CN109170942B - 一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，属于高原特色农业生产加工过程环境控制领域。本发明解决了咖啡生产加工过程中浪费大量的水、咖啡果剥皮率低、产生的废弃物难于再次利用的问题。本发明将成熟的咖啡果放入带有凹坑的齿形输送带上输送到仿生手指的对应位置，仿生手指在凸轮和弹簧的作用下，模仿人手的动作，完成对咖啡果的挤压剥皮过程，脱皮的咖啡果送到前方收集装置，咖啡果皮被齿形输送带送到收集装置中进行资源化利用。采用本装置剥去咖啡果皮既可以节约传统剥皮方式需要的大量冲洗水又提高咖啡剥净效率，剥下的果皮便于资源化利用。本发明实现了咖啡收获加工过程节水和提高咖啡果剥皮效率，实现环境友好和废弃物资源化利用。

Description

一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置

技术领域

本发明涉及一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，属于特色农业生产加工过程环境控制领域。

背景技术

咖啡豆的生产工艺主要由咖啡果脱皮、咖啡豆烘干、磨去颖皮、清洗装袋各环节构成，咖啡果脱皮产生大量废水已经成为咖啡果收获后加工过程中的一大难题。

当前咖啡果脱皮广泛采用机械摩擦和挤压的方法，靠机械力使咖啡果皮和咖啡豆分开，然后，利用水冲方法，使密度较小的咖啡果皮被水冲走，密度较大的咖啡豆留下来，实现果皮与咖啡豆的分离。

在机械分离过程中，由于咖啡果存在大小不均匀，剥皮不干净，部分咖啡果没有实现果皮和咖啡豆分离，更为突出的问题是采用水冲洗分离果皮会产生大量的果皮和废水，对果皮后续利用形成制约。该项技术环境污染问题没有得到根本解决，很难在生产中连续运行。

当前，云南小粒咖啡生产过程中水冲果皮分离已经成为环境污染最为严重的问题，没有很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种根据人的手指挤压剥去咖啡果皮原理，利用机械仿生手指动作实现咖啡豆和果皮分离的装置，属于精准农业技术，该装置无需水冲洗就能实现咖啡豆和果皮分离，既节约了冲洗水又提高了剥净率，同步解决咖啡生产过程果皮冲洗水带来的环境污染和咖啡剥皮不干净影响咖啡豆质量的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，包括摇臂机构、凸轮机构、输送机构，

输送机构包括齿形输送带5、滚轮4、销轴3、锁片2，支座1，齿形输送带5绕设在滚轮4上，滚轮4安装在销轴3上，滚轮4可绕销轴3转动，销轴3通过锁片2固定在支座1上，锁片2保证销轴3不会串出。

摇臂机构包括仿生手指8，摇臂轴9、调整螺钉14和滚轮体17，仿生手指8是摇臂，安装在摇臂轴9上，并能够绕摇臂轴9摆动，仿生手指8的驱动端安装有调整螺钉14，调整螺钉14套设调整螺母13一端的正上方安装有压紧弹簧12，压紧弹簧12通过上弹簧座11和调整螺母13定位，横轴15安装在调整螺钉14的另一端，横轴15上安装有滚轮体17；

仿生手指8的指端正下方为齿形输送带5，齿形输送带5的运动方向与仿生手指8运动方向垂直；

凸轮机构包括驱动凸轮18、凸轮轴19、凸轮座20，驱动凸轮18安装于凸轮轴19上，凸轮轴19安装在凸轮座20上，在电机驱动下，驱动凸轮可绕凸轮轴19转动；

滚轮体17设置在驱动凸轮18上，并且由于压紧弹簧12的作用，使滚轮体17与驱动凸轮18紧密接触。

本发明进一步的技术方案是，仿生手指8的指端上安装有环保橡胶表层7。

本发明进一步的技术方案是，齿形输送带5的上表层采用环保橡胶制造。

本发明进一步的技术方案是，仿生手指驱动端的调整螺钉14、调整螺母13均采用细牙螺纹连接，改变调整螺钉14的拧紧长度可以改变仿生手指8向下运动的极限位置。

本发明进一步的技术方案是，仿生手指8的形状保证了挤压咖啡果时，挤压出的咖啡果向仿生手指所指方向跳出。

本发明是按照如下方式利用仿生手指的：

(1)齿形输送带5的运动方向与仿生手指8运动平面垂直，在步进电机作用下，通过上表面带有凹坑21的齿形输送带5将成熟的咖啡果6输送到仿生手指8对应的位置，在该位置的正下方安装有滚轮4，滚轮4可绕销轴3转动，销轴3通过锁片2固定在支座1上，锁片2保证销轴3不会串出，滚轮4在仿生手指8按压咖啡果6时起到支撑作用。

