CN113974179A - 一种全自动荸荠去皮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动荸荠去皮机，包括装设在机架上的分级定位装置、机械臂装置和去皮装置，所述分级定位装置包括震动分离板，所述震动分离板上从远离喂料端一侧开始开设有直径由小到大依次排列的筛孔，定位板两侧分别与位于其两侧的两组传送带表面固定；所述震动分离板通过震动弹簧悬空于喂入端下方；所述双轴机械臂装置包括两根机械臂横轨，两根所述机械臂横轨安装在所述机架上，连接杆两端与所述机械臂横轨内丝杆嵌套连接，机械臂纵轨垂直安装于所述连接杆中心，所述机械臂纵轨下端安装有插针板。本发明利用双轴四自由度机械臂结构，实现竖直插取‑水平转移‑带动荸荠旋转‑提升集果‑返回工序步骤，实现了荸荠高效低损的全自动化去皮。

Description

一种全自动荸荠去皮机

技术领域

本发明属于荸荠去皮技术领域，具体涉及一种全自动荸荠去皮机，该机采用自动排序—加持固定—铣削去皮—清皮集果的工艺，提高去净率与去皮效率，降低损失率。

背景技术

荸荠去皮技术是影响荸荠经济效益最主要的一个因素，针对荸荠机械去皮，现有的国内外主要方式分为摩擦式和切削式。摩擦式去皮是利用荸荠与机械部件之间产生的动态摩擦接触以及荸荠之间的碰撞来使荸荠表皮脱落。但该去皮方式存在着果肉损失率大或因荸荠形状不规则，表面凹凸不平导致的表皮除不尽的问题。现有的切削式去皮装置在加工过程中无法针对荸荠个体差异进行调整，去皮效果不佳，果肉损失率较高。因此，现有的荸荠去皮机均存在着去皮损失率高、去净率低等问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种全自动荸荠去皮机，通过设计双轴四自由度机械臂装置，PLC控制伺服电机与震动筛电机，实现竖直插取-水平转移-带动荸荠旋转-提升集果-返回工序步骤，极大减少了人力物力，实现了荸荠去皮的全自动化。

为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种全自动荸荠去皮机，包括机架，在所述机架上装设有分级定位装置、双轴机械臂装置以及去皮装置，其中：

所述分级定位装置包括传送带、定位板、震动分离板以及震动弹簧，所述震动分离板上从远离喂料端一侧开始开设有直径由小到大依次排列的筛孔，所述传送带安装在机架上，所述定位板两侧分别与位于其两侧的两组传送带表面固定；所述震动分离板通过所述震动弹簧悬空于喂入端下方；

所述双轴机械臂装置包括插针板、两根机械臂横轨、机械臂纵轨以及连接杆，两根所述机械臂横轨安装在所述机架上，所述连接杆两端与所述机械臂横轨内丝杆嵌套连接，所述机械臂纵轨垂直安装于所述连接杆中心，所述机械臂纵轨下端安装有插针板；

所述去皮装置包括去皮室，所述去皮室内设置有多个去皮单体，所述去皮单体包括弹簧、上下对置布设的两组侧刀和与之配套的侧刀固定板，所述侧刀和侧刀固定板通过螺母连接，所述弹簧安装在侧刀与侧刀固定板之间且套于螺母上。

可选的，还包括装设在所述机架上的喂入装置，所述喂入装置包括喂入料斗和喂入滚筒，所述喂入滚筒安装于喂入料斗下部且与喂入料斗内腔连通，所述喂入滚筒具有的中心转轴穿过两侧档板，位于中心转轴一侧的皮带轮与变速箱输出端通过第二皮带连接，所述喂入滚筒上设置有均匀排列的滚针。

可选的，所述震动弹簧装设有四根，这四根震动弹簧上端分别固定于所述震动分离板下端四个角上，这四根震动弹簧的下端分别固定于支板的四个孔内，所述震动分离板下方通过凸轮轴装设有偏置盘型凸轮，所述凸轮轴一端穿过挡板，另一端穿过另一侧挡板后连接在变速箱内。

可选的，所述定位板两侧具有突出的横条，靠近所述传送带外侧设置有立式横板，所述立式横板装设在机架上，且立式横板在朝向所述定位板的这一侧开设有凹槽，所述定位板两侧突出的横条分别对应内嵌于与其同一侧的立式横板凹槽中。

