CN104619161A - 选择性采茶的改进 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于选择性地收割植物材料、特别是具有茎干的植物(例如茶植物)的叶和芽的装置。所述装置包含：传送带(5)；数个植物接合部件(20)，可相对于传送带(5)移动以使植物物质在第一水平陷入传送带(5)与植物接合部件(20)之间；以及茎干接合部件(11)，经布置以在低于所述第一水平的预定第二水平接触植物的茎干，其中当伸出所述预定第二水平以上的陷入植物材料的茎干被茎干接合部件(11)断开时，收割陷入的植物材料。在一个实施方案中，所述茎干接合部件为轧碎机棒(11)。在替代实施方案中，所述茎干接合部件为在所述预定第二水平保持拉伸的电缆、线或绳。

Description

选择性采茶的改进

技术领域

本发明涉及植物收割装置，且更特别地涉及用于收割茶作物的选定植物物质的装置。

背景技术

本文中将特定参考茶的收割来描述本发明，然而，显然地，本发明还可用于收割其它植物作物，且本发明的范畴因此不应仅限于收割茶。

已设计出机器用来通过在设定高度机械地割下所有茶茎干来机械地收割叶子而不管生长阶段如何。这一做法降低总的茶丛生产率，但是所述做法是较低劳动密集型的。希望提供用于仅选择性地收割具有确保最高茶质量及最大茶丛生产率的最佳大小及生长阶段的那些新芽的机器，同时要求比人工摘取少的劳动力。

Willames Tea Pty Ltd先前已开发出用于仅选择性地收割大部分由两叶一芽组成的新生幼小茶新芽的方法以及装置。这一发明描述在公布为WO 2007/059570 A1的国际专利申请号 PCT/AU2006/001764中。

希望提供用于收割植物材料、特别是仅收割茶植物的包括两叶一芽的成熟茶新芽而不损害断点水平以上的未成熟茶新芽的改进型收割机。断点水平是收割成熟茶新芽所处的高度。这一改进允许未成熟茶新芽在自收割起通常六到八天后成熟，以使得未成熟茶新芽在其长成阶段准备好进行随后收割。

还希望避免损害或采摘保持树叶的上层或位于断点水平之上或以下的深绿色树叶。保持树叶通过提供养分来帮助幼小茶新芽生长。

还希望避免在采摘选定茶新芽时可能抬起任何侧茎或叉枝的残酷采摘动作。由收割装置通过接合叉枝而造成的损害可对茶植物的保持树叶以及茎干材料造成损害。

还希望，在采摘选定茶新芽的多汁幼小叶片时避免对未成熟茶新芽以及保持树叶的任何表面损害。此外，在避免损害时，还希望收割装置夹紧包括两叶一芽的茶新芽以及茶丛的最大面积上的支撑茎干以及叶脉。

发明内容

本发明的一个方面提供用于选择性地收割植物材料、特别是具有茎干的植物的叶和芽的装置，所述装置包含：第一植物接合构件；第二植物接合构件，可相对于所述第一植物接合构件移动以使植物物质在第一水平陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间；以及茎干接合构件，经布置以在低于所述第一水平的预定第二水平接触植物的茎干，其中当伸出所述预定第二水平以上的陷入的植物材料的茎干被所述茎干接合构件断开时，收割陷入的植物材料。

在优选实施方案中，所述第一植物接合构件具有前导边缘，且所述第二植物接合构件相对于所述前导边缘安置，以使得植物物质在所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的陷入发生在离开所述前导边缘一定距离处，由此仅具有足够高度的选定植物物质可被收割。

优选地，所述茎干接合构件具有安置在所述植物接合构件的所述前导边缘前方的前端，适合于断开或切下所陷入的植物材料的茎干。

所述布置是优选的，以使得仅被所述茎干接合构件的所述前端接合的具有足够高度而陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的植物材料被所述茎干接合构件的所述前端断开，且所述植物物质的高度不足以陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的植物材料被所述茎干接合构件的所述前端推开且弯曲在所述装置下。

在一个实施方案中，所述茎干接合构件包含在第二或断点水平处保持拉伸的电缆、线或绳。在替代实施方案中，所述茎干接合构件优选包含轧碎机棒，所述轧碎机棒在其前端处包含实质上锋利的边缘。

