CN117999133A - 果实分拣设备 - Google Patents

Abstract

果实分拣设备包括：互相连接的托架，其形成在传送环路中被驱动的传送机，每个托架具有附接到所述托架以围绕枢转轴线枢转的果实运送器，每个运送器支撑两对纵向间隔的能轴向旋转的辊，所述辊将果实支撑在所述运送器上方；以及驱动装置，用以使所述辊轴向旋转。

Description

果实分拣设备

技术领域

本发明涉及果实(fruit)分拣设备，并且具体地涉及一种运送果实以进行分拣的传送机系统。

背景技术

果实分拣设备在传送机系统上运送果实，由此果实被旋转经过摄影区，在称重区处被称重，并且然后根据如通过在摄影区处拍摄的图像和在称重区处记录的重量确定的果实的特性，被排出到适当地定位的箱内。

果实分拣设备还用在自动包装站中，在该包装站中，果实以特定的方式被定向，以确保期望的特性(例如，粉红色(blush))对潜在客户可见。还存在确保果实的梗(stalk)被对齐以进行更好呈现的趋势。

此种设备通常利用一系列托架(carriage)，所述托架被夹紧到由链齿轮驱动的链上。托架运送支撑果实的杯状物。一系列旋转辊被布置成使离开杯状物的果实旋转通过摄影区。然后，果实由杯状物运送到称重区之上，在该称重区中，监测每个果实的重量。杯状物通常被设计成向外枢转，以使果实在由计算机确定的沿传送机的适当的位置处被排出，该计算机存储来自摄影区和称重区的数据。此种设备是非常复杂的，并且因此是昂贵的。设备的部件的操作的时序(timing)是关键的，并且因此对于熟练的个人来说，设置该设备是漫长的操作。

一些果实，尤其是梨，难以以它们可以被轴向旋转经过摄影机的方式在杯状物中对齐。梨也具有相对坚硬的梗，所述梗可能卡在传送机中，从而导致灾难性的堵塞。

在自动包装站中，通常要求果实相对于梗的方向和果实的呈现方向均匀地对齐。

正是这些问题带来本发明。

发明内容

根据本发明的一方面，果实分拣设备包括：互相连接的托架，其形成在传送环路中被驱动的传送机，每个托架具有附接到所述托架以围绕枢转轴线枢转的果实运送器(carrier)，每个运送器支撑两对纵向间隔的能轴向旋转的辊，所述辊将果实支撑在所述运送器上方；以及驱动装置，用以使所述辊轴向旋转。

在另一方面，本发明还提供了果实分拣设备，所述果实分拣设备包括：互相连接的托架，其形成在传送环路中被驱动的传送机，每个托架具有附接到所述托架以围绕纵向于所述传送机的枢转轴线枢转的果实运送器，每个运送器支撑包括能轴向旋转的辊的辊组件，所述辊将果实支撑在运送器上方；以及驱动装置，用以使所述辊以不同的速度和/或不同的旋转方向轴向旋转，从而允许果实的重新定向。

如本文所使用的术语“果实”包括部分球形的果实和蔬菜，例如柑橘属果实、苹果、马铃薯、番茄和类似形状的物品。术语“果实”还包括不太球形的对象，诸如，梨、辣椒和类似形状的果实或蔬菜。

驱动装置可以是驱动构件，所述驱动构件具有摩擦表面，所述摩擦表面接合辊的下侧，以在传送机横跨所述表面移动时将旋转赋予所述辊。摩擦表面可以是静止表面或从动表面，诸如，带或链。在优选实施方案中，每个托架具有两对纵向间隔的辊，每个辊相对于运送器自由轴向旋转。

优选地，驱动装置包括两对纵向间隔的带。第一对带在传送机的开始处接合辊的下侧，以导致运送器的每个侧的辊的旋转，并且第二对带被定位在第一对带的下游，以接合每个运送器上的辊，以导致辊在高架摄像机下方的旋转。

优选地，每个托架包括中心链节(link)，所述中心链节具有枢转地固定到所述链节的每个侧的侧向延伸的臂，每个臂枢转地支撑一个运送器。

附图说明

现在将参考附图仅以实施例的方式描述本发明的实施方案，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方案的果实分拣传送机的等距视图，

