一种留种花生自动剥壳装置及剥壳方法与流程

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种留种花生自动剥壳装置及剥壳方法。

背景技术

在农业生产中，对带壳种子类(例如花生)进行留种剥壳是最基础的一部分工艺，只有保证种子的完整性，才能培育出好的花生。传统的留种剥壳环节为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以带壳种子产区的广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳。自动留种剥壳机的优化与发展在很大程度上改变了这种局面，使带壳种子类产区的农民不必再采用相对原始的剥壳方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了剥壳的效率。

花生的自动留种剥壳是一门新兴技术，国内起步较晚。目前国内花生脱壳机从其脱壳原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆——钢栅条凹板以挤压、揉搓为主的橡胶滚筒--胶浮动凹板两大类，但脱壳质量均不高，破损率都大于8％，剥出的花生米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求。探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种留种花生自动剥壳装置及剥壳方法，结构简单轻便，完全实现带壳种子剥壳自动化，且果仁破损率低、操作方便、去壳速度快、效率高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自动留种剥壳装置，包括机架组件，以及设置在所述机架组件上的输送机构、摆正机构、扫送机构、剥壳机构、移动组件机构、壳仁分离机构；

所述输送机构设置在摆正机构的上方；

所述扫送机构设置在摆正机构的下方；

所述移动组件机构设置在扫送机构的一侧；

所述述剥壳机构设置在移动组件机构上；

所述壳仁分离机构设置在剥壳机构的下方。

所述输送机构包括输送支撑架，其包括两根平行的直杆，两根直杆的两端分别固定在机架组件上；两根直杆均从一端向另一端倾斜；

在所述直杆上固定有储料槽，所述储料槽的底面与两根直杆平行，在储料槽的底面上设有开口；

在所述直杆的上部设置有第一同步轮、在所述直杆的下部设有第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮的直径相同，且两者的转轴的两端均分别通过固定轴承设置在两个直杆上；

所述第一同步轮和第二同步轮通过长同步带连接；所述长同步带位于储料槽的底面的下方；

所述储料槽的开口、长同步带、两根直杆之间的间隙依次对齐；

优选地，在所述长同步带的外表面上均布有挡板，各个挡板平行设置，且均与长同步带垂直设置；

所述输送机构进一步包括滑道，其上端固定在所述直轨上部的下方，且与长同步带运行方向的末端对齐，其下端固定在摆正机构的上方。

在所述直杆的下部安装有步进电机，在一根直杆的一侧安装有第三同步轮、第四同步轮；

所述第三同步轮与所述第二同步轮同轴线设置；

所述第四同步轮与步进电机的输出轴连接；

所述第三同步轮与第四同步轮通过短同步带连接。

所述摆正机构包括y型槽，其固定在所述机架组件上；

所述y型槽采用薄壁结构，其开口端朝上，并与所述滑道的末端对齐，其出口端朝下。

所述扫送机构包括送料带、毛刷带和步进电机；

所述送料带采用同步带，且在该同步带的外表面上均布有挡板，各个挡板平行设置，且均与送料带垂直设置；

所述送料带水平设置，其所在的平面与两根直轨分别所在的平面均平行；

所述送料带与所述y型槽的出口端对齐；

所述毛刷带采用同步带，且在该同步带的外表面上均匀分布有与毛刷带垂直的刷丝；

所述毛刷带位于所述送料带的上方，且与所述送料带垂直设置。

所述移动组件机构包括移动组件支撑架，所述移动组件支撑架固定在机架组件的中部，包括两个纵向设置的纵杆和一个横向设置的横杆，两个纵杆的上端分别与所述横杆的两端连接；所述移动组件支撑架所在的平面与所述送料带所在的平面平行设置；

在所述移动组件支撑架上设置有上移动光轴和下移动光轴，两者平行设置且与所述横杆平行，上移动光轴、下移动光轴的两端均分别固定在所述移动组件支撑架上，且上移动光轴位于下移动光轴的上方；

所述移动组件机构包括左支撑角铝和右支撑角铝，两者平行设置，且均与纵杆平行；

所述左支撑角铝、右支撑角铝的上、下两端均分别通过滑块连接到上移动光轴和下移动光轴上；

在一个纵杆上固定有左横向气缸，左横向气缸能够带动所述左支撑角铝进行左右移动，在另一个纵杆上固定有右横向气缸，右横向气缸能够带动所述右支撑角铝进行左右移动。

所述剥壳机构包括：从上至下依次设置在所述左支撑角铝上的左上纵向气缸、左上机械爪、左下机械爪和左下纵向气缸；从上至下依次设置在所述右支撑角铝上的右上纵向气缸、右上机械爪、右下机械爪和右下纵向气缸；

