一体式玉米胚芽全自动提取机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种一体式玉米胚芽全自动提取机。

背景技术

1975年美国学者等用玉米幼胚进行离体培养获得再生植株后，玉米幼胚培养技术有了较快发展，是以组织培养为基础的转基因技术。玉米的主要遗传物质都在玉米胚芽里，所以需要提取完整的玉米胚芽，用于转基因技术的研究，进而更好的研发出优质的玉米品种。但是玉米幼胚提取任务量巨大且困难，在人工提取胚芽的过程中消耗了大量的人力。胚的长度约为1-2mm，故人工提取幼胚效率低下。据统计，较为熟练地操作人员每天能完成10穗玉米的幼胚提取工作。

玉米胚芽中含有还原型谷胱甘肽的营养素，该物质可延缓人类的细胞衰老，有益身心健康，玉米胚芽中还含有9％左右具有多种保健功能的膳食纤维素。据统计，目前国内提取玉米胚芽效率低下，没有成熟的玉米胚芽提取机技术。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种一体式玉米胚芽全自动提取机，以解决现有技术存在的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一体式玉米胚芽全自动提取机，包括机体，所述机体上安装进料结构、冲刷腔体、动力机构、固定机构、切削机构和冲刷机构；其中，

所述进料结构具有原料进口和原料出口，所述原料进口位于进料结构的顶部，所述原料出口位于进料结构的底部；

所述冲刷腔体位于进料结构的下部，其顶部与所述原料出口连通，其上开设有使所述冲刷腔体内部外连通的废料出口和出料口，所述废料出口位于侧面，所述出料口位于废料出口的下方；

所述动力机构位于冲刷腔体的外侧，其具有转动电机，所述转动电机的输出轴连接固定机构以带动固定机构转动；

所述固定机构设置在冲刷腔体内，其包括下卡盘、上卡盘和卡爪；其中，所述下卡盘与转动电机的输出轴连接，并在所述转动电机的作用下转动，所述下卡盘朝向原料出口的盘面上开设有三弧形导口，三弧形导口绕着所述下卡盘的转动轴线设置，且均匀分布在该转动轴线的周向，所述下卡盘的侧面为齿形面；所述上卡盘位于下卡盘的上方，其盘面上开设有一卡口和三直线导口，所述卡口位于原料出口的正下方，其中心在所述下卡盘的转动轴线上，三直线导口均匀分布在所述卡口的周向，并沿所述卡口的径向延伸；每一直线导口上均设有一所述卡爪，所述卡爪具有连接部和卡接部，所述连接部穿设直线导口并延伸至弧形导口上，且与所述上卡盘和下卡盘活动连接，所述卡接部位于上卡盘的正上方，其随所述下卡盘的转动在直线导口上朝卡口所在方向运动以夹紧玉米棒或者背离卡口所在方向运动以松开玉米棒；

所述切削机构设置在冲刷腔体内，其包括丝杆、升降支柱、支柱底座、刀具行程控制件和刀具组件；其中，所述丝杆位于固定机构的一侧，其下端套设有传动齿轮，并通过所述传动齿轮啮合连接下卡盘；所述升降支柱套设在丝杆的外侧，并从所述丝杆下端向丝杆上端端部延伸，所述升降支柱与丝杆不连接，其通过底部设置的所述支柱底座安装在冲刷腔体上；所述支柱底座框设传动齿轮，并与所述丝杆、固定机构相互不干涉；所述刀具行程控制件滑动安装在升降支柱上，其具有穿接部，所述穿接部从升降支柱的外侧穿设至升降支柱的内侧，并连接在所述丝杆的杆身上，所述刀具行程控制件随丝杆的转动而沿着丝杆的杆身上下滑动；所述刀具组件设置在升降支柱的外侧，并安装在所述刀具行程控制件上，所述刀具组件具有刀具，所述刀具的刀刃朝卡口所在方向设置；

所述冲刷机构安装在冲刷腔体内，其包括主管和三喷管；其中，所述主管环绕在固定机构的周向，其进水口伸出所述冲刷腔体外侧以连接外界水源；三喷管以所述下卡盘的转动轴线为中心均布地设置在主管上，并与所述主管连通，且呈朝所述原料出口方向延伸的竖直状态；三喷管中有一喷管正对着废料出口设置，且其上开设的喷孔孔径小于另外两喷管上开设的喷孔孔径，每一喷管上的喷孔间隔开设有若干，且均沿所述喷管的管长方向设置，并朝向所述卡口所在侧。

