CN105105292A - 一种柚子皮肉自动分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柚子皮肉自动分离装置及方法，首先柚子通过协调控制垂向电动推杆和展开电动推杆，操纵剥皮机械爪夹取并被放置在工作台架正中的固定针刺上，然后利用激光距离传感器对柚子轮廓进行尺寸测定，电源及控制柜对柚子轮廓尺寸数据分析处理确定之后动作，通过协调控制上端水平步进电机、下端水平步进电机和垂直步进电机的动作，利用去顶割刀和划皮滚刀分别实现切去柚子顶盖和对柚子表皮进行8等分，接着协调控制垂向电动推杆和展开电动推杆运动，使得剥皮机械爪夹沿柚子果皮内轨迹运动，将柚子表皮剥开，并将柚子肉夹取与表皮分离。本发明可实现柚子自动上下料、对柚子去顶划分表皮后，再对每一瓣表皮同时进行精确剥离，不伤及果肉。

Description

一种柚子皮肉自动分离装置及方法

技术领域

本发明属于水果深加工设备领域，具体涉及一种能将柚子皮肉分离的装置。

背景技术

柚子个大汁多，营养丰富，是人们喜爱的水果之一。但柚子的皮很厚，厚度约12~25毫米，柚子皮占整个柚子质量的30%以上，单纯的卖柚子附加值并不高，不能达到经济利益最大化，加上每年上市柚子量大且时间集中，极易因一时滞销而造成积压，因此实现柚子的深加工越来越受到人们的重视，比如柚子的最外层黄皮和果肉可以做柚子酱和柚子茶，柚子皮内层的白色海绵体可以做果脯等等。那么如何实现柚子果肉分离便成为深加工的首要任务，但现今柚子深加工中的剥皮工序仍采用人工方式，柚子由于皮厚紧实，劳动量比较大，因此设计一种能自动将柚子的果肉和表皮分离的装置，势必能提高柚子深加工的效率。

目前，已有一些柚子去皮装置的设计，如中国专利申请号为201310714316.2的文献提供的自动化柚子剥皮机，它通过犁形刀片配合传感器进行精确剥切，但是该装置通过钩子将厚实的柚子皮剥下的可靠性并不高。又如中国专利申请号201110416449.2的文献中提供一种通过旋转铰刀从下往上伸入柚子中进行绞碎榨汁实现果肉分离的技术，但它伤及果肉，只适用于柚子果肉榨汁，而无法获得完整的柚子肉，因此使用场合比较有限。

发明内容

本发明的目的是为解决柚子深加工剥皮环节存在劳动量大、效率低的问题而设计一种在不伤及果肉的前提下，自动将柚子表皮与果肉分离的装置及方法，省时省力，剥皮效果好，可充分实现下一步对柚子表皮和果肉的综合利用。

本发明一种柚子皮肉自动分离装置采用的技术方案是：具有一个工作台架，工作台架的左上角装有上端水平步进电机、前后平行的上端水平导杆和上端水平丝杠，上端水平导杆、上端水平丝杠左端均与上端水平步进电机相连、右端均与工作台架通过轴承连接，上端水平导杆和上端水平丝杠的中间套有垂直步进电机；工作台的左下角处装有下端水平步进电机、前后平行的下端水平丝杠和下端水平导杆，下端水平丝杠、下端水平导杆左端均与下端水平步进电机相连、右端均与工作台架中部通过轴承连接、中间套有水平滑块；垂直步进电机底部连接垂直导柱和垂直丝杠的上端，垂直导柱和垂直丝杠的下端均连接水平滑块顶部、中间套有垂直滑块；垂直滑块的右端固定连接有刀具摆动气缸，刀具摆动气缸右端固定连接有激光距离传感器、上部水平面内装有划皮滚刀和去顶割刀；工作台架的底部后方装前后水平的推皮气缸，工作台架的底部中间下方装有垂直的旋转推出组件，旋转推出组件的顶端固定连接固定针座，固定针座的上方设置针刺；工作台架右侧设置水平的可向左伸出的夹紧气缸；工作台架前右侧安装有可作间歇旋转运动的凸轮分割器组件，凸轮分割器组件的正上方装有转盘，转盘上均匀排布有一圈放置柚子的托盘；工作台架右上端固定设置垂直的旋转气缸，旋转气缸输出轴朝上且连接悬臂结构的转臂，悬臂结构的水平壁末端的正中位置固定垂向电动推杆，垂向电动推杆输出轴贯穿转臂且向下延伸且连接于剥皮机械爪，垂向电动推杆的旁侧设置垂直的展开电动推杆，展开电动推杆输出轴贯穿转臂且向下延伸且连接于剥皮机械爪，剥皮机械爪位于一个托盘的正上方；电源及控制柜通过控制线与垂直步进电机、上端水平步进电机、下端水平步进电机、激光距离传感器和旋转推出组件、凸轮分割器组件、垂向电动推杆和展开电动推杆相连、通过可控气动管路与刀具摆动气缸、推皮气缸、旋转推出组件、夹紧气缸和旋转气缸相连。

