CN106419462A - 一种卧式自动仿形菠萝削皮机 - Google Patents

Abstract

一种卧式自动仿形菠萝削皮机，包括丝杠传动机构、刀具系统、凸轮机构、同步带传动机构、夹具系统以及机架。其中，丝杠传动机构包括丝杠电机、丝杠、联轴器、A型键、滑轨、滑块以及固定块；刀具系统包括刀具、套筒、刀具座、调节螺钉以及固定凸台；凸轮机构包括仿形凸轮架、凸轮杆、支撑杆、支撑套以及压缩弹簧；同步带传动机构包括步进电机、小带轮、同步带、夹具轮以及B型键；夹具系统包括夹具轮、套杯、圆锥夹头以及伸缩弹簧。本发明的凸轮杆能够沿着仿形凸轮架的弧线轮廓带动刀具伸缩，因而能适应形状不同的鼓形菠萝。

Description

一种卧式自动仿形菠萝削皮机

技术领域

本发明属于农副产品加工机械领域，具体涉及一种卧式自动仿形菠萝削皮机。

背景技术

菠萝是一种人们日常生活中常见的水果，由于它酸甜可口，富含有大量的果糖，葡萄糖，维生素B、C，柠檬酸和蛋白酶等营养物质，因此深受人们的喜爱。吃菠萝前要先削掉菠萝皮，但是由于菠萝外表面坑坑洼洼，且螺旋分布着一排排又尖又硬的的菠萝钉。因此，去除菠萝皮和菠萝钉并不是一件容易的事情。目前市场上用来削菠萝皮的设备大多是手动的，操作起来很费力，切的时候很容易伤到手，并且整个切削的过程常常要花去很长时间。人工去皮的过程中很多果肉被去除，造成一些不必要的浪费。

经检索，中国专利CN203167981U公开的一种手摇式菠萝去皮取肉器,该手摇式菠萝去皮器包括空心圆管、螺旋刀片和手摇柄，手摇柄与空心圆管上端相连接，螺旋刀片安装在空心圆管的下端，下端刀口上设有切肉刀刃，在切肉刀刃外侧还设有切皮刀，空心圆管的下端口和去皮刀口上设有一些斜齿。由于菠萝的菠萝钉分布呈类螺旋状，这种机构在使用的过程中可以去除一部分菠萝钉和果皮，但是大部分还保留在菠萝上；2.卖菠萝的商人在卖菠萝的时候首先要带上厚大的劳保，降低了手掌的敏感度，去皮的时候容易划伤自己并且去皮的厚度是不均匀的，去除菠萝钉时切除的不干净，有残留；3.操作过程过于缓慢。一些顾客有时为了赶时间不愿意去花费时间等待商贩去除菠萝皮。因此造成商贩只有在没有顾客的时候也要不停的去菠萝皮以满足顾客的需求，失去了休息的时间。

基于上述情况和市场的需要，发明一种快速、安全、方便的机器供人们使用已成为一件亟待解决的事情。

发明内容

本发明的目的是提出一种卧式自动仿形菠萝削皮机，能够适应不同大小的菠萝和不同外形的菠萝，并且能够快速、安全进行菠萝削皮。

本发明的技术方案是：一种卧式自动仿形菠萝削皮机，包括丝杠传动机构、刀具系统、凸轮机构、同步带传动机构、夹具系统以及机架，具体结构和连接方式为：

所述丝杠传动机构包括丝杠电机、丝杠、联轴器、A型键、滑轨、滑块、固定块、轴承座、滚动轴承以及弹性挡圈，所述丝杠电机与丝杠通过联轴器采用A型键连接，滑块与滑轨组成移动副，滑轨固定在机座上，螺母与丝杠组成螺旋副，固定块连接在滑块上，轴承座固定在滑轨两端，滚动轴承与轴承座过盈配合，卡在轴承座内的弹性挡圈可使滚动轴承轴向定位。

所述刀具系统包括刀具、套筒、刀具座、调节螺钉以及固定凸台，所述刀具座与固定凸台采用间隙配合，刀具座通过调节螺钉定位在固定凸台上，套筒焊接在刀具座上，并与刀具的刀杆组成移动副改变刀具的轴向位置，

所述凸轮机构包括仿形凸轮架、凸轮杆、支撑杆、支撑套以及压缩弹簧，连接在机架上的仿形凸轮架与凸轮杆组成凸轮副，支撑杆与支撑套组成移动副，压缩弹簧套在支撑杆上，并压紧凸轮杆，凸轮杆沿着仿形凸轮架的弧线轮廓运动，使刀具适应菠萝鼓形轮廓的要求，

