CN110495626B - 一种间歇式旋切的大蒜切根机及其切根方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间歇式旋切的大蒜切根机及其切根方法。目前缺乏相应的大蒜机械设备。本发明的传动装置驱动输送装置间歇输送，输送装置上设有多个料杯组；料杯组包括n个料杯；输送装置向n个切削装置底部输送料杯组；检测装置位于输送装置上方，且比切削装置靠近输送装置的输入端。本发明采用不完全齿轮的间歇运动达到间歇性输送大蒜且大蒜停止位置为检测位置和切根位置的加工要求；切根前压紧装置与刀具一起下降并且率先与大蒜接触压紧大蒜，然后弧形刀具才进行切根，大蒜不会在切削力的作用下飞出料杯；控制器根据激光位移传感器检测的大蒜根部距离控制步进电机转动，从而控制刀具下降完成切根，适应大蒜的不同形态。

Description

一种间歇式旋切的大蒜切根机及其切根方法

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种间歇式旋切的大蒜切根机及其切根方法。

背景技术

我国是大蒜生产大国。大蒜的出路有：蒜头直接上市销售、深加工和精深加工。其中蒜片深加工制品在市场上的需求量愈来愈大，如蒜粉、脱水蒜片、蒜汁、黑蒜，而大蒜切根是实现大蒜深加工的第一步。

虽然我国是大蒜生产大国且我国每年大蒜产量的85％都用于自产自销和研发大蒜深加工产品，但供不应求，大蒜深加工制品产量低，没有大规模的深加工流水线，生产速度没有达到市场预期。

目前大蒜二次加工制品来源主要依靠传统切根，费时费力，缺乏相应的机械设备，主要靠手工处理，人工劳动量大，工作效率低，安全防护设施差。工人依靠简制机械或者直接拿刀切根，造成劳动力的大量浪费，且切根的深浅不一，效率低下，工人需要熟练作业，才能满足大蒜合格率。因此工厂急需一种大型自动化大蒜切根设备，提高大蒜切根效率，降低人工劳动成本，保证大蒜切根合格率。

发明内容

本发明的目的是针对现有大蒜切根技术的不足，提供一种间歇式旋切的大蒜切根机及其切根方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种间歇式旋切的大蒜切根机，包括机架主体、传动装置、输送装置、切削装置和检测装置。所述的传动装置驱动输送装置间歇输送，输送装置上设有沿输送装置输送方向等距排布的多个料杯组；所述的料杯组包括n个料杯，n≥2时，n个料杯沿与输送装置输送方向垂直的方向等距排布；输送装置向n个切削装置底部输送料杯组；沿垂直输送装置传动方向，n个切削装置与料杯组中n个料杯一一对齐设置；所述的检测装置位于输送装置上方，且比切削装置靠近输送装置的输入端；检测装置与切削装置的间距等于相邻两个料杯组的间距；所述的检测装置包括横梁、激光位移传感器和传感器支架；横梁与机架主体固定；横梁上固定有n个传感器支架，每个传感器支架上固定一个激光位移传感器；激光位移传感器的信号输出端接控制器；所述的收集板固定在机架主体上，并设置在输送装置的输出端下方；大蒜收集箱设置在收集板正下方。

所述的切削装置包括步进电机、步进电机座、联轴器、导轨、丝杆、丝杆螺母、丝杆连接件、连接件固定板、直流电机、直流电机座和弧形刀具；步进电机的底座固定在步进电机座上；步进电机座固定在切削架上；切削架竖直固定在机架主体上；丝杆与步进电机的输出轴通过联轴器连接，并与切削架构成转动副；步进电机的信号控制端接控制器；切削架上固定有导轨；丝杆螺母与丝杆构成螺旋副，并与导轨构成移动副；丝杆连接件的一端与丝杆螺母固定，另一端与连接件固定板固定；直流电机的底座与直流电机座固定，直流电机座固定在连接件固定板上；弧形刀具与直流电机的输出轴固定。每个切削装置上设有一个压紧装置；所述的压紧装置包括大蒜压板、弹簧和光轴；四根光轴沿连接件固定板的周向均布，每根光轴穿过连接件固定板上对应位置的一个光孔；光轴穿过连接件固定板的光孔那端与螺母通过螺纹连接，另一端与大蒜压板固定；大蒜压板开设有中心过孔，大蒜压板比弧形刀具远离直流电机设置；光轴上套有弹簧，弹簧两端分别与连接件固定板和大蒜压板接触。

