全自动苹果削皮机传动系统设计论文

全自动苹果削皮机传动系统设计 白 雪 宁 （ 陕西工业职 业技术学 院 ， 咸 阳 ） 摘 要 ： 在市场调研的基础 上 ， 通 过 对 已 有产品的特点 进 行比较与研究分 析 ， 开发了一种新的全自动苹果削 皮 机 ， 实 现 了 上 料 、 削 皮 、 去核与卸果整个工作过程的全自 动 。 传动系统增加了全自动上料系 统 ， 可完成苹果自 动 输 送 、 摆 正 、 插 果 的 动 作 ； 自仿形刀架驱动系 统 ， 可根据苹果椭圆度的不 同 ， 完 成 准 确 去 皮 ； 保留了原自动转位 工 作 台 机 构 。 该全自动苹果削皮机机构紧 凑 ， 节 省 人 力 ， 生产率和制成率 高 。 关 键 词 ： 苹 果 削 皮 机 ； 传 动 方 案 ； 上 料 系 统 ； 工 作 台 系 统 ； 刀 架 驱 动 系 统 中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ： （ ） （ ， ， ） ： ， ， ， ， ， ， ； ； ， ， ， ： ； ； ； ； 苹 果 是 大 众 生 活 必 需 的 果 品 之 一 ， 苹 果 削 皮 不 仅 是 一 种 习 惯 ， 也 是 防 止 果 皮 中 残 留 农 药 等 有 害 物 伤 害 人 体 的 一 种 有 效 办 法 。 特 别 是 对 于 苹 果 深 加 工 企 业 ， 需 要 将 苹 果 制 成 多 种 制 品 ， 也 都 要 削 除 果 皮 ， 从 而 保 证 制 成 品 的 品 质 及 卫 生 。 虽 然 ， 食 品 制 造 厂 也 陆 续 引 进 了 一 些 削 皮 机 ， 但 是 使 用 中 仍 旧 遇 到 一 系 列 技 术 问 题 。 因 为 苹 果 属 于 非 圆 的 异 形 体 ， 所 以 大 批 量 水 果 削 皮 的 加 工 难 度 较 大 ， 仍 要 借 助 人 力 进 行 削 皮 ， 而 这 样 操 作 在 消 毒 、 卫 生 方 面 都 达 不 到 国 家 对 食 品 的 规 定 。 削 皮 的 厚 度 依 工 人 技 术 的 不 同 而 不 同 ， 但 一 般 在 ， 因 此 ， 大 量 的 果 肉 随 皮 屑 扔 掉 ， 使 果 品 的 制 成 率 很 低 ， 即 只 有 左 右 。 另 外 ， 工 人 的 劳 动 强 度 较 大 ， 有 时 还 会 对 人 手 造 成 割 伤 ， 效 率 低 而 成 本 高 。 因 此 ， 亟 待 设 计 一 款 能 自 动 完 成 苹 果 的 输 送 、 削 皮 、 去 核 、 切 块 一 体 化 作 业 的 高 效 率 、 低 劳 动 强 度 的 全 自动苹果削皮 机 。 国内外苹果削皮机的发展 为 了 深 入 了解苹果削 皮 机 的 发 展 现 状 ， 透 彻 分 析 现 有苹 果 削 皮 机各自的优缺 点 ， 进 而 开 发 出 一 种 全 自 动的苹果削皮 机 ， 笔 者 走 访 调 研 了 相 关 苹 果 削 皮 机 生 产 厂 家 ， 对 走 访 调 研 所 得 的 资 料与信息进行分 析 、 归 纳 ， 将 当 前 市 场 上 的 苹 果 削 皮 机 分 为 类 ， 即 手 摇 式 单果削皮机和多果半自 动 削 皮 机 。 手摇式单果削皮机 如 图 所 示 ， 通 过 手 动 操 作 ， 可快速完成苹果 的 一 次 性 削 皮 、 去 芯 和 切 薄 片 这 项 功 能 ， 也 可 以 单 一 只 使 用 削 皮 功 能 。 