CN101677510B - 用于水果及类似物品的传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于传送物品的装置。在本发明图示和描述的实施例中，所述物品为水果如苹果，该物品在果树上从采摘位置被传送到收集箱中或其他地点。所述装置包括适于接收和传送物品的管件，多个位于管内空间隔离位置的可变形的隔板。每个隔板限定一个孔，该孔允许物品与隔板和孔接合并使隔板和孔变形，以便移动通过该孔并沿管而下。产生于物品两端间的压差促使物品通过管。在本发明描述和图示的实施例中，这种压力差是气动压力差。

Description

用于水果及类似物品的传送系统

技术领域

本申请要求2007年3月26日提交的申请号为60/920,069的美国临时专利申请和2007年7月13日提交的申请号为60/949,630的美国临时申请的优先权。

背景技术

本发明一般涉及小型物品传送系统，更具体地涉及气动传送系统。

目前，在水果产业，尤其是在苹果产业，水果传统上是人工采摘。采摘者将水果小心地放到戴在采摘者肩上向下延伸过胸部和腹部至大腿处的水果袋中。然后，采摘者将水果轻轻地释放到大箱子中，供以后运输到包装厂或加工厂。这一技术为采摘者利用视觉辨别水果的颜色、大小和质量标准提供了在“树上”采摘合适的水果(苹果)的选择。好的采摘者从树上摘取水果，同时保持水果的果梗完整，为的是保护随后几年果树上果芽的完整性。有时，采摘操作需要应对将过硬过长的果梗剪裁；将水果轻轻放入果袋中以防止擦伤水果；以及传送和运输水果至更大尺寸的货箱中以更好地适应卡车运输。结在高树枝上的水果可能要求采摘者爬梯子或站在脚手架上够取水果。水果箱通常并排放置在果树行之间并间隔放置以便于它们能在最短步行距离内由传送自采摘者袋中的苹果装满。然后果箱被由拖拉机牵引的苹果拖车拾起并带到一个公共集中地，等待叉放到拖车上。

这种水果采摘过程结果是，采摘者约30％的时间是在实际采摘水果，剩余70％的时间用于：将水果轻轻放入果袋或箱中(需要时需提前剪去果梗)，移动和上下梯子，将水果从一个地方搬到另一个地方，然后步行并小心地将采摘者装满苹果的果袋释放到收集箱里，还要特别注意不能因为粗暴的处理导致水果上有污点或擦伤。采摘者的果袋负荷可能重达40磅或者更多，导致采摘者疲劳和降低效率。

由于水果收获的季节性，水果采摘者经常要从美国以外的国家的移民群体中来找。由于严格的美国移民政策的结果，在收获季节，可能没有足够数量的采摘工来采摘水果。因为手工采摘水果过程缓慢，当水果达到适当的成熟点时，就需要大量的采摘工。由于当手工采摘水果时个体生产率低，对于个体采摘者而言，工资很低。而这又反过来导致产生低于平均工资水平的收入者。

本发明的一个目的是提高个体采摘者的生产率，同时保持手工采摘过程的优势，即：可选择地采摘水果，轻柔操作以防止水果在移动及包装的各个阶段的被擦伤，和需要时修剪果梗。

发明内容

为了实现这一目标，介绍一种包括专门改进和增加气动导管的系统。

附图说明

图1是显示本发明的一个实施例中苹果采摘者正从树上采摘并放置苹果，以便将苹果传送到一个苹果收集箱里的正视图。

图2是显示本发明的一个实施例中一个拖拉机和拖车的正视图，其中所述拖拉机和拖车上安装有由苹果采摘者使用的苹果采摘台，其中该苹果采摘者正在存放采摘的苹果以便传送到一个苹果收集箱。

