摘要：針對現(xiàn)有切片設備通用性差、使用成本高的現(xiàn)狀，提出設計一種包括送料機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)、切片機構(gòu)、出料機構(gòu)、環(huán)狀輸送帶和控制系統(tǒng)的萬能自動切片機，可對任意食材進行不間斷的切片操作，使生產(chǎn)連續(xù)、加工通用，可大大提高食品加工的效率和質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：切片；送料；出料；輸送
隨著物質(zhì)生活水平的大幅提高，人們對食品產(chǎn)業(yè)提出更高要求，越來越多食品加工設備的出現(xiàn)為食品產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級換代提供了必要幫助。切片工序是食品加工最重要的工序，切片速度及均勻性需要靠切片工人的經(jīng)驗來控制，不小心還可能切到手指發(fā)生安全事故。然而現(xiàn)有食品切片加工設備僅僅只提供切片功能，沒有送料、出料、輸送等相關(guān)功能，功能相對比較單一。同時，現(xiàn)有的切片設備往往只能對單一類型的食材進行切片，無法針對所有食材進行切片，因此，切片設備通用性差、使用成本高。針對上述問題，有必要研發(fā)一種通用性強、可對任意食材進行切片的萬能自動切片機來提高食品切片效率和質(zhì)量，將切片工人從繁重的工作中解放出來。
1 設計方案
如圖1所示，萬能自動切片機包括切片機構(gòu)1、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2、出料機構(gòu)3、環(huán)狀輸送帶4、送料機構(gòu)5、控制系統(tǒng)，環(huán)狀輸送帶4沿環(huán)線均勻設置多個砧板401，均勻分布的砧板401形成多個工位，環(huán)狀輸送帶4通過驅(qū)動機構(gòu)間歇式脈沖轉(zhuǎn)動，每次轉(zhuǎn)動一個工位，環(huán)狀輸送帶4順次穿過送料機構(gòu)5、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2、切片機構(gòu)1和出料機構(gòu)3。切片支撐座設置在切片機構(gòu)1的正下方，對環(huán)狀輸送帶4上的砧板401形成支撐，可進行切片操作。
1.切片機構(gòu)；2.數(shù)據(jù)采集機構(gòu)；3.出料機構(gòu)；4.環(huán)狀輸送帶；5.送料機構(gòu)；
202.攝像頭；301.接料電機；302.接料盤；303.接料臂；401.砧板
圖1 萬能自動切片機結(jié)構(gòu)示意圖
切片機構(gòu)1包括橫跨環(huán)狀輸送帶兩側(cè)的第一門形支架以及設置在第一門形支架上的切刀組件和壓料組件，切片機構(gòu)如圖2所示。切刀組件包括刀片固定板、刀片和刀片驅(qū)動氣缸，刀片驅(qū)動氣缸固定安裝在第一門形支架門框的中部，切刀組件結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。壓料組件包括壓料板和壓料驅(qū)動氣缸，多個壓料驅(qū)動氣缸對稱地設置在刀片驅(qū)動氣缸四周的第一門形支架上。刀片固定板上設有與壓料驅(qū)動氣缸的活塞對應的活塞過孔，刀片驅(qū)動氣缸和壓料驅(qū)動氣缸均通過控制系統(tǒng)控制啟動和行程大小。食材通過輸送機構(gòu)運送至切刀組件正下方的砧板上，通過控制系統(tǒng)啟動切片程序，壓料驅(qū)動氣缸帶動壓料板下行，壓料板與待切片食材緊密接觸，對其進行定位，之后通過刀片驅(qū)動氣缸104帶動刀片103下行對食材切片，當切片完成后，通過控制系統(tǒng)控制刀片驅(qū)動氣缸104和壓料驅(qū)動氣缸107同時以相同速度回縮，被切后的食材隨壓料板106一起離開砧板，這時通過控制系統(tǒng)控制壓料驅(qū)動氣缸107停止回縮，刀片驅(qū)動氣缸104繼續(xù)回縮，刀片103脫離被切后的食材，掉下的切片通過出料機構(gòu)帶走實現(xiàn)出料，然后按上述步驟實現(xiàn)循環(huán)切片。