本发明一种柚子皮肉自动分离装置的分离方法采用的技术方案是包括以下步骤：

第一步：将柚子摆满托盘，电源及控制柜同时控制垂向电动推杆和展开电动推杆伸长，带动剥皮机械爪下降，展开在柚子外围；控制展开电动推杆缩短，剥皮机械爪夹持住柚子，控制垂向电动推杆缩短，带动剥皮机械爪上移提起柚子；

第二步：控制旋转气缸转动到90°工作角度，转臂逆时针转动带动剥皮机械爪、垂向电动推杆和展开电动推杆均逆时针转动至工作台架的中央正上方；控制垂向电动推杆伸长将柚子底部插在固定针座的针刺上固定；控制垂向电动推杆缩短，同时控制展开电动推杆先伸长后缩短，带动剥皮机械爪上升并展开脱离柚子；

第三步：控制激光距离传感器和垂直步进电机工作，带动垂直丝杠转动，带动垂直滑块沿垂直导柱向下滑动，在此过程中激光距离传感器测出右方感应到的距离，经电源及控制柜处理计算得出柚子轮廓的空间坐标；控制垂直步进电机工作，反向带动垂直丝杠转动，带动垂直滑块在垂直导柱向上滑动；

第四步：控制刀具摆动气缸转动使其处于处于-60°工作角度，刀具摆动气缸则带动去顶割刀逆时针转动至对准柚子顶部，控制夹紧气缸伸长挡在柚子的右侧，控制上端水平步进电机和下端水平步进电机同时正向转动后反向转动，带动垂直步进电机、水平滑块、垂直滑块、刀具摆动气缸和去顶割刀先向右运动后向左回撤，使去顶割刀切去柚子顶盖，夹紧气缸缩短回位；

第五步：控制刀具摆动气缸转动并处于+60°工作角度，带动划皮滚刀顺时针转动刚好朝正右方向对准柚子，上端水平步进电机和下端水平步进电机同时转动带动上端水平丝杠和下端水平丝杠转动，当上端水平步进电机和下端水平步进电机转动后暂停时划皮滚刀的一半刚好插入柚子表皮内；控制启动上端水平步进电机和下端水平步进电机，同时控制垂直步进电机工作，带动划皮滚刀既作垂向运动也作左右方向运动在柚子表皮划出第一道割痕；

第六步：控制旋转推出组件中顺时针转动45°，带动固定针座进而带动柚子顺时针转动45°，重复进行第五步，在柚子表皮划出第二道割痕，以此类推直到旋转推出组件累计转动360°，柚子表皮被均匀划出八道割痕为止；

第七步：控制垂向电动推杆伸长，带动整个剥皮机械爪向下运动，剥皮机械爪最底端刚好接触柚子顶部，控制垂向电动推杆和展开电动推杆同时工作，垂向电动推杆继续伸长带动整个剥皮机械爪向下运动，同时配合展开电动推杆带动剥皮机械爪的八个爪展开或收拢，剥皮机械爪最底端沿柚子表皮内轮廓运动，将柚子表皮撑开；

第八步：控制刀具摆动气缸转动到-60°工作角度，刀具摆动气缸带动去顶割刀逆时针旋转60°刚好朝正右方向，控制上端水平步进电机和下端水平步进电机同时转动，带动垂直滑块和去顶割刀向右运动，此时去顶割刀位于剥开表皮左侧上方，控制夹紧气缸伸长至剥开表皮右侧上方；控制垂向电动推杆缩短，带动剥皮机械爪上升，带动柚子果肉及表皮上升，柚子表皮与柚子果肉分离。

本发明的有益效果：

1、本发明利用垂向电动推杆和展开电动推杆协调控制剥皮机械爪的形状，实现夹取、剥皮、投放柚子动作，具备柚子自动上下料功能，便于规模化生产。

2、本发明利用一个激光距离传感器预先测定柚子轮廓数据，进而控制之后所有机构动作，在保证剥离精度的前提下，无需多个传感器在线实时检测，降低成本。

3、本发明通过去顶割刀和划皮滚刀分别实现切去柚子顶盖和对柚子表皮进行八等分，在配合剥皮机械爪的八个爪子来精确剥离八瓣表皮，充分确保柚子厚实表皮的可剥离性，确保去皮的有效性，并保持柚子果肉的完整性和表皮的可利用性，且不伤及果肉，有利于柚子进一步的深加工。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明在剥皮机械爪27从转盘25上夹起柚子时的状态示意图；