可选的，所述机械臂纵轨下端装设有伸缩杆，所述伸缩杆顶部设置有环形滑台，所述机械臂纵轨内置的丝杆与所述伸缩杆顶部的环形滑台螺纹连接，所述环形滑台下端与所述伸缩杆连接。

可选的，所述插针板包括顶针伺服电机、传动锥齿轮、插针装置、轴承座、顶盖、横轴、纵轴以及下顶盖，所述伸缩杆与轴承座连接，所述轴承座与顶盖连接，所述顶针伺服电机与顶盖连接，所述横轴与纵轴交错排列，且所述横轴、纵轴分别与对应位置两端的滚子轴承过盈配合装配，在所述横轴与纵轴上装设有传动锥齿轮，位于所述横轴端头上的传动锥齿轮与纵轴上装设的传动锥齿轮啮合；所述插针装置通过滚子轴承与下顶盖连接，所述下顶盖与顶盖连接。

进一步的，所述插针装置包括顶刀、插针、电动液压缸、顶针锥齿轮、锥齿轮内轴以及顶刀固定套，位于空心的电动液压缸中心的锥齿轮内轴与顶针锥齿轮连接，所述插针连接在锥齿轮内轴上，所述电动液压缸与下顶盖连接，所述顶刀固定于顶刀固定套上，所述顶刀固定套侧面连接在电动液压缸上，所述电动液压缸由其自带的液压缸电机驱动。

进一步的，所述两组侧刀包括下侧刀和上侧刀，所述侧刀固定板包括下侧刀固定板和上侧刀固定板，所述下侧刀和下侧刀固定板通过内六角螺母M3连接，所述上侧刀与上侧刀固定板通过内六角螺母M3连接。

可选的，所述去皮装置还包括连杆装置，所述连杆装置包括凸轮、凸轮连杆、刀架以及导轨，所述刀架包括多个均匀排布的上侧刀连接杆以及用于安装所述上侧刀连接杆的刀架架体；所述凸轮嵌套于去皮室电机的输出轴上，所述凸轮与凸轮连杆连接，所述凸轮连杆与刀架的刀架架体连接，所述刀架的刀架架体置于双侧导轨中，所述双侧导轨通过其具有的支撑板固定于去皮室两端。

优选的，还包括装设于机架上的集果装置，所述集果装置包括集果箱和集皮箱，所述集皮箱位于去皮装置下方，并固定于机架底部平台，所述集果箱位于集皮箱左侧，其底部固定于机架底部平台。

由上，本发明关键在于全自动，能实现荸荠从定量喂入、分筛定位、夹持铣削去皮、集皮集果等多项操作的全自动协同，将人力操作解放至只需倒入荸荠、收集去净的成果两个操作，极大的节省了人力成本。本案核心技术宏观上在于该机各个部分的协调配合，并且通过一台双轴机械臂串联起分级定位、去皮、集果三个操作步骤；微观上来看，该机在去皮单体的设计上克服以往铣削式等去皮时无法及时排除皮屑、去净率差、去皮刀具不合理等多重问题，采用对置双层内开口侧刀刀具的设计，在去皮的同时皮屑从双层刀中排出。克服了现有荸荠去皮人工参与较多、去皮率低、去皮效率低、去皮刀具单一等问题。该机通过集成多个关键部分实现去皮过程人工零参与；通过阵列筛板和定位板实现单次多个荸荠同时去皮，该机器还可等比例制造大型机器，实现更多荸荠的全自动同时去皮；通过对置双层内开口刀具使得去皮更加干净、迅速，不仅在去皮刀具上作到创新性与实用性兼容，同时在去皮效率和去净率上也实现了新的突破。

同时，本发明上侧刀移动是基于荸荠去皮净率的问题，传统去皮机器的刀具大多采用的是单侧去侧皮方式，由于荸荠外形的不规则性，致使荸荠腰部的皮很难去净，本发明设计的对置去皮刀具能够在有效解决这类问题的基础上，使荸荠在去皮过程中受力均匀，增加刀具的使用寿命；由于荸荠特殊的形状，导致无法直接置入设计好的固定刀具位置，同时，荸荠果皮较厚，因此，在荸荠置入去皮室后，上侧刀需要向荸荠靠近并抵住荸荠边缘，才能与荸荠外围贴合，从而完成去皮工作。同时，在新的对置刀具和弹簧组合下，可以在去皮时依靠弹簧弹力使刀具随时贴合于当下去皮表面，从而可以完成较厚果皮的去除工作，

