JP2015527080A - 果実チャンク及びスピア生成方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
皮付き果実からチャンク及びスピアを高速度で自動的に生成するシステムを提供する。果実は皮付きくさび形片にスライスされる。皮付きくさび形片は複数のスタガ対置された横方向チャンクカットブレードに搬送され、そこで皮を除いて果肉が各くさび形片の中心部から外側に順次カットされ、各くさび形片を平坦化する。皮除去ナイフが、横方向チャンクカットブレードが果肉をカットした後に、各くさび形片の皮を中心から外方向に切除するように、配置されている。【選択図】図9
Description
関連出願の相互参照
本願は、2012年9月5日に出願された米国仮特許出願61/743,478号及び2013年4月1日に出願された米国仮出願61/853,260号の優先権の利益を主張するものである。
本願は、2012年9月5日に出願された米国仮特許出願61/743,478号及び2013年4月1日に出願された米国仮出願61/853,260号の優先権の利益を主張するものである。
本発明は、皮付き丸ごとの生鮮果実から果実のチャンク及び/又はスピアを自動的に生産するように設計された果実チャンク及びスピア生成マシンに関する。本発明は、メロン、カンタロープ及びパイナップルのチャンク及び/又はスピアの生産に適用されるが、同技術は他の種類の果実に適用することもできる。本明細書で使用する「スピア」とは果実の細長い一片を意味し、その断面は矩形又は他の様々な形状とすることができる。
果実チャンク及びスピアの世界的な需要は、新鮮果実のコストが上昇しているにもかかわらず、増加し続けている。果実シャンク及びスピアは、ずらりと並んだレストラン、マーケット及びファストフード施設等のアウトレットで売られている。効率的で高信頼度で費用効果の高い果実加工装置の需要が増加している。従来の技術は、チャンク及び/又はスピアを生産するために手動技術の使用か、複数のマシンの必要性を教示している。種々の新鮮果実からチャンク及び/又はスピアを生成し得る単一マシンの提供は急増するこれらの製品の需要を満たすであろう。
丸ごとの生鮮果実から果実のチャンク及び/又はスピアを生産する現在の方法は、ハンドカッティング、機械化された中心間の皮剥き及び機械化されたスクーピングを含む。本発明は、スループットの増大及び反復運動損傷の低減によってハンドカッティングを改良する。本発明は、完成製品の品質を向上させることによって従来の機械化された皮剥きを改良するとともに、歩留まりを向上させることによって機械化されたスクーピングを改良する。
先行技術として特許文献1が含まれ、この特許文献はパイナップルを皮剥きし、スライスし及びチャンクカットするシステムを教示している。皮剥きは異なるマシンで別個に行われる。以下に記載するように、様々な果実の皮剥き、芯抜き、種子胞切除、スライス及びチャンクカットを単一マシンで実行できるシステムを提供するのが有益である。本発明はこれらのすべてのステップを単一マシンで最小量の無駄で実行する。本発明はパイナップルの加工に限定されない。以下に記載する本発明は、皮剥き又は皮除去ステップ、芯抜き及び種子胞除去ステップ、及びチャンク及び/又はスピアカットステップを含み、これらのすべてのステップは1つのマシン内で自動化される。
本発明は、様々な皮付きで未加工の果実をシャンク及び/又はスピアに加工し得る単一マシンを提供することによって上記の問題を解決する。この単一マシンは無駄を最小にしながらすべての所要ステップを実行する。
好ましい実施形態の新規な特徴は、くさび形片をチャンクにカットすると同時に皮を除去するブレードアセンブリにある。好ましいブレードアセンブリは、最初にくさび形片を中心部を通って横方向にカットし、次に連続的な横方向カットが各くさび形片の上向き端部に向かって外向きに行われる。連続的な横方向カットが行われると、くさび形片は平坦になる。それによって得られるチャンクは最大化された「方形」形状、即ち最大化された矩形プリズム形状になる。この横方向カットと同時に、皮除去ナイフがくさび形片から皮を切除する。皮切除は各くさび形片の縦方向中心部で始まり、横方向カットが各くさび形片を平坦化するにつれて外側に移動する。その結果、各くさび形片からの皮除去における無駄が最小になる。
