JP2002173103A - 食品固形物の計数充填方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不定形、表面に凹凸を有する、表面が濡
れている、粘着性を有する、軟質で壊れやすいなどの特
徴を有する食品固形物の計数充填において、計数操作前
における具材の位置決めや整列搬送の必要がなく、かつ
１回の所要操作で設定した個数を正確に計数充填できる
方法及び装置を提供する。 【解決手段】 計数充填すべき食品固形物１を載せたテ
ーブル部４から、設定充填個数より多い数の独立した真
空吸着ノズル１４を用いて前記食品固形物を任意に吸引
吸着させ、各ノズルに備えた圧力センサ１２により各々
のノズルに対し吸着確認を行い、吸着が確認されたノズ
ルの中から設定充填数に相当する数のノズルを任意計数
選択し、アーム１０の所定充填位置に移動した後に前記
選択ノズルのみ負圧経路９をソレノイドバルブ８により
圧縮空気経路１８へ切り替え真空破壊を行い、食品固形
物を真空パッドより解離させて、一定の時間間隔で間欠
稼働するベルトコンベア１５へ充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不定形、表面に凹
凸を有する、表面が濡れている、粘着性を有する、軟質
で壊れやすいなどの特徴を有する食品固形物の計数充填
方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工食品の生産技術においては、未だ工
程の装置化・無人化が遅れている。その理由として、不
定形で軟質かつ場合によっては水分の多い食品固形物
を、少量・定量的に扱うことの困難さが挙げられる。計
量・計数充填などはその代表例であり、冷凍食品などの
新商品開発、商品改訂時期においても頻出する課題であ
る。特に近年では加工度の高い簡便調理製品という形態
が増加する傾向にあり、具材として様々なシーフードや
調理野菜を用いる必要性が出てきた。しかしそれら具材
のほとんどが柔軟質、不定形であるため機械処理により
傷つきやすく、さらに粘性、張り付きなどが生じ、機械
による搬送や正確な把握を困難なものとしている。その
ため最終的に人手に頼らざるを得ないことが多く、製品
のコスト高の要因となっている。

【０００３】従来、食品を問わず、多量に供給される対
象固形物の中から決められた個数を計数分取し充填する
技術としては、複数の振動フィーダーもしくはこれにベ
ルトコンベアやガイドを組み合わせた装置により対象物
を搬送過程で分離整列させ、光電管や画像センサなどで
通過個数を検知させるものが一般的であり、電子パーツ
や工業用部品、錠剤、ペレット類の計数など幅広い分野
で使用されている。食品においては特にナッツや乾燥果
実などの菓子類、即席麺の「かやく」として添付される
乾燥卵や乾燥肉、乾燥蒲鉾などの計数充填工程で用いら
れている。

【０００４】しかしながら大きさや形状が均一でない食
品固形物の場合、一個づつ分離せず複数が重なって搬送
されたり、閉塞による間欠状態が発生するなどの問題が
多発する。また前記方式は入れ目の数を正確にするため
に、設定数に近づくと振動の減衰をコントロールし、少
量ずつ搬送させることで調節しているが、特に少数個の
充填には不向きなうえ充填時間にバラツキが生じるとい
う問題もある。さらに対象となる食品固形物が濡れてい
たり、粘性を有していたりする場合、フィーダーもしく
は食品固形物の個体同士が張り付くなどして安定した搬
送は到底望めない。

【０００５】これらの問題を解決するために、種々の技
術が提案されている。例えば、回転ドラムに設けた吸着
パッドにより食品固形物を１個づつ分取し、ジェットエ
アによる吸着解除後、シュート部で計数してその数量が
規定値に達するとシャッターが開く発明（特開昭５３−
５１８７４号公報）、同様に回転ドラムに設けた吸着孔
により食品固形物を１個づつ分取し、さらにドラム内外
に対向設置されたジェットエアノズル及び吸い込みノズ
ルにより剥離、吸引、計数し、数量が規定値に達すると
ジェットエアを停止する発明（特開平０９−１２１４３
号公報）、同様に回転ドラムに設けた吸着孔により食品
固形物を１個づつ分取し、ドラム内外にあるエアシール
ドに板到達した時点で剥離、光電管により計数する考案
（実開平０７−２３７３９号公報）などが挙げられる。

