CN107950195B - 一种不完全齿轮机构传动的采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不完全齿轮机构传动的采摘机，包括主杆和安装在主杆上的夹持器，夹持器包括夹持装置、传动装置、驱动电机和支撑架，传动装置包括转动传动机构、夹持装置传动机构和不完全齿轮机构，不完全齿轮机构包括不完全齿轮和圆柱齿轮，不完全齿轮上开设有凹槽，圆柱齿轮上设置有挡杆，不完全齿轮上固定有拨爪，完全齿轮包括第一不完全齿轮和第二不完全齿轮；圆柱齿轮安装在驱动电机的输出轴上，夹持传动机构与第一不完全齿轮传动连接，转动传动机构与第二不完全齿轮传动连接。本发明其采摘效率高，避免了人为爬高采摘，降低了危险性，使夹持器可以实现多种不同的间歇动作，各个动作互相独立且互不干扰，使夹持器的采摘动作更加可靠。

Description

一种不完全齿轮机构传动的采摘机

技术领域

本发明属于水果采摘机械技术领域，尤其涉及一种不完全齿轮机构传动的采摘机。

背景技术

我国是一个果蔬生产和消费大国，根据美国农业部发表的一份关于落叶果树水果的报告显示，中国的苹果和梨以等水果表现突出，产量与出口量均呈现上升趋势，2015年至2016年产季，全球苹果产量达到7690万吨，其中，中国产量增长尤为明显，约较去年同期增加210万吨，达到4300 万吨，这些得益于中国良好的气候环境以及适宜农作物生长的肥沃土壤。以上数据显示苹果是我国水果生产的主要品种之一。

我国虽然是果蔬生产和消费大国，但是相对于发达国家而言，我国在辅助采摘机械方面起步较晚，随着科技发展，我国的农业机械化程度也不断升高，果蔬辅助采摘机械的发展也成为一个焦点研究对象。果蔬的采摘和收获是果蔬生产线中一个特别耗时耗力的过程。特别针对北方地区大面积种植的苹果采摘而言，整个采摘季节时间较短，属于劳动密集型作业，而且苹果生长高度不一，果实表皮容易因受压、摩擦和碰撞而损伤，为采摘工作带来了极大的不便。现有的采摘方法绝大多数均为人为采摘，效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其设置夹持装置，采用夹持装置对对象进行夹持，省去了人力，提高了采摘效率，设置主杆，可以在地面将夹持器抬升至较高的位置进行采摘，避免了人为采摘需要爬高，降低了采摘人员的工作危险性，提高了采摘效率，设置部分圆周无齿的圆柱齿轮和多个不完全齿轮，将圆柱齿轮的转动间歇并依次传递给多个不完全齿轮，使所述夹持器可以实现多种不同的间歇动作，各个动作互相独立且互不干扰，使夹持器的采摘动作更加可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种不完全齿轮机构传动的采摘机，包括主杆和安装在所述主杆上的夹持器，所述夹持器包括夹持装置、传动装置、驱动电机和支撑架，其特征在于：所述传动装置包括转动传动机构和夹持传动机构，以及用于实现间歇传动和分传动的不完全齿轮机构，所述不完全齿轮机构包括不完全齿轮和部分圆周无齿的圆柱齿轮，不完全齿轮上开设有与圆柱齿轮的无齿部分配合的凹槽，圆柱齿轮上设置有挡杆，不完全齿轮上固定有用于与挡杆配合的拨爪，不完全齿轮上的轮齿与圆柱齿轮上的轮齿啮合，所述不完全齿轮包括第一不完全齿轮和第二不完全齿轮；

