CN114901075B - 用于动力操作式剥皮设备的生产率提高设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成型机或切割机，尤其是剥皮机，操作者在该成型机或切割机处将待成型或切割的物质朝向刀片手动供给。设置手接近检测装置以用于确保操作者安全；机器视野横跨刀片前面的被监测空间，以及设置传导感测装置。刀片安装在可快速退避的框架上。如果感测到手，则来自弹簧释放的动力物理性地将刀片移动到安全位置。夹持辊由可快速停止的电机驱动。

Description

用于动力操作式剥皮设备的生产率提高设备
技术领域
本申请涉及一种成型机或切割机，操作者在成型机或切割机处将待成型或切割的物质朝向刀片手动供给，通过增加手感测和刀片退避可以使得机器安全。一个实施例是一种用于肉、家禽或鱼的剥皮机，所述剥皮机具有细长的剥皮刀片，所述剥皮刀片安装成沿着夹持辊并在夹持辊正上方。在操作者的手将产品放到刀片上时手受伤的情况并不少见。如果可以降低受伤率，则可以提高生产率。
定义
去皮机是一种呈剥皮机形式的机器的名称。
不安全接近是一种描述工人的手或手套危险性地靠近或接触刀片的位置的术语。
背景技术
成型机或切割机例如在肉类工业中和用于成型木材的工业中广泛存在，在成型机或切割机处，操作者将待成型或切割的物质朝向刀片手动供给。动力操作式剥皮设备广为人知并广泛应用于部分食品工业，用于从待剥皮或去皮的工件上切下一层。例如，参见“Marel”、“Townsend”或“Griselli”品牌的用于肉类、鱼类、家禽和猪肉的剥皮机。一些剥皮机处理整只猪畜体，其他剥皮机接受手持式物品，还有另外的剥皮机使用传送带进给。常常要求操作者将他或她的手放在待剥皮的物体上，将物体借助于物体下方的移动平台朝向锋利的刀片递送。移动平台典型地是具有被保持的表面速度的动力式夹持辊。时至今日，在危险地方感知手的存在性并对其作出响应的大多数机器依赖于接触感测并使辊夹持停止。
由于操作者的手与待剥皮的物质在一致性方面没有太大差异，因此难以防止操作者的手受伤。传统上已经使用编织金属网作为导电手套内的保护层。假设表面速度为每秒1米，并且在导电层(用于感测的目的)和操作者身体之间的手套厚度为1毫米，由此，期望在感测到接触之后相对不可行的辊停止时间为1毫秒。但正被切割的物质是非刚性的，即使移动平台停止，也可能继续朝向刀片移动。
要解决的问题
这些问题尤其与被称为剥皮机或去皮机的机器有关。鉴于导电手套传感器提供的对启动设备缺乏早期预警的问题，一种合适的解决方案似乎是提供对刀片前方空间(volume)的光学监测。
鉴于对于夹持辊停止甚至反转机构缺乏对手进行保护的有效性的问题，一种合适的解决方案似乎是如果检测到危险则提供刀片退避。
一个相关问题是如何利用物理机构实现刀片退避，该物理机构具有足够的动力来将刀片及其支架在很短的时间内(可能为20毫秒)从伸展的工作位置移动到退避位置。
最后一个问题涉及使夹持辊快速停止，以使得操作者的手不会被拖到刀片上。
现有技术回顾
已知的是没有公开内容教导在检测到危险情况时使剥皮机或类似机器的刀片有效、自动地退避。
Donwoo的(2020年4月2日)的KR 102096621描述了一种剥皮机，其中手触式检测单元包括光源，并且“光接收单元”位于夹持辊上部部分的面对侧上。它们构造为检测工人的手朝向刀片辊接近。该文字资料暗示光源和检测器彼此面对，并且在该光源和该检测器之间通过的光束将被处于潜在危险位置中的手中断。用于夹持辊电机的控制单元构造成在确定工人的手已接近刀片辊时使辊停止旋转。
McCullough的US 5272946(1993年12月28日)描述了一种剥皮机，其中手触式检测单元包括电机、离合器和电连接件，所述电连接件连接到包括金属网的左手导电手套和右手导电手套中的每一个。一种机构使辊与电机脱离接合并使辊立即反转，以防止操作者的手指或手套端被捕获在辊和刀片之间。该机构由任一只手套与剥皮机部件(包括带齿供给辊、刀片或其他部件)之间的接触而触发。
Grasselli和McCullough的EP 0 362 947(优先权日，1988年10月4日)描述了一种剥皮机。小心保持与工人及工人所佩戴的导电手套的电连接。
发明内容
