专利名称：包馅机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及加工各种带馅食品的工业机器人，特别是适用于食品厂加工各种带馅食品的工业机器人。
背景技术：
由带馅食品成型工艺，过去加工带馅食品的机械有三种。一种成型工艺没有考虑馅和皮的流变体性质，完全按加工固体的普通机械方法，有单工位多工序和多工位单工序两种。所谓单工位多工序，即所有的工序都在一个位置完成，类似加工中心。所谓多工位单工序，即在每个位置只完成一道工艺，类似普通机床，如车床、刨床等。按这样加工方法，包馅机的成型工艺为面皮下料、擀皮、进馅、封口、成型。用单工位多工序设计包馅机，所有工序都在一个位置完成。用多工位单工序设计包馅机，每个工位只完成一道工序，各工位间用纯机械方法控制实现间歇运动，有的用马耳它机构控制，有的用不完全齿轮控制，凸轮控制等。但面皮是流变体，它的物理机械性能与面粉品种、含水量、和面时间等因素有关，在成型过程中极易粘连，不管哪道工序，只要有一处粘皮破损，整个机器就必须停机清洗。为减少破损只有增加洒干粉机构，带之而来的是机器成本增加了；如把面和得很硬，使其粘度很小，带之而来的是，做出来的食品不好吃。因此，这类包馅机是无论如何也解决不了成品破损率与产量、质量和机器成本的矛盾。
另外两类加工带馅食品的机械，考虑到了面皮的流变体性质，把面挤成面筒，馅在面筒内均布呈灌肠形。不同的是，一个采用誘导理论成型，如日本的N207型自动包馅机；另一个采用模具成型，如包子机。这两类加工带馅食品的机器均比上述第一类先进。但由于馅在皮内均布呈灌肠形，因此对馅皮适应能力差，产品质量和产量提不高。采用摸具成型过程中，面筒和摸具间是面接触，即使加上洒干粉机构，粘皮的机会还是比较多的。更重要的是，面筒在摸具作用时，下部受拉伸。这样做出来的包子必然是底薄帮厚，既使生的不破，熟的也是破的，破损问题还是没有彻底解决。同时，这样做出来的包子摺是摸具压的印，生的包子有摺，熟的包子就没摺了。而且面筒的直径必须需大于包子直径。因此成型速度不能太快了，否则会增加破损率，即包子产量不能太高了。采用诱导理论成型的N207型包馅机，其成型工艺是做螺旋运动的面筒在圆锥螺旋成型棍的作用下，和成型棍接触处的面筒直径渐渐变小。当面筒直径减小到一定程度，在托盘和机械手作用下，结束球状带馅食品加工。按相对运动原理，可以把这个成型过程看成在车床上加工球状工件，带馅面筒类似圆柱毛怌，成型辊类似车刀。这种成型方式中面筒和成型辊是瞬间线接触，加上洒干粉机构作用，可以很理想地解决由于面皮粘连造成的破损问题。但在这样成型过程中，馅在面筒内是均布的，这就不允许馅在面筒内有花生米类硬物，成型速度也不能太高了，否则会增加破损。面筒直经也不能小于球状带馅食品直经，这就要求成型辊直经不能太小了。而成型辊恰恰是决定包馅机大小的关键件。这样的包馅机不能太小了，成本就不能太低，否则它的技术指标就不理想了。
上述三种包馅机，只能完成带馅食品一次成型。如进一步完成带馅食品二次成型，将其加工成各种形状的月饼，还需要把一次成型的带馅食品输送到另外一台成型机，在该成型机上完成带馅食品二次成型。如再把最后成型后的食品整齐地摆放到盛盘中，只能靠工人手工操作。这样，不仅增加了机器本身成本，而且实际使用起来很不方便，更不能根据馅料和面料不同，食品大小和规格不同，选择不同工作方案。
发明内容
本实用新型包馅机器人的目的在于克服上述缺点，提供一种全自动地完成加工带馅食品全部工作的工业机器人。该机器人不仅对馅料和面料的适应能力强，而且能根据馅料和面料的具体情况，根据用户对产品规格的要求，选择最佳工作方案，保证产品破损率低的情况下产量最高。更重要的是，该机器人可先后完成，带馅食品的一次成型、二次成型，最后，把成型后的带馅食品整齐和均匀地摆放到盛该食品的盛盘中。使用者拿到的是整齐摆满带馅食品的盛盘，直接进入下一步工作。该机器人不仅本身成本低，而且可全自动地保质保量地完成加工带馅食品的全部任务。为达到此目的，本实用新型包馅机器人，由控制系统、检测系统、驱动系统和执行机构所构成。检测系统随时检测加工带馅食品质量，加工带馅食品的工作进展情况，把检测到的各种信息转化为电流输送到机器人控制系统。该机器人控制系统，由控制系统软件和控制系统硬件组成，它能随时根据检测系统提供的各种信息，选择最佳工作方案，并按选择的工作方案，向驱动系统发出各种指令。驱动系统由六台调速电机所组成，它门能按控制系统要求驱动各执行机构，完成带馅食品的一次成型、二次成型和摆盘工作。一次成型的执行机构由输馅机构、输面机构、与输馅机构和输面机构相配合以承接馅料和面料完成带馅食品一次成型的成型机构，向一次成型机构洒干粉的洒干粉机构。二次成型的执行机构，由二次成型模具和与该模具配合的输出机构组成。摆盘机构由二台调速电机分别驱动的螺旋传动组成，控制承接带馅食品的盛盘，分别做横向间歇运动或纵向间歇运动，最后完成在盛盘中整齐地摆满带馅食品工作。该机器人就这样全自动地完成了，加工带馅食品的全部任务。
