CN104186112A - 一种果蔬采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬采摘机，包括采摘装置、采摘杆、支撑架、为采摘装置提供动力的动力装置和接果装置；所述采摘装置设置在采摘杆顶端，采摘杆底部与支撑架连接；所述动力装置设置在支撑架上；所述接果装置为输果管，输果管顶端设置在采摘装置上，底端设置在集果处。劳动者推动采摘机在果园行走，通过操作控制机构、采摘杆可控制采摘装置在果树的不同位置方便、轻松地进行采摘果蔬作业，提高采摘效率，并且采摘过程能进行排除障碍物、抱持果蔬以定位、精确剪切果梗。

Description

一种果蔬采摘机

技术领域

本发明涉及农业采摘领域，特别涉及一种果蔬采摘机。

背景技术

果蔬采摘是农业生产的重要环节。目前，果蔬采摘仍以手工采摘为主，其劳动强度大、采摘效率低和易于损伤果蔬。对于生长于高处的果蔬还需人工上树采摘，存在安全隐患。针对此弊端，许多研究人员对采摘器具进行了研究，有些已推向市场。但已有的采摘器具，其结构虽然简单，但大多工作效率和自动化程度低，且多为手动形式。例如，中国专利201120199328.2公开了一种长杆拉线水果采摘器，该水果采摘器为一种把剪刀设在长杆上人站在地面就能采摘水果的长杆拉线水果采摘器，具有采摘高处水果的功能，但该采摘器通过人力控制刀片剪切果梗，工作量大，不利于长时间作业，且采摘器缺少排障功能，难于采摘枝叶茂密的果蔬。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有拨障功能、机械化剪果和接果功能的果蔬采摘机。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种果蔬采摘机，其特征在于，包括采摘装置、采摘杆、支撑架、为采摘装置提供动力的动力装置和接果装置；所述采摘装置设置在采摘杆顶端，采摘杆底部与支撑架连接；所述动力装置设置在支撑架上；所述接果装置包括输果管，输果管顶端连接在采摘装置上，底端连接在集果处；

所述采摘装置包括安装架、具有开合功能的拨障机构和剪切机构；所述拨障机构包括铰接于安装架上的两片拨障板，所述拨障板与安装架之间设有弹性复位件，所述拨障板与推动拨障板张开的拨障驱动机构相连接；所述剪切机构包括固定于安装架上的定刀片、与剪切驱动机构连接的动刀片以及设置在动刀片与安装架之间的弹性复位件；所述拨障机构位于剪切机构的下方；所述输果管的顶端固定于安装架上，且位于拨障机构下方。

优选地，所述动力装置包括气源机构、控制阀和输气管，其中，所述控制阀包括拨障控制阀和剪切控制阀；所述输气管将气源机构、拨障控制阀和拨障驱动机构连接在一起，且将气源机构、剪切控制阀和剪切驱动机构连接在一起。

优选地，所述气源机构包括驱动电源、气压泵、储气罐和气动三联件，驱动电源和储气罐分别与气压泵相连接，气压泵与气动三联件相连接，气动三联件与输气管相连接；所述拨障控制阀和剪切控制阀都设有二位三通换向阀和Y型接头；所述输气管将拨障二位三通换向阀和拨障Y型接头连接在一起，且将剪切二位三通换向阀和剪切Y型接头连接在一起。

优选地，所述拨障驱动机构为预压缩单作用直线气缸，所述预压缩单作用直线气缸为两个，分别连接两片拨障板；所述剪切驱动机构为旋转气缸，动刀片固定于旋转气缸上。

优选地，所述拨障二位三通换向阀通过拨障Y型接头连接两条输气管一端，两条输气管另一端分别连接两个预压缩单作用直线气缸；所述剪切二位三通换向阀通过剪切Y型接头连接两条输气管一端，两条输气管另一端连接旋转气缸。

