全自动苹果削皮机的开发与研究

距 向前 输送 ．在 通 过 第 一 光 电传 感 器 ７
１４
１３ １２
１１
时 ，图形 识 别器 ６拍 下 该苹 果 的俯 视 图
并 经计 算机 处理 ，如为果 核 轴 线垂 直 于
水 平 面则苹 果推 出汽缸 ９推 杆不 动 ，该
苹 果顺 利通 过 ；如若 果 核轴 线 不 垂直 于 水 平面 ，则 推 出汽缸 ９推杆 伸 出将 苹 果 推 出 ，该 苹 果循 环输 送 回料 仓 接受 下 一
。 ５２ ‘
陕 西 科 技 大 学 学 报
第 ２９卷
工位 转换工 作 台系统 旨在 实现 工位 间歇 转换 ，并使 每个 工位 按要求 完 成相应 的 工作 ，应 完 成 的任务 如
下 ：
（１）根 据生产 能力 １５个 ／ｒａｉｎ，确定 插果 动 作 、削 皮 动作 、冲核 动作 、苹 果 剥 离 动作 均 为 ３ ｓ，工 作 台转 位时 间为 １ ｓ．
苹果 的 自动摆 正 ，通 过 图形 识 别 系统 将 未 摆 正 的苹 果 剔 除 送 入 下
ｌ １动 输送 到 果 托盘
竺
苹 果 定 位 、插 粜
一 轮 的筛 选．如 苹 果 已摆 正 则 将 苹 果 送 人 苹 果 托 盘 ，并 进 行 定 位 （苹果 果核 轴线 与 苹果 插 针 重 合 ），定 位 准确 的苹 果 在 下 压 气 缸 的 作用 下 自动插 入到 果 针 上 ，在 智 能 刀架 对 苹 果 廓 线 的跟 踪 识 别 下
现有 苹果 加 工业 中使 用 的 削皮机 自动化 程度 低 、事故 率 高、工人 劳动 强度 大等 弊 端 ，提 出 了一
种 全 自动 苹果 削皮技 术．文 中主要介 绍 了全 自动 苹果 削皮机 的工作 流程 以及 机 器各 功 能单 元
的 自动工 作原理 ，同 时还 详 细分析 了苹 果 削皮 机 自动 供 料 系统 、自动 工位 转 换 工 作 台 系统 、冲
１１一第 输 送 带 ，１２一衔接板 ，１３一第 ：：输邀 带 ，ｌ４埸４除 孳粜滑 道
图 ３ 图 ２的 俯 视 图
轮 的识 别 与 选 择．苹 果 托 板 ２３与 第 二
输 送带 １３相 联结 ，苹果 对 心 汽缸 ２２设
有 ３个 ，且 以 １２０。夹 角 均 布 于 平 台 四
周 ．苹 果通 过 第 二 输 送 带 １３被 送 上 苹
窄 ，苹果 在 通 过第 一 输 送 带 １１滑 上 第
７一互『：… 光 电传 感 器 ，８一 ＿ 粜 侧 捎板 ，９一苹果 推 ｊ士Ｉ汽 缸 ，１０．第 ：光 也传 缮 器
二 输送 带 １３后 各苹 果 间保 持一定 的间
图 ２ 全 自动 苹 果 去 皮 机 上 料 装 置 整 体 结 构 示 意 图
＊ 收 稿 日期 ：２０１卜０４—１４ 作 者 简介 ：白雪 宁 （１９７７一 ），女 ，陕 西 省 扶 风 县 人 ，讲 师 ，硕 士 ，研 究 方 向 ：机 械 设 计 与 制 造
第 ４期
白 雪 宁 等 ：全 自动 苹 果 削 皮 机 的 开 发 与 研 究
· ５１ ·
针 上 ，如此 以利 于后 续 削皮 、去核 工序 的顺 利进 行 ．
１一小带 轮 ，２一大 带轮 ．３一蜗 秆 ，４一蜗 轮 ，５一拨衙 ，
１．３ 冲 核 机 构 设 计
６一槽 轮 ，７－３１作 台 ，８－小 齿轮 ．９一犬 齿 轮 ，１Ｏ一苹
全 自动苹 果 削皮机 自动插 果 、削 皮 工序 完 成 后 要 进 行 冲 核 和切
单 果 自动去 皮机 一般 采用 圆盘式 供 果 方式 ，即 圆盘 圆周 上 等距 分 布若 干苹果插 针 ，由人工将 苹果插 于 苹果插针上 ，圆盘 间歇转动 ，将苹果送往去皮工位 ．供料系统 旨在实现无人工全 自动上果 ，故其应完成如下任务 ：
（１）将绝 大 多数苹 果 以苹果 中心 轴竖 直方 向放 置 ，以便 于插 果机 构顺 利将 苹果 沿轴 线方 向插 于苹果 插
白雪 宁 ，陈海 峰
（１．陕 西 工 业 职 业 技 术 学 院 机 械 工 程 学 院 ，陕 西 咸 阳 ７１２０００；２．陕 西 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ，陕 西 西 安