好ましい実施形態の別の特徴は、無駄を低減する改良された種子房切除(seed seller)機構にある。果実がマシンに入るとき、果実の茎端から果実の中心を通って延びる軸を測定する。この寸法を用いて種子房切除ナイフを前記軸に沿って最も有効な種子房切除位置に位置させる。更に、種子房切除ナイフは拡張可能な湾曲ブレードを有し、このブレードは果実の軸の寸法に基づいて、種子房の推定半径寸法に拡張される。
本発明の主目的は、生鮮皮付き果実を受け取り、芯取り、種子房切除、スライス、皮剥き及びチャンクカットを無駄を最小にしながら実行できる単一の高速自動マシンを提供することにある。
他の目的は、好ましい実施形態において、最大化された「方形」又は矩形プリズム形状を有するチャンクを生成するために、チャンクカット時に果実のくさび形片を平坦化するブレードアセンブリを提供することにある。
別の目的は、果実のくさび形片の皮幹とチャンクカットを同時に行い得るブレードアセンブリを提供することにある。
更に別の目的は、種子房切除中の無駄を最小にするために、果実の各片の寸法を測定し、種子房切除ナイフの位置及び寸法を調整する高速自動果実シャンク生成マシンを提供することにある。
更に別の目的は、種々の大きさの種子房を効率よく切除し得る調整可能な湾曲ブレードを持つ種子房切除ナイフを提供することにある。
更に別の目的は、各種の果実からチャンクとスピアの両方を同時に生成し得る果実シャンク生成マシンを提供することにある。
他の目的及び利点は以下の説明及び図面から明らかになる。
図1に示すように、果実チャンク及びスピア形成マシン10は、生の未加工の皮付き果実を受け取り、その果実をチャンク及びスピアに加工し得る高速自動マシンである。すべての所要のステップはこの単一マシン10で実行される。図1に示す実施形態はオペレータ9により手送りされる。マシン10は自動フィーダ(図示せず)によりフィードされるものとすることができる。マシン10は15果実/分の加工速度とすることができる。
図2は、マシンの上面図であり、そのフレームは図示されてない。タレット8は4つのアーム8a−8dを持ち、タレット8は矢印7で示すように時計回りに回転する。タレット8は果実(図示せず)を4つのステーション、即ち果実フィードステーション30、芯取りステーション40、種子胞除去ステーション50及びくさび形片スライスステーション60を経由して移動させる。くさび形片スライスステーション60において、果実はスライスされ、コンベヤ80の上に放出され、皮除去及びチャンクブレードアセンブリ90を通して運ばれる。
図1及び図3に示すように、オペレータ9は、果実20を上部フィードカップ31と下部フィードカップ32の間に置き、これらのカップは果実をその頂部20x及び底部20zで保持する。動作パラメータはオペレータの頭上のスクリーン12で入力される。
加工中の個々の果実の大きさが単一のサーボモータ38からコントローラ5にフィードバックされる。送りねじを駆動する1つのサーボモータのみが存在する。送りねじ31a及び32aは同じ軸上の互いに反対巻き(右巻き及び左巻き)ネジである。サーボモータ38は一方向の回転でカップを開くように、他方向の回転でカップを閉じるように駆動する。この寸法情報は図5A及び5Bに示す種子胞切除ナイフブレード51の調整等の他の処理に利用される。
図3に示すように、果実20はその頂部20xの茎端28から種子ポケット21の中心を通って底部20zまで延在する軸A−Aを有する。フィードカップ31及び32は各果実についてこの軸A−Aの長さを測定する。軽量カーテン連動安全装置がローディングステーションに存在する。この装置は軽量カーテンの破損時にマシンが作動しないようにする。果実を把持するカップはサーボモータ38で駆動される送りねじ31a及び32aにより駆動される。マシンにロードされた各果実の高さを決定するために(即ち果実の軸A−Aの長さを測定するために)送りねじの位置がマシンコントローラ5によって測定される。この情報は歩留まりを最適にするために後続の処理で使用される。
