(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食肉用家蓄屠体の皮付き屠体の表面にカッタ装置を倣わせて該皮付き屠体の皮を剥ぐ方法において、
該皮付き屠体をクランプ装置で吊り下げ状態にし、位置決めした後、該皮付き屠体の下部に振れ止め棒を差し込み、該クランプ装置及び該振れ止め棒を中心に回転自在の状態にする懸垂ステップと、
前記カッタ装置の皮送りローラのローラ面に設けた爪を該皮付き屠体に食い込ませることにより該カッタ装置を皮付き屠体に固定するカッタ固定ステップと、
前記カッタ装置の皮送りローラをサーボモータにより回転させてその駆動力により該皮付き屠体を従動回転させながら該カッタ装置に設けられた直刃により剥皮を行なう剥皮ステップとからなることを特徴とする皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項２】
前記剥皮ステップの後で、前記カッタ装置の皮送りローラを回転させながら後退させることにより皮を切断する皮切断ステップと、剥皮後の屠体を前記クランプ装置から外す脱着ステップとを行なうことを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項３】
該皮付き屠体を押えローラで押えた状態で前記カッタ装置を該皮付き屠体に固定し、該押えローラを該皮付き屠体から離して該皮付き屠体の剥皮を行なうことを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項４】
前記カッタ装置を皮付き屠体に固定する時は皮付き屠体に対する該カッタ装置の接触圧を大にし、剥皮時には皮付き屠体に対する該カッタ装置の接触圧を小にすることを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項５】
前記カッタ装置の固定ステップにおいて、前記クランプ装置のクランプ軸を回転させ剥皮開始位置を割り出すようにしたことを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項６】
前記カッタ装置の皮送りローラの回転と該カッタ装置の昇降装置と連動させて該カッタ装置を該皮付き屠体の表面に螺旋状に倣わせることを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項７】
前記皮付き屠体が豚のもも部位であって、該豚もも部位を前記クランプ装置で足首を懸垂して吊り下げ状態とし、
足首側と大腿部側の中間でもも部位表面の勾配が変わる位置を剥皮開始位置と定め、
該剥皮開始位置から上方では該カッタ装置の皮送りローラの回転動作と該カッタ装置の昇降ユニットによる上昇動作による複合動作で皮付き屠体を螺旋状に倣わせかつ足首に近づくほど上昇速度を増大させるとともに、該剥皮開始位置から下方では該皮送りローラの回転動作により該カッタ装置を直線状に倣わせることを特徴とする請求項１記載の皮付き屠体の剥皮方法。
【請求項８】
食肉用家蓄屠体の皮付き屠体の皮をカッタ装置を使って剥ぐ装置において、
該皮付き屠体を吊り下げ状態にするクランプ装置と、
吊り下げ状態の皮付き屠体に振れ止め棒を挿入するために位置出しを行なうセンタリングユニットと、
該センタリングユニットで位置出しされた該皮付き屠体の下部に振れ止め棒を挿入する振れ止めユニットと、
先端に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを回転駆動するサーボモータとを具えた剥皮用カッタ装置と、
該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体の設定位置に食い付かせる時に該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体に押圧する手段と、
前記剥皮用カッタ装置を昇降させる昇降ユニットとからなることを特徴とする皮付き屠体の剥皮装置。
【請求項９】
該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体の設定位置に食い付かせる時に該皮付き屠体に当てて該皮付き屠体の揺動を抑えるローラを具えたワーク押えユニットを具えたことを特徴とする請求項８記載の皮付き屠体の剥皮装置。
【請求項１０】
前記皮付き屠体の表面を倣う少なくとも２個の検知ローラと、該複数の検知ローラの相対位置を検出して該皮付き屠体の勾配を演算し該勾配の変化量が基準値より上回った位置を剥皮開始位置と定める判定手段とを具備したことを特徴とする請求項８記載の皮付き屠体の剥皮装置。
【請求項１１】
前記クランプ装置のクランプ軸を正逆に回転可能とし、シリンダロッドの駆動方向が異なる複数のエアシリンダを配置して前記クランプ装置を軸回りに回転させ、剥皮開始位置を割り出すように構成したことを特徴とする請求項８記載の皮付き屠体の剥皮装置。
【請求項１２】
前記昇降ユニットが、上下方向に配置され正逆への回転により前記カッタ装置を昇降させるボールネジと、該ボールネジを正逆に回転するサーボモータとからなることを特徴とする請求項８記載の皮付き屠体の剥皮装置。
【請求項１３】
食肉用家蓄屠体の皮付き屠体の皮を剥ぐためのカッタ装置であって、
ローラ面に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを正逆に回転駆動するサーボモータとからなるカッタ部と、