７１００２１）
摘 要 ：在 市场调研 的基 础上 ，对 国 内外苹果 削皮 机 的发 展 现 状进 行 了深入 分 析 与研 究 ，针 对
（２）自动剔 除苹 果果 梗 非垂 直于 水平 面 的苹果 ，使其 重 新 回到料 仓 ，接 受第 二 轮选 择．
（３）自动将 苹果 沿轴 线 方 向插于 苹果 插针 上 ．
全 自动苹果 去 皮机 的上 料装 置 的示 意 图如 图 ２、图 ３、图 ４所 示 ．为 便 于观 察 ，主 视 图 中 省略 了对 心气
２２开 始移 动上 升 ，并 回归原 位 ，苹 果托 盘 ２３向上移 动直 至其 上表 面 与平 台 １５的上 表 面相 平 齐 ，此 即为 苹
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果从 果 仓 到插上 苹果 去皮 机苹 果插 针 的整个 工 作过 程．
由于在 苹果 托板 和苹 果 压板上 开 有与苹 果 插针 运动 轨迹 相重 合 的弧形 缺 口，故 在苹果 压板 压下 时 ，苹
果 托盘 ２３后 ，第 二 光 电传 感器 １Ｏ开关
量 发生 变 化 ，发 出信 号 给 控 制 器 ，由控
制 器发 出命 令 ，３个 对 心汽 缸 ２２推杆 同
时 伸 出并 瞬间缩 回 ，将 苹 果 推 至其 果 核
１５一平 台 ，１６一托 板 导杜 ，１７一苹果 Ｊ矗板 ，１８一支架 ，１９－ｂ￣Ｈ｛汽 缸 ，２０．挡环 ．２１一弹 簧
缸 及其 推果 缓 冲装 置 ，俯 视 图 中省略 了支 架及 其 附带 的其他 零件 ．
全 自动 苹 果 去 皮 机 上 料 装 置 的 工
作 过程 如 下 ：苹 果 的仓 库与 振动 输送 装
置 ２联 结 ，并 以一定 的频 率 于水平 面 内
横 向振 动 ，可将 大部 分 的苹果 调 整为 果
故率 的全 自动苹 果 削 皮 机 械．本 文 主要 对 全 自动 苹 果 削 皮 机 的 整
薰阳聚动丫输摆 送Ｉｌ Ｉ切块米工、 冲恢 核一 体工艺流程进行 了分析与探讨 ，进 而完成 了各 主要功能单元 的设 计 ．该 苹果 削皮 机 的工 作 流 程 如 下 ：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 的过 程 中 以一 定 的频 率 振 动 达 到
工 位工作 转换 台 ７设计 成 圆盘状 ，且其 上 均匀分 布有 ４个 工位 ， 分别 是 插果工 位 、削皮 工位 、冲核 与切 片工 位 、果 核剥 离工 位．每 个工 位都 安装 有苹 果插 针 １Ｏ，而且 苹果 插针 １０设 计成 ３针 ，在 每 个苹 果 插 针轴 的末端 装有 直齿 圆柱 齿轮 ９．独 立 电机 驱动 齿 轮 ８转动 ，当工 ， 位 转换 工作 台转 至削皮 工 位 时 ，齿轮 ８与 该 工位 下 的齿 轮 ９啮合 并 进 而转 动 ，带 动苹 果插 针 上 的苹 果转 动 ．当削 皮 结 束 ，工 位转 换 工 作 台转 过 ９Ｏ。，齿 轮 ９脱离 与 齿 轮 ８的啮合 ，而 后 工位 上 的齿 轮 进入 与 齿 轮 ８的 啮合 位 置 ，作 相 应 的转 动 ，如 此循 环 ．只有 在 削 皮 工 位苹 果 作旋 转 运动 ，而在 其它 ３个 工位 时 ，苹 果果 针 轴 下 的齿 轮 不 与齿 轮 ８ 啮合 ，都 处于 相对 静止状 态 ．
１７向下移 动并 和苹 果 接触 之前 苹果 托板 ２３在 弹 簧 ２１的作用 下 并 不 向下 移 动 ，苹 果 压板 １７和苹 果 接 触
后 ，苹果 托 盘 ２３、苹 果 、苹 果压 板 １７与 汽缸 推 杆 一起 向下 移动 ，苹 果 将被 插 入果 针 上 ，此 时苹 果 削皮 机 的
苹 果插 针所 在 的工作 转 盘克 服苹果 与 托盘 、苹果 压板 之 间 的摩擦力 转 动 ，苹 果移 出苹 果托 板之 后下 压汽 缸
于西方 国家 ．目前 在苹 果加 工行 业 中广泛 使用 的苹果 削皮 机均 为半 自动 ，即 由人工 上果 ，机器 自动 削皮 ．为
