CN107186764A - 一种食材切片生产线及其切片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食材切片生产线及其切片方法，包括送料机构、数据采集机构、切片机构、出料机构、环状输送带和控制系统，环状输送带沿环线均匀设置多个砧板，环状输送带沿环线上按砧板位置分为多个工位，每次转动一个工位，所述切片机构包括第一门形支架、切刀组件和压料组件，切刀组件包括刀片固定板、刀片和刀片驱动气缸，所述刀片驱动气缸固定在第一门形支架门框的中部，其活塞的端部与刀片固定板可拆卸固定，所述压料组件包括压料板和压料驱动气缸，切片方法包括送料、数据采集、切片、卸料等步骤。本发明可对任意食材进行不间断的切片操作，使生产连续、加工通用，可大大提高食品加工的效率和质量，并有利于大幅降低生产投入和使用成本。

Description

一种食材切片生产线及其切片方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种食材加工设备和方法，具体涉及一种食材切片生产线及其切片方法。

背景技术

随着人们生活水平的大幅改善，对食品产业提出了更高的要求，出现越来越多的食品加工设备，为帮助食品产业的快速发展和产业升级提供了帮助。

切片工序是食品加工最重要的工序，切片速度及均匀性需要靠切片工人的经验来控制，且一不小心还可能切到手指易发安全事故。然而现有食品加工设备中很少涉及切片工序，而片状食品如薯片、糕点、水果等又大量存在。同时，现有少量的切片设备往往只能对单一食材进行切片，无法针对所有食材进行，因此，其通用性差、使用成本高。

针对上述问题，有必要研发出一种切片生产线及其方法，其通用性强，可对任意食材进行切片，可大大提高食品加工效率和质量，将切片工人从繁重的切片工作中解放出来。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种食材切片生产线及其切片方法，以解决现有技术存在的通用性差、加工质量差和成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种食材切片生产线，其特征在于：包括送料机构、数据采集机构、切片机构、出料机构、环状输送带和控制系统，所述环状输送带沿环线均匀设置多个砧板，所述环状输送带沿环线上的砧板形成多个均匀分布的工位，所述环状输送带通过驱动机构间歇式脉冲转动，每次转动一个工位，所述送料机构、数据采集机构和切片机构按顺序设置在环状输送带的三个工位上，所述送料机构为皮带送料机构，用于将食材输送到该工位的砧板上，所述数据采集机构用于采集该工位的砧板上食材的尺寸信息，并将食材的尺寸信息传递给控制系统，所述切片机构用于对食材进行切片，所述出料机构用于对经过切片机构切片后的食材进行搬离砧板出料，所述控制系统根据接收到的食材的尺寸信息控制切片机构对食材进行切片、以及出料机构对切片好的食材下料。

作为改进，所述切片机构包括横跨环状输送带内外两侧的第一门形支架、以及设置在第一门形支架上的切刀组件和压料组件，所述切刀组件包括刀片固定板、刀片和刀片驱动气缸，所述刀片驱动气缸固定安装在第一门形支架门框的中部，刀片驱动气缸的活塞端部与刀片固定板可拆卸固定相连，所述刀片有多个，且在刀片固定板下方呈等距分布，所述压料组件包括压料板和压料驱动气缸，所述压料驱动气缸设置多个，多个压料驱动气缸对称的设置于刀片驱动气缸四周的第一门形支架上，多个压料驱动气缸活塞自由穿过刀片固定板与与压料板可拆卸固定相连，所述压料板上也设有供刀片自由穿过的刀片过孔，所述刀片固定板上设有与压料驱动气缸的活塞对应的活塞过孔，与切刀组件正对的环状输送带下方设有对砧板支撑的切片支撑座，所述刀片驱动气缸和压料驱动气缸均通过控制系统控制启动和行程大小。

作为改进，所述送料机构包括来料输送带、第二门形支架、以及设置在第二门形支架顶部的进料口，所述第二门形支架也设置在环状输送带上相应工位处两侧上方，所述来料输送带设于进料口的上方。

