CN1228047A - 食品切片机的滑动架驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品切片机的滑动架驱动机构。该滑动架可以由人工操纵方式调节到电机驱动的自动操作方式。为了将切片机设置在自动操作方式，切片机包括在滑杆上往复运动的托架。当滑动架支撑臂的输送部分与托架相连时，滑动架实现由电机操纵。电机通过四连杆机构与托架相连，该连杆机构为切片机提供平滑的运动，高的驱动效率和高的可靠性。

Description

食品切片机的滑动架驱动机构

本申请要求优先权，该申请为在1997年4月提出的题为“一种食品切片机的滑动架驱动机构”的临时性申请No.60/048617，代理人文件号No.006593-1645-P，发明人为Xie等人。

所属领域

本发明涉及一种食品切片机的滑动架驱动机构，更具体地说，本发明涉及一种可以从人工操纵切换到自动操作的滑动架驱动机构，并涉及一种机械连杆机构，该机构将电机与滑动架连接起来，提供平滑的运行，具有高驱动效率和高可靠性。

背景技术

商业上出售切片机已经有多年的历史。一般的食品切片机都具有旋转的盘状的切片刀，并采用重力进给的方式保持食品与切片刀相接触。在这样装置中，所支撑的旋转切片刀绕一轴线转动，该轴线位于一与垂直方向成一定角度的平面内，该角度大约为45°。切片机通常还包括一与刀片相配合以确定切片的厚度的计量盘，和在切片时将食品移过刀片的切削边缘支撑该食品的滑动架。

用于食品支撑的滑动架的安装位置与切削平面相垂直，该滑动架当食品在一直线路径上通过刀片的切削边缘作往复运动时支撑食品。由于在滑动架的返回冲程离开刀片处，食品从倾斜的滑动架表面上因重力的作用而滑下时，并与计量盘相接触。滑动架在其向前或切片冲程中移动，食品将与刀片相接触，进而切下一片，切片的厚度由计量盘相对于刀片的位置来决定。

这种类型的切片机既可以人工操纵也可以自动操作。采用自动控制之后，在切片操作中可以得到一特定数量的切片，可以为使用者提供方便，将食品损耗量降低到最小。为了提高生产率，还可以控制切片机的滑动架冲程长度及滑动架速度。

一般的由电机驱动的滑动架使用皮带轮和中间驱动机构。这样的现有机构系统的缺点是效率低而且不甚可靠，有时滑动架通过切削刀片的运动也不平滑，并且当滑动架改变方向时会产生冲击振动。

其它的现有技术的切片机的滑动架驱动机构具有简单的曲柄滑块驱动机构。在使用这样的驱动机构时，滑动架驱动系数很高，但仅是在无负载的位置上。在峰值负载位置(即，当滑动架处于中间位置且需要最大输出时)的传动角很小，因此滑动架需要很高的峰值驱动力。

所以，这些公知的机构的驱动效率很低，滑块安装位置设计不良，不能使滑动架产生平滑的往复运动。对于驱动机构来说，将驱动力需求保持在较低的水平以便不需要提供太多的动力或提供很大的电机是很重要的。

因此，有必要提供一种冲击振动量低、所需驱动力小并且驱动效率提高的食品切片机的滑动架驱动机构。

发明内容

本发明涉及一种食品切片机的滑动架驱动机构，该驱动机构具有高的驱动效率，所需的峰值驱动力较低，且振动量降低。在本发明的一最佳实施例中，滑动架驱动机构包括切片机机座和安装到该机座上的往复运动的滑动架，安装到切片机机座上的滑杆，和安装在该滑杆上用于驱动该滑动架的可以往复运动的托架，该托架具有切口，用于与滑动架相连接。滑动架驱动机构还包括安装到机座上的可以往复运动的滑动架，该滑动架具有连接部件，该连接部件的形状使其能够被容纳在托架的切口内，当连接部件与托架相连接时，食品切片机能够自动地往复运动，而当该连接部件不与托架相连接时，食品切片机由人工操纵。

最好，滑动架驱动机构通过滑杆的转动与电源接合及脱离接合，滑杆的转动使托架转动，使切口与连接部件脱离对准配合关系。另外，切片机可以装备有用于确定滑动架位置的传感器，以使之有原点起动和返回原点特性。

