槟榔采收刀之刀架组合结构改良
一种中药槟榔采摘机器人[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710914275.X(22)申请日 2017.09.30(71)申请人 尚盼盼地址 221000 江苏省徐州市泉山区科技大厦13层(72)发明人 不公告发明人 (51)Int.Cl.A01D 46/30(2006.01)(54)发明名称一种中药槟榔采摘机器人(57)摘要本发明一种中药槟榔采摘机器人公开了一种通过沿槟榔树进行攀爬，将槟榔果连枝桠割断进行采摘的装置。
其特征在于所述主半圆板一侧置有固定卡块，所述辅半圆板一侧置有固定卡板，且和固定卡块相对应，两个锁紧块分别置于辅半圆板另一侧，所述锁紧块上开有卡槽，两个锁紧台分别置于主半圆板另一侧，锁紧扣可滑动的置于锁紧台上，所述两个锁紧扣分别和两个锁紧块上的卡槽相对应，两组挂耳分别置于主半圆板外侧和辅半圆板外侧，主固定带通过一组挂钩和主半圆板外侧的一组挂耳相连接，收集袋口部置于主固定带上，辅固定带通过一组挂钩和辅半圆板外侧的一组挂耳相连接，收集袋口部置于辅固定带上。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 107711077 A 2018.02.23C N 107711077A1.一种中药槟榔采摘机器人，其特征是：由主体装置、动力采摘装置和控制装置组成，主体装置由辅半圆板、固定卡板、滑槽、滚轮、挡片、主半圆板、挂耳、主固定带、收集袋、挂钩、固定卡块、辅固定带、锁紧块、锁紧扣、锁紧台和连接杆组成，所述主半圆板一侧置有固定卡块，所述辅半圆板一侧置有固定卡板，且和固定卡块相对应，两个锁紧块分别置于辅半圆板另一侧，所述锁紧块上开有卡槽，两个锁紧台分别置于主半圆板另一侧，锁紧扣可滑动的置于锁紧台上，所述两个锁紧扣分别和两个锁紧块上的卡槽相对应，两组挂耳分别置于主半圆板外侧和辅半圆板外侧，主固定带通过一组挂钩和主半圆板外侧的一组挂耳相连接，收集袋口部置于主固定带上，辅固定带通过一组挂钩和辅半圆板外侧的一组挂耳相连接，收集袋口部置于辅固定带上，所述每组挂耳由两个挂耳组成，所述每组挂钩由两个挂钩组成，所述主半圆板上侧和辅半圆板上侧分别开有滑槽，所述滑槽一侧置有挡片，两组连接杆分别置于主半圆板和辅半圆板上，所述每组连接杆由两个连接杆组成，滚轮置于连接杆一端上，且位于主半圆板和辅半圆板之间，所所述连接杆上套置有弹簧，动力采摘装置由刀片固定板、转动刀片、固定耳、固定刀片、传动杆、转盘、固定杆、固定电机、驱动电机、转动轮、固定座和固定台组成，两组固定刀片分别置于主半圆板上侧和辅半圆板上侧，所述每组固定刀片由多个固定刀片组成，两个刀片固定板分别置于两个滑槽内，多个转动刀片等距置于刀片固定板上固定耳置于对应主半圆板的刀片固定板上，固定台置于主半圆板外侧，驱动电机置于固定台上，转动轮置于驱动电机的电机轴上，且位于主半圆板一侧和辅半圆板一侧之间，固定座置于主半圆板外侧，固定电机置于固定座上，转盘置于固定电机的电机轴上，固定杆一端置于转盘上，传动杆一端和固定杆另一端相连接，另一端和固定耳相连接，控制装置由无线信号收发器、控制器、数据传输线、数据处理器、电源、电源线和信号转换器组成，无线信号收发器置于主半圆板外侧，信号转换器通过数据传输线和无线信号收发器相连接，且置于主半圆板外侧，数据处理器通过数据传输线和信号转换器相连接，且置于主半圆板外侧，控制器分别通过数据传输线和驱动电机、固定电机、数据处理器相连接，且置于主半圆板外侧，电源通过电源线和数据处理器相连接，且置于主半圆板外侧。
转筒式槟榔去核均匀切片的设备设计-农业机械化论文-农学论文