所述同步带传动机构包括步进电机、小带轮、同步带、夹具轮以及B型键，所述步进电机与小带轮用B型键连接，夹具轮连接在机架上，同步带与小带轮以及夹具轮进行多齿啮合。

所述夹具系统包括夹具轮、套杯、圆锥夹头以及伸缩弹簧，所述套杯与机架组成螺纹副，同时与圆锥夹头组成移动副，伸缩弹簧控制圆锥夹头伸出套杯的长度，并以一定大小的轴向力顶住菠萝，适应不同高度的菠萝。

所述丝杠传动机构的丝杠跨置于双排滑轨中间，这种对称结构保证丝杠和滑轨受力均匀，且传动过程中刚度大、传动平稳、精确度和传动效率高。

所述刀具包括焊接在一起的刀头、刀柄和刀杆，所述刀头的结构包括V型刀片、过渡圆弧刀片Ⅰ、过渡圆弧刀片Ⅱ、刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，V型刀片两侧面分别光滑连接过渡圆弧刀片Ⅰ和过渡圆弧刀片Ⅱ，V型刀片两端分别光滑连接刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，刀尖刃口每处均为斜面刃口，所述刀柄的结构为一上端面加工有半圆槽的阶梯圆轴，所述刀杆的结构为一末端加工有一定尺寸矩形凸台的圆轴。

所述仿形凸轮架由一根轴上周向均匀布置若干块凸轮板，凸轮板的外形轮廓曲线根据统计不同大小菠萝的鼓形轮廓进行仿形设计。

所述夹具轮由大带轮和端面带有三顶针的阶梯轴组成一体。

所述机架底板在夹具轮下方切削加工成斜面，以使得菠萝碎屑顺利从斜面滑落。

工作原理及过程：

通过丝杠电机将旋转运动传递给丝杠，丝杠的旋转通过螺母带动滑块上的固定块在滑轨上做往复直线运动，从而刀具可以做水平往复直线运动，当刀具水平运动过程中，凸轮杆沿着仿形凸轮架上的凸轮板运动时，压缩弹簧始终将弹力通过支撑杆传递给凸轮杆，从而使凸轮杆带动刀具伸缩，迫使刀具进刀或让刀，从而保证切削深度近似于一常量，同时步进电机通过同步带传动带动菠萝做回转运动，两电机同时工作，并通过单片机控制器控制两电机的转速，在单片机控制器的控制下，两电机分别以一定的转速运动，刀具可以走出任意螺旋角的螺旋线，以适应不同直径大小的菠萝。

本发明突出优点在于：

1、刀具在运动过程中，通过不断地改变刀杆在套筒上的伸出长度以改变刀头的轴向位置，从而可以适应菠萝的鼓形轮廓；刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ用来对准起始切削位置，以顺利刺入菠萝钉的起始切削位置，同时，V型刀片切削菠萝钉、过渡圆弧刀片Ⅰ和过渡圆弧刀片Ⅱ用来切削果皮,刀柄的半圆槽配合刀头的特殊结构减小切削阻力，从而保证较快的切削速度和较高的切削效率；

2、仿形凸轮架上周向均匀布置的若干块凸轮板的外形轮廓曲线是根据统计不同大小菠萝的鼓形轮廓进行仿形设计的，当刀具水平运动过程中，凸轮杆沿着仿形凸轮架上的凸轮板运动时，压缩弹簧始终将弹力通过支撑杆传递给凸轮杆，从而使凸轮杆带动刀具伸缩，迫使刀具进刀或让刀，从而保证切削深度近似于一常量，因而可以减少菠萝果肉的浪费。

3、单片机控制器与两个步进电机的有效组合能够实现丝杠、菠萝以不同的角速度转动，刀具在丝杠的带动下做往复直线运动，此时套在支撑杆上的伸缩弹簧通过压紧凸轮杆，使凸轮杆能够沿着仿形凸轮架的菠萝仿形弧线运动，凸轮杆带动刀具伸缩并保证一定的切削深度，同时刀具走出一弧线轨迹，使刀具在旋转的菠萝上走出菠萝的螺旋线轨迹，保证刀具不切偏。

4、采用梯形螺纹的丝杠跨置于双排滑轨中间的设计，这种对称的组合结构使得传动过程中刚度大，传动平稳，精确度和传动效率高；

5、松开调节螺钉，然后旋转刀具座，刀具座带动刀具旋转，使刀头的V型刀片的V型槽方向与菠萝钉螺旋线方向一致，拧紧调节螺钉后即可使刀具适应菠萝螺旋线的要求；

6、机架底板在夹具轮下方切削加工出的斜面，方便菠萝碎屑从斜面滑落，可以起到随时清理菠萝碎屑的作用。

7、步进电机安装于机架内部可以起到防止菠萝汁的腐蚀作用。

8、拥有自动走刀模式，在测定完菠萝两螺旋线夹角、高度后可以选择此模式，自动切除菠萝上的每条螺旋线；

9、该削皮机总体最大尺寸400×200×400，占用空间小，携带方便，适用于家庭、商贩和商场等场合的使用，同时各零件结构简单，机械加工工艺性好，材料来源广，互换性强。

