CN109109032B - 采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，采用下置式切刀驱动机构替换原有的顶置式切刀驱动机构，这套机构利用升降用伺服电机减速机组结合偏心轮机构和驱动臂机构作为切刀升降驱动机构，配合切刀升降引导机构驱动切刀上下活动，同时通过切刀摆动驱动机构中的摆动用伺服驱动装置和线性导轨的组合驱动切刀升降引导机构沿输送方向前后运动，实现切刀前后摆动。本发明一方面通过将核心驱动机构采用下置的形式避免食品受污染，另一方面切刀摆动驱动机构采用单独的摆动用伺服驱动装置配合线性导轨来驱动切刀摆动，简化了结构，易于装配和维修，工作可靠性也更高。

Description

采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置

技术领域

本发明涉及一种采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置。

背景技术

食品横切装置是目前食品加工行业（巧克力、糖果）中用于食品连续切割作业的较为成熟的生产设备，目前市面上虽然有多种型号规格的设备，但主体结构均相同。以公司授权的发明专利“改进型食品横切装置”（ZL201510307455.2）为例，这类食品横切装置通常都包含皮带输送机构和切刀驱动机构，而切刀驱动机构从功能性上又被细分为切刀升降驱动机构和切刀摆动驱动机构。切刀升降驱动机构采用链轮和凸轮传递电机输出动力给连杆机构带动切刀上下活动，而切刀摆动驱动机构则采用关联设计，利用前面的链轮一并带动摆杆拉动切刀所在的固定座沿输送皮带来回运动，使得切刀切割食品的同时施加给食品一定的推力，带动食品在间歇的两个输送皮带之间连续输送。应该说整套横切装置的机构设计紧凑，且在实际运用中具有工作高效、运行可靠性和稳定性高的优点。

然而在长期的使用过程中，出于精益求精的改良目的，我们依旧发现上述食品横切装置存在如下问题：

1）切刀驱动机构整体都通过支架装配在输送皮带的上方，在长期的运行过程中由于零部件之间的磨损并受机构振动和重力影响，不可避免会有灰屑、杂物和机油落下，污染下方输送皮带上的食品。

2）切刀升降驱动机构和切刀摆动驱动机构采用联动设计，并由单一伺服电机作为动力驱动源，不仅机构复杂，维修不便，且一旦其中一套驱动机构出了问题需要维修或更换时，会直接牵连另一套机构随之一同拆卸或更换，大大提高了维修难度和企业生产成本支出。

发明内容

本发明目的是：针对背景技术中提到的现有食品横切装置存在的不足而提供一种采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，该装置能有效防止食品污染，并且切刀驱动机构装配和维修更加方便，工作可靠性更高。

本发明的技术方案是：一种采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，包括机架、设于机架上的皮带输送机构、设于皮带输送机构上方的切刀及驱动切刀动作的切刀驱动机构，所述皮带输送机构包括间隙连续布置的两组输送皮带；其特征在于所述切刀驱动机构为下置式切刀驱动机构，包括切刀升降引导机构、切刀升降驱动机构和切刀摆动驱动机构；

所述切刀升降引导机构包括引导立杆、固定引导立杆的立杆装配座和藉由开设的导孔与引导立杆配合的切刀装配座，切刀固定在切刀装配座上，而立杆装配座位于输送皮带下方；

所述切刀升降驱动机构包括设于输送皮带下方的升降用伺服电机减速机组和偏心轮机构；偏心轮机构包括偏心轮轴装配座、枢转设于偏心轮轴装配座上的偏心轮轴和固定在偏心轮轴上的偏心轮；升降用伺服电机减速机组的输出轴经由传动机构与偏心轮轴传动连接；切刀升降驱动机构还包括驱动臂机构，该机构包括纵向设置的驱动臂，驱动臂的上、下端均通过关节轴承分别与切刀装配座和偏心轮活动连接；

切刀摆动驱动机构包括设于输送皮带下方的摆动用伺服驱动装置和线性导轨，线性导轨沿输送皮带的输送方向设置，立杆装配座与机架之间藉由线性导轨相连；立杆装配座上固定或一体设有驱动连接板，所述摆动用伺服驱动装置的输出端与驱动连接板相连以驱动切刀升降引导机构沿线性导轨来回运动。

进一步的，本发明中所述摆动用伺服驱动装置为伺服电缸或伺服气缸。

更进一步的，具体装配时，本发明中所述伺服电缸包括摆动用伺服电机减速机组和丝杠机构，丝杠机构包括与摆动用伺服电机减速机组的输出轴相连的丝杆、与丝杆配合的螺母块和固定在机架上以枢转装配丝杆的丝杆支撑板，螺母块与驱动连接板固定或一体设计。

