鱼体头尾定向输送装置
技术领域
本发明涉及一种鱼体定向输送装置，具体的说是一种鱼体头尾定向输送装置。
背景技术
淡水鱼的工厂化前处理加工包括鱼体的分级、定向、排列、去鳞、去头、去内脏等加工环节，由于我国鱼体加工工业及加工机械发展较慢，目前各环节的处理基本以手工操作为主，生产成本高、效率低下，无法满足工厂化加工处理的要求。因此，开发相关的淡水鱼前处理加工技术及装置，对于提高淡水鱼鱼体的加工效率及鱼体利用率具有重要意义。
鱼体的头尾定向输送是鱼体工厂化加工过程中的重要操作。在诸如鱼体去头尾、剖切去脏等鱼类前处理加工前，通常要求鱼体按照一定的头尾朝向进行输送，以提高加工的速度和效率。传统的方式是采用人工进行操作，劳动强度大、效率低、成本高。申请号2018114635696公开了一种鱼体姿态调整设备，可自动对鱼体进行定向，简单高效，有利于实现大宗鱼类加工的完全自动化。包括振动机架，所述振动机架包括支撑框架；振动装置，所述振动装置包括安设于所述支撑框架侧面的振动电机；振动台结构，所述振动台结构包括设于所述支撑框架顶部的振动滑道，以及连接于所述振动滑道末端的出鱼滑槽；所述振动滑道向所述出鱼滑槽的方向逐渐倾斜延伸，且所述出鱼滑槽的高度低于所述振动滑道的高度；所述振动滑道的宽度向所述出鱼滑槽方向逐渐变窄，或/和所述出鱼滑槽的宽度向所述出鱼滑槽的末端方向逐渐变窄，且所述出鱼滑槽的宽度不大于所述振动滑道的宽度。该设备存在以下问题：利用安装在支撑框架上的振动电机将振动力传动给振动滑道，利用重力、激振力及振动滑道的支撑反力及鱼体质心的关系实现鱼体头尾的定向，由于设计的振动滑道向所述出鱼滑槽的方向逐渐倾斜延伸，即为倾斜滑道，在振动作用下，鱼体会有一个较快的下滑速度，为了保证鱼体在进入鱼滑槽前完成有效转向，这就必需使振动滑动足够长，这就导致设备体积大，占地面积大；若将滑道水平设计，则仅依靠上下振动的激振力和鱼体质心的关系难以使鱼体转向，更难以使鱼体按照设定方向移动至鱼槽中，导致输送效率低下。
因此有必要开发一种鱼体头尾定向输送装置，以降低设备体积和占地面积、提高定位效率和输送效率。
发明内容
发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、设备体积小、占地面少、定位效率和输送效率高的鱼体头尾定向输送装置。
技术方案包括连接第一驱动装置的水平往复振动台面，所述水平往复振动台面的表面覆盖有定向输送带，所述定向输送带中段为进料区，两端为出料区，两侧设有挡板，所述定向输送带表面沿水平往复方向均匀布置有突起的齿。
所述定向输送带表面沿水平往复方向的相邻两排齿交错布置。
所述水平往复振动台面的振动幅度在100mm-180mm，振动频率在3hz-5hz。
所述齿的两侧、垂直于水平往复振动方向的侧面为垂直面。
所述齿的顶面面积不大于底面面积。
所述齿的齿形为三角形、梯形或方形。
所述齿高为4-6mm，齿厚为4-6mm，齿长为9-11mm。
平行于水平往复振动方向的相邻齿间距为5-10mm。
还包括有鱼体提升装置和鱼体分离装置，所述鱼体提升装置的出料端位于鱼体分离装置的进料端上方，所述鱼体分离装置的滑槽出料端位于定向输送带的进料区上方，所述定向输送带两端的出料区连接倾斜向下的滑道。
所述鱼体分离装置包括料斗、拨轮和滑槽，所述拨轮位于料斗底部，所述滑槽的进料端位于拨轮下方，出料端位于定向输送带的进料区上方，所述拨轮与第二驱动装置连接。
针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：
(1)使用了一种特殊的振动原理——水平往复振动，配合水平设置的振动台面，得到水平往复振动台面，所述振动台面由第一驱动装置经传动部件带动，使振动台面产生水平往复振动。研究表明：鱼体表面的鱼鳞结构、鱼鳃结构具有定向生长的特点，即鱼鳞和鱼鳃由头至尾堆叠生长，与水平往复振动台面相互作用时存在摩擦各向异性而实现，即鱼体在振动台表面分别沿头尾方向滑动时，鱼体顺鳞方向所受摩擦力小于鱼体逆鳞方向所受摩擦力。振动台面作水平往复振动时，当振动运动方向沿鱼体头部方向(逆鳞方向)时，鱼体相对于振动台面有向尾部方向运动的趋势，从而在沿鱼体头部方向(逆鳞方向)产生一个摩擦力，并产生相应的位移，当振动台面运动方向沿尾部方向(顺鳞方向)时，鱼体由于惯性，继续沿头部方向滑动，鱼体相对于定向输送带有向头部方向运动的趋势，从而在沿鱼体尾部方向(顺鳞方向)产生一个摩擦力，并产生相应的位移，致使鱼体在顺鳞方向所受摩擦力小于鱼体逆鳞方向所受摩擦力，且差异显著，鱼体在振动台面的整个往复振动的周期中，沿头部方向的位移总是大于沿尾部方向的位移，如此累积，从而实现鱼体沿头部方向(即振动台面两端方向)的定向输送。