转筒式槟榔去核均匀切片的设备设计-农业机械化论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——0 引言槟榔为棕榈科常绿乔木,是我国四大南药之一.槟榔果略小于鸡蛋,果皮纤维质,内含1 粒种子,即槟榔子; 胚乳坚硬,具灰褐色斑点; 于8-11 月果实完全成熟之前即予采收、去皮、煮沸、切成薄片晒干,干后呈深褐色或黑色.槟榔全身都是宝,其有效成分主要为槟榔碱,具有固齿杀菌、健胃驱寒、消化积食、去水肿以及驱虫等功能,槟榔子还是劣等儿茶的原料.完整的槟榔果实干制品称为榔干,是我国海南、湖南、云南等地群众咀嚼用嗜好品.目前,我国国内槟榔干果市场需求日益增长,规模化的槟榔加工已成为扩大槟榔种植面积、增加农民收入的重要手段[1].目前,全世界年产槟榔22. 7 万t,其中约千余吨产于我国.海南岛种植槟榔已有 1 500 年的历史了,是我国槟榔的最大产地.虽然我国种植槟榔历史悠久,但目前仍面临诸多亟待解决的难题[2].由于槟榔的果肉纤维十分致密,与槟榔核的结合程度非常精密,致使对槟榔的加工十分困难,目前大多仍然采用传统的手工加工方法,不仅影响加工效率,同时也费时费力.根据食品领域加工的生产现状,可以得出一个结论: 槟榔的果肉纤维与种子的分离困难是导致其生产滞后的一大主要原因[3].为此,介绍了一种转筒式的槟榔去核并同时对果肉进行均匀切片的设备.如果这一研究成果得以转化,将会提高槟榔的加工效率,解决目前面临的加工难问题,也将推动我国槟榔产业的飞速发展.1 结构及工作原理1. 1 结构去核切片机主要由料斗、导料槽、推料杆、送料筒、组合式转筒、上下组合刀具、主轴定向准停机构、凸轮连杆组合机构等组成,如图1 所示.1. 2 工作原理将槟榔倒入料斗中,其靠自重进入导料槽中; 由于导料槽做成下部逐渐缩小、上部圆弧、口径略大于最大槟榔外形尺寸的结构,使得槟榔只能自然平放在导料槽中,而且只能一个一个顺序进入,并从导料槽出口下滑掉落到送料筒中; 由于送料筒的直径约为槟榔般大小,导致每次只能有一个槟榔掉下来,由推料杆将槟榔推送到转筒左侧的下刀槽中,然后转筒在槽轮机构的带动下转动90,到达上刀头下方; 由于凸轮连杆组合机构的带动,使推料杆和上刀头同步运动,上、下刀头配合完成一次对槟榔的冲压动作和推料杆的推料过程,实现对槟榔的去核、切片和送料.下刀具可以将槟榔果肉切成4 瓣,切完后的核和果肉分别由一种特殊的输料装置输出,实现槟榔核与果肉的分离,并如此循环运动下去.2 主要结构设计和功能分析2. 1 组合式转筒的设计组合式转筒组成单元的基本结构如图2 所示.由于机器的刀具特殊,考虑到加工工艺问题,把转筒设计成组合式( 即由4 块完全相同的结构单元组合而成) .组合式转筒由4 块结构相同的近似弧形的组合单元焊接而成,组成单元弧形所对应的的圆心角为90,4 块完全相同的组合单元刚好连接成一个圆柱体型的转筒结构.其组成单元的对称中心上轴向均匀分布8 个下组合刀头,作用在于实现一次对8 个槟榔进行同时冲压,提高机械效率.刀刃由一个中心刀刃和 4 个均匀分布在中心刃四周的侧刃组成,4 个侧刃实现果肉的均匀切片,中心刃的作用在于去核.2. 2 上组合刀架设计上组合刀架结构如图3 所示.上组合刀架由上刀刃、活动压头、连杆、回位弹簧、螺母以及支撑架等组成.当槟榔随转筒转到上刀架正下方时,刀架在凸轮连杆组合机构的传动下顺着导向筒向下对槟榔进行冲压,实现对槟榔的去核切片.其刀头上的活动头起到对槟榔扶正并缓解冲击力的作用.当一次冲压完成后,刀头往上运动,活动压头在回位弹簧的作用下回到最初位置,为下一次冲压做准备.2. 3 凸轮连杆组合机构设计凸轮连杆组合机构如图4 所示.此机构由一个凸轮机构和一个凸轮连杆机构串联组合机构并联组合而成.两个盘型凸轮1、2 固连在一起,凸轮 1 和推杆7 组成移动从动件盘状凸轮机构,凸轮 2 和摆杆 4 组成摆动从动件盘状凸轮机构.当机构的主动件凸轮1 和2 转动时,推杆2 实现左右运动,推杆 2 和推料杆固连,从而将槟榔推入转筒中;同时,摆杆 4 实现摆动,并由摆杆的摆动带动连杆5运动,使从动滑块6 实现上下移动,滑块 6 和上组合刀架的支撑刀架相固连,从而实现上刀头的上下冲压动作.2. 