馅料输送机构由紧固在机架上的料斗，以轴承安装在机架上的馅泵轴，经安全销与馅泵轴固连的转子，与转子固连的压拨头，安装在转子孔内可以轴向运动的2个活塞和安装在转子槽内可以径向运动的1个叶片，压在转子上的配馅盘，套在转子外面的转子衬，以螺纹安装在机架上的可调滑块，与可调滑块及倾斜盘相连的连板，与转子衬固连的输馅管所构成。料斗用于盛馅料，压拨头用于压拨料斗中馅料使其进入转子孔中，此时转子孔内的活塞正在磁场力作用下向下运动。当活塞在倾斜盘的作用下上升时，转子孔内馅料被活塞挤到转子衬的输料腔内，此时转子槽内叶片在磁场力作用下迅速进入转子衬的输料腔内，推动输料腔内的馅料通过输馅管进入面筒，完成一次输馅工作。调整馅料输送机构中带螺纹的可调滑块，经连板即可调整倾斜盘的位置，改变活塞行程，从而达到调整输馅量的目的。
面料输送机构是变种螺杆泵，它由右旋变螺距圆锥搅龙，搅龙壳体，面筒成型体，面筒成型盖和带螺旋面的面筒套管所构成。搅龙壳体两端分别装有数个调整垫片。改变搅龙壳体两端调整垫片的个数，就可以改变搅龙壳体的轴向位置，即改变搅龙与其壳体的间隙，从而达到微调输面量，补赏绞龙壳体和绞龙间因磨损而引起间隙变化的目的。
成型机构由圆锥曲面螺纹成型辊，装在成型辊轴上的机械手，控制机械手工作和机架固连的平面凸轮，在成型辊下做螺旋运动的托盘，以键安装在机架上的调节滑块，以铰链形式连接调节滑块和托盘的摆动支架，以螺纹安装在摆动支架上的摆动滑块和固联在左成型辊轴上的空间凸轮所构成。托盘的旋转方向与成型辊的旋转方向相反，它配合成型辊加速带馅食品最后形成。机械手是由转臂，扭转弹簧和转臂支架所构成。转臂支架通过键和左成型辊轴固连，转臂可在与转臂支架固连的小轴上自由摆动，扭转弹簧的一端和支架固连，另一端和转臂固连。在扭转弹簧的作用下，转臂一端始终沿平面凸轮运动，从而实现机械手在平面凸轮控制下，把刚成型的食品从托盘上推到输出机构输出。和空间凸轮接触且与摆动支架固连的永久磁铁产生的磁场力使摆动支架始终在空间凸轮控制下，时而匀速下摆，时而快速上摆，从而使托盘时而匀速下降，时而快速上升。成型辊是由陶瓷做的左旋圆锥曲面螺纹和金属做的轮毂所构成。每条曲面螺纹均由两段组成，从上部开始段，螺纹的螺距和螺旋升角明显地由大到小变化，接着的另一段螺旋线螺距保持不变。它的牙型断面下部是二段直线和一个小半径圆弧，上部是一个大半径圆弧和一条与其相切的直线。它的头数有单头的，也有2个头或4个头的。机械手个数和空间凸轮类型与成型辊螺纹头数相对应。成型机构与馅料机构同步运行。工作时，二个成型辊绕其轴线旋转，托盘，机械手和与其同步运动的馅料输送机构密切配合，将带馅食品一个个地成型，送到输出机构输出，不至于紊乱。调整成型机构的调节滑块和摆动滑块，即可调整摆动支架和空间凸轮的接触点，从而改变摆动支架摆角，达到改变托盘下降距离的目的，使其适应加工各种带馅食品需要。
洒干粉机构位于右成型辊上，它由和机架固联的洒干面支架和干面盆，与右成型辊轴固联的拨面轮，控制干面量的托面板和把洒到成型辊上的干面送到指定位置的推面凸轮所构成。这样，成型机构工作时，干粉在拨面轮作用连续洒到右成型辊上，在旋转的右成型辊和压在其上但不动的推面凸轮联合作用下推到正在成型的带馅食品上，从而避免成型辊与面皮粘连。
检测系统随时把各种信息转化为电流输送到机器人控制系统，机器人控制系统根据检测系统提供的各种信息和用户要求，选择最佳工作方案，并按选定的方案向有关驱动系统发送各种指令，各执行机构就在驱动系统带动下，先后完成一次成型、二次成型和摆盘等工作。工作时，面料在面筒套管作用下形成面筒，馅料在输馅机构推动下以脉动的形式进入面筒，这样带馅的面筒在成型机构作用下，与洒干粉机构配合完成带馅食品的一次成型。如一次成型后的食品就是成品，该食品经输出机构直接输入摆盘；否则该食品经二次成型后输入摆盘。操作者最后拿到的是整齐摆满带县食品的摆盘。
面筒边旋转边下降，馅料以脉动形式进入面筒，在一个成型循环中，有进馅时间和不进馅时间，其成型过程和日本N207型包馅机成型有相似之处。它们都利用馅和面的流变体性质形成面筒，馅在面筒内。不同之处，日本N207型包馅机工作时，馅在面筒内是均布的，呈灌肠状，本实用新型的馅在面筒内是以脉动的形式出现。成型过程类似加工球状电灯泡，其形状是“吹”出来的，即包子直径大小取决于输面量和输馅量，与面筒直径无关。一次成型后的带馅食品，在一次成型机构机械手作用下，直接落到和二次成型模具配合工作的输出机构上。有的食品经一次成型后就是最后成品，如豆沙包，该食品就经输出机构进入摆盘；有的食品经一次成型后，还不是最后成品，还要经过二次成型，如月饼、馅饼等。需要经二次成型的食品落到输出机构后，检测系统随时把一次成型后的带馅食品运动情况信息，转化为电流输送到机器人控制系统。当控制系统得到带馅食品已被送到预定位置时，立刻向驱动二次成型模具和驱动输出机构的两台电机发送有关指令，输出机构立刻停止输出，二次成型工作开始。当检测系统把二次成型已完成的信息通知控制系统时，控制系统立刻向输出机构发送有关指令，输出机构开始输出，最后成型的带馅食品就被送到摆盘机构进行摆盘。本实用新型的带馅食品一次成型、二次成型和摆盘就这样最后完成了。