进一步地，所述进料结构包括进料斗、出料斗和传送带组件；其中，所述进料斗的斗口为原料进口，其颈口位于所述传送带组件传送面的上方，并正对所述传送带组件的传送初端，所述出料斗的斗口位于所述传送带组件传送面的下方，并正对所述传送带组件的传送末端，所述出料斗的颈口为原料出口。

进一步地，所述动力机构包括所述转动电机、动力带组件、减速器、锥形齿轮组和传动轴；其中，所述转动电机的输出轴通过动力带组件连接减速器的输入端，所述减速器的输出端通过锥形齿轮组连接传动轴，所述传动轴穿设冲刷腔体并与下卡盘连接。

进一步地，所述上卡盘和下卡盘均为圆形盘状结构；所述卡口为圆柱形通口；所述卡爪的连接部为圆杆，卡接部为圆盘，所述圆杆一端插入直线导口和弧形导口中，另一端连接圆盘盘面的中部，所述圆盘盘面垂直下卡盘的转动轴线。

进一步地，所述弧形导口两端至卡口中心的径向距离分别等于直线导口相应两端至卡口中心的径向距离。

进一步地，所述升降支柱上开设有导槽，所述导槽无槽底，其沿所述升降支柱的长度方向开设，所述导槽相对两侧上均设置一限位凸起，所述限位凸起沿升降支柱的长度方向设置；所述刀具行程控制件套设在升降支柱的外部，其穿接部安装在所述导槽上，并通过穿设所述导槽与丝杆连接，所述穿接部的相对两侧上均设置有一限位凹槽，所述限位凹槽与限位凸起相匹配。

进一步地，所述刀具组件包括所述刀具、角度调节器和刀具安置架，所述刀具通过角度调节器安装在刀具安置架的一端，所述刀具安置架设置在刀具行程控制件上，其所在平面垂直于所述下卡盘的转动轴线。

进一步地，所述丝杆的转动中心线平行于下卡盘的转动轴线。

进一步地，所述喷管平行下卡盘的转动轴线设置。

进一步地，所述废料出口的底部不高于上卡盘的顶面；所述出料口设置在冲刷腔体的底部。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明可实现对整个玉米胚芽的收集，且机构简单易操作，工作效率高，并在一定程度上解放了劳动力，大幅度节省人力财力，且能耗低，可实现连续生产，实用性强。

2、本发明的固定机构和切削机构通过齿形啮合作用，使得所述一体式玉米胚芽全自动提取机在单一动力机构的作用下既实现了固定机构对玉米棒的固定作用，又实现了切削机构对玉米棒的切削作用，从而简化了本发明的结构，使得本发明的制造成本更低。

附图说明

图1为本发明一种一体式玉米胚芽全自动提取机的整体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的左视图。

图4为图3中a处的局部视图。

图5为图4中固定机构下卡盘的等轴测图。

图6为图4中固定机构上卡盘的等轴测图。

图7为图4中切削机构无支柱底座时的等轴测图。

图8为图4中切削机构支柱底座的等轴测图。

图9为图4中切削机构刀具安置架的等轴测图。

图10为图4中冲刷机构的等轴测图。

主要元件符号说明

图中：机体1、传送机构外壳11、冲刷腔体12、废料出口121、出料口122、动力机构外壳13、支架14、进料结构2、进料斗21、传送带组件22、传送带221、平带轮222、传送电机223、出料斗23、动力机构3、转动电机31、动力带组件32、v带321、大v带轮322、小v带轮323、减速器33、锥形齿轮组34、传动轴35、固定机构4、下卡盘41、弧形导口411、上卡盘42、卡口421、直线导口422、卡爪43、切削机构5、丝杆51、传动齿轮52、升降支柱53、导槽531、限位凸起532、支柱底座54、刀具行程控制件55、刀具组件56、刀具561、角度调节器562、刀具安置架563、冲刷机构6、主管61、喷管62、喷孔621。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1-10，在本发明的一种较佳实施方式中，一种一体式玉米胚芽全自动提取机，包括一机体1，所述机体1主要由传送机构外壳11、冲刷腔体12、动力机构外壳13和支架14构成，所述传送机构外壳11、冲刷腔体12、动力机构外壳13由上至下依次设置，所述支架14一端支撑传送机构外壳11，另一端与所述动力机构外壳13一同支撑在外界支撑面上。

