嫩芡实剥壳刀组及嫩芡实剥壳自动化设备的制作方法

本发明涉及嫩芡实剥壳，具体涉及一种嫩芡实剥壳刀组及嫩芡实剥壳自动化设备。

背景技术：

1、芡实属于一年水生草本植物。因花托和芡实苞形似鸡头，故芡实又称鸡头米。芡实是一种珍贵的药食兼用的经济作物。

2、芡实分为南芡和北芡。南芡以采收嫩芡实为主，北芡以采收老芡实为主。南芡未及时采收，也会成为老芡实。老芡实一般采用常规芡实剥壳机进行剥壳，效率比较高，但是剥出的老芡实果肉经济价值不高。可是，运用常规芡实剥壳机对嫩芡实进行剥壳，又无法得到完好的果肉。嫩芡实的剥壳问题，已成为影响其深加工和家庭食用广泛推广的主要问题。

3、无法使用常规芡实剥壳机对嫩芡实进行剥壳，原因主要在于：

4、1.嫩芡实的果肉娇嫩，在外力作用下，容易爆浆、破损。

5、2.相对于果肉来说，嫩芡实的果壳较硬，不易被破坏。

6、3.常规芡实剥壳机，剥壳时会对芡实进行挤压、震荡或力度较大的切割，容易破坏果肉。

7、因此，现有剥壳机无法实现嫩芡实的剥壳作业。

8、为了不破坏芡实果肉，保持嫩芡实的经济价值，现在嫩芡实的剥壳还是要采用农户人工手剥的方式。人工手剥一般是在大拇指上套上铁指甲（手指护套）后，人手操作铁指甲从嫩芡实的顶部开始剥。如果农户不熟练或分神，也有可能会把芡实果肉粘到壳上一起剥下来。

9、人工手剥的效率低下。一般人工手剥一天八小时，大概能剥出2-3kg。对芡实种植农户来讲，由于嫩芡实剥壳效率过低，只能眼睁睁看着剥不完的嫩芡实变成老芡实，从经济价值高的嫩芡实变成了经济价值低的老芡实。对农户来说，这是一笔很大的经济损失。对消费者来说，市场上嫩芡实的存量较少，远远不能满足人们对嫩芡实的消费需求。

10、同时，人工手剥，食品卫生也很难保证。加工过程中，人手、工具、环境，都可能对芡实造成污染，严重影响芡实的品质。

11、有鉴于此，解决现有常规芡实剥壳机无法进行嫩芡实剥壳作业的问题，解决手工剥壳效率低下并容易造成食品污染的问题，便成为本发明所要研究解决的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供嫩芡实剥壳刀组及嫩芡实剥壳自动化设备。

2、为达到上述目的，本发明的第一方面提出了嫩芡实剥壳刀组，用于嫩芡实的自动化剥壳作业，其创新点在于：

3、所述嫩芡实剥壳刀组包括立柱、刀架、切刀、浮动机构；

4、所述立柱的数量大于等于三根，多根所述立柱绕圆心阵列均匀分布并合围形成有供嫩芡实通过的上大下小的空腔，且该空腔具有从上到下与所述立柱内切圆弧的圆心连线一致的中轴线，该中轴线的方向定义为z轴，则与z轴相垂直的平面为x-y平面，在x-y平面上具有x轴、y轴，y轴经过x-y平面上其中一个立柱的内切圆弧中点并与z轴垂直，x轴垂直于y轴，其中x轴、y轴、z轴相交于一点，以此构成xyz坐标系；

5、所述刀架对应固定设置在各所述立柱的底部，所述刀架上具有用于安装切刀的刀槽；

6、所述切刀安装在所述刀架的刀槽上，所述切刀的刀刃朝向上方设置，所述切刀的刀尖朝向空腔内部方向伸入一段距离，其中一个所述切刀的三维倾斜被配置成所述切刀在xyz坐标系中绕x轴倾斜角度为a、绕y轴倾斜角度为b、绕z轴倾斜角度为c，其中角度a为切刀朝向空腔内部的方向向上倾斜，其他切刀则以同样的三维倾斜绕圆心阵列均匀分布设置在刀架上，且各切刀均悬空设于立柱底部；

7、所述浮动机构为使得空腔的大小自适应嫩芡实外径的机构，所述浮动机构对应设置在所述立柱的外侧，所述浮动机构包括固定部、浮动部，所述固定部与外部嫩芡实剥壳自动化设备的机架定位连接，所述浮动部的一端与固定部连接，另一端与立柱连接，由所述浮动迫使所述立柱、切刀始终具备朝向空腔内部同步位移的趋势。

