CN110477408B - 一种核桃破壳装置及其破壳方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核桃破壳装置及其破壳方法。提高破壳率的同时降低核桃仁破损率是核桃去壳设备的技术难题。本发明进料斗的底部开设n个进料口，与导轨槽的n条轨道分别连通；槽轮有n个圆柱分段，圆柱分段的圆柱面上开设凹槽；推杆的n块挤压块与工作台的n条导向槽以及n个气缸一一对齐；气缸的活塞杆固定有限位块；限位块上设有压力传感器。本发明通过凸轮带动推杆做直线往复运动，对各个破壳工位的核桃进行挤压；控制器判别某个破壳工位破壳结束时，该破壳工位处气缸回程；所有气缸回程后，推杆使所有破壳工位的核桃仁和壳从落料口掉出；然后，推杆和所有气缸复位。本发明提供了同时具有高破壳效率和低破损率的核桃破壳装置及其破壳方法。

Description

一种核桃破壳装置及其破壳方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种高破壳效率、低核桃仁破损率的核桃破壳装置及其破壳方法。

背景技术

核桃具有很高的营养价值、药用价值，以核桃为原材料的产品深受人们的喜爱。随着人们对核桃需求量的增加，核桃的种植面积也在逐年增加，传统的人工加工方式已经无法满足产业的发展要求，核桃的机械化生产加工显得尤为重要。

目前已有的核桃破壳设备虽实现了核桃的机械化生产，但对于核桃破壳设备来说，其最终目的是代替人工实现核桃的快速破壳，获得较完整的核桃仁。而从实际的生产情况可看出，现有的核桃破壳设备很难同时保证高破壳率和低破损率。因此，提高破壳率的同时降低核桃仁破损率是现阶段研制核桃去壳设备需要解决的一大技术难题，也是核桃破壳机是否能有广泛的市场应用前景的先决条件。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种能同时具有高破壳效率和核桃破壳后核桃仁的低破损率的核桃破壳装置及其破壳方法。

本发明一种核桃破壳装置，包括送料机构、位于送料机构下方的挤压机构和驱动机构。所述的送料机构包括进料斗、导轨槽和槽轮；进料斗的底部开设有等距排布的n个进料口，与导轨槽的n条轨道分别连通，n≥4；进料斗和导轨槽均固定在机架上，且导轨槽倾斜设置；导轨槽的相邻轨道之间由隔板分隔，所有隔板中部均开设有半圆形槽；槽轮开设有沿轴向等距排布的n-1个环形槽，形成n个圆柱分段；每个圆柱分段置于导轨槽的一条轨道内，每块隔板开设半圆形槽的位置嵌入槽轮对应位置的那个环形槽内；每个圆柱分段开设的圆柱面上开设一个凹槽，且各圆柱分段的凹槽沿槽轮周向上位置对齐；所述的槽轮与导轨槽构成转动副，并与步进电机的输出轴通过联轴器连接；步进电机的底座固定在机架上，步进电机的控制信号端经步进电机驱动器与控制器相连。

所述的挤压机构包括工作台、推杆、气缸、挤压块和限位块；所述的工作台固定在机架上；所述的推杆通过直线轴承支承在工作台上，且推杆与工作台之间通过复位弹簧连接；推杆由驱动机构驱动往复移动；推杆前端固定有等距布置的n块挤压块；沿槽轮轴向上，n块挤压块与工作台的n条导向槽一一对齐，并与n个气缸一一对齐；工作台的相邻导向槽由挡板分隔；所述的气缸水平设置，气缸的缸体固定在工作台上，气缸的活塞杆固定有限位块，限位块与挤压块相对的面上设有压力传感器；所有压力传感器的信号输出端均与控制器相连；每个气缸经一个气缸换向阀与气泵连接；所有气缸换向阀的控制信号端均与控制器相连；工作台位于气缸与推杆之间位置处开设有落料口；所述落料口的正下方固定设有落料槽；所述落料槽的正下方设有储料箱。

所述的进料斗外部固定设有振动电机。

所述的控制器置于配电箱内。

所述的驱动机构包括电动机、主动齿轮、从动齿轮、凸轮、主动轴和从动轴；所述电动机的底座固定在机架上，电动机的输出轴与主动轴固定；主动齿轮固定在主动轴上，并与从动齿轮啮合；从动齿轮和凸轮均固定在从动轴上，主动轴和从动轴均通过滚动轴承支承在机架上；所述的凸轮与挤压机构的推杆构成凸轮副；电动机的控制信号端与控制器相连。