本实用新型包馅机器人，因馅在面筒内以脉动形式出现，出现时机和成型机构密切配合，在诱导理论成型过程中，不会因为加快成型速度或馅料中有较大的硬物而增加破损率，即对馅料和面料的适应能力强，产量高。同时，在检测系统和控制系统联合作用下，执行机构可根据用户对成品大小和规格要求，馅料和面料具体情况，选择最佳工作方案，在保证成品质量情况下产量最高。又大量采用复合材料取代价格昂贵的不锈钢，结构上又大量采用组合件，使其制造工艺、装配工艺、维修工艺达到最简单。由于馅在面筒内以脉动形式出现，使决定包馅机器人大小的成型辊和面筒直径脱离关系。又采用特殊结构轴承为减小结构创造了条件，使本实用新型包馅机器人，在保质保量地生产同样食品情况下，机器本身体积最小，成本最低，产量最高，功能最多。更重要的是，本实用新型专利，可在一台机器上先后完成带馅食品的一次成型、二次成型和摆盘工作，操作者可以拿着整齐摆满带馅食品的摆盘，直接送到烤箱去。也就是说，机器本身成本不高，但功能齐全。
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步就明。
图1是本实用新型实施例的一次成型输馅、输面和成型传动和结构示意图。
图2是本实用新型实施例的馅料输送机构示意图。
图3是本实用新型实施例的二次成型传动和结构示意图。
图4是本实用新型实施例的成型辊和机械手结构示意图。
图5是本实用新型实施例的面筒套管结构示意图。
图6是本实用新型实施例的轴承结构示意图。
图7是本实用新型实施例的摆盘机构示意图。
图8是本实用新型实施例的摆盘定位、固定和工作示意图。
在附图中，驱动成型机构的电机1，成型机构2，洒干粉机构3，馅料输送机构4，驱动输面机构的电机5，面料输送机构6，搅龙7，面筒套管8，面筒成型体9，面筒成型盖10，面筒11，绞龙壳体12，调整垫片13，输馅管15，转子16，活塞17，倾斜盘18，压拨头19，转子孔20，转子孔中的馅料21，成形辊22，托盘23，机械手24，支架25，左成型辊轴26，转臂27，与支架固联的小轴28，扭转弹簧29，凸轮30，空间凸轮31，摆动滑块32，与摆动滑块固联的永久磁铁33，调节滑块34，圆柱铰链35，摆动支架36，拨轮37，右成型辊轴38，轴承40，馅泵轴46，安全销47，活塞头48，活塞杆49，活塞头的端部50，叶片51，转子槽52，转子衬53，料斗54，配馅盘55，连板56，可调滑块的凸出部分57，可调滑块58，可调滑块凸出部分滑动的槽59，压拨头的圆柱螺旋面60，拨面板61，与压拨头联接的转子的圆柱形凸出部分62，与馅泵轴联接的转子上开槽的圆柱形孔63，与机架固联的弹簧片64，与弹簧片固联永久磁铁65，转子的曲面槽66，联接压拨头和转子的圆柱销68，转子和配馅盘接触处69，倾斜盘盖70，倾斜盘座71，钢球72，平衡盘73，倾斜盘座的上孔74，倾斜盘座上的凸出部分75，叶片上部的斜面76，叶片上部的凸出部分77，叶片下部固联的永久磁铁78，叶片下部另一侧固联的永久磁铁79，配馅盘中部的凸出部份80，转子衬的输料腔81，一次成型后的球状带馅食品82，驱动输出机构的电机83，输出机构84，球状带馅食品进入二次成型的位置85，成型模具86，驱动成型摸具的直线电机87，二次成型后带馅食品88，模具上部的轴向槽89，直线电机的轴90，与直线电机轴固联的圆柱销91，与摆杆固联的永久磁铁92，摆杆93，联接摆杆和摸具的销轴94，成型棍的曲面螺纹96，成型棍的轮毂97，曲面螺纹牙形下部的小半径圆弧98，螺纹牙形下部与曲面小半径圆弧相切的垂直线99，曲面螺纹牙形上部的大半径圆弧100，曲面螺纹牙形上部与大半径圆弧相切的竖直直线101，曲面螺纹上部的螺旋升角102，曲面螺纹下部的螺旋升角103，曲面螺纹内部的肋板104，轮毂上与肋板对应的槽105，机械手中支架的孔106，成型辊.