CN105340481B - 一种多自由度切割机构 - Google Patents

Abstract

一种多自由度切割机构，包括车架、刀架、电机、连接块、传动机构、第一转轴、刀盘、把手、滑块、滑槽以及第二转轴，刀架底部通过紧固件连接在连接块上，连接块通过第一转动副连接在滑块上，滑块安装在滑槽中，滑槽固定在第二转轴上，第二转轴两端通过轴承和轴承座安装在车架顶部；第一转轴通过轴承安装在刀架前端，第一转轴一端固定有刀盘，第一转轴另一端通过传动机构与电机的输出轴连接，把手固定在刀架后端。本发明能实现刀具多角度电动切割香蕉果轴，能进一步提高工作效率，以及保证机器多角度的灵活操作，实现设计结构简单合理，经济耐用，易于维护，便于操作的装置。

Description

一种多自由度切割机构

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其是一种多自由度切割机构。

背景技术

我国有着香蕉种植的悠久传统和广袤的养殖地域，是世界上栽培香蕉的古老国家之一，目前国外主栽的香蕉品种大多由中国传去。我国千百年来都沿袭着纯手工切割的劳作方式，切割效率低。目前我国香蕉切割方式粗放，大部分地区的香蕉切割以人工切割为主，而目前人工切割所采用的方法既费时、费工、费力，又很难避免香蕉不受机械损伤，只能适应小批量和低档次香蕉的切割。虽然国外运用索道运输法，能解决了香蕉运输问题，可仍然没有相应成熟的电动切割香蕉装置，香蕉切割仍停留在纯人工手动采摘，效率低。这大大限制了香蕉产业的发展，单纯靠手工采摘，已无法满足香蕉的增长需求。

为了提高效率，同时降低劳动轻度，设计一种能实现多自由度电动切割香蕉来很好代替纯手工的机器。装置实现实用新型，操作简单，制造方便，经济效益和社会效益显著，也使香蕉切割省力、快速、方便，老少均可操作，熟练程度快；切割每挂果穗只需10～15秒钟，且不伤害香蕉树本身，切割香蕉的速度比用纯手工切割快2倍。这样既能降低蕉农的劳动强度；又能提高香蕉切割速度和切割率。装置结构简单，重量轻，操作方便，对提高香蕉种植规模、提高经济效益和产业化水平有着重大的意义，适合香蕉种植业的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多自由度切割机构，能实现刀具多角度电动切割香蕉果轴，能进一步提高工作效率，以及保证机器多角度的灵活操作，实现设计结构简单合理，经济耐用，易于维护，便于操作的装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多自由度切割机构，包括车架、刀架、电机、连接块、传动机构、第一转轴、刀盘、把手、滑块、滑槽以及第二转轴，

刀架底部通过紧固件连接在连接块上，连接块通过第一转动副连接在滑块上，滑块安装在滑槽中，滑槽固定在第二转轴上，第二转轴两端通过轴承和轴承座安装在车架顶部；

第一转轴通过轴承安装在刀架前端，第一转轴一端固定有刀盘，第一转轴另一端通过传动机构与电机的输出轴连接，把手固定在刀架后端。

进一步的，还包括导向复位机构，所述导向复位机构包括U形件、导向杆、第一弹簧和第二弹簧，U形件通过第二转动副安装在滑槽的后端，导向杆安装在车架顶端的通孔中，并且导向杆上端固定连接在U形件的底部，导向杆下端为限位块，第一弹簧安装在通孔和U形件之间，第二弹簧安装在限位块和通孔之间。

进一步的，所述传动机构包括第一皮带轮、皮带、第二皮带轮以及减速器，电机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴安装有第一皮带轮，第二皮带轮安装在第一转轴一端，皮带张紧在第一皮带轮和第二皮带轮上。