该核桃破壳装置的破壳方法，具体如下：

步骤一、将一批核桃放入进料斗中，核桃在重力作用下通过进料斗底部的各个进料口进入导轨槽对应的轨道上半段，并有序排列在导轨槽的轨道中；此时，槽轮朝上的各个凹槽内均落入一颗核桃。

步骤二、启动电动机，电动机经主动轴、主动齿轮、从动齿轮和从动轴带动凸轮转动，凸轮带动推杆做直线往复运动；当控制器判别推杆处于完全缩回状态时，控制步进电机带动槽轮转动180度，此时，槽轮的凹槽朝下，位于槽轮各凹槽中的核桃经导轨槽的轨道下半段落入工作台对应的一个破壳工位处，工作台相邻导向槽间的挡板对核桃进行导向。

步骤三、凸轮继续转动进入推程阶段，带动推杆前端的挤压块向着限位块方向移动，此时限位块在气缸的作用下保持静止状态，从而使各个破壳工位的空间逐渐减小，对各个破壳工位内的核桃进行挤压；各限位块上的压力传感器分别检测每个破壳工位挤压块对核桃的挤压力，并将挤压力信号分别传输给控制器。

步骤四、当控制器判别某个破壳工位挤压力逐渐增大，然后在某一时刻降低到50N以下时，控制器控制该破壳工位处气缸对应的气缸换向阀换向，该破壳工位处气缸作回程动作直到气缸的活塞杆完全缩回时停止，从而撤去挤压力。n个破壳工位均挤压结束后，凸轮带动推杆继续往落料口方向移动，使所有破壳工位中的核桃仁和壳从落料口掉出到达落料槽，核桃仁和壳沿倾斜的落料槽滑落至储料箱中；然后凸轮转动进入回程阶段，推杆在复位弹簧作用下复位处于完全缩回状态时，所有气缸复位，气缸的活塞杆处于完全推出状态并保持静止，至此完成一次破壳动作循环。

优选地，步骤一后，启动固定在进料斗外部的振动电机。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1、该装置结构简单，操作方便。2、控制器的核心为微处理器，控制精确，运算速度快；通过控制步进电机的转动，能够使每个工位每次下落一个核桃，这样多个工位可以下落一排核桃，每次挤压一排核桃，效率高。3、整体装置设计为闭环反馈系统，在破壳过程中实时检测核桃状态，并采用响应快速的气缸作为反馈系统中的撤力执行机构，有效保障了核桃破壳后核桃仁的完整性。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明中挤压机构的结构示意图；

图3为本发明中驱动机构和挤压机构的结构立体图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

如图1、2和3所示，一种核桃破壳装置，包括送料机构、位于送料机构下方的挤压机构和给挤压机构提供动力的驱动机构。

送料机构包括进料斗2、导轨槽4和槽轮6；进料斗2外部固定设有振动电机，振动电机震动防止核桃堆积堵塞；进料斗2的底部开设有等距排布的八个进料口3，与导轨槽4的八条轨道分别连通；进料斗2和导轨槽4均固定在机架1上，且导轨槽4倾斜设置；导轨槽4的相邻轨道之间由隔板分隔，所有隔板中部均开设有半圆形槽；槽轮6开设有沿轴向等距排布的七个环形槽，形成八个圆柱分段；每个圆柱分段置于导轨槽4的一条轨道内，每块隔板开设半圆形槽的位置嵌入槽轮6对应位置的那个环形槽内；每个圆柱分段开设的圆柱面上开设一个凹槽，且各圆柱分段的凹槽沿槽轮周向上位置对齐；槽轮6与导轨槽4构成转动副，并与步进电机5的输出轴通过联轴器连接；步进电机5的底座固定在机架1上，步进电机5的控制信号端经步进电机驱动器与控制器相连；控制器置于配电箱7内。