本发明的滑动架驱动机构最好还包括一组四连杆机构，用于将电机与往复运动的托架相连。第一连杆小于2英寸，将电机输出与第二连杆相连。第二连杆将第一连杆与第三连杆的一端部连接起来。第三连杆连接机座与第四连杆，并且第四连杆将第三连杆与往复运动装置相连。连杆机构的设计应该满足以下几个设计标准。首先，它们应当能够共同动作，以提供高的驱动效率。当传动角接近90°时，可以得到高的驱动效率。如图4所示，第一传动角α₁是连杆a₃和a₄之间的夹角。当连杆臂a₂绕电机输出轴转动时，该角度接近于90°。第二传动角α₂是连杆a₆和a₇之间的互余角。高的驱动效率可以降低系统负载，提高系统的可靠性。

驱动连杆机构还应该保证当滑动架改变方向时，可以降低振动，以得到系统平滑输出。振动量与加速度变化率有关。滑动架的速度(每分钟的冲程数，或电机的转速)和滑动架的振动之间是三次方的关系，也就是，如果速度增加46％，从35冲程/分钟到51冲程/分钟，则振动将增加209％，〖(51/35)³-1〗×100％=209％。

在最佳实施例中，滑动架驱动机构还包括一调节部件，它用螺纹连接到托架上，能够调节托架相对于驱动连杆机构的位置。调节部件被连接到连杆机构上，不会相对于托架转动。

本发明还有一个目的是提供一种使用食品切片机的滑动架驱动机构的方法。该方法包括提供滑动架，该滑动架以直线路径在输送部件上往复运动，该输送部件具有连接部件；并提供切片机机座，该机座包括电机，滑杆，和可滑动地安装到该滑杆上的托架及将托架与电机相连的多个连杆。托架具有插孔，其形状使其能够容纳连接部件。而后转动滑杆和托架以便插孔与连接部件的直线路径相对准；并且滑动架和连接部件沿该直线路径移动以使连接部件与托架相耦合，由此将滑动架与电机连接起来，以实现滑动架的电机驱动操作。

从以下的参照附图对本发明的描述和所附的权利要求中可以看清本发明的目的和优点。

附图简介

图1是带有本发明滑动架驱动机构的食品切片机的正视图；

图2是图1所示系统的侧视图；

图3是图1所示系统的底视图；

图4示出了图3所示系统的连杆机构参数，运动和力的分析；和

图5是调节部件的部件分解图。

实施例

如图1和2中所示，以10表示的本发明的食品切片机包括机座12和圆形的、电机驱动的切片刀14，该切刀14在一固定轴15上可转动地安装到上述机座上。食品支撑在滑动架16上，该滑动架将待切片的食品移过转动着的切片刀。滑动架在平行于切片刀的方向上以直线路径往复运动，该运动既可以是自动的也可以是人工操纵的。

以上切片机也可以与秤盘一同使用，当秤盘达到了一预定重量或所切得的切片的数量达到预定数值时，自动停止。

滑动架16安装在滑动臂18上，该滑动臂使滑动架与切片刀成适当角度(一般是相垂直)。滑动臂18支撑在输送部件20上。该输送部件20具有安装槽22，用于容纳滑动臂18的底座23。输送部件的宽度略大于滑动臂18的底座23。输送部件20在机座12内的槽24内往复运动。输送部件20在与滑动臂安装槽22相对的一端上有通孔26。该通孔26使输送部件20与横向杆28及相应的轴承30相连。输送部件20沿横向杆28往复运动。

食品切片机10还包括安装在机座12的任一端上的滑杆32。该滑杆平行于横向杆28，几乎在切片机的整个长度或宽度上延伸。滑杆32是固定不动的。它最好是近似于圆柱形的，横断面基本上是圆形的，具有一平的侧面34。虽然这里所描述的横向杆28具有圆形的横断面，滑杆32的基本为圆形的横断面有平的侧面，但是本领域的技术人员可以理解杆28,32可以具有能够使本发明的切片机运行方便的任一横断面形状。例如，滑杆可以采用键槽代替上述的平的侧面。

