(57)【要約】【課題】簡素な構成で正確に被加工物を送り出すことが可能な送り装置を提供する。【解決手段】ブロック肉９を所定量だけ送り出す送り装置１００は、圧縮された作動水を供給する水圧ポンプ１０と、水圧ポンプ１０から供給通路１２を通じて作動水が供給されるピストン側室２１と当該ピストン側室２１に供給される作動水によってピストン２３とともに押し出されるピストンロッド２４とを有しブロック肉９を送り出すシリンダと、供給通路１２に設けられ、ブロック肉９の送り量に応じた時間だけ供給通路１２を開状態に切り換え当該時間が経過すると閉状態に切り換える第一切換弁３１と、を備える。【選択図】図１
2016016478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を所定量だけ送り出す送り装置であって、
圧縮された作動水を供給する水圧源と、
前記水圧源から供給通路を通じて作動水が供給される圧力室と、当該圧力室に供給される作動水によってピストンとともに押し出されるピストンロッドと、を有し、被加工物を送り出すシリンダと、
前記供給通路に設けられ、被加工物の送り量に応じた時間だけ前記供給通路を開状態に切り換え当該時間が経過すると閉状態に切り換える切換弁と、を備えることを特徴とする送り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送り装置を用いて被加工物を間歇的に加工する加工装置であって、
前記シリンダによって送り出された被加工物を一定の周期で加工する加工機構を備え、
前記切換弁は、前記加工機構が被加工物を加工している間は前記供給通路を閉状態に切り換え、前記加工機構が被加工物を加工していない間は前記供給通路を開状態に切り換えることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
前記加工機構が被加工物の加工を開始することを検出する第一センサと、
前記加工機構が被加工物の加工を終了したことを検出する第二センサと、を更に備え、
前記切換弁は、前記第二センサが被加工物の加工の終了を検出してから前記第一センサが被加工物の加工の開始を検出するまでの時間だけ前記供給通路を開状態に切り換えることを特徴とする請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記加工機構は、少なくとも一定の速度で回転して被加工物を切断する刃部を有することを特徴とする請求項３に記載の加工装置。
【請求項５】
前記第一センサは、被加工物の加工開始位置に臨んで設けられて前記刃部が被加工物に差し掛かることを検出し、
前記第二センサは、被加工物の加工終了位置に臨んで設けられて前記刃部が被加工物を通過したことを検出することを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送り装置及びそれを用いた加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品などの被加工物を連続して同一の厚さに切断する加工装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、所定形状に成形されたブロック肉を所定の厚さに切断するスライサが開示されている。このスライサでは、サーボモータにて回転駆動されるネジロッドがプッシャーを移動させることによってブロック肉を送り出し、送り出された厚さのブロック肉を回転する刃物によって切断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のスライサは、サーボモータを用いてブロック肉を送り出すものである。そのため、ブロック肉を正確に所定の厚さに切断するために、ポテンショメータやエンコーダなどによって検出したプッシャーの位置に基づいてフィードバック制御が実行されるのが一般的である。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で正確に被加工物を送り出すことが可能な送り装置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】
【０００７】
