APP下载

全自动削面机的设计

2017-10-16徐兴宇王宏立姚利辉刘勇飞章贞华刘宏栋

科技创新与应用 2017年29期
关键词:全自动设计

徐兴宇++王宏立++姚利辉++刘勇飞++章贞华++刘宏栋

摘 要:针对传统人工刀削面制作过程中,面条薄厚不均、削面速度慢、效率低、工作强度大等问题,设计了一种智能控制的自动削面机,用机械代替手工削面。该机由机架、托面板、摆臂机构、左右平移机构、垂直移动机构、电气控制系统等组成,具有面片薄厚均匀、削面速度快、效率高等特点,利于降低人工成本,实现削面加工的机械化。

关键词:削面机;全自动;设计;PLC

中图分类号:TH122 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2017)29-0028-03

刀削面是我国传统的面食品种,为“中国五大面食”之一,因其具有风味独特、内虚外筋、柔软光滑、易于消化等特点,深受广大群众欢迎,成为我国西北、东北、华北地区的传统风味美食。刀削面好吃,可做起来并不容易。传统的刀削面大多由人工制作,削面速度慢,效率低,工作强度大,手艺难于掌握。若削面者技术不佳,则切削出来的面条形状各异,薄厚不一,影响面条的口感。经营刀削面的人力成本高,难以形成规模化经营。

本项目设计、制造一种智能控制的自动削面机,用机械代替手工削面,按预先编制的程序完成标准化的削面工作,面片宽窄、薄厚可调,削面速度快、效率高,工作过程稳定,降低了管理成本。项目的研发与应用可有效地减轻削面工人的工作强度,拥有自动削面机,省时、省力、省心,具有重要的实际应用意义。

1 自动削面机的总体设计

自动削面机总体结构如图1所示,由左右平移机构1、垂直移动机构2、摆臂机构3、托面板4、PLC电气控制系统5、机架6等组成。

考虑机器实际应用大小的限制,全自动削面机上所完成的运动由步进电机和雨刷电机驱动。托面板安装在垂直移动机构上,用于支承面团;摆臂机构用于实现削面时削面刀片的圆弧摆臂运动;垂直移动机构用于实现托面板的垂直移动;左右平移机构用于实现托面板的水平移动;削面刀片的运动、托面板的运动均由PLC系统控制。

2 机械部分设计

2.1 机架

机架是削面机的支承骨架,由40×40×4mm角钢焊接而成。机架侧面总体形状为L形,下部为底座,上部为机身。削面机其他组成部分安装在机架上。

2.2 摆臂机构

摆臂机构如图2所示,由触发器1、限位开关2、大臂杆3、前臂杆4、削面刀片5、涡轮蜗杆减速器6和雨刷电机7组成。大臂杆固定在削面机的机架上部,大臂杆前端铰接前臂杆,前臂杆前端固定有削面刀片。雨刷电机和涡轮蜗杆减速器固定在大臂杆前端下部,限位开关固定在大臂杆前端上部。雨刷电机的旋转运动经过涡轮蜗杆减速器,驱动前臂杆做往复圆弧摆臂运动,由削面刀片完成削面动作。前臂杆上摆到最大角度,触发器触发限位开关,左右平移机构带动托面板做横向水平移动。

2.3 左右平移机构

左右平移机构用于实现托面板及其上面团的左右水平移动。其结构如图3所示,由水平直线导轨1、水平丝杠2、水平限位开关3、平移底板4、滑块5、螺母6、步进电机7、触发器8组成。水平直线导轨和步进电机固定在机架上,水平限位开关固定在直线导轨上。步进电机轴上固联水平丝杠,两者同轴。平移底板上固定有滑块、螺母和触发器。水平丝杠和螺母形成配合副,水平丝杠转动,螺母可沿着丝杠轴向移动。滑块与水平直线导轨形成配合副,滑块在直线导轨上左右水平移动。工作时,步进电机驱动水平丝杠旋转,螺母在丝杠轴向水平移动。螺母带动底板及其上滑块沿着直线导轨水平移动,完成托面板的左右间歇平移。平移底板左右移动的极限位置由两个限位开关控制。

