(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシャッタ片から成る第一シャッタと、
前記第一シャッタの下方に配設され、かつ、複数のシャッタ片から成る第二シャッタと、
前記第二シャッタの下方に配設され、かつ、内材が配置された外皮材を支持する支持部材と、
前記第二シャッタと前記支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段と、
内材が配置された外皮材を前記支持部材が支持した状態で前記第一シャッタを閉動作させる第一シャッタ制御手段と、
前記第一シャッタの閉動作開始後に前記第二シャッタの動作開始タイミングを制御するとともに前記外皮材の周縁部を封着するように前記第二シャッタを動作させる第二シャッタ制御手段と、
を備えたことを特徴とする食品成形装置。
【請求項２】
前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域に押し込む押込み手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の食品成形装置。
【請求項３】
前記押込み手段は、前記内材を供給する内材供給手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の食品成形装置。
【請求項４】
前記支持部材には、前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域で吸引する吸引手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の食品成形装置。
【請求項５】
前記外皮材の縁部を前記第二シャッタのシャッタ片に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の食品成形装置。
【請求項６】
前記第二シャッタの開口領域において開口部を有する受け部材を設け、前記外皮材の縁部を前記受け部材に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の食品成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品成形装置、より詳しくは、パン生地、饅頭生地等の外皮材によって、餡、調理した肉・野菜等の内材を確実に包み込み成形することができる食品成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうした外皮材によって内材を包み込む食品成形に関する技術としては、従来より内材を棒状にしてその外側に外皮材を筒状にしたものを連続して形成し、シャッタ機構の開閉動作により絞り込んで成形切断することが行われてきている（例えば実公昭63-29433号公報）。しかしながら、上述したパン生地等の発酵性の生地を外皮材として用いる場合筒状に形成することは外皮材に加圧、捻りなどが加わって生地がダメージを受けてしまい、成形切断後に生地が十分膨らまなくなり、外皮材が弾性のない硬い食品になってしまうため、その成形加工は人間の手で行っているのが現状である。こうした外皮材の筒状形成を避けてシート状の外皮材で食品成形を行う方法も提案されている。例えば、実公平7-18299号公報では、カップ内にパン生地及び餡を入れ、封止ゲートによりパン生地を封止した点が記載されている。また、特開2000-50854号公報では、上面が開口したカップ状の雌型の内壁面に沿って外包材を椀状に形成し、この椀状に形成した外包材の内部に内材を供給した後、外包材の上縁部を複数のシャッタ片から成るシャッタで絞ることによって外包材の上縁部を封着して内材を包み込んだ点が記載されている。そして、シャッタ片で外包材を絞って封着する際に、雌型の開口部にプラグを配置することによって、絞った外包材のシャッタ片上方への突出防止を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなシート状の外皮材を用いて成形を行う場合、成形する食品の大きさによって外皮材の大きさが異なったり、同じ大きさでも外皮材の形状にバラツキがあることを考慮する必要がある。これは、外皮材をシート状に形成するために一対の回転ローラにより圧延する場合が多いが、生地に柔軟性があることから、外皮材の形状を一定にすることが困難なためである。しかしながら、上述したシート状の外皮材を用いた従来の食品成形方法では、こうした外皮材の形状の変化に十分対応できない。例えば、実公平7-18299号公報では、カップを用いているため、その開口領域が予め決まっており、大きな食品を成形する場合外皮材及び内材がともに大きくなると、封止ゲートで封着する際に封止ゲート上面から生地がはみ出してしまうおそれがある。生地支え高さ調整機構を設けて製品の容積の大小に対応する点が記載されているが、カップ内での調整に限られるので、十分な調整ができるとはいえない。成形する食品の大きさにより大きいカップに替えることも考えられるが、量産工程において、多品種の食品を生産する場合いちいちカップを交換することは現実的でない。また、カップ内に生地片がカップ周縁に載置された後封止ゲートで封着する際に、生地片の形状にバラツキがあると、封止ゲートの上から余分な生地片がはみ出して分離し滓として残ってしまう場合が生じることは避けられない。これは、カップ開口部の大きさが決まっているため、生地片の形状にバラツキがあると、カップの開口縁に保持される生地片周縁部の幅が不揃いになり、幅が広い部分は封入ゲートで封止する際に上部からはみ出してしまうからである。こうしてはみ出した生地は封止ゲートにより分離されて、封止ゲートの上面又は落下して装置内部に滓として残ることになり、残った生地の滓は取り除かないと、食品の中に入ると不良品になってしまい、また、装置の中に入り込み故障の原因にもなる。こうした問題に対処するために、予め生地片の形状を揃えることが考えられるが、そのための工程ラインが追加することで製造時間が長くなるとともに生地の受けるダメージも多くなってしまう。特開2000-50854号公報でも、同様にカップ状の雌型を用いており、上述したように、カップを用いて成形している以上外皮材及び内材の大きさへの対応には限界がある。また、生地のはみ出しを避けるため、プラグによって外皮材の突出防止を図っているものの、プラグが上下動により位置設定されるため、シャッタとプラグとの間には、シャッタの動作を行うために隙間が必要で、シャッタの閉動作の際にシャッタの間に挟まれた生地がシャッタの閉鎖によりシャッタ上部に押出されてはみ出すことは避けられない。以上のように、カップ等を用いて成形することは、それによって制約を受けてしまい、大きさ、形状及び特性が一定しない生地に柔軟に対応することができないのである。
