Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ НОЖА РЫБОРАЗДЕЛОЧНОЙ МАШИНЫ

Предлагаемое изобретение относится к рыбной промышленности и может быть использовано в технологических процессах, реализуемых с применением рыборазделочных машин. Разделка рыбы представляет собой процесс определенного взаимодействия рабочего органа (например, ножа) с объектом обработки, т.е. с рыбой. При этом взаимодействие рабочего органа с рыбой осуществляется по одному из двух вариантов: 1 - когда нож занимает в пространстве фиксированное положение, а рыба подается в положение, необходимое для взаимодействия с ножом; 2 - когда рыба занимает предварительно ориентированное положение, а нож перемещается в положение сопряжения с рыбой. В практике рыборазделки более широкое применение находит второй вариант взаимодействия рабочего органа с рыбой.

Известны, например, кинематические схемы ряда механизмов настройки рабочих органов рыборазделочных машин, используемых при разделке рыб различных видов (Пазенко В.Т. Механизмы настройки рабочих органов рыборазделочных машин. - М.: Пищ. пром-сть, 1966).

Основным недостатком данных систем настройки рабочих органов является усложненность схем их обмеряющих, передающих и настраивающих (исполнительных) механизмов, содержащих большое число подвижных звеньев (движущихся масс) и кинематических пар. Это снижает точность настройки рабочих органов, ограничивает скорости движения звеньев, уменьшает частоту повторения рабочих циклов и производительность рыборазделочных машин.

Известно также устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины, в котором используется косвенный метод измерения - зависимость между длиной головы рыбы и толщиной ее тела в районе линии резания, содержащее кинематически связанные обмеряющий механизм в виде вертикально расположенного толкателя со щупом для взаимодействия с рыбой, передающий механизм в виде системы зубчатых колес и реек и исполнительный механизм с выходным звеном - ножевым валом, кинематически связанным с валом привода (пат. 2379897 РФ, опубл. в БИПМ 27.01.2010. - №3. - Прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.

Основным недостатком прототипа является увеличение габаритов (размеров) зубчатых колес передающего механизма в случаях, когда предпочтительная компоновка выходного звена последнего предполагает его сопряжение с концевой частью ножевого вала. Увеличение массы звеньев не способствует повышению скоростей движения и частоты повторения рабочих циклов, т.е. ограничивает производительность устройства.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение массы звеньев передающего механизма и повышение производительности устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины передаточный механизм выполнен в виде многозвенного зубчато-рычажного механизма, который включает ведущее звено - зубчатое колесо, сопряженное с обмеряющим механизмом, шатун, один конец которого шарнирно связан с зубчатым колесом, а другой - с диском, на оси последнего закреплено выходное зубчатое колесо для сопряжения с исполнительным механизмом, при этом расстояния от центра шарнира на зубчатом колесе до оси колеса и от центра шарнира на диске до оси диска выполнены равными, а длина шатуна равна расстоянию между центрами поворота колеса и диска.

Длина шатуна выбрана из условия положения оси диска в концевой части ножевого вала.

Выполнение передающего механизма в виде многозвенного зубчато-рычажного механизма с шатуном позволяет, варьируя длину шатуна, устанавливать диск в положение, при котором его ось, несущая выходное зубчатое колесо, занимает положение в концевой части ножевого вала. При этом не требуется увеличения размеров ведущего зубчатого колеса и диска (их размеры и масса не изменяются). Равенством отстояний шарниров на ведущем зубчатом колесе и на диске от соответствующих осей обеспечивается (при равенстве расстояния между центрами шарниров на колесе и диске расстоянию между центрами поворота колеса и диска) равенство углов поворота колеса и диска при работе устройства. Кинематически связанные ведущее зубчатое колесо, шатун и диск образуют параллелограммный механизм, шатун которого совершает плоскопараллельное движение. Другими словами, наличие шатуна и диска не влияет на величину передаточного отношения между передающим и исполнительным механизмами.

Установка диска с закрепленным на его оси выходным зубчатым колесом, связывающим передающий механизм с исполнительным, в концевой части ножевого вала упрощает компоновку устройства и его обслуживание при работе.

