CN103548588B - 一种模纹修剪机 - Google Patents

Abstract

一种模纹修剪机，涉及园林修剪整形设备，用于解决修剪园林花坛时费时费力的问题。它包括刀具模块、进给模块、车架、集草模块和多足轮模块，所述刀具模块包括刀具和驱动刀具转动的刀头驱动单元，并在刀具模块和车架之间设有驱动刀具模块左右滑动和上下移动的进给模块，且在车架上设有用于收集剪切后的花木枝叶的集草模块；为便于模纹修剪机的行走，在车架的两侧分别设有两组多足轮模块。通过提供一种机械化程度较高的模纹修剪机，有效解决了修剪公园、广场等公共场所绿化植被时费时费力的问题，并能修剪出具有一定几何形状的模纹花坛，提高了工作效率，并大大提高了模纹花坛的美观性和观赏性。

Description

一种模纹修剪机

技术领域

本发明涉及一种园林植物修剪整形设备，具体地说是一种机械化程度较高的模纹修剪机。

背景技术

模纹花坛又叫毛毡花坛或模样花坛，此种花坛是以色彩鲜艳的各种矮生性、多花性的草花或观叶草本为主，在一个平面上栽种出种种图案来，看去犹如地毡，花坛外形均是规则的几何图形。随着城市化进程的发展，城市绿化水平代表了一个城市的形象。在城市街道、广场、公园等场所，往往种植一定的常绿植物进行街道、公共场所的绿化。在花园、广场等公共场所，对成片的绿化植被进行修整，并进行一定几何形状的修剪，使其成为模纹花坛，对于提高公共场所绿化带的美观性具有很好的效果。目前尚无专用的机械设备用于模纹花坛的修剪，只能通过人工手持电锯的方式进行修剪，这种方式的缺点是，修剪的深度和整齐程度由人控制，即使能够修剪的足够整齐，但是人的体力消耗是很大的，带之而来的是较低的工作效率；特别是在炎热的夏天，对于园林维护工人的健康具有一定的威胁；而且噪音大，影响人的听力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模纹修剪机，用于解决园林模纹花坛修剪费时费力的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种模纹修剪机，其特征是，包括刀具模块、多足轮模块和车架，

一刀具固定板通过一对直线导轨可左右滑动的横向设置在所述车架上，且在刀具固定板和车架之间设有驱动刀具固定板进行左右运动的第一驱动机构；在所述刀具固定板的下方设有刀具模块，所述刀具模块和刀具固定板之间设有驱动刀具模块进行竖直方向运动的第二驱动机构，所述刀具模块包括刀具及驱动电机；

在所述车架的两侧分别设有至少两个具有独立动力源的多足轮模块，所述多足轮模块中至少设有一个多足轮，所述多足轮包括驱动多角轮、调心多角轮、调整板、偏心连杆轴和足杆，圆盘形的所述驱动多角轮、调心多角轮和调整板依次穿套在足轮轴上，所述调整板为具有偏心圆孔的偏心轮，所述调整板偏心圆孔与足轮轴直接或间接固定连接，且所述调整板外沿套置在调心多角轮的中心孔中，所述驱动多角轮的中心孔活动套置在足轮轴上；在圆盘形的所述驱动多角轮和调心多角轮的周向均匀布置有相同数量的轴孔，若干偏心连杆轴两端分别活结在两多角轮对应的轴孔中，并在每个偏心连杆轴的外端固定有竖向的足杆，使得所述调心多角轮转动的过程中每一足杆始终处于竖直状态，所述足轮轴为安装在独立动力源输出轴上的轴类零件。 

进一步地，在所述刀具的上方设有倒置的漏斗形集草器，所述集草器的上部通过输送管与固定在车架上的集草箱连接，并在所述车架或集草箱上设有离心风机。

进一步地，在所述刀具固定板上设有通孔，在所述通孔中固定有丝杠螺母安装套筒，一丝杠与空套在丝杠螺母安装套筒中的螺母配合，且所述螺母的上部设有被驱动电机驱动的齿轮，刀具模块通过导向柱可竖向滑动的安装在刀具固定板的下方，且刀具模块与丝杠之间固连，形成所述的第二驱动机构。

