CN114391658B - 一种基于磨削-挤压协同作用的核桃破壳取仁方法和装置 - Google Patents

一种基于磨削-挤压协同作用的核桃破壳取仁方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磨削‑挤压协同作用的核桃破壳取仁方法和装置。所述装置包括机架、姿态调整输送机构、夹持磨削机构以及揉搓挤压破壳机构,所述姿态调整输送机构包括滚筒、导流板,所述夹持磨削机构包括可变夹持组件和进给磨削组件,且可变夹持组件和进给磨削组件通过多个步进电机的配合实现针对性夹持和磨削,所述揉搓挤压破壳机构包括上、下柔性带、调整轴,通过丝杆步进电机调整其间隙,从而实现针对性揉搓挤压;所述方法包括对不同核桃进行针对性磨削,破坏分心木和壳体的固连,以改变核桃结构特征为切入点,从而提高破壳率和整仁率。

Description

一种基于磨削-挤压协同作用的核桃破壳取仁方法和装置
技术领域
本发明涉及核桃破壳技术领域,具体是一种提高核桃破壳率、整仁率的核桃破壳取仁方法和装置。
背景技术
核桃具有很高的营养价值,又名“胡桃”,“羌桃”。近年来随着国内外核桃市场的快速发展,核桃需求量和产量在持续增加,但随着核桃产量的增加,以原果形式直接销售势必会因贮藏和运输成本高、用途受限而严重影响核桃产业的综合效益。因此,核桃初加工装备技术成为改变以原果形式销售的突破口,而其中的关键在于机械化破壳取仁装备的研制。
目前已有的核桃破壳取仁设备虽实现了机械化,但对于核桃破壳取仁工况而言,其最终目的是代替人工实现核桃的快速破壳,并获得较为完整的核桃果仁。然而,现有破壳取仁设备仍难以同时兼顾高破壳率和高整仁率,因此,在提高破壳率的前提下,实现高整仁率是目前核桃破壳取仁机械乃至坚果破壳机械需要突破的一个瓶颈问题。
发明内容
针对现有核桃破壳取仁机械存在的问题,本发明提供了一种实现高破壳率的同时又实现高整仁率的核桃破壳取仁方法和装置。
一种核桃破壳取仁装置,包括姿态调整输送机构、夹持磨削机构、揉搓挤压机构、机架;姿态调整输送机构包括料斗、导流口、辊子、入料导向板、轴承、传送带齿轮;夹持磨削机构包括进给磨削组件、可变夹持组件;进给磨削组件包括磨削步进电机、支撑杆、联轴器、左旋传动丝杆、右旋传动丝杆、滑块、磨削进给步进电机、砂轮;可变夹持组件包括夹持间隙调整丝杆步进电机、步进电机机架、夹持旋转步进电机、连接座、夹头、滑动轨道、齿条、夹持齿轮、夹头铰链;揉搓挤压机构包括上柔性带、揉搓导向板、步进电机带轮、主动轴带轮、下柔性带、轴承座、调整轴、揉搓步进电机、挤压间隙调整步进电机;姿态调整输送机构、夹持磨削机构、揉搓挤压机构均由步进电机提供动力。
姿态调整输送机构固定在机架上,且所述料斗和导流口连通,导流口下端正对1~10组辊子,且每组辊子两端装有轴承和传送带齿轮,且由调整输送步进电机驱动,核桃由所述料斗滑入1~10组辊子,核桃在辊子上运动时会存在一对力偶,直到核桃纵轴方向与辊子轴线方向平行后消失,且核桃沿入料导向板所规定方向前进,最后进入夹持磨削机构。
可变夹持组件包括夹持间隙调整丝杆步进电机、步进电机机架、夹持旋转步进电机、连接座、夹头、滑动轨道、齿条、夹持齿轮、夹头铰链,且所述滑动轨道内部双侧开有沟槽,所述夹头铰链在沟槽内循环滑动,且所述夹头铰链外侧固定有夹头,且上部滑动轨道上固定的夹头与下部滑动轨道上固定的夹头一一对应,且所述夹头铰链内侧固定有齿条,且所述齿条同夹持齿轮啮合,且所述夹持齿轮与步进电机固连,所述夹持旋转步进电机为夹头铰链提供滑动动力,所述连接座分别与滑动轨道、丝杆相连,通过夹持间隙调整丝杆步进电机调整夹头间距,以夹持不同几何尺寸的核桃。
进给磨削组件包括磨削进给步进电机、支撑杆、联轴器、左旋传动丝杆、右旋传动丝杆、滑块、磨削步进电机、砂轮,且所述磨削进给步进电机通过联轴器连接左旋传动丝杆,左旋传动丝杆通过联轴器连接右旋传动丝杆,且所述左旋传动丝杆、右旋传动丝杆上分别装有滑块,且所述磨削步进电机固定在滑块上,所述砂轮分别固定在双侧磨削步进电机上,且所述砂轮上平面平行,双侧滑块上同时装有两个支撑杆,通过磨削进给步进电机控制砂轮切削平面的距离,以达到改变磨削深度,核桃由可变夹持组件夹持并通过两砂轮的切削面间隙,实现磨削作业。