作为改进，所述送料机构的进料口上设有调节大小的调节门。

作为改进，所述调节门包括设于第二门形支架顶部的滑道和设于滑道内自由滑动的门板，所述门板上还设有能将门板和滑道相对固定的调节螺栓。

作为改进，所述数据采集机构包括动态扫瞄仪和摄像头，所述控制系统包括处理器和分别控制刀片驱动气缸、压料驱动气缸的电磁阀，所述动态扫瞄仪和摄像头采集信号传递给处理器，处理器通过电磁阀分别控制刀片驱动气缸和压料驱动气缸动作。

作为改进，所述动态扫瞄仪通过第三门形支架固定在环状输送带的上方，且位于切片机构的前一个工位处，所述摄像头设置于第一门形支架的入口处，所述刀片与刀片过孔间隙配合，所述压料驱动气缸的活塞与刀片固定板上的活塞过孔过渡配合。

作为改进，所述压料板上任意两相邻的刀片过孔之间设置有压紧针。

作为改进，所述出料机构设于切片机构侧面，出料机构包括接料电机和接料手，所述接料电机固定在环状输送带外侧，所述接料手包括一体设置的接料盘和接料臂，所述接料臂垂直固定在接料电机的主轴上，接料盘在接料电机的旋转作用下，旋入或旋出第一门形支架，所述接料臂为可带动接料盘翻转的机械臂。

为达到上述目的，本发明采用如下另一种技术方案：

一种利用食材切片生产线的切片方法，其特征在于，该切片方法包括以下步骤：

1)送料：通过送料机构将食材置于相应工位的砧板上；

2)数据采集：通过动态扫瞄仪对移动食材进行动态扫瞄，处理器经过计算得到食材的尺寸，并生成对电磁阀的调节信息和切刀组件及压料组件控制程序；

3)切片：通过摄像头对移动食材的实时监控，当有食材的砧板到达切片工位时，处理器发出指令，压料组件、切刀组件先后或同时完成压料及切片操作，之后压料组件和切刀组件同时退回带动切片离开砧板；

4)卸料：压料组件停止工作，切刀组件继续上行，切片在重力作用下离开切刀掉落于接料盘上；

5)出料：在卸料前启动接料电机，接料电机通过接料手臂带动接料盘移动到切片的下方，卸料后，通过手臂带动接料盘移出第一门形支架，完成一次完整的进料、切片和出料动作，之后环状输送带每次旋转一个工位，然后按照上述步骤2至步骤5循环切片。

本发明的有益效果在于：

1、通过压料板及压紧针的组合固定方式，提高了固定效果，利于提高切片质量；

2、通过压紧针和切刀与切片之间的结合力可以将切片带离输送带，可减少切片时间，为实现在线切片提供可能；

3、通过对压紧针、切刀的组合应用，可实现在线卸料；

4、通过对切刀组件和压料组件独立控制，可避免刀片运动引起压料板运动造成对食材的的损坏，保护了食材的完整性；

5、通过在线出料，可节省传统生产方法需要单独设置出料工序的操作时间，利于提高工作效率；

6、将活塞用作导向柱，在完成升降驱动的同时，还保证了切削精度；

7、通过同时完成压料及切片操作，使切片过程更短，利于减少输送带移动对切片产生横向牵拉影响，从而进一步提高切片质量和切片效率。

总之，本发明通过送料机构、切片机构、出料机构和环状输送带的组合运用，可对任意食材进行不间断的切片操作，使生产连续、加工通用，可大大提高食品加工的效率和质量，并有利于大幅降低生产投入和使用成本。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明食材切片生产线结构示意图。