【０００６】これらはランダムに搬送されてくる不定形
な食品固形物に対し、一個づつ分離し計数充填するのに
有効である。しかし定位置で回転するドラムの吸着孔に
食品固形物を接触させる必要があることから、食品固形
物を回転ドラム上部から落下、もしくは下部テーブルに
のせて激しく振動するなどの操作を加える必要がある。
リサイクル搬送も必要であり、脆く崩れやすいものや粉
の発生するもの、凍結品のように割れ、欠けの生じやす
い物に対しては不向きである。また、ドラムに設けられ
た各吸着孔に毎回決まって吸着されるとは限らず、０か
ら計数して設定数までもっていく手法である以上、最終
的に必要数が充填されるまでの所要時間にバラツキが生
じる。そのため、次工程が決められた時間間隔で稼働し
ている場合、その部分との同調がとれない場合がある。

【０００７】一方、同様に対象物を吸着し計数、移動、
充填させる手法として、単数もしくは複数の真空吸着口
を備えたアームにより物品を吸着計数および搬送する方
法がある。これは従来、ＩＣチップやウエハ、板材など
定型で吸着時に位置決めが正確になされている部材の把
持、移動、計数などに主として用いられてきた技術であ
る。計数は対象物のノズルに対する吸着が完全であるこ
とを前提とし、アームの横切りなど作動回数を検知して
計数値を算出している。壊れやすいものを決められた時
間内に然るべき場所へ計数充填もしくは固定させること
に関しては秀でているものの、対象物が定型で乾燥して
おり、かつ吸着時の位置決めがなされていることが前提
である。そのため不定形で吸着状態が安定せず、かつ事
前の分離位置決めが困難な食品固形物の場合では吸着ミ
スの可能性が大きいため、そのまま適用することができ
ない。

【０００８】この手法に関して計数充填を確実に行うこ
とを目的として、センサ類を併用した幾つかの技術があ
る。負圧経路に圧力センサを設置することにより、チッ
プが吸着したか否かをチップ個数を直接検知しながら充
填設定数まで操作を繰り返す発明（特開昭６０−５４４
９９号公報）、圧力検知によりウエハの吸着状態を確認
し、適性でない場合、設定した回数まで吸着操作をリト
ライする発明（特開平０７−１６９８１９号公報）など
が挙げられるが、これらも吸着ミスが生じた場合には最
終的に必要数が充填されるまでの時間にバラツキが生じ
る。

【０００９】こうしたなか、決められた時間間隔にて稼
働している次工程との同調を取ることを可能とする技術
が開示されている（特開平５−２２９５１４号公報）。
これは、みかん、パイン、半割桃などの果肉片を複数の
吸着ノズルにてコンベアバケットに移載した後、測定ス
テーションにて重量検知を行い、未投入もしくは規定数
以上の投入があったコンベアバケットを検知してそのバ
ケットに対して後の補充ラインから補正充填を行い、最
終的に規定数を容器等に充填させるというものである。

【００１０】上記技術は対象物の事前位置決めの必要が
無く、軟質で表面に水分があり粘着性を有する物に対し
ても有効であるが、重量判別処理により計数値を算出さ
せるため、対象固形物に大きな重量バラツキがある場合
や１容器に複数個の食品を充填させたい場合などには、
設定個数の正確な計数充填が難しくなる。また大きなラ
イン構成を要し、移載機械単体で計数充填をなしえるも
のではない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の計数充填装置を用いて不定形、表面に凹凸を有す
る、表面が濡れている、粘着性を有する、軟質で壊れや
すいなどの特徴を有する食品固形物を扱う場合、対象物
の事前位置決めや整列搬送が不可欠であったり、次工程
との同調を目的として設定された所要時間内において、
決められた数個を１サイクルで精度良く計数充填するこ
とが困難であったり、大きなライン構成を要するといっ
た課題があった。

【００１２】本発明は上記の欠点を解消するためになさ
れたものであり、具体的には真空吸着ノズルと吸着確認
センサを組み合わせた計数充填装置にありながら、不定
形、表面に凹凸を有する、表面が濡れている、粘着性を
有する、軟質で壊れやすいなどの特徴を有する食品固形
物を事前の分離位置決めや整列搬送の必要が無く、かつ
決められた所要時間内で設定した個数を高速に精度良く
計数充填できる方法及び装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、真空吸着ノズルを用いて食品固形物を１個毎
吸着し、計数、搬送および充填する方法において、食品
固形物の充填所定数より多い数の真空吸着ノズルＮ＋α
個（Ｎは食品固形物の設定充填数、Ｎ及びαは１以上の
整数）を配し、吸着確認センサからの出力信号により吸
着が確認された真空吸着ノズルの中から設定充填数Ｎに
相当する数の真空吸着ノズルを任意計数選択し、所定充
填位置に搬送した後、その選択したノズルについて真空
破壊を行うことにより食品固形物の設定個数Ｎを１サイ
クルで正確に計数充填することを特徴とする食品固形物
の計数充填方法である。