图2是在图1基础上将柚子固定在固定针座19上并准备去顶时的示意图；

图3是在图2基础上柚子被去顶和表皮划分八瓣后的示意图；

图4是在图3基础上八瓣柚子表皮被剥皮机械爪27剥开的示意图；

图5是在图4的基础上柚子果肉被剥皮机械爪27夹出、柚子表皮被推皮气缸17推离工作台5的示意图；

图6是图1中工作台架5的结构示意图；

图7是图1中垂直滑块9附近结构的局部放大图；

图8是图1中旋转推出组件18的结构放大示意图；

图9是图1中的剥皮机械爪27的放大的轴测示意图。

图中：1.上端水平导杆；2.上端水平丝杠；3.垂直步进电机；4.上端水平步进电机；5.工作台架；6.垂直导柱；7.垂直丝杠；8.划皮滚刀；9.垂直滑块；10.下端水平步进电机；11.水平滑块；12.刀具摆动气缸；13.激光距离传感器；14.去顶割刀；15.下端水平丝杠；16.下端水平导杆；17.推皮气缸；18.旋转推出组件；19.固定针座；20.果肉存储箱；21.果皮存储箱；22.夹紧气缸；23.电源及控制柜；24.凸轮分割器组件；25.转盘；26.托盘；27.剥皮机械爪；28.旋转气缸；29.转臂；30.垂向电动推杆；31.展开电动推杆。

具体实施方式

本发明是一种柚子皮肉自动分离装置，其零部件较多，为便于理解其结构和工作原理，现规定空间方位如下：参见图1，以果皮存储箱21处位置为前，以果肉存储箱20处位置为后，以下端水平步进电机10处位置为左，以电源及控制柜23处位置为右，以上端水平导杆1处位置为上，以旋转推出组件18处位置为下。

本发明具有一个工作台架5，结合图6，工作台架5由左支撑架a、右支撑架b、前支撑架c、后支撑架d和水平台架e组成。左支撑架a最高，呈倒L型，底部垂直固定在地面上，顶部水平向右伸出一段距离；右支撑架b次高，低于左支撑架a，呈方柱型，底部也垂直固定在地面上；前支撑架c最低，位于左支撑架a和右支撑架b的底部，呈倒V型，前支撑架c的左右端分别与左支撑架a、右支撑架b的底部连接固定；后支撑架d次低，低于右支撑架b且高于前支撑架c，并且位于左支撑架a和右支撑架b之间的正后方，后支撑架d为一短方柱，底部垂直固定在地面上。水平台架e呈T字形，位置和后支撑架d一样高，中心位置处开有小孔，水平台架e的左右末端分别与左支撑架a、右支撑架b固定连接固定，后端和后支撑架d连接固定。工作台架5依靠左支撑架a、右支撑架b、前支撑架c、后支撑架d底部在地面上形成多点定位，确保本发明装置整体的稳定性。

参见图1，在工作台架5的左上角安装上端水平步进电机4、上端水平导杆1和上端水平丝杠2，三者均安装在倒L型的左支撑架a的水平壁上。上端水平导杆1和上端水平丝杠2前后平行布置，上端水平导杆1和上端水平丝杠2左端均与上端水平步进电机4相连并受其驱动，右端均与工作台架5通过轴承连接，上端水平导杆1和上端水平丝杠2的中间套有垂直步进电机3。

参见图1，在工作台5的左下角处安装下端水平步进电机10、下端水平丝杠15和下端水平导杆16。三者均安装在工作台5的水平台架e上。下端水平丝杠15和下端水平导杆16也是前后平行布置，下端水平丝杠15和下端水平导杆16的左端均与下端水平步进电机10相连并受其驱动，下端水平丝杠15和下端水平导杆16的右端与工作台架5中部通过轴承连接，中间套有水平滑块11。

参见图1，垂直步进电机3底部连接垂直导柱6和垂直丝杠7的上端，垂直导柱6和垂直丝杠7均为竖直方向布置，垂直导柱6和垂直丝杠7的下端均连接水平滑块11顶部，垂直导柱6和垂直丝杠7的中间套有垂直滑块9。

参见图7，垂直滑块9的右端固定焊接有刀具摆动气缸12，刀具摆动气缸12共有三个工作角度，分别为0°，-60°和+60°；刀具摆动气缸12的右端固定胶接有激光距离传感器13；刀具摆动气缸12的上部水平面内安装有划皮滚刀8和去顶割刀14，二者夹角为120°。图7中此时的刀具摆动气缸12正处于0°工作角度，此时划皮滚刀8和去顶割刀14的夹角的中心线在左右水平方向，若从上往下看逆时针转动60°（下文中涉及的顺指针或逆时针转动均为从上往下看），则刀具摆动气缸12将处于-60°工作角度，若从上往下看顺时针转动60°，则刀具摆动气缸12处于+60°工作角度。

参见图1和图6，在工作台架5的底部后方安装前后水平的推皮气缸17，推皮气缸17前后运动。推皮气缸17沿前后方向安装在工作台架5的水平台架e后方上表面，与后支撑架d等高。