該カッタ部を皮付き屠体表面の曲面に倣い可能なように揺動自在かつ回転自在に支持する駆動部とからなることを特徴とする剥皮用カッタ装置。
【請求項１４】
前記皮送りローラの少なくとも一端に設けられ該皮送りローラの走行領域とその外側領域との間に切り込みを入れるサイドカッタを具えたことを特徴とする請求項１３記載の剥皮用カッタ装置。
【請求項１５】
前記爪を三角形状又は台形状としたことを特徴とする請求項１３記載の剥皮用カッタ装置。
【請求項１６】
前記皮送りローラと前記剥皮用直刃との隙間を変えることにより剥皮厚さを制御するように構成したことを特徴とする請求項１３記載の剥皮用カッタ装置。
【請求項１７】
前記カッタ部をエアシリンダを介して支持させ、該エアシリンダにより前記カッタ装置に空気圧を付与することにより該カッタ装置の該皮付き屠体に対する接触圧を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１３記載の剥皮用カッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、豚、牛、羊等の食肉用屠体の皮付き部分肉から皮を剥ぐ作業を自動化して、省力化を図るとともに、手作業と比べて衛生的であり、かつ機械化による均一な剥皮状態が得られるため、成形作業の作業負荷の軽減（省力化）が期待できる皮付き屠体の剥皮方法及び装置、及び該方法及び装置に適用されるカッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来豚、牛、羊等の食肉用家蓄屠体の皮付き部分肉の皮剥ぎ作業は、作業テーブルの下方にローラ刃を設け、該作業テーブルに設けたスリット隙間から該ローラ刃を覗かせ、該作業テーブルに置いた皮付き屠体を該ローラ刃を回転させて皮を剥ぐようにするか、あるいは特許文献１（米国特許第４１８６４６１号公報）や特許文献２（米国特許第４４５１９５３号公報）あるいは特許文献３（米国第４６３１７８０号公報）に開示されたハンドスキナー装置を用いて作業員が手作業で皮付き屠体から皮を剥ぐ作業をしていた。【０００３】
【特許文献１】米国特許第４１８６４６１号公報
【特許文献２】米国特許第４４５１９５３号公報
【特許文献３】米国特許第４６３１７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしこれらの方法は、基本的に手作業であるために、作業員の負荷が大きく、時間もかかるとともに、皮付き屠体を作業テーブルに置いたり、作業員が手で触るため、衛生面で問題がある。また人手による作業であるため、作業員の熟練度によって剥皮厚さにムラが生じ、歩留まり等に影響を及ぼす。そのため後工程の成形作業で作業負荷の軽減（省力化）に繋がらないという問題があった。【０００５】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、食肉用家畜屠体の皮付き肉の剥皮作業を機械により自動化することによって、省力化を図るとともに、皮付き屠体を作業テーブルに置いたり、作業員が手で触れることを排除して、衛生面の向上を図り、かつ均一な剥皮状態を得ることができる剥皮方法及び装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため、本発明の皮付き屠体の剥皮方法は、
食肉用家蓄屠体の皮付き屠体の表面にカッタ装置を倣わせて該皮付き屠体の皮を剥ぐ方法において、
該皮付き屠体をクランプ装置で吊り下げ状態にし、位置決めした後、該皮付き屠体の下部に振れ止め棒を差し込み、該クランプ装置及び該振れ止め棒を中心に回転自在の状態にするステップと、
前記カッタ装置の皮送りローラの先端に設けた爪を該皮付き屠体に食い込ませることにより該カッタ装置を皮付き屠体に固定するステップと、
前記カッタ装置の皮送りローラをサーボモータにより回転させてその駆動力により該皮付き屠体を従動回転させながら該カッタ装置に設けられた直刃により皮剥ぎを行なうステップとからなる。【０００７】
本発明方法では、前記カッタ装置の皮送りローラの駆動力により皮付き屠体を従動回転させるようにし、皮付き屠体の回転に別な駆動力を用いないようにしているため、２つの駆動力のバッティングを防止するとともに、剥皮作業の円滑化と省エネを図っている。
剥皮時皮付き屠体は、皮送りローラの駆動力により従動回転させたほうが、皮付き屠体を強制的に回転させた場合よりも皮剥ぎ状態は良好になる。
剥皮後は、前記カッタ装置の皮送りローラを回転させながら後退させることにより皮を切断し、その後屠体をクランプ装置から外すようにする。【０００８】
なお皮付き屠体に位置決め時及びカッタ装置を皮付き屠体に固定する前記固定ステップにおいては、皮付き屠体の回転を抑えるため、皮付き屠体を例えば樹脂製の押えローラで押えた状態で行ない、剥皮時には該押えローラを皮付き屠体から離して剥皮を行なうとよい。一般に皮付き屠体は円形断面をしていないため、押えローラが皮付き部分肉に従動していると、押えローラから不規則な反力が加わり、皮付き屠体の回転を阻害する。本発明では、剥皮時に押えローラを皮付き屠体から離すことにより、押えローラからの反力が回転力を阻害することがない。【０００９】
また本発明方法においては、カッタ装置を皮付き屠体に固定する時は皮付き屠体に対する該カッタ装置の接触圧を大にし、剥皮時には皮付き屠体に対する該カッタ装置の接触圧を小にすることにより、カッタ装置の皮付き屠体への固定及び剥皮処理を円滑に行なうことができる。【００１０】