揉搓挤压机构包括上柔性带、挤压间隙调整丝杆步进电机、揉搓导向板、步进电机带轮、主动轴带轮、下柔性带、轴承座、调整轴,且所述下柔性带与夹头铰链所在平面平行,且所述上柔性带和下柔性带均为弹性带,核桃进入下柔性带后沿揉搓导向板向前运动,随后进入上柔性带和下柔性带的间隙,且所述上柔性带和下柔性带旋转方向相反,且所述上柔性带的中部设有调整轴,调整轴与挤压间隙调整丝杆步进电机相连,通过挤压间隙调整丝杆步进电机调整上柔性带和下柔性带的间隙以适应不同几何尺寸的核桃,且核桃在其中运动时受到剪切力,达到破壳目的。
一种核桃破壳取仁的工作方法,包括:
将核桃送入料斗,使其在滚筒上滚动,两相邻滚筒对核桃产生旋转力矩,迫使其转动,最后以纵向轴线和滚筒轴线平行的姿态进入夹持磨削机构;
通过夹持间隙调整丝杆步进电机控制并夹紧进入可变夹持组件的核桃,通过进给磨削组件的切削面间隙,对核桃头部和尾部进行磨削,最后核桃落入揉搓挤压机构中的下柔性带上;
通过揉搓步进电机控制下柔性带旋转,从而带动核桃进入上柔性带和下柔性带的间隙,实现对核桃的揉搓,最终实现高破壳率和高整仁率。
与现有技术相比,本发明提供了一种可以提高破壳率和整仁率的方法和装置,具备以下有益效果:
1.本发明中,核桃在进入姿态调整输送机构后,两相邻滚筒对核桃产生旋转力矩,迫使其转动,直到核桃纵向轴线同滚筒轴线平行后,力矩消失,实现核桃姿态的初步调整,保证了核桃纵向轴线与滚筒轴线平行,为后续破壳取仁奠定基础。
2.本发明中,根据分级后的尺寸要求调整夹持间距和磨削深度,进入可变夹持组件的核桃,将被滑动轨道上对应夹头夹紧,依次通过砂轮切削平面的间隙,同时对核桃尾部和头部进行磨削,以达到破坏分心木结构的目的。
3.本发明中,根据分级后的尺寸要求调整上下柔性带的间隙,当核桃落进入揉搓挤压破壳机构后,会依照揉搓导向板所限定的方向前进,且上下柔性带的运动方向相反,通过柔性带的间隙对核桃进行揉搓挤压,最大程度保证了核桃果仁的完整性。
附图说明
图1为核桃破壳取仁装置示意图;
图2为夹持磨削机构示意图;
图3为进给磨削组件示意图;
图4为可变夹持组件示意图;
图中:姿态调整输送机构(1)、夹持磨削机构(2)、揉搓挤压破壳机构(3)、机架(4);姿态调整输送机构(1)包括料斗(101)、导流口(102)、滚筒(103)、入料导向板(104)、轴承(105)、传送带齿轮(106)、调整输送步进电机(107);夹持磨削机构(2)包括进给磨削组件(201)、可变夹持组件(202);进给磨削组件(201)包括磨削进给步进电机(2011)、支撑杆(2012)、联轴器(2013)、正牙传动丝杆(2014)、反牙传动丝杆(2015)、滑块(2016)、磨削步进电机(2017)、砂轮(2018);可变夹持组件(202)包括夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)、步进电机机架(2022)、夹持旋转步进电机(2023)、连接座(2024)、夹头(2025)、滑动轨道(2026)、齿条(2027)、夹持齿轮(2028)、夹头铰链(2029);揉搓挤压机构(3)包括上柔性带(3001)、挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)、揉搓导向板(3003)、主动轴带轮(3004)、主动轴(3005)、下柔性带(3006)、步进电机带轮(3007)、揉搓步进电机(3008)、调整轴(3009)、轴承座(3010)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施进行详细说明。
如图1~4所示,一种基于磨削-挤压协同作用的核桃破壳取仁方法和装置,包括姿态调整输送机构(1)、夹持磨削机构(2)、揉搓挤压破壳机构(3)、机架(4);姿态调整输送机构(1)包括料斗(101)、导流口(102)、滚筒(103)、入料导向板(104)、轴承(105)、传送带齿轮(106)、调整输送步进电机(107);夹持磨削机构(2)包括进给磨削组件(201)、可变夹持组件(202);进给磨削组件(201)包括磨削进给步进电机(2011)、支撑杆(2012)、联轴器(2013)、正牙传动丝杆(2014)、反牙传动丝杆(2015)、滑块(2016)、磨削步进电机(2017)、砂轮(2018);可变夹持组件(202)包括夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)、步进电机机架(2022)、夹持旋转步进电机(2023)、连接座(2024)、夹头(2025)、滑动轨道(2026)、齿条(2027)、夹持齿轮(2028)、夹头铰链(2029);揉搓挤压机构(3)包括上柔性带(3001)、挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)、揉搓导向板(3003)、主动轴带轮(3004)、主动轴(3005)、下柔性带(3006)、步进电机带轮(3007)、揉搓步进电机(3008)、调整轴(3009)、轴承座(3010)
