一种家畜胴体多点夹紧分割装置的制作方法

本发明涉及屠宰分割机械领域，尤其是涉及一种家畜胴体多点夹紧分割装置。

背景技术：

家畜肉是人们肉类食品的主要来源之一，它为人们提供了丰富的优质蛋白质、维生素b、铁、锌等元素。由于家畜的食用需求量大，而且饲养趋于高度集约化，现阶段的家畜业已经成为畜牧业中发展最快的产业之一。国内屠宰企业普遍采用人工和半自动设备，智能化水平较低，主要是胴体劈半机以及人工辅助分割。国内目前从事家畜屠宰分割的企业主要有山东华誉机械设备有限公司、青岛建华食品机械制造有限公司等。总体来说，国内企业在牛羊智能分割技术上，还是要使用的大量的人工，很少使用机器人进行分割剔骨。随着畜肉加工产业的快速发展，家畜屠宰自动化装备需求量增大，具有极大的市场潜力。

在家畜胴体加工的工艺流程中，家畜胴体分割是其中非常重要的一个环节。目前，家畜胴体分割作业主要有两种方式，一种是全自动联合作业，另外一种是人工辅助流水线作业。在发达国家，大型家畜屠宰加工企业普遍都使用全自动屠宰装置，而国内多数企业仍然采用人工辅助流水线作业，人工分割和半自动设备生产效率低、卫生性差，生产方式落后。我国的家畜屠宰自动化装备需求量大，大量引进进口设备价格昂贵，成本较高。因此，针对家畜屠宰装备落后，自动化分割装备缺乏的问题，设计研发家畜胴体自动化分割装置，实现家畜屠宰产业技术升级。

家畜自动化屠宰设备，可以在一定程度上提高畜肉加工的生产效率，降低企业的加工成本。本发明的家畜胴体智能分割装置，一方面可以提高国内家畜加工装备的水平，另一方面也为企业带来了经济效益，是适合我国国情的家畜屠宰装备，具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种结构简单、实用性强的用于劈半家畜胴体智能分割的装置，该装置生产效率高，可有效降低企业的加工成本，实现家畜屠宰过程中胴体智能分割的功能，且能保证家畜胴体不同部位分割的准确性。

本发明采用的技术方案是：一种家畜胴体多点夹紧分割装置，包括家畜胴体推送装置，该家畜胴体推送装置被构造和设计为垂直于上料路径将半劈家畜胴体推入被固定的分割支撑板，或将分割后的分块家畜胴体从分割支撑板推入分拣路径；并且具相对分割支撑板上方区域可调整工位的上夹板，分割腔收容于上夹板与分割支撑板之间；所述分割支撑板表面布置有若干通孔,伸缩机构从分割支撑板下方穿过通孔用于配合上夹板夹持半劈家畜胴体，所述上夹板表面分布有走刀切槽,驱动装置与上夹板连接，锁闭组件分别按照在上夹板和分割支撑板上,所述上夹板运动至区域后被锁闭组件限位固定；分割机构被构造设计为在分割腔上方平行移动和垂直于走刀切槽伸缩运动三自由度分割被固定于分割腔内的半劈家畜胴体。

上述分割装置，优选地，所述通孔呈陈列均匀分布于所述分割支撑板表面。

上述分割装置，优选地，还包括机器视觉装置,所述机器视觉装置被安置在所述分割腔上侧，与上位机通讯连接，用于采集分割支撑板上的半劈家畜胴体画面，所述分割机构、驱动装置、家畜胴体推送装置和伸缩机构借助于上位机可控。

上述分割装置，优选地，所述驱动装置被构造并设计为对上夹板施加平行于分割支撑板的机械力。

上述分割装置，优选地，所述驱动装置对上夹板施加平行于分割支撑板，且垂直于家畜胴体推入方向的机械力，并在机械力施加方向上对上夹板限位。

上述分割装置，优选地，所述锁闭组件包括滑块，所述上夹板与前后两端的滑轨通过滑块滑动连接，所述驱动装置驱动上夹板沿滑轨运动，所述滑块设有供圆柱形滑轨贯穿的通道，使上夹板相对于家畜胴体推入方向和垂直于分割支撑板平面的方向限位。