如图2中所示，托架36可往复运动地安装在滑杆32上。托架的形状使其能够很容易地沿滑杆32滑动。如果滑杆32具有平的侧面34，则托架36可以包括一平板37，该平板被安装到托架的前部并与滑杆的平的部分34相配合，以使托架在杆上横向滑动时不会产生转动。托架36可以是由金属制成的，平板37可以由塑料制成。托架也可以是由塑料制成的，具有一体成形的侧面，以与滑杆的平的侧面相配合。

托架36具有一升高了的中央部分40，斜面42在其上端与其相连。斜面42可以紧固到托架上，也可以与托架制成一体。斜面42包括切口44，斜面42的两侧面46、48朝着切口44向上倾斜。

如图1所示，输送部件20在其下端具有连接部分，如棘爪50。该棘爪借助于销52被安装到输送部件上。棘爪50由一位于输送部件内并与棘爪相作用的弹簧弹性驱动。该棘爪的形状使其能够安装在托架的斜面部分42的切口44内。由此，当输送部件20朝向托架36移动时，棘爪50将沿斜面46或48上升，并借助于弹簧53在切口44内“卡搭”就位。滑动架16的直线移动取决于托架36的运动。

托架36通过一组连杆机构与电机54相连。在棘爪50锁定就位之后，托架16与电机54相连，以自动操作运行(也就是，托架由电机驱动)。电机由图3所示的连杆机构驱动托架。托架36使输送部件20移动，而该输送部件使滑动架16移动。相反，当棘爪50不与切口44相配合时，滑动架可以由人工移动。

为了使棘爪脱离连接以实现人工操纵，使用图2所示的操纵杆56。操纵杆56与滑杆32相连，由此操纵杆56的转动可以引起滑杆转动。当滑杆转动时，托架36与滑杆一同转动，因为托架36的平板37使托架与滑杆之间实现转动锁定。在托架转动之后，斜面42不再朝向输送部件面向上，而是转动到侧面，进而使得托架从棘爪上脱开。因而，当托架处于该位置时，输送部件可以自由地由人工向前或向后移动，棘爪50不与斜面42内的切口44接触。因此切片机的滑动架可以不受驱动机构的影响由人工操纵。当操作者想要恢复到自动操作的状态时，转动操纵杆56使滑杆32将托架转动到其直立位置。直到输送部件20上的棘爪50上升到斜面42上并固定到该托架上之前，操作者都可以人工地往复运动托架。

托架36还包括调节部件38，该部件与连杆机构相连，用于使托架停止和改变方向。部件38连接到托架上，并沿滑杆32与托架一同往复运动。

如部件分解图5中所示的调节部件38，其形状类似于一窥镜。它具有环形的上部90，滑杆32从中通过。底部操纵杆部分92朝向地面向下延伸。最低的部分具有固定环93，该环将调节部件38连接到机械连杆机构上。调节部件38与托架或滑杆之间不发生转动。因为它被固定在下面的连杆机构上，所以保持在一直立位置。

托架36在支撑调节部件38的端部具有外螺纹。具有内螺纹的调节部件支撑94与螺母96一起与托架36的外螺纹相啮合，拧到托架上。由此调节部件被可转动地支撑在带有螺纹的调节支撑上。松开相关的螺母96，支撑94就可以沿托架的螺纹自由地转动，这可以有效地增加或缩短托架的长度，实现轴向调节。调节支撑可以相对于托架36移动到所要求的位置。一旦确定了所要求的位置，使托架内的切口处于正确的位置以容纳棘爪50并在滑杆的长度上来回移动，则相对于调节部件支撑拧紧螺母96，将部件38在托架上的位置固定下来。将调节支撑设计成一旦螺母96和支撑94在托架上被固定住，滑杆转动时，它们可以相对于窥镜状部件38转动。部件38在滑杆的转动期间保持固定不动，因为它由固定环93连接到连杆机构上。这是在切片机运行之前设置好了的。

切片刀电机在操纵杆56转动之前或使滑动架自动操作的电机尚未起动之前应该处于运行状态。而且，滑动臂18必须处于“原点”位置，以等待电机起动。原点位置即开始位置，一般滑杆一端的全部部件都是离操作者最近。

