CN104605465B - 一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，包括机架、抓料-剥壳系统、去芯留芯系统、磨白系统以及主电机，其中，所述抓料-剥壳系统、去芯留芯系统以及主电机均安装于机架上，所述去芯留芯系统安装在所述抓料-剥壳系统的出料端，所述磨白系统安装在所述去芯留芯系统的出料端。基于莲芯的形状以及在莲子中所处的位置，采用了铲型空心钻头，不仅保证了莲子芯的完整程度而且减少了对莲芯的浪费。在铲型空心钻头的另一侧连接吸气盘，对莲子芯进行了收集。该机器集莲子的剥壳、去芯、留芯、磨白四大功能与一体，功能全面，避免了很多加工过程中不必要的中间环节，缩减了加工的占地面积。

Description

一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备

技术领域

本发明涉及一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备。

背景技术

莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备(Lotusseedshellingtocorestaygrindingwhiteintegratedprocessingequipment)，主要用来对莲子进行剥壳、去芯、留芯、磨白四个加工工序，实现一机多用，不仅避免了加工过程中很多不必要的中间环节，而且减少了人力物力，同时也大大提高了生产效率。最重要的是在控制机器运行的很多机械机构方面进行了优化以及改进，在很大程度上降低了机器的制造成本，提高了机器的加工精度，加工程度能够达到预期的效果。

原始的莲子加工机器多为单功能而且体积较为笨重，机器制造成本较高，莲子加工商对莲子进行加工往往需要购置2-3台机器，而且原始的莲子加工机器加工莲子的控制精度不够准确，达不到预期的效果，留芯技术更是一片空白，下面分别从剥壳、去芯、磨白三个加工过程进行论述原始莲子加工机器的不足之处。

1、原始的莲子剥壳加工机器，在剥壳的过程中，不能够准确的控制辊刀与莲子之间的距离，往往会造成加工后的莲子没有实现完整的剥壳或者是辊刀切至莲子过深而破坏了莲肉。而且多是通过推料杆实现对莲子的推送，机械结构过于复杂，造成机器精度较低的现象。2、原始的莲子去芯加工机器，在去芯的过程中，不仅不能够准确确定莲芯的位置，容易打偏莲子，造成不必要的浪费，而且还不能够将莲子芯进行保留，而是钻头将莲子芯钻成粉末状，造成了很大程度上的浪费。据调研可查，莲子芯具有很高的药物功效，现有莲芯全为纯手工取出，不仅费时费力，而且不卫生，容易损伤莲芯，取芯效率极为低下。3、原始的莲子磨白加工机器，在磨白的过程中，不能够保证莲子的均匀化磨白，造成莲子磨白程度严重的两极分化现象，既浪费了莲子又使磨白程度达不到预期的效果。4、总体来说原始莲子加工过程每一个加工工序差不多都需要一台独立的加工机器，机器笨重，不仅增加了加工成本，而且造成加工占地面积过多。

现如今对莲子以及莲子芯的需求日益增大，原始的莲子加工机器早已经不能够满足生产的需要，因此莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备应运而生，它集莲子剥壳、去芯、留芯、磨白四大功能于一体。在机器结构方面，通过蜗轮蜗杆、凸轮等机构减少了电机的数量，并且分析比较了剥壳工位、去芯和留芯工位，发现了很多相同的机械机构，于是将这三个工位合并在了一起。不仅大大提高了生产效率，而且降低了生产成本，同时也在很大程度上缩减了占地面积。

常见的莲子剥壳原理要有撕搓式剥壳、冲击式剥壳、摩擦式剥壳、切割式剥壳、挤压式剥壳五种。

撕搓式剥壳原理，代表机型以湖南省农机所研究的6BR-1型莲子剥壳机为例。为了保证剥壳质量，提高功效和不同形状莲子的适应性，该机采用了自动送料、自动定位和组合刀头等盘。其结构独特，且机子小巧轻便、使用方便、安全可靠，适于白莲、红莲、东瓜莲等多种莲子的剥壳作业。该机采用一对刀头从一长径方向两端同时切入莲壳后再适当旋转一定角度，撕搓莲壳使其扭碎从而完成剥壳的方法，不仅脱壳率大为提高，而且破碎率仅在5％左右。

冲击式剥壳原理，台湾嘉义大学和中兴大学的黄文禄、盛中德教授研发的莲子剥壳脱模机主要由供料机构、同向差速滚筒摩擦、拨杆及四只水刀喷嘴组成该机剥壳脱模工作原理：莲子在同向且具差速的滚筒间滚动，并在喷嘴高压喷头产生的水刀作用下破膜。

摩擦式剥壳原理，旋转圆筒式脱壳机是比较早期的摩擦式剥壳机，其在中部旋转轴上装有盘形刀片，外桶固定在机架上，其内壁上衬有适当厚度的橡胶层。莲子进入后，随旋转轴的带动，在内壁与转轴的刀片中滚动，莲壳在橡胶层的衬垫下被转动的盘形刀片切破，然而从其夹缝中掉出。但是由于被切破的莲壳均牢牢地黏附在莲肉上，为使莲壳与莲肉分离，还得设计一个搓壳机。为了克服旋转圆筒式莲子脱壳机固有缺陷，在其基础上，6JD-400型莲子剥壳机设计成三个加工段—破壳段、搓壳段和软搓壳段。每小时每台可加工70kg，脱壳率平均为75％以上，出莲肉完好率平均95％以上，且筛分率大于90％，莲子破损率小于4％以下，但每副刀片使用5-6班需重磨一次。