【０００４】
本発明は、従来の食品成形装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、成形する食品の外皮材及び内材の大きさ及び特性に簡単に対応でき、確実に外皮材で内材を包み込み成形することができる食品成形装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る食品成形装置は、複数のシャッタ片から成る第一シャッタと、前記第一シャッタの下方に配設され、かつ、複数のシャッタ片から成る第二シャッタと、前記第二シャッタの下方に配設され、かつ、内材が配置された外皮材を支持する支持部材と、前記第二シャッタと前記支持部材との間の間隔を調整する支持間隔調整手段と、内材が配置された外皮材を前記支持部材が支持した状態で前記第一シャッタを閉動作させる第一シャッタ制御手段と、前記第一シャッタの閉動作開始後に前記第二シャッタの動作開始タイミングを制御するとともに前記外皮材の周縁部を封着するように前記第二シャッタを動作させる第二シャッタ制御手段とを備えたことを特徴とする。さらに、前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域に押し込む押込み手段を備えたことを特徴とする。さらに、前記押込み手段は、前記内材を供給する内材供給手段を備えたことを特徴とする。さらに、前記支持部材には、前記外皮材を前記第二シャッタの開口領域で吸引する吸引手段を備えたことを特徴とする。さらに、前記外皮材の縁部を前記第二シャッタのシャッタ片に保持する保持手段を備えたことを特徴とする。さらに、前記第二シャッタの開口領域において開口部を有する受け部材を設け、前記外皮材の縁部を前記受け部材に保持する保持手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記のような構成を有することで、外皮材で内材を確実に包み込み成形することができるとともに、外皮材の分離による滓の発生を防止できる。すなわち、カップを用いずに、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定し、第二シャッタと支持部材との間の間隔を適宜調整して成形するため、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。さらに、第一シャッタの動作開始後に第二シャッタの動作開始タイミングを制御することで、封着する外皮材周縁部にバラツキがあっても確実に封着することができる。例えば、封着する外皮材周縁部がある程度が確保できる場合には、予め第一シャッタで寄せ集めた後第二シャッタで封着することができ、内材が大きく外皮材の周縁部に余裕がない場合でも、第一シャッタの動作開始後の第二シャッタの動作開始を早めれば外皮材の周縁部を多く寄せ集めることができ、確実に封着することができる。そして、第一シャッタが閉じた後第二シャッタが封着動作を行うので、封着する際の外皮材のはみ出し防止が可能となる。また、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整することで、第二シャッタでの封着を行う際の外皮材の周縁部の幅を調整することができる。例えば、第二シャッタと支持部材との間の間隔を大きくすると、第二シャッタに対して外皮材が下方に移動することになり、第二シャッタにより封着される外皮材の周縁部の幅が小さくなるように設定されるが、逆に間隔を小さくすると、外皮材の周縁部の幅は大きくなるように設定される。すなわち、第二シャッタと支持部材との間隔を調整することで、第二シャッタによって封着される外皮材の周縁部の幅を最適な量に調整できるのである。以上のことは、外皮材の伸張性の大小によっても同様に調整が可能で、伸張性が小さい場合には第二シャッタの動作開始タイミングを早めて寄せ集め量を確保することができ、伸張性が大きい場合には第二シャッタの動作開始タイミングを遅くしたり第二シャッタと支持部材との間隔を広げることで外皮材の寄せ集め量を少なくする。このように、外皮材及び内材の大きさ及び特性に応じてきめ細かく調整が可能となるため、外皮材により内材を確実に包み込み成形することができる。
【０００７】
また、上述した従来技術では、外皮材の椀状形成から外皮材の封着までの工程をカップを移動しながら行う必要があるが、本発明ではカップを用いていないので、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着まで１箇所で行うことができ、さらに封着された成形品を支持部材からそのまま搬送することができるため、製造時間の大幅な短縮化と省スペース化を図ることができる。特に、パン生地等の弾力性のある生地を用いる場合には、製造時間の短縮化は大きな利点となる。従来技術では、場所を移動しながら成形するため、場所を移動している間にパン生地が収縮してしまったり、製造時間が長くなって乾燥するおそれがある。さらに、押込みの際に内材を供給することでさらに製造時間の短縮が図れるとともに、内材の配置を確実に行うことができる。また、支持部材に吸引手段を設けて、外皮材を第二シャッタの開口領域で吸引すれば、外皮材を押圧することなく安定して外皮材を椀状形成することができ、外皮材に与えるダメージを軽減することができる。さらに、外皮材の縁部を第二シャッタのシャッタ片上に保持する保持手段を設けることで、外皮材の押込み又は吸引を行う際に確実に外皮材を保持することで安定した椀状形成が可能となる。また、第二シャッタの開口領域において開口部を有する受け部材を設けることで、受け部材上に外皮材を確実に保持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて詳しく説明する。