图3是类似图1的一个正视图，但显示了出现在拖车后方时典型的苹果采摘者和一个拖车。

图3a是显示一个典型苹果采摘者和其苹果采摘台，并示出采摘台相对于在其上安装采摘台的平台是如何被移动的正视图。

图4是设置在传送管内的一个典型隔板的正视图。

图5是一个典型传送管和在其中安装图4的隔板的剖视图。

图6是一个类似于图5的典型传送管的剖视图，但显示出安装于隔板之间的弹性材料。

图7是一个类似图6的剖视图，但显示出安装于隔板之间的不同形式弹性材料。

图8是一个类似于图5、6和7的剖视图，显示出典型的圆锥形或风向袋形隔板。

图9是图8中所示的隔板的正视图。

图10是一个替换形式的隔板的正视图。

图11是一个局部剖视图，显示图7或8和10中示出的传送管和隔板的替换布置。

图12是放大的局部视图，更详细地显示图11中示出的隔板和气孔的布置。

图13是一个局部剖视图，显示本发明的实施例，其包括外管、内传送管、管之间的空气流动空间和隔板。

图14是图13中示出的管和隔板布置的剖视图。

图15是以部分截面显示典型物体诸如苹果通过本发明的管和隔板的运动的局部视图。

图16是显示图15中示出的包含于管中的一种类型的隔板的正视图。

图17是部分显示传送管内的圆锥形或风向袋形隔板的局部视图。

图18是显示传送管和隔板如何被组装的一个实施例的等距视图。

图18a是显示图18的管处于组装构造时的等距视图。

图19是类似图18的等距视图，但显示传送管和隔板如何被组装的另一个实施例。

图19a是类似图19的等距视图，但显示的是传送管和隔板如何被组装的再一个实施例。

图20是类似图18和19的等距视图，但显示的是传送管和隔板如何被组装的又一个实施例。

图21是显示可被置于相邻隔板之间的隔离物的等距视图。

图22是类似图21的等距视图，但显示具有两个排气孔或观察口的隔离物。

图23是类似图22的等距视图，但显示具有多个排气孔或观察口的隔离物。

图24是显示图19-23中所示的管、隔离物和隔板的等距分解图。

图24a是显示图24中所示类型的隔离物和隔板的组合的正视图。

图25是另一隔离物的等距视图。

图26是显示又一隔离物的等距视图。

图27是示出可用于相互连接不同管段的一种结构布置的局部剖视图。

图28是一个排气文氏管机械装置的正视图。

图29是图28中一部分的局部剖视图。

图30是一个盘式隔板的剖视图。

图31是类似图30但显示的是一个圆锥形隔板的剖视图。

图32是类似图30和31但显示的是该圆锥形隔板的另一个实施例的剖视图。

图33是类似图30-32但显示的是该隔板的又一个实施例的剖视图。

图34是图33中所示隔板的正视图。

图35显示的是运输管和一个关联输入装置的另一个实施例的局部视图。

具体实施方式

虽然将结合优选的实施例和步骤对本发明进行描述，但应当理解的是，其并不意欲将本发明限于该实施例或步骤。相反，它旨在涵盖在所附权利要求限定的发明的精神和范围内的所有替代、修改和等同物。

在一个实施例中，传送管发明及其外围设备包括四部分或子系统。这四个子系统共同作用以：a)围绕和包含树上、藤上或灌木上被选的水果；b)在果梗的自然释放点或通过按需要的长度剪裁果梗以从母体树或植物上释放果实或其他物品；c)向上和/或下和/或沿硬管或软管路径轻柔而快速地推进(移动)水果，及最后；d)将水果毫无损伤地存放到一个单独的容器内，例如，一个水槽或硬质容器。

a)在装置的“围绕和包含”或入口部分，提供了一种气动导管40，该气动导管40配备有一个由塑料、橡胶或其他合适材料构成的硬性或柔韧的入口或输入装置35(图35)。该入口装置35可以是已知设计，也可以是一个灵活/柔软的下落滑道，如公开和非正式要求的2007年9月14日提交申请号为60/972,302的共同待审的美国临时专利申请。该入口装置35被置于从无梗端到果梗端的水果的下方和周围(图1-3)。当水果从树上被采摘和分离时，入口装置35自采摘者手中接收水果并传递水果至传送管40(图1-3，3a)。环绕的滑道结构35的尺寸被设计为允许任何大小的被给定水果的进入，并且其硬度足够，以使管40的形状在水果通过其通道的整个过程中不被水果的重量或形状弄塌或变形，或延长了水果通过空滑道和管结构的过程。

