CN102090215B - 一种冲击式吸入果实采摘方法和采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击式吸入果实采摘方法，包括下述步骤：步骤1：将被采摘的带果枝条用一种可开合的容器包容住；步骤2：通过一设置在所述可开合的容器上的冲击系统向被包容住的带果枝条施加一冲击力，将枝条上的果实冲击落到可开合的容器中；步骤3：将落入所述可开合的容器中的果实导出；步骤4：待完成所包容的枝条上果实采摘以后，将闭合的容器打开，从所述枝条上取下，选择新的枝条进行采摘。本发明还公开了一种振动式吸入果实采摘机，包括：振动源、导线(气管)、采摘头、果实导管、果实收集器和引风机组成。本发明通过负压气流和冲击力同时作用在带果枝条上，使果实从枝条上脱落并进入果实收集器，从而大大提高了采摘效率。

Description

一种冲击式吸入果实采摘方法和采摘机

技术领域

本发明属于农林果实采摘领域，尤其是直径小于20mm的小果实采摘领域，涉及一种冲击式吸入果实采摘方法，还涉及实施该方法中使用的一种冲击式吸入果实采摘机。

背景技术

我国是农业大国，农林果实生产加工是广大农民致富的主要产业之一，但农林果实采收多以人工作业为主，效率很低，以采摘沙棘、枸杞、棉籽等为例，我国采摘此类小果实多数采用人工的办法，效率和经济性很低，即使是少数的果实采摘机械也效能不佳。

现有的果实采摘方法和相应机械有：割刀剪枝式、敲击式及吸气式采摘机械，这些方法和机械均存在采摘率低、对植株破坏严重、果实破损率高和不便作业等弊端。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足进行改进，提供一种冲击式吸入果实采摘方法。

本发明的再一个目的是提供实施上述采摘方法中使用的冲击式吸入果实采摘机。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种果实采摘方法，包括下述步骤：

步骤1：将被采摘的带果枝条用一种可开合的容器包容住；

步骤2：通过一设置在所述的可开合的容器上的冲击系统向被包容住的带果枝条施加一冲击力，将枝条上的果实冲击落到可开合的容器中；

步骤3：将落入所述可开合的容器中的果实导出；

步骤4：待完成所包容的枝条上果实采摘以后，将闭合的容器打开，将其从所述枝条上取下。

选择新的枝条，重新进行步骤(1)～(4)的操作，从而实现持续采摘作业。

在上述方法中，按所述的冲击力物理性质可分为振动式和射流式二种方式。

振动式采摘方式：所述的冲击力可以是振动力，通过该振动力直接作用于被包住的带果枝条上；所述振动冲击力可以是通过机械机构或气动装置产生的机械振动力，也可以是通过电磁装置产生的电磁振动力。使得被包住的枝条上的果实被冲击从枝条上掉落。

射流式采摘方式：所述的冲击力可以是连续或断续的高速气流产生的射流力，通过气流的作用于被容器包住的带果枝条上，使得被包住的枝条上的果实被冲击从枝条上掉落。

在上述方法中，可以通过如下方法导出果实：在与步骤2同时或之后，在所述的可开合的容器上连接一抽吸装置，通入负压气流，通过负压气流的作用，将跌落的果实吸入负压气流果实收集器中。也可以在所述可开合的容器的下端连接一排果导出通道，落果在重力作用下从该排果通道排出所述可开合的容器。或者采用两种方法结合的做法。

当所述冲击力为振动力时，依据采摘对象不同，一股其振幅优选为5mm～30mm，其振动频率优选为5Hz～50Hz；当所述冲击力为高速气流力时，依据采摘对象不同，一股其流速优选为10m/s～100m/s，一股气源压力为0.5MPa～5.0MPa。

实施上述采摘方法的一种果实采摘机，其包括一采摘头，其为一可开合的容器，在该容器上设有一个冲击力发生装置，该冲击力发生装置包括一个动力源和一个与该动力源连接且延伸至该容器内的冲击力作用部件，该容器上设有一个果实排出口，该排出口上通过一果实导管连接一果实收集器。

所述采摘头可开合的容器的一个优选方案为：包括一个下壳体和一个上盖，该下壳体和上盖在其一端铰接连接，该下壳体和上盖各自从铰接点向外延伸一段形成的两个手柄即上手柄和下手柄，两个该上下手柄的结构为：手握两个所述手柄，能够使得所述下壳体和上盖开合。

