Apparatus and method for handling the moist product

本発明は、湿った製品とリリース要素を冷凍接合する冷却領域を含む、湿った製品をハンドリングする把持ツール装置に関する。 更に湿った製品をハンドリングする方法を説明する。

今日、例えば、魚または肉の切り身や一部分、ハム、ソーセージなどの新鮮で湿った製品または物体をハンドリングできる把持ツールの工業的に良い解決策はない。 特に、例えば歯や他の硬い材料のような硬い要素を更に含む湿った物体を把持することを可能にするための問題が確認されている。

湿った製品を表面に接合するために、表面を冷却し湿った製品を表面上で凍らせることが以前より提案されている。 そのような解決策の例は、魚から魚の皮をはぐ方法および装置を説明する、日本の特許第２１１３８４３号公報で示されている。 その公報は、冷却要素上のなめらかな冷却された金属面に魚の肉が接触され、その後、皮から魚肉を分離するために、皮膚が冷凍されて、金属面に接合する。 残った魚の皮は金属面から取り除かれる。 この公報では、-５°以下に表面を冷却することが示されている。 魚の皮は、好ましくは、背骨に沿って３つの部分に分けられていて、皮の素早い冷凍接合をもたらために、冷却要素に接触させられる。 例えばキッチンナイフのような、薄いナイフが、魚肉から皮をはぐために、魚肉と皮の間に導かれる。 冷却要素上に残った魚の皮はナイフで破棄される。

第１６３３５１号公報から、魚の切り身から腹の骨をいわゆる冷凍はぎ装置を使用して、取り除く方法が示されている。 ドラムを冷凍することが、冷却ドラムに皮を向けて魚の切り身を冷凍接合させ、その後、後で破棄される皮がドラムに接合している間に、ほぐれた魚肉をナイフで切断する。

冷凍接合に使用される別の装置がＷＯ９９/０７２２８号公報で示される。 また、ここでは、魚または肉の切り身または一部を機械的に取り扱う方法が示されていて、ハンドルされる要素を固定する回転冷却ドラムが使用される。

これらの解決策で共通なのは、凍結温度以下で湿った物体が金属面に冷却接合されるときに物体と冷却面の間に生じる分子力を使用していることである。

示された公報のいずれも、しかしながら、例えば、製品のパッケージングおよび他のハンドリングに関する、湿った製品をハンドリングするのに適した装置を示していない。 更に、ハンドルされる物体の配置を行なうのに適したリリース装置が示されていない。

適切な把持装置の欠如が、しばしば、この種類の物体を手でハンドリングする結果となり、この種類の物体は、ロボットや他の機械的なハンドリングによる、広く知られたハンドリングの対象ではない。

ロボットおよび例えば視覚システムを組み合わせた把持ツールを使用することによって、工業上のエンタープライズ(enterprises)は、その製造ラインで自動化されたハンドリング動作を達成することができる。 主として、例えば、深いドローワー（drawers)に複数の切り身を送るときの自動化されたパッケージング動作に関係する。 今日、パッケージング機ごとに少なくとも２人の作業者がしばしば使われる。 作業者が、溶接の継ぎ目（上側のホイル(foil)と下側のホイルは溶接されている）に流体をこぼすことにより、過失がしばしば生じ、真空の損失を生じる。 それゆえ、かなりの量のパッケージが再び開けられて、再びパックされなければならない。 このことは、更に、パッケージング機の出口で作業者の注意を散漫にさせる。 把持ツールとロボットを使用することにより、把持動作は、上述した問題を避けるような方法で制御されることができる。 フリーザーの中の複数の切り身を搬送することは、ロボット及び視覚システムに関連する、この形式の把持ツールの別の適切な使用である。 円形の魚をハンドリングする把持ツールの使用は、例えば、詰込み機へ搬送するのに、更に適している。 把持ツールが使用可能な、塩漬けの魚および魚を切断する(clipfish)産業での、要求に似ている。 食肉産業では、家禽、豚、マトンまたは牛セクターに関連して、ハンドリング操作の自動化が更に必要である。

