禽类腿部脱骨切割设备及方法

摘要

本发明公开了一种半自动化的禽类腿部脱骨切割设备，包括由马式槽轮转位机构(2)带动的可旋转工作台面(3)；所述工作台面(3)上设置有上料装置(4)、切割脊骨装置(5)、切割腿肉装置(6)、扒皮装置(7)、剖切腿肉装置(8)、脱骨及释放装置(9)；所有各装置由动力系统、传动系统和信号执行机构(1)控制；所述信号执行机构(1)中的中心齿轮(11)带动周围与之啮合的为各装置提供动力的多个行星齿轮，步进盘(17)与机械手(30)连接，切割刀具采用多个前角为2°至5°，背角为25°至30°的圆盘刀片。本发明适用于诸如鸡腿、鹅腿和鸭腿等禽类腿部的脱骨切割加工。本发明还公开了与上述设备相适应的脱骨切割方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种肉类加工机械设备及加工方法，尤其涉及一种半自动的禽类加工机械设备及加工方法。

背景技术

目前，在国内、外肉类加工领域中，对禽类腿部的脱骨切割加工主要是通过人工持刀进行剖切加工。随着《中国人民共和国食品卫生法》的逐步贯彻，人们的卫生健康意识不断提高，为了保证食品在加工过程中不被污染，从而对食品机械加工设备及加工生产条件的要求越来越严格。

另外，在美国和西欧等一些发达国家，最近又对禽类腿部加工业提出了严格的、具体的要求，即：必须由人工操作改为专用设备加工，以保证食品在加工过程中消除污染。因此，无论是在国内或国外禽类加工领域中，开发专业的加工禽类腿部脱骨切割设备械设备已成为一个亟待解决的科研课题。

现有技术中，还没有符合上述要求的禽类腿部加工机械设备，通常采用的通过人工去骨取肉的方法，该现有技术存在以下不足之处：1、不符合卫生要求，易污染。由于加工食品人员的身体健康难控制，亦产生交叉感染；2、工人劳动强度大，生产效率低；3、加工环境恶劣，搬运过程易污染。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种既能达到国际上对家禽加工的卫生要求，又能使员工从繁重的劳动中解脱出来，从而提高生产率，降低生产成本的半自动化的禽类腿部脱骨切割设备及加工方法。

为了解决上述的技术问题，本发明禽类腿部脱骨切割设备的技术方案是：包括由马式槽轮转位机构带动的可旋转工作台面；所述工作台面上设置有上料装置、切割脊骨装置、切割腿肉装置、、扒皮装置、剖切腿肉装置、脱骨及释放装置；上述所有装置由动力系统、传动系统和信号执行机构控制；所述上料装置包括位于轴上的棘轮控制机构和上料盘，所述上料盘与棘轮控制机构之间设置有支架；所述切割脊骨装置包括安装在工作台上的压卡机构、与输入轴联接并安装在刀体支架上的一对园盘刀片，所述刀体支架两端设置有凸轮机构；所述一对园盘刀片采用软轴驱动，所述一对园盘刀片之间的距离由齿轮齿条双向推拉式机械手控制；所述切割腿肉装置包括设置在工作台面上的多个滑柱和分别设置在多个滑柱上的园盘刀片；所述多个园盘刀片采用软轴驱动，并在所述信号执行机构的控制下分别在相应的滑柱上作上下移动；所述扒皮装置包括齿轮齿条双向推拉式机械手和一对表面相对凹凸的弧形碾棍；所述一对碾棍采用软轴驱动，并由所述齿轮齿条双向推拉式机械手控制所述一对碾棍之间的距离；所述剖切腿肉装置包括多个输入软轴、与所述输入软轴相对应的多个软轴园盘刀具和相对应的多个输出软轴，通过不同旋向的多个软轴分别驱动相对应的多个园盘刀具旋转；所述脱骨及释放装置包括齿轮齿条双向推拉式机械手、轮系、执行机构，所述执行机构包括连杆机构和设置在工作台上的挤压分离装置；所述连杆机构中第一连杆的一端部固定在轮系中介轮的偏心位置上，其另一端固定在挤压分离装置中的第一分离板上；所述连杆机构中第二连杆的一端固定在所述第一分离板上，其另一端固定在挤压分离装置中的第二分离板上，所述第一分离板和所述第二分离板之间设置有拉簧。所述信号执行机构中的中心齿轮带动周围与之啮合的多个行星齿轮，所述多个行星齿轮的个数与设置在旋转工作台面上的装置个数一致，其中，带有凸块的的齿轮与步进盘连接，齿轮为欠齿结构，以保证脱骨和释放工序中间歇运动的要求；步进盘中设置有与机械手连接的座体，位于步进盘上设置有表面为斜面的凸块。