优选地，所述第一植物接合构件为带式输送机，且所述第二植物接合构件包含至少一个转子部件，所述带式输送机的旋转方向与所述至少一个转子部件的旋转方向相反，植物物质藉此被拉到所述传送带与所述转子部件之间且陷入所述传送带与所述转子部件之间。

在特别优选实施方案中，所述第二植物接合构件包含转子总成的多个转子部件。

优选地，所述带式输送机的旋转速度与所述转子总成的旋转速度实质上相等。所述带式输送机及所述转子总成优选地通过例如皮带轮传动或齿轮箱传动的同步传动来驱动。

所述带式输送机优选地包含前滚筒、后滚筒以及围绕所述前滚筒及所述后滚筒延伸的传送带。优选地，至少一个跟踪条被设置在所述传送带上以用于与所述带式输送机的所述前滚筒以及所述后滚筒上的导引构件啮合。

优选地，所述传送带具有弹性表面。所述或每一转子部件优选地具有弹性材料的植物接合部分。所述传送带的所述弹性表面可由硅橡胶或其类似物制成。所述或每一转子部件的所述植物接合部分可为安装在转子臂上的采摘橡胶。所述传送带的弹性表面以及所述转子部件的弹性植物接合部分帮助将对采摘的茶新芽、叶和芽的损害减至最小。

所述装置优选包含安装在所述带式输送机的侧面处的叶防护件，经布置以与所述传送带的上表面及/或下表面重叠。这一部件有助于避免叶材料陷入滚筒内以及传送带内。

所述装置可包含从所述第一植物接合构件或传送带的所述前导边缘延伸到所述茎干接合构件或轧碎机棒的后端的罩盖。这一部件有助于防止任何外来材料陷入在所述茎干接合构件的后部与所述传送带之间。