进一步地，所述采摘头的所述两个手柄之间可设置复位弹簧，该复位弹簧的弹性力使得所述下壳体和上盖具有合拢的趋势。

所述果实排出口的结构优选方案可以是：一个朝下的所述手柄即下手柄为空心结构且与所述采摘头的下壳体的内腔连通，在该手柄的下端设置一排出口与空心结构连通，在该手柄的排出口上连接一果实导管，该果实导管连接到所述果实收集器的入口。

在该果实收集器出风口处可连接一引风机，使得该果实收集器入口保持有连续的负压气流作用，从而使采摘头可开合的容器内产生负压气流作用。

冲击力作用部件可以是机械振动杆，也可以是气体射流喷嘴；

所述冲击力发生装置可以是一振动装置，所述振动装置连接的振动执行部件可以是一振动件，其置于所述容器内，所述振动装置可以是与电源连接的转动变摆动或直线运动的机构，或者是与电源连接的电磁振动机构，也可以是与压缩气源连接的直线运动机构或摆动机构，所述直线运动或摆动机构或电磁振动机构中的振动件通过所述机构而冲击容器内的枝条，使得采摘头中的带果枝条上的果实脱离枝条。

所述冲击力发生装置也可以是压缩空气射流装置，其包括一压缩气源和一个通过气动管路连接该压缩气源的一冲击力执行部件，所述冲击力执行部件设置在所述容器内，所述冲击力执行部件包括一壳体，其上的一个进口端与气动管路连接，其上具有若干喷气孔。壳体中通入压缩气体，连续或断续的高速气流即可从喷气孔喷出，该连续或断续的高速气流作用于被容器包住的带果枝条上，即可使得果实被气流冲击脱落在容器中。

采摘头上的冲击力发生装置通过导线或气动管路分别与电源或气源相连，提供冲击力。采摘头与电源或气源之间实现柔性连接，以便使采摘头方便作业。

依据采摘对象不同，一股所述可开合的容器的包容枝条空间的长度优选为100mm～600mm。

根据采摘需要，在一台冲击式吸入果实采摘机中，可以连接一个或多个所述采摘头。

所述果实导管为柔性的负压管路，连接果实收集器与采摘头，实现柔性连接，以便使采摘头方便作业。

所述果实收集器为密封式的容器，其结构可以是旋风分离式，也可是虑网式。在该容器上设有出气口，其作用是通过连接引风机提供连续的负压气流。所述引风机为负压风机，其作用是为吸入果实提供负压气流，其动力可以是燃油发动机，也可是电源驱动。

本发明提供的果实采摘方法非常简单，劳动强度大大降低，且可高效率地进行果实采摘，尤其是对于例如沙棘、枸杞等小果实的采摘，非常实用，与现有采摘方法相比，还可有效保护枝条不受损伤。本发明提供的果实采摘机，其结构简单、便于携带和操作，适合复杂地域作业条件。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明提供的振动式果实采摘机的结构示意图。

图2为图1所示采摘机中的振动式采摘头的结构示意图。

图3a为图2所示振动式采摘头的主视结构示意图。

图3b为图3a的A-A剖视结构示意图。

图3c为图3a的俯视结构示意图。

图4为振动式采摘头电气原理图，动力源为电源。

图5为振动式采摘头气动原理图，动力源为气源。

图6为液力驱动多头采摘机示意图。

图7为本发明提供的射流式吸入果实采摘机的结构示意图。

图8为射流式采摘头示意图。

图9a为图8所示采摘头的局部剖视的注视结构示意图。

图9b为图8所示采摘头的俯视结构示意图。

图9c为图9a的A-A剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

图1为本发明的采摘方法所使用的一种振动式采摘机的结构示意图。采摘机设计在一个整体轮式可移动的机架(图中未示出)上，用燃油发动机作为总动力源，发动机输出轴带动引风机6，通过发动机油门的调整来调整引风量和风速，引风机6进风端与果实收集器5顶端用刚性金属管路7连接；燃油发动机的蓄电池既作为发动机启动和运行的电源，又作为振动源电源1，振动源电源1与采摘头3通过导线2连接；果实收集器5与采摘头3之间用负压塑料钢丝制成的负压软管4连接，并且负压软管4与导线2捆扎在一起，以便采摘灵活作业。

