專利名稱：一種禽蛋大小頭自動定向排列裝置的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及禽蛋大小頭自動定向排列裝置的設(shè)計方法，尤其涉及裝置中分列區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)長度和翻轉(zhuǎn)區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)的 設(shè)計，屬于裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計方法，得到長度方向結(jié)構(gòu)緊湊的裝置。
背景技術(shù)：
鮮禽蛋大小頭定向排列是禽蛋分級包裝商品化處理工序之一，主要目的是讓所有的禽蛋大頭都朝一個方向，在包裝后禽蛋都會呈大頭向上放置在蛋盒或蛋盤中，可以防止蛋黃粘結(jié)在蛋殼上，延長保存期。如圖I和圖2所示，鮮禽蛋大小頭自動定向排列裝置主要是由機(jī)架7、輥鏈輸送系統(tǒng)2、限位導(dǎo)向桿4、傳動與驅(qū)動系統(tǒng)等組成，其中，輥鏈輸送系統(tǒng)是由鏈輪、空心銷軸鏈、支撐輥子心軸和多個圓柱型的支撐輥子I等組成的輥鏈輸送系統(tǒng)2，輥鏈輸送系統(tǒng)2由調(diào)速系統(tǒng)6控制，支撐輥子I在兩側(cè)空心銷軸鏈的牽引下作勻速移動，同時支撐輥子I與機(jī)架7的軌道上的橡膠墊5接觸，在摩擦力作用下作同向轉(zhuǎn)動，支撐輥子I兩兩間隔相等，等中心距布置。位于支撐輥子I上面的限位導(dǎo)向桿4是由兩個直段和一個彎段組成的一根桿，在支撐輥子I軸向兩側(cè)的2根限位導(dǎo)向桿4之間形成I個處理通道。根據(jù)禽蛋在定向排列工作區(qū)域不同運動情況，自動定向排列工作區(qū)域依序排列著分列區(qū)間、翻轉(zhuǎn)區(qū)間和合并區(qū)間3個區(qū)間，分列區(qū)間的前段是進(jìn)料區(qū)間，合并區(qū)間的后段是出料區(qū)間。在輥鏈輸送系統(tǒng)2和限位導(dǎo)向桿4的作用下，禽蛋3依序經(jīng)過各個區(qū)間后，實現(xiàn)自動定向排列。裝置工作時，禽蛋3沿小頭端所指方向在兩支撐輥子I上作軸向運動(沿輥間的移動和繞自身長軸徑的轉(zhuǎn)動)，大小頭指向不一致的禽蛋3分別靠近處理通道兩側(cè)的限位導(dǎo)向桿4，形成大小頭指向一致的兩列；其中一列在限位導(dǎo)向桿4彎曲段的作用下翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)大小頭指向與另一列一致，最后形成大小頭指向一致的一列輸出。因此，在鮮禽蛋大小頭自動定向排列裝置中分列區(qū)間和翻轉(zhuǎn)區(qū)間結(jié)構(gòu)該裝置的核心。目前，日本國特許廳的公開實用新案“卵O方向整列裝置(實開平7-21504)”、日本國特許廳的公開特許公報“鶏卵^方向&揃A 3裝置(實開平9-1150938)”、日本國特許廳的公開特許公報“卵O方向整列裝(實開平11-147508)”，美國專利“Egg OrientationMeans(US4382501)'“Apparatus for Orienting Eggs in a Egg Handling Systems(US4645058)”、“Egg Orienting Apparatus (US5176243)”，這些公開文獻(xiàn)中的大小頭自動定向排列及裝置都涉及到禽蛋在輸送支撐輥子摩擦力驅(qū)動下實現(xiàn)大小頭指向相反禽蛋的分列運動和翻轉(zhuǎn)運動，但都未涉及到在輸送支撐輥子摩擦力驅(qū)動下實現(xiàn)大小頭指向相反禽蛋的分列區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)和翻轉(zhuǎn)區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)及限位導(dǎo)向桿彎曲段結(jié)構(gòu)參數(shù)彎角及長度的設(shè)計，無法實現(xiàn)禽蛋大小頭自動定向排列裝置中禽蛋大小頭自動定向排列工作區(qū)域長度的優(yōu)化，從而無法得到長度方向結(jié)構(gòu)緊湊的裝置