优选地，收割下的植物物质被输送到收集室。

附图说明

图1示出根据本发明的实施方案的收割机的详细侧视图。

图2示出根据本发明的实施方案的收割机的更详细侧视图。

图3示出根据本发明的较佳实施方案的采摘转子的(A)侧视图以及(B)平面图。

图4示出根据本发明的较佳实施方案的采摘转子棒的截面。

图5示出根据本发明的另一实施方案的茶收割机的侧视图。

图6示出根据本发明的另一实施方案的茶收割机的详细侧视图。

图7示出根据本发明的又一实施方案的中间皮带轮总成的(A)侧视图以及(B)正视图。

图8示出根据本发明的较佳实施方案的轧碎机棒总成的平面图。

图9示出根据本发明的另一实施方案轧碎机棒总成的详细平面图。

图10示出根据本发明的另一实施方案的轧碎机棒总成的更详细平面图。

图11示出根据本发明的较佳实施方案的轧碎机棒总成的更详细平面图。

图12示出根据本发明的较佳实施方案的传送带以及传送机支撑滚筒的截面图。

图13示出冠盖(canopy)表面水平以及变化成熟度的植物。

图14到17示出根据本发明的实施方案的前进通过变化成熟度的植物的冠盖、选择性地收割植物的植物物质的收割机的侧视图。

图18示出根据本发明的替代实施方案的收割机的侧视图，其中轧碎机电缆总成替换轧碎机棒。

图19示出图18的收割机及轧碎机电缆总成的前端的放大图。

图20示出图18的具轧碎机电缆的收割机对茶植物的收割的示意图。

图21示出用于轧碎机电缆的调节机构的平面图。

图22、23以及24示出用于轧碎机电缆的安装托架的侧视图、正视图以及平面图。

请注意，所述图式仅用于描述本发明的说明目的。图式并非按比例绘制。

具体实施方式

如上文所提及，希望提供可选择性地收割最大面积的茶新芽而不损害未成熟茶新芽以及保持树叶的茶收割机。

装置

参考图1到图4以及图8，茶收割机1包含传送带总成2、为转子总成4的第二植物接合构件以及为轧碎机棒总成3的茎干接合构件。传送带总成2包含构成第一植物接合构件的由弹性材料制成的传送带5、位于传送带总成2的前导边缘处的前部皮带支撑滚筒6、后部皮带支撑滚筒7、输送机十字管支撑件8、支撑部件9以及固定螺栓10。传送带5安装在前部皮带支撑滚筒6以及后部皮带支撑滚筒7上，所述前部和后部皮带支撑滚筒由连结到输送机十字管支撑件8的支撑部件9支撑。支撑部件9借助于固定螺栓10连结到输送机十字管支撑件8。轧碎机棒总成3包含：轧碎机棒11，其构成茎干接合构件且具有位于轧碎机棒11的前端处的实质上锋利边缘；底座支撑件12；轧碎机棒支撑件13；轧碎机棒十字管支撑件14，以及安装隔片15和连结螺栓16。

转子总成4包含安装在端轴18上的转子框架17的数个转子部件、传动轴25 (参见图3B)、转子支架24、内部采摘支架19以及由弹性材料制成的数个采摘橡胶20。转子框架17的采摘橡胶20形成第二植物接合构件且借助于连接构件21、紧固螺栓22、垫圈26以及紧固螺母27 (参见图4)连结到转子框架17的转子部件。传送带总成2、轧碎机棒总成3以及转子总成4被连结到茶收割机1的框架23。

参考图5，在本发明的实施方案中，转子总成4的旋转方向41和传送带5的移动方向42相反。例如，如在图5中所见，如果转子总成4以逆时针方向旋转，那么传送带5在实质上顺时针方向上移动。或者，如果转子总成4以顺时针方向旋转，那么传送带5在实质上逆时针方向上移动。在操作中，参考图1以及图13至图17，当茶收割机前进时，转子总成以顺时针方向旋转且传送带在逆时针方向上移动。

在本发明的优选实施方案中，如在图5以及图6中所见，转子皮带轮43被连结到转子总成4，输送机皮带轮46被连结到输送机总成2，且中间转子皮带轮44以及中间输送机皮带轮45被连结到传动轴49。转子皮带轮皮带47被交叉安装在转子皮带轮43以及中间转子皮带轮44上，而输送机皮带轮皮带48被安装在输送机皮带轮46以及中间输送机皮带轮45上，以便使转子总成4以与传送带的移动方向42相反的方向41旋转。此外，皮带轮43、44、45以及46之比使得采摘橡胶20的顶面的速度与传送带5的速度实质上相等。设想，在另一实施方案中，与传送带5的旋转方向有关的转子总成4的旋转方向以及与传送带5的速度有关的采摘橡胶20的速度是借助于转子以及齿轮箱传动而非皮带轮传动实现。

参考图7，中间传动总成50包含中间转子皮带轮44、中间输送机皮带轮45、皮带轮传动轴49、轴承51、包含张力调节螺栓55的皮带张力调节总成52以及支撑框架53。中间传送总成50借助于安装紧固总成54以及装配螺栓55而到茶收割机框架23处。

参考图9以及图10，在本发明的另一实施方案中，传送带总成2包含螺旋状皮带支撑滚筒6B以及螺旋状后部皮带支撑滚筒7B。螺旋状滚筒帮助转移并排除在传送带末端防护件不相配的情况下可以其它方式陷入的外来植物材料。

在另一优选实施方案中，参考图11以及图12，皮带支撑滚筒6包含用以在结合区63处容纳连结到传动带5的跟踪条62的倾斜侧凹槽61。提供所述布置以用于跟踪传送带5，因此防止传送带5相对于皮带支撑滚筒6的横向移动。

参考图12，在优选实施方案中，皮带支撑滚筒6包含用以安装轴承64的末端外形67。轴承64是通过保持垫圈65及螺栓66固定在适当位置。因此，皮带支撑滚筒6通过轴承64支撑在支撑部件9上。

操作方法

图13示出茶丛的冠盖表面或采摘台处的茶植物的茶新芽80的大体区域。通常，采摘高度85被设定在采摘台。通过在采摘高度85断开或切下茶新芽的茎干84而不损害茶植物的未成熟茶新芽82A以及82B或保持树叶83，本发明的茶收割机1选择性地收割伸出采摘高度85以上的包含两叶一芽的成熟茶新芽81A以及81B。

