CN110116432A - 一种全自动换刀的智能切菜机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动换刀的智能切菜机，包括壳体、送料机构、切菜机构、换刀机构以及主轴传动机构。所述壳体包括活动外壳，固定外壳和底板，活动外壳由上向下套接与底板的螺柱上；送料机构偏心的安装与前轴承支架上，切菜机构通过刀盘连接轴与前轴承支架连接。所述换刀机构位于切菜机构和主轴传动机构之间，换刀机构的编码直流电机驱动圆柱凸轮转动，带动刀具组在直线轴承组的约束下作直线运动，使切菜机构的刀具平面与刀盘平面具有不同切削高度差；主轴传动机构驱动换刀机构和切菜机构整体旋转，再结合送料机构，使食材得以被切削。本发明换刀过程自动化，并结合液晶触控屏进行人机交互，使切菜更加智能化。
Description
技术领域
本发明涉及一种厨房用具，具体为一种全自动换刀的智能切菜机。
背景技术
随着社会的发展，人们生活水平不断提高，在饮食上追求速度快，效率高的饮食方式，食品加工机械产品应用而生，因此能高效的、卫生的加工各类食品成为食品加工机械发展的必然趋势。
切菜是日常饮食做饭的一个必要环节，目前，家用切菜基本采用菜刀来完成，菜刀虽具有结构简单、操作方便的优点，但手工切菜费时费力且极易使所切菜品厚度不匀称，同时也极易切到操作者手指，十分的不安全。
近年来，市面上也出现了一些简易切菜装置和切菜机，但其功能不齐全，特别是无法将自动换刀、切菜厚度调节等功能集于一身。且切菜机价格过于昂贵、体积庞大、耗电量较大，不适用于日常家庭切菜。由此可见，市场对一款体积小，高效节能且适用于日常家庭使用的自动化智能切菜机具有很大需求量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动换刀的智能切菜机，通过液晶触控屏与切菜机进行人机交互，实现全自动换刀功能，并自动将食材加工成用户所需厚度的片、丝、花形或蒜泥等形状。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种全自动换刀的智能切菜机，包括壳体、送料机构、切菜机构、换刀机构以及主轴传动机构。
所述壳体包括活动外壳，固定外壳和底板，所述活动外壳由上向下套接与底板的螺柱上，所述固定外壳安装有液晶触控屏；
所述送料机构包括送料盒、纵向推板、横向栅栏、弹簧和前轴承支架，所述弹簧包括纵向压簧和横向压簧，纵向压簧的一端纵向推板连接，另一端与送料盒连接，横向压簧的一端与横向栅栏连接，另一端与送料盒连接，所述送料盒偏心安装于前轴承支架上；
所述切菜机构包括双刀盘机构、刀具组、刀盘连接轴和储菜盒，所述刀具组可穿过刀盘上刀具孔，使刀具平面与刀盘平面具有一定高度差；
所述换刀机构包括，直线轴承组、圆柱凸轮、凸轮轴承、定位开关和编码直流电机，所述编码直流电机驱动圆柱凸轮转动，带动与凸轮轴承相连接的刀具整体在直线轴承组的约束下作直线运动；
所述主轴传动机构包括空心过线轴、传动主轴和主轴直流电机，主轴直流电机驱动传动主轴，经过空心过线轴，动力传递至换刀机构，最终驱动切菜机构旋转，结合送料机构，食材被切削。
优选的，所述液晶触控屏的人机交互界面包含切削刀具选择、切削厚度调节、及切削启动和停止的操作选项。
优选的，所述刀具组包含四种刀具，分别为切丝刀、切片刀、切花形刀和磨蒜泥刀，刀具安装与刀具外壳中，且所述刀具外壳顶面高于刀具平面。
优选的，所述双刀盘机构包含内刀盘和外刀盘，所述内刀盘与刀盘连接轴固定连接，所述外刀盘中心安装有既可以与刀盘连接轴发生相对转动，也可以发生相对滑动的直线轴承。
优选的，所述内刀盘具有四个刀具孔，外刀盘具有一个刀具孔。
优选的，所述刀盘连接轴上安装有始终使外刀盘向内刀盘方向靠紧的处于压缩状态的换刀弹簧。
优选的，所述圆柱凸轮侧面设有环槽，所述环槽的一侧面设有顶刀凸起，所述与顶刀凸起相邻的圆柱凸轮底面上设有定位凸起，所述顶刀凸起的形状和大小具有如下特点，顶刀凸起由底端平面段、直线上升段、顶端平面段、直线下降段、以及两两之间的过渡圆弧段组成，当凸轮轴承位于顶刀凸起的底端平面时，刀具组的刀具平面低于外刀盘平面；当凸轮轴承进入到顶刀凸起的直线上升段，刀具开始被顶出，刀具平面高于外刀盘平面；当凸轮轴承在顶端平面段时，刀具平面与外刀盘平面的高度差达到最大；当凸轮轴承进入到顶刀凸起的直线下降段时，刀具开始收回。
