CN110788904B - 螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置及方法 - Google Patents

螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置及方法。现在急需西兰花二次切割装置及其切块方法。本发明方法：小于光轴和螺旋轴之间间隙的西兰花先落入收集箱中，其余西兰花留在光轴和螺旋轴间隙中，并在重力以及螺旋轴推力作用下滑落至圆形刀片位置，滑落过程中，由于相邻光轴和螺旋轴的转速和转向都不相同，逐步将西兰花调整到花部朝上或者茎部朝上；西兰花到达圆形刀片位置后，圆形刀片对西兰花进行切块，切块完成后西兰花落入收集箱中。本发明能实现调姿功能，西兰花能依靠重力沿光轴的分力自动下滑至切割位置；同时螺旋轴上的螺旋面对西兰花产生向下的推力，将其推至切块位置；圆形刀片避免切块时西兰花出现让刀现象。

Description

螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置及方法
技术领域
本发明涉及蔬菜切割技术领域，具体涉及一种半自动的、螺旋轴与光轴差速输送自动调姿的西兰花分选和二次切块装置及方法。
背景技术
西兰花因其丰富的营养价值和药用价值，被人受欢迎。西兰花日常食用过程中通常会掰开，使根茎和花苞分开，将一颗整体的西兰花分开若干颗小花球。因此针对大批量西兰花切块工序设计一种高效的西兰花切块生产线就显得尤为必要。
目前市场上已出现一些对西兰花切块的装置，其缺点是上料不连续，需要将西兰花摆成特定形态后才能上料，限制了切块的效率，不能满足大批量高效切块的需求，同时经过一次切块，仍然会有大块西兰花存在，需要二次切块。因此，急需一台自动化程度更高的装置，并利用该装置的切块方法对已经经过一次切割的西兰花进行二次切割来提高切割西兰花工作的效率和质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋轴与光轴差速输送自动调姿的西兰花分选和二次切块装置及方法。
本发明螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，包括切割装置、导向装置、收集箱和支撑框架。
所述的导向装置包括光轴、螺旋轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、小直齿圆柱齿轮和大直齿圆柱齿轮；n根光轴平行且等距设置，相邻两根光轴之间设置一根螺旋轴，n≥3；光轴和螺旋轴均通过轴承支承于支撑框架上，螺旋轴与光轴平行设置；每根光轴上固定一个小直齿圆柱齿轮，每根螺旋轴上固定一个大直齿圆柱齿轮；每个大直齿圆柱齿轮同时与相邻两根光轴上的两根小直齿圆柱齿轮啮合；所述的主动锥齿轮固定在电机的输出轴上；所述的从动锥齿轮固定在其中一根最外侧的光轴上，并与主动锥齿轮啮合；电机的底座固定在支撑框架上。
所述的切割装置包括刀架轴、圆形刀片、从动带轮和主动带轮；所述的刀架轴水平设置在导向装置的出料端，且设置在螺旋轴和光轴上方；刀架轴通过轴承支承在支撑框架上；刀架轴与光轴垂直；n根光轴和n-1根螺旋轴形成n-1个间隙，每个间隙内设置一个圆形刀片，所有圆形刀片等距固定在刀架轴上；所述的主动带轮固定在电机的输出轴上，从动带轮固定在刀架轴上，并与主动带轮通过皮带连接；所述刀架轴的转动方向与导向装置沿入料端至出料端方向一致。
所述的收集箱设置在光轴和螺旋轴下方，收集箱的底面与水平面呈一夹角，且收集箱位置较低的那端设有出料口。
进一步地，所述的光轴和螺旋轴与水平面的夹角均为θ，θ的取值要保证西兰花在重力G作用下沿斜面向下的分力F＝G·sinθ大于西兰花在光轴或螺旋轴上所受摩擦力f＝μ1·G·cosθ，其中，μ1为西兰花花部与光轴或螺旋轴光滑面接触时的摩擦系数；螺旋轴的转向与螺旋方向相反。
进一步地，所述的刀架轴与光轴的间距为50mm～60mm中的一个值。
进一步地，所述的光轴和螺旋轴之间的间隙设置为60mm。
