一种多工作头切换系统的制作方法

本实用新型属于食品加工设备领域，尤其是涉及一种多工作头切换系统。

背景技术：

食品生产中使用的原料挤出工作头，或切削工作头等加工工作头，当两者数量为多个时，现有技术采用一个工作头一个驱动装置，这样的设备不仅结构复杂，而且造价成本高，重量同时也比较重。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种多工作头切换系统，以解决工作头的切换与升降问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种多工作头切换系统，包括安装板，安装板的一侧固接有中间开有圆形开口的架板，所述架板与安装板之间设置有转动圆盘，转动圆盘靠近安装板的侧壁上设置有突出于侧壁的回转轴，回转轴通过轴承与安装板连接，所述回转轴上连接有用于驱动回转轴转动的转动驱动装置；

所述转动圆盘靠近架板的一侧固接有安装肋板，安装肋板的外侧壁沿竖直方向设置有滑轨，滑轨上设置有与其配合的安装法兰，安装法兰靠近转动圆盘的一端沿安装法兰的长度方向设置有两个导向轮，开口处的架板嵌在两个导向轮之间；

所述架板上设置有与开口连通的豁口，所述豁口处设置有活动板，活动板远离安装肋板的一侧连接有升降驱动装置，活动板靠近安装肋板的一侧与架板的内侧拼接成圆形。

进一步的，所述升降驱动装置包括升降驱动电机，所述升降驱动电机设置在导轨的远离架板的一端，导轨的另外一端固定在架板上，导轨与架板垂直，升降驱动电机的输出轴的端部设置有与导轨配合的滑块，所述滑轨与升降驱动电机的输出轴平行设置，所述活动板为L型结构，活动板的水平部与架板配合，活动板的竖直部与滑块的靠近活动板的侧壁固接。

进一步的，所述导轨上与滑块相邻的两个侧壁上分别设置有半圆柱导轨，滑块靠近导轨的侧壁上对称设置有带凹槽滚轮，所述导轨嵌在凹槽滚轮之间，所述导轨侧部的架板上设置有与滑块对应的用于感应滑块位置的位置传感器。

进一步的，所述位置传感器的数量为三个，所述位置传感器竖直间隔设置。

进一步的，所述安装肋板设置有若干个，安装肋板沿着转动圆盘的圆周等分分布。

进一步的，所述转动圆盘上方的安装板上与豁口对应的位置设置有用于工作头对零的对正传感器。

进一步的，转动圆盘靠近对正传感器一侧机加工铣削有盲孔，内部安装有用于对正传感器识别的磁铁。

进一步的，所述转动驱动装置包括设置在安装板上的旋转电机，旋转电机的输出轴与回转轴通过皮带传动。

进一步的，所述驱动装置上设置有可以输出位置信号的编码器。

进一步的，所述转动圆盘、回转轴和安装板上分别设置有同心等径的通孔。

一种食品制造设备，包括上述的多工作头切换系统。

相对于现有技术，本实用新型所述的多工作头切换系统具有以下优势：

(1)工作头在不进行加工的时候，通过一对导向轮约束在架板上，只有在需要哪个工作头进行加工的时候，结构才将该工作头转动到活动板处，此时该工作头的导向轮脱离开架板，导向轮改由活动板的水平部约束，并被升降驱动装置带动升降，由于采用了这个结构，所以，无论工具有多少个工作头，只需要一个驱动机构进行驱动，从而能够实现加工，大大的节约了成本，重复精度高，操作简单；

(2)工作头的安装法兰可以根据需要连接多种工作头，比如：流动性物料的挤出工作头，切削加工的刀具，模压成型的模具等；

(3)转盘结构中间留有供足够多的料管、气管、电线穿过的空腔孔，可以确保管线的安装和转盘结构的转动互不干涉；

(4)精度：各个工作头在加工位置的重复定位精度≤0.3mm，升降重复定位精度≤0.1mm。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的主视图；