参见图1和图6，在工作台架5的底部中间下方安装垂直的旋转推出组件18，具体是将垂直的旋转推出组件18安装在工作台架5的水平台架e的底部正下方，旋转推出组件18下端固定在地面上，上端对准水平台架e中间小孔。

参见图8，旋转推出组件18的顶端与固定针座19固定连接，固定针座19的上方设置针刺，用于固定柚子。旋转推出组件18由上端的步进电机f和下端的推出气缸g连接而成，将上端的步进电机f与固定针座19固定。

参见图1，在工作台架5的右后角处放置果肉存储箱20，在工作台架5的正前方放置果皮存储箱21，果肉存储箱20和果皮存储箱21都为开口的四角盒。

参见图1，在工作台架5右侧设置水平的夹紧气缸22，夹紧气缸22右端安装在工作台架5的右支撑架b上，工作时夹紧气缸22可向左伸出。

参见图1，在工作台架5前右侧的地面上安装凸轮分割器组件24，它能输出平稳的间歇旋转运动，可在市场直接采购。凸轮分割器组件24的正上方安装转盘25，转盘25通过凸轮分割器组件24的驱动而作间歇圆周转动。转盘25上均匀排布有一圈共6个托盘26，托盘26上用于操作人员放置柚子。

参见图1，在工作台架5的右上端固定设置垂直的旋转气缸28，旋转气缸28的本体部分固定在工作台架5的右支撑架b的顶端，旋转气缸28输出轴朝上，并且旋转气缸28输出轴连接转臂29，转臂29呈L型，L型的较短壁为垂直壁，与旋转气缸28输出轴相连，转臂29的较长壁为水平壁，如此形成悬臂结构。悬臂结构的水平壁末端的正中位置固定垂向电动推杆30，垂向电动推杆30输出轴贯穿转臂29且向下一直延伸并且连接于剥皮机械爪27。在垂向电动推杆30的旁侧设置垂直的展开电动推杆31，两个电动推杆相互平行，展开电动推杆31偏离转臂29水平壁末端正中的位置，其本体也固定在转臂29水平壁末端上，其输出轴贯穿转臂29且向下一直延伸并且连接于剥皮机械爪27。剥皮机械爪27位于一个托盘26的正上方。

旋转气缸28共有三个工作角度，分别是0°、90°和180°，图1中所示的转臂29的水平壁位于前后方向上时，旋转气缸28正处于0°工作角度，若旋转气缸28逆时针转动90°，则变为90°工作角度，再进一步逆时针转动90°，则变为180°工作角度。参见图2，当旋转气缸28的转动角度分别为0°、90°和180°时，转臂29的位置分别转到工作台架5的前右处、中间和后右处。

参见图9，剥皮机械爪27呈八爪状，由固定盘h、移动盘i、短关节组j和长关节组k组成。固定盘h呈圆盘状，边缘四周沿圆周方向均匀地开有8个缺口，固定盘h中心固定连接于垂向电动推杆30最底端。移动盘i也呈圆盘状，位于固定盘h的正上方，与固定盘h有相同的轴心线，移动盘i边缘四周沿圆周方向也均匀地开有8个缺口，移动盘i中心套在垂向电动推杆30的轴上，移动盘i上面靠近边缘处与展开电动推杆31最底端焊接固定，移动盘i可随展开电动推杆31上下移动。短关节组j呈短杆状，一端与固定盘h上开有的8个缺口销接，另一端与长关节组k的中上部销接；长关节组k呈弯曲杆状，底端呈勺状，其上端与移动盘i上的8个缺口销接。销接的两零件间均可相对转动，展开电动推杆31缩短（伸长），可带动移动盘i沿垂向电动推杆30向上（向下）移动，移动盘i进一步带动长关节组k绕销接处转动，长关节组k带动短关节组j绕销接处转动，最终实现剥皮机械爪27收拢（展开）。

参见图1，在工作台架5的右侧还安装电源及控制柜23，电源及控制柜23为多功能集成柜，其左侧靠在工作台架5最右端的右支撑架b上，底部与地面固定。电源及控制柜23通过控制线与垂直步进电机3、上端水平步进电机4、下端水平步进电机10、激光距离传感器13和旋转推出组件18、凸轮分割器组件24、垂向电动推杆30和展开电动推杆31相连，给上述部件提供电源并控制其启动、停止以及工作时间。电源及控制柜23通过可控气动管路与刀具摆动气缸12、推皮气缸17、旋转推出组件18、夹紧气缸22和旋转气缸28相连，控制各气缸的动作状态。