更に、物体がこの形式の把持ツールの使用を許容する、自動的な移動タスクを必要とする、食品産業および他の領域の産業の中には、多くの他の領域がある。

従って、本発明は、少なくとも表面の一部分を覆う冷却領域を伴う熱表面で湿った製品をハンドリングする装置または把持ツールに関し、その装置は、好ましくは熱面上に配置された、少なくとも一つのリリースシアー(shear)を伴う少なくとも一つのリリース要素を含み、リリースシアーを伴うリリース要素は、冷却領域に対して動くことができるように設けられる。 この仕様の「熱面」を伴い、少なくとも一部分が、冷却面を含む面を意味し、製品または物体が冷凍接合により接合されなければならないことを意味する。 熱表面は、更に、説明されたように、例えば、一定のパターンの冷却エリアと熱エリアを含む。

表面が乾燥された物体は、例えば、接合を確実にするために、水のスプレーを使用して、例えば、湿らすことができる。

熱面の冷却エリアに十分に接合する、物体の表面上に氷の薄い層が形成され、把持ツールは、物体を持ち上げて移動することができる。 硬くも柔らかくない物体（例えば切り身）は、冷凍面に接触されると、すぐに把持ツールに固定される。 このように、物体は、ロボットまたは、いかなる他の機構によって、所望の位置に動かされることができる。

冷却領域は、例えば-１５℃に冷却されることが可能である。

少なくとも一つのリリースシアーは、冷却領域に露出される、少なくとも一つの開口部のエッジであり、開口部の周りにはリリース面が配置されている。

リリース要素は、冷却領域に略平行な方向に、動くことが出来るように設計可能である。

しかしながら、リリース要素は、リリース要素の開口部周りのリリースシアー、またはエッジが、湿った製品が固定される冷却面を覆ってこの製品をリリースするために動かされる限り、冷却領域に対していかなる方向に動くこともできる。 リリースシアーは、製品を面から取り除くように切断する、または、リリースシアーがこれらの要素の間に押圧されたときに、製品と冷却面との間のくさび効果により、製品を押圧して面から製品を離す。

リリース要素はプレートから作られることが可能である。 プレートは、曲げることができ、本体の周りで保持されることができ、プレートは、冷却面に対して平行に配置されることが可能である。 しかしながら、リリース要素は、リリースシアーが熱面を覆ってスライドすることが可能である限り、いかなる他の方法で形成されてもよい。

リリース要素は、一定のパターンで複数の開口部を含んでもよい。 リリース要素がリリースシアーに対応する複数の開口部を含むのであれば、保持された製品が冷却面の大部分を覆ってリリースされることができると同時に、製品がリリースされるときに、製品が著しく動くことを防ぐことができるので、有利である。 このことは、製品をリリースする間の精度を保証するために重要となりうる。 同時に製品をリリースするために動かされなければならないリリース要素の長さは短くされ、このことは、製品の素早い移動と、概してコンパクトなアクチュエータと装置とを確実にするので有利である。

リリース要素は、十分な距離、動くことが出来るようにされていて、少なくとも一つの開口部周りのリリース面は、少なくとも一つの開口部によって、露出された全ての冷却領域に到達できる。 それに属するシアーを有するリリース要素は、言い換えれば、製品をリリースするのに十分な冷却領域を覆う距離を動かなければならない。 いくつかのケースでは、シアーは、製品がリリースされる冷却表面の一部を覆って動かされるだけで十分である。 このことに影響を及ぼす要素は、製品の堅さと重さ、冷凍接合中の接合能力および、シアーのデザインである。

少なくとも一つのシアーは、その周辺の少なくとも複数の部分にエッジを伴って設計することができる。 エッジは、製品をリリースするのに必要な力を減少するのに有利である。 シアーの角度またはエッジ角度および、シアーの厚さは、製品がリリースされるときに更に影響を及ぼし、どの程度製品が切断され、または冷却面に挟まれるのかを決定する。 エッジは、リリース要素が、リリースされる製品に損傷を与えるときに、更に影響を及ぼす。

