环切方法及环切装置与流程

1.本发明涉及核桃壳切割装置技术领域，尤其涉及一种环切方法及环切装置。


背景技术：

2.目前，随着人民生活水平的提高，核桃等硬壳果实的深加工市场逐渐加大，核桃仁等果仁的市场需求巨增，传统的人工锤打破碎取仁已凸显弊端，效率低下，加工成本高。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种环切方法及环切装置，旨在提高果壳剥离的效率，节省加工成本。
4.为实现上述目的，本发明提出一种环切装置，所述环切装置包括：
5.支撑组件；
6.夹持机构，所述夹持机构包括两相对设置的夹持组件，所述夹持组件均包括固定件、手臂、手掌和两手指夹；所述固定件固定于所述支撑组件上；所述手臂沿所述支撑组件的长度方向伸缩设置于所述固定件上；所述手掌沿所述支撑组件的长度方向伸缩设置于所述手臂上，以适配不同形状的待加工果实；所述两手指夹分别转动设置于所述手掌上；其中，两所述夹持组件的手指夹围设形成供所述待加工果实夹持的夹持位；以及
7.环切机构，固定于所述支撑组件上，以用于沿环形轨迹运动切割所述夹持位上的待加工果实的果壳并将其切割为至少两部分。
8.可选地，所述环切机构包括分别设置的第一刀头及第二刀头，所述第一刀头位于所述支撑组件的高度方向的上侧并用于沿环形轨迹运动切割所述待加工果实的果壳的上部，所述第二刀头位于所述支撑组件的高度方向的下侧并用于沿环形轨迹运动切割所述待加工果实的果壳的下部，以将所述待加工果实的果壳切割为沿所述支撑组件的高度方向从上至下依次排布的第一外壳、第二外壳和第三外壳三部分，其中所述第二外壳夹持于所述夹持位上。
9.可选地，所述环切装置还包括剥离机构，所述剥离机构设于所述支撑组件上，以用于剥离所述第一外壳和所述第三外壳。
10.可选地，所述环切装置还包括顶出机构，所述顶出机构设于所述支撑组件上，以用于将所述待加工果实的果仁顶出。
11.可选地，所述环切装置还包括果壳回收机构，所述果壳回收机构用于分别回收并存放所述待加工果实的果仁、所述第一外壳、所述第二外壳和所述第三外壳。
12.可选地，所述果壳回收机构设有振动组件，所述振动组件用于振动所述第三外壳，以将所述第三外壳上附带的隔芯木和隔膜分离。
13.可选地，所述果壳回收机构还设有干燥组件，所述干燥组件用于对所述第三外壳及其上的隔芯木和隔膜进行加热除湿处理。
14.可选地，所述环切装置还包括：
15.控制器；
16.拾取机构，与所述控制器信号连接；
17.上料机构，与所述控制器信号连接，所述上料机构用于在所述控制器的控制下输送所述待加工果实至拾取位置。
18.可选地，所述环切装置还包括视觉扫描机构，所述视觉扫描机构与所述控制器信号连接，以用于扫描位于所述上料机构上的待加工果实并输出图像信号至所述控制器；
19.所述控制器，用于根据所述图像信号控制所述拾取机构抓取位于所述拾取位置的待加工果实至所述夹持机构的夹持位上。
20.为了实现上述目的，本发明还提出一种环切装置的环切方法，基于如上所述的环切装置，所述环切方法包括以下步骤：
21.将待加工果实输送至视觉扫描机构的扫描位置；
22.扫描所述待加工果实以获得图像信号，并根据所述图像信号计算得出位移量、抓取角度和运动方向；
23.根据所述位移量、抓取角度和运动方向，控制拾取机构拾取所述待加工果实至夹持机构的夹持位上，并控制所述夹持机构夹住所述待加工果实；
24.分别环切所述待加工果实的果壳的上部和下部，以形成从上而下依次分布的第一外壳、第二外壳和第三外壳；
25.拉出所述第一外壳、所述第三外壳及其上的隔芯木和隔膜；
26.顶出所述第二外壳中的果仁；
27.分别回收所述果仁、所述第一外壳、所述第二外壳和所述第三外壳；
28.对所述第三外壳进行振动处理，以分离所述第三外壳上附带的隔芯木和隔膜，并干燥所述隔膜。
29.在本发明的技术方案中，通过将该环切装置的夹持机构设于支撑组件上，夹持机构设有夹持待加工果实的夹持位，环切机构固定于支撑组件上，以用于沿环形轨迹运动切割夹持位上的待加工果实的果壳并将其切割为至少两部分。通过采用上述切割方法来切割核桃，可以顺利地全自动完成取果仁、分离隔芯木，同时也可自动收纳产品，从而极大地提高了果壳剥离的效率，降低了加工成本。