接下来说明本发明实现柚子皮肉自动分离过程，首先柚子通过协调控制垂向电动推杆30和展开电动推杆31，操纵剥皮机械爪27夹取并被放置在工作台架5的正中的固定针刺上，然后利用激光距离传感器13对柚子轮廓进行尺寸测定，电源及控制柜23对柚子轮廓尺寸数据分析处理确定之后动作，通过协调控制上端水平步进电机4、下端水平步进电机10和垂直步进电机3的动作，利用去顶割刀14和划皮滚刀8分别实现切去柚子顶盖和对柚子表皮进行8等分，接着协调控制垂向电动推杆30和展开电动推杆31运动，使得剥皮机械爪27夹沿柚子果皮内轨迹运动，将柚子表皮剥开，并将柚子肉夹取与表皮分离。具体共分为以下9个步骤。

第一步：夹取柚子。参见图1，将柚子由操作人员在托盘26上摆满，一个托盘26上放一个柚子，电源及控制柜23同时控制垂向电动推杆30和展开电动推杆31伸长，它们分别带动剥皮机械爪27下降和展开，工作一段时间后全部停止，此时剥皮机械爪27展开并位于柚子外围；然后电源及控制柜23控制展开电动推杆31缩短，带动剥皮机械爪27收拢，工作一段时间后停止，剥皮机械爪27夹持住柚子；接着电源及控制柜23控制垂向电动推杆30缩短，带动剥皮机械爪27上移提起柚子，工作一段时间后停止动作。

第二步：固定柚子。参见图2，电源及控制柜23控制旋转气缸28转动到90°工作角度，旋转气缸28便带动转臂29逆时针转动90°，转臂29进而带动剥皮机械爪27、垂向电动推杆30和展开电动推杆31均逆时针转动90°至工作台架5的中央正上方；然后电源及控制柜23控制垂向电动推杆30伸长一段距离后停止，将柚子底部刚好插在固定针座19的针刺上固定；接着电源及控制柜23控制垂向电动推杆30缩短，同时控制展开电动推杆31先伸长后缩短，则带动剥皮机械爪27一边上升、一边展开脱离柚子，最后收拢，工作一段时间后停止动作。

第三步：柚子轮廓尺寸测定。参见图2，电源及控制柜23控制激光距离传感器13和垂直步进电机3工作，垂直步进电机3带动垂直丝杠7转动，垂直丝杠7带动垂直滑块9在垂直导柱6向下滑动，在此过程中激光距离传感器13测出右方感应到的距离，一段时间后全部停止工作。电源及控制柜23接收到激光距离传感器13采集的距离数据，经处理计算得出柚子轮廓的空间坐标。电源及控制柜23控制垂直步进电机3工作，反向带动垂直丝杠7转动，垂直丝杠7带动垂直滑块9在垂直导柱6向上滑动，工作一定时间后停止动作，使垂直滑块9处于下一步的预备位置。

第四步：去除柚子顶盖。参见图2，电源及控制柜23控制刀具摆动气缸12转动使其处于-60°的工作角度，刀具摆动气缸12则带动去顶割刀14逆时针转动60°，此时去顶割刀14刚好朝正右方向，对准柚子顶部。电源及控制柜23控制夹紧气缸22的伸长，夹紧气缸22左端的V型块紧紧地挡在柚子的右侧，防止柚子在去顶过程中右偏。然后电源及控制柜23控制上端水平步进电机4和下端水平步进电机10同时转动，其正向转动一段时间后反向转动再一段时间，分别带动上端水平丝杠2和下端水平丝杠10先正转后反转，进而同时带动垂直步进电机3、水平滑块11、垂直滑块9、刀具摆动气缸12和去顶割刀14先向右运动后向左回撤，工作一定时间后全部停止动作，同时电源及控制柜23也控制夹紧气缸22缩短回位，此时去顶割刀14已切去一定厚度的柚子顶盖。

第五步：分割柚子表皮。参见图2和图3，电源及控制柜23控制刀具摆动气缸12转动并处于+60°工作角度，刀具摆动气缸12则带动划皮滚刀8顺时针转动120°，此时划皮滚刀8刚好朝正右方向，对准柚子。然后电源及控制柜23控制上端水平步进电机4和下端水平步进电机10同时转动，带动上端水平丝杠2和下端水平丝杠10转动，同时带动垂直步进电机3和水平滑块11向右运动，进而带动垂直滑块9和划皮滚刀8向右运动，当上端水平步进电机4和下端水平步进电机10转动一定角度后暂停，此时划皮滚刀8的一半刚好插入柚子表皮内。

电源及控制柜23继续控制启动上端水平步进电机4和下端水平步进电机10，同时控制垂直步进电机3也工作，垂直步进电机3带动垂直丝杠7转动，垂直丝杠7带动垂直滑块9沿垂直导柱6向下滑动，此时垂直滑块9带动划皮滚刀8既作垂向运动也作左右方向运动，上述过程通过电源及控制柜23的合理控制，划皮滚刀8实现一次沿柚子表皮轨迹的精确划割，在柚子表皮划出第一道割痕。然后电源及控制柜23同时控制启动上端水平步进电机4、下端水平步进电机10和垂直步进电机3反向转动，工作一定时间后全部停止动作，使得垂直滑块9往左回撤带动划皮滚刀8退出柚子表皮并且回到第五步刚开始的位置。