轮毂的孔107，与机械手支架联接的键108，与成型辊轮毂联接的键109，面筒套管外面上部的螺旋面110，面筒套管外面下部的园锥曲面111，面筒套管里面上部的园柱曲面112，面筒套管里面下部的圆锥曲面113，面筒套管的轴向槽114，面筒套管的径向槽115，钢球套116，与钢球套联接的轴117，钢球118，钢球座119，轴肩120，螺母121，承接带馅食品的盛盘122，安装盛盘的支架123，驱动盛盘做横向运动的螺旋传动125，驱动盛盘做横向运动的螺母126，支撑盛盘做纵向运动的支架127，驱动盛盘做纵向运动螺旋传动128，驱动盛盘做纵向运动的螺母129，机器人壳体130，驱动盛盘做横向运动的电机131，驱动盛盘做纵向运动的电机132，落到盛盘内的带馅食品133，处于工作状态但还没有摆满带馅食品的摆盘135，处于待工作状态的空摆盘136，联接纵向摆杆的纵向销轴137，联接横向摆杆的横向销轴138，纵向摆杆139，横向摆杆140，与摆杆固联的永久磁铁141，摆杆下部的圆柱体142，摆杆下部的平面143，与纵向摆杆接触的纵向凸轮144，与横向摆杆接触的横向凸轮145，联接摆杆和支架的拉簧146。
具体实施方式
在图1中，驱动成型机构的电机1经减速后带动成型机构2、洒干粉机构3和馅料输送机构4，驱动面料机构的电机5经减速后带动面料输送机构6。工作时，面料在搅龙7的推动下挤在面筒套管8的外侧，然后通过和面筒成型体9固连的面筒成型盖10形成面筒11。改变绞龙壳体12两端的调整垫片13的数量可以微调输面量，补赏绞龙壳体和绞龙间因磨损而引起间隙变化的目的。面筒套管8内是输馅管15。当转子16旋转时，活塞17在倾斜盘18的作用下上升。这时在压拨头19的作用下进入转子孔20中的馅料21就通过输馅管15以脉动的形式进入面筒11，带馅的面筒经成形辊22和托盘23成形。成形后的成品经机械手24被送到输出机构输出。支架25与左成型辊轴26固连。转臂27可以在与支架25固连的小轴28上自由摆动，套在小轴28外的扭转弹簧29使其一端始终和凸轮30接触。托盘23匀速下降是由固连在左成形辊轴26上的空间凸轮31来实现的，托盘23快速向上返回是由紧固在摆动滑块32上的永久磁铁33产生的磁场力来实现的。托盘23上下运动距离的调整，是通过改变只能移动不能转动的调节滑块34或摆动滑块32的位置来实现，但改变调节滑块34的位置只能实现托盘23上下运动距离的微量调整，改变摆动滑块32的位置可以实现较大的调整。通过圆柱铰链35，调节滑块34和摆动支架36呈铰链连接。摆动滑块32上的永久磁铁33产生的磁场力，使摆动滑块32和空间凸轮31始终保持接触。洒干粉机构3中拨轮37和右成型辊轴38固连。
在图2中，以轴承40安装在机架上的馅泵轴46经安全销47和转子16固连。压拔头19和转子16固连。活塞17可以在转子孔20中轴向运动。活塞17由活塞头48和活塞杆49组成，活塞头48的端部50是呈球型的永久磁铁。叶片51可以在转子槽52中径向运动，套在转子16外面和机架固连的是转子衬53。压在转子16上面且经料斗54和机架固连的是配馅盘55。活塞头48永久磁铁产生的磁场力使活塞17向下。推动活塞17向上的倾斜盘18经连板56和一端有螺纹另一端有十字形凸出部分57的可调滑块58连接。可调滑块58的十字形凸出部分57可以在机架的槽59中滑动。压拔头19上部是两个头的圆柱螺旋面60，每个螺旋面60的下部各有一块拨面板61，拨面板61接近配件盘55处是45度斜面。转子16上有一个供活塞17轴向运动的转子孔20，供叶片51径向运动的槽52，供与压拨头19联接的圆柱形凸出部分62和与馅泵轴轴端联接的开槽的圆柱形孔63。弹簧片64的一端和机加固链，另一段装有永久磁铁65。在转子的轴向和永久磁铁65的对应位置开有曲面槽66。曲面槽66的起始位置是叶片51运动槽52，沿逆时针方向升起。压拨头的端部装有和其固联的圆柱销68。转子16和配馅盘55接触处69是90度锥角。倾斜盘18是由倾斜盘盖70，倾斜盘座71，钢球72和平衡盘73组成。倾斜盘座71的直径两端各有一个孔74通过销轴和机架连接，倾斜盘座71上和其两个孔74垂直端有一个凸出部分75通过圆柱销和连板56连接。叶片51是两半的，这两半的形状完全一样。每半个的上部，一侧是45度的斜面76，另一侧是嵌有橡胶板的凸出部分77，每半个下部的两侧分别有永久磁铁78和永久磁铁79，配馅盘55中部凸出部分80的孔与转子的圆柱突出部分62是动配合。工作时，馅泵轴46带动转子16转动。当转子16转到图示位置时，活塞头48的永久磁铁产生使活塞17向下的磁场力，活塞开始向下运动，馅料在压拨头19的作用下经配馅盘55进入转子孔20，另外一个活塞17在倾斜盘18的作用下上升，使转子孔20中馅料21在活塞17和配馅盘55的联合作用下进入转子衬53的输料腔81中，同时转子槽52中叶片51的一端，在弹簧片64恢复力和磁铁78的磁场力作用下使上部嵌有橡胶板的凸出部分77迅速进入输料腔81，推动输料腔81中馅料通过输馅管15以脉动的形式进入面筒11。
