关于自动炒茶机控制系统的实践探析

李潇潇,李明昌

嵊州民盛机械有限公司，浙江省绍兴市，312000

摘要：随着农村农业从业人员的逐年减少! 农业生产成本的不断增加! 对劳动力密集型茶叶实行生产机械化是茶叶可持续发展的必然趋势"。基于此，文章以茶叶精制加工过程中自动炒茶机的关键技术要点为切入点，阐述炒茶机设备工作原理，从技术方案、原理、实施方案方面，对自动炒茶机控制系统实践进行研究。

关键词：自动炒茶机，控制系统，实践探究

1、背景

目前，大多数炒茶机采用手工翻炒和简易的炒制机两种方式，通常简易的炒制机一般都利用皮带将茶叶输送入炒锅，炒锅内安装有炒板对其进行翻炒，但是炒制过程中需要好几次调整炒茶温度，调节炒板与炒锅之间的距离。而温度很难一下就达到要求，这就要制茶工有较高的判断技能，不符合工业化生产的要求；炒茶过程中，需要根据茶叶炒制状态来调整档位，可目前档位较少，难以满足精细制茶的要求；炒好茶后，需要手工换变档，完成出茶操作，效率低，炒制的茶叶一致性差；连体炒茶机在拼装好后，难以拆装，大大地增加了维修的难度。而且这种炒制机只能通过人工手动来大概调节炒锅的高低，不能做到根据茶叶的量精确调节其高低，所以具有生产效率不高，劳动成本高，设备落后，难以满足精细制茶、炒制的茶叶一致性差、效率低的缺陷和使用寿命低的缺陷。

2、全自动顶锅式炒茶机的技术方案

为解决背景技术中存在的技术问题，提出全自动顶锅式炒茶机的创新技术，克服现有炒茶机存在的缺陷，提供了温度好调控、能满足精细制茶、炒茶一致性好、效率高、连体可拆拼的全自动顶锅式炒茶机。

2.1技术方案

全自动顶锅式炒茶机：包括机架、称量斗、挡叶栅、茶油管、输送带、进叶仓、照明灯、控制器、电机、安保开关、缺料报警器、加热指示灯、粘叶除刷、出茶导板、炒板和炒锅，进叶仓的出茶口处安置有挡叶栅，进叶仓内的鲜叶由输送带不断输送至称量斗内，挡叶栅可对鲜叶起缓慢阻挡，防止过量鲜叶进入称量斗，称量斗安装在进叶仓的出茶口下方，称量斗内的鲜叶到称量重量后，称量斗翻转，将鲜叶倒入炒锅内，称量斗的下方设有粘叶除刷，粘叶除刷将粘在炒板上的鲜叶剔除下来，炒板的另一端通过螺杆与电机主轴固定连接，电机主轴与固装在机架上的电机驱动连接，能实现炒板做圆周翻转，其特征在于：全自动顶锅式炒茶机前端还依次变矮地拼接着两台连体可拆拼、总控的自动顶锅式炒茶机，茶叶经这三台设有不同炒制温度的炒茶机炒制，能满足炒茶工艺中的不同阶段要求。

全自动顶锅式炒茶机还包括手柄、伺服电机、限位感应器、扇形齿轮、齿轮轴、顶杆、丝杆、滑块和限位档块，与所述控制器连接的伺服电机固装在所述的机架上，丝杆与伺服电机通过锥形齿轮传动连接，上方设有限位档块的滑块旋装在丝杆上，手柄前部挂装在机架的档位卡槽上，手柄的后端与所述的齿轮轴的末端固定连接，如果需要手动操作时，拨动手柄使炒锅顶升或下降实现手动换挡，套装在齿轮轴上的扇形齿轮与顶杆下部的齿条连接，顶杆插装在所述机架上的导套内，丝杆两端设有限位感应器，防止滑块超出运动行程。

2.2 技术原理示意图

图1 结构示意图：

图中：1、称量斗；2、输送带；3、挡叶栅；4、茶油管；5、进叶仓；6、照明灯；7、缺料报警器；8、加热指示灯；9、控制器； 10、安保开关；11、手柄；12、出茶门；13、出茶导板；14、机架； 15、粘叶除刷；16、炒板；17、炒锅；18、顶杆；19、扇形齿轮；20、齿轮轴；21、档位卡槽。