切片机最好具有两个特殊的性能，即所谓的“原点起动”和“返回原点”。原点起动保证当处于自动操纵状态下时，电机只有在托架(进而包括滑动架)处于原点位置时才能起动。因此，如果滑动架停止并且没有返回到原点位置，则在它能够再次开始自动运行之前，需要人工地将其拉回到该位置。这一特性可以防止切片机在冲程的中间位置开始运行。如果食品在切片刀前而开始切片冲程，则切片机不会产生完全的第一冲程。

返回原点是指在滑动架的往复运动被停止也就是，切片操作结束，电机被关掉之后，滑动架将会自动地返回到其“原点”或开始位置。以前，当操作者想终止切片过程时，操作者将电源开关切换到关闭位置，从而切断切片机电机的电源。一旦电源被切断，滑动架由于惯性继续沿其往复运动的直线路径滑行，最后停止在某一任意的位置上。如果滑动架停止在刀片仍陷入在食品中的位置上，则将使部分切片很讨厌地挂在其上面，如果切片暴露在空气中时间太长，则这样的切片将不能再被食用。当滑动架处于原点位置时，可以方便地替换食品。因此，通过利用返回原点特性，滑动架将处于正确的位置以开始切片，故不需要人工地将滑动架移动到原点位置。还有，如果使用加热灯以使食品保持一定温度，则返回原点特性将保证食品在加热灯下正确地定位。

返回原点以下述方式实现，切片机具有两个传感器，切片传感器57和原点位置传感器58。这两个传感器沿平行于切片方向的直线横向隔开。切片传感器是舌簧开关元件，位于与滑动架相邻的底部，其位置使得当滑动架处于被切片的食品的前端恰好通过切片刀的位置时，该舌簧开关元件闭合。该舌簧开关元件的磁铁位于滑动架上。原点位置传感器也是舌簧开关元件，其位置与滑动架相邻，以便当滑动架到达最前端的位置时，该元件闭合。该开关元件与切片传感器使用相同的磁铁。当使用者按压起动/停止按钮时，系统将等待，直到滑动架已经通过切片传感器57。下一次滑动架通过原点位置传感器58，滑动架电机可以通过切断电源来关闭。关闭的时间可以改变，以适应原点切换位置。

在某些切片机上，当已经达到切片食品的预选重量或预选数量时，切片装置将以相同的方式返回到原点位置并停止。也就是，在所要求的最后的切片已经完成后，滑动架下一次到达原点位置传感器，该控制将关闭滑动架电机。

上述的调节部件38使切片机的制造者可以在滑动架的原点位置调节其位置，以使其在滑杆上有最大的延伸度(即，以使当用户想要切换到自动运行方式时，滑动架可以实现全程范围内的运动，能够到达托架)。

系统的时间比率，即向前冲程与返回冲程的比率，应该等于或大于1。这意味着向前冲程所用的时间应该等于或大于向后冲程所用的时间。时间比率由驱动连杆机构的长度比率来控制。峰值负载应该在半个冲程的位置附近；也就是滑动架朝向刀片的最前端位置和最后端位置之间的中途(即，原点位置)。峰值负载依赖于滑动架的最后连杆(图3中的连杆82)的位置，及所采用的连杆的类型。连杆机构的良好位置可以降低摩擦，进而可以降低输入功率和部件的磨损。连杆机构的设计还应该使其在峰值负载位置具有接近90°的传动角。另外，为了使切片机能够正常运行，在选择电机时应该考虑到峰值负载、平均负载及控制器效果。这对保证装置的可靠性和防止装置过热是必需的。

在自动运行状态下，电机54通过驱动连杆机构驱动滑动架，该连杆机构将该电机与托架36相连。已经发现图3中所示的驱动机构是一个有效的驱动连杆机构。该系统使用了一组四连杆机构，该机构的一端与电机54的输出端55相连，另一端与托架的调节部件38相连。对于自动切片机来说，所示的直角齿轮电机和机械连杆机构是相当有效并且可靠性很高的技术方案。该系统运行平滑并当其改变方向时，可以降低托架的振动。动力分析表明，附图中所示的切片机的峰值功率最好为0.11马力。可以采用1/8马力的电机来提供该功率。电机最好是可变速电机，切片机具有一旋钮来调节其速度。直角齿轮电机的定位使得输出轴55朝向地面并垂直于滑杆32沿纵向延伸。