所述圆柱齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上，所述夹持传动机构与第一不完全齿轮传动连接，所述转动传动机构与第二不完全齿轮传动连接。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹持装置包括两个相对设置的夹体。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹体上设置有多个吸盘，所述吸盘通过弹簧安装在所述夹体上。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述支撑架包括安装在所述主杆上端部的底座、安装在所述底座上的外壳以及固定在外壳内部的支架。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹持传动机构包括减速组件和滑块组件，所述减速组件包括与所述第一不完全齿轮同轴且同步转动的减速齿轮和与所述减速齿轮相啮合的曲柄齿轮，所述减速齿轮和所述曲柄齿轮均安装在所述支架上；所述滑块组件包括曲柄齿轮、连杆、滑块和导轨，所述曲柄齿轮的两侧分别设置有销柱，两个所述销柱分别关于曲柄齿轮中心对称设置，所述导轨安装在所述外壳上，所述销柱通过连杆与滑动安装在所述导轨上的滑块相连，所述销柱与连杆铰接，所述连杆与滑块铰接，所述夹体固定安装在所述滑块上。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述连杆为弹簧杆。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述转动传动机构包括锥齿轮传动组件，所述锥齿轮传动组件包括转轴互相垂直的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二不完全齿轮同轴且同步转动，所述第二锥齿轮固定在所述底座上。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述主杆上设置有位于所述夹持装置正下方的收纳袋。

上述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹体为框形夹体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过设置夹持装置，采用夹持装置对对象进行夹持，省去了人力，提高了采摘效率。

2、本发明通过设置主杆，可以在地面将夹持器抬升至较高的位置进行采摘，避免了人为采摘需要爬高，降低了采摘人员的工作危险性，提高了采摘效率。

3、本发明通过设置部分圆周无齿的圆柱齿轮和多个不完全齿轮，将圆柱齿轮的转动间歇并依次传递给多个不完全齿轮，使所述夹持器可以实现多种不同的间歇动作，各个动作互相独立且互不干扰，使夹持器的采摘动作更加可靠。

综上所述，本发明其设置夹持装置，采用夹持装置对对象进行夹持，省去了人力，提高了采摘效率，设置主杆，可以在地面将夹持器抬升至较高的位置进行采摘，避免了人为采摘需要爬高，降低了采摘人员的工作危险性，提高了采摘效率，设置部分圆周无齿的圆柱齿轮和多个不完全齿轮，将圆柱齿轮的转动间歇并依次传递给多个不完全齿轮，使所述夹持器可以实现多种不同的间歇动作，各个动作互相独立且互不干扰，使夹持器的采摘动作更加可靠。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明夹持器的结构示意图。

图3为本发明夹持器去掉外壳后的结构示意图。

图4为本发明传动装置的结构示意图。

图5为本发明不完全齿轮机构的结构示意图。

图6为本发明圆柱齿轮的结构示意图。

图7为本发明不完全齿轮的结构示意图。

附图标记说明:

1—夹持装置； 1-1—夹体； 1-2—吸盘；

1-3—弹簧； 2—驱动电机； 3—主杆；

4—圆柱齿轮； 5—不完全齿轮； 5-1—第一不完全齿轮；

5-2—第二不完全齿轮； 6—挡杆； 7—拨爪；

8—底座； 9—外壳； 10-1—第一锥齿轮；

10-2—第二锥齿轮； 11—曲柄齿轮； 12—收纳袋；

13—销柱； 14—连杆； 15—滑块；

16—导轨； 17—支架； 18—减速齿轮；

19—凹槽； 20—倒角。

具体实施方式

如图1、图3、图5和图7所示的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，包括主杆3和安装在所述主杆3一端的夹持器，所述夹持器包括夹持装置 1、传动装置、驱动电机2和支撑架，所述传动装置包括转动传动机构和夹持传动机构，以及用于实现间歇传动和分传动的不完全齿轮机构，所述不完全齿轮机构包括不完全齿轮5和部分圆周无齿的圆柱齿轮4，不完全齿轮5上开设有与圆柱齿轮4的无齿部分配合的凹槽19，圆柱齿轮4上设置有挡杆6，不完全齿轮5上固定有用于与挡杆6配合的拨爪7，不完全齿轮5上的轮齿与圆柱齿轮4上的轮齿啮合，所述不完全齿轮5包括第一不完全齿轮5-1和第二不完全齿轮5-2；