图2为本实用新型实施例的右视图；

图3为本实用新型实施例的立体图；

图4为本实用新型实施例所述的挤压装置的主视图；

图5为本实用新型实施例所述的挤压装置的剖视图；

图6为本实用新型实施例所述的挤压装置的右视图；

图7为本实用新型实施例所述的挤压装置的立体图；

图8为本实用新型实施例的控制器控制线径的原理图；

图9为本实用新型实施例所述的激光轮廓扫描传感器的扫描图；

图10为本实用新型实施例所述的不同的原料线条的轮廓。

附图标记说明：

1-机架；2-滑台装置；3-饼铛；4-挤出装置；401-安装板；402-架板；4021-豁口；403-转动圆盘；404-回转轴；405-转动驱动装置；4051-旋转电机；4052-编码器；406-安装肋板；407-滑轨；408-导向轮；409-挤压工作头；410-活动板；4101-水平部；4102-竖直部；411-安装法兰；412-升降驱动电机；413-导轨；4131-半圆柱导轨；414-位置传感器；415-滑块；4151-滚轮；416-对正传感器；417-皮带；418-通孔；419-针头；5-供料装置；501-料罐；6-控制器；601-触控人机界面；7-供料驱动装置；701-第一电磁阀；702-第二电磁阀；703-第一空气过滤器；704-第二空气过滤器；705-压力调节装置；8-空气压缩机；9-加热装置；10-清洗装置；11-排废盘；12-排水管；13-激光轮廓扫描传感器；14-原料线条。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至8所示，一种食品柔性制造自动设备，包括机架1，机架1上设置有可以移动的滑台装置2，滑台装置2包括十字滑台，十字滑台由电机驱动，十字滑台可以在水平面上在一定的范围内移动。十字滑台的上方固接有加热装置9，加热装置9的上方固接有饼铛3。饼铛3上方的机架1上设置有与饼铛3对应的用于挤出原料的挤出装置4，挤出装置4与设置在机架1上的供料装置5的输出端通过管路连接，供料装置5的输入端与供料驱动装置7通过管路连接，供料驱动装置7、供料装置5、挤出装置4、加热装置9和滑台装置2分别与控制器6连接。控制器6设置在机架1的一侧，控制器6表面设置有触控人机界面601，可以通过触控人机界面601对控制器6输入程序和操作指令。

如图4所示，挤出装置4包括固定在机架1上的安装板401，安装板401的一侧固接有中间开有圆形开口的架板402，架板402与安装板401之间设置有转动圆盘403。转动圆盘403靠近安装板401的侧壁上设置有突出于侧壁的回转轴404，回转轴404通过轴承与安装板401连接，回转轴404上连接有用于驱动回转轴404转动的转动驱动装置405。转动圆盘403靠近架板402的一侧固接有安装肋板406，安装肋板406设置有至少两个，本实用新型中安装肋板406设置有十六或者十二个，安装肋板406沿着转动圆盘403的圆周等分分布。安装肋板406的外侧壁沿竖直方向设置有滑轨407，滑轨407上设置有与其配合的安装法兰411，安装法兰411在安装肋板406上可以上下移动。安装法兰411靠近转动圆盘403的一端沿安装法兰411的长度方向设置有两个导向轮408，两个导向轮408之间留有空隙。开口处的架板402嵌在两个导向轮408之间，导向轮408下方的安装法兰411上固接有自身带有电磁阀的挤出工作头409，挤出工作头409上安装有针头419。挤出工作头409通过管路与所述供料装置5的输出端连接。

如图4和7所示，架板402上设置有与开口连通的豁口4021，豁口4021处设置有活动板410，活动板410远离安装肋板406的一侧连接有与控制器6连接的升降驱动装置，活动板410靠近安装肋板406的一侧与架板402的内侧拼接成完整的圆形。转动圆盘403转动时，导向轮408在架板402上做圆周运动。升降驱动装置包括与控制器6连接的升降驱动电机412，升降驱动电机412固接在导轨413的远离架板402的一端，导轨413的另外一端固定在架板402上，导轨413与架板402垂直。升降驱动电机412的输出轴朝向架板402延伸，升降驱动电机412的输出轴的端部设置有与导轨413配合的滑块415，滑轨407与升降驱动电机412的输出轴平行设置，活动板410设置为L型结构，活动板410的水平部4101与架板402配合，活动板410的竖直部4102与滑块415的靠近活动板410的侧壁固接。

如图4和7所示，导轨413上与滑块415相邻的两个侧壁上分别设置有半圆柱导轨4131，滑块415靠近导轨413的侧壁上对称设置有带凹槽的滚轮4151，滚轮4151的数量为四个，每一侧有两个滚轮4151。导轨413嵌在滚轮4151之间，每一侧的两个滚轮4151分别抱住半圆柱导轨4131内，导轨413侧部的架板402上设置有与滑块415对应的用于感应滑块415位置的位置传感器414，位置传感器414与控制器6连接。位置传感器414的数量为三个，位置传感器414竖直间隔设置。转动圆盘403上方的安装板401上与豁口4021对应的位置设置有用于工作头409对零的对正传感器416，对正传感器416检测转动圆盘403上靠近对正传感器416一侧镶嵌的磁体的位置信号，对正传感器416与控制器6连接。转动驱动装置405包括设置在安装板401上的与控制器6连接的旋转电机4051，旋转电机4051的输出轴与回转轴404通过皮带417传动。旋转电机4051上设置有可以输出位置信号的编码器4052，编码器4052将移动的位置信号传递给控制器6。为了方便导线或者管路的安装和走线，转动圆盘403、回转轴404和安转板上分别设置有同心等径的通孔418。

