本發(fā)明創(chuàng)造屬于食品加工設備領域，尤其是涉及一種多工作頭切換系統(tǒng)。

背景技術：

食品生產(chǎn)中使用的原料擠出工作頭，或切削工作頭等加工工作頭，當兩者數(shù)量為多個時，現(xiàn)有技術采用一個工作頭一個驅(qū)動裝置，這樣的設備不僅結構復雜，而且造價成本高，重量同時也比較重。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種多工作頭切換系統(tǒng)，以解決工作頭的切換與升降問題。

為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種多工作頭切換系統(tǒng)，包括安裝板，安裝板的一側固接有中間開有圓形開口的架板，所述架板與安裝板之間設置有轉動圓盤，轉動圓盤靠近安裝板的側壁上設置有突出于側壁的回轉軸，回轉軸通過軸承與安裝板連接，所述回轉軸上連接有用于驅(qū)動回轉軸轉動的轉動驅(qū)動裝置；

所述轉動圓盤靠近架板的一側固接有安裝肋板，安裝肋板的外側壁沿豎直方向設置有滑軌，滑軌上設置有與其配合的安裝法蘭，安裝法蘭靠近轉動圓盤的一端沿安裝法蘭的長度方向設置有兩個導向輪，開口處的架板嵌在兩個導向輪之間；

所述架板上設置有與開口連通的豁口，所述豁口處設置有活動板，活動板遠離安裝肋板的一側連接有升降驅(qū)動裝置，活動板靠近安裝肋板的一側與架板的內(nèi)側拼接成圓形。

進一步的，所述升降驅(qū)動裝置包括升降驅(qū)動電機，所述升降驅(qū)動電機設置在導軌的遠離架板的一端，導軌的另外一端固定在架板上，導軌與架板垂直，升降驅(qū)動電機的輸出軸的端部設置有與導軌配合的滑塊，所述滑軌與升降驅(qū)動電機的輸出軸平行設置，所述活動板為L型結構，活動板的水平部與架板配合，活動板的豎直部與滑塊的靠近活動板的側壁固接。

進一步的，所述導軌上與滑塊相鄰的兩個側壁上分別設置有半圓柱導軌，滑塊靠近導軌的側壁上對稱設置有帶凹槽滾輪，所述導軌嵌在凹槽滾輪之間，所述導軌側部的架板上設置有與滑塊對應的用于感應滑塊位置的位置傳感器。

進一步的，所述位置傳感器的數(shù)量為三個，所述位置傳感器豎直間隔設置。

進一步的，所述安裝肋板設置有若干個，安裝肋板沿著轉動圓盤的圓周等分分布。

進一步的，所述轉動圓盤上方的安裝板上與豁口對應的位置設置有用于工作頭對零的對正傳感器。

進一步的，轉動圓盤靠近對正傳感器一側機加工銑削有盲孔，內(nèi)部安裝有用于對正傳感器識別的磁鐵。

進一步的，所述轉動驅(qū)動裝置包括設置在安裝板上的旋轉電機，旋轉電機的輸出軸與回轉軸通過皮帶傳動。

進一步的，所述驅(qū)動裝置上設置有可以輸出位置信號的編碼器。

進一步的，所述轉動圓盤、回轉軸和安裝板上分別設置有同心等徑的通孔。

一種食品制造設備，包括上述的多工作頭切換系統(tǒng)。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明創(chuàng)造所述的多工作頭切換系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

(1)工作頭在不進行加工的時候，通過一對導向輪約束在架板上，只有在需要哪個工作頭進行加工的時候，結構才將該工作頭轉動到活動板處，此時該工作頭的導向輪脫離開架板，導向輪改由活動板的水平部約束，并被升降驅(qū)動裝置帶動升降，由于采用了這個結構，所以，無論工具有多少個工作頭，只需要一個驅(qū)動機構進行驅(qū)動，從而能夠?qū)崿F(xiàn)加工，大大的節(jié)約了成本，重復精度高，操作簡單；