4 槽轮拨盘主轴定向准停机构设计要使机器能够正常运转,必须实现转筒的准确定位,使机器停止运转时其上刀头与下刀头必须位于同一直线上( 转筒上的 4 个组合刀头必须位于竖直和水平方向上) ; 并且推料杆和上刀头必须位于距离转筒最大位移处,在开机运转时不会出现冲压紊乱现象;通过在槽轮拨盘主轴上安装准停装置来实现槽轮的定向准停,从而带动转筒和凸轮轴的准停.此机构选用磁传感器型主轴准停装置,如图5 所示.磁传感器主轴准停装置利用磁性传感器检测定位.在主轴上安装一个发磁体,在距离发磁体旋转外轨迹1 ~2mm 处固定一个磁传感器,经过放大器与主轴控制单元连接.当主轴控制单元接收到数控系统发来的准停信号ORT 时,主轴速度变为准停时的设定速度; 当主轴控制单元接收到磁传感器信号后,主轴驱动立即进入磁传感器作为反馈元件的位置闭环控制,目标位置即为准停位置.准停后,主轴驱动装置向数控系统发出准停完成信号ORE[4].3 主要工作部件参数的确定3. 1 下组合刀具中单个刀具参数的确定下刀具结构图如图 6 所示.根据实际结构可以看出: 在刀具下部设计有一定的斜度,目的是对槟榔起到一定的扶正作用,使槟榔能够竖直地立在圆柱筒中,方便冲压和切片去核,同时也对由于上下刀具的微小错位引起的偏移起到校准的作用.下刀具需要设计计算的参数有: 刀具圆柱筒上内径d上,刀具圆柱筒下内径d下,中心孔径d中,圆柱筒总长h,刀刃离圆柱筒下底面高度h刀.通过到海南三亚槟榔谷进行考证,发现槟榔的直径一般为20 ~ 40mm,长度一般为30 ~ 60mm,种子大小一般为20mm,且不同型号的槟榔其核的大小差距不大.为了实现大中小型号的槟榔能够一起加工,设计的刀具参数为: d上= 45mm,d下= 35mm,d中= 20mm,h = 80mm,h刀= 10mm.3. 2 凸轮连杆组合机构的参数设计凸轮连杆机构组合机构是为了同时实现送料和冲压,即推杆送料开始到推杆回到初始位置的同时上刀架也必须从初始位置开始完成一次冲压动作并回到初始位置.凸轮 1 的最大行程为推料杆运动的距离,推杆停止运动的时间为转筒转动90( 即拨盘转动一周所用时间) ,由此参数就可以确定凸轮的外轮廓尺寸.凸轮2 与连杆机构组合,所以上刀架上下运动的距离通过连杆机构传到凸轮 2 上,设计尺寸需要考虑两部分的变化量来设计,其摆杆停止摆动的时间也是拨盘转动 1 周所用时间.即两凸轮的等半径圆弧段的长度为与等圆弧段的圆弧半径r 以及拨盘转动1 周所用时间t 的乘积.3. 3 传动机构的确定考虑到机器的运动效率和机构特点,设计槽轮机构的拨盘主轴转速为60 ~ 80r/min,即每分钟完成60~ 80 次冲压动作,所以对电动机的转速要求不是很高.基于各方面的考虑,本机器选择的动力机构为740r / min 的Y 型三相异步电动机,其原因在于Y 系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠.传动方式的确定: 电动机首先通过与一个减速装置( 两齿轮啮合z1-z2) 实现第 1 次降低主轴转速; 减速轮主轴到槽轮拨盘主轴通过带轮传动( d1-d2) ,实现2 次降速,将电动机的转速降到拨盘主轴要求的转速.拨盘驱动槽轮间歇转动,槽轮主轴即为转筒主轴,从而实现转筒的间歇转动.凸轮轴与拨盘主轴之间通过同步带轮传动( d3-d4) ,使得拨盘和凸轮具有步调一致的运动,从而实现拨盘主轴转动 1 周,凸轮完成一次推料和一次冲压动作,保证了运动的可行性.通过这样的传动设计,可以实现拨盘主轴转动1周,转筒转动90,凸轮连杆组合机构进行一次送料和一次冲压.其工作流程图如图7 所示.4 结语设计了一种对槟榔均匀切片和去核的装置,分析了其工作原理、基本结构,进行了部件的设计和参数设计.