CN108353638A - 振动式水果采摘器 - Google Patents

Abstract

我国作为一个农业大国，水果的产量与需求之大与落后的采摘技术不匹配的情况下，我们设计研究出了这款振动式水果采摘器，其使用直流电机设备，节能环保。总装置重量适中，便于携带，一人即可操作。同时大大提高了采摘效率，适用于多种水果的采摘。该采摘由直流电源，直流电动机，传动轴，控制手柄，振动部件等组成，利用偏心机构产生振动，实现落果，同时可针对不同水果进行调频调幅使用，适用范围宽。

Description

振动式水果采摘器

技术领域

本发明涉及一种振动式水果采摘机械。

背景技术

水果越来越成为人们生活的必需品，而巨大的需求量与落后低效的水果采摘方式的不匹配，使得水果价格上涨，也使水果过多无法及时收获而遭受损失，此外人工攀爬架梯式采摘方式，不仅效率低下，而且危险性大；因此，在此情况下，迫切需要一款轻便高效，易操作，适合高空水果采摘的机械来减轻人工负担或减小损失。

发明内容

为了提高采摘效率，降低人工采摘危险性。本发明设计了一种振动式水果采摘器。

该振动式水果采摘器实现的技术方案是:

该发明设计振动式水果采摘器由以下六部分组成

直流电源；直流电动机；传动轴；钢管套筒；控制手柄；振动部件

该发明设计的尺寸参数如下

直流电源可根据需要选用额定电压12V ~ 60V的电池，并配套使用相应额定工作电压的直流电动机；对应的直流电动机额定功率为400w ~ 1280w，额定转速为5000r/min ~15000r/min。

电机轴直径为1.5cm，伸出转子的长度为3cm，沿轴线方向加工有一轴端圆角矩形孔，孔深2.5cm，孔端面内切于直径0.8cm的端面圆，用来与传动轴连接，电机轴材料45号钢。

钢管套筒长80cm~200cm，直径1cm~3cm，壁厚0.1~0.2cm，在距端部3cm处呈180°对称加工有两个圆形套筒通孔，用来与直流电动机外壳固定，优先（不限于）选用材料为不锈钢。

直流电动机外壳为三段一体式，分别为转子圆柱壳段，圆台形保护壳段，连接圆柱壳段；圆台形保护壳上加工有两个大螺纹孔，用于固定控制手柄使用，还加工有散热孔；连接圆柱壳段内直径等于钢管套筒外直径，而且连接圆柱壳段的中部呈180°对称分布有两个小螺纹孔，用于与钢管套筒连接使用。

传动轴直径为0.8cm，长度比钢管套筒长5cm~15cm，使得安装完成后，传动轴连接齿轮一端长出钢管套筒3cm~5cm；传动轴一端加工成圆角矩形，其长度为2.5cm~5cm，与电机轴的圆角矩形孔恰好配合，另一端加工有长条梯形齿，加工长度为1.5cm~3cm，传动轴优先（但不限于）选用材料为45号钢。

控制手柄是一个五边门形结构，一端有一个弧形固定块，另一端接有一个圆形套筒，圆形套筒直径等于钢管套筒外直径，弧形固定块上加工有两个手柄通孔，控制手柄一方面便于人工握持操作，同时上面设有调速开关，用来控制直流电机的启动与停机，并实现调速操作；控制手柄上有弧形固定块一端设有电源插头，通过导线与直流电源连接;控制手柄一端套在钢管套筒上，一端固定在直流电动机外壳上；外壳优先选用塑料材质。

振动部件由两个大锥齿轮及两个配套圆盘，一根齿轮连杆，一个小锥齿轮，两根推杆、一根横杆、一个挂钩，一对支架，外箱体组成。

大锥齿轮最大直径为10~15cm，厚度为1~2cm，中间同轴心加工一个通孔，通孔内安装有1~2个轴承，轴承轴心与大锥齿轮轴心重合，两者采用过盈配合；轴承安放在齿面一端，与齿面端面平齐且完全位于大锥齿轮内部，大锥齿轮非齿面端呈120°夹角分布加工有深度为1cm的内螺纹孔3个，圆盘上对应大锥齿轮上的3个内螺纹孔处有3个直径相同的圆柱通孔，便于使用螺钉将圆盘跟大锥齿轮固定，同时圆盘上加工有等夹角分布、偏心距不同的内螺纹通孔2~6个，用来连接推杆，圆盘直径与大锥齿轮最大直径相同，厚度为0.5~2cm；小锥齿轮由齿端和连接圆柱端组成，小锥齿轮优选尺寸为最大直径1.8cm，齿端厚度为2cm，连接圆柱端高度为2~3cm，小锥齿轮中心加工有长条梯形内齿，加工深度2cm~4cm，长条梯形内齿公称直径跟传动轴长条梯形齿公称直径相等，且能够精确啮合；小锥齿轮和大锥齿轮优先（不限于）选用模数为1.5模，转速比为1:5，锥齿轮及圆盘材料优先选用铝合金。

