一种禽翅分割装置及其分割方法

1.本发明属于家禽类产品加工技术领域，具体涉及一种禽翅分割装置及其分割方法。


背景技术：

2.我国禽胴体加工起步较晚，自动化家禽翅膀分离装置大多数属于家禽胴体分离装置的一部分，属于家禽胴体分离流水线上的一环，且国内起步较晚，绝大部分地区仍然采用半自动化加工分离。可见，现有家禽分离装置通用性不强，远达不到自动化普及的地步，自动化水平不高。
3.国内目前已有的家禽分离切割装置，大多数都是采用人工手动切割，或采用半手工半机械的加工切割方式。相比于纯手工加工，这种方式虽然很大程度上降低了生产成本，提高了生产效率，但是想要实现大规模的生产加工，自动化水平还得大幅度提高；而且这种方式作业效果不理想，其仍然需要人工操作，而人工对于家禽翅膀的位置很难把握，容易造成切割不当，位置偏移，对家禽本体造成损伤，严重的甚至会有安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种禽翅分割装置及其分割方法，它能够一次性完成家禽翅膀输送、切割和收集的自动化加工。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种禽翅分割装置，包括：机架；输送机构，包括安装于机架上的导轨和沿纵向滑动安装在导轨上的用于倒挂禽胴体的安装架，所述机架上位于导轨下方设有可供禽胴体通过的空间；切割机构，设于机架上且对称设于输送机构的两侧，所述切割机构包括可开合的刀片，该刀片打开时形成可供禽翅通过的空间，其闭合时与禽翅等高；横向移动机构，设于机架上，用于带动切割机构横向移动。
6.与现有技术相比，本发明提供的禽翅分割装置，通过输送机构可以实现禽胴体的自动输送，通过横向移动机构可以实现切割机构的横向移动，进而将切割机构移动至禽翅待切割位置，通过对称设置的切割机构，可以对禽胴体两侧的禽翅进行自动切割。特别的，本发明切割机构的刀片设计成可开合的，切割前，两切割机构之间的间距大于禽胴体的横向长度，可以保证禽胴体无干涉运行至刀片位置，在切割机构横向移动的过程中，禽翅从刀片打开时形成的空间伸入，当切割机构移动至禽翅待切割位置时，控制刀片闭合，禽翅被切割，随后切割机构恢复原态。尤其，本发明设置横向移动机构，可以带动切割机构根据切割需求精准移动至翅尖或翅根待切割位置，解决了市面上家禽分割装置难以把握家禽翅膀位置的问题，能适应不同家禽胴体的尺寸，同时满足多功能切割与全自动切割。
7.较佳的，所述横向移动机构包括：外挡板，竖直设于机架上且位于每个切割机构的外侧；内挡板，沿横向滑动安装于每个外挡板的内侧，切割机构固定安装在对应的内挡板的内侧。在该优选实施例中，将切割机构安装在内挡板上，并使内挡板相对外挡板可进行横向往复移动，即可以简单的结构实现切割机构的横向移动。
8.在一个实施例中，所述内挡板与外挡板之间通过双向螺纹杆连接，所述双向螺纹杆沿横向贯穿外挡板设置，双向螺纹杆与外挡板之间螺纹连接，内挡板安装在每个双向螺纹杆的内端。在该实施例中，通过旋转双向螺纹杆，实现双向螺纹杆相对外挡板的横向移动，进而实现内挡板相对外挡板的横向滑动，采用该移动方式，结构简单，移动精准可控。
9.较佳的，该装置还包括用于调节两外侧板间距的宽度调节机构。在该优选实施例中，通过设置宽度调节机构，可以调节外侧板之间的距离，以使切割机构有足够的行程可以移动至禽翅待切割位置，从而满足不同尺寸禽胴体的禽翅切割需求。
10.在一个实施例中，所述宽度调节机构包括丝杆、螺纹套筒和调距连杆，丝杆竖直设置在机架上且位于输送机构的下方，螺纹套筒通过螺纹套设于丝杆外，调距连杆设有两个，每个调距连杆的下端与螺纹套筒铰接，其上端与对应的外挡板铰接。在该实施例中，旋转丝杆可带动螺纹套管在竖直方向移动，进而带动其上端的调距连杆带动外挡板在横向移动，从而调节两外挡板之间的间距，该宽度调节机构结构简单，调节精准可控。
