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技術 平行リンク機構を備えた菓子製造システム

出願人 株式会社マスダック
発明者 川瀬輝雄大舘邦幸新井克寿
出願日 2018年3月14日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2018-046200
公開日 2019年9月19日 (1年2ヶ月経過) 公開番号 2019-154328
状態 特許登録済
技術分野 コンベヤの制御 菓子
主要キーワード 焼き印 製造装置システム ピストンケース 水平往復動 型抜き装置 量産型 方向転換装置 閉ループ動作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月19日)のものです。
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図面 (6)

課題

2つの架台と架台上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置された菓子製造ユニットを含み、菓子製造ユニットが所定の閉ループ動作を行う菓子製造システムを提供する。

解決手段

本発明による平行リンク機構を備えた菓子製造システムは、搬送装置の両側に設置される2つの架台と、架台の上に設置される菓子製造ユニットとを有し、少なくとも1つの架台は、2つのサーボモータと、2つのサーボモータ間を直列に連結する5つのアーム部を含む第1のリンク部と第1のリンク部の一部と略平行四辺形をなすように連結される2つのアーム部を含む第2のリンク部とからなる平行リンク機構と、を有し、2つのサーボモータにそれぞれ連結される第1と第5のアーム部は互いに離隔する方向に延在し、第1と第5のアーム部にそれぞれ連結される第2と第4のアーム部は互いに接近する方向に延在して第3のアーム部上の菓子製造ユニットを水平に保持しながら荷重を支持する。

概要

背景

量産型菓子製造ラインでは、ベルトコンベア等の搬送装置で菓子の原料を搬送しながら、搬送装置に組付けられた各種の菓子製造装置で加工して菓子を作り上げていく。
量産型であっても、省スペースで効率よく量産できる設備であることが前提条件となるが、それに加えて、昨今、商品販売寿命が短くなり、生産する商品のバリエーションの多さも求められるようになった。何十年という長期スパン同一商品を量産するラインはごく一部であり、大多数量産ラインは常に商品の切替えやラインの組み替えを考慮しておかなくては成り立たなくなっている。更に、人手不足コンビニエンスストアなどへの24時間の時間単位での異なる商品供給要望など、切替えにかかる時間・手間の削減も菓子製造者の重要課題となっている。そして、食品製造のラインにおいては、どのような規模であろうとも安全衛生の対策は絶対条件であり、大量に製造することができても、省スペースであっても、使い勝手が良くても、安全衛生の配慮を欠くことはできない。

幸いにして、製造する商品の需要が高まり、量産規模を大きくしようとしても、前述したように昨今は商品の寿命は短く、人手不足も有り、また、いつまで需要が続くのかわからない。また、製造後に短いスパンで商品を供給しているため、改造の為に長期間ラインを止めることもままならず、結果的に限られた時間・空間効率能力を上げるために、兼用要素を削ぎ落として、その特定商品特化した専用ラインにせざるを得ないが、すべての条件を満たしたラインの組み換えは容易ではない。

ところで、菓子製造装置の中には、菓子の中にクリーム充填する充填機のように、菓子の上部で一定時間留まって処理することが必要な装置がある。
通常、充填機はホッパと呼ばれる容器充填用の材料を保持し、充填機の下に搬送された菓子に対し一定量の充填用の材料を充填するが、その際に、充填用の材料の粘弾性が高い場合などは材料を充填した段階で菓子と充填機を引き離し、充填用の材料を切る等の余分な動作が必要になることもある。

そのような場合、生産能率を考えると本来は充填機を搬送スピードに同期して動作させながら充填動作を行うことが好ましいが、装置の製作規模やコスト的な観点から、多くの場合、製品材料の充填の間、一時的に搬送を止め、充填が終わると次の列の菓子を充填機の下にくるように搬送する間欠送りが行われる。
この場合は菓子の1列を加工する毎に充填機の充填部を上下するか、重量のある充填機を固定しておいてベルトコンベアを上下させるかなどの対応が必要となる場合もあるが、このような間欠送りを行うと、加工を行う菓子1列ごとに停止動作が行われる分、菓子製造のスループット生産能力)は低下する。

また、商品価値を高めるため、複雑な充填動作を行う場合もあるが、動作が複雑になるにつれ、搬送を止める時間は長くなり、更に生産効率は下がる傾向にある。
搬送を停止せず菓子を連続して搬送した状態で加工ができれば、商品価値の高い商品も生産効率が向上し、より効率的に生産数を増やすことができる。

特許文献1は充填機ではなく、搬送中の菓子を整列させるための整列装置に関するものであるが、菓子の後方側に整列板下降させてから搬送方向に押し出し、菓子を整列させた後、整列板を上昇させ元の位置に戻すことで、菓子を搬送させながら整列させる菓子類の整列装置が開示されている。このような2次元的な動作はボックスモーションと呼ばれる。

特許文献1の整列装置では、整列板の上下動作エアシリンダで行われ、搬送方向への送り出しは、ロータリーアクチュエータ回動を、クランクを介して直線動作に変えることにより行われている。整列装置のように比較的軽量な整列板を動作させる場合は、上記のような簡単な駆動装置で実現できるが、重量の大きい充填機を上下及び搬送方向に移動するのは容易ではない。