优选的，所述传动主轴上固定安装有导电滑环。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益之处在于：
(1)本发明通过编码直流电机驱动圆柱凸轮旋转，使与圆柱凸轮相配合的凸轮轴承产生水平的直线运动，进而带动刀具在内刀盘内顶出或收回，并结合主轴旋转，刀具自动卡入外刀盘的出刀孔，从而实现换刀的全自动化，无需手工换刀。
(2)本发明利用了液晶触控屏进行人机交互，可通过人机交互界面进行切削刀具选择、切削厚度调节、及切削启动和停止等操作，使得切菜过程更加的智能化。
(3)本发明的刀具组具有四把刀具，可以满足用户切丝、切片、切花形或磨蒜泥的需求，同时，利用圆柱凸轮的顶刀凸起，可微调刀具平面与外刀盘平面的高度差，从而轻松实现切削厚度的调节。
(4)本发明通过在送料机构的横向栅栏上安装压缩弹簧，使得切削食材始终受到压紧作用，保证了切菜过程的安全可靠；同时，结合安装了压缩弹簧的纵向推板，可实现切削食材的自动进给，无需手动操作，节省了人力。
附图说明
图1为本发明在外壳剖切后的立体示意图；
图2为本发明壳体的立体示意图；
图3为本发明送料机构的结构示意图；
图4为本发明切菜机构的分解示意图；
图5为图4中刀盘连接轴的结构示意图；
图6为图4中内刀盘的结构示意图；
图7为图4中刀具导向框的结构示意图；
图8为本发明刀具组的结构示意图；
图9为本发明换刀机构的分解示意图；
图10为图9中凸轮轴承在其转动轴部分剖切后的结构示意图；
图11为图9中圆柱凸轮的结构示意图；
图12为本发明主轴传动机构的分解图；
图13为本发明处于初始化完成工作状态时的结构示意图；
图14为本发明处于圆柱凸轮进行顶刀工作状态时的结构示意图
图15为本发明处于换刀完成工作状态时的结构示意图；
图16为本发明处于切削食材工作状态时的结构示意图。
其中附图标记说明如下：
1-壳体；11-活动外壳；111-出料口；12-固定外壳；121-液晶触控屏；122-电源开关；123-电源插座；13-底板；131-螺柱；132-橡胶脚垫；
2-送料机构；21-送料盒；22-横向栅栏；23-纵向推板；231-推杆；232-拉手；24-前轴承支架；241-滑槽；25-横向压簧；26-纵向压簧；
3-切菜机构；311-换刀弹簧；312-法兰直线轴承；313-外刀盘；3131-出刀孔；314-内刀盘；3141-刀具孔；315-刀具导向框；321-切丝刀；322-切片刀；323-切花形刀；324-磨蒜泥刀；325-刀具外壳；3251-刀具外壳顶面；3252-刀具平面；326-保持架；327-连接光杆；33-刀盘连接轴；34-储菜盒；341-手柄；342-低挡板；343-高挡板；
4-换刀机构；411-直线轴承；412-轴承固定架；413-中间光杆；42-圆柱凸轮；421-环槽；422-顶刀凸起；4221-底端平面段；4222-直线上升段；4223-顶端平面段；4224-直线下降段；4225-过渡圆弧段；423-定位凸起；43-凸轮轴承；431-转动轴；44-定位接触开关；45-编码直流电机；451-电机架；
5-主轴传动机构；51-空心过线轴；511-轴承支座；512-刚性联轴器；52-传动主轴；521-导电滑环；522-弹性联轴器；53-主轴直流电机；531-电机支架。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的一种全自动换刀的智能切菜机，包括壳体1、送料机构2、切菜机构3、换刀机构4以及主轴传动机构5。
