すワーク押さえ機構２５が用いられる。図１１は該押さえ機構２５の後退時の立面図、図１２は該押さえ機構によるワーク押さえ時の立面図、図１３は該押さえ機構２５によるワーク押さえ時の平面図である。
押さえ機構２５は、押さえ棒取付けフレーム２５０が基台２５１に支軸２５２を中心として回動可能に取り付けられ、該フレーム２５０は基台２５１に取り付けられたエアシリンダ２５３によってクランプ装置１に懸垂されたワークｗに対して進退する方向に回動される。
【００４１】
該フレーム２５０には、肉押さえ棒２５４が取り付けられ、該肉押さえ棒２５４は、図１３に示すように、ワーク押さえ時においては、筋入れを受ける上腕骨ｊと同一高さでかつ筋入れ時筋入れカッタ２４１からワークｗに負荷される荷重を受ける側に水平方向に配置される。肉押さえ棒２５４にはワークｗの脂面ｉを押さえる脂面押さえ棒２５５が肉押さえ棒２５４と直交する方向に取り付けられている。
【００４２】
またこれら押さえ棒２５４、２５５の下方には肩甲骨ｋの薄肉部ｍ１の表面を押さえる肩甲骨上面押さえ棒２５６が脂面押さえ棒２５５と平行にフレーム２５０に取り付けられている。
上腕骨筋入れ時には、エアシリンダ２５３によってフレーム２５０が、図１２に示すように、ワーク押さえ位置に接近し、図１３に示すように、肉押さえ棒２５４がひじ頭ｚ１側からワークｗを押さえ、脂面押さえ棒２５５がワークｗの脂面ｉを押さえ、肩甲骨上面押さえ棒２５６が肩甲骨ｋの薄肉部ｍ１の表面を押さえるように位置される。
【００４３】
これによってワークｗの逃げ動作を完全に阻止し、安定した筋入れ動作を行なうことができる。なお前述の特開２００４−３２１０３２号公報に開示されたカッタツールを用いる場合には、カッタツール２４のように外力を吸収する従動機構がないので、該カッタツールがワークｗに許容値以上の圧力を矢印ｐ方向に負荷したときに、エアシリンダ２５３にフレーム２５０を矢印ｑ方向に後退させる逃げ機構を付加しておくとよい。
【００４４】
次にワークｗをクランプ装置１で第３ステーション３ＳＴにタクト送りする。第３ステーション３ＳＴでは、ワークｗをミートセパレータとともに回転させ、ワークｗをクランプ装置１を昇降ユニットを用いて引き上げながら丸刃カッタを当てて前腕骨及び上腕骨の全周カット及び肉引き剥がしを行ない、そして肩甲骨が付いた状態のうで肉を排出する操作を行なう。この処理に使用する装置を図１４〜図１８に示す。図１４はこの装置の全体構成図であり、図１４において、昇降ユニット部３０にはサーボモータ３０１が設けられ、サーボモータ３０１の作動によってクランプ装置１を支持する昇降台３０２を昇降させるように構成されている。
【００４５】
また昇降台３０２の上面にはインダクションモータ３０３が設けられ、インダクションモータ３０３の作動によってクランプ装置１を昇降させながら回転可能にしている。クランプ装置１の下方には、ミートセパレータ部３１が設けられ、該ミートセパレータ部３１は、図１５に示すように、水平方向に向く挟持板３１０ａをもち該挟持板が互いに対面する側に挟持用凹溝３１１を有する一対のミートセパレータ３１０，３１０を備えている。該一対のミートセパレータ３１０，３１０は、回転軸３１２を介してインダクションモータ３１３に接続され、インダクションモータ３１３の作動により回転駆動される。インダクションモータ３０３と３１３とは同期回転機構を具備し、クランプ装置１とミートセパレータ３１０の回転を同期させることができる。
【００４６】
またミートセパレータ３１０，３１０は、リンク機構３１４を介してエアシリンダ３１５のシリンダロッドに接続されており、エアシリンダ３１５の作動によって矢印ｔ方向に開閉されるようになっている。ミートセパレータ３１０の内部にはローラコンベア３１６が設けられ、前腕骨及び上腕骨と分離されたうで肉ｍがローラコンベア３１６上に落下し、ミートセパレータ３１０が開くと、ローラコンベア３１６が連動して隣接された第４ステーション４ＳＴ側に傾いてうで肉ｍを第４ステーション４ＳＴのベルトコンベア４０に落下させるように構成されている。
【００４７】
図１５に示すように、ミートセパレータ３１０の挟持用凹溝３１１を有する水平な挟持板３１０ａの下面には、一対の肉剥がしプレート３１７ａ及び３１７ｂが回転軸３１８ａ、３１８ｂを中心に回動可能に取り付けられ、該プレートの端部３１９ａ，３１９ｂに一端が固定されたコイルバネ３２０ａ及び３２０ｂが接続されている。これによってプレート３１７ａ、３１７ｂは、通常は図示のように凹溝３１１の一部を遮蔽した互いに平行な位置に静止しているが、ワークｗの足首部が凹溝３１１に挿入されて該足首部で押し広げられると、該足首部を押圧するようにコイルバネ３２０ａ，３２０ｂの弾性力が付与される。
