CN116268054A - 一种禽趾类食材的吸握定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种禽趾类食材的吸握定位装置及方法，针对禽趾类食材在切割加工工程中因禽类经过宰杀后的各趾均处于蜷缩状态，形状复杂，大小不一，造成的稳定夹持较难的问题，以及由此产生的夹持位置不准确的问题。本发明可根据不同的趾类食材的夹持需求调整装置并准确稳定的对禽趾类食材按照后续的加工要求稳定准确夹持，这种灵活性可方便多种加工工艺要求。此外，本发明采用半包裹夹持的方式，与食材接触的部件均无需要润滑的机械机构和电子部件，既保证了食材不受污染，也避免了因环境因素导致的电子传感器失灵和误操作问题。

Description

一种禽趾类食材的吸握定位装置及方法

技术领域

本发明属于趾类食材的处理技术领域，具体而言，涉及一种禽趾类食材的吸握定位装置及方法。

背景技术

趾类食材是禽类肉加工的副产品，不仅具有丰富的胶原蛋白，而且营养价值颇高，因此深受消费者喜爱，市场销量可观且前景广阔。目前如鸡鸭等趾类食材在加工及脱骨过程中主要采取手工操作的方法效率很低。这是由于禽趾类食材外形复杂，禽类经过宰杀后的各趾均处于蜷缩状态，机械难以夹持并操作。此外，这类食材因养殖时间的长短不一造成外形大小普遍不一致，也是当前难以实现机械化批量加工的一个障碍。针对上述问题，本发明提出了一种趾类食材的机械化夹持装置及方法，可有效稳定夹持趾类食材用于后续的切割加工。

发明内容

本发明的目的在于针对禽趾类食材在切割加工工程中因禽类经过宰杀后的各趾均处于蜷缩状态，形状复杂,大小不一，造成的稳定夹持较难的问题，以及由此产生的夹持位置不准确的问题，提供禽趾类食材的机械化夹持装置及方法，可准确稳定的对禽趾类食材按照后续的加工要求稳定准确夹持。

本发明一种禽趾类食材的吸握定位装置，采用的技术方案如下：

侧板上固定有竖直方向的导轨，底板与侧板垂直固定，滑块安装在导轨上并可在导轨上滑动，中托板垂直固定于侧板上，导向槽垂直固定于侧板上，底板与中托板以及导向槽平行且位置处于从下到上的关系，跗跖骨槽固定于滑块上，跗跖骨槽的底部与中托板平行，主气缸的底部固定在底板上，主气缸的活塞杆上套有弹簧，跗跖骨槽的上部凹槽处装有与其贴合的凹形柔性圈（A），椭圆吸盘槽的下表面与凹形柔性圈（A）的内凹处贴合，活塞杆穿过跗跖骨槽以及凹形柔性圈（A）后与椭圆吸盘槽固联，吸盘槽上安装有若干个椭圆吸盘，凹形柔性圈（A）顶部设有若干个大直径真空吸盘。第二趾骨槽的上部凹槽内设有凹形柔性圈（B），凹形柔性圈（B）的凹槽内设有若干个小直径真空吸盘，气缸安装在第二趾骨槽下部的矩形空腔内，气缸的活塞杆与凹形柔性圈（B）的凹槽处连接，第四趾骨槽与第二趾骨槽的结构相同，第三趾骨槽的一端设有中心球关节，第二趾骨槽与第四趾骨槽的关节帽贴合在中心球关节上，关节帽与中心球关节组成的联合体安装于跗跖骨槽上的关节窝内。气动阀（A）连接主气缸，第二趾骨槽第三趾骨槽第四趾骨槽各自的气缸并联后连接气动阀（B），大直径真空吸盘与椭圆吸盘并联后连接第一真空发生器，第一真空发生器连接气动阀（C），第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上的小直径真空吸盘并联后连接第二真空发生器，第二真空发生器连接气动阀（D）。

上述方案中的跗跖骨槽的形状为上部开槽下部矩形框结构，跗跖骨槽的一侧设有关节窝，关节窝是一个有着球形空腔的开放结构，跗跖骨槽开有贯穿其矩形框结构的两排孔且下部孔的直径大于弹簧的外径，上部孔的直径小于弹簧的内径。