图2为送料机构的结构示意图。

图3为动态扫瞄仪的布置示意图。

图4为切片机构的结构示意图。

图5为切刀组件的结构示意图。

图6为图5的仰视图。

图7为压料组件的结构示意图。

图8为图7的仰视图。

图9为本发明切片方法第一实施例的压料示意图。

图10为本发明切片方法第一实施例的切片示意图。

图11为本发明切片方法第一实施例的卸料示意图。

图12为本发明切片方法第一实施例的出料示意图。

附图标记说明：

1-切片机构，2-数据采集机构，3-出料机构，4-环状输送带，5-送料机构，101-第一门形支架，102-刀片固定板，103-刀片，104-刀片驱动气缸，105-压紧针，106-压料板，107-压料驱动气缸，108-刀片过孔，109-活塞过孔，110-切片支撑座，201-动态扫瞄仪，202-摄像头，203-第三门形支架，301-接料电机，302-接料盘，303-接料臂，401-砧板，501-来料输送带，502-第二门形支架，503-进料口，504-滑道，505-门板，506-调节螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，本实施例中的一种食材切片生产线，包括数据采集机构2、环状输送带4、送料机构5、切片机构1、出料机构3、控制系统和切片支撑座110，所述环状输送带4沿环线均匀设置多个砧板401，所述环状输送带4沿环线上均匀分布的砧板401形成多个均匀分布的工位，环状输送带4通过驱动机构间歇式脉冲转动，环状输送带4每次转动一个工位，环状输送带4顺次穿过送料机构5、数据采集机构2、切片机构1和出料机构3，切片支撑座110设置在切片机构1的正下方，对环状输送带4上的砧板401形成支撑，可进行切片操作：

具体的，如图4-8所示，切片机构1包括第一门形支架101、切刀组件和压料组件，第一门形支架101横跨环状输送带4两侧，其中，切刀组件包括刀片固定板102、固定在刀片固定板102上多个呈等距分布的刀片103和固定在第一门形支架101上的刀片驱动气缸104，刀片驱动气缸104固定在第一门形支架101门框的中部，刀片驱动气缸104活塞的端部与刀片固定板102可拆卸固定；压料组件包括压料板106和压料驱动气缸107，压料驱动气缸107可设置多个，最好是2个或4个，本实施例优选为4个，且两两对称设置在第一门形支架101上的两侧，即刀片驱动气缸104的两侧，可对刀片驱动气缸104形成避让，使刀片驱动和压料驱动相互独立，所有压料驱动气缸107的活塞均穿过刀片固定板102上的活塞过孔109，与压料板106通过螺栓或螺钉可拆卸的固定相连，同时，在压料板106上设置有刀片过孔108，刀片过孔108与刀片103一一对应设置，活塞过孔109与压料驱动气缸107的活塞一一对应设置，该方式使得切刀组件和压料组件相互独立运行，可避免刀片103运动引起压料板106运动造成对食材的的损坏；

如图2所示，送料机构5包括来料输送带501、第二门形支架502、设置在第二门形支架502上的进料口503，来料输送带501设置于进料口503的上方，方便对进料口503放料，为提高对不同规格食材的适应性，进料口503的长度设置为任意食材可通过的长度，而宽度为可调，具体的，在进料口503一个长度侧边上设置调节门，本实施例的调节门包括设置在第二门形支架502上的滑道504和可在滑道504上自由滑动的门板505，所述门板505上还设有能将门板505和滑道504相对固定的调节螺栓506，通过拧动调节螺栓506可将门板505与滑动相对固定或者松开，松开时，在滑道504上滑动门板505，对进料口503宽度进行调节，以适应食材的宽度，保证对任意食材的通过性和适应性，然后拧紧调节螺栓506将门板505和滑道504相对固定，即将进料口503大小固定。

如图1所示，出料机构3包括接料电机301和接料手，接料电机301固定在环状输送带4的一侧，接料手包括一体设置的接料盘302和接料臂303，接料臂303垂直固定在接料电机301主轴上，接料盘302在接料电机301的旋转作用下，旋入或旋出第三门形支架203，将食材切片送出，所述接料臂303为可带动接料盘302翻转的机械臂。通过对切片在线送出，可节省传统生产方法需要单独设置送料工序的操作时间，利于提高工作效率。

