CN107538535A - 一种摇杆夹持式西兰花切块机及其切块方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摇杆夹持式西兰花切块机及其切块方法。现有西兰花切块装置不能适应不同大小西兰花的切块，后续需要人工对大块西兰花再次切块。本发明一种摇杆夹持式西兰花切块机，包括送料机构、夹取机构、一级切块机构、二级切块机构、接近开关和机架。送料机构包括驱动电机、输送带、主动链轮、第一链轮轴、链条、第一传动滚筒、料盘、从动链轮、第二链轮轴和第二传动滚筒。夹取机构包括曲柄、连杆、L形摇杆和机械手。一级切块机构包括第一切块气缸和第一刀片。二级切块机构包括第二切块气缸和第二刀片。本发明在切块过程中，输送带无需停止，持续运作大大提升了切块效率。

Description

一种摇杆夹持式西兰花切块机及其切块方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种摇杆夹持式西兰花切块机及其切块方法。

背景技术

西兰花是人们食用的一种蔬菜，为十字花科植物，其主茎顶端形成绿色的肥大花球，表面小花蕾明显，采集花蕾的嫩茎供人们食用，营养丰富。然而，在国内，分割西兰花成块一般是人工用刀切块；在国外，西兰花切块装置早已大范围使用，切块效率高，但其采用球形刀切块方法，不能适应不同大小西兰花的切块，从而出现切块大小不一，后续需要人工对大块西兰花再次切块。这对专门从事西兰花切块、包装的企业来说，仍须进一步提高切块的均匀性、切块效果，提高智能化程度，减少人工投入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摇杆夹持式西兰花切块机及其切块方法。

本发明一种摇杆夹持式西兰花切块机，包括送料机构、夹取机构、一级切块机构、二级切块机构、接近开关和机架。所述接近开关固定在机架上。所述的送料机构包括驱动电机、输送带、主动链轮、第一链轮轴、链条、第一传动滚筒、料盘、从动链轮、第二链轮轴和第二传动滚筒。等高设置的第一链轮轴与第二链轮轴均支承在机架上。所述的第一链轮轴或第二链轮轴由驱动电机驱动。所述的主动链轮及第一传动滚筒均固定在第一链轮轴上；所述的从动链轮及第二传动滚筒均固定在第二链轮轴上。链条套在主动链轮及从动链轮上。输送带套在第一传动滚筒及第二传动滚筒上。输送带外侧面的中心线上等距固定有m个料盘，m＝f/a，其中f为输送带的长度，a为相邻两个料盘的间距，a的值取第一传动滚筒的周长。

所述的夹取机构包括曲柄、连杆、L形摇杆和机械手。所述的L形摇杆由驱动摇杆和夹持摇杆组成。所述的驱动摇杆与夹持摇杆内端固定且与机架构成转动副。所述曲柄的一端与第一链轮轴固定，另一端与连杆的一端铰接。连杆的另一端与驱动摇杆的外端铰接。夹持摇杆的外端上安装有机械手。初始位置时机械手外端向下倾斜θ角设置，20°≤θ≤30°。机械手内设置有光电传感器。

所述的一级切块机构包括第一切块气缸和第一刀片。三个第一切块气缸均与机架固定。三个第一切块气缸的活塞杆与三片第一刀片分别固定。第一刀片的内侧面为三分之一圆台面。三个第一切块气缸活塞杆的轴线均与水平面成50～53°角，且相交于一点，经过该交点的竖直直线为切割轴线。三个第一切块气缸沿切割轴线的周向均布。距离L形摇杆最远的第一切块气缸活塞杆的轴线与夹持摇杆的轴线在同一竖直平面内。

所述的二级切块机构包括第二切块气缸和第二刀片。两个第二切块气缸均与机架固定。两个第二切块气缸的活塞杆与两片第二刀片分别固定。第二刀片的内侧面为半圆锥面。两个第二切块气缸关于经过夹持摇杆轴线的竖直平面对称。两个第二切块气缸活塞杆的轴线相交于一点。两个第二切块气缸活塞杆轴线的对称线与第二刀片顶部的半圆形所在平面垂直。两个第二切块气缸活塞杆轴线与第二刀片顶部的半圆形所在平面成33～38°角。

所述的驱动电机固定在机架上；驱动电机的输出轴与第一链轮轴或第二链轮轴固定。

所述的接近开关位于机械手随夹持摇杆运动的轨迹最高点处。

所述的料盘上边缘与输送带的距离为3mm。

所述的机械手包括弹簧、电磁铁、铁块和手爪。所述的手爪共有两个。两个手爪相对设置，且内侧面通过弹簧连接。其中一个手爪的内侧固定有电磁铁，另一个手爪的内侧固定有铁块。铁块与电磁铁位置对应。光电传感器设置在其中一个手爪的内侧面上。其中一个手爪与夹持摇杆的外端固定。两个手爪的对称面垂直于经过夹持摇杆轴线的竖直平面。

