CN113715083A - 一种块茎类蔬菜加工切削装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种块茎类蔬菜加工切削装置，涉及块茎类加工技术领域，包括：动拨轮、静拨轮、锥柄和电动机；静拨轮包括上固定圈、刀板和下固定圈，上固定圈内部设置滑轨，刀板上部设置第二弹簧卡扣，通过圆形卡槽与上固定圈连接，刀板下部设置凸台，下固定圈外侧设置第一弹簧卡扣固定在机架上；动拨轮包括喇叭口、上盘、挡板、锥柄套和下盘，喇叭口固定设置在上盘开口处，上盘为圆盘状，中间设置空心进料口，外圆设置滚子凹槽，挡板设置在上盘与下盘中间，下盘为圆盘状，中心设置有锥柄套；锥柄设置在动拨轮下盘锥柄套内；电动机设置在机架另一端平台上。本发明还提供一种块茎类蔬菜加工切削方法。本发明保证加工中食品安全，增加蔬菜食品加工效率。

Description

一种块茎类蔬菜加工切削装置及方法

技术领域

本发明涉及根块类蔬菜加工技术领域，具体涉及一种块茎类蔬菜加工切削装置及方法。

背景技术

块茎类蔬菜是人们摄取维生素、矿物质以及微量元素的重要食品之一，通过各种加工工艺处理，可以使其达到长期保存、经久不坏、随时取用的目的，在加工处理中要最大限度的保存其营养成分，改进食用价值。食品安全问题是关系人民生命和健康的重大问题，在如今的块茎类蔬菜加工过程中，机械生产渐渐的取代了人工生产，并逐步实现自动化，随着机械自动化生产速度的加快，食品的质量及安全问题在生产加工中尤为重要。食品安全问题不仅影响着人们的生命健康，同时也影响着人们的生活品质。

中国专利201720858023.5公开了一种块状蔬菜切片机，包括支架、盛放机构、切削机构，盛放机构包括上仓体、下仓体，还在上仓体的底部固定设置切削板，在切削板上间隔设置若干切削刀片，切削机构包括电机、传动轴、轴套、若干拨杆、若干拨板，拨板的正面用于拨动块状蔬菜，拨板倾斜设置，以使拨板的正面与切削板的上表面之间呈钝角夹角，拨板的底边的高度高于切削刀片的高度,拨板与切削刀片配合实现对块状蔬菜的削片。

目前市面上大多数与上述类似的块茎类蔬菜加工装置存在的主要问题有：

(1)输出食品安全等级问题：加工仓与机架使用螺纹连接且零部件较多，存在卫生安全隐患。例如与蔬菜接触部件之间会产生较多的缝隙，由于块茎类蔬菜中富含丰富的营养，利于细菌在缝隙中生存且难以清理，因此无法保证果蔬食品在加工过程中的卫生安全等级。

(2)食品机械高速加工中的不平衡问题：食材加工能力是产品的核心竞争力，影响企业的投资、产能及人员配置。切削刀片或加工仓多采用旋转加工的方式，当需求量过大或转速过高时会造成不平衡的问题，导致装置的停止工作甚至损坏。

(3)设备设计不合理导致的制造困难：能够进行大批量加工的装置往往体积或质量较大，生产成本较高，且不便于维修及运输。

(4)切削刀片的拆装运维问题：在刀片的安装中大多使用螺纹连接，这就使得在进行一把刀的更换时操作繁杂，使得拆装时间大大增加，维修成本也随之增加。

(5)应用食材种类少：切削刀片类型较少，设备用途单一，无法实现企业对片、丝、花等多种蔬菜形式的加工。

(6)切削加工中冲击振动噪音问题：由于根块类蔬菜密度较大，也存在一定的硬度，在刀与其接触的瞬间会产生很大的反作用力，很难使得切削过程平稳的进行。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种块茎类蔬菜加工切削装置及方法，以适应目前食品加工企业对此种设备的需求。

本发明的技术方案是：

一种块茎类蔬菜加工切削装置，包括：

动拨轮、静拨轮、锥柄和电动机，所述静拨轮固定设置在机架上，所述的动拨轮设置在静拨轮内部；所述锥柄设置在机架的底座上；

所述静拨轮包括上固定圈、刀板和下固定圈；所述上固定圈内部设置滑轨，所述刀板上部设置第二弹簧卡扣，所述第二弹簧卡扣卡接入圆形卡槽与上固定圈连接，所述刀板下部设置凸台，所述凸台通过间隙配合与下固定圈中的凹槽连接，所述下固定圈外侧通过第一弹簧卡扣固定在机架上；

