一种羊骨架切割夹具
技术领域
本发明涉及羊屠宰中羊骨架自动分割技术领域，具体是一种羊骨架切割夹具装置。
背景技术
肉类在人们的日常生活中不可或缺，是人类日常饮食的重要组成部分。随着人们生活水平的改善和对分割肉营养价值要求的提高，营养、优质的分割肉在消费市场中的需求也在逐年持续增长。而羊肉作为高蛋白、低脂肪类的健康食品，在我国的肉类生产和消费中占有举足轻重的地位。2017年，我国羊肉产量达到468万t，是2000年羊肉产量的1.77倍。人均羊肉消费量由2013年的0.9kg上升到2016 年的1.5kg，年均增长13.7％。可见，羊肉产品市场的有很大的发展空间，我国消费者对羊肉产品的需求呈现逐年递增的趋势。
我国虽然是羊肉生产大国、消费大国，但是在羊肉加工产业上仍难以做到与国际接轨。在国际上一些养羊业发达的国家如英国、澳大利亚、加拿大等，都有一套适合本国养殖产业、可以对羊胴体进行合理分割的方法。而在我国，目前虽然已经有了细致的羊肉分割技术规范，但是缺少先进的分割技术，且目前国内的羊胴体分割流水线多为人工操作，自动化程度低，且工人工作环境恶劣，而对于企业来说过多的人力投入也加大了生产成本。因此研发一种快速、便捷、精准的羊胴体分割设备是我国羊肉加工市场的迫切需求。
国外的羊胴体分割方法并未形成统一的规范，各个国家的分割方法不尽相同，但是相较于国内，均有突出重点的对实用价值较大的肩背部200、腰腿部等部分进行细致分割，如图1腰腿部细致分割成肋排肉400、腰脊肉500、里脊600、臀肉700、后腿800，有效的实现了羊肉的最大价值，给企业创造了更高的利润空间，同时也满足了市场的需求，我国在这方面存在不足。对食用价值较小的部位如前小腿 300、颈部100、胸肉900等部位，各国的分割方法相差不大。
自1980年以来，我国针对羊肉的各项方针得到切实落实。羊肉产量也在逐年迅速增加。目前我国现有分割法有五块法、八块法等，八块法即肩背部200、颈部100、小腿300剥为两整块，胸肉900剥为两块，肋排肉400、腰脊肉500、里脊600、臀肉700剥为两整块，后腿800剥为两块，共八块。但这些分割方法与目前国际上的主流分割方法相比相对粗糙，且用以上方法加工出的产品规格与国际市场上所需求的规格不符，难以满足市场需求，很难出口到其他国家，不利于占领国际市场。而且这些分割方法很难在羊肉加工产业中做到优质优价，不能更好的实现整羊的价值。
采用国际分割标准进行人工流水线分割存在的效率低下、工作环境恶劣等问题，羊骨架进行人工切割时，将由一个整体被分割成若干部分，切割开始后便无法保持原先的形状，不利于实现机械自动化作业，且分割后肉块掉落混杂不利于进行不同肉块自动分类。
本申请解决了切割羊骨架时，使被切割的羊骨架保持固定的技术问题，但对于“切割完成后的骨架与夹具共同移动至卸货位置，松开脖子处的脖颈锁紧组件8以及尾椎处的尾椎锁紧组件9.2，羊脖子与尾椎掉落；松开外部夹持装置前端的前胸锁紧组件9.1，两侧的弧形左夹板10、弧形右夹板11在扭转弹簧13的作用下回复至“张开”状态，剩余切割完成的骨架掉落”如何进行自动分类的技术问题，并未提供足够的技术手段来解决。
原因在于脖颈锁紧组件8、尾椎锁紧组件9.2、前胸锁紧组件9.1 都是依赖人工手动分类的，相对于肉块掉落后，人为分拣并没有显著的进步，故以上子母扣锁定组件8还可以进一步完善，比如改为，继电器控制打开的装置，创造性就比较明显了，形成新的技术方案用于申请发明。
而夹具机构新颖性较好，未检索到相关专利申请，建议是申请发明，以免提早公开，破坏了改善后技术方案的创造性。即使申请发明也不建议勾选提前公开。
发明内容