【００４８】
昇降ユニット部３０とミートセパレータ部３１との間には、クランプ装置１を挟んで両側に一対のカッタ部３３，３３が設けられている。カッタ部３３の詳細構造は、図１６及び図１７に示され、図１６及び１７において、丸刃カッタ３３０がクランプ装置１に懸垂されたワークｗに向けて水平に配置され、丸刃カッタ３３０の回転軸３３１が取り付けられた支持台３３２は、支軸３３３を介して固定台３３４に回動可能に取り付けられている。支持台３３２の一端に取り付けられたブラケット３３５は固定台３３４に取り付けられたエアシリンダ３３６のシリンダロッドに接続され、支持台３３２はエアシリンダ３３６の作動により支軸３３３を中心に矢印ｕ方向に回動される。
【００４９】
丸刃カッタ３３０の上面には、クランプ装置１に懸垂されたワークｗが配置される側に丸刃カッタ３３０の外形に合わせた形状のカッタガード３３７が併設され、該カッタガード３３７は支持台３３２上に設けられたエアシリンダ３３８に接続され、エアシリンダ３３８の作動によって丸刃カッタ３３０の半径方向に進退可能となっており、これによって丸刃カッタ３３０の刃先露出長さを可変とすることができる。また支持台３３２の上面には丸刃カッタ３３０の駆動モータ３３９が取り付けられている。なお一対のカッタ部３３のうち一方のカッタ部のカッタガード３３７は丸刃カッタ３３０に対して相対移動しない固定された構成としてもよい。
【００５０】
また補助クランプ装置３４がクランプ装置１に併設され、前腕骨ｚ及び前腕骨ｚと上腕骨ｊの関節部までの肉分離を終えた後で、補助クランプ装置３４で該関節部を把持し懸垂して、該関節部の脱臼を防止するためのものである。
かかる構成の第３ステーション３ＳＴにおいて、ワークｗをクランプ装置１で把持し懸垂した状態で該クランプ位置下方の足首部をミートセパレータ３１０の挟持用凹溝３１１で挟む。このとき挟持板３１０ａの下面に装着されたプレート３１７ａ及び３１７ｂが凹溝３１１に挿入された足首部に押されて後退するが、コイルバネ３１９ａ，３１９ｂの弾性力により足首部表面を押圧した状態に保持される。
【００５１】
その後クランプ装置１とミートセパレータ３１０を同期して回転させながらクランプ装置１を上昇させる。同時にエアシリンダ３３６を作動させて丸刃カッタ３３０をワークｗに接近させ、前腕骨ｚ及び上腕骨ｊの周囲に付着した腱、肉等の生体組織を切断する。クランプ装置１とミートセパレータ３１０を同期回転させた状態でクランプ装置１を上昇させ、丸刃カッタ３３０で切り込みをすると、ワークｗの骨の周囲を螺旋状にカットすることができる。このため、骨及び骨の関節部の周囲に付着した該生体組織を確実に切断でき、同時にミートセパレータ３１０の挟持板３１０ａに装着されたプレート３１７ａ，３１７ｂが骨の形状に追従し該骨を押圧した状態で保持されるので、骨の周囲に付着した生体組織を確実に剥がすことができる。
その結果第２ステーション２ＳＴで上腕骨ｊに対する１本のみの筋入れでも上腕骨ｊの脱骨を確実に行なうことができる。
【００５２】
またワークｗを引き上げながらカットするため、切り込み量が多くなると丸刃カッタ３３０にせん断力が働き、破損する可能性があるので、これを回避するためにカッタガード３３７を設けている。カッタガード３３７は該丸刃カッタの刃先露出長さｖを調整可能なため、丸刃カッタ３３０の切り込み量を規制することができる。これによって前腕骨ｚと上腕骨ｊの関節部の筋入れ、及び上腕骨ｊと肩甲骨ｋの関節部の筋入れやこの関節部の切断時など、大きな切断力を必要とするときはカッタガード３３７を後退させて切り込み量を増やすようにする。
このようにカッタガード３３７を設けたことにより、該丸刃カッタ３３０の破損を防止するとともに、骨の関節部など大きな切断力が必要な箇所でも円滑な筋入れが可能となる。
【００５３】
また一対のミートセパレータ３１０，３１０は、リンク機構３１４によって開閉可能に構成され、該ミートセパレータが開くと、該ミートセパレータによるワークｗの挟持位置下方に設けられたローラコンベア３１６が水平状態から第４ステーション４ＳＴ側を下方にして傾き、前腕骨ｚ及び上腕骨ｊと分離されローラコンベア３１６上に落下したうで肉ｍを、該ローラコンベア３１６がうで肉ｍの重量により従動回転することで隣接した第４ステーション４ＳＴのベルトコンベア４０に移送することができる。