在使用中，如在图14中所见，茶收割机1被设定在使轧碎机棒11处于采摘高度85的水平。随后，如在图15到图17中所见，茶收割机1在方向91上朝着茶新芽80向前移动，同时转子总成4随如上所述的传送带5的移动一起旋转。

参考图15，转子总成4俘获包含两叶一芽的茶新芽81，同时轧碎机棒11接合抵靠未成熟茶新芽82A且由于未成熟茶新芽82A的茎干的可弯曲性及弹性而推过未成熟茶新芽82A。剩余茶新芽在这个阶段不受茶收割机1影响。

参考图16，转子总成4进一步旋转且茶收割机1同时向前移动。包含两叶一芽的茶新芽81A陷入采摘橡胶20与传送带5之间。陷入导致茶新芽81A的茎干84在轧碎机棒11上的拉伸。这个拉伸和茶收割机1的向前行进导致茶新芽81A的茎干84被轧碎机棒11的锋利前端切下或断开，使得茶新芽81A在采摘高度85被采摘干净。未成熟茶新芽82A歪斜在收割机下，且剩余茶新芽在这个阶段不受茶收割机1影响。

参考图17，转子总成4进一步旋转且茶收割机1同时向前移动。包含两叶一芽的茶新芽81A在采摘高度85已被选择性地收割且以方向93沿着传送带5运送到收集构件中。关于茶收割机1的进一步移动，如在图17中所见，未成熟茶新芽82A在倾斜传送带5下通过，且借助于未成熟茶新芽的天然弹性，柔性茎干无损地返回其原始垂直位置。同样地，最初连结到被采摘茶新芽81A的茎干84的下部部分返回其在茶丛上的原始垂直位置。有利地，保持树叶83未被收割或受损害，尽管所述保持树叶在采摘高度85以上，这是因为所述保持树叶在低于采摘高度85的水平连结到茎干84。轧碎机棒与后续的未成熟新芽82B接合以使将未成熟茶新芽82B连结到茶丛的弹性可弯曲茎干上的未成熟茶新芽82B轻轻地弯曲。与此同时，包含两叶一芽的后续茶新芽81B与转子总成4接合。

沿着茶种植园80的宽度连续地重复所述过程，从而在采摘高度85选择性地收割包含两叶一芽的茶新芽81而不损害未成熟茶新芽82以及保持树叶83。本发明的茶收割机1能够以实质上每小时4千米的速率从茶种植园80选择性地采摘茶新芽81。

优选特征

定时.     (a)传送带5以及(b)采摘橡胶20的速度经定时而以90度间隔配合以实现包含两叶一芽的茶新芽81在转子框架17之间的适当接合以及陷入并保持在传送带5的表面上以达成精细选择性叶采摘。因此，转子总成4包含四个采摘橡胶20以及连续采摘橡胶20之间的开放空间。在另一实施方案中，转子总成4可包含多于或少于四个的采摘橡胶20。此外，转子框架17的直径或采摘橡胶20操作所在的节距圆直径可变化以适应特定茶种植园。

如参考图5到图7所描述，转子总成4以及传送带5以实质上均匀的速度以相反方向旋转以便避免被夹紧以采摘的茶新芽81的上表面与下表面之间的摩擦，以使得茶新芽81在采摘高度85被采摘。此外，茶收割机1的前进速度与定时采摘协调以便允许单个新芽进入到采摘转子中且以相隔紧密的间隔采摘茶丛表面冠盖以采摘所有可收割新芽。

轧碎机棒.   具有位于传送带5前面的实质上锋利的外缘的轧碎机棒11使采摘能够完全且有效。换句话说，轧碎机棒11实现包含两叶一芽的茶新芽81在采摘高度85的选择性收割，而不损害未成熟茶新芽82以及保持树叶83。优选地，轧碎机棒11实质上在前部皮带支撑滚筒6的中心线处位于传送带5前面。茶收割机1的选择性采摘动作对茶新芽81的茎干施加最小拉力，这是因为足够长而陷入转子总成4与传送带5之间的茶新芽81被实质上锋利的轧碎机棒11拉动且同时沿着传送带5移动离开轧碎机棒11。因此，围绕轧碎机棒11的实质上锋利的边缘拉动茶新芽81的茎干使茶新芽81迅速断开，从而允许新鲜的被收割新芽在传送带5上行进到收集区域中。