【００１４】また、本発明は真空吸着ノズルを用いて食
品固形物を１個毎吸着し、計数、搬送および充填する手
段を備えた装置において、計数充填すべき食品固形物を
のせるテーブル部と、フレキシブルな真空パッド及び吸
着確認センサを備えた食品固形物の充填所定数より多い
数の真空吸着ノズルＮ＋α個（Ｎは食品固形物の設定充
填数、Ｎ及びαは１以上の整数）と、それらを固定しテ
ーブル部から充填部へ食品固形物を吸着搬送するための
水平左右方向及び垂直上下方向に移動可能なアームと、
圧縮空気により吸着解離を行うための真空破壊経路と、
吸着確認センサからの出力信号により吸着が確認された
ノズルの中から設定充填数Ｎに相当する数の真空吸着ノ
ズルＮ個を任意計数選択し、その選択ノズルのみ真空破
壊を行うためのコントロール機器及び制御シーケンスを
具備することを特徴とする食品固形物の計数充填装置で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】上記装置構成において、真空吸着
ノズルの個数Ｎ＋αは対象食品固形物の設定充填数Ｎよ
り多い整数である。つまり、真空吸着ノズル本数におい
て余裕を持たせて配設してあるから、真空吸着ノズル群
のいくつかにおいて吸着ロスが発生しても、これを補い
全体として食品固形物を吸着したノズル数は設定充填数
Ｎ以上となる頻度が高くなる条件が選ばれる。本発明に
おいてより好ましい条件としては、充填精度を確実なも
のとするために少なくともＮの１．５倍以上の整数、つ
まりα＝０．５Ｎとすればよい。

【００１６】さらに、計数充填すべき食品固形物をのせ
るテーブル部に回転機構もしくは振動機構を設け、積み
重なった食品固形物の上面を常にならした状態とするこ
とにより、定位置で降下する吸着ノズルの先端に食品固
形物が存在するようにする。

【００１７】さらに、対象がバラ凍結きぬさやなど、解
凍状態においてはその形状により貼り付きが生じやすい
物に対しては、その凍結状態を長時間維持させることを
目的とし、テーブル部にブライン冷却ジャケットもしく
は冷風ブラスト等による凍結機構を設ける。これによ
り、解凍を防止し、吸着ロスを少なくすることができ
る。

【００１８】また、１つの吸着ノズルに対して複数個の
食品固形物が吸着された場合、正確な計数が不可能とな
るため、吸着ノズル先端に有する真空パッドは、その口
径や形状などを対象物の大きさや表面特性により適宜変
更させる。

【００１９】また、吸着確認を行うためのセンサは各々
のノズルの吸着状態を個別に検知しうるものであればよ
く、例えば、圧力センサ、画像センサ、光センサ、フォ
トセンサ、リミットスイッチなどが挙げられるが、特に
圧力センサが吸着を確認する上で好ましい。

【００２０】ランダムに存在する食品固形物の上に、計
数充填すべき具材個数Ｎ個より多い独立した吸着ノズル
Ｎ＋α個を有するアームを真空吸引しながら降下させ、
具材を吸着させる。アーム上昇後、各ノズルに対して圧
力センサによる吸着確認を行い、食品固形物が吸着され
ているノズルを認識させデータとして取り込む。その
後、その中から充填設定数Ｎと同数のノズルを任意計数
選択し、アームが充填すべき所定位置へ移動した後に前
記選択ノズルのみソレノイドバルブにより圧縮空気経路
へ切り替え、真空破壊を行う。この一連の作用により、
所定数Ｎ個の食品固形物が容器やベルトコンベア等に１
サイクルで計数充填される。

【００２１】これらの工程及び同工程の繰り返しは、間
欠的、自動的に行われる。また工程の操作と制御には任
意の適切な方式、例えば、圧力センサによる検知とパソ
コンによる制御を組み合わせた方式、あるいは予め各パ
ーツの作動、停止、作動順序、作動方向、作動間隔など
を入力してあるシーケンサによる制御方式などが採用で
きる。

【００２２】なお、本発明の装置に使用する各パーツの
材質には特別な制限はなく、食品機械に一般的に使用さ
れている材質のものを使用できる。

【００２３】また、本発明の装置において、計数充填の
対象とする食品固形物の種類には特に限定はなく、広く
各種の食品固形物を計数充填できる。具体的には、ボイ
ルエビ、ボイルイカ、ボイル肉、カット野菜、果肉片、
バラ凍結きぬさやなどの食品具材を挙げることができ
る。

