CN104664576A - 自动包粽子的机器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了自动包粽子的机器，它是应用现代机电一体化技术，通过各种不同的机械装置，电子技术和气动技术，实现从叶子铺平开始经过叶子折叠、馅料装入、粽叶封口、扎线以及打结等工艺流水完成。总体设备包括：带有活塞和料斗的送料机、带有调角和折叠功能的送叶机、带有护叶和折叶功能的二次折叶器、带有三个托爪的固定器、带有弹性的收边器、带有折叶功能的压叶器、带有高压吹气和真空吸进功能的绕线器、带有鳄鱼夹头的吸进功能的线头器、带有角度控制功能的旋转平台、具有二维运动功能的绕线上护罩、带有蛇头拐的打结机等。

Description

自动包粽子的机器

1.技术领域

本发明设计了自动包粽子的机器，其可以代替现在粽子生产过程中的人工，实现粽子生产的自动化，减轻劳动力的依赖性，可以大大减轻粽子生产过程中劳动强度，显著提高劳动生产率，促进社会自动化水平的进步和提高。

2.背景技术

当前粽子行业的生产中的包裹工艺基本处于手工状态，使得粽子生产始终形成劳动力密集型产业，劳动强度极大，技术要求很高，严重影响行业的发展。另一方面，随着电子技术，机械技术的高速发展，通过机电一体化技术可以使得大量的手工工作得以解放，一方面可以减轻劳动强度，另一方面可以提高生产效率。

3.发明内容

本发明应用现代机电一体化技术，通过各种不同的机械装置，电子技术和气动技术，实现从叶子铺平开始经过叶子折叠、馅料装入、粽叶封口、扎线以及打结等工艺流水完成。总体设备如图1所示。

图1中的1为送馅料的送料机，送料机的下端为料仓、形状与粽子外型、尺寸相同，为空心体，内装馅料、图2中的1。料仓壁由三片金属叶瓣片或其它类似材料的片状物组成，每片尺寸均与粽子某一个面相同。叶瓣为易变形性质，即不能太厚，要能弯曲，便于将馅料从中抽出。料仓上面为三角形送料管，送料管的为空心管(图2中的2)，管内有三角形活塞(图2中3)用以将料管内的馅料推向料斗(待后述)。管道壁上有若干个开口，用于向管道中填充馅料。图2中的4和5即为馅料派送机构，可以派送两种不同的馅料，适用于目前大多数粽子馅料。当送料机处于上位的时候，由馅料派送机构向送料管到派送馅料，馅料将掉落在料斗之中。

图1中2为送叶机，送叶机由双瓣托盘、折叠机构、调角器滑台和一个导轨组成，图3所示。双瓣托盘可以通过折叠机构进行开合控制，用以改变两瓣之间的角度，它们被一起放在调角器上，并安装在滑台上。双瓣托盘通过调角器调至水平位置，此时可以按照要求将粽叶摆放好。当送料管将馅料送到指定位置时，通过滑台将把双瓣托盘送至料斗的对称棱角边上。此时启动调角器，双瓣托盘将倾斜一定角度，并与料斗的对称棱角线相碰并相互压紧。启动折叠机构，使得双瓣托盘折叠，并将粽叶推向粽型料斗的外表面，实现一次折叶，完成了粽子的两个外表面的包裹目的。

图1中的3为二次折叶器，图4所示，由两平片通过铰链链接，控制两片之间的角度，用于将经过一次折叶之后的粽叶向后侧面折叠，实现二次折叶。二次折叶器分为左右两个，它们方向相反，尺寸相同，形状对称。图4为二次折叶器，其尺寸和角度与料斗的对应棱角的尺寸和角度相同。

