CN110037314A - 气动自适应鲜莲子去心机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品加工机械设备，特别是一种用于新鲜莲子去心并实现莲心莲仁自动分离的气动自适应鲜莲子去心机。本发明由机架、电机、莲子输送装置、摩擦摆正装置、莲子端部识别装置、自适应去心机构、莲心收集装置、振动送料装置、PLC控制系统等组成。本发明通过提高莲子的摆正效果来提高去心质量，并采用并行作业的方式来提升加工效率。本发明可用于新鲜莲子去心，也可用于红枣或其他果仁类食品的去心去核加工。

Description

气动自适应鲜莲子去心机

技术领域

本发明涉及食品加工机械设备，特别是一种用于新鲜莲子去心并实现莲心莲仁自动分离的气动自适应鲜莲子去心机，本发明也可用于红枣去核或其他果仁类食品的去心去核加工。

背景技术

莲子是一种传统的保健食品，含有多种对人体有利的微量元素，其内部的莲心是一种中医药材，因此莲子具有极高的营养价值和药用价值，在湖南、湖北、江西、浙江和福建等地广泛种植。莲子去心是新鲜莲子加工中的重要工序，既要将莲心完全去除，同时又不能损伤莲仁。由于莲子形状不规则，长期以来新鲜莲子去心由手工完成，操作人员用平头钢针从莲子头部对准中心插入莲子内部将莲心顶出，这种去心方法生产效率低。在莲子成熟期，采摘后的新鲜莲子在常温下保存时间只有3-5天，手工去心的低效率难以满足新鲜莲子的保鲜要求，特别是随着我国农村剩余劳动力的减少，这种矛盾越来越突出，因此必须研发高效自动化去心设备来满足莲子产业的发展需求。

关于莲子自动化去心技术，已有相关人员进行了研究和探讨，专利201711024157.8公开了一种鲜莲子半自动穿心机，该发明是依靠操作人员手持莲子放置到定位槽上，并压缩活动杆套至顶头插入莲子时将莲心顶出，该方法相比手工去心省力，效率提高，但仍为手工作业，且长时间作业时，因操作疲劳容易造成顶头不能对准莲子中心而影响去心质量。专利201610969506.2公开了一种全自动鲜莲子通心机，该发明是用滚子链条进行莲子输送，并利用滚子链条在硅胶板上的拖动，带动滚子旋转来实现莲子摆正。由于该发明是靠链条拖动滚子移动，因此滚子的转速低，且为断续运动，达不到莲子摆正所要求的旋转速度；另外，其滚子内部没有安放轴承，滚子内孔和链条销轴为滑动摩擦，摩擦系数大，转动的灵活性差；同时其滚子材质为金属材料，与莲子接触的摩擦系数小，上述因素会影响莲子的摆正效果，造成去心后仍有部分莲心残留在莲子内部，从而影响去心质量。另外，该发明是采用机械冲头插入莲子并穿透莲子进行去心的，而机械冲头在去心过程中容易造成莲仁和莲心挤碎，增加莲子在加工过程中的损耗，并影响莲子加工后的外观质量。专利201810916046 .6公开了一种新鲜莲子全自动去心设备，该发明是通过4个上下运动并旋转的凹轮进行莲子摆正和定心，莲子从上料斗中输送到定位凹轮后，4个凹轮由4根旋转定位轴驱动对莲子进行摆正，摆正后再通过气缸驱动色标传感器到莲子端部进行头尾识别，识别后再缩回色标传感器，然后通过气缸驱动滑块使去心针对准莲子，最后驱动进给气缸将去心针插入莲子将莲心去除。该发明能实现莲子的自动去心，但是其传动机构复杂降低了设备的可靠性，另外，在去心过程中其送料、摆正、识别、去心和落料等动作均是在同一工位上顺序完成的，而非并行作业，因而其加工效率低，且该发明结构尺寸大，需要较大的安装场地。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种气动自适应鲜莲子去心机，旨在通过提高莲子的摆正效果来提高去心质量，并采用并行作业的方式来提高加工效率。

本发明的目的是通过如下途径实现的：1.一种气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：它包括机架、振动送料装置、莲子输送装置、摩擦摆正装置、莲子端部识别装置、自适应去心机构、莲心收集装置及PLC控制系统;

所述的振动送料装置安装在机架上并位于料斗下方，该装置包括底部设有直线振动器的振动盘, 振动盘有从本体延伸的出料溜槽，在出料溜槽出口处设置有顶面为斜面的送料顶杆，送料顶杆通过横杆与上料气缸连接并由上料气缸驱动做上下送料运动;