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有禽蛋大小頭自動定向排列裝置工作區(qū)域的缺陷而提供一種禽蛋大小頭自動定向排列裝置的設(shè)計方法，可以優(yōu)化禽蛋大小頭自動定向排列工作區(qū)域各區(qū)間長度，從長度上提高其緊湊性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是自動定向排列裝置包括依序排列的分列區(qū)間、翻轉(zhuǎn)區(qū)間和合并區(qū)間，禽蛋由一定中心距的兩等徑等速同方向轉(zhuǎn)動的相鄰支撐輥子支撐，禽蛋長軸徑指向與支撐輥子軸線方向一致且在相鄰支撐輥子所作用的摩擦力驅(qū)動下繞其長軸徑作旋轉(zhuǎn)運動，并在相鄰支撐輥子之間沿支撐輥子軸線方向向小頭側(cè)作軸向移動，軸向運動范圍在兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度范圍內(nèi)，禽蛋同時隨輥鏈輸送系統(tǒng)作移動，在分列區(qū)間和合并區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿與支撐輥子的軸向垂直，在翻轉(zhuǎn)區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿為彎曲段，依次按照下述步驟設(shè)計(1)通過公式J-Z
=Mh)計算出禽蛋在支撐輥子上完成分列區(qū)間分列軸向運動的最大位移量A-L所
需的時間tx 為支撐輥子的角速度為支撐輥子的半徑；陶為分列區(qū)間禽蛋·運動時間G時禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角^為鏈輥輸送速度4為滑動修正系數(shù)，取0. 55-0. 76 ；A為兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度；L為禽蛋的長軸徑；(2)由時間
G和公式S=Vl1得到分列區(qū)間長度5 ;(3)通過公式r=X/sina計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間限位導(dǎo)向
桿彎曲段的長度為禽蛋軸向翻轉(zhuǎn)滾動距離'a為限位導(dǎo)向桿彎曲段彎曲角；(4)由長度F、彎曲角a和公式i/ 二/fcosa+"計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度^，"為兩支撐輥子之間的中心距W為支撐輥子直徑；(5)通過公式U-0.57g-i = .t^tan與2)計算出禽蛋在
支撐輥子上完成合并區(qū)間合并軸向運動的最大位移量J-K. blQ-L所需的時間t2 ；
為合并區(qū)間禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角；Q為禽蛋的最大短徑；(6)通過公式
計算出合并區(qū)間長度 (7)由所述分列區(qū)間長度S、所述翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度y和所述
合并區(qū)間長度產(chǎn)之和，再加進(jìn)+I區(qū)間和出料區(qū)間的長度，得到自動定向排列裝置的工作區(qū)域總長。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后具有如下有益效果