所述的三个第一切块气缸均推出的状态下，三片第一刀片的内侧面合围成一个圆台面。

所述的两个第二切块气缸均推出的状态下，两片第二刀片的内侧面合围成一个圆锥面。

所述第二刀片顶部的半圆形向L形摇杆倾斜。第二刀片顶部的半圆形所在平面与水平面成25～30°角。

该摇杆夹持式西兰花切块机的切块方法：

步骤一、持续将西兰花倒立放置于输送带上的空料盘中，使得西兰花的花茎竖直向上。

步骤二、驱动电机转动，带动主动链轮、第一传动滚筒及曲柄同时运动。

步骤三、当曲柄与连杆共线且不重合时，机械手位于最低位置。光电传感器检测到西兰花后，电磁铁通电与铁块吸合，手爪夹紧西兰花的茎部，使得西兰花茎部的轴线与水平面的法线成θ角。

步骤四、驱动电机持续转动，机械手带动西兰花脱离料盘。当抓有西兰花的机械手翻转至一级切块机构处后，第一切块气缸推出。第一切块气缸完全推出后立即缩回。

步骤五、驱动电机持续转动，当抓有西兰花的机械手翻转至二级切块机构处后，第二切块气缸推出，进行西兰花的第二次切块。第二切块气缸完全推出后立即缩回。

步骤六、当曲柄运动至与连杆共线且重合时，机械手位于最高位置。接近开关检测到机械手后控制电磁铁断电；两个手爪在弹簧作用下分离，西兰花茎部被甩出。

步骤七、重复步骤二、三、四、五和六。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过曲柄摇杆机构带动机械手抓取输送带上的西兰花，与两个切块机构相配合，能够实现西兰花的抓取、切块和剩余茎秆的抛送，机构简单。

2、本发明在切块过程中，输送带无需停止，持续运作大大提升了切块效率。同时持续运作避免了输送带启停过程中影响料盘中西兰花的空间位姿。

3、本发明通过两次切割的角度不同，且采用上下的空间布局，使得切块大小均匀且适中，无需后续人工对大块西兰花再次切块。

附图说明

图1为本发明的结构原理正面视图；

图2为本发明的结构原理俯视图；

图3为本发明的结构原理侧面视图；

图4为本发明进行第一次切块的示意图；

图5为本发明进行第二次切块的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2和图3所示，一种摇杆夹持式西兰花切块机，送料机构、夹取机构、一级切块机构、二级切块机构、接近开关和机架。

送料机构包括驱动电机1、输送带2、联轴器3、主动链轮4、第一链轮轴5、链条6、第一传动滚筒7、料盘8、从动链轮9、第二链轮轴10和第二传动滚筒11。等高设置的第一链轮轴5与第二链轮轴10均支承在机架上。驱动电机1固定在机架上；驱动电机1的输出轴与第一链轮轴5或第二链轮轴10通过联轴器3固定；主动链轮4及第一传动滚筒7均固定在第一链轮轴5上；从动链轮9及第二传动滚筒11均固定在第二链轮轴10上。链条6套在主动链轮4及从动链轮9上。输送带2套在第一传动滚筒7及第二传动滚筒11上。输送带2外侧面的中心线上等距固定有m个料盘，m＝f/a，其中f为输送带2的长度，a为相邻两个料盘的间距；a的值取第一传动滚筒7的周长，即a＝2πr，其中，r为第一传动滚筒7的半径。料盘8上边缘与输送带2的距离为3mm。驱动电机1驱动输送带2运动，使得不断有料盘向一级切块机构的下方运动。

