CN102228307B - 多工位软固形物成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多工位软固形物成型装置，包括槽轮机构、滚筒和成型单元，该槽轮机构通过主轴与该滚筒相连接，该滚筒上安装该成型单元，该成型单元具有配合该槽轮机构的间歇动作而闭合容纳软固形物以及张开加料和落料的型腔。本发明多工位软固形物成型装置替代手工制作，对软固形物进行成型加工，可以切实保障成型制品的质量，而且极大地提高了软固形物的穿串效率，可以实现规模化流水生产。

Description

多工位软固形物成型装置

技术领域

本发明涉及一种食品加工机械，具体地说是一种用于穿串的多工位软固形物成型装置。

背景技术

现有的各类肉串的加工制作都是手工完成的，用手工的方法将切好的小肉块经配料、滚揉之后一粒一粒的串在竹签或金属杆上。手工穿串存在以下问题：制作过程费时费力，效率极低；操作者的手等部位频繁与原料接触，难以达到食品卫生标准；制作过程中手掌易被竹签不同程度的扎伤，容易感染发病，有碍身体健康。因此提供一种以机械穿串替代手工穿串的加工装置迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多工位软固形物成型装置，能在提高生产效率的同时保障成型制品的质量。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多工位软固形物成型装置，包括槽轮机构、滚筒和成型单元，该槽轮机构通过主轴与该滚筒相连接，该滚筒上安装该成型单元，该成型单元具有配合该槽轮机构的间歇动作而闭合容纳软固形物以及张开加料和落料的型腔。

所述槽轮机构为间歇运动机构，包括缺口圆盘状的主动拨盘和从动槽轮，该槽轮机构为四槽的90度槽轮机构并由交流电机通过减速器提供动力，该减速器的输出轴与该主动拨盘通过皮带传动连接，该主动拨盘与该从动槽轮对应传动配合，该从动槽轮通过平键安装在所述主轴上，所述成型单元设置在所述滚筒的旋转面上。

所述成型单元为两个以上，所述成型单元沿所述滚筒的轴向或径向设置，各型腔分别沿所述滚筒的径向延伸。

所述成型单元包括成型模具和开合组件，该成型模具包括活动连接的固定模和活动模，该固定模设在所述滚筒上，该活动模通过销轴与该固定模相连，该活动模与该开合组件形成活动连接，该开合组件控制所述型腔的开合。

所述开合组件包括沟槽凸轮、滚子、推杆和U型构件；该沟槽凸轮套在所述主轴上并固定在软固形物成型装置的基座上，该沟槽凸轮具有用以沿轴向推动该推杆而对应开合所述型腔的沟槽面；以所述主轴安装该沟槽凸轮和所述从动槽轮的两端分别为左端和右端，该推杆的左端通过安装该滚子而与该沟槽面呈滚动式的弹性抵接，该推杆以能沿轴线方向带动该U型构件的方式与所述滚筒同轴转动；各活动模上分别设有用以转动而开合所述型腔的拨动件，各拨动件分别与该U型构件对应配合。

所述开合组件还包括活动板、挡板、弹簧、滑杆和光杆，所述推杆的右端部连接该活动板，该活动板上设置所述U型构件；该活动板的上端部向上凸出并设有轴线方向延伸的光杆孔，所述滚筒的两侧分别设有端板，该光杆穿过该光杆孔后两端分别固定在各端板上；该挡板设在该活动板的右端部，该滑杆上套设该弹簧，该滑杆的左端部与该活动板的右端部连接，该滑杆的右端部穿设在所述滚筒右侧的该端板上；该弹簧的两自由端分别抵顶在该挡板和所述滚筒右侧的该端板上。