本发明禽类腿部脱骨切割设备中，采用两套结构相同、左右对称的马式槽轮转位机构和对应的上述各个装置；所述剖切腿肉装置中的输入软轴的个数、软轴园盘刀具个数及输出软轴个数是相对应的，其数量在6-14至之间；另外，所述圆盘刀片或园盘刀具中刀轴和刀片之间采用冷加工铆接，刀具前角为2°至5°，背角为25°至30°；所述软轴表面喷涂“铁氟龙”防腐蚀。所述每个装置中的每片刀片/刀具所通过的运动轨迹上设置有磨刀装置，用于研磨修正刀具。所述传动系统采用槽轮、齿轮传动机构。所述装置部件采用不锈钢材质制造。在本发明禽类腿部脱骨切割设备中，将禽腿由每前道工序传递到下一个后续工序是由马式槽轮转位机构来完成的。

采用本发明的禽类腿部脱骨切割设备对禽腿进行脱骨的切割方法是：安装并启动包括由马式槽轮转位机构带动的可旋转工作台面；所述工作台面上设置有上料装置、切割脊骨装置、切割腿肉装置、扒皮装置、剖切腿肉装置、脱骨及释放装置的禽类腿部脱骨切割设备后，依次完成下列工序：上料工序，操作员将禽腿送入设备的上料装置的上料盘中，由马式槽轮转位机构带动可旋转的工作台面将禽腿肉送入设备中的切割脊骨工序；切割脊骨工序，由工作台面上的压卡机构固定好禽腿后，机械手拔动刀体支架由左、右两端沿水平直线运动轨迹向中心移动，从而园盘刀片切入禽腿皮肉，然后，在拉簧复位的作用下，园盘刀片再沿垂直方向运动，推动被切脊骨向后移动，最终切掉脊骨；切割腿肉工序，操作信号执行机构后，软轴分别控制多个园盘刀片在旋转的同时还上下移动，从而对禽腿皮和肉进行纵向剖切分离；扒皮工序，机械手带动碾棍夹住禽腿皮，软轴驱动两个碾棍同时向内旋转，将禽腿皮碾下；然后，两个碾棍复位，等待再次往复周期性动作；剖切腿肉工序，通过多个不同旋向的软轴控制安装在不同方位的多个园盘刀具同时剖切禽腿，使腿骨充分显露；所述脱骨及释放工序，机械手控制执行机构动作后，连杆和和拉簧带动两个分离板和对禽腿进行挤压分离，使其骨肉最终分离，完成脱骨工序；尔后，机械手释放，落下的鸡肉顺滑道进入料斗。

在本发明禽类腿部脱骨切割设备中，若采用了两套结构相同、左右对称的马式槽轮转位机构来分别带动两套位于可旋转的工作台面上的上料装置、切割脊骨装置、切割腿肉装置、扒皮装置、剖切腿肉装置、脱骨及释放装置；则设备每循环一周操作同时完成两只禽腿的脱骨加工，即，操作员位于设备的中间位置，双手将左、右禽腿分别放入对应的两个上料装置的上料盘内，然后，依次完成所述的切割脊骨工序、切割腿肉工序、扒皮工序、剖切腿肉工序和脱骨及释放工序，最终完成禽腿脱骨加工。

与现有技术相比，本发明禽类腿部脱骨切割设备及方法的有益效果是：

1.由于本发明禽类腿部脱骨切割设备中各装置中的部件全部使用不锈钢材料，所述圆盘刀片或园盘刀具中刀轴和刀片之间采用冷加工铆接，刀具前角为2°至5°，背角为25°至30°，所用的软轴表面喷涂有“铁氟龙”防腐蚀，各部位表面较为光滑，不与禽腿粘连，并易于清洗，保证卫生，减少食品的污染，能有效地提高社会效益。

2.本发明禽类腿部脱骨切割设备中所用的刀片或刀具采用特殊钢材精制而成，其表面处理等诸方面做了精心设计，能增加其硬度、耐磨性和韧性，从而提高设备的使用寿命；

3.本发明禽类腿部脱骨切割设备可以采用左、右对称定位基准平面圆盘托架；所用机械手采用双侧齿轮齿条啮合夹紧结构；控制系统采用齿轮啮合轮系——传动信号执行机构；本发明结构紧凑，传动合理，维修方便，操作简单，降低生产成本，能大幅度减轻劳动强度，与人工操作相比提高生产效率2-3倍；从而大幅度提高企业的经济效益，本发明产品具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明禽类腿部脱骨切割设备总体结构示意图；