所述动拨轮包括喇叭口、上盘、挡板、锥柄套和下盘；所述喇叭口固定设置在上盘开口处，所述上盘为圆盘状，圆盘状的中间设置空心进料口，圆盘状的外圆设置滚子凹槽，所述挡板设置在上盘与下盘中间，所述下盘为圆盘状，所述下盘的底部中心设置锥柄套，由上盘、挡板和下盘构成的空腔用来放置块茎类蔬菜，通过离心作用到达静拨轮内壁；

所述锥柄设置在下盘上的锥柄套内，所述锥柄插入锥柄套内与动拨轮的下盘连接，锥柄大端固定设置在机架的底座上；

所述电动机设置在机架另一端平台上，电动机传动轴和锥柄大端等径部分通过皮带轮传动，电动机传动轴固定在机架底座上。

作为本发明的进一步技术方案为，所述动拨轮为采用3D打印技术制作的整体零件；所述上盘外圆使用滚子与静拨轮上固定圈的滑轨连接，可以实现动拨轮的旋转运动。

作为本发明的进一步技术方案为，所述动拨轮挡板正面光滑，背面设置有梯状槽。在高速旋转过程中为动拨轮内放置的块茎类蔬菜提供支撑力，使得装置的运转更加稳定。

作为本发明的进一步技术方案为，所述刀板为块茎类蔬菜切削的主要部件，动拨轮顺时针旋转时可切丝。

作为本发明的进一步技术方案为，锥柄为圆台状结构，与动拨轮锥柄套之间利用锥面自锁实现稳定的连接，同时能够将带轮上的扭矩传递给动拨轮。

本发明还提供一种块茎类蔬菜加工切削方法，包括以下步骤：

确定块茎加工形式以及薄厚程度；

根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；

将待切削块茎放入动拨轮腔体内，放入块茎约占腔体容积的2/3；

启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；

切削完成后的食材通过出料口的收集装置进行收集并传递出去。

作为本发明的进一步技术方案为，所述启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；具体为：启动装置开始切削，皮带进料装置根据切削速率以及电动机转速合理控制物料的投放速度，自动匹配进料数量；

作为本发明的进一步技术方案为，所述根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；具体为：根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，选择刀板并安装在静拨轮上，并调整刀板之间的距离，同时根据加工要求和加工速率设定电动机转速。

作为本发明的进一步技术方案为，所述动拨轮的转速为300～900r/min。

作为本发明的进一步技术方案为，所述加工切削的效率为3～5吨/小时。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出的块茎类蔬菜加工切削装置采用3D打印的方法制造出与食品直接接触的动拨轮，减少不必要的螺纹连接且上下盘之间不存在任何间隙，避免了细菌的滋生，同时也便于拆卸及清洗，使得蔬菜食品在加工过程中的卫生安全问题得以保障。

2、本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置在动拨轮的下盘利用锥面自锁的原理设置锥柄，能够在保证加工稳定性的前提下提供较大的扭矩，装卸也较方便；该结构不仅能实现上述自锁功能，还由于结构的特殊性避免了螺丝等紧固件的使用，有效避免细菌滋生，提高了其产品的安全等级；同时在动拨轮上盘与静拨轮上固定圈中间使用滚动连接，进一步提升了动拨轮在加工过程中的稳定性，动拨轮的转速也较改进前有较大提升，极大的增加了蔬菜食品加工效率。

3、本发明提供的块茎类蔬菜加工切削装置运用拓扑优化与3D打印结合的技术，在本发明中主要对动拨轮进行了拓扑优化，在保证加工仓容量及结构力学性能的前提下，通过分析工作状态下动拨轮的传力路径，将不承受应力及不影响力学性能的多余部分去除，从而达到减轻结构整体重量的目的。

4、本发明提供的块茎类蔬菜加工切削装置通过改变切削刃形状以及两切削刃间距离的方法从而满足各种要求。大大缩短了加工时间，使得加工效率得到有效的提高。

5、本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置在沿静拨轮圆周方向上将刀板布满一周，多刀并行，实现高效加工。极大的提高了加工速率，且增加了食材加工的连续性。

6、本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置通过设置动拨轮组件，将蔬菜食品放入动拨轮仓体内后，利用高速旋转产生的离心力将蔬菜迅速分配给每组刀片，实现离心力进给切削，只需改变动拨轮的转速即可协调进给量与切削量之间的平衡，避免造成食材堆积以及设备空转的现象，使整个产能趋于稳定，避免了连续加工过程中因食材不同造成的产能过剩等问题。