所述端板上设有4个插板槽，各插板槽间隔90度角，且相邻的两个插板槽的槽口延伸方向相互垂直，相对的两个插板槽的槽口延伸方向相互平行，各插板槽内分别安装有固定板，所述固定模通过L型构件与该固定板相连接；所述活动模相对于固定模的转动对应构成所述型腔的最大转角状态、落料状态、加料状态和夹紧状态；以所述沟槽凸轮的底面为基准面，以竖直方向加料时所述沟槽面所对应的位置为起始位置，所述滚子沿所述沟槽面滚动而在轴线上的位移量分别对应最大转角位移、落料位移、加料位移和紧固位移；其中：最大转角状态、落料状态、加料状态和夹紧状态分别对应最大转角位移、落料位移、加料位移和紧固位移；所述滚子沿所述沟槽面由60°滚动至150°的角度范围对应该紧固位移；所述滚子沿所述沟槽面滚至180°时对应该落料位移；所述滚子沿所述沟槽面滚至210°时对应该最大转角位移；所述滚子沿所述沟槽面由270°滚动至360°的角度范围对应该加料位移。

所述型腔由所述加料状态到所述夹紧状态的容积变化率为15％≤δ≤25％。

采用上述结构后，本发明多工位软固形物成型装置具有以下有益效果：

一、成型单元配合槽轮机构的间歇动作而工作，成型单元的型腔先张开以便于向型腔内注入软固形物，型腔再闭合以容纳待成型的软固形物，当型腔再次张开时，利用重力作用，成型的软固形物即从型腔中脱出；利用成型单元和槽轮机构对软固形物进行成型加工，可以切实保障成型制品的质量，以成型单元和槽轮机构替代手工制作，极大地提高了软固形物穿串的生产效率，可以实现规模化流水生产；

二、在弹簧的弹力作用下，滚子与沟槽面弹性抵接，当主轴带动滚筒及其上装设的滚子、推杆、活动板和滑杆一起转动时，滚子同时随着沟槽面的外形轮廓滚动而推动活动板向右运动，U型构件向右摆动拨动件，活动模相对于固定模逆时针转动，从而实现成型模具的合模动作；反之，当滚子随着沟槽面的外形轮廓滚动并在弹簧的弹力作用下向左移动时，U型构件向左摆动拨动件，活动模相对于固定模顺时针转动，从而实现成型模具的开模动作；

三、采用四槽的90度槽轮机构作为传动机构，利用槽轮机构的锁止弧使滚筒上的成型模具在加料、穿串成型和落料的过程中形成短暂的停留；4个固定板呈90°夹角分别安装在各插板槽中，每块固定板上分别安装多个固定模，这样对应90度的槽轮机构形成四个加工工位，即0°的加料位置、90°的插签位置、180°落料位置和270°空料位置，既有利于提高效率又便于合理布设；以沟槽凸轮的底面为基准面，以竖直方向加料时沟槽面所对应的位置为起始位置，则本发明的工作过程如下：1)滚子沿沟槽面由0°滚动至90°的角度范围，其中在0°～60°的过程中，滚子沿轴线移动至紧固位移，成型模具的型腔对应呈夹紧状态，将软固形物夹紧，可以防止软固形物料从型腔中抛出；随后在60°～90°的过程中，成型模具的型腔保持夹紧状态，在成型模具随滚筒旋转至90°的插签位置时，可以配合插签机构进行插签成型作业；2)滚子沿沟槽面由90°滚动至180°的角度范围，其中在90°～150°的过程中，成型模具的型腔继续保持夹紧状态，可以防止软固形物串落入物料箱之外；随后，成型模具随滚筒转至180°的过程中，滚子沿轴线移动至落料位移，型腔对应呈落料状态，软固形物串在重力的作用下从型腔中脱出；3)滚子沿沟槽面由180°滚动至270°的角度范围，其中滚子沿沟槽面滚至210°时，滚子沿轴线移动最大转角位移，型腔对应呈最大转角状态，进一步确保软固形物串的可靠落料；随后，滚子沿沟槽面滚至270°时，滚子沿轴线移动至加料位移，型腔恢复至加料状态；4)滚子沿沟槽面由270°滚动至360°时，滚子沿轴线移动至加料位移，型腔对应呈加料状态，以准备下一阶段的加料。

