CN106718152B - 一种仿生自夹持果木剪 - Google Patents

Abstract

一种仿生自夹持果木剪，固定刀片、中间板、夹枝板依次固定，活动刀片连接在固定刀片外侧，活动夹子连接在夹枝板外侧，手柄Ⅰ和手柄Ⅱ固定在夹枝板和刀片层板之间，梭形弹簧固定在手柄Ⅰ和手柄Ⅱ之间，旋扭弹簧固定在手柄Ⅰ和中间板层之间；活动刀片通过连杆Ⅱ与手柄Ⅰ铰接；连杆Ⅰ和手柄Ⅱ连接，连杆Ⅲ和连杆Ⅰ通过圆形滑块螺钉连接，活动夹子Ⅰ与连杆Ⅲ铆接，活动夹子Ⅱ与活动夹子Ⅰ末端铆接，复位弹簧安装在活动夹子Ⅰ和活动夹子Ⅱ之间。本发明模仿人剪枝时手指的夹持动作，可以单手剪摘水果或枝条设计结构，可实现差动夹持修剪功能，在果木剪刀片剪断枝条的同时，夹持住果实，实现单手剪摘水果、修剪树枝。

Description

一种仿生自夹持果木剪

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，涉及一种具有仿生自夹持功能的果木剪。

背景技术

在果树的生长管理过程中，修剪和采摘作业是必不可少的环节。农艺上通过对果树修剪可使果树形成骨干枝和树冠并维持一定的结构和形状，达到保证果树优质、丰产、稳产的目的。普通果木剪在进行剪枝采果作业时，在一只手剪枝的同时、另一只手需要接住果实，避免果实落地，使果实质量得到保障。这样会降低劳动效率，增加果农的劳动量。市场上现有的带夹持机构的果木剪(或剪枝剪)虽然实现了夹持功能，但是由于夹持部分仅是简单的依附在刀片上、和刀片一起运动，会出现剪断枝条、却未夹住枝条的现象；或者枝条大于夹子间的缝隙被夹住却无法被剪断的现象。这种剪刀一般只适用于可以压扁或者比较细的枝条的修剪，运用范围受限。因此，在普通果木剪的基础上增加差动夹持装置。

人的手指在夹持和握住枝条时，依靠手指的弯曲增大手指与枝条的接触面积、增大摩擦力，从而保证对枝条的有效夹持。本发明仿照人手指在修剪枝条时的动作，可以有效的夹住不同直径的枝条，然后完成修剪工作，在解放另一只手降低劳动负担的同时，也可降低成本，对提高劳动效率具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以单手剪摘水果或枝条的、具有仿生自夹持功能的果木剪。本发明模仿人剪枝时手的夹持动作，设计差动夹持机构，在果木剪刀片剪断枝条的同时，夹持住果实(或枝条)，实现单手剪摘水果、修剪树枝，提高劳动效率。

本发明的目的是通过以下方案实现的，结合附图：

一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，包括刀片层、中间板层和夹枝层，刀片层和夹枝层分别连接在中间板层两侧；所述刀片层包括刀片层板24、固定刀片25、活动刀片26、连杆Ⅱ；所述中间板层包括中间板22；所述夹枝层包括夹枝板04、活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19、手柄Ⅰ05、梭形弹簧06、旋扭弹簧08、手柄Ⅱ07、连杆Ⅰ02、滑块螺钉13、连杆Ⅲ15、复位弹簧16；

所述固定刀片25、中间板22、夹枝板04依次固定，活动刀片26通过螺钉连接在固定刀片25外侧，活动夹子Ⅰ18通过螺钉连接在夹枝板04外侧，刀片层板24通过螺钉固定在中间层板22下端；手柄Ⅰ05和手柄Ⅱ07通过螺钉固定在夹枝板04和刀片层板24之间，梭形弹簧06通过弹簧底座固定在手柄Ⅰ05和手柄Ⅱ07之间，旋扭弹簧08固定在手柄Ⅰ05的端槽和中间板层之间；活动刀片26通过连杆Ⅱ10与手柄Ⅰ05铰接；连杆Ⅰ02和手柄Ⅱ07通过螺钉连接，连杆Ⅲ15和连杆Ⅰ02通过圆形滑块螺钉13连接，滑块螺钉13滑动设置在夹枝板04和盖子Ⅰ01之间的滑块槽内，活动夹子Ⅰ18与连杆Ⅲ15通过限位铆钉14铆接，活动夹子Ⅱ19与活动夹子Ⅰ18末端铆接，复位弹簧16安装在活动夹子Ⅰ18和活动夹子Ⅱ19之间。所述活动夹子Ⅰ18仿生夹持的工作原理为：枝条压入活动夹子Ⅱ19，然后活动夹子Ⅱ19复位，驱动手柄，活动夹子Ⅰ18夹住后回拉、固定。

