專利名稱：函數(shù)同步切菜機的制作方法
技術(shù)領域：
本實發(fā)明為一種可切制各種規(guī)格的食用菜片、菜絲(條)、菜丁(包括水餃餡)的食品加工機械。也可應用于青綠飼料加工。

背景技術(shù)：
目前認知的切菜機大體分為三大類。一類切菜機為往復式。用這種機械切制菜絲、菜丁需經(jīng)過多次裝夾，多次走刀，效率低，而且成品形狀不規(guī)則，尺寸差別大。第二類是采用網(wǎng)格刀具，先用擠壓方式制成條、然后再切制成菜丁。有的還采用了液壓和電腦控制。這類機械不能連續(xù)工作，機構(gòu)繁鎖，造價高，不能切制較小尺寸的制品，而且菜汁損失嚴重。第三類切菜機采用高速旋轉(zhuǎn)的切刀，無規(guī)則切削，類似打漿機，切削后的成品沒有一定形狀而菜汁大部分損失，只能用于飼料加工。


發(fā)明內(nèi)容
研制一種高性能切菜機，它既可以切制出菜片、菜條、菜丁，又可以附加許多特殊形狀，如波浪條、球面塊、四面塊、五面塊、八面塊等，而且，對塊狀、寬葉、條形葉蔬菜都能直接加工。只須一次投入菜蔬、一次進刀、即出成品。
切割方式 把菜蔬固定后，選擇一個加工面。在這同一個加工面上，先切出兩組有一定深度、方向相互交叉的縱向切口，然后用橫向切刀將這一層帶有縱向切口的菜蔬切下即成菜丁。
機構(gòu)設置分析 設定一個轉(zhuǎn)動刀盤，將兩個縱向(垂直刀盤平面)安裝的立刀組和一個與刀盤平面平行安裝的平刀各相隔一定間距安裝在這同一個刀盤上(見說明書附圖1)，讓所有刀具隨這個刀盤同步運行，以減化機構(gòu)。如果物料不動，這樣結(jié)構(gòu)的刀盤工作時，盤上的兩個立刀組沿同一個軌跡運動，就是說，兩個刀組只能起一個刀組的作用，只切出一組縱向切口。為此，必須讓物料在被前一個立刀組切過之后相對切刀轉(zhuǎn)過一個角度之后，再被后一立刀組切割。這樣，兩立刀組所做的切口便是交叉的了。然后，這一層帶有交叉縱向切口的物料被隨后切過來的平刀切下，便是菜丁。
應該強調(diào)的是應注意前面所說的‘相對’，它強調(diào)只要物料對切刀有一個相對轉(zhuǎn)動即可，并不一定是物料的絕對運動，當然，絕對運動也是一樣的效果。
小結(jié)以上機構(gòu)及其工作的特點是---兩個同步、兩個相對。兩個同步是--①所有的刀具都裝在同一個刀盤上同步運行；②刀具和物料的相對轉(zhuǎn)動是同步的。兩個相對是--①在假定物料為靜止時，切刀相對物料有相對轉(zhuǎn)動，以完成對物料的切割；②在假定切刀為靜止時，物料對切刀組有相對轉(zhuǎn)動，以改變兩立刀組之間的切割方向。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 按以上描述的原理，機型可有多種，現(xiàn)以一種最直觀的雙定軸函數(shù)同步機構(gòu)為例進行說明。
(參閱說明書附圖1)動力由動力輸入皮帶輪(1)輸入；主動輪(2)與料筒(嵌有同步帶輪)(3)由同步帶(4)連接，而且(2)(3)帶輪直徑相同。皮帶輪(1)、(2)及刀盤(5)同軸且由鍵緊固連接。所以工作過程中料筒(3)與刀盤(5)同方向旋轉(zhuǎn)。物料裝入料筒后隨料筒一起轉(zhuǎn)動。兩立刀組通過各自的刀架(9)安裝在刀盤(5)上，其刀刃在工作位置時可穿過刀盤的條形孔，達到刀盤上表面以上一定高度(參閱說明書附圖4)，按圖1所示旋轉(zhuǎn)方向，立刀組-2(7)滯后于立刀組-1(6)一定角度，再隔一定角度將平刀固定在刀盤上(參閱說明書附圖3、5)。立刀刀架可調(diào)，它們都各有一個工作位置和一個非工作位置(參閱說明書附圖4、6)。二者結(jié)構(gòu)相同，都是由若干垂直于刀盤的刀片等距固定在刀軸上。于是，當立刀組-1(6)切過料筒(3)下端露出的被切物時，便在被切物上切出一組有一定深度的縱向切口(與進料方向相同)，當料筒轉(zhuǎn)過90°時，刀盤也轉(zhuǎn)過90°。于是，立刀組-2(7)恰好切過料筒下端的物料，因此切出與立刀組-1(6)切出的切口相垂直的另一組縱向切口。當平刀(8)切過料筒下端的物料時，作橫向切割(與進料方向垂直)，將帶有交叉縱向切口的一層物料切下，即為菜丁。
