JP5575196B2 - 材料切断システム、保持具及び材料切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、材料を切断する材料切断システム、材料を保持する保持具及び材料切断方法に関する。

従来、食品等の材料を、ウォーターカッターやバンドソー等を備えた切断装置によって切断する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ノズル孔から高圧水ビームを噴射して固形食品を切断する装置が開示されている。
特許文献１に記載された技術では、所定間隔でノズル孔を配列したノズル杵を、ノズル孔の配列方向と材料の進行方向とを小角度（例えば７度）ずらして設置し、ノズル孔の配列間隔より狭い幅で材料を切断することとしている。

特開２００７−２９６５９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術を含め、ウォーターカッターやバンドソー等によって材料を切断する従来の技術においては、不定形な材料から、目的とする形状や重さで切り出しを行うことが困難であった。
例えば、特許文献１に記載の技術では、所定の厚みで材料を切断することは可能であるものの、材料の当初の外形を一部に残しつつ、切り出された材料それぞれを目的とする重さに揃えることは困難である。
即ち、材料を切断する従来の技術においては、材料の切断加工における自由度が十分なものではなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、材料を切断する際の切断加工の自由度を向上させることを目的とする。

（１） 板状部材からなる基台部と、
前記基台部との距離が可変で、少なくとも２種類の腕の長さを有する複数の腕部材と、
前記腕部材に対して前記基台部に近づく方向の力を加える押圧部材と、
前記腕部材の先端部に設置され、前記基台部と対向して材料を支持する支持部材と、を備える保持具と、
前記保持具を保持して移動させるロボットアーム部と、
前記ロボットアーム部によって前記保持具と共に移動される前記材料を切断する切断ユニット部と、
を備えることを特徴とする材料切断システムとした。

（１）の材料切断システムでは、電動部品を備えていない保持具で材料を保持することから、保持具を軽量化でき、ロボットアームによる取り回しが容易となる。また、腕の長さが異なる複数の腕部材で材料を保持することができるため、材料をより確実に保持することができる。
したがって、より自由な姿勢で材料の切断作業を行うことができるため、材料を切断する際の切断加工の自由度を向上させることが可能となる。

本発明によれば、材料を切断する際の切断加工の自由度を向上させることが可能となる。

材料切断システム１の全体構成を模式的に示す斜視図である。 材料切断システム１の全体構成を模式的に示す上面図である。 クランピングアセンブリ１００の外観を示す斜視図である。 クランピングアセンブリ１００の構造を示す３面図である。 基台ユニット１１０の構成を示す斜視図である。 基台ユニット１１０の構成を示す上面図である。 トップクランプユニット１３０ａの構成を示す模式図（左側面図）である。 クランピングアセンブリ１００が種々の形状の材料を保持した状態を模式的に示す図である。 ローディングユニット１０の移送経路を示す模式図である。 ロボットアーム２０の構成を示す図である。 切断加工ユニット３０の切断機構を示す図である。 材料切断システム１において実行される材料切断処理のフローチャートを示す図である。 アキュムレータ機能を備えるノズル３１ａの一例を示す模式図である。 アキュムレータ機能を備えるノズル３１ａの他の例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用した材料切断システム１の全体構成を模式的に示す斜視図である。また、図２は、材料切断システム１の全体構成を模式的に示す上面図である。
図１及び図２において、材料切断システム１は、ローディングユニット１０と、ロボットアーム２０と、切断加工ユニット３０と、検査ユニット４０と、クランピングアセンブリ１００とを含んで構成される。これらのユニットのうち、ローディングユニット１０におけるロボットアーム２０とのインターフェース部分、ロボットアーム２０及び切断加工ユニット３０のウォーターカッター３１については、防護壁Ｗで囲われている。また、ローディングユニット１０、ロボットアーム２０、切断加工ユニット３０及び検査ユニット４０は、各ユニット自身を制御する制御部をそれぞれ備えており、これらの制御部が連携して材料切断システム１の動作が実現される。

なお、本実施形態においては、材料切断システム１によって、冷凍された２枚おろしの魚の半身をより細かい切身に切断する場合を例に挙げて説明するが、固形物であれば他のものを切断加工の対象とすることができる。マイナス１８度に冷凍された魚の半身を切断加工の対象とするため、本実施形態における材料切断システム１においては、材料の切断処理スピードと材料が仮置される状況（作業室に置かれる時間及び室温）を勘案し、エアコンや給排気設備（クリーンフィルタや除湿機等を含む空調システム）によって、作業環境は、室温１５度以下，湿度４５〜６５％に保たれている。ただし、室温については、材料と同一のマイナス１８度とすると品質及び衛生の観点から、より好ましい環境となる。

ローディングユニット１０は、作業者が材料切断システム１に材料（魚の半身）を供給するためのインターフェース及びロボットアーム２０がクランピングアセンブリ１００（後述）のピックアップ及びリリースを行うインターフェースを構成している。即ち、ローディングユニット１０は、作業者によって材料が設置されたクランピングアセンブリ１００の供給を受け付けると共に、材料の切断加工が終了したクランピングアセンブリ１００を作業者に受け渡す機能を有している。また、ローディングユニット１０は、ロボットアームによってピックアップされるためにクランピングアセンブリ１００を待機させると共に、ロボットアームによってリリースされたクランピングアセンブリ１００を受容する機能を有している。

また、ローディングユニット１０は、後述するスキャナを備えており、クランピングアセンブリ１００に保持された材料の上面及び下面を走査することにより、上面及び下面それぞれの輪郭形状を取得する。そして、ローディングユニット１０は、輪郭形状を示すデータから材料の３次元形状を生成し、切り出される材料に要求される形状及び重さを充足するように材料の切断位置（切断予定ライン）を決定する。さらに、ローディングユニット１０は、切断予定ラインを示すデータに基づいて、材料の切断予定ラインが、固定して設置された切断加工ユニット３０のウォーターカッター３１の吐出位置を通過するようにロボットアーム２０の動作を計算し、ロボットアーム２０の動作を示すデータをロボットアーム２０の制御部に出力する。

ロボットアーム２０は、６軸の関節を有するロボットアームであり、クランピングアセンブリ１００に保持された材料をクランピングアセンブリ１００ごと把持して３次元の移動制御を行う。ロボットアーム２０は、制御部によって動作を制御される。ロボットアーム２０の制御部は、ローディングユニット１０から入力された動作を示すデータに基づいて、その動作を実現するための制御信号（各関節を駆動するアクチュエータの制御信号）をロボットアーム２０に出力する。ロボットアーム２０として、例えば、三菱電機製ＲＶ−１２ＳＱＬ／ＲＶ−１２ＳＤＬシリーズ等の垂直多関節型ロボットを採用することができる。なお、ここではロボットアーム２０がクランピングアセンブリ１００をチャック等によって把持する場合を例に挙げて説明するが、材料を保持したクランピングアセンブリ１００を安定して取り回すことができる方法であれば、電磁石等、他の保持手段を用いてクランピングアセンブリ１００を保持することとしても良い。