进一步地，所述第一驱动机构为横向设置在刀具固定板和车架之间的直线丝杠传动组件，所述直线丝杠传动组件中的螺母固定在刀具固定板上，丝杠两端转动的连接在车架上，所述直线丝杠传动组件由设置在车架一侧的步进电机驱动。

进一步地，所述第一驱动机构为横向设置在刀具固定板和车架之间的同步带传动组件，所述同步带传动组件中的带轮设置在车架的两侧，同步带绕过两带轮后两端分别固定在刀具固定板上，所述同步带传动组件由设置在车架一侧的步进电机驱动。

进一步地，在每个足轮轴的外侧还设有一个用于安装运输轮的安装部，所述运输轮的直径大于多足轮转动过程中的有效直径。

进一步地，所述多足轮模块中具有两排同轴设置且安装在同一足轮轴上的多足轮，且两排多足轮中的相邻足杆交错布置。

进一步地，所述偏心连杆轴包括两平行设置的圆柱体、与两圆柱体垂直并固定连接的连接板和足杆安装座，所述足杆安装座固定在其中一个圆柱体的圆端面上，并在足杆安装座上设有垂直于两圆柱体所在平面的孔，并在所述孔中固定圆柱形足杆。

进一步地，所述调整板圆孔与足轮轴是这样间接固定连接的：所述调整板上设有位于中心位置的圆柱体和位于偏离中心位置并与足轮轴配合的圆孔，还包括一调整板固定件，所述调整板固定件上具有分别与调整板圆柱体和足轮轴固定连接的通孔。

进一步地，所述独立动力源为步进电机或伺服电机。

本发明的有益效果是：通过提供一种机械化程度较高的模纹修剪机，有效解决了修剪公园、广场等公共场所绿化植被时费时费力的问题，并能修剪出具有一定几何形状的模纹花坛，提高了工作效率，并大大提高了模纹花坛的美观性和观赏性，至少具有以下特点：

