CN108207321A - 一种旋转梳剪式荔枝采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转梳剪式荔枝采摘装置，包括操作部件、传动部件、梳剪部件和收集部件；其中，梳剪部件与传动部件相配合连接，操作部件与传动部件相连接；定轴轮系驱动曲柄摇杆机构，使第一梳栏和第二梳栏同步反向旋转的同时，动刀与定刀合刃，实现了梳拢荔枝枝条同时剪切荔枝枝条。本发明克服了现有技术中劳动强度大、采摘效率低、单果采收易损伤荔枝的问题，具有结构牢靠、操作方便、采摘效率高、带果枝采摘保证荔枝质量的特点。

Description

一种旋转梳剪式荔枝采摘装置

技术领域

本发明涉及采摘机械技术，特别涉及一种旋转梳剪式荔枝采摘装置。

背景技术

据调查^[1]，高产大造荔枝树的荔枝母枝长度为29～36cm，平均挂果10.6个。挂果较多的枝梢粗度范围在0.67～0.8cm之间，平均粗0.74cm，平均挂果为11.7个，挂果量与粗度存在显著的直线关系，越粗的枝条挂果越多。目前荔枝采收大部分是采用人工采收。针对荔枝采摘中存在劳动强度大、作业范围广、触碰力度控制要求高等问题，文献[2]公开了的一种滚筒梳剪式荔枝采摘机(CN CN102668814B)，包括驱动部件、采摘部件、收集部件和操作部件；其中，收集部件中间设置采摘部件，采摘部件与驱动部件相配合连接，操作部件与驱动部件相连接，驱动部件与收集部件相配合连接。该荔枝采摘机的电动机安装在手柄上方的第一支撑架上，电动机空中作业，操作人员长时间举持会非常费力；驱动部件中利用齿形带传动来完成动力传递，齿形带传动制造工艺较复杂，传递效率较小，寿命较短；该采摘机利用刀片对果实梗部产生一定倾角的切向力来切断荔枝果梗，单果采收采摘效率低，易损伤荔枝，且上述切向力会对荔枝枝条也产生一定的拉力，容易拉断枝条，甚至破坏结果母枝。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中采摘劳动强度大，采摘效率低，单果采收易损伤荔枝果实和母枝的问题，提供了一种结构牢靠，操作方便，采摘效率高，带果枝采摘的旋转梳剪式荔枝采摘装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转梳剪式式荔枝采摘装置，包括操作部件、传动部件、梳剪部件和收集部件；梳剪部件与传动部件相配合连接，操作部件与传动部件相连接；该操作部件包括操作杆、角度调节机构、控制装置；该传动部件包括定轴轮系、轴承、轴承座、基座、传动轴和万向节；该定轴轮系通过第一组轴承和轴承座固定于基座内；该传动轴通过第二组轴承固定于操作杆内腔；该定轴轮系包括主动轴、主动齿轮、惰轮、第一从动轴、第二从动轴，以及结构相同的第一从动齿轮和第二从动齿轮；该第一从动齿轮的轴线、惰轮的轴线、主动齿轮的轴线、第二从动齿轮的轴线平行；该第一从动齿轮、惰轮、主动齿轮、第二从动齿轮依次啮合；该主动轴的输入端通过万向节与传动轴相连接，主动轴上固定设有主动齿轮，第一从动齿轮固定在第一从动轴上，第二从动齿轮固定在第二从动轴上；该梳剪部件包括曲柄、连杆、摇杆、定刀、动刀，以及结构相同且对称布置的第一梳栏和第二梳栏；该第一梳栏固接于第一从动轴，第二梳栏固接于第二从动轴；该曲柄的一端与主动轴的输出端固定，曲柄另一端与连杆一端铰接；该连杆另一端与摇杆一端铰接；该摇杆另一端、定刀中部、动刀末端自下而上依次通过销轴铰接于基座上端面；该摇杆中部与动刀前端通过第一铆钉固定；该定刀末端通过第二铆钉固定于基座上端面。

本发明的旋转梳剪式式荔枝采摘装置，将电动机设于操作杆的末端，电动机的输出轴通过操作杆内的传动轴带动操作杆上方的定轴轮系和梳剪部件，与上述现有技术中的荔枝采摘机相比，不再需要将电动机安装在手柄上方的第一支撑架上进行空中作业，本发明减轻了基座重量，从而采摘劳动强度降低；更不需要齿轮带传动，本发明结构牢靠，可保证准确的传动比，传动效率高，工作可靠，寿命较长。

