一种用于坚果专用开口设备的柔性压紧轮的研制

田蔚华石建玲 张弛

摘要：本文介绍了一种用于坚果开口设备中杏核类坚果的夹紧定位装置的研制。当待加工坚果进入待加工工位前区，系统控制柔轮驱动电机启动，柔轮旋转利用轮片自身的弹性和柔韧性捻压待加工坚果送到加工工位，柔轮驱动电机停机；等完成开口工作后，系统控制柔轮驱动电机再次启动，在将已加工坚果送走的同时送着柔轮的旋转完成了下一工件的上料工作。此柔性压紧轮机构的开发应用为形状不规则坚果类的压紧定位提供了高效、自动化、无污染连续生产提供可靠的技术支持，应用前景好。

关键词：坚果；开口；柔轮；夹紧

中图分类号：TH39文献标志码：A

坚果类的营养价值及保健功效越来越受到人们认可和重视，果仁使用量的增大引发了坚果类食品开口和脱壳要求连续、高效、解脱纯手工操作的问题[1]。以杏核为例，此类坚果形状不很规则，没有特定的平面，且外壳具有一定的脆性，在机械化加工过程中其夹紧固定之技术不足问题主要影响效率和产品质量及稳定性，脆性杏核外壳在刚性夹持下容易破损。故而，我们研制一款新型的可用于自动化杏核开口和脱壳机设备的柔性压紧轮结构，可以满足批量化自动化连续加工的需求。

1 杏核结构及压紧原理

杏核外形为不规则的扁壳状球体，外壳坚硬，沿厚度方向为中间凸起的球面状，表面光滑；沿宽度方向逐渐收为棱状，棱线表面比较粗糙；而长度方向则配合着宽度和厚度方向的收缩逐渐变尖[2]。为实现杏核开口工作需在宽度方向施加一定的载荷[3]，杏核长度方向是工件进入操作平台的运动方向，因此，为满足杏核在宽度接受挤压形变过程中的稳定及可靠性，采用在厚度方向施加一定的压紧力。受杏核自身材质和形状条件约束，若采用刚性压紧力会对杏核造成一定的损坏，因为我们研制一款对杏核类工件进行压紧固定的柔性压紧轮结构。

用柔性压紧轮固定杏核的原理图如图1所示，待加工杏核经由振动料道沿杏核长度方向依次排列进入待加工区域，即为如图1所示B向。杏核沿B向直线输送到待加工工位，柔轮沿A向旋转时，柔轮轮片利用自身弹性和摩擦力捻压杏核到柔轮最下方也就是进行杏核开口的加工工位，此时柔轮驱动电机停止转动，启动杏核挤压开口操作。

2 柔性压紧轮结构设计

如图2所示为柔性压紧轮结构图，电机支架与定钳口导轨座固定连接，平面导轨设置于柔轮下方，左侧由定钳口导轨座固定。柔性压紧轮的柔轮组件由夹板片和4片柔轮片组成，两片刚性材料夹板片位于柔轮片的外侧。柔轮片中心孔径较电机轴径小一些，利用材料自身的弹性变形箍在电机轴上。

柔轮片是一种软性橡胶材料制成，具有一定的弹性和柔软性。柔轮片圆周上均匀分布齿槽结构，柔轮在组装时4片柔轮片轮齿每两两错开一定角度，相互邻近的两个轮片的轮齿或齿槽不能完全重合。多次实验证明，只有4片柔轮片的组合宽度达到杏核平均宽度范围的2/3，柔轮轮齿的开口在径向尺寸大于等于杏核的平均厚度才能更好地保证在夹压杏核时，杏核在压紧固定时受到分散均匀轮齿的弹力和摩擦力以达到夹紧工件的目的。

3 工作过程

当直线振动给料器将待加工的杏核送达平面导轨后，控制系统驱动电机启动，柔性压紧轮的转动，依靠轮与杏核間的摩擦力捻压杏核向前移动，当来料检测传感器检测到有杏核到达开口加工工位时，发讯给控制系统，由控制系统单片机发出指令让压紧柔轮驱动电机停止转动。此时，杏核的底部已经支撑在平面导轨上，杏核的上部被柔性压紧轮的柔性变形紧紧压住，杏核的左右（宽度方向）位于挤压杏核开口的钳口范围之内，挤压杏核开口装置启动进行挤压杏核开口加工。当检测装置检测到杏核开口加工完毕，柔轮驱动电机再次启动，柔性压紧轮将已加工开口杏核随着柔轮继续转动送离加工区，将开口后的杏核卷走，同时将下一个待加工的杏核碾压到加工工位，继续加工。

4 结论

柔性压紧轮机构的研制，有效地解决了脆硬性不规则工件的夹紧定位问题，为杏核挤压开口设备高效、稳定、连续生产提供了很好的技术支持，为实现杏核开口加工降低破损率、提高产品质量提供可靠保证，该结构目前已经申请了国家实用新型专利。

参考文献：

[1]张弛，魏泽鼎，曹雅欣.一种杏核开口装置.实用新型专利，2014（8）.

[2]刘军，陈宏伟.新疆杏核挤压破壳中破坏载荷与其压缩变形量关系的探讨.包装与食品机械，2004，22（3）：1921.

[3]谢晓霞，崔晓玲，沈广军，等.开口杏制作机理研究.安徽农学通报，2007，13（6）：118119.

作者简介：第一作者田蔚华（1967），男，汉族，大专，助理工程师，长期从事机电一体化方面的研究。