切割式剥壳原理，在切割式莲子剥壳机的研制中，武汉工业学院机械工程系的张永林、易启伟等设计了一种基于辊刀切割原理的莲子剥壳机。辊刀式莲子剥壳机采用供送螺杆对莲壳进行分离供送并使莲子按照一致的位形排序上料，采用双托辊和剥壳棍构成的剥壳通道实现莲子剥壳。同时，为了适应不同品种，不同颗粒大小、形状莲子的剥壳，设计上采用了集总式的调节机构，以实现对主要的切割参数如切割深度、切割压力、偏置角度和螺旋辊刀空间斜置的调节。通过基于物理样机的剥壳试验，多联辊刀式莲子剥壳机的处理量大于100kg/h，剥壳率大于90％，仁壳分离率达92％，籽仁破损率小于3％。相对于其他剥壳机，多联辊刀式莲子剥壳机通用性较强，性能相对稳定，在设计上有所突破，同时调节维护相对于其他莲子剥壳机来说更方便快捷，基本能够满足莲子机械化剥壳的使用性需求。

挤压式剥壳原理，挤压式莲子剥壳机最早的模型为双辊式莲子剥壳设备，设备中一辊为带有橡胶层的旋转圆柱体，另一与之相对转动的辊上带有三角形刀刃的多个盘形圆盘组成。使莲子通过两个托辊的中缝时，切开莲壳，然而几经实验，莲子仅被刀刃划破了部分外壳。由于在两辊之间的加工区较短，莲子不可能在其中滚上一两圈，因而使莲壳的切破率大大降低。浙江大学的郑传祥教授，对于前人提出的挤压式莲子机原理进行了进一步的改进，从而在此基础上设计了一种更能适应生产实际的高效莲子剥壳机。完善了挤压式的双棍技术，利用高速刀具对莲子外壳进行切割、挤压使其脱壳，同时增加脱壳切割的道具数量，使其更适合机械化生产。该机型可以将莲子按照其颗粒大小分类后进行脱壳，使莲子生产实现在机械化的道路上向前迈进了一大步。

莲子为我国南方重要特色农产品，是一种有规则几何形状的、颗粒较均匀的果实。莲子长轴直径在10-25mm，短轴直径在15-19mm，壳厚在0.7-1.0mm，其中以长径23mm，短径18mm，壳厚在0.9mm左右的莲子数量最多，占90％以上。莲子的莲壳和莲衣、莲仁有一定的间隙，莲子壳的皮层外表1/3较坚韧，其余2/3较脆。脱壳时只需将坚韧部分切开，其余部分经适当挤压就会自然裂开。综合比较以上五种剥壳原理加工莲子的破壳率，破损率，壳仁分离率等以及莲子自身的特点，相对于其他剥壳机，多联辊刀式莲子剥壳机通用性较强，性能相对稳定，在设计上有所突破，同时调节维护相对于其他莲子剥壳机来说更方便快捷，基本能够满足莲子机械化剥壳的实用性需求。莲子加工一体机在莲子剥壳工位上所选用的剥壳原理是将现有的切割式剥壳原理和挤压式剥壳原理结合在一起。

目前莲子去芯技术发展缓慢，自动化程度不高，远远落后于种植业的发展，而且机械去芯机在生产中推广应用并不多，主要是有以下的几个突出问题：1、莲子损失率高。不少去芯机不能彻底的将莲子芯与莲子分离，莲子芯去净率不够理想，使得损失率高达10％。2、机具性能不够稳定，适应性差。由于莲子的成熟度不一导致莲子大小不一等原因，是去芯机存在性能不稳定，适应性差等缺点。3、科技含量低。目前所使用的去芯机，多数制造工艺水平不高，以至于不能满足当今干科技的需求。4、作业成本偏高。现在很多莲子生产区都还采用人工去芯，不仅时效低，而且非常浪费人力资源。5、生产效率低。有些莲子去芯定位有一定的困难，在加工时，需要工人摆正和扶正，使得加工效率受到很大的限制。因此在现有的去芯设备中，具有去净率不理想，损失率高，莲子破损严重等缺陷，不利于莲子的一部加工，为此，研究卫生、可靠、高效、损失率低的莲子去芯设备，对与促进莲子深加工和提高产品质量具有重要意义。

湘潭大学机械工程学院的马秋成、卢安舸、周晓、陈锴、周晓五人研发了一种可自适应莲子大小的莲子去芯机，专利号为CN20130034388.2，该莲子去芯机包含凸轮运动机构，进料机构，去芯机构，出料机构以及传动机构。本发明具有下列特点：对于不同尺寸大小莲子，本盘都可以自动适应，并对其高效、准确地去芯，无钻偏现象，提高了莲子钻芯效率与莲子品质。同时，此盘操作安全可靠，可以代替现有莲子去芯机，多组钻芯机构组合，生产能力相当于多台机器的组合，极大地提高了生产效率，降低设备占地面积，适合于莲子加工企业大批量、全自动、高品质的莲子去芯加工。