(2)工作頭的安裝法蘭可以根據(jù)需要連接多種工作頭，比如：流動性物料的擠出工作頭，切削加工的刀具，模壓成型的模具等；

(3)轉盤結構中間留有供足夠多的料管、氣管、電線穿過的空腔孔，可以確保管線的安裝和轉盤結構的轉動互不干涉；

(4)精度：各個工作頭在加工位置的重復定位精度≤0.3mm，升降重復定位精度≤0.1mm。

附圖說明

構成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的主視圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的右視圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的立體圖；

圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的擠壓裝置的主視圖；

圖5為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的擠壓裝置的剖視圖；

圖6為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的擠壓裝置的右視圖；

圖7為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的擠壓裝置的立體圖；

圖8為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的控制器控制線徑的原理圖；

圖9為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的激光輪廓掃描傳感器的掃描圖；

圖10為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的不同的原料線條的輪廓。

附圖標記說明：

1-機架；2-滑臺裝置；3-餅鐺；4-擠出裝置；401-安裝板；402-架板；4021-豁口；403-轉動圓盤；404-回轉軸；405-轉動驅(qū)動裝置；4051-旋轉電機；4052-編碼器；406-安裝肋板；407-滑軌；408-導向輪；409-擠壓工作頭；410-活動板；4101-水平部；4102-豎直部；411-安裝法蘭；412-升降驅(qū)動電機；413-導軌；4131-半圓柱導軌；414-位置傳感器；415-滑塊；4151-滾輪；416-對正傳感器；417-皮帶；418-通孔；419-針頭；5-供料裝置；501-料罐；6-控制器；601-觸控人機界面；7-供料驅(qū)動裝置；701-第一電磁閥；702-第二電磁閥；703-第一空氣過濾器；704-第二空氣過濾器；705-壓力調(diào)節(jié)裝置；8-空氣壓縮機；9-加熱裝置；10-清洗裝置；11-排廢盤；12-排水管；13-激光輪廓掃描傳感器；14-原料線條。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1至8所示，一種食品柔性制造自動設備，包括機架1，機架1上設置有可以移動的滑臺裝置2，滑臺裝置2包括十字滑臺，十字滑臺由電機驅(qū)動，十字滑臺可以在水平面上在一定的范圍內(nèi)移動。十字滑臺的上方固接有加熱裝置9，加熱裝置9的上方固接有餅鐺3。餅鐺3上方的機架1上設置有與餅鐺3對應的用于擠出原料的擠出裝置4，擠出裝置4與設置在機架1上的供料裝置5的輸出端通過管路連接，供料裝置5的輸入端與供料驅(qū)動裝置7通過管路連接，供料驅(qū)動裝置7、供料裝置5、擠出裝置4、加熱裝置9和滑臺裝置2分別與控制器6連接?？刂破?設置在機架1的一側，控制器6表面設置有觸控人機界面601，可以通過觸控人機界面601對控制器6輸入程序和操作指令。

如圖4所示，擠出裝置4包括固定在機架1上的安裝板401，安裝板401的一側固接有中間開有圓形開口的架板402，架板402與安裝板401之間設置有轉動圓盤403。轉動圓盤403靠近安裝板401的側壁上設置有突出于側壁的回轉軸404，回轉軸404通過軸承與安裝板401連接，回轉軸404上連接有用于驅(qū)動回轉軸404轉動的轉動驅(qū)動裝置405。轉動圓盤403靠近架板402的一側固接有安裝肋板406，安裝肋板406設置有至少兩個，本發(fā)明創(chuàng)造中安裝肋板406設置有十六或者十二個，安裝肋板406沿著轉動圓盤403的圓周等分分布。安裝肋板406的外側壁沿豎直方向設置有滑軌407，滑軌407上設置有與其配合的安裝法蘭411，安裝法蘭411在安裝肋板406上可以上下移動。安裝法蘭411靠近轉動圓盤403的一端沿安裝法蘭411的長度方向設置有兩個導向輪408，兩個導向輪408之間留有空隙。開口處的架板402嵌在兩個導向輪408之間，導向輪408下方的安裝法蘭411上固接有自身帶有電磁閥的擠出工作頭409，擠出工作頭409上安裝有針頭419。擠出工作頭409通過管路與所述供料裝置5的輸出端連接。

