УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ РЫБЫ ГОЛОВОЙ В ОДНУ СТОРОНУ
DEVICE FOR ORIENTING FISH HEAD IN ONE DIRECTION

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно, к области технологического оборудования для ориентирования рыбы головой в одном направлении, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах рыбопромыслового флота.
Работа современной рыборазделочной машины предполагает предварительное ориентирование рыбы по определенному признаку, а также правильную укладку тушек на операционный конвейер машины. В общем случае, загрузочный агрегат выполняет следующие технологические операции: поштучное разделение тушек, ориентирование рыбы головой в одном направлении, своевременная поштучная подача ориентированных тушек на операционный конвейер рыборазделочной машины. Перечисленные действия выполняются соответствующими устройствами, чаще всего входящими в состав загрузочного агрегата.
В настоящее время повышение производительности рыбообрабатывающих производств сдерживается отсутствием надежных устройств для ориентирования сырья (ориентаторов) перед загрузкой в рыборазделочные машины. В связи с этим, не удается осуществить полную механизацию обработки рыбы и, как следствие, невозможно отказаться от утомительного ручного труда на рыборазделочных производствах.
Основным фактором, определяющим надежность и стабильность работы рыборазделочной машины, является операция предварительного ориентирования рыбы головой в одном направлении. От правильности выполнения операции ориентирования зависит общая производительность рыбообрабатывающего производства и качество разделанной рыбы. Для ориентирования рыбы применяются следующие основные способы:
- ориентирование рыбы на горизонтальной колеблющейся плоскости;
- ориентирование рыбы на наклонной плоскости;
- ориентирование рыбы на планках, движущихся в противофазе;
- ориентирование рыбы за счет разделения потока тушек при помощи механического захвата головы или хвоста каждого экземпляра.
Существующие устройства для ориентирования рыбы головой в одном направлении, реализующие вышеперечисленные способы, зачастую допускают неправильное ориентирование тушек - дезориентацию. В связи с этим возрастает вероятность заклинивания рабочих органов рыборазделочных машин из-за ошибочно ориентированной рыбы, а также возможен аварийный останов всей рыбообрабатывающей линии. Таким образом, надежность операции ориентирования рыбы головой в одном направлении оказывает существенное влияние на стабильность работы рыборазделочных машин и, в то же время, остается невысокой в существующих устройствах для ориентирования.
Наряду с этим, в ориентирующих устройствах, основанных на вышеуказанных способах, рыба повреждается при захвате и при осыпании из захватов. Движение рыбы по вибрирующим рабочим органам приводит к утере части чешуи и сока, а консистенция тушек ухудшается.
Принципы работы известных ориентаторов основаны, главным образом, на использовании ее частных свойств - размеров, толщины, сечения и др. Вместе с тем, использование более общих свойств рыбы существенно бы улучшило универсальность устройств. Так, например, общим свойством промысловых видов рыб является существенная асимметричность клиновидного бокового профиля, не зависящая от размеров тушки.
С учетом вышеизложенного, требуется устройство, обеспечивающее надежное выполнение операции ориентирования рыбы с высокой производительностью и универсальностью, которое не будет повреждать рыбу.
Известно устройство для ориентирования рыбы (RU №1204165, МПК А22С 25/12, опубл. 15.01.1986), включающее закрепленный на вертикальном валу стол, снабженный кольцевым направляющим бортом, установленным над столом с зазором, лотки загрузки и выгрузки рыбы. Также устройство включает смонтированный над столом цилиндр с направляющей планкой, примыкающей в зоне загрузки к кольцевому борту, а также закрепленный на кольцевом борте конический козырек для направленной подачи хвостовой части рыбы в щель. По окружности устройства в месте расположения щели смонтирован кольцевой сектор с зубьями для фиксации хвостового плавника.
Устройство осуществляет ориентирование рыбы за счет возникновения центробежных сил, которые при вращении стола прижимают тушки к кольцевому направляющему борту. Рыба перемещается под конический козырек и разворачивается приголовным срезом вперед.