但该机器的缺点为动力系统过多，电机与钻头的数量为一对一的，机器制造成本过高，而且该机器不能够对莲子芯进行保留，功能单一。

江西农业大学工学院的刘木华、李涛、裴圣华、饶洪辉、徐谐庆五人研发了鲜莲子气动去芯机，专利号为CN201320697322.7。本发明的鲜莲子气动去芯机，去芯机构通过凸轮驱动，莲子从机架上的进料斗中落下，进入滚筒的凹槽的滚筒中，滚筒在槽轮及从动轴的带动下实现间隙性转动，莲子到达通芯位置时，由于槽轮机构的特性，滚筒做间歇停止，此时凸轮处于升程阶段并到达行程最高点，推动通心传动杆运动，在通芯过程中，通芯凹模先接触莲子，凹模在弹簧的作用下慢慢压紧莲子同时起到对莲子导正的作用，空心冲模再进入莲肉，由于冲模为空心的，在进入莲肉时对莲肉产生的压力较小，同时又有凹模和通芯凹模对莲子起稳固作用，这样可以避免莲子在通芯时破裂，在冲模通过莲肉时，压力气体将部分莲肉和莲芯喷出冲模，从而到达去芯，莲子去芯后继续随滚筒转动，在转过一定角度后莲子在重力的作用自行落如入收集斗中。

但该机器功能较为局限性，只能对鲜莲子进行去芯，在农业生产过程中，对鲜莲子的保鲜等都有较高的技术指标。使其工序更为复杂，而且也不能够对莲子芯进行收集。

目前，在国内外去芯之后的留芯技术仍为一片空白，莲子加工一体机是通过铲型空心钻头将莲子芯取出，同时在铲型空心钻头的另一侧通连接吸气盘，从而将取出的莲心加以收集。

同时在这里需要强调的是原始的莲子加工机器剥壳和去芯是在完全分离的两个工位上进行的，而这里的莲子加工一体机都是在上述所说的两个同向转动的螺旋托辊主动滚轮上进行的。不仅大大降低了机器的制造成本，而且在很大程度上缩减了加工的占地面积。

莲子磨白工艺逐渐受到社会的关注，不少企业和商家不惜投入人力物力研究莲子磨白的加工方式，目前市场上的莲子去皮工艺主要有两大类：化学磨白和物理磨白两种方式。然而随着社会的发展，人们生活水平的提升，人们对生活质量的期望也越来越高。更多的人开始关注食品安全这个问题，全新的可代替化学磨白的物理加工方法亟待研发。现在被人们所接受的莲子磨白加工方法主要有辊筒磨削、碾磨等机械加工方法对莲子进行磨白。而砂轮磨削由于它的简易高效，得到的应用最为广泛。

长江大学刘守祥、杨友平开发的莲籽莲衣去衣机构采用上砂轮圆盘，下砂轮圆盘，导槽结构，通过两个圆盘之间的相对转动来实现对莲子的磨白，但此机构噪音大，且灰尘多，工作环境恶劣，效率较低，由于是两盘挤压磨削，柔性不够，容易造成莲仁破碎。

湘潭县宏兴隆湘莲食杂有限公司的贺书红开发的莲子磨皮机。该机构在机台上方安装有收集加工灰尘的存灰室，存灰室的上方直通磨白室，磨白室为顶部进料、侧边出皮、内壁为磨砂的圆筒形结构，磨皮室的底部安装有转动砂轮，砂轮外径边缘与磨皮室内壁之间留有漏除莲皮的间隙，砂轮由电机驱动转轴带动，可对不同大小的莲子磨皮加工，加工完后从进料口取出再从新进料，是一种半自动的加工机器。该设备具有加工效率高、去皮效果好等优点。但其磨皮质量不稳定、磨皮过程中莲仁损耗大、资料浪费较严重。

莲子加工一体机在莲子磨白工位上是通过在湘潭县宏兴隆湘莲食杂有限公司的贺书红开发的莲子磨皮机的基础上增设减速器以及磨砂材质的翻转叶片，实现翻转叶片与砂轮的转速不相同，大大提高了莲子磨白的均匀程度。

发明内容

本发明的目的是提出一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备。它集莲子的剥壳、去芯、留芯、磨白四大功能于一体。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，包括机架、抓料-剥壳系统、去芯留芯系统、磨白系统以及主电机，其中，所述抓料-剥壳系统、去芯留芯系统以及主电机均安装于机架上，所述去芯留芯系统安装在所述抓料-剥壳系统的出料端，所述磨白系统安装在所述去芯留芯系统的出料端。

所述抓料-剥壳系统包括进料斗、抓料盘、位于所述抓料盘一端的抓料盘皮带轮、抓料盘步进电机、连接抓料盘步进电机和抓料盘皮带轮的第一皮带、导料槽、辊刀电机、螺旋辊刀、传送剥壳装置以及连接所述传送剥壳装置与所述主电机的第二皮带；

其中，所述进料斗安装于所述抓料-剥壳系统的最上端，抓料盘安装于进料斗的底部，抓料盘步进电机安装于所述抓料-剥壳系统的一侧，导料槽安装于抓料盘的出口端，所述传送剥壳装置安装于导料槽的出口端，所述辊刀电机安装于传送剥壳装置的上方，所述螺旋辊刀与辊刀电机连接，且与水平面倾斜安装于所述传送剥壳装置的正上方，莲子在螺旋辊刀和所述传送剥壳装置的共同作用下完成剥壳。

所述传送剥壳装置包括第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮，所述第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮上设置有螺纹，第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮并排水平安装于所述导料槽的出口端，且第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮的旋转方向相同。

所述螺旋辊刀的形状为圆台形，螺旋辊刀靠近的辊刀电机一侧的圆台母线与底面的夹角为89度，另一端圆台母线与底面的夹角为91度；所述螺旋辊刀的刀刃的深度为莲子皮厚度的2/3。

所述去芯留芯系统包括铲型空心钻头、安装在铲型空心钻头末端的吸气装置、用于将主电机动力传送到去芯留芯系统的传动系统、用于使铲型空心钻头前后运动的进给系统、用于支撑铲型空心钻头的支撑系统以及用于控制规律性压住和放松莲子的调节器，其中，所述支撑系统安装在铲型空心钻头的下端，所述进给系统安装在支撑系统的下端，所述调节器安装在所述抓料-剥壳系统和去芯留芯系统之间的所述抓料-剥壳系统的出料口端，所述传动系统安装在进给系统和调节器与主电机之间，用于控制进给系统和调节器的运行。