所述直流电机的信号控制端接控制器。

所述的输送装置包括皮带、主动滚筒、主动滚筒轴和从动滚筒；收集板设置在皮带输出端下方；主动滚筒轴两端通过轴承支承在两块主动滚筒侧挡板上，主动滚筒侧挡板固定在机架主体上；从动滚筒轴两端通过轴承支承在两块从动滚筒侧挡板上，从动滚筒侧挡板固定在机架主体上。主动滚筒固定在主动滚筒轴上，从动滚筒空套在从动滚筒轴上；主动滚筒与从动滚筒通过皮带连接；料杯组的料杯固定在皮带上。

所述皮带的两侧均设有皮带侧挡板，皮带侧挡板固定在机架主体上。

所述的皮带内设有底部挡板，底部挡板固定在机架上。

所述的传动装置包括不完全从动齿轮、不完全主动齿轮、从动带轮、主动带轮、同步带、凸锁止弧、凹锁止弧、从动轴、轴承支座、伺服电机和伺服电机座；伺服电机的底座固定在伺服电机座上；伺服电机座固定在机架主体上；主动带轮固定在伺服电机的输出轴上，并与从动带轮通过同步带连接；从动带轮、不完全主动齿轮和凸锁止弧均固定在从动轴上；从动轴两端均通过轴承支承在轴承支座上；轴承支座固定在机架主体上；不完全从动齿轮和凹锁止弧均固定在输送装置的主动滚筒轴上；不完全从动齿轮与不完全主动齿轮啮合时，凹锁止弧与凸锁止弧分离；不完全从动齿轮与不完全主动齿轮分离时，凹锁止弧与凸锁止弧构成摩擦副。

所述伺服电机的信号控制端接控制器。

该间歇式旋切的大蒜切根机的切根方法，具体如下：

伺服电机驱动主动带轮，主动带轮通过同步带将动力传给从动带轮，从动带轮带动从动轴、不完全主动齿轮和凸锁止弧转动，当不完全从动齿轮与不完全主动齿轮啮合时，凹锁止弧与凸锁止弧分离，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮分离时，凹锁止弧与凸锁止弧构成摩擦副，使得输送装置的主动滚筒轴、主动滚筒和皮带间歇传动，从而带动料杯间歇传动；人工不断在位于输送装置输入端的料杯组的n个料杯中放入大蒜。

料杯组的每个料杯传动过程中，到达激光位移传感器位置时，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮刚好处于分离位置，输送装置停止输送，激光位移传感器将检测到的大蒜根部距离发送给控制器；然后不完全从动齿轮与不完全主动齿轮进入啮合，输送装置继续带动料杯运动，料杯运动到处于切削装置正下方时，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮再次分离；此时，控制器根据激光位移传感器传来的大蒜根部距离和预设切根深度控制步进电机转动的角度，步进电机通过联轴器带动丝杆转动，丝杆带动丝杆螺母、丝杆连接件、连接件固定板、直流电机座、直流电机和弧形刀具同步向下移动到位；压紧装置随连接件固定板向下移动，大蒜压板先接触到大蒜，此时空套在光轴上的弹簧被压缩，把大蒜压紧在料杯上；直流电机一直处于运转状态，并带动弧形刀具旋转切割蒜根使蒜瓣分离；弧形刀具切割好蒜根后，步进电机驱动弧形刀具复位；切根后的大蒜随着料杯传送至输送装置输出端，翻转过程中大蒜掉落至收集板，最终落入大蒜收集箱，完成收集工作。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明采用不完全齿轮的间歇运动达到间歇性输送大蒜且大蒜停止位置为检测位置和切根位置的加工要求。

2、本发明采用大蒜仿形的料杯承载大蒜，切根前压紧装置与刀具一起下降并且率先与大蒜接触压紧大蒜，然后弧形刀具才进行切根。在切削过程中压紧装置会一直将大蒜压紧在料杯上，如此大蒜便不会在切削力的作用下飞出料杯。

3、本发明因已预设弧形刀具与大蒜的高度位置，采用激光位移传感器检测大蒜根部的距离，然后控制器控制步进电机转动从而控制刀具下降完成切根。因为大蒜的形态不一且放在料杯中高度不一，故采用传感器检测大蒜的高度，实现大蒜的精准切根。

