CN212263915U - 一种模块化水果智能分级装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模块化水果智能分级装置，包括：分级单元、收集机构、步进传输机构、传动机构和控制单元；分级单元包括若干分级机构，分级机构包括机架、活动门板、支架、滚子、凸轮和轴；机架包括顶板、侧板和底板，活动门板的一端与顶板的一端铰接，另一端与下一顶板可拆卸连接，滚子与活动门板连接，滚子与凸轮相配合，随着凸轮的转动，活动门板能够从水平位置向下摆动并又恢复至水平位置，收集机构位于机架的下方；传动机构用于控制所有轴匀速转动；控制单元用于控制水果输送到相对应的分级机构时，控制对应的活动门板转动，使得水果落入收集机构内，本实用新型能够对已经确定等级的水果进行快速分级收集，且无损伤。

Description

一种模块化水果智能分级装置

技术领域

本实用新型涉及农产品筛选分级技术领域，尤其涉及一种模块化水果智能分级装置。

背景技术

我国果园总面积和总产量一直稳居世界第一，同时，果品的质量和产业化水平也在不断发展和提高，但是我国采摘后水果的商品化处理率只占水果总产量的10％左右，绝大多数水果没有经过任何产后处理直接上市，即使有的有采摘后分级加工处理，但大多为人工处理，耗时耗力且分级标准不统一。因此，在高通量检测、农产品产地商品化处理的大趋势下，设计一种与前端检测相匹配的高效分级装置及方法显得尤为重要。

目前国内外自动检测后端分级普遍使用两侧推拨式的果杯分级方法，其优势在于检测和分级一体化处理，但该结构在分级时要求左右两侧均需要一定的空间，不利于多通道检测线的设计，输送线长，结构复杂，难于扩展与调整，特别是无法适用于农产品现场分级处理的车载式检测分级装置。另外，大部分现有分级装置结构、布局比较固定化，不能根据实际分选要求进行改动，只适合分选某种特定的水果，整个装置的功能单一，通用性程度不高。根据现代农业的要求，水果将逐步实现产地分级，以便快速分类处理，因此迫切需要小巧、易拆卸、易维护、通用性强的车载式或便于移动的分级机械，以实现田间分级。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种模块化水果智能分级装置，能够对已经确定等级的水果进行快速分级收集，且无损伤。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种模块化水果智能分级装置，包括：分级单元、收集机构、步进传输机构、传动机构和控制单元；

所述分级单元包括若干分级机构，若干所述分级机构沿着水果传送方向依次设置，所述分级机构包括机架、活动门板、支架、滚子、凸轮和轴；所述机架包括顶板、侧板和底板，所述活动门板的一端与所述顶板的一端铰接，使得所述活动门板能够转动，所述活动门板的另一端与下一所述分级机构的所述顶板的另一端可拆卸连接，所述滚子通过所述支架与所述活动门板连接，所述凸轮安装于所述轴上，所述轴的一端可转动地安装于机架上，所述滚子与所述凸轮相配合，随着所述凸轮的转动，所述活动门板能够从水平位置向下摆动并又恢复至水平位置，所述步进传输机构用于使待分级的水果在所述分级机构上运动；

所述机架的底板镂空，所述收集机构位于所述机架的下方，用于收集从所述活动门板上落入至所述机架内的水果；

所述传动机构与所有所述轴连接，用于控制所有所述轴匀速转动；

每个所述分级机构分别对应一个水果等级，所述分级机构、所述步进传输机构以及所述传动机构均与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制水果输送到相对应的分级机构时，控制对应的活动门板转动，使得水果落入所述收集机构内。

优选的，所述分级机构还包括Z型镀锌板和电磁铁，所述Z型镀锌板的一端与所述活动门板的另一端连接，所述电磁铁安装于所述顶板的下表面，每个所述分级机构中的所述Z型镀锌板与下一所述分级机构中的所述电磁铁相吸引，所述控制单元与所述电磁铁连接，用于控制所述电磁铁的通断电，若所述电磁铁断电，则吸附对应的所述Z型镀锌板，若所述电磁铁通电，则磁力消失。

优选的，所述传动机构包括链、链轮、电机、电机支架以及主动轴，每个所述轴的另一端均安装有链轮，所述电机与所述主动轴连接，所述主动轴上安装有链轮，所述链与所有所述链轮配合，用于带动所述链轮转动。