并且，这种水平往复振动方式能够实现中段进料，两端同步出料的技术效果，从而能够大幅提高输送效率；不仅如此，由于振动台面水平设置，不存在鱼体下滑的加速度，鱼体在较短的行程中即可实现有效头尾定位，因此振动台面可以设计得更短，提高鱼体输送效率的同时，又减少了设备体积和占地空间。
(2)在定向输送带表面沿水平往复方向均匀布置有突起的齿，水平往复振动与具有齿形突起的振动台面相结合是鱼体实现头尾定向输送的必要条件，二者缺一不可。定向输送带的表面突起的齿在水平往复振动过程中能与鱼鳞和鱼鳃发生作用，大大增加鱼体在顺鳞方向所受摩擦力和鱼体逆鳞方向所受摩擦力的差，实现快速有效定位。
进一步的，鱼体在顺鳞方向所受摩擦力和鱼体逆鳞方向所受摩擦力的差越大，鱼体的头尾定向速度越快，准确率越高。发明人研究发现，所述齿的两侧、垂直于水平往复振动方向的侧面为垂直面，且所述齿的顶面面积不大于底面面积，所述齿的顶面即为与鱼体的接触面，该面积越小越好，最为优选的齿形可以为截面(垂直于水平往复振动方向的截面)为三角形、梯形或方形的齿，或者是满足上述两个条件的其它形状的齿。
进一步的，相邻齿大小和间距与鱼鳞大小有关，优选齿高为4-6mm，齿厚为1-3mm，齿长(最大长度)为4-6mm，优选控制平行于水平往复振动方向的相邻齿间距为5-10mm。
进一步的，水平往复振动台面的振动幅度和频率与定位效率有关，不宜过小或过大。当振动台面的频率和振幅较小时，振动的加速度可能会出现小于鱼体在顺鳞方向或逆鳞方向的最大静摩擦力的情况，此时鱼体相对于振动台面，无相对运动趋势，会随振动台面一起运动，将不会出现明显的头尾定向输送现象；鱼体在振动台面上头尾定向输送的效果可用定向输送速度来评价，通过相关试验研究表明，鱼体头尾定向输送速度随着振动台面振动频率和振幅的增加而增加，但振动频率和振幅并非越大越好，当振动频率和振幅增加到一定程度时，鱼体头尾定向输送速度增加的幅度变小，即继续增加振动台面的振动频率和振幅对鱼体头尾定向输送的影响将会变小，且过大的振动频率和振幅，定向设备的稳定性将会降低，功耗将会增加。优选振动幅度在100mm-180mm，振动频率在3hz-5hz。
所述第一驱动装置可以选择伺服电机，通过调节伺服电机驱动器的相关参数来控制振动频率和振幅。
有益效果：
1.本发明利用鱼体表面鱼鳞和鱼鳃的定向生长特性，结合水平往复振动原理，在带齿的定向输送带表面滑动时，沿鱼头鱼尾方向存在摩擦异性的特点，实现高效鱼体头尾定向及输送，具有定向准确迅速、输送效率高、设备体积小、占地面少的优点。
2.通过调节水平往复振动台面的振动幅度和振动频率，以及定向输送带上齿的大小参数可以适用不同大小的鱼种，非常灵活方便。本发明不仅适用于有鳞鱼，对于无鳞有鳃鱼也同样适用。
3.本发明向定输送带具有两个出料区，处理量大、效率高、适用性强，能与各鱼类工厂化处理设备配套使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图3为水平往复振动下鱼体的运动方向示意图。
图4定向输送带的立体图。
图5为图4中第一种齿形的I部放大图。
图6为第二种齿形的局部放图。
图7为第一种对比齿形的局部放大图。
其中，1-水平往复振动台面、2-定向输送带、3-进料区、4-出料区、5-齿、5.1-侧面、5.2-顶面、6-鱼体提升装置、7-鱼体分离装置、71-料斗、72-拨轮、73-滑槽、74-第二驱动装置、8-滑道、9-第一驱动装置、10-挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
参见图1及图2，本发明包括由支架部件固定的鱼体提升装置6、鱼体分离装置7和水平往复振动台面1。