切断加工ユニット３０は、ポンプによって約６００ＭＰａに圧力を高められた水の供給を受け、高圧水を吐出して材料を切断するウォーターカッター３１を備えている。切断加工ユニット３０のウォーターカッター３１は、不図示の高圧ポンプから配管を経由して高圧水の供給を受け、固定された位置で高圧水を継続的に吐出している。そして、切断位置に沿って高圧水が吐出されるようにロボットアームによって材料が移動されると、目的とする形状及び重さの切身が材料から切り落とされる。また、切断加工ユニット３０によって切り落とされた切身は、ベルトコンベヤによって検査ユニット４０へ搬送される。なお、切断加工ユニット３０として、バンドソーを備えた切断装置を用いることも可能である。

検査ユニット４０は、ベルトコンベヤによって搬送された切身の重量検査及び金属片の混入検査を行い、各切身の検査結果を逐次ローディングユニット１０に出力する。重量検査の検査結果は、ロボットアームの動作に関するフィードバックデータとされる。

（各ユニットの具体的構成）
次に、図１及び図２に示すクランピングアセンブリ１００及び各ユニットについて、具体的な構成を説明する。

（クランピングアセンブリ１００の構成）
図３は、クランピングアセンブリ１００の外観を示す斜視図であり、図４は、クランピングアセンブリ１００の構造を示す３面図である。なお、図４において、図４（ａ）は右側面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は上面図である。
図３及び図４において、クランピングアセンブリ１００は、基台ユニット１１０と、底板１２０ａ〜１２０ｃと、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃとを含んで構成される。

図５及び図６は、基台ユニット１１０の構成を示す図であり、図５は斜視図、図６は上面図を示している。
図５及び図６において、基台ユニット１１０は、上面視において六角形状の金属板からなる基台部１１０Ａを有し、この基台部１１０Ａは、頂辺部１１０ａと、頂辺部１１０ａより長く頂辺部１１０ａと平行な基辺部１１０ｂと、基辺部１１０ｂの両端からそれぞれ直角に頂辺部１１０ａ側に延びる等長の側辺部１１０ｃ，１１０ｄと、側辺部１１０ｃ，１１０ｄにおける頂辺部１１０ａ側の端部と頂辺部１１０ａの端部とを繋ぐ斜辺部１１０ｅ，１１０ｆとを有している。頂辺部１１０ａと基辺部１１０ｂとは垂直二等分線が重なる配置とされており、基台ユニット１１０は、上面視において、この垂直二等分線を軸として線対称な形状となっている。

図５及び図６に示すように、基台ユニット１１０は、チャック用支柱１１１と、クランプガイド１１２ａ〜１１２ｃと、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃと、エアシリンダ用挿通孔１１４ａ〜１１４ｆと、エアノズル用挿通孔１１５ａ，１１５ｂと、ストッパー１１６ａ，１１６ｂとを有している。
チャック用支柱１１１は、基台ユニット１１０における頂辺部１１０ａ側の端部領域に一端を固定された柱状部材であり、他端にはロボットアームによってチャックされるチャックインターフェース１１１ａを有している。チャック用支柱１１１は、チャックインターフェース１１１ａをロボットアームによって把持された場合に、冷凍の半身を保持したクランピングアセンブリ１００の取り回しに耐える剛性を有している。

チャックインターフェース１１１ａは、ロボットアームのチャッキングシリンダによってロボットアームに把持されるチャック構造を有している。
クランプガイド１１２ａ〜１１２ｃは、一端を基台ユニット１１０に固定された柱状部材によって構成される。クランプガイド１１２ａ〜１１２ｃは、基台ユニット１１０の側辺部１１０ｃ，１１０ｄの中点を結ぶ線上に配列されている。クランプガイド１１２ａ〜１１２ｃは、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃいずれかのクランプガイド挿通孔に挿通される。そして、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃがクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃにねじ止めされることにより、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃが基台ユニット１１０に固定される。なお、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃそれぞれをいずれのクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃに設置するかは、切断対象の半身の形状によって適宜選択されるものとし、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃのクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃにおける設置高さ（基台ユニット１１０表面からの距離）も、切断対象の半身の形状によって適宜選択される。

底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃは、基台ユニット１１０表面における基辺部１１０ｂ側端部に刻まれた略長方形の溝によって構成され、底板１２０ａ〜１２０ｃのいずれかを収容する。また、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃそれぞれの中央部分には、基台ユニット１１０の裏面側から底板１２０ａ〜１２０ｃをねじ止めするための貫通孔が形成されている。この貫通孔は、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃ内において、基台ユニット１１０の基辺部１１０ｂと交差する方向を長手方向として形成されており、底板１２０ａ〜１２０ｃの設置位置を、基台ユニット１１０の基辺部１１０ｂと交差する方向において調整可能としている。なお、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃには、基辺部１１０ｂからの突出量をトップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃそれぞれのトップクランプ位置と対応させて、底板１２０ａ〜１２０ｃが設置される。また、基台ユニット１１０の表面には、底板受け溝１１３ａ，１１３ｃに設置された底板１２０ａ，１２０ｃから起立する姿勢の金属板（後述する材料受け部）を有するストッパー１１６ａ，１１６ｂがそれぞれ設置され、ストッパー１１６ａ，１１６ｂは、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃに設置された半身を受け止める。

エアシリンダ用挿通孔１１４ａ〜１１４ｆは、クランプガイド１１２ａ〜１１２ｃに設置されたトップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの下支持板それぞれと対向する基台ユニット１１０の位置に形成された貫通孔である。クランピングアセンブリ１００が、ローディングユニット１０における予め定められた材料投入位置（材料の設置及び解放を行う規定の位置）に載置されることにより、材料投入位置に備えられている６つのエアシリンダＡＣそれぞれが、エアシリンダ用挿通孔１１４ａ〜１１４ｆを通過可能な配置となっている。

エアノズル用挿通孔１１５ａ，１１５ｂは、基台ユニット１１０におけるクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃとチャック用支柱１１１との間の領域に基辺部１１０ｂと平行に配列して形成された貫通孔である。クランピングアセンブリ１００が、ローディングユニット１０における予め定められた材料投入位置に載置されることにより、材料投入位置に備えられている２つのエアノズルＡＮそれぞれが、エアノズル用挿通孔１１５ａ，１１５ｂを通過可能な配置となっている。