壳体1包括活动外壳11，固定外壳12和底板13，所述活动外壳11由上向下套接于底板13的螺柱131上，活动外壳11作为切菜机工作时的防护罩，使切菜过程安全可靠，当切菜完成时，可方便的取下活动外壳11，便于切菜机的清洗，当需要固定活动外壳11时，可在螺柱131上安装螺母加以固定，当然，活动外壳11和底板13的配合也可以采取其它安装方式，如通过卡扣连接，对于本领域技术人员来说易于实现，在此不再赘述。活动外壳11还有一出料口111，用于方便储菜盒34的取放。固定外壳12与底板13固定连接，其上端安装有液晶触控屏121，尾部安装有电源开关122及电源插座123。通过液晶触控屏121，可以与切菜机进行人机交互，具体表现为通过液晶屏触控屏121，可以实现切削刀具选择、切削厚度调节、及切削启动和停止等操作。为了实现防滑和减震，底板13的底部固定安装有五个橡胶脚垫132。
送料机构2包括送料盒21、横向栅栏22、纵向推板23、弹簧和前轴承支架24，如图3所示。弹簧包括横向压簧25和纵向压簧26，横向压簧25的一端与横向栅栏22连接，另一端与送料盒21侧面连接。横向压簧25推动横向栅栏22，使被切削的食材始终被压紧。纵向压簧26穿过纵向推板23后部的推杆231，一端与纵向推板23连接，另一端与送料盒21连接，用于实现被切削食材的自动进给。在推杆231的尾部，还安装有一拉手232，用于使用者拔出纵向推板23向送料盒21里面放入待加工食材。为了使被切削的食材准确落入储菜盒34里，整个送料盒21偏心的安装于前轴承支架24上，并可在前轴承支架24上的滑槽241内进行上下位置的调节。
切菜机构3包括双刀盘机构、刀具组、刀盘连接轴33和储菜盒34，如图4所示。双刀盘机构具有内外两个刀盘，内刀盘314与刀盘连接轴33固定连接，外刀盘313中心固定安装有一法兰直线轴承312，使外刀盘313可在刀盘连接轴33上进行轴向滑动。外刀盘313与前轴承支架24之间的刀盘连接轴33上还安装有换刀弹簧311，使外刀盘313始终受到一个向内刀盘314靠近的压紧力。内刀盘314具有四个刀具孔3141，为了减小体积，以及获得最佳切削力，四个刀具孔3141采用风车式布局，如图6所示，与四个刀具孔3141相对应的，外刀盘313只具有一个出刀孔3131，使食材切削时只受指定刀具的切削作用，旋转外刀盘313，可使出刀孔3131与任一刀具孔3141重合；另外，内刀盘314的后部还安装有四个刀具导向框315，刀具导向框315的内框平面与刀具孔3141相重合，刀具组可在刀具导向框315的导向下自由穿过刀具孔3141，并在出刀孔3131与刀具孔3141对应时，自由穿过出刀孔3131，使刀具平面3252与外刀盘313平面具有一定高度差。
刀具组包含四种刀具，分别为切丝刀321、切片刀322、切花形刀323和磨蒜泥刀324，刀具安装于刀具外壳325中，刀具外壳顶面3251都高于刀具平面3252，使换刀时的刀具得到有效保护。刀具外壳325两端与保持架326固定连接，保持架326中部固定安装有连接光杆327。储菜盒34位于双刀盘机构的下端底板13上，其前端固定安装有手柄341以方便取放，储菜盒34两侧的底板13上分别安装有用于导向定位的低挡板342和高挡板343，高挡板343还可防止切削的食材进入换刀机构4。
换刀机构4包括直线轴承组、圆柱凸轮42、凸轮轴承43、定位接触开关44和编码直流电机45，如图9所示。直线轴承组具有分别与四个刀具组连接光杆327相配合的四个直线轴承411，直线轴承411则固定安装在轴承固定架412上。连接光杆327与凸轮轴承43固定连接，凸轮轴承43的转动轴431则与圆柱凸轮42的环槽421间隙配合，凸轮轴承43的转动轴431为滚针轴承，当圆柱凸轮42转动时，转动轴431与环槽421之间为滚动摩擦。圆柱凸轮42与编码直流电机45主轴固定连接，编码直流电机45嵌入安装于电机架451中，电机架451与轴承固定架412之间通过四根中间光杆413固定连接，轴承固定架412还与刀盘连接轴33通过螺栓配合。