b)要被采摘的水果或其他物品通过手工，或借助剪具或类似剪刀的装置从树上被分离。这些剪刀或剪具可以是已知设计，或是一种已公开和非正式要求的2007年4月4日提交的申请号为60/921,707的美国临时专利申请或2007年7月13日提交的申请号为60/949,533的美国临时专利申请。如这些申请中所指出，装置的“释放或剪裁”部分可以是一种常见的类似剪刀一样的装置。这种剪具可由一个或多个部分旋转、弯曲的、弧形的金属或塑料部件组成，如果需要的话，可以将其安装在入口装置或靠近入口的管处。旋转刀片可以是钝的或锋利的。在装置的“释放或剪裁”部分的一个实施例中，当水果被包含在入口35的滑道内时，水果通过切割果梗被分离，然后，水果掉落到管内以传送。在该装置的“释放或剪裁”部分的另一个实施例中，刀片件可以是锋利的，像刀子一样在希望的长度切割果梗。在该装置的“释放或剪裁”部分的另一个实施例中，多个刀片可担当剪刀的作用来切割果梗。当水果被正确地定位以将果梗从树枝上释放时，可通过视觉/手动系统或通过机械或电子传感器致动旋转刀片。旋转刀片可以通过手动加力或气动或其他机械或液压应用机构被驱动。

当然水果可以手工采摘，一个足以使水果果梗部分从树上折断的侧力可以通过手工施加。

c)在该装置的“推进/移动”部分，该装置的中空或管状部分40的内部可以排列有一软的或容易嵌入和更换的材料衬垫41(图6)和一系列隔板，如下文所更全面公开和要求的。气动压力可应用于要移动的水果或其他物品，如下文更完整的说明和要求的。

d)管的末端下游周围配置有“存放部分”，以轻轻地运送水果或其他物品于水槽或硬性容器中。管下游末端可用手或机器引致水槽的不同位置(未显示)，或者管40可被硬性与水槽容器连接，以传递至足够深的水流中，以便在入水过程中任何特定的水果不接触另一水果或容器的底部。在该装置的“储存部分”的第一个实施例中，管的末端部分被连接于水槽容器。在第二个实施例中，该装置的“存放端”被设置以将水果或其他物品传递至硬性容器或水槽，但设置了柔性材料或膨胀材料的末端隔板或缓冲垫，以吸收水果的移动力而不擦伤它。一旦速度放缓，要么通过将管移离水果出口的方向，要么通过轻轻推动水果通过管侧的口，水果就会通过侧口离开柔性管。该推动动作可由一机械触发的膨胀装置提供，或者可以通过水果撞击终端减速缓冲垫电动触发。

用于物品移动的气动管

在十九世纪的欧洲，公众和技术兴趣提出了所谓的大气铁路的设想。起初的建议呼吁用气动导管运送信件、包裹甚至客运列车、汽车和货物。这种列车可被想象为一系列的车厢或罐，人或形状未定的物品在其被施加到火车车厢的外力而向前移动之前进入其中。如果要在罐车和隧道的内部表面之间形成密封，则这种罐车就能通过在列车的前端提供相对的低气压和在列车的尾端提供相对的高气压而沿管道移动。后来的提案建议使用沿普通铁路路轨的小型气动管；管内的活塞牵引附着的列车在铁轨上行驶。最终通过隧道或管道的牵引铁路火车成功替代了蒸汽机车，并在同时代得到了广泛发展。一份描述文章存储在该专利申请的美国专利局文件历史中，并且对公众是公开的。

1840年，Samuel Clegg(塞缪尔克莱格)和Jacobs Samuda(雅各布赛木达)(英籍)获得了用于气动铁路的阀门构造的序列号为1,922的美国专利。该专利的实施使得被置于管内的轨道上轮动的火车成功移动一个街区的距离。序列号为255,525和284,456的美国专利公开了早期用于所谓存储服务运输机的气动系统。

用于物品移动的先前的气动系统的普通基本概念在于固定在要移动物品上的一个或多个密封件。这些密封件在移动的物品和管的内表面之间提供了一气动密封。要被传送的物品(可以是任何形状)被放置在预定形状的罐内。固定于罐上的一个外部凸缘状的密封随着罐沿管移动。密封连续地接合管的内表面以提供气密封。该气密封允许管内密封和密封舱的上游和下游表面之间产生一气动压差。这种气动压差产生的力沿管推动密封舱和密封。