用法說明 (一)當切制菜丁時，立刀組-1(6)與立刀組-2(7)均置于工作位置。此時，兩個立刀組與平刀全部工作。
(二)當切制菜絲、菜條時將兩個立刀組之一置于非工作位置即可。此時立刀組-1(6)下移，其刀刃低于刀盤頂面，只有立刀組-2(7)與平刀工作。
(三)當切制菜片時，將兩個立刀組均置于非工作位置，只有平刀工作。
下面，以上述機構(gòu)為例，用數(shù)學分析的方法論證以上設計的可行性。
兩立刀組切口夾角分析 參閱說明書附圖1，設刀具相對物料的轉(zhuǎn)速為ω1，物料相對刀具的轉(zhuǎn)速為ω2，又ω2＝Kω1，兩立刀組安裝夾角為α(參閱說明書附圖1)，工作時間為t，t時間內(nèi)物料轉(zhuǎn)過的角度為θ， 則 θ＝ω2t 于是 θ＝Kω1t 當 ω1t＝α時，(兩立刀組剛好先后通過的角度) 則 θ＝Kα(同一時間物料轉(zhuǎn)過的角度) 可以看出①當K＝1時 則 θ＝α 就是說K＝1時，兩立刀切口的夾角等于兩立刀組的安裝位置之間的夾角α。當α＝90°時就能切出方形的菜絲和菜丁，否則為菱形。
②當K≠1時，θ＝Kα 即兩立刀組切口的夾角為其安裝夾角α的K倍，調(diào)整Kα值使其等于90°即可切出方形菜??；否則為菱形菜丁。
單一立刀切割運動軌跡分析 如說明書附圖7所示，刀盤(5)繞XO0Y坐標系的O0點以ω1速度逆時針轉(zhuǎn)動，料筒(3)繞坐標系X1O1Y1的原點O1做定軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為ω2。O1點在XO0Y坐標系中的坐標為(0，b)。我們將立刀組中任意一個刀片Bn與物料的相對運動作為討論對象。
假定在某一時刻Bn刀運動到C點，此時刀對物料的絕對切割速度實際上是由兩個分量組成一個是假定物料不動，Bn刀隨刀盤運動的速度Vo；另一個是假定Bn刀不動，料筒相對Bn刀轉(zhuǎn)動形成的切割速度V1。二者運動方向如圖7所示。為了使切割面為平面，必須要求Vo和V1的合成運動在Y軸方向的分量為零，從而，合成運動在Y軸方向的位移分量為零。
因為Bn刀片是固定在刀盤上，其旋轉(zhuǎn)半徑為定值R。
我們先求Vo在Y方向的分量Voy。
Bn刀對于XO0Y坐標系的軌跡方成為 X2+Y2＝R2———————————① 將方成①化為參數(shù)方成 ∵X＝R cos φ φ＝ωt ∴X＝Rcosωt 于是方成①式化為 Y2＝R2-(Rcosωt)2 Y2R2Sin2ωt Y＝R Sinωt --------② (因為工作位置僅限于XO0Y坐標系I、II象限，所以只取正值。) ②式即為Bn刀對于XO0Y坐標系的位移方程。因此，將②式 寫為 Y0＝R Sin ωt ---——-----③ 設V0沿Y軸方向的分量為Voy， 則Voy＝(yo)′ Voy＝Rω conωt 下面求V1沿Y軸方向的分量V1y 設C(物料)點繞O1的回轉(zhuǎn)半徑為r。在直角三角型△O1DC中， r2＝O1D2+DC2 又O1D＝b-R Sinωt DC＝R conωt ∴ 以上分析可以看出r也是ωt的函數(shù) 設K為刀盤與料筒之間的傳動比， 則V1＝rω1 ω1＝Kω V1＝rKω 過C點分別做X、Y軸的平行線，則ψ1＝ψ2(對應邊相互垂直)。
于是V1y＝V1cos(π-Ψ1) (因為V1與Y軸正方向的夾角大于90°) V1y＝-KrωcosΨ1 ∵cosΨ1＝cosΨ2 又在直角三角型△O1DC中， ∴ cosΨ1＝R cosωt/r ∴V1y＝-Krω Rcosωt/r V1y＝-Kω Rcosωt 于是Bn刀對物料的合成速度沿Y軸方向的分量為 Vy＝Voy+V1y＝Rωcosωt-KRωcosωt Vy＝Rω(1-K)cosωt --------④ 因此，Bn刀與物料的合成運動對Y軸的位移方成為 Y＝∫Vydt Y＝∫Rω(1-K)cosωtdt Y＝R(1-K).Sinωt+C----—-⑤ 討論 (1)由⑤式可以看出，當K＝1時， Y＝C Y是平行于x軸的直線。
(2)K≠1時，Y為余弦函數(shù)，其運動軌跡為一曲線。
綜上所述以上數(shù)學分析歸結(jié)為兩個函數(shù)。(一)兩立刀組切口的夾角是切刀和物料的傳動比K及兩立刀組安裝位置之間夾角α的函數(shù)；(二)切口的曲率是刀盤和料筒的傳動比K的函數(shù)。