【０００９】
図１において符号１で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片10・10…が組み合って開閉可能に構成された第一シャッタである。なお、図２は、図１の面Ｓにおける平面図である。第一シャッタ１は、図１及び図２に示すように、駆動軸11・11…に各々固定された各シャッタ片10がこの駆動軸11を中心に往復揺動して各シャッタ片10の先端が隣りのシャッタ片10の側辺を摺動移動するように構成されており、これらシャッタ片10・10…の側辺で囲んだ開口領域を開閉させる。図１において符号２で指示するものは、図２の平面図に示した計４枚のシャッタ片20・20…が組み合って開閉可能に構成され、上述した第一シャッタ１の下方に配設された第二シャッタである。第二シャッタ２の各シャッタ片20は、その上面が第一シャッタ１のシャッタ片10の下面と隙間の無いように配設される。第一シャッタ１の駆動軸11と同心状に設けられた駆動中空軸21・21…に各シャッタ片20は固定されており、駆動中空軸21を中心に往復揺動して各シャッタ片20の先端が隣りのシャッタ片20の側辺を摺動移動するように構成されており、これらシャッタ片20・20…の側辺で囲んだ開口領域を開閉させる。
【００１０】
図４は図１の面Ｕにおける平面図で、第一シャッタ１のシャッタ駆動機構を示している。図１及び図４に示すように、第一シャッタ１の駆動機構は、各駆動軸11の下端部に固定されたフランジ12と、このフランジ12に枢着され、フランジ12同士を連繋するリンク13・13…と、これらリンク13を駆動するモータ14とから構成されており、このモータ14の回転方向、回転角度等を後述する第一シャッタ制御手段により制御することによって、複数のリンク13・13…が連関動作して第一シャッタ１を適宜に開閉させる。図３は図１の面Ｔにおける平面図で、第二シャッタのシャッタ駆動機構を示している。図１及び図３に示すように、第二シャッタ２の駆動機構は、各駆動中空軸21の下端部に固定されたフランジ22と、このフランジ22に枢着され、フランジ22同士を連繋するリンク23・23…と、これらリンク23を駆動するモータ24とから構成されており、このモータ24の回転方向、回転角度等を後述する第二シャッタ制御手段により制御することによって複数のリンク23・23…が連関動作して第二シャッタ２を適宜に開閉させる。
【００１１】
図１において符号３で指示するものは、外皮材を椀状に形成するための押込み手段である。本実施形態の押込み手段３は、図１に示すように、ステー31に固定された押込み部材30と、このステー31を上下動させる送りねじ機構32と、この送りねじ機構32を駆動するモータ33とから構成されており、このモータ33の回転方向、回転角度等を制御することによって押込み部材30を適宜に上下昇降させる。改めて詳述するが、この押込み部材30を下降させて第二シャッタ２の開口領域に進入させることにより、第二シャッタ２のシャッタ片20上に供給したシート状外皮材の中央部を窪ませて椀状に形成するのである。
【００１２】
また、本実施形態では、外皮材を椀状に形成すると共に椀状形成した外皮材の底部に内材を供給する内材供給手段を備えている。即ち、押込み部材30は、下端に内材を吐出するための吐出孔を備えた筒体により構成されており、この吐出孔を開閉するための弁40が内装されている。そして、ホッパ45内へ投入した内材を、従来公知のポンプ44により供給パイプ43を通じて押込み部材30の筒内へ圧送し、前記ステー31に固定されたエアシリンダ42の駆動によりロッド41を介して弁40を上下動させることで、吐出孔を適宜開閉して椀状形成した外皮材の底部に所要量の内材を供給する。
【００１３】
図１において符号５で指示するものは、外皮材の縁部を前記第二シャッタ２のシャッタ片20上に保持する保持手段である。保持手段５は、図６（ｂ）に示すように、複数の通孔を有するリング状のステー52が押込み部材30に固定されており、このステー52の通孔に上下スライド可能に挿嵌され、上端にステー52に係止可能な頭部を備えた複数の支持ロッド51・51…が設けられている。そして、この支持ロッド51・51…の下端には、前記押込み部材30を囲むリング状の押え部材50が固定されており、この押え部材50とステー52との間において各支持ロッド51に被嵌され、押え部材50を下方へ付勢するためのコイルばね53が設けられている。改めて詳述するが、押込み部材30が外皮材形成のため下降すると、押え部材50が第二シャッタ２のシャッタ片20上の外皮材の周縁部を押えて保持する。
【００１４】
図１において符号６で指示するものは、第二シャッタ２の下方に配設され、外皮材を支持するための支持手段である。支持手段６は、図１に示すように、支持部材60と、この支持部材60によってベルトが上下動されるベルトコンベヤ63とから構成されている。支持部材60は、支持ロッド61を介してラック−ピニオン機構62に連結され、モータ64によりラック−ピニオン機構62が駆動されることで支持ロッド61を介して適宜に上下動して第二シャッタ２との間隔が調整される。本実施形態では、支持間隔調整手段として、支持ロッド61、ラック−ピニオン機構62、モータ64及び後述するモータ64のモータ制御手段が含まれる。
【００１５】
図５には、第一シャッタ制御手段、第二シャッタ制御手段及びモータ64のモータ制御手段を示す。第一シャッタ制御手段は、モータ14を駆動制御するモータ制御装置15、モータ14の回転方向、回転角度を検出する検出器16及びモータ14の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器70からなる。第一シャッタの上方には外皮材の有無を検出する光センサ72が設けられており、光センサ72からの出力信号は検出器71で処理され、設定器70に入力される。そして、設定器70は検出器71からの検出信号と設定された駆動データとに基づき設定信号をモータ制御装置15に入力すると、モータ制御装置15は、設定された開始タイミングでモータ14の回転を開始させ、検出器16からの検出信号に基づきモータ14の回転を設定信号に従って制御する。