4、本发明采用滚珠丝杆作为切根部分的执行件，因为滚珠丝杆的精度高，能够很好地控制下降的高度。

5、本发明采用弧形刀具作为大蒜切根的刀具，弧形刀具能够保证蒜根的切除和蒜瓣分离，且切除的蒜肉最少。

6、本发明的传送部分和切根部分的运动时间通过不完全从动齿轮与不完全主动齿轮的啮合和分离来控制。在不完全从动齿轮与不完全主动齿轮啮合时，皮带运动输送大蒜料杯；在不完全从动齿轮与不完全主动齿轮分离时，激光位移传感器检测高度，同时丝杆执行件完成切根工作。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图。

图2是本发明中输送装置的结构立体图。

图3是本发明中切削装置和压紧装置的结构立体图。

图4是本发明中传动装置的结构立体图。

图中：1、横梁，2、激光位移传感器，3、传感器支架，4、皮带侧挡板，5、料杯，6、皮带，7、主动滚筒侧挡板，8、同步带，9、伺服电机，10、主动带轮，11、伺服电机座，12、从动滚筒侧挡板，13、收集板，14、主动滚筒，15、主动滚筒轴、16、不完全从动齿轮，17、底部挡板，18、从动滚筒，19、步进电机，20、步进电机座，21、联轴器，22、导轨，23、丝杆螺母，24、丝杆，25、丝杆螺帽连件，26、连接件固定板，27、直流电机，28、直流电机座，29、弧形刀具，30、大蒜压板，31、光轴，32、弹簧，33、轴承支座，34、从动带轮，35、凹锁止弧，36、凸锁止弧，37、从动轴，38、不完全主动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种间歇式旋切的大蒜切根机，包括机架主体、传动装置、输送装置、切削装置和检测装置。传动装置驱动输送装置间歇输送，输送装置上设有沿输送装置输送方向等距排布的多个料杯组；料杯组包括n个料杯5，n≥2时，n个料杯5沿与输送装置输送方向垂直的方向等距排布；输送装置向n个切削装置底部输送料杯组；沿垂直输送装置传动方向，n个切削装置与料杯组中n个料杯一一对齐设置；检测装置位于输送装置上方，且比切削装置靠近输送装置的输入端；检测装置与切削装置的间距等于相邻两个料杯组的间距；检测装置包括横梁1、激光位移传感器2和传感器支架3；横梁1与机架主体固定；横梁1上固定有n个传感器支架3，每个传感器支架3上固定一个激光位移传感器2；激光位移传感器2的信号输出端接控制器；收集板13固定在机架主体上，并设置在输送装置的输出端下方；大蒜收集箱设置在收集板13正下方。

如图3所示，切削装置包括步进电机19、步进电机座20、联轴器21、导轨22、丝杆24、丝杆螺母23、丝杆连接件25、连接件固定板26、直流电机27、直流电机座28和弧形刀具29；步进电机19的底座固定在步进电机座20上；步进电机座20固定在切削架上；切削架竖直固定在机架主体上；丝杆24与步进电机的输出轴通过联轴器21连接，并与切削架构成转动副；步进电机的信号控制端接控制器；切削架上固定有导轨22；丝杆螺母23与丝杆构成螺旋副，并与导轨构成移动副；丝杆连接件25的一端与丝杆螺母固定，另一端与连接件固定板26固定；直流电机27的底座与直流电机座28固定，直流电机座固定在连接件固定板26上；弧形刀具29与直流电机的输出轴固定。每个切削装置上设有一个压紧装置；压紧装置包括大蒜压板30、弹簧32和光轴31；四根光轴31沿连接件固定板26的周向均布，每根光轴31穿过连接件固定板26上对应位置的一个光孔；光轴31穿过连接件固定板26的光孔那端与螺母通过螺纹连接，另一端与大蒜压板30固定；大蒜压板30开设有中心过孔，用于穿过弧形刀具29；大蒜压板30比弧形刀具29远离直流电机27设置；光轴上套有弹簧32，弹簧32两端分别与连接件固定板26和大蒜压板接触。

如图2所示，输送装置包括皮带6、主动滚筒14、主动滚筒轴15和从动滚筒18；收集板13设置在皮带6输出端下方；主动滚筒轴15两端通过轴承支承在两块主动滚筒侧挡板7上，主动滚筒侧挡板7固定在机架主体上；从动滚筒轴两端通过轴承支承在两块从动滚筒侧挡板12上，从动滚筒侧挡板12固定在机架主体上。主动滚筒固定在主动滚筒轴15上，从动滚筒空套在从动滚筒轴上；主动滚筒14与从动滚筒18通过皮带6连接；皮带两侧均设有皮带侧挡板4，皮带侧挡板4固定在机架主体上，防止皮带跑偏；皮带6内设有底部挡板17，底部挡板17固定在机架上；料杯组的料杯5固定在皮带6上；料杯组中的n个料杯根据皮带的宽度设置间距。