1）在行进的过程中利用多足轮的行走特点，最大程度的减少对现有花坛的破坏。

2）四轮驱动，自由前进，配合伺服电机的控制，利用对两侧多足轮不同转速的控制，实现一定的转向功能，可以行走出曲线和直线。

3）集草器可以实现对裁剪下来的枝叶进行自动的清扫，提高工作效果。

4）刀具可以实现左右和上下方向的位置调整，并配合整体的行走路线可以实现大部分的模纹花坛的自动修剪工作，自动化程度高。

5）可以配备发电机或者充电设备实现作业，适用于广场、道路等处的花坛的修剪工作，适用范围广泛。

附图说明

图1为本发明三维图；

图2为集草模块示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为刀具模块和竖向进给模块三维图；

图5为图4正视图；

图6为刀具固定板三维图；

图7为图3 A向局部视图；

图8为单个多足轮驱动机构示意图；

图9为多足轮三维图；

图10为图9正视图；

图11为图10 B-B剖视图；

图12为足轮轴三维图；

图13为调心多角轮三维图；

图14为调整板三维图；

图15为调整板固定件三维图；

图16为偏心连杆轴三维图；

图17为固定座三维图；

图18为驱动多角轮三维图；

图19为运输状态三维图；

图中：11电机，12离心风机，13集草箱，14输送管，15集草器，21第一步进电机，22第一丝杠，23刀具固定板，231第一通孔，232第二通孔，233第三通孔，234耳板，24滑块，241滑槽，25导向柱，26从动锥齿轮，27主动锥齿轮,28第二丝杠，29第二步进电机，3丝杠螺母安装套筒，4丝杠螺母，51刀头驱动单元，52刀具，61车架，62导轨，63电机安装板，71第三步进电机，72内侧轴承座，73外侧安装座，74同步带，75主动同步带轮，76从动同步带轮，81足轮轴，82调心多角轮，821多角轮主杆,822支撑杆，823多角轮中心环，824 T字形末端，825主杆连接座，826半圆轴孔，83调整板，831小圆柱，832圆孔，84调整板固定件，841圆柱孔，842足轮轴孔，85圆螺母，86 偏心连杆轴，861偏心连杆第一轴，862连接板，863偏心连杆第二轴，864足杆安装座，865孔，87足杆，871防陷盘，88固定座，881固定座连接座,882半圆轴盖，89驱动多角轮，891轴套，821′多角轮主杆,822′支撑杆，823′多角轮中心环，9螺纹孔，10运输轮。

具体实施方式

如图1至图18所示，本发明包括刀具模块、集草模块、进给模块、车架、行走驱动机构和多足轮模块组成。

车架61为矩形结构，包括两根横梁和四根纵梁，在两内侧纵梁上垂直固定有两根导轨62，导轨62截面为矩形，上表面形成一个水平面，为其上侧安装的刀具固定板23提供滑动平台；在导轨62的上方设有刀具固定板23，如图4所示，刀具固定板23为矩形平板；在刀具固定板23底部的四个边角处分别安装有四个滑块24，上述滑块24为倒U形结构的金属块，在滑块24的下表面设有矩形滑槽241，可通过铣削滑块的一个表面得到，上述滑槽241与导轨62滑动配合，也可采用现有直线导轨，市场有售。以刀具固定板23中心点为圆心所在的圆周上设有三个第一通孔231，三个第一通孔231围成一个等腰直角三角形；在上述三个第一通孔231中分别设有一根导向柱25，三根导向柱25与刀具固定板23滑动连接，起到竖直方向的导向作用；在刀具固定板23的中心设有一个第二通孔232，并在第二通孔232中固定一个丝杠螺母安装套筒3，在丝杠螺母安装套筒3中空套有丝杠螺母4，在丝杠螺母4的上方固定有从动锥齿轮26，且从动锥齿轮26的中心孔与丝杠螺母4的内螺纹孔共轴布置，一竖向放置的第二丝杠28与上述丝杠螺母4配合。在刀具固定板23上固定有第二步进电机29，电机输出轴上安装有主动锥齿轮27，主动锥齿轮27与从动锥齿轮26啮合；当电机转动时，主动锥齿轮27带动从动锥齿轮26转动，从而带动丝杠螺母4转动，最后转变为第二丝杠28的上下移动。上述第二步进电机29、主从动锥齿轮、丝杠螺母4、第二丝杠28和导向柱25构成刀具竖向移动的竖向进给模块。

如图4所示，在第二丝杠28的底部固定有刀头驱动单元51，该刀头驱动单元51用于驱动刀具52旋转，刀头驱动单元51主要包括外壳和电机，外壳为一长方体空腔结构，外壳的顶部固定在第二丝杠28的底部，且与导向柱固定连接，在外壳中设有电机，电机输出轴与设在刀头驱动单元51下方的刀具52固定连接，实质为刀具52的驱动力。当第二丝杠28上下移动时，固定在第二丝杠28下部的刀头驱动单元51做竖向直线运动，且三个导向柱25的下端面分别固定在刀头驱动单元51的三个边角处，具体为：在刀头驱动单元51的三个边角处设有缺口，导向柱25置于此缺口中，且导向柱25下端面固定在外壳底部。上述刀头驱动单元51和刀具52构成了刀具模块。

在第二通孔232的左右两侧设有第三通孔233，第三通孔233孔径与第一、第二通孔相比较大，用于安装集草器15。集草器15整体成一个倒置的漏斗形，包括圆柱筒部分和固定在圆柱筒部分下端的喇叭口部分，且喇叭口部分置于刀具52的上方便于收集刀具52切割后的花木枝叶；圆柱筒部分固定在第三通孔233中，可使用市场采购的塑料管，并在圆柱筒部分的上端固定连接有输送管14。输送管14为软管，输送管14的另一端与固定在车架61上的集草箱13连通，集草箱13为具有较好密封性的长方体箱，并在集草箱13的顶部设有离心风机12和驱动离心风机12工作的电机11。上述电机11、离心风机12、集草箱13、输送管14和集草器15构成了集草模块。当电机11转动时，电机带动离心风机12工作，产生足够强的吸力，该吸力作用于集草器15喇叭口处的花木枝叶，将剪切后的枝叶沿着集草器15和输送管14形成的输送通道输送到集草箱13中。