また本発明方法では、カッタ装置の皮送りローラの回転力により皮付き屠体を従動させるようにしているが、カッタ装置が皮付き屠体から離れているときは、別な駆動手段によりクランプ装置のクランプ軸を回転させて剥皮開始位置を割り出すようにしている。
このため該クランプ軸を正逆に回転可能とし、該クランプ軸の回転駆動手段として、例えばシリンダロッドの駆動方向が異なる複数のエアシリンダを配置してクランプ装置を軸回りに回転させるようにする。【００１１】
また本発明方法では、カッタ装置の皮送りローラをサーボモータで回転させることにより、皮送りローラの回転数及び回転出力を可変とすることができるとともに、カッタ装置の皮付き屠体に対する接触面の抵抗が変化しても回転数及び回転出力を一定にする作用が働くため、該接触面の抵抗が変化してもカッタ装置を停止させることなく剥皮処理を続行することができる。また接触面の抵抗の急増によりカッタ装置が停止した場合でも、逆に回転出力が上昇するので、再始動することができる。【００１２】
また本発明方法では、カッタ装置の皮送りローラの回転により皮付き屠体上でカッタ装置を直線状に倣わせることができ、あるいは該皮送りローラの回転駆動力とカッタ装置の昇降装置による昇降動作とを連動させることにより、皮付き屠体の表面を螺旋状に倣わせることができる。【００１３】
例えば皮付き屠体が豚もも部位のときは、豚もも部位を前記クランプ装置で足首を懸垂して吊り下げ状態としたとき、上方の足首部は全周に皮が存在し、下方の大腿部は内もも側に皮がないので、カッタ装置の位置を固定した状態でもも部位をほぼ１８０度回転させ、カッタ装置を直線状に倣わせて剥皮を行なう。【００１４】
即ち足首側と大腿部側の中間でもも部位表面の勾配が変わる位置を剥皮開始位置と定め、該剥皮開始位置から上方では該カッタ装置の皮送りローラの回転動作と該カッタ装置の昇降ユニットによる上昇動作による複合動作で該カッタ装置を皮付き屠体上で螺旋状に倣わせかつ足首に近づくほど上昇速度を増大させるとともに、該剥皮開始位置から下方では該皮送りローラの回転動作により、該カッタ装置を直線状に倣わせることができる。これによって豚もも部位の全面を効率良く剥皮することができる。【００１５】
次に本発明の皮付き部分肉の剥皮装置は、
食肉用家蓄屠体の皮付き屠体の皮をカッタ装置を使って剥ぐ装置において、
該皮付き屠体を吊り下げ状態にするクランプ装置と、
吊り下げ状態の皮付き屠体に振れ止め棒を挿入するために位置出しを行なうセンタリングユニットと、
該センタリングユニットで位置出しされた該皮付き屠体の下部に振れ止め棒を挿入する振れ止めユニットと、
先端に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを回転駆動するサーボモータとを具えた剥皮用カッタ装置と、
該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体の設定位置に食い付かせる時に該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体に押圧する手段と、
前記剥皮用カッタ装置を昇降させる昇降ユニットとからなる。【００１６】
かかる構成により、皮付き屠体をクランプ装置で吊り下げ、位置決めしかつ振れ止めした状態で前記カッタ装置の皮送りローラをサーボモータで回転駆動することにより、皮付き屠体を従動回転させ、前記剥皮用直刃により剥皮作業を行なう。
皮送りローラの回転駆動手段としてサーボモータを用いることにより、前述の作用効果を有する。【００１７】
なお本発明装置において、皮付き屠体のセンタリングのための位置決め時、あるいは該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体の設定位置に食い付かせ固定する時に、皮付き屠体の回転を抑えるため、該皮付き屠体に当てて該皮付き屠体の揺動を抑える例えば樹脂製のローラを具えたワーク押えユニットを具えるとよい。【００１８】
また本発明装置においては、例えば皮付き屠体の表面を倣う少なくとも２個の検知ローラと、該複数の検知ローラの相対位置を検出して該皮付き屠体の勾配を演算し、該勾配の変化量が基準値より上回った位置を剥皮開始位置と定める判定手段とを具備すれば、剥皮開始位置を自動的に定めることができる。【００１９】
例えば皮付き屠体が豚のもも部位であれば、該もも部位は、全周に皮が存在する足首部と内もも側に皮がない大腿部とからなるが、前記構成により、足首部と大腿部との境界を測定し、前記剥皮開始位置と定めることができる。
該剥皮開始位置より上方の足首側ではカッタ装置を螺旋状に倣わせ、該皮剥ぎ開始位置より下方の大腿部側ではカッタ装置を直線状に倣わせるようにすることにより、もも部位全面を効率良く剥皮することができる。【００２０】
また本発明装置において、クランプ装置のクランプ軸を正逆に回転可能とし、シリンダロッドの駆動方向が異なる複数のエアシリンダを配置してクランプ装置を軸回りに回転させるように構成すれば、剥皮開始位置を割り出すようにすることができる。
また昇降ユニットを、上下方向に配置され正逆への回転によりカッタ装置を昇降させるボールネジと、該ボールネジを正逆に回転駆動するサーボモータとからなるように構成すれば、該ボールネジをサーボモータで駆動することにより、回転数及び回転出力を可変とすることができるので、皮送りローラを駆動するサーボモータと連動することにより、皮送りローラの螺旋状の倣い軌跡、その他任意の軌跡を容易に形成することができる。