本发明解决的技术问题是一方面为羊骨架分割提供一种定型装置，在切割时保持被切割的羊骨架不发生位移，便于程控切割，另一方面使被切割的肉块在切割时不散落，全部切割完成后，按顺序卸料，使肉块自动分类。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是提供一种羊骨架切割夹具，包括底座、仿形拟柱体、脖颈锁紧组件、弧形左夹板和弧形右夹板，所述仿形拟柱体按照羊骨架胸腔曲线参数建模建造，呈棱台状，仿形拟柱体的侧面用于在羊骨架胸腔内支撑羊骨架的脊椎、两肋、前胸，仿形拟柱体正对羊骨架脊椎的一侧面在靠近下底面处对称布置一对朝羊骨架尾椎两侧延伸的羊角，仿形拟柱体背离所述羊角的另一侧面在靠近下底面处与底座通过紧固件连接固定；
所述弧形左夹板和弧形右夹板在所述下底面法线方向两侧分别通过复位组件转动连接，所述复位组件向弧形左夹板和弧形右夹板分别施加远离所述仿形拟柱体的侧面的扭矩，弧形左夹板和弧形右夹板远离复位组件的一端固定前胸锁紧组件，所述羊角远离下底面的一端均固定尾椎锁紧组件，所述弧形左夹板和弧形右夹板被前胸锁紧组件锁紧在羊骨架两肋外侧时，与仿形拟柱体的侧面间隔布置，且与仿形拟柱体一起夹持羊骨架；
所述弧形左夹板、弧形右夹板均设有镂空槽，所述仿形拟柱体在设有与镂空槽位置对应的切槽；
所述前胸锁紧组件和尾椎锁紧组件选用子母插口，均由尼龙织带、子扣、母扣组成，用于锁死羊骨架前胸以及羊尾椎部位的固定，子扣、母扣分别通过尼龙织带连接至弧形左夹板和弧形右夹板，所述子扣具有“山”字型插舌，与两侧插舌连接的两个插头，所述母扣具有两侧开口的盒体，盒体内设导向条，用于引导中间插舌沿导向条方向插入和拔出,两个所述的插头在相向面布置有衔铁，中间插舌在靠近顶端处沿插舌延伸方向开设缺口，导向条两侧布置有面向开口的铁芯，电磁线圈缠绕在铁芯外，所述子扣插入母扣后，缺口位于电磁线圈下方，所述电磁线圈的正负极与控制电路电性连接，控制电路可操控的向电磁线圈供电，操控铁芯吸引衔铁。
优选地，所述镂空槽和切槽走向对应于羊骨架分割方法的分割界线。
优选地，任一一个所述复位组件包括套筒、扭转弹簧、转轴，转轴基座，所述转轴基座可拆卸固定在转轴两端，转轴基座还与下底面可拆卸连接，所述扭转弹簧螺旋盘绕在转轴外周，所述套筒套于扭转弹簧外，套筒与转轴基座旋转连接，所述扭转弹簧一端嵌于转轴内，另一端嵌于套筒中，所述套筒还与弧形左夹板或弧形右夹板连接，弧形左夹板或弧形右夹板绕转轴向仿形拟柱体侧面转动时，压缩所述扭转弹簧。
进一步地，所述转轴上下两端各安装一个所述转轴基座，所述转轴基座与转轴的至少一端通过紧固件可拆卸连接，转轴基座还与下底面两侧通过紧固件可拆卸连接，所述转轴具有沿转轴轴线方向延伸的线槽，该线槽至少延伸至转轴的一侧端面，所述套筒具有沿套筒轴线方向延伸的条缝，该条缝至少延伸至套筒的一侧端面，所述扭转弹簧从转轴一侧套入，使扭转弹簧一端滑入线槽内，套筒从转轴另一侧套在扭转弹簧外，使扭转弹簧另一端滑入条缝中。
优选地，所述套筒外周及转轴基座还突出设置定位销，用于限制扭转弹簧驱动套筒旋转的角度。
优选地，所述弧形左夹板或弧形右夹板通过支架与脖颈锁紧组件连接，用于锁紧羊骨架的颈部，所述底座安装在底盘上。
优选地，所述脖颈锁紧组件选用环形拷，用于羊骨架脖子的固定以及防止切割完成后羊脖子发生掉落。
优选地，所述前胸锁紧组件和尾椎锁紧组件均由尼龙织带、子扣、母扣组成，用于锁死羊骨架前胸以及羊尾椎部位的固定。
本发明一种羊骨架切割夹具，有益效果如下：
1.目前国内的羊胴体分割流水线基本为人工操作，自动化程度低，效率低，从而影响到企业的利润。本项目研发的设备实现了羊胴体分割的自动化，大大提高了工作效率，改善了工人的工作环境，提高了企业的产量。
2.常规的夹具在对工件进行夹紧时，工件的形状若在加工中发生变化，夹紧力一般难以保持。而本发明中的羊骨架进行切割时，将由一个整体被分割成若干部分，切割开始后便无法保持原先的形状。本发明设计的专用夹具按照切割标准中分割成的部位，从多个位置对骨架进行夹紧，保证在切割过程中即使骨架被切开，夹紧力仍能继续保持，有效解决了以上问题。