为实现刀具模块沿导轨62的左右滑动以及刀具模块在导轨62上的定位，在车架61上设有刀具横向进给模块。具体为：如图3所示，在两导轨62之间的车架61上固定有第一步进电机21，第一步进电机21动力输出端固连有第一丝杠22；在刀具固定板23的一侧设有耳板234，在耳板234上设有用于安装丝杠螺母安装套筒3的圆柱孔；一丝杠螺母安装套筒3固定在上述耳板234上，并在丝杠螺母安装套筒3中空套有丝杠螺母4，丝杠螺母4与第一丝杠22配合，容易理解的，丝杠的转动可以带动刀具固定板23在左右方向上的移动，并配合控制系统实现数字化的控制。

为实现车架61的行走，在车架61的左右两侧分别设有两组多足轮模块，上述四组多足轮模块分别由固定在车架61上的四个第三步进电机71驱动。具体为：如图3、图8所示，在车架61内侧的四个边角处分别焊接有电机安装板63，电机安装板63为设有螺纹孔的矩形金属平板，在电机安装板63上通过螺栓固定有第三步进电机71，且第三步进电机71输出轴朝向外侧设置；在第三步进电机71输出轴上安装有主动同步带轮75；在车架61的底部的四个边角处分别设有两个安装座，在两个安装座之间设有从动同步带轮76，并通过同步带74将主从动同步带轮连接；一足轮轴81分别穿过内侧轴承座72、从动同步带轮76、外侧安装座73和双联多足轮并将上述部件连接起来；当第三步进电机71工作时，通过带传动将动力传递给足轮轴81，实现多足轮的转动。上述第三步进电机71、主从动同步带轮和同步带74构成了双联多足轮的行走驱动机构。

多足轮模块由共轴设置的两个多足轮组成，下面对多足轮的结构组成进行详细描述：如图9、图11所示，多足轮主要包括调心多角轮82、偏心连杆轴86、足杆87和驱动多角轮89；如图13所示，调心多角轮82包括多角轮主杆821、支撑杆822和多角轮中心环823；多角轮中心环823为具有中心孔的短圆柱体，且多角轮中心环823的径向尺寸远比轴向尺寸要大；在多角轮中心环823的外圆柱面上沿径向设有六根多角轮主杆821，多角轮主杆821为具有矩形截面的金属杆并与多角轮中心环823等厚度，六根多角轮主杆821的延长线均相交于多角轮中心环823的中心，且六根多角轮主杆821等角度分布；多角轮主杆821的末端为T字形结构，并在T字形末端824上设有平行于多角轮中心环823轴线方向的半圆轴孔826，半圆轴孔826两侧为主杆连接座825，并在两个主杆连接座825上分别设有螺纹孔9；为增加多足轮的强度，在两两相邻的多角轮主杆821之间分别设有支撑杆822，支撑杆822为具有矩形截面结构的金属杆，且六根支撑杆822围成一个正六边形。当然，多角轮主杆821的个数也可以为两个、三个、四个、五个、七个或更多，与其它部件结合都能实现行走功能，且多角轮主杆821个数越多，多足轮行走越平稳；但随着多角轮主杆821个数的增加，多角轮主杆的加工制造比较麻烦，而且势必要增加多角轮的尺寸，因此多角轮主杆的个数为六个比较合适。