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

其一，本发明通过设计双轴四自由度机械臂机构，PLC控制伺服电机与震动筛电机，实现竖直插取-水平转移-带动荸荠旋转-提升集果-返回工序步骤，极大减少了人力物力，实现了荸荠去皮的全自动化。

其二，针对荸荠自动排序，设计分级定位装置，通过震动，使落入筛板上的小荸荠与大荸荠分离，再落入定位板中，实现荸荠的分级定位。

其三，去皮装置采用上下侧刀对置安装去除侧皮，插针装置上的顶刀去顶芽，底刀去底芽的工艺。通过弹簧的仿形作用，保证侧面削刀能够更好地贴合荸荠表面进行去皮。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明主视图；

图3是本发明集果分级排序结构示意图；

图4是本发明双轴机械臂装置结构示意图；

图5是本发明插针板主视图；

图6是本发明插针板俯视图；

图7是本发明去皮单体剖视图；

图8是本发明连杆装置结构示意图；

图9是本发明各电机工作时序图。

附图标记说明：

1-喂入料斗；2-喂入滚筒；3-变速箱；4-传送带；5-去皮室；6-插针板；7-去皮室电机；8-集皮箱；9-集果箱；10-轮子；11-机械臂横轨；12-纵向伺服电机；13-连接杆；14-定位板；15-震动分离板；16-振动筛电机；17-传送带电机；18-横向伺服电机；19-第一皮带；20-第二皮带；21-第三皮带；22-机械臂纵轨；201-支板；202-震动弹簧；203-偏置盘型凸轮；501-内六角螺母M4；502-弹簧；503-下侧刀；504-下侧刀固定板；505-底刀；506-上侧刀固定板；507-上侧刀；601-插针装置；602-顶刀；603-插针；604-电动液压缸；605-顶针锥齿轮；606-锥齿轮内轴；607-顶刀固定套；611-顶针伺服电机；612-传动锥齿轮；613-伸缩杆；614-轴承座；615-顶盖；616-横轴；617-纵轴；618-下顶盖；701-凸轮；702-凸轮连杆；703-刀架；704-导轨；705-上侧刀连接杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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做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。

一种全自动荸荠去皮机，如图1-8所示，包括喂入装置、分级定位装置、双轴机械臂装置、去皮装置、集果装置以及机架，喂入装置、分级定位装置、双轴机械臂装置、去皮装置、集果装置均安装在机架上，机架底部安装有四个轮子10，用以使去皮机移动更加方便。

如图1、图2、图3所示，本发明的喂入装置包括喂入料斗1、喂入滚筒2，喂入料斗1安装在机架一侧上端部，通过与喂入滚筒2的中心转轴两侧穿过的挡板焊接固定；喂入滚筒2安装于喂入料斗1下部且与喂入料斗1内腔连通，其具有的中心转轴穿过两侧档板，位于中心转轴一侧的皮带轮与变速箱3输出端通过第二皮带20连接，中心转轴另一侧则穿过另一侧挡板，喂入滚筒2上设置有均匀排列的滚针，通过滚针的均匀排布控制荸荠的定量输入。

