CN107497524B - 水压式玉米幼胚取出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的水压式玉米幼胚取出装置，包括切削装置、夹持带传送装置、喷水装置、筛选装置：切削装置包括收集箱，收集箱的上部设置有支撑待切削玉米的斜板，斜板一侧的上部设置有通过电机带动的滚压轴；斜板上部设置自动伸缩刀；夹持带传送装置包括用步进电机带动的主动轴，套在主动轴外部的柔性轴孔传送带，柔性轴孔传送带上横向平行布置多个能够转动的滚动轴，每个滚动轴的一端都固定有同步轮；柔性轴孔传送带下方设置两个固定在箱体侧壁的固定轴，两个固定轴外部套有齿形同步带；喷水装置包括位于柔性轴孔传送带上方的喷头；筛选装置包括设置在夹持带传送装置下方的筛板，筛板上设置有多个筛孔。本发明提高了玉米胚芽的取出效率。

Description

水压式玉米幼胚取出装置

技术领域

本发明是一种集削皮提胚于一体的设备，具体为一种通过水压喷头将玉米幼胚自动取出的装置。

背景技术

玉米不仅有“黄金谷物”和“饲料之王”之称，其胚还是粮食作物中用途最广，可开发产品最多、用量最大的工业原料，因此对玉米资源的挖掘开发具有广阔的开发市场。玉米物质含量丰富，含有主要的干物质80%～85% 胚乳、8%～12% 胚、7%～9% 皮以及丰富的维生素，具有极高的工业加工价值。工业消费已经占玉米总消费的80%以上，并呈现不断上升的趋势。玉米幼胚是剥离玉米穗后提取的重要产物，其位于玉米籽粒的基部，胚的长度约为1-2mm，体积约占玉米粒的三分之一左右， 重量约占玉米粒的10%-14%，提取难度相对较大，故人工提取幼胚效率低下，据统计，较为熟练地操作人员每天能完成10穗玉米的幼胚提取工作。因此，研究玉米幼胚取出机械，改变落后的手工操作方式，实现幼胚取出作业的机械化，是广大劳动者的迫切需求。

发明内容

本发明提供一种自动化的玉米幼胚提取装置，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

水压式玉米幼胚取出装置，包括切削装置4：包括收集箱11，收集箱11的上部设置有支撑待切削玉米的斜板14，斜板14一侧的上部设置有通过电机10带动的滚压轴15，滚压轴15带动斜板14上的玉米滚动；斜板14另一侧的上部设置有支撑在收集箱11上的支杆，支杆上设置有刀轨12，刀轨12上设置有沿刀轨12滑动、对斜板14上的玉米种皮进行切削的自动伸缩刀13；

夹持带传送装置6：包括用步进电机9带动的主动轴，套在主动轴外部的柔性轴孔传送带23，柔性轴孔传送带23上横向平行布置多个能够转动的滚动轴22，每个滚动轴22的一端都固定有同步轮18；柔性轴孔传送带23下方设置两个固定在箱体7侧壁的固定轴24，两个固定轴24外部套有齿形同步带25；

喷水装置5：包括位于柔性轴孔传送带23上方的水洒喷头27；

筛选装置8：包括设置在夹持带传送装置下方的筛板，筛板上设置有多个筛孔。

还包括固定在柔性轴孔传送带23上方、用于检测柔性轴孔传送带23上是否有玉米的颜色识别传感器29。

所述筛选装置包括两个上下设置的分级筛板，下部筛板上的筛孔尺寸小于上部筛板上的筛孔尺寸。

还包括送料装置，所述送料装置包括一通过支架1支撑的加料斗2，加料斗2的侧面开有向斜板14送料的送料口。

还包括控制系统，所述控制系统包括处理器，处理器通过驱动电路连接步进电机9和电机10，处理器还连接颜色识别传感器29。

所述夹持带传送装置和筛选装置8均设置在箱体7内，箱体7与斜板14较低一端相邻，且相邻一面的上边缘不高于斜板14较低一端的下边缘。

本发明的有益效果：该发明不仅提高了玉米胚芽的取出效率而且减小了胚芽破损率。

附图说明

图1为本发明的总体流程图。

图2为本发明的控制系统流程图。

图3为本发明的总体设计图。

图4为加料斗装置示意图。

图5为切削装置示意图。

图6为夹持带系统示意图。

图7为喷水装置示意图。

图8为筛选板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的水压式玉米幼胚取出装置，至少包括切削装置4、夹持带传送装置6、喷水装置5、筛选装置8。