Основным недостатком данного устройства является низкая надежность ориентирования рыбы. В устройстве происходит обжим тушки рыбы рабочими органами, в связи с чем возможны выдавливание внутренностей и повреждение тушки, что приводит к ухудшению качества продукта. Высока вероятность заклинивания тушек между столом и коническим козырьком, а также застревания хвостовой части рыбы на кольцевом секторе с зубьями. Это не позволяет увеличить производительность устройства, существенно снижает надежность ориентирования и ведет к простоям в работе.
Известно устройство для ориентирования рыбы головой в одну сторону (RU №1344310, МПК А22С 25/12, опубл. 15.10.1987), включающее транспортирующий орган и две шарнирно соединенные пластины. Транспортирующий орган состоит из двух приводимых во вращение барабанов, установленных один под другим с возможностью их синхронного разведения. Пластины подпружинены и закреплены на горизонтальной оси. При этом одна из пластин расположена ниже плоскости симметрии барабанов и параллельно ей с возможностью качательного движения. Вторая пластина выполнена изогнутой и размещена с зазором относительно поверхности нижнего барабана.
Устройство осуществляет ориентирование рыбы за счет разницы эластичности приголовной и хвостовой частей рыбы. Приголовная часть рыбы менее эластичная, поэтому тушка головой вперед попадает на прямую пластину и отгибает ее под действием собственного веса. Хвостовая часть рыбы более эластичная, поэтому хвост сгибается, попадает в зазор между барабаном и изогнутой пластиной, тушка попадает на изогнутую пластину и отгибает ее.
Основными недостатками данного устройства являются низкая надежность ориентирования и невысокая производительность. Попадание тушки на соответствующую пластину в значительной мере зависит от консистенции рыбы. В случае поступления охлажденного сырья или рыб с поврежденным хвостом возможно попадание тушек хвостом вперед на прямую пластину. Кроме того, возможно застревание рыбы между изогнутой пластиной и барабаном. Производительность устройства низкая, поскольку увеличение скорости протаскивания тушек приводит к существенному снижению надежности ориентирования, так как тушки при движении с повышенной скоростью будут попадать на прямую пластину.
Наиболее близким техническим решением является устройство для ориентирования рыб головой в одну сторону (RU №1796118, МПК А22С 25/12, опубл. 23.02.1993), включающее конвейер с шарнирно укрепленными на нем одним концом поворотными лотками с роликами, направляющую, расположенную под конвейером и предназначенную для взаимодействия с роликами лотков для отвода несориентированной рыбы. Лотки подпружинены, и над ними установлены подпружиненные эластичные прижимы с роликами для фиксации рыбы. Устройство снабжено копиром для взаимодействия с роликами подпружиненных эластичных прижимов. Ролик каждого прижима соединен с помощью рычага с нижней стороной каждого лотка, а копир расположен между рабочей ветвью конвейера и направляющей.
Устройство осуществляет ориентирование рыбы за счет разницы толщины тушки в приголовной и хвостовой частях. Поскольку толщина приголовной части больше толщины хвостовой части рыбы, эластичные подпружиненные прижимы опускаются вниз и фиксируют в лотках тушки, которые ориентированы головой в сторону прижимов. Тушки, ориентированные хвостом в сторону прижимов, не фиксируются ими, поскольку прижимы при опускании не достигают хвоста. При движении по направляющей лотки поворачиваются, а тушки, которые не зафиксированы в лотках прижимами, соскальзывают из лотков и отводятся.
Решающими недостатками данного устройства являются низкая надежность ориентирования, невысокая производительность и значительное количество поврежденных тушек рыбы. Надежность фиксации тушек зависит от толщины тела рыбы и консистенции. Экземпляры даже одного вида рыбы отличаются по размерам и форме. Это приводит к тому, что многие экземпляры не удерживаются прижимами за приголовок и соскальзывают с лотков при их повороте. Прижимы создают большие местные напряжения в ткани рыбы, в связи с чем, возможны нарушения целостности тушек и снижение качества продукта. Возможны обрывы рыла и кожного покрова. Увеличение скорости движения конвейера приводит к снижению надежности фиксации тушек, что существенно ограничивает производительность устройства.