【００１６】
第二シャッタ制御手段は、モータ24を駆動制御するモータ制御装置25、モータ24の回転方向、回転角度を検出する検出器26及びモータ24の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器70からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器70から設定信号がモータ制御装置25に入力されると、モータ制御装置25は、設定された開始タイミングでモータ24の回転を開始させ、検出器26からの検出信号に基づきモータ24の回転を制御する。
【００１７】
モータ64のモータ制御手段は、モータ64を駆動制御するモータ制御装置65、モータ64の回転方向、回転角度を検出する検出器66及びモータ64の開始タイミング、回転方向、回転角度などの駆動データを設定する設定器70からなる。そして、第一シャッタ制御手段と同様に、設定器70から設定信号がモータ制御装置65に入力されると、モータ制御装置65は、設定された開始タイミングでモータ64の回転を開始させ、検出器66からの検出信号に基づきモータ64の回転を制御する。
【００１８】
以下、図６〜図14を参照しながら本実施形態の食品成形装置による食品成形工程について説明する。図６（ａ）〜図14（ａ）は、それぞれ図６（ｂ）〜図14（ｂ）に示す各工程での第一及び第二シャッタの平面図を示している。なお、本実施形態では、外皮材Ｆとしてパン生地を使用し、内材Ｇとして餡を使用した例で説明する。
【００１９】
まず、図５で示される設定器70に第一シャッタ１、第二シャッタ２及び支持部材60の動作に関する駆動データを入力し、図６（ａ）に示すように、第一シャッタ１を開口させ、第二シャッタ２を閉鎖させた初期設定の状態におき、図６（ｂ）のように押込み部材30を上昇させた状態で第二シャッタ２のシャッタ片20上にシート状の外皮材Ｆを戴置する。図示されていないが、支持部材60も第二シャッタ２の下方に初期設定の間隔で配置されている。外皮材Ｆが載置されると、図５に示す光センサ72がそれを検知し、検出器71から検知信号が設定器70に入力される。この検知信号に応答して設定器70から順次設定されたタイミングで駆動制御信号が各モータ制御装置15、25、65に入力される。本実施形態では、外皮材Ｆをシャッタ片20上に安定的に戴置するため、第二シャッタ２の初期設定の状態を全閉させた状態で外皮材Ｆを載置しているが、この第二シャッタ２を外皮材Ｆが落下しない程度に開口させた状態で外皮材Ｆを載置するようにしても良い。また、シャッタ片20上に外皮材Ｆを戴置した後、第一シャッタ１のシャッタ片10を閉じる方向に動作させて開口面積が縮小した状態にすれば、縮小された開口状態に合わせて外皮材Ｆをセットでき、外皮材Ｆが所定位置に収まるように外皮材Ｆの位置調整を行なうことができる。
【００２０】
次に、図７（ａ）に示すように、外皮材の大きさ及び内材の量等に対応して予め設定された量だけ第二シャッタ２を開口させるとともに、支持部材60を上昇させて第二シャッタとの間隔を予め設定された間隔に調整する。そして、図７（ｂ）のように、押込み部材30を下降させると、押込み部材30に装着された押え部材50が外皮材Ｆの周縁部に当接する。引き続き、押込み部材30を下降させると、押え部材50は、支持ロッド51に固定されているため、押込み部材30に固定されたステー52との間隔が狭まる。間隔が狭まることでコイルばね５３の付勢力が働き、押え部材50は外皮材Ｆの周縁部に押し付けられて外皮材Ｆが第二シャッタ２のシャッタ片20上に保持される。このように外皮材Ｆの周縁部を保持した状態で、図８（ｂ）に示すように、押込み部材30を第二シャッタ２の開口部にさらに進入させて外皮材Ｆの中央部を窪ませることにより外皮材Ｆを椀状に形成する。このとき、外皮材Ｆは支持部材60で支持される位置まで窪み、外皮材を所定の形状に椀状形成することができる。
【００２１】
次に、図９（ｂ）に示すように、押込み部材30を上昇させながら押込み部材30内の弁40を上昇させて吐出孔を開くことにより、内材Ｇが吐出されて椀状形成された外皮材Ｆの底部に配置される。所定量の内材Ｇが吐出された時点で弁40を下降させ吐出孔を閉じる。内材Ｇは、第二シャッタ２の開口部にほぼ一致する領域に広がっている。このように本実施形態では、第二シャッタ２の開口部と支持部材60の位置調整によって、封着に必要な外皮材の周縁部の幅を保持手段により確保しつつ、内材Ｇの量に対応して外皮材を椀状形成することができる。また、押込み部材30を上昇させると同時にこの押込み部材30を通して内材Ｇを供給しているので、押込み部材30の上昇に伴ってパン生地から成る外皮材Ｆが収縮してしまうのを防ぐことができるとともに、外皮材の形状形成と内材の供給を効率よく行うことができる。そして、押込み部材30を上昇させて、図10（ｂ）に示すように、押え部材50を外皮材Ｆの周縁部から離す。
【００２２】
次に、図11（ａ）に示すように、予め設定された動作開始タイミングで第一シャッタ１を閉じる方向に動作させて、第二シャッタ２のシャッタ片上に位置する外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図11（ｂ）参照）。そして、図12に示すように、第一シャッタ１の動作開始後予め設定された動作開始タイミングで第二シャッタ２が閉じる方向に動作し、第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆの周縁部をさらに寄せ集めるようにする。このとき、外皮材Ｆの周縁部を内材Ｇに沿って中央に集めることができるので、外皮材Ｆと内材Ｇとの間の空気を逃がしながら外皮材Ｆで内材Ｇを包んでゆくことができる。
【００２３】
