CN110973653B - 水果削皮设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水果加工设备技术领域，特别涉及水果削皮设备。该水果削皮设备包括控制器和存储器，还包括与控制器连接的插轴旋转装置、摆动杆和装在摆动杆末端的削皮刀，以及调整挡块和挡块驱动机构，挡块驱动机构连接控制器，其驱动调整挡块移动靠近中心轴和远离中心轴以调整摆动杆靠近中心轴的极限位置。存储器存储有计算机程序，程序被处理器执行时能够实现以下步骤：根据果皮外轮廓曲线控制挡块驱动机构驱动调整挡块移动靠近中心轴或远离中心轴以调整摆动杆靠近中心轴的极限位置，从而使该极限位置与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴的最小距离相适应，能够对不同尺寸的水果进行削皮。

Description

水果削皮设备

技术领域

本发明涉及水果加工设备技术领域，特别涉及一种水果削皮设备。

背景技术

为了适应水果外轮廓的弧形变化，在对水果进行削皮处理时常用到弧形导向板来引导削皮刀作弧形转向，为了避免削皮刀距离水果过远而不能对半径较小的水果进行削皮处理，弧形导向板不能做得离用于带动水果绕中心轴旋转的插轴旋转装置过远。如果水果的半径过大，削皮刀会被水果顶起以致完全脱离弧形导向板，弧形导向板起不到引导削皮刀转向的作用，这就使得水果削皮设备能够处理的水果尺寸受到限制。

发明内容

本发明的目的在于，避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够避免处理的水果尺寸受限的水果削皮设备。

为实现上述目的，本发明提供一种水果削皮设备，包括控制器和存储器，还包括：

与控制器连接的插轴旋转装置，其插入水果的中心轴并带动水果绕中心轴旋转，

摆动杆和装在摆动杆末端的削皮刀，摆动杆能摆动靠近中心轴和远离中心轴，在水果绕中心轴旋转时，摆动杆有往靠近中心轴摆动的趋势从而使削皮刀能够自动适应水果的非圆滑表面，

调整挡块，其在靠近中心轴方向上挡住摆动杆，并能移动靠近中心轴和远离中心轴以调整摆动杆靠近中心轴的极限位置；

还包括用于驱动调整挡块移动的挡块驱动机构，挡块驱动机构连接控制器；

所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现以下步骤：

根据果皮外轮廓曲线控制挡块驱动机构驱动调整挡块移动靠近中心轴或远离中心轴以调整摆动杆靠近中心轴的极限位置，从而使该极限位置与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴的最小距离相适应。

其中，设有与水果的经线形状相配的弧形槽，摆动杆穿过该弧形槽，还包括用于驱动摆动杆沿弧形槽移动的弧移驱动装置，弧移驱动装置连接控制器；

所述程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：

在削皮过程中，获取弧移驱动装置驱动摆动杆沿弧形槽移动的位置，根据水果在该位置上的果皮外轮廓曲线的变化趋势控制挡块驱动机构对调整挡块进行所述的驱动，使得所述极限位置实时与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴的距离相适应。

其中，包括对准水果拍摄的摄像头，摄像头连接控制器。.

其中，调整挡块的挡住摆动杆的部位的形状是朝摆动杆拱起的弧形。

其中，挡块驱动机构是凸轮机构，包括盘形凸轮、从动板以及把从动板拉向盘形凸轮的凸轮拉簧，调整挡块通过平移连杆固定在从动板上并随从动板往复移动。

其中，包括安装座，平移连杆一端固定在从动板上，另一端穿过安装座后固定在调整挡块上。

其中，摆动杆的摆动支点设在调整挡块上方，且其在调整挡块所在水平面的投影位于调整挡块最靠近中心轴和最远离中心轴之间的位置。

其中，在摆动杆的摆动支点处设有驱转扭簧，以使摆动杆形成所述的往靠近中心轴摆动的趋势。

该水果削皮设备的调整挡块是能够移动靠近中心轴和远离中心轴的弧形导向板，因此，只要根据需要削皮的水果半径大小适应性地调整调整挡块到中心轴距离，就可以适应不同尺寸的水果，让装在摆动杆末端的削皮刀在与水果半径相匹配的位置对水果进行削皮处理。

附图说明

图1为水果处理设备的立体图；

图2为水果处理设备的内部结构示意图；

图3为水果被去核管刀插住、水果调轴机构退回到始端S且挡水板挡在加工端M与始端S之间的状态下，水果处理设备沿去核管刀的中心轴E的纵剖图；

图4为水果调轴机构和定位移送机构的安装结构示意图；

图5为水果调轴机构的结构示意图；

图6为水果调轴机构的调位器P的分解结构示意图；

图7为调位器P的状态变化示意图；

图8为水果定位机构的状态变化示意图；

图9为水果定位机构的侧视图；

图10为转向驱动机构的转向后的结构示意图；

图11为转向驱动机构的转向后，水果调轴机构和定位移送机构的位置关系示意图；

图12为水果削皮机构的安装结构示意图；

图13为图12中水果削皮机构的安装结构的正视图；

图14为一种削皮刀和表皮顶块的安装结构；

图15为另一种削皮刀和表皮顶块的安装结构；

图16为图12中水果削皮机构的安装结构的俯视图；

图17为切块刀和切垫的配合结构示意图；

图18为避让驱动机构的分解结构示意图；

图19为刀具清洗机构的安装结构示意图。

图1～19中包括：

A——苹果、D——定位移送机构、E——去核管刀的中心轴、J——榨汁机构、M——加工端、O——果核中心轴、P——调位器、S——始端、T——转向轴、W——调位转轴、X——水果调轴机构的中心轴；