在第一个广义方面，本发明提供了一种用于成型由操作者的一只或多只手握持的物品的机器；所述机器具有底架并且具有支撑在刀片支架上的运行位置处的刀片，所述物品以进给速度并在朝向所述刀片的方向上前进，其特征在于，所述机器包括接近感测装置，所述接近感测装置构造为检测所述操作者的手何时不安全地靠近所述刀片并且如果检测到所述操作者的手不安全地靠近所述刀片，则启动退避机构，所述退避机构适用于使用来自内部能量存储和释放装置中所保持的能量的动力，以便以大于所述进给速度的速度在所述方向上将所述刀片从所述运行位置物理性地退避，并将所述刀片置于安全位置中。
可选地，唯一的感测装置是OFF开关。
优选地，内部能量储存和释放装置依赖于储存在弹性物体内的机械能，以物理性地退避刀片。
优选地，弹性物体是弹簧。
更优选地，弹性物体是压缩弹簧。
优选地，所述弹性物体是可压缩弹簧，所述压缩弹簧在第一端处固定到第一致动器的主体且在第二端处固定到所述第一致动器的轴，并且在使用中并且进入所述运行位置时，所述压缩弹簧被所述第一致动器压缩并且被保持齿保持在压缩状态，所述保持齿被第二致动器保持就位。
优选地，所述第二致动器响应于来自所述接近感测装置的信号，并且在接收到信号时将收回保持齿，从而释放压缩弹簧并迫使轴运动。
可选地，第一致动器可以依靠保持电流来保持弹簧处于压缩状态。
优选地，轴和物理性驱动的刀片之间的机械联动装置被布置和设置成将轴的运动转化为刀片在刀片支架上的物理性退避；退避装置的部件由机器的底架支撑。
可选地，刀片退避到操作者的手无法触及的安全位置，在该安全位置中，操作者是安全的，免受刀片伤害。
在第二个广义方面，所述机器是具有刀片的剥皮机或去皮机，当所述刀片被支撑在运行位置中以对待剥皮或去皮的工件进行成型时，在所述工件由操作者保持抵靠在使所述工件靠在所述刀片上的动力式夹持辊上的同时，使用所述剥皮机或去皮机；所述运行位置定位成平行于并靠近所述动力式夹持辊的顶表面；第二刀片位置或安全位置定位成紧靠在所述动力式夹持辊后面，在使用时，接近感测装置一检测到所述操作者的手不安全地接近所述刀片，所述刀片就会物理性退避到所述第二刀片位置或安全位置。
优选地，该机器还包括适于将刀片从安全位置移动到刀片的第三位置或清洁位置的手动机构，该手动机构包括可触及的手柄，所述手柄在被抬起时能够迫使刀片支架向上并远离动力式夹持辊。
在第一附属方面，接近感测装置包括光学检测设备，所述光学检测设备包括多个电视型摄像机，所述多个电视型摄像机从所述刀片的每一侧通过所述动力式夹持辊两端处的窗口观察被监测空间，所述被监测空间定位成平行于动力式夹持辊的轴线且在所述刀片前方；所述接近感测装置包括适于在使用时说明电视型摄像机输出的说明装置，并且在检测到戴着颜色与不安全地靠近所述刀片的所述工件的颜色形成对比的手套的手的至少一部分时将产生信号。
优选地，所述机器设置有隐藏在所述机器的每一侧上的两个电视型摄像机，所有电视型摄像机的视野都通过动力式夹持辊两端处的窗口指向被监测空间。
在一种选择中，接近感测装置包括响应于通过导电手套从机器的任何导电部分(包括刀片)导电的设备，所述设备适于产生信号。
优选地，刀片从运行位置到安全位置的运动在由检测装置光学检测到危险情况之后的20毫秒内开始，并且在35毫秒内完成所述运动。
在第二附属方面，动力式夹持辊的电机包括具有齿形带驱动装置的可控电机，该齿形带驱动装置能够在连接到电机的电机控制器接收到信号之后使辊在10-15毫秒内停止。
在另一广泛的方面，动力式夹持辊由电机通过组合式离合器和制动器装置驱动；所述组合式离合器和制动器装置具有心轴形状，心轴的内花键适于与所述动力式夹持辊的轴上的外花键相匹配，所述心轴的第一端适于提供抵靠静止表面的制动表面，所述心轴的第二端适于提供抵靠旋转表面的夹持表面，并且所述心轴的中间部分适于经由通过所述第一致动器的所述轴的运动而移位的联轴器而被推靠在任一端上，与此同时所述内花键保持与所述动力式夹持辊的轴接触，使得动力式夹持辊能够独立于电机停止。
目的
本发明的第一个目的是提供一种用于成型工具的快速刀片退避功能，其因操作者的手向刀片危险地靠近的位置而启动。一个更具体的目的是通过检测到手套靠近刀片、将刀片从手套收回并使辊停止来为剥皮机(也被称为去皮机)的操作者提供安全的工作环境，同时另一目的是至少为公众提供剥皮机的另一种选择。优选实施例。
本文提供的本发明的描述仅以示例的方式给出，而不应被视为以任何方式限制本发明的范围或范畴。在整个说明书中，词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变体应被理解为暗示包含所陈述的选项、整数或步骤，而不排除任何其他选项、整数或步骤。在本文中引用的每篇文件、参考文献、专利申请或专利通过援引的方式明确地以其全体内容并入本文。但对文本中所引用的材料或信息的援引不应被理解为是材料或信息为公共常识的一部分的让步或在新西兰或任何其他国家为人所知的让步。