第六步：柚子表皮均分8份。参见图3，电源及控制柜23控制旋转推出组件18中的电机顺时针转动45°，旋转推出组件18带动固定针座19进而带动柚子顺时针转动45°，接下来完全重复进行第五步，则最后会在柚子表皮划出第二道割痕。然后电源及控制柜23控制旋转推出组件18中的电机继续顺时针转动45°，继续重复第五步，则在柚子表皮划出第三道割痕。以此类推，直到旋转推出组件18累计转动360°后为止，此时柚子表皮被均匀划出八道割痕。电源及控制柜23控制上端水平步进电机4、下端水平步进电机10、垂直步进电机3和刀具摆动气缸12工作，使垂直步进电机3、垂直滑块9、水平滑块11和刀具摆动气缸12全部回归图1中所示的位置。

第七步：剥开柚子表皮。参见图4，电源及控制柜23控制垂向电动推杆30伸长，带动整个剥皮机械爪27向下运动，工作一端时间后停止动作，此时剥皮机械爪27最底端刚好接触柚子顶部。接着电源及控制柜23控制垂向电动推杆30和展开电动推杆31同时工作，垂向电动推杆30继续伸长带动整个剥皮机械爪27向下运动，同时配合展开电动推杆31伸长（缩短）带动剥皮机械爪27的八个爪展开（收拢），通过电源及控制柜23控制协调垂向电动推杆30和展开电动推杆31各自的动作，使得剥皮机械爪27最底端能准确地沿柚子表皮内轮廓运动，最终将第六步中已划分的8块柚子表皮撑开，实现果皮的剥离。

第八步：柚子表皮和果肉分离。参见图5，电源及控制柜23控制刀具摆动气缸12转动到-60°工作角度，则刀具摆动气缸12带动去顶割刀14逆时针旋转60°，此时去顶割刀14刚好朝正右方向。然后电源及控制柜23控制上端水平步进电机4和下端水平步进电机10同时转动，带动上端水平丝杠2和下端水平丝杠10转动，同时带动垂直步进电机3和水平滑块11向右运动，进而带动垂直滑块9和去顶割刀14向右运动，工作一定时间后停止动作，此时去顶割刀14位于剥开表皮左侧上方。电源及控制柜23控制夹紧气缸22伸长，夹紧气缸22前端的V型块位于剥开表皮右侧上方。

电源及控制柜23控制垂向电动推杆30缩短，带动剥皮机械爪27上升，剥皮机械爪27带动柚子果肉及表皮上升，由于在上升过程中被剥开的柚子表皮左边被去顶割刀14挡住，右边被夹紧气缸22挡住，柚子表皮与柚子果肉得以分离。电源及控制柜23控制旋转气缸28转到180°的工作位置，旋转气缸28便带动转臂29逆时针90°，转臂29带动剥皮机械爪27、垂向电动推杆30和展开电动推杆31均逆时针转90°至工作台架5的右后方；电源及控制柜23控制垂向电动推杆30和展开电动推杆31同时伸长，带动剥皮机械爪27下降并展开，柚子果肉掉入果肉存储箱20中。电源及控制柜23控制旋转推出组件18下降，带动固定针座19下降至工作台架5底下，柚子果皮与固定针座19在工作台架5上脱离；电源及控制柜23控制推皮气缸17的推杆伸出，将柚子果皮推离工作台架5至果皮存储箱21中。到此为止，一个柚子果肉和表皮自动分离过程全部完成。

第九步：回复初始状态，准备下一次去皮。参见图5和图1。电源及控制柜23控制垂直步进电机3、上端水平步进电机4、下端水平步进电机10、垂向电动推杆30和展开电动推杆31工作，回到图1中所在位置；同时控制推皮气缸17、旋转推出组件18、夹紧气缸22、旋转气缸28这些气缸也恢复到图1中的状态。同时电源及控制柜23控制启动凸轮分割器组件24工作一定时间而停止动作，此时凸轮分割器组件24带动转盘25顺时针转动一个60°后停止，下一个待剥柚子正好位于剥皮机械爪27的正下方，然后回到第一步进行下一个柚子皮肉分离循环。

Claims (6)