所述的莲子输送装置安装于振动送料装置下方的机架上，由位于机架上的步进电机和减速机驱动; 莲子输送装置包括至少一组链轮和包胶滚子链条，在每根包胶滚子链条靠近振动送料装置一端的下方设置有摩擦摆正装置;摩擦摆正装置由摩擦带、皮带支撑板、带轮组成，并由电机通过减速机驱动;

所述的摩擦摆正装置中的摩擦带由皮带支撑板支撑，并与包胶滚子链条中的包胶滚子接触，电机通过减速机、传动轴、带轮、摩擦带带动包胶滚子按要求的转速同向旋转，使位于两包胶滚子之间的莲子快速滚动，实现姿态调整;

所述的自适应去心机构位于包胶滚子链条的两侧，两组自适应去心机构错位相向布置，彼此相隔一个链条节距; 自适应去心机构安装在基板上，它包括平行四边形机构, 曲柄滑块机构、进给气缸和吹心气嘴，吹心气嘴安装在进给气缸的活塞杆端，进给气缸安装在平行四边形机构的上方连杆上，连杆置于曲柄滑块机构的铰接轴上，该平行四边形机构由曲柄滑块机构通过铰接轴带动作平面运动；曲柄滑块机构中的滑块为检测莲子直径的检测杆，该检测杆与装在横梁上的直线轴承成滑动配合，其上端装有螺杆，螺杆置于由升降气缸驱动的抬板上，检测杆的下端为圆弧面，当升降气缸下降时，检测杆在重力作用下与位于包胶滚子链条中的莲子接触，并依靠重力压紧莲子，检测杆在直线轴承中的位置随莲子直径的不同而不同，并通过连杆、铰接轴和曲柄带动置于连杆上的进给气缸和吹心气嘴作平面运动，使吹心气嘴的轴线始终对准莲子的轴线;

所述的莲心收集装置安装在基板上，并位于自适应去心机构的对面, 其个数与自适应去心机构相同；在莲心收集装置的下方设有莲心出料斗;在机架的前方,包胶滚子链条的末端设有莲仁出料斗;

所述的PLC控制系统包括PLC控制器，前述的上料气缸由上料电磁阀控制，升降气缸由升降电磁阀控制，进给气缸由进给电磁阀控制，吹心气嘴由吹心电磁阀控制，上述电磁阀分别与PLC控制器连接并受其控制，PLC控制器还分别与步进电机、色标传感器及触摸屏连接。

作为本专利的进一步限定，所述的振动盘底面到料斗出口处的距离比最大莲子直径大2-8mmm，出料溜槽的宽度比最大莲子长度大2-8mmm，以保证振动盘中的莲子为单层布置，出料溜槽中的莲子为单层单列布置。

作为本专利的进一步限定，所述的包胶滚子链条中的包胶滚子，其内部装有滚动轴承，其包胶层为聚氨酯、POM材料制成。

作为本专利的进一步限定，所述的出料溜槽的侧面设置搅料杠杆，搅料杠杆可绕支点转动，搅料杠杆的一端为圆弧面并与横杆接触，另一端位于出料溜槽的莲子入口处，上料气缸向上运动时，此端做圆弧运动，上料气缸向下运动时，搅料杠杆通过弹簧复位。

作为本专利的进一步限定，所述的触摸屏安装在机架右侧操作面板上，PLC控制器及相关控制原件安装在机架后下方的控制柜内。

作为本专利的进一步限定，所述的莲子端部识别装置，位于包胶滚子链条的一侧，自适应去心机构的前方，该装置设置有通过支架安装在基板上的色标传感器。

本发明气动自适应鲜莲子去心机,与现有技术相比具有下列优点：

①本发明采用内部含有滚动轴承的包胶滚子链条，且在包胶滚子链条的下方布置有摩擦摆正装置，可通过包胶滚子链条带动莲子快速滚动，调姿速度快、摆正效果好，使莲子定位准确。

②本发明采用自适应去心机构，使吹心气嘴的位置随莲子大小变化，不管莲子是大是小，均能对准莲心轴线，且不损伤莲子，可有效保证莲子去心质量。

③本发明采用沿包胶滚子链条两侧错位布置的自适应去心机构，并通过莲子端部识别装置对莲子头尾进行智能识别，使调姿后的莲子，不管头朝哪一个方位均能快速去心。

④本发明采用振动送料方式，使莲子出料溜槽中的单层有序排列，并通过顶面为斜面的送料顶杆送料，可保证每次送料为一颗莲子，与圆盘送料方式相比，送料的连续性好且不损伤莲子。

