一种食品丝状物自动打结的方法和设备与流程

本发明涉及食品加工领域，具体的来说就是一种食品丝状物自动打结的方法和设备，尤其是适用于打魔芋丝打结。

背景技术：

丝状食品打结即美观又增加了食品的口感，市面上有海带结、百叶结、魔芋“丝结”等食品，深受群众所喜欢。其中由于魔芋食品的减肥降脂抗癌的作用，因此近些年发展很快，魔芋“丝结”也很受欢迎，尤其适合于吃火锅和烧菜。

本方案是用于给具有一定韧性的食品丝状物打结，魔芋丝有一定的韧性因此完全可以用本方案进行打结，也不排除其他食品丝状物。目前魔芋丝打结目前主要是靠采用人工的方法，由于为了保持生产率，不能带手套，也不能坐着干活，因此劳动强度很大，而且手长期泡在水里，有损身体健康。使用本技术可替代人工。

技术实现要素：

本发明的目标是提出给一种食品丝状物自动打结的方法和设备，特别是适用用于魔芋丝打结，由于丝状物一般不是一根，都是好几根组成的，以后简称为“丝束”。

为了该目的，根据本发明的方法步骤包括：

（1）简称“送丝到位工序”，如图2A，将丝束拉直送到两个控丝机械手手指中间，两个控丝机械手手指夹住丝束，至少其中一个控丝机械手手指（图左称为前控丝机械手，图右称为后控丝机械手）保持一种柔软的夹紧，丝束能在机械手中滑动但不是失控状态；

（2）简称“抬丝”，如图2B,居于两个控丝机械手中间的打结机械手手指将丝束中间一段拉动，相对于丝束原位置远离方向运动,把丝束变成开口的梯形；

（3）简称“绕丝工序”，如图2C，打结装置的旋转装置旋转270°(或270°+nX180°)，使打结机械手同时旋转，打结机械手的手指将丝束绕成丝束环，本步骤也可和上一步骤同时进行；

（4）简称“抱丝工序”，方法有三种：一种如图2D，打结机械手向丝束原位置接近方向运动，到一定位置后，打结机械手手指向机架方向倾斜，同时打结机械手手指合拢，夹紧住丝束的一端,另一种如图3A，打结机械手向丝束原位置接近方向运动，到达一定位置后，后控丝机械手向上送丝，打结机械手手指（与机架底板平行）合拢夹住丝束一端，第三种也可以后控丝机械手向上送丝，打结机械手手指向机架底板方向倾斜，同时手指合拢夹住丝束一端，即前两种方法的复合方法；

（5）简称“脱丝工序”，方法有三种：一种当采用步骤（4）第一种方案时，如图2E前控丝机械手夹紧，后控丝机械手松开，打结机械手向控丝机械手竖向远离运动，用打结机械手的手指将丝束一端从丝束环中脱出，另一种，当采用步骤（4）第二种方案时，如图3B打结机械手相对于后控丝机械手横向远离移动，将丝束一端从丝束环中拉出，第三种也可以打结机械手相对于后控丝机械手即做横向运动同时竖向运动，将丝束从丝束环拉出，即前两种方法的复合方法；

（6）简称“成结工序”，如图2F、3C，打结机械手继续相对于后控丝机械手做远离运动，直到丝束打结牢固，然后选择合适的地方切断。

以上所述机械手都是两个手指机械手，所谓手指，是指机械手上用来抓取物件，与被抓取物件接触的零件，其手指形状有便于控制“丝束”的形状，与“丝束”接触处有为了便于抓紧“丝束”和避免伤害“丝束”的软质材料。