如圖4和7所示，架板402上設置有與開口連通的豁口4021，豁口4021處設置有活動板410，活動板410遠離安裝肋板406的一側連接有與控制器6連接的升降驅(qū)動裝置，活動板410靠近安裝肋板406的一側與架板402的內(nèi)側拼接成完整的圓形。轉動圓盤403轉動時，導向輪408在架板402上做圓周運動。升降驅(qū)動裝置包括與控制器6連接的升降驅(qū)動電機412，升降驅(qū)動電機412固接在導軌413的遠離架板402的一端，導軌413的另外一端固定在架板402上，導軌413與架板402垂直。升降驅(qū)動電機412的輸出軸朝向架板402延伸，升降驅(qū)動電機412的輸出軸的端部設置有與導軌413配合的滑塊415，滑軌407與升降驅(qū)動電機412的輸出軸平行設置，活動板410設置為L型結構，活動板410的水平部4101與架板402配合，活動板410的豎直部4102與滑塊415的靠近活動板410的側壁固接。

如圖4和7所示，導軌413上與滑塊415相鄰的兩個側壁上分別設置有半圓柱導軌4131，滑塊415靠近導軌413的側壁上對稱設置有帶凹槽的滾輪4151，滾輪4151的數(shù)量為四個，每一側有兩個滾輪4151。導軌413嵌在滾輪4151之間，每一側的兩個滾輪4151分別抱住半圓柱導軌4131內(nèi)，導軌413側部的架板402上設置有與滑塊415對應的用于感應滑塊415位置的位置傳感器414，位置傳感器414與控制器6連接。位置傳感器414的數(shù)量為三個，位置傳感器414豎直間隔設置。轉動圓盤403上方的安裝板401上與豁口4021對應的位置設置有用于工作頭409對零的對正傳感器416，對正傳感器416檢測轉動圓盤403上靠近對正傳感器416一側鑲嵌的磁體的位置信號，對正傳感器416與控制器6連接。轉動驅(qū)動裝置405包括設置在安裝板401上的與控制器6連接的旋轉電機4051，旋轉電機4051的輸出軸與回轉軸404通過皮帶417傳動。旋轉電機4051上設置有可以輸出位置信號的編碼器4052，編碼器4052將移動的位置信號傳遞給控制器6。為了方便導線或者管路的安裝和走線，轉動圓盤403、回轉軸404和安轉板上分別設置有同心等徑的通孔418。

控制器6控制旋轉電機4051轉動，旋轉電機4051帶動皮帶417轉動，皮帶417帶動回轉軸404轉動，回轉軸404帶動轉動圓盤403轉動，轉動圓盤403帶動需要工作的擠出工作頭409轉動到活動板410處。安裝肋板406上的滑軌407為符合食品行業(yè)衛(wèi)生要求的無油的部件。當指定的擠出工作頭409轉動到活動板410的指定位置時，旋轉編碼器4052將位置信號傳遞給控制器6，控制器6控制旋轉電機4051停止轉動?？刂破?啟動升降驅(qū)動電機412啟動，升降驅(qū)動電機412帶動活動板410升降，位置傳感器414感應滑塊415的位置并將信號傳遞給控制器6，到達工作位置后，控制器6控制升降驅(qū)動電機412停止工作。加工動作完成后，當需要將該擠出工作頭409返回到架板402的時候，升降驅(qū)動電機412帶動活動板410恢復到初始位置，也就是活動板410與架板402對齊時，控制器6控制旋轉電機4051轉動，擠出工作頭409回到架板402上，直至對正傳感器416觸發(fā)，該擠出工作頭409就回到儲存狀態(tài)。位置傳感器414能夠檢測到活動板410相對于架板402的相對運動位置，從而實現(xiàn)檢測擠出工作頭409的運動位置，以實現(xiàn)食品的精確生產(chǎn)和加工工作。