第一连杆60的一端62连接到电机54的输出轴55上，其另一端64与第二连杆66相连。销68将第一连杆60与第二连杆66连接起来，以便它们可以很容易地彼此相对转动。最好销68与连杆60制成一体，安装在第二连杆66内的孔内。

第二连杆66的一端69与第一连杆60相连，而其另一端70与第三连杆72相连。它是在第三连杆长度的大约3/8位置处借助于另一销74与第三连杆相连，其连接方式与上述的相同。

第三连杆72的一端76连接到机座12上的凸缘78上，其另一端80与第四连杆82的端部相连。第三连杆连接到凸缘上以建立一固定的转动点。凸缘的位置涉及到空间的利用，因为在底部必须留出放置电机、相应秤的电子线路等的空间。第四连杆82的一端84与第三连杆的端部80相连，而其另一端被连接到托架36上。

如图4所示，第一连杆60的合适的长度范围(a₂)大约为5cm，可依可利用的空间变化。连杆之间的长度比率如下：其中a₁是从凸缘78到电机轴的距离；a₂是第一连杆60的长度；a₃是第二连杆66或联接杆的长度；a₄是从凸缘78沿连杆72到转动点74的距离；a₅是从凸缘78到连杆72的端部的距离；a₆是连杆82的长度；a₇代表滑杆32。最佳的比率如下。

a₁/a₂=5.849

a₃/a₂=5.695

a₄/a₂=1.667

a₅/a₂=5.128

a₆/a₂=3.594

这种连杆机构的设计在靠近半冲程的适当位置处提供最大的驱动力，它降低了摩擦和对功率的需求。

以上这些长度比率相对于一特殊的装置是最优化的。可以改变连杆机构的长度，并且如果使用相同的比率，所得到的系统仍将是最优化的。而且，在不偏离本发明范围的情况下，可以对这些比率略作改动。

以上以参照最佳实施例的方式详细描述了本发明，显然，在不偏离由所附的权利要求所限定的本发明范围的情况下，还可以对其进行修改和变化。

Claims (23)

1．一种食品切片机的滑动架驱动机构，包括：

切片机机座；

安装在所述机座内的电机；

安装到所述切片机机座上并在其上来回移动的滑杆；

安装在所述滑杆上可往复运动的托架，该托架与所述电机相连并在其内具有切口；

具有连接部件的输送部件，该连接部件的形状使其能够被容纳在所述托架的所述切口内；和

安装到所述输送部件上、用于支撑食品的滑动架；

这样当所述连接部件被容纳在所述托架内时，所述滑动架和输送部件与所述托架一起往复运动，由所述电机驱动，当所述连接部件不与所述托架相配合时，所述输送部件能够独立于所述托架移动，以实现人工操纵，

并且所述托架能够产生转动以移动所述切口与所述连接部件相对准和脱开。

2．如权利要求1所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述托架包括斜面，并且所述切口是位于所述斜面内的凹槽。

3．如权利要求2所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述输送部件夹持所述滑动架，并能够沿平行于所述滑杆的直线路径输送它，所述连接部件是弹簧棘爪，它与所述输送部件相连并且其形状使其能被容纳在所述切口内。

4．如权利要求2所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述斜面被固定到所述托架上。

5．如权利要求2所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述斜面与所述托架制成一体。

6．如权利要求1所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述滑杆基本上是圆柱形的，并具有一平坦部分，所述托架的形状使其可容纳所述平坦部分，以便所述滑杆的转动可引起所述托架的转动。