齿轮连杆直径应大于大锥齿轮内嵌套的轴承内孔直径0.01~0.05cm，使轴承在不损坏的情况下与齿轮连杆实现过盈配合，齿轮连接杆长度等于两个轴承厚度加上小锥齿轮最大直径。

支架长度为11cm~20cm，支架两端是两个夹片，两个夹片的位置关系是相互正交，两个夹片之间由两端弯曲成90°的刚性棒固接在一起，其中弯曲段长度为2~4cm；以刚性棒直立着放置（即弯区段与地面平行）为参考，其中连接凸台分布在上下位置的夹片加持的是齿轮连杆，连接凸台分布在左右位置的夹片加持的是钢管套筒。

推杆是长10cm~20cm，宽1cm~2cm，厚0.2cm~0.5cm的钢板，两端加工成圆弧形且同心加工有直径1.2cm的光滑通孔。

横杆的长度为两个大锥齿轮厚度，两个圆盘厚度，小锥齿轮最大直径以及两个推杆厚度的总和，直径为1.5 cm，对其两端进行适当加工从而达到推杆铰接在横杆两端的要求，使得推杆可以绕横杆自由转动。

外箱体是塑料板制成的长方体，塑料板厚度为0.3cm，外箱体的长为18cm~25cm，宽为12cm~18cm，高为23cm~30cm，外箱体上端面与其长边平行开有两个长条矩形孔，使推杆运动不受阻碍，下端面开有直径略大于钢管套筒外径的中心孔，内部设有固定夹片，且外箱体被平均分成四部分，每部分上都有若干连接凸台；便于安装;固定夹片有一半与箱体是固连在一起，另一半可拆卸，两半通过螺栓连接。

传动轴的圆角矩形一端与电机轴的圆角矩形孔恰好配合实现连接，传动轴另一端固定有一小锥齿轮，两者旋转轴线重合。

钢管套筒与直流电动机连接圆柱壳段配合连接，钢管套筒上的两个圆形通孔与圆柱段上的两个小螺纹孔正对，通过螺钉来固定两者。

两个大锥齿轮齿面相对，用齿轮连杆通过盈配合固定连接在一起；两根推杆一端通过螺栓分别与两个圆盘连接，连接时，应选择分别位于两个圆盘上距圆心相同距离的螺纹通孔，另一端通过铰接形式与横杆连接，挂钩铰接接在横杆中部。

支架总高度10~15cm，支架一端夹持齿轮连杆1段，另一端夹持钢管套筒，从而把大锥齿轮固定在合适高度，使大锥齿轮和小锥齿轮配合完。

外箱体通过固定夹片固定在钢管套筒上，固定夹片使用螺栓连接。

附图说明

图1是本装置的装置图，为了便于观察，对外箱体做了透明化处理。

图2，图3都是本装置振动部件散装图

其中1.大锥齿轮，2.小锥齿轮，3.齿轮连杆，4.支架，5.圆盘，6.轴承，7.固定螺钉，8.M10连接螺钉，9.横杆，10.传动轴，11. 钢管套筒，12. 推杆，13. 挂钩，14.外箱体，。