またサーボモータの機能を利用して、該接触面の抵抗が変化してもカッタ装置を停止させることなく剥皮処理を続行することができるとともに、接触面の抵抗の急増によりカッタ装置が停止した場合でも、停止により逆に回転出力が上がるため、カッタ装置を再始動することができる。【００２１】
また本発明のカッタ装置は、
食肉用家蓄屠体の皮付き部分肉の皮を剥ぐためのカッタ装置において、
先端に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを正逆に回転駆動するサーボモータとからなるカッタ部と、
該カッタ部を該皮付き屠体表面の任意の曲面に倣い可能なように揺動可能かつ回転可能に支持する駆動部とからなるものである。【００２２】
本発明のカッタ装置は、回転する皮送りローラを皮付き屠体に押し当てることにより、皮送りローラと剥皮用直刃との隙間に皮を巻き込む作用が働き、該皮送りローラが巻き込んだ皮を剥皮用直刃で皮下の脂肪層と一緒に皮を剥ぐように構成されている。
また前記カッタ部が駆動部に対し揺動可能かつ回転可能に支持されているため、常に皮付き屠体の表面の曲面に倣うことができる。また皮送りローラの先端に爪を有するため、該爪が皮付き屠体の表面に食い込むことにより、剥皮開始位置で皮付き屠体表面に固定することができる。【００２３】
また皮送りローラをサーボモータで駆動することにより、皮送りローラの回転数及び回転出力を可変とすることができるとともに、カッタ装置の皮付き屠体に対する接触面の抵抗が変化しても回転数及び回転出力が一定になるような作用が働くため、該接触面の抵抗が変化してもカッタ装置を停止させることなく剥皮操作を続行することができる。また接触面の抵抗の急増によりカッタ装置が停止した場合でも、停止により逆に出力が上がるため、再起動することができる。【００２４】
本発明のカッタ装置において、好ましくは、皮送りローラの少なくとも一端に設けられ該皮送りローラの走行領域とその外側領域との間に切り込みを入れるサイドカッタを具えれば、カッタ装置に対する皮付き屠体からの抵抗の急増を防止してカッタ装置の倣い走行を円滑に行なうことができる。サイドカッタは、皮送りローラの倣い走行領域に対して倣い下流側の外側領域との間に設けるのがよく、皮送りローラの走行領域と下流側の皮残存領域との間を切断することにより、カッタ装置に加わる皮付き屠体からの抵抗を低減することができる。【００２５】
また本発明装置において、好ましくは、前記皮送りローラに先端に設けられた爪が三角形状又は台形状に構成すれば、皮付き屠体への食い込み力を向上することができる。
また皮送りローラと剥皮用直刃との隙間を変えることにより、剥皮厚さを調整することができる。またカッタ部をエアシリンダを介して支持させ、該エアシリンダにより該カッタ部に空気圧を付与し、該エアシリンダに給排する空気量を例えば電磁比例弁等で調整することにより、該カッタ装置の該皮付き屠体に対する接触圧を調整可能にすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明方法によれば、クランプ装置及び振れ止め棒により皮付き屠体の振れ、回転等を防止しながら回転自在の状態にした上で、カッタ装置を皮付き屠体の表面に固定し、カッタ装置の皮送りローラをサーボモータにより回転させてその駆動力により該皮付き屠体を従動回転させながら該カッタ装置に設けられた直刃により皮剥ぎを行なうようにしているので、手作業による剥皮を廃して剥皮作業の機械による自動化が可能となる。【００２７】
これによって作業員が屠体に手で触れることがないため、衛生面での問題を解消し、かつ手作業と比べて剥皮厚さを均一化することができる。
またカッタ装置の皮送りローラをサーボモータで駆動するため、皮付き屠体との接触面との抵抗が増大してもカッタ装置を停止させることなく剥皮処理を最後まで円滑に続行することができる。【００２８】
また本発明装置によれば、皮付き屠体を吊り下げ状態にするクランプ装置と、吊り下げ状態の皮付き屠体に振れ止め棒を挿入するために位置出しを行なうセンタリングユニットと、該センタリングユニットで位置出しされた該皮付き屠体の下部に振れ止め棒を挿入する振れ止めユニットと、先端に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直ぐ後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを回転駆動するサーボモータとを具えた剥皮用カッタ装置と、該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体の設定位置に食い付かせる時に該剥皮用カッタ装置を該皮付き屠体に押圧する手段と、前記剥皮用カッタ装置を昇降させる昇降ユニットとからなるため、カッタ装置を皮付き屠体の表面に倣わせながら剥皮を行なうことができ、手作業をなくして機械による自動化が可能となる。【００２９】
またカッタ装置の皮送りローラの駆動を回転数及び回転出力を制御可能なサーボモータで行なうことにより、該皮送りローラと皮付き屠体との間に抵抗が変化しても回転数及び回転出力を制御しながらカッタ装置の倣い走行を停止させることなく円滑に剥皮処理を続行することができる。
また該皮送りローラを駆動するサーボモータとカッタ装置の昇降装置とを連動させることにより、カッタ装置の倣い走行軌跡を任意に変えることができる。【００３０】