8、本发明的第二方面提出了嫩芡实剥壳自动化设备，所述嫩芡实剥壳自动化设备包括机架及安装在机架上的如本发明第一方面所述的嫩芡实剥壳刀组。

9、本发明的有关内容解释如下：

10、1. 本发明的上述技术方案中，针对现有常规芡实剥壳机无法进行嫩芡实剥壳作业以及手工剥壳效率低下并容易造成食品污染的问题，研究设计出了能够用于嫩芡实剥壳作业的刀组和自动化设备，该刀组中，由浮动机构使得立柱、切刀能够浮动设置，从而使得上大下小的空腔也随着嫩芡实的粒径变化而改变，使得该刀组能够自适应各种粒径的嫩芡实，无需前置进行粒径筛选及配置多种规格的刀组，节省了大量工序成本及刀组备料成本。该刀组中，立柱内侧是圆弧形的，多个立柱的组合，形成圆锥形的空腔，使得嫩芡实从上到下移动的过程中不容易歪掉，以避免歪掉的嫩芡实会被切刀切偏，从而避免出现伤到果肉、剥不好的情况出现。本发明中，在切刀浮动设置的前提下，再突破性地将切刀设计为三维倾斜，即切刀的刀刃在三个维度上都是倾斜设置的，其中绕z轴倾斜的角度c的设计，让切刀偏离圆心，使得嫩芡实在进行剥壳时，既能让切刀斜向切得深，还能确保切掉壳的情况下不伤到果肉；其中绕y轴倾斜角度b的设计，在嫩芡实往空腔往下压的时候，在切刀倾斜角度b的作用下，嫩芡实的壳被剥开后会沿倾斜方向向外分开，从而更好地实现芡实肉与壳的分离；其中绕x轴倾斜角度a的设计，且其中角度a为切刀朝向空腔内部的方向向上倾斜，可以让切刀剥掉嫩芡实的外壳后，使壳更不容易沾到刀口，外壳可以更容易地脱离刀刃，且被剥离好的芡实肉不再跟切刀接触，避免切刀损伤果肉；而且这种切刀在三个维度按照本发明方案的方式来做倾斜设置，可以让嫩芡实在被下压的过程中，产生与绕y轴倾斜角度b的方向相反的旋转，因为嫩芡实在剥壳过程中是旋转的，被切的外壳形状是呈弧形的，嫩芡实的外壳被切后随着嫩芡实的旋转而被切刀旋转剥离并远离刀头，因此是更容易被剥开，而且不会伤到里面的果肉。

11、2. 在上述第一方面的技术方案中，所述角度a的范围为15°～45°；所述角度b的范围为-45°～-15°或者15°～45°；所述角度c的范围为-45°～-15°或者15°～45°。由以上角度设置为本发明的优选方案，可以进一步优化嫩芡实剥壳刀组的剥壳效果和效率。

12、3. 在上述第一方面的技术方案中，所述角度a为30°；所述角度b为30°；所述角度c为30°。由以上角度设置为本发明的进一步优选方案，可以更进一步提升嫩芡实剥壳刀组的剥壳效果和效率。

13、4. 在上述第一方面的技术方案中，定义所述切刀的刀刃朝向空腔内部伸入的一段距离为d，所述切刀上刀刃到立柱底部的距离为e，所述立柱的高度为f，其中：所述距离d的范围为0.9 mm～1.3mm；所述距离e的范围为2 mm～4mm；所述高度f的范围为5mm～6.5mm。由以上距离大小设置为本发明的优选方案，可以进一步优化嫩芡实剥壳刀组的剥壳效果和效率。

14、5. 在上述第一方面的技术方案中，所述距离d为1.2mm；所述距离e为3mm；所述高度f为6mm；所述空腔的上口直径为13mm，所述空腔的下口直径为6mm。由以上距离大小设置为本发明的进一步优选方案，可以更进一步提升嫩芡实剥壳刀组的剥壳效果和效率。

15、6. 在上述第一方面的技术方案中，所述切刀上设置有用于折断换刀的折断线。以此来便于切刀在使用一段时间后刀刃不锋利了可以直接折断切刀头部，再将剩下的切刀往里推一段设定距离即可，以此来便于维护，减少切刀更换时间。

