УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ НОЖА РЫБОРАЗДЕЛОЧНОЙ МАШИНЫ
DEVICE FOR AUTOMATIC ADJUSTMENT OF FISH DRESSING MACHINE KNIFE

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 на линию резания, применяемое в машине проекта 407 для разделки сельди, в котором используется косвенный метод измерения - зависимость между длиной головы и толщиной рыбы в районе линии резания (Романов А.А. Основные направления создания и совершенствования рыборазделочных машин. Обзорная информация. Серия 4. Технологическое оборудование рыбной промышленности, выпуск 2. - М: 1974. - С.56 - прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.
Прототип содержит обмеряющий механизм в виде укрепленного на оси одноплечего рычага - скользящей планки для измерения толщины рыбы, движущейся в кассетах транспортера, передающий механизм в виде рычага с роликом, укрепленного на оси обмеряющего рычага, исполнительный механизм в виде поворотного кронштейна с корпусом для вала с укрепленным на валу рабочим органом - ножом - и привод.
Основным недостатком прототипа является то, что при взаимодействии с рыбой вращающийся дисковый нож занимает положение, при котором плоскость ножа, а следовательно, и плоскость резания оказываются под острым углом относительно хребтовой кости обрабатываемой рыбы. Другими словами, непосредственно в процессе отрезания головы каждого экземпляра обрабатываемой рыбы не обеспечивается перпендикулярного положения ножевого диска и хребтовой кости рыбы. Это связано с тем, что при настройке нож совершает движение по дугообразной траектории, кривизна которой зависит от длины поворотного кронштейна. Такое положение плоскости резания приводит к потерям пищевого рыбного сырья. Вместе с головами рыб в отходы идет часть пищевого сырья, при этом потери сырья растут с увеличением длины обрабатываемой рыбы.
Задачей настоящего изобретения являются повышение точности настройки рабочего органа рыборазделочной машины и уменьшение потерь пищевого рыбного сырья.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины, содержащем обмеряющий механизм для измерения толщины рыбы, передающий механизм, исполнительный механизм с рабочим органом - ножом, закрепленным на ножевом валу, смонтированном в подвижном корпусе, и привод, обмеряющий и передающий механизмы кинематически связаны, обмеряющий механизм выполнен в виде смонтированного в неподвижных направляющих толкателя, снабженного щупом для взаимодействия с рыбой и зубчатой рейкой для взаимодействия с передающим механизмом, последний выполнен в виде системы зубчатых колес, корпус ножевого вала выполнен с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного движения с выстоями на границах ходов, при этом ножевой вал имеет шлицевую связь с валом привода.
Подвижный корпус ножевого вала установлен в неподвижных направляющих и снабжен зубчатой рейкой, которая укреплена на наружной поверхности корпуса и сопряжена с зубьями выходного зубчатого колеса передающего механизма.
Ножевой вал выполнен трубчатым, на внутренней поверхности вала в концевой его части, обращенной к валу привода, выполнены шлицевые зубья, а на концевой части вала привода выполнены продольные канавки для сопряжения с зубьями ножевого вала.
В отличие от прототипа, в котором выполненные в виде одноплечих рычагов обмеряющий и передающий механизмы закреплены на одной оси (жестко связаны), в предлагаемом устройстве оба механизма связаны кинематически. В результате подъем и опускание толкателя при его взаимодействии с рыбой обеспечиваются при меньшем силовом нагружении - при меньшей сумме масс, действующих по вертикали. Это уменьшает деформацию тела рыбы по линии ее обмера и повышает точность настройки ножа на линию резания. Выполнение передающего механизма в виде системы зубчатых колес для связи с обмеряющим и исполнительным механизмами обеспечивает высокую точность преобразования поступательного движения толкателя в соответствующее поступательное движение ножевого вала и закрепленного на нем рабочего органа. Шлицевая связь между валом привода и ножевым валом является простым и надежным соединением двух валов, позволяющим передавать вращение от вала привода, занимающего в конструкции фиксированное положение, ножевому валу, совершающему сложное движение: возвратно-поступательное вместе с корпусом и вращательное вместе с валом привода.
Установка подвижного корпуса с закрепленной на нем зубчатой рейкой в неподвижных направляющих определяет движение корпуса с ножевым валом по прямолинейной траектории.