进一步地，所述夹枝板04上开有一个形状为弧形段和直线段连接而成的组合槽，所述限位铆钉14可沿组合槽滑动，在夹枝板04上设有所述组合槽的平面建立上直角坐标系xoy，

组合槽中直线段方程为：x＝0(-35≤y＜-20)，单位mm；

弧形段曲线方程为：单位mm。

进一步地，所述活动夹子Ⅰ18上开有一个圆头长槽；在活动夹子Ⅰ18的末端开有一个长豁槽，用于安装活动夹子Ⅱ19。

进一步地，所述夹枝板04前端设有固定夹子30，所述固定架子30为双层结构，所述活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19可在固定夹子30的双层结构中间得空隙中运动。使枝条受力均匀，避免夹持不牢、发生错位。

进一步地，所述刀片层外侧固定有盖子Ⅱ29，夹枝层外侧固定有盖子Ⅰ01。

进一步地，所述活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19、固定夹子30的内侧枝条夹持面均有一层橡胶涂层。以增大对枝条的摩擦力、并避免夹伤果子上的枝条。

本发明的工作过程：

用右手握住两个手柄，将枝条压入活动夹子Ⅱ19，然后活动夹子Ⅱ19在弹簧16的作用下复位，施加压力，由于手柄Ⅰ05多了圆柱扭转弹簧的作用，使得手柄Ⅰ05要合并时要比手柄Ⅱ07合并需要更大的力，所以手柄Ⅱ07先运动，带动活动夹子Ⅰ18运动(活动夹子Ⅰ18上开的圆头长槽和夹枝板04上开的由弧形和直线组合的槽，用于限定活动夹子Ⅰ18的运动轨迹，使其模仿人手修剪枝条时的活动，活动夹子Ⅰ18夹住后回拉，完成夹持动作)，然后手柄Ⅰ05运动，带动刀片运动剪断枝条，然后缓慢松开手柄，手柄Ⅰ05先运动，带动刀片复位，然后手柄Ⅱ07运动，带动活动夹子Ⅰ18复位，与固定夹子30分开，松开所夹持的枝条或果子，完成整个工作过程。

本发明的有益效果在于：

1.本发明在作业时具有差动夹持修剪功能，可实现刀刃与夹持部分在不同压力下实现差动，在压力较小时夹持部分先动，夹住枝条后；随压力增大，剪刀随之运动从而剪短枝条；而后减小压力，刀片先复位，活动夹子Ⅰ18之后复位，从而实现差动，松开夹住的果实或枝条。

2.结构简单，可以实现单手剪摘水果、修剪树枝，提高劳动效率。

3.夹子仿照人在修剪枝条时手指的动作，并且活动夹子Ⅱ具有单向运动，反向锁死的功能，夹枝板04前端的固定夹子30为双层结构、中间留有空隙，活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19在固定夹子30的双层结构中间运动，使枝条受力均匀，避免夹持不牢、发生错位。