该 类 去 皮 机 存 在 以 下 缺 陷 ： 需 人 工 插 果 ， 削完后人手取 下 ， 故 插 、 取 果 时 易 伤 手 ； 手 摇 式 ， 收 稿 日 期 ： 作 者 简 介 ： 白 雪 宁 （ ） ， 女 ， 陕 西 咸 阳 人 ， 硕 士 ， 陕西工业职业技术学院讲 师 ， 研究方向为机械设计与制 造 。 包 装 工 程 全自动苹果削皮机总体方案设计 全自动苹果削皮机 的 性 能要 求 该全自动苹果削皮 机 是 在 现 有 削 皮 机 的 基 础 上 ， 满足自动化程度 高 、 削 皮 效 率 高 、 系 统 稳 定 、 安 全 性 高 等 要 求 ， 做 到 技 术 先 进 、 结 构 巧 妙 、 经 济 合 理 等 。 全 自 动 苹 果削皮机应 具 有 的 性 能 要 求 如 下 ： 系 统 的 稳 定 性 ， 即运动平稳准 确 ， 能 保 证 规 定 的 运 动 精 度 ； 工 作 的 可 靠 性 ， 即 能 根 据 功 能 要求完成既定的动 作 ， 且 各 动 作 应 协 调 稳 定 ； 结 构 简 单 ， 操 作 方 便 ， 制 造 容 易 ， 成 本 低 ； 生 产 效 率 高 ， 能 耗 少 ； 减 轻 劳 动 强 度 ， 不 污 染 环 境 ， 创 造 文 明 生 产 条 件 ； 留 有 发 展 的 余 地 ， 需 改 进 时不至于造成全机废 弃 。 文中研究的具体目 标 及 技 术 参 数 如 下 ： （ ） 设 计 全 自 动 的 苹 果 供 料 系 统 ， 完 成 苹 果 的 输 送 、 苹果是否摆正的检 测 剔 除 、 自 动 插 果 等 动 作 。 （ ） 设 计 全 自 动 的 工 位 转 换 工 作 台 ， 使 其 自 动 间 歇 地 转 动 ， 完 成 个 工 位 ， 即 插 果 工 位 、 削 皮 工 位 、 冲 核 工 位 与 卸 果 工 位 的 转 换 。 同 时 ， 要 求 工 作 台 在 静 止 时 ， 完 成 相 应 工 位 的 动 作 。 技 术 指 标 ： 生 产 能 力 为 每 分 钟 个 ， 削 皮 用 时 （ 工 作 台 静 止 时 间 ） ， 转 位 用 时 （ 工作台转动时 间 ） 。 （ ） 设 计 全 自 动 的 智 能 仿 形刀架驱动装 置 ， 完 成 去 皮 的 水 平 进 给 、 垂 直 进 给 运 动 ， 并使削皮的厚度 尽 可 能 均 匀 。 技 术 指 标 ： 去 皮 厚 度 约 。 （ ） 设 计 冲 核 与 卸 果 机 构 ， 自动完成果与核的 分 离 ， 并最后利用机械手 实 现 自 动 卸 果 。 图 卧式单果手动去皮机原 理 费 劲 ， 速 度 慢 ， 效 率 低 ； 切 削 宽 度 较 大 ， 已 加 工 的 苹 果 几 乎 都 变 成 了 “梯 田 ”状 。 多 果 半 自动削皮 机 此 类 削 皮 机 工 作 原 理 见 图 。 该 苹 果 削 皮 机 设 图 多果半自动苹果削皮机原 理 有 多 个 工 作 单 位 ， 每 个 单 位 安 装 有 单 独 的 刀 片 ， 可 单 独 去 皮 冲 芯 、 切 片 、 开 瓣 。 正 常 工 作 时 ， 配 用 至 少 人 以 上 人 员 将 苹 果 插 在 三 角 刀 上 ， 将 苹 果 人 工 定 位 ， 削 皮 机 设 计 为 盘 式 多 个 工 作 单 位 ， 个 工 位 （ 即 插 果 工 位 、 削 皮 工 位 、 切 片 工 位 、 去 核 工 位 ， 且 从 一 个 工 位 到 下 一 个 工 位 转 动 角 度 均 为 ） 安 装 在 大 转 盘 之 上 。 工 作 时 大 盘 由 调 速 电 机 控 制 其 转 速 ， 被 插 上 去 的 苹 果 随 着 转 盘 旋 转 ， 削 皮 工 作 开 始 ， 苹 果 被 大 盘 带 入 削 皮 区 ， 苹 果 开 始 自 动 旋 转 ， 去 皮 刀 由 下 至 上 的 拉 起 ， 因 苹 果 的 自 转 ， 去 皮 刀 压 在 苹 果 外 侧 ， 所 以 苹 果 皮 自 动 刨 去 。 