CN106005947A - 一种水果输送承载托辊 - Google Patents

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李小霞
王运祥
张巍
董东东
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Abstract

本发明涉及一种水果检测分级的水果承载托辊，用于水果分级的水果输送及旋转，该承载托辊包括承载轴，摩擦轮，传动销轴，锥形滚子，压缩弹簧等。承载轴通过两端设有销孔，中间设有限位台；摩擦轮在结构上其外径大于锥形滚子的大端直径，并且可绕承载轴的自主转动，摩擦轮外径大于锥形滚子的大端直径；锥形滚子轮廓呈斜锥形，滑动孔与承载轴之间为间隙配合，可实现锥形滚子与承载轴之间的轴向滑动和绕轴的转动；传动销轴，一端为螺纹杆，另一端为光滑杆；压缩弹簧套装在承载轴上，为锥形滚子提供轴向压紧力；本发明结构简单，主要用于水果的检测分级，可降低生产成本，具有一定的实用价值。

Description

一种水果输送承载托辊
技术领域
本发明涉及一种水果检测分级机的水果输送承载托辊，用于基于机器视觉的椭圆型水果在线检测与分级，属于水果加工机械技术领域。
背景技术
我国是世界农业大国，也是世界水果生产大国，我国水果产量多，但出口率低，2015年优质果仅占我国水果产量的40%，级别更高的礼品果仅占5%，其主要原因是我国的水果的品种不高，以及我国的水果鱼龙混杂，分级技术不高所致。
2000年以来，国内外在水果检测方面均采用机器视觉系统，主要包括水果尺寸检测，果形检测，果实表面缺陷检测等；水果的输送和旋转是实现机器视觉检测的必要条件，而水果承载托辊是水果输送和旋转的关键部件，国内外学者研制了滚子式、链条式、果杯式等托辊，但由于已经有的这些水果托辊有的无法实现全表面检测，有的即使实现了又由于反转时间太短无法拍摄全表面的图像，均不能很好的满足市场需求。
市场已有的这类水果机械的自动分选由上果装置，承载输送及旋转装置，分选装置和卸果装置等组成，在工作工程中上果装置上果后，由输送装置送到分选装置内，水果在分选装置内旋转通过高光谱拍摄实现全表面检测，再由传感装置根据检测结果输送到已设好的卸果装置卸果实现水果的分选；从整机结构来看，水果的输送旋转装置使其关键部件，而水果承载托辊又是水果输送旋转装置的关键部件，它是与水果直接接触的部件，用于实现水果的输送与旋转。水果承载托辊既要完成相应的输送、旋转及卸果功能，还要降低与水果皮的直接接触，减少检测过程中的机械损伤率。同时，它还得考虑水果的大小，以提高检测分级的精度，已投入市场的水果检测分级机器，输送装置中水果的承载托辊单一，只能实现某一尺寸范围内的水果的检测分级，增加了生产成本，不利于水果的检测分级。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水果输送承载托辊，在锥形滚子（4）和摩擦轮（2）之间安装有蓄能弹簧（5），能使锥形滚子（4）轴向行程自行调节，故能用于检测大小不同水果。