气动传送或移动装置

本发明的目的是快速移动物品穿过与物品形状无关的管，无需将物品放入固定形状的舱或罐内。需要一个产生密封的装置，该密封足以允许加压系统推动物品通过管。这种新概念的一个实施方式重点是密封布置，但密封不沿管向前移动。然而，这种密封布置可以保持一个适当的环境以有效地提供使物品通过管的气动诱导运动。

根据本发明，一系列密封隔板被固定于管的内壁，密封隔板可容纳不同尺寸和形状的物品，同时在密封隔板和管里向下移动的物品之间保持一系列的气动密封。

如图1-3和3a中表明，这种气动管系统可被个体的采摘者P使用。每个采摘者可有一个输入滑道35，该滑道可被置于和穿在靠近采摘者的胸部。滑道35通向气动管40，该气动管40传输被摘的水果到箱子140或其他收集装置。如果需要，如图2所示，该管传输系统和采摘者P可被安装在一个被拖拉机T牵引的拖车240上。可选择地，该系统和采摘者可以安装在自走式车辆上，如2008年2月13日提交的序列号为60/028,351的标题为“Mobile System For Improving ThePicking And Preliminary Processing Of Apples，Citrus，Stone Fruit AndLike Objects”共同待审的美国临时专利申请和2009年2月13日提交的序列号为12/371,446的标题为“Mobile System For Improving ThePicking And Preliminary Processing Of Apples，Citrus，Stone Fruit AndLike Objects”共同待审的美国专利申请所指出的。或者，该系统可被安装在滑车、可移动框架，甚至是固定的垫上。

为了能够到树上不同高度的苹果或其他水果，可为采摘者P提供采摘台或平台340，如图3a中专门示出的。这些采摘台340的位置可由已知液压系统或其他系统调整，如图3a中的箭头所示。

如图4-12和其他地方所示，本发明的一个实施例包括管40，该管40可以是硬性或柔性的，由塑料、金属或其他合适的材料制成。该管可以是圆形和/或任何方便的横截面形状。根据本发明，在管内部各空间隔离位置处提供了一系列的密封隔板50。每个隔板被固定在管40内部，相对管轴线以垂直方式排列，隔板由弹性的光滑面材料如硅胶或弹性塑料制成。优选地，隔板50之间的间距选定为大约与通过传送管被移动的物品的主要尺寸相同。如果隔板至隔板之间的距离大幅超过或低于该物品的主要尺寸，该系统会执行但效果不佳。

在本发明的一个可变换的实施例中，密排的多个隔板组可位于沿管内部的主要间隔处。

优选地，这些隔板各自界定一个中心开口或孔51。隔板的外围和孔51的外围可以是任何方便的形状，如圆形、椭圆形、类椭圆形或其他形状。如图15中所示，中心开口51的直径可被设为：直径大于孔51但小于管的直径的物品F因为隔板50的弹性可通过管。隔板50可有自中心开口延伸至隔板材料的狭口52，，以帮助开口容纳相对宽松的物品F通过它。如果移动小物品F，可能不需要狭口52。可选择地，隔板50可以是可膨胀的。构成可膨胀隔板的材料可被定形和布置成隔板的逐渐膨胀提供逐步变小的开口51，或开口51的形状将以其他方式逐渐改变。

物品接合隔板的中心开口的整个时间内，物品和隔板表面之间暂时产生或多或少不完全的气动密封。当气动系统(真空或空气压力)拉动和/或推动其离开上游隔板时，物品迅速前进到下一个隔板开口，这一现象在全长的隔板分段的管内被重复。

进一步根据本发明，为了将穿过管40移动的物品F的任何外伤影响降低到最低程度，位于弹性的循环隔板部件50之间的管表面的内部可排有柔软材料41，如软橡胶或弹性塑料。可选地，如图6、7和24-26中具体所示，可在隔板之间提供一系列多个柔软衬垫如小型弹性指状延伸部分42的露头或柔软可膨胀的气球状的内壁衬垫。