如图4所示，传动装置包括不完全从动齿轮16、不完全主动齿轮38、从动带轮34、主动带轮10、同步带8、凸锁止弧36、凹锁止弧35、从动轴37、轴承支座33、伺服电机9和伺服电机座11；伺服电机9的底座固定在伺服电机座11上；伺服电机座11固定在机架主体上；主动带轮10固定在伺服电机9的输出轴上，并与从动带轮34通过同步带8连接；从动带轮34、不完全主动齿轮38和凸锁止弧36均固定在从动轴37上；从动轴37两端均通过轴承支承在轴承支座33上；轴承支座固定在机架主体上；不完全从动齿轮16和凹锁止弧35均固定在输送装置的主动滚筒轴15上；不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38啮合时，凹锁止弧35与凸锁止弧36分离；不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38分离时，凹锁止弧35与凸锁止弧36构成摩擦副。

其中，伺服电机9和直流电机27的信号控制端可以均接控制器，也可以均不接控制器；均不接控制器时，伺服电机9和直流电机27只要一直匀速转动即可。

该间歇式旋切的大蒜切根机的切根方法，具体如下：

伺服电机9驱动主动带轮10，主动带轮10通过同步带8将动力传给从动带轮34，从动带轮34带动从动轴37、不完全主动齿轮38和凸锁止弧36转动，当不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38啮合时，凹锁止弧35与凸锁止弧36分离，不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38分离时，凹锁止弧35与凸锁止弧36构成摩擦副，使得输送装置的主动滚筒轴15、主动滚筒和皮带6间歇传动，从而带动料杯5间歇传动；人工不断在位于输送装置输入端的料杯组的n个料杯5中放入大蒜。

料杯组的每个料杯5传动过程中，到达激光位移传感器2位置时，不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38刚好处于分离位置，输送装置停止输送，激光位移传感器将检测到的大蒜根部距离发送给控制器；然后不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38进入啮合，输送装置继续带动料杯5运动，料杯5运动到处于切削装置正下方时，不完全从动齿轮16与不完全主动齿轮38再次分离；此时，控制器根据激光位移传感器传来的大蒜根部距离和预设切根深度控制步进电机19转动的角度，步进电机19通过联轴器21带动丝杆24转动，丝杆24带动丝杆螺母23、丝杆连接件25、连接件固定板26、直流电机座28、直流电机27和弧形刀具29同步向下移动到位；压紧装置随连接件固定板26向下移动，大蒜压板30先接触到大蒜，此时空套在光轴31上的弹簧32被压缩，把大蒜压紧在料杯5上；直流电机27一直处于运转状态，并带动弧形刀具29旋转切割蒜根使蒜瓣分离；弧形刀具29切割好蒜根后，步进电机19驱动弧形刀具29复位；切根后的大蒜随着料杯传送至输送装置输出端，翻转过程中大蒜掉落至收集板13，最终落入大蒜收集箱，完成收集工作。

Claims (8)

1.一种间歇式旋切的大蒜切根机，包括机架主体、传动装置、输送装置、切削装置和检测装置，其特征在于：所述的传动装置驱动输送装置间歇输送，输送装置上设有沿输送装置输送方向等距排布的多个料杯组；所述的料杯组包括n个料杯，n≥2时，n个料杯沿与输送装置输送方向垂直的方向等距排布；输送装置向n个切削装置底部输送料杯组；沿垂直输送装置传动方向，n个切削装置与料杯组中n个料杯一一对齐设置；所述的检测装置位于输送装置上方，且比切削装置靠近输送装置的输入端；检测装置与切削装置的间距等于相邻两个料杯组的间距；所述的检测装置包括横梁、激光位移传感器和传感器支架；横梁与机架主体固定；横梁上固定有n个传感器支架，每个传感器支架上固定一个激光位移传感器；激光位移传感器的信号输出端接控制器；收集板固定在机架主体上，并设置在输送装置的输出端下方；大蒜收集箱设置在收集板正下方；