⑤本发明通过包胶滚子链条进行莲子输送和定位，使莲子在去心过程中的送料、摆正、端部实识、去心、莲心收集和出料等动作为平行作业，相比现有技术，显著提高了生产效率高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1和图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明中莲子输送装置和振动送料装置以及摆正装置示意图；

图4为本发明中自适应去心机构和包胶滚子链条安装位置示意图；

图5为本发明中自适应去心机构示意图；

图6为本发明中振动送料装置示意图；

图7为本发明中包胶滚子结构示意图；

图8为本发明中PLC控制系统方框示意图；

图中，莲子输送装置1，步进电机2，减速器3，莲仁出料斗4，机架5，自适应去心机构6，摩擦摆正装置7，触摸屏8，振动送料装置9，料斗10，控制柜11，PLC控制器12，莲心出料斗13，摩擦带14，皮带支撑板15，传动轴16，带轮17，链轮18，包胶滚子链条19，包胶滚子20，电机21，支架22，色标传感器23，平行四边形机构24，基板25，连杆26，进给气缸27，铰接轴28，吹心气嘴29，莲子30，曲柄滑块机构31，检测杆32，螺杆33，升降气缸34，抬板35，直线轴承36，横梁37，莲心收集装置38，曲柄39，莲子端部识别装置40，升降电磁阀41，进给电磁阀42，吹心电磁阀43，出料管44，送料顶杆45，出料溜槽46，直线振动器47，振动盘48，搅料杠杆49，弹簧50，横杆51，上料气缸52，滚动轴承53，包胶层54,上料电磁阀55。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明气动自适应鲜莲子去心机，它包括机架5,所述的机架5上分别安装有振动送料装置9、莲子输送装置1、摩擦摆正装置7、莲子端部识别装置40、自适应去心机构6、莲心收集装置38及PLC控制系统;

如图3、图4、图7所示，所述的莲子输送装置1安装于振动送料装置9下方的机架5上，由位于机架5上的步进电机2和减速机3驱动; 莲子输送装置1包括至少一组链轮18和包胶滚子链条19，在每根包胶滚子链条19靠近振动送料装置9一端的下方设置有摩擦摆正装置7;摩擦摆正装置7由摩擦带14、皮带支撑板15、带轮17组成，并由电机21通过减速机3驱动; 所述的包胶滚子链条19中的包胶滚子，其内部装有滚动轴承53,包胶滚子的包胶层54材料可以是聚氨酯、POM等但不限于这些材料。

所述的摩擦摆正装置7中的摩擦带14由皮带支撑板15支撑，并与包胶滚子链条19中的包胶滚子20接触，电机21通过减速机3、传动轴16、带轮17、摩擦带14带动包胶滚子20旋转，使位于两相邻包胶滚子之间的莲子30快速滚动，实现姿态调整，将莲心轴线调整到相邻两滚子之间的对称面上。

所述的莲子端部识别装置40，位于包胶滚子链条19的一侧，自适应去心机构6的前方，该装置设置有通过支架22安装在基板25上的色标传感器23，获取莲子摆正以后的头尾信息，并将信息传送给PLC控制器，以决定哪一组自适应去心机构执行去心动作。

如图6所示，所述的振动送料装置9安装在机架5上并位于料斗10下方，该装置包括底部设有直线振动器47的振动盘48, 振动盘48有从本体延伸的出料溜槽46，在出料溜槽46出口处设置有顶面为斜面的送料顶杆45，送料顶杆45通过横杆51与上料气缸52连接并由上料气缸52驱动做上下送料运动; 所述的振动盘48底面到料斗10出口处的距离比最大莲子直径大2-8mmm，出料溜槽46的宽度比最大莲子长度大2-8mmm，以保证振动盘48中的莲子为单层布置，出料溜槽46中的莲子为单层单列布置。送料时，送料顶杆45顶着单颗莲子到最高位置，莲子沿送料顶杆45的斜面滚动进入出料管44并落在包胶滚子链条19上，实现每次输送一颗莲子。

所述的出料溜槽46的侧面设置搅料杠杆49，搅料杠杆49可绕支点转动，搅料杠杆49的一端为圆弧面并与横杆51接触，另一端位于出料溜槽46的莲子入口处，上料气缸52向上运动时，此端做圆弧运动，防止莲子在出料溜槽46的入口处堵塞，保证送料的连续性。上料气缸52向下运动时，搅料杠杆49通过弹簧50复位。