所述采摘头是本发明的核心部分，其具体结构可以是：如图2所示，主要组成部分包括：上手柄101、振动开关102、销轴103、振动发生装置104、上盖105、上口密闭材料106、下口密闭材料107、下壳体108、下手柄109、引风口110及压力弹簧111。上盖105和下壳体108的一端通过销轴103铰接连接，上手柄101在上盖105的铰接销轴的另一侧上延设，下手柄109在下壳体108的铰接销轴的另一侧上延设，所述上手柄和下手柄用于开闭上盖和下壳体的操作，在上手柄101上端安装振动开关102，按下此开关可启动振动系统，进行振动作业；所述下手柄109为一空心管体结构，管体与下壳体108连通，既起到手柄的作用，又作为果实输出的管路接口，在所述下手柄108末端连接引风口110；所述上盖105和下壳体108为金属材料或非金属材料制成的空心密封壳体，其作用是包容住被采摘的带果枝条，起到密封作用；在上盖和下壳体的开口端分别安装有上口密闭材料106和下口密闭材料107，目的是在上盖和下壳体闭合以后起到密闭作用，该密闭材料可以是鬃刷、尼龙刷、毛毡或其他容易弹性变形的密闭材料；所述振动发生装置连接设置在容器内的振动作用件，其作用是对带果枝条施加物理振动力，其动力可以是电力振动器，例如电动式、电磁式，也可是气力振动器，通过按下振动开关启动振动系统；所述销轴103为一金属销子，其作用是旋转支撑；所述压力弹簧111为一股工业张力弹簧，安装在上下手柄之间，其作用是支撑上盖和下壳体的闭合。如果动力源不是电源1而是气源，则图1中的导线2将变为气管。

具体地，所述采摘头主体结构即上盖105、下壳体108、上手柄101及下手柄109采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制成，其中上盖和下壳体外形尺寸均为400×200×100mm(长×宽×高)；上口密闭材料106和下口密闭材料107选用鬃刷制成并通过铆钉分别与上盖105、下壳体108固定；振动开关102为电气按钮开关，安装在上手柄101上；振动发生装置104为直流电机带动曲柄机构，曲柄机构中的滑块在上盖上的滑道上往复滑动，带动容器内的作用件击打容器内的枝条；振动发上装置104也可以是如图3a、图3b和图3c所示的电磁振动装置，该电磁件202的静止部分连接电源，振动部分连接一导杆201，其在上盖上的一穿孔上的密封滑动槽203中往复滑动，导杆伸在容器内，其端头连接一振动棒204，接线方式如图4所示，连接电源的导线上安装按钮开关102，工作时按动按钮开关接通电源，电磁件202振动，带动振动棒204上下运动。

压力弹簧111为工业张力弹簧，硬度以操作适度为标准；销轴103为45#钢制成，其穿设在上盖和下壳体上的铰接孔中，其两端用卡环固定；引风口110为锥体结构，可方便与所述负压软管连接。

采摘作业时，启动燃油发动机，调整发动机油门使引风机的风量和风速达到适合被采摘的果实，锁定油门。双手扳动上下手柄，打开上盖和下壳体，将被采摘的带果枝条包容在上盖和下壳体内部，枝条的端头从上盖和下壳体中穿过密封材料探出，继而按动振动开关，振动系统便对上盖和下壳体内的带果枝条进行振动，果实脱落后自动随引风被吸入到果实收集器中，至此完成一个采摘过程。

如果振动装置连接气源，则连接结构如图5所示，设置在容器上的振动开关换成气阀401，气管连接一汽缸装置402，该气缸装置的活塞杆的一端与汽缸体之间连接复位弹簧，其另一端深入容器中，连接振动棒204。随着压缩气体的通断，即可使得振动棒上下往复振动，击打容器内的枝条。

实施例2：

如图6所示为液力驱动多头采摘机示意图。采摘机设计为农用拖拉机牵引式，安装在一个整体可移动的机架上，拖拉机01作为总动力源，配备4只采摘头，可供4人同时作业。所述拖拉机01为带液压输出的拖拉机，由液压管路02输出动力，分别通过液压输出管路02与液力空气压缩机03和液力引风机08相连，液力引风机08的进风端与果实收集器07顶端用刚性金属管路连接；液力空气压缩机03与4只采摘头06分别通过压缩空气管04相连接；果实收集器07与4只采摘头06分别通过负压软管05连接，并且负压软管05与压缩空气管04导线02捆扎在一起，以便采摘作业。