优选地，所述支撑架上设置有藏管环；所述连接预压缩单作用直线气缸和旋转气缸的四条输气管外包裹有软管，所述软管长度大于采摘杆长度，软管部分绕藏于藏管环中；设置软管包裹输气管，能有效避免因输气管相互缠绕而影响输气，从而使管路清晰，方便操作使用，同时也能保护输气管，避免管壁被刮损；设置藏管环能妥善收纳输气管的多余长度，能为采摘杆伸长作业时提供足够的输气管长度。

优选地，所述安装架包括安装外壳和固定连接板，所述拨障机构和剪切机构设置于安装外壳上，所述输果管的顶端固定于固定连接板上；所述固定连接板与采摘杆顶端相连接；所述支撑架上设置承架，承架顶端设置转轴，转轴中部设置定位套，所述采摘杆底部锁定于定位套上；采摘杆绕转轴转动，采摘杆的摆动角度能够使采摘机获得不同的采摘位姿。

优选地，所述输果管顶端设置输果管定位圈，该输果管定位圈与采摘装置相连接；所述输果管为具有螺旋形状的塑料软管；所述集果处为集果箱或集果篮；输果管设置成螺旋形状，增长了输果的距离，使果蔬在输果管中运动时减慢下降速度，从而使果蔬能安全且不受损地落在集果处。

优选地，所述采摘杆包括定采摘杆、可动采摘杆、伞珠和伞珠复位弹簧，所述定采摘杆设置小孔，可动采摘杆上设置伞珠以及位于伞珠下的伞珠复位弹簧，定采摘杆套在可动采摘杆上，可动采摘杆上的伞珠从定采摘杆的小孔处穿出；可动采摘杆在定采摘杆中能实现伸出与缩回动作，从而使采摘装置升高或降低。

优选地，所述支撑架底部设置行走轮；所述弹性复位件为弹簧；设置行走轮可使劳动者方便移动采摘机。

本发明的工作原理是：在非工作状态时，松开定位套与定采摘杆的连接，将定采摘杆向下拉动，直至接触到支撑架，然后稍稍锁紧定位套与定采摘杆的连接，此时采摘机呈非工作状态；在工作状态时，劳动者在果园推着采摘机行走作业，采摘果蔬时，拨动控制拨障板的二位三通换向阀，使预压缩单作用直线气缸驱动拨障板，左、右拨障板向外张开，若有树枝或叶子等障碍物挡在果蔬前方，拨障板在张开过程中把障碍物拨向左、右两边，使果蔬暴露，然后再次拨动控制拨障板的二位三通换向阀，预压缩单作用直线气缸卸载，左、右拨障板闭合，在拨障板复位弹簧作用下拨障板抱持果蔬，果梗进入刀片剪切范围，此时拨动控制动刀片的二位三通换向阀，加载旋转气缸，使动刀片向定刀片方向闭合，剪断果梗，果蔬落入输果管中，沿输果管路径运动下落，安全落入集果箱中，再次拨动控制动刀片的二位三通换向阀，使旋转气缸卸载，在动刀片复位弹簧的作用下动刀片复位，动刀片与定刀片保持成张开状态。当要采摘高处的果蔬时，从藏管环中抽取足够长的软管，然后按下采摘杆上的伞珠，稍稍旋转可动采摘杆，使定采摘杆壁压住伞珠，向上拉动可动采摘杆，达到合适长度后旋转可动采摘杆，可动采摘杆上的伞珠从定采摘杆的小孔处穿出，实现定位，伸长的采摘杆即可采摘高处的果蔬。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明在采摘装置中设置了左、右拨障板，拨障板张开能够排除挡在果蔬前面的树枝和叶子，拨障板收拢能够抱持果蔬，并向内拉动，使果梗置于剪切范围内，达到拨障并准确剪切果梗的效果，同时，区别于其他采摘器的夹持果蔬技术，本发明使用的抱持果蔬技术更不容易损伤果蔬。

