TW202116146A - 菱角切剝殼機 - Google Patents

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Abstract

一種應用菱角胚芽部左右兩邊相對稱之半圓凹槽外形來定位菱角,以及設置固定壓板與搖臂壓桿用以夾持菱角胚芽部的前後,促使菱角固定之後,再啟動旋轉機構使被夾固之菱角自轉一圈,同時進刀機構使圓形切刀進刀,而在菱角的腰部處切割一圈切溝,再使用剝殼機構中之剝殼鈎嵌入切溝處,將菱角上半部的外殼剝離,再施二次壓(高壓)於定位氣壓缸,使搖臂壓桿施壓即可將菱角仁擠出,此為本機之主要特點。本機主要包括一用以菱角定位及擠壓之旋轉機構;一用以切割菱角之進刀機構;一具有將已切殼菱角殼上半部之殼鈎起的剝殼機構;一用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構;一用以設定及控制之人機介面;一用以連接外部提供氣壓源之三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱及支撐機體上各元件與機構之機台柱本體等所組成;前述元件中之菱角定位及擠壓之旋轉機構、進刀機構、剝殼機構、切割菱角高度之調整機構、設定及控制之人機介面、三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱皆組置於機台柱與本體上,其餘元件皆屬外接元件。經試驗結果知,菱角切殼完整率及剝殼成功率皆趨於99%,作業效率以每天8小時剝殼菱角仁處理量平均值約為38.9kg,較人工作業多1.62倍,現階段已可推廣給菱角農民應用。

Description

菱角切剝殼機
本創作係一種應用菱角胚芽部左右兩邊相對稱之半圓凹槽外形來定位菱角,以及設置固定壓板與搖臂壓桿用以夾持菱角胚芽部的前後,促使菱角固定之後,再啟動旋轉機構使被夾固之菱角自轉一圈,同時進刀機構使圓形切刀進刀,而在菱角的腰部處切割一圈切溝,再使用剝殼機構中之剝殼鈎嵌入切溝處,將菱角上半部的外殼剝離,再施二次壓(高壓)於定位汽缸,使搖臂壓桿施壓即可將菱角仁擠出,而達到菱角切殼、剝殼及擠出菱角仁的功能。
菱角外觀像元寶在中國傳統文化中屬極為討喜的一年生的水生草本植物,在學術上菱角有兩種歸類一為菱科(Trapaceae)另一為葉柳菜科(Oenothereaeae),學名為(Trapa natans L.var.bispinosa Nakano),英名為water chestnut,菱角又名龍角、元寶、紅菱、水中落花生、水栗,最適合在高溫攝氏約25至36度的沼澤、水田地深度約15~60cm中生長,根據統計pH值在5.5至6.7的沃土中是最恰當的,雖說沼澤或水田地皆適合菱角生長,不過倘為活水地,菱角將更加美味,正因前開等多種因素,菱角品種來到30多種。
可採收的菱角為深紅褐色,多生長在簇葉下方,一簇葉每次約可採收1至2粒果實,早期採收菱角係乘坐於小船上,撥水方式前進,近幾年因追求效率,改以著青蛙裝配大盆於水田中行走,此採收方法雖在效率與經濟效益上帶來顯著提升,但因菱角採收次數可達6至7次,容易破壞菱角莖與葉,對於後續幾次的採收量及菱角品質會有明顯的影響,因此,乘坐小船進行採收係較適的方式。
由於菱角收穫後處理過程必要進行清洗、分級及去殼等作業,其中分級作業傳統皆將菱角倒入大水槽或大圓桶中,依菱角置於水中漂浮在上層、中層及下層菱角等方式分為3等級。在一般傳統市場銷售菱角產品方式可分為帶殼生菱角、未帶殼生菱角及熟菱角三種,帶殼生菱角即為經分級後之菱角依不同等級及價格銷售;未帶殼生菱角則經人工剝殼後之菱角仁,即可直接銷售給消費者烹調應用;熟菱角則經水煮熟後再用人工持剝殼刀具剖成單面殼後即可銷售給零食消費者。