上述方案中的凹形柔性圈（A）的材质为弹性柔性材料，可在椭圆吸盘槽的拉伸下两侧边及顶部内凹产生握取效果，凹形柔性圈（B）与凹形柔性圈（A）大小不同但结构及材质相同。

上述方案中的第三趾骨槽的一端伸出有球形的中心球关节，中心球关节的两侧对称设有螺纹孔可安装球面螺栓，第二趾骨槽的一端伸出关节帽，关节帽的形状为勺形结构，关节帽的内球面半径与中球关节相同，关节帽的外球面半径与关节窝相同，关节帽上开有阶梯槽，球面螺栓嵌套在阶梯槽上，关节帽可在中心球关节外表面做球面运动，关节帽与中心球关节可在关节窝内做球面运动。

一种禽趾类食材的吸握定位方法，通过一种禽趾类食材的吸握定位装置首先将趾类食材的跗跖骨段进行握取，然后由蜷缩状态约束至伸展状态，然后由真空吸盘进行吸附定位，然后进而拉伸至平整状态。具体包括以下流程：

（1）蜷缩状的禽趾类食材落入导向槽后，在导向槽约束下跗跖骨段落入其下方的凹形柔性圈（A）的凹槽内，第二趾、第三趾、第四趾由于蜷缩原因则停留在导向槽的内部且难以落入凹形柔性圈（B）的凹槽内。

（2）气动阀（A）控制主气缸的活塞杆向下移动一段行程后停止，该行程范围是凹形柔性圈（A）发生变形且弹簧尚未变形。活塞杆带动椭圆吸盘槽向下移动，吸盘槽拉动凹形柔性圈（A）做内凹变形并握住跗跖骨段。与气动阀（A）同步，气动阀（C）控制第一真空发生器使得大直径真空吸盘与椭圆吸盘产生真空并对跗跖骨段进行吸附固定。在此过程中，第二趾、第三趾、第四趾在导向槽约束下被向下拉至第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上面设置的凹形柔性圈（B）的凹槽内。

（3）气动阀（D）控制第二真空发生器使得第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上的小直径真空吸盘吸附第二趾、第三趾、第四趾进行定位。

（4）气动阀（A）控制主气缸的活塞杆继续向下移动，弹簧压缩变形，跗跖骨槽与中托板贴合。在此过程中，第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽在跗跖骨槽的关节窝带动下也与中托板贴合。

（5）气动阀（B）控制第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽各自的气缸收缩进而使得凹形柔性圈（B）对各趾骨进行握取。至此完成整个吸附、握取以及定位动作，等待后续工序。

（6）后续工序完成后，气动阀（C）与气动阀（D）首先回到初始位各吸盘松开，然后气动阀（A）与气动阀（B）回到初始位置，各凹形柔性圈回到初始状态，跗跖骨槽在弹簧作用下回到初始位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1．本发明技术方案采用吸盘对跗跖骨段进行预吸附，接着通过柔性的凹形柔性圈对跗跖骨段进行包握，经吸附和包握后拉动跗跖骨段并配合跖骨槽的支撑作用将食材由由蜷缩状态强制约束至伸展状态，然后由真空吸盘对各趾骨进行吸附定位，然后进而拉伸至平整状态，可实现很好的夹持效果。

2．本发明技术方案的3个趾骨槽通过勺形球关节进行配合装配，并可以在跗跖骨槽的关节窝内做球面运动，这种多自由度的灵活结构可根据不同的趾类食材的夹持需求调整导向槽，中心球关节和关节帽配合使得最终的夹持位置可根据球面的面积调整自由度范围，这种结构可根据后续的不同加工工艺要求进行灵活调整。

3．本发明的技术方案采用真空吸盘吸附食材，采用弹性材料半包裹夹持食材,可避免食材因被尖锐的部件划伤或夹碎所导致的品质下降问题，这种定位和夹持装置及方法使得与食材接触的部件均为无需维护的空气和弹性材料，没有需要润滑的机械机构和需要绝缘的电子部件，这样既可以保证食材不受机械润滑油的污染，也避免了食材在处理过程中因环境因素导致的电子传感器失灵和误操作问题。

