УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ НОЖА РЫБОРАЗДЕЛОЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2012 года по МПК A22C25/14 

Изобретение относится к рыбной промышленности и может быть применено в технологических процессах, реализуемых с применением рыборазделочных машин. Разделка рыбы представляет собой процесс определенного взаимодействия рабочего органа (например, ножа) с объектом обработки, т.е. с рыбой. При этом взаимодействие рабочего органа с рыбой осуществляется по одному из двух вариантов: 1) когда нож занимает в пространстве фиксированное положение, а рыба подается в положение для взаимодействия с ножом; 2) когда рыба занимает предварительно ориентированное положение, а нож перемещается в положение сопряжения с рыбой. В практике рыборазделки более широкое применение находит второй вариант взаимодействия рабочего органа с рыбой.

Известны, например, кинематические схемы ряда механизмов настройки рабочих органов рыборазделочных машин, используемых при разделке рыб различных видов (Пазенко В.Т. Механизмы настройки рабочих органов рыборазделочных машин. - М.: Пищ. пром-сть, 1966).

Основным недостатком данных систем настройки рабочих органов является усложненность схем их обмеряющих и настраивающих (исполнительных) механизмов, содержащих большое число подвижных звеньев (движущихся масс) и кинематических пар. Это снижает точность настройки рабочих органов, ограничивает скорости движения звеньев, уменьшает частоту повторения рабочих циклов и производительность рыборазделочных машин.

Известно также устройство для автоматической настройки ножа на линию резания, применяемое в машине проекта 407 для разделки сельди, в котором используется косвенный метод измерения - зависимость между длиной головы и толщиной рыбы в районе линии резания (Романов А.А. Основные направления создания и совершенствования рыборазделочных машин. Обзорная информация. Серия 4. Технологическое оборудование рыбной промышленности, выпуск 2. - М.: 1974. - С.56 - прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.

Прототип содержит обмеряющий механизм в виде укрепленного на оси одноплечего рычага - скользящей планки для измерения толщины рыбы, движущейся в кассетах транспортера, передающий механизм в виде рычага с роликом, укрепленного на оси обмеряющего рычага, исполнительный механизм в виде поворотного кронштейна с корпусом для ножевого вала и паза для взаимодействия с роликом рычага передающего механизма и привод.

Основным недостатком прототипа является невысокая точность настройки ножа на линию резания и потери пищевого рыбного сырья. При работе прототипа не обеспечивается перпендикулярного положения ножевого диска относительно хребтовой кости обрабатываемой рыбы. При настройке ножа на линию резания он совершает движение по дугообразной траектории, кривизна которой зависит от длины поворотного кронштейна. Такое положение плоскости резания приводит к потере пищевого рыбного сырья, поскольку вместе с головами рыб в отходы идет часть пищевого сырья. Потери сырья растут с увеличением размеров обрабатываемой рыбы. Прототип не отличается компактностью, наличие поворотного кронштейна увеличивает его габариты.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности настройки рабочего органа - ножа рыборазделочной машины, уменьшение потерь пищевого рыбного сырья и повышение производительности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины, содержащем обмеряющий механизм для измерения толщины рыбы, передающий механизм, исполнительный механизм с рабочим органом-ножом, укрепленным на ножевом валу, кинематически связанным с валом привода, передающий механизм выполнен в виде двуплечего рычага, последний одним из плеч укреплен на обмеряющем механизме, на конце второго плеча укреплен плоский толкатель для взаимодействия с ножевым валом, выполненный в виде прямоугольного треугольника, расположенного в плоскости поступательного движения ножевого вала, при этом одна из сторон треугольника - гипотенуза - является рабочим профилем толкателя, кинематическая связь ножевого вала с валом привода содержит укрепленное на ножевом валу зубчатое колесо, сопряженное с длиннозубым зубчатым колесом, смонтированным на валу привода.

Ножевой вал смонтирован в прямолинейных направляющих с возможностью вращательного и поступательного движения и снабжен силовым упругим элементом.

Толкатель для взаимодействия с ножевым валом укреплен на плече рычага передающего механизма жестко, неразъемно.

Ножевой вал снабжен роликом для взаимодействия с рабочим профилем толкателя.