需要说明，本发明中无论是升降用伺服电机减速机组还是摆动用伺服电机减速机组，其伺服电机减速机组的构造相同，且均为现有技术，即由伺服电机和减速机共同构成，伺服电机的输出轴接入减速机的输入端，而减速机的输出轴就是整个机组的输出轴。

更为优选的，本发明中所述驱动连接板上一体设有与引导立杆配合的导向套。通过导向套使得驱动连接板与引导立杆之间形成关联，增加驱动连接板与整个切刀升降引导机构之间的受力点，从而提高整个切刀升降引导机构的受力均衡性，确保其来回运动的平稳性和可靠性。

进一步的，本发明中所述传动机构为齿轮传动机构，或者同步带传动机构，或者同步链轮传动机构。

更进一步的，本发明中所述升降用伺服电机减速机组的输出轴和偏心轮轴平行布置，所述传动机构优先采用齿轮传动机构以确保机构精简性，齿轮传动机构包括相互啮合的主、从动齿轮，其中主动齿轮固定在升降用伺服电机减速机组的输出轴上，而从动齿轮则固定在偏心轮轴上。

出于设计平衡性的考虑，优选的，本发明中所述引导立杆为两根，对称设置于输送皮带的两侧，相应的立杆装配座和线性导轨都是对称设置的两个。

同时优选的，本发明中所述偏心轮机构中的偏心轮为同轴固定的两个，而所述驱动臂机构为对应两个偏心轮设置的两套，两套驱动臂机构分别与对应的引导立杆装配。

为了进一步防止横切食品时输送皮带上的食品受到污染，本发明中在所述机架上固定有位于输送皮带上方的防护罩，该防护罩至少遮盖切刀装配座及其上的切刀。具体实施时，防护罩亦可遮盖两侧输送皮带的一部分，以便防止两侧输送皮带交接处的食品在横切过程中遭受污染。

同原先技术一样，本发明中所述两组输送皮带的间隙内设有固定在所述机架上的固定式托块，该固定式托块位于切刀下方；所述两组输送皮带的表面齐平，而所述固定式托块的顶部低于两侧输送皮带的表面1~2mm，或者与两侧输送皮带的表面齐平。固定式托块以取代原先的滚动辊，从而有效防止切刀与滚动辊接触变形的问题，大大提高了切刀切割稳定性和可靠性，保证物料的顺利切断。具体设置时将固定式托块适当降低高度可以提高相邻传动皮带间的传递流畅性。

需要说明，本案中的下置式切刀驱动机构是专门设计并命名的驱动机构，这套下置式切刀驱动机构并非指其各个组成构件均是置于输送皮带下方，而是相对于原本的驱动机构而言，其整体架构趋向于安置在输送皮带下方的形式。包含主要的动力源及其相关活动部件，例如升降用伺服电机减速机组及其偏心轮机构，以及摆动用伺服驱动装置和线性导轨都是置于输送皮带的下方。而与切刀直接关联的切刀升降引导机构中的引导立杆、切刀装配座以及切刀升降驱动机构中的驱动臂机构则不可避免具有位于输送皮带上方的部分，但我们也尽可能将它们安置在输送皮带侧部，以排除对于输送皮带上方食品的影响。

本发明工作原理如下：

同常规技术一样食品由皮带输送机构进行连续输送。本发明中的升降用伺服电机减速机组启动后，其输出轴通过传动机构带动偏心轮轴旋转，偏心轮则通过驱动臂机构带动切刀装配座沿引导立杆上下升降，从而使得切刀上下运动对食品进行切割。摆动用伺服驱动装置与升降用伺服电机减速机组是同时启动的，其输出端带动切刀升降引导机构沿线性导轨来回运动，使得切刀在上下切落动作的同时沿食品输送方向前后小幅摆动，将一侧输送皮带上的食品推带至另一侧的输送皮带上，完成预定的摆动切割动作。

行业内，在切刀切割食品的过程中由于食品是由皮带输送机构带动连续运动的，而食品在两个输送皮带的间隙处无法很好的衔接。所以切刀必须有一个横向的移动而且移动的速度最好和食品移动的速度一致，确保食品的行进匀速，从而才能最大限度保证切割后的食品外观整齐。故本发明在实际作业时，升降用伺服电机减速机组和摆动用伺服驱动装置（伺服电缸或者伺服气缸）的速度通过人工或PLC控制器预先调整达成一致，确保相互协调运作达成最佳的预定切割动作。