所述环槽421的一侧面设有顶刀凸起422，当圆柱凸轮42转动到使顶刀凸起422与凸轮轴承43相配合时，对应刀具组在直线轴承411的约束下做直线运动。顶刀凸起422由底端平面段4221、直线上升段4222、顶端平面端、直线下降段4224、以及两两之间的过渡圆弧段4225组成，如图10所示。当凸轮轴承43位于顶刀凸起422的底端平面时，刀具组的刀具平面3252低于外刀盘313平面；当凸轮轴承43进入到顶刀凸起422的直线上升段4222，刀具开始被顶出，刀具平面3252高于外刀盘313平面；当凸轮轴承43在顶端平面段4223时，刀具平面3252与外刀盘313平面的高度差达到最大；当凸轮轴承43进入到顶刀凸起422的直线下降段4224时，刀具开始收回。此外，与顶刀凸起422相邻的圆柱凸轮42底面上设有定位凸起423，与定位凸起423相对应的，电机架451上固定安装有一定位接触开关44，定位凸起423在圆柱凸轮42的转动过程中触发接触开关44时，编码直流电机记录顶刀凸起422的位置。
主轴传动机构5包括空心过线轴51、传动主轴52和主轴直流电机53，如图12所示。空心过线轴51穿过轴承支座511，一端与换刀机构4的电机架451通过螺栓进行配合连接，另一端通过刚性联轴器512与传动主轴52固定连接，空心过线轴51主要用于编码直流电机45和定位接触开关44的走线。为了防止编码直流电机45和定位接触开关44的线路在主轴旋转时发生缠绕现象，传动主轴52上固定安装有导电滑环521。传动主轴52与主轴直流电机53的输出轴通过弹性联轴器522连接，主轴直流电机53安装在与底板13连接的电机支架531上。
以选择切片为例，该切菜机的工作过程如下：
首先，打开电源，编码直流电机45带动圆柱凸轮42转动，当圆柱凸轮42的定位凸起423触发定位接触开关44后，编码直流电机45的编码器开始精准记录圆柱凸轮42位置，当圆柱凸轮42到达设定位置时，编码直流电机45停止转动，初始化完成，此时切菜机圆柱凸轮42、切片刀322和外刀盘313位置如图13所示。
接下来，点击液晶触控屏121选择切片刀322，此时，编码直流电机45开始带动圆柱凸轮42转动，当编码直流电机45的编码器检测到圆柱凸轮42到达切片刀322所需的顶刀位置时，编码直流电机45停止转动。此时，圆柱凸轮42顶刀凸起422的顶端平面段4223与切片刀322所对应的凸轮轴承43相配合，在直线轴承411的约束下，切片刀322整体被顶起，同时，由于切片刀322位置与外刀盘313的出刀孔3131不对应，因此，外刀盘313也相应被顶起，如图14所示。
下一步，在液晶触控屏121上启动主轴旋转，主轴直流电机53开始带动换刀机构4以及切菜机构3整体开始旋转，由于安装了法兰直线轴承411，外刀盘313与刀盘连接轴33为滑动连接，所以内刀盘314和外刀盘313在旋转启动的一段时间内会存在明显的速度差，刀具外壳325顶面与外刀盘313平面发生滑动摩擦，当外刀盘313的出刀孔3131与内刀盘314的切片刀322所在刀具孔3141对应时，凭借着换刀弹簧311对外刀盘313的弹力，切片刀322卡入外刀盘313出刀孔3131，如图15所示，此时换刀完成，切片刀322平面与外刀盘313平面产生切削高度差。
换刀完成后，向送料盒21中放入待切削食材，通过液晶触控屏121启动主轴直流电机53，切片刀322和外刀盘313一起开始同步旋转，在安装有横向压簧25的横向栅栏22和安装有纵向压簧26的纵向推板23的配合下，食材实现稳定可靠的自动进给，切削形成的片状食材准确掉入储菜盒34中，如图16所示，切菜完成。当需要调整切削厚度时，可操作液晶触控屏121，使凸轮轴承43位于圆柱凸轮42顶刀凸起422的直线上升段4222或直线下降段4224，以此来调节刀具平面3252与外刀盘313平面的切削高度，实现切削厚度的调节。
本发明通过编码直流电机驱动圆柱凸轮旋转，使与圆柱凸轮相配合的凸轮轴承产生水平的直线运动，进而带动刀具在内刀盘内顶出或收回，并结合主轴旋转，刀具自动卡入外刀盘的出刀孔，从而实现换刀的全自动化，无需手工换刀。
此外，本发明利用了液晶触控屏进行人机交互，可通过人机交互界面进行切削刀具选择、切削厚度调节、及切削启动和停止等操作，使得切菜过程更加的智能化。
本发明的刀具组具有四把刀具，可以满足用户切丝、切片、切花形或磨蒜泥的需求，同时，利用圆柱凸轮的顶刀凸起，可微调刀具平面与外刀盘平面的高度差，从而轻松实现切削厚度的调节。