如图5所示，所述的自适应去心机构6位于包胶滚子链条19的两侧，两组自适应去心机构6错位相向布置，彼此相隔一个链条节距; 自适应去心机构6安装在基板25上，它包括平行四边形机构24, 曲柄滑块机构31、进给气缸27和吹心气嘴29，吹心气嘴29安装在进给气缸27的活塞杆端，进给气缸27安装在平行四边形机构24的上方连杆26上，连杆26置于曲柄滑块机构31的铰接轴28上，该平行四边形机构24由曲柄滑块机构31通过铰接轴28带动作平面运动；曲柄滑块机构31中的滑块为检测莲子直径的检测杆32，该检测杆32与装在横梁37上的直线轴承36成滑动配合，其上端装有螺杆33，螺杆33置于由升降气缸34驱动的抬板35上，检测杆32的下端为圆弧面，当升降气缸下降时，检测杆32在重力作用下与位于包胶滚子链条19中的莲子30接触，并依靠重力压紧莲子30，检测杆32在直线轴承36中的位置随莲子30直径的不同而不同，并通过连杆26、铰接轴28和曲柄39带动置于连杆26上的进给气缸27和吹心气嘴29作平面运动，使吹心气嘴29的轴线始终对准莲子30的轴线,以满足不同大小莲子的去心要求。

所述的莲心收集装置38安装在基板25上，并位于自适应去心机构6中的吹心气嘴29的对面, 其个数与自适应去心机构6相同；在莲心收集装置38的下方设有莲心出料斗13;在机架5的前方,包胶滚子链条19的末端设有莲仁出料斗4;吹心气嘴29指向包胶滚子链条19，并处于包胶滚子链条停止移动时相邻两包胶滚子的对称中心面上，去心时由进给气缸27推动吹心气嘴29插入莲子头部，并用压缩空气挤压莲心使莲心从莲子尾部飞出至莲心收集装置38。

如图8所示，所述的PLC控制系统包括PLC控制器，所述的上料气缸52由上料电磁阀控制，升降气缸34由升降电磁阀41控制，进给气缸27由进给电磁阀42控制，吹心气嘴29由吹心电磁阀43控制，上述电磁阀分别与PLC控制器连接并受其控制，PLC控制器还分别与步进电机2、色标传感器23及触摸屏8连接。所述的触摸屏8安装在机架右侧操作面板上，PLC控制器及相关控制原件安装在机架5后下方的控制柜11内。所述PLC控制系统包括触摸屏、PLC控制器等，控制对象包括上料电磁阀、吹心电磁阀、进给电磁阀、升降电磁阀、步进电机启停、色标传感器信号处理，以及各执行机构的动作节拍和时序等；PLC控制器根据莲子端部识别装置的检测信息，控制相应自适应去心机构6中的进给气缸27动作，将吹心气嘴29插入莲子30头部，并打开相应吹心电磁阀43，用压缩气体将莲心挤出。

本发明的工作过程如下：莲子从料斗10上方倒入，莲子在重力作用下落入到振动盘48中，在直线振动器47的作用下进入出料溜槽46，出料溜槽46前端设置有送料顶杆45，上料电磁阀控制上料气缸52驱动送料顶杆45每向上运动，从出料溜槽46中顶出一颗莲子到包胶滚子链条19的相邻两包胶滚子20之间，完成送料过程。在一个去心工作循环中，步进电机2带动包胶滚子链条19做间歇运动，每次往前移动一个链条节距并停止相应工位上进行相关作业。当载有莲子的包胶滚子20到达摆正工位时，即摩擦带14上方，摩擦带14与包胶滚子20接触并带动包胶滚子20按一定速度旋转，实现莲子的快速摆正。当莲子随包胶滚子链条19移动到莲子识别工位时，色标传感器23对莲子30进行头尾信息识别，并将识别后的信息发送到PLC控制器中；当莲子30移动到去心工位并停止时，升降电磁阀控制升降气缸34向下运动，检测杆32在重力的作用下压住莲子30，PLC控制系统根据在识别工位获得的头尾信息，控制相应的自适应去心机构6进行去心工作。进给电磁阀根据PLC信息控制相应进给气缸27带动吹心气嘴29向前运动，将吹心气嘴29插入到莲子30头部，然后打开吹心电磁阀43通压缩空气，将莲心从莲子尾部中挤出，并飞入对面的莲心收集装置38中。去心完成后，先是进给气缸27后退，将吹心气嘴29抽出，然后升降气缸34向上运动，通过抬板35将检测杆32抬起，至此完成一个完整的去心过程。然后包胶滚子链条19继续前移，进入下一个工作循环，去心以后的莲子随包胶滚子链条移动到机架5前方，从莲仁出料斗4溜出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：它包括机架、振动送料装置、莲子输送装置、摩擦摆正装置、莲子端部识别装置、自适应去心机构、莲心收集装置及PLC控制系统;