附图说明
图1是实施例1的截面图，其示出了处于运行位置时的夹持辊和刀片。图1a是图1的近景视图。
图2是示出处于安全位置时的夹持辊和刀片的横截面。
图3是示出处于清洁位置时的夹持辊和刀片的横截面。
图4是处于安全位置时的刀具退避机构的斜视图。
图4a是固定到轴的可闩锁的曲轴臂的细节。
图4b是包括止动件的刀具支撑框架的正视图。
图5是隔离开的驱动电机和辊的透视图。
图6是整个剥皮机的斜视图，其中一个侧盖被移除。
图7是机器视觉装置的斜视图。
图8是示出被监测区域的横截面。
图9(如图9a和图9b)是实施例2的爪形离合器的两种模式。
图10是实施例2的主要部件的侧视图。
图11是示出了部件的运行位置的图。
图12是示出了部件安全位置的图。
图13是示出了刀片退避部件的图。
图14是示出了用于检测手套的光束传感器阵列的图。
表1(文本)提供了用于实施例1的示例性计时测量。
具体实施方式
本发明提供一种切割机或成型机。详细的示例是剥皮机或去皮机。剥皮机的构造是不安全的，这是因为工人的一只或多只手可能会被锋利的刀片严重创伤。夹持辊可能与工人的一只或多只手接合，或者夹持辊可能夹住手套。工人可能会出错或疲劳。本发明提供快速刀片退避功能，使得使用来自弹簧的存储势能以提供足够强的爆发动力以在足够的时间内移置包括刀片在内的质量而使得刀片可以从操作者的手移走。当在被监测空间中以光学方式检测到操作者的手危险地靠近刀片的位置时，开始刀片的退避。如果使用手套接触感测，则金属网手套会完成一个发出危险状态信号的电路，这在现有技术中是众所周知的。接触感测是一种补充选择，尽管一些工人已经开始依赖它提供的物理安全性，并且剥皮机将优选地提供视觉和接触感测两者。上面的剥皮机可能是有用的，但缺少手或手套感测设备。
实施例1
在图1-8中示出较新的实施例1。在图6中，以斜视图示出了根据本发明的剥皮机或去皮机600。它是完整的，除了侧安全盖被去掉以使结构性底架605的一部分可见。操作者位置朝向左侧，靠近多个用户控制器604。暴露的水平工作表面处于便利的高度并且包括动力式夹持辊110的顶部，该夹持辊110具有引起摩擦的脊、齿或类似物，以将待剥皮的物品抵靠位于辊上方的剥皮刀具(此处未示出)从操作者处运走。退避机构的零件(第一臂408、梁409和第二臂413)是可见的。容纳机器视觉摄像机的盒子与观察通道对准。天线603可用于向网络传送机器状态或从网络传送机器状态。该机器包括用于已在夹持辊和刀片之间通过的切割废料的“骨仓”(未显示)。
在功能上，有用于机器的被描述为“位置”的三种模式。
“运行位置”描述了机器在使用时处于工作模式。图1是在竖直平面中横过辊并且包括刀片支撑件108、夹持辊110和清洁辊112的一部分的横截面。图1a是近景视图，其阐明了在这种模式下刀片和夹持辊的关系。刀片保持在与现有技术剥皮机位置相似的位置中。示出了刀片107相对于夹持辊110的位置，该位置在处于运行位置时与竖直的进入侧成大约5度角。
“安全位置”(图2)是设备在突然将刀片107退避远离操作者并将刀片保持在对操作者的伤害有限的位置之后的退避后模式。刀刃目前在夹持辊周围的竖直面右侧约45度，并靠近夹持辊；有效地不可触及。如在下表“第1部分：计时数据”中，刀片在18毫秒之后开始退避，并在一个或多个摄像机已检测到在被监测区域中存在手套之后大约35毫秒到达安全位置。这种运动提供了从运行位置到安全位置的快速、有效和可逆的过渡。
“清洁位置”。图3是示出夹持辊110和刀片107在清洁位置中当刀片被枢转并升高成高于辊上方时的横截面。剥皮机优选地包括安全互锁装置，以使得可触及用于将刀片物理性提升到如图所示的伸展位置的手柄，直到关闭机器、使辊停止并且已将刀片移动到安全位置为止。
在图4的右侧示出了用于提供清洁位置的机构。刀具组件可以在弹簧偏压的梁上升起，该梁由固定到平台上的可枢转手柄432支撑，该平台横穿底架内部行进到刀具支撑框架中心中的附接点。手柄432可从弓形引导板433上的第一锁定位置拉回并向上摆动，然后被锁定在更高的第二锁定位置434上，以迫使刀具支撑框架414沿由第二臂413限定的轨迹枢转离开边缘框架，使得刀具的刀片被抬起并保持以用于维护目的，例如用于清洁刀片或更换刀片。梁内的拉簧431保证刀具支撑框架414始终被下拉。
