一种柑橘去芯除果肉机及其尺寸的设定方法与流程

本发明涉及水果加工技术领域，具体涉及一种柑橘去芯除果肉机。

背景技术：

柑普茶，它用广东新会大红柑和云南西双版纳勐海县普洱茶为原料制作而成的一种茶，是普洱茶的一种，其由于入口甘醇、香甜，有独特的花香味和陈香味，且兼具养生的作用，深受广大人民群众的欢迎。但是柑普茶的制作过程需要用到去掉芯和果肉后的柑橘皮，在批量化生产柑普茶时，需要大量的柑橘皮，如果采用的手工制作方法来剥皮制备柑橘皮，不仅效率低下无法满足柑普茶生产需要，而且人工成本非常高昂。

传统方法为了保存完整的果皮而将果肉割碎，无法得到品质较好的果皮；并且其半自动化的结构需要将柑橘一个个手动穿插在顶针上，吸出了果肉再人工用工具切削果皮的内表面，这样刀具的切削轨迹完全依靠人工经验，不仅效率低下，造成了橘皮的不合格产品很多，并且，在不同的季节柑橘的大小尺寸规格不同，同一批柑橘中尺寸有10mm以内的尺寸差异，造成切削工具无法统一满足，使得加工效率降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种能够针对不同尺寸的柑橘进行快速去掉其内果芯和果肉得到柑橘皮的柑橘去芯除果肉机及其尺寸的设定方法，具有效率高、安全可靠的的优点。

本发明的目的之一通过以下技术方案实现：

提供一种柑橘去芯除果肉机，包括刀具和用于固定柑橘的夹具，刀具包括去芯环形刀和碎果肉刀、底孔环形刀，所述碎果肉刀包括刀轴、连接刀轴下端的扇形刀，刀轴的中心线与扇形刀的直边重合，去芯环形刀和底孔环形刀均为中空圆柱形刀具，去芯环形刀的圆柱形内表面设有倒牙，夹具的上部设有上开孔，用于去芯环形刀进入，夹具的下部设有下底孔，用于底孔环形刀进入，将待加工的柑橘放置于所述夹具进行固定后，去芯环形刀和底孔环形刀上下配合从而将柑橘的果芯去除，碎果肉刀插入到柑橘内部并对果肉进行搅碎。

其中，夹具包括具有相互对称结构的两个半圆形夹具，分别为相对设置的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具通过连杆连接在一起，待加工的柑橘能够放置于第一夹具和第二夹具之间进行固定。

其中，第一夹具和第二夹具夹紧柑橘后，使得柑橘的外形等同于正圆，以使柑橘的中心、切削空间中心和夹具的中心同心，其中，正圆的直径与柑橘的内径差两个橘皮的厚度。

其中，所述第一夹具包括外夹具、安装在外夹具内表面的内夹具，内夹具的材质为食品级硅胶或橡胶，内夹具的内表面均设有凸点，凸点的厚度小于橘皮厚度的一半，第二夹具的结构与第一夹具结构一致。

其中，所述扇形刀的底部与刀轴的底部距离小于或者等于5mm。

本发明的目的之二通过以下技术方案实现：

提供一种柑橘去芯除果肉机及其尺寸的设定方法，包括设柑橘的橘皮内径为d，

柑橘的上开孔的直径与去芯环形刀的直径为d1：d1＝c1*d，其中c1＝0.48±0.03；

柑橘的下底孔的直径与底孔环形刀的直径为d2：d2＝c2*d，其中c2＝0.2±0.02；

刀轴的直径为d1：d1＝c3*d,其中c3＝0.15±0.02；

扇形刀的直径为d2：d2＝c4*d,其中c4＝0.78±0.05；其中，c4-c3>(1-c1)，(c4+c3)/2<c1；

设柑橘的中心为o，扇形刀的直边的中心为o’，扇形刀的直边的中心o’与柑橘的中心o的距离oo’，当碎果肉刀在切削过程中运动时，扇形刀的直边的中心到柑橘的中心的距离为：oo’＝(d-d2)/2＝(1-c4)d/2，该距离根据切削的果肉的深度调整±1mm；切削过程中，扇形刀的直边的中心o’的运动轨迹为球面，半径为oo’，球心与o点重合，采用分层圆弧插补运算，在z轴方向上分成若干层，每一层o’的运动轨迹为正圆，即o’点在x-y平面内运动为完整的圆弧，每一层运动1-3圈，也在x轴和y轴方向上分层，且每层之间的距离不大于0.5mm，o’运动过程中，扇形刀保持自转。