図4を参照すると、オペレータの手がフィードエンベロープから退出し、マシンが前進できる状態になると、マシンはタレットを90°回転し、果実を芯取りステーション40(図2)に移動させる。図4に示す芯取りステーション40において、果実は回転芯取り管41で芯取りされる。回転芯取り管は、果実に突き刺し果実の中心部の繊維性材料を除去するのに、非回転管と比較して大幅に弱い力でよい。
図5Aに示すように、果実の芯取り後に、果実はタレットにより種子胞除去ステーション50へと90°回転される。図5Aは、種子胞21がナイフ59により除去される際の1個の果実の断面を示す。果実は種子胞除去管52が芯取り処理により形成された孔内を下降する間、静止したままである。マシンコントローラ5がフィードステーションで収集した果実の高さデータ(又は果実軸A−Aの長さ及び寸法)を用いて果実の大きさを決定し、種子胞21の位置を計算するため、種子胞管52は最適垂直位置まで下降する。種子胞ナイフブレード51が適切な位置に移動され、ブレード51は拡張され、種子胞管52が果実内で回転されて果実から種子胞材料を切除する。可撓性の種子胞ナイフブレード51が拡張される量は、無駄が最少になるように、フィードステーションからの果実寸法情報を用いてコントローラにより決定される。種子胞ブレード51は、本願に示すように、ループとして構成することができ、また一連の水平ブレードとして又は泡だて器型の装置として構成することもできる。
種子胞除去ナイフ59は支持管52に対して円弧を成す図5Bに示す拡張された状態を有する調整可能なブレード51を有する。ブレード51はピン55に接続された下端部54及びピン57に接続された上端部56を有する。ピン57は、それがスロット58の上端まで引き上げられるとき、スロット58内を摺動してブレード51を引っ込める。任意の一種の果実に対するステーション58内のピン57の位置は、上述したようにサーボモータ38(図3)からコントローラ5へのフィードバックにより決定される。このようなフィードバックは、ブレード51により除去される有用な果肉量を最少に維持しながら種子胞を除去するには、種子胞ナイフをカップ31,32(図2)に対してどの位置に位置させ、調整可能なブレード51をどのくらい半径方向に拡張すればよいかを決定するために使用される。
図5Bは種子胞除去ナイフ59の正面図である。調整可能なブレード51は完全拡張状態が示され、この状態ではブレード51の上端に接続された可動ピン57がスロット58内の最下端位置に移動されている。上述したように、駆動ロッド56はサーボモータ38からのフィードバックに応答してスロット58内に位置決めされ、このフィードバックは加工中の果実の大きさ(即ち軸A−Aの長さ)に関連する。駆動ロッド56は、果実からのナイフ59の除去を容易するために、図5Bにおいて上方へ移動され、ブレード51を支持管52の内壁52aに隣接する位置まで引っ込める。
図6は、くさび形片スライスナイフアセンブリ61に押し込まれる1種の皮付き果実20の断面を示す。果実20は、複数の放射状に延びるブレードを含むくさび形片スライスナイフアセンブリ61に押し込まれるとき、その軸A−A(図3)に沿って支持される。果実のくさび形片20aがくさび形片スライスナイフアセンブリ61の下方に示され、それらはくさび形片収集カップアセンブリ70内に落とされる。
図7は、果実のくさび形片の端面図を示し、これらのくさび形片は個片化され、フライト搬送コンベヤ80によりくさび形片収集カップから搬出される。コンベヤ80は垂直配向ベッド89を有する。
図15A−15Cは果実のくさび形片20aの上面図、側面図及び断面図である。各くさび形片は皮付きで、縦方向軸X−Xを有し、図15Bに示すようにほぼ“C”字形である。各くさび形片20aはその縦方向軸X−Xがコンベヤ80の移動方向99(図15A及び図9)に直角になるようにコンベヤ80上に置かれる。くさび形片20aの上向き端部27及び28はコンベヤ80から外側に延びる。くさび形片20aは中心部分22、縦方向中心部分22から更に離れた部分23、及び上向き端部27及び28を有する。皮は25として示されている。縦方向軸X−Xは2つの上向き端部27及び28の間に延在する。