一种核桃破壳取仁装置在进行工作前需根据当前核桃品种、分级后的核桃大小,通过控制系统调整各机构间的配合距离,包括调整滑动轨道(2026)夹持间距、砂轮(2018)切削面间隙、上柔性带(3001)和下柔性带(3006)的揉搓间隙。
分级后的核桃在进入料斗(101)后,由导流口(102)滑入1-10组滚筒(103),两相邻滚筒(103)对核桃产生作用力,迫使其转动,直到核桃纵向轴线同滚筒(103)轴线平行后,力偶消失,即此刻核桃以轴或缝同滚筒(103)接触,并按照导流槽(104)的方向继续滚动前进,最后滑入夹持磨削机构(2)。
核桃滑入可变夹持组件(202)的下夹头(2025)上,上、下夹头(2025)夹紧核桃,夹头铰链(2029)沿滑动轨道(2026)上的沟槽运动,通过进给磨削组件(201)的砂轮(2018)的切削面间隙,完成磨削作业,夹头铰链(2029)继续运动,使核桃落入揉搓挤压机构(3)。
核桃落入揉搓挤压机构(3)中的下柔性带(3006)上,按揉搓导向板(3003)规定的路线运动,通过上柔性带(3001)和下柔性带(3006)的间隙,且上柔性带(3001)和下柔性带运动方向相反,对核桃进行揉搓破壳。
以上所述内容,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于磨削-挤压协同作用的核桃破壳取仁装置,其特征在于装置包括姿态调整输送机构(1)、夹持磨削机构(2)、揉搓挤压破壳机构(3)、机架(4);且所述姿态调整输送机构(1)、夹持磨削机构(2)、揉搓挤压破壳机构(3)、机架(4)按顺序依次水平放置;所述姿态调整输送机构(1)包括料斗(101)、导流口(102)、辊筒(103)、入料导向板(104)、轴承(105)、传送带齿轮(106)、调整输送步进电机(107);所述夹持磨削机构(2)包括进给磨削组件(201)、可变夹持组件(202);所述进给磨削组件(201)包括磨削进给步进电机(2011)、支撑杆(2012)、联轴器(2013)、正牙传动丝杆(2014)、反牙传动丝杆(2015)、滑块(2016)、磨削步进电机(2017)、砂轮(2018);所述可变夹持组件(202)包括夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)、步进电机机架(2022)、夹持旋转步进电机(2023)、连接座(2024)、夹头(2025)、滑动轨道(2026)、齿条(2027)、夹持齿轮(2028)、夹头铰链(2029);所述揉搓挤压破壳机构(3)包括上柔性带(3001)、挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)、揉搓导向板(3003)、主动轴带轮(3004)、主动轴(3005)、下柔性带(3006)、步进电机带轮(3007)、揉搓步进电机(3008)、调整轴(3009)、轴承座(3010);所述姿态调整输送机构(1)、夹持磨削机构(2)、揉搓挤压破壳机构(3)均由步进电机提供动力。
2.根据权利要求1所述的核桃破壳取仁装置,其特征在于所述的姿态调整输送机构(1)固定在机架(4)上,且所述料斗(101)和导流口(102)连通,导流口(102)下端正对10组辊筒(103),且每组辊筒(103)两端装有轴承(105)和传送带齿轮(106),核桃由所述料斗(101)滑入10组辊筒(103),核桃在辊筒(103)上滚动时,相邻辊筒(103)对核桃产生旋转力矩,迫使其转动,直到核桃纵轴方向与辊筒(103)轴线方向平行后消失,此后,核桃会以此姿态沿入料导向板(104)所限定方向前进,最后进入夹持磨削机构(2)。