其中，所述碎果肉刀的刀轴的横向运动速度远小于碎果肉刀的刀轴的自转速度。

其中，当碎果肉刀在切削过程中运动时，扇形刀切削橘皮内表面的切削点、扇形刀直边的中心点o’、切削空间中心o、柑橘的中心、夹具的中心均在一条直线上。

本发明的有益效果：本发明的一种柑橘去芯除果肉机，由去芯环形刀和底孔环形刀分别去掉柑橘的果芯和底部果皮，从而得到带有上开孔和下底孔的柑橘，再由碎果肉刀分离柑橘的果肉和橘皮，相比于手工剥皮，大大提高了效率，同时相比于现有的剥皮机，结构更加合理，更加安全可靠，自动化程度较高，剥皮效率高；夹具参数、刀具参数和运动轨迹的运行，均是基于柑橘的内径设定，即柑橘的尺寸变化决定刀具和夹具的参数，这样的结构设置，可以通过先确定柑橘的内径，再确定刀具尺寸，从而提高加工效率，切削中心运动轨迹均为球形，球形的半径根据柑橘内径设定，使得运动轨迹实现简便、安全可靠。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的柑橘去芯除果肉机的夹具与刀具的结构示意图。

图2为本发明的柑橘去芯除果肉机的去芯环形刀的结构示意图。

图3为本发明的柑橘去芯除果肉机的底孔环形刀的结构示意图。

图1至图3中包括有：

去芯环形刀1，倒牙10，底孔环形刀11，碎果肉刀2，刀轴20，扇形刀21，第一夹具3，第二夹具4，外夹具5，内夹具6，上开孔7，下底孔8，柑橘9。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种柑橘去芯除果肉机的具体实施方式，如图1-图3所示，包括夹具、去芯环形刀1和碎果肉刀2、底孔环形刀11，夹具固定于生产线的位移装置，去芯环形刀1和底孔环形刀11由其他进给装置驱动。碎果肉刀2由三坐标机械手驱动，并沿其自身的刀轴20中心自转,夹具包括具有相互对称结构的两个半圆形夹具，分别为相对设置的第一夹具3和第二夹具4，所述第一夹具3和第二夹具4通过连杆连接在一起，第一夹具3、第二夹具4均分别包括外夹具5、安装在外夹具5的内表面，且与其内表面形状相匹配的内夹具6，外夹具5由气缸驱动，内夹具6的材质为食品级硅胶或橡胶，内夹具6的内表面均设有凸点，凸点的厚度小于橘皮厚度的一半，设置凸点，能够防止柑橘9相对内夹具6的表面滑动，起到稳固的作用。待加工的柑橘9能够放置于第一夹具3和第二夹具4之间进行固定，第一夹具3和第二夹具4合并后，将柑橘9固定成正的球形，柑橘9的外形等同于正圆，此时柑橘9的中心、切削空间中心和夹具的中心同心，其中，正圆的直径与柑橘9的内径差两个橘皮的厚度。夹具的上部设有上开孔7，用于去芯环形刀1进入，夹具的下部设有下底孔8，用于底孔环形刀11进入。刀具有三把，一是去芯环形刀1，从柑橘9顶部沿z轴方向通过夹具的上开孔7插入并旋转，插入柑橘9内一半以上深度后，利用去芯环形刀1内的倒牙10将柑橘9圆柱状果芯从柑橘9内部掏出，且基于果皮果肉皮肉分离的加工工艺，去芯环形刀1的顶端和底端均选用外刃，使切削时橘皮内受力，清除橘皮内边界的果肉；二是碎果肉刀2，包括刀轴20、连接刀轴20下端的扇形刀21，刀轴20的中心线与扇形刀21的直边重合，碎果肉刀2在夹具和柑橘9内部做旋转运动，将柑橘9的果肉从果皮上进行内切式剥离，碎果肉刀2的旋转运动形成的切削空间为正球形，切削空间与橘皮内表面在切削位置为相切关系，即扇形刀21切削橘皮内表面的切削点o”、切削空间中心o、合拢后的夹具内表面球心三点一线，扇形刀21的底部与刀轴20的底部距离小于或者等于5mm，这样设置能够保留扇形刀21的尖角，为了更好的清除果皮边界的果肉；三是底孔环形刀11，待去芯环形刀1插到指定位置之后，底孔环形刀11从柑橘9下部沿z轴方向通过夹具的下底孔8插入，插入柑橘9内表面以后退出。由去芯环形刀1和底孔环形刀11去掉柑橘9的果芯和底部果皮，从而得到带有上开孔7和底孔的柑橘9皮，由碎果肉刀2分离柑橘9的果肉和橘皮，相比于手工剥皮，大大提高了效率，同时相比于现有的剥皮机，结构更加合理，更加安全可靠，自动化程度较高，剥皮效率高。

