專利名稱：一種新型的多功能絞肉機及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種肉類食品加工機械裝置及其控制方法，尤其涉及一種能在最佳驅 動工況下分別加工牛肉、豬肉和羊肉的多功能絞肉機。
背景技術：
近年來，隨著肉制品加工業的高速發展，消費者對食品制作要求越來越多樣化，肉 類食品的加工方式也越來越多。絞肉機作為肉類食品加工的一種常見設備得到廣泛應用， 可以通過它進行絞肉來制作豬肉丸、牛肉丸等丸類食品，也可以通過它進行絞肉來制作火 腿腸、灌腸等肉類深加工產品。絞肉機在工作時，將投入的肉料通過螺桿的螺旋擠壓輸送到 切割部位，利用轉動的切刀刃和孔板上孔眼刃形成的剪切作用將肉料切碎，最終將切碎后 的肉料不斷擠壓排出。目前，市場上銷售的絞肉機大多只是針對某一類型肉類品種進行加 工，功能比較單一。部分絞肉機產品雖能加工多種類型肉料，但其驅動系統是針對最大絞肉 負荷工況(如加工帶筋牛肉)進行設計的，不能夠根據不同的肉制品加工負荷要求而進行調 速驅動。此種單一的轉速驅動模式很難保證不同肉類加工后的食用品質，同時，絞肉加工的 效率和經濟性也受到明顯影響。發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種新型的多功能絞肉機及其控制方法，它能夠根 據不同肉制品加工實現最佳驅動轉速，可以在粗絞或精絞模式下分別實現對牛肉、豬肉和 羊肉等不同肉料的加工制作。
本發明一種多功能絞肉機，主要由絞肉機底座、托料盤、螺旋軸、絞筒、二級圓柱齒 輪減速器組成，其特征在于它還包括開關磁阻調速電機控制器、開關磁阻調速電機、多功 能控制面板，多功能控制面板設置在絞肉機底座的表面，開關磁阻調速電機控制器設置在 絞肉機底座的里面，開關磁阻調速電機的輸入端與開關磁阻調速電機控制器相連，其輸出 軸與二級圓柱齒輪減速器相連，即絞肉機采用開關磁阻調速電機驅動，開關磁阻調速電機 采用數字式控制方案。
其中，多功能控制面板是進行絞肉操作的人機界面，通過輕觸按鍵可進行多功能 絞肉機的加工操作，按鍵采用查詢方式的獨立式按鍵電路，并且每個按鍵串聯一個發光二 級管作為指示燈。通過操作多功能控制面板按鍵，可以實現在最佳驅動轉速時進行粗絞或 精絞模式下豬肉、牛肉和羊肉的加工。絞肉機在加工過程中出現堵塞時，可在停機后按下反 轉按鍵利用電機反轉動作清除堵塞肉料。
開關磁阻調速電機實現數字式控制方案的控制器主要由功率變換器、DSP芯片、功 率驅動單元、位置檢測單元、電流檢測單元和保護檢測單元等組成。開關磁阻調速電機控制 器包括用于電機數字控制的主控DSP芯片，DSP芯片型號為TMS320F2812 ;用于使繞組與 電源接通或斷開、為繞組的儲能提供回饋路徑和為開關磁阻調速電機提供電能量的功率變 換器；用于對DSP輸出驅動脈沖控制信號進行功率放大的功率驅動單元；用于獲取開關磁阻調速電機定子與轉子位置關系和轉速的位置檢測單元；用于檢測開關磁阻調速電機繞組 電流幅值的電流檢測單元；用于對絞肉機加工過程中出現的過壓、欠壓、過流和過熱情況處 理的保護檢測單元。