图8、9和15-17中示出一种替代形状的隔板安排。其中，圆锥形或风向袋形隔板43通过固定装置44被固定在管内表面。风向袋隔板43由可以被纺织或成形的弹性材料制成如橡胶或弹性塑料的弹性材料构成。这种材料可能具有下面性质：它可能会坍塌到穿过它移动的物品的表面上，同时允许该物品在最小的阻力下前进。这些内部风向袋形隔板43可相互空间隔离，这样，物品在离开风向袋隔板43的一刻，将被送到下面一连串重复的风向袋形隔板43，如图8具体所示，因此，当物品向管下移动时可保持连续的密封。

图30-34示出了这些隔板50的几种变化。这些隔板50可有如图30所示的一圆盘形状，或者可以有如图31所示的一大体圆锥形形状。该圆锥形状将帮助确定移动的物体在管和隔板的中心轴的位置。可选地，如图32所示，隔板50可具有改进的圆锥形形状。这种形状可对通过隔板50的气流提供如文氏管的效果。如图33和34所示，盘式隔板50可具有导向板54。

这里图示的管40可以包含一个外管45和一个同轴内管46，内管46内具有孔47。这种管布置允许产生一气流衬垫46，从而帮助维持物品在管40的更为中心的位置移动穿过管，同时在同一时间移动穿过管40的个体物品F之间设置轴向延伸的空气隙48。此外，这种布置可以使管真空或对管施加正气压，使得多个物品同时穿过管。

实现类似效果的其他装置可通过在管内周期性地和环绕地设置空气流动口完成。如图9-12和其他地方显示，外围空气流动通过介于外管40和容纳隔板的内管49之间的空间48产生，同时中心空气流动通过内管49产生。这些口可具有相同或不同的直径，以垂直于内管表面或以相同或不同的角度排列，以达到预期的效果。管40和49可以是硬性或柔性的。

图10和11显示一种固定环60，其中，固定环60被打外围孔66，这些孔的直径可以不同，并且与固定环60表面的关系为垂直或成任何方向的角度。这些孔66为从一个隔板间空间到另一隔板间空间提供空气通道。

如前所述，改进的管内气流和空气压力可通过同轴排列的外管45和内管46(图10-14)的布置提供。管45和46之间的环形空间48允许空气沿管线的整个长度排出。根据本发明，可以提供用于注气或排气的口47，以便提供希望的正压或负压来推进物品F沿管运行。这些通道47可被形成为提供一个螺旋气流，如图14中具体表明。这种螺旋气流可以阻止移动的物品F猛烈碰击内管侧面而遭受擦伤或其它损害。

图18-26显示管、隔板、内部衬垫或隔离物的构造和组装。半管140、142可制成具有匹配的波纹形状143，隔板50可以在需要的间隔处嵌套在波纹内，如图18所示。然后可以用合适的夹锁145组装和锁定半管装置，如图18a所示。可选地，如图19中所示，整管40可提供一个螺旋波纹146，隔板50可由一个螺旋的、类似拧螺钉的动作安装在管内。可在隔板50上提供锁片150以匹配管40内的凹槽(未显示)，如图19a所示。在另一个替换布置中，管40可提供有扩展系列的螺纹155，隔板50可提供与之匹配的螺纹156，如图20所示。

隔离物80(图21)可由柔软的材料制成，并可置于隔板50之间。这些隔离物80可提供口82(图22和23)。如果管40由透明材料如塑料制成，这些口82可以用来查看和检查管系统的内部。可选地，如果管系统被提供如上文所述的同轴管布置，则这些口82可以提供所需的气流，参看图24。如果需要，这些隔离物和隔板可被制成单个的单元，参看图24a。为了与螺旋形的波纹管匹配，该隔离物可被提供一个类似弹簧的螺旋部件85，如图25所示。

图26显示替换设计的隔离物87。该隔离物由柔软、挠性材料制成，并且与管的内表面相一致，无论管是波纹或平面的。空间隔离的臂88防止被传送的物品与硬的管壁碰撞，但这些部件88之间的间距使物品运行的阻力减小到最低程度。