そして、図13（ａ）及び図14（ａ）に示すように、第二シャッタ２をさらに閉じる方向に動作させることにより、集めた外皮材Ｆの周縁部を確実に封着して外皮材Ｆで内材Ｇを包み込んだ成形品Ｈを得るのである（図13（ｂ）及び図14（ｂ）参照）。その後、成形品Ｈを支える支持部材60が下降してベルト上に成形品Ｈが載置された状態となり、ベルトコンベア63を駆動して成形品Ｈをベルト搬送する。
【００２４】
このように本実施形態によれば、まず、第一シャッタ１が外皮材Ｆの周縁部を集め（図12（ｂ）の符号Ａ参照）、次いで下方の第二シャッタ２が、集めた部分（図12（ｂ）の符号Ａ参照）とは異なる外皮材Ｆの周辺部分（図12（ｂ）の符号Ｂ参照）を更に集めて封着するので、外皮材Ｆの形状にばらつきがあったとしても、第一シャッタ１により外皮材の周縁部を寄せ集めてから第二シャッタ２の動作により封着するので、外皮材を両シャッタである程度引き伸ばして外皮材の周縁部を確実に封着することができる。
【００２５】
図15は、図６から図14までの第一シャッタ１及び第二シャッタ２の開閉動作と支持部材60の上下動作とについて時間を横軸にとってその時間的な動きを示したものである。初期状態は時刻ｔ１の左側に示されているように、第一シャッタ１は開いた状態に、第二シャッタ２は閉じた状態にされており、支持部材60は下方の位置に配置されている。まず、時刻ｔ１で外皮材Ｆが検知されて、第一シャッタ１が閉じる方向に動作し、中間位置まで閉じて外皮材Ｆの位置を調整し、元の開いた状態に戻る。支持部材60は上方に移動して第二シャッタ２との間隔を所定の間隔に調整する。第二シャッタ２は完全に閉じた状態のままである。時刻ｔ２では、第一シャッタ１が元の開いた状態に戻ったタイミングで第二シャッタ２が開く方向に動作し、所定の開口領域になったときに停止し、時刻ｔ３からｔ４の間に押込み手段３により外皮材Ｆが第二シャッタ２の開口領域に押込まれるとともに内材Ｇが供給される。時刻ｔ４から第一シャッタ１の閉動作が開始され、外皮材Ｆの周縁部が寄せ集められ、時刻ｔ５で完全に閉じた状態になり、時刻ｔ５から第二シャッタ２が閉じる方向に動作開始し、外皮材Ｆの周縁部を封着して時刻ｔ６で完全に閉じた状態になる。この際第一シャッタ１が閉じた後に第二シャッタ２が閉じるので、外皮材Ｆの封着動作の際に生じる第二シャッタ２上面への外皮材Ｆのはみ出しを防止することができる。支持部材60は時刻ｔ５から第二シャッタ２の動作に合わせて下方に移動して第二シャッタ２の封着動作を助ける。すなわち、必要以上に第二シャッタ２により外皮材Ｆが寄せ集められないように調整される。時刻ｔ６から第一シャッタ１及び第二シャッタ２はいったん開いた状態に動作した後、第二シャッタ２は閉じた状態に戻り時刻ｔ７で初期状態になる。
【００２６】
以上が外皮材Ｆにより内材Ｇを包み込み成形するための一連の動作であるが、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材60の位置とを調整することで様々な場合に対応することができる。例えば、外皮材Ｆの封着が不完全な場合外皮材Ｆの寄せ集めを多くする必要があるが、図15に点線で示すように、時刻ｔ５での第二シャッタ２の動作開始タイミングを時刻ｔ’５に早くすることにより外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。これは、第一シャッタ１の動作中に第二シャッタ２を動作させることにより第一シャッタ１が寄せ集めた外皮材Ｆが戻らない間に第二シャッタ２がさらに寄せ集めて封着するため、確実な封着が可能となる。つまり、第二シャッタ２の動作開始タイミングが早くなるほど外皮材Ｆの寄せ集めを多くすることができる。逆に、外皮材Ｆの寄せ集めが多すぎる場合には時刻ｔ５での支持部材60の下方移動開始タイミングを早くすることで、第二シャッタ２の封着動作の際に外皮材Ｆを下方に移動させ、外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。したがって、例えば、外皮材Ｆが伸張性に富む場合には、図16に示すように第二シャッタ２のみによる封着動作を行うこともできる。すなわち、図10において内材を押込み部材30から供給した後（図16（ａ））支持部材60を下方に移動させて外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２上面より下に位置するように調整し（図16（ｂ））第一シャッタ１が閉じた後（図16（ｃ））第二シャッタ２を動作させて外皮材Ｆの周縁部を封着動作させる（図16（ｄ））。この場合には、第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第一シャッタ１は、第二シャッタ２から外皮材Ｆがはみ出すのを防止する。
【００２７】
さらに、図17に示すように、第一シャッタ１と第二シャッタ２との間に、外皮材Ｆを受ける受け部材として薄板80を挟んでおくと、押え部材50と薄板80により外皮材Ｆを確実に保持できる。薄板80には、図17（ａ）の平面図に示すような開口部81が設けられており、開口部81に上記実施形態のように押込み部材30を進入させて外皮材Ｆを椀状形成することが可能となる。また、開口部81の大きさがそれぞれ異なった複数の薄板を備えておけば、成形品の大きさに合わせて薄板を変更することで、様々な大きさの成形品に簡単に対応することができる。そして、上述したように、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングと支持部材60の位置とを調整することにより外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め及び封着動作が最適になるように調整することができる。また、図17では、受け部材80を第一シャッタ１及び第二シャッタ２の間に挟んでいるが、図18のように第二シャッタ２の下面に隣接して配置することもできる。受け部材80上に外皮材Ｆを配置し、図10に示すように内材Ｇを押込み部材30から供給した後（図18（ａ））第一シャッタ１を動作開始し続いて第二シャッタ２を動作させて受け部材80上の外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める（図18（ｂ））。第一シャッタ１が閉じた状態になって第二シャッタにより外皮材の周縁部をさらに寄せ集め封着する（図18（ｃ）、（ｄ））。図18は、特に、外皮材Ｆ及び内材Ｇが小さいために外皮材Ｆの周縁部に余裕のない場合等に確実に封着動作をすることができる。図18においても、支持部材60の位置を調整して第二シャッタ２と支持部材60との間隔を狭く設定しておけば、外皮材Ｆの周縁部を十分確保するよう設定することもできる。また、第二シャッタ２の動作タイミングを早くすることで外皮材Ｆの周縁部の寄せ集め量を多くすることもできる。