30.另外，夹持机构包括两相对设置的夹持组件，夹持组件均包括固定件、手臂、手掌和两手指夹；固定件固定于支撑组件上；手臂沿支撑组件的长度方向伸缩设置于固定件上；手掌沿支撑组件的长度方向伸缩设置于手臂上，以适配不同形状的待加工果实；两手指夹分别转动设置于手掌上；其中，两夹持组件的手指夹围设形成供待加工果实夹持的夹持位。如此，通过设置伸缩式的夹持机构，能够匹配不同形状的核桃等产品夹持需求，能够保证不同形状的产品都可以顺利切割透外皮，不会损伤果仁。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1为本发明环切装置一实施例的结构示意图；
33.图2为核桃环切后的结构图；
34.图3为图2中a-a处的剖视图；
35.图4为核桃环切后第三外壳、隔芯木和隔膜的结构图；
36.图5为本发明环切装置一实施例中夹持机构的结构示意图；
37.图6为本发明环切装置一实施例中夹持机构的剖视图；
38.图7为本发明环切装置一实施例中上料机构、视觉扫描机构及拾取机构的结构示意图；
39.图8为图7的俯视图；
40.图9为本发明环切装置的环切方法一实施例的流程示意图。
41.附图标号说明：
42.100、果实；10a、上切割槽10a；10b、下切割槽10b；11、果仁；12、隔芯木；13、隔膜；10、支撑组件；20、夹持机构；30、环切机构；101、第一外壳；102、第二外壳；103、第三外壳；21、固定件；22、手臂；23、手掌；231、第一手掌；232、第二手掌；24、手指夹；40、剥离机构；50、拾取机构；60、上料机构；70、视觉扫描机构；25、弹簧；26、转轴；j、夹持点。
43.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
46.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
47.本发明提出一种环切装置，可适用于切割核桃壳等硬质果壳，下面将主要以核桃为例进行详细的阐述，并不代表该环切装置仅能够应用于切割核桃壳。
48.参照图1至图4，在本发明一实施例中，该环切装置包括支撑组件10、夹持机构20和环切机构30；夹持机构20设于支撑组件10上，夹持机构20设有夹持待加工果实100的夹持位；环切机构30固定于支撑组件10上，以用于沿环形轨迹运动切割夹持位上的待加工果实100的果壳并将其切割为至少两部分。
49.其中，支撑组件10主要起支撑其他部件的作用，可由支架、底板、安装板等部件组
装而成，此处不做具体限定。
50.本实施例中，夹持机构20可根据核桃的形状做仿形设计，其可采用可张合的卡夹结构，其可包括两部分，两部分围设形成核桃大小的夹持空间，夹持空间的高度一般大于8mm。当然，也可配备三套具有不同大小夹持空间的夹具，分别针对大、中、小三种核桃进行夹持固定。此处，对夹持机构20的具体结构不做限定
51.本实施例中，环切机构30可包括至少两个高速旋转刀头，以分别绕着核桃壳运动的上下部做切割处理。如图1所示，环切机构30具体可包括分别设置的第一刀头及第二刀头，第一刀头位于支撑组件10的高度方向的上侧并用于沿环形轨迹运动切割待加工果实100的果壳的上部，第二刀头位于支撑组件10的高度方向的下侧并用于沿环形轨迹运动切割待加工果实100的果壳的下部，以将待加工果实100的果壳切割为沿支撑组件10的高度方向从上至下依次排布的第一外壳101、第二外壳102和第三外壳103三部分，如图2和图3所示，其中第二外壳102夹持于夹持位上。
52.参考图2至图4，在果壳环切后，第一外壳101与第二外壳102之间形成上切割槽10a，其作用在于：a.借果仁11及隔芯木12在核桃壳中的附着力使核壳上部有效脱力果仁11；b.为果仁11及隔芯木12分离排除阻力；c.保证隔芯木12上的隔膜13收储率；d.为顶出果仁11提供作用点及通道。
53.参考图2至图4，在果壳环切后，第二外壳102与第三外壳103之间形成下切割槽10b，其作用在于：a.借果仁11在核桃壳中的附着力使核桃壳下部及隔芯木12和隔膜13有效脱力果仁11；b.为顶出果仁11提供通道。