所述圆柱齿轮4安装在所述驱动电机2的输出轴上，所述夹持传动机构与第一不完全齿轮5-1传动连接，所述转动传动机构与第二不完全齿轮 5-2传动连接。

夹持器的作用在于代替人手对采摘对象进行采摘动作，根据对人手采集动作的分析，要完成一次采摘至少需要两个动作，首先对采摘对象进行夹紧，然后加进采摘对象进行转动，使采摘对象从树上分离，完成采摘动作，本实施例中，夹持器需要满足两种不同的动作，包括夹取动作和转动动作，所述主杆3的作用在于将所述夹持器移动至使采摘对象位于所述夹持器的工作范围内。所述夹持器主要包括用于实现对采摘对象进行加紧动作的夹持装置1、为所述夹持装置1提供动力的驱动电机2、将驱动电机2 输出轴的转动传递给所述夹持装置1的传动装置和用于将整个夹持器固定在所述主杆3的端部的支撑架，所述夹持器需要两种动作，可以采用两个驱动进行两种动作，但是多驱动由于各运动独立，运动控制精度差，一般会造成运动衔接不流畅，容易有间隔，而且各运动无法形成制约，容易出现运动失控，导致不同运动叠加，无法完成预定的运动效果，本发明采用可分传动的传动装置，将一个驱动电机2的运动分成多个运动分别实现夹持器所需不同的动作，该传动装置在分传动的同时实现间歇传动，每次只进行一个分传动链的传动，这样有效防止了运动的叠加并增加了夹持器进行夹持时各运动之间的衔接流畅性。

如图5、图6和图7所示，所述传动装置包括转动传动机构和夹持传动机构，以及不完全齿轮机构，所述不完全齿轮机构实现间歇传统和分传动，若所述夹持器需要N个运动实现采摘动作，其中N≥2,则需要N个不完全齿轮5，所述N个不完全齿轮5分布在所述圆柱齿轮4的圆周上，所述不完全齿轮5为开设有凹槽19的圆柱形齿轮，该凹槽19可以与所述圆柱齿轮4的无齿部分配合，当所述圆柱齿轮4的无齿部分与所述不完全齿轮5的凹槽19配合时，所述圆柱齿轮4与不完全齿轮5不传动，当圆柱齿轮4的有齿部分与所述不完全齿轮5啮合时，所述圆柱齿轮4与不完全齿轮5传动，由于所述不完全齿轮5为从动轮，无法自主转动，在在所述圆柱齿轮4与不完全齿轮5从无齿部分的配合向有齿部分的啮合转化时，需要将不完全齿轮5转动一定角度，因此在所述不完全齿轮5上固定一个拨爪7，在所述圆柱齿轮4上固定一个挡杆6，当圆柱齿轮4从无齿部分转动到有齿部分时，挡杆6将拨爪7拨动至正确的位置将所述不完全齿轮 5与圆柱齿轮4的有齿部分啮合，方便传动，所述圆柱齿轮4上还设置有倒角20，可以使所述圆柱齿轮4与不完全齿轮5的啮合更加稳定和流畅。本发明的夹持器仅需要两个动作，因此不完全齿轮5的数量为两个，包括所述第一不完全齿轮5-1和第二不完全齿轮5-2在使用时，随着圆柱齿轮4的转动，当所述第一不完全齿轮5-1与所述圆柱齿轮4啮合时，通过所述夹持传动机构向夹持装置1传动进行夹持动作，第二不完全齿轮 5-2处于停止传动状态，当所述第二不完全齿轮5-2与所述圆柱齿轮4啮合时，通过所述转动传动机构使夹持装置1转动，将采摘对象拧下，第一不完全齿轮5-1处于停止传动状态，实现了圆柱齿轮4对第一不完全齿轮 5-1和第二不完全齿轮5-2的分传动，也分别实现了圆柱齿轮4对第一不完全齿轮5-1和圆柱齿轮4对第二不完全齿轮5-2的间歇传动。

