CN1322818C - 多揉桶全自动茶叶揉捻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多揉桶全自动茶叶揉捻机，本发明采用多个揉捻机构，使用两个电机驱动，分别实现揉捻机构的揉捻运动和托盘的分度旋转运动。每个揉捻机构使用三个气缸，分别实现揉盖的提升、下降、揉盖的旋转，下料盖的开启。本发明所有的气缸和电机均由控制器控制，实现对揉捻机构的上料过程、下料过程、加压过程、松压过程、揉桶的圆周平动和托盘的分度旋转运动的连续循环控制。每个揉捻机构的上料、下料以及揉捻过程的加压和松压均可独立进行，用户参数自设定，相互不会受影响，因而降低了设备成本；本发明提供的茶叶揉捻机质量稳定、工作效率高，并且适合于流水线生产。

Description

多揉桶全自动茶叶揉捻机

技术领域

本发明属于一种茶叶加工机械，具体地说，本发明涉及一种连续式茶叶揉捻机。

背景技术

揉捻是制茶过程的重要加工工序。揉捻的目的在于使加工叶卷成条，以利于干燥成形；同时破坏茶叶细胞，揉出茶汁，而茶汁吸附于茶叶表面，使冲泡的茶水滋味浓烈醇厚。因此，揉捻是造就茶叶外形质量的主要工序，也是奠定茶叶耐泡度的关键环节。虽然目前的揉捻机提供的茶叶揉捻质量较好，但揉捻质量过分依赖操作者的技能，导致同批次的茶叶质量存在差异；而且揉捻一般单机工作，需要人工上下料，揉茶的效率亟待提高。

现有茶叶揉捻机的工作原理基本相同，其机械结构均由揉桶、三角框架、揉盘、传动装置以及曲柄回转机构、揉盖、加压机构等组成。其中，揉盘是一个中间下凹的圆盘，其上表面装有棱骨，中央开有出茶口。曲柄回转机构通过轴承和揉盘相联，曲柄回转机构由三个曲柄组成。三角框架坐落在揉盘的正上方，为一个三角中空框架，由三个连杆和一个圆环组成，三个连杆通过铰链分别和曲柄回转机构的三个曲柄相联接。揉桶为一个没有底和盖的金属圆筒，其外圆周的中部固定在三角框架的内壁上。揉盖为一个大小比揉桶直径稍小的圆盘，下料盖位于揉盘中央的下方。驱动曲柄回转机构，揉桶在三个连杆的带动下在揉盘上方水平面上作圆周平动。茶叶在揉桶内通过揉桶运动和棱骨翻转的共同作用，被反复翻动、揉搓、卷压，从而揉紧条索、揉破细胞，挤出部分茶汁，达到揉捻之目的。揉捻过程中，揉盖的上、下浮动由弹簧控制，调整压力通过丝杆和螺母的运动来控制揉盖的升、降来实现。茶叶从揉桶的上方投入其中，揉捻完毕的茶叶从揉盘的中央的出茶口出叶。

现有的茶叶揉捻机，如市售的CR-35型茶叶揉捻机，在结构和性能上主要存在以下问题：

(1)揉捻质量不稳定。现有的茶叶揉捻机投叶无计量装置，揉捻无计时装置，加压过程和松压过程所需时间、压力无机电控制，靠人工操作，随意性很大，虽是同批杀青叶，但揉捻质量各有差异，导致成品茶质量参差不齐。

(2)效率不高。现有的茶叶揉捻机的上料过程、揉捻过程的加压和松压、下料过程均无自动化装置，须靠人工操作，效率较低；另外，现有的茶叶揉捻机为间歇工作方式，揉捻时间长，难与其它工序协调节拍，不适合联入生产线。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种多揉桶全自动茶叶揉捻机，该茶叶揉捻机质量稳定、工作效率高，并且适合于流水线生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多揉桶全自动茶叶揉捻机，框架位于揉盘的正上方，由第一连杆、第二连杆、第三连杆和圆环组成，揉桶固定在圆环上，曲柄回转机构由第一曲柄、第二曲柄和第三曲柄组成，分别通过轴承和揉盘相联，第一连杆、第二连杆、第三连杆分别通过轴承与第一曲柄、第二曲柄、第三曲柄相联，下料盖通过铰链与揉盘相联接，其特征在于：至少采用二个揉捻机构，其揉捻机构等分于托盘上，并与托盘联接，托盘由平面轴承支撑在机座上，可绕自身中心旋转；每个揉捻机构的结构为：第一气缸的第一活塞杆一端通过铰链与下料盖相联接，另一端通过铰链与第三支撑杆联接，第三支撑杆与揉盘相联；第二气缸通过第二活塞杆与揉盖联接，第二气缸的缸体、第五齿轮与第四连杆联接，第三气缸的第三活塞杆为齿条，通过第五齿轮、第四连杆驱动第二气缸旋转；第三气缸的缸体、第一支撑杆、第二支撑杆与框架联接，第五齿轮与第二支撑杆之间通过轴承相联，可绕第二支撑杆作相对旋转运动；驱动揉桶在水平面上作圆周平动的驱动装置为：第一电机通过第一传动链驱动第一曲柄转动，进而带动揉桶作圆周平动，第一传动链由第一蜗轮蜗杆副、第一链轮、第二链轮、第一链条、第一齿轮、第二齿轮、揉捻轴、中心轮、行星轮、第三链轮、第四链轮和第二链条构成；驱动托盘作分度旋转运动的驱动装置为：第二电机通过第二传动链驱动托盘轴旋转，托盘轴与托盘联接，从而驱动托盘作分度旋转运动，第二传动链由第二蜗轮蜗杆副、第三齿轮、第四齿轮和托盘轴构成；第一气缸、第二气缸、第三气缸、第一电机和第二电机由控制器控制，实现对揉捻机构的上料过程、下料过程、加压过程、松压过程、揉桶运动和托盘运动的控制。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