图2-1和图2-2为本发明禽类腿部脱骨切割设备下料装置结构示意图；

图3为本发明禽类腿部脱骨切割设备切割脊骨装置结构示意图；

图4-1和图4-2为本发明禽类腿部脱骨切割设备切割腿肉装置结构示意图；

图5-1和图5-2为本发明禽类腿部脱骨切割设备扒皮装置结构示意图；

图6为本发明禽类腿部脱骨切割设备剖切腿肉装置结构示意图；

图7为本发明禽类腿部脱骨切割设备脱骨装置结构示意图；

图8-1和图8-2为使用本发明禽类腿部脱骨切割设备的工序图。

图9-1和图9-2为发明禽类腿部脱骨切割设备中信号执行机构结构示意图；

图10-1和图10-2为发明禽类腿部脱骨切割设备中机械手的结构示意图；

图11为发明禽类腿部脱骨切割设备中园盘刀具结构示意图；

下面是本发明说明书附图中主要附图标记的说明：

1——信号执行机构      2——马式槽轮转位机构

3——工作台面          4——上料装置

5——切割脊骨装置      6——切割腿肉装置

7——扒皮装置          8——剖切腿肉装置

9——脱骨及释放装置    41——棘轮控制机构

42——上料盘           43——支架

51——压卡机构         52——输入轴    

53——刀体支架         54、62——园盘刀片

55——凸轮机构         30——机械手

61——滑柱             72——碾棍

81、83——软轴         82——园盘刀具

92——轮系             93——执行机构

94——拉簧             95——挤压分离装置

96、98——连杆         97、99——分离板

4a——上料工序         5a——切割脊骨工序

6a——切割腿肉工序     7a——扒皮工序

8a——剖切腿肉工序     9a——脱骨及释放工序

具体实施方式

下面结合附图对本发明禽类腿部脱骨切割设备及其方法做进一步详细说明。

如图1所示，本发明禽类腿部脱骨切割设备，包括由马式槽轮转位机构2带动的可旋转工作台面3；所述工作台面3上设置有上料装置4、切割脊骨装置5、切割腿肉装置6、、扒皮装置7、剖切腿肉装置8、脱骨及释放装置9；上述所有装置由动力系统、传动系统和信号执行机构1控制，所述传动系统采用槽轮、齿轮传动机构。

图2示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备所采用的上料装置4的结构，包括位于轴上的棘轮控制机构41和上料盘42，所述上料盘42与棘轮控制机构41之间设置有支架43。

图3示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备中所采用的割脊骨装置5的结构，包括安装在工作台3上的压卡机构51、与输入轴52联接并安装在刀体支架53上的一对园盘刀片54，所述刀体支架53两端设置有凸轮机构55；所述一对园盘刀片54采用软轴驱动，所述一对园盘刀片54之间的距离由齿轮齿条双向推拉式机械手30控制。

图4示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备中所采用的切割腿肉装置6的结构，包括设置在工作台面3上的多个滑柱51和分别设置在多个滑柱61上的园盘刀片62；所述多个园盘刀片62采用软轴驱动，并在所述信号执行机构1的控制下分别在相应的滑柱61上作上下移动；

图5示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备中所采用的扒皮装置7的结构，包括齿轮齿条双向推拉式机械手30和一对表面相对凹凸的弧形碾棍72；所述一对碾棍采用软轴驱动，并由所述齿轮齿条双向推拉式机械手30控制所述一对碾棍72之间的距离。

图6示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备中所采用的剖切腿肉装置8的结构，包括多个输入软轴81、与所述输入软轴81相对应的多个软轴园盘刀具82和相对应的多个输出软轴83，通过不同旋向的多个软轴分别驱动相对应的多个园盘刀具82旋转；另外，所述剖切腿肉装置7中的输入软轴的个数、软轴园盘刀具个数及输出软轴个数是相对应的，其数量在6至14之间。

图7示出了本发明禽类腿部脱骨切割设备中所采用的脱骨及释放装置9的结构，包括齿轮齿条双向推拉式机械手30、轮系92、执行机构93，所述执行机构93包括连杆机构94和设置在工作台3上的挤压分离装置95；所述连杆机构93中第一连杆96的一端部固定在轮系30中介轮的偏心位置上，其另一端固定在挤压分离装置95中的第一分离板上97；所述连杆机构93中第二连杆98的一端固定在所述第一分离板97上，其另一端固定在挤压分离装置95中的第二分离板99上，所述第一分离板97和所述第二分离板99之间设置有拉簧94。

