CN105494030B - 一种树桩拔取与加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种树桩拔取与加工装置，包括工作台、其上设置有用于拔取树桩的拔升机构、可周向转动地设置在拔升机构的外壁上并用于环切树根的树根切削刀具、设置于其底面并用于截断树桩的平切机构、设置与其上并用于使树桩周向旋转的转筒以及可径向伸缩地设置在转筒的侧壁上并用于切削树皮的树皮切削刀具。本发明所公开的树桩拔取与加工装置，首先通过树根切削刀具对土壤进行松动，再环切大部分树根，之后通过拔升机构卡紧树桩将其拔出，接下来通过平切机构横向切断树桩，将树桩根部及剩余部分树根彻底切除，最后送入到转筒中通过树皮切削刀具进行剥皮形成原木。本发明将树桩的拔取与加工有效地集成，大幅提高了工作效率，扩大了树桩的加工范围。

Description

一种树桩拔取与加工装置

技术领域

本发明涉及农林机械设备技术领域，特别涉及一种树桩拔取与加工装置。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

在农林生产制造业中，常常需要对砍伐后剩下的树桩进行处理，以最大化利用树木资源，同时疏松土壤，便于改做耕地。相对而言，砍伐树木比拔取树桩要容易得多。为此，往往需要专业的拔树桩设备来完成。

目前，现有技术中对树桩的拔取与加工一般通过两种设备分开进行。首先将悬挂机构安装在吊机的顶部，通过吊绳系住待拔出的树干，通过吊绳可以使树干向上拔出。此种方式需要机械力克服大面积的树根在土壤中的拉力，不仅消耗大、效率低，而且吊绳还可能脱落。树桩拔出来之后再利用剥皮设备去树皮，主要通过木材段周而复始地在料斗里做循环运动，并且绕自身轴旋转，与刀轴上的剥刀组产生摩擦挤压将树皮剥落。但是此种方式只能对小范围直径内的树桩进行剥皮，但树桩的直径过大或过小时，现有技术中的剥皮设备都无法顺利完成作业。

因此，如何将树桩的拔取与加工有效地结合，提高树桩拔取加工效率，并扩大树桩直径加工范围，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种树桩拔取与加工装置，能够将树桩的拔取与加工操作有效地结合，提高工作效率，同时扩大树桩直径加工范围。

为解决上述技术问题，本发明提供一种树桩拔取与加工装置，包括工作台、设置于所述工作台上并用于拔取树桩的拔升机构、可周向转动地设置在所述拔升机构的外壁上并用于环切树根的树根切削刀具、设置于所述工作台的底面并用于截断树桩的平切机构、设置于所述工作台上并用于使树桩周向旋转的转筒以及可径向伸缩地设置在所述转筒的侧壁上并用于切削树皮的树皮切削刀具；

所述工作台上还设置有用于将树桩纵向匀速送进所述转筒内的进给机构，且所述进给机构对所述树桩的推进力方向沿所述转筒的中轴线；

所述进给机构包括电机、反向器、双万向铰、两根并列分布的滚筒和弹簧，所述电机的输出轴与所述反向器的输入轴相连，且所述反向器上设置有两个并列分布且旋向相反的输出轴，所述双万向铰的一端分别与所述反向器的两根输出轴相连，两根所述滚筒一端与所述双万向铰上各自对应的另一端相连，两根所述滚筒的另一端分别与所述工作台的侧壁转动连接；所述弹簧的两端连接在两根所述滚筒的另一端的端部之间。

优选地，所述拔升机构包括垂直设置于所述工作台底部的导轨、与所述导轨配合滑动的支撑架、设置在所述支撑架底部并用于夹紧树桩的卡盘以及垂直设置在所述支撑架表面上的多个液压缸，且各所述液压缸的侧壁均固定在所述工作台上。