3.本发明中的仿形底座、外部夹持结构等均是根据羊骨架的胸腔部分曲线参数设计，这样设计主要是保证了夹具在夹紧时能够与骨架的胸腔轮廓吻合，保证了内部的夹具底座以及外部夹持结构与骨架的大面积接触，使得夹具的夹紧效果得到了保障，防止了夹具与骨架没有直接接触而出现夹紧失效的状况。
4.本发明中的夹具体上预留出了切割时所用的切割槽，即已经做好刀具切割时的轨迹规划，在后期使用机器人进行切割时，只需考虑各个机械臂之间的运动配合问题，同时也有利于机器人程序的编写，易于实现对其的控制。
5.本发明中的前胸锁紧组件采用电路控制，实现了羊骨架不同部位被分割后分类卸料。
附图说明
图1为羊骨架的解剖分割区块示意图；
图2为本发明的羊骨架切割夹具夹持羊骨架时的示意图；
图3为本发明的羊骨架切割夹具的仿形拟柱体的结构示意图；
图4为本发明的羊骨架切割夹具的后视示意图；
图5为本发明的羊骨架切割夹具的复位组件的结构示意图；
图6为本发明的羊骨架切割夹具的扭转弹簧的结构示意图；
图7为本发明的羊骨架切割夹具的脖颈锁紧组件的结构示意图；
图8为本发明的羊骨架切割夹具的前胸锁紧组件或尾椎锁紧组件的结构示意图；
图9为本发明的羊骨架切割夹具的前胸锁紧组件的结构示意图；
图10为本发明的羊骨架切割夹具的前胸锁紧组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指说明书附图中所示的方向。
如图2所示，一种羊骨架切割夹具，包括底座2、仿形拟柱体3、脖颈锁紧组件8、弧形左夹板10和弧形右夹板11，参见图3，仿形拟柱体3按照羊骨架胸腔曲线参数建模建造，呈棱台状，仿形拟柱体 3的侧面用于在羊骨架胸腔内支撑羊骨架的脊椎、两肋、前胸，仿形拟柱体3正对羊骨架脊椎的一侧面在靠近下底面4处对称布置一对朝羊骨架尾椎两侧延伸的羊角5，如图2，仿形拟柱体3背离所述羊角 5的另一侧面在靠近下底面4处与底座2通过紧固件连接固定，弧形左夹板10和弧形右夹板11在所述下底面4法线方向两侧分别通过复位组件20转动连接，复位组件20向弧形左夹板10和弧形右夹板11 分别施加远离所述仿形拟柱体3的侧面的扭矩，弧形左夹板10和弧形右夹板11远离复位组件20的一端固定前胸锁紧组件9.1，羊角5 远离下底面4的一端均固定尾椎锁紧组件9.2，弧形左夹板10和弧形右夹板11被前胸锁紧组件9.1锁紧在羊骨架两肋外侧时，与仿形拟柱体3的侧面间隔布置，且与仿形拟柱体3一起夹持羊骨架；脖颈锁紧组件8与弧形左夹板10或弧形右夹板11通过支架6连接，用于锁紧羊骨架的颈部。底座2安装在底盘1上。
如图4和图5，所述复位组件20包括套筒12、扭转弹簧13、转轴14，转轴基座15，转轴基座15可拆卸固定在转轴14两端，转轴基座15还与下底面4可拆卸连接，扭转弹簧13螺旋盘绕在转轴14 外周，套筒12套于扭转弹簧13外，套筒12与转轴基座15旋转连接，扭转弹簧13一端嵌于转轴14内，另一端嵌于套筒12中，套筒12与弧形左夹板10或弧形右夹板11连接，弧形左夹板10或弧形右夹板11绕转轴14向仿形拟柱体3侧面转动时，压缩所述扭转弹簧13。
如图5，转轴基座15包括上下两片，与转轴14的至少一端通过紧固件可拆卸连接，转轴基座15还与下底面4两侧通过紧固件可拆卸连接，转轴14具有沿转轴14轴线方向延伸的线槽17，该线槽17 至少延伸至转轴14的一侧端面，套筒12具有沿套筒12轴线方向延伸的条缝18，该条缝18至少延伸至套筒12的一侧端面，图6中所示的扭转弹簧13从转轴14一侧套入，使扭转弹簧13一端滑入线槽 17内，套筒12从转轴14另一侧套在扭转弹簧13外，使扭转弹簧13 另一端滑入条缝18中，套筒12外周及转轴基座15还突出设置定位销16，用于防止扭转弹簧13驱动套筒12旋转的角度过大。