本發明多功能絞肉機的控制方法是主控芯片接收到多功能控制面板的按鍵信號 后，讀取按鍵信息，調用已燒寫固化在主控芯片中豬肉、牛肉、羊肉在粗絞和精絞兩種加工 模式下的加工程序，并且處理位置檢測單元的輸入信號，確定開關磁阻調速電機定子與轉 子位置關系；通過主控芯片輸出的數字驅動脈沖信號，經過功率驅動單元進行功率放大后， 通過功率變換器依次給開關磁阻調速電機相繞組通電使電機正轉，實現不同肉料在最佳驅 動轉速工況下的加工；電機輸出的轉矩經過二級圓柱齒輪減速器放大后，驅動螺旋軸轉動 實現肉料的輸送加工；絞肉機在加工過程中出現堵塞時，可在停機后按下反轉按鍵，通過改 變電機相繞組的通電順序改變電機的轉向來消除堵塞肉料；在加工的過程中若出現過壓、 欠壓、過流和過熱情況時就會通過保護檢測單元進行停機保護。
本發明的有益效果是此多功能絞肉機采用數字式控制方案對驅動系統進行調速 控制，可以根據不同類型肉料的加工要求提供最佳的驅動轉速，可以在粗絞或精絞模式下 分別實現對牛肉、豬肉和羊肉等不同肉料的加工制作。它不僅操作方便而且可以確保肉制 品的加工質量，并改善絞肉機的工作效率和節能特性；利用開關磁阻調速電機全程調速的 穩定特性和大扭矩輸出特性，可以提高絞肉機工作的穩定性和可靠性，并同時降低減速機 構的傳動比從而減小該機構的空間尺寸。


圖1是本發明多功能絞肉機總體組成示意圖。
圖2是本發明多功能絞肉機的多功能面板組成示意圖。
圖3是本發明多功能絞肉機在粗絞模式下的牛肉加工流程圖。
圖4是本發明多功能絞肉機的開關磁阻電機調速系統構成原理框圖。
圖5是本發明多功能絞肉機的多功能控制面板鍵盤控制電路。
圖中，1-絞肉機底座，2-開關磁阻調速電機控制器，3-開關磁阻調速電機，4-托料 盤，5-螺旋軸，6-絞筒，7- 二級圓柱齒輪減速器，8-多功能控制面板。
具體實施方式
如圖1所示，本發明多功能絞肉機，主要由絞肉機底座1、托料盤4、螺旋軸5、絞筒6、二級圓柱齒輪減速器7組成，它還包括開關磁阻調速電機控制器2、開關磁阻調速電機3、 多功能控制面板8，多功能控制面板8設置在絞肉機底座I的表面，開關磁阻調速電機控制 器2設置在絞肉機底座I的里面，開關磁阻調速電機3的輸入端與開關磁阻調速電機控制 器2相連，其輸出軸與二級圓柱齒輪減速器7相連，即絞肉機采用開關磁阻調速電機3驅 動，開關磁阻調速電機3采用數字式控制方案。
多功能控制面板8上的按鍵信號經過安裝在絞肉機底座I上的開關磁阻調速電機 控制器2處理后，輸出驅動脈沖信號給開關磁阻電機3，開關磁阻電機3通過二級圓柱齒輪 減速器7帶動絞筒6內的螺旋軸5旋轉，將通過托料盤4喂入絞肉機的肉料輸送到加工部 位。
如圖2所示，本發明多功能控制面板8上設有電源指示燈、“啟動/停止”按鍵、“粗 絞、精絞”二個按鍵、電機“反轉”按鍵、以及“豬肉、牛肉、羊肉”三個按鍵。多功能控制面板 8中的“豬肉、牛肉和羊肉”三個按鍵為肉料類型選擇加工按鍵，“粗絞、精絞” 二個按鍵為加 工模式按鍵，在此兩種按鍵的作用下可以在粗絞或精絞加工模式下分別實現對豬肉、牛肉、 羊肉等不同肉料的加工制作；“啟動/停止”按鍵在加工肉類的過程中若出現過壓、欠壓、過 流和過熱情況時會進行停機保護；電機“反轉”按鍵為絞肉機在加工過程中出現堵塞時，可 在停機后按下此鍵清除堵塞肉料。