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 ножевого вала и паза для взаимодействия с роликом рычага передающего механизма и привод.
Основным недостатком прототипа является невысокая точность настройки ножа на линию резания и потери пищевого рыбного сырья. При работе прототипа не обеспечивается перпендикулярное положение ножевого диска относительно хребтовой кости обрабатываемой рыбы. При настройке ножа на линию резания он совершает движение по дугообразной траектории, кривизна которой зависит от длины поворотного кронштейна. Такое положение плоскости резания приводит к потере пищевого рыбного сырья, поскольку вместе с головами рыб в отходы идет часть пищевого сырья. Потери сырья растут с увеличением размеров обрабатываемой рыбы. Прототип не отличается компактностью, наличие поворотного кронштейна увеличивает его габариты.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности настройки рабочего органа рыборазделочной машины, уменьшение потерь пищевого рыбного сырья и повышение производительности.
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, укрепленным на ножевом валу, смонтированном в подвижном корпусе, и привод, передающий механизм содержит вал, на концах которого укреплены зубчатое колесо для связи с обмеряющим механизмом и ведущее звено исполнительного механизма, при этом ведущее звено выполнено в виде дискового кулачка с фигурным пазом в виде Архимедовой спирали для взаимодействия с роликом, смонтированным на подвижном корпусе ножевого вала.
Подвижный корпус ножевого вала смонтирован в прямолинейных направляющих, каждая из которых содержит нижнее основание, укрепленное на стойке, и верхнее основание, укрепленное на наружной поверхности корпуса, при этом по длине нижнего основания выполнена глухая канавка для тел качения, а по длине верхнего основания - сквозная для упомянутых тел качения.
Выполнение передающего механизма в виде вала, на концах которого укреплены зубчатое колесо для взаимодействия с выходным звеном обмеряющего механизма и ведущее звено исполнительного механизма, выполненное в виде дискового кулачка с рабочим профилем в виде Архимедовой спирали, в отличие от прототипа повышает точность настройки ножа на линию резания рыбы и соответственно снижает потери пищевого рыбного сырья на операции отрезания голов обрабатываемых рыб. Кулачок с таким рабочим профилем обеспечивает выполнение рабочих и холостых ходов ножевого вала с постоянной скоростью, при этом, поскольку частота повторения рабочих циклов мала (порядка 45 рабочих циклов в минуту), на границах ходов будут возникать лишь незначительные ускорения.
Выполнение подвижного корпуса ножевого вала в прямолинейных направляющих обеспечивает прямолинейное движение ножа в интервалах его ходов. Такой характер движения является основной предпосылкой точной настройки ножа, т.е. его совмещения с линией резания каждого экземпляра рыбы. Использование тел качения в направляющих для подвижного корпуса с ножевым валом уменьшает силу трения при движении корпуса (исключается трение скольжения). Глухие канавки для тел качения в нижних основаниях направляющих исключают возможность выпадания тел качения из направляющих при нахождении подвижного корпуса на границах его ходов. Сквозные канавки в верхних основаниях обеспечивают технологичность сборки и разборки корпуса.
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, способствуют повышению производительности.
Предлагаемое устройство для автоматической настройки ножа рыборазделочной машины поясняется чертежом, на котором 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, 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, укрепленное на конце вала 13, при этом колесо 12 сопряжено с зубчатой рейкой 6 толкателя 5 обмеряющего механизма, на другом конце вала 13 укреплен дисковый кулачок 14, рабочий профиль которого выполнен в виде Архимедовой спирали.
Исполнительный механизм 3 включает ведущее звено, которым является укрепленный на валу 13 передающего механизма кулачок 14, и выходное звено, которым является подвижный корпус 15, кинематически связанный с кулачком 14 посредством ролика 16, смонтированного на корпусе и сопряженного с рабочим профилем 17 кулачка 14. Корпус 15 выполнен пустотелым, внутри корпуса соосно его продольной оси размещен трубчатый ножевой вал 18, смонтированный в двух подшипниках качения, установленных по концам корпуса. На одном конце вала 18 укреплен рабочий орган - дисковый нож 19, другой конец вала подвижно сопряжен с концом вала привода 4.
Подвижный корпус 15 смонтирован в прямолинейных направляющих, каждая из которых содержит укрепленное на стойке нижнее основание 20 и укрепленное на наружной поверхности корпуса 15 верхнее основание 21, сопряженные между собой посредством тел качения. По длине оснований выполнены канавки для тел качения, при этом канавки 22 нижних оснований выполнены глухими (тупиковыми), а канавки 23 верхних оснований - сквозными.
Сопряжение ножевого вала 18 с валом привода 4 включает шлицевые зубья на внутренней поверхности в концевой части ножевого вала и продольные канавки, выполненные 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 19 с частотой, близкой n=10 с (600 об/мин).
При обработке рыбы минимальной длины вращающийся дисковый нож не совершает поступательного движения, поскольку он предварительно установлен на линию реза рыбы такой длины, а щуп при этом не взаимодействует с рыбой. 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 рейка 6 - колесо 12 - вал 13 - кулачок 14 обеспечивает возвращение подвижного корпуса 15 с валом 18 и ножом 19 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 окончания 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;
H - 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 и исполнительным механизмами. 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.
При подаче под щуп рыбы, длина которой больше минимальной, толкатель 5 с рейкой 6 совершает подъемное движение, угол поворота зубчатого колеса 12 при этом соответствует выражению
где φ - угол поворота зубчатого колеса 12, соответствующий ходу толкателя 5;
т
S - подъем (ход) толкателя;
D - диаметр делительной окружности зубчатого колеса.
г
т
Поскольку колесо 12 и кулачок 14 занимают на валу 13 фиксированное положение, их углы φ поворота будут равновеликими. Ведущий кулачок 14 при повороте на угол φ обеспечивает ход подвижного корпуса с ножевым валом на величину l=S:0,52=Н:0,52. Это условие обеспечивается, поскольку в интервале поворота кулачка на угол φ радиус-векторы его рабочего профиля, выполненного в виде Архимедовой спирали, линейно увеличиваются на величину биологического коэффициента α.
Следовательно, зная диаметр зубчатого колеса 12 и значение биологического коэффициента α, можно оперативно выполнить переналадку предлагаемого устройства на обработку рыб других видов. Переналадка предполагает наличие (набор) кулачков, рабочие профили которых выполнены для различных значений коэффициентов α, т.е. для рыб различных видов.
Применение предлагаемого устройства в рыбообработке обеспечит повышение точности настройки ножей рыборазделочных машин, уменьшит потери пищевого рыбного сырья, повысит производительность машин. Устройство применимо для обработки рыб различных видов.