附图说明

图1为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的结构立体图。

图2为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的工作原理结构立体图。

图3为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的夹具体剖视图。

图4为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的刀具结构立体图。

图5为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的刀具系统结构立体图。

图6为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的丝杠传动机构结构立体图。

图7为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的夹具轮结构立体图。

图8为本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机的仿形凸轮架结构立体图。

图中标记为：机架1、小带轮2、同步带3、夹具轮4、仿形凸轮架5、套杯6、丝杠电机7、支撑套8、压缩弹簧9、支撑杆10、凸轮杆11、刀具12、套筒13、刀具座14、圆锥夹头15、伸缩弹簧16、调节螺钉17、固定凸台18、轴承座19、滚动轴承20、弹性挡圈21、联轴器22、滑轨23、固定块24、螺母25、滑块26、丝杠27。

图4中的标记为：刺入V槽刀尖Ⅰ12-1、V型刀片12-2、过渡圆弧刀片Ⅰ12-3、刀柄12-4、刀杆12-5、过渡圆弧刀片Ⅱ12-6、刺入V槽刀尖Ⅱ12-7。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1至图8所示，本发明所述的卧式自动仿形菠萝削皮机，包括丝杠传动机构、刀具系统、凸轮机构、同步带传动机构、夹具系统以及机架，具体结构和连接方式为：

所述丝杠传动机构包括丝杠电机7、丝杠27、联轴器22、A型键、滑轨23、滑块26、螺母25、固定块24、轴承座19、滚动轴承20以及弹性挡圈21。其中，丝杠电机7与丝杠27通过联轴器22采用A型键连接；滑块26与滑轨23组成移动副；滑轨23通过六角螺钉固定在机座上；螺母25与丝杠27组成螺旋副；固定块24通过六角螺钉连接在滑块26上，并与螺母25采用A型键连接在一起，轴承座19用六角螺钉固定在滑轨23两端，滚动轴承20与轴承座19过盈配合，卡在轴承座19内的弹性挡圈21可使滚动轴承20轴向定位。

所述刀具系统包括刀具12、套筒13、刀具座14、调节螺钉17以及固定凸台18。其中，刀具座14与固定凸台18采用间隙配合；刀具座14通过调节螺钉17定位在固定凸台18上；两个套筒13对称焊接在刀具座14上，并与刀具12的刀杆组成移动副，从而可以改变刀具的轴向位置。

所述凸轮机构包括仿形凸轮架5、凸轮杆11、支撑杆10、支撑套8以及压缩弹簧9。其中，连接在机架1上的仿形凸轮架5与凸轮杆11组成凸轮副；支撑杆10与支撑套8组成移动副；压缩弹簧9套在支撑杆10上，并压紧凸轮杆11，因而凸轮杆11能够沿着仿形凸轮架5的弧线轮廓运动，使刀具12适应菠萝鼓形轮廓的要求。

所述同步带传动机构包括步进电机、小带轮2、同步带3、夹具轮4以及B型键。其中，步进电机与小带轮2用B型键连接；夹具轮4连接在机架1上；同步带3与小带轮2以及夹具轮4进行多齿啮合。

所述夹具系统包括夹具轮4、套杯6、圆锥夹头15以及伸缩弹簧16。其中，套杯6与机架1组成螺纹副，同时与圆锥夹头15组成移动副，伸缩弹簧16控制圆锥夹头15在套杯6上的伸出长度，并以一定大小的轴向力顶住菠萝，从而适应不同高度的菠萝。

所述的立式半自动菠萝削皮机的使用方法步骤：

1)先把菠萝的两头用刀削掉,用力压圆锥夹头15，使其压缩伸缩弹簧16，然后用夹具轮4顶住菠萝的一端，然后松开圆锥夹头15，使其顶住菠萝另一端；

2)启动电源，由单片机控制器里面的程序给出指令实现两步进电机的转动；

3)在单片机控制器的控制下，丝杠电机7以一定转速带动固定块24作直线运动，从而带动刀具12作直线运动，首先刺入V槽刀尖Ⅰ12-1或刺入V槽刀尖Ⅱ12-7对准菠萝的一个菠萝钉A，使其刚好接触菠萝钉的起始切削位置，此时吃刀深度为零，单片机记录此时刀具12的位置,单片机控制器发出脉冲信号控制丝杠电机7带动刀具12水平移动一定距离后停止转动，然后让控制菠萝转动的步进电机旋转一定角度ɑ，使刀尖与另一个菠萝钉B对齐，这个菠萝钉B与前一个菠萝钉A构成的螺旋线可以确定菠萝的螺旋角；