参数设定方面，包括夹具和刀具的尺寸参数设定，具体为：

内夹具6的内表面与柑橘9的外表面直径接近，夹紧柑橘9后，使得柑橘9的外形等同于正圆；

夹具和刀具的尺寸按照以下的方法设定：

设柑橘9的橘皮内径为d，

柑橘9的上开孔7的直径与去芯环形刀1的直径为d1：d1＝c1*d，其中c1＝0.48±0.03；

柑橘9的下底孔8的直径与底孔环形刀11的直径为d2：d2＝c2*d，其中c2＝0.2±0.02；

碎果肉刀2包括刀轴20、连接刀轴20下端的扇形刀21，刀轴20的中心线与扇形刀21的直边重合；

刀轴20的直径为d1：d1＝c3*d,其中c3＝0.15±0.02；

扇形刀21的直径为d2：d2＝c4*d,其中c4＝0.78±0.05；

其中，c4-c3>(1-c1)，(c4+c3)/2<c1；

设柑橘9的中心为o，扇形刀21的直边的中心为o’，扇形刀21的直边的中心o’与柑橘9的中心o的距离oo’，

当碎果肉刀2在切削过程中运动时，扇形刀21的直边的中心到柑橘9的中心的距离为：oo’＝(d-d2)/2＝(1-c4)d/2，该长度根据切削的果肉的深度调整±1mm

运动轨迹方面，切削过程中，扇形刀21的直边的中心o’的运动轨迹为球面，半径为oo’，球心与o点重合，采用分层圆弧插补运算，在z轴方向上分成若干层，每一层o’的运动轨迹为正圆，即o’点在x-y平面内运动为完整的圆弧，每一层运动1-3圈，也在x轴和y轴方向上分层，且每层之间的距离不大于0.5mm，o’运动过程中，扇形刀21保持自转。而碎果肉刀2加工过程中，在垂直方向的进给距离，则根据切削橘皮切削的覆盖面而定。其中碎果肉刀2的刀轴20的横向运动速度远小于碎果肉刀2的刀轴20的自转速度，用于保证切削的覆盖面，当碎果肉刀2在切削过程中运动时，扇形刀21切削橘皮内表面的切削点o”、扇形刀21直边的中心点o’、切削空间中心o、柑橘9的中心、夹具的中心均在一条直线上。夹具参数、刀具参数和运动轨迹的运行，均是基于柑橘9的内径设定，即柑橘9的尺寸变化决定刀具和夹具的参数，这样的结构设置，可以通过先确定柑橘9的内径，再确定刀具尺寸，从而提高加工效率，切削中心运动轨迹均为球形，球形的半径根据柑橘9内径设定，使得运动轨迹实现简便、安全可靠。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。