在图3中，一次成型后的带馅食品82，在一成型机械手24的作用下，落到电机83驱动下的输出机构84上。如该食品是无需二次成型的豆沙包，该食品就经输出机构84直接输出。如该食品是需经二次成型的球状食品82，检测系统和控制系统随时保持联系，随时了解该食品的位置和速度。当该食品运动到预定位置85时，控制系统立刻向驱动系统发送有关指令，输出机构84立刻停止输出工作，成型模具86在直线电机87驱动下开始成型工作。成型工作完成后，成型模具86回到原来位置，输出机构84又继续进行其输出工作，经二次成型后带馅食品88被输出。在二次成型过程中，成型模具需不断更换。为更换模具方便，模具工作时又可靠，在模具上部开有一对轴向槽89，轴向槽89沿轴向运行一段距离后，又沿逆时针径向运行一段距离。轴向槽89的大小，与和电机轴90固联的圆柱销91的大小是一致的，二者呈动配合。在模具工作时，与圆柱销91对应位置是装有永久磁铁92的摆杆93。摆杆93通过销轴94与模具86呈铰链连接，摆杆可以销轴94为轴自由摆动。模具工作时，永久磁铁92靠近圆柱销91，永久磁铁92产生的磁场力使模具始终有沿顺时针运动的趋势，圆柱销91就始终靠近径向槽的端部，为模具工作时位置可靠提供了保证。更换模具时，只需使摆杆93离开圆柱销91附近位置，即沿销轴94摆动，使模具沿顺时针转动的磁场力取消，模具86可以很方便的靠手动，沿逆时针运动后，再沿轴向移动取出。
在图4中，成型辊22由陶瓷做的曲面螺纹96和由金属作的轮毂97所构成。曲面螺纹96的牙形；下部是一个小半径圆弧98和一条与小半径圆弧98相切的垂直线99；上部是一个大半径圆弧100和一条与大半径圆弧100相切的竖直直线101。曲面螺纹96的螺旋升角；从上部102开始处螺旋升角较大，很快减小到103一个常数。曲面螺纹96的内部有4个均布的肋板104，轮毂97与肋板104对应处也有4个槽105。机械手24的支架25是两半组成的，支架25的孔106和轮毂97的孔107的直径是一样的，它们分别通过键108和键109与左成型辊轴26固联。
在图5中，面筒套管8的外面，上部有左旋的螺旋面110，下部是光滑的园锥曲面111。面筒套管8的里面，上部是光滑的园柱曲面112，下部也是光滑的园锥曲面113。面筒套管8的上部有2个对应的轴向槽114，每个轴向槽114沿轴向有一段距离后，有一段沿逆时针的径向槽115。
在图6中，钢球套116和轴117是较松的过度配合。钢球118同时与钢球套116和钢球座119接触。同一轴承有两个钢球套116，一个和轴肩120接触，另一个和螺母121接触。调整螺母121位置就可以调整钢球118，钢球座119和钢球套116的间隙，从而达到调整轴承间隙的目的。
在图7中，承接带馅食品的盛盘122和支架123固联，支架123和做横向运动的螺旋传动125的螺母126固联。支架127和做纵向运动螺旋传动128的螺母129固联，支撑支架127运动的是机器人壳体130。螺旋传动125和螺旋传动128的牙型都是传动效率高的矩形。这样，当电机131驱动螺旋传动125连续顺时针旋转几个同样角度，或逆时针旋转几个同样角度，或电机132驱动螺旋传动128连续顺时针旋转几个同样角度，或逆时针旋转几个同样角度，盛盘122就实现连续横向间歇运动几个同样距离后，纵向间歇运动一个同样距离。输出机构84的位置是固定的，由输出机构84落下带馅食品82的位置就是固定的。检测系统随时把检测到输出机构84上的带馅食品82的大小、规格及其位置和速度等信息，转化为信息电流，输送到包馅机器人控制系统。控制系统根据检测到带馅食品82的各种信息，先后向有关驱动系统发送各种指令，电机131和电机132就按要求转动，盛盘122就按要求做横向或纵向等距离的间歇运动，落到盛盘122内的带馅食品133就按要求等距离地整齐摆到预定位置。前一个盛盘122即将摆满时，下一个盛盘122已经放到预定位置，已经做好承接带馅食品82的准备。前一个盛盘122摆满并拿走时，下一个盛盘122就开始承接带馅食品82。
在图8中，与支架123固联的摆盘122始终有2个，其中一个是处于工作状态但还没有摆满的摆盘135，另一个是处于待工作状态的空摆盘136。当处于工作状态的摆盘135摆满时，另一个处于待工作状态的摆盘136就进入工作状态。刚摆满的摆盘135取走后，一个空的摆盘就放到取走摆盘135位置，并转化为待工作状态的摆盘。这样，包馅机器人不停地工作，一个个整齐摆满带馅食品的摆盘就陆续被拿走。为使摆盘定位可靠，取走和固定方便，在支架123对角处，在纵向和横向分别有一个，通过纵向销轴137和横向销轴138与支架123呈铰链连接的纵向摆杆139和横向摆杆140。每个摆杆上部都有一个固联的永久磁铁141，每个摆杆下部都是一边和纵向销轴137或横向销轴138同轴圆柱体142，另一边是平面143。与园柱体142和平面143接触的是和支架123固联的纵向凸轮144和横向凸轮145。每个摆杆中部都装有一端和摆杆固联，另一端和支架123固联的拉簧146。摆盘工作时，纵向摆杆139和横向摆杆140都在各自的拉簧146和凸轮145的联合作用下被锁紧在预定位置，纵向摆杆139和横向摆杆140上部的永久磁铁141，通过磁场力把摆盘，在纵向和横向锁紧在预定位置。摆盘摆满时，用手使纵向摆杆139和横向摆杆140，分别以纵向销轴137和横向销轴138为轴离开预定位置，固定摆盘的磁场力被取消了，装满带馅食品的摆盘就可以轻松地取走。然后，纵向摆杆139和横向摆杆140分别在拉簧146作用下，又回到各自原来预定位置，为下一个摆盘定位和固定做好了准备。