本发明公开了一种用于水果分级检测的双锥压缩式自适应水果承载托辊，主要包括承载轴（1），摩擦轮（2），传动销轴（3），锥形滚子（4），压缩弹簧（5）等。所述的承载轴（1）通过两端的销孔（13），可与链条输送带相连，中间设有限位台（16），用于限制锥形滚子（4）的行程，同时为摩擦轮（2），传动销轴（3），锥形滚子（4）和压缩弹簧（5）等提供支撑。所述的摩擦轮（2），在结构上其外径大于锥形滚子（4）的大端直径，并通过滚动轴承（12）装在承载轴（1）上，摩擦轮（2）在外部摩擦力的作用下自主转动，滚动轴承（12）通过轴台（10）和轴用弹性挡圈（11）实现轴向定位，摩擦轮（2）通过凸台（14）和孔用弹性挡圈（15）实现轴向定位，摩擦轮（2）外径大于锥形滚子（4）的大端直径，另外摩擦轮（2）的端面上设有三个均匀分布的通孔，其通孔圆心到承载轴轴心的距离与锥形滚子（4）上均匀分布的丝孔（7）圆心到轴心的距离相等。所述的锥形滚子（4）轮廓呈斜锥形，内部设有滑动孔（8）和弹簧槽（9），滑动孔（8）与承载轴（1）之间为间隙配合，可实现锥形滚子（4）与承载轴（1）之间的轴向滑动和绕轴的转动，弹簧槽（9）用于安装弹簧（5），并为弹簧（5）提供轴向间距，另外在锥形滚子（4）的后端面上还设有三个均匀分布的丝孔。所述的传动销轴（3），一端为螺纹杆，另一端为光滑杆，带螺纹的一端与锥形滚子（4）上的丝孔（7）实现螺纹连接，另一端通过摩擦轮（2）上的通孔（6），且传动销轴（3）的直径略小于通孔（6）的直径，在蓄能弹簧（5）被压缩和恢复弹性变形的过程中，传动销轴（3）可沿通孔（6）的方向自由滑动（7），实现与传动销轴（3）的螺纹连接。所述的压缩弹簧（5）套装在承载轴（1）上，位于锥形滚子（4）外端面上的弹簧槽（9）和摩擦轮（2）之间，为锥形滚子（4）提供轴向压紧力。
所述的一种水果承载托辊，在锥形滚子（4）和摩擦轮（2）之间设有压缩弹簧（5），以适应大小不同的水果。
所述的锥形滚子（4）外面设有柔性材料，降低水果的机械损伤。
本发明特有的结构：包括承载轴，摩擦轮，传动销轴，锥形滚子，压缩弹簧等。承载轴通过两端的销孔，可与链条输送带相连，中间设有限位台，用于限制锥形滚子的行程，同时为摩擦轮，传动销轴，锥形滚子和压缩弹簧等提供支撑；摩擦轮在结构上其外径大于锥形滚子的大端直径，并通过滚动轴承装在承载轴上，摩擦轮可绕承载轴自主转动，滚动轴承通过轴台和轴用弹性挡圈实现轴向定位，摩擦轮通过凸台和孔用弹性挡圈实现轴向定位，摩擦轮外径大于锥形滚子的大端直径，另外摩擦轮的端面上设有三个均匀分布的通孔，其通孔圆心到承载轴轴心的距离与锥形滚子上均匀分布的丝孔圆心到轴心的距离相等；锥形滚子轮廓呈斜锥形，内部设有滑动孔和弹簧槽，滑动孔与承载轴之间为间隙配合，可实现锥形滚子与承载轴之间的轴向滑动和绕轴的转动，弹簧槽用于安装弹簧，并为弹簧提供轴向间距，另外在锥形滚子的后端面上还设有三个均匀分布的丝孔，实现与传动销轴的螺纹连接；传动销轴，一端为螺纹杆，另一端为光滑杆，带螺纹的一端与锥形滚子上的丝孔实现螺纹连接，另一端通过摩擦轮上的通孔，且传动销轴的直径略小于通孔的直径，在蓄能弹簧被压缩和恢复弹性变形的过程中，传动销轴可沿通孔的方向自由滑动；压缩弹簧套装在承载轴上，位于锥形滚子外端面上的弹簧槽和摩擦轮之间，为锥形滚子提供轴向压紧力。
本发明的主要工作过程，如图5所示，将椭球形水果放置于两组相邻水果承载托辊的四个锥形滚子之上，锥形滚子在水果重力的作用下产生轴向压力，压缩位于锥形滚子和摩擦轮之间的压缩弹簧，并使四个锥形滚子产生轴向运动以自动适应椭球形水果的外形轮廓。摩擦轮在外部摩擦力的作用下自主转动，并通过传动销轴带动锥形滚子转动，水果在锥形滚子的摩擦力的作用下实现翻转运动。同时，承载轴通过两端的销轴孔与链条输送带相连，并在链条输送带的带动下实现前进运动，进而实现水果的输送功能。