ストッパー１１６ａ，１１６ｂは、基台ユニット１１０の表面に沿って設置される平板状の固定部と、固定部から起立する平板状の材料受け部とを有している。固定部には、クランプガイド１１２ａ，１１２ｃの直径より広い幅（例えば、クランプガイド１１２ａ，１１２ｃの直径より数ｍｍ〜１ｃｍ広い幅）を有し、材料受け部と離間する方向に所定の長さ（例えば、クランプガイド１１２ａ，１１２ｃの幅の数倍）を有する挿通孔が形成されている。挿通孔におけるクランプガイド１１２ａ，１１２ｃの挿通位置を変化させて固定部をねじ止め等によって固定することで、材料受け部の設置位置を材料の形状に合わせて調整することができる。

図３及び図４に戻り、底板１２０ａ〜１２０ｃは、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃに対応する形状の上面視略長方形の板状部材であり、一方の面（裏面）の中央にねじ穴が形成されている。そして、底板１２０ａ〜１２０ｃは、基台ユニット１１０裏面側からねじ止めされることにより、基台ユニット１１０に固定される。なお、上述したように、底板１２０ａ〜１２０ｃは、基辺部１１０ｂからの突出量をトップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃそれぞれのトップクランプ位置と対応させて、底板受け溝１１３ａ〜１１３ｃに設置される。

次に、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの構成について説明する。
トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃは、トップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃを除き、略同様の構成を有するため、代表としてトップクランプユニット１３０ａを例に挙げて説明する。

図７は、トップクランプユニット１３０ａの構成を示す模式図（左側面図）である。
なお、図７（ａ）は外力が加わっていない定常状態、図７（ｂ）はエアシリンダＡＣによってトップクランプ支持板１３６１ａが突き上げられた状態を示している。
以下、図３，４及び図７を参照しつつ、トップクランプユニット１３０ａの構成について説明する。
図３，４及び図７において、トップクランプユニット１３０ａは、支持基体１３１ａと、上支持板１３２ａと、下支持板１３３ａと、コイルばね支柱１３４１ａ〜１３４４ａと、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａと、トップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａと、トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａとを含んで構成される。

支持基体１３１ａは、外観が直方体形状を有する中空の箱体によって構成され、正面視において、クランプガイド１１２ａの直径よりも広い幅（例えば直径の１．２〜２倍）を有し、側面視において、縦方向に長い長方形状を有している。支持基体１３１ａの上面中央から下面中央を貫いて、クランプガイド１１２ａを挿通するクランプガイド挿通孔が形成されている。支持基体１３１ａの正面にはねじ穴が形成されており、このねじ穴に通したねじよって、クランプガイド挿通孔に挿通されたクランプガイド１１２ａに支持基体１３１ａが固定される。なお、クランプガイド１１２ａに対する固定位置を変化させることで、トップクランプユニット１３０ａの設置高さを材料に合わせて調整することが可能である。

上支持板１３２ａは、支持基体１３１ａの上面に固定された板状部材であり、側面視において、支持基体１３１ａと同様の横幅を有している。また、上支持板１３２ａは、正面視において、支持基体１３１ａの幅よりも広い幅を有し、上支持板１３２ａは支持基体１３１ａの左右両側から側方に突出した部分を有している。なお、以下、上支持板１３２ａにおける支持基体１３１ａの左右両側から側方に突出した部分を適宜「上支持板フランジ部」と称する。上支持板１３２ａには、支持基体１３１ａのクランプガイド挿通孔に連通する貫通孔が形成されている。

下支持板１３３ａは、支持基体１３１ａの下面に固定された板状部材であり、側面視において、支持基体１３１ａと同様の横幅を有している。また、下支持板１３３ａは、正面視において、支持基体１３１ａの幅よりも広い幅を有し、下支持板１３３ａは支持基体１３１ａの左右両側から側方に突出した部分を有している。なお、以下、下支持板１３３ａにおける支持基体１３１ａの左右両側から側方に突出した部分を適宜「下支持板フランジ部」と称する。下支持板１３３ａには、支持基体１３１ａのクランプガイド挿通孔に連通する貫通孔が形成されている。また、左右両側の下支持板フランジ部における側面視中央部には、エアシリンダＡＣが通過可能な貫通孔（エアシリンダ用挿通孔１３１１ａ，１３１２ａ）がそれぞれ形成されている。

コイルばね支柱１３４１ａ〜１３４４ａは、上支持板フランジ部と下支持板フランジ部とに両端を固定された柱状部材であり、上支持板フランジ部と下支持板フランジ部の対向する四隅同士をそれぞれ連結している。
コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａは、コイルばね支柱１３４１ａ〜１３４４ａそれぞれに挿通されたコイルばねであり、一端を上支持板フランジ部に固定され、他端を後述するトップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａに固定されている。なお、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａは、設置状態において、トップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａを下支持板フランジ部に押し付ける弾性力を発生している。

トップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａは、一端にトップクランプ１３７１ａあるいはトップクランプ１３７２ａを備える四角柱状の腕部材であり、上支持板フランジ部と下支持板フランジ部との間において、コイルばね支柱１３４１ａ〜１３４４ａを挿通して設置される。

具体的には、トップクランプ支持板１３６１ａは、一端にトップクランプ１３７１ａを備え、他端付近にコイルばね支柱１３４１ａを挿通する貫通孔を有している。また、トップクランプ支持板１３６１ａは、長手方向中央部にコイルばね支柱１３４２ａを挿通する貫通孔を有している。トップクランプ支持板１３６１ａにおけるコイルばね支柱１３４１ａ，１３４２ａを挿通する貫通孔の上支持板フランジ部側には、コイルばね支柱１３４１ａ，１３４２ａに挿通されたコイルばね１３５１ａ，１３５２ａの端部がそれぞれ固定されている。

同様に、トップクランプ支持板１３６２ａは、一端にトップクランプ１３７２ａを備え、他端付近にコイルばね支柱１３４３ａを挿通する貫通孔を有している。また、トップクランプ支持板１３６２ａは、長手方向中央部にコイルばね支柱１３４４ａを挿通する貫通孔を有している。トップクランプ支持板１３６２ａにおけるコイルばね支柱１３４３ａ，１３４４ａを挿通する貫通孔の上支持板フランジ部側には、コイルばね支柱１３４３ａ，１３４４ａに挿通されたコイルばね１３５３ａ，１３５４ａの端部がそれぞれ固定されている。

これらトップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａは、材料の非設置時及び材料の設置後には、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａの弾性力によって下支持板フランジ部側に押し付けられた状態となり、材料の設置作業中（材料の投入時及び解放時）には、下支持板１３３ａ，１３３ｂにおけるエアシリンダ用挿通孔１３１１ａ，１３１２ａを通過したエアシリンダＡＣの突き上げ力によって、下支持板フランジ部から上支持板フランジ部側に移動される。

なお、トップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａは、トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａを支持する腕の長さが等しく、下支持板フランジ部からの突出長が等しい構成となっている。一方、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃのトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃの腕の長さは、互いに異なっており、下支持板フランジ部からの突出長は、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃそれぞれにおいて異なる構成となっている。即ち、トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａとトップクランプ１３７１ｂ，１３７２ｂとトップクランプ１３７１ｃ，１３７２ｃとは、上面視において、支持基体１３１ａ〜１３１ｃから互いに異なる距離に配置されている。

即ち、トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａとトップクランプ１３７１ｂ，１３７２ｂとトップクランプ１３７１ｃ，１３７２ｃとは、材料を片持ちで支持する際に、材料の一端から他端に向かう方向において、互いに異なる距離の位置を作用点として支持することができる。したがって、材料の形状が種々異なる場合であっても、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの配列を異ならせて設置することにより、材料の形状に合わせて、より適切に材料を支持することが可能となる。例えば、材料として魚の半身を保持する場合に、カマを切り落としている場合（カマなしの場合）及びカマを有している場合（カマありの場合）に応じて、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの配列を異ならせたり、右側の半身であるか左側の半身であるかに応じて、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの配列を異ならせたりすることができる。

トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａは、直方体形状を有する部材からなり、トップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａの先端にそれぞれ固定されている。トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａは、トップクランプユニット１３０ａを基台ユニット１１０に設置した状態において底板１２０ａと対向する面に、２つのピンｐｎをそれぞれ備えている。これら２つのピンｐｎは、上面視において、長方形状のトップクランプ１３７１ａ，１３７２ａの対角の位置に配置されている。また、各ピンｐｎの付け根部分には、円柱状のカラー部材Ｃが設置されている。即ち、各ピンｐｎは、トップクランプ１３７１ａ，１３７２ａに固定されたカラー部材Ｃの中心を貫通して、先端がカラー部材Ｃから所定長さ突出している。カラー部材Ｃからのピンｐｎの突出量（所定長さ）は、材料の硬さに応じて定められる。

例えば、材料として魚の半身を切断する場合のカラー部材Ｃの高さは７ｍｍ、カラー部材Ｃからのピンｐｎの突出量は５ｍｍとすることで、適切に材料を保持することができる。
カラー部材Ｃが設置されていることにより、カラー部材Ｃの端面によって材料を面で支えることができる。また、カラー部材Ｃは、ピンｐｎの材料に対する侵入量を規制するためのストッパーとして機能する。

このような構成によって、クランピングアセンブリ１００は、種々の形状の材料をより確実に保持することが可能である。
例えば、材料として魚の半身を保持する場合、魚の半身がカマを有しているか否か及び左右いずれの半身であるかに応じて、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの配置を変更することで、材料の一端をより適切に保持することができる。また、材料の厚みも背側及び腹側等、部位によって異なるが、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃの高さは、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃの収縮長によって材料の部位に応じたものとなる。

図８は、クランピングアセンブリ１００が種々の形状の材料を保持した状態を模式的に示す上面図及び正面図であり、図８（ａ）は、カマつきの魚の右半身を保持した状態、図８（ｂ）は、カマつきの魚の左半身を保持した状態、図８（ｃ）は、カマなしの魚の右半身を保持した状態、図８（ｄ）は、カマなしの魚の左半身を保持した状態を示している。
図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、保持する材料の形状に合わせて、腕の長さが異なるトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃの配置が選択され、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの取り付け位置が変更される。

また、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃは、それぞれが支持する材料の高さに合わせて、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃが収縮した状態となり、材料を適確に支持している。
なお、材料の高さの変化に合わせて、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃをクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃに取り付ける高さを調整することで、より適切な圧力でトップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃによって材料を保持することが可能となる。

以上のようなクランピングアセンブリ１００の構成により、クランピングアセンブリ１００には電動部品を備えることなく、外部からエアシリンダＡＣによってコイルばね１３５１ａ〜１３５４ａを押し上げることで、材料の投入及び解放を行うことができる。そのため、クランピングアセンブリ１００を軽量化でき、ロボットアーム２０による取り回しがより容易となる。また、腕の長さが異なるトップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａ、トップクランプ支持板１３６１ｂ，１３６２ｂ、トップクランプ支持板１３６１ｃ，１３６２ｃを材料の形状に合わせて配置すると共に、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの設置高さも材料の形状に合わせて異ならせることができるため、材料をより確実に保持することができる。これにより、材料の一端を片持ちで保持し、クランピングアセンブリ１００ごとロボットアーム２０が把持して３次元的な移動を行うことができるため、より自由な姿勢でウォーターカッター３１による材料の切断作業を行うことが可能となる。

（ローディングユニット１０の構成）
次に、ローディングユニット１０の構成について説明する。

ローディングユニット１０は、ローディングユニット１０全体を制御する制御部（不図示）によって制御され、クランピングアセンブリ１００を移送する移送機構を有している。また、ローディングユニット１０は、クランピングアセンブリ１００の機構を動作させるエアシリンダＡＣと、材料の３次元形状を取得するためのスキャナとを有している。そして、ローディングユニット１０は、移送機構によって移送された各位置において、材料の設置及び解放のためにクランピングアセンブリ１００を動作させたり、スキャナによって取得された材料の３次元形状を基に、材料の切断予定ラインを算出したりする。なお、ローディングユニット１０によって算出された材料の切断予定ラインを示すデータは、ロボットアーム２０を制御する制御部に出力される。

図９は、ローディングユニット１０の移送経路を示す模式図である。
図９に示すように、ローディングユニット１０は、クランピングアセンブリ１００を停止させるための材料投入位置Ｐ１、走査開始位置Ｐ２、ピックアップ位置Ｐ３、受容位置Ｐ４を有している。

