专利名称：食材等的整形方法、装置及整形制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及优选地应用于将诸如芋头等食材为迎合消费者的要求而整形加工为球状等情况的食材等的整形方法、装置及由上述方法制造的整形制品。
背景技术：
以身边的食材芋头为例，作为迎合消费者嗜好而进行的中间加工，大多是先削皮兼整形加工成大致为高尔夫球大小、按一定个数包装成袋，再按需要在流通时以冷冻状态上市。
在进行这种中间加工时，因被加工物的芋头等是自然生长物，没有固定的形状，所以很难使用机械进行形状加工。因此尽管在进行上述加工时未必最为高效和经济，仍只能依赖手工作业进行加工。食材的提供者就必然要在劳动力便宜的地区进行这种加工，以图降低成本。但若将附加价值和流通、销售成本等加以综合考虑的话，更需降低成本，因此正在寻求实现机械加工，以取代降低成本有限的手工作业。
而在对应这种机械加工需求的场合，首先有人提出通过延用现有的诸如“旋工工艺”、“旋挖”的加工方法使无固定形状的芋头保持旋转并在其上作用切刀进行加工，在技术上是能够实现的(例如特开昭62-175159号公报的权利要求及图5)。但是这种方法的前提是将被加工物的芋头装卡并使之旋转的安排，因此可想而知其不合适，未必现实。也就是说，芋头一般多以削皮加工后的形状进行烹调，所以加工时的装卡痕迹留在被加工物表面会降低商品价值，再考虑到当切刀与被加工物的加工阻力大时会导致被加工物的形状走样等损坏方面存在的问题而进行慎重的加工，其安排本身就需要很多时间，同本来目的的提高工作效率及经济效益事与愿违。于是在这种诸如芋头等的整形加工实现机械化方面，必须脱离现有工业制品、工业零件等的加工方法，进行根本性的创新。
又如特开昭60-17503号公报第1页及图1所示，有人提出在圆筒状容器的底部设有被水平旋转驱动的切刀，向容器内投入若干被加工物进行削皮式的削皮器。而当过多地向容器内投入加工物时，被加工物彼此相互干涉，无法实现漂亮地加工。当极少量投入时，投入及取出作业很麻烦，用于家庭等还没有问题，但用于处理大量的被加工物时，存在着大幅增加整体作业时间的问题。而且必须靠投入量来调整处理时间也是麻烦所在。尽管如专利文献2的容器底部设有被水平旋转驱动的切刀的削皮器的场合，在削皮速度与加工的均匀度上仍存在不足之处。
发明内容
即、权利要求1所述食材等的整形方法是使切刀作用于被加工物上而对被加工物表面形状进行整形加工的方法，其特征是，在所述被加工物与切刀相对移动的同时，将被加工物制约成面对切刀时确保游动状态。
根据本发明，由于当被加工物面对切刀时保持游动状态，所以被加工物在与切刀接触并受到表面切削的同时，由切刀赋予少许游动状态乃至旋转状态，通过这种不断地运动，最终削遍其全部表面且削成例如希望的球形。
权利要求2所述食材等的整形方法的特征是，基于权利要求1所述的必要条件，所述切刀具有旋转轨迹。
根据本发明，能够合理地设计切刀与被加工物的相对的加工范围。
进而，权利要求3所述食材等的整形方法的特征是，基于权利要求1或2所述的必要条件，所述切刀的合成后的有效刃形大致为U字型。
根据本发明，即使是具有非球形原始形状的被加工物也能最终整形加工为球形。
进而，权利要求4所述食材等的整形方法的特征是，基于权利要求1、2或3所述的必要条件，所述相对移动是通过具有切刀的旋转鼓轮的旋转、被加工物在加工室中的自然下落来实现的。
根据本发明，在持续进行整形加工时不必另设促使被加工物移动的装置等即可进行加工。
进而，权利要求5所述食材等的整形方法的特征是，基于权利要求4所述的必要条件，所述旋转鼓轮大致垂直旋转，在外周面具有所述切刀的同时，该旋转鼓轮的外周面覆设输送导向组件，形成大小为可通过一个被加工物的通道空间的加工室，且所述切刀向与所述被加工物的下落方向相反的方向旋转。
根据本发明，可利用被加工物的自然下落进行整形加工，尤其能不中止装置而连续地进行整形加工，工作效率优异。由于加工室是大小为可通过一个被加工物的通道空间，所以几乎没有被加工物彼此在加工室内影响整形加工的问题，可实现被加工物大致均等的希望的整形加工。
进而，权利要求6所述食材等的整形方法的特征是，基于权利要求1、2、3、4或5所述的必要条件，在所述切刀附近设有用于排出切削表皮的机构。
根据本发明，可顺畅地排出切削表皮并稳定连续地运行。
进而，权利要求7所述食材等的整形装置是使切刀作用于被加工物上而对被加工物表面形状进行整形加工的装置，其特征是，在所述被加工物与切刀相对移动的同时，将被加工物制约成面对切刀时确保游动状态。
根据本发明，由于当被加工物面对切刀时保持游动状态，所以被加工物在与切刀接触并受到表面切削的同时，由切刀形成少许游动状态乃至旋转状态，通过这种不断地运动，最终削遍其全部表面且削成例如希望的球形。
进而，权利要求8所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求7所述的必要条件，所述切刀具有旋转轨迹。
根据本发明，能够合理地设计切刀与被加工物的相对的加工范围。
进而，权利要求9所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求7或8所述的必要条件，所述切刀的合成后的有效刀形大致为U字型。
根据本发明，即使是具有非球形原始形状的被加工物也能最终整形加工为球形。
