摘要：针对现有切片设备通用性差、使用成本高的现状，提出设计一种包括送料机构、数据采集机构、切片机构、出料机构、环状输送带和控制系统的万能自动切片机，可对任意食材进行不间断的切片操作，使生产连续、加工通用，可大大提高食品加工的效率和质量。
关键词：切片；送料；出料；输送
随着物质生活水平的大幅提高，人们对食品产业提出更高要求，越来越多食品加工设备的出现为食品产业的快速发展和产业升级换代提供了必要帮助。切片工序是食品加工最重要的工序，切片速度及均匀性需要靠切片工人的经验来控制，不小心还可能切到手指发生安全事故。然而现有食品切片加工设备仅仅只提供切片功能，没有送料、出料、输送等相关功能，功能相对比较单一。同时，现有的切片设备往往只能对单一类型的食材进行切片，无法针对所有食材进行切片，因此，切片设备通用性差、使用成本高。针对上述问题，有必要研发一种通用性强、可对任意食材进行切片的万能自动切片机来提高食品切片效率和质量，将切片工人从繁重的工作中解放出来。
1 设计方案
如图1所示，万能自动切片机包括切片机构1、数据采集机构2、出料机构3、环状输送带4、送料机构5、控制系统，环状输送带4沿环线均匀设置多个砧板401，均匀分布的砧板401形成多个工位，环状输送带4通过驱动机构间歇式脉冲转动，每次转动一个工位，环状输送带4顺次穿过送料机构5、数据采集机构2、切片机构1和出料机构3。切片支撑座设置在切片机构1的正下方，对环状输送带4上的砧板401形成支撑，可进行切片操作。
1.切片机构；2.数据采集机构；3.出料机构；4.环状输送带；5.送料机构；
202.摄像头；301.接料电机；302.接料盘；303.接料臂；401.砧板
图1 万能自动切片机结构示意图
切片机构1包括横跨环状输送带两侧的第一门形支架以及设置在第一门形支架上的切刀组件和压料组件，切片机构如图2所示。切刀组件包括刀片固定板、刀片和刀片驱动气缸，刀片驱动气缸固定安装在第一门形支架门框的中部，切刀组件结构如图3和图4所示。压料组件包括压料板和压料驱动气缸，多个压料驱动气缸对称地设置在刀片驱动气缸四周的第一门形支架上。刀片固定板上设有与压料驱动气缸的活塞对应的活塞过孔，刀片驱动气缸和压料驱动气缸均通过控制系统控制启动和行程大小。食材通过输送机构运送至切刀组件正下方的砧板上，通过控制系统启动切片程序，压料驱动气缸带动压料板下行，压料板与待切片食材紧密接触，对其进行定位，之后通过刀片驱动气缸104带动刀片103下行对食材切片，当切片完成后，通过控制系统控制刀片驱动气缸104和压料驱动气缸107同时以相同速度回缩，被切后的食材随压料板106一起离开砧板，这时通过控制系统控制压料驱动气缸107停止回缩，刀片驱动气缸104继续回缩，刀片103脱离被切后的食材，掉下的切片通过出料机构带走实现出料，然后按上述步骤实现循环切片。
1.切片机构；101.第一门形支架；102.刀片固定板；104.刀片驱动气缸；106.压料板；107.压料驱动气缸；110.切片支撑座；401.砧板
图2 切片机构结构示意图
102.刀片固定板；103.刀片；104.刀片驱动气缸
图3 切刀组件结构示意图
102.刀片固定板；103.刀片；109.活塞过孔
图4 切刀组件仰视图
数据采集机构2用于采集该工位的砧板上食材的尺寸信息，并将食材的尺寸信息传递给控制系统，控制系统根据接收到的食材尺寸信息控制切片机构对食材进行切片以及出料机构对切片好的食材下料。数据采集机构2包括动态扫瞄仪201和摄像头202，动态扫瞄仪和摄像头采集信号传递给处理器，处理器通过电磁阀分别控制刀片驱动气缸和压料驱动气缸动作。如图5所示，动态扫瞄仪201固定在位于切片机构1前一个工位的第三门形支架203上，使其位于环状输送带4的上方，摄像头202设置于第一门形支架的入口处（见图1），利于处理器对信息的接收和及时，给出准确的调节信息和控制程序。
2.数据采集机构；4.环状输送带；201.动态扫瞄仪；203. 第三门形支架；401.砧板
图5 数据采集机构示意图
如图6所示，送料机构5包括来料输送带501、第二门形支架502以及设置在第二门形支架502上的进料口503，来料输送带501设置于进料口503的上方，方便对进料口放料。为提高切片机对不同规格食材的适应性，进料口503设置为长度可调。具体实施方法为：在进料口503侧边上设置调节门，调节门包括设置在第二门形支架502上的滑道504和可在滑道上自由滑动的门板505，门板上还设有能将门板和滑道相对固定的调节螺栓506，通过拧动调节螺栓可将门板505与滑动相对固定或者松开，以适应食材的宽度，保证对任意食材的通过性和适应性。
4.环状输送带；401.砧板；5.送料机构；501.来料输送带；502.第二门形支架；503.进料口；504.滑道；505.门板；506.调节螺栓
图6 送料机构结构示意图
2 自动切片步骤
1) 送料：通过送料机构将食材置于相应工位的砧板上。
2) 数据采集：通过动态扫瞄仪对移动食材进行动态扫瞄，处理器经过计算得到食材的尺寸，并生成对电磁阀的调节信息和切刀组件及压料组件控制程序。
3) 切片：通过摄像头对移动食材的实时监控，当有食材的砧板到达切片工位时，处理器发出指令，压料组件、切刀组件先后或同时完成压料及切片操作，之后压料组件和切刀组件同时退回带动切片离开砧板。
4) 卸料：压料组件停止工作，切刀组件继续上行，切片在重力作用下离开切刀掉落于接料盘上。
5) 出料：在卸料前启动接料电机，接料电机通过接料手臂带动接料盘移动到切片的下方，卸料后，通过手臂带动接料盘移出第一门形支架，完成一次完整的进料、切片和出料动作，之后环状输送带每次旋转一个工位，按照上述步骤2至步骤5循环切片。
3 结语
万能自动切片机通过送料机构、切片机构、出料机构和环状输送带的组合运用，可对任意食材进行不间断的切片操作，使生产连续、加工通用，可大幅提高食品切片加工的效率和品质，并有利于降低工人的劳动强度。