Изобретение решает задачи повышения надежности ориентирования рыбы головой в одну сторону, исключения повреждения рыбы, повышения производительности и улучшения универсальности за счет использования свойства асимметричного отражения световых и ультразвуковых волн приголовной и хвостовой частями тела рыбы, лежащей на боку в лотке.
Для достижения необходимого технического результата в устройстве для ориентирования рыбы головой в одну сторону, включающем конвейер с шарнирно укрепленными на нем поворотными в вертикальной плоскости лотками, установленными на роликах, расположенную под конвейером направляющую, предназначенную для взаимодействия с роликами лотков, копир, предлагается лотки на конвейере ориентировать перпендикулярно движению конвейера и установить с возможностью поворота в плоскости ориентации. Кроме того, лоток предлагается снабдить вторым роликом, взаимодействующим с дополнительными направляющей и копиром, причем направляющие соединить с копирами шарнирно, а копиры выполнить опирающимися на установленные с возможностью вертикального перемещения упорные ролики подъемных приспособлений, которыми предлагается дополнительно снабдить устройство. Кроме этого, устройство предлагается дополнительно снабдить вычислительным блоком, связанным с подъемными приспособлениями, и измерительными приборами, оппозитно установленными по сторонам конвейера перед копирами, каждый из которых содержит связанные через модулятор с вычислительным блоком лазерный и ультразвуковой источники, а также соответственно сопряженные с ними фото- и ультразвуковой приемники, воспринимающие отраженные от рыбы излучения и через демодулятор связанные с вычислительным блоком, причем оппозитные измерительные приборы предлагается установить симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр лотков, и использовать различную частотную модуляцию лазерных и ультразвуковых источников для исключения взаимных помех.
Для автоматического принятия решения об отводе тушки на один из конвейеров рыборазделочной машины в зависимости от ориентации головы требуется информация о фактическом расположении головы рыбы. Данные о положении головы могут быть получены в результате обработки измерительной информации о геометрической форме рыбы.
Рыба основных промысловых видов характеризуется тем, что форма тела имеет характерную клиновидность в сторону хвоста. При одновременном облучении приголовной и хвостовой частей тушки световыми и ультразвуковыми волнами такая асимметричность формы обусловливает различные углы отражения падающих волн. Это приводит к заметной разнице уровней излучения, отраженного приголовной и хвостовой частями, что фиксируется измерительными приборами. Вычисление разности уровней отраженных сигналов позволяют микроЭВМ выявить характерную асимметричность геометрической формы каждого экземпляра. Этот признак позволяет достоверно определить положение головы и хвоста для принятия точного решения об ориентировании рыбы.
В условиях рыбоперерабатывающих производств на оборудование могут воздействовать капли воды и частицы пара. Возможно также налипание на элементы измерительных приборов рыбной чешуи и покровных тканей. Это обусловливает необходимость принятия мер для повышения достоверности измерений формы тела рыбы. Эффективной мерой для предотвращения влияния производственных факторов является одновременное использование двух видов волн различной природы - световых и ультразвуковых.
Высокой помехоустойчивостью характеризуется лазерное излучение. Применение лазерных источников даже с невысокой интенсивностью луча и узким пучком позволяет уверенно выявлять асимметрию тела рыбы в условиях воздействия капель воды и тумана.
Вместе с тем, применение ультразвуковых волн позволяет сделать измерительные приборы нечувствительными к налипанию влажной чешуи и непрозрачных частиц покровных тканей, поскольку ультразвуковое излучение практически беспрепятственно проходит через них.
Таким образом, при одновременном использовании светового излучения наряду с ультразвуковыми волнами вычисляются две независимые разности уровней отраженных сигналов, что существенно повышает достоверность определения асимметричности тела рыбы в условиях воздействия неблагоприятных производственных факторов.