Заявляемое устройство отличается от прототипа конструктивными элементами, связью между элементами, формой выполнения взаимного расположения элементов. Эти отличия способствуют простоте компоновки устройства и условиям его обслуживания при эксплуатации и повышению производительности.

Предлагаемое устройство поясняется фиг.1-4.

Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины содержит обмеряющий механизм 1, передающий механизм 2, исполнительный механизм 3 и привод 4.

Обмеряющий механизм 1 включает вертикально расположенный толкатель 5, зубчатую рейку 6, щуп 7 и силовой упругий элемент 8. Толкатель 5 установлен в неподвижных прямолинейных направляющих 9, рейка 6 жестко закреплена на толкателе, щуп 7 смонтирован на нижнем конце толкателя, силовой упругий элемент 8 выполнен в виде пружины растяжения, один конец которой закреплен на толкателе, другой - на направляющей 9. На толкателе 5 укреплен пластинчатый ограничитель 10 с продольным пазом 11 для фиксирования толкателя в заданном нижнем положении, при котором щуп 7 отстоит от поверхности дна кассеты транспортера на расстоянии, равном толщине рыбы минимальной длины. Фиксированное положение ограничителя 10 на толкателе обеспечивается посредством пальца с резьбовым концом, сопрягаемого с пазом 11 в теле ограничителя и с резьбовым отверстием в толкателе. При отсутствии рыбы под щупом 7 либо при нахождении под щупом рыбы минимальной длины пружина 8 поджимает ограничитель 10 к неподвижной направляющей 9, при этом толкатель 5 оказывается в нижнем положении.

Передающий механизм 2 включает цилиндрическое зубчатое колесо 12, сопряженное с зубчатой рейкой 6 толкателя 5 обмеряющего механизма, шатун 13, диск 14 и выходное зубчатое колесо 15, закрепленное на оси диска 14. Зубчатое колесо 12 является ведущим звеном передающего механизма, шатун 13 кинематически связывает колесо 12 с диском 14, при этом один конец шатуна шарнирно связан с колесом 12, другой - с диском 14. В устройстве обеспечиваются следующие равенства длин звеньев: отстояние шарнира 16 на колесе и шарнира 17 на диске соответственно от оси колеса и диска; расстояние между шарнирами 16 и 17, определяющее длину шатуна, равно расстоянию между центрами поворота колеса и диска. Данные равенства определяют схему параллелограммного механизма, шатун 13 которого при работе совершает плоскопараллельное движение.

Исполнительный механизм 3 включает подвижный корпус 18, установленный в неподвижных прямолинейных направляющих 19, трубчатый ножевой вал 20, размещенный внутри корпуса на двух подшипниках качения, установленных по концам корпуса, на наружной поверхности по длине корпуса укреплена зубчатая рейка 21 для сопряжения с зубчатым колесом 15 передающего механизма. На одном конце пустотелого вала 20 закреплен рабочий орган - дисковый нож 22, другой конец вала сопряжен с концом вала 23 привода 4; сопряжение ножевого вала с валом привода включает шлицевые зубья 24 на внутренней поверхности в концевой части ножевого вала и продольные канавки 25 в концевой части вала привода для шлицевых зубьев ножевого вала.

Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины работает следующим образом.

Предварительно устанавливают пластинчатый ограничитель 10 в положение, при котором расстояние между щупом 7 и поверхностью дна кассеты будет равным толщине рыбы минимальной длины. Рыба укладывается в кассеты транспортера с упором в планку так, чтобы ее приголовок при обмере оказался под щупом. При работе привода 4 ножевой вал 20 обеспечивает вращение дискового ножа 22 с частотой, близкой к n=10 с^-1 (600 об/мин).

При обработке рыбы минимальной длины вращающийся дисковый нож не совершает поступательного движения, поскольку при этом щуп не взаимодействует с рыбой, а толкатель 5 находится в крайнем нижнем положении. В результате, отрезанию головы рыбы минимальной длины не предшествует поступательное движение ножа.