本发明的旋转梳剪式式荔枝采摘装置，通过定轴轮系、曲柄摇杆机构传递动力，带动第一梳栏和第二梳栏同步反向旋转，同时驱使动刀作左、右往复摆动，与固定不动的定刀之间产生相对运动发生剪切，实现了梳拢荔枝枝条同时剪切荔枝枝条，与上述现有技术中单果采收相比，带枝采摘，采摘效率高，可保证荔枝质量。

作为本发明上述旋转梳剪式荔枝采摘装置的改进，所述第一从动齿轮的轴线、惰轮的轴线、主动齿轮的轴线、第二从动齿轮的轴线在同一平面上，这样轮系相对简单，且紧凑。

对于上述旋转梳剪式荔枝采摘装置，第一梳栏和第二梳栏均包含梳棒；该梳棒的长度小于第一从动轴的轴线与第二从动轴的轴线之间距离，且大于或等于第一从动轴的轴线与第二从动轴的轴线之间距离的一半；上述动刀与梳棒之间的垂向最小间隙设为5～7mm。这样一来，确保梳栏可以正常梳拢枝条且梳棒间不会相互干涉，避免荔枝果实或枝条卡入梳栏之间或者梳栏与动刀之间的水平间隙，从而提高了其梳剪部件的稳定性。

作为本发明上述旋转梳剪式荔枝采摘装置的进一步改进，上述第一梳栏和第二梳栏分别周向均布至少两根梳棒；第一梳栏旋转一圈的时间内，动刀往复摆动次数等于第一梳栏上的梳棒数目的一半。与上述现有技术中滚筒梳剪相比，旋转梳剪实现了梳拢与剪切同步，成簇采摘，采摘效率高。

作为本发明上述旋转梳剪式荔枝采摘装置的更进一步改进，所述角度调节机构包括滑动件、锁紧夹、以及结构相同的第一导杆和第二导杆；该滑动件套接于操作杆头部；第一导杆、第二导杆的一端通过锁紧夹对称铰接于滑动件两侧，第一导杆、第二导杆的另一端分别铰接于基座下端面的凸耳；上述操作杆头部两侧对称布置若干调节孔，且锁紧夹穿过滑动件可插入调节孔。采用这种结构的旋转梳剪式荔枝采摘装置，通过限制滑动件的轴向移动，实现固定基座角度，调节可靠，使采摘人员获取最佳视野，方便采摘。

该旋转梳剪式荔枝采摘装置的工作原理是：采摘作业时，通过滑动件调节基座角度；将梳栏对准荔枝果实的枝条，根据采摘实际情况通过控制装置调节电动机的输出轴转速，输出轴通过操作杆内的传动轴带动主动轴，在主动齿轮的带动下第一从动轴和第二从动轴驱使第一梳栏和第二梳栏同步反向旋转，从而一对梳棒将荔枝枝条梳拢进动刀与定刀之间；同时，主动轴带动与其连接的曲柄转动，通过与曲柄连接的传动杆带动摆杆，继而动刀作左、右往复摆动，动刀与定刀之间产生相对运动发生剪切，从而剪切梳进动刀与定刀间的荔枝枝条，采摘的荔枝由收集部件引导落入收集容器中；随着梳栏旋转，下一对梳棒将周围荔枝枝条继续梳拢进动刀与定刀之间，进行下一个采摘动作，从而实现了连续带枝采摘。本发明的旋转梳剪式荔枝采摘装置不仅结构牢靠、操作方便、劳动强度减轻，而且采摘效率高，带果枝采摘保证荔枝质量。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明旋转梳剪式荔枝采摘装置把所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明一种旋转梳剪式荔枝采摘装置的立体结构示意图；