На прилагаемых чертежах изображено:
фиг. 1 - предлагаемое устройство для ориентирования рыбы головой в одну сторону, вид спереди;
фиг. 2 - то же, вид сбоку.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - лоток;
2 - ролик;
3 - шарнир;
4 - конвейерная цепь;
5, 6 - звездочка;
7, 8 - направляющая;
9, 10 - копир;
11, 12 - упорный ролик;
13, 14 - подъемное приспособление;
15, 16 - измерительный прибор;
17, 18 - лазерный источник;
19, 20 - ультразвуковой источник;
21, 22 - фотоприемник;
23, 24 - ультразвуковой приемник;
25, 26 - модулятор;
27, 28 - демодулятор;
29 - вычислительный блок;
30 - рыба.
В предлагаемом техническом решении повышение надежности ориентирования рыбы головой в одну сторону осуществляется за счет одновременного сравнения в вычислительном блоке уровней отраженных световых и ультразвуковых волн от приголовной и хвостовой частей рыбы. Полное исключение взаимных помех оппозитно установленных по сторонам конвейера измерительных органов обеспечивается за счет разночастотной модуляции световых и ультразвуковых волн, а также демодуляции отраженных волн. Использование двух видов излучений обеспечивает высокую достоверность определения положения рыбы в условиях загрязнения измерительных элементов и воздействия влаги. Увеличение производительности осуществляется за счет высокой скорости срабатывания фотоприемников и ультразвуковых приемников, быстрого принятия решения в вычислительном блоке об отводе рыбы на соответствующую сторону от устройства, а также ускоренного поворота шарнирно закрепленных лотков подъемными приспособлениями. Исключение повреждений тушки рыбы при осуществлении операции ориентирования обеспечивается за счет бесконтактного определения расположения головы каждой тушки. Повышение универсальности относительно видов и размеров промысловых рыб обеспечивается за счет измерения такого общего признака обрабатываемых объектов, как существенная асимметричность клиновидного бокового профиля, не зависящая от вида и размера тушки.
В предлагаемом устройстве для ориентирования рыбы головой в одну сторону лотки 1 установлены на роликах 2. Лотки 1 посредством шарниров 3 соединены с конвейерной цепью 4, натянутой на звездочках 5 и 6. Лоток 1 имеет возможность поворота на шарнире 3 в вертикальной плоскости, перпендикулярной движению лотков 1 с рыбой. Направляющие 7 и 8 шарнирно соединены с копирами 9 и 10, которые снизу поддерживаются упорными роликами 11 и 12 соответственно. Упорный ролик 11 соединен с подъемным приспособлением 13, упорный ролик 12 соединен с подъемным приспособлением 14. По сторонам конвейера оппозитно установлены измерительные приборы 15 и 16. В измерительном приборе 15 установлены лазерный источник 17 и сопряженный с ним фотоприемник 21, ультразвуковой источник 19 и сопряженный с ним ультразвуковой приемник 23, модулятор 25, демодулятор 27. Модулятор 25 соединен с лазерным источником 17 и ультразвуковым источником 19, демодулятор 27 соединен с фотоприемником 21 и ультразвуковым приемником 23. В измерительном приборе 16 установлены лазерный источник 18 и сопряженный с ним фотоприемник 22, ультразвуковой источник 20 и сопряженный с ним ультразвуковой приемник 24, модулятор 26, демодулятор 28. Модулятор 26 соединен с лазерным источником 18 и ультразвуковым источником 20, демодулятор 28 соединен с фотоприемником 22 и ультразвуковым приемником 24. Подъемные приспособления 13 и 14, модуляторы 25 и 26, демодуляторы 27 и 28 соединены с вычислительным блоком 29.