本发明工作过程中，一种水果输送承载托辊的受力状态如图4所示，锥形滚子受到轴向压力F的作用，压缩弹簧被压缩，两锥形滚子沿着承载轴反向运动，当F增加时，两锥形滚子之间的间距逐渐增大，当F减小时，两锥形滚子之间的间距逐渐减小，当F达到某一定值而保持不变时，压缩弹簧的弹力与轴向压力Ｆ保持平衡，两锥形滚子的间距保持某一定值，水果输送承载托辊处于受力平衡状态。
本发明所涉及的水果输送承载托辊在工作过程中能够自动适用不同大小的水果，如图5所示是该承载托辊在承载大、中、小三种不同类型水果时的工作状态示意图。当承载小型水果时，如图5（1）所示，由于小型水果的自身重力较小，其对锥形滚子产生的轴向压力F1也较小，锥形滚子产生的轴向位移量也较小，平衡状态时两对锥形滚子的间距为L1；当承载中型水果时，如图5（2）所示，由于中型水果的自身重力稍大，其对锥形滚子产生的轴向压力F2增大，锥形滚子产生的轴向位移量也增加，平衡状态时两对锥形滚子的间距为L2；当承载大型水果时，如图5（3）所示，由于大型水果的自身重力最大，其对锥形滚子产生的轴向压力F3也最大，锥形滚子产生的轴向位移量达到最大值，平衡状态时两对锥形滚子的间距为L3。上述的三种工作状态是针对大、中、小三种不同类型水果时的工作状态，对于不同大小的水果同样适用上述原理。
本发明与现有的技术相比较， 具有以下优点 ： 1、本发明最大的优点就是同时实现了锥形滚子（4）的轴向运动和绕轴的转动，并在锥形滚子（4）和摩擦轮（2）之间安装了蓄能弹簧（5），在蓄能弹簧（5）的作用下，实现了锥形滚子（4）轴向行程的自动调节，以适应不同大小的水果。 2、本发明结构简单，锥形滚子表面的柔性材料能有效降低水果在检测过程中的机械损伤，在水果自动检测方面具有一定的实用价值。 附图说明 图1是本发明整体结构示意图。
图2是锥形滚子剖视图和左视图。
图3是摩擦轮主视图。
图4是水果承载过程的受力示意图。
图5是水果承载示意图。
附图所示：1为承载轴，2为摩擦轮，3传动销轴、4锥形滚子、5压缩弹簧、6摩擦轮通孔 7丝孔、8 滑动孔、9弹簧槽 10、轴台 11、轴用弹性挡圈 12、轴承 13、销轴孔 14、凸台15、孔用弹性挡圈 16、限位轴台 17、柔性材料。
具体实施方式
实施例1：参照图1～图5，本实例为一种水果输送承载托辊的结构及工作过程。 所述的一种水果承载托辊主要由承载轴（1）、摩擦轮（2）、传动销轴（3）、锥形滚子（4）、压缩弹簧（5）等组成。 所述的一种水果输送承载托辊的整体结构，其中，所述的承载轴（1）通过两端的销孔（13），可与链条输送带相连，中间设有限位台（16），用于限制锥形滚子（4）的行程，同时为摩擦轮（2），传动销轴（3），锥形滚子（4）和压缩弹簧（5）等提供支撑。 所述的摩擦轮（2），在结构上其外径大于锥形滚子（4）的大端直径，并通过滚动轴承（12）装在承载轴（1）上，摩擦轮（2）在外部摩擦力的作用下自主转动，滚动轴承（12）通过轴台（10）和轴用弹性挡圈（11）实现轴向定位，摩擦轮（2）通过凸台（14）和孔用弹性挡圈（15）实现轴向定位，摩擦轮（2）外径大于锥形滚子（4）的大端直径，另外摩擦轮（2）的端面上设有三个均匀分布的通孔，其通孔圆心到承载轴轴心的距离与锥形滚子（4）上均匀分布的丝孔（7）圆心到轴心的距离相等。 