CN102138385B

CN102138385B - 棕榈果采摘机的机械臂

Info

Publication number: CN102138385B
Application number: CN201110038091A
Authority: CN
Inventors: 王建勇; 于震川; 李刚; 张琴
Original assignee: WUXI HUAYING PORTABLE LIGHTING CO Ltd
Current assignee: WUXI HUAYING PORTABLE LIGHTING CO Ltd
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: CN102138385A

Abstract

本发明涉及一种棕榈果采摘机的机械臂，包括底盘，所述底盘上固定连接有下支柱，所述下支柱上可水平旋转地连接有上支柱，所述上支柱上铰接有桅杆安装架，所述桅杆安装架与所述上支柱之间设置有桅杆俯仰机构，所述桅杆安装架上可转动地支撑有气动升降桅杆，所述气动升降桅杆的后端设置有桅杆转动手轮，所述气动升降桅杆的前端设置有刀具接头。本发明采用气动升降桅杆及相应机构，实现了机械臂的进退、俯仰、伸缩、水平旋转及轴向旋转等五维运动功能，能轻松实现棕榈果的采摘作业，具有结构简单、成本低、操作简便、劳动强度低、生产效率高、安全可靠等优点。

Description

棕榈果采摘机的机械臂

技术领域

本发明涉及农业机械，具体地说是一种用于采摘棕榈果的棕榈果采摘机的机械臂。

背景技术

棕榈油是重要的工业和民生原料，主要产于非洲、南美和东南亚各国。作为棕榈油的生产原料——棕榈果，大部分生长高度在5米以上，一般由手工采摘。在采摘过程中，果农的劳动强度和难度较大，劳动效率低，因而造成棕榈果采摘劳动力供应严重不足，成为制约棕榈油产业发展的重要因素。目前，市场上也出现了大型的棕榈果采摘机械设备，该设备采用复杂的液压系统，成本高昂，普通经营者无力负担。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种棕榈果采摘机的机械臂，该机械臂结构简单，经济实用，劳动效率高。

按照本发明的技术方案：一种棕榈果采摘机的机械臂，包括底盘，所述底盘上固定连接有下支柱，所述下支柱上可水平旋转地连接有上支柱，所述上支柱上铰接有桅杆安装架，所述桅杆安装架与所述上支柱之间设置有桅杆俯仰机构，所述桅杆安装架上可转动地支撑有气动升降桅杆，所述气动升降桅杆的后端设置有桅杆转动手轮，所述气动升降桅杆的前端设置有刀具接头。

所述桅杆俯仰机构包括可转动地安装在所述上支柱上的小齿轮，所述小齿轮与所述桅杆安装架底部安装的半圆齿轮相啮合，所述小齿轮的齿轮轴上安装有俯仰手轮。

所述小齿轮的齿轮轴与所述俯仰手轮之间设置有减速机。

所述上支柱上设置有锁紧手柄，所述锁紧手柄与所述半圆齿轮相配合。

所述桅杆安装架的后端设置有支撑板，其前端设置有桅杆抱箍，所述支撑板与所述桅杆抱箍共同支撑所述气动升降桅杆。

所述桅杆抱箍上设置有照明灯。

所述桅杆抱箍内设置有滑环。

所述桅杆安装架的后端底部设置有手动绞盘，所述手动绞盘内的钢丝绳的一端固定在所述气动升降桅杆的前端。

所述底盘上设置有底盘进退机构，所述底盘进退机构包括安装在所述底盘两侧的多个车轮，所述车轮在底座内的导轨内移动，所述底座上安装有丝杠，所述丝杠与安装在所述底盘底部的丝母相配合，所述丝杠的端部安装有进退手轮。

所述底座上设置有定位件，所述定位件与所述底盘相配合。

本发明的技术效果在于：本发明采用气动升降桅杆及相应机构，实现了机械臂的进退、俯仰、伸缩、水平旋转及轴向旋转等五维运动功能，能轻松实现棕榈果的采摘作业，具有结构简单、成本低、操作简便、劳动强度低、生产效率高、安全可靠等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图3为图1中的B-B剖视图。

图4为图2中的C向视图。

图5为图4中的D-D剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1~图5中，包括刀具接头1、气动升降桅杆2、照明灯3、桅杆抱箍4、桅杆安装架5、上支柱6、半圆齿轮7、手动绞盘8、支撑板9、桅杆转动手轮10、绞盘手轮11、锁紧手柄12、俯仰手轮13、减速机14、限位装置15、下支柱16、进退手轮17、定位件18、丝杠19、车轮20、底座21、底盘22、钢丝绳23、电缆24、钢环25、吊圈26、小齿轮27、支架轴28、滑环29、操作按钮30、滑轮31等。