另外，为了提高工作效率，本发明禽类腿部脱骨切割设备可以采用两套结构相同、左右对称的马式槽轮转位机构2，分别带动两套位于可旋转的工作台面3上的上料装置4、切割脊骨装置5、切割腿肉装置6、、扒皮装置7、剖切腿肉装置8、脱骨及释放装置9。即设备从整体结构上装置左、右两个圆盘轨道定位装置，操作者在左右两个园盘中间进行操作，双手将左、右禽类腿部分别放入对应两个上料盘42后，经机械手夹紧并在轨道内作回转一周，同时完成两只禽腿的脱骨加工过程。为了方便设备中刀具的研磨和修正，可以在每片刀片/刀具所通过的运动轨迹上设置有磨刀装置，用于及时、方便地研磨和修正刀具。为了进一步保证设备中各部件及刀具与禽腿不发生粘连，并易于清洗，保证卫生，减少食品的污染，因此，设备中各装置中的部件及刀具采用不锈钢等钢材制作，所述圆盘刀片或园盘刀具中刀轴和刀片之间采用冷加工铆接，刀具前角为2°至5°，背角为25°至30°；设备中所用的软轴表面喷涂有“铁氟龙”防腐蚀。

图1、图9-1、图9-2、图10-1和图10-2示出了发明禽类腿部脱骨切割设备中信号执行机构控制机械手的工作原理，即，所述信号执行机构1中的中心齿轮11带动周围与之啮合的多个行星齿轮，所述多个行星齿轮的个数与设置在旋转工作台面3上的装置个数一致，工作时，所述行星齿轮为长动盘，各个长动盘分别为设备中各个装置提供动力，其中，带有凸块12的的齿轮13与步进盘17连接，齿轮14上的连杆18与图1中所示的凸轮10连接，齿轮15为设备中扒皮装置中的碾棍提供动力，齿轮16带动脱骨及释放装置9，所示齿轮16设计为欠齿结构，以保证脱骨和释放工序中间歇运动的要求。步进盘17中设置有均匀分布的与机械手30上的底盘28连接的座体19，位于步进盘17的中央为固定盘，在固定盘上设置有表面为斜面的凸块20，工作时，所述凸块20与机械手中的滚轴21接触，当滚轴21移动到凸块20斜面的高点22时，机械手30的手掌23打开，当滚轴21移动到凸块20斜面的低点24时，机械手30的手掌23闭合。

图11示出了发明禽类腿部脱骨切割设备中园盘刀具的结构，为了节省材料，所述刀具采用刀片26与刀轴25的分体结构；由于园盘刀具有正反转之分，即刀轴25与软轴的螺纹连接有左右旋之分，因此刀轴25与刀片26的连接采用铆接，为了使铆接过程中刀具不发生变形，采用冷加工铆接；为了避免在切削过程中刀片与腿肉粘连，所述刀片26的前角为2°至5°，刀片26背角为25°至30°。

本发明禽类腿部脱骨切割设备的传动原理如下：采用单相220V，50Hz，4P电容电机作为动力源，经减速器降速后将动力分别传递给由齿轮机构和槽轮机构组成的传动系统，齿轮传动机构作为设备中各种信号执行机构动作的动力源，槽轮机构的间歇功能依次传递给机械手转动盘，每个步进盘按120度分布安装三支机械手。本发明设备装置可分为左、右两个圆盘轨道定位装置，左、右两侧共计六支机械手，操作者站在设备中间位置工作，双手将左、右禽类腿部分别放入对应上料装置，经机械手夹紧并在轨道内作回转一周，完成整个禽类腿部脱骨加工过程。另外，可以根据客户的不同要求设计设备的参数，例如，生产能力约为20支/分钟时，设计动作时间为单支机械手旋转一周为18秒(六步间歇情况下)。本发明中机械手采用齿轮齿条双向推拉式机械夹紧结构对禽腿固定夹持。工作时，在水平的圆盘轨迹内做间歇步进回转，每回转一周就可经过所有工序，禽腿在前/后道工序之间是依靠机械手进行传递。

下面以加工鸡腿为例结合图1至图8进一步说明采用本发明禽类腿部脱骨切割设备进行脱骨切割加工的方法是：首先，安装并启动包括由马式槽轮转位机构2带动的可旋转工作台面3；所述工作台面3上设置有上料装置4、切割脊骨装置5、切割腿肉装置6、、扒皮装置7、剖切腿肉装置8、脱骨及释放装置9的设备后，依次完成下列工序：