【００２４】また、計数できる範囲にも特に限定はな
く、吸着ノズルやセンサなど関連するパーツ個数と制御
を適宜に調整、設定することにより広範囲の計数を実施
できる。あらかじめノズル本数に余裕を持たせておけ
ば、設定充填個数の変更がカウント値のデータ変更だけ
で容易かつ迅速に行えるようになる。

【００２５】また、吸着させるために食品固形物自体を
大きく移動させたり、リサイクル搬送を行ったりする必
要がないため、脆く崩れやすいものや粉の発生するも
の、凍結品のように割れ、欠けの生じやすい物に対し、
損傷を与えることなく計数充填させることが可能とな
る。

【００２６】以上により、位置決めがなされておらず、
また形状の不均一性や貼り付きなどのため各ノズルに対
する吸着が確実に依存するような食品固形物の計数充填
操作において、従来困難であった１回毎の正確な計数充
填及び次工程との同調が可能となる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説
明する。図１は本発明の一実施例に関わるフローチャー
トであり、図２〜４はパウチ充填機の稼働と同調して間
欠稼働するベルトコンベアへ、バラ凍結した冷凍きぬさ
やを３個づつ計数して自動投入する装置の、それぞれ装
置全体の上面、横面、また真空吸着ノズル部の概念的説
明図である。

【００２８】食品固形物としてのバラ凍結きぬさや１
は、電磁式振動機３を備えたホッパー２よりテーブル部
４へ随時供給される。テーブル部４は回転機構もしくは
振動機構を備えてあり、これにより、定位置で降下する
６本の吸着ノズル１４の先端に凍結きぬさや１が存在す
るようにしてある。また凍結きぬさや１は、解凍される
とその水分により個体同士の貼り付きが生じ、分離困難
となる。よってその凍結状態を長時間維持させることを
目的とし、テーブル部４にブライン冷却ジャケット５も
しくは冷風ブラスト等による凍結機構を設けてあり、安
定した具材供給状態を維持できる機構となっている。

【００２９】６本の吸着ノズル１４は等間隔で吸着ヘッ
ド部１３に固定され、エアシリンダー１１により上下方
向に稼働する。各ノズル上方には吸着確認のための圧力
センサ１２、フレキシブルな負圧経路９、真空破壊時に
おける経路切替のためのソレノイドバルブ８が設置さ
れ、ヘッター７を介して真空ポンプ１６に接続される。
吸着ノズル１４にはスプリング１４−ａを組み込み、さ
らにその先端部はベローズ状の吸着パッド１４−ｂとし
て不定形の食品表面にフィットし吸着を確実なものとし
ている。また口径は複数吸着を防ぐためにφ７ｍｍとし
た。

【００３０】エアシリンダー１０による吸着ヘッド１３
の降下により、テーブル４上の凍結きぬさや１は吸着ノ
ズル１４に真空吸着され、吸着ヘッド１３が上昇した時
点で各ノズルに備えた圧力センサ１２により各々のノズ
ルに対し吸着確認を行う。吸着判断はノズル内圧がある
一定の真空度に達した場合に吸着したとみなし、メモリ
にその情報を取り込む。尚、真空吸着がうまくなされな
かった場合、この時トータルの吸着数が設定充填個数Ｎ
未満ということが起こりうるが、かかる不具合をなくす
るため、吸着ノズルの本数を設定充填個数の少なくとも
１．５倍以上とすることにより、その発生確率は極力低
減することが可能である。

【００３１】この後、吸着が確認されたノズルの中から
充填設定数Ｎに応じて必要なノズルを任意計数選択し、
メモリ入力する。本実施例の場合、充填設定数Ｎが３で
あり、吸着ノズル１〜６の中で１，２，４，６番のノズ
ルが吸着していると仮定した場合、番号の若い順に１，
２，４番を選択している。エアシリンダー１０によるア
ームスライド後に、前記選択ノズル１，２，４番のみ負
圧経路９をソレノイドバルブ８により圧縮空気経路１８
へ短時間切り替え真空破壊を行うことにより、凍結きぬ
さや１を吸着ノズル１４より解離させて、ステッピング
モーターにより一定の所要時間で間欠稼働するベルトコ
ンベア１５へ充填する。充填後アームが初期位置に戻っ
た時点ですべての負圧経路を圧縮空気経路１８へ切り替
え、残りの吸着物を切り離し、初期状態に戻る。以上を
１サイクルとし、計数充填の動作が繰り返される。