图2是传送机的平面视图，

图3是传送机的侧立视图，

图4是传送机的端立视图，

图5是运送器和托架组件的部件的分解等距视图，

图6是运送器和托架组件的平面视图，

图7是组件的侧视图，

图8是组件的端视图，

图9是沿图6的线AA的剖视图，

图10是传送机的装载区的等距视图，

图11是装载区的侧视图，

图12是装载区的端视图，

图13是在称重区处传送机的侧视图，

图14是在称重区处传送机的端视图，

图15是沿图13的线AA的剖视图，

图16是图15中的细节B的放大视图，

图17是在倾斜配置中运送器组件的剖视图，

图18是在倾斜配置中运送器组件的端视图，

图19是在装载区处传送机的部分的立体视图，例示了高架旋转刷，

图20是图19中所示出的部分的端视图，

图21是图19中所示出的部分的侧立面视图，

图22是装载区的立体视图，例示了螺线管链的使用，

图23是装载区的侧立面视图，以及

图24是装载区的端立面视图。

具体实施方式

附图中所例示的果实分拣设备包括图1至图4中所示出的传送机10，该传送机由一系列互相连接的托架50形成，所述托架形成由梁11和12支撑的闭合环路。该闭合环路被竖向定向，使得托架的果实支撑部分被定位在传送机的返回部分的上方。托架是枢转地互相连接的塑料模制件，并且由远端处的驱动链齿轮13和进给端处的惰轮链齿轮14驱动，以形成移动传送机10。托架50限定两个平行的果实路线。虽然所描述的实施方案描述了两个平行的果实路线，但是托架可以简单地被配置为限定将沿传送机移动的一个果实路线，无论该托架路线是定位到传送机的一侧，还是定位在传送机的中心。果实F沿进给端处的斜槽15被馈送到装载区16，然后传递到摄影区17和称重区18，最后到达排出区19，在该排出区中，果实被排出到收集斜槽20内。

如图5中所示出的，每个托架50包括一个中心链节51，该中心链节相对于传送机10的传送方向(纵向)在中心链节51的每个侧向侧枢转地支撑臂52。每个臂52具有基座框架69，该基座框架支撑运送器和辊组件70。链节51具有弯曲顶部63，该顶部由从基座框架54延伸的腹板53支撑，该腹板由传送机10的梁11支撑。框架54的每个侧具有向外突出的凸缘55、56，所述凸缘具有轴向对齐的孔(aperture)57，所述孔将枢轴销62定位在臂52的基座框架69上。弯曲裙部58延伸穿过臂52的内侧。枢轴销62允许臂相对于链节51枢转通过大约90度，或根据需要在排出区处将果实从托架上倾卸下来。

运送器在与传送机方向纵向对齐的枢转轴线处附接到托架。可预见地，可以存在运送器和托架附件的如下设计，其中枢转轴线不是纵向于传送机，而是可以垂直于传送机，或甚至与传送机成角度。这样的设计仍然将实现运送器相对于托架枢转的相同结果，以从传送机倾倒果实。例如，运送器可以被附接成在支撑杆上枢转，该支撑杆在垂直于传送机的行进方向的方向上从中心链节向外突出。通过此设计，运送器将垂直于传送机枢转，以从传送机倾倒果实。

臂的平面基座69具有侧向突出的支脚60、61。基座69支撑运送器和辊组件70，其中一个边缘59枢转地固定到支脚60、61。这允许运送器和辊组件70提升离开臂52一短距离。

运送器和辊组件70包括框架71，该框架支撑四个纵向并且横向间隔的截头圆锥形辊72至75。辊72至75自由轴向旋转，并且是截头圆锥形的，其中它们的周边79朝向框架71的中心逐渐变窄。辊穿过运送器的底部表面突出。框架71具有弯曲上表面76，该上表面略微在辊72至75的高度下方，该弯曲表面76限定凹陷85，单份果实可以陷入到该凹陷内。辊72至75的移动被用来旋转和重新定向果实。

如图7和图8中所示出的，链节51的弯曲顶部63在运送器70的框架71的弯曲表面76上方，使得果实在重力作用下陷入到由运送器框架71限定的凹陷85内。此外，凹陷85保持单份果实，并且弯曲表面76确保果实不会位于相邻的运送器之间。

基座框架71的外凸缘77经由边缘59枢转地固定到臂52的支脚60、61。运送器和辊组件70搁置在臂52上，该臂由链节51以悬臂方式支撑。弹簧加载的锁扣(catch)80被用来将运送器70保持在图6至图9中所示出的水平位置中。当锁扣80被释放时，运送器70的重量使运送器70和臂52向下枢转通过大约90度，如图17和图18中所示出的。

如图17中所示出的，锁扣80经由枢轴销81装配到链节51，并且与臂的延伸部82接合，以在装载、检查、称重期间将臂以及运送器和辊组件保持在水平位置中，并且然后在排出时在需要时释放臂。锁扣80的致动是经由安装在梁11上的螺线管臂86。锁扣80经由小弹簧84被约束在闩锁位置中。