Выполнение передающего механизма в виде двуплечего рычага, одним из плеч укрепленного на обмеряющем механизме и снабженного укрепленным на конце второго плеча плоским толкателем для взаимодействия с ножевым валом, уменьшает число подвижных звеньев и кинематических пар в кинематической цепи обмеряющего и исполнительного механизмов. Это снижает энергозатраты на процесс настройки рабочего органа, повышает точность настройки и соответственно снижает потери пищевого рыбного сырья. Выполнение толкателя в виде прямоугольного треугольника, расположенного в плоскости движения ножевого вала, гипотенуза которого является его рабочим профилем, взаимодействующим с роликом ножевого вала, обеспечивает прямолинейное движение ножевого вала с рабочим органом в интервалах прямого и обратного ходов вала. В любом текущем положении ножевого вала плоскость ножа перпендикулярна хребтовой кости обрабатываемой рыбы. В результате заметно снижаются потери сырья на операции отрезания голов обрабатываемых рыб. Выполнение кинематической связи ножевого вала с валом привода посредством зубчатого колеса, укрепленного на ножевом валу и сопряженного с длиннозубым зубчатым колесом, укрепленным на валу привода, является наиболее простым решением, при котором обеспечивается необходимое сложное движение ножевого вала: вращательное, генерируемое валом привода и возвратно-поступательное, генерируемое взаимодействием толкателя с роликом ножевого вала.

Ножевой вал, совершающий вращательное и поступательное движения, смонтирован в прямолинейных направляющих, занимающих фиксированное положение, при этом он снабжен силовым упругим элементом в виде пружины растяжения, один конец которой укреплен на прямолинейной направляющей, другой - подвижно сопряжен с ножевым валом. При работе устройства силовой упругий элемент обеспечивает обратный ход ножевого вала - возвращение ножевого вала в начальное положение.

Жесткое, но разъемное крепление толкателя на плече рычага передающего механизма позволяет оперативно вести переналадку устройства на обработку рыб других видов.

Ролик ножевого вала содержит шарик (тело качения) и удерживающую обойму для постоянного взаимодействия шарика с концом ножевого вала. Такая компоновка ролика на ножевом валу обеспечивает его надежное взаимодействие с рабочим профилем толкателя.

Заявляемое устройство отличается от прототипа конструктивными элементами, связью между элементами, формой выполнения взаимного расположения элементов. Эти отличия способствуют повышению точности работы устройства при настройке рабочего органа рыборазделочной машины, сводят к минимуму потери пищевого сырья на операции отрезания голов у обрабатываемых рыб, способствуют повышению производительности.

Предлагаемое устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины поясняется чертежами, на фиг.1 представлена кинематическая схема устройства, на фиг.2 - отдельные элементы устройства.

Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины содержит обмеряющий механизм 1, передающий механизм 2, исполнительный механизм 3 и привод 4.

Обмеряющий механизм 1 включает вертикально расположенный толкатель 5, щуп 6 и силовой упругий элемент 7. Толкатель 5 установлен в неподвижных направляющих 8, силовой упругий элемент 7 выполнен в виде пружины растяжения, один конец которой закреплен на толкателе, другой - на направляющей 8. На толкателе 5 укреплен пластинчатый ограничитель 9 с продольным пазом 10 для фиксирования толкателя в заданном нижнем положении, при котором щуп 6 отстоит от поверхности дна кассеты транспортера на расстоянии, равном толщине рыбы минимальной длины. Фиксированное положение ограничителя 9 на толкателе обеспечивается посредством пальца с резьбовым концом, сопрягаемого с пазом 10 в теле ограничителя и с резьбовым отверстием в толкателе. При отсутствии рыбы под щупом 6 либо при нахождении под щупом рыбы минимальной длины пружина 7 поджимает ограничитель 9 к неподвижной направляющей 8, при этом толкатель 5 оказывается в нижнем положении.

Передающий механизм 2 включает двуплечий рычаг 11 и плоский толкатель 12. Рычаг 11 одним из плеч укреплен на толкателе 5 обмеряющего механизма 1, плоский толкатель 12 укреплен на конце другого плеча рычага 11.

Исполнительный механизм 3 включает ведущее звено, которым является плоский толкатель 12 передающего механизма 2 и смонтированный в неподвижных прямолинейных направляющих 13 ножевой вал 14 с укрепленным на нем рабочим органом - ножом 15.