首先給絞肉機接通220V交流電源，此時電源指示燈就會 變亮，按下開始/停止鍵后，控制芯片循環掃描各按鍵，每個按鍵串有一個發光指示燈，當 有鍵按下時相應指示燈發光起指示作用。當按下粗絞加工模式按鍵時，按鍵指示燈變亮， 再用手按下豬肉按鍵后，則執行在粗絞模式下的豬肉加工程序。若想在加工完豬肉后，立即 進行粗絞模式下的牛肉加工，可以按下牛肉按鍵，則會通過跳轉指令執行在粗絞模式下的 牛肉加工程序，同時牛肉按鍵指示燈亮，豬肉按鍵指示燈熄滅。若想在完成粗絞加工后進行 精絞加工，就必須先按下啟動/停止鍵實現停機，待完成刀具更換后再次按下啟動/停止按 鍵，并按下精絞按鍵，接著按下要進行精絞肉料的按鍵，則絞肉機進行精絞模式下的肉料加 工。依此類推。利用反轉按鍵可以清除絞肉機在加工過程中出現的肉料堵塞問題。
開關磁阻調速電機3控制器的主控制DSP芯片的型號為TMS320F2812，是多功能絞 肉機實現數字控制的核心，它綜合處理多功能控制面板按鍵信息、位置檢測單元以及電流 檢測單元和保護檢測單元的反饋信息，發出的控制信號經過功率驅動單元功率放大后，通 過功率變換器實現對開關磁阻電機的驅動。
如圖3所示，為本發明多功能絞肉機在粗絞模式下的牛肉加工流程圖。絞肉機接 通電源后，按下啟動/停止鍵，選擇肉類加工模式為粗絞模式，加工肉料類型為牛肉，則就 會執行在粗絞模式下的牛肉加工程序，絞肉機開始運轉，此時投放牛肉就可進行牛肉粗絞 加工。在加工過程中出現堵塞時，可在通過啟動/停止按鍵停機后按下反轉按鍵實現電機 反轉功能清除堵塞肉料。在加工的過程中若出現過壓、欠壓、過流和過熱情況時會進行停機 保護，完成加工后，按下啟動/停止按鍵使絞肉機停止運行，并拔下電源線斷開電源連接。
如圖4所示，為本發明多功能絞肉機的開關磁阻調速電機調速系統構成原理框 圖。開關磁阻調速電機調速系統主要由開關磁阻調速電機、功率變換器、DSP芯片、功率驅 動單元、位置檢測單元、電流檢測單元和保護檢測單元組成。DSP芯片是多功能絞肉機實現 數字控制的核心，它綜合處理多功能控制面板按鍵信息、位置檢測單元以及電流檢測單元 和保護檢測單元的反饋信息，發出控制信號經過功率驅動單元進行功率放大后，通過功率 變換器實現對開關磁阻電機的調速驅動。系統軟件采用查詢的方式讀取I/O寄存器的值來 判斷按鍵是否閉合，當檢測到某按鍵按下時，則保護現場，讀按鍵值，執行已編好的鍵盤處 理程序。位置檢測單元將輸出的位置信號一路送入芯片的捕獲端口，用于捕獲脈沖電平的 跳變來確定電機運行的實時位置和轉速；另一路送入I/O端口，用于采集初始位置時的脈 沖電平信號，確定初始導通相序。電流檢測單元通過芯片對其輸出的信號進行的模/數轉 換，來調節轉矩和限制繞組電流的幅值。保護檢測單元是把在絞肉加工過程中出現過流、過 壓、欠壓、過熱四路保護信號經與門送至DSP芯片的功率驅動保護中斷標志端口，低電平觸 發中斷，實現停機保護。DSP芯片綜合處理轉速和電流反饋信息后，不斷調整輸出控制信號， 從而滿足不同肉料加工的最佳驅動轉速和轉矩要求。