图4是传动轴圆角矩形端和长条梯形齿端示意图。

图5是外箱体示意图，为了便于观察，图形将前面两半箱体进行了透明处理

其中16.长条矩形孔，17.固定夹片，18.中心孔，19.连接凸台，33.左上箱体，34.左下箱体，35.右下箱体，36.右上箱体。

图6是直流电动机外壳示意图

其中20.大螺纹孔，21.散热孔，22.小螺纹孔，23. 连接圆柱壳段，24. 圆台形保护壳段，25. 转子圆柱壳段。

图7是控制手柄示意图

其中26.电源插口，27.手柄通孔，28.调速器。

图8是钢管套筒示意图

其中29.套筒通孔。

图9是直流电动机示意图，为了便于观察，示意图在圆台形保护壳段做了透明简化处理

其中23. 连接圆柱壳段，24. 圆台形保护壳段，25. 转子圆柱壳段，30.轴端圆角矩形孔，31.电机轴。

图10是小锥齿轮示意图

其中32.长条梯形内齿。

图11是推杆示意图

其中37. 光滑通孔，38.侧面，39.正面

具体实施方案

一种振动式水果采摘器如图1所示，由由直流电源，直流电动机，传动轴10，控制手柄，振动部件等组成，最右端为直流电动机，其外壳是转子圆柱壳段25，圆台形保护壳段24，连接圆柱壳段23三段一体式结构，在圆台形保护壳段24上有两个大螺纹孔20，在连接圆柱壳段23中部呈180°对称分布有两个小螺纹孔22，控制手柄上两个手柄通孔27外侧分别对正两个大螺纹孔20，通过螺钉拧紧，即可将控制手柄固定在直流电动机外壳上；将传动轴（10）穿过控制手柄前端的圆形套筒，把圆角矩形端插入电机轴31上轴端圆角矩形孔30中，实现传动轴10与电机轴31一起旋转；再将钢管套筒11加工有套筒通孔29一端从传动轴10长条梯形齿端穿入，而后穿过控制手柄前端的圆形套筒，直到钢管套筒11插入连接圆柱壳段23中，使连接圆柱壳段23上的两个小螺纹孔22与两个套筒通孔29对正，拧入螺钉把钢管套筒11固定在直流电动机外壳上；此时把小锥齿轮2插入到传动轴10的长条梯形齿端；然后用固定螺钉7把圆盘5和大锥齿轮1固定在一起，在每个大锥齿轮1中从齿面端嵌套如一个轴承6，使整个轴承6都位于大锥齿轮内部且两者外端面平齐；轴承6与大锥齿轮1是过盈配合，再把齿轮连杆3挤入轴承6的内轴孔中，实现过盈配合，从而把两个大锥齿轮1连接在一起，且两个大锥齿轮1的间距等于小锥齿轮2的最大直径，即优先选用1.8cm；用支架4对应的夹片夹紧两个大锥齿轮1之间的齿轮连杆3中部，然后将支架4另一端的夹片夹住钢管套筒11，调整支架4的位置，使得小锥齿轮2位于两个大锥齿轮1之间，而且两者完全啮合，调整好位置后使用螺栓配合夹片把支架4夹紧在钢管套筒11上，从而固定了大锥齿轮1和小锥齿轮的空间位置；随后把两根推杆12的一端分别铰接在横杆9两端，把挂钩13铰接到横杆9的中部，然后通过连接螺钉8穿过推杆12另一端的光滑通孔37把两根推杆12的分别连接到两个圆盘5相对应的内螺纹通孔处，并且要求推杆12可以绕着连接螺钉8自由旋转；最后把外箱体14分部装上固定即可，在安装外箱体14时，应先把左下箱体34的中心孔18位于下方并贴住钢管套筒11，再使用螺栓配合夹片17将其固定在钢管套筒11上，然后通过螺栓配合连接凸台19把左上箱体33与左下箱体34连接在一起，此时要调整已安装的箱体，使两根推杆12的侧面38（推杆12长度和厚度两个方向围成的面）分别正对左上箱体33的两条长条矩形孔16，且推杆12的侧面位于长条矩形孔16的右边，正面39分别贴住长条矩形孔16的两个长边，同时保证横杆9和挂钩13能一直处在外箱体14外部，调整好位置后，把其右上箱体36，右下箱体35安装好即可。

使用流程举例：

在按照以上步骤安装好机器以后，将导线一端与控制手柄上的电源插口26相连，另一端与直流电源连接，然后手握控制手柄，将外箱体14端举起，寻找到需要采摘的水果树枝干，用挂钩13钩住枝干中部，稍微用力下拉，使枝干稍微下弯，与挂钩13紧密接触，此时旋动调速器旋钮打开调速器，并进行适当调速，改变挂钩13的上下振动频率，从而改变枝干上下振动频率，将水果振落，实现采摘的目的，对于韧性大，较粗的枝干我们可以将推杆12与圆盘5的连接更换到偏心距更大的两个对应内螺纹通孔上，从而使振动幅度增大。

Claims (12)

1.一种振动式水果采摘器，其特征在于：由直流电源，直流电动机，传动轴（10），控制手柄，振动部件等组成，振动部件又包括由两个大锥齿轮（1）及两个配套圆盘（5），一根齿轮连杆（3），一个小锥齿轮（2），两根推杆（12）、一根横杆（9）、一个挂钩（13），一对支架（4），外箱体（14）组成。