上下方向動作と搬送方向動作をそれぞれボールねじなどの直線動作の駆動系を組み合わせてボックスモーションを実現することもできるが、重量の大きい充填機に適用しようとすると、構成部品の精度が求められるが、それでも、がたつきや振動が多く部品寿命は短く、長時間の安定稼働には好ましくない。また、装置の複雑さゆえに、調整も複雑になりがちで、清掃もやりづらいものが多く、安全衛生の担保も困難になっている。その上、高価であり、多くの生産者が手軽に投資に踏み切れるものではない。
また充填機にボックスモーションを適用するにしても、整列装置の整列板に求められる動作と充填機の動作は必ずしも同一ではなく、商品にあわせて動作を変えなければならない。

このように、量産規模が大きくなると、特定商品専用のラインになり、複数の商品を兼用して生産しにくくなるが、たとえそうであっても、安全衛生対策が充分に施された状態で、搬送装置を中心としながらも、製造装置は容易に付け替え可能で、且、設定の容易な量産菓子製造システムの実現が求められる。

概要

2つの架台と架台上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置された菓子製造ユニットを含み、菓子製造ユニットが所定の閉ループ動作を行う菓子製造システムを提供する。本発明による平行リンク機構を備えた菓子製造システムは、搬送装置の両側に設置される2つの架台と、架台の上に設置される菓子製造ユニットとを有し、少なくとも1つの架台は、2つのサーボモータと、2つのサーボモータ間を直列に連結する5つのアーム部を含む第1のリンク部と第1のリンク部の一部と略平行四辺形をなすように連結される2つのアーム部を含む第2のリンク部とからなる平行リンク機構と、を有し、2つのサーボモータにそれぞれ連結される第1と第5のアーム部は互いに離隔する方向に延在し、第1と第5のアーム部にそれぞれ連結される第2と第4のアーム部は互いに接近する方向に延在して第3のアーム部上の菓子製造ユニットを水平に保持しながら荷重を支持する。

目的

本発明は、上記従来の菓子製造システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、大規模な菓子製造装置も含めた多様な菓子製造装置に対応し、それぞれの最適な動作を実現できる機構を備え、設置や組み換えが容易であり、清掃・メンテナンスも含めた取り扱いを容易にする、2つの架台と架台上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置された菓子製造ユニットを含み、菓子製造ユニットが所定の閉ループ動作を行うことができる平行リンク機構を備えた高能力の菓子製造システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

製造中の菓子を一定方向に搬送する搬送装置の両側に、搬送装置の搬送方向と直交する方向に対向して設置される2つの架台と、架台の上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置される菓子製造ユニットとを有する平行リンク機構を備えた菓子製造システムであって、前記2つの架台の少なくとも1つは、前記搬送装置の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し搬送方向に沿って離隔する2つのサーボモータと、前記2つのサーボモータ間を直列に順に連結する第1〜第5の5つのアーム部と各アーム部同士を回動可能につなぐ第1〜第4の4つの節部とからなる第1のリンク部と、第2のアーム部及び第3のアーム部の一部と略平行四辺形をなすように連結される第6及び第7のアーム部と第6及び第7のアーム部をつなぐ第5の節部を第1のアーム部に連動しながら支持する第8のアーム部を含む第2のリンク部と、からなる平行リンク機構と、前記平行リンク機構を介して前記菓子製造ユニットが前記搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように前記2つのサーボモータを制御する制御部とを有し、前記2つのサーボモータにそれぞれ連結される第1と第5のアーム部は互いに離隔する方向に延在し、第1と第5のアーム部にそれぞれ連結される第2と第4のアーム部は互いに接近する方向に延在することにより第3のアーム部上に設置される前記菓子製造ユニットを水平に保持しながら荷重を支持することを特徴とする平行リンク機構を備えた菓子製造システム。

請求項2

前記制御部は、付け替え可能に設置される菓子製造ユニット毎に前記2つのサーボモータを制御するプログラムを保存し、前記制御部が備える表示パネルに付け替え可能に設置される菓子製造ユニットに合わせたプログラムを選択可能に表示することを特徴とする請求項1に記載の平行リンク機構を備えた菓子製造システム。

請求項3

前記付け替え可能に設置される菓子製造ユニットは合わせ装置消毒液滴下装置充填機整列装置型抜き装置切断装置移載装置重ね装置ピッチ変換装置焼き印装置、方向転換装置の内のいずれか1つであることを特徴とする請求項1または2に記載の平行リンク機構を備えた菓子製造システム。

請求項4

前記2つの架台は各々が前記2つのサーボモータと前記平行リンク機構とを有し、前記制御部は前記平行リンク機構を介して前記菓子製造ユニットが前記搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように前記2つの架台の各々の2つのサーボモータを制御し、前記菓子製造ユニットは前記充填機であり、前記充填機は充填する生地を保持する生地ホッパと、前記所定の閉ループ動作に連動して一定量の生地を供給するためのバルブ及びピストンとを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の平行リンク機構を備えた菓子製造システム。

技術分野

0001

本発明は、平行リンク機構を備えた菓子製造システムに関し、特に2つの架台と架台上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置された菓子製造ユニットを含み、菓子製造ユニットが所定の閉ループ動作を行うことができる平行リンク機構を備えた菓子製造システムに関する。