本实施例所述采摘头外形结构与实施例1相同，不再赘述，如图2所示。但振动系统与实施例1有所不同，其中采振动开关为气阀开关401，安装在上手柄102上；振动系统为气力振动器机构汽缸机构402中的活塞所连接的活塞杆在上盖上的滑道上往复滑动，气动原理图如图5所示，活塞杆连接振动棒204。

采摘作业时，通过调整拖拉机油门使液压输出功率增大，液压马达转速提高，使引风机的风量和风速达到适合被采摘的果实，锁定油门；同时，通过液压输出管路使液力空气压缩机蓄压增高，达到设定压力后自动停止运行，采摘准备就绪。采摘方法和过程与实施例1相同。

如图7和图8所示的实施例中，振动系统与前述实例不同，其包括一空气压缩机501，通过管路502连接设置在采摘头503上的一射流喷射装置。采摘头与前述实施例基本相同，也包括上盖105、下壳体108、上手柄101、下手柄109和复位弹簧111，采摘头通过负压软管504连接旋风分离器结构的果实收集器的切向进口，该果实收集器上方中心的出口连接引风气管507，引入气管507连接引风机506。

射流喷射装置如图9a、图9b和图9c所示，其包括一管接头513，与压缩空气管路502连接，管接头513上连接一射流导管514，其穿设到采摘头的容器中，在射流导管514上设置喷射嘴515。开启设置在管路502上的按钮开关102即气阀，压缩空气通过喷射嘴515射向容器中的带果枝条，使得果实脱落。气体可以从上盖和下壳体之间的密封材料之间排出。

Claims (6)

1.一种冲击式吸入果实采摘机，其特征在于：其包括一采摘头，其为一可开合的容器，在该容器上设有一个冲击力发生装置，该冲击力发生装置包括一个动力源和一个与该动力源连接且延伸至该容器内的冲击力作用部件，该容器上设有一个果实排出口，该排出口上通过一果实导管连接一果实收集器；

所述容器包括一个下壳体和一个上盖，该下壳体和上盖在其一端铰接连接，该下壳体和上盖各自从铰接点向外延伸一段形成的两个手柄即下手柄和上手柄，该两个上下手柄的结构为：手握所述两个手柄，能够使得所述下壳体和上盖开合。

2.根据权利要求1所述的果实采摘机，其特征在于：所述采摘头的所述两个手柄之间设置复位弹簧，该复位弹簧的弹性力使得所述下壳体和上盖具有合拢的趋势。

3.根据权利要求2所述的果实采摘机，其特征在于：一个朝下的所述手柄即下手柄为空心结构且与所述采摘头的下壳体的内腔连通，在该手柄的下端设置一排出口与空心结构连通，在该手柄的排出口上连接一果实导管，该果实导管连接到所述果实收集器的入口。

4.根据权利要求1或2所述的果实采摘机，其特征在于：在该果实收集器出风口处连接一引风机，使得该果实收集器入口保持有连续的负压气流作用，从而使采摘头可开合的容器内产生负压气流作用；或者，

所述果实收集器为密封式的容器，其结构是旋风分离式，或者是滤网式，在该容器上设有出气口。

5.根据权利要求1或2所述的果实采摘机，其特征在于：冲击力作用部件是机械振动杆，或是气体射流喷嘴；或者，

所述冲击力发生装置中的所述动力源是一振动装置，所述振动装置连接的所述冲击力作用部件是一振动件，其置于所述容器内，所述振动装置是与电源连接的转动变摆动或直线运动的机构，或者是与电源连接的电磁振动机构，或者是与压缩气源连接的直线运动机构或摆动机构，所述直线运动或摆动机构或电磁振动机构中的振动件通过所述机构而敲击容器内的枝条，使得采摘头中的带果枝条上的果实脱离枝条；或者，

所述冲击力发生装置是压缩空气射流装置，其包括一压缩气源和一个通过气动管路连接压缩气源的一冲击力执行部件，所述冲击力执行部件设置在所述容器内，所述冲击力执行部件包括一壳体，其上的一个进口端与气动管路连接，其上具有若干喷气孔。

6.根据权利要求1所述的果实采摘机，其特征在于：在一台所述冲击式吸入果实采摘机中，连接一个或多个所述采摘头；

所述果实导管为柔性的负压管路，连接果实收集器与采摘头。