現今對菱角收穫後處理過程之清洗及分級機械在台南改良場已有研發,且效率高;在菱角去殼或剝殼機械方面,前人已有研發各式簡易手持剪刀式剝殼器械或類似剪切機構,其效率與處理量不佳,又因菱角外殼粗硬,極不易剝殼且耗工耗人力及傷手,同時,目前對菱角去殼或剝殼尚未開發實用型且有效率之菱角切剝殼機械,以縮短收穫後處理時間、降低加工成本、確保新鮮度及品質衛生,以達正成長的經濟效益。
緣是,本創作人乃針對上述因菱角外殼粗硬在去殼或剝殼作業易傷手,耗時費力且作業效率低等原因外,對今日年輕一代從事此工作意願不高等因素,本著锲而不捨的精神,經長期之努力與試驗,即完成設 計與研發出本創作。
本創作人乃針對上述的缺點與問題,提供一種應用菱角胚芽部左右兩邊相對稱之半圓凹槽外形來定位菱角,以及設置固定壓板與搖臂壓桿用以夾持菱角胚芽部的前後,促使菱角固定之後,再啟動旋轉機構使被夾固之菱角自轉一圈,同時圓形切刀在菱角腰部處切割一圈切溝,再使用剝殼機構中之剝殼鈎嵌入切溝處,將菱角上半部的外殼剝離,再由定位氣壓缸施予二次壓(高壓),使搖臂壓桿施壓即可將菱角仁擠出,以達省力及提高作業效率,不傷手為主要目標,促使年輕一代青農能接續與傳承菱角產業之菱角切剝殼機。
為達上述目的,本創作主要包括一用以菱角定位及擠壓之旋轉機構;一用以切割菱角之進刀機構;一具有將已切殼菱角殼上半部之殼鈎起的剝殼機構;一用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構;一用以設定及控制之人機介面;一用以連接外部提供氣壓源之三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱及支撐機體上各元件與機構之機台柱本體等所組成;前述元件中之菱角定位及擠壓之旋轉機構、進刀機構、剝殼機構、切割菱角高度之調整機構、設定及控制之人機介面、三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱皆組置於機台柱與本體上,其餘元件皆屬外接元件。主要用途在於將菱角定位後即進行切殼、剝菱角上殼及擠出菱角仁等三項重點作業之作動,而完成切剝殼的功能。
藉由上述結構組合,本創作確可利用此機進行切剝殼,經不同切刀轉速(切線速度)、位移速度及切溝高度等為作業條件,經剝殼試驗及 統計分析知,以切刀切線速度5.86m/s~8.06m/s位移速度52.2mm/s及切溝高度2.75mm之切殼完整率及剝殼成功率皆趨於99%,;若進一步進行菱角剝殼機三次性能測試結果知,菱角剝殼之菱角肉處理量平均值約為4.86kg/hr,亦即每天8小時剝殼菱角肉處理量平均值約為38.9kg,較人工作業多1.62倍,剝殼作業輕鬆不傷手指;若依每人操作兩台剝殼機作業時,則每日8小時可處理量為77.8kg,現階段已可推廣給菱角農民應用,降低菱角生產成本,增進農民獲利,提升種植菱角面積及菱角產業永續經營與發展。
本創作之上述及其它目的與優點,可從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中,獲得深入了解。
本創作在某些零件上或零件之安排上容許有所不同,但所選用之實施例,則於本說明書中,予以詳細說明,並於附圖中展示其構造。
1‧‧‧菱角定位與旋轉機構
2‧‧‧切割菱角的進刀機構
3‧‧‧剝殼機構
4‧‧‧進刀高度調整機構
5‧‧‧切刀的驅動馬達