根据以上打结方法原理，本发明的设备包括：

-机架，用来承载以下部分零件和组件，

-控丝装置，包括两个安装在所述机架上用来控制所述“丝束”的形状和必要时夹紧的控丝机械手，为便于解释其中一个称谓前控丝机械手，另一个称谓后控丝机械手，

-打结装置，包括安装在所述机架上一个直线运动和旋转运动复合机构，在此机构的末端连接着打结机械手，用来将“丝束”缠绕打结，

-切断装置，安装在打结装置附近，用于将打好的“丝结”从“丝束”上切割下来，

-控制系统，包括电路和微电脑控制系统，用于控制各个机构相互配合动作。

本设备工作流程如下：

如图4，先进行准备工作，人工将“丝束”1拉直放入打开的前、后控丝机械手， 启动设备控制系统前、后控丝机械手柔和夹紧“丝束”（简称“送丝到位工序”）；然后打结装置启动，如图5，打结机械手在其上直线运动机构的驱动下向上运动，打结机械手的手指将“丝束”1抬起到一定高度（简称“抬丝工序”）；如图6然后其上的旋转运动机构旋转270°，将“丝束”绕成环状（简称“绕丝工序”）；如图7，然后打结机械手向下运动到一定位置，打结机械手的手指合拢并向丝束方向倾斜，抱住“丝束”1的一端（简称“抱丝工序”）；如图8，然后前控丝机械手夹紧“丝束”，后控丝机械手松开“丝束”，然后打结机械手向上运动，将“丝束”抱住的一端从前面绕成的丝环中脱出（简称“脱丝工序”）；如图9，打结机械手继续上行，直至“丝结”打成，此时可以使用切断装置切断“丝束”1，然后打结机械手松开手指，释放“丝结”，打结，一个成品“丝结”就完成了（简称“成结工序”），接着控丝机械手、打结装置上的机构都退回原位，为下一个打结循环做好准备。

还有一种运行模式在“抱丝工序” “脱丝工序”环节稍有不同，如图3A、3B、3C，与第一种模式相比主要是“抱丝工序”“脱丝工序”方向不同。

以上是设备的一种运行模式，个别步骤也可以调整，比如“抬丝工序”和“绕丝工序”可以同时进行，比如按照前述方法中“抱丝工序”“脱丝工序”的第二、三种方案进行。

附图说明

现在参考下文中的所述实施例并结合附图考虑，来说明本发明的具体方面：

图1A、1B示出真实魔芋丝产品的外形和单根丝单个“丝结”的打结示例形状

图2A、2B、2C、2D、2E、2F示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结的方法

图3A、3B、3C示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结的方法的特殊脱丝打结方法

图4示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例“送丝到位工序”

图5示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例“抬丝工序”局部视图

图6示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例“绕丝工序”局部视图

图7示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例“抱丝工序”局部视图

图8示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例“脱丝工序”局部视图

图9示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例，“成结工序”局部视图

图10示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第二实施例

图11示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第三实施例

图12A、12B示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结的设备，打结装置上的直线运动和旋转运动复合机构配置方式的另外两种实施示例

图13A、13B、13C、13D示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的打结机械手的各种实施例

图14A、14B示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结的设备，控丝机械手的实施示例

图15A、15B示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的切断装置的实施例

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图4、图5、图6、图7、图8、图9示出根据本发明的用于示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第一实施例的各个工序，该设备包括：

-机架210，用来承载以下零件和组件，由底板19、前支架13、后支架16、支柱12等组成；

- 控丝装置，如图4，前、后控丝机械手202、203分别安装在机架的前支架13和后支架16上，由气爪4及上安装着手指零件5，和手指零件5上固定着软质材料3组成，“丝束”就夹在软质材料形成的凹槽中，气爪控制着对“丝束”的夹紧和松开；

-打结装置，由直线运动机构204、旋转运动机构205和打结机械手201组成，其相互之间连接着。直线运动机构204由电缸14、导向座8，导柱10，推杆9和连接板11组成，导向座8固定在机架210的支柱12上，推杆9能在电缸14的驱动下推出和缩回；旋转运动机构205由旋转轴17，固定旋转轴17的轴承盒6、轴承21和压盖20，旋转轴的顶端插入伺服电机18的输出轴，伺服电机18固定在电机盒7内，电机盒7与其上直线运动机构204的连接板11相连；打结机械手201，如图13A,由一个支架42a连接着旋转轴17，其支架42a的两侧对称斜面65上安装有手指零件41a、49a，手指零件后端有孔，其中插入驱动轴46，驱动轴46被其上的气缸47a推动，当气缸推出时，手指绕对称斜面上的轴线43a、44a旋转，手指呈现张开状，当气缸收回时手指会向下并合拢运行；

-切断装置207如图9、图15A，切断装置的支架96安装在机架的支柱12上，支架96上安装有旋转电机97，旋转电机带动其输出轴上利刃零件95，用于将打好的“丝结”从“丝束”上切割下来；

-控制系统，包括电路和微电脑控制系统，用于控制各个机构相互配合动作。

实施例一工作流程如下：

如图4，当设备开始工作时，将“丝束”1放入前、后控丝机械手202、203软质零件23的凹槽里，启动设备控制系统，前、后控丝机械手合上气爪4，保持柔软夹紧(此工序以后简称为“送丝到位工序”)；

如图5，打结装置其上直线运动机构204的电缸14启动，带动旋转运动机构205和其下连接的打结机械手201一起向上运动，这时打结机械手201的手指41a、49a将“丝束”抬起到一定高度(简称“抬丝工序”)；