(2)本发明采用气动驱动方式工作，通过两个拨杆控制拨障和采摘，操作简便，并可长时间作业，提高了工作效率。

(3)输果管设置成螺旋形状的塑料软管，增长了输果的距离，使果蔬在输果管中运动时减慢下降速度，从而使果蔬能安全且不受损地落在集果处。

(4)可动采摘杆在定采摘杆中能实现伸出与缩回动作，从而使采摘装置升高或降低，同时采摘杆绕转轴转动，采摘杆的摆动角度能够使采摘机获得不同的采摘位姿。

(5)设置软管包裹输气管，能有效避免因输气管相互缠绕而影响输气，从而使管路清晰，方便操作使用，同时也能保护输气管，避免管壁被刮损；设置藏管环能妥善收纳输气管的多余长度，能为采摘杆伸长作业时提供足够的输气管长度。

(6)支撑架设置行走轮可使劳动者方便移动采摘机。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为采摘装置结构示意图。

图3为采摘杆结构示意图。

图4为支撑架和动力装置结构示意图。

图5为动力装置中的控制机构结构示意图。

图6为本发明的气压传动工作原理图。

(I-采摘装置 II-采摘杆 III-支撑架 IV-动力装置 1-铰制孔螺栓 2-动刀片复位弹簧 3-定刀片 4-旋转气缸 5-动刀片 6-拨障板 7-输果管定位圈 8-输果管 9-固定块 10-输气管 11-外六角接头 12-预压缩单作用直线气缸 13-拨障板复位弹簧 14-固定连接板 15-安装外壳 16-伞珠 17-伞珠复位弹簧 18-可动采摘杆19-定采摘杆 20-轴承盖 21-轴承座 22-承架 23-集果箱 24-薄木板 25-支撑架 26-气源装置 27-藏管环 28-定位套 29-转轴 30-轴套 31-软管 32-输气管 33-Y型接头 34-控制拨障板的二位三通换向阀 35-上安装环 36-下安装环 37-控制动刀片的二位三通换向阀)

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、图3和图4所示，本发明一种果蔬采摘机，包括了采摘装置I、采摘杆II、支撑架III和动力装置IV。支撑架25为基础载体，采摘机的所有元件都集成在支撑架25上。支撑架25后端设置把手，把手下部设置气源装置26，气源装置26包括驱动电源、气压泵、气动三联件和储气罐，所述气动三联件由空气过滤器、减压阀和油雾器组成，驱动电源与气压泵连接，气压泵与空气过滤器连接，空气过滤器与减压阀连接，减压阀与油雾器连接，最后油雾器连接输气管，输气管输出过滤和调压后的压缩空气；所述储气罐与气压泵相连接，气压泵工作时，储气罐能够储存多余的高压气体以保护气路，而且当气压泵停止工作时，储气罐释放高压气体以继续为采摘装置提供动力。支撑架25中部两侧焊接上四根承架22，左、右承架22顶端焊接轴承座21，与轴承盖20、轴套30和转轴29相配合，使采摘杆II能绕转轴29转动，定位套28过盈配合于转轴29中间。可动采摘杆18套在定采摘杆19中，间隙配合。如图3所示，定采摘杆19上开有小孔，可动采摘杆18上设置伞珠16以及位于伞珠16下的伞珠复位弹簧17，定采摘杆19套在可动采摘杆18上，可动采摘杆18上的伞珠16从定采摘杆19的小孔处穿出，可动采摘杆18在定采摘杆19中能实现伸出与缩回动作。通过螺纹锁紧的方式，定采摘杆19锁定在定位套28中。