本発明は、被加工物を所定量だけ送り出す送り装置であって、圧縮された作動水を供給する水圧源と、前記水圧源から供給通路を通じて作動水が供給される圧力室と、当該圧力室に供給される作動水によってピストンとともに押し出されるピストンロッドと、を有し、被加工物を送り出すシリンダと、前記供給通路に設けられ、被加工物の送り量に応じた時間だけ前記供給通路を開状態に切り換え当該時間が経過すると閉状態に切り換える切換弁と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、切換弁が開状態に切り換えられる時間に応じて一定の流量の作動水が圧力室に供給され、作動水の流量の分だけピストンロッドが被加工物を押し出す。作動水は作動油などの他の作動液と比較して体積弾性係数が大きいため、他の作動液を用いた場合よりも正確に、作動水の流量に応じた所定量だけ被加工物を送り出すことができる。したがって、作動水を用いることで、フィードバック制御を行う必要がなくなるため、簡素な構成で正確に被加工物を送り出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る送り装置及びそれを用いた加工装置の構成図である。
【図２】刃部が被加工物の加工開始位置に差し掛かった状態を説明する図である。
【図３】刃部が被加工物の加工終了位置を通過した状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、図１から図３を参照して、本発明の実施の形態に係る送り装置１００及びそれを用いた加工装置１の構成について説明する。本実施の形態では、被加工物として断面積が一定のブロック肉９が用いられ、加工装置１が実行する加工がブロック肉９の切断である場合について説明する。
【００１２】
加工装置１は、送り装置１００を用いてブロック肉９を間歇的に同一の厚さに切断するものである。加工装置１は、ブロック肉９を間歇的に所定量ずつ送り出す送り装置１００と、送り装置１００によって送り出されたブロック肉９を一定の周期で切断する加工機構としての回転カッタ２と、回転カッタ２がブロック肉９の切断を開始することを検出する第一センサ５（図２及び図３参照）と、回転カッタ２がブロック肉９の切断を終了したことを検出する第二センサ６（図２及び図３参照）と、を備える。
【００１３】
回転カッタ２は、一定の速度で回転してブロック肉９を切断する刃部３と、刃部３を回転駆動する電動モータ４と、を備える。回転カッタ２は、送り装置１００の後述するシリンダ２０によって送り出されたブロック肉９を一定の周期で切断する。
【００１４】
刃部３は、図２及び図３に示すように、ブロック肉９に向かって凸に形成される円弧状の切断部３ａを有する。刃部３は、回転軸３ｂを中心に一定の速度で回転する。刃部３は、ブロック肉９を垂直に切断する。
【００１５】
電動モータ４は、図１に示すように、刃部３の回転軸３ｂに連結される回転軸４ａを有する。電動モータ４は、刃部３がブロック肉９を切断しても回転速度が変わらない程度の充分なトルクを発生する。
【００１６】
第一センサ５は、図２及び図３に示すように、ブロック肉９の加工開始位置に臨んで設けられる。第一センサ５は、刃部３がブロック肉９に差し掛かることを検出する非接触センサである。第二センサ６は、ブロック肉９の加工終了位置に臨んで設けられる。第二センサ６は、刃部３がブロック肉９を通過したことを検出する非接触センサである。第一センサ５及び第二センサ６は、例えば、検出可能な領域に刃部３が位置していることを検出可能な光学式の近接センサである。
【００１７】
ここで、「加工開始位置」とは、ブロック肉９の切断を開始する刃部３の位置（図２参照）である。「加工終了位置」とは、切断したブロック肉９を完全に通過した刃部３の位置（図３参照）である。また、「切断が終了した」とは、切断したブロック肉９を刃部３が完全に通過したことをいう。
【００１８】
また、加工装置１は、第一センサ５から出力される電気信号と第二センサ６から出力される電気信号とに基づいて後述する第一切換弁３１，第二切換弁３２，第三切換弁３３，及び第四切換弁３４を開閉制御するコントローラ（図示省略）を備える。コントローラに代えて、回転カッタ２の動作と同期するように第一切換弁３１，第二切換弁３２，第三切換弁３３，及び第四切換弁３４を機械的に開閉する開閉機構を設けてもよい。