如图1、图2、图3所示，本发明的分级定位装置包括传送带4、定位板14、震动分离板15以及四根震动弹簧202，震动分离板15上从远离喂入料斗1一侧开始开设有直径由小到大依次排列的筛孔，传送带4设置有两处，分别位于定位板14两侧，通过螺钉固定于机架上、并位于传送带电机17所在平台层，传送带电机17输出带轮通过第三皮带21与传送带动力轴连接驱动传送带4运动，定位板14下端面与传送带4表面粘结固定，定位板14两侧具有突出的横条，靠近传送带外侧设置有立式横板，立式横板固定在机架上，立式横板在朝向定位板14的这一侧开设有凹槽，定位板14两侧突出的横条分别对应内嵌于与其同一侧的立式横板凹槽中，通过传送带的左右移动带动粘接在传送带上面的定位板左右移动，两边的立式横板凹槽用于卡住定位板的两侧突出横条，从而限制定位板在两侧横条方向上的移动；震动分离板15通过震动弹簧202悬空于喂入滚筒2下方，具体的，四根震动弹簧202上端分别焊接于震动分离板15下端四个角上，四根震动弹簧202的下端分别焊接于支板201的四个孔内，支板201焊接固定于机架上，用以承载变速箱3、振动筛电机16以及震动分离板15，偏置盘型凸轮203由凸轮轴固定于震动分离板15下方，凸轮轴一端穿过挡板，另一端穿过另一侧挡板连接在变速箱3输出轴。当荸荠在进入震动分离板15后，振动筛电机16输出轴端皮带轮与变速箱3输入皮带轮通过第一皮带19连接，其动力由变速箱3调速并输出于喂入滚筒2中心转轴与偏置盘型凸轮203凸轮轴，同时带动偏置盘型凸轮203转动，由于震动分离板15依靠偏置盘型凸轮203支撑，因此当偏置盘型凸轮203旋转时，不规则的轮体会使震动分离板15随之震动，小直径荸荠会先从小筛孔中落入定位板14，而大荸荠将会在震动过程中，向着大筛孔运动，直到从筛孔中落入定位板14。由于震动分离板15与定位板14的间隙正好稍微高于普通荸荠的高度，因此能保证从震动分离板15落下的荸荠准确无误的落在定位板14的孔上，当定位板14中的荸荠装满时，震动分离板15停止筛荸荠，喂入滚筒2停止喂入荸荠。由于定位板14与传送带4粘结固定的作用，传送带电机17单独驱动传动带4转动，使定位板14可到达指定位置等待插取，两侧立式横板凹槽恰好限制定位板14两侧移动空间，有效缓解因电机启停定位板14的两侧震动。

如图4所示，本发明的双轴机械臂装置包括插针板6、两根机械臂横轨11、机械臂纵轨22、纵向伺服电机12、横向伺服电机18以及连接杆13，两根机械臂横轨11焊接固定于机架上，连接杆13两端部与机械臂横轨11内丝杆嵌套连接，其中的一根机械臂横轨11端头安装有横向伺服电机18，该横向伺服电机18与机械臂横轨11接触面四角开螺纹孔，通过螺钉紧固于机械臂轨道11；连接杆13中心开设有开口，该开口用于插入机械臂纵轨22并通过螺钉紧固，机械臂纵轨22上端安装有纵向伺服电机12，且纵向伺服电机12位于连接杆13上端，伸缩杆613顶部设置有环形滑台，环形滑台下端通过螺钉与伸缩杆613固定，伸缩杆613通过销钉与轴承座614连接，机械臂纵轨22内置丝杆与伸缩杆613顶部的环形滑台依靠旋向相反的螺纹旋合，并依靠螺钉调整丝杆与环形滑台紧密程度；轴承座614上设置的六个孔通过螺钉螺母与顶盖615连接，从而实现双轴机械臂装置与插针板6的固定。插针板6从定位板14上插取荸荠并将其运送到去皮室5中。横向伺服电机18工作时，位于机械臂横轨11内丝杆随横向伺服电机18旋转，连接杆13末端套于机械臂横轨11丝杆上，且与丝杆螺纹旋向相反，螺距相同，呈现过度曲线连接状态，通过横向伺服电机18带动丝杆做正反向旋转带动连接杆13实现左右移动。同理，纵向伺服电机12的工作带动机械臂纵轨内丝杆旋转，连接于丝杆上的伸缩杆613随丝杆旋转实现上下运动。双轴机械臂装置通过横纵向伺服电机的驱动得以在左右上下四个方向运动，从而实现将荸荠从定位板14插取至插针板6、将荸荠移动至去皮室5内、将去皮后的荸荠移动至集果箱9三个流程。具体的，当定位板14在传送带4作用下移动至最左端极限位置时，双轴机械臂装置带动插针板6在横向伺服电机18作用下向右平移至定位板14正上方后，在纵向伺服电机12作用下向下运动插取荸荠，按原轨迹返回至至去皮室5正上方后，通过纵向伺服电机12作用使荸荠定位于去皮室5内去除果皮，去皮后双轴机械臂装置纵向上移至初始位置，后移至集果箱9上方收集荸荠。双轴机械臂装置按照如上轨迹依次往复运动，完成定位、去皮与集果的衔接工作。横纵向伺服电机在PLC的控制下保证了双轴机械臂运动的高精度低延迟往复运动。