背景技術

0002

量産型の菓子製造ラインでは、ベルトコンベア等の搬送装置で菓子の原料を搬送しながら、搬送装置に組付けられた各種の菓子製造装置で加工して菓子を作り上げていく。
量産型であっても、省スペースで効率よく量産できる設備であることが前提条件となるが、それに加えて、昨今、商品販売寿命が短くなり、生産する商品のバリエーションの多さも求められるようになった。何十年という長期スパン同一商品を量産するラインはごく一部であり、大多数量産ラインは常に商品の切替えやラインの組み替えを考慮しておかなくては成り立たなくなっている。更に、人手不足コンビニエンスストアなどへの24時間の時間単位での異なる商品供給要望など、切替えにかかる時間・手間の削減も菓子製造者の重要課題となっている。そして、食品製造のラインにおいては、どのような規模であろうとも安全衛生の対策は絶対条件であり、大量に製造することができても、省スペースであっても、使い勝手が良くても、安全衛生の配慮を欠くことはできない。

0003

幸いにして、製造する商品の需要が高まり、量産規模を大きくしようとしても、前述したように昨今は商品の寿命は短く、人手不足も有り、また、いつまで需要が続くのかわからない。また、製造後に短いスパンで商品を供給しているため、改造の為に長期間ラインを止めることもままならず、結果的に限られた時間・空間効率能力を上げるために、兼用要素を削ぎ落として、その特定商品特化した専用ラインにせざるを得ないが、すべての条件を満たしたラインの組み換えは容易ではない。

0004

ところで、菓子製造装置の中には、菓子の中にクリーム充填する充填機のように、菓子の上部で一定時間留まって処理することが必要な装置がある。
通常、充填機はホッパと呼ばれる容器充填用の材料を保持し、充填機の下に搬送された菓子に対し一定量の充填用の材料を充填するが、その際に、充填用の材料の粘弾性が高い場合などは材料を充填した段階で菓子と充填機を引き離し、充填用の材料を切る等の余分な動作が必要になることもある。

0005

そのような場合、生産能率を考えると本来は充填機を搬送スピードに同期して動作させながら充填動作を行うことが好ましいが、装置の製作規模やコスト的な観点から、多くの場合、製品材料の充填の間、一時的に搬送を止め、充填が終わると次の列の菓子を充填機の下にくるように搬送する間欠送りが行われる。
この場合は菓子の1列を加工する毎に充填機の充填部を上下するか、重量のある充填機を固定しておいてベルトコンベアを上下させるかなどの対応が必要となる場合もあるが、このような間欠送りを行うと、加工を行う菓子1列ごとに停止動作が行われる分、菓子製造のスループット生産能力)は低下する。

0006

また、商品価値を高めるため、複雑な充填動作を行う場合もあるが、動作が複雑になるにつれ、搬送を止める時間は長くなり、更に生産効率は下がる傾向にある。
搬送を停止せず菓子を連続して搬送した状態で加工ができれば、商品価値の高い商品も生産効率が向上し、より効率的に生産数を増やすことができる。

0007

特許文献1は充填機ではなく、搬送中の菓子を整列させるための整列装置に関するものであるが、菓子の後方側に整列板下降させてから搬送方向に押し出し、菓子を整列させた後、整列板を上昇させ元の位置に戻すことで、菓子を搬送させながら整列させる菓子類の整列装置が開示されている。このような2次元的な動作はボックスモーションと呼ばれる。

0008

特許文献1の整列装置では、整列板の上下動作エアシリンダで行われ、搬送方向への送り出しは、ロータリーアクチュエータ回動を、クランクを介して直線動作に変えることにより行われている。整列装置のように比較的軽量な整列板を動作させる場合は、上記のような簡単な駆動装置で実現できるが、重量の大きい充填機を上下及び搬送方向に移動するのは容易ではない。

0009

上下方向動作と搬送方向動作をそれぞれボールねじなどの直線動作の駆動系を組み合わせてボックスモーションを実現することもできるが、重量の大きい充填機に適用しようとすると、構成部品の精度が求められるが、それでも、がたつきや振動が多く部品寿命は短く、長時間の安定稼働には好ましくない。また、装置の複雑さゆえに、調整も複雑になりがちで、清掃もやりづらいものが多く、安全衛生の担保も困難になっている。その上、高価であり、多くの生産者が手軽に投資に踏み切れるものではない。
また充填機にボックスモーションを適用するにしても、整列装置の整列板に求められる動作と充填機の動作は必ずしも同一ではなく、商品にあわせて動作を変えなければならない。

0010

このように、量産規模が大きくなると、特定商品専用のラインになり、複数の商品を兼用して生産しにくくなるが、たとえそうであっても、安全衛生対策が充分に施された状態で、搬送装置を中心としながらも、製造装置は容易に付け替え可能で、且、設定の容易な量産菓子製造システムの実現が求められる。

先行技術

0011

特開2016−44062号公報

発明が解決しようとする課題

0012

本発明は、上記従来の菓子製造システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、大規模な菓子製造装置も含めた多様な菓子製造装置に対応し、それぞれの最適な動作を実現できる機構を備え、設置や組み換えが容易であり、清掃・メンテナンスも含めた取り扱いを容易にする、2つの架台と架台上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置された菓子製造ユニットを含み、菓子製造ユニットが所定の閉ループ動作を行うことができる平行リンク機構を備えた高能力の菓子製造システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