权利要求1.一种加工带馅食品的工业机器人-包馅机器人，该机器人由控制系统、检测系统、驱动系统和执行机构所组成；其特征是，其执行机构的一次成型部分，由面料输送机构(6)，馅料输送机构(4)，承接馅料和面料并且加工成球状带馅食品的成型机构(2)，向成型机构洒干粉的洒干粉机构(3)所构成；其执行机构的二次成型部分，由输出机构(84)和二次成型模具(86)所构成，其摆盘部分由分别驱动摆盘(122)做横向或纵向间歇运动的螺纹传动(125)和螺纹传动(128)所构成；在该机器人控制系统指挥，在检测系统密切配合下，输出机构(84)有二个功能，如一次成型后的带馅食品就是成品，其输出机构(84)立刻执行输出任务，把加工好的带馅食品直接送到摆盘(122)中；如一次成型后带馅食品不是成品，还需二次加工，其输出机构(84)就在该机器人控制系统指挥，在检测系统密切配合下，完成带馅食品二次成型后再执行输出任务，再把二次成型后的带馅食品送到摆盘(122)中；馅料输送机构(4)是具有压拔头的叶片柱塞泵，它由紧固在机架上的料斗(54)，以轴承(40)安装在机架上的馅泵轴(46)，经安全销(47)与馅泵轴(46)固联的转子(16)，与转子固联的压拔头(19)，装在转子(16)上部与机架固联的配馅盘(55)，在转子(16)外面和机架固联转子衬(53)，在转子孔(20)内可以轴向移动的活塞(17)，在转子槽(52)内可以径向移动的叶片(51)，推动叶片(51)迅速径向移动的推杆(65)，以十字形凸出部分(57)与机架上开的槽(59)按动配合连结的可调滑块(58)，与可调滑块(58)和推动活塞(17)向上的倾斜盘(18)连接的连板(56)，以及与转子衬(53)固连的输馅管(15)所构成；面料输送机构(6)是变种螺杆泵的，它由和机架固连的搅龙壳体(12)，面筒成型体(9)，调整垫片(13)，装在搅龙壳体(12)内可以旋转的搅龙(7)，装在面筒成型体(9)内可以旋转的面筒管(8)，和面筒成型体(9)固联的面筒成型盖(10)所构成；成型机构(2)由两个同向旋转的成型辊(22)，在两个成形辊(22)下做螺旋运动的托盘(23)，装在左成棍轴(26)上的机械手(24)，控制机械手(24)工作的平面凸轮(38)，控制托盘上下运动的空间凸轮(31)，一端和只能移动不能转动的调节滑块(34)呈铰链连接，另一端和托盘(23)呈铰链连接的摆动支架(36)，以销轴和摆动支架(36)连接同时又保持和空间凸轮(31)接触的摆动滑块(32)所构成。
2.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于转子孔(20)内做轴向运动的活塞(17)是2个，转子槽(52)内做径向移动的叶片(51)是一个；活塞(17)是由活塞杆(49)和装有永久磁铁(50)的活塞头(48)所构成，活塞头(48)的下部形状是球面，活塞杆(49)和活塞头(48)间是螺纹连接；弹簧片(64)的一端和机架固联，另一端装有永久磁铁(65)；在转子(16)的轴向和永久磁铁(65)对应位置，开有推动推杆(65)复位的曲面槽(66)，曲面槽(66)起始位置是叶片(51)运动槽(52)沿逆时针方向升起位置，曲面槽(66)的形状是按顺时针方向的阿基米德螺旋面，每个转子(16)有两个曲面槽(66)；转子(16)上部呈90度的凹型，凹型中部有带孔的圆柱形凸出部分(62)，和圆柱形凸出部分(62)固联的圆柱销(68)的中心线与叶片(51)运动的槽(52)呈90度角；转子(16)中心的下部有一个带槽的圆柱孔(63)；供叶片(51)运动的槽(52)和供活塞(16)运动的两个转子孔(20)的中心连线是垂直的；叶片(51)是两半的，两半的形状完全一样；每半个的上部，一侧是45度斜面(76)，另一侧是嵌有橡胶板的凸出部分(77)；每半个的下部，和凸出部分对应的一侧有与其固联的一块永久磁铁(79)，和45度斜面对应的一侧也有与其固联的一块永久磁铁(78)。