11.较佳的，所述切割机构包括机械虹膜刀具和闭合驱动单元，机械虹膜刀具包括呈环形布置的、可互相开合的多个刀片，多个刀片打开时形成可供禽翅通过的刀片内孔，闭合驱动单元用于驱动刀片打开或闭合。在该优选实施例中，采用机械虹膜刀具，可以有一个可闭合的刀片内孔，当禽翅位于该内孔中心位置时，刀片闭合时可以从禽翅的四周同步完成切割，可以使得切割位置均匀受力，切割更快更彻底。
12.较佳的，该装置还包括设于切割机构下方的禽翅收纳箱。在该优选实施例中，切割下来的禽翅可以直接掉落被禽翅收纳箱收集。
13.较佳的，该装置还包括：传感器，用于测量禽胴体与切割机构之间的纵向距离信息和横向距离信息；控制器，其与传感器、安装架和横向移动机构电连接，控制器根据接收到的纵向距离信息判断禽翅到达切割机构的刀片位置时控制安装架停止移动，以及根据接收到的横向距离信息控制横向移动机构带动切割机构横向移动至禽翅待切割位置。在该优选实施例中，通过设置传感器可以实时获取禽胴体的位置信息，同时设置控制器根据传感器的数据进行处理分析，进而控制禽胴体在运行至设定位置时暂停，并控制切割机构移动至禽翅待切割位置，实现禽翅切割的自动化。
14.为实现上述目的，本发明还提供一种基于上述禽翅分割装置的禽翅分割方法，包括以下步骤：先将禽胴体倒挂于安装架上，保证禽翅始终沿横向设置，此时刀片处于打开状态，禽翅与刀片等高；再控制安装架在导轨上滑动，以将禽胴体输送至刀片位置，安装架停止滑动；然后控制横向移动机构带动切割机构横向移动，以使刀片到达禽翅待切割位置，横向移动机构停止移动；最后启动切割机构，刀片闭合，切断禽翅。
15.与现有技术相比，本发明提供的禽翅分割方法由于采取了前述的禽翅分割装置，可以对禽胴体两侧的禽翅进行自动切割。
16.较佳的，切割机构横向移动的距离确定方法如下：禽胴体倒挂时，确定整翅与禽胴体的横向长度比例为k1，确定翅尖与禽胴体的横向长度比例为k2；通过传感器测量两切割机构之间的距离l1、切割机构与翅尖之间的距离l2；计算禽胴体的横向长度l
1-2l2；当切割整翅时，切割机构300横向移动的距离为l2 k1(l
1-2l2)，当切割翅尖时，切割机构300横向移动的距离为l2 k2(l
1-2l2)。在该优选实施例中，先确定禽翅各部位与禽胴体的比例关系，再通过传感器测量两切割机构之间的距离以及切割机构与翅尖之间的距离确定禽胴体的长度，
进而就可以根据禽翅切割位置的不同确定切割机构的横向移动距离，实现待切割位置的快速精准定位，提高切割效率。
附图说明
17.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
18.图1是本发明提供的禽翅分割装置的结构示意图；
19.图2是本发明中横向调节机构的结构示意图；
20.图3a是本发明中切割机构的安装示意图；
21.图3b是本发明中切割机构的结构示意图；
22.图4a是图3b中切割机构的刀片打开时的状态示意图；
23.图4b是图3b中切割机构的刀片闭合时的状态示意图；
24.图5是本发明中禽胴体的禽翅比例示意图。
25.图中：100-机架，200-输送机构，201-导轨，202-安装架，300-切割机构，301-机械虹膜刀具，301.1-刀片，302-闭合驱动单元，302.1-驱动孔，302.2-驱动环，302.3-伸杆，302.4-连杆连接处，302.5-驱动杆，302.6-传动杆，400-横向移动机构，401-外挡板，402-内挡板，403-双向螺纹杆，404-保护挡板，405-限位板，406-翼板，500-宽度调节机构，501-丝杆，502-螺纹套筒，503-调距连杆，600-禽翅收纳箱。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上。