如图6，然后打结装置上的旋转运动机构205的旋转轴17在电机18的带动下旋转270°，将“丝束”绕成环状(简称“绕丝工序”)；

如图7，然后打结机械,201向下运动到一定位置，其上气缸47a回收，其手指41a、49a向下并合拢，抱住“丝束”的一端(简称“抱丝工序”)；

如图8，然后控丝机械手202夹紧“丝束”，控丝机械手203松开“丝束”，打结机械手201向上运动，将“丝束”抱住的一端从前面绕成的丝环中脱出(简称“脱丝工序”)；

如图9，打结机械手继续上行，直至“丝结”打成，此时可以使用切断装置207切断“丝束”(简称“成结工序”)，打结机械手201气缸47a推出(图13A)，其手指41a、49a打开释放“丝结”，然后打结装置直线运动机构204，旋转运动机构205都退回初始位，然后又重复“送丝到位工序”，如此循环往复打结不止。

图10示出根据本发明的用于示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第二实施例的结构，该设备除了包括与示例一相同的控丝机械手、打结装置、切断装置、控制系统外，不同之处在于增加了让后控丝机械手翻转的旋转机构208和在打结装置下端安装了直线运动机构209。

旋转机构208由铰链31、支架33和推动支架转动的气缸32组成，气缸固定在机架底板19上，控丝机械手203固定在支架33上，气缸32推出时后控丝机械手203就会将丝束1上抬放入打结机械手201的手指中，为“抱丝工序”做好准备。

直线运动机构209由安装在机架底板19上的支座35，固定在支座35上的导柱34和在导柱上滑动的滑块36，以及驱动滑块36运动的气缸30组成，滑块36与支架12底部连接，当气缸运动时会带着整个打结装置横向运动，实现打结方法里“脱丝工序”内第二、三种脱丝方法。

本示例其他结构和工作程序参考第一示例和前述的打结方法。

图11示出根据本发明的用于示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的第三实施例的结构，该设备与示例一基本相同，不同点在于增加了一个驱动打结装置横向运动的机构，如图气缸39固定在支柱上，在支柱12和打结装置直线运动机构204的零件导向座8之间安装了铰链38，气缸39推出时，打结机械手201横向运动完成打结方法里“脱丝工序”内第二、三种脱丝方法。

本示例其他结构和工作程序参考第一示例和前述的打结方法。

图12A、12B示出根据本发明用于食品丝状物自动打结设备打结装置的直线运动和旋转运动复合运动机构的其他两种不同的实现方案，

如图12A，支架65固定在机架上，支架65上安装着一个轴承盒上盖77、下盖76，轴承盒内通过轴承安装着齿轮66、67，两个齿轮相互啮合，齿轮67上安装着伺服电机68，齿轮66中间有一个方形孔，方形旋转轴17穿过齿轮66的方形孔，旋转轴的上部通过轴承71、压盖78、圆形螺母75固定在转接体69a内，转接体69a上端连接着电缸72的轴端，用螺母76锁死。根据结构可知电缸72能带动旋转轴17上下运动，伺服电机68能带动旋转轴17旋转运动，打结机械手201即可做直线运动和旋转运动。

如图12B，支架65固定在机架上，支架65上安装着固定旋转轴17b的零件81，旋转轴17b上端的固定方法与12A相同，旋转轴17b的上升下降由电缸72b拉动旋转轴17b上下运动，与其不同之处在于旋转轴17b上有槽74，槽有直槽的部分，也有螺旋槽部分，旋转轴17b在零件81内滑动，零件81内由顶柱83顶着钢珠84，钢珠84在槽74内滑动，当气缸62b拉动旋转轴17b时，旋转轴会受钢珠84限制，当钢珠在直槽中时，旋转轴上下运动，当钢珠在螺旋槽中时，旋转轴就会旋转并上下运动，当采用这种结构时，打结方法中“抬丝工序”和“绕丝工序”必须同时进行，此时旋转轴17b的螺旋槽正好受钢珠限制，即向上运动，又旋转运动。

图13A、13B、13C、13D示出根据本发明的用于示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的打结机械手的各种不同的方案，图13A在示例一中已经解释过，下面解释一下其他的方案。

如图13B， 支架42b安装面固定在打结装置的旋转轴上，支架42b上对称安装着气缸47b，气缸47b推动其下连接的转接头50a，转接头50a连接着连杆51，通过连杆51推动手指零件41b、49b分别绕旋转轴43b、44b旋转，由于支架安装气缸的面形成一定角度，手指零件41b、49b会随着气缸推出分开，随着气缸收回而合拢实现打结机械手手指夹紧的功能。