切削装置4的作用是将鲜嫩玉米棒的种皮去除，以便于将玉米幼胚取出。该装置采用电机10直联传动方式，结构紧凑，安装使用方便。如图5所示的切削装置4的实施例中，包括收集箱11，收集箱11用于收集切削的玉米种皮，还包括放置待切削玉米的斜板14，斜板14一端高，一端低，支撑在收集箱11的相对面上，方便切削下来的玉米种皮落入收集箱11，为了方便玉米棒进行下道程序，同时为了方便斜板的支撑，收集箱11在设计时应当一端低，一端高，且靠近加料斗2的一侧高，靠近夹持带传送装置6的一侧低，方便支撑斜板14形成倾斜面。

斜板14一侧的上部空间内设置有通过电机10带动的滚压轴15，滚压轴15与斜板14平行设置或者近似平行设置，滚压轴15用于对斜板14上的玉米进行滚动，滚压轴15可以支撑在收集箱11的两个侧面；斜板14另一侧的上部空间设置有支撑在收集箱11上的支杆，支杆可以与斜板14平行，支杆上设置有刀轨12，刀轨12上设置有在外部电机带动下沿刀轨12滑动的自动伸缩刀13，自动伸缩刀13用于对斜板14上的玉米种皮进行切削。自动伸缩刀13可以自动伸缩，便于使刀头始终贴近玉米进行切削。收集箱11的下部开口，便于进行种皮的清理。

由于乳熟前期的玉米棒含水量多、种皮鲜嫩，采摘后一般要冷藏，条件要求较高，所以对其机械损伤率要尽可能的小，为此，本发明的切削装置4使用自动收缩式切削刀，滚压轴15由与支杆连接的滚轴和滚轴外部套接的橡胶外套组成，橡胶外套能够增加对鲜嫩玉米棒的摩擦力使玉米棒更容易被带动实现旋转。

如图6所示，收集箱11的较低一侧外部紧邻的箱体7内部设置有夹持带传送装置，夹持带传送装置6包括用步进电机9带动的主动轴，还包括滚轴16，主动轴和滚轴16外部套接有柔性轴孔传送带23，柔性轴孔传送带23上横向平行布置多个能够转动的滚动轴22，滚动轴22和固定在柔性轴孔传送带23上的轴承相连接，滚动轴22的布置方向与柔性轴孔传送带23的传送方向垂直，每个滚动轴22的一端都固定有同步轮18；柔性轴孔传送带23下方设置两个固定在箱体7侧壁的固定轴24，两个固定轴24外部套有齿形同步带25；当柔性轴孔传送带23带着同步轮18运动到齿形同步带25处时，同步轮18和齿形同步带25外侧的齿轮相啮合后转动，同时滚动轴22转动，其上放置的玉米发生自转；当滚动轴22运动到齿形同步带25以外的区域，使齿形同步带25与同步轮18脱离啮合时，玉米停止转动。

夹持带传送装置可设置在箱体7内，箱体7与斜板14较低的一端相邻，且箱体7相邻一面的上边缘不高于斜板14较低一端的下边缘，方便玉米在斜板14自身的倾斜度和玉米棒自身的重力下落入箱体7内的柔性轴孔传送带23上，而柔性轴孔传送带23的转动方向应与斜板14近似垂直或者具有较大的锐角夹角，方便落在柔性轴孔传送带23上的玉米进行传送和滚动。