本實用新型的有益效果是解決了切制菜絲、菜丁一次成型的問題。而且簡化機構(gòu)、降低成本，提高工作可靠性，降低切削阻力，節(jié)約能耗。無擠壓、砍切(剁)。保漿保脆性，制品口感好。



說明書附圖1--是本發(fā)明的工作原理圖。
說明書附圖2--是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖。該圖主要表達整體結(jié)構(gòu)。刀盤上的刀具在這個位置不便于表達真實形狀和相互關(guān)系，為了清晰沒有畫出。刀具安裝見說明書附圖3、4、5、6。
說明書附圖3—是刀盤總成仰視圖，表達刀具的安裝關(guān)系。
說明書附圖4—是立刀組1-(6)處于工作位置時的刀盤總成A—A剖視圖。
說明書附圖5—是刀盤總成B—B剖視圖，表達平刀的安裝位置。
說明書附圖6—是立刀組1-(6)處于非工作位置時的刀盤總成A—A剖視圖。
說明書附圖7—是立刀相對物料運動軌跡分析示圖。
說明書附圖8—是雙定軸函數(shù)同步機構(gòu)皮帶傳動切菜機示意圖。
說明書附圖9—是雙定軸函數(shù)同步機構(gòu)齒輪傳動切菜機示意圖。
說明書附圖10—是刀盤平動函數(shù)同步機構(gòu)皮帶傳動切菜機示意圖。
說明書附圖11—是刀盤平動函數(shù)同步機構(gòu)齒輪傳動切菜機示意圖。
說明書附圖12—是剛體平動分解示意圖。其中圖(a)＝圖(b)+圖(c). 說明書附圖13—是料筒平動函數(shù)同步機構(gòu)皮帶傳動切菜機示意圖。
說明書附圖14—是料筒平動函數(shù)同步機構(gòu)齒輪傳動切菜機示意圖。
說明書附圖15—是手動機型示意圖。
說明書附圖1中1—動力輸入皮帶輪，2—主動輪，3—料筒，4—同步皮帶，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀，箭號所指為進料方向。
說明書附圖2中1—動力輸入皮帶輪，2—主動輪，3—料筒，5—刀盤。10—電動機，11—減速機，箭號所指為進料方向。
說明書附圖3中5—刀盤，6—立刀組1，7—立刀組2，8—平刀，9—刀架。
說明書附圖4中5—刀盤，6—立刀組1，9—刀架。
說明書附圖5中5—刀盤，8—平刀。
說明書附圖6中5—刀盤，6—立刀組1，9—刀架。
說明書附圖7中3—料筒，5—刀盤。
說明書附圖8中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，4—同步皮帶，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀。
說明書附圖9中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，4—同步皮帶，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀。
說明書附圖10中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，4—同步皮帶，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀。
說明書附圖11中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀，12—同步齒輪。
說明書附圖12中3—料筒，5—刀盤。圖(a)刀盤(5)繞O點平動，圖(b)刀盤(5)隨基點O1繞點O定軸轉(zhuǎn)動，圖(c)刀盤(5)繞O1點定軸轉(zhuǎn)動。
說明書附圖13中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，4—同步皮帶，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀。
說明書附圖14中1—動力輸入皮帶輪，3—料筒，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀，12—同步齒輪。
說明書附圖15中3—料筒，5—刀盤。6—立刀組-1，7—立刀組-2，8—平刀。