4.刀片具有仿生特性曲线，仿照竹鼠牙齿舌面曲线设计，具有良好的剪切性能。

附图说明

图1为具有差动机构的仿生夹持果木剪的爆炸图示意图

图2为具有差动机构的仿生夹持果木剪示意图

图3为夹枝板轴测图示意图

图4为装配好的产品的背视图示意图

图5为装配好的产品的主视图示意图

图6为装配好的产品的左视图示意图

图7为装配好的产品的右视图示意图

图8为去掉盖子Ⅱ的产品结构主视图示意图

图9为去掉盖子Ⅰ的产品结构背视图示意图

图10手柄Ⅰ和旋弹簧组合的位置轴侧示意图

图11为滑块螺钉拆开后示意图

图12为夹枝板右视图示意图

图13为夹枝板主视图示意图

图14为活动夹子Ⅰ轴测图示意图

图15为活动夹子Ⅰ右视图示意图

图16为活动夹子Ⅰ主视图示意图

图17为活动夹子Ⅰ和活动夹子Ⅱ的轴测示意图

图18为仿竹鼠牙齿舌面曲线方程图

图19为仿生活动刀片MN曲线位置示意图

图20为夹枝板限位槽曲线示意图

图21为竹鼠牙齿舌面舌面M’N’示意图

图22为去掉盖子Ⅰ、盖子Ⅱ产品结构轴侧图示意图

图中：

01-盖子Ⅰ；02-连杆Ⅰ；03-螺钉Ⅰ；04-夹枝板；05-手柄Ⅰ；06-梭形弹簧；07-手柄Ⅱ；08-旋扭弹簧；09-螺母Ⅰ；10-连杆Ⅱ；11-螺钉Ⅱ；12-套筒；13-滑块螺钉；14-限位铆钉；15-连杆Ⅲ；16-复位弹簧；17-铆钉Ⅱ；18-活动夹子Ⅰ；19-活动夹子Ⅱ；20-螺母Ⅱ；21-螺钉Ⅲ；22-中间板；23-螺钉Ⅳ；24-刀片层板；25-固定刀片；26-活动刀片；27-铆钉Ⅲ；28-子母钉；29-盖子Ⅱ；30-固定夹子

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1、图2所示，本发明一种仿生自夹持果木剪，主要结构可以分为三层，分别为刀片层、中间板层和夹枝层，刀片层和夹枝层分别连接在中间板层两侧，刀片层外侧固定有盖子Ⅱ29，夹枝层外侧固定有盖子Ⅰ01。刀片层包括刀片层板24、固定刀片25、活动刀片26、连杆Ⅱ等，刀片层板24为长方形，上有3个M3的螺孔2个6mm通孔；固定刀片25为长方形和半月形的组合形状，上有2个M3螺孔，刀片内外边缘均为光滑曲线，内外边缘连接处为圆弧状过渡曲线。中间板层包括中间板22等，中间板22材质为铝合金。夹枝层包括夹枝板04、活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19、手柄Ⅰ05、梭形弹簧06、旋扭弹簧08、手柄Ⅱ07、连杆Ⅰ02、滑块螺钉13、连杆Ⅲ15、复位弹簧16等。

固定刀片25、中间板22、夹枝板04三个部件通过2个6mm×16mm子母钉28穿过两个通孔紧固在一起，活动刀片26和活动夹子Ⅰ18通过子母钉28穿过固定刀片25、中间板22、夹枝板04中间的通孔连接在三层结构两侧。刀片层板24通过2个M3×7螺钉Ⅰ03与中间层板22紧固连接，夹枝板04通过2个M3×7mm螺钉Ⅰ03和2个6mm×13mm子母钉28与中间板22紧固连接。活动刀片26用铆钉Ⅲ27与连杆Ⅱ10铆接。盖子Ⅱ29通过3个M3×20mm的螺钉Ⅱ11与刀片层板24、固定刀片25、中间板22紧固连接：盖子Ⅱ29上端用2个M3×11mm螺钉Ⅱ11通过盖子Ⅱ29的螺纹孔并通过2个套筒12和固定刀片25上的螺纹孔与中间板22紧固连接，下端用1个M3×20mm螺钉Ⅱ11通过盖子Ⅱ29的螺纹孔并通过套筒12和刀片层板24上的螺纹孔用M3螺母Ⅰ09紧固。

连杆Ⅱ10和手柄Ⅰ05用M3×15mm螺钉Ⅲ21和M3螺母Ⅱ20通过手柄上的通孔和开槽连接，连杆Ⅰ02和手柄Ⅱ07用M3×15mm螺钉Ⅲ21和M3螺母Ⅱ20通过手柄上的通孔和开槽连接。梭形弹簧06通过手柄Ⅰ05和手柄Ⅱ07上的突起的弹簧底座固定在两个手柄之间。手柄Ⅰ05和手柄Ⅱ07通过子母钉28固定在夹枝板04和刀片层板24之间。旋扭弹簧08穿过子母钉28安放在手柄Ⅰ的槽内，一段卡在槽壁上，另一端卡在中间板层的开槽上。

活动夹子Ⅰ18与连杆Ⅲ15通过限位铆钉14铆接，活动夹子Ⅰ18末端开了个槽安装活动夹子Ⅱ19，且活动夹子Ⅰ18与活动夹子Ⅱ19用铆钉Ⅱ17铆接。在活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19上各有一个小孔用来安装复位弹簧16。连杆Ⅲ15和连杆Ⅰ02连接到圆形滑块螺钉13上，盖子Ⅰ01和夹枝板04分别设有单侧矩形凹槽且盖子Ⅰ01的矩形凹槽和夹枝板04的矩形凹槽相对，形成滑块槽，滑块螺钉13滑动设置在夹枝板04和盖子Ⅰ01之间的滑块槽内。盖子Ⅰ01通过上端2个M3×20mm螺钉Ⅱ11通过盖子上的螺纹孔、套筒12、夹枝板04的螺纹孔和中间板层37紧固，用下端1个M3×20mm螺钉11通过盖子上的螺纹孔和套筒12和夹枝板04的螺纹孔和M3螺母Ⅰ09固接。