3.根据权利要求1所述的核桃破壳取仁装置,其特征在于所述可变夹持组件(202)包括两组镜像布置的夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)、步进电机机架(2022)、夹持旋转步进电机(2023)、连接座(2024)、夹头(2025)、滑动轨道(2026)、齿条(2027)、夹持齿轮(2028)、夹头铰链(2029),且所述滑动轨道(2026)内部双侧开有沟槽,所述夹头铰链(2029)在沟槽内循环滑动,且所述夹头铰链(2029)外侧固定有夹头(2025),且镜像布置的两组滑动轨道(2026)上固定的夹头(2025)一一对应,且所述夹头铰链(2029)内侧固定有齿条(2027),且所述齿条同夹持齿轮(2028)啮合,且所述夹持齿轮(2028)固定在夹持旋转步进电机(2023)上,所述夹持旋转步进电机(2023)为夹头铰链(2029)提供滑动动力,所述连接座(2024)分别与滑动轨道(2026)、夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)相连,通过夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)调整两组完全相同的夹头(2025)间距,以夹持不同几何尺寸的核桃。
4.根据权利要求1所述的核桃破壳取仁装置,其特征在于所述进给磨削组件(201)包括磨削进给步进电机(2011)、支撑杆(2012)、联轴器(2013)、正牙传动丝杆(2014)、反牙传动丝杆(2015)、滑块(2016)、磨削步进电机(2017)、砂轮(2018),且所述磨削进给步进电机(2011)通过联轴器(2013)连接正牙传动丝杆(2014),正牙传动丝杆(2014)通过联轴器(2013)连接反牙传动丝杆(2015),且所述正牙传动丝杆(2014)、反牙传动丝杆(2015)上分别装有滑块(2016),且所述磨削步进电机(2017)固定在滑块(2016)上,所述砂轮(2018)分别固定在双侧磨削步进电机(2017)上,且所述砂轮(2018)上平面平行,双侧滑块(2016)上同时装有两个支撑杆(2012),通过磨削进给步进电机(2011)控制砂轮(2018)切削平面的距离,以达到改变磨削深度的目的,核桃由可变夹持组件(202)固定,通过两砂轮(2018)的切削面间隙,实现磨削作业。
5.根据权利要求1所述的核桃破壳取仁装置,其特征在于所述揉搓挤压破壳机构(3)包括上柔性带(3001)、挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)、揉搓导向板(3003)、主动轴带轮(3004)、主动轴(3005)、下柔性带(3006)、步进电机带轮(3007)、揉搓步进电机(3008)、调整轴(3009)、轴承座(3010),且所述下柔性带(3006)与夹头铰链(2029)所在平面平行,且上柔性带(3001)和下柔性带(3006)均为弹性带,核桃进入下柔性带(3006)后沿揉搓导向板(3003)向前运动,随后进入上柔性带(3001)和下柔性带(3006)的间隙,且所述上柔性带(3001)和下柔性带(3006)旋转方向相反,所述上柔性带(3001)的中部设有调整轴(3009),调整轴(3009)与挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)相连,通过挤压间隙调整丝杆步进电机(3002)调整上柔性带(3001)和下柔性带(3006)的间隙以适应不同几何尺寸的核桃,上柔性带(3001)、下柔性带对核桃进行揉搓挤压,达到破壳目的。
6.根据权利要求1所述的核桃破壳取仁装置,其特征在于核桃破壳取仁方法包括:将核桃送入料斗(101),使其在辊筒(103)上滚动,两相邻辊筒对核桃产生旋转力矩,迫使其转动,最后以纵向轴线和辊筒(103)轴线平行的姿态进入夹持磨削机构(2);通过夹持间隙调整丝杆步进电机(2021)控制并夹紧进入可变夹持组件(202)的核桃,通过进给磨削组件(201)的切削面间隙,对核桃头部和尾部进行磨削,最后核桃落入揉搓挤压破壳机构(3)的下柔性带(3006)上;通过揉搓步进电机(3008)控制下柔性带(3006)旋转,从而带动核桃进入上柔性带(3001)和下柔性带(3006)的间隙,实现对核桃的揉搓破壳。
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