材料投入位置Ｐ１は、クランピングアセンブリ１００に作業者が材料を設置するための停止位置である。ローディングユニット１０の材料投入位置Ｐ１下部には、停止されたクランピングアセンブリ１００のエアシリンダ用挿通孔１１４ａ〜１１４ｆと対向する位置に挿通孔が形成されており、これら挿通孔それぞれを挿通するエアシリンダＡＣが設置されている。そして、材料の設置及び解放を行う場合、これらエアシリンダＡＣが、クランピングアセンブリ１００のエアシリンダ用挿通孔１１４ａ〜１１４ｆ及びエアシリンダ用挿通孔１３１１ａ〜１３１１ｃ，１３１２ａ〜１３１２ｃを貫通し、トップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃを突き上げる。これにより、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃの位置が上方に変異し、材料の設置及び解放を行うことが可能となる。

なお、材料投入位置Ｐ１の上方には、クランピングアセンブリ１００の上端（例えばクランプガイド１１２ａ〜１１２ｃの頂部）を下方向に支持する支持用アクチュエータが設置されており、エアシリンダＡＣの突き上げ力に対して、クランピングアセンブリ１００を固定している。

走査開始位置Ｐ２は、上下それぞれに設置されたスキャナによる走査領域の上流側の停止位置である。即ち、ローディングユニット１０は、クランピングアセンブリ１００に設置された材料を上面側及び下面側からそれぞれ走査するスキャナ（例えばラインスキャナ等）を備えており、これらスキャナに挟まれた空間として形成された走査領域を材料が通過することにより、材料の上面及び下面の３次元形状が計測される。なお、ローディングユニット１０は、スキャナの動作に同期してパルス信号を発生するロータリーエンコーダを備えており、２つのスキャナによって取得された上面側及び下面側の３次元形状は、材料上の位置を基準として対応付けられる。

ピックアップ位置Ｐ３は、ロボットアーム２０によってクランピングアセンブリ１００がピックアップされるために待機する停止位置である。材料を保持した状態でピックアップ位置Ｐ３からピックアップされたクランピングアセンブリ１００は、ロボットアーム２０によって材料の切断が行われた後、ロボットアーム２０によって受容位置Ｐ４に載置される。

受容位置Ｐ４は、ロボットアーム２０によってローディングユニット１０に戻されるクランピングアセンブリ１００を受容する位置である。即ち、受容位置Ｐ４には、切断加工が終了した材料を保持した状態のクランピングアセンブリ１００が、ロボットアーム２０によって移送される。

なお、ローディングユニット１０は、クランピングアセンブリ１００を載置する不図示の台座部材を備えており、台座部材にクランピングアセンブリ１００を載置した状態で各位置を移送させる。ただし、ピックアップ位置Ｐ３から受容位置Ｐ４については、上述のように、クランピングアセンブリ１００はロボットアーム２０によって移送され、台座部材はクランピングアセンブリ１００を載置していない状態で、ピックアップ位置Ｐ３から受容位置Ｐ４に移送される。

（ロボットアーム２０の構成）
次に、ロボットアーム２０の構成について説明する。
図１０は、ロボットアーム２０の構成を示す図である。

ロボットアーム２０は、６軸Ｒ１〜Ｒ６を有する多関節型ロボットであり、アーム先端に、クランピングアセンブリ１００のチャックインターフェース１１１ａを把持するチャッキングシリンダを有している。ロボットアーム２０は、チャッキングシリンダによってチャックインターフェース１１１ａをロボットアーム２０にロックすることにより、ロボットアーム２０がクランピングアセンブリ１００を把持した状態となる。

なお、ロボットアーム２０は、不図示の制御部によって動作を制御され、ローディングユニット１０から入力された切断予定ラインを示すデータを基に、各関節を駆動するアクチュエータの制御信号を生成し、切断予定ラインに沿って材料がウォーターカッター３１の位置を通過するように動作する。

（切断加工ユニット３０の構成）
次に、切断加工ユニット３０の構成について説明する。
図１１は、切断加工ユニット３０の切断機構を示す図である。

切断加工ユニット３０は、高圧ポンプ（不図示）によって約６００ＭＰａに圧力を高められた水が配管を介して供給されるウォーターカッター３１と、材料の切断時に材料の移動をガイドするガイド部材３２と、ウォーターカッター３１から吐出された高圧水をタンク（不図示）に導く排水管３３と、切断された材料をベルトコンベヤに誘導する材料案内板３４とを有している。

ウォーターカッター３１には、ウォーターカッター３１における高圧水の吐出口を形成するノズル３１ａが備えられている。ノズル３１ａは、材料の切断に必要な水量及び圧力を実現する形状に設計されており、高圧ポンプから供給された高圧水を継続的に同一の位置で吐出する。なお、ノズル３１ａにおいて、吐出する水の圧力を一定に保つためにアキュムレータ機能を内部に備えることで、高圧ポンプから供給される水の圧力をより安定させ、より低い圧力で材料を切断することが可能となる（変形例１参照）。

また、本実施形態において、ノズル３１ａは、高圧水の流路が形成されるシャフト部３１ｓと、高圧水の吐出口を備えたオリフィス３１ｂとを備えている。シャフト部３１ｓは管状の部材によって構成され、高圧ポンプからの高圧水が流入する流入口３１ｆを外周面に備えている。また、シャフト部３１ｓは、流入口３１ｆから流入した高圧水を管軸に沿ってオリフィス３１ｂに流出させる流路を有している。オリフィス３１ｂは、シャフト部３１ｓの先端部に設置され、先端が小径の円、底面（根元側の面）が大径の円からなる円錐台状の構造（先端ほど外径が小さくなる構造）を有している。なお、オリフィス３１ｂは、例えば、頂角が６０度の円錐の一部として構成することができる。そして、オリフィス３１ｂは、先端の小径の円の中心に、予め設計された径（例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度）の貫通口からなる吐出口を有している。また、オリフィス３１ｂは、吐出口と同心で、シャフト部３１ｓの内径（高圧水の流路の径）と同径の貫通口を有しており、シャフト部３１ｓの先端に固定されている。即ち、高圧ポンプから供給された高圧水は、ノズル３１ａのシャフト部３１ｓに流入すると、シャフト部３１ｓ内部に形成されている流路を通過した後、オリフィス３１ｂの吐出口から吐出される。

本実施形態におけるノズル３１ａは、オリフィス３１ｂが円錐台状となっていることにより、高圧水を種々の入射角度に設定して材料を切断する際に、オリフィス３１ｂの周縁部が材料と干渉する事態を抑制できる。そのため、後述するように、オリフィス３１ｂの吐出口を材料により近接させて切断することができる。なお、ノズル３１ａの先端には、オリフィス３１ｂをより確実に保持するためのリテーナを適宜備えることができる。この場合、リテーナの形状をオリフィス３１ｂと同様に、円錐台状とすることで、リテーナの周縁部が材料と干渉する事態を抑制できる。