附图说明

图1是本发明多工位软固形物成型装置的主视图；

图2是滚筒与插签机构配合的工作状态示意图；

图3是滚筒的端板示意图；

图4是成型模具的工作状态示意图一；

图5是成型模具的工作状态示意图二；

图6是拨动件的示意图；

图7是拨动件的局部剖视图；

图8是拨动件与U型构件的配合示意图；

图9是活动板的主视图；

图10是活动板右端的配合示意图；

图11是沟槽凸轮的沟槽面的转动角度θ与轴向位移S之间的关系曲线图。

图中：

槽轮机构    10        主轴          11

从动槽轮    12        主动拨盘      13

滚筒        20        插板槽        21

端板        22        光杆孔        23

推滑孔      24        固定孔        25

成型单元    30        成型模具      31

固定模      311       活动模        312

L型构件     313       拨动件        314

叉件        3141      滚子          3142

销轴        3143      套孔          3144

垫片        3145      固定板          315

型腔        316       开合组件        32

沟槽凸轮    321       沟槽面          3211

滚子        322       推杆            323

活动板      324       光杆孔          3241

固定孔      3242      孔              3243

孔          3244      U型构件         325

开口        3251      挡板            326

弹簧        327       滑杆            328

光杆        329       辅助构件        33

插签机构    40        推签板          41

竹签        42        加料位置        W1

插签位置    W2        落料位置        W3

空料位置    W4        最大角度状态    P1

落料状态    P2        加料状态        P3

夹紧状态    P4        最大转角位移    S1

落料位移    S2        加料位移        S3

紧固位移    S4

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1-11所示，本发明多工位软固形物成型装置主要包括槽轮机构10、滚筒20和成型单元30。本发明多工位软固形物成型装置与给料机构、插签机构40相配合，将软固形物，例如肉块等穿成肉串。其中，给料机构和插签机构40为公知技术，插签机构40包括相互配合的推签板41和竹签42，具体结构可以参考申请号为200510010589.4的“肉串自动插签机构”发明专利，在此不再赘述。

槽轮机构10为间歇运动机构，主要由缺口圆盘状的主动拨盘13和从动槽轮12组成。整个装置由交流电机通过减速器提供动力，减速器的输出轴与主动拨盘13通过皮带形成传动连接，主动拨盘13与从动槽轮12对应传动配合，从动槽轮12通过平键安装在主轴11上；通过槽轮机构10使交流电机的连续转动变换为主轴11的周期性步进运动。下面为了方便叙述，将图1中主轴11的两端分别定义为左端和右端。

本发明多工位软固形物成型装置在给料和插签过程中有短暂的停留，因此本发明采用90度四槽的槽轮机构10作为传动机构。通过槽轮机构10使交流电机的连续转动变换为主轴11的周期性步进运动。当主动拨盘13每转一圈，从动槽轮12转过四分之一圈，在主动拨盘13完成另外四分之三圈的时间里，利用槽轮机构10的锁止弧对从动槽轮12定位，给料机构进行加料，插签机构40进行插签，将多个软固形物穿成一串。其中，槽轮机构10作为间歇运动机构已是公知技术，关于槽轮机构10的具体结构及工作原理在此不再赘述。

滚筒20安装在主轴11上，两端分别设有端板22。端板22上每隔90度角开设1个插板槽21，其上共有4个插板槽21，插板槽21的槽口位置如图3所示，相邻的两个插板槽21的槽口延伸方向相互垂直，相对的两个插板槽21的槽口延伸方向相互平行。每个插板槽21内插入一个固定板315，插板槽21的两侧槽壁上各设有一个固定孔25，通过辅助构件33紧固插入的固定板315。两个端板22分别在各插板槽21的一侧上下对应开设光杆孔23和推滑孔24。

成型单元30设置在滚筒20的旋转面上，包括成型模具31和开合组件32。成型模具31包括固定模311和活动模312。固定模311的下端设有托料板，用以托住物料，防止物料从成型模具31的下端掉出，固定模311和活动模312均为弧形的瓦片状，活动模312通过销轴与固定模311相连，并能绕该销轴转动。当固定模311和活动模312闭合时，形成一个近似圆柱状的型腔316，型腔316的腔壁光顺，并沿滚筒20的径向延伸。如图2所示，成型模具31上端的接料口采用喇叭形，这样便于成型模具31实现顺利加料。固定模311通过L型构件313与固定板315连接，这样成型模具31通过固定板315安装在滚筒20上，并能随着滚筒20一起转动。活动模312上设有拨动件314，如图6、7所示，拨动件314包括叉件3141、滚子3142、销轴3143和垫片3145。通过销轴3143将能自由转动的滚子3142、垫片3145固定在叉件3141上，叉件3141上开设有较长的套孔3144，用于与U型构件相配合。