本发明的优点是：

1．本发明相比原有的食品横切装置，对于核心的切刀驱动机构做了大幅改进，采用下置式切刀驱动机构替换原有的顶置式切刀驱动机构，这套下置式切刀驱动机构的整体架构趋向于安置在输送皮带下方的形式，包含主要的动力源及其相关活动部件，如升降用伺服电机减速机组及其偏心轮机构，以及摆动用伺服驱动装置和线性导轨都是置于输送皮带的下方，这样设计有效的避免了在机构长期运行的过程中因零部件之间的磨损及振动和重力影响而导致的灰屑、杂物和机油落下污染下方输送皮带上的食品的情况发生，保证了食品生产的洁净性和安全性。

2. 本发明中与切刀直接关联的切刀升降引导机构中的引导立杆和切刀升降驱动机构中的驱动臂机构都被安置在输送皮带侧部，以排除对于输送皮带上方食品的影响，进一步防止输送皮带上的食品受到污染，从而有力的保证了食品生产的洁净性和安全性。

3. 本发明另一核心改进是重新设计了切刀摆动驱动机构，该机构取消了如现有设计中那样与切刀升降驱动机构之间繁复的联动结构设计，采用单独的摆动用伺服驱动装置，并配合线性导轨来驱动整个切刀升降引导机构带动切刀实现来回摆动运动，不仅简化了结构，易于装配和维修，且实际使用时，由于双方没有高精度的联动配合部件，一方的损坏不会导致另一方的更换，大大降低了维修难度和企业生产成本支出。

4. 本发明中立杆装配座与机架之间藉由线性导轨相连，线性导轨的引入提高了切刀升降引导机构及切刀来回运动的平稳性，并且能够极大的抑制机构运行噪音。

5. 本发明中切刀升降引导机构采用引导立杆与切刀装配座的配合确保切刀上下运动的稳定性和动作精度，而驱动臂机构中的驱动臂上、下端又均通过关节轴承分别与切刀装配座和偏心轮活动连接，关节轴承的设计引入消除了切刀升降驱动机构、偏心轮机构、驱动臂机构之间的相互干涉，

确保了切刀升降与摆动活动之间的平顺协调，给予机构运行足够的可靠性。

6. 本发明中在驱动连接板上一体设有与引导立杆配合的导向套。导向套的引入使得驱动连接板与引导立杆之间形成关联，增加了驱动连接板与整个切刀升降引导机构之间的受力点，从而提高整个切刀升降引导机构的受力均衡性，确保其来回运动的平稳性和可靠性。

7. 本发明相比原先的食品横切装置，整套结构更加精简，且在优化方案中所述引导立杆为两根，对称设置于输送皮带的两侧，相应的立杆装配座和线性导轨都是对称设置的两个，而所述偏心轮机构中的偏心轮为同轴固定的两个，而所述驱动臂机构为对应两个偏心轮设置的两套。这样设计增强了整体架构的平衡性和稳固性，提高了本发明装置运行的稳定性和可靠性。

8. 本发明在机架上进一步固定有位于输送皮带上方的防护罩，该防护罩至少遮盖切刀装配座及其上的切刀。防护罩的引入进一步有效防止两侧输送皮带交接处的食品在横切过程中遭受污染，提高了食品生产的洁净性和安全性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的右视图（省略皮带输送机构，以凸显主要的切刀升降引导机构和切刀升降驱动该机构）；

图3为图1中的切刀摆动驱动机构单独结构示意图。

其中：1、机架；2、皮带输送机构；3、切刀；4、输送皮带；5、引导立杆；6、立杆装配座；7、切刀装配座；8、升降用伺服电机减速机组；9、偏心轮轴装配座；10、偏心轮轴；11、偏心轮；12、驱动臂；13、关节轴承；14、线性导轨；15、驱动连接板；16、摆动用伺服电机减速机组；17、丝杆；18、螺母块；19、丝杆支撑板；20、导向套；21、主动齿轮；22、从动齿轮；23、防护罩；24、固定式托块。

具体实施方式

实施例：下面结合图1~图3所示，对本发明采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置的一种具体实施方式进行说明如下：

同现有技术一样，该食品横切装置由机架1、设于机架1上的皮带输送机构2、设于皮带输送机构2上方的切刀3及驱动切刀3动作的切刀驱动机构这四个部分构成。所述的皮带输送机构2如图1所示，其结构参考现有技术，具有间隙连续布置的两组输送皮带4（每组输送皮带2均由相应的电机经链轮机构和同步带轮驱动运转），本实施例对其不再详述。并且所述两组输送皮带4的间隙内设有固定在所述机架1上的固定式托块24，该固定式托块24位于切刀3下方，所述两组输送皮带4的表面齐平，而所述固定式托块24的顶部与两侧输送皮带4的表面齐平。