また、ガイド部材３２は、ノズル３１ａから吐出された高圧水の吐出先に配置され、ロボットアーム２０が材料を切断する際に、材料を摺動させて移動及び姿勢を安定させる機能を有している。なお、ガイド部材３２は、油圧あるいは電動アクチュエータ等によってガイド部材３２を上下方向に移動させる昇降機構３２ｂを備えており、昇降機構３２ｂは、ロボットアーム２０の動きと連動して上下方向の位置を制御される。具体的には、ロボットアーム２０がガイド部材３２に材料を摺動させて移動させた時に、材料表面とノズル３１ａとの距離が可能な限り所定距離以内（ここでは３ｍｍ以内とする）となるように、昇降機構３２ｂによって、ガイド部材３２の高さが制御される。本実施形態においては、ロボットアーム２０の制御部が、１つの切断予定ラインにおける材料の凹凸形状を取得し、切断予定ラインとして設定した位置に、予め設定した入射角となるように高圧水を吐出する条件の下、材料の最も突出した部分においてノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）と材料との距離を３ｍｍ以内でより近い距離となるようにガイド部材３２を位置決めする。

このとき、ロボットアーム２０の制御部は、切断予定ラインに沿って材料を移動させた際に、ノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）と材料表面とが干渉しない距離となるように、ローディングユニット１０によって取得された材料の３次元形状に基づいてガイド部材３２の位置を決定する。上述のように、ノズル３１ａの先端に設置されているオリフィス３１ｂは円錐台状であるため、材料表面とノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）とを所定距離以内とすることがより容易な形状となっている。

そして、昇降機構３２ｂがガイド部材３２の位置を維持したまま、ロボットアーム２０がガイド部材３２に沿って材料を一方向（切断予定ラインに沿う方向）に移動させる。
これにより、水圧がより強く切断能力の高い位置でウォーターカッター３１を材料に作用させることができ、ウォーターカッター３１の水圧をより効率的に利用することができる。
ガイド部材３２における高圧水の進路に当たる位置には、吐出された高圧水を流入させる流入口３２ａが形成されている。流入口３２ａに流入した高圧水は、排水管３３を介してタンクに蓄積される。

ノズル３１ａから吐出された高圧水によって切断された材料は、ガイド部材３２の位置から、ガイド部材３２を挟んでロボットアーム２０と逆側に落下する。ガイド部材３２には、ロボットアーム２０と逆側に、鉛直下方よりも水平方向に所定角度（例えば３０度）傾斜して設置された板状部材からなる材料案内板３４が備えられている。材料案内板３４の傾斜角度は、切断された材料が、材料案内板３４の下方に位置するベルトコンベヤへ落下する角度に調整されている。そのため、ノズル３１ａによって切断された材料は、材料案内板３４に沿って滑落し、切断された部分毎に、順次、ベルトコンベヤによって検査ユニット４０へと移送される。

（検査ユニット４０の構成）
次に、検査ユニット４０の構成について説明する。
検査ユニット４０には、ベルトコンベヤによって、切断加工ユニット３０で切断された材料の部分（切身）が順次搬送される。検査ユニット４０には、重量計及びＸ線異物検査装置が設置されており、ベルトコンベヤによって搬送された材料の部分について、重量と異物混入の有無とが検査される。検査の結果、重量が目的とする範囲から外れているものや、異物の混入が検出されたものについては、異常がある旨が作業者に報知される。また、重量検査の結果は、ローディングユニット１０に逐次フィードバックされ、ローディングユニット１０において切断予定ラインを決定するためのパラメータに反映される。

（材料切断システム１の制御）
次に、材料切断システム１における制御について説明する。
（材料切断処理）
図１２は、材料切断システム１において実行される材料切断処理のフローチャートを示す図である。
材料切断処理は、材料切断システム１において、作業者が処理の開始を指示入力することに対応して起動される。

図１２において、材料切断処理が開始されると、ローディングユニット１０は、クランピングアセンブリ１００を載置した台座部材を材料投入位置Ｐ１に移送し、クランピングアセンブリ１００に材料の設置を受け付ける状態となる（ステップＳ１）。

次に、ローディングユニット１０は、作業者によるクランピングアセンブリ１００の解放を指示する操作に対応して、エアシリンダＡＣを駆動し、クランピングアセンブリ１００のトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃを突き上げる（ステップＳ２）。このとき、支持用アクチュエータが駆動され、エアシリンダＡＣの突き上げ力に対し、クランピングアセンブリ１００が下方向に押さえられる。なお、材料は、カマの部分をクランピングアセンブリ１００が保持するように、作業者によって設置される。

そして、ローディングユニット１０は、作業者による搬送開始を指示する操作入力に対応して、材料を保持したクランピングアセンブリ１００を走査開始位置Ｐ２に移送する（ステップＳ３）。
次に、材料を保持したクランピングアセンブリ１００が走査開始位置Ｐ２からピックアップ位置Ｐ３に移送され、スキャナによって材料の上面及び下面の３次元形状が取得される（ステップＳ４）。

材料の３次元形状が取得されると、ローディングユニット１０は、目的とする重量及び大きさの範囲で材料を切断するために切断予定ラインを決定し、当該材料についての切断予定ラインをロボットアーム２０の制御部に出力する（ステップＳ５）。
このとき、ローディングユニット１０は、材料を微小な立体（例えば１辺１ｍｍ以下の微小な四面体等）の集合として表現し、切断後の形状変化を逆算して、切断予定ラインを決定する。例えば、材料として、冷凍された魚の半身を切断する場合、冷凍状態では材料のねじれやそりがあり、解凍されると材料が柔らかくなるため、このねじれやそりが解消される。そのため、魚の半身であれば、内側（背骨側）の面が平坦になることを前提として、微小な立体の位置の変化を連立方程式等で算出し、形状が変化した後に目的とする形状となるように、切断予定ラインが決定される。

なお、ステップＳ５において、ローディングユニット１０は、切断予定ライン毎の材料の３次元形状をロボットアーム２０の制御部に出力する。
次に、切断予定ラインが入力されたロボットアーム２０の制御部は、切断予定ラインに沿ってウォーターカッター３１の位置を材料が通過するように、ロボットアーム２０の各関節に設置されたアクチュエータの制御量を算出する（ステップＳ６）。
このとき、ロボットアーム２０の制御部は、切断予定ライン毎の材料の３次元形状に基づいて、切断予定ラインに沿って材料を移動させた際に、ノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）と材料表面とが干渉しない距離で、より近い距離となるようにガイド部材３２の位置決めを行い、その位置を維持するよう昇降機構３２ｂを制御する。