夹取机构包括曲柄12、连杆13、L形摇杆14和机械手15。L形摇杆14由驱动摇杆14-1和夹持摇杆14-2组成。驱动摇杆14-1与夹持摇杆14-2内端固定且与机架构成转动副。曲柄12的一端与第一链轮轴5固定，另一端与连杆13的一端铰接。连杆13的另一端与驱动摇杆14-1的外端铰接。夹持摇杆14-2的外端上安装有机械手15。初始位置即曲柄12与连杆13共线且不重合时，机械手15外端向下倾斜θ角设置，θ＝25°。机械手15包括弹簧15-1、电磁铁15-2、铁块和手爪15-3。手爪15-3共有两个。两个手爪15-3相对设置，且内侧面通过弹簧15-1连接。其中一个手爪15-3的内侧固定有电磁铁15-2，另一个手爪15-3的内侧固定有铁块。铁块与电磁铁15-2位置对应。其中一个手爪15-3的内侧面上设置有光电传感器。其中一个手爪15-3与夹持摇杆14-2的外端固定。两个手爪的对称面垂直于经过夹持摇杆轴线的竖直平面。光电传感器用于控制机械手的开合，若光电传感器检测到西兰花，则电磁铁通电，手爪15-3吸合。接近开关固定在机架上，且位于机械手随夹持摇杆运动的轨迹最高点处。因此，接机械手运动至最高点后将触发接近开关，从而控制机械手松开，抛出西兰花。一级切块机构包括第一切块气缸18和第一刀片16。三个第一切块气缸18均与机架固定。三个第一切块气缸18的活塞杆与三片第一刀片16分别固定。第一刀片22的内侧面为三分之一圆台面。三个第一切块气缸18活塞杆的轴线均与水平面成52°角，且相交于一点，经过该交点的竖直直线为切割轴线。三个第一切块气缸21沿切割轴线的周向均布。三个第一切块气缸21均推出的状态下，三片第一刀片16的内侧面合围成一个圆台面。距离L形摇杆14最远的第一切块气缸18活塞杆的轴线与夹持摇杆14-2的轴线在同一竖直平面内。机械手15抓取的西兰花茎部并运动至一级切块机构时，西兰花茎部的轴线与切割轴线共线。

二级切块机构包括第二切块气缸19和第二刀片17。两个第二切块气缸19均与机架固定。两个第二切块气缸19的活塞杆与两片第二刀片17分别固定。第二刀片22的内侧面为半圆锥面。第二刀片22顶部的半圆形向L形摇杆14倾斜。第二刀片22顶部的半圆形所在平面与水平面成25°角。两个第二切块气缸19活塞杆的轴线相交于一点。两个第二切块气缸19关于经过夹持摇杆14-2轴线的竖直平面对称。两个第二切块气缸19活塞杆轴线的对称线与第二刀片顶部的半圆形所在平面垂直。两个第二切块气缸19活塞杆轴线与第二刀片顶部的半圆形所在平面成35°角。两个第二切块气缸19均推出的状态下，两片第二刀片17的内侧面合围成一个圆锥面。机械手15抓取的西兰花茎部并运动至二级切块机构时，西兰花茎部的轴线与两个第二切块气缸19的对称线共线。

该摇杆夹持式西兰花切块机的切块方法：

步骤一、持续将西兰花倒立放置于输送带上的空料盘中，使得西兰花的花茎竖直向上。

步骤二、驱动电机转动，带动主动链轮4、第一传动滚筒7及曲柄12同时运动。主动链轮4带动从动链轮转动；从动链轮带动第二传动滚筒转动。

步骤三、当曲柄12与连杆13共线且不重合时，机械手15位于最低位置。此时，装有西兰花的料盘位于机械手的正下方。光电传感器检测到西兰花后，电磁铁通电与铁块吸合，手爪夹紧西兰花的茎部，使得西兰花茎部的轴线与水平面的法线成θ角。

步骤四、如图4所示，驱动电机持续转动，机械手15带动西兰花脱离料盘。当抓有西兰花的机械手15翻转至一级切块机构处时，西兰花茎部的轴线与水平面垂直。此时第一切块气缸18推出，进行西兰花的第一次切块。第一切块气缸18完全推出后立即缩回。切除的西兰花块掉落到传送带上。

步骤五、如图5所示，驱动电机持续转动，当抓有西兰花的机械手15翻转至二级切块机构处时，西兰花茎部的轴线与平面A垂直。此时第二切块气缸推出，进行西兰花的第二次切块。第二切块气缸完全推出后立即缩回。切除的西兰花块掉落到传送带上。

步骤六、当曲柄12运动至与连杆13共线且重合时，机械手15位于最高位置。此时，接近开关检测到机械手，从而控制电磁铁断电；两个手爪在弹簧作用下分离，西兰花茎部被甩出。

步骤七、重复步骤三、四、五和六。由于相邻两个料盘的间距a等于第一传动滚筒7的周长，故机械手5再次到达最低处时，恰好下一个料盘恰好到达机械手的正下方。

Claims (9)