进而，权利要求10所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求7、8或9所述的必要条件，所述相对移动是通过具有切刀的旋转鼓轮的旋转、被加工物在加工室中的自然下落来实现的。
根据本发明，在连持续进行整形加工时不必另设促使被加工物移动的装置等即可进行加工。
进而，权利要求11所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求10所述的必要条件，所述旋转鼓轮大致垂直旋转，在外周面具有所述切刀的同时，该旋转鼓轮的外周面覆设输送导向组件，形成大小为可通过一个被加工物的通道空间的加工室，且所述切刀向与所述被加工物的下落方向相反的方向旋转。
根据本发明，可利用被加工物的自然下落进行整形加工，尤其能不中止装置而连续地进行整形加工，工作效率优异。由于加工室是大小为可通过一个被加工物的通道空间，所以几乎没有被加工物彼此在加工室内影响整形加工的问题，可实现被加工物大致均等的希望的整形加工。
进而，权利要求12所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求7、8、9、10或11所述的必要条件，在所述切刀附近设有用于排出切削表皮的机构。
根据本发明，可顺畅地排出切削表皮并稳定连续地运行。
进而，权利要求13所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求7、8、9、10、11或12所述的必要条件，前述食品材料等的整形装置具备在所述被加工物与切刀相对移动的同时、将被加工物制约成面对切刀时确保游动状态的整形装置主体和为易于在所述整形装置上进行所述的整形加工而将被加工物预先切断为规定形状的前处理装置，此前处理装置由下列装置组成，即与所述整形装置主体的供料口连通且将一个被加工物用加工开始端支承的收受筒；自如插入此收受筒内并大致具有所述收受筒内径形状的进给切断刀；以规定的时间间隔将被加工物向所述收受筒上加以载置的载置装置。
根据本发明，由于被加工物以规定时间间隔供给整形装置主体，所以被加工物在整形装置主体中几乎全无堵塞。在食材等整形装置之外无须别的切断装置(粗加工装置)，也就无须连接切断装置与整形装置的输送机等。进而，由于装置整体不是生产线式的形式，所以装置整体紧凑，可不受场地限制地设于狭小的场所。
进而，权利要求14所述食品材料等的整形装置的特征是，基于权利要求13所述的必要条件，在所述进给切断刀的中心设有自如进退于收受筒内的压入杆的同时，设有对该推压杆向收受筒内方向加力的加力部件。
根据本发明，在由进给切断刀切断被加工物后，被加工物可由压入杆推入，并顺畅地落入收受筒内。
进而，权利要求15所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求13或14所述的必要条件，所述收受筒大致为垂直设置，在其上端的所述加工开始端形成V字型槽。
根据本发明，因收受筒设置为铅直状态，所以经前处理加工的被加工物能靠自然下落顺利地落入整形装置主体的供给口中。又因在上端的所述加工开始端形成V字型槽，所以被加工物载置时的稳定性优异，被加工物不会从收受筒滚落下来，不易产生载置装置的载置失误问题。
进而，权利要求16所述食材等的整形装置的特征是，基于权利要求13、14或15所述的必要条件，所述载置装置在板条式输送机的输送面上设有支承被加工物的支承杆，另在所述收受筒处形成有用于避开抵接该支承杆的铅直方向的切口。
根据本发明，载置装置能以简单的构造抑制制造成本，同时，通过支承杆和切口的结构，可将被加工物无冲击地置于收受筒上，大幅度防止载置失误的发生。又因采用板条式输送机，刚性好，支承杆即使到输送末端仍能确实地支承被加工物。
进而，权利要求17所述的整形制品是将切刀作用于被加工物上而对表面形状进行整形加工而成的整形制品，其特征是，一边在所述被加工物与切刀相对移动的同时制约被加工物确保面对切刀时得以处于游动状态，一边通过权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法或权利要求7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的装置进行表面整形加工。
根据本发明，可以低成本向市场提供表面整形为希望形状的食材。
进而，由权利要求18所述食材等的整形方法生产的整形制品的特征是，基于权利要求17所述的必要条件，所述被加工物为芋头，整形形状为球形。
根据本发明，以难于进行机械加工整形的芋头等为对象，可以合理高效地以低成本获得加工成预期形状的制品。
图1所示为食材等的整形装置的使用状态的侧视图。
图2为图1装置的俯视图。
图3所示为放大的前处理装置的侧视图。
图4所示为放大的整形装置主体的加工头的分解立体图。
图5为图4部件的侧视图。
图6所示为前处理装置工作状态的分解说明图。
图7所示为整形装置主体的切刀切削状态的说明图。
图8所示为改变载置装置的结构后的其他实施方式的骨干式侧视图。
图9所示为收受筒为可上下运动式结构时的载置装置的其他实施方式的工作状态的说明图。
图10所示为将收受筒倾斜设置的实施方式(a)和将收受筒设置为水平状态的实施方式(b)的说明图。
图11所示为使两个进给切断刀相近而设的前处理装置的其他实施方式的立体图。
图12所示为使两个进给切断刀相近而设的独立式前处理装置的立体图。
