本發明屬于農副產品加工機械領域，具體涉及一種臥式自動仿形菠蘿削皮機。

背景技術：

菠蘿是一種人們日常生活中常見的水果，由于它酸甜可口，富含有大量的果糖，葡萄糖，維生素B、C，檸檬酸和蛋白酶等營養物質，因此深受人們的喜愛。吃菠蘿前要先削掉菠蘿皮，但是由于菠蘿外表面坑坑洼洼，且螺旋分布著一排排又尖又硬的的菠蘿釘。因此，去除菠蘿皮和菠蘿釘并不是一件容易的事情。目前市場上用來削菠蘿皮的設備大多是手動的，操作起來很費力，切的時候很容易傷到手，并且整個切削的過程常常要花去很長時間。人工去皮的過程中很多果肉被去除，造成一些不必要的浪費。

經檢索，中國專利CN203167981U公開的一種手搖式菠蘿去皮取肉器,該手搖式菠蘿去皮器包括空心圓管、螺旋刀片和手搖柄，手搖柄與空心圓管上端相連接，螺旋刀片安裝在空心圓管的下端，下端刀口上設有切肉刀刃，在切肉刀刃外側還設有切皮刀，空心圓管的下端口和去皮刀口上設有一些斜齒。由于菠蘿的菠蘿釘分布呈類螺旋狀，這種機構在使用的過程中可以去除一部分菠蘿釘和果皮，但是大部分還保留在菠蘿上；2.賣菠蘿的商人在賣菠蘿的時候首先要帶上厚大的勞保，降低了手掌的敏感度，去皮的時候容易劃傷自己并且去皮的厚度是不均勻的，去除菠蘿釘時切除的不干凈，有殘留；3.操作過程過于緩慢。一些顧客有時為了趕時間不愿意去花費時間等待商販去除菠蘿皮。因此造成商販只有在沒有顧客的時候也要不停的去菠蘿皮以滿足顧客的需求，失去了休息的時間。

基于上述情況和市場的需要，發明一種快速、安全、方便的機器供人們使用已成為一件亟待解決的事情。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種臥式自動仿形菠蘿削皮機，能夠適應不同大小的菠蘿和不同外形的菠蘿，并且能夠快速、安全進行菠蘿削皮。

本發明的技術方案是：一種臥式自動仿形菠蘿削皮機，包括絲杠傳動機構、刀具系統、凸輪機構、同步帶傳動機構、夾具系統以及機架，具體結構和連接方式為：

所述絲杠傳動機構包括絲杠電機、絲杠、聯軸器、A型鍵、滑軌、滑塊、固定塊、軸承座、滾動軸承以及彈性擋圈，所述絲杠電機與絲杠通過聯軸器采用A型鍵連接，滑塊與滑軌組成移動副，滑軌固定在機座上，螺母與絲杠組成螺旋副，固定塊連接在滑塊上，軸承座固定在滑軌兩端，滾動軸承與軸承座過盈配合，卡在軸承座內的彈性擋圈可使滾動軸承軸向定位。

所述刀具系統包括刀具、套筒、刀具座、調節螺釘以及固定凸臺，所述刀具座與固定凸臺采用間隙配合，刀具座通過調節螺釘定位在固定凸臺上，套筒焊接在刀具座上，并與刀具的刀桿組成移動副改變刀具的軸向位置，

所述凸輪機構包括仿形凸輪架、凸輪桿、支撐桿、支撐套以及壓縮彈簧，連接在機架上的仿形凸輪架與凸輪桿組成凸輪副，支撐桿與支撐套組成移動副，壓縮彈簧套在支撐桿上，并壓緊凸輪桿，凸輪桿沿著仿形凸輪架的弧線輪廓運動，使刀具適應菠蘿鼓形輪廓的要求，

所述同步帶傳動機構包括步進電機、小帶輪、同步帶、夾具輪以及B型鍵，所述步進電機與小帶輪用B型鍵連接，夾具輪連接在機架上，同步帶與小帶輪以及夾具輪進行多齒嚙合。

所述夾具系統包括夾具輪、套杯、圓錐夾頭以及伸縮彈簧，所述套杯與機架組成螺紋副，同時與圓錐夾頭組成移動副，伸縮彈簧控制圓錐夾頭伸出套杯的長度，并以一定大小的軸向力頂住菠蘿，適應不同高度的菠蘿。

所述絲杠傳動機構的絲杠跨置于雙排滑軌中間，這種對稱結構保證絲杠和滑軌受力均勻，且傳動過程中剛度大、傳動平穩、精確度和傳動效率高。

所述刀具包括焊接在一起的刀頭、刀柄和刀桿，所述刀頭的結構包括V型刀片、過渡圓弧刀片Ⅰ、過渡圓弧刀片Ⅱ、刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，V型刀片兩側面分別光滑連接過渡圓弧刀片Ⅰ和過渡圓弧刀片Ⅱ，V型刀片兩端分別光滑連接刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ，刀尖刃口每處均為斜面刃口，所述刀柄的結構為一上端面加工有半圓槽的階梯圓軸，所述刀桿的結構為一末端加工有一定尺寸矩形凸臺的圓軸。