如图1所示，本发明是一种棕榈果采摘机的机械臂，使用时，固定在机动车辆上，机械臂的前端配上切割刀具。

本发明包括底盘22，底盘22的作用是用于安装机械臂的旋转立柱，并实现机械臂的进退功能。

如图1、图2所示，底盘22上设置有底盘进退机构。底盘进退机构包括安装在底盘22两侧的多个车轮20，车轮20在底座21内的导轨内移动，底座21固定安装在车辆的平板上。底座21上安装有丝杠19，丝杠19与安装在底盘22底部的丝母相配合，丝杠19的端部安装有进退手轮17。转动进退手轮17，丝杠19带动底盘22，底盘22通过车轮20实现沿导轨的前后运动。底盘22的进退行程距离大小决定于导轨及丝杠19的长度。

在底座21上还设置有定位件18，定位件18与底盘22相配合，使底盘22定位。

底盘22上通过螺栓固定连接有旋转立柱，旋转立柱由下支柱16和上支柱6构成。下支柱16由圆柱形钢管制成，下部焊接有法兰盘，法兰盘与底盘22上的安装板用螺栓连接在一起。

下支柱16上可水平旋转地连接有上支柱6。上支柱6由方形钢管制成，其下部焊有旋转轴，旋转轴插入到下支柱16内，与下支柱16内的轴承相配合，可实现机械臂的水平360°自由旋转。

上支柱6的方形钢管的顶部焊接有轴座，用于安装支架轴28，通过支架轴28铰接有桅杆安装架5。

桅杆安装架5与上支柱6之间设置有桅杆俯仰机构，可实现机械臂的气动升降桅杆2在0~71°内的俯仰运动，并可在任意位置锁定。

桅杆俯仰机构包括相互啮合的小齿轮27与半圆齿轮7。上支柱6的方形钢管中间铣穿一个长方形的槽，用于安装传动小齿轮27和半圆齿轮7。半圆齿轮7固定在桅杆安装架5的底部。

小齿轮27的齿轮轴上安装有俯仰手轮13。在小齿轮27的齿轮轴与俯仰手轮13之间还可以设置有减速机14，此时，俯仰手轮13安装在减速机14的输入轴上。减速机14用来使俯仰手轮13转动轻松。减速机14优选为具有自锁性能的蜗轮蜗杆减速机，安装在上支柱6方形钢管外侧焊接的平板上。减速机14轴穿过方形钢管，其轴端安装有小齿轮27，通过小齿轮27带动半圆齿轮7转动。

转动俯仰手轮13可调整机械臂气动升降桅杆2的俯仰角度，顺时针操作时桅杆会仰起，逆时针操作时桅杆会俯降。设备要使用时，应首先将桅杆仰起，角度大于55°，方可进行下一步操作。

在上支柱6的方形钢管上还设置有锁紧手柄12，锁紧手柄12与半圆齿轮7相配合。旋转锁紧手柄12可以对半圆齿轮7起制动作用，从而起到固定气动升降桅杆2俯仰的作用，在设备不使用或运输中，应锁紧此手柄。

桅杆安装架5的作用是支撑气动升降桅杆2，并实现气动升降桅杆2的轴向旋转。桅杆安装架5也由方形钢管制成。桅杆安装架5的下部焊接有连接片，通过螺栓与半圆齿轮7固定连接；下部的中间位置由支架轴28支撑。

桅杆安装架5的后端底部安装有手动绞盘8和滑轮31，参见图5。手动绞盘8内的钢丝绳23通过滑轮31导向并沿着桅杆安装架5的底部往前延伸，穿过气动升降桅杆2每级气缸节套上设置的钢环25，并固定在气动升降桅杆2的前端。当气泵向气动升降桅杆2充气时，操作手动绞盘8的绞盘手轮11，使钢丝绳23放松，桅杆2随之上升；当桅杆2向外排气时，桅杆2会缓缓下降，此时应操作绞盘手轮11，使钢丝绳23收紧。

桅杆安装架5的上部后端设置有支撑板9，其上部前端焊接有桅杆抱箍4，支撑板9与桅杆抱箍4共同可转动地支撑气动升降桅杆2。

气动升降桅杆2是一个多级气缸，通过气泵的充气及排气，完成机械臂的伸缩功能，气动升降桅杆2装载在车辆上，最大工作高度8m，从收拢到最大高度行程时间仅需1分40秒，可完成3~8m高度范围内的棕榈果采摘。