本发明还通过在送料机构的横向栅栏上安装压缩弹簧，使得切削食材始终受到压紧作用，保证了切菜过程的安全可靠；同时，结合安装了压缩弹簧的纵向推板，可实现切削食材的自动进给，无需手动操作，节省了人力。
需要说明的是，尽管以上对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但显然，所描述的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，而并非对本发明进行限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：包括壳体、送料机构、切菜机构、换刀机构以及主轴传动机构；
所述壳体包括活动外壳，固定外壳和底板，所述活动外壳由上向下套接与底板的螺柱上，所述固定外壳安装有液晶触控屏；
所述送料机构包括送料盒、前轴承支架和设于送料盒内的纵向推板、横向栅栏、弹簧，所述弹簧包括纵向压簧和横向压簧，纵向压簧的一端与纵向推板连接，另一端与送料盒连接，所述横向压簧有数根，其一端与横向栅栏连接，另一端与送料盒连接，所述送料盒偏心安装于前轴承支架上；
所述切菜机构包括双刀盘机构、刀具组、刀盘连接轴和储菜盒，所述刀具组可穿过刀盘上刀具孔，使刀具平面与刀盘平面具有一定高度差；
所述换刀机构包括直线轴承组、圆柱凸轮、凸轮轴承、定位开关和编码直流电机，所述编码直流电机驱动圆柱凸轮转动，带动与凸轮轴承相连接的刀具整体在直线轴承组的约束下作直线运动；
所述主轴传动机构包括空心过线轴、传动主轴和主轴直流电机，主轴直流电机驱动传动主轴，经过空心过线轴，动力传递至换刀机构，最终驱动切菜机构旋转，结合送料机构，食材被切削。
2.根据权利要求1所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述液晶触控屏的人机交互界面包含切削刀具选择、切削厚度调节、及切削启动和停止的操作选项。
3.根据权利要求1所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述刀具组包含四种刀具，分别为切丝刀、切片刀、切花形刀和磨蒜泥刀，刀具安装于刀具外壳中。
4.根据权利要求3所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述刀具外壳顶面高于刀具平面。
5.根据权利要求1所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述双刀盘机构包含内刀盘和外刀盘，所述内刀盘与刀盘连接轴固定连接，所述外刀盘中心安装有既可以与刀盘连接轴发生相对转动，也可以发生相对滑动的直线轴承。
6.根据权利要求5所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述内刀盘具有四个刀具孔，外刀盘具有一个出刀孔。
7.根据权利要求5所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述刀盘连接轴上安装有始终使外刀盘向内刀盘方向靠紧的处于压缩状态的换刀弹簧。
8.根据权利要求1所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述圆柱凸轮侧面设有环槽，所述环槽的一侧面设有顶刀凸起，所述与顶刀凸起相邻的圆柱凸轮底面上设有定位凸起，所述顶刀凸起的形状和大小具有如下特点：顶刀凸起由底端平面段、直线上升段、顶端平面段、直线下降段、以及两两之间的过渡圆弧段组成，当凸轮轴承位于顶刀凸起的底端平面时，刀具组的刀具平面低于外刀盘平面；当凸轮轴承进入到顶刀凸起的直线上升段，刀具开始被顶出，刀具平面高于外刀盘平面；当凸轮轴承在顶端平面段时，刀具平面与外刀盘平面的高度差达到最大；当凸轮轴承进入到顶刀凸起的直线下降段时，刀具开始收回。
9.根据权利要求1所述的一种全自动换刀的智能切菜机，其特征在于：所述传动主轴上固定安装有导电滑环。
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