兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置及其切块方法与流程

本发明属于农业蔬菜切块机械技术领域，具体涉及一种兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置及其切块方法。

背景技术：

西兰花因其丰富的营养与药用价值，受大众欢迎。但是，西兰花在日常的食用中，需要先分成若干颗小花球，比较麻烦。如果食品厂家要对大批量的西兰花进行切块，就需要一台高效的西兰花切块机。这样既可以减少人的重复劳动，又可以满足市场对切块西兰花的需求。

目前市场上虽然已经出现一些西兰花切块装置，但是这些装置往往存在切块效率不高、切块大小不均匀等问题，并不能得到符合要求的西兰花小块。食品加工要求西兰花物理尺寸不能超过60mm，往往需要进行二次人工切块。因此急需一种能够将西兰花一次切块后进行筛分，并对其中的大块西兰花进行二次切块的装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置及其切块方法，完成对一次切块后的西兰花进行筛选并对其中的大块西兰花进行二次切块，切块效率高，切块后西兰花块的大小匀称。

本发明通过以下的技术方案实现：

本发明兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置，包括夹持机构、下刀机构、激振机构、缓冲机构和整机机架。

所述的夹持机构包括柔性绳、滑轨、滑块、滑块气缸连接件、夹持横杆，第一气缸、底盘框架和出料滑道。两个滑轨平行且间距设置；两个滑轨均与底盘框架通过螺钉连接；每个滑轨与m个滑块构成移动副，m≥5；同一滑轨上每相邻的两个滑块通过一根柔性绳连接；不同滑轨上位置对应的每两个滑块通过一根夹持横杆固定连接；滑块气缸连接件与第一气缸的推杆固定，并与其中一个滑轨上距离第一气缸最远的滑块固定；所述第一气缸的缸体与底盘框架固定；两个滑轨上与滑块气缸连接件距离最远的两个滑块均与底盘框架固定；入料滑道固定在底盘框架顶部一端，出料滑道倾斜固定在底盘框架底部；滑轨与水平面的夹角为8～12°，且滑轨靠近入料滑道的一端高于另一端。

所述的下刀机构包括刀架压板组件、第二气缸、压板气缸连接件、上底板、上底板滑块和导轨。所述的导轨通过螺钉固定在整机机架上；所述的上底板滑块与导轨构成移动副；上底板与上底板滑块固定；所述第二气缸的缸体与上底板固定，第二气缸的推杆与压板气缸连接件固定。刀架压板组件位于夹持机构上方，所述的刀架压板组件包括刀片、刀片固定件和压杆；压板气缸连接件两端与平行设置的两根压杆分别固定；每根压杆的调节槽与若干刀片固定件通过螺栓固定连接；两根压杆上位置对应的每两个刀片固定件与一片刀片的两端分别固定。

所述的激振机构包括电机、同步带传动机构、传动轴、机架板和激振组件；两块机架板平行且间距固定在整机机架上，两根传动轴平行且间距设置，传动轴两端与两块机架板分别构成转动副；所述电机的底座固定在整机机架上，电机的输出轴与其中一根传动轴通过同步带传动机构连接；两个激振组件对称设置在夹持机构两侧；所述的激振组件包括非圆齿轮组、连杆、斜导轨和滑动块；所述的非圆齿轮组包括主动非圆齿轮和从动非圆齿轮；所述的主动非圆齿轮固定在一根传动轴上；所述的从动非圆齿轮固定在另一根传动轴上，并与主动非圆齿轮啮合；所述连杆的一端与从动非圆齿轮偏心铰接，另一端与滑动块铰接；滑动块与夹持机构的底盘框架固定；所述的斜导轨固定在整机机架上，滑动块与斜导杆构成移动副；斜导轨与夹持机构的滑轨垂直设置。

所述的缓冲机构包括若干弹簧件；所述弹簧件的两端分别与夹持机构的底盘框架和整机机架固定。

所述的夹持机构四周均设有挡板。

所述夹持横杆的截面呈等腰梯形；柔性绳拉紧状态下，相邻夹持横杆之间的最大间隙为60mm。

所述的同步带传动机构包括主动带轮、同步带和从动带轮；所述的主动带轮固定在电机的输出轴上，并与固定在传动轴上的从动带轮通同步带连接。

还包括plc控制组件；所述的plc控制组件包括plc控制柜、plc、第一接近开关和第二接近开关；所述的plc控制柜固定在整机机架侧部；所述的第一接近开关固定在整机机架上，并设置在入料滑道的输出端位置；所述的第二接近开关固定在整机机架上，并设置在与底盘框架固定的滑块位置处；第一接近开关和第二接近开关的信号输出端均与plc连接；第一气缸和第二气缸的控制信号端均经换向阀与plc连接；电机的控制信号端与plc连接。