具體實施例方式 實施以上方案可以有多種方式，從運動學的角度，基本可以分為三類。分述如下 1.雙定軸函數(shù)同步機構(gòu)物料和刀具都相對機座做絕對運動，即物料做定軸轉(zhuǎn)動，切刀也做定軸轉(zhuǎn)動(機構(gòu)運動簡圖見圖8、9)。
2.刀盤平動函數(shù)同步機構(gòu)物料相對機座為靜止，切刀沿以料筒中心為圓心的圓平動(機構(gòu)運動簡圖見圖10、11)。
為了便于理解，有必要提出一個新概念(見圖12)剛體沿以0點為圓心的圓平動時可以分解為剛體隨基點O1繞定點o做定軸轉(zhuǎn)動，同時自身又以基點O1為軸轉(zhuǎn)動。也可以說‘定圓平動’是由兩個獨立的定軸轉(zhuǎn)動組合而成的。圖12中，刀盤(5)沿以料筒(3)的中心0為圓心的圓平動即由兩個定軸轉(zhuǎn)動組成一個是刀盤以其園心O1為軸的定軸轉(zhuǎn)動；另一個是刀盤隨基點O1繞0點作定軸轉(zhuǎn)動。按圖12所示，雖然料筒為靜止，但刀盤繞0點定軸轉(zhuǎn)動這一運動分量，即相當于料筒繞0點作定軸轉(zhuǎn)動。于是，機構(gòu)的運動方式與雙定軸函數(shù)同步機構(gòu)等效。
第3類的<物料平動函數(shù)同步機構(gòu)>與此同理。
3.料筒平動函數(shù)同步機構(gòu)切刀相對機座靜止，物料沿以刀盤軸為圓心的圓作平動(機構(gòu)運動簡圖見圖13、14)。
以上各種方式雖形式各異，原理完全相同，卻可分為各具特色的兩類。一類為皮帶傳動，有圖8、10、13所示機構(gòu)。物料和刀盤旋轉(zhuǎn)方向相同。這類機構(gòu)的特點是切刀在物料上的切口曲率較小，調(diào)整機構(gòu)參數(shù)可以將切口調(diào)為直線；二類為齒輪傳動，有圖9、11、14所示的機構(gòu)。物料和刀盤旋轉(zhuǎn)方向相反。這類機構(gòu)的特點是切刀在物料上的切口曲率很大，可以超過半圓。也可以按要求調(diào)整切口曲率。以上兩類機型可以視需要選擇。也可以用調(diào)換傳動輪(帶輪或齒輪)的方法改變機型。
圖13所示機型的原理還很適合移植為手動機型。如圖15所示，整機只有一個簡單的刀盤和一個料筒。工作時只要將物料投入料筒，單手握住料筒并按住物料沿刀盤的導槽滑動，產(chǎn)出的即是方正的菜丁或筆直的菜絲。操作十分簡單，效果和機動機型完全相同。
權(quán)利要求
1、一種函數(shù)同步切菜機，有切刀、傳動機構(gòu)和送料機構(gòu)，其特征是整機工作部件只有一個料筒和一個刀盤，所有刀具都裝在同一個刀盤上，料筒與刀盤各自相對對方做相對同步轉(zhuǎn)動。
2、根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的函數(shù)同步切菜機，其特征是料筒和切刀有各自的轉(zhuǎn)動，可以是絕對的，也可以是相對的。相對轉(zhuǎn)動時，在假定物料為靜止時，相當于切刀組有以刀盤軸為中心的轉(zhuǎn)動；在假定切刀為靜止時，相當于物料有以自身中心為軸的轉(zhuǎn)動。而且二個轉(zhuǎn)動是同步的。
全文摘要
本發(fā)明為函數(shù)同步切菜機。屬于食品加工機械。提供一個新型切菜機系列，它可切制多種菜丁、菜絲、菜片，并一次成型。采用的技術(shù)方案是運用相對論理論，用一個刀盤完成三維切割。(參閱摘要附圖)所有刀具都裝在同一個刀盤上，讓刀盤(5)和料筒(3)各自相對對方同步轉(zhuǎn)動，兩個立刀組間隔一定角度安裝，所以，立刀組(6)、(7)先后從料筒下切過的同時，料筒攜帶物料也轉(zhuǎn)過一定角度。于是切出兩組相互交叉的縱向切口；隨后平刀將帶有縱向切口的一層物料切下，即為菜丁。當使一個或兩個立刀組處于非工作位置時，便可分別切制出菜絲或菜片。有益效果是解決了切制菜絲、菜丁一次成型的問題。
文檔編號B26D3/24GK101362346SQ20081009892
公開日2009年2月11日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者荊玉玲, 馮國濤, 李偉山 申請人:荊玉玲, 馮國濤, 李偉山