如图2所示，本实施例中，所述夹持装置1包括两个相对设置进行夹持的夹体1-1。

相对设置的所述夹体1-1可以通过平移运动对采摘对象进行夹持，两个所述夹体1-1相对设置，所述传动装置只需带动两个所述夹体1-1平移即可实现夹持动作，不仅动作简便结构简单，而且易于实现，维修、拆卸和安装也方便。

本实施例中，所述夹体1-1上设置有多个吸盘1-2，所述吸盘1-2通过弹簧1-3安装在所述夹体1-1上。

所述吸盘1-2通过弹簧1-3均安装在所述夹体1-1上，可以有效缓冲夹体1-1通过弹簧1-3带给吸盘1-2的压力，有效防止吸盘压力过大，损伤采摘对象，所述吸盘1-2为橡胶吸盘，所述橡胶吸盘成本低廉，易于获得，而且材质柔软，不会对采摘对象造成伤害。

如图2和图3所示，本实施例中，所述支撑架包括安装在所述主杆3 端部的底座8、安装在所述底座8上的外壳9以及固定在外壳9内部的支架17。

所述支撑架主要用于支撑所述夹持装置1、传动装置和驱动电机2，所述支撑架固定在所述主杆3的顶部，所述底座8用于与所述主杆3固定连接，所述夹持装置1、传动装置和驱动电机2均安装在所述支架17上，所述传动装置设置在所述外壳9的内部，可以有效防止在使用过程中树枝树叶等其他杂物对传动装置造成干扰或卡死现象，对所述传动装置形成有效的保护，还可以防止所述夹持器在开启后传动装置工作伤人或伤到其他的采摘对象，外壳9使所述夹持器结构更加紧凑。

如图3和图4所示，本实施例中，所述夹持传动机构包括减速组件和滑块组件，所述减速组件包括与所述第一不完全齿轮5-1同轴且同步转动的减速齿轮18和与所述减速齿轮18相啮合的曲柄齿轮11，所述减速齿轮 18和所述曲柄齿轮11均安装在所述支架17上，所述减速齿轮18的直径小于所述曲柄齿轮11，所述滑块组件包括曲柄齿轮11、连杆14、滑块15和导轨16，所述曲柄齿轮11的两侧分别设置有销柱13，两个所述销柱13 分别关于曲柄齿轮11中心对称设置，所述导轨16安装在所述外壳9上，所述销柱13通过连杆14与滑动安装在所述导轨16上的滑块15相连，所述销柱13与连杆14铰接，所述连杆14与滑块15铰接，所述夹体1-1固定安装在所述滑块15上。