所述支撑系统包括第一连杆组件、第一钻头支撑架、第二钻头支撑架、钻头安装板，第一钻头支撑架安装在铲型空心钻头的前端的下部，第二钻头支撑架安装在铲型空心钻头后端的下部，钻头安装板安装在第一钻头支撑架和第二钻头支撑架的下部，所述第一连杆组件包括四个连杆，这四个连杆安装在钻头安装板的下表面，用于支撑钻头安装板。

所述进给系统包括进给滑架、第一进给导轨、第二进给导轨、进给平板，所述进给平板安装在进给滑架的下端，所述第一进给导轨和第二进给导轨分别位于进给滑架的左右两端。

所述调节器包括第一定心机构保持盒、第二定心机构保持盒、主滑动臂、门闩臂、第三连杆、第二连杆、第四连杆、调节器压轮、第二复位弹簧以及用于固定第二复位弹簧的第二复位弹簧构架，其中，所述第二定心机构保持盒安装在所述主滑动臂的一侧，所述主滑动臂的另一侧安装所述调节器压轮，主滑动臂的中部与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端与钻头安装板连接；所述第一定心机构保持盒安装在门闩臂的一端，门闩臂的另一端与所述第四连杆的一端连接，所述第四连杆的另一端与第二复位弹簧的一端连接，第二复位弹簧的另一端固定在第二复位弹簧构架上；门闩臂和主滑动臂连接；第一定心机构保持盒与门闩臂构成第一组滑动副，实现门闩臂的滑动；第二定心机构保持盒与主滑动臂构成第二组滑动副，使主滑动臂能够上下滑动。

所述传动装置包括蜗杆、设置在所述蜗杆一端的蜗杆皮带轮、涡轮、顶杆凸轮、进给凸轮、进给连杆以及进给推杆，所述蜗杆和涡轮安装在所述主电机的上方，主电机皮带轮通过第三皮带和蜗杆皮带轮连接，进给凸轮、顶杆凸轮和涡轮都是通过长键连接在涡轮传动轴上，顶杆凸轮与所述第四连杆连接，顶杆凸轮与进给连杆的一端连接，进给连杆的另一端与进给推杆的一端连接，进给推杆的另一端与所述进给平板连接。

所示磨白系统包括大外筒、砂纸筒、砂轮、减速器、翻转叶片、磨白电机、挡料板、莲子出料口、莲皮出料口以及磨白支架，其中，所述各个装置均安装在磨白支架上，所述砂纸筒安装在大外筒的内壁上，磨白电机安装在大外筒的下端，磨白电机的输出轴上位于大外筒内的部分从下往上依次安装所述砂轮和减速器，减速器的外侧安装所述翻转叶片，莲子出料口位于在大外筒侧壁的前端，莲皮出料口设置在大外筒侧壁的后下端。

本发明的有益技术效果如下：

其一，在动力方面，通过蜗轮蜗杆以及凸轮等机械机构不仅减少了电机的数量，而且也很好的控制了运行速度，提高了可控性。

其二，剥壳、去芯和留芯三大工作步骤都是在两个同向转动的螺旋托辊主动滚轮上进行的，在降低机器制造成本的基础上还缩减了机器运行的占地面积，一举两得。

其三，在第一螺旋托辊主动滚轮和第二螺旋托辊主动滚轮上增设了螺纹，省去了推料杆等一系列复杂的机械机构，提高了机器的精度。

其四，基于莲芯的形状以及在莲子中所处的位置，采用了铲型空心钻头，不仅保证了莲子芯的完整程度而且减少了对莲芯的浪费。

其五，在铲型空心钻头的另一侧连接吸气盘，对莲子芯进行了收集。

其六，在磨白装置中，通过增设了磨砂材质的翻转叶片，大大提高了磨白的均匀程度。

其七，该机器集莲子的剥壳、去芯、留芯、磨白四大功能与一体，功能全面，避免了很多加工过程中不必要的中间环节，缩减了加工的占地面积。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的剥壳取芯部分主视图；