所述的振动送料装置安装在机架上并位于料斗下方，该装置包括底部设有直线振动器的振动盘, 振动盘有从本体延伸的出料溜槽，在出料溜槽出口处设置有顶面为斜面的送料顶杆，送料顶杆通过横杆与上料气缸连接，并由上料气缸驱动做上下送料运动;

所述的莲子输送装置安装于振动送料装置下方的机架上，由位于机架上的步进电机和减速机驱动; 莲子输送装置包括至少一组链轮和包胶滚子链条，在每根包胶滚子链条靠近振动送料装置一端的下方设置有摩擦摆正装置;摩擦摆正装置由摩擦带、皮带支撑板、带轮组成，并由电机通过减速机驱动;

所述的摩擦摆正装置中的摩擦带由皮带支撑板支撑，并与包胶滚子链条中的包胶滚子接触，电机通过减速机、传动轴、带轮、摩擦带带动包胶滚子旋转;

所述的自适应去心机构位于包胶滚子链条的两侧，两组自适应去心机构错位相向布置，彼此相隔一个链条节距; 自适应去心机构安装在基板上，它包括平行四边形机构, 曲柄滑块机构、进给气缸和吹心气嘴，吹心气嘴安装在进给气缸的活塞杆端，进给气缸安装在平行四边形机构的上方连杆上，连杆置于曲柄滑块机构的铰接轴上，该平行四边形机构由曲柄滑块机构通过铰接轴带动作平面运动；曲柄滑块机构中的滑块为检测莲子直径的检测杆，该检测杆与装在横梁上的直线轴承成滑动配合，其上端装有螺杆，螺杆置于由升降气缸驱动的抬板上，检测杆的下端为圆弧面，当升降气缸下降时，检测杆在重力作用下与位于包胶滚子链条中的莲子接触，并依靠重力压紧莲子，检测杆在直线轴承中的位置随莲子直径的不同而不同，并通过连杆、铰接轴和曲柄带动置于连杆上的进给气缸和吹心气嘴作平面运动，使吹心气嘴的轴线始终对准莲子的轴线;

所述的莲心收集装置安装在基板上，并位于自适应去心机构的对面, 其个数与自适应去心机构相同；在莲心收集装置的下方设有莲心出料斗;在机架的前方,包胶滚子链条的末端设有莲仁出料斗;

所述的PLC控制系统包括PLC控制器，前述的上料气缸由上料电磁阀控制，升降气缸由升降电磁阀控制，进给气缸由进给电磁阀控制，吹心气嘴由吹心电磁阀控制，上述电磁阀分别与PLC控制器连接并受其控制，PLC控制器还分别与步进电机、色标传感器及触摸屏连接。

2.如权利要求1所述的气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：所述的振动盘底面到料斗出口处的距离比最大莲子直径大2-8mmm，出料溜槽的宽度比最大莲子长度大2-8mmm，以保证振动盘中的莲子为单层布置，出料溜槽中的莲子为单层单列布置。

3.如权利要求1所述的气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：所述的包胶滚子链条中的包胶滚子，其内部装有滚动轴承，其包胶层为聚氨酯、POM材料制成。

4.如权利要求1所述的气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：所述的出料溜槽的侧面设置搅料杠杆，搅料杠杆可绕支点转动，搅料杠杆的一端为圆弧面并与横杆接触，另一端位于出料溜槽的莲子入口处，上料气缸向上运动时，此端做圆弧运动，上料气缸向下运动时，搅料杠杆通过弹簧复位。

5.如权利要求1所述的气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：所述的触摸屏安装在机架右侧操作面板上，PLC控制器及相关控制原件安装在机架后下方的控制柜内。

6.如权利要求1所述的气动自适应鲜莲子去心机，其特征在于：所述的莲子端部识别装置，位于包胶滚子链条的一侧，自适应去心机构的前方，该装置设置有通过支架安装在基板上的色标传感器。