本实施例的核心改进在于：所述切刀驱动机构为专门设计的下置式切刀驱动机构，该机构由切刀升降引导机构、切刀升降驱动机构和切刀摆动驱动机构三套机构组成。

本实施例中所述切刀升降引导机构由两根引导立杆5、对应固定引导立杆5的立杆装配座6和藉由开设的导孔与引导立杆5配合的切刀装配座7共同构成。结合图2所示，所述两根引导立杆5对称设置于输送皮带4的两侧，相应的立杆装配座6也是两个，并且均位于输送皮带4下方，切刀3固定在切刀装配座7上。

本实施例中所述切刀升降驱动机构由设于输送皮带4下方的升降用伺服电机减速机组8、偏心轮机构和驱动臂机构共同构成。结合图1和图2所示，偏心轮机构由固定在机架1底部的偏心轮轴装配座9、枢转设于偏心轮轴装配座9上的偏心轮轴10和固定在偏心轮轴10上的两个偏心轮11共同构成；升降用伺服电机减速机组8的输出轴经由传动机构与偏心轮轴10传动连接。而本实施例中所述升降用伺服电机减速机组8的输出轴和偏心轮轴10平行布置，所述传动机构采用齿轮传动机构，其由相互啮合的主、从动齿轮21、22构成，其中主动齿轮21固定在升降用伺服电机减速机组8的输出轴上，而从动齿轮22则固定在偏心轮轴10上。

本实施例中所述驱动臂机构为对应两个偏心轮11设置的两套，具体如图2所示，每套驱动臂机构由纵向设置的驱动臂12和两个关节轴承13构成，驱动臂12的上、下端均通过关节轴承13分别与切刀装配座7和偏心轮11活动连接。

本实施例中切刀摆动驱动机构由设于输送皮带4下方的摆动用伺服驱动装置和线性导轨14共同组成。结合图1~3所示，本实施例中线性导轨14对应两个立杆装配座6也为对称设置的两个，每个线性导轨14均沿输送皮带4的输送方向设置，立杆装配座6与机架1之间即藉由线性导轨14相连。再具体如图2所示，立杆装配座6上固定设有驱动连接板15，所述摆动用伺服驱动装置的输出端与驱动连接板15相连以驱动切刀升降引导机构沿线性导轨14来回运动。

结合图1和图3所示，本实施例中所述摆动用伺服驱动装置为伺服电缸。

所述伺服电缸由摆动用伺服电机减速机组16和丝杠机构构成，丝杠机构包括与摆动用伺服电机减速机组16的输出轴相连的丝杆17、与丝杆17配合的螺母块18和固定在机架1上以枢转装配丝杆17的丝杆支撑板19，螺母块18与驱动连接板15固定。并且本实施例中所述驱动连接板15两侧一体设有与引导立杆5配合的导向套20。通过导向套20使得驱动连接板15与引导立杆5之间形成关联，增加驱动连接板15与整个切刀升降引导机构之间的受力点，从而提高整个切刀升降引导机构的受力均衡性，确保其来回运动的平稳性和可靠性。

如图1和图2所示，本实施例的所述机架1上固定有位于输送皮带4上方的防护罩23，该防护罩23遮盖切刀装配座7及其上的切刀3，以及两侧输送皮带4的一部分。以便防止两侧输送皮带4交接处的食品在横切过程中遭受污染。

需要说明，本实施例中无论是升降用伺服电机减速机组8还是摆动用伺服电机减速机组16，其伺服电机减速机组的构造相同，且均为现有技术，即由伺服电机和减速机共同构成，伺服电机的输出轴接入减速机的输入端，而减速机的输出轴就是整个机组的输出轴。

本发明工作原理如下：

同常规技术一样食品由皮带输送机构进行连续输送。本发明中的升降用伺服电机减速机组8启动后，其输出轴通过齿轮传动机构（主、从动齿轮21、22）带动偏心轮轴10旋转，偏心轮11则通过驱动臂机构带动切刀装配座7沿引导立杆5上下升降，从而使得切刀3上下运动对食品进行切割。摆动用伺服电机减速机组16与升降用伺服电机减速机组8是同时启动的，其输出端通过丝杠机构和驱动连接板15带动立杆装配座6，进而驱使整个切刀升降引导机构沿线性导轨14来回运动，使得切刀3在上下切落动作的同时沿食品输送方向前后小幅摆动，将一侧输送皮带4上的食品推带至另一侧的输送皮带4上，完成预定的摆动切割动作。