图2为本发明一种旋转梳剪式荔枝采摘装置主要部件的分解立体示意图；

图3为本发明一种旋转梳剪式荔枝采摘装置中的传动部件结构示意图；

图4为本发明一种旋转梳剪式荔枝采摘装置中的梳剪部件结构示意图；

图5为本发明一种旋转梳剪式荔枝采摘装置中的操作部件结构示意图。

在图中

1-收集容器；2-蓄电池；3-电动机；3a-电动机的输出轴；4-电机座；5-螺栓；10-操作杆；10a-操作杆末端；10b-操作杆头部；11-调节孔；20-角度调节机构；21-滑动件；22-锁紧夹；23-第一导杆；24-第二导杆；30-控制装置；31-控制面板；32-电线；40-定轴轮系；41-主动轴；41a-主动轴的输出端；41b-主动轴的输入端；42-主动齿轮；421-主动键；43-惰轮；431-惰动键；44-第一从动轴；44a-第一从动轴的输出端；45-第二从动轴；45a-第二从动轴的输出端；46-第一从动齿轮；461-第一从动键；47-第二从动齿轮；471-第二从动键；48-惰轮轴；50-轴承；51-第一组轴承；52-第二组轴承；60-轴承座；70-基座；70a-基座上端面；70b-基座下端面；70c-基座前端；80-传动轴；90-万向节；91-联轴器；99-偏心圆盘；99a-偏心圆盘的D形孔；99b-偏心圆盘的偏心孔；100-梳棒；101-连杆；102-摇杆；102a-摇杆中部；102b-摇杆一端；102c-摇杆另一端；103-定刀；103a-定刀末端；103b-定刀中部；104-动刀；104a-动刀末端；104b-动刀前端；105-第一梳栏；106-第二梳栏；107-销轴；108-第一铆钉；109-第二铆钉；110-铁圈；120-输送管道。

具体实施方式

如图1-5所示，一种旋转梳剪式荔枝采摘装置，包括操作部件、传动部件、梳剪部件和收集部件；其中，梳剪部件与传动部件相配合连接，操作部件与传动部件相连接，传动部件与收集部件相配合连接。

如图1-3所示，传动部件包括定轴轮系40、轴承50、轴承座60、基座70、传动轴80和万向节90；定轴轮系40通过第一组轴承51和轴承座60固定于基座70内；传动轴80通过第二组轴承52固定于操作杆10内腔；定轴轮系40包括主动轴41、主动齿轮42、惰轮43、第一从动轴44、第二从动轴45，以及结构相同的第一从动齿轮46和第二从动齿轮47。作为一种优选方案，主动齿轮42的齿数与惰轮43的齿数相同，主动齿轮42分别与第一从动齿轮46、第二从动齿轮47的传动比为1.5。

蓄电池2与电动机3电路连接，电动机3通过螺栓5与电机座4相连接；电机座4通过螺栓与操作杆末端10a相连接；传动轴80一端通过联轴器91与电动机的输出轴3a相连接；传动轴80另一端通过万向节90与固定于基座70内的主动轴的输入端41b相连接，主动齿轮42通过主动键421固定在主动轴41上。

与现有技术的电动机在空中作业相比，本发明的电动机3安装在操作杆末端10a，减轻了基座70的重量，从而节省体力。

第一从动齿轮46的轴线、惰轮43的轴线、主动齿轮42的轴线、第二从动齿轮47的轴线平行且位于同一平面上；第一从动齿轮46、惰轮43、主动齿轮42、第二从动齿轮47依次啮合。惰轮43通过惰动键431固定在惰动轴48上，第一从动齿轮46通过第一从动键461固定在第一从动轴44上，第二从动齿轮47通过第二从动键471固定在第二从动轴45上。这样主动齿轮42可以带动第一从动轴44和第二从动轴45同步反向旋转。

与现有技术的齿轮带传动机构相比，本发明通过传动轴80、定轴轮系40传递动力，结构牢靠，轮系相对简单而紧凑，可保证准确的传动比，传动效率高，寿命较长。

如图1-4所示，梳剪部件包括中心带D形孔的偏心圆盘99、连杆101、摇杆102、定刀103、动刀104，以及结构相同且对称布置的第一梳栏105和第二梳栏106；第一梳栏105中心通过过盈配合固接于第一从动轴的输出端44a，第二梳栏106中心通过过盈配合固接于第二从动轴的输出端45a；偏心圆盘的D形孔99a与主动轴的输出端41a(带轴扁位)固定，偏心圆盘的偏心孔99b与连杆101一端铰接；连杆101另一端与摇杆一端102b铰接；摇杆另一端102c、定刀中部103b、动刀末端104a自下而上依次通过销轴107铰接于基座上端面70a；摇杆中部102a与动刀前端104b通过第一铆钉108固定；定刀末端103a通过第二铆钉109固定于基座上端面70a。

作为一种优选方案，由中心带D形孔的偏心圆盘99代替曲柄摇杆机构中的曲柄；定刀中部103b设有供第一铆钉108做往复摆动的弧形槽，起导向作用；动刀104与定刀103均为双侧刀刃，这样动刀104左、右往复摆动均可剪切，提高了采摘效率。