4)丝杠电机7带动刀具12沿着菠萝从一端走至菠萝另一端停下，单片机控制器记录刀具12的行程即菠萝的高度H，从而可以结合螺旋角确定出菠萝的螺距L，进而通过指定的程序确定出两个步进电机的转速；

5)通过旋转调节螺钉17和旋转刀具12，给刀具12以一定的切削深度和一定的旋转角度，打开自动按钮，丝杠电机7反转，单片机控制器发出脉冲信号控制步进电机以一定的转速带动菠萝旋转，同时控制丝杠电机7以一定的转速带动丝杠27以一定的直线速度移动，从而完成第一条螺旋线B-A的切削；

6)第一条螺旋线切削完成之后，丝杠电机7反转，通过上述测量参数，单片机控制器控制双电机完成第二条螺旋线的切削，如此往复循环，直至切削过程结束。

Claims (6)

1.一种卧式自动仿形菠萝削皮机，包括丝杠传动机构、刀具系统、凸轮机构、同步带传动机构、夹具系统以及机架，其特征在于，具体结构和连接方式为：

所述丝杠传动机构包括丝杠电机、丝杠、联轴器、A型键、滑轨、滑块、固定块、轴承座、滚动轴承以及弹性挡圈，所述丝杠电机与丝杠通过联轴器采用A型键连接，滑块与滑轨组成移动副，滑轨固定在机座上，螺母与丝杠组成螺旋副，固定块连接在滑块上，轴承座固定在滑轨两端，滚动轴承与轴承座过盈配合，卡在轴承座内的弹性挡圈可使滚动轴承轴向定位，

所述刀具系统包括刀具、套筒、刀具座、调节螺钉以及固定凸台，所述刀具座与固定凸台采用间隙配合，刀具座通过调节螺钉定位在固定凸台上，套筒焊接在刀具座上，并与刀具的刀杆组成移动副改变刀具的轴向位置，

所述凸轮机构包括仿形凸轮架、凸轮杆、支撑杆、支撑套以及压缩弹簧，连接在机架上的仿形凸轮架与凸轮杆组成凸轮副，支撑杆与支撑套组成移动副，压缩弹簧套在支撑杆上，并压紧凸轮杆，凸轮杆沿着仿形凸轮架的弧线轮廓运动，使刀具适应菠萝鼓形轮廓的要求，

所述同步带传动机构包括步进电机、小带轮、同步带、夹具轮以及B型键，所述步进电机与小带轮用B型键连接，夹具轮连接在机架上，同步带与小带轮以及夹具轮进行多齿啮合，所述夹具系统包括夹具轮、套杯、圆锥夹头以及伸缩弹簧，所述套杯与机架组成螺纹副，同时与圆锥夹头组成移动副，伸缩弹簧控制圆锥夹头伸出套杯的长度，并以一定大小的轴向力顶住菠萝，故可适应不同高度的菠萝。

2.根据权利要求1所述的卧式自动仿形菠萝削皮机,其特征在于，所述丝杠传动机构的丝杠跨置于双排滑轨中间，这种对称结构保证丝杠和滑轨受力均匀，且传动过程中刚度大、传动平稳、精确度和传动效率高。

3.根据权利要求1所述的卧式自动仿形菠萝削皮机,其特征在于，所述刀具包括焊接在一起的刀头、刀柄和刀杆，所述刀头的结构包括V型刀片、过渡圆弧刀片Ⅰ、过渡圆弧刀片Ⅱ、刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，V型刀片两侧面分别光滑连接过渡圆弧刀片Ⅰ和过渡圆弧刀片Ⅱ，V型刀片两端分别光滑连接刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，刀尖刃口每处均为斜面刃口，所述刀柄的结构为一上端面加工有半圆槽的阶梯圆轴，所述刀杆的结构为一末端加工有一定尺寸矩形凸台的圆轴。在刀具运动过程中，刀杆在套筒上不断伸缩以改变刀头的轴向位置，从而适应菠萝的鼓形轮廓。

4.根据权利要求1所述的卧式自动仿形菠萝削皮机,其特征在于，所述仿形凸轮架由一根轴上周向均匀布置若干块凸轮板，凸轮板的外形轮廓曲线根据统计不同大小菠萝的鼓形轮廓进行仿形设计。

5.根据权利要求1所述的卧式自动仿形菠萝削皮机,其特征在于，所述夹具轮由大带轮和端面带有三顶针的阶梯轴组成一体。

6.根据权利要求1所述的卧式自动仿形菠萝削皮机,其特征在于，所述机架底板在夹具轮下方切削加工成斜面，以使得菠萝碎屑顺利从斜面滑落。