所述夹持传动机构的作用是：将所述不完全齿轮机构的一个分运动传递给所述夹持机构，使所述夹持机构可以在所述夹持传动机构的带动下进行夹持动作，本实施例中，所述夹持传动机构包括将所述不完全齿轮机构的高速运动降低为低速运动的减速组件和用于将齿轮的转动转化为夹体 1-1的平移运动的滑块组件，所述减速组件用于将驱动电机2的高转速降低为所述夹体1-1可以适应的低转速，由于所述夹持传动机构由所述第一不完全齿轮5-1带动，所述减速齿轮18与所述第一不完全齿轮5-1同轴且同步转动，先将第一不完全齿轮5-1的转动转移至一般的圆柱齿轮，即减速齿轮18上，所述减速齿轮18的直径小于所述曲柄齿轮11才能达到将减速齿轮18的高速转动转化为曲柄齿轮11的低速转动，所述减速齿轮 18通过与曲柄齿轮11直接啮合来实现减速的目的，结构紧凑简单，传动简便。所述滑块组件为两个曲柄滑块机构，所述曲柄齿轮11、销柱13、连杆14、滑块15和导轨16组成一个曲柄滑块机构，两个所述曲柄滑块机构共用同一个曲柄齿轮11，曲柄滑块机构将曲柄齿轮11的转动转换为滑块15的平移运动，两个所述销柱13分别关于曲柄齿轮11中心对称设置，即两个所述销柱13在所述曲柄齿轮11上的安装位置与所述曲柄齿轮11 的中心连线的夹角为180°，在运动时两个滑块15的移动方向始终相反，可以保证所述夹体1-1的夹持动作顺利进行，所述滑块15滑动安装在所述导轨16上，所述导轨16固定在外壳9上，所述销柱13通过连杆14与滑动安装在所述导轨16上的滑块15相连，所述销柱13与连杆14铰接，所述连杆14与滑块15铰接，所述夹体1-1固定安装在所述滑块15上，确保曲柄滑块机构可以正常运转，可以有效的将曲柄齿轮11的转动转化为滑块15的平移运动。需要说明的是曲柄的实现方式有多种，可以为连杆机构，曲轴机构，也可以为齿轮机构，本实施例中，由于需要两个曲柄滑块机构，而且要求两个曲柄为相反动作，因此采用在曲柄齿轮11两侧分别固定两个销柱13，且两个所述销柱13分别关于曲柄齿轮11中心对称设置，在曲柄齿轮转动过程中，两侧的销柱13分别代表的曲柄始终保持 180°的夹角，不仅有效节省了空间，简化了组件，而且工作更稳定。

本实施例中，所述连杆14为弹簧杆。

所述连杆14为弹簧杆，所述弹簧杆在杆长度方向具有弹性，这样在具体使用过程中，可以有效缓冲夹体1-1对采摘对象的冲击，可以很大程度上减小伤害采摘对象的几率。

本实施例中，所述转动传动机构包括锥齿轮传动组件，所述锥齿轮传动组件包括转轴互相垂直的第一锥齿轮10-1和第二锥齿轮10-2，所述第一锥齿轮10-1与所述第二不完全齿轮5-2同轴且同步转动，所述第二锥齿轮10-2固定在所述底座8上。

所述锥齿轮传动机构用于实现旋转夹持器达到对采摘对象的摘取动作，本发明采用转轴互相垂直的第一锥齿轮10-1和第二锥齿轮10-2，锥齿轮传动的特点在于可以改变传动的齿轮轴的方向，所述夹持器的转动动作需要按竖直方向的中心轴旋转才能达到将采摘对象旋转摘取的动作，本实施例中第二不完全齿轮5-2的转轴水平设置，因此采用两个转轴互相垂直的第一锥齿轮10-1和第二锥齿轮10-2来进行传动，将第一锥齿轮10-1 与所述第二不完全齿轮5-2同轴且同步转动，将转轴竖直的第二锥齿轮 10-2固定在所述底座8上，则所述第一锥齿轮10-1在转动时带动夹持装置1饶所述第二锥齿轮10-2的转轴旋转完成旋转摘取动作，采用锥齿轮传动还具有性能稳定，可靠性高，结构简单，尺寸较小，节省空间的优点。

本实施例中，所述主杆3上设置有位于所述夹持装置1正下方的收纳袋12。

为了持续使用夹持器工作，当所述夹持器将采摘对象摘下来之后，需要将采摘对象取下，然后才能继续工作，为方便夹持器连续工作，在所述夹持器下方设置有一个收纳袋，用于收纳采摘对象，让夹持器能够连续工作。