16、7. 在上述第一方面的技术方案中，所述刀架固定在所述立柱的底部，所述刀架上的刀槽被配置成与所述切刀的三维倾斜一致。以此来使切刀就只用将刀片置于刀槽中即可，不用额外调整切刀，其三维倾斜与刀槽的倾斜一致，无需再调整角度。

17、8. 在上述第一方面的技术方案中，所述立柱的数量为3根，所述立柱的截面形状为扇形圆环。使用此结构的立柱，便于设计、生产及安装定位，确保芡实下压时不会偏掉。本发明不以此为限，立柱的数量还可以是4根、5根、6根等，可按需布置。

18、9. 在上述第一方面的技术方案中，所述浮动机构中的浮动部包含提供弹性作用力的弹性件，所述弹性件的弹性作用力被配置成可调节。以此来避免使用过程中浮动机构对立柱、切刀施加的力过紧或过松，调节弹性作用力后让该弹性件始终保持良好的浮动作用。对于浮动机构中弹性件的布置方式，弹性件可以是弹簧，弹簧套接在与立柱固定的带有螺纹的导杆上，固定部可以是个弹簧盒，导杆上可以设置可以调节弹簧行程的螺母，弹簧盒和连接立柱的导杆上设置反向的作用面，然后把弹簧套接在导杆上并作用在作用面上即可实现浮动机构的浮动作用。

19、10. 在上述第一方面的技术方案中，所述切刀的刀尖与美工刀类似，刀尖呈30°～60°倾斜角度设置，以此来保证剥好的芡实肉往下运动时不会碰到切刀。

20、11.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

21、12.在本发明中，术语“中心”、“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置装配关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

22、13.另外，本技术中的术语“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。

23、由于上述方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

24、1. 本发明的上述方案，由浮动机构使得立柱、切刀能够浮动设置，从而使得上大下小的空腔也随着嫩芡实的粒径变化而改变，使得该刀组能够自适应各种粒径的嫩芡实，无需前置进行粒径筛选及配置多种规格的刀组，节省了大量工序成本及刀组备料成本。

25、2. 本发明的上述方案，该刀组中，立柱内侧是圆弧形的，多个立柱的组合，形成圆锥形的空腔，使得嫩芡实从上到下移动的过程中不容易歪掉，以避免歪掉的嫩芡实会被切刀切偏，从而避免出现伤到果肉、剥不好的情况出现。

26、3. 本发明的上述方案，在切刀浮动设置的前提下，再突破性地将切刀设计为三维倾斜，即切刀的刀刃在三个维度上都是倾斜设置的，其中绕z轴倾斜的角度c的设计，让切刀偏离圆心，使得嫩芡实在进行剥壳时，既能让切刀斜向切得深，还能确保切掉壳的情况下不伤到果肉；其中绕y轴倾斜角度b的设计，在嫩芡实往空腔往下压的时候，在切刀倾斜角度b的作用下，嫩芡实的壳被剥开后会沿倾斜方向向外分开，从而更好地实现芡实肉与壳的分离；其中绕x轴倾斜角度a的设计，且其中角度a为切刀的刀尖朝向空腔内部的方向向上倾斜，可以让切刀剥掉嫩芡实的外壳后，使壳更不容易沾到刀口，外壳可以更容易地脱离刀刃，且被剥离好的芡实肉不再跟切刀接触，避免切刀损伤果肉；而且这种切刀在三个维度按照本发明方案的方式来做倾斜设置，可以让嫩芡实在被下压的过程中，产生与绕y轴倾斜角度b的方向相反的旋转，因为嫩芡实在剥壳过程中是旋转的，被切的外壳形状是呈弧形的，嫩芡实的外壳被切后随着嫩芡实的旋转而被切刀旋转剥离并远离刀头，因此是更容易被剥开，而且不会伤到里面的果肉。

27、4.综上所述，本发明完全实现了对嫩芡实的快速剥壳作业，嫩芡实剥壳刀组应用在嫩芡实剥壳自动化设备中，更是实现自动化的嫩芡实的快速剥壳作业，而且不会破坏芡实果肉，能够保持嫩芡实的经济价值，相较人工手剥一天2-3kg的工作效率，采用本发明的嫩芡实剥壳刀组可实现一组刀50kg的剥壳量，而且设置多组刀组后可以进一步提升工作效率，而且使用嫩芡实剥壳刀组进行剥壳不会污染芡实果肉，保证了食品卫生安全。