上述分割装置，可选地，所述锁闭组件包括滑块及公扣、母扣，所述上夹板与前后两端的滑轨通过滑块滑动连接，所述驱动装置驱动上夹板沿滑轨运动，所述公扣内t字形的滑道，所述母扣为一节工字钢，所述上夹板和分割支撑板在与滑轨垂直的侧面分别安装公扣、母扣，所述上夹板运动至分割支撑板上方区域时，母扣套入公扣,使上夹板相对于家畜胴体推入方向和垂直于分割支撑板平面的方向限位。

由上地，所述上夹板和分割支撑板被构造设计为平行于家畜胴体推入方向在两侧翻折形成侧板。

上述分割装置，优选地，所述上夹板在走刀切槽边缘固定安装有前四分之一胴体压板、肋排压板、带骨腰脊压板、带臀去腿压板以及脖子压板。

上述分割装置，优选地，所述伸缩机构安装在支架座上，包括气缸和活塞杆,所述活塞杆前端均装有弹性套头。

由上地，所述上料路径上设有与分割支撑板衔接的家畜胴体上料装置,所述分拣路径上设有与分割支撑板衔接的家畜胴体分拣传送装置。

具体地，分割机构4中的直角坐标机械手固定安装于支架上，包括z轴机械臂，x轴机械臂和y轴机械臂，末端刀具安装于直角坐标机械手的z轴机械臂内，所述末端刀具42为电动往复锯，y轴机械臂用于驱动z轴机械臂沿y轴平移，x轴机械臂用于驱动y轴机械臂沿x轴平移。

本发明取得的有益效果是：通过在上料传送装置将家畜胴体运至分割支撑板前，利用家畜胴体推动装置将家畜胴体推送至分割支撑板上。上夹板在驱动下运动至分割支撑板上方，与分割支撑板围合成分割腔，伸缩机构穿过分割支撑板上预留的呈阵列分布的通孔，在分割腔内与上夹板一起固定半劈家畜胴体，由于上夹板相对于分割支撑板是调整工位的，在上夹板远离分割支撑板时，机器视觉装置可以采集待分割的家畜胴体的图像，经上位机设定分割机构根据家畜胴体的图像确定的切割轨迹；在上夹板盖合在分割支撑板上时，上夹板与分割支撑板通过锁闭组件锁闭，在垂直和平行于分割支撑板平面的方向将上夹板锁定，使分割机构切割家畜胴体时，上夹板不会产生位移导致切割偏差；分割机构被构造设计为在分割腔上方平行移动和垂直于走刀切槽伸缩运动，上夹板表面设置有走刀切槽供分割机构伸入分割腔内，分割家畜胴体，由于伸缩机构伸出方向垂直于分割支撑板和上夹板，平行于分割机构在在分割腔上方平行移动轨迹，且每个伸缩机构均可操控伸缩，容易做到当分割机构运动至伸缩机构附近时，操控相应的伸缩机构缩回，这样切割时分割机构与伸缩机构互不干扰，且能保持被分割的家畜胴体支撑不均匀，导致未被分割的家畜胴体产生位移，导致分割产生较大误差。

上夹板下表面非切割区域安装有压板，压板的形状与家畜胴体腹腔侧被夹持的部位形状相啮合，压板采用3d打印制作，利于上夹板与家畜胴体腹腔一侧的夹持；伸缩机构的伸出端均安装有弹性套头，利于活塞杆末端与家畜胴体外侧接触并与家畜胴体上夹板配合夹持家畜胴体；本发明的一种家畜胴体智能分割装置，适合于家畜胴体屠宰分割，具有广泛的应用前景。本发明结构简单，具有动作灵活，运行可靠，制造成本低，维护方便的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为上料装置以及家畜胴体推动装置结构示意图；