控制器6控制旋转电机4051转动，旋转电机4051带动皮带417转动，皮带417带动回转轴404转动，回转轴404带动转动圆盘403转动，转动圆盘403带动需要工作的挤出工作头409转动到活动板410处。安装肋板406上的滑轨407为符合食品行业卫生要求的无油的部件。当指定的挤出工作头409转动到活动板410的指定位置时，旋转编码器4052将位置信号传递给控制器6，控制器6控制旋转电机4051停止转动。控制器6启动升降驱动电机412启动，升降驱动电机412带动活动板410升降，位置传感器414感应滑块415的位置并将信号传递给控制器6，到达工作位置后，控制器6控制升降驱动电机412停止工作。加工动作完成后，当需要将该挤出工作头409返回到架板402的时候，升降驱动电机412带动活动板410恢复到初始位置，也就是活动板410与架板402对齐时，控制器6控制旋转电机4051转动，挤出工作头409回到架板402上，直至对正传感器416触发，该挤出工作头409就回到储存状态。位置传感器414能够检测到活动板410相对于架板402的相对运动位置，从而实现检测挤出工作头409的运动位置，以实现食品的精确生产和加工工作。

如图1至图3所示，供料装置5包括原料料罐501，料罐501的下端通过输出管路与挤出装置4连接，料罐501的上端与供料驱动装置7通过管路连接。供料驱动装置7包括空气压缩机8，空气压缩机8分别通过管路与挤出装置4和供料装置5连接，空气压缩机8与挤出装置4之间的管路上设置有第一电磁阀701，空气压缩机8与供料装置5之间的管路上设置有第二电磁阀702，空气压缩机8与第二电磁阀702之间的管路上设置有第一空气过滤器703，第二电磁阀702与供料装置5之间的管路上设置有第二空气过滤器704。空气压缩机8与第一电磁阀701之间的管路上设置有用于调节压缩空气压力的压力调节装置705，空气压缩机8与第二电磁阀702之间的管路上设置有用于调节压缩空气压力的压力调节装置705。空气压缩机8、压力调节装置705、第一电磁阀701和第二电磁阀702分别与控制器6连接。

如图1和2所示，为了保证设备的清洁，供料装置5的输入端通过管路与自动清洗装置10连接，挤出装置4的针头419的下方设置有用于排除清洗后的废水的排废盘11，排废盘11的底部设置有用于排除废水的排水管12，清洗装置10与控制器6连接。挤出装置的挤出工作头409上设置有用于检测挤出的原料的线径的激光轮廓扫描传感器13，激光轮廓扫描传感器13与控制器6连接。

本实施例加工食品的加工方法：

使用前通过自动清洗装置10对本实用新型进行一次消毒操作，点击触控人机界面601中《自动清洗界面》下《生产前消毒》，设备自动打开清洗设备的自来水阀门，接满清水加热水罐，对清洗用水进行加热，之后使用开水对供料装置5、管路和挤压装置4，等全部食品原料接触通路进行消毒操作。

为了满足连续自动生产的需求，尽可能减少人工参与，根据食品加工的需求，预先装入一定量的预调面糊原料、果酱原料、冰淇凌原料、奶油原料等等，将食品加工需要的原料配好后分别单独灌入供料装置5内。加料完成后，对设备进行初始化。设备的初始化工作由控制器6控制自动完成，包括以下内容：检测空气压缩机8的压缩空气压力是否达到需要；将管路中的空气排空，确保原料第一次从针头419排出；控制加热装置9将饼铛3加热至预设温度；检测各个机械位置对零是否有效；在控制器6内通过触控人机界面601选择需要运行的程序文件，控制器6内部试运行测试食品生产程序，检测各种原料的挤出线型是否符合要求。

控制器6控制空气压缩机8将料罐501内的原料压入挤出工作头409内，然后从针头419处将原料挤出到饼铛3上；控制器6控制滑台装置2移动的同时，饼铛3下方的加热装置9对饼铛3进行加热，控制器6控制加热装置9的加热温度、挤出装置4与饼铛3之间的距离以及供料驱动装置7的压力来控制原料的线径，由滑台装置2的二维运动自动绘制出需要的形状、图案、口味的糕点。