在本发明中，所述机体1上安装一进料结构2、一冲刷腔体12、一动力机构3、一固定机构4、一切削机构5和一冲刷机构6。

其中，

所述进料结构2具有一原料进口和一原料出口，所述原料进口位于进料结构2的顶部，所述原料出口位于进料结构2的底部。具体来说，所述进料结构2包括一进料斗21、一出料斗23和一传送带组件22；其中，所述进料斗21的斗口为原料进口，其颈口位于所述传送带组件22传送面的上方，并正对所述传送带组件22的传送初端，所述出料斗23的斗口位于所述传送带组件22传送面的下方，并正对所述传送带组件22的传送末端，所述出料斗23的颈口为原料出口。所述传送带组件22主要由一传送带221、两平带轮222和一传送电机223构成，所述传送带221安装在两平带轮222上，所述平带轮222与传送电机223连接。进一步地，在本实施方式中，所述进料结构2安装在传送机构外壳11上，所述传送带组件22安装在传送机构外壳11内，所述进料斗21的斗口和所述出料口122的颈口位于传送机构外壳11的外侧，且所述进料结构2通过出料口122的颈口部分连接冲刷腔体12。

所述冲刷腔体12位于进料结构2的下部，其顶部与所述原料出口连通，其上开设有使所述冲刷腔体12内部外连通的废料出口121和出料口122，所述废料出口121位于侧面，所述出料口122位于废料出口121的下方。优选地，所述出料口122设置在冲刷腔体12的底部，并设置有两个，且两所述出料口122对称设置在冲刷腔体12底部两侧；所述废料出口121设置有一个。

所述动力机构3位于冲刷腔体12的外侧，其具有转动电机31，所述转动电机31的输出轴连接固定机构4以带动固定机构4转动。具体来说，所述动力机构3包括一所述转动电机31、一动力带组件32、一减速器33、一锥形齿轮组34和一传动轴35；其中，所述转动电机31的输出轴通过动力带组件32连接减速器33的输入端，所述减速器33的输出端通过锥形齿轮组34连接传动轴35，所述传动轴35穿设冲刷腔体12并与固定机构4连接。所述动力带组件32包括一v带321、一大v带轮322和一小v带轮323，所述v带321同时连接大v带轮322和小v带轮323，所述大v带轮322与减速器33输出端连接，所述小v带轮323与转动电机31输出轴连接。优选地，所述动力机构3安装在动力机构外壳13内，其中，所述传动轴35从下至上依次穿设动力机构外壳13和冲刷腔体12，且在穿设所述动力机构外壳13时通过轴承与动力机构外壳13转动连接，其上还套设有端盖，所述端盖安装在动力机构3外侧面上。优选地，所述转动电机31为能够正转和反转的伺服电机。

所述固定机构4设置在冲刷腔体12内，其包括一下卡盘41、一上卡盘42和三卡爪43，见图4-6。其中，所述下卡盘41与转动电机31的输出轴连接，并在所述转动电机31的作用下转动，具体来说，所述下卡盘41与传动轴35连接；所述下卡盘41朝向原料出口的盘面上开设有三弧形导口411，三弧形导口411绕着所述下卡盘41的转动轴线设置，且均匀分布在该转动轴线的周向，即三弧形导口411以转动轴线为中心呈120°分布；所述下卡盘41的侧面为齿形面。所述上卡盘42位于上卡盘42的上方，其盘面上开设有一卡口421和三直线导口422，所述卡口421位于原料出口的正下方，其中心在所述下卡盘41的转动轴线上，三直线导口422均匀分布在所述卡口421的周向，并沿所述卡口421的径向延伸，即三直线导口422以卡口421的中心线为中心呈120°分布。每一直线导口422上均设有一所述卡爪43，所述卡爪43具有连接部和卡接部，所述连接部穿设直线导口422并延伸至弧形导口411上，且与所述上卡盘42和下卡盘41活动连接，所述卡接部位于上卡盘42的正上方，其随所述下卡盘41的转动在直线导口422上朝卡口421所在方向运动以夹紧玉米棒或者背离卡口421所在方向运动以松开玉米棒。

在本发明中，所述固定机构4用于固定从进料结构2输送至冲刷腔体12内的玉米棒，其固定原理为：玉米棒从进料结构2的原料出口进入到冲刷腔体12内，并朝卡口421处运动；由于卡爪43的位于卡口421的周向，卡爪43在下卡盘41的转动作用下朝卡口421所在处运动，并在运动过程将玉米棒卡接在卡口421处，即玉米棒的一端嵌入卡口421内；卡爪43由于同时嵌入直线导口422和弧形导口411内，其在下卡盘41的转动作用下即能够夹紧玉米棒，同时使得上卡盘42和下卡盘41相对固定，上卡盘42、卡爪43及上卡盘42上的玉米棒即会随着下卡盘41的转动而转动；当需要松开玉米棒时，使下卡盘41反向转动即可。在本实施方式中，所述上卡盘42和下卡盘41均为圆形盘状结构，且水平放置；所述卡口421为圆柱形通口；所述卡爪43的连接部为圆杆，卡接部为圆盘，所述圆杆一端插入直线导口422和弧形导口411中，另一端连接圆盘盘面的中部，所述圆盘盘面垂直下卡盘41的转动轴线。优选地，每一弧形导口411的弧形线长度一样、弧度一样、弧形开口一样，并且弧形线在转动轴线上交汇；所述弧形导口411两端至卡口421中心的径向距离分别等于直线导口422相应两端至卡口421中心的径向距离。