1.一种柚子皮肉自动分离装置，具有一个工作台架（5），其特征是：工作台架（5）的左上角装有上端水平步进电机（4）、前后平行的上端水平导杆（1）和上端水平丝杠（2），上端水平导杆（1）、上端水平丝杠（2）左端均与上端水平步进电机（4）相连、右端均与工作台架（5）通过轴承连接，上端水平导杆（1）和上端水平丝杠（2）的中间套有垂直步进电机（3）；工作台（5）的左下角处装有下端水平步进电机（10）、前后平行的下端水平丝杠（15）和下端水平导杆（16），下端水平丝杠（15）、下端水平导杆（16）左端均与下端水平步进电机（10）相连、右端均与工作台架（5）中部通过轴承连接、中间套有水平滑块（11）；垂直步进电机（3）底部连接垂直导柱（6）和垂直丝杠（7）的上端，垂直导柱（6）和垂直丝杠（7）的下端均连接水平滑块（11）顶部、中间套有垂直滑块（9）；垂直滑块（9）的右端固定连接有刀具摆动气缸（12），刀具摆动气缸（12）右端固定连接有激光距离传感器（13）、上部水平面内装有划皮滚刀（8）和去顶割刀（14）；工作台架（5）的底部后方装前后水平的推皮气缸（17），工作台架（5）的底部中间下方装有垂直的旋转推出组件（18），旋转推出组件（18）的顶端固定连接固定针座（19），固定针座（19）的上方设置针刺；工作台架（5）右侧设置水平的可向左伸出的夹紧气缸（22）；工作台架（5）前右侧安装有可作间歇旋转运动的凸轮分割器组件（24），凸轮分割器组件（24）的正上方装有转盘（25），转盘（25）上均匀排布有一圈放置柚子的托盘（26）；工作台架（5）右上端固定设置垂直的旋转气缸（28），旋转气缸（28）输出轴朝上且连接悬臂结构的转臂（29），悬臂结构的水平壁末端的正中位置固定垂向电动推杆（30），垂向电动推杆（30）输出轴贯穿转臂（29）且向下延伸且连接于剥皮机械爪（27），垂向电动推杆（30）的旁侧设置垂直的展开电动推杆（31），展开电动推杆（31）输出轴贯穿转臂（29）且向下延伸且连接于剥皮机械爪（27），剥皮机械爪（27）位于一个托盘（26）的正上方；电源及控制柜（23）通过控制线与垂直步进电机（3）、上端水平步进电机（4）、下端水平步进电机（10）、激光距离传感器（13）和旋转推出组件（18）、凸轮分割器组件（24）、垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）相连、通过可控气动管路与刀具摆动气缸（12）、推皮气缸（17）、旋转推出组件（18）、夹紧气缸（22）和旋转气缸（28）相连。

2.根据权利要求1所述一种柚子皮肉自动分离装置，其特征是：剥皮机械爪（27）呈八爪状，由固定盘（h）、移动盘（i）、短关节组（j）和长关节组（k）组成，移动盘（i）同轴位于固定盘（h）的正上方，固定盘（h）和移动盘（i）的边缘四周均匀开有8个缺口，移动盘（i）边缘四周沿圆周方向也均匀地开有8个缺口，移动盘（i）中心套在垂向电动推杆（30）上，移动盘（i）上面靠近边缘处与展开电动推杆（31）最底端固定连接，固定盘（h）中心固定连接于垂向电动推杆（30）最底端；短关节组（j）一端与固定盘（h）上的8个缺口销接、另一端与长关节组（k）的中上部销接；长关节组（k）的上端与移动盘（i）上的8个缺口销接。

3.根据权利要求1所述一种柚子皮肉自动分离装置，其特征是：工作台架（5）由左支撑架（a）、右支撑架（b）、前支撑架（c）、后支撑架（d）和水平台架（e）组成，左支撑架（a）最高，呈倒L型，底部垂直固定在地面上，顶部水平向右伸出一段距离；右支撑架（b）低于左支撑架（a），底部也垂直固定在地面上；前支撑架（c）位于左支撑架（a）和右支撑架（b）的底部，前支撑架（c0的左右端分别与左支撑架（a）、右支撑架（b）的底部连接固定；后支撑架（d）低于右支撑架（b）且高于前支撑架（c），位于左支撑架（a）和右支撑架（b）之间的正后方，底部垂直固定在地面上；水平台架（e）呈T字形，和后支撑架（d）同高，中心位置处开有小孔、左右两端分别与左支撑架（a）、右支撑架（b）固定连接、后端和后支撑架（d）连接固定；所述旋转推出组件（18）装在水平台架（e）的底部正下方，上端对准水平台架（e）的中心位置处的小孔；所述上端水平步进电机（4）、上端水平导杆（1）和上端水平丝杠（2）均装在左支撑架（a）的水平壁上；所述水平步进电机（10）、下端水平丝杠（15）和下端水平导杆（16）均装在水平台架（e）上；所述推皮气缸（17）装在水平台架（e）后方上表面且与后支撑架（d）等高；所述旋转气缸（28）的本体部分固定连接于右支撑架（b）的顶端。