气动升降桅杆2的后端设置有桅杆转动手轮10，桅杆转动手轮10通过支撑板9固定在气动升降桅杆2的底部。转动桅杆转动手轮10，可实现气动升降桅杆2的轴向旋转功能，顺时针、逆时针旋转角各135°，可实现刀具切割角度的自由变换；推动桅杆转动手轮10，上支柱6绕下支柱16水平旋转，可实现气动升降桅杆2的水平旋转功能，改变气动升降桅杆2的方位。

气动升降桅杆2的前端设置有刀具接头1，用于安装刀具。刀具为市售产品，由刀头和刀柄两部分组成，刀头为钢制的，用于切割采摘；刀柄内置一个12V或24V电机，通电后产生振动作用，一端与刀头连接，另一端装在气动升降桅杆2前端的刀具接头1上。

在桅杆抱箍4上还安装有照明灯3。照明灯为12V或24V的氙气灯，其作用是在光线较暗的情况下，为采摘作业提供照明。

如图3所示，桅杆抱箍4内设置有滑环29，用来减小与气动升降桅杆2之间的磨擦，使气动升降桅杆2旋转灵活。

气动升降桅杆2由气泵供气，以实现其伸缩功能。气泵的供电方式为直流12V或24V，气动升降桅杆2的设计升降速度决定气泵的选型参数。

如图4所示，在桅杆安装架5的侧面还安装有操作按钮30，包括照明灯3的开关、刀具的控制开关及气泵的控制开关。刀具的控制开关与刀具之间的电缆24有两种布线方式：一种是走气动升降桅杆2的内部；另一种是布置在气动升降桅杆2的外部，与手动绞盘8内的钢丝绳23并行布置，并通过吊圈26吊挂在钢丝绳23上。

本发明具有以下优点：

1. 本发明将气动升降桅杆应用于棕榈果采摘作业过程中，实现了机械臂的进退、俯仰、伸缩、水平旋转及轴向旋转等五维运动功能，能轻松实现5-10米高度的棕榈果采摘。

2. 作业者只需操作相应的按钮，就可实现棕榈果的采摘作业，操作简便，生产效率高，极大地降低了作业者的劳动强度，实现了自动控制与人工操作的有机结合，改变了现有棕榈果采摘作业完全依靠人力的现状。

3. 采用气动控制，结构简单，成本低，安全可靠。

Claims

1.一种棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：包括底盘（22），所述底盘（22）上固定连接有下支柱（16），所述下支柱（16）上可水平旋转地连接有上支柱（6），所述上支柱（6）上铰接有桅杆安装架（5），所述桅杆安装架（5）与所述上支柱（6）之间设置有桅杆俯仰机构，所述桅杆安装架（5）上可转动地支撑有气动升降桅杆（2），所述气动升降桅杆（2）的后端设置有桅杆转动手轮（10），所述气动升降桅杆（2）的前端设置有刀具接头（1）；

所述桅杆俯仰机构包括可转动地安装在所述上支柱（6）上的小齿轮（27），所述小齿轮（27）与所述桅杆安装架（5）底部安装的半圆齿轮（7）相啮合，所述小齿轮（27）的齿轮轴上安装有俯仰手轮（13）。

2.按照权利要求1所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述小齿轮（27）的齿轮轴与所述俯仰手轮（13）之间设置有减速机（14）。

3.按照权利要求1所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述上支柱（6）上设置有锁紧手柄（12），所述锁紧手柄（12）与所述半圆齿轮（7）相配合。

4.按照权利要求1所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述桅杆安装架（5）的后端设置有支撑板（9），其前端设置有桅杆抱箍（4），所述支撑板（9）与所述桅杆抱箍（4）共同支撑所述气动升降桅杆（2）。

5.按照权利要求4所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述桅杆抱箍（4）上设置有照明灯（3）。

6.按照权利要求4所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述桅杆抱箍（4）内设置有滑环（29）。

7.按照权利要求1所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述桅杆安装架（5）的后端底部设置有手动绞盘（8），所述手动绞盘（8）内的钢丝绳（23）的一端固定在所述气动升降桅杆（2）的前端。

8.按照权利要求1所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述底盘（22）上设置有底盘进退机构，所述底盘进退机构包括安装在所述底盘（22）两侧的多个车轮（20），所述车轮（20）在底座（21）内的导轨内移动，所述底座（21）上安装有丝杠（19），所述丝杠（19）与安装在所述底盘（22）底部的丝母相配合，所述丝杠（19）的端部安装有进退手轮（17）。

9.按照权利要求8所述的棕榈果采摘机的机械臂，其特征是：所述底座（21）上设置有定位件（18），所述定位件（18）与所述底盘（22）相配合。