所述第一接近开关和第二接近开关的信号输出端、换向阀以及电机的控制信号端均经继电器与plc连接。

该兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置的切块方法，具体如下：

步骤一、第一气缸、第二气缸、电机和换向阀均通电；plc将计数变量i置为0，然后控制电机复位，并经换向阀控制第一气缸和第二气缸复位；此时，第一气缸的推杆处于外伸状态，各相邻夹持横杆呈打开状态；将经过第一刀处理的西兰花送入入料滑道；第一接近开关收到信号时，plc将i增大1，然后判断i是否为1，若是则控制电机转动，否则不执行指令；电机转动时经同步带传动机构带动非圆齿轮组运动，连杆和滑动块随非圆齿轮组运动，并带动夹持机构发生振动。

步骤二、西兰花经入料滑道进入夹持机构，并随夹持机构振动；尺寸小于相邻夹持横杆间隙的西兰花在振动中直接从相邻夹持横杆间隙中落入出料滑道，而尺寸大于相邻夹持横杆间隙的西兰花则在振动中被调整成菜花朝上、菜柄朝下的姿态，完成筛选和调姿。斜导轨存在倾角，夹持机构做倾斜的往复直线运动，在筛选时将西兰花向斜上方抛起，带动西兰花向前移动，防止西兰花在夹持机构中堵塞。

步骤三、plc的定时器到达预定时间后，plc控制电机停转，振动停止；然后plc控制第一气缸的推杆回缩，除与底盘框架固定的滑块外，其余滑块带动夹持横杆将分布在夹持横杆上调整好位姿的西兰花块夹紧；第二接近开关收到信号时，则plc判断出与底盘框架固定的滑块相邻的滑块到位，各相邻滑块呈接触状态，控制第一气缸的推杆停止回缩，完成夹持动作。

步骤四、plc控制第二气缸的推杆向外伸出，带动刀架压板组件向下移动，刀架压板组件的各刀片伸入下方对应位置处的相邻两根夹持横杆之间，将各组相邻两根夹持横杆夹持住的西兰花进行切块。完成切块动作后，第二气缸的推杆回缩复位。

步骤五、第一气缸的推杆向外伸出复位，除与底盘框架固定的滑块外，其余滑块沿滑轨向靠近入料滑道方向滑动，从而带动夹持横杆，使得各相邻夹持横杆呈打开状态，松开西兰花；其中，相邻滑轨依靠柔性绳牵引运动。

步骤六、plc控制电机再次启动，夹持机构又开始振动，切块后的西兰花在振动过程中从各相邻夹持横杆的间隙中落入出料滑道；plc的定时器到达预定时间后，plc控制电机停转，至此完成一批西兰花二次切块作业。

夹持机构振动时，由于非圆齿轮组的变传动比特性，滑动块得到一个变速的运动，从而增大滑动块的急回速度。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过激振机构，实现了西兰花在振动过程中筛选和自动位姿调整；通过筛选将符合大小要求的西兰花筛分出来，大块的西兰花进入下一工序；自动调姿克服了人手工调整西兰花到特定姿态才能适合后续二次切块的弊端，适合大批量的西兰花切块作业，工作效率高。

2、本发明通过柔性绳连接滑块，使得夹持横杆等间隙排列，实现均匀筛选和有效夹持西兰花，柔性较好、适应性广。

3、夹持横杆截面是正等腰梯形，相邻夹持横杆的间隙呈倒等腰梯形，与调姿后的西兰花的外形相匹配，有利于在切割西兰花时夹紧西兰花块。

4、本发明通过非圆齿轮与曲柄滑块机构的配合完成激振，运动的急回特性明显，有利于西兰花的筛选和位姿调整。

5、本发明通过曲柄滑块机构实现了倾斜的直线往复运动，在筛选过程中将西兰花斜向上抛，有利于物料的流动，防止发生堵塞。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明去除挡板和plc控制柜后的结构示意图；

图3是本发明的侧视图；

图4是本发明中夹持机构的示意图；

图5是本发明中下刀机构的示意图；

图6是本发明中去除挡板后的侧视图；

图7是本发明钟相邻两个夹持横杆夹持西兰花的示意图；

图8是本发明切块方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置，包括夹持机构、下刀机构、激振机构、缓冲机构和整机机架3。