图13所示为变换前处理装置并设置戽斗后构成的食材等的整形装置的其他实施方式的立体图。
图14所示为切刀的其他三种实施方式的侧视图。
图15所示为在带状基材上设置切刀、构成整形装置主体的其他实施方式和使被加工物的移动与流体抵接而移动的其他实施方式的侧视图。
图16所示为不同加工头的其他二种实施方式的侧视图。
图17所示为加工头由二级构成的其他实施方式的说明图。
图18所示为附设了辅助设备的实施方式的立体图。
具体实施例方式
下面，根据图示的实施方式对本发明进行具体的说明。又，在该发明中，先进行食材等的整形装置的基本实施方式的说明，边说明该装置的工作状态边实质地说明其整形加工方法和整形制品，并在其后进行有关其他实施方式的说明。
图中标记1所示为本发明的食材等的整形装置，该装置是将切刀15作用于被加工物A、对被加工物A的表面形状进行整形加工的装置。此装置由在所述被加工物A和切刀15相对移动的同时、制约被加工物A得以确保面对切刀15时为游动状态的整形装置主体2和连接于与此整形装置主体2的进行所述整形加工的加工室21连通的供给口22处的为易于整形加工而将被加工物A切断为规定形状的前处理装置3组成。附带说明，本实施方式如图2所示，应用了分别并列设置有七台相同结构的整形装置主体2和前处理装置3的整形装置，另外，以二台、三台或一台进行实施也可以。
首先就整形装置主体2进行说明。整形装置主体2以装入合适的机架F上的加工头10为主要部件之一，此加工头10以刀具组件11和沿此刀具组件11设置的被加工物A的输送导向组件12为主要部件构成。以下说明中，被加工物A是以芋头为对象物的一例，加工前的被加工物用标记A0表示，前处理加工后的被加工物用A1表示，用整形装置主体2进行的整形加工中的被加工物为A2，整形加工后的被加工物用A3表示，这些总称时用被加工物A说明。由前处理装置3去除的部位称作切断残片a1，被加工物A的由整形装置主体2去除的部位为便于叙述称作表皮部a，去除后的部位称作切削表皮a2。
所述机架F由具有合适强度的骨干部件和构成外面板的外壳部件构成。设于此机架F内的加工头10上的刀具组件11由驱动马达M1驱动，相对于直接或经由合适的减速、调速机构设置的驱动轴13，连接有刀具组件11的旋转鼓轮14。此旋转鼓轮14的外周部多处设置切刀15，例中6处设有6个。此切刀15及所述旋转鼓轮14的外周部的周面均向内侧凹嵌，呈例如滑轮状形状。此凹嵌部的外周凹部14A在与所述输送导向组件12组合的位置上形成加工被加工物A的空间。为了旋转鼓轮14的轻量化，其侧面被稍许刮入形成有减重部14B，此减重部14B的外周侧部位呈锥状倾斜，形成后述的切削表皮a2的排出导引面14C。
切刀15作为一例，由左右各自的切刀单片15A、15B构成，各切刀单片15A、15B以交替地左右等分的方式状安装(参见图4、图5)。各切刀单片15A、15B的刀尖的投影形状合成后的有效刃形大致呈U字形(参见图7(c))。在将例如芋头作为被加工物A的场合，当将其整形加工为球状时，各切刀15A、15B最好在投影形状上形成为部分重叠状态，当大致从其侧端直到中心的倾斜部分为侧部作用区域Z1、靠中心的重叠的下方区域为底部作用区域Z2时，呈使底部作用区域Z2重叠的结构(参见图7)。
这些切刀15和旋转鼓轮14的安装构造是使切刀固定部16整体从旋转鼓轮14的周面向中心大致呈螺旋方向倾斜形成切口状，并在此部分用螺栓等固定机构17将各切刀15加以固定的构造。此切刀固定部16的切口的开口尺寸充分大于切刀15的厚度，该处形成的剩余空间作为切削表皮a2的脱离空间18，进而在此切削表皮a2脱离空间18的末端深部(靠近旋转鼓轮14的中心)处形成有一定圆形空间的残片排出袋19。切刀固定部16的旋转鼓轮14的厚度方向(轴方向)的宽度尺寸比切刀15的宽度尺寸大一些。当然，在旋转鼓轮14的厚度方向的全部尺寸上切入形成切刀固定部16也无妨。
另一方面，相对于具有这种结构的刀具组件11，输送导向组件12以沿旋转方向自上而下的形状从其上端附近向侧部延伸，并呈覆盖其周面状设置。此部件以导向槽20为主要部分，导向槽20例如截面为半圆形，具有大致沿所述旋转鼓轮14的周曲率的侧面形状。而且，将通过此导向槽20和所述旋转鼓轮14的外周凹部14A实质地形成的空间作为加工室21，此加工室21虽整体上形成大致截面圆形，但其大致的直径尺寸如图7所示，为刚好能够通过一个被加工物A1的程度，且为上方大、下方小的结构。进而，输送导向组件12在导向槽20的上端设有供给口22，前处理装置3的收受筒4经中继槽43连接于此供给口22处。
另一方面，导向槽20的下端为切断状态，作为加工室21的排出端，此处实质上形成排出口24。在所述供给口22的下方位置，在与所述刀具组件11的旋转鼓轮14的外周凹部14A接触的位置上呈向连接方向倾斜状地形成有用于闭塞其空间的闭塞板25，实质上起到被加工物A从供给口2投入之际顺利地向加工室21侧导引的作用。当加工室21内因某种原因发生故障时，最好如图5中假想线所示，呈可简便拆除一个导向槽的结构，并能进行清除被加工物A等检修作业。在所述机架F处，以连接于所述排出口24的方式设有取出槽24A。为不使切削表皮a2自由飞散，所以在其飞散部位安装导板G等使其落于机架F内的一定位置。