如图9所示，手柄Ⅰ05上开有一个直角梯形的槽，用于放置旋扭弹簧08。旋扭弹簧08穿过子母钉28安放在手柄Ⅰ的槽内，一断卡在槽壁上，另一端卡在中间板层的开槽上。相比手柄Ⅱ07，手柄Ⅰ05多了圆柱扭转弹簧的作用，使得手柄Ⅰ05要合并时要比手柄Ⅱ07合并需要更大的力，相差的力的大小由圆柱扭转弹簧决定，由此实现刀片和夹枝板的差动夹持功能。

如图10所示，滑块螺钉13两头为直径7mm高3mm的圆柱形，通过螺纹紧固在一起，中间一段为直径3mm高5mm的圆柱，用于连接连杆Ⅱ10和连杆Ⅲ15，在夹枝板41和盖子Ⅱ49的长方形槽内运动。

如图3、12、13所示，夹枝板04上开有一个形状为弧形段和直线段连接而成的组合槽，使限位铆钉14可沿组合槽滑动，在夹枝板04主视图上,以活动刀片旋转的子母钉28的孔的圆心为原点,建立平面直角坐标系xoy，其中直线段方程为：x＝0(-35≤y＜-20)单位mm，其中弧形段曲线方程为：单位mm,用于限定活动夹子Ⅰ18的运动轨迹，使得限位铆钉14在组合槽内运动。夹枝板04上长方形的槽是用于限定滑块螺钉13的运动轨迹。夹枝板04前端的固定夹子30为双层结构、中间留有空隙，活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19在固定夹子30的双层结构中间运动，使枝条受力均匀，避免夹持不牢、发生错位。其中，活动夹子Ⅰ18、活动夹子Ⅱ19、固定夹子30的内侧枝条夹持面均有一层橡胶涂层，以增大对枝条的摩擦力及避免夹伤果子上的枝条。

如图14所示，活动夹子Ⅰ18上开有一个圆头长槽，使活动夹子Ⅰ18可以滑动和转动。如图15所示，在活动夹子Ⅰ18的末端开有一个长豁槽，用于安装活动夹子Ⅱ19。在活动夹子Ⅰ18和活动夹子Ⅱ19上都开有小孔，用于安装复位弹簧16，活动夹子Ⅱ19的设计刚好在原位时后端顶在活动夹子Ⅰ18上，达到自锁的目的。活动夹子Ⅰ18上开的圆头长槽和夹枝板04上开的组合槽用于限定活动夹子Ⅰ18的运动轨迹，使其模仿人的手指在手修剪枝条时的活动：先夹住，然后拉回来修剪。整个活动夹子运动过程为：枝条压入活动夹子Ⅱ19，然后活动夹子Ⅱ19在弹簧16的作用下复位，驱动手柄，活动夹子Ⅰ18夹住后回拉，完成夹持动作。

所述活动刀片26刀片上具有刃口，刃口部分宽度为d(d为5-15mm，可根据需要选择)。

所述中间板22上有一个M3的螺纹孔由于安装螺钉Ⅳ24，以限制刀片的运动范围。

所述活动刀片26和固定刀片25的材质为工具钢。

活动刀片26刃口仿照竹鼠牙齿舌面曲线MN设计，在笛卡尔直角坐标系的XOY平面内投影的仿竹鼠牙齿舌面曲线段MN的方程为：

f(x)＝0.002605×x⁴-0.04137×x³+0.1809×x²+0.05689×x+2.469

其中：x∈[0,10]，单位为mm。

差动夹持修剪机构在作业时，可实现刀片与夹持部分在不同压力下实现差动，在压力较小时夹持部分先动，夹住枝条后；随压力增大，剪刀随之运动从而剪短枝条；而后减小压力，活动刀片26先复位，活动夹子Ⅰ18之后复位，从而实现差动，松开夹住的果实或枝条。