2.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，其特征在于大锥齿轮（1）中间同轴心加工一个通孔，通孔内安装有轴承，轴承轴心与大锥齿轮轴心重合，两者采用过盈配合；大锥齿轮非齿面端加工有内螺纹孔用来安装固定圆盘（5），圆盘上对应大锥齿轮（1）上的内螺纹孔处有直径相同的圆柱通孔，两者配合实现用固定螺钉（7）固定圆盘(5)和大锥齿轮（1）的目的，同时圆盘（5）上加工有等夹角分布偏心距不同的内螺纹通孔2~6个，用来连接推杆（12）。

3.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，小锥齿轮（2）由齿端和连接圆柱端组成，小锥齿轮（2）中心加工有长条梯形内齿，加工深度2cm~4cm，长条梯形内齿（32）公称直径跟传动轴长条梯形齿公称直径相等，且能够精确啮合。

4.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，齿轮连杆（3）通过与大锥齿轮(1)内嵌套的轴承（6）过盈配合来连接两个大锥齿轮（1），大锥齿轮（1）与小锥齿轮（2）啮合实现传动，其中小锥齿轮（2）位于两个大锥齿轮（1）之间。

5.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，电机轴(30)沿轴线方向加工有一轴端圆角矩形孔(31)用来与传动轴(10)连接, 传动轴(10)一端加工成圆角矩形，一端加工有长条梯形齿，其中圆角矩形端用来与电机轴(31)配合连接，长条梯形齿端与小锥齿轮（2）配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，支架（4）长度为11cm~20cm，支架两端是两个夹片，两个夹片的位置关系是相互正交，由刚性棒固接在一起，其中一个夹片用来夹持齿轮连杆（3），另一个夹片夹持钢管套筒（11）。

7.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，外箱体（14）是塑料板制成的长方体，上端面与其长边平行开有两个长条矩形孔（16），下端面开有直径略大于钢管套筒（11）外径的中心孔（18），内部设有固定夹片（17），且外箱体（14）被平均分成四部分，分别为左上箱体（33），左下箱体（34），右下箱体（35），右上箱体（36），每部分上都有若干连接凸台（19）；便于安装;固定夹片（17）有一半与左下箱体（34）是固连在一起，另一半可拆卸，两半通过螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，控制手柄是一个五边门形结构，一端有一个弧形固定块，另一端皆有一个圆形圆形套筒，圆形套筒直径等于钢管套筒外直径，弧形固定块上加工有两个手柄通孔（27）；控制手柄上面设有调速器（28），用来控制直流电机的启动与停机，并实现调速操作；控制手柄上设有电源插头（26），通过导线与直流电源连接;控制手柄一端套在钢管套筒（11）上，一端固定在直流电动机外壳上。

9.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，直流电源可根据需要选用额定电压12V ~ 60V的电池，并配套使用相应额定工作电压的直流电动机；对应的直流电动机额定功率为400w ~ 1280w，额定转速为5000r/min ~ 15000r/min。

10.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，推杆（12）两端加工成圆弧形且同心加工有直径1.2cm的光滑通孔，横杆（9）与推杆（12）一端光滑通孔采用铰接方式连接，另一端光滑通孔通过M10连接螺钉（8）连接在圆盘（5）的内螺纹通孔上，且要求推杆（12）可绕M10连接螺钉（8）自由旋转。

11.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，直流电动机外壳为三段一体式，分别为转子圆柱壳段（25），圆台形保护壳段（24），连接圆柱壳段（23）；圆台形保护壳段（24）上加工有两个大螺纹孔（20），用于固定控制手柄使用，还加工有散热孔（21）；连接圆柱壳段（23）内直径等于钢管套筒（11）外直径，而且连接圆柱壳段（23）的中部呈180°对称分布有两个小螺纹孔（22），用于与钢管套筒（11）上的套筒通孔（29）连接使用。

12.根据权利要求1所述的一种振动式水果采摘器，推杆（12）是长10cm~20cm，宽1cm~2cm，厚0.2cm~0.5cm的钢板，两端加工成圆弧形且同心加工有直径1.2cm的光滑通孔（37），两根推杆（12）的侧面（38）分别正对左上箱体（33）的两条长条矩形孔（16），且推杆（12）的侧面位于长条矩形孔（16）的右边，正面（39）分别贴住长条矩形孔（16）的两个长边。