如图13C，旋转轴17上安装着带铰链的支架56，支架56上安装着气缸47c，气缸47c通过转接头50c，推动下面安装的支架42c绕旋转轴59旋转，可以让打结机械手手指相对于“丝束”倾斜一定角度，支架42c下面安装着气爪58，气爪58上安装着手指零件41c、49c，气爪58合拢、分开实现打结机械手手指松开和夹紧的功能。

如图13D,旋转轴17上安装着带铰链的支架56，支架56上安装着气缸47d，气缸47d通过转接头50d，推动下面安装的支架42d绕旋转轴59旋转，可以让打结机械手手指相对于“丝束”倾斜一定角度，支架42d下面安装着气缸63，气缸63推动转接头64，转接头64带动与其滑动连接的凸轮零件62运转，凸轮零件62安装在零件61上，零件61上安装着手指零件41d、49d，当气缸63推出时，手指零件41d、49d会合拢，当气缸63回收时手指零件分开，实现打结机械手手指松开和夹紧的功能。

以上示例中13C、13D可用于“抱丝工序”、“脱丝工序”的第二种方法，此时向下翻转的旋转轴59可以不要，只要夹紧不要向下翻转。

图14A、14B示出根据本发明的用于示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的控丝机械手的方案示例，图13A在示例一已经解释过，另一个如图13B,手指零件91、92在导柱90上滑动，气缸94推动着手指零件91，气缸93推动着手指零件92运动，气缸93推出，气缸94收回时，手指零件91、92合拢，反之手指零件分开，实现打结机械手手指松开和夹紧的功能，手指的夹紧力可通过气路和电磁阀来控制。

图15A、15B示出根据本发明的用于食品丝状物自动打结设备的切断装置的实施例。15A在示例一中已经解释过，如图15B，也可用一个直线运动机构98带动一个受控制的电动剪刀99切断“丝束”，剪刀也可以自己设计制作。切断装置的位置比较灵活，只要不妨碍其他机构运动即可，甚至使用人工剪断。

该方法包括由根据图1- 图15 所示的本发明的设备执行的各种步骤。

虽然在附图中和上述说明书中详细示出和描述了本发明，但是应将该例示和说明书视为例示性的或例证性的或者为解释权利要求所做的，而非限制性的；本发明不限于公开的实施例：

例如在大多数视图中没有列示切断装置，仅仅是为了图面清楚，不代表没有切断装置，且切断装置可以有不同的结构，可以安装在很多位置，优选是采用自动切断的方式，不排除使用手动切断方式。

例如示例二、三的结构无非是在示例一的基础上增加了附加运动机构，类似的增加附加运动机构的方法还很多，不能一一列举，无非是在实现本专利核心功能后的附加功能，应当归于本专利保护范围；

例如图5示例中是打结机械手主动相对于控丝机械手直线运动，实际上也可以让前、后控丝机械手主动相对于打结机械手直线运动，实现“抬丝”等动作，无非在前、后控丝机械手上安装直线运动装置上，驱动其上下运动，类似的,由于运动都是相对的，都可以变换相对运 动的对象的相对性实现同样的功能；

例如示例中前、后控丝机械手是固定在一个地方，相对位置固定，但不排除将控丝机械手上安装有运动装置，能够产生相对于运动，实现自动送丝的功能；

例如示例中的机架210的几个零件安装在一起，实际上机架只是一个安装其他零件的容器，形状可以是各种适合安装零件的结构，甚至分成两部分，比如打结装置可以安装在一个单独的横梁上，此横梁也算机架的一部分；

例如图13A、13B、13C、13D中示例了打结机械手的各种方式，但是类似的机构还很多，只要是能像机械手一样，能通过控制系统控制其上安装的手指开闭，必要时还能向下翻转，能实现这两个功能都是可以的，其中向下翻转的功能在使用打结方法横向脱丝时也可以不用；

例如驱动打结机械手上下直线运动示例一中所述为电缸，实际上也可以用其他直线驱动的方法，比如气缸、直线电机、电动滑台等方法；

例如示例中的控丝机械手还可以用其他结构制作，虽然图14A、14B展示两例，但是类似的机构还很多，只要是能像机械手一样，能通过控制系统控制其上安装的手指开闭，来实现夹取物件的功能都是可以的；

例如示例中的直线运动机构和旋转运动机构不拘于某种形式，比如气缸、电缸、液压缸、电动滑台、连杆机构等结构，只要能实现直线运动(或近似直线运动)和旋转运动的功能即可；

例如虽然在图4、图10、图11单独提出所示设备的特征，但是基于图12A、12B、13B、13C、13D、14B、15A、15B中所示的设备的局部特征，其特征也能够结合、替换图4、图10、图11中所示的设备的相应结构中。

在权利要求中，词语“包括…”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。不应将权利要求中的任何附图标记理解为对本发明范围的限制。