図8は、図9のFig.8−Fig.8線上の端面図を示し、くさび形片搬送コンベヤ80により図9に示すチャンク及び皮剥きブレードアセンブリ90へと搬送されるくさび形片20aを示す。くさび形片20aは垂直に向けられる。即ち、縦方向軸X−Xは垂直に延在する。
図9はチャンク及び皮剥きブレードアセンブリ90の一実施形態の側面図を示し、ここでチャンクカットと皮剥きが同時に行われる。アセンブリ90は7つの個別の固定した細長いチャンクブレード91−97を含む。中心ブレード94はくさび形片20aが通過する最初のブレードである。くさび形片20aがコンベヤ80と接触するときブレード94の先端94aがくさび形片20aを突き刺し、くさび形片20aがアセンブリ90中を搬送されるときくさび形片20aを支持する。くさび形片20aは中心ブレード94を通過した後に幾分平坦になろうとする。ブレード94はくさび形片20aの皮を切断しない。くさび形片20aは、中心チャンクブレード94を通って搬送された後に、幾分平坦になり、その後第2のチャンクブレード93及び95を同時に通って搬送される。くさび形片20aは、ブレード93及び95を通過した後に、更に平坦になり、チャンクブレード92及び96を同時に通って搬送される。くさび形片20aが固定チャンクブレードのスタガ配置アレイを中心ブレード94から最外側ブレード91及び97へ順に通って搬送されるにつれて、くさび形片20aの平坦化は、その中心部から、各くさび形片の縦方向中心からさらに離れた部分へと、その端部27,28まで続いて起こる。この「平坦化」は更に図13A−13Eに示されている。様々な数のチャンクブレードを使用することができる。各くさび形片20aが次のチャックブレードに入る前に、及び各くさび形片20aの各部分が皮剥きブレード又はナイフ100に移動する前に、各くさび形片20aができるだけ平坦化することを目的として、コンベヤ80上のくさび形片20aの移動方向に沿ってチャックブレード間に様々な程度のスタガ配置を使用することができる。
くさび形片20aがチャックブレード91−97内に十分な距離搬送され、皮25にまだ付着しているチャンクを生成した後、くさび形片20aは皮除去ナイフ100内に搬送される。図9には皮除去ナイフ100に搬送されようとしているくさび形片20aが仮想点線で示されている。ナイフ100は、最初、くさび形片20aの縦方向中心部22(図15B)から皮25を切除するような形状及び位置にされ、次にくさび形片20aの中心部から更に離れた部分23から皮を切除するような形状及び位置にされる。図6に示す実施形態では、皮除去ナイフ100は垂直平面に位置する。
くさび形片20aがチャンクブレード91−97を通して及び皮除去ナイフ100を通して搬送されるとき、くさび形片20aはその中心から外方向にいくつかの順次のステップで平坦化され、皮25から切り離された果肉のチャンクが得られ、分離されたチャンク20mがいつでも販売できる状態になる。チャンク20mは、各くさび形片20aが平坦になったとき形成されるので、最大の矩形プリズム形状となる。
くさび形片搬送コンベヤ80は垂直延在表面89を有し、図8及び図9に示すフライト81のような薄型のフライトを有する。フライト81は7つのチャンクブレード91−97の下を通る7つの凹部を有する。
フライト81(及びくさび形片搬送コンベヤ80のすべてのフライト)は固定の皮除去ナイフ100に沿ってナイフ100に接触することなく通過するように十分に薄型にする。皮除去ナイフ100は固体の大きな表面ブレードとするのが好ましいが、くさび形片20aが離間配置された又はスタガ配置されたチャンクブレード91−97を通過することにより平坦化された後に皮25を切除する「ワイヤ」又は小さな表面ブレードとすることもできる。