7．如权利要求1所述的滑动架驱动机构，还包括操纵杆，该操纵杆与所述滑杆相连，并且所述操纵杆的运动可以引起所述滑杆的转动。

8．如权利要求1所述的滑动架驱动机构，还包括至少两个在所述切片机机座上横向间隔开的传感器，所述传感器用来监测所述输送部件的位置。

9．如权利要求8所述的滑动架驱动机构，还包括原点起动，它使得直到所述传感器监测出所述滑动架处于正确位置时所述电机才开始起动。

10．如权利要求8所述的滑动架驱动机构，还包括返回原点，它使得所述滑动架在所述电机被关掉之后返回到起始位置。

11．一种食品切片机的滑动架驱动机构，包括：

切片机机座；

具有一输出并被安装在所述机座内的电机；

驱动一相应的滑动架的往复运动的托架；

四连杆机构，该机构将所述电机连接到所述往复运动的托架上，其中

所述连杆组的第一连杆的一端与所述电机的输出相连，其相对的另一端与所述连杆组的第二连杆相连，所述第一连杆的长度小于2英寸；

所述第二连杆的一端与所述第一连杆相连，其相对的另一端与所述连杆组的第三连杆相连，所述第三连杆具有第一端和第二端，以便所述第二连杆在从所述第三连杆的所述第一端起的一预定距离处与其相连；

所述第三连杆的所述第一端连接到所述机座上，其所述第二端与所述连杆组的第四连杆相连；和

所述第四连杆的一端与所述第三连杆相连，而其相对的另一端与所述往复运动装置相连。

12．如权利要求11所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述第二连杆被连接到所述第三连杆的从所述第一端起其长度的大约三分之一处。

13．如权利要求11所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述电机是直角齿轮电机。

14．如权利要求11所述的滑动架驱动机构，其特征在于，连杆之间的长度比率大约如下：

a₁/a₂=5.849

a₃/a₂=5.695

a₄/a₂=1.667

a₅/a₂=5.128

a₆/a₂=3.594

其中a₁是从凸缘到电机轴的长度；a₂是电机输出轴到第一连杆60的长度；a₃是第二连杆66或联接杆的长度；a₄是从凸缘78沿连杆72到转动点74的距离；a₅是从凸缘78到连杆72的端部的长度；a₆是连杆82的长度。

15．如权利要求11所述的滑动架驱动机构，还包括调节部件，该调节部件连接到所述托架上和所述四连杆组上以便所述电机通过所述连杆机构能够驱动所述托架。

16．如权利要求15所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述滑动架的一端的外部有螺纹，还包括调节部件支撑，该支撑螺纹连接到所述托架上并支撑所述调节部件，以使所述托架和调节部件支撑可以相对于所述调节部件转动。

17．如权利要求16所述的滑动架驱动机构，其特征在于，所述调节部件支撑螺纹连接在所述滑动架上，直到所述滑动架相对于所述连杆机构位于所需要的位置上并利用螺母固定。

18．使用一种滑动架驱动机构以将食品切片机滑动架从人工操纵调节到电机驱动的自动操作状态的方法，包括以下步骤：

提供滑动架，该滑动架以直线路径在输送部件上往复运动，所述输送部件具有连接部件；

提供切片机机座，该机座包括电机，滑杆，安装在所述滑杆上的可滑动的托架和将所述托架连接到所述电机上的多个连杆，所述托架具有切口，其形状使其能容纳所述连接部件；

转动所述滑杆，以便使所述托架转动，所述切口与所述连接部件的所述直线路径对准；及

沿所述直线路径移动所述滑动架和所述连接部件，以便所述连接部件与所述托架相接合，进而将所述滑动架与所述电机相连，以实现所述滑动架的电机驱动操作。

19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述滑杆的横断面基本为圆形，具有平的侧面，并且所述托架制成与所述平的侧面相配合的形状，以便转动所述滑杆能使所述托架转动。

20．如权利要求18所述的方法，还包括连接到所述切片机机座上的操纵杆，以便操纵所述操纵杆能使所述滑杆转动。

21．如权利要求18所述的方法，还提供调节部件，将所述调节部件螺纹连接到所述托架上，以便所述托架相对于所述滑杆定位于一正确的位置。

22．如权利要求18所述的方法，还包括提供在所述机座上横向间隔布置的原点位置传感器和切片传感器，使直到所述原点位置传感器监测到所述滑动架所述切片机才能起动。

23．如权利要求22所述的方法，包括下面步骤：关掉所述切片机，以便所述滑动架通过所述切片机传感器，并且下一次它到达所述原点位置传感器时，所述电机被关掉。

Images