I、本發(fā)明基于交錯軸摩擦輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)傳動原理，合理設(shè)計禽蛋大小頭定向排列中分列區(qū)間長度和翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度以及限位導(dǎo)向桿彎曲段彎角與長度，克服了經(jīng)驗估算的不足，優(yōu)化了定向裝置分列區(qū)間、合并區(qū)間和翻轉(zhuǎn)區(qū)間(輥子停轉(zhuǎn)區(qū)間)以及限位導(dǎo)向桿彎曲段的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而進(jìn)一步優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸。2、本發(fā)明可通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾图庸ひ?，降低禽蛋與支撐輥子之間的滑動，提高禽蛋與支撐輥子之間的傳動效率。3、在結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時，可以通過調(diào)整輸送速度實現(xiàn)分列和合并以及翻轉(zhuǎn)的速度。4、有利于進(jìn)一步分析禽蛋軸向運動和翻轉(zhuǎn)運動。


圖I是禽蛋大小頭自動定向排列裝置的結(jié)構(gòu)主視 圖2是圖I中工作區(qū)域的俯視 圖3是圖2中分列區(qū)間禽蛋輸送位移與軸向位移關(guān)系示意圖；圖4是圖2中翻轉(zhuǎn)區(qū)間禽蛋輸送示意 圖5是圖4中翻轉(zhuǎn)區(qū)間幾何尺寸示意 圖6是圖4中翻轉(zhuǎn)區(qū)間的長度尺寸示意 圖中1支撐輥子；2輥鏈輸送系統(tǒng)；3禽蛋；4限位導(dǎo)向桿；5橡膠墊；6調(diào)速系統(tǒng)；7機(jī)架。
具體實施例方式參見圖I和圖2，禽蛋大小頭自動定向排列裝置包括依序排列的分列區(qū)間、翻轉(zhuǎn)區(qū)間和合并區(qū)間，在分列區(qū)間內(nèi)，禽蛋3由一定中心距的兩等徑等速同方向轉(zhuǎn)動的相鄰支撐輥子I支撐，禽蛋長軸徑指向與支撐輥子軸線方向一致；禽蛋3在相鄰支撐輥子I所作用的 摩擦力驅(qū)動下繞其長軸徑作旋轉(zhuǎn)運動，并在相鄰支撐輥子之間沿支撐輥子軸線方向向小頭側(cè)作軸向運動，禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間的夾角(偏轉(zhuǎn)角)為ZK圖2)，禽蛋同時隨鏈輥輸送系統(tǒng)作移動；禽蛋的軸向運動范圍取決于兩根限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度A。在分列區(qū)間和合并區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿是兩個直段，并與支撐輥子的軸向垂直，在翻轉(zhuǎn)區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿為彎曲段。一、首先設(shè)計分列區(qū)間長度如下
Ca)禽蛋3在兩支撐輥子上的軸向位移
由于禽蛋3與支撐輥子I之間的傳動關(guān)系屬于交錯軸摩擦輪傳動，根據(jù)交錯軸摩擦輪傳動原理，禽蛋3在兩支撐輥子I上軸向運動的理論位移按下列公式計算
S = 0rt tan
根據(jù)裝置傳動關(guān)系，其中:a r = jo即有S = Wtan # ;
S一禽蛋3在兩支撐棍子上的軸向位移,mm ; —支撐棍子I的角速度，1/s,r—支撐棍子I的半徑，mm't—禽蛋3運動時間，s 'J3—禽蛋長軸徑與支撐輥子I軸線之間偏轉(zhuǎn)角，(° ) -鏈棍輸送速度，mm/s。由于禽蛋3與支撐輥子I之間的傳動存在滑動，因此禽蛋3在支撐輥子I上的軸向運動的實際位移"按下列公式計算
S' = tan(I)
其中k~滑動修正系數(shù)，一般為0. 55-0.76(與禽蛋、裝置結(jié)構(gòu)和運動參數(shù)等有關(guān))。(b)分列區(qū)間鏈輥輸送位移義的計算
過栽=(2)
(C)計算分列區(qū)間長度
參見圖3可知，禽蛋3在支撐輥子I上軸向運動的最大位移量為A-L，由式(I)可知，禽蛋3經(jīng)一定時間軸向運動后，即可達(dá)到所需的最大位移量A-L，設(shè)完成該最大位移量的運動時間為G，禽蛋3分列區(qū)間長度取決于禽蛋3在兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道內(nèi)軸向運動的時間，則有
A-L= tm 興(3)