剥皮机可以正常启动，正常停止。启动时，刀片从安全位置上升到运行位置，与此同时为能量存储机构加载。一旦刀片处于运行位置，剥皮机对操作者的手违规行为敏感并且能够快速进入安全位置，如下所述。当正常停止时，剥皮机也迅速进入安全位置，使得刀片不再外露，或者能量存储和释放机构以另一种方式释放并且对维修工人来说是安全的。
这些来自原型剥皮机的计时结果将本发明的机械设计的以下描述置于上下文中。预期的是，在由机器视觉摄像机检测到事件之后20毫秒内将开始刀具退避。请注意，这些数据是说明性的，但不是限制性的。持续时间可能会改变，或者在未来的版本中可能会放宽要求。
表：当前示例性计时持续时间(单位都是毫秒)
事件 光学手套事件 导电手套事件
摄像机检测手 0 x
视觉处理 3.8 x
信号释放继电器 10 1
刀片退避开始 18.3 8.3
刀片触及2米/秒 24 14
刀片最终抵达安全位置 32.5 22.55
辊得以停止 20-25 10-15
注1：虽然“导电手套事件”选项显示的时间较短，但该过程始于操作者手套和刀片之间的连接；手套随后受到损坏。
注2：当边缘框架416碰到止动部件206时，刀片在退避期间加速到每秒大约3米。据信，每秒大约2米以上的速度将超过戴手套的手的最大可能速度。遵循弯曲的路径。
对于当前的原型，使15公斤的质量在0.014秒的时间内移动了0.026米。在检测到操作者的一只或多只手之后，需要大约100焦耳以7.1kW的速率将刀片及其支撑件的质量从运行位置加速以达到每秒大约3米，并进入退避位置或安全位置。
刀片退避
图4是刀片移动机构的斜视图。从该图中删除的(例如)6mm钢板的封闭底架在图6中显示为605。该刀片移动机构说明了将保持在压缩弹簧202中的存储能量快速转换为动能以作为有效的刀片退避运动，而惯性保持很小。
优选的致动器传送一致的动力，其是可重复使用的并且存储势能的成本低，是螺线管303的保持电流，与此同时保持齿302延伸(图4a)。退避是“故障-安全”事件。维持的螺线管动力保持齿伸展。在齿支撑件中没有使用过中心机构。任何中断保持电流的事件(诸如关闭剥皮机的电源)都会使齿302缩回，剥皮机的刀片将被压缩弹簧202中的能量以常规速度驱动到安全位置。对操作者的手实施检测也中断保持电流。
能量存储和释放设备位于左下方并且通过梁409连接到刀具支撑件。接头允许螺线管组件200枢转。压缩弹簧202环绕用于加载(压缩)弹簧的气动第一致动器201的轴203，该弹簧被限制在致动器主体和固定至轴的轴环204之间。该轴以U形夹终止并与可闩锁曲轴臂301(被隐藏，但在图4a中以正视图示出)铰接。图4a包括联接到气动第一致动器201的U形夹的枢转接头，一旦可移动的齿302退回至闩锁组件304(部分示出)并且在套环204下方的压缩弹簧202不再受到限制，枢转接头便将弹簧能量沿着物品的第一臂传输通过带键接头，以使第一轴406旋转。
齿302的运动(在图11中为伸出并在图12中为退回)示意性地示出以用于较早的实施例。详情提供如下。
固定到第一轴406的第一臂408枢转地连接到梁409的下端，该梁409在剥皮机内的能量存储和释放装置与刀片支撑机构之间穿过，所述刀片支撑机构包括边缘框架416和刀具支撑板108。梁409在上端处可枢转地连接到较短臂410，该较短臂410固定到另一根横向可旋转轴412(大部分被遮蔽)，所述横向可旋转轴412在两端处通过轴承411支撑在封闭底架上。固定到横向可旋转轴412的第二臂413枢转地连接到边缘框架416。
图4b示出了刀具支撑件的细节，所述刀具支撑件包括边缘框架416，刀具支撑框架414绕枢轴P2枢转地安装到该边缘框架416，以允许即使边缘框架416固定在适当的位置也能进行清洁。(左侧，815为条形灯，110为夹持辊，112为清洁辊。)边缘框架存在于两侧处且是对称的。横向可旋转轴412承载穿过刀具支撑框架的退避运动。梁409在右下端处在P1处枢转连接，以使固定在横向可旋转轴412上的较短臂410转动，使同样固定在横轴上的第二臂413转动。枢轴P2将遵循围绕横向可旋转轴412的轨迹。在图5的左侧，当机器进入运行位置时，框架向下突出部既支撑枢轴P4又与止动件417金属对金属接合。横过边缘框架416(如图4b所示)的枢轴P4被约束为围绕枢轴P3以弧形移动并且由较短的臂418连接。所有枢轴P1-P4具有垂直于图面的轴线。刀片在退避过程中所采用的弯曲路径由在第二臂413和418的每端处的枢轴控制。在离开运行位置时，刀片必须向后移动，以在向前移动并且将停靠在安全位置之前使夹持辊的表面畅通无阻。由于安全位置靠近夹持辊，因此在刀片行进期间人手将没有足够的时间被俘获在刀片下。