接下来就前处理装置3进行说明。前处理装置3与所述整形装置主体2的供给口连通，作为主要部件具有将一个被加工物A支承在上端的加工开始端40的收受筒4；在收受筒内插入自如并具有大致所述收受筒4的内径形状的、具有进给切断刀50的进给切断刀组件5；以规定的时间间隔向所述收受筒4进行被加工物A的载置的载置装置6。
下面就这些主要部件进行详细的说明。
关于所述收受筒4说明如下。收受筒4呈圆筒形，作为一例，预先将姿态设定为垂直状态，经中继槽43连接于所述整形装置主体2的收受筒4。在此收受筒4的加工开始端40的与被加工物A送入方向垂直的方向的上端部形成有V字形槽40a，以便于送入的被加工物A易于停在收受筒4上端的加工开始端40。在收受筒4中，为了以不抵接的方式放过后述的载置装置6的支承杆61，在垂直方向形成有二道切口41。进而在收受筒4的侧面部，设有用于排出由进给切断刀50切下的切断残片a1的平板状排出导向部件42，其与图中省略的收集槽连通。
关于所述进给切断刀部件5说明如下。此组件以大致圆筒形的进给切断刀50为主要部件，此进给切断刀50通过滑块曲柄机构52作上下往返运动。在进给切断刀50的大致中心处，如图3中的剖视图所示，上下升降自如地设有压入杆51，此压入杆51通过压缩盘簧51A向下方加力，在规定下降位置设有限制下降的制动器。
关于所述滑块曲柄机构52说明如下。在安装座53上竖立导引杆54，其上嵌插滑块55并能上下自由滑动。而且此滑块55和所述进给切断刀50通过连接臂56相连结。如图2、3所示，安装座53上，曲柄轮57通过中心轴58旋转自如地设置，曲柄杆59的一端在此周边侧面上转动自如地连接着，另一端相对所述滑块55转动自如地连接着。而且，所述曲柄轮57的中心轴58上设有从动链轮58a，以链条Mc将此从动链轮58a和设于上方的驱动马达M2的驱动轴上所设的驱动链轮Ms相缠绕并传递旋转。
关于载置装置6说明如下。载置装置6，作为一例，采用输送面4设定为向收受筒向下倾斜若干的板条式输送机，用于支承板条60上的被加工物A的支承杆61相对于板条60的上表面大致垂直，并在规定间距上设置左右二个。
此板条式输送机也由所述驱动电机M2驱动，所述曲柄轮57的中心轴58上设有中继链轮58b，链条64经设于另一机架F上的中继链轮63，缠绕在设于板条式输送机的驱动轴62的链轮62a上传递驱动电机M2的旋转。
本发明的食材等的整形装置1具有如上具体的形态，下面进行其工作状态的说明。
(1)向收受筒上载置被加工物首先就前处理装置3的工作状态进行说明。作为一例，用手工作业方式将加工前的被加工物A0以支承于载置装置6的支承杆61上的形式载置在板条60上。载置后的被加工物A0因输送面向收受筒4倾斜，所以可通过支承杆61以被支承的状态输送到收受筒4。而且，在载置装置6的末端，因为支承杆61如图6(a)所示以支承着被加工物A0的状态穿过收受筒4的切口41，所以支承在其上的被加工物A0不会穿过收受筒4，形成载置在收受筒4上端的加工开始端40处的状态。当以各支承杆61的间隔载置被加工物A0时，作为一例，可以以每三秒钟一个的时间间隔向收受筒4上载置被加工物A0的方式进行载置装置6的速度设定。从而形成每三秒钟向整形装置主体2输送一个前处理加工后的被加工物A1，不会发生过量供给，所以几乎不会发生整形装置主体2在整形加工过程中的加工物A2堵塞等问题。
(2)由进给切断刀进行的切断前处理在向上述收受筒4上载置被加工物A0后支承杆61向下方退出的时刻，如图6(b)所示，进给切断刀50随滑块曲柄机构52下降，将被加工物A0切断，以便易于在整形装置主体2上整形。此时，进给切断刀50中心的压入杆51停留在与被加工物A0的上面抵接之处，压缩盘簧51A被收缩进去。而后，如图6(c)所示，进给切断刀50到达下止点，被完全切断的前处理加工后的被加工物A1因为没有了从收受筒4挤出的具有制动作用的部分，如图6(d)所示，通过被收缩的压缩盘簧51A的作用力，压入杆51被向下方推出，从而将被加工物A1推落入收受筒4内。由进给切断刀50切断的切断残片a1经排出导向部件42回收到合适地设置的收集槽。
(3)向整形装置主体内的被加工物的接纳另一方面，接通适合整形装置主体2的供电电路并起动驱动马达M1将刀具组件11置于旋转驱动状态。例如据本发明者的经验数值，尽管因被加工物A的性质不同而不能一概而论，但在诸如以芋头为对象时，直径300mm左右的旋转鼓轮14的转数为500～1500rpm，最好为1000rpm。
由前处理装置3进行前处理加工后的被加工物A1经供给口22在刀具组件11的旋转鼓轮14的外周凹部14A与输送导向组件12的内侧面之间形成的加工室21内靠自身重量下落。此时，因为输送导向组件12在供给口22的下方具有闭塞板25，所以以乘于槽中之状顺势导向加工室21一侧。于是，投入的被加工物A1即使受到切刀15的作用，也不会随其沿切刀15运动方向运动到此加工室21上端再向前方脱离的位置。加工室21的直径尺寸为刚好能够通过一个被加工物A1的大小，由于从所述前处理装置的投入有规定的时间间隔(例如本实施方式为每3秒钟一个的间隔)，所以加工室21内几乎没有被加工物A1间彼此相互影响整形加工的问题，能够得到大致均一的希望的整形加工的被加工物A3。这种被加工物A3的均一的希望的整形加工及取出是利用被加工物A的自然下落，所以可使装置不在中途停止地连续运行，工作效率极高。