削 完 皮 的 苹果进入下一 组 工 作 区 ， 即 切 片 区 ， 切 完 片 的 苹 果 进 入 最 后 的 冲 核 区 。 此 类 削 皮 机 属 多 工 位 削 皮 ， 虽 然 加 工 效 率 高 ， 但 工 作 台 转 动 速 度 较 快 ， 手 工 插 果 时 有 漏 插 果 现 象 ， 而 且 在 插 果 过 程 中 易 伤 手 ， 不 安 全 ， 而 且 削 皮 机 在 工 作 时 ， 需 要 的 人 力 较 多 ， 加 工 成 本 高 。 全自动苹果削皮机 工 作 流程分 析 该 苹 果 削 皮机的工作 流 程 为 ： 通 过 电 机 驱 动 苹 果 由果仓料斗被送上输送 带 ， 输 送 带 在 传 动 过 程 中 以 一 定方式完成苹果的自动摆 正 ， 然 后 被 摆 正 的 苹 果 被 送 入 苹 果 托 盘 定 位 、 插 果 ， 苹 果 插 入 到 果 针 上 ， 在 智 能 刀 架对苹果廓线的跟踪识别 下 ， 完 成 准 确 削 皮 ， 之 后 ， 完 成自动冲核与卸 果 。 相关的技术路线 全 自 动 苹果削皮机的自 动 输 送 、 分 类 、 摆 正 、 抓 取 定 位 、 削 皮 、 去 核 等 动 作 要 实 现 ， 所依据的技术 为 ： 自 动 上料 装 置 包 括振动输送装 置 、 苹 果 输 送 及 苹 果 方 向 检测剔除装置及插果装 置 ， 插 果 装 置 可 利 用 对 心 气 缸 定 位 ， 而 后 利 用 下 压 气 缸 将 苹 果 压 下插到苹果插 针 上 ； 自动转位工作台系 统 可 利 用 皮 带 、 齿 轮 减 速 器 ， 由 白 雪 宁 全自动苹果削皮机传动系统设 计 锥 齿 轮 机 构 、 槽 轮 机 构 带 动 工 作 台 间 歇 转 位 ； 自 动 智 能 仿 形 刀 架 驱 动 装 置 可 利 用 光 电 传 感 器 和 微 处 理 器 构 成 的 跟 踪 装 置 ， 它 的 工 作 原 理 是 光 电 传 感 信 号 传 给 微 处 理 器 ， 由 微 处 理 器 控 制 刀 具 的 移 动 轨 迹 ； 去 核 机 构 采 用 相 应 机 构 使 果 核 从 下 向 上 冲 出 ， 而 成 品 苹 果 剥 离 采 用 三 爪 机 械 手 来 完 成 。 一 部 完 整 的 、 自 动 化 程 度 较 高 的 苹 果 削 皮 机 包 含 的 各 种 机 构 （ 装 置 ） 见 图 。 电 机 ； 输 送 带 ； 插 果 机 构 ； 苹 果 插 针 ； 转 位 工 作 台 ； 槽 轮 机 构 ； 锥 齿 轮 机 构 ； 轴 承 ； 直 齿 轮 减 速 器 ； 机 架 ； 皮 带 机 构 ； 电 动 机 ； 电 动 机 ； 直 齿 轮 机 构 ； 自仿行刀架驱动系 统 图 全自动苹果削皮机的传动方案设 计 后 由 爪 汽 缸 机 械 手 完 成 卸 果 动 作 。 至 此 ， 个 工 作 周 期 完 成 ， 如 此 反 复 ， 完成所有苹果的自动插 果 、 削 皮 、 冲 核 、 卸 果 等 动 作 。 图 削皮机的功能结 构 苹 果 削 皮机总体 传动 方案设 计 笔 者 是 在 市 场 调 研 的 前 提 下 ， 针 对 家 用 苹 果 削 皮 机 需 手 动 且 效 率 低 ， 而 中 小 型 果 汁 厂 、 罐 头 厂 、 果 酱 厂 等 用 的 大 型 苹 果 削 皮 机 自 动 化 程 度 低 ， 苹 果 制 成 率 低 且 劳 动 成 本 高 等 缺 点 ， 设 计 出 的 这 一 款 既 能 提 高 工 作 效 率 、 降 低 生 产 成 本 ， 又 符 合 国 家 对 食 品 的 相 关 规 定 的 全 自 动 苹 果 削 皮 机 。 