次に、ロボットアーム２０の制御部は、ピックアップ位置Ｐ３に載置されているクランピングアセンブリ１００を、チャッキングシリンダを駆動してロボットアーム２０に把持させる（ステップＳ７）。

そして、ロボットアーム２０の制御部は、ステップＳ６で算出した各アクチュエータの制御量にしたがって関節を動作させ、切断予定ラインに沿ってウォーターカッター３１で材料を切断する（ステップＳ８）。このとき切断された材料の部分（切身）は、ベルトコンベヤによって検査ユニット４０に移送され、重量及び異物混入の検査が行われる。

材料の切断が終了すると、ロボットアーム２０の制御部は、カマの部分のみを保持したクランピングアセンブリ１００をローディングユニット１０の受容位置Ｐ４に移送する（ステップＳ９）。
すると、ローディングユニット１０は、カマの部分のみを保持したクランピングアセンブリ１００を材料投入位置Ｐ１に移送する（ステップＳ１０）。

そして、クランピングアセンブリ１００が材料投入位置Ｐ１に移送されると、ローディングユニット１０は、エアシリンダＡＣによってトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃを突き上げると共に、エアノズルＡＮをクランピングアセンブリ１００のエアノズル用挿通孔１１５ａ，１１５ｂから表出させ、クランピングアセンブリ１００の保持から解放されたカマを、風圧によってクランピングアセンブリ１００の前方（作業者側）に押し出す（ステップＳ１１）。
このような処理により、１つの材料（魚の半身）の切断加工が終了する。

（作用）
次に、材料切断システム１におけるクランピングアセンブリ１００の作用を説明する。
クランピングアセンブリ１００は、腕の長さが異なるトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃを備えており、材料の形状に合わせて、作業者がこれらの配置を変更する。

また、各トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの設置高さも、材料の形状に合わせて、作業者が調整して設置する。
即ち、クランピングアセンブリ１００においては、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃについて、材料を片持ちで支持する際の材料の一端からの距離と、高さの初期位置とを調整可能に構成されている。

そして、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃが設置され、材料を保持していない状態では、クランピングアセンブリ１００は、コイルばね１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃの作用により、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃが下方に押し下げられた状態となっている。

材料を設置する場合、クランピングアセンブリ１００のトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃをエアシリンダＡＣによって突き上げ、カマ側をクランピングアセンブリ１００に載置する。
そして、エアシリンダＡＣによるトップクランプ支持板１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃの突き上げを解除すると、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃがコイルばね１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃによって下方向に押し下げられ、材料を保持した状態となる。

このとき、トップクランプ１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃのピンｐｎは、カラー部材Ｃによって材料への侵入量が規制されると共に、カラー部材Ｃの端面が材料を面で支えるため、材料をより適切な状態で保持することができる。
このように材料を保持した状態で、クランピングアセンブリ１００のチャックインターフェース１１１ａがロボットアーム２０によって把持されると、ロボットアーム２０によってクランピングアセンブリ１００ごと材料を取り回すことが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る材料切断システム１では、クランピングアセンブリ１００には電動部品を備えることなく、外部からエアシリンダＡＣによってコイルばね１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃを押し上げることで、材料の投入及び解放を行うことができる。

そのため、クランピングアセンブリ１００を軽量化でき、ロボットアーム２０による取り回しがより容易となる。また、腕の長さが異なるトップクランプ支持板１３６１ａ，１３６２ａ、トップクランプ支持板１３６１ｂ，１３６２ｂ、トップクランプ支持板１３６１ｃ，１３６２ｃを材料の形状に合わせて配置することができると共に、トップクランプユニット１３０ａ〜１３０ｃの設置高さも材料の形状に合わせて異ならせることができる。

そのため、材料をより確実に保持することができることから、材料の一端を片持ちで保持し、クランピングアセンブリ１００ごとロボットアーム２０が把持して３次元的な移動を行うことができることとなる。
したがって、より自由な姿勢でウォーターカッター３１による材料の切断作業を行うことが可能となる。
即ち、本実施形態に係る材料切断システム１によれば、材料を切断する際の切断加工の自由度を向上させることが可能となる。

（変形例１）
上記実施形態において、切断加工ユニット３０におけるノズル３１ａにアキュムレータ機能を備えることで、より低い高圧水の圧力で材料を切断することができる。
具体的には、ノズル３１ａにおける高圧水の流入口３１ｆからオリフィス３１ｂの吐出口までの流路の径及び長さを、流入口３１ｆから流入した高圧水が乱流から層流に変化することを条件として定めることで、アキュムレータ機能を実現することができる。流入口３１ｆから流入した高圧水が乱流から層流に変化するための具体的な流路の径及び長さは、実験あるいはシミュレーションによって取得することができる。
図１３は、アキュムレータ機能を備えるノズル３１ａの一例を示す模式図であり、図１３（ａ）は高圧水の流路を表す断面図、図１３（ｂ）は外観図である。
図１３において、ノズル３１ａは、高圧水の流路が形成されるシャフト部３１ｓと、オリフィス３１ｂとを備えており、シャフト部３１ｓには、高圧ポンプからの高圧水が流入する流入口３１ｆが形成されている。
図１３に示す例では、シャフト部３１ｓの内径（流路の径）は４ｍｍ、流入口３１ｆから吐出口までの長さ（流路の長さ）は１３０ｍｍ〜５３０ｍｍ程度とすることができる。
このようなノズル３１ａの構造とすることにより、高圧ポンプから供給する高圧水の圧力を６００ＭＰａよりも低く抑えることができる。

また、ノズル３１ａの流路の径をより拡大することで、高圧ポンプから供給する高圧水の圧力をさらに低く抑えることが可能となる。
図１４は、アキュムレータ機能を備えるノズル３１ａの他の例を示す模式図であり、図１４（ａ）は高圧水の流路を表す断面図、図１４（ｂ）は外観図である。
図１４において、ノズル３１ａは、図１３の例と同様に、高圧水の流路が形成されるシャフト部３１ｓと、オリフィス３１ｂとを備えており、シャフト部３１ｓには、高圧ポンプからの高圧水が流入する流入口３１ｆが形成されている。
そして、図１４に示す例では、シャフト部３１ｓの内径（流路の径）は６ｍｍ、流入口３１ｆから吐出口までの長さ（流路の長さ）は１３０ｍｍ〜５３０ｍｍ程度となっている。
このようなノズル３１ａの構造とした場合、高圧ポンプから供給する高圧水の圧力を３８０ＭＰａ程度まで抑えることが可能となる。