附图说明

图1是装置的整体结构示意图。

图2 是一种趾类食材的特征图。

图3是跗跖骨槽装置的结构图及剖视图。

图4是三个趾骨槽装置的结构及装配关系图。

实施方式

如图1-4所示，本发明一种禽趾类食材的吸握定位装置，侧板11上固定有竖直方向的导轨12，底板13与侧板11垂直固定，滑块14安装在导轨12上并可在导轨12上滑动，中托板15垂直固定于侧板11上，导向槽17垂直固定于侧板11上，底板13与中托板15以及导向槽17平行且位置处于从下到上的关系，跗跖骨槽20固定于滑块14上，跗跖骨槽20的底部与中托板15平行，主气缸16的底部固定在底板13上，主气缸16的活塞杆25上套有弹簧26用于气缸16活塞杆25的复位，跗跖骨槽20的上部凹槽处装有与其贴合的凹形柔性圈（A）21，椭圆吸盘槽23的下表面与凹形柔性圈（A）21的内凹处贴合，活塞杆25穿过跗跖骨槽20以及凹形柔性圈（A）21后与椭圆吸盘槽23固联，吸盘槽23上安装有若干个椭圆吸盘24，凹形柔性圈（A）21顶部设有若干个大直径真空吸盘22用于吸附食材的跗跖骨段。

第二趾骨槽30的上部凹槽内设有凹形柔性圈（B）37，凹形柔性圈（B）37的凹槽内设有若干个小直径真空吸盘39，气缸38安装在第二趾骨槽30下部的矩形空腔内，气缸38的活塞杆与凹形柔性圈（B）37的凹槽处连接，第四趾骨槽32与第二趾骨槽30的结构相同，第三趾骨槽31的一端设有中心球关节33，第二趾骨槽30与第四趾骨槽32的关节帽34贴合在中心球关节33上，关节帽34与中心球关节33组成的联合体安装于跗跖骨槽20上的关节窝27内，与食材相配合，大直径椭圆吸盘24首先吸附食材的跗跖骨段保证食材的位置稳定，气动阀（A）40控制主气缸16的活塞杆25向下移动带动凹形柔性圈（A）21与椭圆吸盘槽23一起向下移动，此时凹形柔性圈（A）的下部由于受到跗跖骨槽20的凹槽约束无法变形，这就迫使凹形柔性圈（A）的上部发生内凹变形，进而握住食材的跗跖骨段病向下移动。

第二趾骨槽30第三趾骨槽31第四趾骨槽32各自的气缸38并联后连接气动阀（B）41，当食材向下移动时，气动阀（B）41控制气缸38的活塞向上运动，这种上下交错的运动方向迫使食材的各个趾由蜷缩状态变为伸展状态，大直径真空吸盘22与椭圆吸盘24并联后连接第一真空发生器44用于侧向辅助吸附跗跖骨段，进而保证食材伸展过程中有足够的侧向固定力，第一真空发生器44连接气动阀（C）42，第二趾骨槽30第三趾骨槽31第四趾骨槽32上的小直径真空吸盘39并联后连接第二真空发生器45，第二真空发生器45连接气动阀（D）43，气动阀（D）43控制的真空吸盘39吸附各趾骨段。

上述方案中的跗跖骨槽20优选的形状为上部开槽下部矩形框结构，其目的是与凹形柔性圈（A）的截面形状紧密配合，当凹形柔性圈（A）的截面形状改变时跖骨槽20的形状也随之改变，跗跖骨槽20的一侧设有关节窝27，关节窝27是一个有着球形空腔的开放结构，跗跖骨槽20开有贯穿其矩形框结构的两排孔且下部孔的直径大于弹簧26的外径，上部孔的直径小于弹簧26的内径。

上述方案中的凹形柔性圈（A）21的材质为弹性柔性材料，可在椭圆吸盘槽23的拉伸下两侧边及顶部内凹产生握取效果，凹形柔性圈（B）37与凹形柔性圈（A）21大小不同但结构及材质相同。