图4中的1用于折叶时保护一次折叶已经包裹完成的粽叶，图4中的2用于向后侧折叶。图5为右侧二次折叶器到位的示意图。

图1中的4为粽子固定器，用于将粽子托住，由三个托爪组成，托爪形状可以使圆形或三角形，如图6所示。粽子固定器相当于一只手的三个指头，捏住粽子的一只角将托住。

二次折叶过程中，由于粽叶产生交叉，容易造成粽叶相互干涉，所以两个二次折叶器动作上要有时间差，而且先折叶的一侧需要抬起，以便后折叶的另一侧将叶子压下。

在这个时间差的空隙中，粽叶可能会弹回。此时启动后侧托爪，作用于二次折叶器的缺口位置(图4中的3或图5中的1)。

后托爪到位时可以将先行折叶的折叶片收回，此时粽叶被托爪支撑住。

启动另一侧二次折叶器，将折叶片压到40-50度的时候将后托爪收起，然后继续压下，到达75-85度的时候，后托爪再次压下(也可以不压下，后续工序再压)。此时料斗处于图7状态。粽叶将处于交叉朝上的状态，此时料斗处于三面包裹粽叶状态，后外表面由左侧二次折叶器的折叶片和托爪支撑，前右面由右侧二次折叶器的护叶片支撑。启动图8中的1，推动活塞将送料管内的馅料彻底推到料斗内，活塞的底面和图1中粽子进料口的平行，尺寸相等，将预先放入的料压入料斗，并按照需要加压。因此时料斗处于三面支撑保护，所以料斗的软片不会变形或损坏。

将活塞推杆定位，拔起送料管将送料管连同料斗一起拔出。拔出过程中，料斗的三片叶瓣将逐步变形并从活塞与护叶器的缝隙中抽出，从而将馅料原封不动的留在粽叶里面。由于粽叶外面有一对护叶器，所以此时粽叶不会有破损，馅料也是稳固的。送料管拔出之后，撤走拔出活塞杆。

图1中的5为收边器，形如图9所示。收边器用于将高出护叶器的粽叶边缘内压确保粽叶只能内包。收边器依靠收边压板的内圆角将粽叶边缘导引向内侧，并适当下压。收边器的压板表面始终与粽子的上表面平行。其运动方向与该平面成一夹角，从而确保具有前推和下压的同时作用。收边器到位之后工艺状态如图10所示。

图1中的6为压叶器，形如图11所示，由三片物片组成，其中外侧两片(图11中的1和2)可以转动。中间一片图11中的3的尺寸比粽子的进料口略大一点。压叶器推出来的时候三片在一个平面上，正好与粽子的进料口处于平行状态。推出轨迹有一定的夹角，使得推出过程中不断下压，将全部粽叶推倒并下压。在下压过程中，收边器逐步抽出。为了便于抽出，收边器推杆(图9中的2)应该具有一定的软性或者弹性。

收边器全部抽出之后，压叶器的两侧压叶片将一起下压，直到将粽叶压到贴紧为止。此时粽叶的将整个粽子包裹严密。

将左右二次折叶器顺着粽子前外表面的方向，向后抽出。同时将粽子固定器的另外两个托爪升起，他们将托住粽子的前左外表面和前右外表面的粽叶，将粽叶压住并将粽子支撑住.此时工艺状态如图12所示。

粽子固定器到位之后粽叶全部由三个托爪支撑，撤掉压叶器。此时工艺状态如图13。

图1中的7为绕线器，如图14。绕线器由两个主要部分组成，一是绕线管，二是旋转轴。绕线管是一根曲管，连接擀压气源，内穿细绳，用于捆绑粽子。开始的时候，细绳用高压气体从管子里面送出。旋转轴用于产生转动，使得绕线管内出来的细绳能够缠绕在粽子的两个角之间，如图15所示。

图1中的8为线头器，用于将绕线器吹出的绳子头抓住，其主要组成如图16所示。图16中的1为真空吸管，可以将绕线器吹出的绳子头吸过来，由图16中的2将其夹住。便于绕线器开始绕线。绕线时通过控制绕线曲管内的空气压力可以改变绕线的松紧程度，必要时可以采用负压绕线或阻力放线。

图1中的9为旋转平台，它支撑着固定器，如图17所示。通过转动旋转平台，可以将不同的位置提供给绕线器绕线，实现上三个角任意两个角的捆绑。

图1中的10为底托器，用于将粽子的下角托住。如图18所示，其形状正好将粽子的下角包裹并托住。底托器固定在旋转平太上，并可实现上下的运动。

图1中的11为绕线上护罩，其作用是当三个托爪撤离的时候将粽子的上面固定住。上护罩的形状比较特殊，如图19所示。图中锥面的尺寸取决于粽子的大小，做到正好将粽子的最高两个角压住并与锥面相接触为好。锥面的锥度不宜过大。上护罩固定于一个滑台上，利用滑台送入中心位置，再通过升降机构下压。