本实用新型根据设计文件要求自动选择原料料罐501，转动驱动电机驱动转动圆盘403转动设定的角度，将待机状态下存放在架板402上的指定的挤出工作头409转动到活动板410的位置，到达该位置后，挤出工作头409脱离架板402，升降驱动装置带动活动板410，活动板410带动挤出工作头409上下运动。当针头419与饼铛3表面间距达到设计文件要求的间距时停止，升降驱动装置停止运动，十字滑台开始运动。十字滑台带动饼铛3按计算机指定路径运动，以达到绘制设计图案线条，或填充设计图案区域填充的目的。与此同时，控制器6根据设计文件数据调节空气压力调节装置705来控制通过第二电磁阀702送往原料料罐501的气体压力。料罐501中的原料受到进入料罐501的压缩空气的挤压，产生流动的趋势，控制器6根据设计文件，会在适当时刻驱动第一电磁阀701，从而打开挤出工作头409上的开关，原料会通过挤出工作头409，再经过针头419的约束、整形释放到饼铛3的表面上。原料在饼铛3表面就形成设计图案中的线条或填充区域。

如图1和2所示，挤出装置4上安装有激光轮廓扫描传感器13，激光轮廓扫描传感器13检测原料的线径，并将检测的数据反馈给控制器6，控制器6根据激光轮廓扫描传感器13的数据及时调整加热装置9的加热温度、挤出装置4与饼铛3之间的距离以及供料驱动装置7的压力。

设备通过3个激光轮廓扫描传感器13，对挤出的原料进行实时的检测其线径，厚度等数据，反馈给控制器6，控制器6实时控制绘制过程。如图8、9和10所示，3个激光轮廓扫描传感器13的扫描路径是构成正三角形的三条细线，三条扫描轮廓线包围的正三角形包围在针头419周围，针头419正好位于此正三角形的中心。图中的粗实线和粗虚线表示两条具有代表性的挤出原料绘制的原料线条14。粗实线表示的是原料线条14的路径恰恰垂直通过激光扫描路径的中间，这时，激光扫描得到的轮廓数据(宽度，厚度)是实际的原料线条14截面轮廓。粗虚线表示的是绘制糕点的路径从激光扫描路径的边缘通过，这时，控制器6得到的轮廓数据不是真实的原料线条14界面轮廓数据。但因为，该轮廓数据中包含了原料线条14处于激光轮廓扫描区域那个位置的位置信息，所以，在控制器6中可以通过三角函数计算来修正这个原料线条14外形数据，最终得到真实外形数据。如图10所示，左侧表示单纯绘制一条线条时候饼铛3的线条轮廓，右侧表示绘制临近线条或填充区域情况下的原料线条14轮廓。显然，左侧的轮廓数据在控制器6处理的过程中相对简单，只需要经过上述步骤中的三角函数修正，而右侧的轮廓数据，需要在控制器6中进行模式识别，配合绘制图案文件数据，判断究竟哪个线条是刚刚画出的线条，之后才能再进行数据修正。上述计算得到的原料线条14轮廓数据和控制器6中的设计图案文件要求的原料线条14轮廓数据相比较，如果出现允许阀值以外的情况，则要通过控制器6实时调整，来实现闭环控制图案绘制的目的。

食品加工完毕后，控制器6控制供料驱动装置7关闭，打开清洗装置10，清洗装置10对供料装置5和挤出装置4进行清洗。此时，所有的挤出工作头409的针头419都处于自动清洗排废盘11上方。设备将原料料罐501上方的输入管道切换至清洗机和料罐501之间的连接。自动清洗装置10启动。遵循食品行业CIP原理，对设备的全部原料通路进行清洗。清洗过程完全由控制器6控制，无需人工额外的参与。清洗的废水由排水管12排向污水处理装置或下水道。

加工好的半成品糕点由人工取下放入烤箱内烘焙成熟，可以根据款式需求再次放到饼铛3旁边非高温的位置进行后续果酱、奶油或冰淇淋的绘制涂刷，最终由一片或多片糕点构件以及其间夹带、镶嵌的果酱、奶油或冰淇凌构成形状、图案、口味独具特点的食品。

绘制食品的图案的时候，为了保证图案的美观，原料里面一般添加色素，颜色有两种选择方案：人工使用色素或果蔬榨取的天然颜色汁液。

设备设计遵循HACCP、GMP以及GB16798-1997。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。