6‧‧‧調整進刀高度之轉輪
7‧‧‧電磁閥
8‧‧‧人機介面
9‧‧‧拉伸彈簧
10‧‧‧進刀氣壓缸
11‧‧‧機台柱
12‧‧‧三點組合
13‧‧‧啟動按鈕
14‧‧‧從動齒型皮帶輪
15‧‧‧氣壓旋轉接頭
16‧‧‧伺服馬達
17‧‧‧皮帶
18‧‧‧主動齒型皮帶輪
19‧‧‧齒型皮帶
20‧‧‧電器控制箱
1-1‧‧‧機檯面
1-2‧‧‧旋轉固定座
1-3‧‧‧旋轉軸
1-4‧‧‧弧形狀帶齒的固定壓板
1-5‧‧‧ㄈ字形擺臂之左定位軸
1-6‧‧‧ㄈ字形擺臂之右定位軸
1-7‧‧‧左齒輪
1-8‧‧‧伺服馬達座
1-9‧‧‧連接柱
1-10‧‧‧右齒輪
1-11‧‧‧原點信號開關
1-12‧‧‧定位氣壓缸
1-13‧‧‧氣壓缸座板
1-14‧‧‧搖臂壓桿
1-15‧‧‧搖桿座
1-16‧‧‧栓軸
21‧‧‧支點軸
22‧‧‧進刀承載擺臂板
23‧‧‧頂柱
24‧‧‧主動皮帶輪
25‧‧‧皮帶
26‧‧‧主動皮帶輪
27‧‧‧切刀組
28‧‧‧進刀氣壓缸托板
31‧‧‧剝殼氣壓缸
32‧‧‧剝殼氣壓缸托板
33‧‧‧Y街頭
34‧‧‧彈片
35‧‧‧剝殼鈎
42‧‧‧調整螺桿
43‧‧‧螺桿座板
44‧‧‧升降座
45‧‧‧滑座組
第一圖係本創作菱角切剝殼機三視圖及2D立體圖。
第二圖係本創作之菱角定位與旋轉機構。
第三圖係本創作切割菱角之進刀機構。
第四圖係本創作之剝殼機構。
第五圖係本創作之進刀高度調整機構。
第六圖係本創作之切刀與菱角切割示意圖。
第七圖係菱角圖。
本創作係一種應用菱角胚芽部左右兩邊相對稱之半圓凹槽外形來定位菱角,以及設置固定壓板與搖臂壓桿用以夾持菱角胚芽部的前 後,促使菱角固定之後,再啟動旋轉機構使被夾固之菱角自轉一圈,同時進刀機構使圓形切刀進刀,而在菱角的腰部處切割一圈切溝,再使用剝殼機構中之剝殼鈎嵌入切溝處,將菱角上半部的外殼剝離,再施二次壓(高壓)於定位汽缸,使搖臂壓桿施壓即可將菱角仁擠出,而達到菱角切殼、剝殼及擠出菱角仁功能的菱角切剝殼機,請參閱如第一圖至第七圖所示,本機主要包括一用以菱角定位及擠壓之旋轉機構;一用以切割菱角之進刀機構;一具有將已切殼菱角殼上半部之殼鈎起的剝殼機構;一用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構;一用以設定及控制之人機介面;一用以連接外部提供氣壓源之三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱及支撐機體上各元件與機構之機台柱本體等所組成;前述元件中之菱角定位及擠壓之旋轉機構、進刀機構、剝殼機構、切割菱角高度之調整機構、設定及控制之人機介面、三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱皆組置於機台柱與本體上,其餘元件皆屬外接元件。經試驗結果知,菱角切殼完整率及剝殼成功率皆趨於99%,作業效率以每天8小時剝殼菱角仁處理量平均值約為38.9kg,較人工作業多1.62倍,現階段已可推廣給菱角農民應用。
該菱角定位及擠壓之旋轉機構主要用以將欲剝殼菱角放置於定位位置,經旋轉機構自轉一圈,且同時由圓形切刀進行切割菱角殼之功能,其中旋轉機構係屬固定端自轉,而圓形切刀則為可動端受彈簧作用緊貼於已定位之菱角外殼,而其刀刃則深切入殼約2mm,達到環切菱角之功能。