所述数据采集机构2包括动态扫瞄仪201和摄像头202，所述控制系统包括处理器和分别控制刀片驱动气缸104、压料驱动气缸107的电磁阀，所述动态扫瞄仪201和摄像头202采集信号传递给处理器，处理器通过电磁阀分别控制刀片驱动气缸104和压料驱动气缸107动作，处理器通过电磁阀分别控制刀片驱动气缸104和压料驱动气缸107的运行，本实施例中，如图3所示，将动态扫瞄仪201固定在一位于切片机构1前一个工位的第三门形支架203上，且使其位于环状输送带4的上方，摄像头202设置于第一门形支架101的入口处，利于处理器对信息的接收和及时，给出准确的调节信息和控制程序。

作为本实施例的改进，刀片103与刀片过孔108间隙配合，使得刀片103无阻碍通过压料板106，减少切削阻力，压料驱动气缸107的活塞与活塞过孔109过渡配合，使活塞与活塞过孔109之间的间隙相对较小，其配合水平得到提高，使活塞类似于导向柱，完成升降功能的同时，也保证了切削精度。

作为本实施例的改进，如图7、8所示，压料板106上任意两相邻刀片过孔108之间设置有压紧针105，压紧针105直径小于切片的厚度，当压料板106与食材压紧接触时，压紧针105刺入食材形成固定，同时，当切片完成后，在压紧针105与食材切片之间结合力、以及刀片103与食材切片之间结合力共同作用下，通过控制系统控制刀片驱动气缸104和压料驱动气缸107同时以相同速度回缩，被切后的食材随压料板106一起离开砧板401，然后通过出料机构3的接料电机301带动接料盘302运动至食材下方，这时通过控制系统控制压料驱动气缸107停止回缩，刀片驱动气缸104继续回缩，刀片103脱离食材后，由于压紧针105直径很小，压紧针105与被切后食材之间的结合力小于切片的重力，因此，当刀片103离开切片时，切片在重力作用下会脱出压紧针105，落入下方的接料盘302，被接料电机301带走，实现出料。

使用上述食材切片生产线的切片方法

实施例一、以生产马铃薯片为例，具体包括包括以下步骤：

1)送料：通过第二门形支架502上的调节门调节与马铃薯相匹配的进料口503宽度，单个马铃薯通过进料口503进入并置于砧板401上；

2)数据采集及处理：通过动态扫瞄仪201对移动马铃薯进行动态扫瞄，处理器经过计算得到马铃薯的长度和高度值，生成对各电磁阀的调节信息，同时还通过环状输送带4上工位转动的脉冲运动时间计算出压料及切片的初始时间和结束时间，并生成切片控制程序，进一步生成出料控制程序；

3)切片：通过摄像头202对移动马铃薯的实时监控，当有马铃薯的砧板401到达切片工位时、且此时刻与程序中初始时间相吻合时，切片控制程序启动，当到达切片工位的砧板401上没有马铃薯即空的砧板401时(比如该砧板401位于送料机构5工位时，送料失败，或者其他各种因素导致，砧板401上无食材)，不启动切片控制程序；切片控制程序启动后，压料组件先完成压料操作，切刀组件后完成切片操作，即先是压料驱动气缸107带动压料板106下行压入马铃薯，然后是刀片驱动气缸104带动刀片103下行对马铃薯进行切片，如图10所示，切片之后，刀片驱动气缸104和压料驱动气缸107同时退回，通过刀片103和压紧针105带动被切后的马铃薯切片离开环状输送带4上的砧板401，如图11所示；

具体的压料过程如图9所示，首先通过压料板106对马铃薯进行正面的预固定，然后通过压紧针105刺入马铃薯内限制马铃薯的侧向位移和旋转，从而实现对马铃薯的全面固定；

4)卸料：压料组件停止工作，切刀组件继续上行，刀片驱动气缸104带动刀片103离开被切后的马铃薯切片，马铃薯切片在重力作用下离开压紧针105掉落入接料盘302上，如图12所示；

5)出料：出料控制程序启动，接料电机301形开始工作，在卸料前接料电机301通过接料臂303带动接料盘302移动到马铃薯切片下方，卸料后，接料手随电机主轴旋转，将接料盘302移出第一门形支架101，完成出料，如图1、12所示。