1——机架、11——侧板、12——挡水板、120——留空处、121——清洗罩、122——螺旋喷嘴、123——导水板、13——摄像头、14——面板、15——顶板、151——弧形槽；

2——水果调轴机构、20——限位托板、201——承托段、21——支撑组件、211——支撑座、2111——滑槽、212——调位轴、213——支撑扭簧、214——压块、22——本体、221——传动安装板、23——限位杆、24——调轴电机、25——主动轮、26——同步转轮组件、261——从动轮、262——套筒、263——摩擦带动连接件、27——履带；

3——避让驱动机构、31——转轴、32——驱转电机、33——径向连杆、34——供水管、341——入水接头、342——喷嘴接头；

4——去核刀具、41——去核管刀、411——刀翼、42——推核杆；

5——水果削皮机构、51——削皮刀、52——表皮顶块、521——安装架、522——微调螺丝、53——摆动杆、54——弧移驱动装置、55——调整挡块、56——挡块驱动机构、561——盘形凸轮、562——从动板、563——凸轮拉簧、564——平移连杆、57——安装座；

6——水果切块机构、61——切块刀、611——径向切片、612——固定环、62——切垫、621——垫块、63——驱动杆；

7——水果定位机构、71——安装板、72——夹持装置、721——夹持连杆、7211——夹持头、7212——直线段、722——安装块、73——夹持拉簧、74——导向块、741——驱动轴、742——滚轮、75——导向安装板、751——限位槽、76——驱动电机；

8——转向驱动机构、81——转轴架、82——转向电机、83——转向块、84——竖直限位块、85——横向限位块；

9——横移驱动机构、91——滑轨、92——齿轮、93——齿条；

10——刀具清洗机构、101——水阀、102——入水管、103——分水管、104——喷头。

具体实施方式

该水果削皮设备主要涉及图13、图16。

水果榨汁设备是一种水果深加工设备，能够全自动地把存储的水果榨成果汁。水果榨汁设备的控制系统在把苹果、梨等需要去除果核并且削皮的水果送到榨汁机构榨汁之前，先控制水果榨汁设备中的水果处理设备对水果进行去核、削皮和切块处理，去除水果不便用于榨汁的果核、果皮，并把水果留存的果肉切块得到果块，以便于水果榨汁设备的榨汁机构进行榨汁处理。

水果处理设备如图1所示，机架1的前后两侧对称地设有两块侧板11，侧板11的右端为始端S，侧板11的左端为加工端M，始端S与加工端M之间用挡水板12隔开。在水果处理设备的控制器(以下简称“控制器”)的控制下，水果调轴机构2在始端S处对水果，例如苹果A进行调轴，使得苹果A的果核中心轴O(即苹果A的果柄端到果蒂端连成的直线)竖置。见图2，水果处理设备的去核刀具4设在加工端M，去核刀具4的去核管刀41横向放置。去核管刀41也可改为其他插轴旋转装置，如叉刀。控制器控制定位移送机构D把经过水果调轴机构2调轴后的苹果A定位、转向，使得苹果A的果核中心轴O对准去核管刀41的中心轴E。控制器控制避让驱动机构3驱动挡水板12朝始端S逆时针转动抬起，给定位移送机构D留出通往加工端M的通道。控制器控制定位移送机构D把水果调轴机构2连同苹果A送往去核管刀41，苹果A被去核管刀41顺着中心轴E插住，定位移送机构D解除对苹果A的定位后带着水果调轴机构2从加工端M退回到始端S，控制器控制定位移送机构D驱使水果调轴机构2恢复到图1的状态，水果调轴机构2等待对下一个水果进行调轴；控制器控制避让驱动机构3驱动挡水板12恢复其挡在加工端M与始端S之间的状态。图3是苹果A被去核刀具4的去核管刀41插住、水果调轴机构2退回到始端S且挡水板12挡在加工端M与始端S之间的状态下，水果处理设备沿去核管刀41的中心轴E的纵剖图。控制器控制设在加工端M的水果削皮机构5对被去核管刀41插住的苹果A进行削皮处理，控制器控制水果切块机构6对完成削皮处理后得到的果肉进行切块处理，完成切块处理后得到的果块向下落入到水果榨汁设备的榨汁机构J中进行榨汁。