保证 削皮 的顺利 进行 ，必须 为每 台去 皮机 配备 人工 ，用手 将 苹果 插 在苹 果 削 皮工 位 处 ，显然 费时 、费 力 、劳
动 强度 大 ，而且容 易产 生差 错乃 至事 故 ，为 此市 场上 急需 一种 能够 降低 劳 动强 度 ，提 高 劳动 效 率 和 降低 事
果插 针 所在 的 圆盘可 顺利 转动 ．装 于苹 果对 心气 缸推 杆上 的缓 冲装 置可 保证 推杆 对苹 果不 造成 机械损 伤 ．
１．２ 工 位 转 换 转 台 系统 研 究
苹果通过输送带送往果盘之后 ，要进行 自动插果 ，插 入果针 的苹 果要进行 工位转换 ，进入 削皮工位．而且在 削皮时 ，要求 工作 台静止 ，当削皮工作 完成后 ，再进行工位转换进入 去核与切片工位 ，最后进入果核剥离工位．
完成 准确 的削皮 ，之 后 完 成 自动 冲 核 、切 块 ，最 后 利 用 三 爪 气 缸 机 图 １ 全 自动 苹 果 削 皮机 工作 流 程 图
械手 完成 苹果 果核 的卸 除．具体 工 作流程 如 图 １所 示．
１ 全 自动 苹 果 削 皮 机 各 功 能 单 元 设 计
１．１ 自动 上 料 系统 设 计
核 轴线 与 水平 面垂 直 的状态 ，且 由振 动
装 置上 附带 的第 一 慢输送 带 １１将 苹 果
通 过衔 接板 １２送 上快 第 二 输 送 带 １３，
输 送 带 １３上 两 侧 的 挡 板 ８距 离 由宽 变 １一筇 动 电机 ，２一振 动 ｆｂ机 ，３一史架 ，４一支 承弹 髓 ，５一第 驱 动 Ｉ乜机 ，６一 形ｉ＿｝｛别器
（２）在 削皮 工位 ，苹果 随果 针 自转． （３）在插 果工 位 、削皮 工位 、苹果 剥离 工位 果针 均静 止不 动． 工 位转 换 台系 统 的传动 方 案 示意 图 如 图 ５所 示．电动 机 ｌ２驱动 ，通 过一 级 Ｖ带 传 动 机构 进行 减 速 ， 然 后再 用蜗 杆蜗 轮机 构进 行二 级减 速 ，同时蜗 杆蜗 轮机 构 也将 蜗 杆 ３的水 平 轴 线 的旋 转 运 动转 换 为 蜗轮 ４竖 直轴 线 的转动．和蜗 轮 ４同轴 转动 的槽 轮 机构 中 的拨 盘 ５将 连 续 整周 的 回转 运 动 传 递 给 间歇 动作 的 槽 轮 ６，槽 轮 ６与工位 转换 工作 台 ７同轴 连接 ，从 而实 现 了工作 台的 间歇运 动．
轴 线与 苹果 托盘 ２３下 方 的苹 果插 针 对 ２２一对 心汽 缸 ，２３一苹 粜托 板 ．２４一平板 ，２５．嘲杆 ，２６一嘲 管 ，２７一对 心 汽缸 蚓 定板
齐 的位 置 ．下 压 汽缸 １９的推 杆下 压 ，带 动苹 果 压 板 １７向下 移 动 ，在 苹 果 压 板
图 ４ 插 果 装 置 的 结 构 示 意 图 （右 图 为 左 图 的 俯 视 图 ）
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陕西 科 技 大学 学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＡＮＸＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ０Ｆ ＳＣＩＥＮＣＥ ８Ｌ ＴＥＣＨＮＯＩ ＯＧＹ
文 章 编 号 ：１０００—５８１１（２０１１）０４—００５０—０３
Ａ ｕｇ．２０１１ Ｖｏ１．２９
全 自动 苹 果 削 皮 机 的 开发 与研 究
核 机 构 与 果 核 抓 取 机 构 的 工 作 过 程 ．
关 键 词 ：全 自动 苹 果 削皮 机 ；供 料 系统 ；工 位 转 换 系统 ；去 核 机 构 ；果 核 抓 取 机 构
中图法分 类号 ：Ｔ￥２５５．３５
文献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
相 比于 苹果 生产 ，我 国苹果 加工 业整 体加 工能 力薄 弱 ，发 展 处于 明显 劣势 ，机 械 自动化 程 度 远远 落 后