进一步地，所述的支撑框架包括电机固定钣金和外保护板；所述的电机固定钣金焊接在支撑框架上，电机的底座固定在电机固定钣金上；所述的外保护板固定在支撑框架顶部。
该螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置的二次切块方法，具体如下：
步骤一、一次切块后的西兰花由导向装置的入料端输入，启动电机。
步骤二、电机的一部分动力驱动主动带轮、皮带和从动带轮转动，将动力传给刀架轴和圆形刀片；电机的另一部分动力驱动主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，将动力传给固定有从动锥齿轮的光轴，每根螺旋轴上的大直齿圆柱齿轮与两侧相邻两根光轴上的小直齿圆柱齿轮均啮合传动，从而所有螺旋轴和光轴均转动，但螺旋轴与两侧相邻两根光轴的转向均相反。
步骤三、小于光轴和螺旋轴之间间隙的西兰花先落入支撑框架下方的收集箱中，其余西兰花滞留在光轴和螺旋轴的间隙之中，并在自身重力以及螺旋轴的推力作用下滑落至圆形刀片位置；滞留的西兰花在滑落过程中，由于相邻光轴和螺旋轴的转速和转向都不相同，旋转过程中逐步将西兰花调整到花部朝上或者茎部朝上。
步骤四、花部朝上或者茎部朝上的西兰花到达圆形刀片位置后，圆形刀片开始对西兰花进行切块，切块完成后西兰花自动落入收集箱中，并从收集箱的出料口输出。
进一步地，刀架轴与光轴的间距为50mm～60mm中的一个值，保证圆形刀片的转动中心高于西兰花顶部，或至少高于较大块西兰花的中心，从而保证圆形刀片转动时对西兰花产生一个进给力。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明的光轴和螺旋轴间隔布置，工作时光轴和螺旋轴转向相反，使得西兰花必定处于光轴和螺旋轴的间隙内，西兰花尺寸小于间隙的就直接掉落至下面的收集箱内，实现分选功能。
2、本发明的光轴和螺旋轴间隔布置，存在差速转动且转向相反，使得西兰花的茎部朝下，花苞朝上，或者茎部朝上，花苞朝下，实现调姿功能，方便后续的二次切块。
3、本发明中光轴和螺旋轴的安装与水平面之间存在一定角度，西兰花能够依靠重力沿光轴的分力自动下滑至切割位置；同时螺旋轴上的螺旋面对西兰花产生一个向下的推力，将其推至切块位置，防止西兰花卡在螺旋轴之间不能到达切割位置的情况出现，实现输送功能。
4、本发明的圆形刀片转动中心高于西兰花顶部，或至少高于较大块西兰花的中心，避免切块时西兰花出现让刀现象，实现稳定切块。
附图说明
图1是本发明装置去除外保护板后的结构立体图；
图2是本发明装置的整体结构立体图；
图3是本发明中螺旋轴的结构示意图；
图4(a)、图4(b)和图4(c)分别是本发明装置工作时西兰花在光轴和螺旋轴上所处的三种不同姿态示意图。
图5是本发明中西兰花在到达圆形刀片位置前的受力情况示意图。
图6是本发明中光轴、螺旋轴和圆形刀片运动时的旋转方向示意图。
图7是本发明中切割时刀片对西兰花的产生的进给力和垂直于斜面的压力示意图。
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、2和3所示，螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，包括切割装置、导向装置、收集箱15和支撑框架1。
导向装置包括光轴2、螺旋轴3、主动锥齿轮9、从动锥齿轮10、小直齿圆柱齿轮11和大直齿圆柱齿轮12；n根光轴2平行且等距设置，相邻两根光轴2之间设置一根螺旋轴3；本实施例中n＝3；光轴2和螺旋轴3均通过轴承支承于支撑框架1上，螺旋轴3与光轴2平行设置；每根光轴2上固定一个小直齿圆柱齿轮11，每根螺旋轴3上固定一个大直齿圆柱齿轮12；每个大直齿圆柱齿轮12同时与相邻两根光轴2上的两根小直齿圆柱齿轮11啮合；主动锥齿轮9固定在电机7的输出轴上；从动锥齿轮10固定在其中一根最外侧的光轴2上，并与主动锥齿轮9啮合；电机7的底座固定在支撑框架1上。