【００５４】
またこのステップでも第１ステーションでのワーク長検出結果に基づいてクランプ装置１の引き上げ量及び任意の引き上げ位置に対応したカッタガード３３７の移動量を調整することができる。即ち、図５に示すように、ワーク長検出手段１０１からワーク長検出値を使用プログラム選別手段１０３に送り、ワーク長の値に応じてクランプ装置１の引き上げ量と丸刃カッタ３３０及びカッタガード３３７が前後するタイミングを決めた複数の設定プログラムの中から、ワーク長の検出値に対応したクランプ装置１の引き上げ量及び丸刃カッタ３３０及びカッタガード３３７が前後するタイミングをもつプログラムを選定する。
この選定されたプログラムにより昇降ユニット３０のサーボモータ３０１及びカッタ部３３のエアシリンダ３３８を駆動する。
【００５５】
かかる構成によって、らせん状の筋入れライン及び任意の引き上げ位置における丸刃カッタ３３０の切り込み量を該うで部位の個体差に対応したものとすることができるので、各ワークｗの個体差に合った正確な筋入れラインと切込み量を設定できる。従って、骨の残留する肉を減らし肉の歩留まりを向上できるとともに、丸刃カッタ３３０に余分なせん断力がかからない円滑な切断を行なうことができる。
【００５６】
またカット処理は、前腕骨ｚから前腕骨ｚと上腕骨ｊの関節部をカットする前半と、上腕骨ｊから上腕骨ｊと肩甲骨ｋの関節部までをカットする後半に分かれており、前半から後半に移る前に、図１８に示すように、補助クランプ装置３４で前腕骨ｚと上腕骨ｊの関節部下方を把持して該関節部の脱臼を防ぐようにしている。なお図１８中のｍ１は第１ステーション１ＳＴで肩甲骨ｋの表面から引き剥がした薄肉部である。
そして最後に丸刃カッタ３３０により上腕骨ｊと肩甲骨ｋの関節部を切断し、肩甲骨ｋが残ったうで肉ｍをローラコンベア３１６に落下させ、前述の機構によりうで肉ｍを第４ステーション４ＳＴのベルトコンベアに搬送する。
このように第３ステーション３ＳＴでは、前腕骨ｚ及び上腕骨ｊの周囲の筋入れと上腕骨ｊと肩甲骨ｋとの切断とを１つの操作で連続的に短時間で行なうことができる。
【００５７】
第４ステーション４ＳＴ以降では、肩甲骨ｋのみが残ったうで肉ｍに対し、第１ステーション１ＳＴで剥がした肩甲骨表面の薄肉部ｍ１を起こし、肩甲骨ｋの側面筋入れを行い、最後に肩甲骨ｋをうで肉ｍから引き剥がすという処理が必要となる。そこで本実施形態ではこの各処理工程を第４ステーション４ＳＴから第６ステーション６ＳＴの３つのステップに分けて処理している。第４〜第６ステーションでは肩甲骨ｋの脱骨処理をコンベア上で行い、処理終了後次の工程へうで肉ｍを搬送する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、第１ステーションから第３ステーションまでの前腕骨ｚ及び上腕骨ｊの脱骨工程では、ワークｗをクランプ装置１で懸垂したまま行なうことにより、ワーク自重の影響をなくし、取り扱いを容易にできるとともに、細菌類の付着を防止した衛生的な脱骨処理を行うことができる。
【００５９】
また懸架吊部での筋入れ作業は、ワークｗをクランプ装置１で懸垂してタクト送りし、各処理ステーションで固定装置により固定して行なうことにより自動化を可能としている。特に第１ステーション１ＳＴ及び第２ステーション２ＳＴにおいて、肩甲骨ｋに付着した薄肉部ｍ１の筋入れや上腕骨ｊの長手方向に行なう筋入れなど、複雑な切断軌跡を要する筋入れは、多軸多関節アームに取り付けられ設定された動作軌跡プログラムにより動作するカッタツールを用いることにより、自動化を可能にしている。またワーク長を検出し、該ワーク長に応じた切断動作軌跡としているので、ワークｗの個体差に起因した切断動作の誤差を解消できる。
【００６０】
また第２ステーション３ＳＴにおいて、前腕骨ｚ及び上腕骨ｊの周回りの筋入れは、ワークｗをクランプ装置１で引き上げながら、クランプ装置１とミートセパレータ３１０，３１０を同期回転させることでらせん状にカットするため前腕骨ｚと上腕骨ｊの関節部に強固に張り付いた腱等の生体組織も容易に切断分離できる。このように前腕骨ｚと上腕骨ｊの周囲をらせん状に連続的にカットしながら該ミートセパレータで肉部を引き剥すため、該ミートセパレータの挟持板３１０ａに肉が詰まることもなく、１回の動作で前腕骨ｚ及び上腕骨ｊ周囲の肉の引き剥しを完了できる。
【００６１】