所述仿形凸輪架由一根軸上周向均勻布置若干塊凸輪板，凸輪板的外形輪廓曲線根據統計不同大小菠蘿的鼓形輪廓進行仿形設計。

所述夾具輪由大帶輪和端面帶有三頂針的階梯軸組成一體。

所述機架底板在夾具輪下方切削加工成斜面，以使得菠蘿碎屑順利從斜面滑落。

工作原理及過程：

通過絲杠電機將旋轉運動傳遞給絲杠，絲杠的旋轉通過螺母帶動滑塊上的固定塊在滑軌上做往復直線運動，從而刀具可以做水平往復直線運動，當刀具水平運動過程中，凸輪桿沿著仿形凸輪架上的凸輪板運動時，壓縮彈簧始終將彈力通過支撐桿傳遞給凸輪桿，從而使凸輪桿帶動刀具伸縮，迫使刀具進刀或讓刀，從而保證切削深度近似于一常量，同時步進電機通過同步帶傳動帶動菠蘿做回轉運動，兩電機同時工作，并通過單片機控制器控制兩電機的轉速，在單片機控制器的控制下，兩電機分別以一定的轉速運動，刀具可以走出任意螺旋角的螺旋線，以適應不同直徑大小的菠蘿。

本發明突出優點在于：

1、刀具在運動過程中，通過不斷地改變刀桿在套筒上的伸出長度以改變刀頭的軸向位置，從而可以適應菠蘿的鼓形輪廓；刺入V槽刀尖Ⅰ和刺入V槽刀尖Ⅱ用來對準起始切削位置，以順利刺入菠蘿釘的起始切削位置，同時，V型刀片切削菠蘿釘、過渡圓弧刀片Ⅰ和過渡圓弧刀片Ⅱ用來切削果皮,刀柄的半圓槽配合刀頭的特殊結構減小切削阻力，從而保證較快的切削速度和較高的切削效率；

2、仿形凸輪架上周向均勻布置的若干塊凸輪板的外形輪廓曲線是根據統計不同大小菠蘿的鼓形輪廓進行仿形設計的，當刀具水平運動過程中，凸輪桿沿著仿形凸輪架上的凸輪板運動時，壓縮彈簧始終將彈力通過支撐桿傳遞給凸輪桿，從而使凸輪桿帶動刀具伸縮，迫使刀具進刀或讓刀，從而保證切削深度近似于一常量，因而可以減少菠蘿果肉的浪費。

3、單片機控制器與兩個步進電機的有效組合能夠實現絲杠、菠蘿以不同的角速度轉動，刀具在絲杠的帶動下做往復直線運動，此時套在支撐桿上的伸縮彈簧通過壓緊凸輪桿，使凸輪桿能夠沿著仿形凸輪架的菠蘿仿形弧線運動，凸輪桿帶動刀具伸縮并保證一定的切削深度，同時刀具走出一弧線軌跡，使刀具在旋轉的菠蘿上走出菠蘿的螺旋線軌跡，保證刀具不切偏。

4、采用梯形螺紋的絲杠跨置于雙排滑軌中間的設計，這種對稱的組合結構使得傳動過程中剛度大，傳動平穩，精確度和傳動效率高；

5、松開調節螺釘，然后旋轉刀具座，刀具座帶動刀具旋轉，使刀頭的V型刀片的V型槽方向與菠蘿釘螺旋線方向一致，擰緊調節螺釘后即可使刀具適應菠蘿螺旋線的要求；

6、機架底板在夾具輪下方切削加工出的斜面，方便菠蘿碎屑從斜面滑落，可以起到隨時清理菠蘿碎屑的作用。

7、步進電機安裝于機架內部可以起到防止菠蘿汁的腐蝕作用。

8、擁有自動走刀模式，在測定完菠蘿兩螺旋線夾角、高度后可以選擇此模式，自動切除菠蘿上的每條螺旋線；

9、該削皮機總體最大尺寸400×200×400，占用空間小，攜帶方便，適用于家庭、商販和商場等場合的使用，同時各零件結構簡單，機械加工工藝性好，材料來源廣，互換性強。

附圖說明

圖1為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的結構立體圖。

圖2為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的工作原理結構立體圖。

圖3為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的夾具體剖視圖。

圖4為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的刀具結構立體圖。

圖5為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的刀具系統結構立體圖。

圖6為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的絲杠傳動機構結構立體圖。

圖7為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的夾具輪結構立體圖。

圖8為本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機的仿形凸輪架結構立體圖。

圖中標記為：機架1、小帶輪2、同步帶3、夾具輪4、仿形凸輪架5、套杯6、絲杠電機7、支撐套8、壓縮彈簧9、支撐桿10、凸輪桿11、刀具12、套筒13、刀具座14、圓錐夾頭15、伸縮彈簧16、調節螺釘17、固定凸臺18、軸承座19、滾動軸承20、彈性擋圈21、聯軸器22、滑軌23、固定塊24、螺母25、滑塊26、絲杠27。