切割装置包括刀架轴13、圆形刀片4、从动带轮5和主动带轮6；刀架轴13水平设置在导向装置的出料端，且设置在螺旋轴3和光轴2上方；刀架轴13通过轴承支承在支撑框架1上；刀架轴13与光轴2垂直；n根光轴2和n-1根螺旋轴3形成n-1个间隙，每个间隙内设置一个圆形刀片4，所有圆形刀片4通过键等距固定在刀架轴13上；主动带轮6固定在电机7的输出轴上，从动带轮5固定在刀架轴13上，并与主动带轮6通过皮带连接；刀架轴13的转动方向与导向装置沿入料端至出料端方向一致。
收集箱15设置在光轴2和螺旋轴3下方，收集箱15的底面与水平面呈一夹角，且收集箱15位置较低的那端设有出料口，经过二次切割的西兰花下落至收集箱15后自动从收集箱15的出料口滚落至包装箱中。
进一步地，如图5所示，光轴2和螺旋轴3与水平面的夹角均为θ，θ的取值要保证西兰花在重力G作用下沿斜面向下的分力F＝G·sinθ大于西兰花在光轴2或螺旋轴3上所受摩擦力f＝μ1·G·cosθ，其中，μ1为西兰花花部与光轴2或螺旋轴3光滑面接触时的摩擦系数，以便于西兰花能够下滑至切割位置。同时，螺旋轴3的转向与螺旋方向相反，使得螺旋轴3旋转时能够对西兰花产生一个沿螺旋轴3向下的推力F推来进一步确保西兰花下滑至切割位置；图5中，Fn为光轴2或螺旋轴3对西兰花的支撑力。
进一步地，如图6和7所示，刀架轴13与光轴2的间距为50mm～60mm中的一个值，保证圆形刀片4的转动中心高于西兰花顶部，或至少高于较大块西兰花的中心，保证圆形刀片转动时会对西兰花产生一个进给力，能避免切块时西兰花出现让刀现象，实现稳定切块。图6中，环形箭头方向表示对应位置处光轴2或螺旋轴3的旋转方向；图7中，FN为圆形刀片4作用于西兰花时西兰花对光轴2或螺旋轴3的正压力，Ff为圆形刀片4作用于西兰花时西兰花对圆形刀片4的作用力。
进一步地，加工西兰花食品要求尺寸在60mm以内，所以光轴2和螺旋轴3之间的间隙设置为60mm，当西兰花尺寸小于60mm时就会由光轴2和螺旋轴3之间的间隙掉落至收集箱中。
进一步地，支撑框架包括电机固定钣金8、外保护板14；电机固定钣金8焊接在支撑框架1上，电机7的底座固定在电机固定钣金8上；外保护板14固定在支撑框架1顶部，其作用是防止西兰花掉落至收集箱15外。
该螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置的二次切块方法，具体如下：
步骤一、一次切块后的西兰花由导向装置的入料端输入，启动电机7。
步骤二、电机的一部分动力驱动主动带轮、皮带和从动带轮转动，将动力传给刀架轴13和圆形刀片4；电机的另一部分动力驱动主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，将动力传给固定有从动锥齿轮的光轴2，每根螺旋轴3上的大直齿圆柱齿轮12与两侧相邻两根光轴2上的小直齿圆柱齿轮11均啮合传动，从而所有螺旋轴3和光轴2均转动，但螺旋轴3与两侧相邻两根光轴2的转向均相反。
步骤三、小于光轴2和螺旋轴3之间间隙(即符合加工西兰花食品要求)的西兰花先落入支撑框架1下方的收集箱15中，其余西兰花滞留在光轴2和螺旋轴3的间隙之中，这些西兰花所处的初始姿态并不全都符合正确切块方向的要求。滞留的西兰花在自身重力以及螺旋轴3的推力作用下滑落至圆形刀片位置；滞留的西兰花在滑落过程中，由于相邻光轴2和螺旋轴3的转速和转向都不相同，旋转过程中逐步将西兰花调整到花部朝上或者茎部朝上，使得西兰花姿态符合切块要求。如图4(a)和4(b)所示为符合切块要求的西兰花姿态，图4(c)所示为不符合切块要求的西兰花姿态。
步骤四、调整好姿态的西兰花到达圆形刀片位置后，圆形刀片4开始对西兰花进行切块，切块完成后西兰花自动落入收集箱15中，并从收集箱15的出料口输出。
进一步地，如图6和7所示，刀架轴13与光轴2的间距为50mm～60mm中的一个值，保证圆形刀片4的转动中心高于西兰花顶部，或至少高于较大块西兰花的中心，保证圆形刀片转动时对西兰花产生一个进给力，避免切块时西兰花出现让刀。

Claims (7)

1.螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，包括切割装置、导向装置、收集箱和支撑框架，其特征在于：