3.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于倾斜盘(18)是由倾斜盘盖(70)、倾斜盘座(71)、钢球(72)和平衡盘(73)构成，倾斜盘座(71)的直径两端各有一个孔(74)通过销轴和机架联结，倾斜盘座(71)上和其两个孔(74)垂直端有一个凸出部分(75)通过圆柱销和连板(56)连接，钢球(72)位于倾斜盘盖(70)和倾斜盘座(71)中间，倾斜盘盖(70)和平衡盘(73)由螺钉紧固；压拔头(19)的上部是2个头的圆柱螺旋面(60)，每个螺旋面(60)的下部有一块拨面板(61)，拨面板(61)接近配馅盘(55)处是45度斜面。
4.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于成型辊(22)是由陶瓷做的曲面螺纹(96)和由金属做的轮毂(97)经销轴定位螺栓连接所构成；对同一台包馅机器人的两个轮毂(97)和曲面螺纹(96)都是一样的，轮毂(97)和成型辊轴都是键联接，支架(25)的孔(106)和轮毂(97)的孔(107)，直径是一样的，它们分别通过键(108)和键(109)与左成型辊轴(26)固联；曲面螺纹(96)是分布在圆锥面上，牙型是曲面的左旋螺纹，曲面螺纹(96)的牙型下部是由一个小半径的圆弧(98)，分别与这个小半径圆弧相切的一条竖立直线(99)所组成，上部是一个大半径圆弧(100)和一条与大半径圆弧(100)相切的竖直直线(101)所组成，曲面螺纹(96)的螺旋升角上部开始处(102)较大，很快小到一个常数(103)且保持该常数值不变；曲面螺纹的头数是1个头、2个头或4个头的三种情况，曲面螺纹(96)的头数和机械手(24)的个数是一致的，即一个头的曲面螺纹(96)对应的机械手(24)是一个，两个头的曲面螺纹(96)对应的机械手是两个，以此类推；机械手(24)是由与左成型辊轴(26)固联的支架(25)，在与支架(25)固联的小轴(27)上可以自由摆动的转臂(27)，在小轴(28)外一端和支架(25)固联，另一端和转臂(27)固联的扭弹簧(29)所构成；机械手个数与曲面螺纹头数是相同的，对两个以上机械手和一个机械手的零件形状除了支架(25)不同，其余的都一样；例如两个机械手中，有两个形状完全相同的转臂(27)、小轴(28)和扭转弹簧(29)，有一个具有安装两个小轴(28)位置的支架(25)，这两个安装小轴(28)的位置在支架(25)上是均布的，其余机械手类推。
5.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于面料输送机构(6)是变种螺杆泵，它由和机架固连的搅龙壳体(12)，面筒成型体(9)，调整垫片(13)，装在搅龙壳体(12)内可以旋转的搅龙(7)，装在面筒成型体(9)内可以旋转的面筒管(8)，和面筒成型体(9)固联的面筒成型盖(10)所构成；搅龙(7)是左旋变螺距圆锥螺旋面，圆锥螺旋面的小端螺距小，大端螺距大，搅龙壳体(12)和搅龙(7)接触部分是具有相同锥度的圆锥孔，面料的入口在搅龙壳体(12)的大端，它由两块与搅龙壳体(12)轴线垂直的竖直平面和两块与搅龙壳体(12)的锥面相切的竖直平面所组成；面筒套管(8)的外面，上部有左旋螺旋面(110)，下部是光滑的园锥曲面(111)；面筒套管(8)的里面，上部是光滑的园柱曲面(112)，下部也是光滑的园锥曲面(113)面筒套管(8)的上部有2个对应的轴向槽(114)，每个轴向槽(114)沿轴向有一段距离后，有一段沿逆时针的径向槽(115)。
6.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于可调滑块(58)是一端有螺纹，另一端有十字型凸出部分(57)，十字型凸出部分(57)的端部开有可容纳连板(56)的槽，以及可安装连板(56)的圆柱销的孔，调解滑块(34)其一端开有可容纳摆动支架(36)端部的槽，可安装连接摆动支架(36)的圆柱销孔，另一端是有键槽的圆柱体。
7.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于轴承(40)是由钢球套(116)钢球(118)，钢球座(119)和螺母(121)所组成，同一轴承有2个钢球套(116)，1个和轴肩(120)接触，另一个和螺母(121)接触，钢球(118)和轴(117)是较松的过渡配合，调整螺母(121)的位置，就可以调整钢球(118)，钢球座(119)和钢球套(116)的间隙，从而达到调整轴承间隙的目的。