上記目的を達成するためになされた本発明による平行リンク機構を備えた菓子製造システムは、製造中の菓子を一定方向に搬送する搬送装置の両側に、搬送装置の搬送方向と直交する方向に対向して設置される2つの架台と、架台の上に搬送装置を跨いで付け替え可能に設置される菓子製造ユニットとを有する平行リンク機構を備えた菓子製造システムであって、前記2つの架台の少なくとも1つは、前記搬送装置の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し搬送方向に沿って離隔する2つのサーボモータと、前記2つのサーボモータ間を直列に順に連結する第1〜第5の5つのアーム部と各アーム部同士を回動可能につなぐ第1〜第4の4つの節部とからなる第1のリンク部と、第2のアーム部及び第3のアーム部の一部と略平行四辺形をなすように連結される第6及び第7のアーム部と第6及び第7のアーム部をつなぐ第5の節部を第1のアーム部に連動しながら支持する第8のアーム部を含む第2のリンク部と、からなる平行リンク機構と、前記平行リンク機構を介して前記菓子製造ユニットが前記搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように前記2つのサーボモータを制御する制御部とを有し、前記2つのサーボモータにそれぞれ連結される第1と第5のアーム部は互いに離隔する方向に延在し、第1と第5のアーム部にそれぞれ連結される第2と第4のアーム部は互いに接近する方向に延在することにより第3のアーム部上に設置される前記菓子製造ユニットを水平に保持しながら荷重を支持することを特徴とする。

0014

前記制御部は、付け替え可能に設置される菓子製造ユニット毎に前記2つのサーボモータを制御するプログラムを保存し、前記制御部が備える表示パネルに付け替え可能に設置される菓子製造ユニットに合わせたプログラムを選択可能に表示することが好ましい。
前記付け替え可能に設置される菓子製造ユニットは合わせ装置消毒液滴下装置、充填機、整列装置、型抜き装置切断装置移載装置重ね装置ピッチ変換装置焼き印装置、方向転換装置の内のいずれか1つであることが好ましい。

0015

前記2つの架台は各々が前記2つのサーボモータと前記平行リンク機構とを有し、前記制御部は前記平行リンク機構を介して前記菓子製造ユニットが前記搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように前記2つの架台の各々の2つのサーボモータを制御し、前記菓子製造ユニットは前記充填機であり、前記充填機は充填する生地を保持する生地ホッパと、前記所定の閉ループ動作に連動して一定量の生地を供給するためのバルブ及びピストンとを備えることが好ましい。

発明の効果

0016

本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムによれば、既設の搬送装置を改造することなく、搬送装置に被せるように、後から様々な機能の菓子製造ユニットを選択して容易に設置・移動・撤去することができ、また設置した菓子製造ユニットに最適な動作を与える制御プログラムを選択可能に提供することができるため、菓子製造ラインの管理者は製造ラインの組み直しと設定を容易に行うことができる。

0017

また、本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムは、前述した通り、搬送装置とは独立して設置できる構造であり、搬送装置に覆い被せるように設置することが可能であるため、通常の菓子製造システムと比較して、搬送装置及び装置下面を遮る構造物が少なく、清掃・点検を容易に行うことができる。

0018

本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムによれば、菓子製造ユニットは搬送装置の搬送方向に沿った動作と上下動を組み合わせた動作を行えるので、搬送装置のベルトコンベアを間欠送りしたり、ベルトコンベアの高さを周期的に変更したりする必要がなく、効率よく菓子製造の工程を処理することができる。

0019

また、本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムを充填機として使用する場合、能力を落とすことなく、独特の形状や美しさが求められる充填動作(例えば、ビスケットの形状を出すための星型の回転絞り、クリームなどのリング状・波型絞り、充填しながら大きく上下動するデコレーション充填、等)も行うことができ、切替えも容易なので、大規模でありながら特定商品専用ではなく、また、さまざまな商品に転用でき、商品サイクルが短くなっても、製造装置システムは長く使用することができる。

0020

さらに、本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムによれば、サーボモータの回動を制御して直線往復運動に変換せずボックスモーションを実現できるため、菓子製造ユニットとして充填機のような重量(実施形態では650kg)のあるものを選択しても動作が円滑で振動が少ない装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムの架台と菓子製造ユニットとを概略的に示す図である。
図1の架台と菓子製造ユニットとを平面的に示す概略図である。
本発明の実施形態による平行リンク機構の閉ループ動作を説明する図である。
本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムのタッチパネルの表示例を示す図である。
本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムの構成を示す図である。

実施例

0022

次に、本発明に係る平行リンク機構を備えた菓子製造システムを実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムの架台と菓子製造ユニットとを概略的に示す図であり、図2は、図1の架台と菓子製造ユニットとを平面的に示す概略図である。

0023

図1、2をともに参照すると、本発明の実施形態による菓子製造システム1は、菓子55を搬送するための搬送ベルト51を備えた搬送装置50の搬送方向と直交する両側に互いに対向する2つの架台(10、15)と、2つの架台(10、15)の上に搬送装置50を跨いで付け替え可能に設置される菓子製造ユニット40とを有する。