玉米棒在切削后由于斜板的倾斜和自身重力的作用，经由切削装置上的斜板落入箱体内部由滚动轴22和柔性轴孔传送带23组成的夹持传动系统上，该系统是鲜嫩玉米棒去皮之后的自动定向输送装置的核心部件。为了夹持大多数玉米，相邻两个滚动轴的平行距离要处在鲜嫩玉米棒最粗端的3/4 —5/6之间，以便鲜嫩玉米棒顺利落入柔性轴孔传送带23且在喷水压力的作用下不发生掉落，同时为去皮后的鲜嫩玉米棒的空间瞬时转动提供了有效的支撑。如若鲜嫩玉米棒太小，则两刚性滚动轴之间的距离将不能为鲜嫩玉米棒提供支撑，会导致玉米棒掉落。基于鲜嫩玉米棒外形尺寸的差异，采用柔性轴孔传送带，使一定尺寸范围内的鲜嫩玉米棒均可以实现脱粒分离。

主动轴在57系列步进电机9的驱动下能够运动，如图6所示，进行逆时针运动时，滚动轴22和柔性轴孔传送带23组成的夹持带开始输送玉米。当输送一定距离，达到齿形同步带25的上方时，滚动轴左侧的同步轮18会接触到固定在箱体7侧壁的固定轴24上的齿形同步带25，两零件开始啮合。由于齿形同步带反面套于固定轴24上并紧固使之不动，同步轮18与同型号齿形同步带25发生相对运动而使滚动轴22发生转动，进而带动玉米自转。因齿形同步带25的长度比柔性轴孔传送带23的传送距离短，所以当同步轮18和齿形同步带25脱离啮合时，滚动轴22停止转动即玉米停止自转。在此过程中，需要采取张紧措施使齿形同步带25张紧，因此通过四个设置在齿形同步带25中间的张紧轮26向上顶紧齿形同步带25，以保证同步轮18能顺利接触到齿形同步带25。

图6和图7所示，喷水装置5包括位于柔性轴孔传送带23上方的水洒喷头27、移动连接件28和颜色识别传感器29，水洒喷头27连接在杆体上且正对柔性轴孔传送带23上部，杆体通过移动连接件28连接在同步带19上，其中颜色识别传感器29设置在移动连接件28的轴孔中，它的传感范围覆盖柔性轴孔传送带23。即颜色识别传感器与移动连接件28设置在一起，且坐落在同步带19上，在另一步进电机Ⅱ21的作用下随同步带19一起运动，同时通过调节步进电机Ⅱ21来配合加持带的运动（有玉米出现才会运动），两者保持同速。由于经过试验表明12s左右就可以将鲜玉米棒提取完毕，因此可编写程序控制速度在规定时间内及时回退以便进入下一轮工作行程。

喷水装置5工作过程为，当切削装置中切削过的玉米落入夹持带传送装置6的柔性轴孔传送带23上后，水洒喷头27对玉米进行高压喷淋，将幼胚提取出来，提取过程中，通过滚动轴22的转动带动落在滚动轴22上的玉米转动，方便对玉米的所有地方进行喷洒。并且喷水装置还通过颜色识别传感器29检测柔性轴孔传送带23上是否有玉米，当判别的颜色为玉米的黄色范围时，判定具有玉米，可以进行喷水。水洒喷头27和颜色识别传感器29均固定在移动连接件28上。

为了保证自动化，可在箱体7的一侧设置开口，被喷水装置5冲洗过的玉米，在柔性轴孔传送带23上运动到末端时，从柔性轴孔传送带上滚落，然后从开口处离开箱体7。

筛选装置8可设置在箱体7内，包括设置在夹持带传送装置下方的筛板，筛板上设置有多个筛板孔。为了获取更好的胚芽提取结果，筛选装置包括两个上下设置的筛板，下部筛板上筛板孔的尺寸小于上部筛板上筛板孔的尺寸。玉米胚芽经过水冲掉入一级筛选机构，为了能够筛选玉米胚芽分离杂物经过一级筛选板进行粗筛选，最后进入二级筛选板。筛选机构一二级结构相同但筛板孔的大小不一样。筛板孔的大小的确定，要根据两个重要的指标：其一是玉米幼胚的尺寸，其二是杂质的尺寸。而杂质的成分主要是胚乳和种皮，胚乳的主要成分就是脂肪，在水流冲击力的作用下会流失尺寸可以忽略不计，根据试验得知玉米胚芽的尺寸在0.1—0.3cm之间，而种皮大部分在水冲击力的作用下尺寸会在0.2—0.5cm之间。为了较全面的筛选胚芽，一级筛孔可设计为0.3cm×0.3cm，二级筛孔比一级筛孔略小，方便再一次滤除种皮等杂质。