図10は、チャンクブレード91−97及び皮除去ナイフ100を横切って矢印99の方向に移動するくさび形片搬送コンベヤ80を示す斜視図である。ナイフ100は本実施形態では固体の平坦で滑らかな表面ブレードである。
図11は、チャンクと一緒に「スピア」を生成する第2の実施形態の平面図である。くさび形片20aは矢印199で示すように図11の左へ搬送される。図11は、図8に示すブレード95及び96が除去された変形例を示す。ブレード191、192,193,194及び197は図8のブレード92,93,94及び97に対応する。図11のブレード194と197の間隔はチャンク20e,20f及び20gと一緒に細長いスピア20dを生成する。もっと長いスピアはブレード194及び/又はブレード193,192及び191を除去することにより容易に生成することができる。チャンクとスピアを各種の果実から同時に生成することができる。
図12は図11に示すブレードアセンブリの斜視図である。本実施形態では、様々な長さのスピアをチャンクと一緒に生成することができる。
図8−10に示す実施形態はほぼ立方体又は直角プリズムの形のチャンクを生成する。図11−12に示す実施形態はほぼ直角プリズムの形のチャンクとスピアを生成する。
図11−12に示す実施形態は、皮を除去するために図9及び図10に示すものと同じ皮除去ブレード100を使用する。
図13A−13Eは、横方向チャンクブレード(図示せず)により順次カットすることにより単一のくさび形片がどのように平坦化されるかを示す。これらの図は概略図(原寸に比例していない)であり、チャンクブレード及び皮剥きブレードの動作の順序を示すことを意図している。ブレードは図示されてない。くさび形片20aは図面から観察者に向かって外方向に移動する。図13Aは、第1の横方向ブレード94と接触する前のくさび形片20aを示す。図13Bは、横方向ブレード94により切断された後であって、皮除去ブレード又はナイフと接触する前のくさび形片20aを示す。皮25は、図13Cに示すように、最初にくさび形片20aの縦方向中心部分22からブレード100により分離される。くさび形片20aは、そのくさび形片がその中心部分22から更に離れて位置するチャンクブレードを通過して搬送されるとき着実に平坦化される。各くさび形片をこのように平坦化することによって、平坦な皮剥きブレードを使用することができる。図13D及び13Eは、くさび形片20aがチャンクブレードを通過して移動するとき、どのように皮25がナイフ100によってくさび形片20aの果肉から順次に分離されるかを示す。
図14A−14Dは、どのようにくさび形片20aが中心チャンクブレード94に搬送され、これを通過し、次にチャンクブレード95を通過するかを概略的に示す概略図(原寸に比例していない)である。ブレード95は図14A−14Cには明瞭のために示されていない。ブレード94及び95は、固定され且つくさび形片20aの移動方向99に延長されるとともにコンベヤに向って傾斜されている。ブレード94及び95の傾斜及び全長は、くさび形片20aをコンベヤ80のベッドに向け押し付けてくさび形片20aがスライド又は回転しないようする。傾斜したブレード94,95はそれらを通してくさび形片20aを搬送するために必要とされる力を最小にする。
図15A−15Cは図7の説明後に上で説明した。
本発明は、上述したサーボモータからのフィードバックに基づいて歩留まり及び孤立を最大化する目的のために、各種の果実に対する芯抜き及び種子胞切除に使用される可動ブレードを自動的に調整する「スマート」果実チャンク生成マシンを提供する。
本発明の以上の記載は例証及び説明のためであって、本発明を正確に開示した実施形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らせば多くの修正や変更が可能である。本発明の原理及びその実際の適用を最もよく説明するために上記の実施形態が選択され記載されているので、当業者は本発明を特定の意図する用途に適した様々な実施形態において最もよく利用することができる。
Claims (11)