上料工序4a，操作员将鸡腿送入设备的上料装置4的上料盘42中，由马式槽轮转位机构2带动可旋转的工作台面3将鸡腿送入设备中的切割脊骨工序。

切割脊骨工序5a，由工作台面3上的压卡机构51固定好鸡腿后，由软轴传动技术控制刀体支架53上的一对圆盘切割刀片54相对旋转，与此同时，机械手30上的中心齿轮咬合双齿条作相对运动，拔动刀体支架53使刀体支架53由左、右两端沿水平直线运动轨迹向中心移动，从而使刀体支架53上的园盘刀片54切入鸡腿皮肉，此时，鸡腿所受到的拉力减小，在拉簧复位的作用下，园盘刀片54沿垂直方向运动，推动被切脊骨向后移动，最终切掉脊骨，马式槽轮转位机构2带动可旋转的工作台面3将切掉脊骨的鸡腿送入设备中的切割腿肉工序。

切割腿肉工序6a，操作信号执行机构1并由软轴分别控制设置多个滑柱61上的园盘刀片62不但旋转而且还上下移动，使固定在该工位的多个园盘刀片62对鸡腿皮和肉进行纵向剖切分离，从而显露出鸡腿骨，马式槽轮转位机构2带动可旋转的工作台面3将鸡腿送入设备中的扒皮工序。

扒皮工序7a，通过齿轮齿条双向推拉式机械手30带动一对表面相对凹凸的弧形碾棍72夹住鸡腿皮，软轴驱动两个碾棍72同时向内旋转，将鸡腿皮碾转落下；然后，两个碾棍72复位，等待再次作往复周期性动作，马式槽轮转位机构2带动可旋转的工作台面3将去皮后的鸡腿送入设备中的剖切腿肉工序。

剖切腿肉工序8a，包括多个输入软轴81、与所述输入软轴81相对应的多个软轴园盘刀具82和相对应的多个输出软轴83，通过不同旋向的多个软轴分别驱动相对应的多个园盘刀具82旋转。

所述脱骨及释放工序9a，齿轮齿条双向推拉式机械手30、轮系92和执行机构93动作后，连杆96和98和拉簧94带动两个分离板97和99对鸡腿进行挤压分离，使其骨肉最终分离，完成脱骨工序；尔后，机械手30释放，落下的鸡肉顺滑道进入料斗。

若本发明禽类腿部脱骨切割设备中采用的是两套结构相同、左右对称的马式槽轮转位机构2来分别带动两套位于可旋转的工作台面3上的上料装置4、切割脊骨装置5、切割腿肉装置6、扒皮装置7、剖切腿肉装置8、脱骨及释放装置9；则设备每循环一周操作同时完成两只鸡腿的脱骨加工，即，操作员位于设备的中间位置，双手将左、右鸡腿分别放入对应的两个上料装置4的上料盘42内，然后，依次完成所述的切割脊骨工序5a、切割腿肉工序6a、扒皮工序7a、剖切腿肉工序8a和脱骨及释放工序9a，最终完成鸡腿脱骨加工。

在本发明设备中采用金属型材焊接形成主体框架及升降可调的水平底脚，由铝合金铸造经机加工制成的左、右定位基准平面圆盘托架，由齿轮齿条啮合组成的机械夹紧式结构的机械手，机械传动系统采用槽轮传动机构，自动化系统采用齿轮啮合轮系传动信号执行机构，设备中采用软轴传动圆盘刀片切割机构，所述扒皮装置采用弧形碾棍的碾压机构，设备中可以设置上述的用于圆盘刀片研磨和修正的专用磨削机构。另外，本发明设备中所述各装置和机构具有防水设计功能，既做到整机结构卫生，又保证局部结构易清洗。需要说明的是，本发明设备采用纯机械传动，排除液压气动，可有效地防止漏油所造成的污染。

综上所述，本发明禽类腿部脱骨切割设备全部采用结构简单、紧凑的机械传动形式，能广泛地适应于各用户单位维修设备的技术水平之需要，并对各另部件的选材，加工，表面处理等诸方面做了精心设计，增加其硬度，耐磨性和韧性，提高设备的使用寿命。本发明禽类腿部脱骨切割设备及方法适用于诸如鸡腿、鹅腿和鸭腿等禽类腿部的脱骨切割加工。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。