0024

架台(10、15)は、上部に菓子製造ユニット40を搭載する台としての役割の他、駆動機構を備え、搭載した菓子製造ユニット40を所定の閉ループ動作させるための駆動装置の役割を果たす。このため2つの架台(10、15)の内、少なくとも一方の架台10には2つのサーボモータ(11、12)を備える。2つのサーボモータ(11、12)は搬送装置50の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、搬送方向に沿って離隔する。この2つのサーボモータ(11、12)間を直列に順に第1〜第5の5つのアーム部(21、22、23、24、25)と各アーム部同士を回動可能につなぐ第1〜第4の4つの節部(31、32、33、34)で連結する。第1〜第5の5つのアーム部(21、22、23、24、25)と第1〜第4の4つの節部(31、32、33、34)とは第1のリンク部を構成する。

0025

第1のリンク部を、より詳細に説明すると、第1のアーム部21は一端が第1のモータ11に連結され、第1のアーム部21の他端にある節部31には第2のアーム部22の一端が連結される。第2のアーム部22の他端にある節部32には第3のアーム部23の一端が連結され、第3のアーム部23の他端にある節部33には第4のアーム部24の一端が連結される。さらに第4のアーム部24の他端にある節部34には第5のアーム部25の一端が連結され、第5のアーム部25の他端は第2のサーボモータ12に連結される。

0026

このように連結されたアーム部の内、サーボモータ(11、12)に直接連結される第1のアーム部21と第5のアーム部25とはサーボモータ(11、12)を起点としてそれぞれが互いに離隔する方向に延在され、第1のアーム部21と第5のアーム部25に連結される第2のアーム部22と第4のアーム部24とは、それぞれが連結される節部31および34を起点として互いに接近する方向に延在する。第2のアーム部22と第4のアーム部24に連結される第3のアーム部23は、上に菓子製造ユニット40を搭載する台となる部分である。

0027

第3のアーム部23の上に菓子製造ユニット40が搭載され、菓子製造ユニット40の荷重が鉛直下方に付加されると、第2のアーム部22には第1の節部31を中心として時計回り回転力が加わり、第4のアーム部24には第4の節部34を中心として反時計回りに回転力が加わるが、第3のアーム部23により回転が拘束されるため、結果的に第1のリンク部により菓子製造ユニット40の荷重を支持することができる。

0028

また、架台10は、第1のリンク部の動作範囲を拘束する第2のリンク部をさらに有する。具体的には第2のリンク部は、第3のアーム部23を水平に保つ役割を果たすものであり、第2のアーム部22及び第3のアーム部23の一部と略平行四辺形をなすように連結される第6及び第7のアーム部(26、27)と、第6のアーム部26と第7のアーム部27とをつなぐ第5の節部35を第1のアーム部21に連動しながら支持する第8のアーム部28とを含む。

0029

第6のアーム部26の一端は、第1の節部31により第1のアーム部21と第2のアーム部22とに連結され、第6のアーム部26の他端にある第5の節部35には第7のアーム部27の一端と第8のアーム部28の一端が連結される。第7のアーム部27の他端は第3のアーム部23の両端に位置する2つの節部(32、33)の略中央に位置する第6の節部36に連結される。この時第1の節部31、第2の節部32、第6の節部36、及び第5の節部35を頂点とする四辺形平行四辺形となるよう構成する各アーム部の長さを調整する。尚アーム部は必ずしも直線状の形状に限る必要はなく、湾曲した形状や屈曲した形状でも同様の機能を果たすことができる。

0030

第8のアーム部28の他端は2つのサーボモータ(11、12)の略中央に位置する節部37に回動可能に連結される。第8のアーム部28は、第6のアーム部26を介して第1のアーム部21に連結されることから、サーボモータ11の回動動作に伴う第1のアーム部21の回動動作に連動して回動する。これにより第6のアーム部26はサーボモータ11が回動しても水平を維持することができ、第6のアーム部26と平行四辺形の対辺をなす第3のアーム部23も水平を維持することができる。

0031

このように架台10は、第1のリンク部により菓子製造ユニット40の荷重を支持し、第2のリンク部により菓子製造ユニット40の水平を維持しながら菓子製造ユニット40を駆動することができる。即ち第1のリンク部と第2のリンク部とを組み合わせて所定の動作を実現することができ、ここでは第1のリンク部と第2のリンク部との組み合わせを平行リンク機構と称す。
架台10は、平行リンク機構を介して前記菓子製造ユニットが前記搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように前記2つのサーボモータを制御する制御部を有する。
搬送装置50を挟んで対向するもう一方の架台15は、上記に説明した架台10と同一のものでもよいし、搭載する菓子製造ユニット40の重量が重くない場合はサーボモータを節部に変更した構成でも構わない。架台15にも2つのサーボモータ(13、14)を有する場合、制御部は平行リンク機構を介して菓子製造ユニットが搬送装置の搬送速度に対応した所定の閉ループ動作を行うように2つの架台の各々の2つのサーボモータを制御する。