本发明还可以包括送料装置，送料装置包括一通过支架1支撑的加料斗2，加料斗2的侧面开有向斜板14送料的送料口。送料装置用来给切削装置不断的加送鲜玉米棒。在该装置中加料斗下部尺寸可以设计为，该设计是为了配合大部分玉米棒自身尺寸的特点，使玉米棒有顺序的进入切削装置。即鲜嫩玉米棒经加料斗2滑入切削装置中，完成传送喂入过程。

如图1所示，本发明在工作时，提胚样品通过加料斗的加料口进入到切削装置进行切削，切削过后的玉米滑入到夹持带传送装置中，经过颜色识别传感器检测到玉米时，通过控制系统控制喷水装置进行高压喷水，对玉米幼胚进行冲刷，然后通过筛选装置筛选出胚芽和废料。

如图2所示为本发明的控制过程示意图，控制系统包括单片机，单片机通过驱动器Ⅰ连接步进电机9，通过驱动器Ⅱ连接步进电机Ⅱ21，通过放大器连接颜色识别传感器29。当颜色识别传感器29检测到玉米时，传递信号给单片机，单片机通过驱动器控制步进电机Ⅱ21开始运动，对玉米胚芽进行冲击。即颜色识别传感器保证了喷头和玉米的同步运动。

Claims (3)

1.水压式玉米幼胚取出装置，其特征在于：包括切削装置（4）、夹持带传送装置（6）、喷水装置（5）、筛选装置（8）；

切削装置（4）：包括收集箱（11），收集箱（11）的上部设置有支撑待切削玉米的斜板（14），斜板（14）一侧的上部设置有通过电机（10）带动的滚压轴（15），滚压轴（15）带动斜板（14）上的玉米滚动；斜板（14）另一侧的上部设置有支撑在收集箱（11）上的支杆，支杆上设置有刀轨（12），刀轨（12）上设置有沿刀轨（12）滑动、对斜板（14）上的玉米种皮进行切削的自动伸缩刀（13）；

夹持带传送装置（6）：包括用步进电机（9）带动的主动轴，还包括滚轴（16），主动轴和滚轴（16）外部套接有柔性轴孔传送带（23），柔性轴孔传送带（23）上横向平行布置多个能够转动的滚动轴（22），每个滚动轴（22）的一端都固定有同步轮（18）；柔性轴孔传送带（23）下方设置两个固定在箱体（7）侧壁的固定轴（24），两个固定轴（24）外部套有齿形同步带（25），齿形同步带（25）与位于其上方的同步轮（18）相啮合；

喷水装置（5）：包括位于柔性轴孔传送带（23）上方的水洒喷头（27）、移动连接件（28）和颜色识别传感器（29），水洒喷头（27）连接在杆体上且正对柔性轴孔传送带（23）上部，杆体通过移动连接件（28）连接在同步带（19）上，其中颜色识别传感器（29）设置在移动连接件（28）的轴孔中，它的传感范围覆盖柔性轴孔传送带（23），用于检测柔性轴孔传送带（23）上是否有玉米；

筛选装置（8）：包括设置在夹持带传送装置下方的筛板，筛板上设置有多个筛孔；

还包括控制系统，所述控制系统包括处理器，处理器通过驱动电路连接步进电机（9）和电机（10），处理器还连接颜色识别传感器（29）；

所述夹持带传送装置和筛选装置（8）均设置在箱体（7）内，箱体（7）与斜板（14）较低一端相邻，且相邻一面的上边缘不高于斜板（14）较低一端的下边缘。

2.根据权利要求1所述的水压式玉米幼胚取出装置，其特征在于：

所述筛选装置包括两个上下设置的分级筛板，下部筛板上的筛孔尺寸小于上部筛板上的筛孔尺寸。

3.根据权利要求1所述的水压式玉米幼胚取出装置，其特征在于：

还包括送料装置，所述送料装置包括一通过支架（1）支撑的加料斗（2），加料斗（2）的侧面开有向斜板（14）送料的送料口。