如圖5所示，為本發明多功能絞肉機的多功能控制面板鍵盤控制電路。鍵盤電路 主要由上拉電阻、發光二級管、控制按鍵和電阻電容等元器件組成。其中，上拉電阻R1-R8 保證了按鍵斷開時，I/O 口線有確定的高電平，電阻電容回路是利用電容的放電延時來實現 硬件去除按鍵抖動。鍵盤采用獨立式按鍵結構，直接利用用DSP的數字I/O 口線構成單個 按鍵電路，每個按鍵單獨用一根I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O 口線的狀態。 八個控制按鍵分別是啟動按鍵S1、停止按鍵S2、反轉按鍵S3、粗絞模式加工按鍵S4、精絞 模式加工按鍵S5、豬肉模式加工按鍵S6、牛肉模式加工按鍵S7和羊肉模式加工按鍵S8，這 些按鍵分別被連接至DSP芯片的通用數字I/O端口 GPI0F6-GPI0FD上。系統軟件采用查詢 的方式讀取I/O寄存器的值來判斷按鍵是否閉合，閉合則轉入相應子程序進行處理。每個 按鍵串有一個發光二極管，當鍵被按下時，相應的二極管會發光起指示作用。
權利要求
1.一種新型的多功能絞肉機，主要由絞肉機底座(I)、托料盤(4)、螺旋軸(5)、絞筒(6)、二級圓柱齒輪減速器(7)組成，其特征在于它還包括開關磁阻調速電機控制器(2)、 開關磁阻調速電機(3)、多功能控制面板(8)，多功能控制面板(8)設置在絞肉機底座(I)的表面，開關磁阻調速電機控制器(2)設置在絞肉機底座(I)的里面，開關磁阻調速電機(3) 的輸入端與開關磁阻調速電機控制器(2)相連，其輸出軸與二級圓柱齒輪減速器(7)相連， 即絞肉機采用開關磁阻調速電機(3)驅動，開關磁阻調速電機(3)采用數字式控制方案。
2.根據權利要求1所述的多功能絞肉機，其特征在于多功能控制面板(8)上設有電源指示燈、“啟動/停止”按鍵、“粗絞、精絞”二個按鍵、電機“反轉”按鍵、以及“豬肉、牛肉、羊肉”三個按鍵。
3.根據權利要求2所述的多功能絞肉機，其特征在于多功能控制面板(8)上的按鍵采用查詢方式的獨立式按鍵電路，并且每個按鍵串聯一個發光二級管作為指示燈。
4.根據權利要求2所述的多功能絞肉機，其特征在于多功能控制面板(8)中的“豬肉、牛肉和羊肉”三個按鍵為肉料類型選擇加工按鍵，“粗絞、精絞” 二個按鍵為加工模式按鍵，在此兩種按鍵的作用下可以在粗絞或精絞加工模式下分別實現對豬肉、牛肉、羊肉等不同肉料的加工制作；“啟動/停止”按鍵在加工肉類的過程中若出現過壓、欠壓、過流和過熱情況時會進行停機保護；電機“反轉”按鍵為絞肉機在加工過程中出現堵塞時，可在停機后按下此鍵清除堵塞肉料。
5.根據權利要求1所述的多功能絞肉機，其特征在于開關磁阻調速電機(3)實現數字式控制方案的控制器主要由功率變換器、電機數字控制的主控DSP芯片、功率驅動單元、位置檢測單元、電流檢測單元和保護檢測單元等組成。
6.根據權利要求5所述的多功能絞肉機，其特征在于開關磁阻調速電機(3)控制器的主控制DSP芯片的型號為TMS320F2812，是多功能絞肉機實現數字控制的核心，它綜合處理多功能控制面板按鍵信息、位置檢測單元以及電流檢測單元和保護檢測單元的反饋信息， 發出的控制信號經過功率驅動單元功率放大后，通過功率變換器實現對開關磁阻電機的驅動。