行业内，在切刀切割食品的过程中由于食品是由皮带输送机构带动连续运动的，而食品在两个输送皮带4的间隙处无法很好的衔接。所以切刀3必须有一个横向的移动而且移动的速度最好和食品移动的速度一致，确保食品的行进匀速，从而才能最大限度保证切割后的食品外观整齐。故本发明在实际作业时，升降用伺服电机减速机组8和摆动用伺服电机减速机组16的速度通过人工或PLC控制器预先调整达成一致，确保相互协调运作达成最佳的预定切割动作。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，包括机架（1）、设于机架（1）上的皮带输送机构（2）、设于皮带输送机构（2）上方的切刀（3）及驱动切刀（3）动作的切刀驱动机构，所述皮带输送机构（2）包括间隙连续布置的两组输送皮带（4）；其特征在于所述切刀驱动机构为下置式切刀驱动机构，包括切刀升降引导机构、切刀升降驱动机构和切刀摆动驱动机构；

所述切刀升降引导机构包括引导立杆（5）、固定引导立杆（5）的立杆装配座（6）和藉由开设的导孔与引导立杆（5）配合的切刀装配座（7），切刀（3）固定在切刀装配座（7）上，而立杆装配座（6）位于输送皮带（4）下方；

所述切刀升降驱动机构包括设于输送皮带（4）下方的升降用伺服电机减速机组（8）和偏心轮机构；偏心轮机构包括偏心轮轴装配座（9）、枢转设于偏心轮轴装配座（9）上的偏心轮轴（10）和固定在偏心轮轴（10）上的偏心轮（11）；升降用伺服电机减速机组（8）的输出轴经由传动机构与偏心轮轴（10）传动连接；切刀升降驱动机构还包括驱动臂机构，该机构包括纵向设置的驱动臂（12），驱动臂（12）的上、下端均通过关节轴承（13）分别与切刀装配座（7）和偏心轮（11）活动连接；

切刀摆动驱动机构包括设于输送皮带（4）下方的摆动用伺服驱动装置和线性导轨（14），线性导轨（14）沿输送皮带（4）的输送方向设置，立杆装配座（6）与机架（1）之间藉由线性导轨（14）相连；立杆装配座（6）上固定或一体设有驱动连接板（15），所述摆动用伺服驱动装置与升降用伺服电机减速机组同时启动，该摆动用伺服驱动装置的输出端与驱动连接板（15）相连以驱动切刀升降引导机构沿线性导轨（14）来回运动，使得切刀（3）在上下切落动作的同时沿食品输送方向前后小幅摆动，将一侧输送皮带（4）上的食品推带至另一侧的输送皮带（4）上，完成预定的摆动切割动作；

并且所述两组输送皮带（4）的间隙内设有固定在所述机架（1）上的固定式托块（24），该固定式托块（24）位于切刀（3）下方；所述两组输送皮带（4）的表面齐平，而所述固定式托块（24）的顶部低于两侧输送皮带（4）的表面1~2mm，或者与两侧输送皮带（4）的表面齐平。

2.根据权利要求1所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述摆动用伺服驱动装置为伺服电缸或伺服气缸。

3.根据权利要求2所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述伺服电缸包括摆动用伺服电机减速机组（16）和丝杠机构，丝杠机构包括与摆动用伺服电机减速机组（16）的输出轴相连的丝杆（17）、与丝杆（17）配合的螺母块（18）和固定在机架（1）上以枢转装配丝杆（17）的丝杆支撑板（19），螺母块（18）与驱动连接板（15）固定或一体设计。

4.根据权利要求3所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述驱动连接板（15）上一体设有与引导立杆（5）配合的导向套（20）。

5.根据权利要求1所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述传动机构为齿轮传动机构，或者同步带传动机构，或者同步链轮传动机构。

6.根据权利要求5所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述升降用伺服电机减速机组（8）的输出轴和偏心轮轴（10）平行布置，所述齿轮传动机构包括相互啮合的主、从动齿轮（21、22），其中主动齿轮（21）固定在升降用伺服电机减速机组（8）的输出轴上，而从动齿轮（22）则固定在偏心轮轴（10）上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述引导立杆（5）为两根，对称设置于输送皮带（4）的两侧，相应的立杆装配座（6）和线性导轨（14）都是对称设置的两个。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述偏心轮机构中的偏心轮（11）为同轴固定的两个，而所述驱动臂机构为对应两个偏心轮（11）设置的两套。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的采用下置式切刀驱动机构的食品横切装置，其特征在于所述机架（1）上固定有位于输送皮带（4）上方的防护罩（23），该防护罩（23）至少遮盖切刀装配座（7）及其上的切刀（3）。