下面以加工苹果A为例，对水果处理设备中的水果调轴机构1、定位移送机构D、水果削皮机构5和水果切块机构6作具体说明。

一、水果调轴机构2和定位移送机构D

水果调轴机构2和定位移送机构D的安装结构如图4所示，定位移送机构D设在两个侧板11之间，包括水果定位机构7、转向驱动机构8和横移驱动机构9，水果调轴机构2设在水果定位机构7上。水果定位机构7包括可运动的安装板71和夹持装置72，水果调轴机构2设在安装板71前侧且水果调轴机构2的中心轴X与安装板71的中心轴同轴，用于放置苹果A的水果放置位设在安装板71前侧中心轴处，夹持装置72能夹持放在水果调轴机构2上且对准水果放置位的苹果A。水果定位机构7设在转向驱动机构8的两个转轴架81之间，安装板71的两端以可同轴(转向轴T)转动的方式分别安装在转向驱动机构8的两个转轴架81上，以使安装板71能带动水果调轴机构2连同苹果A一起以水平的转向轴T为轴相对转向驱动机构8的转轴架81转动。横移驱动机构9的两条水平设置且相互对称的滑轨91分别设在机架1的两个侧板11的内壁上，转向驱动机构8设在这两条滑轨91之间，转向驱动机构8的两个相互对称的转轴架81分别通过滑块安装在这两条滑轨91上，从而使得转向驱动机构8能沿滑轨91滑动。

初始时，控制器控制定位移送机构D把水果调轴机构2移送到图1中的始端S，水果调轴机构2的中心轴X对准架设在始端S上空的摄像头13。控制器控制机械手(图中未示出)把苹果A送到水果调轴机构2上。控制器控制作为取像单元的摄像头13对准放置在水果调轴机构2上的苹果A拍摄，并根据拍摄到的水果图像来控制水果调轴机构2的调轴动作。

水果调轴机构2如图5所示，包括三个沿以水果调轴机构2的中心轴X为圆心的圆周均匀分布的调位器P(P1、P2、P3)，每个调位器P都通过两组对称设置的支撑组件21固定安装在安装板71上，三个调位器P(P1、P2、P3)的履带27的朝向中心轴X的外表面都以相同的角度向外倾斜，使得苹果A被三个调位器P(P1、P2、P3)的履带27一起托住时能处在对准水果调轴机构2的中心轴X的水果放置位上，履带27的外表面作为转动摩擦件给水果自转调轴提供摩擦力，这三个调位器P(P1、P2、P3)一起对苹果A进行调轴。相邻两个调位器P之间安装有限位托板20，每个调位器P都能够相对水果调轴机构2的中心轴X转动，使得各个调位器P到中心轴X的距离发生变化。限位托板20到水果调轴机构2的中心轴X的最小距离处于各个调位器P到中心轴X的最小距离到最大距离之间，可以防止苹果A从由三个调位器P(P1、P2、P3)围成的内圈掉落。限位托板20顶部向远离中心轴X的方向倾斜形成承托段201，避免苹果A从两个调位器P之间掉落。

调位器P的分解结构如图6所示，两个本体22是相对设置且同步转动的传动板，这两个本体22之间的中段靠边的位置设有主动轮25，左侧的本体22上对着主动轮25的位置设有传动安装板221，调轴电机24安装在传动安装板221上并驱动主动轮25旋转；这两个本体22之间的上段和下段都设有同步转轮组件26，履带27绕在主动轮25和两个同步转轮组件26围成区域的外周。图中下方示出的是同步转轮组件26的安装结构，图中上方示出的是同步转轮组件26的分解结构，同步转轮组件26包括作为转动摩擦件(同步转轮)的从动轮261，从动轮261在轴位处留空，摩擦带动连接件263伸入从动轮261轴位处，两个内壁横截面为圆周的套筒262分别自从动轮261的轴位两端插入到从动轮261与摩擦带动连接件263之间，使得套筒262套住摩擦带动连接件263并被从动轮261套住，摩擦带动连接件263上被套筒262套住接触的部位横截面为圆形，从动轮261、套筒262和摩擦带动连接件263同轴设置，且套筒262与摩擦带动连接件263之间、与从动轮261之间均为转动摩擦接触。摩擦带动连接件263的两端分别自从动轮261的轴位两端朝本体22伸出并固定连接本体22，摩擦带动连接件263与本体22固定的部位横截面为方形，或者除圆形外的其他形状。

两个本体22分别安装在相对设置的两组支撑组件21上，图中右下方示出的是支撑组件21的分解结构，支撑组件21包括支撑座211、调位轴212、支撑扭簧213和压块214，图中左下方示出的是支撑组件21的装配结构，调位轴212穿过支撑座211并能以调位转轴W为轴相对支撑座211转动。调位转轴W与主动轮25、与两个从动轮261的轴都平行，但不在同一平面内。调位轴212一端固定在本体22上，调位轴212另一端朝着支撑座211远离本体22的方向伸出，在调位轴212的左端的端部固定有随调位轴212旋转的压块214，支撑扭簧213的两个支脚分别固定在支撑座211远离本体22的外侧和压块214上，使得本体22通过支撑扭簧213以铰接的方式安装在支撑座211上。本体22在重力G作用下相对支撑座211朝Z方向偏转，调位轴212以及固定在调位轴212端部的压块214在本体22带动下一起朝Z方向偏转，支撑扭簧213固定在压块214上的支脚随压块214一起朝Z方向偏转，支撑扭簧213扭转变形从而施加给压块214一个反向支撑力F，压块214朝Z方向偏转得越多，则支撑扭簧213扭转变形的程度越厉害，施加给压块214的反向支撑力F越大。压块214受到的这一反向支撑力F经由调位轴212传递给本体22，阻止本体22继续偏转，直到反向支撑力F与重力G对本体22的作用力达到平衡，本体22得以倾斜地设置在支撑座211上，履带27随本体22倾斜从而托住水果。