また本発明のカッタ装置によれば、先端に皮に食い込む爪を有する皮送りローラと、該爪が皮に食い込む位置の直後方に設置された剥皮用直刃と、該皮送りローラを正逆に回転駆動するサーボモータとからなるカッタ部と、該カッタ部を皮付き屠体表面の曲面に倣い可能なように揺動自在かつ回転自在に支持する駆動部とからなるため、カッタ部を皮付き屠体表面の曲面に常に倣わせながら移動することができるため、剥皮処理を最後まで円滑に行なうことができる。【００３１】
好ましくは、例えば螺旋倣いを行なう時は、皮送りローラの少なくとも一端に設けられ該皮送りローラの走行領域とその外側領域との間に切り込みを入れるサイドカッタを具えれば、カッタ装置に対する皮付き屠体からの抵抗を低減してカッタ装置の倣い走行を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を豚もも部位の剥皮処理に適用した実施例の立面図である。
【図２】前記実施例における豚もも部位の立面図である。
【図３】前記実施例における振れ止めステップの側面図である。
【図４】前記振れ止めステップの立面図である。
【図５】前記実施例における剥皮開始位置の計測ステップの立面図である。
【図６】前記実施例におけるカッタ装置３０の食い付き固定ステップの立面図である。
【図７】前記実施例において直線状の剥皮ステップの立面図である。
【図８Ａ】前記実施例において剥皮部分の部分説明図（刃接触時）である。
【図８Ｂ】前記実施例において剥皮部分の部分説明図（食い付き時）である。
【図８Ｃ】前記実施例において剥皮部分の部分説明図（剥皮開始時）である。
【図９】前記実施例において皮カットステップの立面図である。
【図１０】前記実施例においてクランパ割出ステップの立面図である。
【図１１】前記クランパ割出ステップの平面図である。
【図１２】前記実施例においてもも部位ｗの振れ止めステップの側面図である。
【図１３】もも部位ｗの前記振れ止めステップの立面図である。
【図１４】前記実施例においてカッタ装置３０の移動時の立面図である。
【図１５】前記実施例においてカッタ装置３０の食い付き固定ステップの立面図である。
【図１６】前記実施例において螺旋状の剥皮ステップの立面図である。
【図１７】前記実施例において皮カットステップの立面図である。
【図１８】前記実施例のカッタ部３１の立面図である。
【図１９】前記カッタ部３１の断面立面図である。
【図２０】前記カッタ部３１の一部断裁側面図である。
【図２１】前記実施例のカッタ装置３０の立面図である。
【図２２】前記カッタ装置３０の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  クランプ装置
１２  クランプ軸
１４  クランパ割出装置
２２、２３  検出ローラ
２５  判定回路（判定手段）
３０  カッタ装置
３１  カッタ部
３４  皮送りローラ駆動用サーボモータ
３５  皮送りローラ
３５ａ  爪
３５ｃ  サイドカッタ
３６  剥皮用直刃
４１  駆動部
６１  エアシリンダ（押圧手段）
７０  昇降ユニット
７１  ボールネジ
７２  カッタ装置昇降用サーボモータ
８０  振れ止めユニット
８１  振れ止め棒
９０  センタリングユニット
１００  ワーク押えユニット
１０１  バックサポートローラ
１４１、１４２  割出用エアシリンダ
１４１ａ、１４２ａ  割出用シリンダロッド
ｗ  豚もも部位
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例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。【００３５】
本発明の実施例を図１〜２２に基づいて説明する。本実施例は、豚のもも部位ｗの剥皮処理に適用したものである。図１及び図２において、クランプ装置１０は、豚もも部位ｗを足首から懸垂するもので、クランパ１１とクランプ軸１２とからなり、クランパ固定装置１３によって固定される。クランパ割出装置１４は、図１１に示すように、複数のエアシリンダからなり、それらエアシリンダのシリンダロッド１４１ａ及び１４２ａによってクランプ軸１２を最大１８０度まで回転させることによって、もも部位ｗの剥皮開始位置がカッタ装置３０の設置位置に対面するようにする。【００３６】
測定ユニット２０は、２個の検知ローラ２２及び２３と、これら検出ローラをもも部位ｗの表面の曲面に倣わすことができるように揺動可能に支持する昇降可能な支持部材２１と、該支持部材２１をもも部位ｗに対して進退可能とするエアシリンダ２４と、判定回路２５とからなる。各検出ローラ２２及び２３をもも部位ｗの表面に倣わせ、これら検出ローラの相対位置を検出し、該検出値から判定回路２５でもも部位ｗの勾配を演算し、該勾配の変化量が基準値を上回った位置を剥皮開始位置と判定する。【００３７】
カッタ装置３０は、図１８〜２２に示すように、カッタ部３１と、該カッタ部３１を揺動軸４２を中心に矢印ａ方向に揺動可能に支持している駆動部４１とから構成されている。エアシリンダ６１は、駆動部４１及び駆動部４１が揺動可能に支持しているカッタ部３１をもも部位ｗに対して進退する矢印ｂ方向に往復動させるとともに、カッタ部３１の後述する皮送りローラをもも部位ｗに対して空気力をもって押付けることができる。また該空気力はエアシリンダ６１内の空気給排量を図示しない電磁比例弁で調節することで、調節可能である。【００３８】