优选的，所述收集机构包括若干水果收集框，所述水果收集框与所述水果分级机构一一对应，并位于所述机架的下方，所述水果收集框包括柔性挡板和壳体，所述壳体顶部敞口，所述柔性挡板竖直安装于所述壳体顶部开口靠近下一所述分级机构的一侧。

优选的，所述柔性挡板由橡胶制成。

优选的，所述机架的顶板的上表面和以及所述活动门板的上表面上均设有供水果运动的V型或U型非金属导槽。

优选的，所述支架为L型支架或U型支架。

优选的，所述凸轮与所述轴通过键连接或者螺钉连接。

优选的，所述分级单元的个数不小于2，所有分级单元并排设置。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过水果传输机构和分级单元的配合，将水果输送至对应等级的分级机构处，通过控制单元控制电磁铁以及凸轮的旋转，将该分级机构的门打开以使水果落入下方的水果收集框内，并重新关闭活动门板，从而实现对已经确定等级的水果进行快速分级收集，且无损伤，并且本实用新型中每个分级机构单独控制实现活动门板打开分级，所有分级机构同步统一复位。

2.本实用新型可以根据需求自由组合分级的级别数和分级单元数，自由修改机架的尺寸，实现不同种类不同大小水果分级，可以根据水果的大小，选择不同系列的模块化分级机构的活动门板尺寸，减小整体输送线的长度，例如针对同种水果小尺寸级别，活动门板长度可以缩短，从而缩短总体长度。

3.本实用新型各分级机构的驱动简单，不存在正反转带来的冲击，不存在电机启停冲击，降低了各分级单元的控制和驱动结构复杂度，功耗较低。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种模块化水果智能分级装置的结构示意图一；

图2为图1中所述分级机构的结构示意图；

图3为图1中所述凸轮的运动规律线图，(a)为位移线图，(b)为速度线图，(c)为加速度线图，(d)为压力角线图；

图4为本实用新型控制时序示意图，(a)为凸轮时序，(b)为步进输送时序，(c)为电磁铁时序，选择在任务一阶段通电或者断电，之后都保持断电；

图5为本实用新型所述的一种模块化水果智能分级装置的控制结构图；

图6为本实用新型所述的一种模块化水果智能分级装置的结构示意图二。

附图标记：

1、机架；2、活动门板；3、Z型镀锌板；4、支架；5、滚子；6、凸轮；7、轴；8、键；9、电磁铁；10、类球形水果示例；11、水果收集框；11-1、柔性挡板；11-2、壳体；12、链轮；13、链；14、主动轴。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的一种模块化水果智能分级装置。

请参阅图1至图5根据本实用新型实施例的一种模块化水果智能分级装置，包括分级单元、收集机构、水果传输机构、传动机构和控制单元。

具体的，分级单元包括若干分级机构，若干所述分级机构沿着水果传送方向依次设置，水果步进输送方向见如1中的箭头方向，如图2所示，分级机构包括机架1、活动门板2、支架4、滚子5、凸轮6、轴7、Z型镀锌板3和电磁铁9；机架1具有可以拆分为顶板、底板和侧板，方便装配。活动门板2的一端与顶板的一端铰接，使得活动门板2能够绕其一端转动，实现活动门板2的打开和闭合，电磁铁9安装于顶板的下表面，活动门板2的另一端与Z型镀锌板3上位置较高的一端连接，Z型镀锌板3上位置较低的一端伸入至下一分级机构的顶板下方，当前分级机构的活动门板2水平时，Z型镀锌板3正好与下一级分级机构内断电的电磁铁9下表面部分平行且保持稳定的吸附，该吸附力数倍于设计范围内最大水果重力与活动门板2的自重之和。电磁铁9通电时，与前一级Z型镀锌板3吸力消失。

滚子5通过支架4与活动门板2连接，支架4为U型支架或两个L型支架，采用U型支架可减少滚子与凸轮因为制造与装配误差带来的影响，同时减少滚子的受力不平衡。凸轮6通过键连接或者螺钉连接安装于轴7上，轴7的一端通过菱形轴承座可转动地安装于机架1的侧板上，滚子5与凸轮6进行有选择的配合与分离。