控制器控制图1、图4中的摄像头13对着苹果A拍摄来获取苹果A的姿态图像，采用现有技术中的相机标定算法(或者其他图像识别技术)对获取的图像进行分析，从而得到苹果A的果核中心轴O的位置状态，以及该苹果A的果柄端到果蒂端的长度L、果皮外轮廓曲线等尺寸数据。控制器根据苹果A当前的果核中心轴O的位置状态来控制三个调位器P的转动方向，使得苹果A的果核中心轴O竖置且尽可能与水果调轴机构2的中心轴X重合。

如图5所示，苹果A具体以果柄端朝右下，背向果柄端的果蒂端朝左上的姿态放置，果核中心轴O相对于中心轴X朝左上方倾斜。控制器控制调位器P1按Z方向、调位器P2按Z`方向一起对苹果A进行调轴。

调位器P1按Z方向对苹果A进行调轴，如图6所示，调轴电机24驱动主动轮25按Z方向转动，履带27在主动轮25的带动下绕Z方向运动；两个从动轮261分别在履带27的带动下按Z方向同步转动，从动轮261相对套筒262转动并为套筒262提供一个往Z方向的带动摩擦力f，套筒262把该往Z方向的带动摩擦力f传递给摩擦带动连接件263，摩擦带动连接件263固定在本体22上的一端带动本体22作同方向的转动。本体22受到带动摩擦力f和重力G在该方向上的分量的共同作用力C，该共同作用力C使得本体22带动调位轴212以及压块214继续朝Z方向偏转，压块214带动本已处于扭转变形状态的支撑扭簧213继续扭转，支撑扭簧213施加给压块214的反向支撑力F随之增大，直到这一反向支撑力F与本体22受到的共同作用力C达到平衡，本体22不再按Z方向偏转。

调位器P2按Z`方向对苹果A进行调轴，则调轴电机24驱动主动轮25按Z`方向转动，从动轮261提供一个往Z`方向的带动摩擦力f`，该带动摩擦力f`与重力G对本体22的作用方向相反，使得摩擦带动连接件263带动本体22按Z`方向转动。压块214随本体22按Z`方向转动，支撑扭簧213得以回转从而减轻扭转变形的程度，支撑扭簧213施加给压块214的反向支撑力F随之减小，直到这一反向支撑力F和带动摩擦力f`一起施加给本体22的共同作用力C`与重力G对本体22的作用力达到平衡，本体22不再按Z`方向偏转。

带动摩擦力f的大小限制了在调位器P进行调轴时本体22能相对支撑座211转动的极限角度，本调位器P的带动摩擦力f较小，使得本体22仅可相对于支撑座211作小角度转动。而且，本体22朝支撑座211的一侧固定连接有限位杆23，支撑座211朝本体22的一侧设有与限位杆23相互配合的滑槽2111(也可以把限位杆23固定在支撑座211上，而把滑槽2111设在本体22)，限位杆23伸入滑槽2111内并能随本体22的转动在滑槽2111内往复滑动，限位杆23在滑槽2111内滑动的距离限制本体22仅可相对于支撑座211作小角度转动。

由上可见，调位器P的履带27在带动水果转动的时候，能够为调位器P的本体22提供一个同方向的驱动力，使得本体22相对支撑座211作与履带27同方向的小角度转动本体22带着履带27顺着该方向产生一个竖直方向的位移，使得履带27额外提供给水果一个该方向的位移趋势，故能使水果不容易打滑。图7中，7(a)到7(b)表示调位器P1按Z方向调轴时，履带27带动水果顺着Z方向往远离中心轴X的上方移动且产生竖直向上的移动趋势；相反地，7(b)到7(a)表示调位器P2按Z`方向调轴时，履带27带动水果顺着Z`方向往靠近中心轴X的下方移动且产生竖直向下的移动趋势。图5中的调位器P1、P2对苹果A进行调轴时，苹果A右下方的果柄端向下朝中心轴X方向转动，苹果A左上方的果蒂端向上朝中心轴X方向转动，使得苹果A逐渐往果核中心轴O竖置的状态调整。以上记载的对苹果A进行调轴的过程仅为一种简化的示例，具体的控制程序可采用现有技术中的模糊PID算法等控制算法进行适应性设计，此处不做赘述。

苹果A被调整到果核中心轴O竖置后，控制器控制调位器P1、P2停止对苹果A进行调轴，调位器P1、P2参见图6，调轴电机24不再驱动主动轮25转动，履带27不再移动，因而从动轮261不再提供带动摩擦力，反向支撑力F与重力G对本体22的作用力重新达到平衡，本体22带动履带27恢复调轴前倾斜地设置在支撑座211上的状态，从而带动被履带27托住的苹果A近乎横向地移动，使得苹果A的果核中心轴O朝水果调轴机构2的中心轴X靠拢，甚至与中心轴X重合。