其中d——兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度，mm 'L——禽蛋3的長軸徑，mm ；陶—禽蛋3運動時間tr時禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角，(° )。由式(3)得出時^再代入式(2)計算出分列區(qū)間禽蛋運動時間&內(nèi)鏈輥輸送位
移S1 = Vi1,可得分列區(qū)間長度B
B= S1 = Vt1(4)
即當(dāng)禽蛋3經(jīng)過長度為B的分列區(qū)間時，可以使禽蛋3從一側(cè)限位導(dǎo)向桿4運動到另一側(cè)限位導(dǎo)向桿4處。二、設(shè)計翻轉(zhuǎn)區(qū)間限位導(dǎo)向桿彎曲段彎角和長度以及區(qū)間長度如下 (a)設(shè)計翻轉(zhuǎn)區(qū)間限位導(dǎo)向桿彎曲段結(jié)構(gòu)參數(shù)彎角和長度
參見圖4和圖5，禽蛋3從起始狀態(tài)到臨界狀態(tài)(即禽蛋長軸徑垂直于支撐輥子軸線)的這個翻轉(zhuǎn)過程中，禽蛋3與支撐輥子I和限位導(dǎo)向桿4的彎曲段之間組成的作用關(guān)系屬于凸輪機(jī)構(gòu)的傳動關(guān)系，根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)傳動原理，限位導(dǎo)向桿4彎曲段的結(jié)構(gòu)參數(shù)按如下公式進(jìn)行設(shè)計計算
W=Xfsina(5)
式中W——限位導(dǎo)向桿4彎曲段長度，mm ——禽蛋3軸向翻轉(zhuǎn)滾動距離，mm ——限位導(dǎo)向桿4彎曲段彎曲角，(° )。為了確保禽蛋3越過臨界狀態(tài)實現(xiàn)可靠翻轉(zhuǎn)，以及考慮禽蛋3長徑的離散性和翻轉(zhuǎn)滾動時的滑動，位限位導(dǎo)向桿4彎曲段的結(jié)構(gòu)參數(shù)按如下公式進(jìn)行實際設(shè)計
r=Z/sinff+AW(6)
式(6)中AW——限位導(dǎo)向桿彎曲段長度增加量，mm。(b)設(shè)計翻轉(zhuǎn)區(qū)間(輥子停轉(zhuǎn)區(qū)間)長度
為了實現(xiàn)禽蛋3的可靠翻轉(zhuǎn)，禽蛋3兩側(cè)的支撐輥子I應(yīng)停止轉(zhuǎn)動。因此，翻轉(zhuǎn)區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)長度的設(shè)計即為支撐輥子停轉(zhuǎn)區(qū)間長度的設(shè)計，由圖2、圖5和圖6可知，支撐輥子I停轉(zhuǎn)區(qū)間長度#
D' =D +H +cl(7)
其中D=Wcos a
式中D1——支撐輥子停轉(zhuǎn)區(qū)長度，mm 'D——限位導(dǎo)向桿彎曲(導(dǎo)向)段在輸送方向上的投影長度，mm -'H-支撐棍子中心距，mm ；d-支撐棍子直徑，mm。三、設(shè)計合并區(qū)間結(jié)構(gòu)參數(shù)長度
如圖2和圖3所示，由于合并區(qū)間禽蛋3在支撐輥子I上軸向運動與分列區(qū)間相同，禽蛋3在支撐輥子I上軸向運動的最大位移量為J，由式(I)可知，禽蛋3經(jīng)一定時間軸向運動后，即可達(dá)到所需的最大位移量設(shè)完成該最大位移量的運動時間為t2，則
A- X - Q.51Q - L =(8)
其中d—兩側(cè)限位導(dǎo)向桿4所形成通道的寬度，mm ；J—禽蛋3軸向翻轉(zhuǎn)滾動距離，
mm ；Q-禽蛋3的最大短徑，mm 'L-禽蛋3的長軸徑，mm ； ,8(i2)-禽蛋3運動時間t2
時禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角，(° )。由式(8)得出時間(2，再代入式(2)計算出合并區(qū)間的禽蛋3運動時間t2內(nèi)鏈輥輸送位移s2= =Vi2 ,可得合并區(qū)間長度P如下
權(quán)利要求