梳剪部件中的第一梳栏105和第二梳栏106均包含梳棒100；梳棒100的长度小于第一从动轴44的轴线与第二从动轴45的轴线之间距离，且大于或等于第一从动轴44的轴线与第二从动轴45的轴线之间距离的一半；第一梳栏105和第二梳栏106分别周向均布至少两根梳棒100。这样一来，保证了梳栏可以正常梳拢枝条且梳棒100间不会相互干涉。

第一梳栏105旋转一圈的时间内，动刀104往复摆动次数等于第一梳栏105上的梳棒100数目的一半。作为一种优选方案，每个梳栏周向上均布3根梳棒100，梳栏每旋转一圈，动刀104往复摆动1.5次，动刀104与定刀103合刃3次，即剪切枝条3次。

文献[1]中荔枝枝条粗度范围在6.7～8mm，平均粗7.4mm。作为一种优选方案，第二从动轴的输出端45a长度等于第一从动轴的输出端44a长度加上梳棒100的直径或粗度再加5mm，从而第二梳栏106与第一梳栏105垂向间隙为5mm，可避免荔枝枝条卡入梳栏水平间隙，从而提高了梳剪部件的稳定性。

文献[3]介绍了荔枝果实呈卵圆形近球形，长20～35mm。为了不损伤荔枝果实，动刀104与梳棒100之间的垂向最小间隙设在5～7mm。作为一种优选方案，第二梳栏106、第一梳栏105和动刀104自上而下设置，动刀104与第一梳栏105上梳棒100的垂向间隙为5mm，可阻止荔枝卡入动刀104与梳棒100的间隙，且避免剪切到荔枝，从而提高了其梳剪部件的稳定性。

当梳剪部件在荔枝冠层表面进行作业时，电动机的输出轴3a顺时针方向旋转，第一梳栏105顺时针旋转的同时，第二梳栏106逆时针旋转，两个梳栏协调工作将周围荔枝枝条梳拢至动刀104与定刀103的刀刃缝隙中；同时动刀104作左、右往复摆动，与固定不动的定刀103之间产生相对运动发生往复剪切。

与现有技术的滚动梳剪单果采收易损伤荔枝相比，本发明通过定轴轮系40、曲柄摇杆机构传递动力，结构牢靠，巧妙设计实现了梳拢荔枝枝条同时剪切荔枝枝条，采摘效率高，带枝采摘，从而保证了荔枝质量。

如图1所示，收集部件设置于基座前端70c，且在第一梳栏105和第二梳栏106的下方。收集部件包括铁圈110和输送管道120；为了确保剪切下的荔枝落入收集部件，铁圈110固定安装在基座前端70c；输送管道120一端通过自锁式扎带或绳索与铁圈110连接，另一端置于收集容器1内。采摘下的荔枝在自身的重力作用下落入铁圈110，通过输送管道120引导入收集容器1中，可防止采摘下的荔枝直接掉落造成损伤。

如图1、图2和图5所示，操作部件包括操作杆10、角度调节机构20、控制装置30；其中，角度调节机构20包括滑动件21、锁紧夹22、结构相同的第一导杆23和第二导杆24。控制装置30包括控制面板31、电线32；其中，控制面板31固定在操作杆10上与电动机3通过电线32连接，控制面板31上设有电源开关，以及用于调节电动机的输出轴3a转速的加速按键和减速按键。

操作杆头部10b两侧对称布置若干调节孔11，环状滑动件21周向对称分布有两个孔，且带弹性的锁紧夹22穿过滑动件21的孔可插入操作杆10的调节孔11，滑动件21通过间隙配合套接于操作杆头部10b；第一导杆23、第二导杆24的一端均有孔，通过锁紧夹22对称铰接于滑动件21两侧；第一导杆23、第二导杆24的另一端分别铰接于基座下端面70b的凸耳。这样，操作人员将锁紧夹22从操作杆10的调节孔11松开，滑动件21可在操作杆10上轴向移动，从而带动第一导杆23和第二导杆24，实现调节基座70角度；将第一导杆23、第二导杆24的一端的孔分别与滑动件21上的孔以及操作杆10的调节孔11对准，将锁紧夹22压入调节孔11，从而限制滑动件21移动，实现基座70角度固定。

以上具体实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述具体实施方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，如通过更改梳棒形状对梳栏进行变更，或者基座、动刀、定刀形状发生变更，然而这些修改或替换，并不使相应的技术方案脱离本发明的技术范围。

参考文献：

[1].李建国主编.荔枝学[M].北京：中国农业出版社,2008.11:417-561.