29.下面结合图1-图4b描述本发明的禽翅分割装置。
30.如图1-图4b所示，本发明提供一种禽翅分割装置，包括：机架100；输送机构200，包括安装于机架100上的导轨201和沿纵向滑动安装在导轨201上的用于倒挂禽胴体的安装架202，机架100上位于导轨201下方设有可供禽胴体通过的空间；切割机构300，设于机架100
上且对称设于输送机构200的两侧，切割机构300包括可开合的刀片301.1，该刀片301.1打开时形成可供禽翅通过的空间，其闭合时与禽翅等高；横向移动机构400，设于机架100上，用于带动切割机构300横向移动。
31.在一个实施例中，如图1所示，横向移动机构400包括：外挡板401，竖直设于机架100上且位于每个切割机构300的外侧；内挡板402，沿横向滑动安装于每个外挡板401的内侧，切割机构300固定安装在对应的内挡板402的内侧，优选的，内挡板402与外挡板401之间通过双向螺纹杆403连接，双向螺纹杆403沿横向贯穿外挡板401设置，双向螺纹杆403与外挡板401之间螺纹连接，内挡板402安装在每个双向螺纹杆403的内端。
32.本发明实施例中的机架主要由板材和立柱组成，如图1所示，其顶部可以安装输送机构，前端可以安装切割机构，后端设有可以输送切割禽翅后禽胴体的空间，在该空间内横向移动机构在输送机构的两侧设有保护挡板404，保护挡板的长度比内挡板短，对切割机构的驱动部进行遮挡，避免在切割工作中禽胴体触碰到驱动部影响刀具切割而导致刀具无法正常工作。另外，横向移动机构包括限位板405，限位板安装于外挡板的外侧，其与外挡板之间可以通过弹簧等进行弹性连接，限位板用于在调整外挡板水平间距时起到限制最大距作用。较佳的，机架上位于双向螺纹杆外设有翼板406，可以避免双向螺纹杆外露，还可以避免双向螺纹杆工作时伤害到工作人员。
33.在一个实施例中，如图2所示，该装置还包括用于调节两外侧板间距的宽度调节机构500。优选的，宽度调节机构500包括丝杆501、螺纹套筒502和调距连杆503，丝杆501竖直设置在机架100上且位于输送机构200的下方，螺纹套筒502通过螺纹套设于丝杆501外，调距连杆503设有两个，每个调距连杆503的下端与螺纹套筒502铰接，其上端与对应的外挡板401铰接。优选的，丝杆与一电机连接。
34.内挡板的运动是通过水平设置的双向螺纹杆来实现的，外挡板是由下面的电机带动竖直设置的丝杆依次传递到螺纹套筒、调距连杆来实现外挡板的距离调节。当内挡板在水平设置的双向螺纹杆上的可移动距离不够的情况下，可以调节外挡板的间距。
35.在一个实施例中，如图3a-图4b所示，切割机构300包括机械虹膜刀具301和闭合驱动单元302，机械虹膜刀具301包括呈环形布置的、可互相开合的多个刀片301.1，多个刀片301.1打开时形成可供禽翅通过的刀片301.1内孔，闭合驱动单元302用于驱动刀片301.1打开或闭合。机械虹膜刀具中心与内挡板内侧通过螺栓连接，闭合驱动单元安装在内挡板内侧。
36.如图4a、图4b所示，机械虹膜刀具可选取常规的虹膜机制，包括多个刀片，通过刀片的离合改变中间圆形孔径的大小，刀具由内挡板外侧伺服电机通过闭合驱动单元驱动，可实现环形切割。刀片的数量越多，孔径越接近圆形，考虑到经济实用性，本例中刀片设有6个。