（変形例２）
上記実施形態において、ロボットアーム２０の制御部が、１つの切断予定ラインにおける材料の凹凸形状を取得し、切断予定ラインとして設定した位置に、予め設定した入射角となるように高圧水を吐出する条件の下、材料の最も突出した部分においてノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）と材料との距離を３ｍｍ以内でより近い距離となるようにガイド部材３２を位置決めすることとしている。そして、この後、ガイド部材３２の位置を維持したまま、ロボットアーム２０がガイド部材３２に沿って材料を一方向に移動させることとした。
これに対し、１つの切断予定ラインで材料を切断する際に、材料の凹凸形状に応じて、昇降機構３２ｂによってガイド部材３２を昇降させ、ノズル３１ａ（オリフィス３１ｂ）と材料との距離がより広い範囲にわたって所定距離以内となるように制御することができる。
これにより、ウォーターカッター３１の水圧がより強く切断能力の高い状態を維持して材料を切断できるため、より効率的に材料を切断することが可能となる。

１ 材料切断システム、１０ ローディングユニット（ローディングユニット部）、２０ ロボットアーム（ロボットアーム部）、３０ 切断加工ユニット（切断ユニット部）、３１ ウォーターカッター、３１ａ ノズル（ノズル）、３１ｂ オリフィス、３１ｓ シャフト部（アキュムレータ部）、３２ ガイド部材（ガイド部材）、３１ｆ，３２ａ 流入口（流入口）、３２ｂ 昇降機構、３３ 排水管（排水管）、３４ 材料案内板、４０ 検査ユニット、１００ クランピングアセンブリ（保持具）、１１０ 基台ユニット、１１０Ａ 基台部（基台部）、１１１ チャック用支柱、１１１ａ チャックインターフェース、１１２ａ〜１１２ｃ クランプガイド、１１３ａ〜１１３ｃ 底板受け溝、１１４ａ〜１１４ｆ，１３１１ａ〜１３１１ｃ，１３１２ａ〜１３１２ｃ エアシリンダ用挿通孔、１１５ａ，１１５ｂ エアノズル用挿通孔（貫通孔）、１１６ａ，１１６ｂ ストッパー、１２０ａ〜１２０ｃ 底板、１３０ａ〜１３０ｃ トップクランプユニット、１３１ａ〜１３１ｃ 支持基体、１３２ａ〜１３２ｃ 上支持板、１３３ａ〜１３３ｃ 下支持板、１３４１ａ〜１３４４ａ，１３４１ｂ〜１３４４ｂ，１３４１ｃ〜１３４４ｃ コイルばね支柱、１３５１ａ〜１３５４ａ，１３５１ｂ〜１３５４ｂ，１３５１ｃ〜１３５４ｃ コイルばね（押圧部材）、１３６１ａ〜１３６１ｃ，１３６２ａ〜１３６２ｃ トップクランプ支持板（腕部材）、１３７１ａ〜１３７１ｃ，１３７２ａ〜１３７２ｃ トップクランプ（支持部材）、ｐｎ ピン（ピン）、Ｃ カラー部材（柱状部材）、ＡＣ エアシリンダ（移動手段）、ＡＮ エアノズル（エアノズル）

Claims (9)

1. 板状部材からなる基台部と、
   前記基台部との距離が可変で、少なくとも２種類の腕の長さを有する複数の腕部材と、
   前記腕部材に対して前記基台部に近づく方向の力を加える押圧部材と、
   前記腕部材の先端部に設置され、前記基台部と対向して材料を支持する支持部材と、を備える保持具と、
   前記保持具を保持して移動させるロボットアーム部と、
   前記ロボットアーム部によって前記保持具と共に移動される前記材料を切断する切断ユニット部と、
   を備えることを特徴とする材料切断システム。
2. 前記保持具を、前記材料を設置するための材料投入位置から前記ロボットアーム部に保持されるための待機位置に移送するローディングユニット部を備え、
   前記ローディングユニット部は、前記材料投入位置に置かれた前記保持具の前記腕部材を、前記押圧部材によって加えられる力に対向して移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の材料切断システム。
3. 前記基台部は、前記材料が保持される位置と隣接する部分に貫通孔を有し、
   前記ローディングユニット部は、前記材料投入位置に置かれた前記保持具の当該貫通孔を挿通して前記基台部の表面から表出し、前記材料を前記基台部から押し出す方向に空気を吐出するエアノズルを備えることを特徴とする請求項２に記載の材料切断システム。
4. 前記支持部材は、
   前記腕部材に設置された柱状部材と、
   前記柱状部材から突出したピンと、
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の材料切断システム。
5. 前記切断ユニット部は、
   圧縮された高圧水を吐出するノズルと、
   前記ノズルから吐出された高圧水が流入する流入口を有し、前記ロボットアーム部によって移動される前記材料を案内するガイド部材と、
   前記ガイド部材に連結し、前記流入口に流入した高圧水を排水する排水管と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の材料切断システム。
6. 前記ガイド部材は、前記ノズルとの距離を変化させる昇降機構を備え、
   前記ノズルは、先端ほど外径が小さくなる構造を有することを特徴とする請求項５に記載の材料切断システム。
7. 前記ノズルは、流入した高圧水を乱流から層流に変化させる径と長さとを有する流路からなるアキュムレータ部を備えることを特徴とする請求項５に記載の材料切断システム。
8. 板状部材からなる基台部と、
   前記基台部との距離が可変で、少なくとも２種類の腕の長さを有する複数の腕部材と、
   前記腕部材に対して前記基台部に近づく方向の力を加える押圧部材と、
   前記腕部材の先端部に設置され、前記基台部と対向して材料を支持する支持部材と、
   前記材料を支持した当該保持具を、前記材料を切断する切断ユニット部に移動させるロボットアーム部によって把持され、前記基台部に固定されたインターフェース部と、
   を備える保持具。
9. 板状部材からなる基台部と、
   前記基台部との距離が可変で、少なくとも２種類の腕の長さを有する複数の腕部材と、
   前記腕部材に対して前記基台部に近づく方向の力を加える押圧部材と、
   前記腕部材の先端部に設置され、前記基台部と対向して材料を支持する支持部材と、
   前記材料を支持した当該保持具を、前記材料を切断する切断ユニット部に移動させるロボットアーム部によって把持され、前記基台部に固定されたインターフェース部と、
   を備える前記保持具によって、固体の前記材料の一端を保持し、当該保持具の前記インターフェース部をロボットアームによって把持し、材料を切断する切断ユニット部の位置で前記保持具ごと３次元方向に移動させて材料を切断することを特徴とする材料切断方法。

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