优选地，还包括设置于所述支撑架表面上、并用于驱动所述卡盘周向旋转的马达，且所述马达的输出轴垂直贯穿所述支撑架并与所述卡盘的顶部相连。

优选地，所述卡盘的侧壁上套有树根切削刀具刀盘，且各所述树根切削刀具周向均匀设置在所述树根切削刀具刀盘上。

优选地，所述平切机构包括涡轮蜗杆减速器、与所述涡轮蜗杆减速器输出轴相连的丝杠、设置于所述丝杠侧壁上的夹持器以及设置于所述夹持器与所述丝杠末端之间的锥齿轮组，且所述锥齿轮组的输出轴上设置有用于切割树桩的平切刀盘。

优选地，所述转筒的侧壁上还设置有齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构中的齿条垂直贯穿所述转筒的侧壁，且所述树皮切削刀具的钝端与所述齿条相连。

优选地，所述树皮切削刀具的刃端包括多个并列设置且长度不同、但末端端点连线呈圆弧的刀刃。

优选地，还包括设置于所述工作台内部并用于暂存树桩的置物舱，且所述工作台的侧壁上还设置有可自由开合并用于封闭所述置物舱的侧窗。

本发明所提供的树桩拔取与加工装置，主要包括工作台、设置在工作台上并用于拔取树桩的拔升机构、可周向转动地设置在拔升机构的外壁上并用于环切树根的树根切削刀具、设置在工作台的底面并用于截断树桩的平切机构、设置在工作台上并用于使树桩周向旋转的转筒，以及可径向伸缩地设置在转筒的侧壁上并用于切削树皮的树皮切削刀具。本发明所提供的树桩拔取与加工装置，主体为工作台，在工作台上设置有分别对应树桩拔取加工操作中的各个机构或元件：拔升机构、树根切削刀具、平切机构、转筒和树皮切削刀具。首先，将工作台移动到树桩位置处，将树根切削刀具放下至地面，然后周向缓慢转动树根切削刀具，使得多片刀具在土壤里周向运动，从而松动了树桩处的土壤，并且在周向运动的过程中也切除了部分埋在土壤里的树根，接下来可快速周向转动树根切削刀具，在此过程中树桩上扩散分布的大部分树根均被切除，只余下与树桩根部相连的小部分树根；之后再通过拔升机构的作用，夹紧树桩后将其垂直向上拔出；当树桩被拔出到一定高度后，就可以通过平切机构的作用将树桩根部连同余下的小部分树根横向切除，此时树桩就形成了带树皮的原木形式；最后再将树桩从拔升机构上卸下送往转筒内，在转筒内部的旋转机构的带动下树桩做周向旋转运动，与此同时，设置在转筒外壁上的树皮切削刀具与树桩的表面抵接并开始切削树皮，重要的是，由于树皮切削刀具可在转筒的侧壁上径向伸缩，因此在开始切削树皮之前，可灵活调节树皮切削刀具在转筒上的深度(即径向距离)，使得树皮切削刀具可以适应不同直径的树桩。至此，树桩就完成了从土壤中的木桩到可进行木材制作的原木的过程。因此，本发明所提供的树桩拔取与加工装置，在工作台上有效地将树桩的拔取、切除树根、剥皮等操作集成为一体，只需使用同一种机械设备即可完成树桩的拔取与加工，大幅提高了工作效率，同时在切削树皮时，可以适应各种不同直径的树桩，扩大了树桩直径加工范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1的俯视图；

图3为图1中所示的拔升机构与树根切削刀具的连接结构示意图；

图4为图1中所示的平切机构的具体结构示意图；

图5为图1中所示的树皮切削刀具与齿轮齿条机构的连接结构示意图；

图6为图1中所示的进给机构的具体结构示意图。

其中，图1—图6中：

工作台—1，拔升机构—2，导轨—201，支撑架—202，卡盘—203，液压缸—204，马达—205，树根切削刀具—3，树根切削刀盘—301，平切机构—4，蜗轮蜗杆减速器—401，丝杠—402，夹持器—403，锥齿轮组—404，平切刀盘—405，转筒—5，树皮切削刀具—6，刀刃—601，齿轮齿条机构—7，进给机构—8，反向器—801，双万向铰—802，滚筒—803，弹簧—804，侧窗—9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1及图2，图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的俯视图。