7、产品系列化的分仓处理，由于本发明采用3D打印技术中的SLM工艺加工，在结构设计环节就将分仓的理念添加到动拨轮的三维模型中，由此便可以在加工过程中直接成形出带有分仓结构的动拨轮，由六个挡板将下盘均分为六个子仓，在工作过程中能够提高加工效率，避免产能过剩现象的出现。

附图说明

图1为本发明提出的一种块茎类蔬菜加工切削装置结构图；

图2是本发明提出的动拨轮和静拨轮分体结构图；

图3是本发明提出的动拨轮结构示意图；

图4是本发明提出的静波轮结构示意图；

图5是本发明提出的锥柄结构示意图；

图6是本发明提出的刀板结构示意图；

图中所示：

1-动拨轮，2-静拨轮，3-电动机，4-皮带，5-锥柄，6-机架，7-刀板；

101-喇叭口，102-上盘，103-挡板，104-锥柄套，105-下盘，106-滚子凹槽；

201-滑轨，202-上固定圈，203-下固定圈，204-第一弹簧卡扣；

701-第二弹簧卡扣，702-丝状切削刃，703-凸台，704-反向切削刃。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参见图1至图6，其中，图1为本发明提出的一种块茎类蔬菜加工切削装置结构图；图2是本发明提出的动拨轮和静拨轮分体结构图；图3是本发明提出的动拨轮结构示意图；图4是本发明提出的静波轮结构示意图；图5是本发明提出的锥柄结构示意图；图6是本发明提出的刀板结构示意图；

如图1至图6所示，一种块茎类蔬菜加工切削装置，包括：

包括动拨轮1、静拨轮2、电动机3、皮带4和锥柄5，静拨轮2固定放置在机架6上，包括上固定圈202、刀板7和下固定圈203，上固定圈202内部设置滑轨201，刀板7上部设置第二弹簧卡扣701，通过滚子凹槽106与上固定圈202连接，刀板7下部设置凸台703，通过间隙配合与下固定圈203中的凹槽连接，下固定圈203外侧设置第一弹簧卡扣204固定在机架6上；动拨轮1设置在静拨轮2内部，包括有喇叭口101、上盘102、挡板103、锥柄套104和下盘105，喇叭口101固定设置在上盘102开口处，上盘102为圆盘状，中间设置空心进料口，外圆设置滚子凹槽106，挡板103设置在上盘101与下盘102中间，下盘102为圆盘状，中心设置有锥柄套104，动拨轮1空腔中用来放置块茎类蔬菜，通过离心作用到达静拨轮内壁；锥柄5设置在动拨轮下盘锥柄套104内，锥柄5插入锥柄套104内与动拨轮下盘105连接，锥柄5大端固定设置在机架6底座上；电动机3设置在机架6壳体另一端平台上，电动机传动轴和锥柄5大端等径部分通过皮带轮传动，电动机传动轴固定在机架6底座上。

本发明实施例中，动拨轮为采用3D打印技术制作的整体零件；所述上盘外圆使用滚子与静拨轮上固定圈的滑轨连接，可以实现动拨轮的旋转运动。

本发明实施例中，动拨轮挡板正面光滑，背面设置有梯状槽。在高速旋转过程中为动拨轮内放置的块茎类蔬菜提供支撑力，使得装置的运转更加稳定。

其中，刀板为块茎类蔬菜切削的主要工作部件，动拨轮顺时针旋转时可切丝。锥柄为圆台状结构，与动拨轮锥柄套之间利用锥面自锁实现稳定的连接，同时能够将带轮上的扭矩传递给动拨轮。

本实施例中的具体工作步骤如下：

1)根据客户的需要确定进行切削的蔬菜种类后，蔬菜从喇叭口101进入动拨轮1腔体并落在动拨轮1下盘105上，通过挡板103不仅可以减缓蔬菜的冲击，还可以达到分仓的目的。在进料过程中容易出现设备不平衡问题，本实施例中利用锥面自锁的原理，在动拨轮的下盘105设置锥柄5，能在保证加工稳定性的同时提供较大的扭矩，极大的增加了蔬菜食品加工效率。

2)蔬菜在动拨轮1下盘105由于离心力的作用紧贴在静拨轮2内壁，随着电动机3带动动拨轮1的旋转，蔬菜在刀板7的切削下完成操作。在切削过程中，本实例中采取多刀并行方法，刀板7沿静拨轮2圆周方向布满一周，动拨轮1在静拨轮2中高速旋转，带动食材在静拨轮2上完成连续的切削加工，极大提高了生产效率，并且增加了食材加工的连续性。