此外，未陷入采摘橡胶20与传送带5之间的任何未成熟茶新芽82或外来保持树叶83仅被推开且在轧碎机棒11下通过，不被收割且重要的是无损害。轧碎机棒11是从后部安装且在传送带5下以防止阻碍选定茶新芽81的完全进入和采摘。

在优选实施方案中，配备有从轧碎机棒11的后端延伸到传送带5的前导边缘的罩盖，以便防止外来植物材料陷入轧碎机棒11的后部与传送带5之间的间隙中。

传送带自跟踪. 前部皮带支撑滚筒6的直径相对较小，以便允许正确的茶冠盖清扫(clearance)以及减小茶收割机1的重量。前部皮带支撑滚筒6的小直径可产生跟踪传送带或防止传送带在运动中的横向移动的问题。为了改正这个问题，将跟踪条62连结到传送带5并在前部皮带支撑滚筒6以及驱动滚筒上设置对应凹槽61以提供皮带跟踪，如在图12中所见。皮带跟踪布置确保传送带5的可靠性以及其与转子总成4的协调运动，且消除对跟踪调节的需要。

传送带表面.     不管天气条件如何，要在每一个工作日进行茶收割。在优选实施方案中，传送带5包含硅橡胶表面以匹配采摘橡胶20的摩擦夹紧表面。所述材料在潮湿条件下提供茶新芽81的上表面以及下表面上的粘附和夹紧，因此允许茶收割机1在潮湿的雨季期间操作。

采摘橡胶.   连续操作中的采摘橡胶20由于与茶新芽80以及传送带5的摩擦接触而磨损。采摘橡胶20通过挤压铝连接构件21连结到旋转框架17。采摘橡胶20以旋转转子总成4的速度提供完成(carry-through)动能以在茶收割机1宽度上间歇地采摘所有茶新芽81。

叶防护件.   为了避免茶叶或枝陷入前部皮带支撑滚筒6、后部皮带支撑滚筒7内或输送机总成2内，在优选实施方案中，提供重叠的叶防护件。叶防护件覆盖传送带总成2的两侧。叶防护件突出在传送带总成2的上表面及/或下表面上方且包围皮带边缘。因此，防止叶及/或外来植物材料陷入传送带总成中。

参考图18到图24来描述根据本发明的茶收割机的替代实施方案，其中茎干接合构件是轧碎机电缆而非轧碎机棒。

图18示出茶收割机100，其具有连结到鼻状总成105的底盘101并配备小直径鼻状滚筒107以及支撑滚筒108以支撑皮带103且在鼻状滚筒107与支撑滚筒108之间的皮带103的半圆上提供张力。

转子总成110由中心管111、安装圈112、圆盘113、保持条114以及采摘接合橡胶115组成。重要的是，轧碎机电缆118位于鼻状总成121前面以在选定茶植物的茎干上引起高应力，导致茎干断开(被采摘)且被收割，如图20中所示。

图19示出采摘橡胶115压紧鼻状滚筒107的支撑点与中间滚筒130之间的皮带113的布置，所述中间滚筒提供恰在采摘橡胶离开与皮带103接触之前的点131与132之间的皮带表面上的接触的歪斜以及连续性。

图19还示出所配备的穿过有槽支撑板135的固定螺丝134，所述有槽支撑板提供向前及向后方向136以及137的轴调节，其使131处的采摘橡胶115与皮带103的接触啮合向前或向后移动。这一调节提供待选择性地收割的材料的长度。

图20示出适当选择性收割的要求。预定第一水平201以上的区带216是准备好收割的各自具有新芽211及两片叶子213的成熟茶植物210被选择性收割机的采摘滚筒接合所在的区域。标记为217的茶植物是未被采摘滚筒接合的幼小生长中新芽，这是因为需要留下所述幼小生长中新芽以供继续生长以及稍后收割。

本发明提供在预定第二水平201由轧碎机电缆118在断点218断开选定植物210的新芽，而不断开219处的未成熟新芽217。

图20示出被拉到使多汁茎干折断并被采摘的轧碎机电缆118的接触点上方的陷入茶新芽。轧碎机电缆118上所需的高张力是由图19以及图21中示出的滚筒119以及调节器120提供。