在本发明所提供的第一种具体实施方式中，树桩拔取与加工装置主要包括工作台1、拔升机构2、树根切削刀具3、平切机构4、转筒5和树皮切削刀具6等。

其中，工作台1为树桩拔取与加工装置的主体部分，主要用于承载和安装其余零部件。拔升机构2设置在工作台1上，主要用于拔取树桩。树根切削刀具3设置在拔升机构2的外侧壁上，并且可自由周向转动，一般均匀设置有多片，比如3片或4片等，主要用于周向旋转切除树根，即环切树根。平切机构4设置在工作台1的底面上，顾名思义，其主要作用为横向切割树桩，将其截断，一般在拔升机构2将树桩拔出一定高度后，平切机构4才开始运作，将树根彻底切除。转筒5和树皮切削刀具6配合使用，均设置在工作台1上，其中转筒5主要用于使放入其内的树桩周向转动；而在其转动的过程中，设置在转筒5侧壁上的树皮切削刀具6却固定不动，因此树皮切削刀具6与树桩之间存在相对转动，同时由于树皮切削刀具6一般与树桩的表面抵接，因此在树桩转动的过程中，树皮切削刀具6即开始剥皮作业。重要的是，该树皮切削刀具6是可自由径向伸缩地设置在转筒5的侧壁上的，即树皮切削刀具6在转筒5的径向上是运动的，如此，当发现树桩的直径小于或大于转筒5的固定直径时，即可调节树皮切削刀具6在转筒5侧壁上的位置，使其总是与树桩的外壁相抵接。

本发明对树桩拔取与加工的完整流程为：首先，将工作台1移动到树桩位置处，将树根切削刀具3放下至地面，然后周向缓慢转动树根切削刀具3，使得多片刀具在土壤里周向运动，从而松动了树桩处的土壤，并且在周向运动的过程中也切除了部分埋在土壤里的树根，接下来可快速周向转动树根切削刀具3，在此过程中树桩上扩散分布的大部分树根均被切除，只余下与树桩根部相连的小部分树根；之后再通过拔升机构2的作用，夹紧树桩后将其垂直向上拔出；当树桩被拔出到一定高度后，就可以通过平切机构4的作用将树桩根部连同余下的小部分树根横向切除，此时树桩就形成了带树皮的原木形式；最后再将树桩从拔升机构2上卸下送往转筒5内，在转筒5内部的旋转机构的带动下树桩做周向旋转运动，与此同时，设置在转筒5外壁上的树皮切削刀具6与树桩的表面抵接并开始切削树皮，旋转多周并在转筒5内轴向移动一定距离之后树桩上的全部树皮即被剥除完成。至此，树桩就完成了从土壤中的木桩到可进行木材制作的原木的过程。

综上，本发明所提供的树桩拔取与加工装置，在工作台1上有效地将树桩的拔取、切除树根、剥皮等操作集成为一体，只需使用同一种机械设备即可完成树桩的拔取与加工，大幅提高了工作效率，同时在切削树皮时，可以适应各种不同直径的树桩，扩大了树桩直径加工范围。

如图3所示，图3为图1中所示的拔升机构与树根切削刀具的连接结构示意图。

在关于拔升机构2的一种优选实施方式中，拔升机构2主要包括导轨201、支撑架202、卡盘203和液压缸204。其中，导轨201垂直设置在工作台1的底部，而工作台1在一般情况下平行于底面，因此导轨201的长度方向一般为竖直方向。支撑架202架设在导轨201上，并与其配合滑动，即支撑架202可以自由上下移动，主要用于承载和安装其余零部件。卡盘203设置在支撑架202的底部，具体可为三爪卡盘或四爪卡盘等，主要用于从周向夹紧树桩。液压缸204设置在支撑架202的表面上，并且一般设置有多个，主要用于伸缩液压杆，从而带动支撑架202在导轨201上滑动。当然，为了使液压缸204与支撑架202之间存在相对运动，液压缸204一端固定在支撑架202，同时其侧壁固定在工作台1上。