图27-29说明的是相互连接管段单元的几个已知的布置之一。这些管段可用手或工具扣在一起，形成一个灵活/柔性的管组装结构。结合点90是自动密封的，但可滑行以提供灵活性。

如果需要，一相对大的管道400内可携带一系列传送管，如图35所示。管道400可配备一传递滑道35以便采摘者能将不同尺寸的物品放进直径合适和相符的管中。

Claims (27)

1.一种用于传送物品的装置，其包括：

一种适于接收和传送物品的管件；

一种气动系统，其在物品移动通过所述装置时在被传送物品的两端产生压差；及

在所述管的整个长度的空间隔离位置的多个可变形的隔板，每个隔板界定可被所述被传送的物品通过的一个孔，其中相邻隔板以约等于所述被传送物品的主要尺寸的距离被空间隔离。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述隔板孔小于被传送的物品，但允许所述被传送的物品接合所述隔板和孔并使其变形，以允许所述物品移动通过所述孔。

3.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一种切割工具，所述切割工具用于将所述物品从植物上分离。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述管件包括内管和外管，所述内管和外管同轴排列但远离所述外管径向空间隔离以在所述管之间提供气流空间。

5.如权利要求1所述的装置，其进一步包括至少一个置于相邻隔板间的衬垫部件。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述装置被安装在移动的平台上面。

7.如权利要求1所述的装置，其进一步包括被安装在所述管件入口端的滑道，所述滑道适于接收要被传送的物品并将该物品传送到管入口端。 

8.如权利要求7所述的装置，其中所述滑道是柔性的并且一般呈圆锥形。

9.如权利要求7所述的装置，其中所述滑道包括允许采摘者将所述滑道戴在身上的装置。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述管件具有波纹状的内表面。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述波纹状的内表面为螺旋形。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述隔板适于被拧入所述螺旋形波纹至预定位置。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述管件包括两个U形半管。

14.如权利要求13所述的装置，其进一步包括将所述半管以面对关系固定在一起的锁定装置。

15.如权利要求1所述的装置，其进一步包括至少一个置于相邻隔板间的隔离物，该隔离物具有孔以允许观察所述管件内部的情况。

16.如权利要求1所述的装置，其进一步包括至少一个置于相邻隔板间的可膨胀壁衬垫。

17.如权利要求1所述的装置，其中所述隔板为圆锥形。

18.如权利要求1所述的装置，其进一步包括多个柔性的基本呈圆锥形并且具有预定范围轴向长度的隔板。 

19.如权利要求1所述的装置，其中所述管件包括至少一硬性段。

20.如权利要求1所述的装置，其中所述管件包括至少一柔性段。

21.如权利要求1所述的装置，其中所述管件包括波纹状的外表面和光滑的内表面。

22.一种传送物品穿过管的方法，所述管在其内具有隔板，所述隔板与以约等于被传送物品的主要尺寸的距离在所述管的整个长度被空间隔离，所述方法包括步骤：

在管的上游端接收物品；

在所述管中物品的两端之间产生压差，以使所述物品移动并且连续相继接合所述隔板并穿过所述管；及

在所述物品被传送到下游管端后，将所述物品存放在预定的位置。

23.如权利要求22所述的传送物品穿过管的方法，其步骤进一步包括当所述物品穿过所述管时，所述物品相继地接合一隔板后又接合另一隔板。

24.如权利要求22所述的传送物品穿过管的方法，其步骤进一步包括当所述物品穿过所述隔板时可使至少一个所述隔板变形。

25.一个组合；其包括：

一种适于接收和传送物品的两端管件；

一种气动系统，其在管端之间产生压差；及

在所述管的整个长度的轴向空间隔离位置的多个有孔但可变形的隔板； 

其中所述隔板适于至少部分接合被传送物品的表面，以便在所述物品移动穿过所述管时在所述被传送物品两端之间产生至少一瞬时压差，从而迫使所述物品穿过所述隔板并且沿着所述管到下一个隔板。

26.如权利要求25所述的组合，其中至少一个所述隔板是轴向尺寸小于径向尺寸的盘形。

27.如权利要求25所述的组合，其中所述至少一个所述隔板是平面环。 

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