揺動軸４２は、エアシリンダ６１のシリンダロッドに取り付けられた基板４３から突き出たブラケット４４に支持され、揺動軸４２と一体となった基台４５にカッタ部３１が取付ブロック４６を介して固定されている。
カッタ部３１は、樹脂製軸受３３によって正逆に回転自在に構成された剥皮ツール３２と、サーボモータ３４とから構成される。【００３９】
剥皮ツール３２は、ローラ面にもも部位ｗの表面に食い込む複数の爪３５ａを有する皮送りローラ３５と、爪３５ａのもも部位ｗへの食い込み位置の直後方に刃先を配置した剥皮用直刃３６とを具備する。
また図１９に示すように、サーボモータ３４の回転軸３４ａは、樹脂製軸受３３を経てさらに剥皮ツール３２の内部にまで延設されており、その先端にはウォーム歯車３８が装着されて、該ウォーム歯車３８は、皮送りローラ３５の歯車３５ｂと噛み合って、皮送りローラ３５を正逆に回転駆動する。【００４０】
皮送りローラ３５の一端（足首側を螺旋状に倣うときに皮送りローラ３５の上側に位置する側）にはサイドカッタ３５ｃが設けられている。
また基板４３には基台４５が基板４３側に最も近づく位置を設定する第１のストッパ４７が設けられ、基板４３に取り付けられたＬ字形状の板４８には、第２のストッパ４９が取り付けられている。この第２ストッパ４９は、基台４５に取り付けられた第２ストッパ用コマ５４が第２ストッパ４９に当ることにより剥皮ツール３２の反時計回りの過剰揺動を防止する機能を有する。【００４１】
またブラケット４４と基台４５との間には基台４５を基板４３側に引張る弾性力を付加することにより剥皮ツール３２の位置を保持する引張りばね５０が装着されている。
また基板４３に装着された皮カット用エアシリンダ５１は、そのシリンダロッド５１ａにより皮カット時に基台４５の先端部４５ａを押して剥皮ツール３２を揺動させる役割を有する。また基台４５にはツール第１姿勢用エアシリンダ５３及びツール第２姿勢用エアシリンダ５２が装着されており、これらのエアシリンダは、剥皮ツール３２の食い付き時にそれらのシリンダロッド５３ａ又は５２ａにより剥皮ツール３２を押して、皮付き屠体ｗの稜線に剥皮ツール３２を合わせるために剥皮ツール３２を傾斜させるためのものであり、エアシリンダ５２は剥皮ツール３２の傾斜角を大とする場合に使用され、エアシリンダ５３は剥皮ツール３２の傾斜角を小とする場合に使用される。【００４２】
例えば剥皮ツール３２を大腿部ｗ２の下側部の稜線に剥皮ツール３２を合わせる場合は、該下側部の稜線は傾斜角が大であるため、エアシリンダ５２を作動させて剥皮ツール３２の傾斜角をもも部位ｗの稜線に合わせ、その他もも部位ｗの稜線の傾斜角が小の場合にはエアシリンダ５３を作動させて剥皮ツール３２の傾斜角をもも部位ｗに合わせる。５５は、基台４５が傾くのを支え、揺動動作を補助する補助ローラである。【００４３】
また昇降ユニット７０は、垂直方向に配置されカッタ装置３０が螺合したボールネジ７１と、該ボールネジ７１を正逆に回転駆動するサーボモータ７２とからなる。
また振れ止めユニット８０は、上下に昇降可能に設けられた振れ止め棒８１と、該振れ止め棒８１を昇降させる昇降装置８２とからなり、もも部位ｗを回転させる時のもも部位ｗ下側の左右の振れや回転を抑えるためのものである。【００４４】
またセンタリングユニット９０は、もも部位Ｗの下流側部表面に対し矢印ｃ方向に一体的に進退可能に構成された寛骨寄せ板９１、フロントサポートローラ９２及び食い付きサポートローラ９３が一体に構成されている。
またワーク押えユニット１００は、昇降可能及びもも部位ｗに対し進退可能に設けられたバックサポートローラ１０１とからなり、カッタ装置３０をもも部位ｗに食い付かせる時の位置決め用に設けている。【００４５】
かかる構成を有する実施例において、その剥皮工程を説明する。まず図２に示すように、もも部位ｗを手作業によりクランプ装置１０に懸垂させる。
次に図３及び図４に示すように、センタリングユニット９０を構成する寛骨寄せ板９１、フロントサポートローラ９２及び食い付きサポートローラ９３と、ワーク押えユニット１００を構成する樹脂製バックサポートローラ１０１とを、それぞれ矢印ｃ方向及びｄ方向に移動してもも部位ｗに当て、センタリングを行う。【００４６】
センタリングユニット９０は、振れ止め棒８１をもも部位ｗの下部に挿入するためもも部位ｗの位置決めを行なうユニットで、もも部位ｗが懸垂しただけの状態では左側に寄る傾向があるため、センタリングユニット９０を矢印ｃ方向に移動してもも部位ｗに当てた後、寛骨寄せ板９１のみを矢印ｅ方向に移動させて寛骨部分を左から右に押し、振れ止め棒８１を寛骨脇の肉部分に挿入できるようにしている。なお基準となる部分としてもも部位ｗの個体差の影響を避けるため、寛骨の切断面を選択している。また、フロントサポートローラ９２は、もも部位ｗの前後方向（図４の紙面と直角方向）の動きを抑える役割を持ち、食い付きサポートローラ９３は、そのローラ部分のみが前後方向（図４の紙面と直角方向）に動くように構成され、剥皮ツール３２をもも部位ｗ表面へ押付ける時に前方向に動かすことで、カッタ装置３０の皮送りローラ３５の爪３５ａをもも部位ｗの表面に食い込ませる補助をする役割を持つ。
次に振れ止め棒８１を矢印ｆ方向に垂直に上昇させてもも部位ｗの下部に挿入し、センタリングユニット９０をもも部位ｗから後退させてもも部位ｗをクランプ装置１０と振れ止め棒８１とで正逆に回転自由な懸垂状態に支持させる。【００４７】