2.3具体实施方法

全自动顶锅式炒茶机：进叶仓固装在机架顶部的后端，进叶仓的上端先后设有挡叶栅和茶油管，进叶仓的底部设置有输送带，进叶仓的出茶口处安置有挡叶栅，进叶仓内的鲜叶由输送带不断输送至称量斗内，称量斗安装在进叶仓的出茶口下方，称量斗内的鲜叶到称量重量后，称量斗翻转，将鲜叶倒入炒锅内，称量斗的下方设有粘叶除刷，粘叶除刷将粘在炒板上的鲜叶剔除下来，当茶叶还未倒入炒锅时，茶油管内的茶粉由控制器控制撒到炒锅内，炒锅安装在机架的前端，炒锅上方的炒板一端通过螺杆和横轴梢与U型板固定连接，炒板的另一端通过螺杆与电机主轴固定连接，电机主轴与固装在机架上的电机驱动连接，能实现炒板做圆周翻转，炒锅前端设有出茶门，出茶门的下方设置有出茶导，控制器、安保开关、缺料报警器和加热指示灯嵌装在机架右侧的控制面板上，炒板与炒锅的间距采用档自动变档，控制器还具有记忆功能，能对前一次的炒茶动作时的温度和进挡位置等控制动作做记忆，便于以后的炒茶工作，而且三个控制器各自具有数据计算中心，而且三个控制器又数据信号连接，由第一个控制器控制数据信息的交换。

3、自动压挡机构的创新技术

为解决现有技术中存在的技术问题，提供了自动压挡机构的创新技术，实现了自动压挡的功能，且通过传感器控制压挡数，自动调节炒板和炒锅的间距，能满足精细制茶的要求，并且炒制的茶叶一致性好、效率高，压挡十分精确，生产效率高。

3.1技术方案

自动压挡机构，包括电机、前端板组件、后端板组件和传动块，前端板组件和后端板组件之间安装有定位螺杆和带齿的运动螺杆，定位螺杆位于运动螺杆上方，运动螺杆上活动安装有活动套件，活动套件包括活动块和运动螺母，活动块与定位螺杆固定，运动螺母上安装有带凹槽的导轮，传动块一端为半圆孤边，半圆孤边与凹槽接触，传动块另一端安装有传动轴，传动轴上安装有相互平行的左齿轮和右齿轮，左齿轮上安装有左齿条柱，左齿条柱上安装有左顶杆，右齿轮上安装有右齿条柱，右齿条柱上安装有右顶杆，电机的输出端安装有电机伞齿，运动螺杆端部安装有与电机伞齿啮合的螺杆伞齿；前端板组件和后端板组件上均安装有传感器，传感器与活动块位于同一平面上。

3.2技术原理示意图

图1 结构示意图：

图2结构示意图：

图中：1为电机、2为前端板组件、3为后端板组件、4为传动块、5为定位螺杆、6为运动螺杆、7为活动块、8为运动螺母、9为导轮、10为传动轴、11为左齿轮、12为右齿轮、13为左齿条柱、14为右齿条柱、15为左顶杆、16为右顶杆、17为电机伞齿、18为螺杆伞齿、19为传感器、20为电机传感器、21为手柄、22为电机安装架。

3.3具体实施方法

电机安装在电机安装架内，电机上安装有电机传感器，电机传感器用于对压挡进行计数，使压挡更加精确；前端板组件和后端板组件之间安装有定位螺杆和带齿的运动螺杆，定位螺杆位于运动螺杆上方，为实现更好的定位效果，在运动螺杆的下方也安装有定位螺杆，运动螺杆上活动安装有活动套件，活动套件包括活动块和运动螺母，活动块与定位螺杆固定，运动螺母上安装有带凹槽的导轮，传动块一端为半圆孤边，半圆孤边与凹槽接触，传动块另一端安装有传动轴，传动轴上安装有相互平行的左齿轮和右齿轮，左齿轮上安装有左齿条柱，左齿条柱上安装有左顶杆，右齿轮上安装有右齿条柱，右齿条柱上安装有右顶杆，电机的输出端安装有电机伞齿，运动螺杆端部安装有与电机伞齿啮合的螺杆伞齿；前端板组件和后端板组件上均安装有传感器，传感器与活动块位于同一平面上。

在停电的状态下，电机无法工作，只需手摇安装在运动螺杆端部的手柄，实现压档与松档，防止炒板底下茶叶损坏。通过电机带动运动螺杆，从而带动了顶杆，实现了自动压挡的功能，且通过传感器控制压挡，通过电机传感器达到对压挡的计数功能，压挡十分精确，生产效率高；在停电状态下，可以通过手柄来实现压挡，达到了自动和手动两用的效果，设备先进、使用寿命长。

3.结语

与之前技术相比，创新技术的有益效果：1、依次变矮设置三台连体可拆拼总控炒茶机，能满足炒茶工艺中的不同阶段要求；同时设置手工与自动翻转炒锅，避免伺服电机损坏时停产；在导套内设置弹簧，能有效避免顶杆下方的齿条卡死；将原来的调节档位从8档改到32档，提高了炒制过程的精细操控，而且在一锅茶叶炒制中根据鲜叶含水率似的下降以及茶叶平扁光滑的要求能实现自动多阶段变档，每个炒锅对应独立的控制器，一锅茶叶炒制好后能记忆上次炒制时的不同档位。2、通过电机带动运动螺杆，从而带动了顶杆，实现了自动压挡的功能，且通过传感器控制压挡，通过电机传感器达到对压挡的计数功能，压挡十分精确，生产效率高；在停电状态下，可以通过手柄来实现压挡与松档，达到了自动和手动两用的效果，设备先进、使用寿命长。

参考文献

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