(4)被加工物的切削状态(4)-i 整形加工时的游动这样，投入后的被加工物A在加工室21中所接受的加工的特征在于，整形加工中的被加工物A2本身虽然限制保持在加工室21内，但实质上并非强制性地保持，而是呈可在加工室21内充分游动的状态。所谓游动实质上是指当被加工物A2在与刀具组件11的切刀15在相撞的状态下接触并被切削时，具有使其姿态变化等的自由度。根据被加工物A2的性质，也可在其动作允许的范围内，诸如通过输送导向组件12的加力使被加工物A形成具有稍许向刀具组件11侧推压的倾向的状态。
(4)-ii 侧周部的切削这样，投入后的被加工物A如图7(a)(b)所示，其形状较大，所以，根据大致呈U字形或者V字形地上部开口状的切刀15的有效刃形，首先在将其底部保持浮出的状态下通过侧周部与各左右切刀单片15A、15B的交替接触来在各自的侧部作用区域Z1进行切削。即如图7(a)(b)所示，当在整形加工中的被加工物A2上假设了向大致直径方向延伸的轴C1、C2后，图7(a)中切刀单片15A的作用是在切刀单片15A的侧部作用区域Z1与被加工物A2接触的瞬间削去被加工物A2的表面，并且使被加工物A2以所述假设的轴C1为中心，在图中反时针方向产生旋转。接着如图7(b)所示，随着旋转鼓轮14的旋转，当相反侧的切刀单片15B接触整形加工中的被加工物A2时，同样地在侧部作用区域Z1上削去被加工物A2的表面，并使其以所述轴C2为中心，向图中顺时针方向旋转。可想而知，这种切削反复进行的结果，整形加工中的被加工物A2可在加工室21内首先通过切刀15的侧部作用区域Z1进行其左右侧面的切削。
(4)-iii 底部的切削另一方面，随着这样的切削的进行，整形加工中的被加工物A2的侧部直径变小，于是其底部形成如图7(c)所示的接触底部作用区域Z2的状态。此底部作用区域Z2由各切刀单片15A、15B形成，可削去与其接触的整形加工中的被加工物A2的底部。而且，被加工物A2每当与各切刀单片15A、15B的底部作用区域Z2接触时，相对于与旋转方向相平行的状态下假设的被加工物A2的旋转中心的轴C3，被赋予相反于以此为中心的旋转鼓轮14的旋转方向的旋转。可知形成这种旋转时，诸如整形加工中的被加工物A2便形成天地逆转，此时，当存在不接触侧部作用区域Z1的部位、即以大直径状态残留的部位时，其部位再次与左右的切刀单片15A、15B的侧部作用区域Z1接触，形成底部浮出的状态，其侧部可再次通过侧部作用区域Z1在所述作用下被削去。从而，伴随此进程，整形加工中的被加工物A2再次接触底部作用区域Z2，以所述轴C3为中心，如同在加工室21内沿旋转鼓轮14的外周部翻滚一样运动，由此，被加工物A2的表皮部a被毫无遗漏地削去，最终形成球状。
当然，此作用系有分析的假设，实际上被加工物A2在加工室21内是自由地游动，所以未必一一按照所述说明的顺序进行加工，而是可设想为受到了适应被加工物A2的性质的合适的切削作用。但最终结果是整形加工后的被加工物A3呈大致球形并被排出。此整形加工后的被加工物A3的加工尺寸实质上取决于加工室21的排出口24的直径尺寸。又，在进行此加工时，被加工物A肯定要接触切刀15，但由于还接触导向槽20的内表面，所以若将此导向槽20的内表面做成打磨器状的可研磨的结构的话，可同时完成表面的平滑加工。
(5)切削表皮的排出继续这样的加工，自然，被加工物A1的表皮部a被削去会产生切削表皮a2，若一味地置之不理，可以想见，加工室21乃至切刀15的部分上会产生所谓的孔堵塞，并产生无法顺利切削的故障。尤其是作为被加工物A的芋头等本身具有粘性液等的食材的场合，其倾向更为明显。为此，本发明在加工过程中可时常顺利地去除表皮部a，与切刀15抵接并被切削的切削表皮a2通过切刀接受部16进入实质地形成的切削表皮a2的脱离空间18。此脱离空间18从整体上看向中心以大致涡状倾斜，所以切削表皮a2靠本身的离心力向离心方向飞出的结果便形成向脱离空间18的深底部移动状，进而到达连通于其深底部的残片排出袋19。因为此空间是稍许宽敞的空间，所以到达此处的切削表皮a2在残片排出袋19内形成允许稍许自由运动的状态，又因在其部位不受拘束，所以，受刀具组件11的旋转产生的离心力作用，形成从其侧方适当飞散的状态。此时如图7(d)所示，切削表皮a2边与旋转鼓轮14的减重部14B的外周侧提供的排出导引面14C冲撞边向外部飞散，因此切削表皮a2最终得以有效地向下方排出。
其他实施方式以上为本发明的基本实施方式，还可以进行其他各种改变。
(6)前处理装置的改变作为前处理装置6，实施中采用板条式输送机并将支承杆61大致垂直地设于该输送面的上面，也可如图8所示，通过机器人手臂65握持被加工物A0，再由此机器人手臂65载置到收受筒4上面。
又如图9所示，也可将收受筒4做成可在形成碗状的凹部44的中心处上下移动的结构，当收受被加工物时，如图9(a)所示，收受筒4向凹部44下方下降并收受被加工物，收受之后，如图9(b)所示，收受筒4上升。顺便提及，中继槽43采用伸缩自如的皱纹管。
本实施方式中整形装置主体2的驱动马达M1和前处理装置3的驱动电机M2各自专用，也可使用同一驱动马达，以合适的传动机构进行刀具组件11、进给切断刀51及载置装置6等的驱动。
进而，作为使进给切断刀50上下升降的机构，图示为滑块曲柄机构52，另外也可用气缸等使滑块55上下移动。
进而，在基本实施方式中，以收受筒4呈铅直状态设置，上端为加工开始端40为例表示，也可如图10(a)所示，使收受筒4倾斜设置，或如图10(b)所示呈水平状态设置。图10(a)中，标记45表示的部件为支承板，用于防止加工开始端40上载置的被加工物A0的下落。