如图5、图6所示，插针板6包括顶针伺服电机611、传动锥齿轮612、插针装置601、轴承座614、顶盖615、横轴616、纵轴617以及下顶盖618，轴承座614上具有的六个孔通过螺钉螺母与顶盖615连接，顶针伺服电机611通过螺栓螺母与顶盖615侧端连接，横轴616与纵轴617交错排列，且横轴616、纵轴617分别与对应位置两端的滚子轴承过盈配合装配，在横轴616与纵轴617上装设有传动锥齿轮612，位于横轴616端头上的传动锥齿轮612与纵轴617上装设的传动锥齿轮612啮合；位于横轴616上的16传动锥齿轮612与16个插针装置601的顶针锥齿轮605对应啮合，插针装置601通过滚子轴承和固定销与下顶盖618连接，通过固定销的作用避免插针装置601与滚子轴承掉落，下顶盖618通过螺栓螺母与顶盖615连接，顶盖615侧面设置有对应位置的孔，滚子轴承嵌在孔中，横轴616、纵轴617分别与对应位置两端的滚子轴承通过过盈配合装配，通过固定销连接，两轴之间并无任何连接关系，将轴固定在轴承位置的同时，实现对应位置的安装，并通过安装轴承端盖619避免滚子轴承脱落。通过横轴616与纵轴617交错排列，及两端滚子轴承的对应安装，利用安装在横轴616上的传动锥齿轮612将顶针伺服电机611所输出的动力均匀的传输给16个插针装置601，通过安装在插针装置601的顶刀在荸荠旋转时下落实现去顶芽，果皮则掉落在集皮箱里。其中，如图7所示，插针装置601包括顶刀602、插针603、电动液压缸604、顶针锥齿轮605、锥齿轮内轴606以及顶刀固定套607，位于空心电动液压缸604中心的锥齿轮内轴606通过双头螺栓与顶针锥齿轮605连接，插针603固定连接在锥齿轮内轴606上，电动液压缸604通过螺栓螺母与下顶盖618连接，顶刀602焊接于顶刀固定套607上，而顶刀固定套607则通过侧面对应位置的螺栓螺母连接在电动液压缸604，电动液压缸604由其自带的液压缸电机驱动，该液压缸电机同样通过螺栓螺母固定于下顶盖618上；具体的，顶针锥齿轮605带动插针603旋转时，电动液压缸604固定连接在下顶盖618上，并不随着顶针锥齿轮605的转动而转动。当机器处于去皮过程时，独立安装在插针装置601上的电动液压缸604驱动顶刀602向下移动去除顶芽，通过顶针锥齿轮605传动带动插针603旋转，通过电动液压缸604使顶刀602上下移动，从而实现荸荠顶芽的去除；所述插针603为三爪设计，通过对荸荠外形的统计分析，设计出三爪之间最佳间距，在满足荸荠旋转去皮所需要力矩的同时，降低荸荠的损失。在后续集果工序时，PLC控制电动液压缸604驱动顶刀602向下移动，利用顶刀602和插针603的间隙分布将荸荠顶掉实现集果。