如图1-3所示，每块固定板315上可以安装多个成型模具31，成型模具31的数量越多工作效率就越高。由于受到各方面因素的限制，每个固定板315上一般安装8～12个成型模具31。本实施例中，成型模具31共设定为32个，具体而言，4个固定板315呈90°夹角分别固定安装在各插板槽21中，每块固定板315上安装8个成型模具31，这样设置成型模具31，既可以提高工作效率，也有利于配合上述给料机构和插签机构40的工作。

如图4-5所示，成型模具31具有四个工作状态，即成型模具31的最大转角状态P1、落料状态P2、加料状态P3和夹紧状态P4，其中：1)最大转角状态P1是指固定模311和活动模312之间的张角最大时的状态，用于已插签软固形物的最后落料；2)落料状态P2是指活动模312相对固定模311转动一定角度时的状态，固定模311和活动模312的型腔的腔壁呈张开状态，用于已插签软固形物的落料；3)加料状态P3是指固定模311和活动模312的型腔的腔壁对合时的状态，用于向成型模具31中加料；4)夹紧状态P4是指固定模311和活动模312的型腔的腔壁紧紧扣合时的状态，用于夹紧软固形物料。为了防止软固形物受压过度变形，要求型腔面光顺，成型模具31由加料状态P3变换到夹紧状态P4时的容积变化率控制在15％≤δ≤25％，并且在夹紧状态P4时，型腔截形接近于圆。成型模具31选用不锈钢1Gr18Ni9Ti。

开合组件32主要包括沟槽凸轮321、滚子322、推杆323、活动板324、U型构件325、挡板326、弹簧327、滑杆328和光杆329。沟槽凸轮321的一侧盘面凹凸起伏而形成沟槽面3211，沟槽凸轮321套设在主轴11的左端部并通过其上的螺纹孔固定在基座上，沟槽凸轮321并未随主轴11一同转动。推杆323的左端部穿过左侧端板22上的推滑孔24后通过销轴安装滚子322，滚子322能绕该轴销自由转动并与沟槽面3211相抵接。推杆323的右端部与活动板324的左端部通过铆钉相连。

如图9所示，活动板324为板状件，其上端部左右两侧向上延伸部分设计成圆筒状，即构成轴向延伸的光杆孔3241，光杆329穿过光杆孔3241后两端分别固定在两侧端板22上的光杆孔23内，这样将活动板324安装在滚筒20上，活动板324可以沿光杆329左右滑动。活动板324上设有固定孔3242，用以固定与拨动件314数量相当的U型构件325。活动板324下端部两侧伸出部分各有两个孔，左侧伸出部分利用孔3243与推杆323右端部通过铆钉固连，活动板324右侧伸出部分穿过挡板326后利用孔3244与滑杆328的左端固连。滑杆328右端穿过弹簧327后安装在右侧端板22上的推滑孔24中，这样弹簧327的两自由端分别抵顶在挡板326和滚筒20的右侧端板22上，挡板326的左侧表面抵顶在活动板324下端右侧所形成的台阶面上。另外，推杆323和滑杆328沿两端板22伸出的长度大于本装置工作时活动板324左右移动的距离。

U型构件325固连在活动板324上，如图8所示，U型构件325具有U形的开口3251，拨动件314上的滚子3142安放在开口3251内，滚子3142两端的垫片3145用于卡住U型构件325。利用U型构件325和拨动件314之间的相互配合，将活动板324的直线往复运动转变为活动模312的旋转运动，从而实现成型模具31的开模和合模动作。当然，拨动件314与U型构件325的配合动作也可以采用扇形齿轮齿条的结构来实现。

