全自動蘋果削皮機傳動系統(tǒng)設(shè)計 白 雪 寧 （ 陜西工業(yè)職 業(yè)技術(shù)學(xué) 院 ， 咸 陽 ） 摘 要 ： 在市場調(diào)研的基礎(chǔ) 上 ， 通 過 對 已 有產(chǎn)品的特點 進 行比較與研究分 析 ， 開發(fā)了一種新的全自動蘋果削 皮 機 ， 實 現(xiàn) 了 上 料 、 削 皮 、 去核與卸果整個工作過程的全自 動 。 傳動系統(tǒng)增加了全自動上料系 統(tǒng) ， 可完成蘋果自 動 輸 送 、 擺 正 、 插 果 的 動 作 ； 自仿形刀架驅(qū)動系 統(tǒng) ， 可根據(jù)蘋果橢圓度的不 同 ， 完 成 準(zhǔn) 確 去 皮 ； 保留了原自動轉(zhuǎn)位 工 作 臺 機 構(gòu) 。 該全自動蘋果削皮機機構(gòu)緊 湊 ， 節(jié) 省 人 力 ， 生產(chǎn)率和制成率 高 。 關(guān) 鍵 詞 ： 蘋 果 削 皮 機 ； 傳 動 方 案 ； 上 料 系 統(tǒng) ； 工 作 臺 系 統(tǒng) ； 刀 架 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 中 圖 分 類 號 ： 文 獻 標(biāo) 識 碼 ： 文 章 編 號 ： （ ） （ ， ， ） ： ， ， ， ， ， ， ； ； ， ， ， ： ； ； ； ； 蘋 果 是 大 眾 生 活 必 需 的 果 品 之 一 ， 蘋 果 削 皮 不 僅 是 一 種 習(xí) 慣 ， 也 是 防 止 果 皮 中 殘 留 農(nóng) 藥 等 有 害 物 傷 害 人 體 的 一 種 有 效 辦 法 。 特 別 是 對 于 蘋 果 深 加 工 企 業(yè) ， 需 要 將 蘋 果 制 成 多 種 制 品 ， 也 都 要 削 除 果 皮 ， 從 而 保 證 制 成 品 的 品 質(zhì) 及 衛(wèi) 生 。 雖 然 ， 食 品 制 造 廠 也 陸 續(xù) 引 進 了 一 些 削 皮 機 ， 但 是 使 用 中 仍 舊 遇 到 一 系 列 技 術(shù) 問 題 。 因 為 蘋 果 屬 于 非 圓 的 異 形 體 ， 所 以 大 批 量 水 果 削 皮 的 加 工 難 度 較 大 ， 仍 要 借 助 人 力 進 行 削 皮 ， 而 這 樣 操 作 在 消 毒 、 衛(wèi) 生 方 面 都 達 不 到 國 家 對 食 品 的 規(guī) 定 。 削 皮 的 厚 度 依 工 人 技 術(shù) 的 不 同 而 不 同 ， 但 一 般 在 ， 因 此 ， 大 量 的 果 肉 隨 皮 屑 扔 掉 ， 使 果 品 的 制 成 率 很 低 ， 即 只 有 左 右 。 另 外 ， 工 人 的 勞 動 強 度 較 大 ， 有 時 還 會 對 人 手 造 成 割 傷 ， 效 率 低 而 成 本 高 。 因 此 ， 亟 待 設(shè) 計 一 款 能 自 動 完 成 蘋 果 的 輸 送 、 削 皮 、 去 核 、 切 塊 一 體 化 作 業(yè) 的 高 效 率 、 低 勞 動 強 度 的 全 自動蘋果削皮 機 。 