4.根据权利要求1所述一种柚子皮肉自动分离装置，其特征是：工作台架（5）的右后角处放置果肉存储箱（20）、正前方放置果皮存储箱（21）。

5.一种如权利要求1所述柚子皮肉自动分离装置的分离方法，其特征是包括以下步骤：

第一步：将柚子摆满托盘（26），电源及控制柜（23）同时控制垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）伸长，带动剥皮机械爪（27）下降，展开在柚子外围；控制展开电动推杆（31）缩短，剥皮机械爪（27）夹持住柚子，控制垂向电动推杆（30）缩短，带动剥皮机械爪（27）上移提起柚子；

第二步：控制旋转气缸（28）转动到90°工作角度，转臂（29）逆时针转动带动剥皮机械爪（27）、垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）均逆时针转动至工作台架（5）的中央正上方；控制垂向电动推杆（30）伸长将柚子底部插在固定针座（19）的针刺上固定；控制垂向电动推杆（30）缩短，同时控制展开电动推杆（31）先伸长后缩短，带动剥皮机械爪（27）上升并展开脱离柚子；

第三步：控制激光距离传感器（13）和垂直步进电机（3）工作，带动垂直丝杠（7）转动，带动垂直滑块（9）沿垂直导柱（6）向下滑动，在此过程中激光距离传感器（13）测出右方感应到的距离，经电源及控制柜（23）处理计算得出柚子轮廓的空间坐标；控制垂直步进电机（3）工作，反向带动垂直丝杠（7）转动，带动垂直滑块（9）在垂直导柱（6）向上滑动；

第四步：控制刀具摆动气缸（12）转动使其处于处于-60°工作角度，刀具摆动气缸（12）则带动去顶割刀（14）逆时针转动至对准柚子顶部，控制夹紧气缸（22）伸长挡在柚子的右侧，控制上端水平步进电机（4）和下端水平步进电机（10）同时正向转动后反向转动，带动垂直步进电机（3）、水平滑块（11）、垂直滑块（9）、刀具摆动气缸（12）和去顶割刀（14）先向右运动后向左回撤，使去顶割刀（14）切去柚子顶盖，夹紧气缸（22）缩短回位；

第五步：控制刀具摆动气缸（12）转动并处于+60°工作角度，带动划皮滚刀（8）顺时针转动刚好朝正右方向对准柚子，上端水平步进电机（4）和下端水平步进电机（10）同时转动带动上端水平丝杠（2）和下端水平丝杠（10）转动，当上端水平步进电机（4）和下端水平步进电机（10）转动后暂停时划皮滚刀（8）的一半刚好插入柚子表皮内；控制启动上端水平步进电机（4）和下端水平步进电机（10），同时控制垂直步进电机（3）工作，带动划皮滚刀（8）既作垂向运动也作左右方向运动在柚子表皮划出第一道割痕；

第六步：控制旋转推出组件（18）中顺时针转动45°，带动固定针座（19）进而带动柚子顺时针转动45°，重复进行第五步，在柚子表皮划出第二道割痕，以此类推直到旋转推出组件（18）累计转动360°，柚子表皮被均匀划出八道割痕为止；

第七步：控制垂向电动推杆（30）伸长，带动整个剥皮机械爪（27）向下运动，剥皮机械爪（27）最底端刚好接触柚子顶部，控制垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）同时工作，垂向电动推杆（30）继续伸长带动整个剥皮机械爪（27）向下运动，同时配合展开电动推杆（31）带动剥皮机械爪（27）的八个爪展开或收拢，剥皮机械爪（27）最底端沿柚子表皮内轮廓运动，将柚子表皮撑开；

第八步：控制刀具摆动气缸（12）转动到-60°工作角度，刀具摆动气缸（12）带动去顶割刀（14）逆时针旋转60°刚好朝正右方向，控制上端水平步进电机（4）和下端水平步进电机（10）同时转动，带动垂直滑块（9）和去顶割刀（14）向右运动，此时去顶割刀（14）位于剥开表皮左侧上方，控制夹紧气缸（22）伸长至剥开表皮右侧上方；控制垂向电动推杆（30）缩短，带动剥皮机械爪（27）上升，带动柚子果肉及表皮上升，柚子表皮与柚子果肉分离。

6.根据权利要求5所述的分离方法，其特征是：第八步中在柚子表皮与柚子果肉分离后，控制旋转气缸（28）转到180°的工作位置，旋转气缸（28）带动转臂（29）逆时针90°，转臂（29）带动剥皮机械爪（27）、垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）均逆时针转90°至工作台架（5）的右后方；控制垂向电动推杆（30）和展开电动推杆（31）同时伸长，带动剥皮机械爪（27）下降并展开，柚子果肉掉入果肉存储箱（20）中；控制旋转推出组件（18）下降，带动固定针座（19）下降至工作台架（5）底下，柚子果皮与固定针座（19）在工作台架（5）上脱离；控制推皮气缸（17）伸出，将柚子果皮推离工作台架（5）至果皮存储箱（21）中。