54.本发明通过将该环切装置的夹持机构20设于支撑组件10上，夹持机构20设有夹持待加工果实100的夹持位，环切机构30固定于支撑组件10上，以用于沿环形轨迹运动切割夹持位上的待加工果实100的果壳并将其切割为至少两部分，从而极大地提高了果壳剥离的效率，降低了加工成本。
55.通过采用上述切割方法切割核桃，可以顺利地全自动完成取果仁11、分离隔芯木12，同时也可自动收纳产品。
56.主要参考图5，在一可选实施例中，夹持机构20可包括两相对设置的夹持组件，夹持组件均包括固定件21、手臂22、手掌23和两手指夹24；固定件21固定于支撑组件10上；手臂22沿支撑组件10的长度方向伸缩设置于固定件21上；手掌23沿支撑组件10的长度方向伸缩设置于手臂22上；两手指夹24分别转动设置于手掌23上。其中，两夹持组件的手指夹24围设形成近似核桃形状的夹持位。
57.通过设置伸缩式的夹持机构30，能够匹配不同形状的核桃等产品夹持需求，能够保证不同形状的产品都可以顺利切割透外皮，不会损伤果仁11。
58.本实施例中，手臂22与固定件21之间可通过伸缩弹簧25和导柱实现伸缩设置。同样地，手掌23与手臂22之间也可通过伸缩弹簧25和导柱实现伸缩设置，此处不做限定。
59.此外，参考图5和图6，为了确保核桃能够被夹紧，手指夹24具有前后两个作用点，手指夹24中间可设置转轴26，以保证作用点不被挂空，有效传递手掌23及手臂22提供的夹持力。其中，手掌23可包括沿核桃高度方向贴靠设置的第一手掌231和第二手掌232，手掌23上手指夹24的夹持点j分布于上层和下层，每层可设有4个以上，共计8个以上的夹持点j。手指夹24的夹持力大小可通过弹簧25或气缸调节。
60.在一些应用场景中，核桃的果壳在切割后果壳与果仁11仍然粘附在一起，无法靠自身重力脱离果仁11，为了进一步地提升剥壳的效果，参考图1，该环切装置还可包括剥离机构40，剥离机构40设于支撑组件10上，以用于剥离第一外壳101和第三外壳103。
61.其中，剥离机构40可采用拉拔结构来实现果壳与果仁11的分离，此处不限。
62.在剥离第一外壳101和第三外壳103后，第二外壳102还夹持在夹持机构20的夹持位上，为了进一步地分离第二壳体和果仁11，在一实施例中，环切装置还可包括顶出机构，顶出机构设于支撑组件10上，以用于将待加工果实100的果仁11顶出。如此，可提高生产加工的便利性，进一步地提升了加工效率。
63.为了将剥离后的果壳和果仁11等进行收集存放，在一实施例中，环切装置还可包括果壳回收机构，果壳回收机构用于分别回收并存放果仁11、第一外壳101、第二外壳102和第三外壳103。
64.本实施例中，可采用承接盒承接果壳、果仁11等，或通过收集管分别收集果壳、果仁11等，此处不限定其具体结构。
65.参考图4，需要说明，核桃的隔芯木12与核桃壳下部是相连的整体，当该环切装置对核桃壳进行环切后，其第三外壳103上附带有隔芯木12和隔膜13，而隔芯木12上的隔膜13具有药用价值，可在夹持核桃壳的夹持位下方设置收集管道，收集管道上可设置振动组件，使隔膜13通过振动脱离隔芯木12，以分别存放核桃壳、隔芯木12和隔膜13。
66.进一步地，收集管道上还可设置干燥组件，干燥组件用于对第三外壳103及其上的隔芯木12和隔膜13进行加热除湿处理，以提高产品的干燥程度，延长存放时间。
67.参考图7和图8，在一实施例中，环切装置还包括控制器、拾取机构50、上料机构60和视觉扫描机构70；拾取机构50与控制器信号连接；上料机构60与控制器信号连接，上料机构60用于输送待加工果实100至拾取位置；视觉扫描机构70与控制器信号连接，以用于扫描位于上料机构60上的待加工果实100并输出图像信号至控制器；控制器，用于根据图像信号控制拾取机构50抓取位于拾取位置的待加工果实100至夹持机构20的夹持位上。如此，进一步地实现了剥壳的自动化程度，极大地提升了生产加工的效率，节省了成本。