1.一种摇杆夹持式西兰花切块机，包括送料机构、夹取机构、一级切块机构、二级切块机构、接近开关和机架；其特征在于：所述接近开关固定在机架上；所述的送料机构包括驱动电机、输送带、主动链轮、第一链轮轴、链条、第一传动滚筒、料盘、从动链轮、第二链轮轴和第二传动滚筒；等高设置的第一链轮轴与第二链轮轴均支承在机架上；所述的第一链轮轴或第二链轮轴由驱动电机驱动；所述的主动链轮及第一传动滚筒均固定在第一链轮轴上；所述的从动链轮及第二传动滚筒均固定在第二链轮轴上；链条套在主动链轮及从动链轮上；输送带套在第一传动滚筒及第二传动滚筒上；输送带外侧面的中心线上等距固定有m个料盘，m＝f/a，其中f为输送带的长度，a为相邻两个料盘的间距，a的值取第一传动滚筒的周长；

所述的夹取机构包括曲柄、连杆、L形摇杆和机械手；所述的L形摇杆由驱动摇杆和夹持摇杆组成；所述的驱动摇杆与夹持摇杆内端固定且与机架构成转动副；所述曲柄的一端与第一链轮轴固定，另一端与连杆的一端铰接；连杆的另一端与驱动摇杆的外端铰接；夹持摇杆的外端上安装有机械手；初始位置时机械手外端向下倾斜θ角设置，20°≤θ≤30°；机械手内设置有光电传感器；

所述的一级切块机构包括第一切块气缸和第一刀片；三个第一切块气缸均与机架固定；三个第一切块气缸的活塞杆与三片第一刀片分别固定；第一刀片的内侧面为三分之一圆台面；三个第一切块气缸活塞杆的轴线均与水平面成50～53°角，且相交于一点，经过该交点的竖直直线为切割轴线；三个第一切块气缸沿切割轴线的周向均布；距离L形摇杆最远的第一切块气缸活塞杆的轴线与夹持摇杆的轴线在同一竖直平面内；

所述的二级切块机构包括第二切块气缸和第二刀片；两个第二切块气缸均与机架固定；两个第二切块气缸的活塞杆与两片第二刀片分别固定；第二刀片的内侧面为半圆锥面；两个第二切块气缸活塞杆的轴线相交于一点；两个第二切块气缸关于经过夹持摇杆轴线的竖直平面对称；两个第二切块气缸活塞杆轴线的对称线与第二刀片顶部的半圆形所在平面垂直；两个第二切块气缸活塞杆轴线与第二刀片顶部的半圆形所在平面成33～38°角。

2.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的驱动电机固定在机架上；驱动电机的输出轴与第一链轮轴或第二链轮轴固定。

3.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的接近开关位于机械手随夹持摇杆运动的轨迹最高点处。

4.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的料盘上边缘与输送带的距离为3mm。

5.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的机械手包括弹簧、电磁铁、铁块和手爪；所述的手爪共有两个；两个手爪相对设置，且内侧面通过弹簧连接；其中一个手爪的内侧固定有电磁铁，另一个手爪的内侧固定有铁块；铁块与电磁铁位置对应；光电传感器设置在其中一个手爪的内侧面上；其中一个手爪与夹持摇杆的外端固定；两个手爪的对称面垂直于经过夹持摇杆轴线的竖直平面。

6.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的三个第一切块气缸均推出的状态下，三片第一刀片的内侧面合围成一个圆台面。

7.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述的两个第二切块气缸均推出的状态下，两片第二刀片的内侧面合围成一个圆锥面。

8.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机，其特征在于：所述第二刀片顶部的半圆形向L形摇杆倾斜；第二刀片顶部的半圆形所在平面与水平面成25～30°角。

9.如权利要求1所述的一种摇杆夹持式西兰花切块机的切块方法，其特征在于：步骤一、持续将西兰花倒立放置于输送带上的空料盘中，使得西兰花的花茎竖直向上；

步骤二、驱动电机转动，带动主动链轮、第一传动滚筒及曲柄同时运动；

步骤三、当曲柄与连杆共线且不重合时，机械手位于最低位置；光电传感器检测到西兰花后，电磁铁通电与铁块吸合，手爪夹紧西兰花的茎部，使得西兰花茎部的轴线与水平面的法线成θ角；

步骤四、驱动电机持续转动，机械手带动西兰花脱离料盘；当抓有西兰花的机械手翻转至一级切块机构处后，第一切块气缸推出；第一切块气缸完全推出后立即缩回；

步骤五、驱动电机持续转动，当抓有西兰花的机械手翻转至二级切块机构处后，第二切块气缸推出，进行西兰花的第二次切块；第二切块气缸完全推出后立即缩回；

步骤六、当曲柄运动至与连杆共线且重合时，机械手位于最高位置；接近开关检测到机械手后控制电磁铁断电；两个手爪在弹簧作用下分离，西兰花茎部被甩出；

步骤七、重复步骤二、三、四、五和六。