当机器进入安全位置时，平台因通过梁409传递的脉冲主动退避(向右和向下移动)。通过与两个止动部件(其中一个显示为206)的碰撞防止边缘框架416过度退避。这些止动件目前是橡胶圆顶件，所述橡胶圆顶件安装在竖直可调节的支撑件上。它们吸收用于使机器进入其安全位置的剩余动能。返回到压缩弹簧202的连杆中的任何自由间隙都可能允许刀片围绕安全位置振荡，这是不期望的。弹簧中的张力有助于防止振荡。
当机器启动或返回运行位置时，内部光纤射束传感器(internal fibre-opticthrough-beam sensor)用来确保用于后续运动的路径畅通无阻。刀具支撑框架414和刀片应处于安全位置。复位的气动第一致动器201通电，从而压缩该压缩弹簧202。通过用于缓冲和隔离控制器的继电器打开螺线管303的电源。
同时，气动致动器415将臂415a向外推靠在底架的一部分上。该臂固定在板305上，所述板305支撑围绕第一轴406一起枢转的螺线管303及其闩锁组件304。因为闩锁组件304包括枢转安装的齿302，所以该运动确保可闩锁曲轴臂旋转，使得当进入运行位置时，齿自由进入在可闩锁曲轴臂301的延伸部中的突出部后面的保持位置。齿和突出部中的至少一个优选地由低摩擦的坚固物质制成。闩锁组件在板305内倾斜的第二效果是该运动通过梁409传递到边缘框架416。边缘框架416的一端被压靠在两个止动件417上，每侧一个止动件并止动件固定到底架上。当刀片进入运行位置时，止动件417为刀片提供精确的位置。
齿302在螺线管通电时伸出并限定运行位置的持续时间。齿抵抗由现在被压缩的压缩弹簧202施加的压力而保持固定在第一轴406上的可闩锁曲轴臂301。通过梁409联接到刀具支撑件的第一轴406相对于图4a的逆时针旋转导致刀片107和刀片支撑件进入“运行”位置(见图1和图2)。
驱动和停止夹持辊。
请参见图5。在维护之前停止夹持辊是一项有用的功能并且是操作者安全的后备措施。用于夹持辊旋转的当前优选选项是使用专用的电机501，该电机501是具有控制器的伺服电机。选定的电机用于根据正被处理物质选择的最佳速度驱动夹持辊。以太网协议控制的电机控制器能够在接收到来自危险检测器的信号后10-15毫秒内停止旋转。优选的电机501是具有1.6kW额定功率的AM8052-3F10型。(制造商：Beckhoff(倍福))。电机包含在剥皮机的底架内并通过齿形橡胶皮带502和皮带张紧轮联接到辊上。电机驱动清洁辊112，该清洁辊112又通过另一个同步带113(图4b)驱动夹持辊110。清洁辊是传统的。优选低惯性辊。在去皮机中，不包括清洁辊，皮带驱动装置将相应地改变，或者清洁辊可以由横向轴代替。图5将操作者置于朝向右下方并包括：用于条形灯的细长凹部；还有镜子710a和窗口811中的一者，所述镜子710a和窗口811用于利用机器视觉来检测操作者的一只或多只手。
机器视觉
高帧率彩色摄像机优选用于检测在要被监测空间内的意外物体。该机器包括可编程设备(信号处理装置)，以处理视频流以产生警报信号，并管理通信、通电测试、安全测试以及加载能量存储和释放装置。视频部件和信号处理装置紧密地基于本申请人的PCT申请PCT/NZ2017/050044中描述的装置，其内容通过引用的方式并入。信号处理步骤包括检测由彩色摄像机中的任何一个或多个所收集的图像中的一组连续像素内的对比颜色或色调，并且如果在一个或多个摄像机中发现足够的像素则生成信号。至少在肉类行业中操作者戴蓝色手套是常见的做法，由此方便地提供与正被切割物质的对比。红色手套可能适合木工应用。
图7是操作者看到的剥皮机的光学部件的斜视图。图8是图7中的A-A的正视截面图。在剥皮机的每一侧处提供一对摄像机。摄像机701和702均被绘制在图7的右侧，但是摄像机703和704被绘制成密封在壳体中。每个摄像机镜头(被显示为705和706)在通过板构件810内的窗口811从要被监测空间穿过之后在被外壳710内的45度镜子710a偏转后经由密封通道608(在右侧被移除)接收图像。组合的被监测空间位于与夹持辊110平行并在夹持辊正上方的扇形区812中，并在图8左侧从辊轴上方向内侧延伸约50度。被监测空间816的高度可以是约10-35mm(在软件控制下)，使得操作者的手若在导致与刀具接触的路线上的情况下则开始响应，但如果手安全地位于危险区域上方，则不会开始响应。被监测空间由密封在槽内的所包含的高强度条形光源照亮。由通道提供的光路的延长长度有助于提供景深，使得在左侧或在被监测空间的中心右侧的手套也处于合理的焦点中，并且可以以高质量获得色调信息以进行区分。