如图1、图2、图7、图8所示，本发明的去皮装置包括去皮室5以及连杆装置，去皮室5包括有多个去皮单体，去皮室5位于集皮箱8上方，去皮室5下端与位于集皮箱8四角的竖杆通过螺钉固定；去皮单体包括弹簧502、下侧刀503、下侧刀固定板504、底刀505、上侧刀固定板506以及上侧刀507，下侧刀503和下侧刀固定板504通过内六角螺母M3 501连接，上侧刀507与上侧刀固定板506通过内六角螺母M3501连接，双侧的弹簧502均固定在侧刀与侧刀固定板之间且套于螺母上，底刀505、下侧刀503与下侧刀固定板504均通过螺栓螺母固定在去皮室底板上，去皮室底板采用空隙与刀具间隔排布方式，即除固定刀具的部分外，其余均为空隙，从而使去皮过程中产生的皮屑能掉入集皮箱8中；同时，本发明采用对置双层内开口侧刀刀具，在去皮的同时皮屑从双层刀中排出。所用弹簧为压缩弹簧，节距与自由高度均较短，在贴合荸荠的同时，能够有效避免刀具与荸荠外皮接触时，产生的作用力使刀具发生偏转，当不同大小的荸荠接触侧刀时，通过双侧弹簧的作用，使刀具能够进行适应荸荠外皮形状的位置调整。通过双侧弹簧的固定，能够更好地贴合荸荠表面，进行去皮，并利用插针装置601上的顶刀602去除荸荠的顶芽，从而提高去皮效率与去皮率。当插针板6带着旋转的荸荠进入去皮单体时，电动液压缸604接受信号向下移动，利用插针装置601上的顶刀602去除荸荠的顶芽，同时去皮室电机7带动连杆装置使刀架703向前移动，与下侧刀503配合去除侧皮，底刀505去除底芽，所述连杆装置包括凸轮701、凸轮连杆702、刀架703、导轨704，凸轮701嵌套于去皮室电机7的输出轴上，凸轮701与凸轮连杆702通过螺栓螺母连接，凸轮连杆702通过螺栓螺母与刀架703的刀架架体连接，刀架703的的刀架架体置于双侧导轨704中，双侧导轨704均通过其自带的支撑板固定于去皮室5两端，通过导轨704的作用，使刀架703在凸轮701与凸轮连杆702的带动下实现间歇性的水平移动，通过不同长度的上侧刀连接杆705实现不同尺寸荸荠的去皮，其中靠近定位板14的这一侧的上侧刀连接杆705长度长于远离定位板的这一侧上侧刀连接杆长度，从而与定位板14实现位置对应。所述刀架703包括16个均匀排布上侧刀连接杆705以及用于安装上侧刀连接杆705的刀架架体，刀架架体为镂空设计，便于去皮过程中产生的皮屑掉入集皮箱8中，上侧刀连接杆705上端安装有上侧刀固定板506，上侧刀固定板506上安装上侧刀507，具体的，上侧刀固定板506与上侧刀连接杆705通过螺栓螺母连接，上侧刀连接杆705通过螺栓螺母连接固定在刀架架体上。初始时，刀架703位于远离去皮室5一端，凸轮701与凸轮连杆702连接点处于上顶点位置。当荸荠进入去皮室过程中，PLC发出信号，去皮室电机7旋转带动凸轮701旋转半周，使刀架703水平移动，使荸荠与上侧刀507与下侧刀503接触去皮，去皮完成后，PLC发出信号，去皮室电机7旋转带动凸轮701旋转半周，使刀架703退出去皮室5，完成去皮。传统荸荠去皮机的刀具一般放置在同侧，由于荸荠外形的不规整性，荸荠中部的皮很难去净，本发明通过对侧弹簧502的固定，在贴合荸荠表面去皮的同时使荸荠两端受力均匀，通过对荸荠外表面的仿真曲线，设计出最优贴合荸荠表面的侧刀装置，并通过弹簧502能适应不同大小直径的荸荠。

如图1、图2所示，本发明的集果装置包括集果箱9和集皮箱8，集皮箱8位于去皮装置下方，并焊接于机架底部平台，集果箱9位于集皮箱8左侧，其底部焊接于机架底部平台。

荸荠由料斗1喂入，振动筛电机16经由变速箱3调速后输出至喂入滚筒2和凸轮轴，带动喂入滚筒2旋转，将倒入喂入料斗1的荸荠落入震动分离板15中，通过偏置盘型凸轮203和震动弹簧202实现上下震动，由于震动分离板15上有直径大小不同的筛孔，并由小到大排列，从而实现荸荠分级并将荸荠落入定位板14中，当定位板14上积累一定量的荸荠后，传送带电机17通过皮带连接传送带4，将定位板14上落入的荸荠传送至传送带4最左端，此时机械臂装置通过横纵向伺服电机作用使其连接的插针板6运动至定位板14正上方后向下插取荸荠，之后沿原路径返回至去皮室5上方，将荸荠精准地放入对应的去皮单体中，此时插针板6内顶针伺服电机611旋转带动插针装置601与荸荠转动，利用去皮单体内上下对置刀具的贴合进行去侧皮，利用底刀505去底芽，去皮完成后果皮掉入集皮箱8中，荸荠则通过机械臂装置移动至集果箱9上方，此时顶刀602下落将荸荠顶掉落入集果箱9中完成集果。

