CN108684311A - 一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，包括：空心杆，所述空心杆上设置有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构的滑块位于空心杆内切顶端设置有齿条，所述曲柄滑块机构的曲柄上设置有旋转手柄，所述空心杆的顶端设置有一对相互啮合的齿轮，且其中一个齿轮同时与齿条相啮合，两个齿轮的齿轮轴上各固定有一个刀口相对且随相应齿轮同步地往复摆动实现咬合切割的圆弧刀片，所述圆弧刀片的下方设置有带缓冲的水果收集筒。本发明能够通过齿轮齿条的位置及参数设计实现在曲柄不断转动过程中刀片做等速圆周运动实现循环切割；收集筒缓冲结构的设计避免了水果在采摘过程中被碰伤。符合人机工程设计理念，有较高的实用性。
Description
技术领域
本发明属于机械结构领域，涉及一种农业机械，具体涉及一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械。
背景技术
现有的辅助采摘机构为实现对果梗的切割，多采用针对相应实际需求进行几何设计，制作相应的修枝剪，通过剪刃面上的锯齿锯断果梗，但在实际运用过程中因为果梗较粗、表皮较滑、刃面选用的材料硬度不够等原因，并不能对一些果梗较粗的水果进行有效的切割，而且这些采摘机构一般不具有收集装置，对于一些个体较大的水果会导致无法夹紧自由落下磕坏表皮影响后续的贮藏和运输，因此这些辅助采摘机构存在一些无法忽视的缺陷。
由果梗较粗较滑、刃面材料硬度不够所引起的无法切割果梗可能导致剪刀刃面上的锯齿弯折变钝，使得采摘过程越来越艰难，提高维护保养成本的同时也降低了生产效率。
传统辅助采摘机构在设计时并未充分考虑实际应用过程中的人机关系，为了达到较高高度把杆做长，为了便携把杆做成折叠结构，既没有充分考虑重心位置以及使用过程中的手持感受，主杆太长搭配锯齿剪刃，没有传动机构，也使得对果枝果梗的锯断过程中必须手动旋转长杆，操作不方便。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，本发明既具备常规树生水果辅助采摘机械的功能，并更有效地实现树生水果的采摘活动，同时又解决了果梗对刃具的磨损以及水果收集的问题，解决了常规辅助采摘机械难以收集运输水果的缺陷。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，包括：
空心杆，所述空心杆上设置有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构的滑块位于空心杆内切顶端设置有齿条，所述曲柄滑块机构的曲柄上设置有旋转手柄，所述空心杆的顶端设置有一对相互啮合的齿轮，且其中一个齿轮同时与齿条相啮合，两个齿轮的齿轮轴上各固定有一个刀口相对且随相应齿轮同步地往复摆动实现咬合切割的圆弧刀片，所述圆弧刀片的下方设置有当水果果梗被切断后即落入带缓冲的水果收集筒。
本方案的基本原理为：在曲柄转动过程中，作为滑块的齿条将动力传输至两个齿轮组成的齿轮组，带动固联在齿轮轴上的圆弧状刀片转动对树生水果果梗进行切割，利用齿轮啮合时各自运动的相反特性实现一对刀片相互靠近，完成切割过程；水果果梗被切断后即落入带缓冲作用的收集筒，从而完成辅助采摘过程。本发明能够通过齿轮齿条的位置及参数设计实现在曲柄不断转动过程中刀片做等速圆周运动实现循环切割；通过对刀片形状尺寸的计算实现循环运动过程中不发生干涉；收集筒缓冲结构的设计避免了水果在采摘过程中被碰伤。同时，整个机构的尺寸大小和使用方式以及曲柄手柄的工作方式符合人机工程设计理念，有较高的实用性。
进一步地，所述空心杆内设置有杆上有保证齿条运动方向的导轨槽，进而保证齿条与齿轮的啮合。
进一步地，所述的带缓冲的水果收集筒包括内外两层，内层采用柔性材料，且内径小于待采摘水果，外层为轻质硬壳圆筒且口径大于水果直径。
进一步地，所述圆弧刀片采用高碳钢制备，从而保证足够的使用寿命。
进一步地，所述带缓冲的水果收集筒开口处具有一定斜度，便于水果进入。
进一步地，所述一对相互啮合的齿轮的传动比为1:1，确保两个圆弧刀片3同步运动。
进一步地，所述的空心杆与带缓冲的水果收集筒形成便于搬运的叉臂结构，便于操作者采用肩扛式进行持续工作。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1本发明对普通辅助采摘机械的采摘机构进行改进，使用两片圆弧刀刃借助曲柄滑块往复运动的特点实现往复循环切割，并改变了人的施力方式，相比常规修枝剪切割果梗过程，具有效率更高，剪切力输出更大的优势。
2本发明在普通辅助采摘机械的基础上增加了内壁附有类似长筒袜的弹性织物的收集筒，对采摘的水果起到带有缓冲的收集作用，用两片锋利的圆弧刀刃替代带有锯齿的剪刀，使得对果梗的切割过程更加简易。
3本发明传动机构的设计改变了采摘过程中的操作方式，曲柄滑块机构的运用使得操作者只需摇动曲柄即可输入动力，经作为滑块的齿条传递至齿轮组驱动刀片随齿轮转动实现切割，简化操作过程的同时提高切割剪力，降低维护成本，提高工作效率，同时传动机构工作臂和收集筒构成一叉臂，便于操作者采用肩扛式进行持续工作。
附图说明
图1为本发明实施例的采摘机械整体示意图。
图2为本发明实施例的曲柄滑块机构结构示意图。
图3为本发明实施例的圆弧刀片与啮合齿轮的装配示意图。