(1)加工效率高。本发明采用多个揉捻机构，每个揉捻机构的上料、下料以及揉捻过程的加压和松压均可独立进行、用户参数自设定，相互不会受影响，因而降低了设备成本，提高了茶叶揉捻机的效率。

(2)加工质量保障。在本发明中，通过控制气缸的活塞杆运动和气压大小，实现揉捻中的加压过程和松压过程所需的时间、压力的控制。同时，加压过程和松压过程所需的时间、压力由控制器根据用户的要求确定。因此可保证揉捻叶的加工质量，同时实现了加压的自动化控制。

(3)易于实现连续化生产。本发明对揉捻机构的上料过程、下料过程、加压过程、松压过程、揉桶的运动和托盘的运动进行控制，实现了加工过程的自动化，且容易与其它茶叶加工设备组成茶叶加工生产线，实现茶叶加工的连续化。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为图1中单个揉捻机构的揉桶、揉盖、第二活塞杆的立体结构示意图。

图3为图1中揉捻机构的分布以及相关结构的示意图。

图4为图1中单个揉捻机构的第二气缸与第三气缸的位置关系示意图。

图5为图1中单个揉桶的运动轨迹示意图。

图6为图1中单个揉捻机构的工作过程流程图。

具体实施方式

如图1～图3所示，以采用三个揉捻机构为例。三个揉捻机构等分于托盘400上，并与托盘400直接联接，托盘400由平面轴承350支撑在机座300上，可绕自身中心旋转。三个揉捻机构共用一个上料器310，上料器310由固定支架支撑，位于托盘400上方的上料位置。每个揉捻机构在上料前，必须使其揉桶到达上料位，然后，杀青叶从上料器310中下落到该揉捻机构的揉桶中。三个揉捻机构均在同一个位置进行下料，处于下料位置的揉捻机构，其出茶口540位于皮带传输系统700的正上方，下料时，揉捻叶经由各自的出茶口以及托盘400上的通孔450，进入皮带传输系统700，由皮带传输系统700送出。

本发明中的揉桶500、揉盖510、揉盘520以及位于揉盘520上表面的棱骨的形状和布置均采用揉捻机部颁标准的对应参数。揉桶500的直径可按现有的揉捻机直径系列化，揉桶500的高度比外径低15厘米，由铝板或铜板等材料加工而成。揉盘520是一个中间下凹的圆盘，其上表面装有棱骨，揉盘520用铸铁铸成，上铺铝板、木板或铜板，外棱骨曲率半径为250～270mm，棱骨的分度圆直径为520～580mm，棱骨以十等分布置，棱骨的横截面积为正弦半波状。

每个揉捻机构的结构为：揉盘520与托盘400刚性联接，揉盘520中央开有出茶口540。框架550位于揉盘520的正上方，可为一个三角中空框架，框架550由第一连杆552、第二连杆554、第三连杆556和圆环555组成，揉桶500为一个没有底和盖的金属圆筒，其外圆周的中部固定在圆环555的内壁上。曲柄回转机构由第一曲柄131、第二曲柄133和第三曲柄135组成，分别通过轴承与揉盘520相联。第一连杆552、第二连杆554、第三连杆556分别通过轴承与第一曲柄131、第二曲柄133、第三曲柄135相联。如此，驱动第一曲柄131，揉桶500在第一连杆552、第二连杆554、第三连杆556的带动下，在揉盘520上方水平面上作圆周平动。揉盖510为一个大小比揉桶500直径稍小的圆盘，对揉桶500进行一定的封口，并可对揉捻中的茶叶进行加压和松压。下料盖530位于揉盘520中央的下方，通过固定于揉盘520上的铰链与揉盘520相联接，对出茶口540的开通进行控制。第一气缸610的第一活塞杆一端611通过铰链与下料盖530联接，另一端通过铰链与第三支撑杆615联接，第三支撑杆615与揉盘520相联。如此，第一气缸610可用于实现下料盖530的开启和关闭。第二气缸620通过第二活塞杆625与揉盖510联接，用于实现揉盖510的上升和下降，第二气缸620的缸体、第五齿轮636和第四连杆623刚性联接，第三气缸630的缸体、第一支撑杆631、第二支撑杆632与三角框架550刚性联接，如此，第三气缸630被支撑在三角框架550上。第五齿轮636与第二支撑杆632之间通过轴承相联，可绕第二支撑杆632作相对旋转运动。