如图8所示，本发明提供的全自动荸荠去皮机由7个电机共同提供动力，分别为振动筛电机16、传送带电机17、去皮室电机7以及双轴机械臂装置上的横向伺服电机18、纵向伺服电机12、顶针伺服电机611和液压缸电机。当直线位于虚线上方时，传送带4是从震动分离板15一端运动到去皮室5一端，横向伺服电机18从去皮室5向传送带4移动，纵向伺服电机室12向下运动插取位于定位板15上的荸荠；当直线位于虚线下方时，电机运动方向与直线位于虚线上方时运动方向相反，纵向伺服电机室12向上运动，传送带4是从去皮室5一端运动到震动分离板15一端，横向伺服电机18从传送带4一端向去皮室5一端移动；当直线与虚线重合时，电机不工作。本发明控制部分由三菱FX3U-32MR/ES-A型号PLC承担，该PLC承担振动筛电机16、横向伺服电机18、纵向伺服电机12以及顶针伺服电机611等的控制工作，该PLC具有定坐标指令、内置时钟等多种功能，可以精确实现精准定位、时序控制等，贴合本发明要求。

假设t1时刻开始工作，t1到t2的时间内，为电机的准备时间，此时只有震动筛电机16工作，对荸荠进行分级收集。而其他电机处于准备状态，暂时不工作。

t2时刻，荸荠完成分级收集，振动筛电机16停止工作，传送带电机17开始工作，将荸荠向去皮室5一端移动。同时双轴机械臂装置从集果箱9上方向传送带4移动。

t3时刻，此时传送带4刚好将荸荠运送至双轴机械臂装置下方，传送带电机17和横向伺服电机18停止工作，纵向伺服电机12开始工作，即插针板6向下移动插取荸荠，然后返回。

t4时刻，传送带电机17反向运转，将定位板14送回振动分离板15下方。横向伺服电机18反向运转，将荸荠送至去皮室5上方。

t5至t6时刻纵向伺服电机12工作使双轴机械臂装置向下移动，将荸荠竖直送往去皮室5。

t6至t8时间内，顶针伺服电机611带动荸荠旋转，去皮室电机7带动刀架703水平移动，电动液压缸604驱动顶刀602下移去顶芽，同时荸荠与上侧刀507、下侧刀503接触去侧皮，与底刀505接触去底芽。

t7时刻，传送带4将定位板送回至筛板下方，振动筛电机16开始工作，继续喂入荸荠，同时对荸荠进行收集分级。

t8至t9时间内，荸荠完成去皮，电动液压缸604驱动顶刀602上移，回到初始位置，双轴机械臂装置在纵向伺服电机12和横向伺服电机18作用下移动至集果箱9上方，t9至t10时间电动液压缸604驱动顶刀602向下移动，将荸荠从插针上顶掉，落入集果箱9中，完成集果，之后电动液压缸604驱动顶刀上移，回到初始位置。

t10时刻，荸荠分级定位完成，传送带和双轴机械臂装置运动状态与t2时刻相同。从t2到t10为一个荸荠从分级，到定位，再到去皮，集果的一个完整周期。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也是视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全自动荸荠去皮机，包括机架，其特征在于，在所述机架上装设有分级定位装置、双轴机械臂装置以及去皮装置，其中：

所述分级定位装置包括传送带(4)、定位板(14)、震动分离板(15)以及震动弹簧(202)，所述震动分离板(15)上从远离喂料端一侧开始开设有直径由小到大依次排列的筛孔，所述传送带(4)安装在机架上，所述定位板(14)两侧分别与位于其两侧的两组传送带(4)表面固定；所述震动分离板(15)通过所述震动弹簧(202)悬空于喂入端下方；

所述双轴机械臂装置包括插针板(6)、两根机械臂横轨(11)、机械臂纵轨(22)以及连接杆(13)，两根所述机械臂横轨(11)安装在所述机架上，所述连接杆(13)两端与所述机械臂横轨(11)内丝杆嵌套连接，所述机械臂纵轨(22)垂直安装于所述连接杆(13)中心，所述机械臂纵轨(22)下端安装有插针板(6)；

所述去皮装置包括去皮室(5)，所述去皮室(5)内设置有多个去皮单体，所述去皮单体包括弹簧(502)、上下对置布设的两组侧刀和与之配套的侧刀固定板，所述侧刀和侧刀固定板通过螺母连接，所述弹簧(502)安装在侧刀与侧刀固定板之间且套于螺母上。