- その柄からその中心を通ってその底部まで延びる軸を持つ皮付き果実を高速度で自動的にチャンクカットする方法であって、
各皮付き果実をスライスして複数の皮付きくさび形片を形成するステップで、各くさび形片が中心部及び2つの上向き端部を有するとともに前記上向き端部の間を延在する縦方向軸線を有するほぼC字形の縦方向断面を有している、ステップと、
前記皮付きくさび形片の各々をフライトコンベヤの個別のフライトの上に、各くさび形片の縦方向軸線が前記フライトコンベヤの移動方向に対して直角になるように個別に移動させるステップで、各楔型片の前記上向き端部は前記フライトコンベヤから外向きに延在している、ステップと、
前記皮付きくさび形片を一連の横方向カッティングブレードを通して搬送するステップで、前記ブレードは前記コンベヤの移動方向に沿ってスタガ配置され、それによって前記ブレードが最初に各くさび形片の縦方向中心部を横方向にカットし、その後各くさび形片の前記縦方向中心部からさらに離れた部分を横方向にカットし、それによって各くさび形片がその中心部からその上向き端部の各々に向かって順次にカットされるにつれて、各くさび形片が平坦化される、ステップと、
前記くさび形片を皮剥きするステップと、
を備える、方法。 - 前記くさび形片の皮剥きステップは、最初に前記くさび形片の前記縦方向中心部から前記皮を切除し、その後前記くさび形片の前記縦方向中心部からさらに離れた前記部分から前記皮を切除するように形成され且つ配置された皮除去ナイフを通して搬送するステップによって実行される、請求項1記載の方法。
- 前記皮は、前記前記横方向カッティングブレードによるくさび形片の平坦化と同時に、前記くさび形片の縦方向中心部からその端部まで、前記くさび形片から切除される、請求項2記載の方法。
- 前記くさび形片の皮剥きに平坦な固定の皮剥きブレードが使用される、請求項3記載の方法。
- 前記コンベヤは垂直に配向されたベッドを有し、前記横方向カッティングブレードは固定され且つ前記コンベヤの移動方向に延長されるとともに前記コンベヤのベッドに向かって傾斜され、それによって、前記くさび形片が前記横方向カッティングブレードを通過して搬送されるにつれて、前記傾斜したブレードが前記くさび形片を前記コンベヤのベッドに押し付けながら前記横方向にカットを行う、請求項1記載の方法。
- 前記果実の各々は種子房を有し、
前記果実を芯取りする前に、前記果実の軸の長さを測定するステップ、
前記長さを用いて前記種子房の位置及びサイズを推定するステップ、及び
前記種子房を切除するステップ、
を更に備える、請求項1記載の方法。 - 拡張可能なブレードを有する種子房ナイフが用意され、
前記種子房の前記推定されたサイズ及び位置を用いて前記種子房ナイフの前記ブレードを、前記種子房を最少の無駄で切除するように位置させ、拡張させるステップを更に備える、請求項6記載の方法。 - 皮付き果実を高速度で自動的にチャンクカットする装置であって、
前記果実を2つの上向き端部と中央部分を有する皮付きくさび形片にスライスする手段と、
前記皮付きくさび形片を個片化し、搬送する手段と、
前記くさび形片をチャンクカットし、皮剥きする手段と、
を備え、
前記くさび形片をチャンクカットし及び皮剥きする手段は、前記搬送する手段の移動方向に沿ってスタガ配置され、各くさび形片が平坦化されるように、各くさび形片をその中心から各端に向かって順に横方向にカットする複数の固定チャンクカットブレードを含むとともに、各皮くさび形片から皮を切除する固定の皮剥きブレードを含む、装置
を備える、装置。 - 前記くさび形片を皮剥きする手段は、前記チャンクカットする手段による各くさび形片の平坦化と同時に、各くさび形片の皮を切除するように形付けられ、位置決めされる、請求項8記載の装置。
- 前記チャンクカットブレードの各々は前記搬送する手段の移動方向に沿って延長され前記搬送する手段に向けて傾斜されている、請求項8記載の装置。
- チャンクと一緒にスピアを同時に形成する手段を更に備える、請求項8記載の装置。
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