2.4 垂直移动机构

垂直移动机构用于实现托面板及其上面团的上下竖直移动。其结构如图4所示,由垂直限位开关1、垂直导轨2、垂直丝杠3、步进电机4、螺母5、触发器6、滑块7、垂直底板8组成。垂直底板上固定有滑块、螺母和触发器。螺母和垂直丝杠形成配合副,丝杠转动,螺母沿着丝杠轴向竖直移动。垂直导轨与滑块形成配合副,滑块可沿着导轨上下垂直移动。垂直导轨和步进电机固定在左右平移机构的平移底板上,垂直限位开关固定在垂直导轨上。步进电机轴上固定联接垂直丝杠,两者同轴。工作时,步进电机驱动丝杠旋转,螺母在丝杠轴向竖直移动。螺母带动垂直底板及其上滑块沿导轨垂直移动,固定在垂直底板上的托面板做垂直升降移动。垂直底板上下移动的极限位置由两个限位开关控制。

3 电气控制系统设计

全自动削面机电气控制系统由24V电源、三菱FX2N可编程控制器(PLC)、步进电机驱动器、继电器、步进电机、雨刷电机等组成,控制系统联接如图5所示。

PLC的I/O分配表编制如下:

输入口X:

X00:启动摆臂 X01:急停 X02:右移手动

X03:左移手动 X04:上移手动 X05:下移手动

X06:右移限位 X07:左移限位 X10:上移限位

X11:下移限位 X12:自動 X13:回参

X14:手动 X15:行程开关(摆臂) X16:停止

输出口Y:

Y00:接步进电机驱动器脉冲端口DIR+

Y01:接步进电机方向端口PUL+端口

Y02:接步进电机驱动器脉冲端口DIR+

Y03:接步进电机方向端口PUL+端口

Y04:接继电器(控制摆动电机)

4 工作过程

图6为设计的全自动削面机实物图。待切面团放在托面板上后,先要利用垂直移动机构调整托面板的高低位置,使面团与削面刀片垂直接近,保持合适距离,然后进行自动削面工作。

摆臂机构的雨刷电机通电工作,通过涡轮蜗杆减速器降速,驱动前臂杆做圆弧摆臂运动,带动其前端削面刀片完成一次往复削面动作。前臂杆摆回到最上端位置时,触发器触发限位开关,PLC程序控制左右平移机构工作;左右平移机构的步进电机带动水平丝杠旋转,丝杠上螺母沿着丝杠轴向水平移动,螺母带动平移底板、滑块沿着水平导轨移动。平移底板上固定有垂直移动机构及托面板,因此带动托面板及其上面团完成一次间歇的水平左右移动,面团待切部位移到切面刀下部。然后PLC系统控制摆臂机构完成一次削面动作。摆臂削面动作和左右平移动作交替循环进行;当完成面团的一层切削后,触发器触发水平限位开关,垂直移动机构工作。步进电机驱动垂直丝杠旋转,螺母沿着垂直丝杠上下移动。螺母带动垂直底板、滑块沿垂直导轨上下移动。垂直底板上固定的托面板垂直升降,削面刀片可切入面团要求的深度。然后摆臂机构和左右平移机构交替动作,完成下一层面团的切削。

5 结束语

全自动削面机经实际使用,效果良好。该机可代替传统人工削面,降低厨房的成本支出。具有结构简单、体积小巧、调整灵活、操作方便、工作效率高、健康卫生的优点,促进了厨房标准化和机械化的实现。

参考文献:

[1]程建建,祝志芳,唐幕全.智能刀削面机的设计[J].科技创新与应用,2014,24:16.

[2]闫小龙,崔娟.快速削面机的设计研究[J].食品工业,2015,36(8):213-216.

[3]刘松年.刀削面机器人[P].中国专利:ZL201120316534.7,2012-06-06.

[4]张志刚.一种刀削面机器人[P].中国专利:ZL201420440825.0,2014-12-17.

[5]刘江峰.全自动仿生刀削面机[P].中国专利:ZL201220219476.0,201

3-02-13.

[6]韩金明.盘式刀削面机[P].中国专利:ZL200520008264.8,2006-08-09.endprint

猜你喜欢

全自动设计
全自动单剂量分包机应用于中心摆药的效果评价
BUBA台灯设计
全自动洗衣机
有种设计叫而专
匠心独运的场地设计画上完美句点
早起全自动处理器
麦基嘉C8A型全自动扭锁的优缺点及其改进方向
设计之味