传动机构包括链13、链轮12、电机、电机支架以及主动轴14，每个轴7的另一端均安装有链轮12，电机与主动轴14连接，主动轴14上安装有链轮12，链13与所有链轮12配合，用于带动链轮12转动。每个分级机构的轴7通过链传动能同步同速度的旋转，每个分级机构同步复位，但是各个分级机构能通过电磁铁通断电，实现对应的活动门板2在特定时间内独立开合。步进传输传动部件实现每个周期内，水果步进一个标准模块单元长度，或者说正好从一个级别活动门板中心处走到下一级活动门板中心处。

如图3所示，为凸轮6的运动规律示例，包括其位移线图，速度线图，加速度线图，以及压力角线图。所有分级机构的凸轮6同步匀速旋转，具体方向为顺时针在一个循环周期内，设计的凸轮6的轮廓能实现活动门板2在一定角度内开合，分为四个阶段“保持-打开-保持-闭合”：阶段一，在水平位置保持一段时间；阶段二，打开活动门板2至最大角度；阶段三在打开状态保持一段时间；阶段四：摆动闭合回到水平位置。在阶段一，门板处于水平位置时，滚子5可以选择与凸轮6分离，分离时凸轮6依旧匀速旋转，而活动门板2在当前周期保持在水平位置，反之活动门板2在重力下接触凸轮6完成接下来的整个周期开合。在阶段二和阶段三，水果可以在重力作用下掉落，实现分级筛选。在阶段四，活动门板2复位。本实施例中，凸轮6使用优化设计，通过拓扑优化，开槽减轻重量，同时调整重心位置，减少旋转过程中不平衡质量带来的电机扭矩和冲击力在一个循环周期内。

机架1的底板镂空，收集机构位于机架1的下方，用于收集从活动门板2上落入至机架1内的水果，本实施例中收集机构包括若干水果收集框11，水果收集框11与水果分级机构一一对应，相邻两个的底板上槽口组成一个卸料导槽，水果收集框11位于该卸料导槽下方，水果收集框11包括柔性挡板11-1和壳体11-2，壳体11-2顶部敞口，柔性挡板11-1竖直安装于壳体11-2顶部开口靠近下一分级机构的一侧，柔性挡板11-1用于缓冲水果下落过程中受到冲击力防止损伤，也引导水果下落到水果收集框内，本实施例中柔性挡板11-1由橡胶制成。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例的智能分级装置包括一个分级单元，该分级单元包括5个分级机构，水果步进输送方向见箭头方向，所有凸轮6的旋转方向为逆时针，其中最后一个分级机构为末端，不再需要活动门板部分，修改为图示结构，也可以融入机架中。在水果分级前端，应有机器视觉检测模块与称重模块，用于对每个水果生成分级标签和对应的分级模块单元号。

当水果10运动到一个分级机构上时，如果该水果10不属于该分级机构所对应的级别，则当前分级机构上的电磁铁9保持失电状态，活动门板2保持在水平位置，水果10能正常通过。如果该水果10属于该分级机构所对应的级别，则如图4，通过控制单元中的PLC控制在一个周期T的阶段一的时间段内电磁铁9通电失去磁场，活动门板2随着凸轮6运动，打开之后又闭合。在打开阶段水果10在重力作用下，掉落到水果收集框11内。如图1中水果10掉落到第四个分级机构下方的水果收集框11中。之后凸轮6进行旋转，对活动门板2复位，如果接下来的水果也属于该分级机构所对应的级别，则重新在下个周期T的阶段一给电磁铁9通电，活动门板2再次打开，掉落分级，如果接下来的水果不属于该分级机构所对应的级别，则活动门板2保持水平位置，水果10顺利通过，如此重复循环。特殊的是，如果水果10前顺利通过前四个分级机构，则该水果10对应最后一个分级机构，最后一个分级机构直接单独收集。

如图4所示，本实施例的控制时序特点为：凸轮6和步进传输机构的输送时间周期一致，在阶段一时，步进传输机构输送一个分级机构的长度，而与该分级机构配合的电磁铁9如果保持默认的断电状态，则该分级机构的活动门板2保持水平状态，水果通过到下一分级机构，如果选择与该分级机构配合的电磁铁9通电阶段一的时间，之后保持断电状态，则该分级机构的活动门板2打开，当前级别水果筛选出来掉落到对应的水果收集框11内。