0032

図1、2は搭載する菓子製造ユニット40が充填機41の場合の実施形態を示す。図1を参照すると充填機41は充填する生地を保持する生地ホッパ42、一定量の生地を供給するためのバルブ43、及びピストン44を備える。充填機41は焼き上がって搬送されてくる菓子55の1列おきに菓子55に挟み込むためのクリームなどの充填生地を供給する。図2に示すように、搬送されてくる菓子55は、通常前の処理工程で整列され、規則正しく配列されて搬送されてくるが、搬送ベルト51の振動などにより搬送中に位置が僅かにずれることも起こり得る。そのため、充填機41は図示しないが、充填前に搬送される菓子55の位置を修正する位置決めピンを備える。実施形態では位置決めピンは菓子55の後に降下してから搬送方向に押し出して位置修正するように、充填機41が備えるモータにより閉ループ動作機構を行うようにしてもよい。

0033

充填機41には図1に示すようなオープンホッパー型のピストン充填機と、容器に入れた生地を加圧しバルブの開閉制御で生地を充填するマニホールド型充填機がある。マニホールド型充填機は生地をチューブ搬送できるため、容器を固定台に設置することができ、その分稼働部を軽量化できるが、生地を容器に投入してから、充填量が安定するまで時間がかかり、生地のロスが大きいというデメリットがある。これに対し、ピストン充填機はピストンケースに充填生地を定容積分ピストンで引き込み、分割した後ピストンを押して充填生地を吐出させるため充填動作を始めてすぐに充填量が安定する。しかし生地を加圧しないためチューブ搬送は困難であり、生地ホッパ42は菓子55の上部に位置する必要がある。大量生産を行う場合、生地ホッパ42に投入する生地の量も多く、生地を投入した状態での充填機41の総重量は600kgを超えることが有り、例えば一実施形態では650kgとなる。
このように重量のあるものを搬送ベルト51のスピードに合わせて高速で動作するには強い駆動力が必要であるため、実施形態では2つの架台(10、15)はいずれも2つのサーボモータを備える。即ち合計4つのサーボモータ(11、12、13、14)で充填機41に所定の閉ループ動作を与える。架台(10、15)と充填機41との組み合わせ動作については図3を用いて後述する。

0034

2つの架台(10、15)の上に搭載する菓子製造ユニット40は、製造する菓子55の種類に応じて様々なものを選択できる。菓子製造ユニット40の種類としては合わせ装置、消毒液滴下装置、充填機、整列装置、型抜き装置、切断装置、移載装置、重ね装置、ピッチ変換装置、焼き印装置、方向転換装置などが挙げられる。菓子製造ユニット40は、付け替え可能に設置されるため、製造する菓子55の種類を変更する場合一度設置した菓子製造ユニット40を新たに製造する菓子55に必要な別の菓子製造ユニット40に変更することができる。このような製造ラインの構成を変更する場合も架台(10、15)の部分は共通に使えるので製造ライン変更のための投資費用を抑制することができる。

0035

また架台(10、15)と菓子製造ユニット40とを組み合わせた菓子製造システム1は搬送装置50を跨ぐ形に構成されるため、設置位置も自由に調整が可能である。さらに従来設備のように菓子製造装置を駆動するための機構を搬送ベルト51の下に設置する必要もないため、搬送ベルト51の洗浄なども容易に行うことができメンテナンスも行いやすい。
菓子製造装置では、安全衛生上清浄度を保つことは最重要な管理項目の1つであり、搬送ベルト51の洗浄性メンテナンス性を確保することは、こうした管理を行う上で非常に有効である。

0036

図3は、本発明の実施形態による平行リンク機構の閉ループ動作を説明する図であり、(a)、(b)、(c)、(d)の順に動作位置と動作の内容を示す図である。
図3(a)を参照すると、架台10に設置された充填機41が、搬送ベルト51上を搬送される菓子55の上に被さるように設置される。尚、わかりやすくするため架台10は平行リンク部のみを記載し、本体部分は省略している。また符号は代表して図3(a)のみに示すが、図3(b)、(c)、(d)も構成要素は図3(a)と同じであり図3(a)の符号を使用して説明する。

0037

図3(a)は閉ループ動作の開始点となる位置の状態であり、具体的には搬送ベルト51に対しては上昇位置であり、搬送ベルト51の搬送方向に対しては上流側の位置での状態である。
生地ホッパ42には充填生地が保持され、バルブ43は新たな生地が供給されないよう上側の通路を閉じる位置に回動している。この位置では下側の通路が解放されるので、この状態でピストン44を押し込めば充填生地の供給が可能な状態にある。ピストン44は所定の量の充填生地を引き込むために引き下げられている。

0038

矢印16、17はそれぞれサーボモータ11、12の次の動作を示し、矢印18は第3のアーム部23及び第3のアーム部23に設置された充填機41の次の動作を示す。充填生地を供給する菓子55の搬送位置に合わせて、充填機41は図3(a)の位置から矢印18に示すように下降して図3(b)に移行する。この時サーボモータ11は矢印16のように反時計回りに回動し、サーボモータ12は矢印17のように時計回りに回動する。

0039

充填生地を供給する位置まで下降すると、図3(b)に示すようにピストン44が押し込まれ充填生地の供給が開始される。この時充填機41はピストン44による充填生地の供給を行いつつ、その高さを維持したままで、搬送ベルト51の搬送スピードにあわせて搬送ベルト51の搬送方向に移動する。これにより充填生地が供給される菓子55が搬送中も菓子55の上方にある位置を維持することができる。このため充填生地の供給開始から終了までに必要な時間も菓子55の搬送を止める必要がなく、高い生産性が得られる。