Наличие шлицевых зубьев на внутренней поверхности в концевой части трубчатого ножевого вала и соответствующего числа продольных канавок на концевой части вала привода предложено с учетом технологичности получения зубьев и канавок.
Заявляемое устройство отличается от прототипа конструктивными элементами, связью между элементами, формой выполнения взаимного расположения элементов. Эти отличия способствуют повышению точности работы устройства при настройке рабочего органа рыборазделочной машины, сводят к минимуму потери пищевого сырья на операции отрезания голов у обрабатываемых рыб.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, на которых представлена его кинематическая схема.
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 направляющих 9, рейка 6 жестко укреплена 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 цилиндрические зубчатые колеса 12, 13 и 14, при этом колесо 12 сопряжено с зубчатой рейкой 6 толкателя 5 обмеряющего механизма и с колесом 13; колеса 13 и 14 жестко укреплены на общей оси 15, колесо 14 является выходным звеном передающего механизма, оно кинематически связывает передающий и исполнительный механизмы. Ось 15 выполнена с возможностью изменения (регулирования) расстояния от оси вращения колеса 12 при переналадке устройства на обработку рыбы другого вида.
Исполнительный механизм 3 включает подвижный корпус 16, установленный в неподвижных прямолинейных направляющих 17, трубчатый ножевой вал 18, размещенный внутри корпуса на двух подшипниках качения, установленных по концам корпуса, на наружной поверхности по длине корпуса укреплена зубчатая рейка 19 для сопряжения с зубчатым колесом 14 передающего механизма. На одном конце пустотелого вала 18 укреплен рабочий орган - дисковый нож 20, другой конец вала сопряжен с концом вала 21 привода 4; сопряжение ножевого вала с валом привода включает шлицевые зубья 22 на внутренней поверхности в концевой части ножевого вала и продольные канавки 23 в концевой части вала привода для шлицевых зубьев ножевого вала.
Устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины работает следующим образом.
-1
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 18 обеспечивает вращение дискового ножа 20 с частотой, близкой к n=10 с (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 18 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 зубчатых колес передающего механизма 2 обеспечивает возвращение подвижного корпуса 16 с валом 18 и ножом 20 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.
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;
г
l - длина головы рыбы.
г
В предлагаемом устройстве преобразование значения толщины рыбы, полученного в результате ее обмера, в соответствующее значение длины головы обеспечивается передающим механизмом. Линейный ход ножевого вала 18 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=3,8:0,52=7,3 см.
Допуская, что размеры зубчатых колес 12, 13 и 14 передающего механизма 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.
В предлагаемом устройстве трансформирование величины хода толкателя 5 в соответствующую величину хода ножевого вала 18 обеспечивается в результате того, что зубчатые колеса 12 и 14 имеют одинаковые размеры, а колесо 13, сопряженное с колесом 12, выполнено с меньшим диаметром делительной окружности.
При нахождении под щупом 7 рыбы, толщина которой Н=3,8 см, угол поворота зубчатого колеса 12 составит
12
где D - диаметр делительной окружности колеса 12, сопряженного с толкателем 5. При этом угол поворота колеса 14, при котором ножевой вал 18 совершит ход на 7,3 см, должен быть равен
14
где D - диаметр делительной окружности колеса 14, сопряженного с рейкой на корпусе 16 ножевого вала.
Из выражений (2) и (3) передаточное число колес 12 и 14 составляет
Следовательно, в предлагаемом устройстве при обработке рыбы данного вида (сельди) передаточное число между колесами 12 и 14 равно значению биологического коэффициента .
Колеса 12 и 14 кинематически связаны между собой посредством колеса 13, при этом колеса 13 и 14 закреплены на одной оси. Для зубчатых колес 12 и 13 имеем
13
14
Поскольку φ=φ, из равенства (5) с учетом (4) следует
Следовательно, зная диаметр зубчатого колеса 12 и значение биологического коэффициента α, можно оперативно выполнить переналадку предлагаемого устройства на обработку рыб других видов.
Применение предлагаемого устройства в рыбообработке обеспечит повышение точности настройки ножей рыборазделочных машин, уменьшит потери пищевого рыбного сырья. Устройство применимо для обработки рыб различных видов.