7.根據權利要求5所述的多功能絞肉機，其特征在于功率變換器用于使繞組與電源接通或斷開、為繞組的儲能提供回饋路徑和為開關磁阻調速電機提供電能量的；功率驅動單元用于對DSP輸出驅動脈沖控制信號進行功率放大的；位置檢測單元用于獲取開關磁阻調速電機定子與轉子位置關系和轉速的；電流檢測單元用于檢測開關磁阻調速電機繞組電流幅值的；保護檢測單元用于對絞肉機加工過程中出現的過壓、欠壓、過流和過熱情況處理的。
8.權利要求1-7所述的多功能絞肉機的控制方法主控芯片接收到多功能控制面板的按鍵信號后，讀取按鍵信息，調用已燒寫固化在主控芯片中豬肉、牛肉、羊肉在粗絞和精絞兩種加工模式下的加工程序，并且處理位置檢測單元的輸入信號，確定開關磁阻調速電機定子與轉子位置關系；通過主控芯片輸出的數字驅動脈沖信號，經過功率驅動單元進行功率放大后，通過功率變換器依次給開關磁阻調速電機相繞組通電使電機正轉，實現不同肉料在最佳驅動轉速工況下的加工；電機輸出的轉矩經過二級圓柱齒輪減速器放大后，驅動螺旋軸轉動實現肉料的輸送加工；絞肉機在加工過程中出現堵塞時，可在停機后按下反轉按鍵，通過改變電機相繞組的通電順序改變電機的轉向來消除堵塞肉料；在加工的過程中若出現過壓、欠壓、過流和過熱情況時就會通過保護檢測單元進行停機保護。
9.權利要求8所述的多功能絞肉機的控制方法多功能控制面板8上的按鍵信號經過安裝在絞肉機底座I上的開關磁阻調速電機控制器2處理后，輸出驅動脈沖信號給開關磁阻電機3，開關磁阻電機3通過二級圓柱齒輪減速器7帶動絞筒6內的螺旋軸5旋轉，將通過托料盤4喂入絞肉機的肉料輸送到加工部位。
10.權利要求8所述的多功能絞肉機的控制方法絞肉機接通電源后，按下啟動/停止鍵，選擇肉類加工模式和肉料類型，絞肉機開始運轉，此時投放肉就可進行加工；若在加工過程中出現堵塞，則可在通過啟動/停止按鍵停機后按下反轉按鍵實現電機反轉功能清除堵塞肉料；若在加工的過程中出現過壓、欠壓、過流和過熱情況時會進行停機保護，當肉類加工完成加工后，按下啟動/停止按鍵使絞肉機停止運行，并拔下電源線斷開電源連接。
全文摘要
本發明公開了一種新型的多功能絞肉機及其控制方法，絞肉機主要由絞肉機底座、托料盤、螺旋軸、絞筒、二級圓柱齒輪減速器組成，它還包括開關磁阻調速電機控制器、開關磁阻調速電機、多功能控制面板，多功能控制面板設置在絞肉機底座的表面，開關磁阻調速電機控制器設置在絞肉機底座的里面，開關磁阻調速電機的輸入端與開關磁阻調速電機控制器相連，其輸出軸與二級圓柱齒輪減速器相連，即絞肉機采用開關磁阻調速電機驅動，開關磁阻調速電機采用數字式控制方案。本發明多功能絞肉機采用數字式控制方案對驅動系統進行調速控制，根據不同類型肉料的加工要求提供最佳的驅動轉速，在粗絞或精絞模式下分別實現對牛肉、豬肉和羊肉等不同肉料的加工制作。
文檔編號B02C25/00GK103056009SQ20131002280
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者童寶宏, 許正華, 陳志勇 申請人:安徽華菱西廚裝備股份有限公司