本实施例相对于现有技术存在以下优点：

1、通过压料板106及压紧针105的组合固定方式，提高了固定效果，利于提高切片质量；

2、通过压紧针105和切刀与切片之间的结合力可以将切片带离输送带，可减少切片时间，为实现在线切片提供可能；

3、通过对压紧针105、切刀的组合应用，可实现在线卸料；

4、通过对切刀组件和压料组件独立控制，可避免刀片103运动引起压料板106运动造成对马铃薯的的损坏，保护了马铃薯的完整性；

5、通过在线送料，可节省传统生产方法需要单独设置送料工序的操作时间，利于提高工作效率；

6、将活塞用作导向柱，在完成升降驱动的同时，还保证了切削精度；

总之，本实施例通过送料机构5、切片机构1、出料机构3和环状输送带4的组合运用，可对任意马铃薯进行不间断的切片操作，使生产连续、加工通用，可大大提高食品加工的效率和质量，并有利于大幅降低生产投入和使用成本。

实施例二、以生产红薯片为例，包括以下步骤：

1)送料：首先根据不同规格的红薯，通过第二门形支架502上的调节门调节与红薯相匹配的进料口503宽度，然后红薯通过进料口503进入并放置于送料机构5工位的砧板401上；

2)数据采集及处理：通过动态扫瞄仪201对移动红薯进行动态扫瞄，处理器经过计算得到红薯的长度和宽度值，生成对电磁阀的调节信息，同时，还通过环状输送带4上工位转动的脉冲运动时间计算出压料及切片的初始时间和结束时间，并生成切片控制程序，进一步生成出料控制程序；

3)切片：通过摄像头202对移动红薯的实时监控，当有红薯的砧板401到达切片工位时、且此时刻与程序中初始时间相吻合时，切片控制程序启动，当到达切片工位的砧板401上没有红薯即空的砧板401时(比如该砧板401位于送料机构5工位时，送料失败，或者其他各种因素导致，砧板401上无食材)，不启动切片控制程序；切片控制程序启动后，压料组件与切刀组件同时完成压料及切片操作，即压料驱动气缸107和刀片驱动气缸104同时带动压料板106和刀片103下行对红薯进行压料并切片之后，压料组件与切刀组件同时退回，通过刀片103和压紧针105带动被切后的红薯切片离开环状输送带4上的砧板401；

具体的压料操作为：通过压料板106对红薯进行正面的预固定，然后通过压紧针105刺入红薯内限制红薯的侧向位移和旋转，从而实现对红薯的全面固定；

4)卸料：压料组件停止工作，切刀组件继续上行，刀片驱动气缸104带动刀片103离开被切后的红薯切片，红薯切片在重力作用下离开压紧针105掉落入接料盘302上；

5)出料：出料控制程序启动，接料电机301形开始工作，在卸料前接料电机301通过接料臂303带动接料盘302移动到被切后红薯切片下方，卸料后，接料手随电机主轴旋转，将接料盘302移出第一门形支架101，完成出料。

本实施例通过同时完成压料及切片操作，使切片过程相对于实施例一更短，可在极短的时间内完成，利于减少输送带移动对切片产生横向牵拉影响，从而进一步提高切片质量和切片效率。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种食材切片生产线，其特征在于：包括送料机构、数据采集机构、切片机构、出料机构、环状输送带和控制系统，所述环状输送带沿环线均匀设置多个砧板，所述环状输送带沿环线上的砧板形成多个均匀分布的工位，所述环状输送带通过驱动机构间歇式脉冲转动，每次转动一个工位，所述送料机构、数据采集机构和切片机构按顺序设置在环状输送带的三个工位上，所述送料机构为皮带送料机构，用于将食材输送到该工位的砧板上，所述数据采集机构用于采集该工位的砧板上食材的尺寸信息，并将食材的尺寸信息传递给控制系统，所述切片机构用于对食材进行切片，所述出料机构用于对经过切片机构切片后的食材进行搬离砧板出料，所述控制系统根据接收到的食材的尺寸信息控制切片机构对食材进行切片、以及出料机构对切片好的食材下料。