0040

図3(b)の状態からサーボモータ11、12はそれぞれ矢印16、17のように時計回りに回動し、充填機41を水平移動させる。充填生地の供給が終了した時点が図3(c)である。この時点で充填機41のバルブ43は反時計回りに回動し下側の通路を閉じるとともに上側の通路を開く。この状態から図3(a)の状態に戻るためにまず上昇動作を行う。このためサーボモータ11は矢印16のように時計回りに回動し、サーボモータ12は矢印17のように反時計回りに回動する。図3(a)の状態と同じ高さまで上昇した状態が図3(d)である。

0041

図3(d)の状態から搬送ベルト51の搬送方向と逆方向に移動して閉ループ動作の開始点となる位置に戻るが、この間、次の充填生地の供給にそなえて、ピストン44は所定の量の充填生地を引き込むために引き下げられる。
図3(a)〜(d)のように閉ループ動作に連動してバルブ43の回動及びピストン44の前後動作が行われることで、菓子55の搬送を止めることなく、菓子55の搬送に対応した充填動作を行うことができる。
搬送ベルト51の搬送方向と逆方向への水平移動は、図3(d)の矢印16、17のようにサーボモータ11、12はともに反時計回りに回動する。

0042

このように充填機41の場合の閉ループ動作は、下降、水平移動、上昇、水平移動の4つの動作から構成される。この動作は軌跡四角形を描くことからボックスモーションとも称される。
ここで説明したように、実施形態ではサーボモータの回動を制御して直線往復運動に変換せずボックスモーションを実現できるため、600kgをこえるような重量のある菓子製造ユニット40でも動作が円滑で振動が少ない。

0043

図3(a)〜(d)のように閉ループ動作の間、サーボモータ(11、12)に直接連結される第1のアーム部21と第5のアーム部25とはサーボモータ(11、12)を起点としてそれぞれが互いに離隔する方向に延在され、第1のアーム部21と第5のアーム部25に連結される第2のアーム部22と第4のアーム部24とは、それぞれが連結される節部31および34を起点として互いに接近する方向に延在するという位置関係は維持される。

0044

こうした動きは図示しない制御部により実現される。図1〜3は菓子製造ユニット40が充填機41の場合を実施形態として説明したが、前述のように菓子製造ユニット40としては様々な菓子製造装置を適用することができる。菓子製造ユニット40の種類によっては必ずしも充填機41と同じボックスモーションが最適な動作とは限らない。また同様なボックスモーションを行うにしても高さや水平方向の可動範囲が異なる場合もあり得る。
そこで実施形態では、制御部は搭載する菓子製造ユニット40の種類毎に2つのサーボモータ(11、12)を制御するプログラムを保存し、制御部が備える表示パネルに付け替え可能に設置される菓子製造ユニット40に合わせたプログラムを選択可能に表示する。

0045

図4は、本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムのタッチパネルの表示例を示す図である。
図4を参照すると、入力装置を兼ねた表示パネルであるタッチパネル90には装置を選択する装置選択タン91、選択した装置の動作を選択する動作選択ボタン92、及びそれぞれの動作設定を必要に応じて調整可能な調整ボタン93を備える。

0046

図4の実施形態では選択可能な装置としては合わせ装置、消毒液滴下装置、充填機、整列装置の4つを表示するが、これに限らず搭載可能な菓子製造ユニット40をすべて表示するようにしてもよいし、適用する可能性のある菓子製造ユニット40のみを選択的に表示できるようにしてもよい。
動作選択では選択可能な装置に合わせて、合わせ動作、充填動作、水平往復動作、整列動作の4つが表示されるが、同じ充填動作でも充填生地の特性によって動作が異なる場合は例えば高粘度充填動作、低粘度充填動作などのように分けて選択可能に表示してもよい。

0047

装置選択ボタン91と動作選択ボタン92からそれぞれ所望するボタンが選択されると、動作設定欄にはプログラムされた基本動作設定値が表示される。このような予め設定された設定値を変更する場合は調整ボタン93にて調整が可能である。
ここで装置選択ボタン91と動作選択ボタン92で装置と動作を選択するとしたが、装置によって動作が確定されているときは、動作選択ボタン92は単なる動作表示ランプであってもよく、例えば装置選択ボタン91の中から充填機を選択すると充填動作の動作表示ランプが点灯し、併せて充填動作に必要な動作設定値が動作設定欄に表示されるようにしてもよい。さらには菓子製造ユニット40毎に2次元コードなどの固有識別コードを設け、架台(10、15)に菓子製造ユニット40を設置する際に、架台(10、15)に備えるリーダーなどの識別手段により識別コードを識別し、識別した菓子製造ユニット40に対応したプログラムや設定値をタッチパネル90に表示するようにしてもよい。

0048

また、同じ菓子製造ユニット40でも製造する菓子55の種類毎に閉ループ動作の設定が異なるような場合には、菓子55の種類毎に設定値を登録できるようにしておき、タッチパネル90に菓子55の選択ボタンを併せて選択可能に表示するようにしてもよい。
尚、菓子製造ユニット40に加える閉ループ動作は、搬送装置50の搬送スピードに合わせることが基本であるため、動作設定欄に表示する設定値は、基準となる搬送スピードに対する設定値又は現状の設定された搬送スピードに合わせた換算された設定値のいずれかとすることが好ましい。