如圖1至圖3所示，供料裝置5包括原料料罐501，料罐501的下端通過輸出管路與擠出裝置4連接，料罐501的上端與供料驅(qū)動裝置7通過管路連接。供料驅(qū)動裝置7包括空氣壓縮機8，空氣壓縮機8分別通過管路與擠出裝置4和供料裝置5連接，空氣壓縮機8與擠出裝置4之間的管路上設置有第一電磁閥701，空氣壓縮機8與供料裝置5之間的管路上設置有第二電磁閥702，空氣壓縮機8與第二電磁閥702之間的管路上設置有第一空氣過濾器703，第二電磁閥702與供料裝置5之間的管路上設置有第二空氣過濾器704?？諝鈮嚎s機8與第一電磁閥701之間的管路上設置有用于調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置705，空氣壓縮機8與第二電磁閥702之間的管路上設置有用于調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置705?？諝鈮嚎s機8、壓力調(diào)節(jié)裝置705、第一電磁閥701和第二電磁閥702分別與控制器6連接。

如圖1和2所示，為了保證設備的清潔，供料裝置5的輸入端通過管路與自動清洗裝置10連接，擠出裝置4的針頭419的下方設置有用于排除清洗后的廢水的排廢盤11，排廢盤11的底部設置有用于排除廢水的排水管12，清洗裝置10與控制器6連接。擠出裝置的擠出工作頭409上設置有用于檢測擠出的原料的線徑的激光輪廓掃描傳感器13，激光輪廓掃描傳感器13與控制器6連接。

本實施例加工食品的加工方法：

使用前通過自動清洗裝置10對本發(fā)明創(chuàng)造進行一次消毒操作，點擊觸控人機界面601中《自動清洗界面》下《生產(chǎn)前消毒》，設備自動打開清洗設備的自來水閥門，接滿清水加熱水罐，對清洗用水進行加熱，之后使用開水對供料裝置5、管路和擠壓裝置4，等全部食品原料接觸通路進行消毒操作。

為了滿足連續(xù)自動生產(chǎn)的需求，盡可能減少人工參與，根據(jù)食品加工的需求，預先裝入一定量的預調(diào)面糊原料、果醬原料、冰淇凌原料、奶油原料等等，將食品加工需要的原料配好后分別單獨灌入供料裝置5內(nèi)。加料完成后，對設備進行初始化。設備的初始化工作由控制器6控制自動完成，包括以下內(nèi)容：檢測空氣壓縮機8的壓縮空氣壓力是否達到需要；將管路中的空氣排空，確保原料第一次從針頭419排出；控制加熱裝置9將餅鐺3加熱至預設溫度；檢測各個機械位置對零是否有效；在控制器6內(nèi)通過觸控人機界面601選擇需要運行的程序文件，控制器6內(nèi)部試運行測試食品生產(chǎn)程序，檢測各種原料的擠出線型是否符合要求。

控制器6控制空氣壓縮機8將料罐501內(nèi)的原料壓入擠出工作頭409內(nèi)，然后從針頭419處將原料擠出到餅鐺3上；控制器6控制滑臺裝置2移動的同時，餅鐺3下方的加熱裝置9對餅鐺3進行加熱，控制器6控制加熱裝置9的加熱溫度、擠出裝置4與餅鐺3之間的距離以及供料驅(qū)動裝置7的壓力來控制原料的線徑，由滑臺裝置2的二維運動自動繪制出需要的形狀、圖案、口味的糕點。

本發(fā)明創(chuàng)造根據(jù)設計文件要求自動選擇原料料罐501，轉動驅(qū)動電機驅(qū)動轉動圓盤403轉動設定的角度，將待機狀態(tài)下存放在架板402上的指定的擠出工作頭409轉動到活動板410的位置，到達該位置后，擠出工作頭409脫離架板402，升降驅(qū)動裝置帶動活動板410，活動板410帶動擠出工作頭409上下運動。當針頭419與餅鐺3表面間距達到設計文件要求的間距時停止，升降驅(qū)動裝置停止運動，十字滑臺開始運動。十字滑臺帶動餅鐺3按計算機指定路徑運動，以達到繪制設計圖案線條，或填充設計圖案區(qū)域填充的目的。與此同時，控制器6根據(jù)設計文件數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)空氣壓力調(diào)節(jié)裝置705來控制通過第二電磁閥702送往原料料罐501的氣體壓力。料罐501中的原料受到進入料罐501的壓縮空氣的擠壓，產(chǎn)生流動的趨勢，控制器6根據(jù)設計文件，會在適當時刻驅(qū)動第一電磁閥701，從而打開擠出工作頭409上的開關，原料會通過擠出工作頭409，再經(jīng)過針頭419的約束、整形釋放到餅鐺3的表面上。原料在餅鐺3表面就形成設計圖案中的線條或填充區(qū)域。