【００２８】
次に、上記実施形態において保持手段を省略した別の実施形態を説明する。図19は、図６〜図14までの食品成形工程と同様にその食品成形工程を図19（ａ）から（ｅ）まで順を追って示したものである。まず、第一シャッタ１及び第二シャッタ２をシート状の外皮材Ｆが落下しない程度に開いた状態に設定し、支持部材60を所定の位置に設定する（図19（ａ））。なお、第一シャッタ１を閉じた状態にして外皮材Ｆを配置してもよい。次に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２を押込み部材30が挿入できる程度に開口し、支持部材60を上方に移動させた後、押込み部材30を挿入する（図19（ｂ））。押込み部材30の挿入により外皮材Ｆは椀状に形成されるとともに押込み部材30から内材Ｇが供給された後押込み部材30は上方に退避する（図19（ｃ））。このとき、外皮材Ｆの周縁部は第一シャッタ１及び第二シャッタ２の開口部に当接した状態になっている。次に、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集め、その後第二シャッタ２が動作を開始してさらに外皮材Ｆを寄せ集めて封着動作を行う（図19（ｄ），（ｅ））。なお、上記実施形態と同様に第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングを制御することで外皮材Ｆの寄せ集め量を調整することができる。また、支持部材60の位置調整により封着に必要な外皮材Ｆの周縁部の量も調整できる。例えば、図20には、外皮材Ｆの伸張性がよく外皮材Ｆの周縁部の必要量が少なくてよい場合を示している。まず、図19（ｃ）において支持部材60を下方に移動して第二シャッタ２との間隔を広げておき、外皮材Ｆの周縁部が第二シャッタ２の開口部のみに当接した状態にする（図20（ａ））。この状態で第一シャッタ１を閉じて第二シャッタ２を閉じれば、第二シャッタ２のみで寄せ集めるため寄せ集め量が少なくなるとともに第一シャッタ１が閉じた状態で第二シャッタ２が閉じるので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しも防止できる。このように、この実施形態では、上述した実施形態と同様に、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作開始タイミングの調整と支持部材60の位置調整とにより外皮材の確実な封着動作ができるとともに、保持手段を省略できるため機構が簡略化でき、その分成形工程の時間を短縮することも可能となる。
【００２９】
また、上述した実施形態では外皮材Ｆを押込み部材30により椀状形成しているが、押込み部材30の代わりに支持部材に吸引手段を設けることで椀状形成することもできる。図21〜図26にその食品成形工程を示す。図21に示すように、保持手段５のステー52はシリンダ54に固定され、シリンダ54の進退動作に応じて保持手段５は上下動する。支持部材９は先端に複数の通気孔90を設けた管状部材91で構成され、管状部材91には図示されていない吸排気装置に接続されている。そして、支持部材９は、通気孔90から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持するとともに通気孔90から排気することで吸着保持した外皮材Ｆを離すようになる。図21では、第一シャッタ１が開いた状態に設定され、第二シャッタ２は閉じた状態に設定されており、第二シャッタ２の上面に内材Ｇを配置した外皮材Ｆが供給される。図22では、第二シャッタ２を開いた状態にした後保持手段５が下降して外皮材Ｆの周縁部を第二シャッタ２の上面に押え付ける。支持部材９が上方に移動して外皮材Ｆの下面に当接し、通気孔90から吸気することで外皮材Ｆを吸着保持する。図23では、支持部材９が外皮材Ｆを吸着保持した状態で下降することで外皮材Ｆが椀状に形成される。支持部材９の下方への移動距離は、上述の実施形態と同様に外皮材Ｆの周縁部の必要量を最適にするために調整することができる。図24では、保持手段５が上昇して退避し、第一シャッタ１が閉動作を開始し、外皮材Ｆの周縁部を寄せ集める。図25では、第一シャッタ１が閉じた状態になるとともに第二シャッタ２が動作開始してさらに外皮材Ｆの周縁部を寄せ集めながら封着動作を行う。図26では、第二シャッタ２が閉じた状態になって封着動作が終了するが、第一シャッタが閉じた状態となっているので、第二シャッタ２からの外皮材Ｆのはみ出しは防止される。そして、第一シャッタ１及び第二シャッタ２の動作タイミングは、上述の実施形態と同様に第一シャッタ１の動作開始後の第二シャッタ２の動作開始タイミングを調整することで外皮材の寄せ集め量を調整することができる。
【００３０】
なお、上述した実施形態では、第二シャッタ２を最終的に閉じた状態になるまで動作させて外皮材Ｆの周縁部を封着しているが、第二シャッタ２により外皮材Ｆの周縁部が封着されるのであれば、最終的に閉じた状態にならなくても構わない。例えば、図13（ｂ）の状態で外皮材Ｆの周縁部が十分封着されているのあれば、第二シャッタ２の動作を終了してもよい。このように完全に閉じた状態にならないようにすると、外皮材の封着部分の受けるダメージが軽減され、製造時間の短縮にも寄与することになる。
【００３１】