当进行较大尺寸的芋头等被加工物A的整形加工时，进给切断刀50也可采用二把、三把、多把相靠近的形式。
也就是说，图11所示的食材等的整形装置1的前处理装置3的进给切断刀50以每二把一组相靠近的形式由连结支承板7加以支承，对应此靠近的进给切断刀50，收受筒4也每二个一组相靠近。关于其他的结构，也是采用与所述基本实施方式所示同样的结构，当然，也可如其他实施方式所示，加以合适的改变。
在与所述图1所示的前处理装置相同的技术思想指导下，诸如图12所示，预先准备进给切断刀50每多把一组相连的手动工作式的独立型的前处理装置3A，也可对应被加工物A的种类采用合适的装置。也就是说，图12所示的前处理装置3A在上表面铺设有平板的矩形桌状的机架F的大致中央处相邻设置两个收受筒4，两收受筒4的底部贯通机架F上表面，与设于其下方的取出槽70面对。在机架F上表面的左右，坚立导引杆71，与此相对，升降架72升降自如地卡止，并且通过压缩盘簧73对升降架72向上方加力。在升降架72上，以下部突出于升降架72下面一侧状固定设置着两个进给切断刀50。两个进给切断刀50的上端由连结板74固定，连结板74上表面设有把手74a。进给切断刀50内，设有如基本实施方式所示那样的被向下方加力的压入杆51。
在使用上述前处理装置3A时，首先，进给切断刀50由压缩盘簧73加力，处于上方位置状态，以此状态将加工前的被加工物A0载置于收受筒4上的加工开始端40。而后，握住把手74a将其向下方按压，由进给切断刀50将加工前的被加工物A0切断。切断了的前处理加工后的被加工物A1落入收受筒4内，再落到取出槽70上而被取出。进给切断刀50的升降架72可通过抵接收受筒4停止下降。
本发明的食材等的整形装置1也可实质上仅由整形装置主体2构成，可如图13(a)(b)所示，变为相对导向槽20的供应口22连结供给戽斗23、通过合适的方法将前处理加工后的被加工物A1投入供给戽斗23的形式。顺便提及，图13(a)的食材等的整形装置1中，通过用输送机E输送切断残片a1的实施方式也可参考。如上所述，当用供给戽斗23供给被加工物A1时，也可如图13(c)所示，将供给口22做成笼形的管，并将管径做成一个个接收被加工物A的尺寸，再从其侧方倾斜地连通与供给戽斗23(图略)相连的供给管22A，以保证被加工物A准确地一一落入。此实施方式中，所以将供给口22做成笼形的管，是因为在到此部位之前切削表皮a2都存在飞散问题，需尽量排除或阻止其附着。
(7)整形装置主体的改变(7)-i 刀具组件的变形例刀具组件11可就其切刀15本身的形态或刀具组件11的基本形态做各种改变。首先，图14(a)的结构是，切刀单片15A、15B仅构成各自的侧部作用区域Z1，进而另设承担底部作用区域Z2的切刀单片15C。又如图14(b)所示，是用于原先的旋转鼓轮14的刀具组件11的切刀15的变形例，对应加工形状，将整体合成后的有效刃形做成U字形，尤其在其底部作用区域Z2，也可做成互不重叠的形式。经验证明，采用这种形式时，被加工物A的一部分可形成纺锤形乃至圆锥形的尖。当然，为进一步增强这种趋势，还可做成图14(c)所示的V字形。
在基本实施方式中，切刀15设于旋转鼓轮14的周面，而关键在于被加工物A与切刀15能相对移动即可，旋转的刀具组件11未必非要在旋转周上具有旋转轨迹。如图15(a)所示，也可使用对切刀15的支承具有足够刚性的带状基材140，其上嵌设切刀15，在其行走轨迹的外周侧设置输送导向组件12，在该处形成加工室21。此时，可通过调整由带状基材140构成的刀具组件11整体的倾斜角度等变更加工室21的倾斜角度。由此，可实现对被加工物A的移动速度做适当的调节。
(7)-ii 输送方法的变形例关于被加工物A的输送，在最初的基本实施状态及之后的图15(a)所示的将刀具组件11的切刀15嵌设于带状基材140上的实施方式的场合，被加工物A的移动基本上靠其重力落下，也可如图15(b)所示，通过将空气或水等流体通过喷嘴120或风扇121等作用于被加工物A，使其积极地移动。
又，此切刀15与被加工物A的相对移动在前述实施方式中都是外接刀具组件11的切刀15使被加工物A移动，也可如图16(a)所示，使被加工物A以与刀具组件11内接的方式移动进行加工。也就是说，将刀具组件11设计成圆环状，内侧安装切刀15，同时，在其内侧内接设置输送导向组件12进行加工。也可如图16(b)所示，在刀具组件11的内侧设置保持旋转鼓轮125，在此形成被加工物A的保持袋126，通过使其旋转，极而言之，即使刀具组件11不旋转，也能起到切削作用。
(7)-iii 多级整形作为提高工作效率或整形精度的方法，可如图17(a)所示，将加工头10串联连接，此时，可以在最初阶段进行粗整形，由后级的加工头10进行精细整形。此精细整形时，如图17(b)(c)所示，应用与刀具组件11相同形状的打磨盘11A或刷滚11B，可进一步提高表面加工的精度。
(7)-iv 辅助设备进而，本发明的食材等的整形装置1虽然可在别的场合进行其后的排出、洗净等工作，也可将这些工作同装置组合起来。即如图18所示，在食材等的整形装置1的前级设置投入装置8，后级设置取出洗净装置9。投入装置8具有料斗31和使输送始发端潜入其内部的输送机32，由此实现依次取出被加工物A1并落入输送导向组件12上方的供给戽斗23中的动作。