Описание работы устройства для ориентирования рыбы головой в одну сторону
Рыба 30 находится в лотках 1, перемещаемых конвейерной цепью 4. Ролики 2 лотков 1 катятся по направляющим 7 и 8. Подъемные приспособления 13, 14 находятся в поднятом состоянии и поддерживают копиры 9, 10 посредством упорных роликов 11, 12, вследствие чего копиры 9, 10 подняты, а их верхние кромки находятся на уровне направляющих 7, 8. Вычислительный блок 29 передает в модуляторы 25, 26 команды, задающие различные частоты модуляции лазерного и ультразвукового излучений измерительных приборов 15, 16. Модулятор 25 модулирует колебания лазерного источника 17 и ультразвукового источника 19, а модулятор 26 модулирует колебания лазерного источника 18 и ультразвукового источника 20. При прохождении лотка 1 с рыбой 30 между измерительными приборами 15, 16 на тушку воздействуют лазерные лучи, испускаемые лазерными источниками 17, 18, а также ультразвуковые колебания, испускаемые ультразвуковыми источниками 19, 20. При падении лазерных и ультразвуковых лучей на поверхность тела рыбы происходит их частичное отражение, условия которого определяются асимметричной формой рыбы. Поскольку тело рыбы имеет выраженную клиновидность в сторону хвоста, уровни лазерных и ультразвуковых колебаний, отраженных от приголовной и хвостовых частей рыбы, существенно отличаются. Лазерный свет и ультразвуковые волны, отражаясь от поверхности рыбы 30, падают на фотоприемники 21, 22 и ультразвуковые приемники 23, 24. Сигналы об уровнях облучения с фотоприемника 21 и ультразвукового приемника 23 поступают в демодулятор 27, а сигналы с фотоприемника 22 и ультразвукового приемника 24 поступают в демодулятор 28. Таким образом, измерительный прибор 15 воспринимает только отраженные волны, которые испускают лазерный источник 17 и ультразвуковой источник 19, а измерительный прибор 16 воспринимает только отраженные волны, которые испускают лазерный источник 18 и ультразвуковой источник 20. Благодаря этому полностью исключены взаимные помехи между измерительными приборами 15 и 16. Если рыба 30 ориентирована хвостом в сторону измерительного прибора 16, то уровни принятых измерительным прибором 16 отраженных лазерных и ультразвуковых сигналов выше, по сравнению с уровнями сигналов, принятыми измерительным прибором 15. Демодулированные сигналы поступают из демодуляторов 27, 28 в вычислительный блок 29, который рассчитывает разность между уровнями принятых отраженных сигналов для каждого вида излучения. На основании этой информации вычислительный блок 29 передает команду на одно из подъемных приспособлений. Если рыба 30 ориентирована головой в сторону измерительного прибора 15 (фиг. 1), то вычислительный блок 29 подает команду на подъемное приспособление 13. Подъемное приспособление 13 опускает упорный ролик 11, в результате чего под собственным весом опускается копир 9. Поскольку ролик 2 соответствующего лотка 1 к этому моменту катится по поверхности копира 9, то ролик 2 сходит вниз с направляющей 7 на опущенный копир 9, а лоток 1 поворачивается на шарнире 3 и опрокидывается в сторону опущенного подъемного приспособления 13. Рыба 30 соскальзывает из лотка 1 головой вперед с одной стороны устройства и отводится на конвейер рыборазделочной машины. Поскольку рыба 30 при движении по наклонной плоскости стремится развернуться головой вперед, правильная ориентация тушки сохраняется вплоть до ее попадания на конвейер рыборазделочной машины. После схода тушки вычислительный блок 29 подает команду на подъемное приспособление 13, которое поднимает упорный ролик 11, в результате чего копир 9 также поднимается, а пустой лоток 1 во время движения ролика 2 по копиру 9 возвращается в горизонтальное положение. Соответствующий ролик 2 лотка 1 сходит с копира 9 и далее катится по направляющей 7. Если рыба 30 ориентирована головой в сторону измерительного прибора 16, то вычислительный блок 29 подает команду опускания на подъемное приспособление 14. В результате рыба 30 отводится головой вперед с другой стороны устройства в рыборазделочную машину. Циклы измерения положения головы рыбы 30 и опрокидывания лотка 1 повторяются для каждого экземпляра.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства, по сравнению с устройством, описанным в ближайшем аналоге, обеспечивается надежное ориентирование рыбы головой в одну сторону. Как показывают промышленные исследования, производительность при ориентировании рыбы увеличивается в 2 раза, исключается повреждение тушек. Устройство позволяет ориентировать рыбу в более широких видовых и размерных диапазонах.
Устройство обеспечивает надежное ориентирование рыбы головой в одну сторону, что позволяет исключить трудоемкую операцию ручного ориентирования, сохранить качество готового продукта, а также позволяет сократить количество персонала на производстве.