【００１９】
次に、送り装置１００の構成について説明する。
【００２０】
送り装置１００は、圧縮された作動水を供給する水圧源としての水圧ポンプ１０と、水圧ポンプ１０から供給通路１２を通じて供給される作動水によって伸縮するシリンダ２０と、を備える。
【００２１】
水圧ポンプ１０は、タンク１３に溜められた作動水を吸い込んで吐出する。水圧ポンプ１０は、電動モータ１１によって一定の速度に回転駆動される。
【００２２】
シリンダ２０は、水圧ポンプ１０から吐出される作動水が供給される圧力室としてのピストン側室２１と、ピストン側室２１に供給される作動水によってピストン２３とともに押し出されるピストンロッド２４と、ピストンロッド２４が挿通するロッド側室２２と、を有する。シリンダ２０は、ピストン側室２１に作動水が供給されると、ピストンロッド２４が退出することによってブロック肉９を送り出す。
【００２３】
ピストン２３の外周には、シール部材２３ａが設けられる。よって、ピストン側室２１内の作動水がピストン２３の外周とシリンダ２０の内周との間からロッド側室２２に漏れることが防止される。
【００２４】
送り装置１００は、ブロック肉９の送り量に応じた時間だけ供給通路１２を開状態に切り換える切換弁としての第一切換弁３１と、第一切換弁３１が開状態に切り換えられたときに同時に開状態に切り換えられる第二切換弁３２と、ピストンロッド２４をシリンダ２０内に戻すときに開状態に切り換えられる第三切換弁３３及び第四切換弁３４と、を備える。
【００２５】
第一切換弁３１は、供給通路１２に設けられる。第一切換弁３１は、通常の状態では、戻しばね３１ｂの付勢力によって閉状態に維持される。第一切換弁３１は、ソレノイド３１ａに制御電流が供給されると、ソレノイド３１ａの付勢力が戻しばね３１ｂの付勢力に打ち勝って開状態に切り換えられる。第一切換弁３１は、第一センサ５及び第二センサ６からの電気信号に応じて、回転カッタ２がブロック肉９を切断している間は供給通路１２を閉状態に切り換え、回転カッタ２がブロック肉９を切断していない間だけ供給通路１２を開状態に切り換える。
【００２６】
具体的には、ソレノイド３１ａには、第二センサ６が刃部３を検出しなくなったときから、第一センサ５が刃部３を検出するまでの間だけ制御電流が供給される。このように、第一切換弁３１は、第二センサ６がブロック肉９の加工の終了を検出してから第一センサ５がブロック肉９の加工の開始を検出するまでの時間だけ供給通路１２を開状態に切り換える。
【００２７】
第二切換弁３２は、シリンダ２０のロッド側室２２とタンク１３とを連通する戻り通路１４に設けられる。第二切換弁３２は、通常の状態では、戻しばね３２ｂの付勢力によって閉状態に維持される。第二切換弁３２は、ソレノイド３２ａに制御電流が供給されると、ソレノイド３２ａの付勢力が戻しばね３２ｂの付勢力に打ち勝って開状態に切り換えられる。第二切換弁３２は、第一切換弁３１が開状態に切り換えられている間だけ開状態に切り換えられる。
【００２８】
第三切換弁３３及び第四切換弁３４は、ブロック肉９の切断が終了した後に、ピストンロッド２４をシリンダ内に進入させる際に開状態に切り換えられる。第三切換弁３３及び第四切換弁３４は、ブロック肉９を切断する動作中には常に閉状態に維持される。第三切換弁３３及び第四切換弁３４が開状態に切り換えられるときには、第一切換弁３１及び第二切換弁３２はともに閉状態に切り換えられる。
【００２９】
第三切換弁３３は、シリンダ２０のロッド側室２２と供給通路１２とを連通する第一クロス通路１７に設けられる。第一クロス通路１７は、第一切換弁３１よりも上流の供給通路１２に接続される。第三切換弁３３は、通常の状態では、戻しばね３３ｂの付勢力によって閉状態に維持される。第三切換弁３３は、ソレノイド３３ａに制御電流が供給されると、ソレノイド３３ａの付勢力が戻しばね３３ｂの付勢力に打ち勝って開状態に切り換えられる。
【００３０】
第四切換弁３４は、シリンダ２０のピストン側室２１と戻り通路１４とを連通する第二クロス通路１８に設けられる。第二クロス通路１８は、第二切換弁３２よりも下流の戻り通路１４に接続される。第四切換弁３４は、通常の状態では、戻しばね３４ｂの付勢力によって閉状態に維持される。第四切換弁３４は、ソレノイド３４ａに制御電流が供給されると、ソレノイド３４ａの付勢力が戻しばね３４ｂの付勢力に打ち勝って開状態に切り換えられる。