37.如图3a、图3b所示，闭合驱动单元302包括驱动孔302.1、驱动环302.2、伸杆302.3、连杆连接处302.4、驱动杆302.5和传动杆302.6，驱动孔类似于圆盘，圆盘一面光滑带突出轴，光滑面与内挡板紧贴，突出轴与内挡板外侧电机相连，电机带动驱动孔旋转，另一面上有5个圆槽，圆槽能与驱动环配合，实现不同的控制效果；伸杆，一端连接驱动环，另一端连接连杆连接处，连杆连接处固定连接在内挡板内侧，杆连接处通过螺栓与驱动杆配合，驱动杆通过螺栓与传动杆配合，传动杆带动机械虹膜刀具实现开启与闭合。当内挡板外侧伺服
电机接收启动信号时，电机启动，带动驱动孔旋转，通过闭合驱动单元的传动，最终实现传动杆带动刀片的开启与闭合，完成切割动作。
38.在一个实施例中，如图1所示，该装置还包括设于切割机构300下方的禽翅收纳箱600。
39.在一个实施例中，如图1所示，该装置还包括：传感器(图中未示意)，用于测量禽胴体与切割机构300之间的纵向距离信息和横向距离信息；控制器(图中未示意)，其与传感器、安装架202和横向移动机构400电连接，控制器根据接收到的纵向距离信息判断禽翅到达切割机构300的刀片301.1位置时控制安装架202停止移动，以及根据接收到的横向距离信息控制横向移动机构400带动切割机构300横向移动至禽翅待切割位置。
40.相应的，本发明还提供一种基于上述禽翅分割装置的禽翅分割方法，如图1-图4b所示，包括以下步骤：先将禽胴体倒挂于安装架202上，保证禽翅始终沿横向设置，此时刀片301.1处于打开状态，禽翅与刀片301.1等高；再控制安装架202在导轨201上滑动，以将禽胴体输送至刀片301.1位置，安装架202停止滑动；然后控制横向移动机构400带动切割机构300横向移动，以使刀片301.1到达禽翅待切割位置，横向移动机构400停止移动；最后启动切割机构300，刀片301.1闭合，切断禽翅。
41.禽胴体到达刀具中心后，调节内挡板和其上刀具距离禽胴体的距离，刀具以张开的状态从水平位置移动到靠近鸡翅，直到鸡翅进入张开的刀具，这个刀具的距离是根据挡位来调节的，然后电机带动刀具开合，鸡翅被切掉，刀具再张开。在一个实施例中，如图5所示，切割机构300横向移动的距离确定方法如下：禽胴体倒挂时，确定整翅与禽胴体的横向长度比例为k1，确定翅尖与禽胴体的横向长度比例为k2；通过传感器测量两切割机构300之间的距离l1、切割机构300与翅尖之间的距离l2；计算禽胴体的横向长度为l
1-2l2；当切割整翅时，切割机构300横向移动的距离为l2 k1(l
1-2l2)，当切割翅尖时，切割机构300横向移动的距离为l2 k2(l
1-2l2)。本发明可以根据禽胴体的比例预先设置挡位，当切割禽翅不同部位时，可以直接选择挡位对指定部位进行切割。
42.以下以切割三黄鸡的翅膀为例，对本发明进行进一步说明。
43.在本例中，本发明提供的禽翅分割装置包括：机架、输送机构、机械虹膜刀具、闭合驱动单元、光电式传感器、plc控制系统、横向移动机构、宽度调节机构和禽翅收纳箱。输送机构安装在机架上。机架包括桁架。输送机构包括导轨和安装在导轨两侧的安装架，导轨为机械滑台，安装架为挂钩，桁架支撑机械滑台，机械滑台内部的滚珠丝杠作为执行元件，将旋转运动转化为直线运动，机械滑台的半封闭滑块在床身方向做直线进给运动，联用丝杠传动和变速箱，双挂钩安装于半封闭滑块上用于悬挂家禽胴体，并将家禽胴体传送至切割位置。横向移动机构安装在机架位于输送机构两侧，横向移动机构包括内挡板、外挡板和双向螺纹杆，内挡板通过双向螺纹杆与外挡板连接，双向螺纹杆的外端与一台伺服电机连接，控制双向螺纹杆的移动可以实现内挡板的移动，进而实现自动化挡位切割，通用性好。机械虹膜刀具和闭合驱动单元均安装在内挡板上，闭合驱动单元与机械虹膜刀具连接。光电式传感器与plc控制系统设置在外挡板内侧，光电传感器检测家禽胴体位置是否到达刀具中心，测量家禽胴体到外挡板的距离是否满足内挡板在水平设置双向螺纹杆上的可移动距离，检测电路做出判断后由光电开关对plc控制系统输出电信号。plc控制系统接收光电传感器信号，同时根据系统内部程序挡位对双向螺纹杆的伺服电机、丝杆的伺服电机和输送