当上面的三个角之间的绳子绕完之后，将绕线上护罩压向粽子的上外表面，同时将底托器升起，将粽子夹持与底托器与上护罩之间。将绕线曲管的出口置于粽子的腰部，转动旋转平台，实现的粽子要部的绕线。通过摆动绕线曲管的位置，可以改变绕线的位置。

将三个托爪全部合拢，夹住粽子，将绕线上护罩撤离，将绕线曲管的出口置于粽子上外表面的上方，等待打结机接线头。

图1中的12为打结机，用于将绑粽子的绳子打结。打结机由几个部分组成：具有双导轨的微型滑台、装在滑台上的左右抓线器、可以螺旋进动的蛇头拐、打结压结板，图20所示。

打结机未使用时吊在吊轨上，进入工艺状态时由推杆推出，使得压结板到达粽子的上方。移动右抓线器，应用钩子将绕线曲管出口的绳子勾住，并向另一侧拖动。拖动将产生一定的束紧力，起到将绳子拉紧的作用。调整曲管的负压，可以改变拉力大小。

拖动到一定位置时，由左抓线器加持，并启动切线刀(图1中的13)，实行飞刀断线。切管是会留出一段线头，飞断线工艺状态如图22所示。断线位置根据需要的线头长度确定。

断线之后线头将由左抓线器利用负压吸附原理抓取，并夹持。

另一方面，通过改变蛇头拐的转动角度，使得蛇头拐能够从线头器处接过线头(图23)。这个工艺过程中需要从线头器吸管内吹出高压气体，而让蛇头拐吸气。

至此，两个线头都转到打结机上面了。

推动蛇头拐，并转动，可以使得蛇头绕过左抓线器上那个绷紧的线头，如图24所示。可以多绕几圈，打结更牢固。绕过之后，移动右抓线器使其与蛇头拐的出口对齐，把多余的线头吹出，同时启动右抓线器的负压吸附功能，将线头接住。把压结器转到正上方，并下压从而使得头结打实(人工打结也需要用手指压住)。

调整蛇头拐位置，将左抓线器的线头转给蛇头拐，把右抓线器的线头交给左抓线器，，如图25。这样就可以重复图24的工艺过程。

转动压结器转轴，将压结板顺着平面方向旋转方式抽出，应用左抓线器和右抓线器逐步将两个线头拉紧，直到压结板全部退出，拉紧即成死结。

退下底托器、打开固定器大三个托爪、移出打结机、松开打结机左右抓线器的夹子，粽子将自动脱落。

此时送料机将已经完成填料、送叶机上的粽叶已经应该已经摆好，下一个循环可以开始了。

4.附图说明

图1整机布置以及目标粽子形状

图2送料机及其料斗

图3送叶机结构与原理

图4二次折叶器结构

图5二次折叶器工作原理

图6固定器之托爪结构

图7固定器托爪工作原理

图8推料活塞工作原理

图9收边器结构

图10收边器工作状态

图11压叶器结构

图12压叶器工作原理

图13托抓工作状态

图14绕线器结构

图15绕线器绕线原理

图16线头器

图17固定器转盘

图18底托器

图19绕线上护罩工作原理

图20打结机

图21打结机启动位置

图22断线刀工作原理

图23蛇头拐从线头器接线头

图24蛇头拐穿线原理

图25压结板应用原理

5.具体实施方式

图1中的送料机1，采用气缸实现上下运动，通过限位开关可以控制推动的位置。

图1中的送叶机2，采用气缸推动，调角器和折叠机构均采用气缸推动，并采用限位开关确定预设位置。

图1中的二次折叶器3，采用气缸推出，从折叠的双叶托盘边上切入，直到与料斗的外表面相贴合，并采用小气缸调整折页片的角度。

图1中的固定器4三个托爪采用，气缸推动，通过限位开关可以控制推动的位置。

图8中的活塞，采用气缸推动，通过限位开关可以控制推动的位置。

图1中的收边器5，采用气缸推动，通过限位开关可以控制推动的位置。图9中的弹性杆1采用金属薄片做成。

图1中的压叶器6，采用推动，通过限位开关可以控制推动的位置。图11中的折叶板采用小汽缸调整角度，通过限位开关可以控制推动的位置。

图1中的绕线器7，采用气缸前后推动，通过设置多个限位开关控制推动的位置；采用步进电机实现转轴的转动，通过限位开关确定零位，并从而准确控制绕线曲管(图14中的1)的角度。