上述方案中的第三趾骨槽31的一端伸出有球形的中心球关节33，中心球关节33的两侧对称设有螺纹孔可安装球面螺栓36，第二趾骨槽30的一端伸出关节帽34，关节帽34的形状为勺形结构，关节帽34的内球面半径与中球关节33相同，关节帽34的外球面半径与关节窝27相同，关节帽34上开有阶梯槽35，球面螺栓36嵌套在阶梯槽35上，关节帽34可在中心球关节33外表面做球面运动，关节帽34与中心球关节33可在关节窝27内做球面运动。

一种禽趾类食材的吸握定位方法，还包括以下具体流程：

（1）蜷缩状的禽趾类食材落入导向槽17后，在导向槽约束下跗跖骨段01落入其下方的凹形柔性圈（A）21的凹槽内，第二趾03、第三趾04、第四趾05由于蜷缩原因则停留在导向槽17的内部且难以落入凹形柔性圈（B）37的凹槽内。

（2）气动阀（A）40控制主气缸16的活塞杆25向下移动一段行程后停止，该行程范围是凹形柔性圈（A）发生变形且弹簧26尚未变形。活塞杆25带动椭圆吸盘槽23向下移动，吸盘槽23拉动凹形柔性圈（A）21做内凹变形并握住跗跖骨段01。与气动阀（A）同步，气动阀（C）42控制第一真空发生器44使得大直径真空吸盘22与椭圆吸盘24产生真空并对跗跖骨段01进行吸附固定。在此过程中，第二趾03、第三趾04、第四趾05在导向槽17约束下被向下拉至第二趾骨槽30第三趾骨槽31第四趾骨槽32上面设置的凹形柔性圈（B）37的凹槽内。

（3）气动阀（D）43控制第二真空发生器45使得第二趾骨槽30第三趾骨槽31第四趾骨槽32上的小直径真空吸盘39吸附第二趾03、第三趾04、第四趾05进行定位。

（4）气动阀（A）40控制主气缸16的活塞杆25继续向下移动，弹簧压缩变形，跗跖骨槽20与中托板15贴合。在此过程中，第二趾骨槽30、第三趾骨槽31、第四趾骨槽32在跗跖骨槽20的关节窝27带动下也与中托板15贴合。

（5）气动阀（B）41控制第二趾骨槽30第三趾骨槽31第四趾骨槽32各自的气缸38收缩进而使得凹形柔性圈（B）37对各趾骨进行握取。至此完成整个吸附、握取以及定位动作，等待后续工序。

（6）后续工序完成后，气动阀（C）42与气动阀（D）43首先回到初始位各吸盘松开，然后气动阀（A）40与气动阀（B）41回到初始位置，各凹形柔性槽回到初始状态，跗跖骨槽20在弹簧26作用下回到初始位置。

Claims (5)

1.一种禽趾类食材的吸握定位装置，其特征在于，包括：侧板上固定有竖直方向的导轨，底板与侧板垂直固定，滑块安装在导轨上并可在导轨上滑动，中托板垂直固定于侧板上，导向槽垂直固定于侧板上，底板与中托板以及导向槽平行且位置处于从下到上的关系，跗跖骨槽固定于滑块上，跗跖骨槽的底部与中托板平行，主气缸的底部固定在底板上，主气缸的活塞杆上套有弹簧，跗跖骨槽的上部凹槽处装有与其贴合的凹形柔性圈（A），椭圆吸盘槽的下表面与凹形柔性圈（A）的内凹处贴合，活塞杆穿过跗跖骨槽以及凹形柔性圈（A）后与椭圆吸盘槽固联，吸盘槽上安装有若干个椭圆吸盘，凹形柔性圈（A）顶部设有若干个大直径真空吸盘；第二趾骨槽的上部凹槽内设有凹形柔性圈（B），凹形柔性圈（B）的凹槽内设有若干个小直径真空吸盘，气缸安装在第二趾骨槽下部的矩形空腔内，气缸的活塞杆与凹形柔性圈（B）的凹槽处连接，第四趾骨槽与第二趾骨槽的结构相同，第三趾骨槽的一端设有中心球关节，第二趾骨槽与第四趾骨槽的关节帽贴合在中心球关节上，关节帽与中心球关节组成的联合体安装于跗跖骨槽上的关节窝内；气动阀（A）连接主气缸，第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽各自的气缸并联后连接气动阀（B），大直径真空吸盘与椭圆吸盘并联后连接第一真空发生器，第一真空发生器连接气动阀（C），第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上的小直径真空吸盘并联后连接第二真空发生器，第二真空发生器连接气动阀（D）。