机构等执行元件发出动作信号。宽度调节机构设置在外挡板之下，包括竖直设置的丝杆、螺纹套筒和调距连杆，丝杆底部与另一台伺服电机连接。禽翅收纳箱位于机械虹膜刀具之下。
44.工作时，通过人工装夹将三黄鸡倒挂于挂钩上，启动机械滑台输送三黄鸡，将三黄鸡输送至刀具位置中心，光电传感器检测到三黄鸡到达刀具中心位置时，plc控制系统对输送机构发出信号，输送机构停止运动。光电传感器测距时，当鸡胴体距离内挡板的距离发生突变，例如变动距离为十厘米时，识别为鸡胴体的翅膀位于刀具中心。翅膀在刀具中心，是指大致对准刀具中心，一种禽类的翅膀大致比例相同，刀具的张开口径是有缺口的，能够确保完全容纳进翅膀。
45.当禽类发生变化时，需要更换不同长度的双挂钩来实现。
46.当光电传感器测量三黄鸡胴体到外挡板的间距满足内挡板上刀具在水平设置双向螺纹杆上的可移动距离时，plc控制系统内部程序挡位对双向螺纹杆的伺服电机发出启动信号，控制水平设置的双向螺纹杆顺时针转动，内挡板带动刀具一起向靠近三黄鸡胴体的方向移动，待刀具到达切割挡位间距时，闭合驱动单元驱动刀具对家禽胴体翅部进行切割动作，刀具为机械虹膜机构，可实现环形切割；当光电传感器测量三黄鸡胴体到外挡板的间距不满足内挡板上刀具在水平设置的双向螺纹杆上的可移动距离时，plc控制系统内部程序挡位对丝杆的伺服电机发出启动信号，丝杆顺时针转动下降，进而带动调距连杆向内摆动，带动外挡板向内侧移动，使得两外挡板的水平间距变小，直到满足间距条件。
47.plc控制系统接收光电传感器的电信号，根据plc控制系统内部编程挡位，对执行元件发出动作信号。翅部切割完毕后，切割下的部位随着重力掉落掉进禽翅收纳箱中，进行下一步的处理。
48.切割后内、外挡板都会归位，保证内侧的水平间距足够禽胴体通过。光电传感器测得三黄鸡胴体因缺失翅部到外挡板的间距改变，plc控制系统对双向螺纹杆的伺服电机发出复位信号，双向螺纹杆逆时针转动，带动刀具1回到靠近外挡板的位置，plc控制系统对丝杆的伺服电机发出复位信号，通过丝杆逆时针转动上升传递到调距连杆使外挡板间距恢复到最大间距，plc控制系统对输送机构发出启动信号，将完成切割的三黄鸡胴体离开切割位置，下一个未切割的三黄鸡胴体再次到达刀具中心位置，一次切割完成。
49.如图5所示，当三黄鸡胴体倒挂时，翅部自然下垂，可测得两侧翅膀宽度与身体宽度的比例为0.35：0.3：0.35，翅尖部分宽度与翅中加上翅根的共同宽度比例为0.58：0.42。假设三黄鸡的横向长度为1个单位，整翅长度为0.35个单位，翅尖长度则为0.20个单位，得k1＝0.35，k2＝0.2。当对象更换时只需要再次测量，改变这个比例就行。
50.光电传感器测量两切割机构之间的距离l1＝1000mm，切割机构与翅尖之间的距离l2＝200mm，可得禽胴体横向宽度为1000-2*200＝600mm，在plc控制系统中，经由光电传感器测得家禽胴体翅部位于刀具中心位置时，当需要切割全翅时，切割机构横向移动l2 k1(l
1-2l2)＝200 0.35*600＝410mm；当需要切割翅尖时，切割机构横向移动l2 k2(l
1-2l2)＝200 0.2*600＝320mm。
51.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。