如图1所示，在弹簧327的弹力作用下，滚子322与沟槽面3211弹性抵接，当主轴11带动滚筒20及其上装设的成型模具31、推杆323、活动板324和滑杆328一起转动时，推杆323上的滚子322同时随着在沟槽面3211的外形轮廓上滚动而推动活动板324向右移动，U型构件325向右移动拨动拨动件314，活动模21绕上述销轴逆时针转动，从而实现成型模具31的合模动作。反之，当滚子322随着沟槽面3211的外形轮廓滚动并在弹簧327的弹力作用下向左移动时，U型构件325向左拨动拨动件314，活动模21绕上述销轴顺时针转动，从而实现成型模具31的开模动作。

沟槽凸轮321的沟槽面3211可以根据成型模具31的开合情况来定，本实施例中根据固定模311和活动模312的上述四个开合状态，将其转化为轴向移动距离，以此来设计沟槽凸轮321的外形轮廓。如图11所示，S轴表示沟槽凸轮321的沟槽面3211的外形轮廓沿主轴11的轴向移动的位移量。其中，最大转角位移S1、落料位移S2、加料位移S3和紧固位移S4分别对应固定模311和活动模312的最大角度状态P1、落料状态P2、加料状态P3和夹紧状态P4。θ角表示滚子322绕主轴11在沟槽凸轮321的沟槽面3211上转过的角度，以竖直方向加料时沟槽面3211所对应的位置为起始位置，则0°、90°、180°和270°分别对应为成型模具31的加料位置W1、插签位置W2、落料位置W3和空料位置W4。

如图1、图2和图11所示，本发明多工位软固形物成型装置的工作过程是：

1、以成型模具31的喇叭形接料口竖直向上位于滚筒20上的位置为加料位置W1，成型模具31处于加料状态P3；在槽轮机构10的锁止弧的作用下，滚筒20处于暂停状态，由上述给料机构将软固形物注入成型模具31的型腔316中；

2、当滚筒20沿图2所示的逆时针方向旋转90°时，成型模具31到达插签位置W2，滚子322和推杆323在沟槽凸轮321的沟槽面3211上转过了四分之一圆弧，使成型模具31达到夹紧状态P4；

当成型模具31到达插签位置W2时，在槽轮机构10转过另外四分之三圈的时间里，插签机构40通过推签板41将竹签42推向成型模具31的型腔316中的软固形物，将软固形体一个个穿起来，然后推签板41沿原路返回，准备下一个推签动作，这样插签机构40完成了一次插签过程；

其中，为了防止软固形物料从成型模具31的型腔316中抛出，在0°～60°的转动过程中，滚子322运动至紧固位移S4处，促使推杆323沿轴线向右运动，通过U型构件325和拨动件314使活动模312相对固定模311逆时针转过一定角度，成型模具31达到夹紧状态P4，将软固形物夹紧；由60°转至90°的过程中，成型模具31保持夹紧状态P4不变；

3、在槽轮机构10的作用下，成型模具31随滚筒20由插签位置W2依次转至落料位置W3和空料位置W4，成型模具31相应地由夹紧状态P4变换到落料状态P2、最大角度状态P1和加料状态P3；软固形物串在重力的作用下，从成型模具31中滑出掉入滚筒20下方的物料箱中；

在90°～150°～180°的范围内，其中在90°～150°的过程中，成型模具31保持之前的夹紧状态P4，以防止软固形物从型腔316中脱出；在150°～180°的过程中，在弹簧327的弹力作用下，推杆323迅速通过U型构件325拨动拨动件314，使成型模具31相应地由夹紧状态P4快速变换到落料状态P2，相应的整个过程中成型模具31由插签位置W2转至落料位置W3；

在180°～210°～270°的范围内，其中在180°～210°的过程中，成型模具31相应地由落料状态P2快速变换到最大角度状态P1；随后在210°～270°的过程中，成型模具31由最大角度状态P1变换到加料状态P3，相应的整个过程中成型模具31由落料位置W3转至空料位置W4；