左上纵向气缸、左上机械爪、左下机械爪、左下纵向气缸、右上纵向气缸、右上机械爪、右下机械爪和右下纵向气缸均位于左支撑角铝和右支撑角铝之间；

所述左上纵向气缸通过左上气缸推带动左上机械爪进行上下移动；所述左下纵向气缸通过左下气缸推带动左下机械爪进行上下移动；所述右上纵向气缸通过右上气缸推带动右上机械爪进行上下移动；所述右下纵向气缸通过右下气缸推带动右下机械爪进行上下移动；

所述左上机械爪、左下机械爪、右上机械爪和右下机械爪的形状均为扇形，当所述左上机械爪、左下机械爪、右上机械爪和右下机械爪闭合时，四个扇形的圆心位于同一点上。

所述左上机械爪、左下机械爪、右上机械爪和右下机械爪的圆心角均为85度，弧长均为16.3mm。

所述壳仁分离机构采用薄壁结构，包括进料口和出料口；所述进料口位于所述移动组件机构的正下方；

所述出料口包括果壳出料口和果仁出料口；所述果壳出料口位于壳仁分离机构的上部，所述果仁出料口位于壳仁分离机构的底部；

所述进料口、果壳出料口、果仁出料口分别与一个三通管的三个管道的末端连接；

在与果仁出料口连接的管道末端内腔中设置有直流电机；所述机架组件包括底座，在所述底座的四个角上连接有四个与底座垂直的短立柱，在相邻两个短立柱之间连接有横梁；

在所述机架组件上设置有两套输送机构，分别位于所述移动组件的两侧。

利用上述装置实现的剥壳方法，包括如下步骤：

(1)将带壳种子放入储料槽中，经由滑道进入y型摆正机构，并由y型槽落入正下方的送料带上；

(2)带壳种子在送料带上的挡板的作用下逐步前进，到达剥壳机构附近；

(3)移动组件机构将剥壳机构推送到正对送料带与毛刷带交汇的位置；

(4)毛刷带通过刷丝将送料带的两个挡板间的带壳种子扫送至剥壳机构内；

(5)左上机械爪、右上机械爪、左下机械爪和右下机械爪在各自气缸的推动下闭合；

(6)移动组件机构的左横向气缸和右横向气缸收缩，带动左支撑角铝和右支撑角铝反向运动，左上机械爪、左下机械爪与右上机械爪、右下机械爪分离，完成一次剥壳工作，然后移动组件机构和剥壳机构复位；

(7)剥壳过程所得的壳仁混合物自由下落至壳仁分离机构进行分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用双边对称工作模式，两套输送机构分别同时将需要剥壳的种子经由y型摆正机构送至扫送机构，扫送机构中的毛刷带无间歇运转，可及时将待加工的带壳种子送入剥壳机构，避免了之前气缸装置的回程等待问题，节约了大量时间；