挤压机构包括工作台16、推杆10、气缸8、挤压块11和限位块12；工作台16固定在机架1上；推杆10通过直线轴承支承在工作台16上，且推杆10与工作台16之间通过复位弹簧17连接；推杆10前端固定有等距布置的八块挤压块11；沿槽轮6轴向上，八块挤压块与工作台16的八条导向槽一一对齐，并与八个气缸8一一对齐；工作台16的相邻导向槽由挡板分隔；气缸8水平设置，气缸8的缸体固定在工作台16上，气缸8的活塞杆固定有限位块12，限位块12与挤压块11相对的面上设有压力传感器13；所有压力传感器13的信号输出端均与控制器相连；每个气缸8由单独一个气缸换向阀控制换向，且所有气缸8均由气泵供气；所有气缸换向阀均与控制器相连；工作台16位于气缸8与推杆10之间位置处开设有落料口14；落料口14正下方固定设有落料槽15；落料槽15正下方设有储料箱9。

驱动机构包括电动机20、主动齿轮、从动齿轮19、凸轮18、主动轴和从动轴；电动机20的底座固定在机架1上，电动机20的输出轴与主动轴固定；主动齿轮固定在主动轴上，并与从动齿轮19啮合；从动齿轮和凸轮18均固定在从动轴上，主动轴和从动轴均通过滚动轴承支承在机架1上；凸轮与挤压机构的推杆10构成凸轮副；电动机20的控制信号端与控制器相连。

该核桃破壳装置的破壳方法，具体如下：

步骤一、将同一批次大小相近的核桃放入进料斗2中，核桃在自身重力的作用下，通过进料斗2底部的各个进料口3进入导轨槽4对应的轨道上半段，并有序排列在导轨槽4的轨道中；此时，槽轮6朝上的各个凹槽内均落入一颗核桃。振动电机启动，产生惯性激振力，使进料斗内的核桃处于活动的状态，避免因核桃在进料口3堵塞而影响整体作业。

步骤二、启动电动机20，电动机20经主动轴、主动齿轮、从动齿轮19和从动轴带动凸轮18转动，凸轮18带动推杆10做直线往复运动；当控制器判别推杆10处于完全缩回状态时，控制步进电机5带动槽轮6转动180度，此时，槽轮6的凹槽朝下，位于槽轮6各凹槽中的核桃经导轨槽4的轨道下半段落入工作台16对应的一个破壳工位处，工作台16相邻导向槽间的挡板对核桃进行导向，确保核桃不偏离各自的破壳工位。

步骤三、凸轮18继续转动进入推程阶段，带动推杆10前端的挤压块11向着限位块12方向移动，此时限位块12在气缸8的作用下保持静止状态，从而使各个破壳工位的空间逐渐减小，对各个破壳工位内的核桃进行挤压；各限位块12上的压力传感器13分别检测每个破壳工位挤压块11对核桃的挤压力，并将挤压力信号分别传输给控制器。

步骤四、当控制器判别某个破壳工位挤压力逐渐增大，然后在某一时刻降低到50N以下时，表明该破壳工位对核桃的挤压结束，此时，控制器控制该破壳工位处气缸8对应的气缸换向阀换向，该破壳工位处气缸8作回程动作直到气缸的活塞杆完全缩回时停止，从而撤去挤压力。八个破壳工位均挤压结束后，凸轮18带动推杆10继续往落料口14方向移动，使所有破壳工位中的核桃仁和壳从落料口14掉出到达落料槽15，核桃仁和壳沿倾斜的落料槽15滑落至储料箱9中；然后凸轮18转动进入回程阶段，推杆10在复位弹簧17作用下复位处于完全缩回状态时，所有气缸8复位，气缸的活塞杆处于完全推出状态并保持静止，至此完成一次破壳动作循环。

重复步骤二至步骤四，就能不断对核桃进行破壳，储料箱9收集满已破壳的核桃仁和壳后，对储料箱9中的核桃进行壳、仁分离处理，完成完整芯仁的收集。

Claims (6)

1.一种核桃破壳装置，包括送料机构、位于送料机构下方的挤压机构和驱动机构，其特征在于：所述的送料机构包括进料斗、导轨槽和槽轮；进料斗的底部开设有等距排布的n个进料口，与导轨槽的n条轨道分别连通，n≥4；进料斗和导轨槽均固定在机架上，且导轨槽倾斜设置；导轨槽的相邻轨道之间由隔板分隔，所有隔板中部均开设有半圆形槽；槽轮开设有沿轴向等距排布的n-1个环形槽，形成n个圆柱分段；每个圆柱分段置于导轨槽的一条轨道内，每块隔板开设半圆形槽的位置嵌入槽轮对应位置的那个环形槽内；每个圆柱分段开设的圆柱面上开设一个凹槽，且各圆柱分段的凹槽沿槽轮周向上位置对齐；所述的槽轮与导轨槽构成转动副，并与步进电机的输出轴通过联轴器连接；步进电机的底座固定在机架上，步进电机的控制信号端经步进电机驱动器与控制器相连；