(2)仿生手指8是一个摇臂，能够绕摇臂轴9转动，在摇臂的驱动端安装有调整螺钉14和滚轮体17，调整螺钉14和滚轮体17，调整螺钉14正上方安装压紧弹簧12，由上弹簧座11和调整螺母13定位，滚轮体17安装在横轴15上，用卡簧16限位，滚轮体17正下方设有驱动凸轮18，驱动凸轮18由凸轮座20和凸轮轴19支撑，由电机驱动，在动力作用下驱动凸轮18绕凸轮轴19转动，当咖啡果6被上表面带凹坑21的齿形输送带5输送到仿生手指8的下方保持静止后，驱动凸轮18在动力作用下绕凸轮轴19转动，仿生手指8向下运动，按压咖啡果，在仿生手指8运动速度和形状作用下，挤破咖啡果皮，咖啡果从咖啡果6中跳出，实现咖啡果和咖啡果皮的分离过程。

(3)一次按压分离后，驱动凸轮18转过上升段，滚轮体17和调整螺钉14在压紧弹簧12作用下向下运动，仿生手指8向上运动，齿形输送带5横向运动将咖啡果皮送走，并将下一颗准备剥皮的咖啡果送来定位，这样就像是人的手指不断的进行咖啡果剥皮。

(4)在仿生手指8上安装有与人体皮肤相近的环保橡胶表层7，齿形输送带5上表层也采用环保橡胶制造，仿生手指8驱动端和调整螺钉14、调整螺母13之间采用细牙螺纹连接，通过调整螺钉14拧紧长度可以改变仿生手指8向下运动的极限位置，来适应咖啡果6的尺寸。

本发明的有益效果：

(1).本发明充分利用人的手指挤压咖啡果剥皮的运动原理，取代人力实现咖啡果和果皮分离方法，无需用水冲洗咖啡果皮。

(2).本发明装置能够根据咖啡果的尺寸调整按压运动距离，实现咖啡果和果皮的精确分离，提高咖啡果的品质，保证分离下来的果皮后续资源化利用。

(3).本发明便于实现多个咖啡剥皮装置同步运行，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的齿形输送带俯视图。

图中：1-支座、2-锁片、3-销轴、4-滚轮、5-齿形输送带、6-咖啡果、7-环保橡胶表层、8-仿生手指、9-摇臂轴、10-摇臂轴承座、11-上弹簧座、12-压紧弹簧、13-调整螺母、14-调整螺钉、15-横轴、16-卡簧、17-滚轮体、18-驱动凸轮、19-凸轮轴、20-凸轮座、21-凹坑。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，本发明的一种利用仿生原理进行咖啡剥皮的装置，包括摇臂机构、凸轮机构、输送机构，

输送机构包括齿形输送带5、滚轮4、销轴3、锁片2，支座1，齿形输送带5绕设在滚轮4上，滚轮4安装在销轴3上，滚轮4可绕销轴3转动，销轴3通过锁片2固定在支座1上，锁片2保证销轴3不会串出。

摇臂机构包括仿生手指8，摇臂轴9、调整螺钉14和滚轮体17，仿生手指8是摇臂，安装在摇臂轴9上，并能够绕摇臂轴9摆动，仿生手指8的驱动端安装有调整螺钉14，调整螺钉14套设调整螺母13一端的正上方安装有压紧弹簧12，压紧弹簧12通过上弹簧座11和调整螺母13定位，横轴15安装在调整螺钉14的另一端，横轴15上安装有滚轮体17；

仿生手指8的指端正下方为齿形输送带5，齿形输送带5的运动方向与仿生手指8运动方向垂直；

凸轮机构包括驱动凸轮18、凸轮轴19、凸轮座20，驱动凸轮18安装于凸轮轴19上，凸轮轴19安装在凸轮座20上，在电机驱动下，驱动凸轮18可绕凸轮轴19转动；

滚轮体17设置在驱动凸轮18上，并且由于压紧弹簧12的作用，使滚轮体17与驱动凸轮18紧密接触。

进一步的技术方案是，仿生手指8的指端上安装有环保橡胶表层7，环保橡胶表层7可增加摩擦，保证咖啡果不受污染。

进一步的技术方案是，齿形输送带5的上表层采用环保橡胶制造，同理使用环保橡胶也是为了增加摩擦，保证咖啡果不受污染。

进一步的技术方案是，仿生手指驱动端的调整螺钉14、调整螺母13均采用细牙螺纹连接，改变调整螺钉14的拧紧长度可以改变仿生手指8向下运动的极限位置，使用细牙螺纹的作用是保证仿生手指驱动端连接牢固，不会轻易松动。