如图4和图3，弧形左夹板10、弧形右夹板11均设有镂空槽7，仿形拟柱体3在设有与镂空槽7位置对应的切槽3.1，如图2本实施例地镂空槽7和切槽3.1走向对应于中国羊骨架分割方法的分割界线，分界线包括位于羊骨架脊骨两侧的分界线一7.1，用于分割羊蝎子，还包括位于羊骨架两肋的分界线二7.2和分界线三7.3，分界线二7.2用于将羊肋排纵向分割成胸腹部900和肩背部200、腰腿部，分界线三7.3用于分割羊骨架的肩背部200和脖颈100，切割刀具穿过镂空槽7可沿切槽3.1和镂空槽7延伸方向将羊骨架分割，被分割成块的羊骨架在前胸锁紧组件9.1未解开时，始终被弧形左夹板10、弧形右夹板11固定在仿形拟柱体3表面，不会掉落。本套夹具装置中预先规划好切割路线，在夹具上预留了五道宽度为24mm的镂空槽 7。当不同个体的骨架在本夹具上进行切割操作时，可以在镂空槽7 的槽宽范围内进行不同路径的走刀，保证了本装置具有较强的通用性。
作为一种实施方式，如图7所示，脖颈锁紧组件8选用环形拷，用于羊骨架脖子的固定以及防止切割完成后羊脖子发生掉落。如图8 和图2所示，前胸锁紧组件9.1和尾椎锁紧组件9.2均选用子母插扣，由尼龙织带9.13、子扣9.11、母扣9.12组成。用于锁死羊骨架前胸以及羊尾椎部位的固定。
作为优化的实施方式，如图9所示，前胸锁紧组件9.1选用的子母插扣，子扣9.11具有“山”字型插舌，与两侧插舌92连接的两个插头91的相向面布置有衔铁96，中间插舌98在靠近顶端处沿插舌延伸方向开设缺口97，母扣9.12具有两侧开口94的盒体93，盒体 93内设导向条95，用于引导中间插舌98沿导向条95方向插入和拔出，导向条95两侧布置有面向开口94的铁芯90，电磁线圈99缠绕在铁芯90外，参见图10，子扣9.11插入母扣9.12后，缺口97位于电磁线圈99下方，电磁线圈99的正负极与控制电路电性连接，控制电路可操控的向电磁线圈99供电，操控铁芯90吸引衔铁96。
本发明针对当前我国羊屠宰分割过程中，大多生产线为人工辅助流水线生产方式，效率低且人工成本高的问题，拟设计一套羊骨架切割夹具，用以一次性将羊骨架分割完毕并进行不同骨架的归类。
在夹具装夹羊骨架之前，夹具的外部夹持装置即弧形左夹板10、弧形右夹板11处于张开状态。装夹羊骨架时，先将羊骨架由胸腔人工操作套入仿形拟柱体3，通过仿形拟柱体3后方的羊角结构限制骨架的自由度，为完全定位。羊骨架装入仿形拟柱体3后，将两侧的弧形左夹板10、弧形右夹板11合拢，使用前胸锁紧组件9.1将外部夹持机构的前端锁死，即完成对羊骨架的夹紧。然后将羊骨架脖子处的脖颈锁紧组件8锁死，将羊尾椎处的尾椎锁紧组件9.2锁死，防止切割完成后脖子与尾椎发生掉落，夹紧完成后的羊骨架与夹具体一起在流水线上移动至指定切割位置，使用机器人控制刀具沿既定轨迹对羊骨架进行切割，切割完成后的骨架与夹具共同移动至卸货位置，控制电路向电磁线圈99供电，使插头91远离开口94后，复位组件20驱动弧形左夹板10、弧形右夹板11张开，与弧形左夹板10、弧形右夹板11连接的尼龙织带9.13在相反的方向拉扯子扣9.11和母扣9.12，使其分离，从而实现松开外部夹持装置前端的前胸锁紧组件9.1，被切割的肩背部200、腰腿部骨架掉落。而脊骨、尾椎、脖颈仍停留在仿形拟柱体3上，实现羊骨骨架不同部位的自动分类卸料，
再松开脖子处的脖颈锁紧组件8以及尾椎处的尾椎锁紧组件 9.2，羊脖子与尾椎掉落；卸货后的夹具体继续移动至骨架安装位置，进行下一只羊骨架的切割。多个夹具装置在流水线上共同运作，保证机器人对羊骨架的不间断切割，从而大大提高了羊骨架切割流水线的自动化程度及切割效率。