图1中的线头器8，采用气缸推动，需要之时推出，不用之时退后，通过限位开关可以控制推动的位置。采用真空发生器为其提供负压，便以吸入线头。线头器的夹子(图16中的2)采用电磁铁控制。

图1中的旋转平台9，采用伺服电机驱动，通过限位开关确定零位，并从而准确控制其转动角度，便以将固定的角度精确控制，使得绕线工艺可靠进行。

图1中的底托器10，采用气缸推动，采用力传感器控制到位与否。

图1中的绕线上护罩11，安装于二维平台上：采用气缸推动进出，通过限位开关可以控制的位置；采用气缸推动上下，采用力传感器控制到位与否。图19中的自由转轴采用推力轴承和向心球轴承支撑。

图1中的打结机12，采用气缸移动，通过限位开关可以控制推动的位置。

图1中的飞刀13，采用高速气缸快速飞出并立即退回。

图12中的左右抓线器，采用气缸前后推动，通过设置多个限位开关控制推动的位置。

图12中的蛇头拐，采用电机+丝杆机构控制其前后运动，通过限位开关确定零位。

图12中的蛇头拐旋转轴，采用电机控制其转角，通过限位开关确定零位。

图12中的拉压执行器，采用气缸结构，通过限位开关可以控制推动的位置。

图12中的压线板压线滑块，采用气缸推动，通过限位开关可以控制推动的位置。

图12中的压线板压线滑块，采用气缸推动，可以实现对压结板得控制，通过限位开关可以控制推动的位置。

Claims (10)

1.自动包粽子的机器可以实现从平整的叶子开始，实现从叶子铺平开始经过叶子折叠、馅料装入、粽叶封口、扎线以及打结等工艺流水，直到把粽子包好，出来的粽子形状为空间四角形，其特征是包括：带有活塞和料斗的送料机、带有调角和折叠功能的送叶机、带有护叶和折叶功能的二次折叶器、带有三个托爪的固定器、带有弹性的收边器、带有折叶功能的压叶器、带有高压吹气和真空吸进功能的绕线器、带有鳄鱼夹头的吸线功能的线头器、带有角度控制功能的旋转平台、具有二维运动功能的绕线上护罩、带有蛇头拐的打结机等。

2.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：送料机包含可以独立上下运动的送料管和送料活塞，以及形状与粽子外形相近的料斗；料斗壁由由三个壁面构成，三个壁面就是三片易于变形的独立薄片，利用其弹性变形能力，通过活塞挤压料斗里面的粽子馅料，进而挤压壁面，则壁面可以像花瓣绽开一样闭合的，从而将馅料挤出。

3.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：送叶机具有一个双瓣托盘，用于摆放待用粽叶，托盘具有调角功能，可以改变角度，使得平摆的粽叶产生倾斜直至与料斗的棱角想贴合。

4.根据权利要求3所述的自动包粽子的机器，其特征在于：送叶机的双瓣托盘具有闭合功能，通过这个闭合，直接将粽叶包裹在送料机料斗的壁面外侧。

5.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：二次折叶器带有带有一个护叶板和一个折叶板，用于将粽叶向后折弯，并将送料机料斗的三个壁面全部围住，便于送料管连同料斗的抽出。

6.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：固定器由三个托爪组成，用于压住可能弹起的粽叶，并可以用于抓取粽子的整体。

7.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：压叶器由压叶板和两片折叶板组成，其作用是将上翘的粽叶尾端压向粽子外表面。

8.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：线头器带有真空吸管和夹持器。

9.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：绕线器由曲管和绕线转动轴组成。

10.根据权利要求1所述的自动包粽子的机器，其特征在于：打结机带有形似蛇头的穿线机构。