國內(nèi)外蘋果削皮機的發(fā)展 為 了 深 入 了解蘋果削 皮 機 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ， 透 徹 分 析 現(xiàn) 有蘋 果 削 皮 機各自的優(yōu)缺 點 ， 進 而 開 發(fā) 出 一 種 全 自 動的蘋果削皮 機 ， 筆 者 走 訪 調(diào) 研 了 相 關(guān) 蘋 果 削 皮 機 生 產(chǎn) 廠 家 ， 對 走 訪 調(diào) 研 所 得 的 資 料與信息進行分 析 、 歸 納 ， 將 當(dāng) 前 市 場 上 的 蘋 果 削 皮 機 分 為 類 ， 即 手 搖 式 單果削皮機和多果半自 動 削 皮 機 。 手搖式單果削皮機 如 圖 所 示 ， 通 過 手 動 操 作 ， 可快速完成蘋果 的 一 次 性 削 皮 、 去 芯 和 切 薄 片 這 項 功 能 ， 也 可 以 單 一 只 使 用 削 皮 功 能 。 該 類 去 皮 機 存 在 以 下 缺 陷 ： 需 人 工 插 果 ， 削完后人手取 下 ， 故 插 、 取 果 時 易 傷 手 ； 手 搖 式 ， 收 稿 日 期 ： 作 者 簡 介 ： 白 雪 寧 （ ） ， 女 ， 陜 西 咸 陽 人 ， 碩 士 ， 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講 師 ， 研究方向為機械設(shè)計與制 造 。 包 裝 工 程 全自動蘋果削皮機總體方案設(shè)計 全自動蘋果削皮機 的 性 能要 求 該全自動蘋果削皮 機 是 在 現(xiàn) 有 削 皮 機 的 基 礎(chǔ) 上 ， 滿足自動化程度 高 、 削 皮 效 率 高 、 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 、 安 全 性 高 等 要 求 ， 做 到 技 術(shù) 先 進 、 結(jié) 構(gòu) 巧 妙 、 經(jīng) 濟 合 理 等 。 全 自 動 蘋 果削皮機應(yīng) 具 有 的 性 能 要 求 如 下 ： 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 ， 即運動平穩(wěn)準(zhǔn) 確 ， 能 保 證 規(guī) 定 的 運 動 精 度 ； 工 作 的 可 靠 性 ， 即 能 根 據(jù) 功 能 要求完成既定的動 作 ， 且 各 動 作 應(yīng) 協(xié) 調(diào) 穩(wěn) 定 ； 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 操 作 方 便 ， 制 造 容 易 ， 成 本 低 ； 生 產(chǎn) 效 率 高 ， 能 耗 少 ； 減 輕 勞 動 強 度 ， 不 污 染 環(huán) 境 ， 創(chuàng) 造 文 明 生 產(chǎn) 條 件 ； 留 有 發(fā) 展 的 余 地 ， 需 改 進 時不至于造成全機廢 棄 。 文中研究的具體目 標(biāo) 及 技 術(shù) 參 數(shù) 如 下 ： （ ） 設(shè) 計 全 自 動 的 蘋 果 供 料 系 統(tǒng) ， 完 成 蘋 果 的 輸 送 、 蘋果是否擺正的檢 測 剔 除 、 自 動 插 果 等 動 作 。 （ ） 設(shè) 計 全 自 動 的 工 位 轉(zhuǎn) 換 工 作 臺 ， 使 其 自 動 間 歇 地 轉(zhuǎn) 動 ， 完 成 個 工 位 ， 即 插 果 工 位 、 削 皮 工 位 、 沖 核 工 位 與 卸 果 工 位 的 轉(zhuǎn) 換 。 同 時 ， 要 求 工 作 臺 在 靜 止 時 ， 完 成 相 應(yīng) 工 位 的 動 作 。 