图21示出轧碎机电缆118、滚筒119以及调节器120的平面图。重要方面为轧碎机线118相对于鼻状滚筒的高度位置。这个方面是由图22、图23以及图24中示出的安装托架121提供，所述安装托架配备具有连续螺纹的立轴122，在滚筒或皮带轮119的每一侧上带有调节螺母123以及124。

Claims (20)

1. 一种用于选择性地收割植物材料、特别是具有茎干的植物的叶和芽的装置，所述装置包含：第一植物接合构件；第二植物接合构件，可相对于所述第一植物接合构件移动以使植物物质在第一水平陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间；以及茎干接合构件，经布置以在低于所述第一水平的第二预定水平接触所述植物的茎干，其中当伸出所述预定第二水平以上的所陷入的植物材料的茎干被所述茎干接合构件断开时，收割所述陷入的植物材料。

2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一植物接合构件具有前导边缘，且所述第二植物接合构件相对于所述前导边缘安置，以使得植物物质在所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的陷入发生在离开所述前导边缘一定距离处，由此仅具有足够高度的选定植物物质可被收割。

3. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述茎干接合构件具有安置在所述植物接合构件的所述前导边缘前方的前端，适合于断开或切下所陷入的植物材料的茎干。

4. 根据权利要求4所述的装置，其中仅被所述茎干接合构件的所述前端接合的具有足够高度而陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的植物材料被所述茎干接合构件的所述前端断开，且所述植物物质的高度不足以陷入所述第一植物接合构件与所述第二植物接合构件之间的植物材料被所述茎干接合构件的所述前端推开且弯曲在所述装置下。

5. 根据权利要求4或权利要求5所述的装置，其中所述茎干接合构件包含轧碎机棒，所述轧碎机棒在其前端处具有实质上锋利的边缘。

6. 根据权利要求3或权利要求4所述的装置，其中所述茎干接合构件包含电缆、线或绳。

7. 根据权利要求6所述的装置，其中所述电缆、线或绳保持拉伸。

8. 如权利要求7所述的装置，其中所述电缆、线或绳由滚筒和调节器总成保持拉伸。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一植物接合构件是带式输送机，且所述第二植物接合构件包含至少一个转子部件，所述带式输送机的旋转方向与所述至少一个转子部件的旋转方向相反，藉此植物物质被拉到所述传送带与所述转子部件之间且陷入所述传送带与所述转子部件之间。

10. 根据权利要求9所述的装置，其中所述第二植物接合构件包含转子总成的多个转子部件。

11. 根据权利要求10所述的装置，其中所述带式输送机的旋转速度与所述转子总成的旋转速度实质上相等。

12. 根据权利要求11所述的装置，其中所述带式输送机以及所述转子总成是通过例如皮带轮传动或齿轮箱传动的同步传动来驱动。

13. 根据权利要求9到12中任一项所述的装置，其中所述带式输送机包含前滚筒、后滚筒以及围绕所述前滚筒以及所述后滚筒延伸的传送带。

14. 根据权利要求13所述的装置，其中至少一个跟踪条被设置在所述传送带上以用于与所述带式输送机的所述前滚筒以及所述后滚筒上的导引构件啮合。

15. 根据权利要求13或权利要求14所述的装置，其中所述传送带具有弹性表面，且所述或每一转子部件具有弹性材料之植物接合部分。

16. 根据权利要求15所述的装置，其中所述传送带的所述弹性表面由硅橡胶制成。

17. 根据权利要求15或权利要求16所述的装置，其中所述或每一转子部件的所述植物接合部分是安装在转子臂上的采摘橡胶。

18. 根据权利要求9到17中任一项所述的装置，更包含安装在所述带式输送机的侧面处的叶防护件，经布置以与所述传送带的上表面及/或下表面重叠。

19. 根据权利要求2所述或从属于权利要求2的权利要求3到18中任一项所述的装置，包含从所述第一植物接合构件的所述前导边缘延伸到所述茎干接合构件的后端的罩盖。

20. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中收割下的植物物质被输送到收集室。