所述的锥形滚子（4）轮廓呈斜锥形，内部设有滑动孔（8）和弹簧槽（9），滑动孔（8）与承载轴（1）之间为间隙配合，可实现锥形滚子（4）与承载轴（1）之间的轴向滑动和绕轴的转动，弹簧槽（9）用于安装弹簧（5），并为弹簧（5）提供轴向间距，另外在锥形滚子（4）的后端面上还设有三个均匀分布的丝孔。 所述的传动销轴（3），一端为螺纹杆，另一端为光滑杆，带螺纹的一端与锥形滚子（4）上的丝孔（7）实现螺纹连接，另一端通过摩擦轮（2）上的通孔（6），且传动销轴（3）的直径略小于通孔（6）的直径，在蓄能弹簧（5）被压缩和恢复弹性变形的过程中，传动销轴（3）可沿通孔（6）的方向自由滑动（7），实现与传动销轴（3）的螺纹连接。所述的压缩弹簧（5）套装在承载轴（1）上，位于锥形滚子（4）外端面上的弹簧槽（9）和摩擦轮（2）之间，为锥形滚子（4）提供轴向压紧力。
实施实例2： 与实例1相比，本实例的不同之处在于所述的一种水果承载托辊在在摩擦轮（2）和锥形滚子（4）之间设有压缩弹簧（5），锥形滚子（4）既可以绕承载轴（1）转动，又能够在不同外界压力的作用下自行调节轴向行程，以适应大小不同的水果。
实施实例3： 与实例2相比，本实例的不同之处在于所述的锥形滚子（4）表面设有柔性材料。

Claims (3)

1.一种水果输送承载托辊主要包括承载轴(1)、摩擦轮(2)、传动销轴(3)、锥形滚子(4)、压缩弹簧(5)。其中，承载轴（1）两端设有销孔（13），可与链条输送带相连，中间设有限位台（16），用于限制锥形滚子（4）的行程,同时为摩擦轮（2），传动销轴（3），锥形滚子（4）和压缩弹簧（5）等提供支撑；锥形滚子（4）轮廓呈斜锥形，内部设有滑动孔（8）和弹簧槽（9），滑动孔（8）与承载轴（1）之间为间隙配合，可实现锥形滚子（4）与承载轴（1）之间的轴向滑动和绕轴的转动，弹簧槽（9）用于安装弹簧（5），并为弹簧（5）提供轴向间距，另外在锥形滚子（4）的后端面上还设有三个均匀分布的丝孔（7）；摩擦轮（2）通过滚动轴承（12）安装在承载轴（1）上，可绕承载轴（1）自由转动，滚动轴承（12）通过轴台（10）和轴用弹性挡圈（11）实现轴向定位，摩擦轮（2）通过凸台（14）和孔用弹性挡圈（15）实现轴向定位，摩擦轮（2）外径大于锥形滚子（4）的大端直径，另外摩擦轮（2）的端面上设有三个均匀分布的通孔，其通孔圆心到承载轴轴心的距离与锥形滚子（4）上均匀分布的丝孔（7）圆心到轴心的距离相等；传动销轴（3）一端为螺纹杆，另一端为光滑杆，带螺纹的一端与锥形滚子（4）上的丝孔（7）实现螺纹连接，另一端穿过摩擦轮（2）上的通孔（6），且传动销轴（3）的直径略小于通孔（6）的直径，可沿通孔（6）方向自由滑动；压缩弹簧（5）套装在承载轴（1）上，位于锥形滚子（4）外端面上的弹簧槽（9）和摩擦轮（2）之间，为锥形滚子（4）提供轴向压紧力。
2.如权利要求所述的一种水果输送承载托辊，其特征在于在摩擦轮（2）和锥形滚子（4）之间设有压缩弹簧（5），锥形滚子（4）既可以绕承载轴（1）转动，又能够在不同外界压力的作用下自行调节轴向行程，以适应大小不同的水果。
3.如权利要求1或2所述的一种水果输送承载托辊，其特征在于锥形滚子的表面设有柔性材料。
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