技 術(shù) 指 標(biāo) ： 生 產(chǎn) 能 力 為 每 分 鐘 個 ， 削 皮 用 時 （ 工 作 臺 靜 止 時 間 ） ， 轉(zhuǎn) 位 用 時 （ 工作臺轉(zhuǎn)動時 間 ） 。 （ ） 設(shè) 計 全 自 動 的 智 能 仿 形刀架驅(qū)動裝 置 ， 完 成 去 皮 的 水 平 進 給 、 垂 直 進 給 運 動 ， 并使削皮的厚度 盡 可 能 均 勻 。 技 術(shù) 指 標(biāo) ： 去 皮 厚 度 約 。 （ ） 設(shè) 計 沖 核 與 卸 果 機 構(gòu) ， 自動完成果與核的 分 離 ， 并最后利用機械手 實 現(xiàn) 自 動 卸 果 。 圖 臥式單果手動去皮機原 理 費 勁 ， 速 度 慢 ， 效 率 低 ； 切 削 寬 度 較 大 ， 已 加 工 的 蘋 果 幾 乎 都 變 成 了 “梯 田 ”狀 。 多 果 半 自動削皮 機 此 類 削 皮 機 工 作 原 理 見 圖 。 該 蘋 果 削 皮 機 設(shè) 圖 多果半自動蘋果削皮機原 理 有 多 個 工 作 單 位 ， 每 個 單 位 安 裝 有 單 獨 的 刀 片 ， 可 單 獨 去 皮 沖 芯 、 切 片 、 開 瓣 。 正 常 工 作 時 ， 配 用 至 少 人 以 上 人 員 將 蘋 果 插 在 三 角 刀 上 ， 將 蘋 果 人 工 定 位 ， 削 皮 機 設(shè) 計 為 盤 式 多 個 工 作 單 位 ， 個 工 位 （ 即 插 果 工 位 、 削 皮 工 位 、 切 片 工 位 、 去 核 工 位 ， 且 從 一 個 工 位 到 下 一 個 工 位 轉(zhuǎn) 動 角 度 均 為 ） 安 裝 在 大 轉(zhuǎn) 盤 之 上 。 工 作 時 大 盤 由 調(diào) 速 電 機 控 制 其 轉(zhuǎn) 速 ， 被 插 上 去 的 蘋 果 隨 著 轉(zhuǎn) 盤 旋 轉(zhuǎn) ， 削 皮 工 作 開 始 ， 蘋 果 被 大 盤 帶 入 削 皮 區(qū) ， 蘋 果 開 始 自 動 旋 轉(zhuǎn) ， 去 皮 刀 由 下 至 上 的 拉 起 ， 因 蘋 果 的 自 轉(zhuǎn) ， 去 皮 刀 壓 在 蘋 果 外 側(cè) ， 所 以 蘋 果 皮 自 動 刨 去 。 削 完 皮 的 蘋果進入下一 組 工 作 區(qū) ， 即 切 片 區(qū) ， 切 完 片 的 蘋 果 進 入 最 后 的 沖 核 區(qū) 。 此 類 削 皮 機 屬 多 工 位 削 皮 ， 雖 然 加 工 效 率 高 ， 但 工 作 臺 轉(zhuǎn) 動 速 度 較 快 ， 手 工 插 果 時 有 漏 插 果 現(xiàn) 象 ， 而 且 在 插 果 過 程 中 易 傷 手 ， 不 安 全 ， 而 且 削 皮 機 在 工 作 時 ， 需 要 的 人 力 較 多 ， 加 工 成 本 高 。 全自動蘋果削皮機 工 作 流程分 析 該 蘋 果 削 皮機的工作 流 程 為 ： 通 過 電 機 驅(qū) 動 蘋 果 由果倉料斗被送上輸送 帶 ， 輸 送 帶 在 傳 動 過 程 中 以 一 定方式完成蘋果的自動擺 正 ， 然 后 被 擺 正 的 蘋 果 被 送 入 蘋 果 托 盤 定 位 、 插 果 ， 蘋 果 插 入 到 果 針 上 ， 在 智 能 刀 架對蘋果廓線的跟蹤識別 下 ， 完 成 準(zhǔn) 確 削 皮 ， 之 后 ， 完 成自動沖核與卸 果 。 