所述的挤压机构包括工作台、推杆、气缸、挤压块和限位块；所述的工作台固定在机架上；所述的推杆通过直线轴承支承在工作台上，且推杆与工作台之间通过复位弹簧连接；推杆由驱动机构驱动往复移动；推杆前端固定有等距布置的n块挤压块；沿槽轮轴向上，n块挤压块与工作台的n条导向槽一一对齐，并与n个气缸一一对齐；工作台的相邻导向槽由挡板分隔；所述的气缸水平设置，气缸的缸体固定在工作台上，气缸的活塞杆固定有限位块，限位块与挤压块相对的面上设有压力传感器；所有压力传感器的信号输出端均与控制器相连；每个气缸经一个气缸换向阀与气泵连接；所有气缸换向阀的控制信号端均与控制器相连；工作台位于气缸与推杆之间位置处开设有落料口；所述落料口的正下方固定设有落料槽；所述落料槽的正下方设有储料箱；

控制器判别某个破壳工位破壳结束时，该破壳工位处气缸回程；所有气缸回程后，推杆使所有破壳工位的核桃仁和壳从落料口掉出；然后，推杆和所有气缸复位。

2.根据权利要求1所述的一种核桃破壳装置，其特征在于：所述的进料斗外部固定设有振动电机。

3.根据权利要求1所述的一种核桃破壳装置，其特征在于：所述的控制器置于配电箱内。

4.根据权利要求1所述的一种核桃破壳装置，其特征在于：所述的驱动机构包括电动机、主动齿轮、从动齿轮、凸轮、主动轴和从动轴；所述电动机的底座固定在机架上，电动机的输出轴与主动轴固定；主动齿轮固定在主动轴上，并与从动齿轮啮合；从动齿轮和凸轮均固定在从动轴上，主动轴和从动轴均通过滚动轴承支承在机架上；所述的凸轮与挤压机构的推杆构成凸轮副；电动机的控制信号端与控制器相连。

5.根据权利要求4所述的一种核桃破壳装置的破壳方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一、将一批核桃放入进料斗中，核桃在重力作用下通过进料斗底部的各个进料口进入导轨槽对应的轨道上半段，并有序排列在导轨槽的轨道中；此时，槽轮朝上的各个凹槽内均落入一颗核桃；

步骤二、启动电动机，电动机经主动轴、主动齿轮、从动齿轮和从动轴带动凸轮转动，凸轮带动推杆做直线往复运动；当控制器判别推杆处于完全缩回状态时，控制步进电机带动槽轮转动180度，此时，槽轮的凹槽朝下，位于槽轮各凹槽中的核桃经导轨槽的轨道下半段落入工作台对应的一个破壳工位处，工作台相邻导向槽间的挡板对核桃进行导向；

步骤三、凸轮继续转动进入推程阶段，带动推杆前端的挤压块向着限位块方向移动，此时限位块在气缸的作用下保持静止状态，从而使各个破壳工位的空间逐渐减小，对各个破壳工位内的核桃进行挤压；各限位块上的压力传感器分别检测每个破壳工位挤压块对核桃的挤压力，并将挤压力信号分别传输给控制器；

步骤四、当控制器判别某个破壳工位挤压力逐渐增大，然后在某一时刻降低到50N以下时，控制器控制该破壳工位处气缸对应的气缸换向阀换向，该破壳工位处气缸作回程动作直到气缸的活塞杆完全缩回时停止，从而撤去挤压力；n个破壳工位均挤压结束后，凸轮带动推杆继续往落料口方向移动，使所有破壳工位中的核桃仁和壳从落料口掉出到达落料槽，核桃仁和壳沿倾斜的落料槽滑落至储料箱中；然后凸轮转动进入回程阶段，推杆在复位弹簧作用下复位处于完全缩回状态时，所有气缸复位，气缸的活塞杆处于完全推出状态并保持静止，至此完成一次破壳动作循环。

6.根据权利要求5所述的一种核桃破壳装置的破壳方法，其特征在于：步骤一后，启动固定在进料斗外部的振动电机。

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