两个摄像机；每侧一个摄像机可能就足够了，但是使用四个摄像机可以提供有用的备份，以防止例如在窗户上有污斑的问题。还提供了在被监测区域内更近和更远分区的未来发展，使得在制动/退避事件之前发出警告。与受伤成本相比，摄像机的成本很小。应指导操作者清洁窗户和光源。在不存在手和要剥皮的物质的情况下，摄像机应该看到黑色。“起雾”效果表明窗户脏了。
天线603(图6)可用于(例如)向负责人发送异常高的操作者违规率信号。
实施例2。
这个版本的剥皮机是第一实施例的更早期原型，其还包括用于停止夹持辊的装置和用于光学感测戴手套的手而不是由导电手套接触作为主要触发事件的设备。刀具退避机构的两个实施例都采用相同的弹簧装置以用于内部能量存储和释放。第二实施例假设具有相当大的角动量的传统交流感应电机，并提供联接装置。
该实施例包括：交流感应电机1006和减速驱动装置1005；皮带和皮带轮。刀具的刀片107靠近夹持辊110表面安装。刀刃平行于辊的旋转轴线。在检测到危险情况时，本发明物理性地进入安全模式，几乎立即将刀具的刀片107收回到护套108a中，同时将夹持辊110与交流感应电机1006隔离开并将制动器施加到辊。图11和图12以如下所述的示意图形式示出了该实施例的运行模式和安全模式。
与第一实施例一样地，使用了为快速传递储存的力而优化的能量储存装置。当剥皮机处于运行模式(图11)时，压缩弹簧202被可释放齿302保持压缩。轴203由突出部保持在向左位置中，该突出部被保持成抵靠齿302。只要螺线管303被供应磁化电流，齿302就由闩锁组件304保持就位。这是一种故障-安全构造。弹簧被压缩在气动第一致动器201面和附接到轴203的套环204之间。优选的弹簧是刚性的，使得一旦轴203已经伸展并且剥皮机已经进入安全模式(如图12的第二实施例中示意性示出的)，所施加的力就会显著下降。
在夹持辊110的端部处使用在本文称为“爪式制动器”的双状态动力传递装置，所述爪式制动器包括爪式离合器和局部制动器。它是用于辊的组合式离合器和制动器装置。它具有心轴形状，其盘状端部58和59由中心表面56隔开。在第一端面51上有爪形离合器齿(图9b中的54)，在第二端面52上有制动表面(诸如，可以附接到心轴的制动垫52a)。(当然，爪形离合器齿54可以用摩擦离合器衬片代替)。如图9a和图9b所示的爪式制动器的沿着连续啮合的花键轴的物理运动通过内花键53将剥皮机的辊通过爪形离合器齿54联接到电机或者联接到制动器(相对的表面)，从而在现在脱离电机的同时单独使辊停止。离合器的互补半部(未显示齿)总是连接到由电机驱动的皮带轮1010。
枢转地连接到轴203的接合叉405被定位以迫使爪形制动器50沿花键轴轴向滑动。心轴包括在端面之间的接合叉接触表面57，具有第一端55，接合叉405向其施加压力以引起制动。接合叉405的表面可以由低摩擦的磨擦表面组成，或者球形轴承单元可以用作止推轴承。第二端面52具有用于摩擦机器框架的面对部分的摩擦产生表面，并且可以由(例如)制动片复合物质、铸铁、钢框架、塑料物质、或产生摩擦的制动垫52a的附加扇形件构成。出于食品卫生原因，优选无尘扇形垫。通过更换整个心轴进行翻新，可以在机器处快速更换磨损的垫。
当压缩弹簧202通过去除通到螺线管303的电流以退出齿302而被释放时，安全模式开始。释放的能量通过连杆机构迫使轴203通过接合叉405运动至其行程的另一端而推动爪形制动器50，该另一端总是通过内花键53连接到辊轴。首先，爪形离合器齿54脱开接合。然后，第二端面52被接合叉以制动压力迫使与机器的固定制动表面摩擦接触。唯一需要被制动的旋转部件是夹持辊110及其轴以及可滑动附接的爪形制动器50。如图12所示，由压缩弹簧202提供制动压力，该压缩弹簧202通过杠杆机构联接到接合叉405。
刀具支架在图11和图12中以横截面示意性地示出，该横截面穿过包围优选刀具的护套108a。可选地，刀具具有与护套一样的弯曲横截面，该弯曲横截面与由枢转安装的杠杆施加的退避运动相兼容。图13示出了可伸缩刀具支架的细节。此处，压缩弹簧202是提供动力的致动器弹簧，当被释放时，该弹簧将用于承载的枢轴400的U形夹快速向前推动。这作用在绕枢转点403枢转的枢转梁402上。该运动由横过机器的横向杆或管402A进行，以便还使右枢转梁402R移动并以围绕横向杆或管402A居中的弓形运动将刀具(被遮蔽)缩回到护套108a中。