Сопряжение ножевого вала 14 с направляющими 13 содержит радиальные подшипники, внутренние обоймы которых зафиксированы на ножевом валу, а наружные подвижно сопряжены с внутренней поверхностью пустотелых направляющих 13. Ножевой вал снабжен силовым упругим элементом 16, выполненным в виде пружины сжатия, один конец которой укреплен на неподвижной направляющей 13, другой подвижно сопряжен с боковиной внутренней обоймы соответствующего подшипника. Ножевой вал 14 сопряжен с рабочим профилем плоского толкателя 12 посредством ролика 17, смонтированного на конце вала. Компоновка ролика 17 содержит тело качения - шарик 18 и удерживающую его кольцевую обойму 19. Толкатель 12 выполнен в виде прямоугольного треугольника, расположенного в плоскости поступательного движения ножевого вала, при этом гипотенуза треугольника является рабочим профилем толкателя. По длине рабочего профиля в теле толкателя выполнена канавка 20 для сопряжения с роликом 17 ножевого вала 14. Ножевой вал 14 кинематически связан с валом привода 4, кинематическая связь валов включает укрепленное на ножевом валу зубчатое колесо 21, которое сопряжено с длиннозубым зубчатым колесом 22, смонтированным на валу привода. Жесткое, но разъемное крепление толкателя 12 на плече рычага 11 передающего механизма 2 обеспечивается следующим исполнением сопрягаемых конструктивных элементов: 1) в теле толкателя 12 выполнено сквозное фигурное отверстие 23; 2) конец рычага 11 в поперечном сечении соответствует форме и размерам отверстия 23, при этом на конце рычага выполнена резьба для гайки и контргайки.

Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины работает следующим образом.

Предварительно устанавливают пластинчатый ограничитель 9 в положение, при котором расстояние между щупом 6 и поверхностью дна кассеты будет равным толщине рыбы минимальной длины. Рыба укладывается в кассеты транспортера с упором в планку так, чтобы ее приголовок при обмере оказался под щупом. При работе привода 4 ножевой вал 14 обеспечивает вращение дискового ножа 15 с частотой, близкой n=10 с^-1 (600 об/мин).

При обработке рыбы минимальной длины вращающийся дисковый нож не совершает поступательного движения, поскольку он предварительно установлен на линию реза рыбы такой длины, а щуп 6 при этом не взаимодействует с рыбой. В результате, отрезанию головы рыбы минимальной длины не предшествует поступательное движение ножа.

При обработке рыбы, длина которой больше минимальной, щуп 6 взаимодействует с рыбой по всей его длине, при этом вал 14 с ножом 15 совершает поступательное движение и в момент окончания взаимодействия щупа с рыбой нож оказывается на линии отрезания головы данного экземпляра рыбы. По окончании реза взаимодействие ножа с рыбой прекращается, пружина 7 возвращает толкатель 5 в крайнее нижнее положение, при этом двуплечий рычаг 11 с закрепленным на нем толкателем 12 также совершает поступательное (опускное) движение и пружина 16 возвращает ножевой вал с ножом, взаимодействующий с рабочим профилем толкателя 12, в начальное положение.

В процессе отрезания головы рыбы положение ножа на линии резания обеспечивается влиянием на его боковые поверхности усилий от массы обрабатываемой рыбы, занимающей фиксированное положение в кассете транспортера. По окончания реза действие этих сил прекращается, и сила пружины 7 становится достаточной для возвращения толкателя 5 в нижнее положение.

Поступательное движение ножевого вала 14 при прямом и обратном ходах осуществляется следующим образом. При прямом (рабочем) ходе, т.е. при взаимодействии щупа 6 с рыбой, толкатели 5 и 12 совершают подъемное движение, при этом рабочий профиль толкателя 12 посредством взаимодействия его канавки 20 с роликом 17 генерируют поступательное движение ножевого вала 14 с укрепленными на нем подшипниками, наружные обоймы которых подвижно сопряжены с внутренними поверхностями пустотелых направляющих 13. При обратном (холостом) ходе, т.е. при отсутствии рыбы под щупом 6, толкатели 5 и 12 совершают опускное движение, при этом пружина 16 генерирует поступательное движение ножевого вала 14 в неподвижных направляющих 13, и в нижнем крайнем положении толкателя 12 ролик 17 фиксирует ножевой вал в положении «конец холостого» или «начало рабочего» ходов ножевого вала.

Кинематическая связь ножевого вала 14 с валом привода осуществляется следующим образом. При работе устройства зубчатое колесо 21 совершает вместе с ножевым валом сложное движение: вращательное с постоянной скоростью ω_н.в, и поступательное при прямом и обратном ходах вала 14. Длиннозубое колесо 22, с которым сопряжено колесо 21, занимает фиксирующее положение на валу привода. Диаметры колес соответствуют зависимости

где d - диаметр делительной окружности колеса 21;

D - диаметр делительной окружности длиннозубого колеса 22;

ω - угловая скорость колеса 22;

ω_н.в. - угловая скорость ножевого вала.