またこの筋入れは、ワーク長を検出し、該ワーク長に応じたワークｗの引き上げ量と任意の引き上げ位置における丸刃カッタ３３０に対するカッタガード３３７の相対位置を設定しているので、ワークｗの個体差に起因した切断動作の誤差を解消でき、肉の歩留まりを向上できるとともに、丸刃カッタ３３０に余分なせん断力がかからない円滑な切断を行なうことができる。
従って豚うで部位ｗの脱骨を前処理を除き、前腕骨及び上腕骨の筋入れを含めてほぼ自動化することができ、従来の脱骨方法より作業能率を格段に向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、食肉用家畜屠体のうで部位又はもも部位ら骨付き肉の除骨処理に際し、従来できなかった筋入れ工程を自動化して自動化率を高め、かつ肉の引き剥し処理を１回の連続した動作で完了できるので、作業能率を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】豚枝肉から脱骨対象となる豚うで部位に加工するまでの工程を示す工程図である。
【図３】前記第１実施形態の豚うで部位の前処理を示す説明図である。
【図４】前記第１実施形態の豚もも部位の全長計測手段を示す説明図である。
【図５】前記第１実施形態の制御系のブロック線図である。
【図６】図６は前記第１実施形態において肩甲骨に付着した薄肉部を剥がすステップを示す説明図である。
【図７】前記第１実施形態の筋入れ装置の立面図である。
【図８】前記第１実施形態の筋入れ装置の平面図である。
【図９】前記筋入れ装置のカッタツールを示す側面図である。
【図１０】前記カッタツールによる筋入れ状況を示す説明図である。
【図１１】前記第１実施形態の第２ステーション（上腕骨筋入れステップ）における肉押さえ機構を示す立面図である。
【図１２】前記第１実施形態の第２ステーション（上腕骨筋入れステップ）における肉押さえ機構を示す立面図である。
【図１３】前記第１実施形態の第２ステーション（上腕骨筋入れステップ）における肉押さえ機構を示す平面図である。
【図１４】前記第１実施形態の第３ステーション（前腕骨・上腕骨分離ステップ）を示す立面図である。
【図１５】前記第１実施形態の第３ステーション（前腕骨・上腕骨分離ステップ）のミートセパレータ挟持板を示す平面図である。
【図１６】前記第１実施形態の第３ステーション（前腕骨・上腕骨分離ステップ）のカッタ部を示す立面図である。
【図１７】前記第１実施形態の第３ステーション（前腕骨・上腕骨分離ステップ）のカッタ部を示す平面図である。
【図１８】前記第１実施形態の第３ステーション（前腕骨・上腕骨分離ステップ）の補助クランプ装置の使用状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  クランプ装置
２  搬送路
１１ａ，１１ｂ  光電センサ（計測手段）
１４  前腕骨筋入れライン
１３，３０  昇降ユニット（クランプ装置引き上げ手段）
１５，２２  ６軸多関節ロボットアーム
１６  板状カッタツール
１７，２３  カッタツール駆動装置
２４  カッタツール（上腕骨表面筋入れ装置）
５６  演算装置
１００  コントローラ
１０２  切断動作設定プログラム
１０３  使用プログラム選別手段
３０３，３１３  インダクションモータ（同期回転手段）
３１０  ミートセパレータ
３１１  挟持用凹溝
３３０  丸刃カッタ
ｄ  足首部
ｚ  前腕骨
ｊ  上腕骨
ｋ  肩甲骨
ｍ  うで肉
ｍ１  肩甲骨表面薄肉部
ｎ  肩甲軟骨
ｗ  豚うで部位
【図１】
2008099573.tif 000003
【図２】
2008099573.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008099573.tif 000006
【図５】
2008099573.tif 000007
【図６】
2008099573.tif 000008
【図７】
2008099573.tif 000009
【図８】
2008099573.tif 000010
【図９】
2008099573.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008099573.tif 000014
【図１３】
2008099573.tif 000015
【図１４】
2008099573.tif 000016
【図１５】
2008099573.tif 000017
【図１６】
2008099573.tif 000018
【図１７】
2008099573.tif 000019
【図１８】
2008099573.tif 000020