驱动揉桶500在水平面上作圆周平动的驱动装置为：第一电机100通过由第一蜗轮蜗杆副111、第一链轮112、第二链轮114、第一链条113、第一齿轮115、第二齿轮116、揉捻轴121、中心轮122、行星轮123、第三链轮124、第四链轮126和第二链条125构成的第一传动链驱动第一曲柄131转动，进而带动揉桶500作圆周平动。

在本实施例中，由中心轮122共分出三个分支分别驱使揉桶500、502和504运动，每个分支均存在由行星轮、第三链轮、第四链轮、第二链条、曲柄及连杆构成的传动链。而由第一蜗轮蜗杆副111、第一链轮112、第二二链轮114、第一链条113、第一齿轮115、第二齿轮116、揉捻轴121、中心轮122构成的传动链为三个分支所共有的。

驱动托盘400作分度旋转运动的驱动装置为：第二电机200通过由第二蜗轮蜗杆副211、第三齿轮212、第四齿轮213和托盘轴221构成的第二二传动链驱动托盘轴221旋转，托盘轴221与托盘400刚性联接，从而驱动托盘400作分度旋转运动。

如图4所示，第三气缸630的第三活塞杆为齿条635，通过第五齿轮636、第四连杆623驱动第二气缸620旋转。揉盖510和第二活塞杆625跟随第二气缸620旋转，揉盖510的旋转运动可以让出上料的空间，避免第二气缸620干涉杀青叶的上料。

由图5所示，揉捻时，揉桶500在揉盘520上方水平面上作圆周平动，实现茶叶揉捻加工所需的揉捻运动。具体地说，揉桶500的揉捻运动为一种平动，揉桶500上的每一个点的运动轨迹均为圆周运动，运动过程中，揉桶500没有绕其中心轴的作任何旋转运动。如图5中e图所示，揉桶的中心轴501的运动轨迹为一个以曲柄长度为半径的圆，在本发明中正好与出茶口540的圆周重合。另外，任何一个揉捻机构需要上料或下料时，托盘400须作分度旋转运动，以使当前揉桶处于所需的上料位或下料位。驱动托盘400作分度旋转运动的驱动装置为所有揉捻机构所共有的，用于揉捻机构间的切换。

本发明中的每个揉捻机构使用三个气缸，分别实现揉盖510的上升、下降，揉盖510的旋转，下料盖530的开启。控制第二气缸620、第三气缸630以实现揉捻机构的上料，控制第一气缸610以实现揉捻机构的下料。具体过程如下：当需要上料时，第二气缸620驱动揉盖510上升，控制器在确认揉盖510已经处于揉桶500的上方，向第三气缸630发出指令，通过第五齿轮636及齿条635可旋开揉盖510，让出上料空间等待上料；当上料完成后，控制器向第三气缸630发出指令，通过第五齿轮636及齿条635可旋关揉盖510，当确认揉盖510已经关上，第二气缸620按照当前加压方案产生的指令，驱动揉盖510的上下运动，并调节气压大小，对揉捻过程的茶叶进行加压或松压；当揉桶500需要下料时，托盘400分度旋转至当前揉桶处于下料位，控制器给第一气缸610发指令，打开下料盖530，同时揉桶500相对于揉盘520继续不停地作揉捻运动，完成下料后，控制器再给第一气缸610发指令，将下料盖530关上。

每个揉捻机构的上料、下料以及揉捻过程的加压和松压均可独立进行参数自设定，相互不会受影响。每个揉捻机构需要上料或下料时，立即发出各自的中断信号，控制器根据中断信号的时间顺序进行先后处理，使得每个揉捻机构的上料、下料独立进行，相互不受影响。每个揉捻机构的揉捻过程同样根据时间，对第二气缸的活塞杆运动和气压大小进行控制，从而实现揉捻中的加压过程和松压过程所需的时间、压力的控制。对于揉捻时间，嫩叶应掌握“轻压短揉”的原则，一般为20～25分钟；老叶掌握“重压长揉”的原则，一般为45～50分钟。加压的规律为“轻-重-轻”，具体的时间和压力根据当前实际情况按揉捻机部颁的标准实施。