在控制器的控制下，定位移送机构D的水果定位机构7使苹果A保持以调轴后果核中心轴O竖置的方式定位放置。水果定位机构7如图8(a)所示，水果放置位设在安装板71前侧中心轴X处，夹持装置72的两条结构相同的夹持连杆721以中心轴X为轴镜像设置且同步转动，夹持连杆721具有杠杆结构如下：

——杠杆支点设在安装板71下方的安装块722处，

——杠杆前段往远离中心轴X的方向拱起以避让水果放置位，夹持拉簧73对杠杆前段施予朝中心轴X方向的拉力，杠杆前端朝水果放置位伸出夹持头7211，

——杠杆后段的前部与杠杆前段的后部成一直线，且杠杆后段朝后的伸出方向为靠近中心轴X，杠杆后段往靠近中心轴X的方向拱起后延伸出与杠杆后段的前部平行的直线段7212。夹持装置72设有导向块74挡在夹持连杆721的直线段7212的外侧以抵抗夹持拉簧73对杠杆前段的拉力。

如图9所示，导向安装板75固定在安装板71下方，驱动电机76安装在导向安装板75左侧，驱动电机76的驱转轴向右穿过导向安装板75后伸到导向块74的中段并插入导向块74的驱动轴741。驱动电机76是驱动导向块74转动的驱动器件，具体地，驱动电机76驱使驱动轴741转动从而带动导向块74以驱动轴741为轴在两条夹持连杆721所在平面内转动。导向块74的挡住杠杆后段的那一端设有滚轮742，滚轮742的转轴与在驱动电机76驱使下带动导向块74转动的驱动轴741平行，滚轮742在直线段7212上平滑地滚动，使得两个夹持连杆721能够平稳地向外张开和向内闭合。导向安装板75上设有限位槽751，导向块74的远离滚轮742的一端插入限位槽751内并被限制在限位槽751内往复运动，从而限制两个夹持连杆721向外张开和向内闭合的角度。

驱动电机76驱动导向块74作靠近和远离图8(a)中的中心轴X的运动，使得：导向块74的滚轮742远离中心轴X则各条夹持连杆721的杠杆前段在夹持拉簧73的拉力作用下靠近中心轴X，从而使各条夹持连杆721的夹持头7211从图8(a)的完全张开状态变为图8(b)的半张开状态，最后变为图8(c)的闭合状态，两条夹持连杆721的夹持头7211一起夹持水果；导向块74的滚轮742靠近中心轴X则各条夹持连杆721的杠杆前段抵抗夹持拉簧73的拉力远离中心轴X，从而使各条夹持连杆721的夹持头7211解除对水果的夹持。

水果定位机构7的两条夹持连杆721的杠杆后段都往靠近中心轴X的方向拱起，这两条夹持连杆721的驱动电机76随之更靠近中心轴X，夹持连杆721和驱动电机76凑在水果定位机构7的中心处，水果定位机构7整体布局更紧凑，占用空间较少。

水果定位机构7夹持苹果A后，控制器控制转向驱动机构8带动水果调轴机构2连同苹果A一起朝加工端M转向，并控制横移驱动机构9把苹果A送往去核管刀41。

转向驱动机构8如图10所示，包括分别设在安装板71两侧的两个转轴架81，在安装板71背面的两个侧部分别固定有转向块83，安装板71两端的转向块83分别与其所在侧的转轴架81以转向轴T为轴转动连接，设在安装板71右端的转向块83在转向电机82驱动下相对转轴架81转动，从而带动安装板71作同向转动，设在安装板71左端的转向块83随安装板71作同向转动。转轴架81的内壁上设有竖直限位块84，转向驱动机构8驱动水果定位机构作转向前，安装板71的后侧水平地搁在竖直限位块84的顶面。转轴架81的内壁上设有横向限位块85(见图11)，转向驱动机构8驱动水果定位机构作转向后，安装板71的后侧竖直地贴在横向限位块85的前侧面上。

横移驱动机构9设有与滑轨91平行的齿条93，转向驱动机构8在由电机驱动的齿轮92的带动下沿齿条93移动，从而带动转轴架81在滑轨91上滑动，横移驱动机构9的滑轨91如图2所示，自始端S朝加工端M伸到挡水板12的位置，转向驱动机构8在始端S上驱使水果定位机构7朝加工端M逆时针转动90度，使得苹果A的果核中心轴O横置对准去核管刀41的中心轴E，苹果A的果蒂端朝向去核管刀41。横移驱动机构9驱使经过水果定位机构7定位、且经过转向驱动机构8转向后的水果调轴机构2、苹果A一起沿滑轨91水平滑动，苹果A能够保持以果核中心轴O对准去核管刀41中心轴E的方向被送往去核管刀41，直至苹果A被去核管刀41顺着中心轴E方向(即果核中心轴O方向)插住。