相關(guān)的技術(shù)路線 全 自 動 蘋果削皮機的自 動 輸 送 、 分 類 、 擺 正 、 抓 取 定 位 、 削 皮 、 去 核 等 動 作 要 實 現(xiàn) ， 所依據(jù)的技術(shù) 為 ： 自 動 上料 裝 置 包 括振動輸送裝 置 、 蘋 果 輸 送 及 蘋 果 方 向 檢測剔除裝置及插果裝 置 ， 插 果 裝 置 可 利 用 對 心 氣 缸 定 位 ， 而 后 利 用 下 壓 氣 缸 將 蘋 果 壓 下插到蘋果插 針 上 ； 自動轉(zhuǎn)位工作臺系 統(tǒng) 可 利 用 皮 帶 、 齒 輪 減 速 器 ， 由 白 雪 寧 全自動蘋果削皮機傳動系統(tǒng)設(shè) 計 錐 齒 輪 機 構(gòu) 、 槽 輪 機 構(gòu) 帶 動 工 作 臺 間 歇 轉(zhuǎn) 位 ； 自 動 智 能 仿 形 刀 架 驅(qū) 動 裝 置 可 利 用 光 電 傳 感 器 和 微 處 理 器 構(gòu) 成 的 跟 蹤 裝 置 ， 它 的 工 作 原 理 是 光 電 傳 感 信 號 傳 給 微 處 理 器 ， 由 微 處 理 器 控 制 刀 具 的 移 動 軌 跡 ； 去 核 機 構(gòu) 采 用 相 應(yīng) 機 構(gòu) 使 果 核 從 下 向 上 沖 出 ， 而 成 品 蘋 果 剝 離 采 用 三 爪 機 械 手 來 完 成 。 一 部 完 整 的 、 自 動 化 程 度 較 高 的 蘋 果 削 皮 機 包 含 的 各 種 機 構(gòu) （ 裝 置 ） 見 圖 。 電 機 ； 輸 送 帶 ； 插 果 機 構(gòu) ； 蘋 果 插 針 ； 轉(zhuǎn) 位 工 作 臺 ； 槽 輪 機 構(gòu) ； 錐 齒 輪 機 構(gòu) ； 軸 承 ； 直 齒 輪 減 速 器 ； 機 架 ； 皮 帶 機 構(gòu) ； 電 動 機 ； 電 動 機 ； 直 齒 輪 機 構(gòu) ； 自仿行刀架驅(qū)動系 統(tǒng) 圖 全自動蘋果削皮機的傳動方案設(shè) 計 后 由 爪 汽 缸 機 械 手 完 成 卸 果 動 作 。 至 此 ， 個 工 作 周 期 完 成 ， 如 此 反 復(fù) ， 完成所有蘋果的自動插 果 、 削 皮 、 沖 核 、 卸 果 等 動 作 。 圖 削皮機的功能結(jié) 構(gòu) 蘋 果 削 皮機總體 傳動 方案設(shè) 計 筆 者 是 在 市 場 調(diào) 研 的 前 提 下 ， 針 對 家 用 蘋 果 削 皮 機 需 手 動 且 效 率 低 ， 而 中 小 型 果 汁 廠 、 罐 頭 廠 、 果 醬 廠 等 用 的 大 型 蘋 果 削 皮 機 自 動 化 程 度 低 ， 蘋 果 制 成 率 低 且 勞 動 成 本 高 等 缺 點 ， 設(shè) 計 出 的 這 一 款 既 能 提 高 工 作 效 率 、 降 低 生 產(chǎn) 成 本 ， 又 符 合 國 家 對 食 品 的 相 關(guān) 規(guī) 定 的 全 自 動 蘋 果 削 皮 機 。 該 蘋 果 削 皮 機 的 傳 動 方 案 設(shè) 計 見 圖 ， 其 工 作 過 程 如 下 ： 果 倉 料 斗 下 來 的 蘋 果 被 送 上 由 電 動 機 驅(qū) 動 的 輸 送 帶 ， 輸 送 帶 在傳 動 過 程中以一定頻率振 動 ， 使 大 多 數(shù) 蘋 果 自 動 擺 正 ， 若 有 個 別 未 擺 正 的 蘋 果 ， 則 可 通 過 圖 形 識 別 系 統(tǒng) 判 斷 后 ， 由 推 出 氣 缸 推 桿 將 其 推 出 ， 接 受 下 一 輪 的 篩 選 。 