2.如权利要求1所述的禽趾类食材的吸握定位装置，其特征在于，跗跖骨槽的形状为上部开槽下部矩形框结构，跗跖骨槽的一侧设有关节窝，关节窝是一个有着球形空腔的开放结构，跗跖骨槽开有贯穿其矩形框结构的两排孔且下部孔的直径大于弹簧的外径，上部孔的直径小于弹簧的内径。

3.如权利要求1所述的禽趾类食材的吸握定位装置，其特征在于，凹形柔性圈（A）的材质为弹性柔性材料，可在椭圆吸盘槽的拉伸下两侧边及顶部内凹产生握取效果，凹形柔性圈（B）与凹形柔性圈（A）大小不同但结构及材质相同。

4.如权利要求1所述的禽趾类食材的吸握定位装置，其特征在于，第三趾骨槽的一端伸出有球形的中心球关节，中心球关节的两侧对称设有螺纹孔可安装球面螺栓，第二趾骨槽的一端伸出关节帽，关节帽的形状为勺形结构，关节帽的内球面半径与中球关节相同，关节帽的外球面半径与关节窝相同，关节帽上开有阶梯槽，球面螺栓嵌套在阶梯槽上，关节帽可在中心球关节外表面做球面运动，关节帽与中心球关节可在关节窝内做球面运动。

5.如权利要求1所述的一种禽趾类食材的吸握定位方法，其特征在于，通过一种禽趾类食材的吸握定位装置首先将趾类食材的跗跖骨段进行握取，然后由蜷缩状态约束至伸展状态，然后由真空吸盘进行吸附定位，然后进而拉伸至平整状态，具体包括以下流程：

（1）蜷缩状的禽趾类食材落入导向槽后，在导向槽约束下跗跖骨段落入其下方的凹形柔性圈（A）的凹槽内，第二趾、第三趾、第四趾由于蜷缩原因则停留在导向槽的内部且难以落入凹形柔性圈（B）的凹槽内；

（2）气动阀（A）控制主气缸的活塞杆向下移动一段行程后停止，该行程范围是凹形柔性圈（A）发生变形且弹簧尚未变形。活塞杆带动椭圆吸盘槽向下移动，吸盘槽拉动凹形柔性圈（A）做内凹变形并握住跗跖骨段。与气动阀（A）同步，气动阀（C）控制第一真空发生器使得大直径真空吸盘与椭圆吸盘产生真空并对跗跖骨段进行吸附固定。在此过程中，第二趾、第三趾、第四趾在导向槽约束下被向下拉至第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上面设置的凹形柔性圈（B）的凹槽内；

（3）气动阀（D）控制第二真空发生器使得第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽上的小直径真空吸盘吸附第二趾、第三趾、第四趾进行定位；

（4）气动阀（A）控制主气缸的活塞杆继续向下移动，弹簧压缩变形，跗跖骨槽与中托板贴合。在此过程中，第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽在跗跖骨槽的关节窝带动下也与中托板贴合；

（5）气动阀（B）控制第二趾骨槽、第三趾骨槽、第四趾骨槽各自的气缸收缩进而使得凹形柔性圈（B）对各趾骨进行握取。至此完成整个吸附、握取以及定位动作，等待后续工序；

（6）后续工序完成后，气动阀（C）与气动阀（D）首先回到初始位各吸盘松开，然后气动阀（A）与气动阀（B）回到初始位置，各凹形柔性圈回到初始状态，跗跖骨槽在弹簧作用下回到初始位置。

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