0049

図5は、本発明の実施形態による平行リンク機構を備えた菓子製造システムの構成を示す図である。
図5を参照すると、搬送装置50の搬送方向に沿ってそれぞれ異なる菓子製造ユニット40を設置した4つの菓子製造システムが順に配置されている。焼き上がった菓子55は搬送ベルト51により図5の左から右に搬送される。搬送の最上流にある菓子製造システムには菓子製造ユニット40として整列装置80が設置される。

0050

整列装置80は、搬送される菓子55の後方に略半円形状の開口を有する整列板を降下させてから搬送方向に押し出すことで、一定のピッチに菓子55を整列させる装置である。整列装置80の場合も、閉ループ動作は下降、水平移動(押し出し)、上昇、水平移動(戻り)を繰り返すボックスモーションとなる。充填機41のボックスモーションと異なり、水平移動(押し出し)は搬送ベルト51の搬送スピードよりも速い速度で移動するように制御する。

0051

整列された菓子55はさらに搬送ベルト51により、消毒液滴下装置70の設置された菓子製造システムに搬送される。消毒液滴下装置70は消毒用アルコール滴下する装置であり、搬送される菓子55の直上まで下降し、菓子55とともに移動しながら菓子55に消毒用のアルコールを滴下し、滴下が終了すると上昇して元の位置まで水平移動して戻る動作を行う。

0052

消毒が終了した菓子55は、次に充填機41に搬送される。充填機41の動作は図1〜3で説明したとおりである。
最後に設置されているのは合わせ装置60である。充填機41の処理を終了した菓子55は1列おきに挟み込むためのクリームなどの充填生地が供給されている。合わせ装置60は充填生地が供給されていない菓子55をピックアップして、充填生地が供給された菓子55の上に載置して充填生地が挟み込まれた菓子の形状に仕上げる装置である。そこで例えば図5に示すように、下降して充填生地が供給されていない菓子55に追随しながらピックアップを行い、充填生地が供給された菓子55の上に移動して充填生地の分を考慮した下降量で下降して移動しながらピックアップした菓子55を載置するため複雑な閉ループ動作となる。
図5の例では充填機41の処理を終了した菓子55はそのまま合わせ装置60に搬送されるように説明したが、合わせを行う前に、充填した生地の上を消毒するために充填機41と合わせ装置60との間に消毒液滴下装置70を追加してもよい。
充填機41で生地を充填の際、生地の特性により充填機が上昇するときに菓子がずれることが起こり得る。そこで、消毒液滴下装置70にも充填機41について前述したような菓子55の位置を修正する位置決めピンを備えてもよい。

0053

このように異なる種類の菓子製造ユニット40を組み合わせて一連の製造ラインを構成するが、ベースとなる架台は、いずれも図1〜3に示した架台(10、15)を共通に使用することができる。
また、図5のように構成したラインを組み替える場合でも架台(10、15)はそのまま転用できるので菓子製造ユニット40を交換するだけで容易に構成を変更することができる。

0054

実施形態による菓子製造システムは、既存の搬送装置50に後付けで設置することができるが、搬送ベルト51の搬送スピードに同期した動作が必要になる。図5の実施形態では搬送ベルト51の上方にベルトスピード検出器100を備え、搬送スピードを検出する。検出した搬送スピードは、各菓子製造システムの制御部にフィードバックされ、フィードバックされた搬送スピードに合わせてそれぞれの架台(10、15)のサーボモータの制御が行われる。

0055

図5ではベルトスピード検出器100から直接各菓子製造システムの制御部にフィードバックされるように示したが、複数の菓子製造システムを組み合わせた製造ラインを構成する場合、複数の菓子製造システムを統括する制御コンピュータをさらに備え、ベルトスピード検出器100からの検出信号は、制御コンピュータによって複数の菓子製造システムでタイミング制御に共通に使用する電子カムの回転速度に変換してから、各菓子製造システムにフィードバックするようにしてもよい。
他の実施形態では、搬送装置50の制御部から直接ベルトスピードの設定情報又は制御信号を抽出して各菓子製造システムにフィードバックするようにしてもよい。

0056

このように本発明の実施形態では、既存の搬送装置50に後付けでき、搬送装置50の搬送スピードと同期を取る必要はあるが、それ以外は搬送装置50に加工を加える必要もなく簡単に設置ができる菓子製造システムを提供可能である。これにより搬送装置50の清掃やメンテナンスの作業性を損なうことはない。
またベースとなる架台(10、15)は共通であり、架台(10、15)に付け替え可能に設置される菓子製造ユニット40を選択することで様々な菓子製造ラインを構築でき、その動作設定も予め設定されたプログラムが選択可能に表示されるので、熟練者でなくても容易に設定することができる。

0057

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。

0058

1菓子製造システム
10、15架台
11、12、13、14 (第1〜第4の)サーボモータ
21、22、23、24、25、26、27、28 (第1〜第8の)アーム部
31、32、33、34、35、36、37 (第1〜第7の)節部
40 菓子製造ユニット
41充填機
42生地ホッパ
43バルブ
44ピストン
50搬送装置
51搬送ベルト
55 菓子
60合わせ装置
70消毒液滴下装置
80整列装置、
90タッチパネル
91装置選択ボタン
92動作選択ボタン
93調整ボタン
100ベルトスピード検出器

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