3)在刀板更换过程中，本实施例通过加入第二弹簧卡扣701，有效的减少了拆装时间，使工作效率得到有效提高。

4)在整个加工过程中，传统加工装置往往存在缝隙，并且由于切削的是块茎类蔬菜，很容易引起细菌滋生的问题，本实施例中采用3D打印来加工制造出与食品直接接触的动拨轮1，有效避免了缝隙的存在，防止了细菌的滋生，使蔬菜食品在加工过程中的卫生安全问题得以保障。

5)从机器整体上来看，传统商用食品加工设备体积或重量较大，不便于运输且成本较高，本实施例中运用拓扑优化与3D打印结合的技术，通过分析结构的传力途径，将不承受应力或不影响力学性能的多余材料去除，使得加工设备的结构优化，并且在减轻整体设备重量和体积的同时，还减少了材料的使用量。

本发明还提供一种块茎类蔬菜加工切削方法，包括以下步骤：

确定块茎加工形式以及薄厚程度；

根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；

将待切削块茎放入动拨轮腔体内，放入块茎约占整个腔体容积的2/3；

启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；

切削完成后的食材通过出料口的收集装置进行收集并传递出去。

本发明实施例中，启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；具体为：启动装置开始切削，皮带进料装置根据切削速率以及电动机转速合理控制物料的投放速度，自动匹配进料数量；

本发明实施例中，根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；具体为：根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，选择刀板并安装在静拨轮上，并调整刀板之间的距离，同时根据加工要求和加工速率设定电动机转速。

上述块茎类蔬菜加工切削方法中，主要加工的食材范围为块茎类蔬菜，例如土豆、红薯、荸荠、萝卜等。

上述块茎类蔬菜加工切削方法中，动拨轮的转速为300～900r/min。

上述块茎类蔬菜加工切削方法中，加工切削的效率为3～5吨/小时。

本发明提出的块茎类蔬菜加工切削装置采用3D打印的方法制造出与食品直接接触的动拨轮，减少不必要的螺纹连接且上下盘之间不存在任何间隙，避免了细菌的滋生，同时也便于拆卸及清洗，使得蔬菜食品在加工过程中的卫生安全问题得以保障。

本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置在动拨轮的下盘利用锥面自锁的原理设置锥柄，能够在保证加工稳定性的前提下提供较大的扭矩，装卸也较方便，而锥面自锁原理就是下盘开口处与锥柄之间产生摩擦力，使待切削物品受力方向发生改变，产生了一个与锥面垂直的力，从而达到自锁，同时能够带动下盘进行旋转。该结构不仅能实现上述自锁功能，还由于结构的特殊性避免了螺丝等紧固件的使用，有效避免细菌滋生，提高了其产品的安全等级；同时在动拨轮上盘与静拨轮上固定圈中间使用滚动连接，进一步提升了动拨轮在加工过程中的稳定性，动拨轮的转速也较改进前有较大提升，极大的增加了蔬菜食品加工效率。

本发明提供的块茎类蔬菜加工切削装置运用拓扑优化与3D打印结合的技术，在本发明中主要对动拨轮1进行了拓扑优化，在保证加工仓容量及结构力学性能的前提下，通过分析工作状态下动拨轮1的传力路径，将不承受应力及不影响力学性能的多余部分去除，从而达到减轻结构整体重量的目的。

本发明提供的块茎类蔬菜加工切削装置通过改变切削刃形状以及两切削刃间距离的方法从而满足各种要求。例如：在加工过程中，丝状切削刃702采用较多刀齿对称分布的方法可以达到切丝的要求，并且通过改变两切削刃之间的距离可以有效的控制丝的厚度。除此之外，采用较少刀齿的反向切削刃704可以达到切花的要求，采用直刀可以达到切片的要求，同样地，通过改变两切削刃之间的距离可以控制花的厚度和片的大小以及薄厚程度，这样在满足客户要求的同时大大缩短了加工时间，使得加工效率得到有效的提高。

本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置在沿静拨轮圆周方向上将刀板布满一周。在根块类蔬菜的加工过程中，动拨轮在静拨轮中高速旋转，带动食材在静拨轮上完成连续的切削加工。相较于传统的单刀片旋转切削，多刀并行，实现高效加工。极大的提高了加工速率，且增加了食材加工的连续性。