本発明の食品成形装置は、これらの実施形態に限定されるものではなく「特許請求の範囲」の記載内において種々の設計変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２として、４枚のシャッタ片を用いているが、シャッタ片の枚数は特に限定されることはなく、第一シャッタ及び第二シャッタでシャッタ片の枚数が異なってもよい。シャッタ駆動手段については、駆動軸を中心に各シャッタ片が往復揺動することにより開閉動作する駆動機構を用いているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば、図27に示すように、各シャッタ片101が互いに矢印方向にスライドして直線移動することで開閉動作させたり、図28に示すように、各シャッタ片102が作用ピン103の矢印方向の回転運動に応じて直線運動しながら揺動することにより開閉動作する駆動機構等種々の駆動機構を用いることができる。また、第一シャッタと第二シャッタとで異なるシャッタ機構を採用しても良い。そして、各シャッタ片の形状ついても、こうしたシャッタ駆動手段に対応して上記実施形態以外にも図27又は図28に示すような直線状の側辺を有するもの等種々の形状を採用することができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、第一シャッタ１と第二シャッタ２とは隙間の無いように配設されているが、外皮材の封着動作に支障がなければ、ある程度の隙間は許容される。さらに、上記実施形態では、第一シャッタ１及び第二シャッタ２とも閉じた状態では平面状態になっているが、外皮材を集めることが可能であれば曲面状態になるような各シャッタ片の形状にすることもでき、こうした構成についても種々の変更が可能である。
【００３４】
また、上述した実施形態では、設定器に第一シャッタ、第二シャッタ及び支持手段の駆動のための制御データを入力しているが、食品成形装置に搬送されてくる外皮材の形状をビデオカメラで画像認識し、認識された形状から制御データを生成し、その形状に合わせて自動的に設定データを変更すれば、よりきめ細かい調整が自動的に行うことができ、外皮材の封着がより確実に行われるようになる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明に係る食品成形装置にあっては、第一シャッタ及び第二シャッタの開口領域を適宜設定することができ、第二シャッタと支持部材との間の間隔についても適宜調整することができるため、外皮材及び内材の大きさ及び特性に臨機応変に対応することができる。さらに、第一シャッタの動作開始後に第二シャッタの動作開始タイミングを制御することで、封着する外皮材周縁部にバラツキがあっても確実に封着することができる。例えば、封着する外皮材周縁部がある程度の幅が確保できる場合には、予め第一シャッタで寄せ集めた後第二シャッタで封着することができるが、幅が小さい場合でも、第一シャッタの動作開始後の第二シャッタの動作開始を早めれば外皮材の周縁部を多く寄せ集めることができ、確実に封着することができる。そして、第一シャッタが閉じた後第二シャッタが閉じるので、封着する際の外皮材のはみ出し防止が可能となる。また、第二シャッタと支持部材との間の間隔を調整することで、封着に必要な外皮材の周縁部の量を調整することができる。例えば、第二シャッタと支持部材との間の間隔を大きくすると、第二シャッタに対して外皮材が下方に移動することになり、第二シャッタにより封着される外皮材の周縁部の量が小さくなるように設定されるが、逆に間隔を小さくすると、外皮材の周縁部の量は大きくなるように設定される。すなわち、第二シャッタと支持部材の間隔を調整することで、第二シャッタによって封着される外皮材の周縁部の幅を最適な量に調整できるのである。また、外皮材の伸張性の大小によっても同様に調整が可能で、伸張性が小さい場合には第二シャッタの動作開始タイミングを早めて寄せ集め量を確保することができ、伸張性が大きい場合には第二シャッタの動作開始タイミングを遅くしたり第二シャッタと支持部材との間隔を広げることで外皮材の寄せ集め量を少なくする。このように、外皮材及び内材の大きさ及び特性に応じて、第一シャッタ及び第二シャッタの動作タイミングと第二シャッタ及び支持手段の間の間隔とをきめ細かく調整が可能となるため、外皮材により内材を確実に包み込み成形することができる。
【００３６】
また、上述した従来技術では、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着までの工程をカップを移動しながら行う必要があるが、本発明ではカップを用いていないので、押込みによる外皮材の椀状形成から外皮材の封着まで１箇所で行うことができ、さらに封着された成形品を支持部材からそのまま搬送することができ、製造時間を大幅に短縮できるとともに省スペースを図ることができる。さらに、押込みの際に内材を供給することでさらに製造時間の短縮が図れるとともに、内材の配置を確実に行うことができる。また、支持部材に吸引手段を設けて、外皮材を第二シャッタの開口領域で吸引すれば、外皮材を押圧することなく安定して外皮材を椀状形成することができ、外皮材に与えるダメージを軽減することができる。
【００３７】
さらに、外皮材の縁部を第二シャッタのシャッタ片上に保持する保持手段を設けることで、外皮材の押込み又は吸引を行う際に確実に外皮材を保持することで安定した椀状形成が可能となる。また、第二シャッタの開口領域において開口部を有する受け部材を設けることで、受け部材上に外皮材を確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る食品成形装置の部分断面正面図である。
【図２】同装置の第一シャッタ及び第二シャッタを示す概略平面図である。
【図３】同装置の第二シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図４】同装置の第一シャッタの駆動機構を示す概略平面図である。
【図５】同装置の各制御手段を説明する概略ブロック図である。