已 擺 正 的 蘋 果 則 順 序 送 入 插 果 機 構(gòu) 中 的 蘋 果 托 盤 ， 通 過 個 對 心 汽 缸 對 蘋 果 果 核 軸 線 定 位 之 后 ， 由 下 壓 汽 缸 將 蘋 果 壓 下 插 入 果 針 上 。 在 自 動 轉(zhuǎn) 位 工 作 臺 （ 工 作 原 理 ： 由 電 動 機 經(jīng) 過 皮 帶 傳 動 機 構(gòu) 及 直齒輪減速系 統(tǒng) 之 后 ， 運 動 傳 遞 給 錐 齒 輪 機 構(gòu) 與 槽 輪 機 構(gòu) ， 槽 輪 與 工 作 臺 同 軸 轉(zhuǎn) 動 ， 實 現(xiàn) 工 作 臺 的 間 歇 工 作 ） 的 間 歇 轉(zhuǎn) 動 下 ， 已 插 入 蘋 果 插 針 的 蘋 果 進 入 削 皮 工 位 ， 在 電 動 機 的 驅(qū) 動 下 ， 直 齒 輪 機 構(gòu) 帶 動 蘋 果 插 針 上 的 蘋 果 開 始 轉(zhuǎn) 動 ， 在 自 仿 形 刀 架 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 的 控 制 下 完 成 不 同 橢 結(jié) 論 該 設(shè) 計 的 特點是整體 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 打 破 了 原 來 的 人 工 上 料 ， 實 現(xiàn) 了 全 自 動 上 料 ， 節(jié) 省 了 勞 動 力 ， 降 低 了 生 產(chǎn) 成 本 。 根據(jù)蘋果個 體 形 狀 差 異 ， 分 析 研 究 一 種 能 根 據(jù) 蘋 果 不 同橢圓度自 動 走刀的智能 化 自 仿 形 刀 架 驅(qū) 動 裝 置 ， 從 而 完 成 精 確 削 皮 ， 避 免 了 浪 費 ， 提 高 了 蘋 果 的 制 成 率 。 此 外 ， 工 作 臺 的 個工位并行工 作 ， 提高了整機的工作效 率 。 參 考 文 獻 ： 張 聰 測量光幕于 水 果分級設(shè)備中的應(yīng)用研 究 包 裝 工 程 ， ， （ ） ： ， ， （ ） ： 李 軍 ， 張 振 華 我 國 蘋 果加工業(yè)現(xiàn)狀分 析 食 品 科 學(xué) ， ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： （ 下 轉(zhuǎn) 第 頁 ） 圓 度 蘋 果 的 自 動 削 皮 。 之 后 ， 蘋 果 進 入 沖 核 工 位 ， 最 包 裝 工 程 分 數(shù) 計 ） ： 為 ， 為 ， 為 ， 為 ， 為 ， 炭 黑 為 ， 消 泡 劑 為 ， 分 散 劑 為 。 按 此 配 方 制 備 的 油 墨 ， 綜 合 性 能 良 好 ， 達 到 了 基 材 的 要 求 。 ， ， ： 張 正 健 ， 陳 蘊 智 ， 齊 金 標(biāo) 基 于 鋼 管 標(biāo) 識 用 油 墨 的 研 制 包 裝 工 程 ， ， （ ） ： ， ， ， ， （ ） ： 孫 和 博 ， 趙 蕾 膠印油墨的制備及其觸 變 性 的 研 究 包 裝 工 程 ， ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： 趙 蕾 膠 印 油 墨 的 研 制 及 其印刷適性的研 究 北 京 ： 北 京 印 刷 學(xué) 院 ， ： ， 肖 忠