该 苹 果 削 皮 机 的 传 动 方 案 设 计 见 图 ， 其 工 作 过 程 如 下 ： 果 仓 料 斗 下 来 的 苹 果 被 送 上 由 电 动 机 驱 动 的 输 送 带 ， 输 送 带 在传 动 过 程中以一定频率振 动 ， 使 大 多 数 苹 果 自 动 摆 正 ， 若 有 个 别 未 摆 正 的 苹 果 ， 则 可 通 过 图 形 识 别 系 统 判 断 后 ， 由 推 出 气 缸 推 杆 将 其 推 出 ， 接 受 下 一 轮 的 筛 选 。 已 摆 正 的 苹 果 则 顺 序 送 入 插 果 机 构 中 的 苹 果 托 盘 ， 通 过 个 对 心 汽 缸 对 苹 果 果 核 轴 线 定 位 之 后 ， 由 下 压 汽 缸 将 苹 果 压 下 插 入 果 针 上 。 在 自 动 转 位 工 作 台 （ 工 作 原 理 ： 由 电 动 机 经 过 皮 带 传 动 机 构 及 直齿轮减速系 统 之 后 ， 运 动 传 递 给 锥 齿 轮 机 构 与 槽 轮 机 构 ， 槽 轮 与 工 作 台 同 轴 转 动 ， 实 现 工 作 台 的 间 歇 工 作 ） 的 间 歇 转 动 下 ， 已 插 入 苹 果 插 针 的 苹 果 进 入 削 皮 工 位 ， 在 电 动 机 的 驱 动 下 ， 直 齿 轮 机 构 带 动 苹 果 插 针 上 的 苹 果 开 始 转 动 ， 在 自 仿 形 刀 架 驱 动 系 统 的 控 制 下 完 成 不 同 椭 结 论 该 设 计 的 特点是整体 系 统 结 构 紧 凑 ， 打 破 了 原 来 的 人 工 上 料 ， 实 现 了 全 自 动 上 料 ， 节 省 了 劳 动 力 ， 降 低 了 生 产 成 本 。 根据苹果个 体 形 状 差 异 ， 分 析 研 究 一 种 能 根 据 苹 果 不 同椭圆度自 动 走刀的智能 化 自 仿 形 刀 架 驱 动 装 置 ， 从 而 完 成 精 确 削 皮 ， 避 免 了 浪 费 ， 提 高 了 苹 果 的 制 成 率 。 此 外 ， 工 作 台 的 个工位并行工 作 ， 提高了整机的工作效 率 。 参 考 文 献 ： 张 聪 测量光幕于 水 果分级设备中的应用研 究 包 装 工 程 ， ， （ ） ： ， ， （ ） ： 李 军 ， 张 振 华 我 国 苹 果加工业现状分 析 食 品 科 学 ， ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： （ 下 转 第 页 ） 圆 度 苹 果 的 自 动 削 皮 。 之 后 ， 苹 果 进 入 冲 核 工 位 ， 最 包 装 工 程 分 数 计 ） ： 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， 炭 黑 为 ， 消 泡 剂 为 ， 分 散 剂 为 。 按 此 配 方 制 备 的 油 墨 ， 综 合 性 能 良 好 ， 达 到 了 基 材 的 要 求 。 ， ， ： 张 正 健 ， 陈 蕴 智 ， 齐 金 标 基 于 钢 管 标 识 用 油 墨 的 研 制 包 装 工 程 ， ， （ ） ： ， ， ， ， （ ） ： 孙 和 博 ， 赵 蕾 胶印油墨的制备及其触 变 性 的 研 究 包 装 工 程 ， ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： 赵 蕾 胶 印 油 墨 的 研 制 及 其印刷适性的研 究 北 京 ： 北 京 印 刷 学 院 ， ： ， 肖 忠