图5为本发明的剥壳取芯部分侧视图；

图6为本发明的剥壳取芯部分俯视图；

图7为本发明的抓料-剥壳机构正视图；

图8为本发明的抓料-剥壳机构俯视图；

图9为本发明的进料部分剖视图；

图10为本发明的抓料盘；

图11为本发明的螺旋托辊主动辊轮轴承主视图；

图12为本发明的螺旋托辊主动辊轮结构示意图；

图13为本发明的螺旋辊刀机构结构示意图；

图14为本发明的螺旋辊刀剖视图；

图15为调节器剖视图；

图16为本发明的调节器压轮侧剖视图；

图17为本发明的调节器压轮主视图；

图18为本发明的主电机皮带轮剖视图；

图19为本发明的取芯-留芯机构结构示意图；

图20为本发明的涡轮-蜗杆连接主视图；

图21为本发明的蜗杆剖视图；

图22为本发明的涡轮主视图；

图23为本发明的凸轮主视图；

图24为本发明的钻头安装板俯视图；

图25为本发明的钻头安装板主视图；

图26为本发明的钻头支撑架主视图；

图27为本发明的铲型空心钻头剖视图；

图28为本发明的磨白部分结构示意图；

图29为本发明的磨白部分主视图；

图30为本发明的磨白部分的翻转叶片结构示意图。

其中，1-机架，2-进料斗，3-抓料盘，4-抓料盘皮带轮，5-第一皮带，6-抓料盘步进电机皮带轮，7-抓料盘步进电机，8-导料槽，9-第一螺旋托辊主动辊轮，10-第二螺旋托辊主动辊轮，11-第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮，12-第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮，13-辊刀电机，14-螺旋辊刀，15-调节器，16-调节器压轮，17-主电机皮带轮，18-第二皮带，19-主电机，20-第三皮带，21-蜗杆皮带轮，22-蜗杆，23-涡轮，24-顶杆凸轮，25-进给凸轮，26-进给连杆，27-进给滑架，28-第一进给导轨，29-第二进给导轨，30-进给平板，31-第一连杆组件，32-第二连杆，33-第三连杆，34-第四连杆，35-钻头安装板，36-第一钻头支撑架，37-第二钻头支撑架，38-铲型空心钻头，39-吸气装置，40-进料斗支架，41-辊刀电机支架，42-卸料板，43-托辊传动轴，44-第一轴承，45-第二轴承，46-第一复位弹簧，47-第二复位弹簧，48-第一定心机构保持盒，49-第二定心机构保持盒，50-磨白支架，51-大外筒，52-翻转叶片，53-砂纸筒，54-磨皮电机，55-长螺栓，56-夹紧架，57-砂轮，58-减速器，59-小键，60-螺母，61-螺栓，62-铆钉，63-挡料板，64-莲子出料口，65-莲皮出料口，66-单向阀，67-螺帽，68-第一螺栓，69-第二螺栓，70-第三螺栓，71-第四螺栓，72-螺母，73-导轨固定盒，74-主滑动臂，75-门闩臂，76-第一复-位弹簧构架，77-第二复位弹簧钩架，78-长键，79-涡轮传动轴，80-抓料盘传动轴，81-连接销轴。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

由图1、图2、图3可知，一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，包括抓料-剥壳系统、去芯留芯系统以及磨白系统，其中，所述去芯留芯系统安装在所述抓料-剥壳系统的出料端，所述磨白系统安装在所述去芯留芯系统的出料端。

莲子在抓料-剥壳系统中经过剥壳后在去芯留芯系统中去芯留芯，然后在两个同向转动的第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的旋转运输作用下，通过进料斗支架40，进入到磨白系统的大外筒51内，并且在砂轮57的打磨和翻转叶片52的翻转作用下，实现均匀磨白，完成磨白之后的莲子通过莲子出料口64流出，莲皮将通过莲皮出料口65流出。

由图4、图5、图6、图7、图8、图9、图11、如图12、图16可知，所述抓料-剥壳系统包括进料斗2、抓料盘3、位于抓料盘3一端的抓料盘皮带轮4、抓料盘步进电机7、连接抓料盘步进电机7和抓料盘皮带轮4的第一皮带5、导料槽8、辊刀电机13、螺旋辊刀14、第一螺旋托辊主动辊轮9、第二螺旋托辊主动辊轮10、第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮11、第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮12、主电机19、连接第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮11和第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮12与主电机19的第二皮带18。

其中，所述进料斗2安装于所述抓料-剥壳系统的最上端，抓料盘3安装于进料斗2的底部，抓料盘步进电机7安装于所述抓料-剥壳系统的一侧，导料槽8安装于抓料盘3的出口端，第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10分别通过第一轴承44和第二轴承45连接在机架1上。第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10并排水平安装于导料槽8的出口端，第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮11和第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮12位于第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的同一侧，所述辊刀电机13安装于第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的上端，所述螺旋辊刀14与辊刀电机13连接，且与水平面倾斜安装于第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的交界处的上方，第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的旋转方向相同。主电机19通过第三螺栓70和第四螺栓71安装在所述机架1上。

第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮11和第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮12的外侧设置有长键78。所述抓料-剥壳系统和去芯部分机构中涉及的辊刀电机13、螺旋辊刀14、第一螺旋托辊主动辊轮9、第二螺旋托辊主动辊轮10、第一螺旋托辊主动辊轮皮带轮11、第二螺旋托辊主动辊轮皮带轮12、托辊传动轴43、涡轮23、顶杆凸轮24、进给凸轮25、涡轮传动轴79、抓料盘3、抓料盘皮带轮4、抓料盘传动轴80、步进电机皮带轮6、步进电机7、蜗杆皮带轮21和蜗杆22都需要通过长键78连接到相应的轴上，传递扭矩，实现所需的运动。

抓料盘步进电机皮带轮6与抓料盘皮带轮4通过第一皮带5的连接，使得抓料盘步进电机7的驱动准确地控制抓料盘3有规律的旋转，将莲子倒入进料斗2后，抓料盘3旋转，可以准确抓取一定数量的莲子进入导料槽8中。莲子在第一螺旋托辊主动辊轮9、第二螺旋托辊主动辊轮10以及倾斜螺旋辊刀14的旋转挤压作用下实现对莲子的剥壳，然后通过第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的旋转将剥壳后的莲子传递到去芯留芯系统。

由图10可知，抓料盘3的圆柱体外边缘均匀分布着4个抓料口，保证抓料盘3旋转一周，可以准确的抓取四颗莲子，以此更好地控制莲子的运行速度。

由图13、图14可知，安装在辊刀电机机架41上的辊刀电机13通过长键78连接螺旋辊刀14，螺旋辊刀14的外部形状为圆台形，靠近的辊刀电机13一侧的圆台角为89度，另一端圆台角为91度。