【００３１】
また、送り装置１００は、水圧ポンプ１０から吐出される作動水の脈動を吸収するアキュムレータ１５と、供給通路１２内の作動水の圧力をセット圧以下に維持するリリーフ弁１６と、を備える。
【００３２】
次に、送り装置１００及び加工装置１の動作について説明する。
【００３３】
まず、加工装置１の運転を開始する前に、予めブロック肉９をピストンロッド２４の先端にセットする。このとき、ブロック肉９の先端は刃部３に当接しているか、又は刃部３から離れた位置にあるようにする。
【００３４】
オペレータの操作によって加工装置１の運転が開始されると、電動モータ１１によって水圧ポンプ１０が回転駆動されるとともに、電動モータ４によって刃部３が回転駆動される。
【００３５】
刃部３が回転して、ブロック肉９の加工終了位置を刃部３が通過したこと（図３に示す状態）を第二センサ６が検出すると、コントローラから第一切換弁３１のソレノイド３１ａに制御電流が供給される。第一切換弁３１は、ソレノイド３１ａの付勢力によって開状態に切り換えられ、供給通路１２の作動水の流れを許容する。このとき、第二切換弁３２も同様に開状態に切り換えられる。
【００３６】
そして、水圧ポンプ１０から吐出された作動水がシリンダ２０のピストン側室２１に供給されて、作動水の流量の分だけピストン２３が移動する。これにより、シリンダ２０からピストンロッド２４が退出し、ピストンロッド２４によってブロック肉９が一定量だけ送り出される。
【００３７】
ブロック肉９の加工開始位置に刃部３が差し掛かったこと（図２に示す状態）を第一センサ５が検出すると、コントローラから第一切換弁３１のソレノイド３１ａに制御電流が供給されなくなる。第一切換弁３１は、戻しばね３１ｂの付勢力によって閉状態に切り換えられ、供給通路１２の作動水の流れが遮断される。このとき、第二切換弁３２も同様に閉状態に切り換えられる。
【００３８】
これにより、ピストン側室２１への作動水の供給が停止され、ピストン２３の移動が停止する。よって、ピストンロッド２４の退出が停止し、ピストンロッド２４によって押し出されたブロック肉９も停止する。
【００３９】
第二センサ６が刃部３を検出しなくなったときから第一センサ５が刃部３を検出するまでの時間をΔｔ［ｓ］とし、ピストン２３の断面積をＡ［ｍ2］とし、水圧ポンプ１０から吐出される作動水の流量をＱp［ｍ3／ｓ］としたとき、ピストン２３の移動量Δｘ［ｍ］は、（１）式によって演算される。
【００４０】
【数１】
2016016478.tif 000003
【００４１】
ここで、ピストン２３の断面積Ａ［ｍ2］は一定である。また、ピストン２３の移動量Δｘ［ｍ］は、ピストンロッド２４が伸縮するときの変位量と同一である。よって、ピストンロッド２４が伸縮するときの変位量［ｍ］は、水圧ポンプ１０から吐出される作動水の流量Ｑp［ｍ3／ｓ］が一定であれば、時間Δｔ［ｓ］のみによって変化する。したがって、回転カッタ２が一定の周期で回転した場合、時間Δｔ［ｓ］は一定であるため、各周期におけるピストンロッド２４の変位量［ｍ］は一定である。
【００４２】
ブロック肉９が間歇的に所定量ずつ送り出されて、刃部３によって切断可能な位置に到達すると、ブロック肉９は、移動を停止した状態で刃部３によって所定の厚さに切断される。このように、ブロック肉９は、第一切換弁３１が開状態に切り換えられている間に送り出され、第一切換弁３１が閉状態に切り換えられて移動を停止した状態で刃部３によって所定の厚さに切断される。
【００４３】
これらの動作を繰り返すことで、ブロック肉９は、間歇的に同一の厚さに切断される。ここで、作動水は作動油などの他の作動液と比較して体積弾性係数が大きく、気泡が混入しにくく、温度による粘性変化が殆どない。そのため、作動水を用いることで、他の作動液を用いた場合よりも正確に、作動水の流量に応じた所定量だけブロック肉９を送り出すことができる。したがって、作動水を用いることで、フィードバック制御を行う必要がなくなるため、簡素な構成で正確にブロック肉９を送り出して、間歇的に同一の厚さに切断することが可能である。このように、送り装置１００では、フィードバック制御を行わなくても、繰り返し精度の高い制御を行うことができる。