如图2所示，动刀片5通过螺纹连接固连于旋转气缸4上，旋转气缸4固连于安装外壳15中，动刀片5与安装外壳15之间连接有动刀片复位弹簧2，定刀片3固连于安装外壳15的前端，与动刀片5保持一个张开的角度。在刀片左、右两侧以铰制孔螺栓1连接两拨障板6，拨障板6的初始状态为闭合状态，拨障板6与安装外壳15之间以拨障板复位弹簧13连接。安装外壳15前端左右两侧固连两个预压缩单作用直线气缸12，用以控制拨障板6的张开，卸载后靠拨障板复位弹簧13的弹簧力使拨障板闭合。采摘杆II顶端与固定块9过盈配合，固定块固连于固定连接板下方，通过固定连接板14，采摘杆II固定连接采摘装置I。固定连接板14固连输果管定位圈7，输果管定位圈7连接输果管8，输果管8末端引入集果箱23，输果管8末端也可引入集果篮、果蔬采摘机上或者地上。输果管8为具有螺旋形状的塑料软管。刀片离输果管定位圈7的垂直距离为最小值，经设计计算，刀片与输果管定位圈7的垂直距离为可靠落果距离，保证剪断果梗后果蔬能准确落入输果管8中，从输果管8运输至集果箱23中。在采摘装置I中的各气缸连接外六角接头11，接头末端引出输气管10，通入可动采摘杆18内，再从定采摘杆19末端引出，如图4所示，过长的输气管卷藏在藏管环27中，最终从藏管环27的小孔引出接于动力装置IV的控制机构上。为防止输气管多而杂乱，管与管之间相互缠绕在一起，用软管31将所需部分束扎在一起，使管路清晰，方便操作使用。

如图5所示，动力装置IV的控制机构安装在支撑架25的把手上，上安装环35与下安装环36通过螺纹连接固连于把手的右端处，二位三通换向阀连接Y型接头，粘接在上安装环35的翼缘两端，从二位三通换向阀的进气口引出输气管接于气源装置26。

如图6所示，采摘机气压传动工作原理图，包括两个传动部分，拨障部分和剪切部分。压缩空气从气源输出，流经单向阀，首先控制拨障部分的二位三通换向阀换向，换向阀左位与气路相连，压缩空气进入左、右两边的预压缩单作用直线气缸，气缸活塞杆动作使拨障板往外张开，排除障碍。然后，控制剪切部分的二位三通换向阀换向，换向阀左位与气路相连，压缩空气进入旋转气缸，齿条活塞杆动作，带动齿轮旋转，动刀片向定刀片闭合，剪切果梗，齿轮与动刀片固连。单向阀的作用是防止压缩空气回流，影响气缸工作。最后，控制拨障部分的二位三通换向阀换向，换向阀右位与气路相连，压缩空气排出大气外，缸内压强降为零，拨障板复位弹簧复位，呈张开状态的拨障板闭合，抱持果实。控制剪切部分的二位三通换向阀换向，换向阀右位与气路相连，压缩空气排出大气外，缸内压强降为零，动刀片复位弹簧复位，带动齿轮和齿条活塞杆复位。

在非工作状态时，可松开定位套28与定采摘杆19的连接，将定采摘杆19往支撑架25的把手方向拉动，将定采摘杆19支撑在把手上，然后稍稍锁紧定位套28与定采摘杆19的连接，此时采摘机呈非工作状态。在工作状态时，劳动者在果园推着果蔬采摘机行走作业。采摘果蔬时，拨动控制拨障板6的二位三通换向阀34的拨杆，使预压缩单作用直线气缸12作用在拨障板6上，左、右拨障板往外张开一定角度。若有树枝和叶子等障碍物挡在果蔬前方，拨障板在张开过程中能把障碍物拨向左、右两边，暴露出果蔬位置，然后再次拨动二位三通换向阀34的拨杆，预压缩单作用直线气缸12卸载，左、右拨障板闭合，在拨障板复位弹簧13弹簧力的作用下抱持果蔬，果梗进入刀片剪切范围，此时拨动控制动刀片5运动的二位三通换向阀37的拨杆，加载旋转气缸4，使动刀片5向定刀片3闭合，剪断果梗，果蔬落入输果管8中。沿输果管8路径运动下落，并且由于输果管8为塑料软管，果蔬在下落过程中的动能被大部分吸收，果蔬能安全落入集果箱23中。最后再次拨动二位三通换向阀37的拨杆，使旋转气缸4卸载，在动刀片复位弹簧2的作用下动刀片5复位，动刀片5与定刀片3重新保持成张开一定角度的状态。当要采摘高处、深处的果蔬时，从藏管环27中抽取足够长的软管31，然后按下伞珠16，稍稍旋转可动采摘杆18，使定采摘杆壁压住伞珠26，往伸长方向拉动可动采摘杆18，达到合适长度后旋转可动采摘杆18，使定采摘杆19的孔扣住伞珠16以实现定位。伸长的采摘杆即可采摘高处、深处的果蔬。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种果蔬采摘机，其特征在于，包括采摘装置、采摘杆、支撑架、为采摘装置提供动力的动力装置和接果装置；所述采摘装置设置在采摘杆顶端，采摘杆底部与支撑架连接；所述动力装置设置在支撑架上；所述接果装置包括输果管，输果管顶端连接在采摘装置上，底端连接在集果处；