又，在其食材等的整形装置1的后级，还可设置洗净加工后的被加工物A3的洗净槽40和进一步一边将在此洗净的加工后的被加工物A3逐渐向上方输送、一边进行如进行表面加工等的取出输送机41。例如，在将取出输送机41的表面作为打磨面的同时，在其上升轨道中途设置按压被加工物A上方的导引板42，由此边使被加工物A输送边通过打磨器状的取出输送机41的表面进行被加工物A表面的研磨，将其表面处理光滑。当然，这种作用是在经过洗净槽40内时产生的，因此可以想见，通过这一加工，也会产生微小的切削表皮，但它们可由洗净槽40内的洗净水W清洗干净。在此洗净槽40的侧肋部最好设置切削表皮a1的收集槽43。
(7)-v 安全对策因为是具有刀具的装置，所以可在内部检修等卸下机架F时，设置用于对其进行感知并停止运转的防止事故的安全装置。
(7)-vi 孔堵塞对策本发明由于产生切削表皮a1等，切刀15的周围或加工室21等处的所谓孔堵塞便令人担心，所以通过前述的切削表皮a1的脱离空间18及残片排出袋19等办法加以避免，而作为其他机构，虽无图示，仍可在整体上将刀具组件11、输送导向组件12设置成浸渍在洗净水W等中的状态，形成主动在加工过程中时常清洗的结构。当然，也可另外采取将洗净水W等向切削表皮a1易堵塞的部位喷射等对策。
(7)-vii 被加工物的其他应用例本发明实质的开发课题是芋头等的表面整修加工的新开发，因此以最适合于它的实施方式叙述，但只要是有同样加工要求的物品，如其他的蔬菜类、根菜类等的适合整形加工的物品都可进行整形。例如在进行具有一定硬度的冷冻状态的半加工食品的整形时；或在需要将炼制品等进行后加工并整形时；或在为使冷冻状态的鱼片具有作为食材的变化特意加工成球状等块粒状时；或将饮料用的冰等整形成球粒状；或食品之外的橡胶、树脂等异形成形品的球粒状的后加工等方面也可应用。
本发明具有上述技术内容，下面讲述本发明的效果。首先根据权利要求1或6所述的发明，由于当被加工物A面对切刀15时保持游动状态，所以被加工物A在与切刀15接触并受到表面切削的同时，由切刀15赋予稍许游动状态乃至旋转状态，通过这种不断地运动，最终削遍其全部表面且削成希望的球形。能以简单的结构确实获得低成本的加工。
又，根据权利要求2或8所述的发明，切刀15具有旋转轨迹。因此能够合理地设计切刀15与被加工物A的相对的加工范围。
进而，根据权利要求3或9所述的发明，切刀15的合成后的有效刃形大致为U字型，因此即使是具有非球形原始形状的被加工物A也能最终整形加工为球形。
进而，根据权利要求4或10所述的发明，所述相对移动是通过具有切刀15的旋转鼓轮14的旋转、被加工物A在加工室21中的自然下落来实现的，因此在持续进行整形加工时不必另设促使被加工物A移动的装置等即可进行加工。
进而，根据权利要求5或11所述的发明，旋转鼓轮大致垂直旋转，在外周面具有所述切刀的同时，此旋转鼓轮的外周面覆设输送导向组件，形成大小为可通过一个被加工物的通道空间的加工室21，因此可利用被加工物A的自然下落进行整形加工，尤其能不中止装置而连续地进行整形加工，工作效率优异。由于加工室21为可通过一个被加工物A1的通道空间，所以几乎没有被加工物A2彼此在加工室21内影响整形加工的问题，可实现被加工物A大致均等的希望的整形加工。
进而，根据权利要求6或12所述的发明，可顺畅地排出切削表皮a1等，并能稳定连续地运行。
进而，根据权利要求13所述的食材等的整形装置，通过前处理装置3将被加工物A预先切断为易于进行整形加工的规定形状，由于被加工物A1以规定时间间隔供给整形装置主体2，所以被加工物A在整形装置主体2中几乎全无堵塞。在食材等的整形装置1之外无须别的切断装置(粗加工装置)，也就无须像现有技术那样将切断装置与整形装置相连的输送机等。进而，由于装置整体不是生产线式的形式，所以装置整体紧凑，可不受场地限制地设于狭小的场所。
进而，根据权利要求14所述的食品材料等的整形装置，在进给切断刀50的中心设有在规定范围自如进退于收受筒4内的压入杆51的同时，设有对该压入杆51向收受筒4内方向加力的加力部件，因此在由进给切断刀50切断被加工物A0后，被加工物A1可由压入杆51推入，并顺畅地落入收受筒4内。
进而，根据权利要求15所述的食材等的整形装置，收受筒4大致为铅直设置，因此经前处理加工的被加工物A1能靠自然下落顺利地落入整形装置主体2的供给口22中。又因在上端的加工开始端40形成V字型槽40a，所以被加工物A0载置时的载置稳定性优异，被加工物A0不会从收受筒4的加工开始端40滚落下来，不易产生载置装置6的载置失误问题。
进而，根据权利要求16所述的食材等的整形装置，载置装置6在板条式输送机的输送面上设有支承被加工物的支承杆61，另在收受筒4处形成有用于避开抵接该支承杆61的铅直方向的切口41，因此载置装置6能以简单的构造抑制制造成本，同时，通过支承杆61和切口41的结构，可将被加工物A0无冲击地置于收受筒4上的加工开始端40，大幅度防止载置失误的发生。又因采用板条式输送机，刚性好，支承杆61即使到输送末端仍能确实地支承被加工物A0。
进而，根据权利要求17所述的发明，可向市场提供表面整形成希望形状的食材。
进而，根据权利要求18所述的发明，以难于进行机械加工整形的芋头等为对象，可以合理高效地以低成本获得加工成希望形状的制品。
工业实用性如上所述，本发明适用于在进行芋头等被加工物的整形加工时，需要提高其工作效率及提高经济性的场合。
权利要求