【００４４】
また、一般に、フィードバック制御では、比例ゲイン等のパラメータの設定によっては、オーバーシュートや振動が発生し、調整しにくい場合がある。これに対して、加工装置１では、第一切換弁３１の開閉制御だけでブロック肉９を間歇的に同一の厚さに切断することができるため、オーバーシュートや振動の発生のおそれはない。よって、他の機器と同期して動作させることが容易である。
【００４５】
ブロック肉９の切断が終了すると、オペレータの操作によって、ピストンロッド２４がシリンダ２０内に戻される。具体的には、第一切換弁３１及び第二切換弁３２が閉状態に切り換えられ、第三切換弁３３及び第四切換弁３４が開状態に切り換えられる。これにより、水圧ポンプ１０から吐出された作動水がシリンダ２０のロッド側室２２に供給されて、ピストン側室２１内の作動水がタンク１３に還流される。よって、ピストンロッド２４はシリンダ２０内に進入するため、新たなブロック肉９をピストンロッド２４の先端にセットすることが可能となる。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４７】
第一切換弁３１が開状態に切り換えられる時間に応じて一定の流量の作動水がピストン側室２１に供給されて、ピストンロッド２４が間歇的にブロック肉９を押し出す。作動水は作動油などの他の作動液と比較して体積弾性係数が大きいため、他の作動液を用いた場合よりも正確に、作動水の流量に応じた所定量ずつブロック肉９を送り出すことができる。したがって、作動水を用いることでフィードバック制御を行う必要がなくなるため、簡素な構成で正確にブロック肉９を送り出して、間歇的に同一の厚さに切断することが可能である。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４９】
例えば、上述した実施の形態では、回転カッタ２の刃部３の動作を第一センサ５と第二センサ６とによって検出している。これに代えて、ピストンロッド２４のストローク量を検出するストロークセンサ（図示省略）等からの出力信号に基づいてコントローラが第一切換弁３１を開閉制御するようにしてもよい。また、刃部３を回転させる電動モータ４の回転角を検出する回転角センサ（図示省略）等からの出力信号に基づいてコントローラが第一切換弁３１を開閉制御するようにしてもよい。
【００５０】
また、回転カッタ２の刃部３の動作を第一センサ５と第二センサ６とによって検出する構成に代えて、第一センサ５と第二センサ６とのいずれか一方とタイマーとによって刃部３の動作を検出してもよい。この場合、例えば、第二センサ６が刃部３の通過を検出すると、コントローラが第一切換弁３１を開状態に切り換え、所定の時間が経過したことをタイマーが計測すると、コントローラが第一切換弁３１を閉状態に切り換えることが可能である。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、回転カッタ２が用いられるが、これに代えて、被加工物に対して上下に往復動するカッタを用いてもよい。この場合には、単一のセンサによってカッタの位置を検出することで、加工の開始と終了との両方を検出することが可能である。なお、回転カッタ２を用いる場合と同様に、一対のセンサを用いたり、センサとタイマーとを用いたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１００    送り装置
１        加工装置
２        回転カッタ（加工機構）
３        刃部
５        第一センサ
６        第二センサ
９        ブロック肉（被加工物）
１０      水圧ポンプ（水圧源）
１２      供給通路
１３      タンク
１４      戻り通路
２０      シリンダ
２１      ピストン側室（圧力室）
２４      ピストンロッド
３１      第一切換弁（切換弁）
３２      第二切換弁
３３      第三切換弁
３４      第四切換弁
【図１】
2016016478.tif 000004
【図２】
2016016478.tif 000005
【図３】
2016016478.tif 000006