图3为家畜胴体夹具以及视觉装置结构示意图；

图4为夹具部分中的下端推动装置结构示意图；

图5为夹具部分中的上夹板结构示意图；

图6为夹具部分中的下支撑板结构示意图；

图7为夹具上下夹板以及下端支撑机构结构示意图；

图8为下料装置结构示意图；

图9为分割机构的结构示意图。

具体实施方式(详细)

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种点阵式家畜胴体分割装置，包括家畜胴体上料装置1、家畜胴体推送装置2、机器视觉装置3和分割机构4、夹具5、家畜胴体分拣传送装置6。待分割的半劈家畜胴体放在家畜胴体上料装置1的带附件传送带11中，传送带11沿上料路径t运动，家畜胴体上料装置1与夹具5内的分割支撑板52衔接，当半劈家畜胴体上料传送装置1将家畜胴体传送至家畜胴体夹具5前端时，家畜胴体推送装置2将半劈家畜胴体推送至夹具5的分割支撑板52上，机器视觉系统3完成半劈家畜胴体腹腔一侧的图像采集以及图像处理工作。夹具5夹紧家畜胴体，分割机构4的直角坐标机械手41带动其末端刀具42按照图像处理得出的分割路径进行分割动作，完成半劈家畜胴体分割动作后夹具5松开，分割后的分块家畜胴体落至分割支撑板52，家畜胴体推动装置2将分割后的分块家畜胴体推送至家畜胴体分拣传送装置6。

如图9所示，分割机构4中的直角坐标机械手41固定安装于支架43上，包括z轴机械臂44，x轴机械臂46和y轴机械臂45，末端刀具42安装于直角坐标机械手41的z轴机械臂44内，所述末端刀具42为电动往复锯，具备切割家畜胴体的切割强度，z轴机械臂44被设计为受y轴机械臂上沿y轴平移，其最大行程为家畜胴体的最大厚度，y轴机械臂被设计为受x轴机械臂46沿x轴平移，其行程为待分割家畜胴体体长方向上的最大值，y轴机械臂45的行程为待分割家畜胴体体宽方向上的最大值。

如图2所示，家畜胴体推动装置2包含支架21以及固定安装在支架上的直流电动推杆22，家畜胴体推板23固定安装在直流电动推杆22前端；由于家畜胴体推动装置2需要将上料装置1上的劈半家畜胴体推送至夹具本体5上，待分割完成后，推动装置2将其推送至分拣传送装置6。用上位机34向控制器24输出命令来控制直流电动推杆22的前进后退以及停止运动。家畜胴体推板23的设计依据家畜胴体臀腰部的形体特征设计，控制技术方案属于现有技术，本发明不一一赘述。

如图2所示，家畜胴体上料装置1包括安装在前滚轮15与后滚轮16上传送带11，传送带11与左侧挡板13以及右侧挡板14用于限定半劈家畜胴体的位置，前滚轮15和后滚轮16分别固定安装在主动轴116和从动轴115上，所述主动轴116和从动轴115分别安装在张紧轴承17与轴承114上，电机12安装于支架19上，电机12通过主动链轮111、从动链轮112驱动主动轴116同步旋转，左侧边挡板13与右侧边挡板14固定安装在机架19两侧，家畜胴体侧端挡板114固定安装于支架19末端。

如图3～4所示，所述家畜胴体夹具5包含下端支撑装置51、分割支撑板52、上夹板53、驱动装置54，下端支撑装置51在其支架座512上固定多个伸缩机构511，伸缩机构511包括气缸518和活塞杆516，活塞杆516前端均装有弹性套头513，支撑钢板512安装于支架514上，分割支撑板52固定安装于支架546上，所述驱动装置54由丝杆套组541、联轴器542、电机543组成，丝杆套组541中的螺母座547与上夹板53上端固定连接，丝杆套组541中的螺母座548与安装在支架546上的丝杆固定端安装座549相连接，所述步进电机543与支架546固定连接；所述锁闭组件536包括滑块544，所述上夹板53前后端固定安装有滑块544，滑块544设有供圆柱形滑轨545贯穿的通道540，参见图7，滑轨545固定安装在支架546上，使上夹板53相对于家畜胴体推入方向和垂直于分割支撑板52平面的方向限位，驱动装置54在机械力f施加方向上对上夹板53限位，参见图2。