二、去核刀具4、水果削皮机构5和水果切块机构6

图12示出了水果处理设备的加工端M的内部结构，去核刀具4的驱动装置安装在面板14后方(图中未示出)，内部中空的去核管刀41横向设置在面板14上且刃口设在远离面板14的一端。苹果A被去核管刀41插住，苹果A的果核进入去核管刀41的管壁内；苹果A的果肉留在去核管刀41的管壁外，去核管刀41的外侧壁上以中心轴E为轴对称地沿径向伸出两个刀翼411，两个刀翼411卡住苹果A的果肉。去核刀具4的驱动装置驱动去核管刀41绕中心轴E旋转，两个刀翼411随去核管刀41旋转从而带动苹果A绕去核管刀41的中心轴E旋转。去核管刀41内设有能沿去核管刀41的中心轴E伸出从而把果核从去核管刀41内推出去的推核杆42。

如图13所示，水果削皮机构5安装在顶板15上，水果削皮机构5的削皮刀51向下伸到去核管刀41旁侧，从而对被去核管刀41插住的苹果A进行削皮处理。水果削皮机构5包括能摆动靠近去核管刀41的中心轴E和远离去核管刀41的中心轴E的摆动杆53。摆动杆53的上端通过驱转扭簧安装在弧移驱动装置54上，驱转扭簧使得摆动杆53形成往靠近去核管刀41的中心轴E摆动的趋势。削皮刀51和表皮顶块52装在摆动杆53末端，在苹果A随去核管刀41绕中心轴E旋转时，摆动杆53带动削皮刀51和表皮顶块52摆动靠近中心轴E，从而使削皮刀51和表皮顶块52能够自动适应水果的非圆滑表面。

削皮刀51和表皮顶块52的位置如图14所示，削皮刀51较之表皮顶块52离去核管刀41的中心轴E稍近，削皮刀51的刃口切入苹果A的果皮而表皮顶块52抵住削皮刀51刃口侧旁的苹果A的表皮，削皮刀51与表皮顶块52到中心轴E的距离差决定了果皮被削除的厚度。在摆动杆53上位于削皮刀51上方的位置固定有安装架521，安装架521的下端自削皮刀51远离中心轴E的侧边绕到削皮刀51下方，表皮顶块52以安装角度可调的方式安装在安装架521的下端，具体地，表皮顶块52远离中心轴E的一端用紧固螺丝安装在安装架521的下端，拧松紧固螺丝，表皮顶块52以远离中心轴E的一端为轴相对削皮刀51作纵向转动从而调整表皮顶块52到中心轴E的距离，然后拧紧紧固螺丝即可使该距离固定。

上述通过紧固螺丝来调整削皮刀51与表皮顶块52到中心轴E的距离的方式可以改为如图15所示，用微调螺丝522来调整削皮刀51和表皮顶块52的相对位置。微调螺丝522的螺纹端顶住表皮顶块52的远离中心轴E的一端的远离削皮刀51的侧面，微调螺丝522在远离削皮刀51方向上挡住表皮顶块52，并能旋转来靠近削皮刀51和远离削皮刀51以调整表皮顶块52靠近削皮刀51的极限位置。

通过图14或图15的方式，削皮刀51和表皮顶块52以能够微调相对位置的方式装在摆动杆53末端，使得削皮刀51和表皮顶块52到中心轴E的距离差能够在削皮开始之前微调，从而调整削除的果皮的厚度，操作方便。另外，削皮刀51可拆卸地装在摆动杆53末端以便更换。

如图13所示，水果削皮机构5的调整挡块55在靠近中心轴E方向上挡住摆动杆53，调整挡块55能移动靠近中心轴E和远离中心轴E以调整摆动杆53靠近中心轴E的极限位置。该调整挡块55在挡块驱动机构56的驱动下移动靠近中心轴E和远离中心轴E。如图16所示，调整挡块55是弧形导向板，其挡住摆动杆53的部位的形状是朝摆动杆53拱起的弧形。摆动杆53的摆动支点设在调整挡块55上方，且其在调整挡块55所在水平面的投影位于调整挡块55最靠近中心轴E和最远离中心轴E之间的位置。顶板15上设有与苹果的经线形状相配的弧形槽151，摆动杆53穿过该弧形槽151，用于驱动摆动杆53沿弧形槽151移动的弧移驱动装置54设在调整挡块55左侧，弧移驱动装置54向右延伸到弧形槽151上方从而与摆动杆53上端的摆动支点铰接。挡块驱动机构56是凸轮机构，包括盘形凸轮561、从动板562以及把从动板562拉向盘形凸轮的凸轮拉簧563，盘形凸轮561转动使得从动板562水平移动从而靠近或远离弧形槽151。平移连杆564一端固定在从动板562上，另一端穿过安装座57后固定在调整挡块55上，调整挡块55通过该平移连杆564固定在从动板562上并随从动板562左右往复移动，从而推动摆动杆53靠近和远离中心轴E。控制器根据需要削皮的水果半径大小适应性地调整调整挡块55到中心轴E的距离，可以适应不同尺寸的水果，让装在摆动杆53末端的削皮刀51在与水果半径相匹配的位置对水果进行削皮处理。