1.切片機構(gòu)；101.第一門形支架；102.刀片固定板；104.刀片驅(qū)動氣缸；106.壓料板；107.壓料驅(qū)動氣缸；110.切片支撐座；401.砧板
圖2 切片機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
102.刀片固定板；103.刀片；104.刀片驅(qū)動氣缸
圖3 切刀組件結(jié)構(gòu)示意圖
102.刀片固定板；103.刀片；109.活塞過孔
圖4 切刀組件仰視圖
數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2用于采集該工位的砧板上食材的尺寸信息，并將食材的尺寸信息傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的食材尺寸信息控制切片機構(gòu)對食材進行切片以及出料機構(gòu)對切片好的食材下料。數(shù)據(jù)采集機構(gòu)2包括動態(tài)掃瞄儀201和攝像頭202，動態(tài)掃瞄儀和攝像頭采集信號傳遞給處理器，處理器通過電磁閥分別控制刀片驅(qū)動氣缸和壓料驅(qū)動氣缸動作。如圖5所示，動態(tài)掃瞄儀201固定在位于切片機構(gòu)1前一個工位的第三門形支架203上，使其位于環(huán)狀輸送帶4的上方，攝像頭202設置于第一門形支架的入口處（見圖1），利于處理器對信息的接收和及時，給出準確的調(diào)節(jié)信息和控制程序。
2.數(shù)據(jù)采集機構(gòu)；4.環(huán)狀輸送帶；201.動態(tài)掃瞄儀；203. 第三門形支架；401.砧板
圖5 數(shù)據(jù)采集機構(gòu)示意圖
如圖6所示，送料機構(gòu)5包括來料輸送帶501、第二門形支架502以及設置在第二門形支架502上的進料口503，來料輸送帶501設置于進料口503的上方，方便對進料口放料。為提高切片機對不同規(guī)格食材的適應性，進料口503設置為長度可調(diào)。具體實施方法為：在進料口503側(cè)邊上設置調(diào)節(jié)門，調(diào)節(jié)門包括設置在第二門形支架502上的滑道504和可在滑道上自由滑動的門板505，門板上還設有能將門板和滑道相對固定的調(diào)節(jié)螺栓506，通過擰動調(diào)節(jié)螺栓可將門板505與滑動相對固定或者松開，以適應食材的寬度，保證對任意食材的通過性和適應性。
4.環(huán)狀輸送帶；401.砧板；5.送料機構(gòu)；501.來料輸送帶；502.第二門形支架；503.進料口；504.滑道；505.門板；506.調(diào)節(jié)螺栓
圖6 送料機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
2 自動切片步驟
1) 送料：通過送料機構(gòu)將食材置于相應工位的砧板上。
2) 數(shù)據(jù)采集：通過動態(tài)掃瞄儀對移動食材進行動態(tài)掃瞄，處理器經(jīng)過計算得到食材的尺寸，并生成對電磁閥的調(diào)節(jié)信息和切刀組件及壓料組件控制程序。
3) 切片：通過攝像頭對移動食材的實時監(jiān)控，當有食材的砧板到達切片工位時，處理器發(fā)出指令，壓料組件、切刀組件先后或同時完成壓料及切片操作，之后壓料組件和切刀組件同時退回帶動切片離開砧板。
4) 卸料：壓料組件停止工作，切刀組件繼續(xù)上行，切片在重力作用下離開切刀掉落于接料盤上。
5) 出料：在卸料前啟動接料電機，接料電機通過接料手臂帶動接料盤移動到切片的下方，卸料后，通過手臂帶動接料盤移出第一門形支架，完成一次完整的進料、切片和出料動作，之后環(huán)狀輸送帶每次旋轉(zhuǎn)一個工位，按照上述步驟2至步驟5循環(huán)切片。
3 結(jié)語
萬能自動切片機通過送料機構(gòu)、切片機構(gòu)、出料機構(gòu)和環(huán)狀輸送帶的組合運用，可對任意食材進行不間斷的切片操作，使生產(chǎn)連續(xù)、加工通用，可大幅提高食品切片加工的效率和品質(zhì)，并有利于降低工人的勞動強度。