該用以切割菱角之進刀機構之支點軸鎖固在高度調整機構之升降座機件上,當轉輪旋轉時連動調整螺桿旋轉,進而帶動升降座上下 移動,亦即進刀機構含支點軸,其鎖固在進刀高度調整機構之升降座,擺臂基座裝配在支點軸上可依支點軸擺動,馬達鎖固於擺臂基座,馬達出力軸裝主動皮帶輪經皮帶將動力傳至從動皮帶輪再送至切刀,進刀氣壓缸固定在機台柱上,其推軸頂住擺臂基座,拉伸彈簧一端套於進刀氣壓缸尾座另一端套在擺臂基座,借由推軸之進退與拉伸彈簧拉力達成切刀進刀與退刀,此外,進刀機構與圓形切刀即同步上下移位調整。
該剝殼機構係具有將已切殼菱角殼上半部之殼,藉由剝殼機構上之鈎子置入於切溝位置後,再往上鈎起已切殼菱角殼上半部之殼的作用及功用,另外,當要調整切溝高低位置時,剝殼鈎也會同步跟著調整。
該用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構,其進刀高度調整機構含轉輪、調整螺桿、螺桿座板、升降座、滑座組等所組成。當轉輪旋轉時調整螺桿旋轉,帶動升降座上下移動,因此,進刀機構與剝殼機構亦同步上下移位調整。
該用以設定及控制之人機介面,當啟動菱角剝殼機電源時,人機介面呈現首頁,其螢幕會顯示自動或手動之作業功能,可依作業所需條件進行設定與除錯。
該用以連接外部提供氣壓源之三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱等相關元組件,主要在於連接外部提供本機所需的氣壓源必要控制的機件元件,以及控制電路的控制箱。
該支撐機體上各元件與機構之機台柱與本體,則用以組置於本機各個相關機構及元組件。
綜上所述,本創作確可應用此菱角切剝殼機,進行菱角切 殼、剝菱角上半部及擠出菱角仁等三項重點功能與作用,經剝殼試驗及統計分析知,以切刀切線速度5.86m/s~8.06m/s位移速度52.2mm/s及切溝高度2.75mm之切殼完整率及剝殼成功率皆趨於99%,;若進一步進行菱角剝殼機三次性能測試結果知,菱角剝殼之菱角肉處理量平均值約為4.86kg/hr,亦即每天8小時剝殼菱角肉處理量平均值約為38.9kg,較人工作業多1.62倍,剝殼作業輕鬆不傷手指;若依每人操作兩台剝殼機作業時,則每日8小時可處理量為77.8kg,現階段已可推廣給菱角農民應用,降低菱角生產成本,增進農民獲利,提升種植菱角面積及菱角產業永續經營與發展。
以上所述實施例之揭示係用以說明本創作,並非用以限制本創作,故舉凡數值之變更、固定端、可動端轉動方向或等效元件之置換仍應隸屬本創作之範疇。
由以上詳細說明,可使熟知本項技藝者明瞭,本創作的確可達成前述目的,實已符合專利法之規定,爰依法俱文提出專利申請。
1‧‧‧菱角定位與旋轉機構
2‧‧‧切割菱角的進刀機構
3‧‧‧剝殼機構
4‧‧‧進刀高度調整機構
5‧‧‧切刀的驅動馬達
6‧‧‧調整進刀高度之轉輪
7‧‧‧電磁閥
8‧‧‧人機介面
9‧‧‧拉伸彈簧
10‧‧‧進刀汽缸
11‧‧‧機台柱
12‧‧‧三點組合
13‧‧‧啟動按鈕
14‧‧‧從動齒型皮帶輪
15‧‧‧氣壓旋轉接頭
16‧‧‧伺服馬達
17‧‧‧皮帶
18‧‧‧主動齒型皮帶輪
19‧‧‧齒型皮帶
20‧‧‧電器控制箱

Claims (8)

  1. 一種菱角切剝殼機,其主要元件係包括:
    一用以菱角定位及擠壓之旋轉機構;
    一用以切割菱角之進刀機構;
    一具有將已切殼菱角殼上半部之殼鈎起的剝殼機構;
    一用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構;
    一用以設定及控制之人機介面;
    一用以連接外部提供氣壓源之三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱;