【図６】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図７】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図８】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図９】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１０】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１１】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１２】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１３】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１４】同装置による食品成形工程を説明するシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１５】第一シャッタ、第二シャッタ及び支持部材の時間的な動きを示した線図である。
【図１６】本発明に係る食品成形装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１７】受け部材を備えた食品成形装置のシャッタ平面図及び概略側面図である。
【図１８】受け部材を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図１９】保持手段を省略した食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２０】同装置による別の食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２１】吸引手段を備えた食品成形装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２２】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２３】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２４】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２５】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２６】同装置による食品成形工程を説明する概略側面図である。
【図２７】シャッタに関する変形例を示す概略平面図である。
【図２８】シャッタに関する別の変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
Ｆ    外皮材
Ｇ    内材
Ｈ    成形品
１    第一シャッタ
10    第一シャッタのシャッタ片
11    駆動軸
12    フランジ
13    リンク
14    モータ
15    モータ制御装置
16    検出器
２    第二シャッタ
20    第二シャッタのシャッタ片
21    駆動中空軸
22    フランジ
23    リンク
24    モータ
25    モータ制御装置
26    検出器
３    外皮材形成手段
30    押込み部材
31    ステー
32    送りねじ機構
33    モータ
40    弁
41    ロッド
42    エアシリンダ
43    供給パイプ
44    ポンプ
45    ホッパ
５    保持手段
50    押え部材
51    支持ロッド
52    ステー
53    コイルばね
６    支持手段
60    支持部材
61    支持ロッド
62    ラック−ピニオン機構
63    ベルト
64    モータ
65    モータ制御装置
66    検出器
70    設定器
71    検出器
72    センサ
80    薄板（受け部材）
９    支持部材
90    通気孔
91    管状部材
101   変形例のシャッタ片
102   変形例のシャッタ片
103   変形例の作用ピン
111   変形例の第一シャッタ
112   変形例の第二シャッタ
113   変形例の第一シャッタ
114   変形例の第二シャッタ
【図１】
0004045313.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004045313.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004045313.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004045313.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004045313.tif 000010
【図１０】
0004045313.tif 000011
【図１１】
0004045313.tif 000012
【図１２】
0004045313.tif 000013
【図１３】
0004045313.tif 000014
【図１４】
0004045313.tif 000015
【図１５】
0004045313.tif 000016
【図１６】
0004045313.tif 000017
【図１７】
0004045313.tif 000018
【図１８】
0004045313.tif 000019
【図１９】
0004045313.tif 000020
【図２０】
0004045313.tif 000021
【図２１】
0004045313.tif 000022
【図２２】
0004045313.tif 000023
【図２３】
0004045313.tif 000024
【図２４】
0004045313.tif 000025
【図２５】
0004045313.tif 000026
【図２６】
0004045313.tif 000027
【図２７】
0004045313.tif 000028
【図２８】
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