水果削皮机构5的主要工作过程为：

1)控制器获取在调轴处理过程中拍摄的苹果A的图像进行分析，或者直接在调轴处理过程中获取待加工的苹果A的果皮外轮廓曲线等尺寸数据；

2)在削皮开始之前，控制器根据果皮外轮廓曲线控制挡块驱动机构56驱动调整挡块55移动靠近中心轴E或远离中心轴E以调整摆动杆53靠近中心轴E的极限位置，使该极限位置与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴E的最小距离相适应，从而能够适应性地对不同尺寸的水果进行削皮。

3)在削皮过程中，控制器获取弧移驱动装置54驱动摆动杆53沿弧形槽151移动的位置，并根据水果在该位置上的果皮外轮廓曲线的变化趋势控制挡块驱动机构56对调整挡块55进行驱动，调整挡块55在挡块驱动机构56驱动下移动靠近中心轴E或远离中心轴E，使得摆动杆53靠近中心轴E的极限位置实时与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴E的距离相适应，从而适应水果不同位置的尺寸。

如图3所示，水果切块机构6包括切块刀61和切垫62，去核管刀41插住水果以便切块刀61进行切块，切块刀61、切垫62、去核管刀41三者同轴。切垫62的中心轴E处留有缺口使得切垫62能够套在去核管刀41的刀翼411外，且切垫62在苹果A靠近面板14的一侧挡住苹果A。作为靠拢驱动机构的驱动杆63设在切垫62的远离切块刀61的一侧，用于带动切垫62沿中心轴E向右移动以靠近切块刀61，苹果A插在去核管刀41外的果肉被切垫62朝切块刀61推动，直到果肉穿过切块刀61后形成果块，果块从切块刀61朝始端S的一侧向下落入到水果榨汁设备的榨汁机构J中进行榨汁。切块刀61竖置地装在挡水板12上，切块刀61和切垫62的配合结构如图17所示，切块刀61设有环绕中心轴E排布的八个径向切片611，其中有两个径向切片611水平设置，在切块刀61的中心轴E处设有用于连接各个径向切片611的朝内端的固定环612。切垫62面朝切块刀61凸出有八个垫块621，相邻两个垫块621之间留有对准径向切片611的缝槽，这些垫块621也环绕中心轴E分布，且缝槽与径向切片611一一对准。驱动杆63驱动切垫62朝切块刀61移动直至径向切片611陷入缝槽而不碰触切垫62。切垫62的垫块621顶住水果一端，切块刀61的径向切片611自水果另一端切入水果果肉，径向切片611陷入缝槽从而完全切开水果，且径向切片611不碰触切垫62，不会损伤切块刀61的刃口。

该方案中，见图3，切块刀61设在正对去核管刀41的挡水板12上，而切垫62套在去核管刀41外，果皮和果核等残余在去核、削皮的过程中落到去核管刀41下方，果肉则在切块的过程中被切垫62朝切块刀61推动直到果肉穿过切块刀61后形成果块并落到切块刀61远离去核管刀41的一侧，废料和果块分开在不同的位置，不会混在一起。避让驱动机构3设在挡水板12的位置，用于驱动挡水板12连同切块刀61往旁侧暂时避让，从而留出供水果定位机构D通过并把苹果A送往去核管刀41的通道，水果定位机构D带着水果调轴机构2返回始端S后，避让驱动机构3再驱动挡水板12连同切块刀61恢复设在去核管刀41与水果定位机构D之间的状态。

避让驱动机构3如图18所示，切块刀61安装在挡水板12中部的留空处120，转轴31安装在切块刀61顶部和挡水板12顶部，驱转电机32驱动该转轴31转动从而带动挡水板12连同切块刀61一起转动抬起。转轴31是方轴，挡水板12顶部平面与方轴的底部平面贴合固定，切块刀61的顶部还固定在挡水板12顶部。与切块刀61装在一起的清洗罩121设在挡水板12前侧，清洗罩121在底部开口以便果块掉落。在清洗罩121罩住切块刀61处设有螺旋喷嘴122，清洗罩121的罩体开孔从而让喷嘴接头342安装在螺旋喷嘴122上，硬质的供水管34一端插入喷嘴接头342位于清洗罩121外侧的入水口后接通螺旋喷嘴122，螺旋喷嘴122、供水管34，以及供水管34的入水接头341和喷嘴接头342一起构成切块刀清洗结构。供水管34另一端通过径向连杆33固定在转轴31的末端，从而实现供水管34与转轴31传动连接，且供水管34与转轴31平行，该转轴31受驱转电机32驱转从而一边带动切块刀61转动抬起一边带动供水管34作同角度的抬起。

当因避让需要转动抬起挡水板12时，转轴31给挡水板12提供一个来自顶部的转动抬起的力，还有硬质的供水管34施加给清洗罩121一个抬起的力。挡水板12同时受到转轴31施加在顶部平面和供水管34施加在清洗罩121处的抬起的力，挡水板12不会在抬起的过程中随意晃动，其中供水管34起到辅助施加抬起力的作用，能够为挡水板12提供更稳定的支撑。