如图10中所示出的，托架50经由销64穿过在链节51的每个端处的对齐的孔洞(hole)65枢轴地互相连接，以形成连续的传送机10。每个运送器框架71的弯曲上表面76和链节51的顶部63被成形为限定平滑的几乎不间断的表面，所述表面合并入凹陷85，果实F位于凹陷85中并搁置在辊周边79上。该几乎不间断的表面确保梗几乎没有机会卡在元件部分(componentry)中。当运送器70如图17中所示出的那样倾斜时，臂52的尾部弯曲裙部58被成形为限定抵靠链节51的顶部63的弯曲表面，从而再次减小梗卡在元件部分中的可能性。

传送机的操作

如图1中所示出的，传送机10从与摄影区17合并的装载区16开始、到称重区18、并且最终到排出区19，在该排出区中，果实被卸货以用于收集在适当的箱内。

装载区

装载区16的细节被示出在图10至图12中。连续摩擦带90、91跨越托架的一个部段，并且被定位在中心链节51每个侧的运送器和辊组件70中的托架辊72、73和74、75的外缘下面。电驱动链齿轮98、99驱动带90、91，并且带速度被控制以改变带的速度并且如果需要的话改变带的旋转方向，因此改变相对的辊72、73和74、75的速度和旋转方向。速度和方向可变性被选择以使果实单个化并且旋转到期望的定向，在梨的情况下，该期望的定向是以它们的纵向轴线横向于传送方向。因此，成对的辊72、73和74、75可以由带90、91的驱动装置独立地驱动，以便以不同的速度和/或在相反的旋转方向上旋转，以使果实围绕运送器和辊组件70上的竖向轴线旋转到准备好拍摄和/或包装的期望的位置。

传送机10的一个特定特征是辊72-75在运送器框架71的左手侧和右手侧是分开的(当从例如图6中所示出的方向查看时)。这允许在运送器和辊组件70下方使用两个辊旋转带90、91，这赋予通过改变两个带之间的速度差异来使果实围绕竖向轴线旋转的附加能力。

摄影区

一旦果实由第一组带90、91单个化并且定向，第二组从动带94、95就使果实在摄影区17中的摄影机96下面旋转。第二组带94、95被定位在辊72、73和74、75下面，以由于带94、95与传送机10之间的速度差异而导致辊的旋转。该差异是可调整的，以确保对果实的全面拍摄。每个辊72至75以软橡胶包覆模制，以增加带和辊之间的摩擦并且保护果实免受挫伤。

称重区

一旦果实经过摄影区17，辊72至75就被传送离开带94、95以变为静止。然后果实移动到图13至图16中详细示出的称重区18。如较早所描述的，每个运送器和辊组件70枢转地固定到臂52的外边缘，并且臂52的内边缘枢转地固定到链节51，以允许当传送机在图13中所示出的小斜坡104之上移动时，臂52以及运送器和辊组件70相对于链节51略微提升。运送器框架71具有两个向下延伸的侧向间隔的支脚100、101，所述支脚在上方依靠到在传送机10下面的负荷传感器102上。两个支脚100、101在组件沿斜坡104向上、在附接到负荷传感器102的称重板105之上行进时使组件在一个轴线上保持水平。然后，组件沿后面的斜坡106下降。链节51和臂52之间的平行枢轴，以及臂52和运送器70在相反的轴线上水平地约束运送器和辊组件70，从而允许用于称重的自由竖向行进。枢轴被专门设计为使竖向行进摩擦最小化。竖向行进在臂52上的延伸部82与释放锁扣80以及运送器的内边缘之间创建间隙，在该内边缘处运送器搁置在臂上(参见图16)。这提供准确的称重结果。

排出区

一旦果实F已经经过称重区18，它们就到达排出区19，以用于根据尺寸、重量以及诸如颜色、形状和瑕疵的其它特性排出。计算机(未示出)监测这些变量，并且将信号发送到在每个侧定位在传送机10下面的螺线管87，如图17和图18中所示出的。螺线管具有臂86，所述臂接合和释放锁扣80，以使运送器和辊组件70以及臂52在重力作用下通过大约90度下落到图17和图18中所示出的倾斜位置，因此使果实排出到斜槽20内以被转移到适当的存储箱(未示出)内。