请参阅图7-9，所述切削机构5设置在冲刷腔体12内，其包括一丝杆51、一升降支柱53、一支柱底座54、一刀具行程控制件55和一刀具组件56。其中，所述丝杆51位于固定机构4的一侧，其下端套设有一传动齿轮52，并通过所述传动齿轮52啮合连接下卡盘41；所述升降支柱53套设在丝杆51的外侧，并从所述丝杆51下端向丝杆51上端端部延伸，所述升降支柱53与丝杆51不连接，其通过底部设置的所述支柱底座54安装在冲刷腔体12上；所述支柱底座54框设传动齿轮52，并与所述丝杆51、固定机构4相互不干涉；所述刀具行程控制件55滑动安装在升降支柱53上，其具有穿接部，所述穿接部从升降支柱53的外侧穿设至升降支柱53的内侧，并连接在所述丝杆51的杆身上，所述刀具行程控制件55随丝杆51的转动而沿着丝杆51的杆身上下滑动；所述刀具组件56设置在升降支柱53的外侧，并安装在所述刀具行程控制件55上，所述刀具组件56具有刀具561，所述刀具561的刀刃朝卡口421所在方向设置。

在本发明中，所述切削机构5用于切削玉米棒，从而使得玉米棒的皮与胚芽分离，其中，在所述切削机构5中，刀具组件56上刀具561能够相对玉米棒上下移动，从而使得刀具561沿着玉米棒的长度方向切削玉米棒，而玉米棒在固定机构4的作用下能够360度的旋转，因此，刀具561在沿玉米棒长度方向移动的过程即能够全面切削玉米棒，使得玉米棒的皮和胚芽分离。具体来说，刀具561是通过丝杆51、升降支柱53和刀具行程控制件55来实现其沿玉米棒长度方向移动的，其中，刀具561所在的刀具组件56通过刀具行程控制件55安装在升降支柱53上，由于升降支柱53受到支柱底座54的限制下，升降支柱53在冲刷腔体12内是固定不动的，而刀具行程控制件55还与丝杆51连接，丝杆51通过传动齿轮52啮合连接下卡盘41，因此，丝杆51在下卡盘41的作用下可实现转动，刀具行程控制件55则随着丝杆51的转动而沿着升降支柱53上下滑动，从而实现刀具561切削玉米棒。优选地，所述丝杆51的转动中心线平行于下卡盘41的转动轴线。

进一步地，所述升降支柱53上开设有导槽531，所述导槽531无槽底，其沿所述升降支柱53的长度方向开设，所述导槽531相对两侧上均设置一限位凸起532，所述限位凸起532沿升降支柱53的长度方向设置；所述刀具行程控制件55套设在升降支柱53的外部，其穿接部安装在所述导槽531上，并通过穿设所述导槽531与丝杆51连接，所述穿接部的相对两侧上均设置有一限位凹槽，所述限位凹槽与限位凸起532相匹配，以通过限位凹槽和限位凸起532的配合使得刀具行程控制件55稳固安装在升降支柱53上，而导槽531的设置则能够使刀具行程控制件55定向在升降支柱53上上下滑动而不是随丝杆51转动。

所述刀具组件56包括一所述刀具561、一角度调节器562和一刀具安置架563。其中，所述刀具561通过角度调节器562安装在刀具安置架563的一端，以使得刀具561在角度调节器562的作用下改变刀具561的切削深度，从而保证玉米棒能够切削成生产需要的产品。所述刀具安置架563设置在刀具行程控制件55上，其所在平面垂直于所述下卡盘41的转动轴线；在本实施方式中，所述刀具安置架563呈弧形结构，见图9，以通过弧形结构的设置使得刀具561能够朝卡口421的中心线方向设置。