如图2和图3所示，本实施例中，所述夹体1-1为框形夹体。

通过对两个夹体1-1的靠近和分离实现对采摘对象的夹取和放松，由于夹体1-1形状无法与所有的采摘对象的外形契合，容易造成对采摘对象的损坏，因此所述夹体1-1可以为弧形板，该弧形板内部设置有弹性材料，所述夹体1-1也可以为具有一定弹性的弹性板，在夹持过程中会因采摘对象的外形和尺寸不同产生一定的形变来增加接触面积，降低采摘对象被夹伤的可能性，本实施例采用框形夹体，所述夹体1-1为多根杆组成的闭合框形结构，框形结构不仅可以有效增加夹持范围，从而增加夹持的稳定性，而且降低了所述夹体1-1的质量，使所述夹体1-1动作的更方便和敏捷，同时也减轻了驱动电机2和传动装置的负载。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种不完全齿轮机构传动的采摘机，包括主杆(3)和安装在所述主杆(3)上的夹持器，所述夹持器包括夹持装置(1)、传动装置、驱动电机(2)和支撑架，其特征在于：所述传动装置包括转动传动机构和夹持传动机构，以及用于实现间歇传动和分传动的不完全齿轮机构，所述不完全齿轮机构包括不完全齿轮(5)和部分圆周无齿的圆柱齿轮(4)，不完全齿轮(5)上开设有与圆柱齿轮(4)的无齿部分配合的凹槽(19)，圆柱齿轮(4)上设置有挡杆(6)，不完全齿轮(5)上固定有用于与挡杆(6)配合的拨爪(7)，不完全齿轮(5)上的轮齿与圆柱齿轮(4)上的轮齿啮合，所述不完全齿轮(5)包括第一不完全齿轮(5-1)和第二不完全齿轮(5-2)；

所述圆柱齿轮(4)安装在所述驱动电机(2)的输出轴上，所述夹持传动机构与第一不完全齿轮(5-1)传动连接，所述转动传动机构与第二不完全齿轮(5-2)传动连接。

2.按照权利要求1所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹持装置(1)包括两个相对设置的夹体(1-1)。

3.按照权利要求2所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹体(1-1)上设置有多个吸盘(1-2)，所述吸盘(1-2)通过弹簧(1-3)安装在所述夹体(1-1)上。

4.按照权利要求2所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述支撑架包括安装在所述主杆(3)上端部的底座(8)、安装在所述底座(8)上的外壳(9)以及固定在外壳(9)内部的支架(17)。

5.按照权利要求4所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹持传动机构包括减速组件和滑块组件，所述减速组件包括与所述第一不完全齿轮(5-1)同轴且同步转动的减速齿轮(18)和与所述减速齿轮(18)相啮合的曲柄齿轮(11)，所述减速齿轮(18)和所述曲柄齿轮(11)均安装在所述支架(17)上；所述滑块组件包括连杆(14)、滑块(15)和导轨(16)，所述曲柄齿轮(11)的两侧分别设置有销柱(13)，两个所述销柱(13)分别关于曲柄齿轮(11)中心对称设置，所述导轨(16)安装在所述外壳(9)上，所述销柱(13)通过连杆(14)与滑动安装在所述导轨(16)上的滑块(15)相连，所述销柱(13)与连杆(14)铰接，所述连杆(14)与滑块(15)铰接，所述夹体(1-1)固定安装在所述滑块(15)上。

6.按照权利要求5所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述连杆(14)为弹簧杆。

7.按照权利要求4所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述转动传动机构包括锥齿轮传动组件，所述锥齿轮传动组件包括转轴互相垂直的第一锥齿轮(10-1)和第二锥齿轮(10-2)，所述第一锥齿轮(10-1)与所述第二不完全齿轮(5-2)同轴且同步转动，所述第二锥齿轮(10-2)固定在所述底座(8)上。

8.按照权利要求2所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述主杆(3)上设置有位于所述夹持装置(1)正下方的收纳袋(12)。

9.按照权利要求2所述的一种不完全齿轮机构传动的采摘机，其特征在于：所述夹体(1-1)为框形夹体。

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