リリース要素は、熱面に隣接することができ、この面に沿ってスライドするようにされている。 通常は、シアーを伴うリリース要素は、熱面に沿ってスライドし、従って、これらの面間の摩擦が、磨耗を減少してリリース要素に与えられる必要な力を減少するために、小さいことが重要である。 これらの面は結果的に、摩擦を減少するように処理され、または適切な性質の材料で作られる面とすることができる。

リリース要素は第一と第二の外部位置を有し、好ましくは、アクチュエータによって、これらの二つの位置の間を移動させられる。 熱面の冷却部分は、これが、第一位置にあるときに、リリース要素の少なくとも一つの開口部に対応でき、リリース要素は、第二位置の熱面の冷却部をフロックできる。 第一位置では、冷却領域が露出されて、この領域が製品の冷凍接合のために、製品に向かって導かれることが可能である。 リリース要素が、第二位置に向かって動かされるときに、シアーは、製品が冷凍接合される冷却領域を通過し、冷却面から離れるように製品を切断または、挟み、製品がリリースされる。 第二位置では、シアーまたは、複数のシアーとリリース装置は、結果的に、冷却面の少なくとも複数の部分を覆う。

熱面は、少なくとも一つの加熱領域を含むことができ、加熱領域は、リリース要素が、リリース要素の冷凍接合を防止するための第一位置にあるときに、特に、リリース要素が第一位置にあるときに、リリース要素に近接する。 熱面は、冷却されない面を結果的に加熱することができる。 加熱は、電気的な加熱ケーブルで行なわれることができ、例えば、冷凍機から、またはいかなる他の方法により加熱される、加熱流体の通路を含んでもよい。

熱面は、湿った製品を機械的にハンドリングする装置上に配置されるようにされた、ハウジング上に設けることができる。 ハウジングは、装置のさまざまな構成要素を保持し、ハンドリングされる製品を動かす装置、例えばロボットに固定されるようにされている。

ハウジングは、冷却媒体を循環する通路を含むことができ、通路は、冷却媒体の冷却および循環のための装置に再び接続されるようにされることができる。

ハウジングは、熱面に対するリリース要素の線形的な移動用のアクチュエータに接続されてもよい。 アクチュエータは、空圧式、水圧式、電気モータによる駆動、電磁気による駆動、または、いかなる他の適した形式でもよい。

熱面は、曲率Ｒの半径で湾曲されていてもよく、このことは、ハンドルされる製品に適していて、製品が出来るだけ広い部分の冷却面に接することを確実にする。

リリース要素は、相互に熱面とインターフィット(interfitting)するように形成されてもよい。

更に、本発明は、上述した装置で湿った製品のハンドリング方法に関する。 その方法は、冷却領域を湿った製品の凍結温度より下の温度に冷却領域を冷却すること、冷却領域が露出された位置にリリース要素を導くこと、ハンドルされる製品に接触して装置を設け、製品が装置にしっかりとくっつくこと、製品が所望の位置にあるまで、装置と製品をハンドルすること、そして、冷却表面に製品が接触しないようにリリース要素を動かすこと、を含む。

図１は、本発明に係る、湿った製品をハンドルするための装置または把持ツールを示す。 図から、熱面１の冷却領域９を露出するための９個の開口部３を伴うリリース要素２が示される。 リリース要素２は、開口部の回りに配置された、リリース面４を有する。 リリース要素２の９個の開口部３は一定のパターンで配置されている。 熱面１は、リリース要素２の開口部３に対応する冷却領域９を含み、リリース要素２の開口部３は、リリース要素２が、湿った製品を把持するための第一位置にあるときに、熱面１の冷却領域９を露出する。 熱面１は、更に、これが装置の把持位置に配置されたときに、リリース面４によってカバーされる領域の一部を覆う加熱領域（図示せず）を含む。 これは、リリース要素２の熱面１への冷凍接合を防ぐためである。 図１から、熱面１は、曲率Ｒの半径を伴い湾曲していて、ハンドルされる製品に適合していて、リリース要素２は、相互にインターフィットする熱面１とその曲率半径Ｒとの間にあるように成形される。 図から、ハウジング６が更に示される。 ハウジング６は、いかなる適切な材料、例えば、ステンレススチールまたは合成材料で作られることができる。 その材料は、好ましくは、食品産業で通常使用される形式のものが使用される。