本发明所述的块茎类蔬菜加工切削装置通过设置动拨轮组件，将蔬菜食品放入动拨轮仓体内后，利用高速旋转产生的离心力将蔬菜迅速分配给每组刀片，实现离心力进给切削。同一种食材，只需改变动拨轮的转速即可实现进给量与切削量之间的平衡，避免造成食材堆积以及设备空转的现象，使整个产能趋于稳定，避免了连续加工过程中因食材不同造成的产能过剩问题。

产品系列化的分仓处理，当电动机高速运转时，仅仅通过不断提高进料速度的方法还是会造成产能过剩，所以在此提出分仓设计，由于本发明采用3D打印技术中的SLM工艺加工，在结构设计环节就将分仓的理念添加到动拨轮1的三维模型中，由此便可以在加工过程中直接成形出带有分仓结构的动拨轮1，由六个挡板103将下盘105均分为六个子仓，在工作过程中能够提高加工效率，避免产能过剩现象的出现。

以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种块茎类蔬菜加工切削装置，其特征在于，包括：动拨轮、静拨轮、锥柄和电动机，所述静拨轮固定设置在机架上，所述动拨轮设置在静拨轮内部；所述锥柄设置在机架的底座上；

所述静拨轮包括上固定圈、刀板和下固定圈；所述上固定圈内部设置滑轨，所述刀板上部设置第二弹簧卡扣，所述第二弹簧卡扣卡接入圆形卡槽与上固定圈连接，所述刀板下部设置凸台，所述凸台通过间隙配合与下固定圈中的凹槽连接，所述下固定圈外侧通过第一弹簧卡扣固定在机架上；

所述动拨轮包括喇叭口、上盘、挡板、锥柄套和下盘；所述喇叭口固定设置在上盘开口处，所述上盘为圆盘状，圆盘状的中间设置空心进料口，圆盘状的外圆设置滚子凹槽，所述挡板设置在上盘与下盘中间，所述下盘为圆盘状，所述下盘的底部中心设置锥柄套，由上盘、挡板和下盘构成的空腔用来放置根块类蔬菜，通过离心作用到达静拨轮内壁；

所述锥柄设置在下盘上的锥柄套内，所述锥柄插入锥柄套内与动拨轮的下盘连接，锥柄大端固定设置在机架的底座上；

所述电动机设置在机架另一端平台上，电动机传动轴和锥柄大端等径部分通过皮带轮传动，电动机传动轴固定在机架底座上。

2.根据权利要求1所述的一种块茎类蔬菜加工切削装置，其特征在于，所述动拨轮采用3D打印技术制作；所述上盘外圆使用滚子与上固定圈的滑轨连接。

3.根据权利要求1所述的一种块茎类蔬菜加工切削装置，其特征在于，所述挡板正面光滑，背面设置有梯状槽。

4.根据权利要求1所述的一种块茎类蔬菜加工切削装置，其特征在于，所述刀板为根块类蔬菜切削的主要部件，动拨轮顺时针旋转时切丝。

5.根据权利要求1所述的一种块茎类蔬菜加工切削装置，其特征在于，所述锥柄为圆台状结构，与所述动拨轮的锥柄套之间利用锥面自锁实现稳定的连接，同时将带轮上的扭矩传递给动拨轮。

6.一种块茎类蔬菜加工切削方法，采用如权利要求1-5中任一所述的一种块茎类蔬菜加工切削装置，包括以下步骤：

确定块茎加工形式以及薄厚程度；

根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；

将待切削块茎放入动拨轮腔体内，放入块茎约占整个腔体容积的2/3；

启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；

切削完成后的食材通过出料口的收集装置进行收集并传递。

7.根据权利要求6所述的一种块茎类蔬菜加工切削方法，其特征在于，所述启动装置开始切削，通过进料口处的皮带进料装置匹配进料数量；具体为：启动装置开始切削，皮带进料装置根据切削速率以及电动机转速合理控制物料的投放速度，自动匹配进料数量。

8.根据权利要求6所述的一种块茎类蔬菜加工切削方法，其特征在于，所述根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，在静拨轮上安装刀板并调整切削刃之间的距离；具体为：根据块茎加工形式以及薄厚程度的要求，选择刀板并安装在静拨轮上，并调整刀板之间的距离，同时根据加工要求和加工速率设定电动机转速。

9.根据权利要求6所述的一种块茎类蔬菜加工切削方法，其特征在于，所述动拨轮的转速为300～900r/min。

10.根据权利要求6所述的一种块茎类蔬菜加工切削方法，其特征在于，所述加工切削的效率为3～5吨/小时。

Images