由图4、图15、图16、图17、图19、图23所示，整个取芯工位上的机架1是通过第一螺栓68连接的，铲型空心钻头38位于所述去芯留芯系统的最上部，铲型空心钻头38包括较粗的空心铲部和较细的空心钻头部分，所述吸气装置39安装在空心铲部的末端，第一钻头支撑架36安装在铲型空心钻头38的空心铲部的下端，第二钻头支撑架37安装在铲型空心钻头38的空心钻头部分的下端。钻头安装板35安装在第一钻头支撑架36和第二钻头支撑架37的下端，用于固定第一钻头支撑架36和第二钻头支撑架37，所述第一连杆组件31安装在钻头安装板35的下端，用于支撑钻头安装板35，第一连杆组件31和钻头安装板35之间的连接是通过第二螺栓69、螺帽67以及连接销轴81的配合实现的。所述进给平板30安装在进给滑架27的下端，进给滑架27可以沿着位于进给滑架27左右两端的由导轨固定盒73固定的第一进给导轨28和第二进给导轨29前后滑动。

所述主电机19通过螺母72安装在机架1上，蜗杆22和涡轮23安装在主电机19的上方，主电机皮带轮17通过第三皮带20和蜗杆皮带轮21连接，进给凸轮25和涡轮23都是通过长键78连接在涡轮传动轴79上。主电机皮带轮17与蜗杆皮带轮21通过第三皮带20的连接，如图18、图19和图20所示，通过蜗杆22和涡轮23的直角转向，控制进给凸轮25的旋转。不仅在一定程度上减少了电机的数量，而且降低的机器的生产成本。

顶杆凸轮24通过长键78连接在涡轮传动轴79上，由动力由主电机19通过第三皮带20传递给蜗杆22，蜗杆22将动力传递给涡轮23，涡轮23的转动带动涡轮传动轴79转动，进而带动顶杆凸轮24工作。

第一复位弹簧构架77和第二复位弹簧构架76分别固定第一复位弹簧46和第二复位弹簧47。第四螺栓71固定第一复位弹簧构架77的一端，第一复位弹簧构架77的另一端与第一复位弹簧46相连。

由图15所示，调节器15包括第一定心机构保持盒48、第二定心机构保持盒49、主滑动臂74、门闩臂75、第四连杆34、调节器压轮16以及第二复位弹簧47。第一定心机构保持盒48与门闩臂75构成第一组滑动副，实现门闩臂75的滑动。第二定心机构保持盒49与主滑动臂74构成第二组滑动副使主滑动臂74能够上下滑动。门闩臂75带动主滑动臂74上下滑动从而调整调节器压轮16规律性的压住放松莲子，从而准确定心。

第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10通过其螺纹装置将剥好壳的莲子输送到第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10之间的间隙前端的凹槽内，通过调节器15的调节，调整调节器压轮16使其准确的压住莲子。莲子在剥壳时，连接在门闩臂75上的第四连杆34，为门闩臂75的滑动传送动力。在由蜗轮23蜗杆22系传递主电机19动力驱动顶杆凸轮24旋转，带动第四连杆34运动，从而使调节器压轮16向上运动至上极限位置(对剥好壳的莲子的最大放松程度)。莲子进入第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10之间间隙前端的凹槽内，之后顶杆凸轮24开始推程，推动第四连杆34上升，带动门闩臂75下滑从而使主滑动臂74连同调节器压轮16一起下滑，至调节器压轮16达到下极限位置(对剥好壳的莲子最大夹紧程度)准确压住莲子。第二连杆32通过第三螺栓70和钻头安装板35连接，第二连杆32与第三连杆33连接，主滑动臂74的上下滑动带动第三连杆33的运动，第三连杆33的运动带动第二连杆32的运动，进而带动钻头安装板35的上下运动，实现对铲型空心钻头38高度的调节，使铲型空心钻头38中心与取芯加工区域的莲子几何中心等高，且进给轨迹线保持为水平直线。进给凸轮25推动进给连杆26，进给连杆26连接进给推杆，进给推杆带动进给平板30推动进给滑架27在第一进给导轨28和第二进给导轨29上前后滑动，安装在进给滑架27上面的第一连杆组件31随着进给滑架27前后运动，使安装在钻头安装板35上的铲型空心钻头38前后运动完成取芯。进给凸轮25回程，通过第一复位弹簧46使进给连杆26往回摆动，从而带动进给平板30向后滑动，最终使铲型空心钻头38带着取完芯的莲子退出取芯工位，触碰到第二钻头支撑架37的边缘，是取完芯的莲子进入到安装在铲型空心钻头38的下端的卸料板42进入到磨白工序，通过吸气装置39前端的单向阀66把铲型空心钻头38前端的莲子芯吸出进入收集装置，从而保留莲子芯。图16和图17分别为本发明的调节器压轮侧剖视图和调节器压轮正视图。结合这两个视图可以清楚地看出调节器15与调节器压轮16的相对位置以及调节器压轮16的具体结构。

图18为本发明的皮带轮剖视图。该视图显示了抓料盘皮带轮4、抓料盘步进电机皮带轮6、第一螺旋托辊主动滚轮皮带轮11、第二螺旋托辊主动滚轮皮带轮12、蜗杆皮带轮21、主电机皮带轮17的槽型的外部形状，另外通过上面的键槽反映了各皮带轮与相应轴是通过长键78连接。