本发明工作原理：

用右手握住两个手柄，将枝条压入活动夹子Ⅱ19，然后活动夹子Ⅱ19在弹簧16的作用下复位，施加压力，由于手柄Ⅰ05多了圆柱扭转弹簧的作用，使得手柄Ⅰ05要合并时要比手柄Ⅱ07合并需要更大的力，所以手柄Ⅱ07先运动，带动活动夹子Ⅰ18运动(活动夹子Ⅰ18上开的圆头长槽和夹枝板04上开的由弧形和直线组合的槽，用于限定活动夹子Ⅰ18的运动轨迹，使其模仿人的手指在修剪枝条时的活动，活动夹子Ⅰ18夹住后回拉，完成夹持动作)，然后手柄Ⅰ05运动，带动刀片运动剪断枝条，然后缓慢松开手柄，手柄Ⅰ05先运动，带动刀片复位，然后手柄Ⅱ07运动，带动活动夹子Ⅰ18复位，与固定夹子30分开，松开所夹持的枝条或果子，完成整个工作过程。

本发明模仿人剪枝时手指的夹持动作，设计差动夹持机构，在果木剪刀片剪断枝条的同时，夹持住果实(或枝条)，实现单手剪摘水果、修剪树枝，提高劳动效率。本发明具有差动夹持修剪功能，可以实现单手剪摘水果、修剪树枝，提高劳动效率。刀片具有仿生特性曲线，仿照竹鼠牙齿舌面曲线设计，具有良好的剪切性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，包括刀片层、中间板层和夹枝层，刀片层和夹枝层分别连接在中间板层两侧；所述刀片层包括刀片层板(24)、固定刀片(25)、活动刀片(26)、连杆Ⅱ(10)；所述中间板层包括中间板(22)；所述夹枝层包括夹枝板(04)、活动夹子Ⅰ(18)、活动夹子Ⅱ(19)、手柄Ⅰ(05)、梭形弹簧(06)、旋扭弹簧(08)、手柄Ⅱ(07)、连杆Ⅰ(02)、滑块螺钉(13)、连杆Ⅲ(15)、复位弹簧(16)；

所述固定刀片(25)、中间板(22)、夹枝板(04)依次固定，活动刀片(26)通过螺钉连接在固定刀片(25)外侧，活动夹子Ⅰ(18)通过螺钉连接在夹枝板(04)外侧，刀片层板(24)通过螺钉固定在中间板(22)下端；手柄Ⅰ(05)和手柄Ⅱ(07)通过螺钉固定在夹枝板(04)和刀片层板(24)之间，梭形弹簧(06)通过弹簧底座固定在手柄Ⅰ(05)和手柄Ⅱ(07)之间，旋扭弹簧(08)固定在手柄Ⅰ(05)的端槽和中间层之间；活动刀片(26)通过连杆Ⅱ(10)与手柄Ⅰ(05)铰接；连杆Ⅰ(02)和手柄Ⅱ(07)通过螺钉连接，连杆Ⅲ(15)和连杆Ⅰ(02)通过圆形滑块螺钉(13)连接，滑块螺钉(13)滑动设置在夹枝板(04)和盖子Ⅰ01之间的滑块槽内，活动夹子Ⅰ(18)与连杆Ⅲ(15)通过限位铆钉(14)铆接，活动夹子Ⅱ(19)与活动夹子Ⅰ(18)末端铆接，复位弹簧(16)安装在活动夹子Ⅰ(18)和活动夹子Ⅱ(19)之间。

2.如权利要求1所述的一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，所述夹枝板(04)上开有一个形状为弧形段和直线段连接而成的组合槽，所述限位铆钉(14)可沿组合槽滑动，在夹枝板(04)上设有所述组合槽的平面建立上直角坐标系xoy：

组合槽中直线段方程为：x＝0(-35≤y＜-20)，单位mm；

弧形段曲线方程为：单位mm。

3.如权利要求1所述的一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，所述活动夹子Ⅰ(18)上开有一个圆头长槽；在活动夹子Ⅰ(18)的末端开有一个长豁槽，用于安装活动夹子Ⅱ(19)。

4.如权利要求1所述的一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，所述夹枝板(04)前端设有固定夹子(30)，所述固定架子30为双层结构，所述活动夹子Ⅰ(18)、活动夹子Ⅱ(19)可在固定夹子(30)的双层结构中间得空隙中运动。

5.如权利要求1所述的一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，所述刀片层外侧固定有盖子Ⅱ(29)，夹枝层外侧固定有盖子Ⅰ(01)。

6.如权利要求1所述的一种仿生自夹持果木剪，其特征在于，所述活动夹子Ⅰ(18)、活动夹子Ⅱ(19)、固定夹子(30)的内侧枝条夹持面均有一层橡胶涂层。