一種用于堅(jiān)果專(zhuān)用開(kāi)口設(shè)備的柔性壓緊輪的研制

田蔚華石建玲 張弛

摘要：本文介紹了一種用于堅(jiān)果開(kāi)口設(shè)備中杏核類(lèi)堅(jiān)果的夾緊定位裝置的研制。當(dāng)待加工堅(jiān)果進(jìn)入待加工工位前區(qū)，系統(tǒng)控制柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，柔輪旋轉(zhuǎn)利用輪片自身的彈性和柔韌性捻壓待加工堅(jiān)果送到加工工位，柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)停機(jī)；等完成開(kāi)口工作后，系統(tǒng)控制柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)再次啟動(dòng)，在將已加工堅(jiān)果送走的同時(shí)送著柔輪的旋轉(zhuǎn)完成了下一工件的上料工作。此柔性壓緊輪機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用為形狀不規(guī)則堅(jiān)果類(lèi)的壓緊定位提供了高效、自動(dòng)化、無(wú)污染連續(xù)生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持，應(yīng)用前景好。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)果；開(kāi)口；柔輪；夾緊

中圖分類(lèi)號(hào)：TH39文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

堅(jiān)果類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及保健功效越來(lái)越受到人們認(rèn)可和重視，果仁使用量的增大引發(fā)了堅(jiān)果類(lèi)食品開(kāi)口和脫殼要求連續(xù)、高效、解脫純手工操作的問(wèn)題[1]。以杏核為例，此類(lèi)堅(jiān)果形狀不很規(guī)則，沒(méi)有特定的平面，且外殼具有一定的脆性，在機(jī)械化加工過(guò)程中其夾緊固定之技術(shù)不足問(wèn)題主要影響效率和產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性，脆性杏核外殼在剛性?shī)A持下容易破損。故而，我們研制一款新型的可用于自動(dòng)化杏核開(kāi)口和脫殼機(jī)設(shè)備的柔性壓緊輪結(jié)構(gòu)，可以滿足批量化自動(dòng)化連續(xù)加工的需求。

1 杏核結(jié)構(gòu)及壓緊原理

杏核外形為不規(guī)則的扁殼狀球體，外殼堅(jiān)硬，沿厚度方向?yàn)橹虚g凸起的球面狀，表面光滑；沿寬度方向逐漸收為棱狀，棱線表面比較粗糙；而長(zhǎng)度方向則配合著寬度和厚度方向的收縮逐漸變尖[2]。為實(shí)現(xiàn)杏核開(kāi)口工作需在寬度方向施加一定的載荷[3]，杏核長(zhǎng)度方向是工件進(jìn)入操作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，因此，為滿足杏核在寬度接受擠壓形變過(guò)程中的穩(wěn)定及可靠性，采用在厚度方向施加一定的壓緊力。受杏核自身材質(zhì)和形狀條件約束，若采用剛性壓緊力會(huì)對(duì)杏核造成一定的損壞，因?yàn)槲覀冄兄埔豢顚?duì)杏核類(lèi)工件進(jìn)行壓緊固定的柔性壓緊輪結(jié)構(gòu)。

用柔性壓緊輪固定杏核的原理圖如圖1所示，待加工杏核經(jīng)由振動(dòng)料道沿杏核長(zhǎng)度方向依次排列進(jìn)入待加工區(qū)域，即為如圖1所示B向。杏核沿B向直線輸送到待加工工位，柔輪沿A向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柔輪輪片利用自身彈性和摩擦力捻壓杏核到柔輪最下方也就是進(jìn)行杏核開(kāi)口的加工工位，此時(shí)柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)杏核擠壓開(kāi)口操作。

2 柔性壓緊輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2所示為柔性壓緊輪結(jié)構(gòu)圖，電機(jī)支架與定鉗口導(dǎo)軌座固定連接，平面導(dǎo)軌設(shè)置于柔輪下方，左側(cè)由定鉗口導(dǎo)軌座固定。柔性壓緊輪的柔輪組件由夾板片和4片柔輪片組成，兩片剛性材料夾板片位于柔輪片的外側(cè)。柔輪片中心孔徑較電機(jī)軸徑小一些，利用材料自身的彈性變形箍在電機(jī)軸上。

柔輪片是一種軟性橡膠材料制成，具有一定的彈性和柔軟性。柔輪片圓周上均勻分布齒槽結(jié)構(gòu)，柔輪在組裝時(shí)4片柔輪片輪齒每?jī)蓛慑e(cuò)開(kāi)一定角度，相互鄰近的兩個(gè)輪片的輪齒或齒槽不能完全重合。多次實(shí)驗(yàn)證明，只有4片柔輪片的組合寬度達(dá)到杏核平均寬度范圍的2/3，柔輪輪齒的開(kāi)口在徑向尺寸大于等于杏核的平均厚度才能更好地保證在夾壓杏核時(shí)，杏核在壓緊固定時(shí)受到分散均勻輪齒的彈力和摩擦力以達(dá)到夾緊工件的目的。

3 工作過(guò)程

當(dāng)直線振動(dòng)給料器將待加工的杏核送達(dá)平面導(dǎo)軌后，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，柔性壓緊輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠輪與杏核間的摩擦力捻壓杏核向前移動(dòng)，當(dāng)來(lái)料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有杏核到達(dá)開(kāi)口加工工位時(shí)，發(fā)訊給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)單片機(jī)發(fā)出指令讓壓緊柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，杏核的底部已經(jīng)支撐在平面導(dǎo)軌上，杏核的上部被柔性壓緊輪的柔性變形緊緊壓住，杏核的左右（寬度方向）位于擠壓杏核開(kāi)口的鉗口范圍之內(nèi)，擠壓杏核開(kāi)口裝置啟動(dòng)進(jìn)行擠壓杏核開(kāi)口加工。當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到杏核開(kāi)口加工完畢，柔輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)再次啟動(dòng)，柔性壓緊輪將已加工開(kāi)口杏核隨著柔輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)送離加工區(qū)，將開(kāi)口后的杏核卷走，同時(shí)將下一個(gè)待加工的杏核碾壓到加工工位，繼續(xù)加工。

4 結(jié)論

柔性壓緊輪機(jī)構(gòu)的研制，有效地解決了脆硬性不規(guī)則工件的夾緊定位問(wèn)題，為杏核擠壓開(kāi)口設(shè)備高效、穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)提供了很好的技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)杏核開(kāi)口加工降低破損率、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠保證，該結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。

參考文獻(xiàn)：

[1]張弛，魏澤鼎，曹雅欣.一種杏核開(kāi)口裝置.實(shí)用新型專(zhuān)利，2014（8）.

[2]劉軍，陳宏偉.新疆杏核擠壓破殼中破壞載荷與其壓縮變形量關(guān)系的探討.包裝與食品機(jī)械，2004，22（3）：1921.

[3]謝曉霞，崔曉玲，沈廣軍，等.開(kāi)口杏制作機(jī)理研究.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，13（6）：118119.

作者簡(jiǎn)介：第一作者田蔚華（1967），男，漢族，大專(zhuān)，助理工程師，長(zhǎng)期從事機(jī)電一體化方面的研究。