如圖1和2所示，擠出裝置4上安裝有激光輪廓掃描傳感器13，激光輪廓掃描傳感器13檢測原料的線徑，并將檢測的數(shù)據(jù)反饋給控制器6，控制器6根據(jù)激光輪廓掃描傳感器13的數(shù)據(jù)及時調(diào)整加熱裝置9的加熱溫度、擠出裝置4與餅鐺3之間的距離以及供料驅(qū)動裝置7的壓力。

設備通過3個激光輪廓掃描傳感器13，對擠出的原料進行實時的檢測其線徑，厚度等數(shù)據(jù)，反饋給控制器6，控制器6實時控制繪制過程。如圖8、9和10所示，3個激光輪廓掃描傳感器13的掃描路徑是構成正三角形的三條細線，三條掃描輪廓線包圍的正三角形包圍在針頭419周圍，針頭419正好位于此正三角形的中心。圖中的粗實線和粗虛線表示兩條具有代表性的擠出原料繪制的原料線條14。粗實線表示的是原料線條14的路徑恰恰垂直通過激光掃描路徑的中間，這時，激光掃描得到的輪廓數(shù)據(jù)(寬度，厚度)是實際的原料線條14截面輪廓。粗虛線表示的是繪制糕點的路徑從激光掃描路徑的邊緣通過，這時，控制器6得到的輪廓數(shù)據(jù)不是真實的原料線條14界面輪廓數(shù)據(jù)。但因為，該輪廓數(shù)據(jù)中包含了原料線條14處于激光輪廓掃描區(qū)域那個位置的位置信息，所以，在控制器6中可以通過三角函數(shù)計算來修正這個原料線條14外形數(shù)據(jù)，最終得到真實外形數(shù)據(jù)。如圖10所示，左側表示單純繪制一條線條時候餅鐺3的線條輪廓，右側表示繪制臨近線條或填充區(qū)域情況下的原料線條14輪廓。顯然，左側的輪廓數(shù)據(jù)在控制器6處理的過程中相對簡單，只需要經(jīng)過上述步驟中的三角函數(shù)修正，而右側的輪廓數(shù)據(jù)，需要在控制器6中進行模式識別，配合繪制圖案文件數(shù)據(jù)，判斷究竟哪個線條是剛剛畫出的線條，之后才能再進行數(shù)據(jù)修正。上述計算得到的原料線條14輪廓數(shù)據(jù)和控制器6中的設計圖案文件要求的原料線條14輪廓數(shù)據(jù)相比較，如果出現(xiàn)允許閥值以外的情況，則要通過控制器6實時調(diào)整，來實現(xiàn)閉環(huán)控制圖案繪制的目的。

食品加工完畢后，控制器6控制供料驅(qū)動裝置7關閉，打開清洗裝置10，清洗裝置10對供料裝置5和擠出裝置4進行清洗。此時，所有的擠出工作頭409的針頭419都處于自動清洗排廢盤11上方。設備將原料料罐501上方的輸入管道切換至清洗機和料罐501之間的連接。自動清洗裝置10啟動。遵循食品行業(yè)CIP原理，對設備的全部原料通路進行清洗。清洗過程完全由控制器6控制，無需人工額外的參與。清洗的廢水由排水管12排向污水處理裝置或下水道。

加工好的半成品糕點由人工取下放入烤箱內(nèi)烘焙成熟，可以根據(jù)款式需求再次放到餅鐺3旁邊非高溫的位置進行后續(xù)果醬、奶油或冰淇淋的繪制涂刷，最終由一片或多片糕點構件以及其間夾帶、鑲嵌的果醬、奶油或冰淇凌構成形狀、圖案、口味獨具特點的食品。

繪制食品的圖案的時候，為了保證圖案的美觀，原料里面一般添加色素，顏色有兩種選擇方案：人工使用色素或果蔬榨取的天然顏色汁液。

設備設計遵循HACCP、GMP以及GB16798-1997。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。