在图19至图21中所示出的实施方案中，圆柱形软刷130被定位在装载区16中的托架50之上。软刷130具有平行于传送机10的运行方向的其纵向轴线。如例示了作为果实F的梨的图20中所示出的，软刷130被驱动以围绕其轴线快速旋转，使得软刷毛131垂直于传送机的方向移动。如果运送器70下方的两个辊带90、91以相同的速度并且比传送机10略微更快地行进，则这将使运送器70中的辊72-75旋转，从而使果实(梨)在被示出为F₁的位置(从左起)——即，以尾部的梗平行于传送机平放，到被示出为F₂的直立位置。当果实站立时，果实的上半部和梗与旋转的刷130的软刷毛131接触。刷的力向一侧地推动果实的顶部，从而使果实呈现期望的位置F₃，即，以果实的纵向轴线大致水平并且垂直于传送机行进方向平放。这是果实旋转经过摄影区中的摄影机的理想位置。

在图22至图24中所示出的另一个实施方案中，在装载区16处向传送机10添加螺线管链140。螺线管链140被用来在果实在期望的位置中时将运送器70和辊72-75提升离开驱动带90、91，以停止辊72-75的旋转，并且预防果实F的进一步移动。该链的每个链节141包含远程供电的螺线管，该螺线管具有柱塞(plunger)143，该柱塞可竖向移位以接合运送器70上的支脚100、101，以将其略微提升，因此辊移动离开带90、91并且停止旋转。

螺线管链140由链齿轮(未示出)驱动，以便以与主传送机10相同的速度在导引件(也未示出)上运行，使得螺线管在每个运送器70的下侧的两个支脚100、101的正下方对齐。摄像机145查看果实并且将信号发送到计算机，该计算机确定果实何时在优选的最佳位置中。然后，计算机启动螺线管以推动运送器70离开带90、91，从而停止辊72-75和果实的旋转。在图22和图23的右手侧示出了此停止的配置。当运送器移动离开带90、91时，所有辊停止旋转。

辊永久地装配到运送器70，并且对于所有操作实际上成为用于果实的触点。这与现有的设计形成对比，在现有的设计中，存在运送器和辊的持续啮合和移动分离。此运送器和辊设计大大简化了传送机部分的设计以及设备的其余部分的复杂性。

一旦果实被安置在四个辊上，所述辊有效地结合单独的辊和运送器的功能。换句话说，运送器和辊组件首先出于旋转果实以进行单个化和以进行视觉检查的目的起辊的作用，并且其次出于称重、转移到出口和排出果实的目的起运送器的作用。

所描述的果实分拣设备不损害果实密度——以每米传送机长度的果实项的数目为单位。事实上，它与已知的果实传送机的果实密度相当。

运送器除了支撑四个辊之外，还通过其形状的设计用于在重力作用下将果实引导到在四个辊上方的空间中，而不是引导到此组四个辊与相邻的运送器中的接下来的四个辊之间的空间中，并且帮助防止果实双重收集。

辊在运送器表面上方充分突出，使得它们将果实悬挂在运送器表面上方。这有助于易于果实既围绕水平轴线又围绕竖向轴线的旋转。

辊永久地装配到运送器，而不是其它现有的设计，在其它现有的设计中，辊与运送器持续啮合并且然后再次移动分开。这意味着，辊和运送器表面之间的间距可以做得非常小，这防止梗和异物可能被卡住的间隙。这将导致机器的更少损坏和崩溃。

关于本文所呈现的实施方案，已经描述了两对间隔开的辊，即，四个辊。然而，出于支撑较大的果实(诸如，甜瓜)的目的，不止两对辊可以可预见地被包含到果实分拣设备中。附加的一个、两个或更多个辊或成对的辊可预见地被用于为围绕不同地对齐的轴线的果实旋转提供替代的对齐选项，或用于适应不同地成形或设定尺寸的果实，诸如，细长的水果和蔬菜。

与非常弯曲并且有机的形状结合，运送器和辊组件不提供果梗可能卡住的表面或边缘。这在分拣具有硬挺的梗的果实(例如，梨和辣椒)时特别有利。

将辊包含到运送器中意味着，运送器在平面视图中已经变成大的近似方形的形状，这意味着，可以将用于臂到链节和臂到运送器二者的枢轴放置在靠近四个拐角处，从而使枢轴和销之间的长度最大化。这帮助使枢轴中的摩擦效应最小化，并且使称重准确度最佳化。

应理解，如果本文提到了任何现有技术出版物，这样的提到不构成承认在澳大利亚或任何其他国家该出版物形成本领域公知常识的一部分。

在所附权利要求中以及在本发明的前述描述中，除非由于明确的语言或必要的暗示而在上下文中另有要求，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变体是以包含的意义使用的，即，指定所陈述的特征的存在，但是不排除在本发明的多个实施方案中存在或添加另一些特征。