2.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，还包括装设在所述机架上的喂入装置，所述喂入装置包括喂入料斗(1)和喂入滚筒(2)，所述喂入滚筒(2)安装于喂入料斗(1)下部且与喂入料斗(1)内腔连通，所述喂入滚筒(2)具有的中心转轴穿过两侧档板，位于中心转轴一侧的皮带轮与变速箱(3)输出端通过第二皮带(20)连接，所述喂入滚筒(2)上设置有均匀排列的滚针。

3.根据权利要求2所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述震动弹簧(202)装设有四根，这四根震动弹簧(202)上端分别固定于所述震动分离板(15)下端四个角上，这四根震动弹簧(202)的下端分别固定于支板(201)的四个孔内，所述震动分离板(15)下方通过凸轮轴装设有偏置盘型凸轮(203)，所述凸轮轴一端穿过挡板，另一端穿过另一侧挡板后连接在变速箱(3)内。

4.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述定位板(14)两侧具有突出的横条，靠近所述传送带(4)外侧设置有立式横板，所述立式横板装设在机架上，且立式横板在朝向所述定位板(14)的这一侧开设有凹槽，所述定位板(14)两侧突出的横条分别对应内嵌于与其同一侧的立式横板凹槽中。

5.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述机械臂纵轨(22)下端装设有伸缩杆(613)，所述伸缩杆(613)顶部设置有环形滑台，所述机械臂纵轨(22)内置的丝杆与所述伸缩杆(613)顶部的环形滑台螺纹连接，所述环形滑台下端与所述伸缩杆(613)连接。

6.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述插针板(6)包括顶针伺服电机(611)、传动锥齿轮(612)、插针装置(601)、轴承座(614)、顶盖(615)、横轴(616)、纵轴(617)以及下顶盖(618)，伸缩杆(613)与轴承座(614)连接，所述轴承座(614)与顶盖(615)连接，所述顶针伺服电机(611)与顶盖(615)连接，所述横轴(616)与纵轴(617)交错排列，且所述横轴(616)、纵轴(617)分别与对应位置两端的滚子轴承过盈配合装配，在所述横轴(616)与纵轴(617)上装设有传动锥齿轮(612)，位于所述横轴(616)端头上的传动锥齿轮(612)与纵轴(617)上装设的传动锥齿轮(612)啮合；所述插针装置(601)通过滚子轴承与下顶盖(618)连接，所述下顶盖(618)与顶盖(615)连接。

7.根据权利要求6所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述插针装置(601)包括顶刀(602)、插针(603)、电动液压缸(604)、顶针锥齿轮(605)、锥齿轮内轴(606)以及顶刀固定套(607)，位于空心的电动液压缸(604)中心的锥齿轮内轴(606)与顶针锥齿轮(605)连接，所述插针(603)连接在锥齿轮内轴(606)上，所述电动液压缸(604)与下顶盖(618)连接，所述顶刀(602)固定于顶刀固定套(607)上，所述顶刀固定套(607)侧面连接在电动液压缸(604)上，所述电动液压缸(604)由其自带的液压缸电机驱动。

8.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述两组侧刀包括下侧刀(503)和上侧刀(507)，所述侧刀固定板包括下侧刀固定板(504)和上侧刀固定板(506)，所述下侧刀(503)和下侧刀固定板(504)通过内六角螺母M3(501)连接，所述上侧刀(507)与上侧刀固定板(506)通过内六角螺母M3(501)连接。

9.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，所述去皮装置还包括连杆装置，所述连杆装置包括凸轮(701)、凸轮连杆(702)、刀架(703)以及导轨(704)，所述刀架(703)包括多个均匀排布的上侧刀连接杆(705)以及用于安装所述上侧刀连接杆(705)的刀架架体；所述凸轮(701)嵌套于去皮室电机(7)的输出轴上，所述凸轮(701)与凸轮连杆(702)连接，所述凸轮连杆(702)与刀架(703)的刀架架体连接，所述刀架(703)的刀架架体置于双侧导轨(704)中，所述双侧导轨(704)通过其具有的支撑板固定于去皮室(5)两端。

10.根据权利要求1所述的全自动荸荠去皮机，其特征在于，还包括装设于机架上的集果装置，所述集果装置包括集果箱(9)和集皮箱(8)，所述集皮箱(8)位于去皮装置下方，并固定于机架底部平台，所述集果箱(9)位于集皮箱(8)左侧，其底部固定于机架底部平台。

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