1.一种食材等的整形方法，使切刀(15)作用于被加工物(A)上而对被加工物(A)的表面形状进行整形加工，其特征是，在所述被加工物(A)与切刀(15)相对移动的同时，将被加工物(A)制约成面对切刀(15)时确保游动状态。
2.根据权利要求1所述的食材等的整形方法，其特征是，所述切刀(15)具有旋转轨迹。
3.根据权利要求1或2所述的食材等的整形方法，其特征是，所述切刀(15)的合成后的有效刃形大致为U字型。
4.根据权利要求1、2或3所述的食材等的整形方法，其特征是，所述相对移动是通过具有切刀(15)的旋转鼓轮(14)的旋转、被加工物(A)在加工室(21)中的自然下落来实现的。
5.根据权利要求4所述的食材等的整形方法，其特征是，所述旋转鼓轮(14)大致垂直旋转，在外周面具有所述切刀(15)的同时，该旋转鼓轮(14)的外周面覆设输送导向组件(12)，形成大小为可通过一个被加工物(A)的通道空间的加工室(21)，且所述切刀(15)向与所述被加工物(A)的下落方向相反的方向旋转。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的食材等的整形方法，其特征是，在所述切刀(15)附近设有用于排出切削表皮(a2)的机构。
7.一种食材的整形装置，使切刀(15)作用于被加工物(A)上而对被加工物(A)的表面形状进行整形加工，其特征是，在所述被加工物(A)与切刀(15)相对移动的同时，将被加工物(A)制约成面对切刀(15)时确保游动状态。
8.根据权利要求7所述的食材等的整形装置，其特征是，所述切刀(15)具有旋转轨迹。
9.根据权利要求7或8所述的食材等的整形装置，其特征是，所述切刀(15)的合成后的有效刀形大致为U字型。
10.根据权利要求7、8或9所述的食材等的整形装置，其特征是，所述相对移动是通过具有切刀(15)的旋转鼓轮(14)的旋转、被加工物(A)在加工室(21)中的自然下落来实现的。
11.根据权利要求10所述的食材等的整形装置，其特征是，所述旋转鼓轮(14)大致垂直旋转，在外周面具有所述切刀(15)的同时，该旋转鼓轮(14)的外周面覆设输送导向组件(12)，形成大小为可通过一个被加工物(A)的通道空间的加工室(21)，且所述切刀(15)向与所述被加工物(A)的下落方向相反的方向旋转。
12.根据权利要求7、8、9、10或11所述的食材等的整形装置，其特征是，在所述切刀(15)附近设有用于排出切削表皮(a2)的机构。
13.根据权利要求7、8、9、10、11或12所述的食材等的整形装置，其特征是，前述食品原料等的整形装置(1)具备在所述被加工物(A)与切刀(15)相对移动的同时、将被加工物(A)制约成面对切刀(15)时确保游动状态的整形装置主体(2)，和为易于在所述整形装置主体(2)上进行所述的整形加工而将被加工物(A)预先切断为规定形状的前处理装置(3A)，此前处理装置(3A)由下列装置组成，即与所述整形装置主体(2)的供料口(22)连通、且将一个被加工物(A)用加工开始端支承的收受筒(4)；自如插入此收受筒(4)内并大致具有所述收受筒(4)内径形状的进给切断刀(50)；以规定的时间间隔将被加工物(A)向所述收受筒(4)上加以载置的载置装置(6)。
14.根据权利要求13所述的食品材料等的整形装置，其特征是，在所述进给切断刀(50)的中心设有自如进退于收受筒(4)内的压入杆(51)的同时，设有对该压入杆(51)向收受筒(4)内方向加力的加力部件。
15.根据权利要求13或14所述的食材等的整形装置，其特征是，所述收受筒(4)大致为铅直设置，在其上端的所述加工开始端(40)形成V字型槽(40a)。
16.根据权利要求13、14或15所述的食材等的整形装置，其特征是，所述载置装置(6)在板条式输送机的输送面上设有支承被加工物(A)的支承杆(61)，在所述收受筒(4)处形成用于避开接触该支承杆(61)抵接的铅直方向的切口(41)。
17.一种整形制品，将切刀(15)作用于被加工物(A)上而对表面形状进行整形加工而成，其特征是，一边在所述被加工物(A)与切刀(15)相对移动的同时，将被加工物(A)制约成面对切刀(15)时确保游动状态，一边通过权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法或权利要求7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的装置进行表面整形加工。
18.根据权利要求17所述的整形制品，其特征是，所述被加工物(A)为芋头，整形形状为球形。
全文摘要
提供一种将芋头等食材加工成球形时使工作效率及经济性提高的食材等的整形方法及装置，在使切刀(15)作用于被加工物(A)进行被加工物(A)表面形状整形加工的方法中，被加工物(A)与切刀(15)相对移动的同时，确保被加工物(A)面对切刀(15)时得以处于游动状态，由于被加工物(A)保持游动状态，所以被加工物(A)在与切刀(15)接触并受到表面切削的同时，由切刀(15)赋予少许游动状态乃至旋转状态，通过这种不断地运动，最终削遍其全部表面且削成球形等。
文档编号B26D3/24GK1642699SQ03806738
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月24日 优先权日2002年3月22日
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