如图5～7，作为另一种实施方式，或所述锁闭组件536也可以用公扣5361和母扣5362实现，所述上夹板53和分割支撑板52被构造设计为平行于家畜胴体推入方向在两侧翻折形成侧板50，公扣5361内t字形的滑道，所述母扣5362为一节工字钢，上夹板53和分割支撑板52侧板50处分别安装公扣5361、母扣5362，所述上夹板53运动至分割支撑板52上方区域d时，母扣5361套入公扣5362,使上夹板53相对于家畜胴体推入方向和垂直于分割支撑板52平面的方向限位。分割支撑板52远离驱动装置54的一侧，还安装有挡板70，用于在机械力f的施加方向上对上夹板53限位。

如图5和7，上夹板53表面分布有异形的走刀切槽531，在走刀切槽531边缘固定安装有前四分之一胴体压板531、肋排压板532、带骨腰脊压板533、带臀去腿压板534以及脖子压板535，压板的形状根据半劈家畜胴体腹腔侧需要被压住部位的形状特征确定，采用3d打印制作而成，选用3d打印耗材pla为打印原材料，保证上夹板在与家畜胴体腹腔一侧夹住时能够足够稳固并且上夹板下端与家畜胴体腹腔接触部位有一定的弹性，丝杆套组541垂直于家畜胴体推入方向运动带动上夹板52到达下分割支撑板52正上方区域d，在分割支撑板52下方伸缩机构511穿过分割支撑板52预留的通孔515如图6所示，将半劈家畜胴体支撑悬空，。当分割机构4运行至走刀切槽531处相应分割路线时，可操作安装于支架座512上正处于切割路径前方的气缸518和活塞杆516缩回，在分割机构完成相应部位分割后操作此处的气缸518和活塞杆516伸出，继续夹持住家畜胴体保持切割羊胴体时的稳定性，非走刀切槽531部位的气缸518和活塞杆516在分割机构4进行家畜胴体分割时始终是伸出配合上夹板53夹持半劈家畜胴体。

如图4所示，活塞杆516伸出端上安装有弹性套头513，弹性套头513的设计克服了家畜胴体之间的部分差异性。活塞杆516的行程根据半劈家畜胴体外部形体特征即距离分割支撑板52的距离来确定。所有伸缩机构511安装于支架座512上。如图5所示，上夹板53预留有足够大的走刀切槽531供直角坐标机械手41的末端刀具42走刀。伸缩机构511通过气管以及接头等连接件与供压装置连接，通过上位机34来控制气缸518的运动。

采用上述家畜胴体智能分割装置进行家畜胴体分割：包括以下步骤：

当半劈家畜胴体进入机器视觉装置3的视野时，ccd相机拍摄半劈家畜胴体腹腔侧图像，将采集到的图像信号输入到计算机34中，并对图像进行分析处理，通过控制器进行分析处理，确定半劈家畜胴体分割的路径；通过上诉步骤然后进行计算机与分割机构控制器之间的通讯，规划直角坐标机械手和末端刀具的运动轨迹完成家畜胴体的分割动作。

如图8所示，家畜胴体下料分拣传送装置6包括安装在前滚轮66与后滚轮65上的传送带61，传送带61与左侧挡板63以及右侧挡板64用于限定分割后的分块家畜胴体的位置，前滚轮66和后滚轮65分别固定安装在主动轴616和从动轴615上，所述主动轴616和从动轴615分别安装在张紧轴承67与轴承614上，电机62安装于支架69上，主动链轮611固定安装于电机62上，从动链轮612固定安装于主动轴616上，左侧边挡板63与右侧边挡板64固定安装在机架69上，链条613与主动链轮616以及被动链轮啮合，家畜胴体侧端挡板617固定安装于支架69上。