在调心多角轮82多角轮中心环823的中心孔中设有调整板83，如图14所示，调整板83为金属圆柱体，其厚度稍小于调心多角轮82的厚度；在调整板83的中心位置设有一小圆柱831，在小圆柱831的一侧设有一偏心的圆孔832，在调整板83的一侧设有调整板固定件84，调整板固定件84为两端是半圆形、中间是矩形的金属板，在调整板固定件84两侧的半圆形部分上分别设有圆柱孔841和足轮轴孔842，且足轮轴孔842为长条孔，用于和足轮轴配合。

如图18所示，驱动多角轮89外形和调心多角轮82相似，包括多角轮主杆821′、支撑杆822′和多角轮中心环823′，区别仅在于驱动多角轮89的多角轮中心环823′为具有较小中心孔的圆柱，并在驱动多角轮89的中心位置设有一个轴套891。

如图16所示，偏心连杆轴86用于连接驱动多角轮89和调心多角轮82，包括偏心连杆第一轴861、连接板862、偏心连杆第二轴863和足杆安装座864，偏心连杆第一轴861与偏心连杆第二轴863平行设置，一连接板862分别垂直固定在偏心连杆第一轴和偏心连杆第二轴的一端并将两者连接起来，并在偏心连杆第二轴863另一端的圆形端面中心位置固定有足杆安装座864，且在足杆安装座864上设有平行于偏心连杆第一轴和偏心连杆第二轴所在平面的孔865。如图17所示，固定座88为和多角轮主杆的T字形末端配合的金属件，包括固定座连接座881和半圆轴盖882。如图12所示，足轮轴81为轴类零件，并在足轮轴81的一端设有两平行截面。

多足轮模块也可以只包含一个多足轮，采用两个多足轮组成的多足轮模块行走时的平稳性更好。

安装时，将调整板83从调心多角轮82的一侧放置在多角轮中心环823的中心孔中，并保证调整板83的小圆柱831朝向外侧，在调心多角轮82的另一侧放置驱动多角轮89，将偏心连杆轴86的偏心连杆第一轴861和偏心连杆第二轴863分别放置在驱动多角轮89和调心多角轮82的半圆轴孔中，将固定座88的半圆板881分别扣在偏心连杆第一轴861和偏心连杆第二轴863上，并通过螺栓将固定座88、偏心连杆轴86、驱动多角轮89和调心多角轮82固定连接；每个多角轮上多角轮主杆个数为六个，因此每个多足轮上偏心连杆轴86的个数为六个、固定座88个数为十二个；将调整板固定件84的圆柱孔841套在调整板83的小圆柱831上，将一足轮轴81依次穿过驱动多角轮89的轴套891、调心多角轮82的中心孔和调整板83的圆孔832，且保证足轮轴81具有截面的一端安装在调整板固定件84的足轮轴孔842中，并通过一套在足轮轴81上的圆螺母85将调整板83固定在调心多角轮82上，足轮轴81的另一端与内侧轴承座72固定连接。在偏心连杆轴86上足杆安装座864的螺纹孔9中固定有足杆87，足杆87为细长圆柱杆；在足杆87的非安装端设有圆盘形防陷盘871，通过增大与地面的接触面积减小压强，可防止足杆87陷入土中。将两多足轮的足轮轴81固定连接组成双联多足轮，且两多足轮相互错开一定角度。当第三步进电机71工作时，经带传动、驱动多角轮89将动力传递给多足轮，两多足轮旋转并带动足杆87旋转，足杆87与偏心连杆轴86固连，因此当多足轮旋转时，足杆87始终保持竖向放置并形成行走状态；且两多足轮相互错开一定角度，可以增加行走时的平稳性。

为方便模纹修剪机的运输，如图19所示，在模纹修剪机集草箱13下方的两双联多足轮外侧的足轮轴81上安装运输轮10，且运输轮10外形尺寸大于双联多足轮的外形尺寸；运输轮10的安装，方便了模纹修剪机的运输。

以上各模块和零部件的拆分是便于具体实施方式的描述，在实际应用中，以上各模块相互配合作用，并能大大提高工作效率。

Claims (10)