如图4和图7所示，夹持机构包括柔性绳23、滑轨24、滑块25、滑块气缸连接件26、夹持横杆27，第一气缸28、底盘框架12和出料滑道11。两个滑轨24平行且间距设置；两个滑轨24均与底盘框架12通过螺钉连接；每个滑轨24与m个滑块25构成移动副，m≥5，滑块25可以在滑轨24上做直线运动；同一滑轨24上每相邻的两个滑块25通过一根柔性绳23连接，柔性绳23可以牵引滑轨24上的滑块25联动；不同滑轨24上位置对应的每两个滑块25通过一根夹持横杆27固定连接；夹持横杆27的截面呈等腰梯形；柔性绳23拉紧状态下，相邻夹持横杆之间的最大间隙为60mm；滑块气缸连接件26与第一气缸28的推杆固定，并与其中一个滑轨24上距离第一气缸28最远的滑块25固定；第一气缸28的缸体与底盘框架12固定；两个滑轨24上与滑块气缸连接件26距离最远的两个滑块25均与底盘框架12固定；入料滑道1固定在底盘框架12顶部一端，出料滑道11倾斜固定在底盘框架12底部；滑轨24与水平面的夹角为8～12°，且滑轨24靠近入料滑道1的一端高于另一端。

当第一气缸28的推杆外伸时，带动与滑块气缸连接件26固定的滑块25外伸，且在柔性绳23的牵引下，除与底盘框架12固定的滑块25外，其余滑块25向第一气缸28的推杆运动方向运动并分开，此时各相邻夹持横杆27呈打开状态；西兰花从入料滑道1进入夹持机构后，夹持机构在激振机构的带动下会发生振动，西兰花跟随夹持机构振动。因为夹持机构的夹持横杆27间存在间隙，小块的西兰花会直接穿过夹持横杆27运离装置，完成筛分；大块的西兰花则因为自身外形和重心的特点，在振动过程中会调整自身的位姿，使得菜花朝上菜柄朝下。当第一气缸28的推杆回缩时，除与底盘框架12固定的滑块25外，其余滑块25带动夹持横杆27将分布在夹持横杆27上调整好位姿的西兰花块夹紧；下刀机构将夹持住的大块西兰花切块；切块后的西兰花因为重力和振动作用落在出料滑道11上并运离夹持机构。

如图5和图6所示，下刀机构包括刀架压板组件、第二气缸17、压板气缸连接件31、上底板15、上底板滑块13和导轨14。导轨14通过螺钉固定在整机机架3上；上底板滑块13与导轨14构成移动副，可以在导轨14上做直线运动；上底板15与上底板滑块13固定，上底板15可随上底板滑块13的移动调整位置；第二气缸17的缸体与上底板15固连，第二气缸17的推杆与压板气缸连接件31固定。刀架压板组件位于夹持机构上方，刀架压板组件包括刀片32、刀片固定件30和压杆29；压板气缸连接件31两端与平行设置的两根压杆29分别固定；每根压杆29的调节槽与若干刀片固定件30通过螺栓固定连接，由于刀片固定件30在压杆29的调节槽内位置可调，所以相邻刀片固定件30的间隔距离可调，以满足对西兰花的不同切块要求；两根压杆29上位置对应的每两个刀片固定件30与一片刀片32的两端分别固定。刀架压板组件可以随第二气缸17的推杆伸缩而上下移动，完成对西兰花的切割。

如图1、图3和图6所示，激振机构包括电机22、同步带传动机构21、传动轴6、机架板5和激振组件；两块机架板5平行且间距固定在整机机架3上，两根传动轴6平行且间距设置，传动轴6两端与两块机架板5分别构成转动副；电机22的底座固定在整机机架3上，电机22的输出轴与其中一根传动轴6通过同步带传动机构21连接，带动传动轴6转动；同步带传动机构21包括主动带轮、同步带和从动带轮；主动带轮固定在电机22的输出轴上，并与固定在传动轴6上的从动带轮通同步带连接。两个激振组件对称设置在夹持机构两侧；两个激振组件的运动是同步的，可以稳定为夹持机构提供振动，西兰花更容易完成筛选和位姿的调节；激振组件包括非圆齿轮组7、连杆8、斜导轨9和滑动块10；非圆齿轮组7包括主动非圆齿轮和从动非圆齿轮；主动非圆齿轮固定在一根传动轴6上；从动非圆齿轮固定在另一根传动轴6上，并与主动非圆齿轮啮合；连杆8一端与从动非圆齿轮偏心铰接，另一端与滑动块10铰接；滑动块10与夹持机构的底盘框架12固定，可以带动整个夹持机构进行运动；斜导轨9固定在整机机架3上，滑动块10与斜导杆9构成移动副，可以在斜导杆9上做直线运动；斜导轨9与夹持机构的滑轨24垂直设置；从动非圆齿轮、连杆8、滑动块10、底盘框架12和斜导轨9构成曲柄滑块机构；激振机构的动力从电机22输出后，经同步带传动机构21传递到其中一根传动轴6，再传递到非圆齿轮组7，由于非圆齿轮组7变传动比的特性，就会得到一个变速的运动；然后连杆8经滑动块10带动夹持机构进行振动；曲柄滑块机构在输入的变速运动下急回特性比较明显，有利于接下来西兰花的振动筛选和调姿。激振机构的斜导轨9存在倾角，带动整个夹持机构做倾斜的往复直线运动，夹持机构的滑轨24也带有坡度，可以在筛选时将西兰花向斜上方抛起，带动西兰花向前移动，防止西兰花在夹持机构中发生堵塞。