本实施例控制单元包括PLC和计算机，如图5所示，本实施例控制单元特点为，PLC作为主控，接收计算机端传来的水果分级标签信息，结合位置传感器控制步进传输机构步进输送以及轴7匀速旋转，同时控制每个与分级机构所配合的电磁铁9，电磁铁9默认状态为断电，允许水果通过，而短时通电后再断电，实现分级。

如图6所示，根据本实用新型的另一个实施例的智能分级装置包括两个分级单元，两个分级单元在组合时可以合理公用或者删除部分机架部分。比如图中将多个分级单元并列即构成多个通道，而纵向多通道同级别可以共用一根轴7，该轴7上同时安装多个凸轮6。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种模块化水果智能分级装置，其特征在于，包括：分级单元、收集机构、步进传输机构、传动机构和控制单元；

所述分级单元包括若干分级机构，若干所述分级机构沿着水果传送方向依次设置，所述分级机构包括机架(1)、活动门板(2)、支架(4)、滚子(5)、凸轮(6)和轴(7)；所述机架(1)包括顶板、侧板和底板，所述活动门板(2)的一端与所述顶板的一端铰接，使得所述活动门板(2)能够转动，所述活动门板(2)的另一端与下一所述分级机构的所述顶板的另一端可拆卸连接，所述滚子(5)通过所述支架(4)与所述活动门板(2)连接，所述凸轮(6)安装于所述轴(7)上，所述轴(7)的一端可转动地安装于机架(1)上，所述滚子(5)与所述凸轮(6)相配合，随着所述凸轮(6)的转动，所述活动门板(2)能够从水平位置向下摆动并又恢复至水平位置，所述步进传输机构用于使待分级的水果在所述分级机构上运动；

所述机架(1)的底板镂空，所述收集机构位于所述机架(1)的下方，用于收集从所述活动门板(2)上落入至所述机架(1)内的水果；

所述传动机构与所有所述轴(7)连接，用于控制所有所述轴(7)匀速转动；

每个所述分级机构分别对应一个水果等级，所述分级机构、所述步进传输机构以及所述传动机构均与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制水果输送到相对应的分级机构时，控制对应的活动门板(2)转动，使得水果落入所述收集机构内。

2.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述分级机构还包括Z型镀锌板(3)和电磁铁(9)，所述Z型镀锌板(3)的一端与所述活动门板(2)的另一端连接，所述电磁铁(9)安装于所述顶板的下表面，每个所述分级机构中的所述Z型镀锌板(3)与下一所述分级机构中的所述电磁铁(9)相吸引，所述控制单元与所述电磁铁(9)连接，用于控制所述电磁铁(9)的通断电，若所述电磁铁(9)断电，则吸附对应的所述Z型镀锌板(3)，若所述电磁铁(9)通电，则磁力消失。

3.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述传动机构包括链(13)、链轮(12)、电机、电机支架以及主动轴(14)，每个所述轴(7)的另一端均安装有链轮(12)，所述电机与所述主动轴(14)连接，所述主动轴(14)上安装有链轮(12)，所述链(13)与所有所述链轮(12)配合，用于带动所述链轮(12)转动。

4.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述收集机构包括若干水果收集框(11)，所述水果收集框(11)与所述分级机构一一对应，并位于所述机架(1)的下方，所述水果收集框(11)包括柔性挡板(11-1)和壳体(11-2)，所述壳体(11-2)顶部敞口，所述柔性挡板(11-1)竖直安装于所述壳体(11-2)顶部开口靠近下一所述分级机构的一侧。

5.根据权利要求4所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述柔性挡板(11-1)由橡胶制成。

6.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述机架(1)的顶板的上表面和以及所述活动门板(2)的上表面上均设有供水果运动的V型或U型非金属导槽。

7.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述支架(4)为L型支架或U型支架。

8.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述凸轮(6)与所述轴(7)通过键连接或者螺钉连接。

9.根据权利要求1所述的模块化水果智能分级装置，其特征在于，所述分级单元的个数不小于2，所有分级单元并排设置。

Images