    一支撐機體上各元件與機構之機台柱本體等所組成;前述元件中之菱角定位及擠壓之旋轉機構、進刀機構、剝殼機構、切割菱角高度之調整機構、設定及控制之人機介面、三點組合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱皆組置於機台柱與本體上,其餘元件皆屬外接元件;本機係專用於一種應用菱角胚芽部左右兩邊相對稱之半圓凹槽外形來定位菱角,以及設置固定壓板與搖臂壓桿用以夾持菱角胚芽部的前後,促使菱角固定之後,再啟動旋轉機構使被夾固之菱角自轉一圈,同時進刀機構使圓形切刀進刀,而在菱角的腰部處切割一圈切溝,再使用剝殼機構中之剝殼鈎嵌入切溝處,將菱角上半部的外殼剝離,再施二次壓(高壓)於定位氣壓缸,使搖臂壓桿施壓即可將菱角仁擠出,此為本機之主要特點。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之該菱角定位及擠壓之旋轉機構主要用以將欲剝殼菱角放置於定位位置,經旋轉機構自轉一圈,且同時由圓形切刀進行切割菱角殼之功能,其中旋轉機構係屬固定端自轉,而圓形切刀則為 可動端受彈簧作用緊貼於已定位之菱角外殼,而其刀刃則深切入殼約2mm,達到環切菱角之功能。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之該用以切割菱角之進刀機構之支點軸鎖固在高度調整機構之升降座機件上,當轉輪旋轉時連動調整螺桿旋轉,進而帶動升降座上下移動,亦即進刀機構含支點軸,其鎖固在進刀高度調整機構之升降座,擺臂基座裝配在支點軸上可依支點軸擺動,馬達鎖固於擺臂基座,馬達出力軸裝主動皮帶輪經皮帶將動力傳至從動皮帶輪再送至切刀,進刀氣壓缸固定在機台柱上,其推軸頂住擺臂基座,拉伸彈簧一端套於進刀氣壓缸尾座另一端套在擺臂基座,借由推軸之進退與拉伸彈簧拉力達成切刀進刀與退刀,此外,進刀機構與圓形切刀即同步上下移位調整。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之該剝殼機構係具有將已切殼菱角殼上半部之殼,藉由剝殼機構上之鈎子置入於切溝位置後,再往上鈎起已切殼菱角殼上半部之殼的作用及功用,另外,當要調整切溝高低位置時,剝殼鈎也會同步跟著調整。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之該用以調整圓形切刀進行切割菱角高度之調整機構,其進刀高度調整機構含轉輪、調整螺桿、螺桿座板、升降座、滑座組等所組成。當轉輪旋轉時調整螺桿旋轉,帶動升降座上下移動,因此,進刀機構與剝殼機構亦同步上下移位調整。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之該用以設定及控制之人機介面,當啟動菱角剝殼機電源時,人機介面呈現首頁,其螢幕會顯示自動或手動之作業功能,可依作業所需條件進行設定與除錯。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之該用以連接外部提供氣壓源之三點組 合、電磁閥元件、氣壓缸與電氣控制箱等相關元組件,主要在於連接外部提供本機所需的氣壓源必要控制的機件元件,以及控制電路的控制箱。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之該支撐機體上各元件與機構之機台柱與本體,則用以組置於本機各個相關機構及元組件。
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