从整体上看,此机器能一次冲压完成8 个槟榔的切片和去核,且操作简单、安全可靠,能够从根本上提高劳动效率,降低工人的劳动强度.此机械能够实现槟榔果肉的均匀切片,避免了人工切片时存在的切片不均匀、甚至造成原材料浪费的缺陷,同时也扩大了食用槟榔的加工规模,促进了槟榔产业的发展.参考文献:[1] 张翠玲,谭乐和,许春梅,等. 五香槟榔加工工艺研究初报食用槟榔切片机的设计[J]. 广东农业科学,2011,38( 3) :90-91.[2] 谭乐和. 世界槟榔加工技术发展现状及我国槟榔产业化发展对策[J]. 中国热带农业科学院香料饮料研究所,2005( 8) : 40-43.[3] 陈阳,陈致水. 食用槟榔切片机的设计食用槟榔切片机的设计[J]. 湖北农业科学,2012,51( 16) : 3615-3618.[4] 杨家军. 机械创新设计技术[M]. : 科学出版社,2008.[5] 赵明岩. 大学生机械设计竞赛指导[M]. 杭州: 浙江大学出版社,2008. 8.[6] 陈文学. 食用槟榔加工工艺研究[J]. 食品科技工艺技术,2006,26( 6) : 57-59.。
槟榔刀好评评语
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槟榔刀好评评语：
1. 槟榔刀的设计简洁大方，外观精致，给人一种高贵的感觉。
2. 刀刃锋利，使用起来非常顺畅，能够轻松剥开槟榔果皮。
3. 刀柄握感舒适，手感细腻，不易滑脱，使用起来更加安全可靠。
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12. 槟榔刀的设计符合人体工学原理，握持时手感舒适，不易疲劳。
13. 刀柄采用防滑材质制作，即使手部出汗也能稳定握持，提高安全性。
14. 刀刃锋利度可调节，根据个人需求灵活调整，更加人性化。
15. 槟榔刀的价格适中，性价比较高，在市场上具有一定竞争力。
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20. 槟榔刀是一款实用性与美观性兼具的工具，无论是自用还是送礼都是不错的选择。
槟榔切割、去核自动化加工设备设计及建模
图2 参数化槟榔实体图 机械工程学院
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第三章 槟榔切割、去核自动化加 工设备的设计
3.1 槟榔加工流程分析 槟榔工艺加工流程如下所示。
此外，在槟榔切割过程中，采用必要的定心对中机构， 避免槟榔切割后两边不匀，从而保证槟榔加工的质量。
本课题总体研究共分位机械设计和电气控制两部分， 但考虑到毕业设计时间有限，并征得指导老师准许，其设
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槟榔加工设备的研究思路
计内容及报告说明均以能实现运动的传动设计为主。 主要工作内容包括以下三个方面： 其一，对槟榔关键部位尺寸进行测量，建立槟榔尺
基于第三章对中夹紧机构、凸轮机构及齿轮 齿条的设计计算，在满足传动路线的条件下，以 Pro/E软件为载体，建立了实现槟榔切割与去核机 构的所有零部件的三维实体模型。
槟榔切割、去核自动化加工设备的设计
3.2.3 设计符合传动路线的机械方案 通过上述传动路线的分析，结合夹具设计基本要求及
零件的装配原理，现拟定符合传动路线的机械方案简图 如下所示。
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槟榔切割、去核自动化加工设备的设计 其动作特点主要有五种：（1）插针；（2）切割；
槟榔参数化建模
2.3 建立槟榔模型 三维模型的一般建模过程如下图所示。
图1 Pro/E零件建模一般过程 机械工程学院
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