68.目前，新冠肺炎肆虐，现有的核桃壳剥壳装置的自动化程度较低，需要人工操作，这对食品卫生产生了影响。本发明通过采用上述这种自动环切核桃的装置，极大地提高了核桃加工的自动化程度，避免了人工接触食品，有效地切断了病毒传染途径，食品加工更加安全卫生。
69.本实施例中，控制模块可采用单片机、dsp及fpga等，此处不限。
70.参考图7，拾取机构50可包括机械手和设于机械手上的夹爪等，控制器可控制机械手的移动速度、方向等，并控制夹爪张合，以取放待加工果实100。此处，对拾取机构50的具体结构不做限定。
71.参考图8，本实施例中，上料机构60可采用电机带动输送带运动的方式实现上料功能，此处不限。
72.参考图7，本实施例中，视觉扫描机构70可采用ccd相机等，此处不限。
73.本发明还提出一种环切装置的环切方法，该环切方法基于如上所述的环切装置，该环切装置的具体结构参照上述实施例，参考图9，所述环切方法包括以下步骤：
74.步骤s10、将待加工果实输送至视觉扫描机构的扫描位置。
75.结合图7至图9，本实施例中，上料机构60将待加工果实100一一输送到视觉扫描机构70的下方可扫描到的位置，以供视觉扫描机构70扫描。
76.步骤s20、扫描所述待加工果实以获得图像信号，并根据所述图像信号计算得出位移量、抓取角度和运动方向。
77.参考图7，本实施例中，视觉扫描机构70对待加工果实100进行扫描处理并输出图像信号给控制器，控制器根据图像信号计算得出位移量、抓取角度和运动方向等参数，以得到拾取机构50较佳的工作参数。
78.步骤s30、根据所述位移量、抓取角度和运动方向，控制拾取机构拾取所述待加工果实至夹持机构的夹持位上，并控制所述夹持机构夹住所述待加工果实。
79.主要参考图7，本实施例中，根据算出的位移量、抓取角度和运动方向等工作参数，控制器控制拾取机构50抓取处于上料机构60上的待加工果实100，并将其放置于夹持机构20的夹持位上，然后再控制夹持机构20夹紧待加工的果实100。
80.步骤s40、分别环切所述待加工果实的果壳的上部和下部，以形成从上而下依次分布的第一外壳、第二外壳和第三外壳。
81.参考图1至图3，本实施例中，环切机构30沿着预定的轨迹运动对果壳的上部和下部同时进行切割，将果壳切割为第一外壳101、第二外壳102和第三外壳103，以便后续做脱壳处理。
82.当然，为了提高切割准确性，本实施例中，控制器也可根据上述视觉扫描机构70输出的图像信号判断果壳的大小，再根据果壳大小，控制切割深度，以便于提高切割效果，避免切割果壳过浅或过深。
83.步骤s50、拉出所述第一外壳、所述第三外壳及其上的隔芯木和隔膜。
84.参考图1至图4，本实施例中，可通过剥离机构40依次或同时拉出第一外壳101和第三外壳103，与此同时，第二外壳102及果仁11仍然被夹持机构20夹持着。为了方便脱壳，此处优先拉出第一外壳101，再拉出第三外壳103.
85.步骤s60、顶出所述第二外壳中的果仁。
86.本实施例中，通过顶出机构将第二外壳102中的果仁11顶出来，以分离第二外壳102和果仁11。
87.步骤s70、分别回收所述果仁、所述第一外壳、所述第二外壳和所述第三外壳。
88.本实施例中，可设置不同的承接盒或收集管道等来回收果仁11、果壳，其中，第一外壳101、第二外壳102和第三外壳103可根据需要分别收集或共同收集，此处不限。
89.步骤s80、对所述第三外壳进行振动处理，以分离所述第三外壳上附带的隔芯木和隔膜，并干燥所述隔膜。
90.主要参考图4，需要说明，由于核桃的隔膜13具有药用价值，而隔芯木12和隔膜13通常位于核桃的下端，在切割剥离第三外壳103后，隔芯木12和隔膜13仍然粘附在第三外壳103上，为了对隔膜13进行单独收集存放，本实施例中，可通过振动组件振动核桃壳的第三外壳103来分离隔膜13，然后可再通过干燥组件来对隔膜13进行加热除湿处理，以提升隔膜13的存储时间。
91.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用
在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。