为了使卡盘203夹紧树桩后，提高拔出树桩的效率，本实施例还在支撑架202的表面上设置了马达205，由于支撑架202的表面上还设置有液压缸204，为了合理分布，可将马达205设置在支撑架202的中间位置，而将多个液压缸204均匀地分布在支撑架202的边缘位置。并且马达205的输出轴垂直贯穿了支撑架202，并与设置在支撑架202底面的卡盘203相连，如此马达205就能够带动卡盘203进行旋转，从而在卡盘203夹紧树桩开始向上施力拔取树桩时，即可启动马达205同时将卡盘203进行旋转，在拔取树桩的同时还伴随着周向转动，更加容易将树桩生长在土壤里的树根扯断。当然，为了提高拔取效率，马达205在转动时是双向转动的，比如每转动120°就换向转动，再转动120°之间再换向转动。

进一步的，由于树根切削刀具3可周向转动地设置在拔升机构2的外壁上，为了优化结构，本实施例在卡盘203的侧壁上套有树根切削刀盘301，从而可将各个树根切削刀具3周向均匀地设置在树根切削刀盘301上。如此设置，当工作台1移动到位时，可首先启动液压缸204将支撑架202降下到地面，然后启动马达205，马达205转动的同时带动卡盘203转动，进而带动树根切削刀盘301及其上的树根切削刀具3转动，实现对土壤的松动，并切除部分树根。之后通过卡盘203夹紧树桩的侧壁，液压缸204再上行，同时马达205不停转动，旋转拔升树桩，将树桩彻底拔出。

如图4所示，图4为图1中所示的平切机构的具体结构示意图。

在关于平切机构4的一种优选实施方式中，平切机构4主要包括蜗轮蜗杆减速器401、丝杠402、夹持器403、锥齿轮组404和平切刀盘405。其中，蜗轮蜗杆减速器401设置在工作台1地面的一端位置，由其中的蜗杆驱动涡轮转动，一方面达到减速增扭效果，另一方面实现方向转换，将输出轴与树桩的轴向垂直。丝杠402与涡轮的输出轴相连，在涡轮的带动下旋转，同时实现进给，同样的，丝杠402也垂直于树桩的轴向。夹持器403设置在丝杠402的侧壁上，同时在丝杠402的末端上设置有锥齿轮组404，由于锥齿轮组404包括两个互相啮合的锥齿轮，因此该锥齿轮组404实际设置在夹持器403与丝杠402的末端之间。具体可通过丝杠402的末端固定其中一个锥齿轮，再通过夹持器403固定另一个锥齿轮。锥齿轮组404主要作用为换向，将垂直于树桩周向的输出力转换为平行于树桩的轴向，进而可在其中一个锥齿轮(轴向平行于树桩轴向的锥齿轮)的转轴上架设平切刀盘405。该平切刀盘405呈薄片状，并且表面垂直于树桩或拔升机构2的轴向。如此设置，本实施例所提供的平切机构4，在拔升机构2将树桩拔取到一定高度后，即可通过涡轮蜗杆减速器401的动力提供，带动丝杠402转动的同时实现进给，进而带动锥齿轮组404转动的同时往前移动，最终设置在锥齿轮上的平切刀盘405就实现了快速旋转和前进、后退运动，从而实现对树桩的横向切割和收刀。