如图28、图29、图30所示，所示磨白系统包括大外筒51、砂纸筒53、砂轮57、减速器58、翻转叶片52、磨白电机54、挡料板63、莲子出料口64、莲皮出料口65以及磨白支架50。其中，所述螺母60和螺栓61用于大外筒51和磨白支架50的连接，其砂纸筒53通过铆钉62铆接在大外筒51的内壁上。小键59用于磨白电机54、砂轮57、减速器58、翻转叶片52与磨白电机输出轴之间的连接，夹紧架56用于夹紧磨白电机54，磨白电机54通过长螺栓55和第一螺栓68安装在磨白支架50上，磨白电机54的输出轴上从下往上依次安装砂轮57和减速器58，减速器58的外侧安装所述翻转叶片52，莲子出料口64在大外筒51的前端用于收集磨白后的莲子。莲皮出料口65设置在大外筒51侧壁的后下端，通过鼓风机将莲皮等废料抽出，从而实现废物收集利用。通过砂轮57、翻转叶片52和砂纸筒53的共同磨削作用，将莲皮磨掉。在离心力及翻转叶片52的共同作用下将莲皮和磨削作用下产生的其他废物落入大外筒51的底部。从而实现将加工好的莲子与莲皮的分离。磨白电机54通过减速器58驱动翻转叶片52旋转的转速与磨白电机54直接驱动的砂轮57旋转的转速不相同，这样就能实现翻转叶片52对在大外筒51内的莲子实现各个方向的翻转，实现莲子的均匀磨白。莲子在翻转叶片52的翻转作用下实现均匀磨白之后，将挡料板63打开，加工好的莲子将从莲子出料口64中流出，莲皮将从莲皮出料口65流出。

本方案具体过程如下：

将一定量的莲子倒入机架上方的进料斗2，由于重力原因，莲子将通过进料斗2底部的平口落入抓料盘3的U型抓料口中，抓料盘3的开口结构和抓料口结构保证有且仅有一粒莲子进入，莲子进入抓料口后，抓料盘3在抓料盘步进电机7的驱动下旋转九十度，由于重力原因及抓料口的结构，莲子滚出抓料口，进入抓料盘3旁边的导料槽8中。导料槽8的斜度能使莲子在导料槽8中下滑，莲子由导料槽8滑下，进入两同向等速转动的第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10之间，进行摆正方向预定心，第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10在主电机19和第二皮带18的传动作用下等速转动。由于主动辊轮是附有螺旋机构的螺旋托辊，故莲子可在螺旋机构驱动下在螺旋托辊主动辊轮上向前移动，进入由辊刀电机13驱动的以恒定转速转动的螺旋辊刀14的下方，从而进入到剥壳工位进行剥壳。螺旋辊刀14的刀刃的深度为莲子壳厚的三分之二，能保证在挤压滚切莲壳的时候莲肉不被切伤。螺旋辊刀14的安置方向与第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10之间有微小的角度。莲子在第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的带动下前行，与螺旋辊刀14接触，通过第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10与螺旋辊刀14的三角的挤压以及螺旋辊刀14的滚切作用，使莲子壳脱落。脱落莲壳后的莲子在第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10的作用下继续前行，进入到两个螺旋托辊主动滚轮之间间隙前端的凹槽内中。莲子在凹槽内滚动定心。

莲子在剥壳时，连接在门闩臂75上的第四连杆34，为门闩臂75的滑动传送动力。在由蜗轮23蜗杆22系传递主电机19动力驱动顶杆凸轮24旋转，带动第四连杆34运动，从而使调节器压轮16向上运动至上极限位置(对剥好壳的莲子的最大放松程度)。莲子进入第一螺旋托辊主动辊轮9和第二螺旋托辊主动辊轮10之间间隙前端的凹槽内，之后顶杆凸轮24开始推程，推动第四连杆34上升，带动门闩臂75下滑从而使主滑动臂74连同调节器压轮16一起下滑，至调节器压轮16达到下极限位置(对剥好壳的莲子最大夹紧程度)准确压住莲子。第二连杆32通过第三螺栓70和钻头安装板35连接，第二连杆32与第三连杆33连接，主滑动臂74的上下滑动带动第三连杆33的运动，第三连杆33的运动带动第二连杆32的运动，进而带动钻头安装板35的上下运动，实现对铲型空心钻头38高度的调节，使铲型空心钻头38中心与取芯加工区域的莲子几何中心等高，且进给轨迹线保持为水平直线。进给凸轮25推动进给连杆26带动进给推杆，使进给滑架做工作进给，完成取芯。进给凸轮回程，使进给滑架快速推出工作位置，铲型空心钻头38退回时，通过卸料板42上的小槽使留在其上的莲子脱出，并掉落到出料斗内，而莲芯则保留在铲型空心钻头38内，通过吸气装置39将莲子芯吸出，进入莲子芯收集盘中。整个装置动作循环通过步进电机和各凸轮机构控制。留芯完成之后，将其莲子进行收集，然后导入到磨白系统中，磨白系统的具体的结构为通过磨皮电机54带动着砂轮57进行转动，在磨皮电机54上加一个减速器58，来控制翻转叶片52的转动，这样就保证了砂轮57的转速与翻转叶片52的转速不相同。砂轮57与大外筒51内侧面留有一定的间隙，可以将其磨白过程中所形成的碎屑进行收集。砂轮57、翻转叶片52以及砂纸筒53的材质都是磨砂材质的，摩擦系数较大。翻转叶片52的功能是将磨白系统里面的莲子进行翻转，实现将外侧的莲子翻转到内侧，相应的内侧的莲子翻转到外侧，底层的莲子翻转到顶层，相应的顶层的莲子翻转到底层，增设了此装置，大大提高了磨白的均匀程度，大大改善了原始磨白盘造成的磨白程度的两极分化现象。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：包括机架、抓料-剥壳系统、去芯留芯系统、磨白系统以及主电机，其中，所述抓料-剥壳系统、去芯留芯系统以及主电机均安装于机架上，所述去芯留芯系统安装在所述抓料-剥壳系统的出料端，所述磨白系统安装在所述去芯留芯系统的出料端；