刀具清洗机构10的安装结构如图19所示，清水从水阀101下方的入水管102流入，控制器控制水阀101打开，清水从刀具清洗机构10的各个分水管103流入安装在顶板15上的多个清洗喷头104以及供水管34的入水接头341，清水从入水接头341流入后，经图18中的供水管34和喷嘴接头342后流入螺旋喷嘴122。图19中，多个清洗喷头104从上方朝各个刀具所在位置喷淋清洗液，螺旋喷嘴122正对着切块刀61喷淋清洗液。在清洗刀具时，挡水板12和清洗罩121一起挡住喷淋形成的水珠，避免水珠溅湿水果处理设备的设在挡水板12右侧的其他机构。挡水板12与切块刀61装在一起的位置的底部朝去核管刀41所在侧延伸形成导水板123，螺旋喷嘴122喷出的清洗液穿过并冲洗切块刀61后被导水板123引导到流向去核管刀41下方，避免水流溅到挡水板12右侧。

如图17所示，切块刀61在切块完成状态下，其具有这样的面H：水平设置的两个径向切片611的顶面、径向切片611的朝内端与固定环612顶部的连接面、径向切片611的朝外端的远离固定环612的连接面，这些面朝上且面内有一条几何概念上的直线处于水平状态以致水能够停留在该直线处。在清洗切块刀61之前，如图19所示，避让驱动机构3作为驱转机构驱使切块刀61转动以使上述直线倾斜并维持至清洗结束。避让驱动机构3驱使切块刀61保持在水珠能够从切块刀61上滑落的状态，螺旋喷嘴122的喷淋方向为斜向左下方且正对切块刀61，既能让水流冲刷切块刀61表面从而把切块刀61清洗干净，又能避免水珠过长时间地留存在切块刀61上，避免切块刀生锈损坏和滋生细菌。避让驱动机构3能稳定抬起切块刀61，让切块刀61进行避让，并且防止切块刀61在清洗时长时间水平停留。

Claims (7)

1.水果削皮设备，包括控制器和存储器，其特征是包括：

与控制器连接的插轴旋转装置，其插入水果的中心轴并带动水果绕中心轴旋转，

摆动杆(53)和装在摆动杆(53)末端的削皮刀(51)，摆动杆(53)能摆动靠近中心轴和远离中心轴，在水果绕中心轴旋转时，摆动杆(53)有往靠近中心轴摆动的趋势从而使削皮刀(51)能够自动适应水果的非圆滑表面，

调整挡块(55)，其在靠近中心轴方向上挡住摆动杆(53)，并能移动靠近中心轴和远离中心轴以调整摆动杆(53)靠近中心轴的极限位置；

还包括用于驱动调整挡块(55)移动的挡块驱动机构(56)，挡块驱动机构(56)连接控制器；

设有与水果的经线形状相配的弧形槽(151)，摆动杆(53)穿过该弧形槽(151)，还包括用于驱动摆动杆(53)沿弧形槽(151)移动的弧移驱动装置(54)，弧移驱动装置(54)连接控制器；

所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现以下步骤：

根据果皮外轮廓曲线控制挡块驱动机构(56)驱动调整挡块(55)移动靠近中心轴或远离中心轴以调整摆动杆(53)靠近中心轴的极限位置，从而使该极限位置与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴的最小距离相适应；

在削皮过程中，获取弧移驱动装置(54)驱动摆动杆(53)沿弧形槽(151)移动的位置，根据水果在该位置上的果皮外轮廓曲线的变化趋势控制挡块驱动机构(56)对调整挡块(55)进行所述的驱动，使得所述极限位置实时与果皮外轮廓曲线上的轮廓到中心轴的距离相适应。

2.如权利要求1所述的水果削皮设备，其特征是，包括对准水果拍摄的摄像头(13)，摄像头(13)连接控制器。

3.如权利要求1所述的水果削皮设备，其特征是，调整挡块(55)的挡住摆动杆(53)的部位的形状是朝摆动杆(53)拱起的弧形。

4.如权利要求1所述的水果削皮设备，其特征是，挡块驱动机构(56)是凸轮机构，包括盘形凸轮(561)、从动板(562)以及把从动板(562)拉向盘形凸轮(561)的凸轮拉簧(563)，调整挡块(55)通过平移连杆(564)固定在从动板(562)上并随从动板(562)往复移动。

5.如权利要求4所述的水果削皮设备，其特征是，包括安装座(57)，平移连杆(564)一端固定在从动板(562)上，另一端穿过安装座(57)后固定在调整挡块(55)上。

6.如权利要求1所述的水果削皮设备，其特征是，摆动杆(53)的摆动支点设在调整挡块(55)上方，且其在调整挡块(55)所在水平面的投影位于调整挡块(55)最靠近中心轴和最远离中心轴之间的位置。

7.如权利要求1或6所述的水果削皮设备，其特征是，在摆动杆(53)的摆动支点处设有驱转扭簧，以使摆动杆(53)形成所述的往靠近中心轴摆动的趋势。

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