図２は、図１の装置を示すが、ハウジング６とリリース要素２を動かすアクチュエータ８がよりはっきりと示される。 更に、ハウジング６の上側が示される。 アクチュエータ８は、ハウジング６の一部として実施形態中に示す。 図２から、更に、機械的なハンドリングのための装置、例えばロボットに装置を固定する固定領域１２が示される。 適切なロボットは、例えば、複数の物体のハンドリングに関連して一般に複軸のロボットである。

図３は、装置の構成の更なる詳細を示した、図１と図２で示した装置の断面図を示す。 ハウジング６内には、冷却媒体の循環用のボーリング(borings)７が示される。 冷却媒体は、ある領域の熱面１上の冷却領域９に作用する。 示された実施形態の中では、熱面１は、ハウジング６に固定されるようにされたプレートである。 冷却領域９が配置されるプレートに複数の凹部が作られ、これらの領域のプレートの厚さは、湿った製品から冷却媒体へのより優れた熱伝導のために減少される。 これらの領域のプレートの圧さは、例えば０．５ｍｍとすることができる。 プレートは好ましくは、優れた熱伝導性および、適切な腐食性、衛生的なそして無害な性質の材料、例えば、ステンレススチールから作られる。 図上で、リリース要素２は、プレート、例えば、ステンレススチールのように成形され、プレートの開口部は、傾斜角で成形され、エッジが形成され、リリース要素２は、熱面１に対してリリース要素２を作動することによって、冷凍接合された湿った製品を解き放つナイフによる切断（a knife cutting)に匹敵できる。 リリース要素２は、ハウジング６の周りの形に湾曲されていることが示されていて、リリース要素２が熱面１の冷却領域９から湿った製品を解き放つために、切断するので、製品をリリースするリリース要素２を作動することによって、リリース要素２は、ハウジング６に沿って長手方向にスライドできる。 リリース要素は、長手方向に長く延びる必要がない。 １５０ｍｍの長さが多くの場合に使用されるが、このサイズは、ハンドルされるべき物体に適合される。 大きな円形の魚、またはより大きな複数の肉片、例えばローストは、明らかにより小さな切り身よりも、より大きな把持面が必要である。 開口部３の直径は、２５ｍｍの値とすることができ、リリース要素は、開口部３の直径の大きさまで、長手方向に動くことができる。 これらの寸法は、ハンドルされるさまざまな物体とのテストの後で、変えることができる。 ハウジング１６のボーリング１３は、リリース要素２を作動するための空式のアクチュエータの一部として、シリンダーとして設けることが出来る。 図３から、更に、熱面１へのリリース要素２の冷凍接合を防ぐための加熱領域１０を含む、熱面１が示される。

冷凍円形面は新しい物体が「把持される」前に、時々リリース要素２を前後に動かすことにより、霜および他の望まない材料を、取り除くことができる。

図４は、図１、２及び３の装置を上から示す。 図４の断面Ａ−Ａは、図３の断面Ａ-Ａを示す。 図４は、更なるリリース要素２、ハウジング６、アクチュエータ８とアクチュエータ８のピストン１４を示す。 更に、ロボットへ装置を固定するための固定領域が示される。 図は、更に、冷却流体の循環用のボーリング７を示す。

図５は、図３上の円で示されたような装置の詳細を示す。 図は、リリース要素２が第一位置にあるときに、リリース要素２に近接する熱面１がハウジング６に配置された領域の、熱面１を加熱するための加熱ケーブル１１を示す。 更に、その開口部に沿って、少なくとも一つのエッジを含むリリース要素が示される。 更に、熱面がプレートから作られ、湿った製品から冷却媒体への熱伝導性を改善するために、冷却部分上のこのプレートに凹部が圧延されることが示されている。

本発明の実施形態に係る、把持ツールの斜視図である。

図１で示された装置の異なった角度から見た、斜視図である。

図４で示された装置のＡ-Ａ断面図である。

装置の上面図である。

図３の詳細図である。