[2].陆华忠，吕恩利，赵磊，等.一种滚筒梳剪式荔枝采摘机[P].中国专利：CN102668814B，2012-09-19.

[3].中国科学院中国植物志编辑委员会编.中国植物志第47卷第1分册[M].北京：科学出版社,1985.11:32.

Claims (7)

1.一种旋转梳剪式荔枝采摘装置，包括操作部件、传动部件、梳剪部件和收集部件；所述梳剪部件与传动部件相配合连接，操作部件与传动部件相连接；

所述操作部件包括操作杆(10)、角度调节机构(20)、控制装置(30)；

所述传动部件包括定轴轮系(40)、轴承(50)、轴承座(60)、基座(70)、传动轴(80)和万向节(90)；所述定轴轮系(40)通过第一组轴承(51)和轴承座(60)固定于基座(70)内；所述传动轴(80)通过第二组轴承(52)固定于操作杆(10)内腔；

其特征在于：

所述定轴轮系(40)包括主动轴(41)、主动齿轮(42)、惰轮(43)、第一从动轴(44)、第二从动轴(45)，以及结构相同的第一从动齿轮(46)和第二从动齿轮(47)；所述第一从动齿轮(46)的轴线、惰轮(43)的轴线、主动齿轮(42)的轴线、第二从动齿轮(47)的轴线平行；所述第一从动齿轮(44)、惰轮(43)、主动齿轮(42)、第二从动齿轮(47)依次啮合；所述主动轴(41)的输入端(41a)通过万向节(90)与传动轴(80)相连接，主动轴(41)上固定设有主动齿轮(42)，第一从动齿轮(46)固定在第一从动轴(44)上，第二从动齿轮(47)固定在第二从动轴(45)上；

所述梳剪部件包括曲柄、连杆(101)、摇杆(102)、定刀(103)、动刀(104)，以及结构相同且对称布置的第一梳栏(105)和第二梳栏(106)；所述第一梳栏(105)固接于第一从动轴(44)的输出端(44a)，第二梳栏(106)固接于第二从动轴(45)的输出端(45a)；所述曲柄的一端与主动轴(41)的输出端(41a)固定，曲柄另一端与连杆(101)一端铰接；所述连杆(101)另一端与摇杆一端(102b)铰接；所述摇杆另一端(102c)、定刀中部(103b)、动刀末端(104a)自下而上依次通过销轴(107)铰接于基座上端面(70a)；所述摇杆中部(102a)与动刀前端(104b)通过第一铆钉(108)固定；所述定刀末端(103a)通过第二铆钉(109)固定于基座上端面(70a)。

2.根据权利要求1所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：所述第一从动齿轮(46)的轴线、惰轮(43)的轴线、主动齿轮(42)的轴线、第二从动齿轮(47)的轴线在同一平面上。

3.根据权利要求1所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：所述第一梳栏(105)和第二梳栏(106)均包含梳棒(100)；所述梳棒(100)的长度小于第一从动轴(44)的轴线与第二从动轴(45)的轴线之间距离，且大于或等于所述第一从动轴(44)的轴线与第二从动轴(45)的轴线之间距离的一半；所述第一梳栏(105)和第二梳栏(106)分别周向均布至少两根梳棒(100)。

4.根据权利要求1或3所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：第一梳栏(105)旋转一圈的时间内，动刀(104)往复摆动次数等于第一梳栏(105)上的梳棒(100)数目的一半。

5.根据权利要求1或3所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：所述动刀(104)与梳棒(100)之间的垂向最小间隙设为5～7mm。

6.根据权利要求1所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：所述角度调节机构(20)包括滑动件(21)、锁紧夹(22)、以及结构相同的第一导杆(23)和第二导杆(24)；所述滑动件(21)套接于操作杆头部(10b)；所述第一导杆(23)、第二导杆(24)的一端通过锁紧夹(22)对称铰接于滑动件(21)两侧，第一导杆(23)、第二导杆(24)的另一端分别铰接于基座下端面(70b)的凸耳。

7.根据权利要求6所述的旋转梳剪式荔枝采摘装置，其特征在于：所述操作杆头部(10b)两侧对称布置若干调节孔(11)，且锁紧夹(22)穿过滑动件(21)可插入调节孔(11)。