同时，轴203的运动与爪形制动器50处的叉联接，使图11和图12的示意性布置生效。这里，109和109A分别是固定框架和固定框架的一部分。皮带轮1010是从动的皮带轮。爪形制动器50是此处示出的爪形制动器心轴，其中爪形离合器齿被啮合。接合叉405是处于其运行位置的接合叉，保持从皮带轮1010通过内花键53到辊101的驱动。枢轴400(显示为虚线的轴线)通过连杆机构将梁的线性运动转换成对于运行模式或安全模式而言接合叉405的所需倾斜。当爪形制动器移动到其制动位置时，框架的一部分109A还用作摩擦产生区域。压缩弹簧202和重新加载的气动第一致动器201等待螺线管303断电和将齿从组件中退出，如本节之前所述的。
图14说明了一系列建议的色敏光学传感器1401、1402的布局，其被放置以检测接近刀片107的物体。这些可以用于检测戴手套的手的接近，或者导电手套布置可以是优选的，或两者如实施例1先前所述。
危险检测导致进入安全模式。当剥皮机处于运行模式时，控制电路切断已行进通过螺线管303绕组的电流，因此压缩弹簧202不受现在退回的齿302的约束，并且通过套环204迫使轴203延伸并使刀具机械地退避并将爪式制动器移动到制动位置。可以同时使用机械接触器、固态继电器或变速驱动器和制动电阻器来切断驱动电机的动力。由于爪式制动器的脱开联接，辊独立于电机和驱动器静止并且比电机和驱动器更快地静止。
当轴203处于该向左位置时，枢转地安装在枢转点403处并终止于接合叉405的第一杆401将接合叉保持在沿心轴的收缩部内，使得心轴保持爪形离合器齿54与爪式离合器(未示出)的第二半部接合。在正常模式下，接合叉无需保持太大压力以保持爪齿啮合。但是，如果使用摩擦离合器代替爪式离合器，则离合器将需要保持压力。
益处
1.剥皮机具有能够预测手创伤的机构，而不是仅在发生手套-刀片接触之后才采取行动。
2.刀片退避速度足够快，以避免手套-刀片接触。
3.即使使用金属网手套进行接触感测，刀片快速退避也能最小化接触后损坏。
4.退避机构紧凑，价格便宜，可靠，并且可多次使用。
5.安全停止之后，退避机构很容易复位以用于继续运行。启动后，机器的任何部分都不会损坏或不需要更换。
6.安全停止可用作班次结束时的正常停止。
7.机器操作者可以完全自由地处理和移动要修剪的产品横过进料辊，以获得最佳性能。
其他实施例
上述实施例共用变得扭曲的弹簧，尽管当然在弹簧弹性限度内，该弹簧用作大约100焦耳势能的储存器以用于快速输送。本发明人相信其可能保守的解决方案是可靠的。例如，所描述的压缩弹簧和螺线管闩锁已经经历了大约50,000次循环。下面是一些可替代实施例。
可压缩弹簧可以由螺旋弹簧代替，该螺旋弹簧通过扭转处于拉力下。也许弹簧以具有较小移动质量的紧凑设计围绕横向可旋转轴412缠绕。或者可以使用可能在边缘框架416内的板簧，以取代轴和驱动轴的部件。如图4b中描述的相同的枢转梁和枢轴P1-P4将用于控制刀片在退避期间所采用的路径。
存在可以提供几乎瞬时动能传递的非弹性选项。“Ramset”钉枪中所使用的标准空.22筒容纳大约45J的势能。但是筒的更换和燃烧气体对食物污染是个问题。爆炸由可燃气体和空气构成的装药的气瓶(例如用于气动修枝剪)是可行的，尽管可能不够安全和可靠。
有些人可能不喜欢包含机器视觉，而只依赖导电手套接近测试。刀片的快速退避可以是对金属网手套的一些保护。
本领域技术人员将理解的是，本说明书中描述的实施例应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (14)

1.一种用于对由操作者的一只或多只手握住的物品进行成型的机器；所述机器具有底架并且具有支撑在刀片支架上的运行位置处的刀片，所述物品以进给速度并在朝向所述刀片的方向上前进，其特征在于，所述机器包括接近感测装置，所述接近感测装置构造为检测所述操作者的手不安全地靠近所述刀片的时刻并且如果检测到所述操作者的手不安全地靠近所述刀片，则启动退避机构，所述退避机构适用于使用来自内部能量存储和释放装置中所保持的能量的动力，以便以大于所述进给速度的速度在所述方向上将所述刀片从所述运行位置物理性地退避并将所述刀片置于安全位置中，其中，所述接近感测装置包括光学检测设备，所述光学检测设备包括多个电视型摄像机，所述多个电视型摄像机从所述刀片的每一侧通过与机器的用于使所述物品抵靠在所述刀片上的动力式夹持辊的两端相邻的窗口和镜子观察被监测空间，所述被监测空间定位成平行于动力式夹持辊的轴线且在所述刀片前方。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述内部能量存储和释放装置依靠储存在弹性物体内的机械能，以便以大于所述进给速度的速度沿所述方向将所述刀片从所述操作者的手物理性退避。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述弹性物体是可压缩弹簧，所述可压缩弹簧在第一端处固定到第一致动器的主体且在第二端处固定到所述第一致动器的轴，在使用时并且在进入所述运行位置时，所述可压缩弹簧被所述第一致动器压缩并且被保持齿保持在压缩状态，所述保持齿被第二致动器保持就位。