在原剥壳机构基础上加长刀具长度，便于实现两个带壳种子同时被剥壳的工作，增加了装置的剥壳量；

增加壳仁分离机构，利用果仁与果壳的密度和风阻的差异，在壳仁分离机构中电风机的作用下，使壳仁混合物在壳仁分离结构管道内实现分离；

本发明结构简单轻便，完全实现带壳种子剥壳自动化，且果仁破损率低、操作方便、去壳速度快、效率高。

附图说明

图1为本发明实施例的立体等轴测图。

图2为本发明实施例的立体俯视图。

图3为本发明实施例的立体右视图。

图4为本发明实施例的y型摆正机构结构示意图。

图5为本发明实施例的扫送机构的送料带结构示意图。

图6为本发明实施例的扫送机构的毛刷带结构示意图。

图7为本发明实施例的壳仁分离机构结构示意图。

图8为本发明实施例的输送机构结构示意图。

图9为本发明实施例的移动组件机构结构示意图。

图10为本发明实施例的剥壳机构结构示意图。

图中，1-万向轮；2-机架组件；3-输送机构；4-同步轮；5-储料槽；6-步进电机；7-移动组件机构；8-壳仁分离机构；9-滑道；10-送料带；11-剥壳机构；12-毛刷带；13-同步带；14-y型摆正机构；15-角铝；16-进料口；17-进料管道；18-端部管道；19-果仁输出管道；20-壳仁分离管；21-果壳输出管道；22-3030工业铝型材；23-支撑座；24-滑动块；25-固定板材；26-横向气缸；27-剥壳机构；28-移动光轴；29-平衡角铝；30-支撑角铝；31-左上纵向气缸；32-左上气缸推；33-左上机械爪；34-左下机械爪；35-左下气缸推；36-左下纵向气缸；37-右下纵向气缸；38-右下气缸推；39-右下机械爪；40-右上机械爪；41右上气缸推；42-右上纵向气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1、图2、图3所示，本发明一种自动留种剥壳装置包括机架组件2，所述机架组件2上设置有输送机构3、y型摆正机构14、扫送机构(10、12)、剥壳机构27、移动组件机构7、壳仁分离机构8和控制系统，所述输送机构3中带有挡板的同步带13运行方向的末端与所述输送机构3中的滑道9邻近，所述输送机构3中滑道9的末端与所述y型摆正机构14中的y型槽临近，所述扫送机构(10、12)中的送料带10与正上方的所述y型摆正机构14中y型槽对齐，所述扫送机构(10、12)中的毛刷带12与正下方的所述扫送机构(10、12)中送料带10垂直对齐，所述的剥壳机构27位于所述扫送机构(10、12)中送料带10的一侧，所述移动组件机构7包围并支撑所述的剥壳机构27，所述的壳仁分离机构8中的进料口16部分位于所述的移动组件机构7的正下方，所述控制系统位于机架组件2底部的一侧，并通过相应控制实现气缸的规律收缩与同步轮4中步进电机6的运行与停止；为了方便移动，在机架下设置有万向轮1。

进一步地，所述机架组件2包括底座，所述底座上连接两个长立柱和四个短立柱，所述两个长立柱之间、所述四个短立柱之间以及所述长立柱与短立柱之间均连接有横梁，所述一侧的长立柱与同侧短立柱之间连接有竖向支撑梁，其中相邻两个支撑梁共同支撑所述输送机构3；

如图8所示，所述输送机构3包括输送机构支撑架22、同步带13、同步轮4、步进电机6、储料槽5和滑道9，所述输送机构支撑架22斜向固定支撑于机架组件2上；所述同步带13包括两个周长不等的同步带，分别为长同步带和短同步带，所述长同步带的远轴面上均匀固定有一定尺寸的挡板，所述长同步带由两个等径的同步轮驱动，分别为第一同步轮和第二同步轮，两者的直径相等，所述第一同步轮和第二同步轮通过转轴支撑于支撑座上，所述支撑座固定于所述输送机构支撑架22上。所述步进电机6轴上套有第四同步轮，该同步轮通过所述短同步带与第三同步轮相连接，其中第三同步轮与第二同步轮同轴装配。所述储料槽5的出料口位于所述带有挡板同步带13的上方，并与同步带13对应固定于所述输送机构的支撑架22上。所述滑道9的上端与所述带有挡板的同步带13运行方向的末端邻近，所述滑道9下端与所述y型摆正机构14中的y型槽临近，所述滑道9固定于所述输送机构3的支撑架22上，滑道9两端均有简易固定装置，其上端固定在支撑架22上，其下端固定于y型摆正机构的斜上方位置；所述支撑架22可采用铝型材或者其它型材制造而成。

如图4所示，所述y型摆正机构14包括y型槽，所述y型槽采用薄壁结构，并固定于所述机架组件2上。滑道上的物体通过撞击槽状薄壁后从槽下方的出口落下。

所述扫送机构包括送料带10、毛刷带12和步进电机6，如图5所示，所述送料带10为同步带，且在该同步带的远轴面上均匀固定有一定尺寸的挡板；所述送料带10与所述y型槽上下方向对齐装配；所述送料带10由两个步进电机6驱动，所述两个步进电机6对齐装配在一个横梁上，所述横梁通过角铝15固定在两个立柱上，所述两个立柱通过角铝15对称固定在所述机架组件2上；如图6所示，所述毛刷带12为同步带，且在该同步带的远轴面上均匀分布有一定密度的刷丝；所述毛刷带12与所述送料带10上下方向垂直装配。所述毛刷带由两个步进电机6驱动，所述两个步进电机6对齐装配在一个横梁上，所述横梁通过角铝15固定在所述输送机构3的支撑架22上。

如图9、图10所示，所述剥壳机构11包括固定在所述左支撑角铝30上的左上纵向气缸31和左上机械爪33以及左下纵向气缸36和左下机械爪34、固定在所述右支撑角铝30上的右上纵向气缸42和右上机械爪40以及右下纵向气缸37和右下机械爪39，所述左上机械爪33、左下机械爪34、右上机械爪40和右下机械爪39在气缸的推动下配合使用。所述左上机械爪33、左下机械爪34、右上机械爪40和右下机械爪39均为扇形，且所述左上机械爪33、左下机械爪34、右上机械爪40和右下机械爪39闭合时能够围成一个圆形；所述左上机械爪33、左下机械爪34、右上机械爪40和右下机械爪39的圆心角均为85度，弧长均为16.3mm；左上纵向气缸31通过左上气缸推32与左上机械爪连接，右上纵向气缸42通过右上气缸推41与右上机械爪40连接，左下纵向气缸通过左下气缸推35与左下机械爪连接，右下纵向气缸通过右下气缸推38与右下机械爪连接。