При обработке рыбы, длина которой больше минимальной, щуп взаимодействует с рыбой по всей его длине, при этом вал 20 с ножом совершает поступательное движение и в момент окончания взаимодействия щупа с рыбой нож оказывается на линии отрезания головы данного экземпляра рыбы. По окончании реза взаимодействие ножа с рыбой прекращается, пружина 8 возвращает толкатель 5 в крайнее нижнее положение, при этом система звеньев передающего механизма 2 обеспечивает возвращение подвижного корпуса 18 с валом 20 и ножом 22 в начальное положение.

В процессе отрезания головы рыбы положение ножа на линии резания обеспечивается влиянием на его боковые поверхности усилий от массы обрабатываемой рыбы, занимающей фиксированное положение в кассете транспортера. По окончании реза действие этих сил прекращается, при этом сила пружины 8 становится достаточной для возвращения толкателя 5 в крайнее нижнее положение.

При работе устройства диск 14 имитирует движение ведущего зубчатого колеса 12, совершая возвратно-поворотные движения, которые посредством выходного зубчатого колеса 15 генерируют соответствующее возвратно-поступательное движение ножевого вала.

В предлагаемом устройстве реализуется косвенный метод измерения, в соответствии с которым длину головы рыбы определяют по толщине рыбы в месте ее приголовка. Метод базируется на постоянстве отношений между отдельными частями тела рыб одного вида. В соответствии с этим обмер рыбы ведут по толщине рыбы, а нож настраивают на линию резания по длине головы. Численно эти параметры не являются равными, но их отношения для рыб одного вида оказываются постоянными. Так, например, для сельди североатлантической свежей имеем

где α - биологический коэффициент;

Н - толщина рыбы в месте приголовка;

l_г - длина головы рыбы.

В предлагаемом устройстве преобразование значения толщины рыбы, полученного в результате ее обмера, в соответствующее значение длины головы обеспечивается передающим механизмом. Линейный ход ножевого вала 20 не равен линейному ходу толкателя 5. Из зависимости (1) следует, что ход ножевого вала с рабочим органом должен быть равен . Если принять толщину тела рыбы 3,8 см, то ход ножевого вала должен составлять l_г=3,8:0,52=7,3 см.

Допустим, что размеры зубчатых колес 12 и 15 и диска 14 одинаковы, т.е. имея колеса с одинаковыми диаметрами делительных окружностей, получаем, что в таком случае ход ножевого вала при настройке ножа на линию резания будет равен ходу толкателя 5, равному толщине обмеряемой рыбы.

В предлагаемом же устройстве трансформирование величины хода толкателя 5 в соответствующую величину хода ножевого вала 20 обеспечивается в результате того, что зубчатое колесо 15, сопряженное с зубчатой рейкой 21 исполнительного механизма, выполнено с большим диаметром делительной окружности в сравнении с колесом 12.

При нахождении под щупом 7 рыбы, толщина которой Н=3,8 см, угол поворота зубчатого колеса 12 составит

где D₁₂ - диаметр делительной окружности колеса 12, сопряженного с толкателем 5.

При таком же угле поворота колеса 15 ножевой вал совершит ход на 7,3 см. Следовательно, диаметр делительной окружности колеса 15, сопряженного с рейкой 21 на корпусе 18 ножевого вала, должен быть равен

где φ₁₅ - угол поворота зубчатого колеса 15.

Из выражений (2) и (3) передаточное число колес 12 и 15 составляет

Следовательно, в предлагаемом устройстве при обработке рыбы данного вида (сельди) передаточное число между колесами 12 и 15 равно значению биологического коэффициента α=Н/l=0,52.

Колеса 12 и 15 кинематически связаны между собой посредством диска 14, при этом диск 14 и колесо 15 закреплены на одной оси. Зная диаметр делительной окружности зубчатого колеса 12 и значение биологического коэффициента α, можно оперативно выполнять переналадку предлагаемого устройства на обработку рыб другого вида путем установки зубчатого колеса 15 соответствующего диаметра.

Применение предлагаемого устройства в рыбообработке обеспечит повышение производительности, оперативность переналадки, упростит обслуживание устройства при работе.