所述抓料-剥壳系统包括进料斗、抓料盘、位于所述抓料盘一端的抓料盘皮带轮、抓料盘步进电机、连接抓料盘步进电机和抓料盘皮带轮的第一皮带、导料槽、辊刀电机、螺旋辊刀、传送剥壳装置以及连接所述传送剥壳装置与所述主电机的第二皮带；

其中，所述进料斗安装于所述抓料-剥壳系统的最上端，抓料盘安装于进料斗的底部，抓料盘的圆柱体外边缘均匀分布着4个抓料口，保证抓料盘旋转一周，可以准确的抓取四颗莲子；抓料盘步进电机安装于所述抓料-剥壳系统的一侧，导料槽安装于抓料盘的出口端，所述传送剥壳装置安装于导料槽的出口端，所述辊刀电机安装于传送剥壳装置的上方，所述螺旋辊刀与辊刀电机连接，且与水平面倾斜安装于所述传送剥壳装置的正上方，莲子在螺旋辊刀和所述传送剥壳装置的共同作用下完成剥壳。

2.根据权利要求1所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述传送剥壳装置包括第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮，所述第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮上设置有螺纹，第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮并排水平安装于所述导料槽的出口端，且第一螺旋托辊主动辊轮和第二螺旋托辊主动辊轮的旋转方向相同。

3.根据权利要求2所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述螺旋辊刀的形状为圆台形，所述螺旋辊刀靠近辊刀电机一侧的圆台母线与底面的夹角为89度，另一端圆台母线与底面的夹角为91度；所述螺旋辊刀的刀刃的深度为莲子皮厚度的2/3。

4.根据权利要求1所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述去芯留芯系统包括铲型空心钻头、安装在铲型空心钻头末端的吸气装置、用于将主电机动力传送到去芯留芯系统的传动系统、用于使铲型空心钻头前后运动的进给系统、用于支撑铲型空心钻头的支撑系统以及用于控制规律性压住和放松莲子的调节器，其中，所述支撑系统安装在铲型空心钻头的下端，所述进给系统安装在支撑系统的下端，所述调节器安装在所述抓料-剥壳系统和去芯留芯系统之间的所述抓料-剥壳系统的出料口端，所述传动系统安装在进给系统和调节器与主电机之间，用于控制进给系统和调节器的运行。

5.根据权利要求4所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述支撑系统包括第一连杆组件、第一钻头支撑架、第二钻头支撑架、钻头安装板，第一钻头支撑架安装在铲型空心钻头的前端的下部，第二钻头支撑架安装在铲型空心钻头后端的下部，钻头安装板安装在第一钻头支撑架和第二钻头支撑架的下部，所述第一连杆组件包括四个连杆，这四个连杆安装在钻头安装板的下表面，用于支撑钻头安装板。

6.根据权利要求5所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述进给系统包括进给滑架、第一进给导轨、第二进给导轨、进给平板，所述进给平板安装在进给滑架的下端，所述第一进给导轨和第二进给导轨分别位于进给滑架的左右两端。

7.根据权利要求6所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述调节器包括第一定心机构保持盒、第二定心机构保持盒、主滑动臂、门闩臂、第三连杆、第二连杆、第四连杆、调节器压轮、第二复位弹簧以及用于固定第二复位弹簧的第二复位弹簧构架，其中，所述第二定心机构保持盒安装在所述主滑动臂的一侧，所述主滑动臂的另一侧安装所述调节器压轮，主滑动臂的中部与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端与钻头安装板连接；所述第一定心机构保持盒安装在门闩臂的一端，门闩臂的另一端与所述第四连杆的一端连接，所述第四连杆的另一端与第二复位弹簧的一端连接，第二复位弹簧的另一端固定在第二复位弹簧构架上；门闩臂和主滑动臂连接；第一定心机构保持盒与门闩臂构成第一组滑动副，实现门闩臂的滑动；第二定心机构保持盒与主滑动臂构成第二组滑动副，使主滑动臂能够上下滑动。

8.根据权利要求7所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所述传动系统包括蜗杆、设置在所述蜗杆一端的蜗杆皮带轮、涡轮、顶杆凸轮、进给凸轮、进给连杆以及进给推杆，所述蜗杆和涡轮安装在所述主电机的上方，主电机皮带轮通过第三皮带和蜗杆皮带轮连接，进给凸轮、顶杆凸轮和涡轮都是通过长键连接在涡轮传动轴上，顶杆凸轮与所述第四连杆连接，顶杆凸轮与进给连杆的一端连接，进给连杆的另一端与进给推杆的一端连接，进给推杆的另一端与所述进给平板连接。

9.根据权利要求1所述的一种莲子剥壳去芯留芯磨白集成加工设备，其特征在于：所示磨白系统包括大外筒、砂纸筒、砂轮、减速器、翻转叶片、磨白电机、挡料板、莲子出料口、莲皮出料口以及磨白支架，其中，磨白系统中的各个装置均安装在磨白支架上，所述砂纸筒安装在大外筒的内壁上，磨白电机安装在大外筒的下端，磨白电机的输出轴上位于大外筒内的部分从下往上依次安装所述砂轮和减速器，减速器的外侧安装所述翻转叶片，莲子出料口位于在大外筒侧壁的前端，莲皮出料口设置在大外筒侧壁的后下端。