次に、剥皮開始位置の測定を行なう。図５において、まず食い付きサポートローラ９３をもも部位ｗに当て、もも部位ｗの振れを防止する。次に測定ユニット２０の２個の検出ローラ２２及び２３を矢印ｇ方向に移動させてもも部位ｗの表面に当て、当てながら支持部材２１を上下に昇降させる。この間これら検出ローラの相対位置を検出して、判定回路２５で該相対位置からもも部位ｗ表面の勾配量を演算し、該勾配量の変化量が基準値を超える位置を剥皮開始位置と定める。【００４８】
豚もも部位ｗでは該剥皮開始位置から上方が足首部ｗ１の領域であり、全周に亘り皮が存在するので、カッタ装置２０を上方に向かって螺旋状に倣わせて連続して剥皮する。一方該剥皮開始位置から下方では全周に亘り皮が存在するわけではないので、皮が存在する領域をカッタ装置３０を水平に直線状に倣わせ、もも部位ｗをほぼ１８０度回転させて１列ごとに剥皮する。【００４９】
次に、食い付きサポートローラ９３をもも部位ｗに当てた状態で、図６に示すようにカッタ装置３０を矢印ｉ方向に移動させて該剥皮開始位置に移動させ、エアシリンダ５２又は５３を作動させて剥皮ツール３２の傾斜角を剥皮開始位置の稜線の傾きに合わせた後、剥皮ツール３２を該剥皮開始位置に当て、カッタ装置３０の皮送りローラ３５の爪３５ａをもも部位ｗの表面に食い込ませることにより、カッタ装置３０を該剥皮開始位置に固定する。なお本実施例においては、爪３５ａが三角形状をしているので、食い込み効果が大きい。
また食い付かせ時の剥皮ツール３２のエアシリンダ６１によるもも部位ｗ表面への押付け圧は剥皮時に比べ大とし、皮送りローラ３５の回転数は剥皮時に比べ小とする。【００５０】
次に図７に示すように、剥皮ツール３２を該剥皮開始位置より下方を直線状に倣わせる剥皮処理を行なう。この場合、まずもも部位ｗに当てていた食い付きサポートローラ９３を後退させてもも部位ｗから離し、もも部位ｗを正逆に回転自在な状態とする。次に剥皮ツール３２の皮送りローラ３５をサーボモータ３４で回転駆動することにより、サーボモータ３４の駆動力によりもも部位ｗを矢印ｊ方向にほぼ１８０度従動回転させ、カッタ装置３０を該剥皮開始位置から水平方向に直線状に倣わせて、皮ｈを剥がし、直線状の剥皮領域ｒを形成する。【００５１】
このときの剥皮ツール３２に設けられた剥皮用直刃３６による剥皮状況を図８Ａ〜図８Ｃに示す。直刃３６は、皮送りローラ３５の爪３５ａがもも部位ｗの皮に食い込む位置の直後方に配置されている。図８Ａは、皮送りローラ３５が矢印ｋ方向に回転し、皮送りローラ３５の爪３５ａがもも部位ｗの皮ｈに食い付き、且つ剥皮用直刃３６がもも部位ｗに接触した状態を示す。図８Ｂは、皮送りローラ３５の矢印ｋ方向の回転により皮ｈが後方に送られ、皮ｈが直刃３６に刺さり、盛り上がった状態を示す。図８Ｃは、皮送りローラ３５により後方に送られた皮ｈが直刃３６により剥皮が開始された状況を示す。【００５２】
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、剥皮動作は、回転する皮送りローラ３５をもも部位ｗに押し当てることで、皮送りローラ３５と剥皮用直刃３６との隙間に皮ｈを巻き込む作用が働き、皮下の脂肪層ｌと一緒に皮ｈを剥ぐようになっている。剥皮時のもも部位ｗは、皮送りローラ３５のローラ自身の駆動力により回転したほうが、もも部位ｗ側を強制的に回転させる場合よりも剥ぎ状態は良好である。また皮ｈの厚さは、皮送りローラ３５と直刃３６との隙間を変えることで調整可能となる。例えば本発明者等の検証によれば、該隙間が１．８ｍｍの場合、剥皮厚は４ｍｍ以下に収まっている。【００５３】
剥皮処理が終了したら、図９に示すように、剥皮ツール３２の皮送りローラ３５を回転させながら、図２１に示す皮カット用シリンダ５１で剥皮ツール３２を揺動させながら後退させることで、皮カット処理を行なう。
次に図１０及び１１に示すように、クランパ割出装置１４のエアシリンダ１４１及び１４２のシリンダロッド１４１ａ及び１４２ａを矢印ｍ及びｎ方向に動かすことにより、クランプ軸１２を回転させ、もも部位ｗの剥皮開始位置を割り出し、カッタ装置３０側に対面させる。【００５４】
次に図１２及び１３に示すように、センタリングユニット９０を構成する寛骨寄せ板９１、フロントサポートローラ９２及び食い付きサポートローラ９３を矢印ｃ方向に移動させてもも部位ｗに当てるとともに、ワーク押えユニット１００を構成するバックサポートローラ１０１を矢印ｄ方向に移動させてもも部位wに当てて、もも部位ｗのセンタリングを行なう。【００５５】
センタリングユニット９０を矢印ｃ方向に移動させた後、寛骨寄せ板９１を矢印ｅ方向に移動させてもも部位ｗに当てることにより、もも部位ｗの左右方向に振れを抑え、フロントサポートローラ９２で前後方向（図１３の紙面と直角方向）の振れを抑える。【００５６】
もも部位ｗをセンタリングしたら、振れ止めユニット８０の振れ止め棒８１を矢印ｆ方向に垂直に上昇させて、もも部位ｗの下部に挿入し、センタリングユニット９０をもも部位ｗから後退させ、もも部位ｗの振れ、回転等をなくしながら、クランプ装置１０と振れ止め棒８１とで正逆に回転自在の状態にする。
その後図１４に示すように、カッタ装置３０を矢印ｐ方向に移動させてもも部位ｗの前記剥皮開始位置に移動させる。【００５７】
次に図１５に示すように、カッタ装置３０の剥皮ツール３２の皮送りローラ３５を矢印ｉ方向に移動させてもも部位ｗの剥皮開始位置に押し当て、皮送りローラ３５の爪３５ａをもも部位ｗの表面に食い付かせ、カッタ装置３０をもも部位表面に固定する。このとき剥皮ツール３２のエアシリンダ６１によるもも部位への押付圧を剥皮時より大とし、サーボモータ３４の回転数を剥皮時より小とする。【００５８】