所述采摘装置包括安装架、具有开合功能的拨障机构和剪切机构；所述拨障机构包括铰接于安装架上的两片拨障板，所述拨障板与安装架之间设有弹性复位件，所述拨障板与推动拨障板张开的拨障驱动机构相连接；所述剪切机构包括固定于安装架上的定刀片、与剪切驱动机构连接的动刀片以及设置在动刀片与安装架之间的弹性复位件；所述拨障机构位于剪切机构的下方；所述输果管的顶端固定于安装架上，且位于拨障机构下方。

2.根据权利要求1所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述动力装置包括气源机构、控制阀和输气管，其中，所述控制阀包括拨障控制阀和剪切控制阀；所述输气管将气源机构、拨障控制阀和拨障驱动机构连接在一起，且将气源机构、剪切控制阀和剪切驱动机构连接在一起。

3.根据权利要求2所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述气源机构包括驱动电源、气压泵、储气罐和气动三联件，驱动电源和储气罐分别与气压泵相连接，气压泵与气动三联件相连接，气动三联件与输气管相连接；所述拨障控制阀和剪切控制阀都设有二位三通换向阀和Y型接头；所述输气管将拨障二位三通换向阀和拨障Y型接头连接在一起，且将剪切二位三通换向阀和剪切Y型接头连接在一起。

4.根据权利要求3所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述拨障驱动机构为预压缩单作用直线气缸，所述预压缩单作用直线气缸为两个，分别连接两片拨障板；所述剪切驱动机构为旋转气缸，动刀片固定于旋转气缸上。

5.根据权利要求4所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述拨障二位三通换向阀通过拨障Y型接头连接两条输气管一端，两条输气管另一端分别连接两个预压缩单作用直线气缸；所述剪切二位三通换向阀通过剪切Y型接头连接两条输气管一端，两条输气管另一端连接旋转气缸。

6.根据权利要求5所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述支撑架上设置有藏管环；所述连接预压缩单作用直线气缸和旋转气缸的四条输气管外包裹有软管，所述软管长度大于采摘杆长度，软管部分绕藏于藏管环中。

7.根据权利要求1所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述安装架包括安装外壳和固定连接板，所述拨障机构和剪切机构设置于安装外壳上，所述输果管的顶端固定于固定连接板上；所述固定连接板与采摘杆顶端相连接；所述支撑架上设置承架，承架顶端设置转轴，转轴中部设置定位套，所述采摘杆底部锁定于定位套上。

8.根据权利要求1所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述输果管顶端设置输果管定位圈，该输果管定位圈与采摘装置相连接；所述输果管为具有螺旋形状的塑料软管；所述集果处为集果箱或集果篮。

9.根据权利要求1所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述采摘杆包括定采摘杆、可动采摘杆、伞珠和伞珠复位弹簧，所述定采摘杆设置小孔，可动采摘杆上设置伞珠以及位于伞珠下的伞珠复位弹簧，定采摘杆套在可动采摘杆上，可动采摘杆上的伞珠从定采摘杆的小孔处穿出。

10.根据权利要求1-10任一所述的果蔬采摘机，其特征在于，所述支撑架底部设置行走轮；所述弹性复位件为弹簧。