所述的导向装置包括光轴、螺旋轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、小直齿圆柱齿轮和大直齿圆柱齿轮；n根光轴平行且等距设置，相邻两根光轴之间设置一根螺旋轴，n≥3；光轴和螺旋轴均通过轴承支承于支撑框架上，螺旋轴与光轴平行设置；每根光轴上固定一个小直齿圆柱齿轮，每根螺旋轴上固定一个大直齿圆柱齿轮；每个大直齿圆柱齿轮同时与相邻两根光轴上的两根小直齿圆柱齿轮啮合；所述的主动锥齿轮固定在电机的输出轴上；所述的从动锥齿轮固定在其中一根最外侧的光轴上，并与主动锥齿轮啮合；电机的底座固定在支撑框架上；
所述的切割装置包括刀架轴、圆形刀片、从动带轮和主动带轮；所述的刀架轴水平设置在导向装置的出料端，且设置在螺旋轴和光轴上方；刀架轴通过轴承支承在支撑框架上；刀架轴与光轴垂直；n根光轴和n-1根螺旋轴形成2n-2个间隙，每个间隙内设置一个圆形刀片，所有圆形刀片等距固定在刀架轴上；所述的主动带轮固定在电机的输出轴上，从动带轮固定在刀架轴上，并与主动带轮通过皮带连接；所述刀架轴的转动方向与导向装置沿入料端至出料端方向一致；
所述的收集箱设置在光轴和螺旋轴下方，收集箱的底面与水平面呈一夹角，且收集箱位置较低的那端设有出料口。
2.根据权利要求1所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，其特征在于：所述的光轴和螺旋轴与水平面的夹角均为θ，θ的取值要保证西兰花在重力G作用下沿斜面向下的分力F＝G·sinθ大于西兰花在光轴或螺旋轴上所受摩擦力f＝μ1·G·cosθ，其中，μ1为西兰花花部与光轴或螺旋轴光滑面接触时的摩擦系数；螺旋轴的转向与螺旋方向相反。
3.根据权利要求1所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，其特征在于：所述的刀架轴与光轴的间距为50mm～60mm中的一个值。
4.根据权利要求1所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，其特征在于：所述的光轴和螺旋轴之间的间隙设置为60mm。
5.根据权利要求1所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置，其特征在于：所述的支撑框架包括电机固定钣金和外保护板；所述的电机固定钣金焊接在支撑框架上，电机的底座固定在电机固定钣金上；所述的外保护板固定在支撑框架顶部。
6.根据权利要求2所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置的二次切块方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、一次切块后的西兰花由导向装置的入料端输入，启动电机；
步骤二、电机的一部分动力驱动主动带轮、皮带和从动带轮转动，将动力传给刀架轴和圆形刀片；电机的另一部分动力驱动主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，将动力传给固定有从动锥齿轮的光轴，每根螺旋轴上的大直齿圆柱齿轮与两侧相邻两根光轴上的小直齿圆柱齿轮均啮合传动，从而所有螺旋轴和光轴均转动，但螺旋轴与两侧相邻两根光轴的转向均相反；
步骤三、小于光轴和螺旋轴之间间隙的西兰花先落入支撑框架下方的收集箱中，其余西兰花滞留在光轴和螺旋轴的间隙之中，并在自身重力以及螺旋轴的推力作用下滑落至圆形刀片位置；滞留的西兰花在滑落过程中，由于相邻光轴和螺旋轴的转速和转向都不相同，旋转过程中逐步将西兰花调整到花部朝上或者茎部朝上；
步骤四、花部朝上或者茎部朝上的西兰花到达圆形刀片位置后，圆形刀片开始对西兰花进行切块，切块完成后西兰花自动落入收集箱中，并从收集箱的出料口输出。
7.根据权利要求6所述螺旋轴与光轴差速输送调姿的西兰花二次切块装置的二次切块方法，其特征在于：刀架轴与光轴的间距为50mm～60mm中的一个值，保证圆形刀片的转动中心高于西兰花顶部，从而保证圆形刀片转动时对西兰花产生一个进给力。
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