Поскольку угловая скорость ножа определяется технологическими требованиями процесса резания (чистота реза, энергозатраты на процесс), запишем

Здесь i - передаточное число сопрягаемых колес 21 и 22, i=d/D=const. Следовательно, при заданной (требуемой) скорости ножевого вала, варьируя диаметры колес, либо, изменяя угловую скорость колеса 22, можно обеспечить необходимую частоту вращения ножевого вала.

В предлагаемом устройстве реализуется косвенный метод измерения, в соответствии с которым длину головы рыбы определяют по толщине рыбы в месте ее приголовка. Метод базируется на постоянстве отношений между отдельными частями тела рыб одного вида. В соответствии с этим обмер рыбы ведут по толщине рыбы, а нож настраивают на линию резания по длине головы. Численно эти параметры не являются равными, но их отношения для рыб одного вида оказываются постоянными. Так, например, для сельди североатлантической свежей имеем

где α - биологический коэффициент;

Н - толщина рыбы в месте приголовка;

l_г - длина головы рыбы.

В предлагаемом устройстве преобразование значения толщины рыбы, полученного в результате ее обмера, в соответствующее значение длины головы обеспечивается передающим и исполнительным механизмами. Линейный ход ножевого вала 14 не равен линейному ходу толкателя 5. Из зависимости (1) следует, что ход ножевого вала с рабочим органом должен быть равен . Если принять толщину тела рыбы равной 3,8 см, то ход ножевого вала должен составлять l_г=3,8:0,52=7,3 см.

При подаче под щуп 6 рыбы, длина которой больше минимальной, толкатели 5 и 12 совершают подъемное движение на величину S_т, равную ходу каждого из толкателей, при этом ход ножевого вала будет равен длине головы 4 обмеряемого экземпляра рыбы. Выполнение этого условия является результатом того, что тангенс угла β наклона рабочего профиля в толкателе 12 численно равен биологическому коэффициенту α для рыб обрабатываемого вида. Имеем . Следовательно, угол β наклона рабочего профиля в толкателе 12 должен быть β=arctg α.

Зная значение биологического коэффициента α, можно оперативно выполнить переналадку предлагаемого устройства на обработку рыб других видов. Переналадка предполагает наличие (набор) толкателей 12, рабочие профили которых выполнены для различных значений коэффициентов α, т.е. для рыб различных видов.

Применение предлагаемого устройства в рыбообработке обеспечит повышение точности настройки ножей рыборазделочных машин, уменьшит потери пищевого рыбного сырья, повысит производительность машин. Устройство применимо для обработки рыб различных видов.

Устройство относится к рыбной промышленности и может быть применено в составе рыборазделочных машин. Устройство содержит обмеряющий механизм для измерения толщины рыбы, передающий механизм, исполнительный механизм с рабочим органом-ножом, укрепленным на ножевом валу, кинематически связанным с валом привода. Передающий механизм выполнен в виде двуплечего рычага, последний одним из плеч укреплен на обмеряющем механизме. На конце второго плеча укреплен плоский толкатель для взаимодействия с ножевым валом, выполненный в виде прямоугольного треугольника, расположенного в плоскости поступательного движения ножевого вала. Одна из сторон треугольника - гипотенуза - является рабочим профилем толкателя, кинематическая связь ножевого вала с валом привода содержит укрепленное на ножевом валу зубчатое колесо, сопряженное с длиннозубым зубчатым колесом, смонтированным на валу привода. Изобретение обеспечивает высокую точность настройки ножа на линию резания. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины, содержащее обмеряющий механизм для измерения толщины рыбы, передающий механизм, исполнительный механизм с рабочим органом-ножом, укрепленным на ножевом валу, кинематически связанным с валом привода, отличающееся тем, что передающий механизм выполнен в виде двуплечего рычага, последний одним из плеч укреплен на обмеряющем механизме, на конце второго плеча укреплен плоский толкатель для взаимодействия с ножевым валом, выполненный в виде прямоугольного треугольника, расположенного в плоскости поступательного движения ножевого вала, при этом одна из сторон треугольника - гипотенуза является рабочим профилем толкателя, кинематическая связь ножевого вала с валом привода содержит укрепленное на ножевом валу зубчатое колесо, сопряженное с длиннозубым зубчатым колесом, смонтированным на валу привода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ножевой вал смонтирован в прямолинейных направляющих с возможностью вращательного и поступательного движения и снабжен силовым упругим элементом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толкатель для взаимодействия с ножевым валом укреплен на плече рычага передающего механизма жестко, но разъемно.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что ножевой вал снабжен роликом для взаимодействия с рабочим профилем толкателя.