图中：1-曲柄滑块机构；2-齿轮；3-圆弧刀片；4-带缓冲的水果收集筒；5-齿条；6-空心杆。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1所示，一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，包括：空心杆6，所述空心杆6上设置有曲柄滑块机构1，所述曲柄滑块机构1的滑块位于空心杆6内切顶端设置有齿条5，所述曲柄滑块机构1的曲柄上设置有旋转手柄，所述空心杆6的顶端设置有一对相互啮合的齿轮2，且其中一个齿轮同时与齿条5相啮合，两个齿轮的齿轮轴上各固定有一个刀口相对且随相应齿轮同步地往复摆动实现咬合切割的圆弧刀片3，所述圆弧刀片3的下方设置有当水果果梗被切断后即落入带缓冲的水果收集筒4。
所述的曲柄滑块机构1附于空心杆6上，所述空心杆6内设置有杆上有保证齿条运动方向的导轨槽，进而保证齿条与齿轮的啮合。
所述的带缓冲的水果收集筒4包括内外两层，内层采用柔性材料，且内径小于待采摘水果，外层为轻质硬壳圆筒且口径大于水果直径。
所述圆弧刀片3采用高碳钢制备，从而保证足够的使用寿命。
所述带缓冲的水果收集筒4开口处具有一定斜度，便于水果进入。
所述一对相互啮合的齿轮的传动比为1:1，确保两个圆弧刀片3同步运动。
所述的空心杆6与带缓冲的水果收集筒4形成便于搬运的叉臂结构，便于操作者采用肩扛式进行持续工作。
本实施例的基本原理为：在曲柄转动过程中，作为滑块的齿条将动力传输至两个齿轮组成的齿轮组，带动固联在齿轮轴上的圆弧状刀片转动对树生水果果梗进行切割，利用齿轮啮合时各自运动的相反特性实现一对刀片相互靠近，完成切割过程；水果果梗被切断后即落入带缓冲作用的收集筒，从而完成辅助采摘过程。本发明能够通过齿轮齿条的位置及参数设计实现在曲柄不断转动过程中刀片做等速圆周运动实现循环切割；通过对刀片形状尺寸的计算实现循环运动过程中不发生干涉；收集筒缓冲结构的设计避免了水果在采摘过程中被碰伤。同时，整个机构的尺寸大小和使用方式以及曲柄手柄的工作方式符合人机工程设计理念，有较高的实用性。
本实施例中，所述曲柄滑块机构1选用合适长度曲柄以保证末端剪切力足够大，可以将果梗剪断，同时滑块末端固连齿条5以传动齿轮机构；两啮合齿轮需保证一定尺寸精度以减少能量损耗，减轻人手用力；所述圆弧刀片3使用较高强度钢以保证本装置使用寿命；所述带缓冲的水果收集筒4包含内外两层，内层需采用摩擦较好的柔软材料，且内径小于待采摘水果，以保护其不会受到直接的冲击力，外层需使用硬质且密度小的材料以便于肩扛及设置水果出口导向。
本实施例中，人通过曲柄滑块机构1上的曲柄输出动力经由一对啮合齿轮2传输到圆弧刀片3，使之周期性往复运动，切割果梗，水果掉落至带缓冲的水果收集筒4。具体到本实施例，通过摇动曲柄上的摇杆（如图2），产生动力推动滑块移动，滑块末端的齿条5再一次将力传送至两啮合的齿轮2，从而驱动圆弧刀片3即工作端（如图3），使得水果掉落至带缓冲的水果收集筒4，循环转动曲柄使得切割装置得以重复运动，具体效果分两个阶段：
第一阶段切割果梗，通过摇动曲柄带动齿条5移动，进而带动齿轮2旋转，完成切割；
第二阶段水果掉落，通过带缓冲的水果收集筒4缓冲减震，保护水果完整新鲜；
第三阶段刀片分离，继续摇动曲柄通过齿条5和齿轮2传动使两圆弧刀片3分开以进入下一个周期循环。
上述循环适用于大多树生水果如苹果、梨等，此类水果形态固定，具有一定抗变形能力，从而可以保证在水果收集筒中得到缓冲。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，包括：
空心杆(6)，所述空心杆(6)上设置有曲柄滑块机构(1)，所述曲柄滑块机构(1)的滑块位于空心杆(6)内切顶端设置有齿条(5)，所述曲柄滑块机构(1)的曲柄上设置有旋转手柄，所述空心杆(6)的顶端设置有一对相互啮合的齿轮，且其中一个齿轮同时与齿条(5)相啮合，两个齿轮的齿轮轴上各固定有一个刀口相对且随相应齿轮同步地往复摆动实现咬合切割的圆弧刀片(3)，所述圆弧刀片(3)的下方设置有当水果果梗被切断后即落入带缓冲的水果收集筒(4)。
2.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述空心杆(6)内设置有杆上有保证齿条运动方向的导轨槽。
3.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述的带缓冲的水果收集筒(4)包括内外两层，内层采用柔性材料，且内径小于待采摘水果，外层为轻质硬壳圆筒且口径大于水果直径。
4.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述圆弧刀片(3)采用高碳钢制备。
5.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述带缓冲的水果收集筒(4)开口处具有一定斜度，便于水果进入。
6.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述一对相互啮合的齿轮的传动比为1:1。
7.根据权利要求1所述的基于曲柄滑块运动的树生水果辅助人工采摘机械，其特征在于，所述的空心杆(6)与带缓冲的水果收集筒(4)形成便于搬运的叉臂结构。
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