1.一種禽蛋大小頭自動定向排列裝置的設(shè)計方法，自動定向排列裝置包括依序排列的分列區(qū)間、翻轉(zhuǎn)區(qū)間和合并區(qū)間，禽蛋由一定中心距的兩等徑等速同方向轉(zhuǎn)動的相鄰支撐輥子支撐，禽蛋長軸徑指向與支撐輥子軸線方向一致且在相鄰支撐輥子所作用的摩擦力驅(qū)動下繞其長軸徑作旋轉(zhuǎn)運動，并在相鄰支撐輥子之間沿支撐輥子軸線方向向小頭側(cè)作軸向移動，軸向運動范圍在兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度范圍內(nèi)，禽蛋同時隨輥鏈輸送系統(tǒng)作移動，在分列區(qū)間和合并區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿與支撐輥子的軸向垂直，在翻轉(zhuǎn)區(qū)間的兩側(cè)限位導(dǎo)向桿為彎曲段，其特征在于依次按照下述步驟進(jìn)行 (1)通過公式A-L= Avf1 tan ^1)計算出禽蛋在支撐輥子上完成分列區(qū)間分列軸向運動的最大位移量A-L所需的時間U ； 為支撐輥子的角速度;r為支撐輥子的半徑；成4)為分列區(qū)間禽蛋運動時間tx時禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角^為鏈輥輸送速度'k為滑動修正系數(shù)，取0.55-0. 76 ；A為兩側(cè)限位導(dǎo)向桿所形成通道的寬度；L為禽蛋的長軸徑； (2)由時間t'和公式5=岣得到分列區(qū)間長度； (3)通過公式r=z/sina計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間限位導(dǎo)向桿彎曲段的長度為禽蛋軸向翻轉(zhuǎn)滾動距離；〃為限位導(dǎo)向桿彎曲段彎曲角； (4)由長度F、彎曲角a和公式y(tǒng)=Fcosa +"計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度y，"為兩支撐輥子之間的中心距W為支撐輥子直徑； (5)通過公式=, )計算出禽蛋在支撐輥子上完成合并區(qū)間合并軸向運動的最大位移量^iq-L所需的時間t2 ； 為合并區(qū)間禽蛋運動時間t2時禽蛋長軸徑與支撐輥子軸線之間偏轉(zhuǎn)角；Q為禽蛋的最大短徑； (6)通過公式i5= W2計算出合并區(qū)間長度p ； (7)由所述分列區(qū)間長度谷、所述翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度y和所述合并區(qū)間長度P之和，再加進(jìn)料區(qū)間和出料區(qū)間的長度，得到自動定向排列裝置的工作區(qū)域總長。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)計方法，其特征在于所述禽蛋為草雞蛋、洋雞蛋或鴨蛋。
全文摘要
本發(fā)明公開一種禽蛋大小頭自動定向排列裝置的設(shè)計方法，自動定向排列裝置包括依序排列的分列區(qū)間、翻轉(zhuǎn)區(qū)間和合并區(qū)間，通過公式計算出禽蛋在支撐輥子上完成分列區(qū)間分列軸向運動的最大位移量A-L所需的時間t1，由時間t1和公式得到分列區(qū)間長度；通過公式計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間限位導(dǎo)向桿彎曲段的長度W；再計算出翻轉(zhuǎn)區(qū)間長度D＇、禽蛋在支撐輥子上完成合并區(qū)間合并軸向運動的最大位移量所需的時間t2以及合并區(qū)間長度；由B、D＇和P之和再加進(jìn)料區(qū)間和出料區(qū)間的長度得到工作區(qū)域總長；本發(fā)明優(yōu)化了區(qū)間及限位導(dǎo)向桿彎曲段的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而進(jìn)一步優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，可提高禽蛋與支撐輥子之間的傳動效率。
文檔編號B65B23/06GK102717914SQ20121020855
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者任曉鋒, 姜松, 徐斌, 朱紅力, 漆虹, 蔡健榮, 陳章耀 申請人:江蘇大學(xué)