所述的切削装置包括步进电机、步进电机座、联轴器、导轨、丝杆、丝杆螺母、丝杆连接件、连接件固定板、直流电机、直流电机座和弧形刀具；步进电机的底座固定在步进电机座上；步进电机座固定在切削架上；切削架竖直固定在机架主体上；丝杆与步进电机的输出轴通过联轴器连接，并与切削架构成转动副；步进电机的信号控制端接控制器；切削架上固定有导轨；丝杆螺母与丝杆构成螺旋副，并与导轨构成移动副；丝杆连接件的一端与丝杆螺母固定，另一端与连接件固定板固定；直流电机的底座与直流电机座固定，直流电机座固定在连接件固定板上；弧形刀具与直流电机的输出轴固定；每个切削装置上设有一个压紧装置；所述的压紧装置包括大蒜压板、弹簧和光轴；四根光轴沿连接件固定板的周向均布，每根光轴穿过连接件固定板上对应位置的一个光孔；光轴穿过连接件固定板的光孔那端与螺母通过螺纹连接，另一端与大蒜压板固定；大蒜压板开设有中心过孔，大蒜压板比弧形刀具远离直流电机设置；光轴上套有弹簧，弹簧两端分别与连接件固定板和大蒜压板接触。

2.根据权利要求1所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述直流电机的信号控制端接控制器。

3.根据权利要求1所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述的输送装置包括皮带、主动滚筒、主动滚筒轴和从动滚筒；收集板设置在皮带输出端下方；主动滚筒轴两端通过轴承支承在两块主动滚筒侧挡板上，主动滚筒侧挡板固定在机架主体上；从动滚筒轴两端通过轴承支承在两块从动滚筒侧挡板上，从动滚筒侧挡板固定在机架主体上；主动滚筒固定在主动滚筒轴上，从动滚筒空套在从动滚筒轴上；主动滚筒与从动滚筒通过皮带连接；料杯组的料杯固定在皮带上。

4.根据权利要求3所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述皮带的两侧均设有皮带侧挡板，皮带侧挡板固定在机架主体上。

5.根据权利要求3所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述的皮带内设有底部挡板，底部挡板固定在机架上。

6.根据权利要求3所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述的传动装置包括不完全从动齿轮、不完全主动齿轮、从动带轮、主动带轮、同步带、凸锁止弧、凹锁止弧、从动轴、轴承支座、伺服电机和伺服电机座；伺服电机的底座固定在伺服电机座上；伺服电机座固定在机架主体上；主动带轮固定在伺服电机的输出轴上，并与从动带轮通过同步带连接；从动带轮、不完全主动齿轮和凸锁止弧均固定在从动轴上；从动轴两端均通过轴承支承在轴承支座上；轴承支座固定在机架主体上；不完全从动齿轮和凹锁止弧均固定在输送装置的主动滚筒轴上；不完全从动齿轮与不完全主动齿轮啮合时，凹锁止弧与凸锁止弧分离；不完全从动齿轮与不完全主动齿轮分离时，凹锁止弧与凸锁止弧构成摩擦副。

7.根据权利要求6所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机，其特征在于：所述伺服电机的信号控制端接控制器。

8.根据权利要求6或7所述的一种间歇式旋切的大蒜切根机的切根方法，其特征在于：该方法具体如下：

伺服电机驱动主动带轮，主动带轮通过同步带将动力传给从动带轮，从动带轮带动从动轴、不完全主动齿轮和凸锁止弧转动，当不完全从动齿轮与不完全主动齿轮啮合时，凹锁止弧与凸锁止弧分离，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮分离时，凹锁止弧与凸锁止弧构成摩擦副，使得输送装置的主动滚筒轴、主动滚筒和皮带间歇传动，从而带动料杯间歇传动；人工不断在位于输送装置输入端的料杯组的n个料杯中放入大蒜；

料杯组的每个料杯传动过程中，到达激光位移传感器位置时，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮刚好处于分离位置，输送装置停止输送，激光位移传感器将检测到的大蒜根部距离发送给控制器；然后不完全从动齿轮与不完全主动齿轮进入啮合，输送装置继续带动料杯运动，料杯运动到处于切削装置正下方时，不完全从动齿轮与不完全主动齿轮再次分离；此时，控制器根据激光位移传感器传来的大蒜根部距离和预设切根深度控制步进电机转动的角度，步进电机通过联轴器带动丝杆转动，丝杆带动丝杆螺母、丝杆连接件、连接件固定板、直流电机座、直流电机和弧形刀具同步向下移动到位；压紧装置随连接件固定板向下移动，大蒜压板先接触到大蒜，此时空套在光轴上的弹簧被压缩，把大蒜压紧在料杯上；直流电机一直处于运转状态，并带动弧形刀具旋转切割蒜根使蒜瓣分离；弧形刀具切割好蒜根后，步进电机驱动弧形刀具复位；切根后的大蒜随着料杯传送至输送装置输出端，翻转过程中大蒜掉落至收集板，最终落入大蒜收集箱，完成收集工作。

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