缓冲机构包括若干弹簧件4；弹簧件4两端分别与夹持机构的底盘框架12和整机机架3固定；由于夹持机构存在很大的振动，这些弹簧件可以吸收振动，防止整机产生大的振动。

整机机架3除了为满足安装需求设置的结构框架，还包括挡板2；挡板2设置在夹持机构四周，防止切割过程中西兰花从夹持机构四周弹离。

如图1和图2所示，plc控制组件包括plc控制柜16、plc、第一接近开关19和第二接近开关20；plc控制柜16固定在整机机架3侧部，便于接线；第一接近开关19固定在整机机架3上，并设置在入料滑道1的输出端位置，用于判断是否有西兰花进入夹持机构；第二接近开关20固定在整机机架3上，并设置在与底盘框架12固定的滑块25位置处，用于判断与底盘框架12固定的滑块25相邻的滑块25是否到位；整机机架3上固定有继电器18；第一接近开关19和第二接近开关20的信号输出端均与plc连接；第一气缸28和第二气缸17的控制信号端均经换向阀与plc连接；电机22的控制信号端与plc连接；作为一种优选，第一接近开关19和第二接近开关20的信号输出端、换向阀以及电机22的控制信号端均经继电器18与plc连接；继电器18用以辅助plc的控制。

如图8所示，该兼具筛选与调姿功能的西兰花二次切块装置的切块方法，具体如下：

步骤一、第一气缸28、第二气缸17、电机22和换向阀均通电；plc将计数变量i置为0，然后控制电机22复位，并经换向阀控制第一气缸28和第二气缸17复位；此时，第一气缸28的推杆处于外伸状态，各相邻夹持横杆27呈打开状态；将经过第一刀处理的西兰花送入入料滑道1；第一接近开关19收到信号时，plc将i增大1，然后判断i是否为1，若是则控制电机22转动，否则不执行指令(由于整批西兰花被送入，第一接近开关19会不断被触发，只需要在第一次触发时控制电机22转动)；电机22转动时经同步带传动机构21带动非圆齿轮组7运动，连杆8和滑动块10随非圆齿轮组7运动，并带动夹持机构发生振动。

步骤二、西兰花经入料滑道1进入夹持机构，并随夹持机构振动；尺寸小于相邻夹持横杆27间隙的西兰花在振动中直接从相邻夹持横杆27间隙中落入出料滑道11，而尺寸大于相邻夹持横杆27间隙的西兰花则在振动中被调整成菜花朝上、菜柄朝下的姿态，完成筛选和调姿。由于非圆齿轮组7的变传动比特性，滑动块得到一个变速的运动，从而增大滑动块10的急回速度；斜导轨9存在倾角，夹持机构做倾斜的往复直线运动，在筛选时将西兰花向斜上方抛起，带动西兰花向前移动，防止西兰花在夹持机构中发生堵塞。

步骤三、plc的定时器到达预定时间后，plc控制电机22停转，振动停止；然后plc控制第一气缸28的推杆回缩，除与底盘框架12固定的滑块25外，其余滑块25带动夹持横杆27将分布在夹持横杆27上调整好位姿的西兰花块夹紧；第二接近开关20收到信号时，则plc判断出与底盘框架12固定的滑块25相邻的滑块25到位，各相邻滑块25呈接触状态，控制第一气缸28的推杆停止回缩，完成夹持动作。

步骤四、plc控制第二气缸17的推杆向外伸出，带动刀架压板组件向下移动，刀架压板组件的各刀片32伸入下方对应位置处的相邻两根夹持横杆27之间，将各组相邻两根夹持横杆27夹持住的西兰花进行切块。完成切块动作后，第二气缸17的推杆回缩复位。

步骤五、第一气缸28的推杆向外伸出复位，除与底盘框架12固定的滑块25外，其余滑块25沿滑轨24向靠近入料滑道1方向滑动，从而带动夹持横杆27，使得各相邻夹持横杆27呈打开状态，松开西兰花；其中，相邻滑轨24依靠柔性绳23牵引运动。

步骤六、plc控制电机22再次启动，夹持机构又开始振动，切块后的西兰花在振动过程中会从各相邻夹持横杆27的间隙中落入出料滑道11；plc的定时器到达预定时间后，plc控制电机22停转，至此完成一批西兰花二次切块作业。