由图6所示，本发明将揉捻机构的整个加工过程视为“上料→揉捻→下料→上料”的循环过程，单个揉捻机构工作过程的流程为：先旋开揉盖510，确认下料盖530关闭，进行上料，确认上料完成，旋关揉盖510，确认揉盖510已经关上。上料完成之后，须先使揉桶500作揉捻运动，揉捻过程开始。揉捻过程中，第二气缸620按照当前加压和松压方案产生的指令，驱动揉盖510的上下运动，对揉捻过程的茶叶进行加压。揉捻完成后，须分度旋转托盘400，使揉桶500到达下料位，确认处于下料位后，打开下料盖530，进行下料。确认下料完成，关闭下料盖530，分度旋转托盘400，使揉桶500到达上料位，确认揉桶500到达上料位后，揉桶500停止揉捻运动，准备下一次上料，进入下一个循环。本发明完成了“上料→揉捻→下料→上料”的循环过程，对揉捻机构的上料过程、下料过程、揉桶的运动和托盘的运动进行控制，实现了加工过程的自动化。

揉捻机部颁标准是采用揉捻叶的成条率、细胞破坏率和碎茶率等指标考核揉捻机的性能。为了考核本发明的性能，与市售的CR-35型茶叶揉捻机进行了比较试验。表1为不同揉捻机下绿茶成条率与碎茶率对照表，表2为不同揉捻机下绿茶主要成分含量对照表。

表1

所用设备	成条率(％)	碎茶率(％)
			CR-35	＞80	＜2
本发明提供的样机	＞82	＜1.7

表2

所用设备	茶多酚(％)	氨基酸(％)	可溶性糖(％)	叶绿素(％)
					CR-35	27.95	3.5	1.26	1.70
本发明提供的样机	27.90	3.5	1.25	1.70

从试验的结果分析，本发明提供的多揉桶全自动茶叶揉捻机的成条率、碎茶率等与CR-35型茶叶揉捻机相当。

Claims (2)

1.一种多揉桶全自动茶叶揉捻机，框架位于揉盘的正上方，由第一连杆、第二连杆、第三连杆和圆环组成，揉桶固定在圆环上，曲柄回转机构由第一曲柄、第二曲柄和第三曲柄组成，分别通过轴承和揉盘相联，第一连杆、第二连杆、第三连杆分别通过轴承与第一曲柄、第二曲柄、第三曲柄相联，下料盖通过铰链与揉盘相联接，其特征在于：

至少采用二个揉捻机构，其揉捻机构等分于托盘(400)上，并与托盘(400)联接，托盘(400)由平面轴承(350)支撑在机座(300)上，可绕自身中心旋转；

每个揉捻机构的结构为：第一气缸(610)的第一活塞杆一端(611)通过铰链与下料盖(530)相联接，另一端通过铰链与第三支撑杆(615)联接，第三支撑杆(615)与揉盘(520)相联；第二气缸(620)通过第二活塞杆(625)与揉盖(510)联接，第二气缸(620)的缸体、第五齿轮(636)与第四连杆(623)联接，第三气缸(630)的第三活塞杆为齿条(635)，通过第五齿轮(636)、第四连杆(623)驱动第二气缸(620)旋转；第三气缸(630)的缸体、第一支撑杆(631)、第二支撑杆(632)与框架(550)联接，第五齿轮(636)与第二支撑杆(632)之间通过轴承相联，可绕第二支撑杆(632)作相对旋转运动；

驱动揉桶(500)在水平面上作圆周平动的驱动装置为：第一电机(100)通过第一传动链驱动第一曲柄(131)转动，进而带动揉桶(500)作圆周平动，第一传动链由第一蜗轮蜗杆副(111)、第一链轮(112)、第二链轮(114)、第一链条(113)、第一齿轮(115)、第二齿轮(116)、揉捻轴(121)、中心轮(122)、行星轮(123)、第三链轮(124)、第四链轮(126)和第二链条(125)构成；

驱动托盘(400)作分度旋转运动的驱动装置为：第二电机(200)通过第二传动链驱动托盘轴(221)旋转，托盘轴(221)与托盘(400)联接，从而驱动托盘(400)作分度旋转运动，第二传动链由第二蜗轮蜗杆副(211)、第三齿轮(212)、第四齿轮(213)和托盘轴(221)构成；

第一气缸(610)、第二气缸(620)、第三气缸(630)、第一电机(100)和第二电机(200)由控制器控制，实现对揉捻机构的上料过程、下料过程、加压过程、松压过程、揉桶运动和托盘运动的控制。

2.根据权利要求1所述的多揉桶全自动茶叶揉捻机，其特征在于：所述揉捻机构共用一个上料器(310)，上料器(310)由固定支架支撑，位于托盘(400)上方的上料位置。

Images