之后，成型模具31保持加料状态P3随滚筒20继续转过90°回到加料位置W1，准备下一阶段的加料。

本发明实现了规模化流水生产，代替了人工作业，提高了软固形物穿串生产效率。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种多工位软固形物成型装置，其特征在于：

包括槽轮机构、滚筒和成型单元，该槽轮机构通过主轴与该滚筒相连接，该滚筒上安装该成型单元，该成型单元具有配合该槽轮机构的间歇动作而闭合容纳软固形物以及张开加料和落料的型腔；所述成型单元包括成型模具和开合组件，该成型模具包括活动连接的固定模和活动模，该固定模设在所述滚筒上，该活动模通过销轴与该固定模相连，该活动模与该开合组件形成活动连接，该开合组件控制所述型腔的开合；所述开合组件包括沟槽凸轮，沟槽凸轮套在所述主轴上并固定在软固形物成型装置的基座上，该沟槽凸轮具有用以沿轴向推动所述型腔对应开合的沟槽面。

2.如权利要求1所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：

所述槽轮机构为间歇运动机构，包括缺口圆盘状的主动拨盘和从动槽轮，该槽轮机构为四槽的90度槽轮机构并由交流电机通过减速器提供动力，该减速器的输出轴与该主动拨盘通过皮带传动连接，该主动拨盘与该从动槽轮对应传动配合，该从动槽轮通过平键安装在所述主轴上，所述成型单元设置在所述滚筒的旋转面上。

3.如权利要求2所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：所述成型单元为两个以上，所述成型单元沿所述滚筒的轴向或径向设置，各型腔分别沿所述滚筒的径向延伸。

4.如权利要求2所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：所述开合组件还包括滚子、推杆和U型构件；以所述主轴安装该沟槽凸轮和所述从动槽轮的两端分别为左端和右端，该推杆的左端通过安装该滚子而与该沟槽面呈滚动式的弹性抵接，该推杆以能沿轴线方向带动该U型构件的方式与所述滚筒同轴转动；各活动模上分别设有用以转动而开合所述型腔的拨动件，各拨动件分别与该U型构件对应配合。

5.如权利要求4所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：所述开合组件还包括活动板、挡板、弹簧、滑杆和光杆，所述推杆的右端部连接该活动板，该活动板上设置所述U型构件；该活动板的上端部向上凸出并设有轴线方向延伸的光杆孔，所述滚筒的两侧分别设有端板，该光杆穿过该光杆孔后两端分别固定在滚筒两侧的各端板上；该挡板设在该活动板的右端部，该滑杆上套设该弹簧，该滑杆的左端部与该活动板的右端部连接，该滑杆的右端部穿设在所述滚筒右侧的端板上；该弹簧的两自由端分别抵顶在该挡板和所述滚筒右侧的端板上。

6.如权利要求5所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：

所述滚筒两侧的端板上设有4个插板槽，各插板槽间隔90度角，且相邻的两个插板槽的槽口延伸方向相互垂直，相对的两个插板槽的槽口延伸方向相互平行，各插板槽内分别安装有固定板，所述固定模通过L型构件与该固定板相连接；

所述活动模相对于固定模的转动对应构成所述型腔的最大转角状态、落料状态、加料状态和夹紧状态；以所述沟槽凸轮的底面为基准面，以竖直方向加料时所述沟槽面所对应的位置为起始位置，所述滚子沿所述沟槽面滚动而在轴线上的位移量分别对应最大转角位移、落料位移、加料位移和紧固位移；其中：

最大转角状态、落料状态、加料状态和夹紧状态分别对应最大转角位移、落料位移、加料位移和紧固位移；

所述滚子沿所述沟槽面由60°滚动至150°的角度范围对应该紧固位移；

所述滚子沿所述沟槽面滚至180°时对应该落料位移；

所述滚子沿所述沟槽面滚至210°时对应该最大转角位移；

所述滚子沿所述沟槽面由270°滚动至360°的角度范围对应该加料位移。

7.如权利要求6所述的多工位软固形物成型装置，其特征在于：所述型腔由所述加料状态到所述夹紧状态的容积变化率为15%≤δ≤25%。

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