1.一种模纹修剪机，其特征是，包括刀具模块、多足轮模块和车架，

一刀具固定板通过一对直线导轨可左右滑动的横向设置在所述车架上，且在刀具固定板和车架之间设有驱动刀具固定板进行左右运动的第一驱动机构；在所述刀具固定板的下方设有刀具模块，所述刀具模块和刀具固定板之间设有驱动刀具模块进行竖直方向运动的第二驱动机构，所述刀具模块包括刀具及驱动电机；

在所述车架的两侧分别设有至少两个具有独立动力源的多足轮模块，所述多足轮模块中至少设有一个多足轮，所述多足轮包括驱动多角轮、调心多角轮、调整板、偏心连杆轴和足杆，圆盘形的所述驱动多角轮、调心多角轮和调整板依次穿套在足轮轴上，所述调整板为具有偏心圆孔的偏心轮，所述调整板偏心圆孔与足轮轴直接或间接固定连接，且所述调整板外沿套置在调心多角轮的中心孔中，所述驱动多角轮的中心孔活动套置在足轮轴上；在圆盘形的所述驱动多角轮和调心多角轮的周向均匀布置有相同数量的轴孔，若干偏心连杆轴两端分别活结在两多角轮对应的轴孔中，并在每个偏心连杆轴的外端固定有竖向的足杆，使得所述调心多角轮转动的过程中每一足杆始终处于竖直状态，所述足轮轴为与独立动力源输出轴相连接的轴类零件。

2.根据权利要求1所述的一种模纹修剪机，其特征是，在所述刀具的上方设有倒置的漏斗形集草器，所述集草器的上部通过输送管与固定在车架上的集草箱连接，并在所述集草箱上设有离心风机。

3.根据权利要求1或2所述的一种模纹修剪机，其特征是，在所述刀具固定板上设有通孔，在所述通孔中固定有丝杠螺母安装套筒，一丝杠与空套在丝杠螺母安装套筒中的螺母配合，且所述螺母的上部设有被驱动电机驱动的齿轮，刀具模块通过导向柱可竖向滑动的安装在刀具固定板的下方，且刀具模块与丝杠之间固连，形成所述的第二驱动机构。

4.根据权利要求3所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述第一驱动机构为横向设置在刀具固定板和车架之间的直线丝杠传动组件，所述直线丝杠传动组件中的螺母固定在刀具固定板上，丝杠两端转动的连接在车架上，所述直线丝杠传动组件由设置在车架一侧的步进电机驱动。

5.根据权利要求3所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述第一驱动机构为横向设置在刀具固定板和车架之间的同步带传动组件，所述同步带传动组件中的带轮设置在车架的两侧，同步带绕过两带轮后两端分别固定在刀具固定板上，所述同步带传动组件由设置在车架一侧的步进电机驱动。

6.根据权利要求1或2所述的一种模纹修剪机，其特征是，在每个足轮轴的外侧还设有一个用于安装运输轮的安装部，所述运输轮的直径大于多足轮转动过程中的有效直径。

7.根据权利要求1或2所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述多足轮模块中具有同轴设置且安装在同一足轮轴上的两排多足轮，且两排多足轮中的相邻足杆交错布置。

8.根据权利要求1或2所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述偏心连杆轴包括两平行设置的圆柱体、与两圆柱体垂直并固定连接的连接板和足杆安装座，所述足杆安装座固定在其中一个圆柱体的圆端面上，并在足杆安装座上设有垂直于两圆柱体所在平面的孔，并在所述孔中固定圆柱形足杆。

9.根据权利要求1或2所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述调整板圆孔与足轮轴是这样间接固定连接的：所述调整板上设有位于中心位置的圆柱体和位于偏离中心位置并与足轮轴配合的圆孔，还包括一调整板固定件，所述调整板固定件上具有分别与调整板圆柱体和足轮轴固定连接的通孔。

10.根据权利要求1所述的一种模纹修剪机，其特征是，所述独立动力源为步进电机或伺服电机。