如图5所示，图5为图1中所示的树皮切削刀具与齿轮齿条机构的连接结构示意图。

在关于树皮切削刀具6的一种优选实施方式中，树皮切削刀具6具体包括多个整体呈阶梯型的刀刃601，即在树皮切削刀具6的刃端(锋利端)设置有多个均匀分布的刀刃601，并且众刀刃601的长度不相同，呈递增或递减形式，并且各个刀刃601的末端端点依次连接后形成一条圆弧线，具体的说，是与树桩的外表面相贴合的圆弧线。如此设置，当树桩在转筒5内转动，而树皮切削刀具6开始切削树皮时，多片刀刃601即同时与树桩的表面相贴合，并同时进行切削，不仅提高了剥皮效率，同时还保证了剥皮的完整度，避免遗漏。而为了扩大本装置对各种不同直径树桩的适应性，本实施例还在转筒5的侧壁上设置了齿轮齿条机构7，其中的齿轮为主动件。该齿轮齿条机构7一般垂直地设置在转动5的侧壁上，并且其中的齿条还垂直贯穿了转筒5的侧壁，并延伸出去与树皮切削刀具6的钝端(即不锋利端)相连。如此设置，当树皮切削刀具6准备进行剥皮时，可事先通过齿轮齿条机构7的直线运动作用，精确地调整树皮切削刀具6在转筒5径向上的距离，由于转筒5内放置树桩，即相当于调整了树皮切削刀具6与树桩轴心的距离，从而可将树皮切削刀具6上的各个刀刃601调整到与树桩的表皮恰好接触并紧压的程度，便于树皮切削。因此，不论树桩的直径较大还是较小，总能通过齿轮齿条机构7的作用，相应地调整树皮切削刀具6在转筒5径向上的距离，使其适应不同直径的树桩，扩大了本装置对树桩的直径工作范围。

如图6所示，图6为图1中所示的进给机构的具体结构示意图。

为了使树皮切削刀具6能够均匀、快速地切削完树桩上的所有树皮，本实施例在工作台1上增设了进给机构8。该进给机构8对树桩的推进力方向沿着转筒5的中轴线方向，并且能够将树桩匀速地从头至尾送进转筒5中，供树皮切削刀具6切削。当然，树桩在开始进入到转筒5内时，需要保证纵向进入，具体可通过人手摆正或机械臂等方式。

在关于进给机构8的一种优选实施方式中，进给机构8主要包括电机、反向器801、双万向铰802、滚筒803和弹簧804。其中，电机主要用于提供动力和转速，其输出轴与反向器801的输入轴相连。反向器801是一种能够将输入转速转化为两种不同旋转动力进行输出的设备，在其上设置有两根并列分布(相对于工作台1来说，即上下两层分布)的输出轴，当然，该两根输出轴的转速相等，但是旋向相反。双万向铰802就分别与反向器801的两个输出轴相连，即其中一个双万向铰802的一端与靠上的反向器801的输出轴相连，而另一个双万向铰802则与靠下的反向其801的输出轴相连。如此，两个并列分布的双万向铰802就分别在两根并列分布的输出轴的带动下等速反向转动。而两根滚筒803也同双万向铰802呈并列分布，其中一根滚筒803的一端与双万向铰802的另一端相连，而另一根滚筒803的一端则与双万向铰802的另一端相连，而两根滚筒803的另一端则分别设置在工作台1的侧壁上，并且滚筒803与工作台1侧壁之间是可自由转动地连接，如此方能保证滚筒803的自由转动。弹簧804设置在两根滚筒803的另一端设置，将两根滚筒803弹性连接，如此两根滚筒803之间的垂直距离即能够在一定范围(弹簧804的弹性形变范围)内变动，可适应不同直径的树桩。如此，本实施例所提供的进给机构8的工作流程为：首先，启动电机，动力输出到反向器801上，然后通过两根输出轴等速反向地将动力传递到两个双万向铰802上，进而带动两根并列分布的滚筒803等速反向转动。在树桩被送入到两根滚筒803之间时，由于旋转相反，树桩顶部受到的摩擦力平行于轴向向前，而树桩底部受到的摩擦力也平行于轴向向前，因此树桩即顺利地前行，进入到滚筒5内部，实现进给，保证所有树皮都被顺利切削掉。