其中，鱼体提升装置6可以为提升式的输送带或其它输送结构，其目的是替代人工，将鱼体提升至鱼体分离装置7中；所述鱼体分离装置7用于将鱼体投放至水平往复振动台面1上定向输送带2的进料区3中，因此鱼体分离装置7的滑槽73出料端应位于鱼体分离装置的进料区上方。为了实现快速、均匀进料，避免鱼体下落入进料区3后堆积，所述鱼体分离装置7包括料斗71、拨轮72和滑槽73，所述拨轮72为叶轮结构，位于料斗71底部，所述滑槽73的进料端位于拨轮72下方，出料端位于定向输送带2的进料区上方，所述拨轮72与第二驱动装置73连接，由第二驱动装置73带动转动，所述第二驱动装置73可以为减速电机或其它驱动装置。鱼体提升装置6将鱼体提升后送入料斗71中，鱼体落入料斗后被拨轮72分批输出，由滑槽73落入水平往复振动台面1表面的定向输送带2的送料区3中。
所述水平往复振动台面1由第一驱动装置9带动，可实现沿水平方向的往复振动，所述第一驱动装置9可以选择伺服电机，通过调节伺服电机驱动器正反转的相关参数来控制振动频率和振幅。
所述水平往复振动台面1的表面覆盖有定向输送带2，所述定向输送带2中段为进料区3，两端为出料区4，两侧设有挡板10，所述定向输送带两端的出料区4分别连接倾斜向下的滑道8，定向后的鱼体经出料区4进入滑道8送入下一工序；
参见图4及图5，所述定向输送带2表面沿水平往复方向均匀布置有突起的齿5，所述定向输送带2表面沿水平往复方向的相邻两排齿5交错布置。所述齿高H为4-6mm，齿厚S为4-6mm，齿长L为9-11mm，平行于水平往复振动方向的相邻齿间距S1优选为5-10mm，具体可根据鱼鳞的大小和鱼的种类进行设置。
所述齿与鱼体接触时涉及的面通常包括接触面和作用面，如图所4示，齿5的顶面5.2平行于水平面，对鱼体起支撑作用定义为接触面；垂直于振动方向，对鱼体起摩擦力作用的具5的两个侧面5.1定义为作用面，发明人发现：齿的作用面(侧面5.1)为垂直面，且接触面(顶面5.2)越小时，头尾定向输送效果越好。
由于鱼体表面的鱼鳞和鱼鳃结构，在鱼体表面形成了相应的缝隙，且鱼体表面具有一定弹性，鱼体与定向输送带表面接触时，所受的压强越大(即压力作用效果越明显)，当定向输送带运动方向朝向鱼体头部时，定向输送带表面的齿形的接触面越小，意味着鱼体更容易“嵌入”相应的缝隙中，垂直于振动方向的作用面与鱼体鳞鳃作用的摩擦力更大，即逆鳞方向的摩擦力更大，从而导致逆鳞摩擦力与顺鳞摩擦力的差值大。因此优选齿的两侧、垂直于水平往复振动方向的侧面为垂直面，且所述齿的顶面5.2面积不大于底面面积，且越小越好，如接触形成一条边的结构。齿形的优选为三角形、梯形或方形。
本实施例中，图4和5中给出了第一种齿形，即三角形的齿；图6给出了第二种齿形，即截面为方形的齿。上述两种齿形均满足齿的两侧垂直于水平往复振动方向的侧面为垂直面，且齿的顶面5.2面积不大于底面面积的条件。
作为对比例，图7给出了第一种对比齿形，虽然也是三角形，但其作用面(侧面)为斜面。
工作过程：
鱼体由鱼体提升装置6提升后落入鱼体分离装置7的料斗71中，然后被拨轮72分批输出，经滑槽73落入水平往复振动台面1表面的定向输送带2的送料区3中；
水平往复振动台面1在第一驱动装置9(由驱动器控制诉伺服电机正反转)的带动下进行水平往复振动，水平往复振动台面1表面覆盖的定向输送带2也随之振动，控制所述振动幅度在100mm-180mm，振动频率在3hz-5hz，具体数据可根据鱼体大小和鱼体上有鳞或无鳞的状态进行合理调整。
鱼体落入定向输送带2的进料区3后也随之受水平往复振动作用，多条鱼体以头部朝前的方向，分别向定向输送带2两端的出料区4方向运动，在离开出料区4之前完成头尾定向，然后鱼体继续以头前尾后的状态进入对应的滑道8，输送至下一工序。
采用本发明装置，在合适的振动频率和振幅下，鱼体定向的准确率可达100％，单位时间处理量成倍增加。对比倾斜振动滑道而言，本发明鱼体定向所需要的行程距离可缩短50％。
为进一步验证本发明的效果，发明人进行了如下实验：
对比实验1，研究将定向输送带2上的齿形对摩擦力的影响：
定向输送带2分别使用图5所述三角形(齿形1)、图6所述方形(齿形2)和图7所述另一三角形(齿形3)的齿形作对比，测量鱼体顺鳞方向所受摩擦力和鱼体逆鳞方向所受摩擦力的差，实验中，所述鱼体为草鱼，质量为940g，结果如下：
表1