4.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，所述第二致动器响应于来自所述接近感测装置的信号，在使用时，所述第二致动器将释放所述保持齿从而释放所述可压缩弹簧，由此导致所述轴的运动。
5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，在所述轴和可物理性退避的刀片之间设置机械联动装置，以将所述轴的运动转化为所述刀片在所述刀片支架上的物理性退避；所述机械联动装置的部件由所述机器的底架支撑。
6.根据权利要求5所述的机器，其特征在于，所述刀片在不使用时退避到安全位置。
7.根据权利要求5所述的机器，其特征在于，所述机器是具有刀片的剥皮机或去皮机，当所述刀片被支撑在运行位置中时且在所述工件由操作者保持成抵靠在动力式夹持辊上时，使用所述剥皮机或去皮机以对待剥皮或去皮的工件进行成型；所述运行位置定位成平行于并靠近所述动力式夹持辊的顶表面；第二刀片位置或安全位置定位成紧靠在所述动力式夹持辊后面，在使用时，所述接近感测装置一旦检测到所述操作者的手不安全地接近所述刀片，所述刀片就会物理性退避到所述第二刀片位置或安全位置。
8.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述机器还包括手动机构，所述手动机构适于将所述刀片从所述安全位置可逆地移动到刀片的第三位置或清洁位置；所述手动机构包括可触及的手柄，所述手柄在被抬起时能够迫使所述刀片支架向上并远离所述动力式夹持辊。
9.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述接近感测装置包括适于在使用时说明电视型摄像机输出的说明装置，并且在检测到不安全地接近所述刀片的、戴着颜色与所述工件的颜色形成对比的手套的手的至少一部分时，将产生信号。
10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述机器设置有隐藏在所述机器的每一侧上的两个电视型摄像机，所有电视型摄像机的视野都指向所述被监测空间。
11.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述接近感测装置包括响应于通过导电手套从所述机器的包括所述刀片在内的任何导电部分导电的传导响应设备，其中，所述传导响应设备适于产生信号，从而使所述机器将所述刀片从定位成沿着并邻近所述动力式夹持辊的顶表面的运行位置移动到所述第二刀片位置或安全位置。
12.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，在所述电视型摄像机观察到在所述被监测空间内戴手套的手的至少一部分之后20毫秒内开始所述刀片从所述运行位置移动到所述安全位置的运动，并且在50毫秒内完成所述运动。
13.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述动力式夹持辊的电机包括可控电机，所述可控电机能够在连接到所述电机的电机控制器接收到所述信号之后10毫秒到50毫秒内使所述动力式夹持辊停止。
14.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述动力式夹持辊由电机通过组合式离合器和制动器装置驱动；所述组合式离合器和制动器装置具有心轴形状，心轴的内花键适于与所述动力式夹持辊的轴上的外花键相匹配，所述心轴的第一端适于提供抵靠静止表面的制动表面，所述心轴的第二端适于提供抵靠旋转表面的夹持表面，并且所述心轴的中间部分适于经由通过所述第一致动器的所述轴的运动而移位的联轴器而被推靠在任一端上，与此同时所述内花键保持与所述动力式夹持辊的轴接触。
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