圖4中的標記為：刺入V槽刀尖Ⅰ12-1、V型刀片12-2、過渡圓弧刀片Ⅰ12-3、刀柄12-4、刀桿12-5、過渡圓弧刀片Ⅱ12-6、刺入V槽刀尖Ⅱ12-7。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

如圖1至圖8所示，本發明所述的臥式自動仿形菠蘿削皮機，包括絲杠傳動機構、刀具系統、凸輪機構、同步帶傳動機構、夾具系統以及機架，具體結構和連接方式為：

所述絲杠傳動機構包括絲杠電機7、絲杠27、聯軸器22、A型鍵、滑軌23、滑塊26、螺母25、固定塊24、軸承座19、滾動軸承20以及彈性擋圈21。其中，絲杠電機7與絲杠27通過聯軸器22采用A型鍵連接；滑塊26與滑軌23組成移動副；滑軌23通過六角螺釘固定在機座上；螺母25與絲杠27組成螺旋副；固定塊24通過六角螺釘連接在滑塊26上，并與螺母25采用A型鍵連接在一起，軸承座19用六角螺釘固定在滑軌23兩端，滾動軸承20與軸承座19過盈配合，卡在軸承座19內的彈性擋圈21可使滾動軸承20軸向定位。

所述刀具系統包括刀具12、套筒13、刀具座14、調節螺釘17以及固定凸臺18。其中，刀具座14與固定凸臺18采用間隙配合；刀具座14通過調節螺釘17定位在固定凸臺18上；兩個套筒13對稱焊接在刀具座14上，并與刀具12的刀桿組成移動副，從而可以改變刀具的軸向位置。

所述凸輪機構包括仿形凸輪架5、凸輪桿11、支撐桿10、支撐套8以及壓縮彈簧9。其中，連接在機架1上的仿形凸輪架5與凸輪桿11組成凸輪副；支撐桿10與支撐套8組成移動副；壓縮彈簧9套在支撐桿10上，并壓緊凸輪桿11，因而凸輪桿11能夠沿著仿形凸輪架5的弧線輪廓運動，使刀具12適應菠蘿鼓形輪廓的要求。

所述同步帶傳動機構包括步進電機、小帶輪2、同步帶3、夾具輪4以及B型鍵。其中，步進電機與小帶輪2用B型鍵連接；夾具輪4連接在機架1上；同步帶3與小帶輪2以及夾具輪4進行多齒嚙合。

所述夾具系統包括夾具輪4、套杯6、圓錐夾頭15以及伸縮彈簧16。其中，套杯6與機架1組成螺紋副，同時與圓錐夾頭15組成移動副，伸縮彈簧16控制圓錐夾頭15在套杯6上的伸出長度，并以一定大小的軸向力頂住菠蘿，從而適應不同高度的菠蘿。

所述的立式半自動菠蘿削皮機的使用方法步驟：

1)先把菠蘿的兩頭用刀削掉,用力壓圓錐夾頭15，使其壓縮伸縮彈簧16，然后用夾具輪4頂住菠蘿的一端，然后松開圓錐夾頭15，使其頂住菠蘿另一端；

2)啟動電源，由單片機控制器里面的程序給出指令實現兩步進電機的轉動；

3)在單片機控制器的控制下，絲杠電機7以一定轉速帶動固定塊24作直線運動，從而帶動刀具12作直線運動，首先刺入V槽刀尖Ⅰ12-1或刺入V槽刀尖Ⅱ12-7對準菠蘿的一個菠蘿釘A，使其剛好接觸菠蘿釘的起始切削位置，此時吃刀深度為零，單片機記錄此時刀具12的位置,單片機控制器發出脈沖信號控制絲杠電機7帶動刀具12水平移動一定距離后停止轉動，然后讓控制菠蘿轉動的步進電機旋轉一定角度ɑ，使刀尖與另一個菠蘿釘B對齊，這個菠蘿釘B與前一個菠蘿釘A構成的螺旋線可以確定菠蘿的螺旋角；

4)絲杠電機7帶動刀具12沿著菠蘿從一端走至菠蘿另一端停下，單片機控制器記錄刀具12的行程即菠蘿的高度H，從而可以結合螺旋角確定出菠蘿的螺距L，進而通過指定的程序確定出兩個步進電機的轉速；

5)通過旋轉調節螺釘17和旋轉刀具12，給刀具12以一定的切削深度和一定的旋轉角度，打開自動按鈕，絲杠電機7反轉，單片機控制器發出脈沖信號控制步進電機以一定的轉速帶動菠蘿旋轉，同時控制絲杠電機7以一定的轉速帶動絲杠27以一定的直線速度移動，從而完成第一條螺旋線B-A的切削；

6)第一條螺旋線切削完成之后，絲杠電機7反轉，通過上述測量參數，單片機控制器控制雙電機完成第二條螺旋線的切削，如此往復循環，直至切削過程結束。