2.根据权利要求1所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述切片机构包括横跨环状输送带内外两侧的第一门形支架、以及设置在第一门形支架上的切刀组件和压料组件，所述切刀组件包括刀片固定板、刀片和刀片驱动气缸，所述刀片驱动气缸固定安装在第一门形支架门框的中部，刀片驱动气缸的活塞端部与刀片固定板可拆卸固定相连，所述刀片有多个，且在刀片固定板下方呈等距分布，所述压料组件包括压料板和压料驱动气缸，所述压料驱动气缸设置多个，多个压料驱动气缸对称的设置于刀片驱动气缸四周的第一门形支架上，多个压料驱动气缸活塞自由穿过刀片固定板与与压料板可拆卸固定相连，所述压料板上也设有供刀片自由穿过的刀片过孔，所述刀片固定板上设有与压料驱动气缸的活塞对应的活塞过孔，与切刀组件正对的环状输送带下方设有对砧板支撑的切片支撑座，所述刀片驱动气缸和压料驱动气缸均通过控制系统控制。

3.根据权利要求2所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述送料机构包括来料输送带、第二门形支架、以及设置在第二门形支架顶部的进料口，所述第二门形支架也设置在环状输送带上相应工位处两侧上方，所述来料输送带设于进料口的上方。

4.根据权利要求3所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述送料机构的进料口上设有调节大小的调节门。

5.根据权利要求4所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述调节门包括设于第二门形支架顶部的滑道和设于滑道内自由滑动的门板，所述门板上还设有能将门板和滑道相对固定的调节螺栓。

6.根据权利要求2所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述数据采集机构包括动态扫瞄仪和摄像头，所述控制系统包括处理器和分别控制刀片驱动气缸、压料驱动气缸的电磁阀，所述动态扫瞄仪和摄像头采集信号传递给处理器，处理器通过电磁阀分别控制刀片驱动气缸和压料驱动气缸动作。

7.根据权利要求6所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述动态扫瞄仪通过第三门形支架固定在环状输送带的上方，且位于切片机构的前一个工位处，所述摄像头设置于第一门形支架的入口处，所述刀片与刀片过孔间隙配合，所述压料驱动气缸的活塞与刀片固定板上的活塞过孔过渡配合。

8.根据权利要求2所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述压料板上任意两相邻的刀片过孔之间设置有压紧针。

9.根据权利要求2所述一种食材切片生产线，其特征在于：所述出料机构设于切片机构侧面，出料机构包括接料电机和接料手，所述接料电机固定在环状输送带外侧，所述接料手包括一体设置的接料盘和接料臂，所述接料臂垂直固定在接料电机的主轴上，接料盘在接料电机的旋转作用下，旋入或旋出第一门形支架，所述接料臂为可带动接料盘翻转的机械臂。

10.一种利用食材切片生产线的切片方法，其特征在于，该切片方法包括以下步骤：

1)送料：通过送料机构将食材置于相应工位的砧板上；

2)数据采集：通过动态扫瞄仪对移动食材进行动态扫瞄，处理器经过计算得到食材的尺寸，并生成对电磁阀的调节信息和切刀组件及压料组件控制程序；

3)切片：通过摄像头对移动食材的实时监控，当有食材的砧板到达切片工位时，处理器发出指令，压料组件、切刀组件先后或同时完成压料及切片操作，之后压料组件和切刀组件同时退回带动切片离开砧板；

4)卸料：压料组件停止工作，切刀组件继续上行，切片在重力作用下离开切刀掉落于接料盘上；

5)出料：在卸料前启动接料电机，接料电机通过接料手臂带动接料盘移动到切片的下方，卸料后，通过手臂带动接料盘移出第一门形支架，完成一次完整的进料、切片和出料动作，之后环状输送带每次旋转一个工位，然后按照上述步骤2至步骤5循环切片。