请参阅图10，所述冲刷机构6安装在冲刷腔体12内，其包括一主管61和三喷管62。其中，所述主管61环绕在固定机构4的周向，其进水口伸出所述冲刷腔体12外侧以连接外界水源。三喷管62以所述下卡盘41的转动轴线为中心均布地设置在主管61上，并与所述主管61连通，且呈朝所述原料出口方向延伸的竖直状态，即，三喷管62以下卡盘41的转动轴线为中心呈120°分布，所述喷管62平行下卡盘41的转动轴线设置。三喷管62中有一喷管62正对着废料出口121设置，且其上开设的喷孔621孔径小于另外两喷管62上开设的喷孔621孔径，每一喷管62上的喷孔621间隔开设有若干，且均沿所述喷管62的管长方向设置，并朝向所述卡口421所在侧。

在本发明中，所述冲刷机构6用以分离切削结束后玉米棒的种皮和胚芽，其具体是通过喷管62喷射水来冲刷玉米棒的。其中，在所述冲刷机构6中，三喷管62能够喷刷玉米棒，使得切削过后分离得到的种皮和胚芽能够以胚芽胚乳混合液的方式流出冲刷腔体12，从而实现玉米胚芽的收集和被切削种皮的回收，便于后续胚芽分离工作，在本发明中，胚芽胚乳混合液是从冲刷腔体12上开设的出料口122流出的；其次，三喷管62120°分布方式可以实现360°冲洗玉米棒的任务，从而达到最好的胚芽分离效果；再者，三喷管62上喷孔621孔径大小的不同，则可实现三个喷水柱的水压不同，从而实现自动出料的效果，即，正对着废料出口121设置的喷管62因其上喷孔621孔径较小，其从喷孔621出来的水压高于另外两喷管62的水压，这就使得卡口421上切削过后的玉米棒在高水压的喷射下朝废料出口121倾倒并掉出废料出口121，优选地，所述废料出口121的底部不高于上卡盘42的顶面。

进一步地，本发明还包括plc控制系统，所述plc控制系统分别连接进料结构2的传送电机223、动力机构3的转动电机31和冲刷机构6，以利用plc控制系统的控制作用实现各机构的协同工作。

本发明所述一体式玉米胚芽全自动提取机能够实现玉米棒的传送、固定、削皮、胚芽分离、胚芽收集五个步骤，其工作流程如下：

首先，在进料斗21放入一定数量的剥去表皮的玉米棒，机器开始运行后，传送电机223开始工作，玉米棒由传送带组件22传送至出料斗23处，并从出料斗23处落入冲刷腔体12内，且掉落至固定机构4的上卡盘42上，上卡盘42上的卡口421可使玉米棒定位，此时传送电机223停止工作。

接着，转动电机31开始工作，转动电机31经过减速器33得到符合生产要求的转速，通过锥形齿轮组34的传动作用使得动力通过传动轴35传送至下卡盘41，下卡盘41开始转动，卡爪43则在上卡盘42和下卡盘41的共同作用下向卡口421中心靠拢，最终将位于卡口421处的玉米棒固定住。

固定好玉米棒后，由于传动齿轮52和丝杆51固定连接，传动齿轮52和下卡盘41做齿轮啮合运动，丝杆51在下卡盘41的作用下一直在转动，从而促使刀具安置架563在升降支柱53的协同作用下带着刀具561对玉米棒进行种皮切削处理。

削皮工作完成后，转动电机31停止工作，冲刷机构6的喷管62开始工作，在三喷管62的共同作用下，玉米棒得到全方位的冲洗，待喷管62冲洗一定时间后即可完成玉米胚芽的分离工作，同时胚芽胚乳混合液通过冲刷腔体12底部的出料口122排出冲刷腔体12外，排出的胚芽胚乳混合液经过外接的过滤系统，即完成最终玉米胚芽的收集提取。

当玉米胚芽分离结束后，控制转动电机31反转，卡爪43即松开切削后的玉米棒，松开后的玉米棒在喷管62的作用下从废料出口121出来，即实现了玉米棒从冲刷腔体12内自动出料。待玉米棒出来之后，喷管62关闭，刀具561沿丝杆51上升到顶端，卡爪43复位，转动电机31停止转动，即可进行下一个玉米棒的胚芽提取工作。

在上述操作中，加入plc控制系统后，可使得本发明所述一体式玉米胚芽全自动提取机实现全自动、高效、连续的生产。因此，本发明只需人工在进料斗21放入一定量剥去表皮的玉米棒和控制机器开关即可，完成一穗玉米只需2分钟，相比人工需连续工作几小时才完成一穗玉米的胚芽提取，大大地提高了生产效率，且节省了大批量的人力、物力和财力。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。