如图9所示，所述移动组件机构7包括上移动光轴28和下移动光轴28，所述上移动光轴28和下移动光轴28上设置有对称的能够左右移动的左支撑角铝30和右支撑角铝30，所述左支撑角铝30上连接左横向气缸26推动机构，所述右支撑角铝30上连接右横向气缸26推动机构；所述左横向气缸26推动机构包括连接在所述左支撑角铝30上的左气缸推，所述左气缸推连接左横向气缸26，所述左横向气缸固定在左固定板材25上，所述右横向气缸26推动机构包括连接在所述右支撑角铝30上的右气缸推，所述右气缸推连接右横向气缸26，所述右横向气缸26固定在右固定板材25上，所述左固定板材25和右固定板材25固定在所述机架组件2上；所述上移动光轴28和下移动光轴28分别通过左上滑动块24、右上滑动块24、左下滑动块24和右下滑动块24与所述左支撑角铝30和右支撑角铝30连接。所述左气缸推、右气缸推通过平衡角铝29与左、右支撑角铝连接。

如图7所示，所述壳仁分离机构8采用薄壁结构，所述壳仁分离结构中的进料口16部分位于所述移动组件机构7的正下方，进料口16通过进料管道17与壳仁分离管20连接，所述壳仁分离机构中有两个出料口；所述壳仁分离机构8中的果壳输出管道21位于壳仁分离结构8偏上的位置，其端口为果壳出料口，所述壳仁分离机构8中的果仁输出管道19位于壳仁分离结构8底端附近，其端口为果仁出料口，果壳出料口和果仁出料口的正下方均置有用于收集材料的收集槽；所述壳仁分离机构8底端通过夹持件固定于横梁22，所述横梁22通过角铝15固定于所述机架组件2。在壳仁分离机构当中，在端部管道18中内置有直流电机，通过直流电机扇叶的旋产生气流，根据壳、仁质量密度差异而所受浮力不同将两者分开。

所述控制系统包括控制器模块、驱动器模块、继电器模块和气动电磁换向阀模块；一部分控制器模块通过继电器模块间接与驱动器模块相连，通过控制器模块的信号不同，驱动器模块的电机组作出相应的动作调整。另一部分的控制器模块直接连于电磁换向阀，其中的电磁换向阀可根据控制器模块给予的信号做出动作变换，进而控制气缸组件的位移。

利用上述装置实现的剥壳方法，包括如下步骤：

(1)带壳种子经由滑道9进入y型摆正机构14，并由y型槽落入正下方的送料带10的卡槽中；

(2)带壳种子在送料带10中挡板的作用下逐步前进，抵至剥壳机构11附近；

(3)移动组件机构7将剥壳机构11推送到正对送料带10与毛刷带12交汇的位置；

(4)毛刷带12通过刷丝将送料带10两个挡板间的带壳种子扫送至剥壳机构11内；

(5)左上机械爪33、右上机械爪40、左下机械爪39和右下机械爪39在各自气缸的推动下闭合；具体如下：左上机械爪、右上机械爪向下移动、左下机械爪和右下机械爪向上移动，同时移动组件机构的左横向气缸和右横向气缸伸长，带动左支撑角铝和右支撑角铝相向运动，四个方向的机械爪呈闭合状态靠拢，但根据带壳种子的实际尺寸，靠拢时需控制其间隙。在垂直方向上移动时，下方机械爪的活动范围为上方机械爪的三分之一。

(6)移动组件机构7的左横向气缸26和右横向气缸26收缩，带动左支撑角铝30和右支撑角铝30反向运动，左上机械爪33、左下机械爪39与右上机械爪40、右下机械爪39分离，带壳种子被剥开，完成一次剥壳工作，然后移动组件结构7和剥壳机构11复位；

(7)剥壳过程所得壳仁混合物自由下落至壳仁分离机构8进行分离，收集。

自动留种剥壳装置及剥壳方法，包括机架组件，其特征是：所述机架组件上设置有输送机构、y型摆正机构、扫送机构、剥壳机构、移动组件机构、壳仁分离机构和控制系统，所述输送机构中带有挡板的同步带运行方向的末端与所述输送机构中的滑道邻近，所述输送机构中滑道的末端与所述y型摆正机构中的y型槽临近，所述扫送机构中的送料带与正上方的所述y型摆正机构中y型槽对齐，所述扫送机构中的毛刷带与正下方的所述扫送机构中送料带垂直对齐，所述的剥壳机构位于所述扫送机构中送料带的一侧，所述移动组件机构包围并支撑所述的剥壳机构，所述的壳仁分离机构中的进料口部分位于所述的移动组件机构的正下方，所述控制系统位于机架组件底部的一侧，并通过相应控制实现气缸的规律收缩与同步轮中步进电机的运行与停止。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。