应理解，前面的描述仅涉及本发明的优选实施方案，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行变化和修改，本发明的范围将由所附权利要求确定。

Claims (20)

1.一种果实分拣设备，包括：互相连接的托架，其形成在传送环路中被驱动的传送机，每个托架具有附接到所述托架以围绕枢转轴线枢转的果实运送器，每个运送器支撑两对纵向间隔的能够轴向旋转的辊，所述辊将果实支撑在所述运送器上方；以及驱动装置，用以使所述辊轴向旋转。

2.一种果实分拣设备，包括：互相连接的托架，其形成在传送环路中被驱动的传送机，每个托架具有附接到所述托架以围绕纵向于所述传送机的枢转轴线枢转的果实运送器，每个运送器支撑包括能够轴向旋转的辊的辊组件，所述辊将果实支撑在运送器上方；以及驱动装置，用以使所述辊以不同的速度和/或不同的旋转方向轴向旋转，从而允许果实的重新定向。

3.根据权利要求1或2所述的果实分拣设备，其中，所述驱动装置包括驱动构件，所述驱动构件具有摩擦表面，所述摩擦表面与所述辊的下侧接合，以在所述传送机横跨所述表面移动时将旋转赋予所述辊。

4.根据权利要求3所述的果实分拣设备，其中，所述摩擦表面是静止表面或从动表面，并且可选地是带或链。

5.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，每个辊相对于所述运送器自由独立地轴向旋转。

6.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，所述驱动装置包括带，所述带在所述传送机的装载区处接合至少一个辊的或至少一对辊的下侧，以导致所述辊的旋转，并且可选地，所述驱动装置包括多个带，以导致所述运送器的不同侧的多个辊的独立旋转。

7.根据权利要求6所述的果实分拣传送机，其中，第二对带被定位在第一对带的下游，以接合每个运送器上的辊，从而导致所述辊在所述传送机的摄影区处的高架摄像机下面旋转。

8.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，每个托架包括中心链节，所述中心链节具有枢转地固定到所述链节的每个侧的侧向延伸的臂，每个臂枢转地支撑一个运送器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，所述托架限定一系列纵向间隔的凹陷，每个凹陷定位单份果实。

10.根据权利要求9所述的果实分拣设备，其中，每个运送器具有碟形上表面，所述辊的外周在所述上表面上方延伸。

11.根据权利要求10所述的果实分拣设备，当从属于权利要求8时，其中，每个链节作为与所述运送器的所述碟形上表面平滑地合并的弯曲顶部。

12.根据权利要求8所述的果实分拣设备，其中，所述臂相对于所述链节向下枢转，所述臂支撑具有弯曲上表面的裙部，所述裙部填充所述运送器的上表面与所述链节之间的间隙。

13.根据权利要求12所述的果实分拣设备，其中，当所述臂和运送器在上部果实运送位置中时，所述裙部在所述链节的顶部下面延伸。

14.根据权利要求8所述的果实分拣设备，其中，所述臂被安装到所述链节，以围绕纵向轴线枢转，并且所述运送器被安装到所述臂的外边缘，以围绕所述纵向轴线枢转。

15.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，每个辊被安装到所述运送器，其中所述辊的上周边和下周边分别在所述运送器的上表面上方和所述运送器的下表面下方延伸。

16.根据前述权利要求中任一项所述的果实分拣设备，其中，每个辊是截头圆锥形的，其周边朝向所述运送器的中心向下逐渐变窄。

17.根据权利要求6所述的果实分拣设备，其中，在所述装载区处在所述托架上方定位软旋转刷；并且可选地，所述刷是圆柱形的并且围绕纵向于所述传送机的轴线旋转。

18.根据权利要求6所述的果实分拣设备，其中，提升机构定位在所述装载区中在所述运送器的下方，以将所述运送器提升离开所述驱动构件并且停止所述辊的旋转。

19.根据权利要求18所述的果实分拣设备，其中，所述提升机构是包含螺线管的链，所述链适于以与所述传送机相同的速度被驱动，使得每个螺线管接合一个运送器以提升所述运送器。

20.一种用于托架的果实运送器，其中，互相连接的托架形成用于果实分拣的传送机，所述果实运送器具有限定适于定位一份果实的上部凹陷的框架，所述框架支撑四个能够轴向旋转的截头圆锥形辊，每个辊具有在所述凹陷上方延伸以支撑定位在所述凹陷中的所述一份果实。