此外，为了在树桩被切削完成形成原木之后能够方便地拿取，本实施例还在工作台1的内部设置了用于暂存树桩的置物舱，树皮被切削完成的树桩即被暂存到置物舱内。同时，本实施例还在工作台1的侧壁上设置了侧窗9，该侧窗9能够在工作台1的侧壁上自由开合，当侧窗9关闭时，即将置物舱封闭；而当侧窗9开启时，即将置物舱打开，此时工作人员即可将方便地将原木从置物舱中取出，从而进入后续加工。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种树桩拔取与加工装置，其特征在于，包括工作台(1)、设置于所述工作台(1)上并用于拔取树桩的拔升机构(2)、可周向转动地设置在所述拔升机构(2)的外壁上并用于环切树根的树根切削刀具(3)、设置于所述工作台(1)的底面并用于截断树桩的平切机构(4)、设置于所述工作台(1)上并用于使树桩周向旋转的转筒(5)以及可径向伸缩地设置在所述转筒(5)的侧壁上并用于切削树皮的树皮切削刀具(6)；

所述工作台(1)上还设置有用于将树桩纵向匀速送进所述转筒(5)内的进给机构(8)，且所述进给机构(8)对所述树桩的推进力方向沿所述转筒(5)的中轴线；

所述进给机构(8)包括电机、反向器(801)、双万向铰(802)、两根并列分布的滚筒(803)和弹簧(804)，所述电机的输出轴与所述反向器(801)的输入轴相连，且所述反向器(801)上设置有两个并列分布且旋向相反的输出轴，所述双万向铰(802)的一端分别与所述反向器(801)的两根输出轴相连，两根所述滚筒(803)一端与所述双万向铰(802)上各自对应的另一端相连，两根所述滚筒(803)的另一端分别与所述工作台(1)的侧壁转动连接；所述弹簧(804)的两端连接在两根所述滚筒(803)的另一端的端部之间。

2.根据权利要求1所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，所述拔升机构(2)包括垂直设置于所述工作台(1)底部的导轨(201)、与所述导轨(201)配合滑动的支撑架(202)、设置在所述支撑架(202)底部并用于夹紧树桩的卡盘(203)以及垂直设置在所述支撑架(202)表面上的多个液压缸(204)，且各所述液压缸(204)的侧壁均固定在所述工作台(1)上。

3.根据权利要求2所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，还包括设置于所述支撑架(202)表面上、并用于驱动所述卡盘(203)周向旋转的马达(205)，且所述马达(205)的输出轴垂直贯穿所述支撑架(202)并与所述卡盘(203)的顶部相连。

4.根据权利要求3所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，所述卡盘(203)的侧壁上套有树根切削刀盘(301)，且各所述树根切削刀具(3)周向均匀设置在所述树根切削刀盘(301)上。

5.根据权利要求1所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，所述平切机构(4)包括涡轮蜗杆减速器(401)、与所述涡轮蜗杆减速器(401)输出轴相连的丝杠(402)、设置于所述丝杠(402)侧壁上的夹持器(403)以及设置于所述夹持器(403)与所述丝杠(402)末端之间的锥齿轮组(404)，且所述锥齿轮组(404)的输出轴上设置有用于切割树桩的平切刀盘(405)。

6.根据权利要求1所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，所述转筒(5)的侧壁上还设置有齿轮齿条机构(7)，所述齿轮齿条机构(7)中的齿条垂直贯穿所述转筒(5)的侧壁，且所述树皮切削刀具(6)的钝端与所述齿条相连。

7.根据权利要求6所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，所述树皮切削刀具(6)的刃端包括多个并列设置且长度不同、但末端端点连线呈圆弧的刀刃(601)。

8.根据权利要求1所述的树桩拔取与加工装置，其特征在于，还包括设置于所述工作台(1)内部并用于暂存树桩的置物舱，且所述工作台(1)的侧壁上还设置有可自由开合并用于封闭所述置物舱的侧窗(9)。