【００３２】凍結きぬさや１の設定充填数Ｎを３とし、
ノズルの本数Ｎ＋αをそれぞれ３，４，５，６（α＝
０，１，２，３）とした場合の異常停止率（ＴＯＴＡＬ
吸着数＜Ｎ）をまとめて表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１に示す通り、本発明の食品固形物の計
数充填装置により凍結きぬさや１を計数充填した際に
は、設定充填数３に対しノズル本数５以上で９９％以上
の計数精度が確認された。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば不
定形、表面に凹凸を有する、表面が濡れている、粘着性
を有する、軟質で壊れやすいなどの特徴を有する食品固
形物の計数充填において、対象物の事前位置決めや整列
搬送の必要がなく、かつ決められた所要時間内で設定し
た個数を高速に精度良く計数充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のフローチャートである。

【図２】 本発明の一実施例を示す装置全体の上面から
の説明図である。

【図３】 本発明の一実施例を示す装置全体の横面から
の説明図である。

【図４】 本発明の一実施例を示す吸着ノズル部の概念
的説明図である。

【符号の説明】 １…食品固形物（バラ凍結きぬさや） ２…供給ホッパー ３…電磁式振動機 ４…テーブル部 ５…凍結ブライン流通ノズル ６…負圧経路 ７…ヘッター ８…ソレノイドバルブ ９…負圧経路 １０…エアシリンダー（横方向） １１…エアシリンダー（縦方向） １２…圧力センサ １３…吸着ヘッド １４…吸着ノズル １４−ａ…スプリング １４−ｂ…吸着パッド １５…集合コンベア １６…真空ポンプ １７…コントローラー １８…コンプレッサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 誠 群馬県邑楽郡大泉町大字吉田1210番地５ 味の素冷凍食品株式会社内 (72)発明者 高橋 弘 群馬県邑楽郡大泉町大字吉田1210番地５ 味の素冷凍食品株式会社内 Ｆターム(参考） 3E003 AB10 BB04 BC06 BD04 CA02 CA04 CB02 CB06 3E018 AA01 AB10 BB08 DA02 DA06 EA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空吸着ノズルを用いて食品固形物を１
   個毎吸着し、計数、搬送および充填する方法において、
   食品固形物の充填所定数より多い数の真空吸着ノズルＮ
   ＋α個（Ｎは食品固形物の設定充填数、Ｎ及びαは１以
   上の整数）を配し、吸着確認センサからの出力信号によ
   り吸着が確認された真空吸着ノズルの中から設定充填数
   Ｎに相当する数の真空吸着ノズルを任意計数選択し、所
   定充填位置に搬送した後、その選択したノズルについて
   真空破壊を行うことにより食品固形物の設定個数Ｎを１
   サイクルで正確に計数充填することを特徴とする食品固
   形物の計数充填方法。
2. 【請求項２】 真空吸着ノズルを用いて食品固形物を１
   個毎吸着し、計数、搬送および充填する手段を備えた装
   置において、計数充填すべき食品固形物をのせるテーブ
   ル部と、フレキシブルな真空パッド及び吸着確認センサ
   を備えた食品固形物の充填所定数より多い数の真空吸着
   ノズルＮ＋α個（Ｎは食品固形物の設定充填数、Ｎ及び
   αは１以上の整数）と、それらを固定しテーブル部から
   充填部へ食品固形物を吸着搬送する移動アームと、圧縮
   空気により吸着解離を行うための真空破壊経路と、吸着
   確認センサからの出力信号により吸着が確認されたノズ
   ルの中から設定充填数Ｎに相当する数の真空吸着ノズル
   Ｎ個を任意計数選択し、その選択ノズルのみ真空破壊を
   行うためのコントロール機器及び制御シーケンスを具備
   することを特徴とする食品固形物の計数充填装置。
3. 【請求項３】 前記真空吸着ノズルの個数Ｎ＋αにおい
   て、αは設定充填数Ｎの少なくとも０．５倍（α＝０．
   ５Ｎ）以上の整数である請求項２記載の食品固形物の計
   数充填装置。
4. 【請求項４】 前記テーブル部が回転もしくは振動機能
   を備えたものである請求項２記載の食品固形物の計数充
   填装置。
5. 【請求項５】 食品固形物が凍結品である場合は、前記
   テーブル部に凍結機構を備えたことを特徴とする請求項
   ２記載の食品固形物の計数充填装置。
6. 【請求項６】 前記吸着確認センサが圧力センサである
   請求項２記載の食品固形物の計数充填装置。