进一步的，第二转轴与车架的前进方向垂直，滑块在滑槽中的滑动方向与车架的前进方向平行，第一转动副的旋转平面平行与地面，刀盘所在平面平行与地面。

进一步的，在连接块和滑块上分别固定限位件，第一转动副的旋转角度限制为30～45°。

与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：

<1>本发明刀具的上下摆动具有自动复位功能。即松开手后，刀具在弹簧作用下会自动回到水平位置。

<2>本发明刀具的左右摆动具有限位装置，左右各能摆动15°。这能有效地控制刀具的切割范围，避免刀具磕碰到机身。

<3>本发明刀具只依靠一条直线滑槽，四个滚动轴即可承实现前后滚动移动，而不采用两条直线滑轨实现拖动移动。这有效地减小了刀具前后移动时的摩擦阻力。

<4>本发明刀具分别绕轴实现上下摆动，依靠方向调节柱实现左右摆动，两个方向运动独立，而不采用球铰链或复合铰链。这能保证刀具摆动运动的独立性和稳定性。

<5>本发明可以让人站在地面上操作，无需另外脚架，避免人员摔落受伤。

<6>本发明用蓄电池为刀盘运动提供动力，而不采用汽油机、柴油机。这能有效地保护环境，积极响应国家节能减排的号召。

附图说明

图1为本发明所述的多自由度切割机构的结构示意图。

图2为本发明所述的多自由度切割机构的导向复位机构的结构示意图。

图3为本发明所述的多自由度切割机构的传动机构的结构示意图。

图4为本发明所述的多自由度切割机构的整体结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种多自由度切割机构，包括车架1、刀架2、电机3、连接块4、传动机构、第一转轴5、刀盘6、把手7、滑块8、滑槽9以及第二转轴10，

刀架2底部通过紧固件11连接在连接块4上，连接块4通过第一转动副12连接在滑块8上，滑块5安装在滑槽9中，滑槽9固定在第二转轴10上，第二转轴10两端通过轴承和轴承座安装在车架1顶部；

第一转轴5通过轴承安装在刀架2前端，第一转轴5一端固定有刀盘6，第一转轴5另一端通过传动机构与电机3的输出轴连接，把手7固定在刀架1后端。

进一步的，还包括导向复位机构，所述导向复位机构包括U形件17、导向杆14、第一弹簧15和第二弹簧16，U形件17通过第二转动副13安装在滑槽9的后端，导向杆14安装在车架1顶端的通孔中，并且导向杆14上端固定连接在U形件17的底部，导向杆14下端为限位块18，第一弹簧15安装在通孔和U形件17之间，第二弹簧16安装在限位块18和通孔之间。

进一步的，所述传动机构包括第一皮带轮19、皮带20、第二皮带轮21以及减速器23，电机3的输出轴与减速器23的输入轴连接，减速器23的输出轴安装有第一皮带轮19，第二皮带轮21安装在第一转轴5一端，皮带20张紧在第一皮带轮19和第二皮带轮20上。

进一步的，第二转轴10与车架1的前进方向垂直，滑块8在滑槽9中的滑动方向与车架1的前进方向平行，第一转动副12的旋转平面平行与地面，刀盘6所在平面平行与地面。

在连接块4和滑块8上分别固定限位件24，使得第一转动副12的旋转角度限制为30～45°。

工作原理

使用时，将通过车架1推至目标香蕉树附近，工人根据香蕉果轴的位置，通过把手7控制刀盘6的方向。按压或抬升把手7，刀盘6绕着第二转轴10旋转抬起或压下，第一弹簧15和第二弹簧16起到自动将刀盘6恢复到平衡位置的作用，导向杆14起到支撑弹簧的作用。向前或向后拉动把手7时，通过滑块8在滑槽9中的移动将刀盘6伸出和收回。左右旋转把手7，则刀架2绕第一转动副12做圆周运动，刀盘6获得水平面上的自由度。紧固件11的设置方便将刀架从车架上取下对刀盘进行更换或者维修。

Claims (4)

1.一种多自由度切割机构，其特征在于，包括车架、刀架、电机、连接块、传动机构、第一转轴、刀盘、把手、滑块、滑槽以及第二转轴，

刀架底部通过紧固件连接在连接块上，连接块通过第一转动副连接在滑块上，滑块安装在滑槽中，滑槽固定在第二转轴上，第二转轴两端通过轴承和轴承座安装在车架顶部；

第一转轴通过轴承安装在刀架前端，第一转轴一端固定有刀盘，第一转轴另一端通过传动机构与电机的输出轴连接，把手固定在刀架后端；

还包括导向复位机构，所述导向复位机构包括U形件、导向杆、第一弹簧和第二弹簧，U形件通过第二转动副安装在滑槽的后端，导向杆安装在车架顶端的通孔中，并且导向杆上端固定连接在U形件的底部，导向杆下端为限位块，第一弹簧安装在通孔和U形件之间，第二弹簧安装在限位块和通孔之间。

2.如权利要求1所述的多自由度切割机构，其特征在于，所述传动机构包括第一皮带轮、皮带、第二皮带轮以及减速器，电机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴安装有第一皮带轮，第二皮带轮安装在第一转轴一端，皮带张紧在第一皮带轮和第二皮带轮上。

3.如权利要求1所述的多自由度切割机构，其特征在于，第二转轴与车架的前进方向垂直，滑块在滑槽中的滑动方向与车架的前进方向平行，第一转动副的旋转平面平行于 地面，刀盘所在平面平行于 地面。

4.如权利要求1所述的多自由度切割机构，其特征在于，在连接块和滑块上分别固定限位件，使得第一转动副的旋转角度限制为30～45°。