本发明进一步的技术方案是，仿生手指8的形状保证了挤压咖啡果时，挤压出的咖啡豆向仿生手指所指方向跳出。

本发明的工作过程：向上表面带有凹坑21的齿形输送带5上放入成熟的咖啡果，咖啡果进入齿形输送带5的凹坑21内，齿形输送带5在步进电机的带动下在滚轮4上前行移动，齿形输送带5转到仿生手指8的正下方后停止。

此时，仿生手指8在驱动凸轮18的带动下，会在空间范围内运动，当驱动凸轮18运动的远程端运动到最高点，摇臂驱动端会克服压紧弹簧12的压力向上运动，仿生手指8会向下运动挤压下侧齿形输送带5上的咖啡果，由于仿生手指类似于人类手指，当向下挤压咖啡果时，咖啡果皮会破开，咖啡豆向仿生手指所指方向跳出，从而实现咖啡豆和咖啡果皮分离。

当驱动凸轮18的远程端离开最高点后，滚轮体17和摇臂驱动端在压紧弹簧12作用下开始向下运动，仿生手指8驱动端端向上运动，滚轮体17运动到驱动凸轮基圆位置，仿生手指端张开，此时，步进电机驱动齿形输送带5将脱出咖啡豆的果皮移走，将下一个准备脱皮的咖啡果输送到指定位置进行脱皮过程。

此过程循环进行，不断完成咖啡果脱皮过程。

多个咖啡果剥皮装置组合可以提高生产效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，包括摇臂机构、凸轮机构、输送机构，其特征在于，

输送机构包括齿形输送带(5)、滚轮(4)、销轴(3)、锁片(2)、支座(1)，齿形输送带(5)绕设在滚轮(4)上，滚轮(4)安装在销轴(3)上，滚轮(4)可绕销轴(3)转动，销轴(3)通过锁片(2)固定在支座(1)上，锁片(2)保证销轴(3)不会串出；

摇臂机构包括仿生手指(8)、摇臂轴(9)、调整螺钉(14)和滚轮体(17)，仿生手指(8)是摇臂，安装在摇臂轴(9)上，并能够绕摇臂轴(9)摆动，仿生手指(8)的驱动端安装有调整螺钉(14)，调整螺钉(14)套设调整螺母(13)一端的正上方安装有压紧弹簧(12)，压紧弹簧(12)通过上弹簧座(11)和调整螺母(13)定位，横轴(15)安装在调整螺钉(14)的另一端，横轴(15)上安装有滚轮体(17)；

仿生手指(8)的指端正下方为齿形输送带(5)，齿形输送带(5)的运动方向与仿生手指(8)运动方向垂直；

凸轮机构包括驱动凸轮(18)、凸轮轴(19)、凸轮座(20)，驱动凸轮(18)安装于凸轮轴(19)上，凸轮轴(19)安装在凸轮座(20)上，在电机驱动下，驱动凸轮(18)可绕凸轮轴(19)转动；

滚轮体(17)设置在驱动凸轮(18)上，并且由于压紧弹簧(12)的作用，使滚轮体(17)与驱动凸轮(18)紧密接触。

2.根据权利要求1所述的一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，其特征在于，仿生手指(8)的指端上安装有环保橡胶表层(7)。

3.根据权利要求1所述的一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，其特征在于，齿形输送带(5)的上表层采用环保橡胶制造。

4.根据权利要求1所述的一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，其特征在于，仿生手指驱动端的调整螺钉(14)、调整螺母(13)均采用细牙螺纹连接，改变调整螺钉(14)的拧紧长度可以改变仿生手指(8)向下运动的极限位置。

5.根据权利要求1所述的一种利用仿生原理进行咖啡果剥皮的装置，其特征在于，当向下挤压咖啡果时，咖啡果皮会破开，咖啡豆向仿生手指(8)所指方向跳出。

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