8.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于，在成型机械手(24)作用下，一次成型后的带馅食品(82)落到，电机(83)驱动下具有两个功能的输出机构(84)；如带馅食品(82)无需二次成型，带馅食品(82)就经输出机构(84)直接输出；如带馅食品(82)需经二次成型的球状食品(82)，在检测系统和控制系统的密切配合下，当输出机构(84)上的带馅食品(82)运动到预定位置(85)时，控制系统立刻向驱动系统发送有关指令，输出机构(84)立刻停止输出，成型模具(86)在直线电机(87)驱动下开始二次成型；成型完成后，成型模具(86)回到原来位置，输出机构(84)又开始输出，经二次成型后带馅食品(88)被输出；为便于更换成型模具(86)，成型模具(86)工作时又可靠，在模具上部开有一对轴向槽(89)，轴向槽(89)沿轴向运行一段距离后，又沿逆时针径向运行一段距离；轴向槽(89)的大小，与和电机轴(90)固联的圆柱销(91)的大小是一致的，二者呈动配合，与圆柱销(91)对应位置是装有永久磁铁(92)的摆杆(93)；摆杆(93)通过销轴(94)与模具(86)呈铰链连接，摆杆(93)可以销轴(94)为轴自由摆动；模具工作时，永久磁铁(92)靠近圆柱销(91)，永久磁铁(92)产生的磁场力使模具始终有沿顺时针运动的趋势，圆柱销(91)就始终靠近径向槽的端部，模具就牢固的固定在电机轴(90)上，从而使模具工作时位置绝对可靠；更换模具时，只需使摆杆(93)绕销轴(94)摆动，和摆杆(93)固联的永久磁铁(92)离开圆柱销(91)附近位置，模具(86)沿顺时针转动的磁场力被取消，模具(86)可以很方便的靠手动，沿逆时针运动后，再沿轴向移动取出。
9.根据权利要求1所述的包馅机器人，其特征在于承接带馅食品的盛盘(122)和支架(123)固联，支架(123)和做横向运动螺旋传动(125)的螺母(126)固联；支架(127)和做纵向运动螺旋传动(128)的螺母(129)固联，支撑支架(127)运动的是机器人壳体(130)；螺旋传动(125)和螺旋传动(128)的牙型都是传动效率高的矩形；输出机构(84)的位置是固定的，由输出机构(84)落下带馅食品(82)的位置就是固定的；控制系统根据检测系统提供的带馅食品(82)的各种信息，先后向有关驱动系统发送各种指令，电机(131)和电机(132)就按要求转动，盛盘(122)就按要求做横向或纵向等距离的间歇运动，落到盛盘(122)内的带馅食品(133)就按要求等距离地整齐摆到预定位置。
10.根据权利要求1、9所述的包馅机器人，其特征在于与支架(123)固联的摆盘(122)始终有2个，一个是处于工作状态的摆盘(135)，另一个是处于待工作状态的空摆盘(136)；当处于工作状态的摆盘(135)摆满时，另一个处于待工作状态的摆盘(136)就进入工作状态；刚摆满带馅食品的摆盘(135)取走后，一个空的摆盘就放到取走摆盘(135)位置并转化为待工作状态的摆盘；装在支架(123)对角处，通过纵向销轴(137)和横向销轴(138)与支架(123)呈铰链连接的，承担摆盘(122)纵向和横向定位和固定作用的纵向摆杆(139)和横向摆杆(140)有两对；每个摆杆上部都有一个固联的永久磁铁(141)，每个摆杆的下部都是一边和纵向销轴(137)或横向销轴(138)同轴圆柱体(142)，另一边是平面(143)；与园柱体(142)和平面(143)接触的是和支架(123)固联的纵向凸轮(144)横向凸轮(145)；每个摆杆中部都装有一端和摆杆固联，另一端和支架(123)固联的拉簧(146)；摆盘(122)工作时，纵向摆杆(139)和横向摆杆(140)都在各自的拉簧(146)和凸轮(145)的联合作用下，被锁紧在预定位置；纵向摆杆(139)和横向摆杆(140)上部的永久磁铁(141)，通过磁场力把摆盘(122)在纵向和横向锁紧在预定位置；摆盘(122)摆满时，用手使纵向摆杆(139)和横向摆杆(140)，分别以纵向销轴(137)和横向销轴(138)为轴离开预定位置；锁紧摆盘的磁场力就被取消，装满带馅食品的摆盘就很容易被取走后，然后纵向摆杆(139)和横向摆杆(140)又分别在拉簧(145)作用下，回到原来各自预定位置，为下一个摆盘(122)定位和固定做好了准备。
专利摘要本实用新型公开了一种加工带馅食品的工业机器人—包馅机器人。它由控制系统、捡测系统、驱动系统和执行机构所组成。其执行机构的一次成型部分，由馅料输送机构、面料输送机构和成型机构所构成；其二次成型部分，由二次成型模具和输出机构所构成；其摆盘部分，由驱动摆盘做横向和纵向有序间歇运动所构成。馅料输送机构是具有压拨头的叶片柱塞泵。面料输送机构是变种螺杆泵。成型机是由做变螺旋运动的托盘、机械手、成型辊所构成。该机器人能保质保量全自动地完成各种馅、皮、各种规格的带馅食品加工全部任务，包括带馅食品的一次成型，在一次成型基础上继续完成带馅食品的二次成型，最后把加工好的带馅食品整齐均匀地摆在摆盘中。
文档编号B25J13/00GK2815632SQ20052008090
公开日2006年9月13日 申请日期2005年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者关多友 申请人:关多友