次に該剥皮開始位置から上方の足首側の剥皮を行なう。この場合皮送りローラ３５の矢印ｊ方向の回転動作とカッタ装置３０の上昇ユニット７０によるカッタ装置３０の矢印ｐ方向の上昇動作を連動させることにより、足首に向かって螺旋状の倣い軌跡を形成する。このとき剥皮ツール３２の皮送りローラ３５のローラ回転数はカッタ装置３０の前記食い込み固定時より大とし、剥皮ツール３２のもも部位に対する押付け圧を前記食い込み固定時より小とするが、これらの条件をもも部位の太さに合わせて設定１と設定２との２段階に分けて設定するとよい。またもも部位ｗの太さが細くなるにつれて、カッタ装置３０の上昇速度を増大させるように昇降ユニット７０を制御する。【００５９】
次に図１７に示すように、足首部ｗ１の上端まで剥皮処理したら、皮カットステップを行なう。皮カット用エアシリンダ５１を作動させ、そのシリンダロッド５１ａにより皮カット時に基台４５の先端部４５ａを押して剥皮ツール３２を揺動させながら、剥皮ツール３２を後退させて皮ｈをカットする。最後に振れ止め棒８１を下降させ、もも部位ｗをクランプ装置１０から外す。クランプ装置１０からの外し作業は手作業で行なう。
これによってもも部位ｗの剥皮工程が終了したので、次の皮付き屠体の剥皮作業のために、図１０及び図１１に示すクランプ軸１２の割出しを行なう。【００６０】
このように実施例によれば、豚もも部位ｗの剥皮作業を機械により自動化できるので、人手による手作業と比べて大幅に作業効率を向上することができる。またクランプ装置により懸垂状態で剥皮作業を行ない、作業員が手で触れることがないため、もも部位ｗに菌が付着するおそれがなく、衛生面での向上が図れるとともに、機械化による均一な剥皮処置を行なうことができる。【００６１】
また剥皮ツール３２の皮送りローラ３５の駆動力によりもも部位ｗを従動回転させるようにし、もも部位ｗの回転に別な駆動力を用いないようにしているため、剥皮作業の円滑化と省エネを可能としている。
また剥皮時には、押えユニット１００及びセンタリングユニット９０その他の押え部材をもも部位ｗから離してもも部位ｗをフリーに回転させているので、該押え部材からもも部位ｗに加わる反力がもも部位の回転力を阻害することがない。【００６２】
さらにエアシリンダ６１に給排する空気量により剥皮ツール３２がもも部位に当る接触圧を調整可能とし、カッタ装置３０を皮送りローラ３５の爪３５ａによってもも部位ｗに食い付き固定する時には、該接触圧を大にすることにより、カッタ装置３０のもも部位ｗへの固定を確実にし、剥皮時には該接触圧を小とすることにより、剥皮作業を効率良く且つ円滑に行なうことができる。【００６３】
またカッタ装置３０の皮送りローラ３５をサーボモータ３４で回転させることにより、皮送りローラ３５の回転数及び回転出力を可変とすることができるとともに、カッタ装置３０のもも部位ｗに対する接触面の抵抗が変化しても回転数及び回転出力が一定になるような作用が働くため、カッタ装置３０を停止させることなく剥皮操作を続行することができる。また接触面の抵抗の急増によりカッタ装置３０が停止した場合でも、停止により出力が上がるため、再始動することができる。【００６４】
またもも部位ｗのうち全周に皮が付着した足首部ｗ１とその下方の全周に皮が付着していない大腿部ｗ２との境界のもも部位表面を測定ユニット２０の検出ローラ２２及び２３を倣わせることによりもも部位ｗの勾配量を連続的に測定し、勾配変化量が基準値を超えた位置をもって判定し、該位置を剥皮開始位置と定め、該剥皮開始位置から上方では、皮送りローラ３５の回転動作とカッタ装置３０の昇降ユニット７０による上昇動作とによる複合動作で、剥皮ツール３２をもも部位ｗ上で螺旋状に連続して倣わせるとともに、周長が短くなる足首に近づくほど上昇速度を増大させるようにし、該剥皮開始位置から下方では皮送りローラ３５のみの駆動により、剥皮ツール３２を直線状に倣わせるようにしているため、豚もも部位ｗの全表面を効率良く剥皮することができる。【００６５】
本実施例では、昇降ユニット７０をカッタ装置３０が螺合したボールネジ７１をサーボモータ７２で回転するように構成しているため、サーボモータ７２の回転数を調整することにより、カッタ装置３０の昇降速度を調整自在であるので、皮送りローラ３５を回転駆動するサーボモータ３４と連動させることにより、剥皮ツール３２の倣い軌跡を自由に形成することができる。【００６６】
また本実施例のカッタ装置３０は、皮送りローラ３５の爪３５ａが三角形状をしているため、もも部位表面への食い付き効果が大きく、また剥皮ツール３２が駆動部４１に対して揺動自在かつ回転自在に構成されているので、もも部位表面の任意の曲面に追従可能である。また剥皮ツール３２が足首部ｗ１を螺旋状に倣って剥皮を行なう場合、剥皮領域とその上方外側領域との境界の皮を切断するサイドカッタ３５ｃを設けているため、剥皮時に剥がした皮ｈに加わる抵抗を大幅に低減でき、円滑な剥皮処理を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、食肉用家畜の皮付き屠体の剥皮工程を機械により自動化することにより、作業効率を大幅に向上させ、かつ手作業を廃して衛生面の問題をなくした、剥皮方法及び装置を実現することができる。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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