CN110073832A - 一种树干侧枝修剪机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树干侧枝修剪机械手，包括臂架装置和修剪装置，所述臂架装置包括调节竖直升降高度的支座组件、调节水平伸展长度的直臂组件和用于避让树干的曲臂组件，所述直臂组件连接在支座组件和曲臂组件之间，所述曲臂组件与修剪装置相连。本发明通过臂架装置调节机械手至所需要修剪的侧枝位置，然后通过修剪装置夹紧和切割侧枝，最后通过修剪装置和臂架装置结合将已经从树干上切割下来的侧枝堆放到限定位置，整个过程无需人力切割和搬运，防止人力切割和搬运造成的安全事故，更加安全可靠。

Description

一种树干侧枝修剪机械手

技术领域

本发明属于园林工具领域，具体涉及一种树干侧枝修剪机械手。

背景技术

随着城市建设的发展，城市绿化已经形成很大一个产业，日常的养护便依赖园林工具来完成，目前进行定期修剪长高长长的树干侧枝，都是通过人手持电锯搭着梯子爬到树上修剪，不仅修剪的人不安全，而且从树下路过的行人也容易侧枝突然掉落被砸伤或划伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种使用安全的树干侧枝修剪机械手。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种树干侧枝修剪机械手，包括臂架装置和修剪装置，臂架装置包括调节竖直升降高度的支座组件、调节水平伸展长度的直臂组件和用于避让树干的曲臂组件，直臂组件连接在支座组件和曲臂组件之间，曲臂组件与修剪装置相连。

进一步的，曲臂组件包括曲臂和控制曲臂转动的曲臂回转机构，曲臂回转机构和直臂相连。

进一步的，曲臂回转机构包括回转支承和电机，回转支承包括转动连接的内圈和外圈，内圈固定连接在直臂上，外圈固定连接在曲臂上，电机与外圈相连以带动外圈转动。

进一步的，外圈上设置有驱动齿，电机通过与外圈啮合的齿轮带动外圈转动。

进一步的，齿轮和电机之间连接有减速箱。

进一步的，修剪装置包括夹持组件和切割组件，切割组件连接在夹持组件一侧，以将夹持组件夹紧的侧枝与树干切割分离，夹持组件包括夹持座、抱夹和第一线性驱动器，抱夹包括连杆和两个卡爪，两个卡爪通过连杆连动，其中一个卡爪转动连接在夹持座上，第一线性驱动器分别与两个卡爪相连以驱动两个卡爪夹紧或松开侧枝。

进一步的，夹持组件还包括与夹持座转动连接的底座以及调节夹持座在底座上倾斜角度的第二线性驱动器，第二线性驱动器分别与底座和夹持座转动连接。

进一步的，修剪装置还包括与底座相连的回转组件，回转组件与曲臂组件相连。

进一步的，第一线性驱动器和第二线性驱动器均为液压油缸，回转组件为回转马达，回转马达通过进油管和回油管对第一线性驱动器或第二线性驱动器供油。

进一步的，切割组件包括转动连接在夹持座上的切割锯和电推杆，电推杆与切割锯相连以推动切割锯切割。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过臂架装置调节机械手至所需要修剪的侧枝位置，然后通过修剪装置夹紧和切割侧枝，最后通过修剪装置和臂架装置结合将已经从树干上切割下来的侧枝堆放到限定位置，整个过程无需人力切割和搬运，防止人力切割和搬运造成的安全事故，更加安全可靠。通过转动的支座组件使得机械手无需借助其他调节方向的机械装置，即可对支座组件一周圈的树干的侧枝进行修剪，曲臂组件使得机械手能够在支座组件不发生水平方向上的位移的情况下，通过曲臂绕开树干，修剪树干远离支座组件一侧的侧枝，提高修剪效率，使用更加便捷。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为树干侧枝修剪机械手的示意图；

图2为支座组件的示意图；

图3为曲臂组件的示意图；

图4为修剪装置一个视角的示意图；

图5为修剪装置另一个视角的示意图；

图6为修剪装置的爆炸图。

其中：1、支座组件；11、支撑管；12、升降杆；13、第一线性驱动机构；14、支座回转机构；2、直臂组件；21、外管；22、伸缩杆；23、第二线性驱动机构；24、第三线性驱动机构；3、曲臂组件；31、曲臂；311、连接部；312、避让部；32、曲臂回转机构；321、回转支承；3211、内圈；3212、外圈；4、夹持组件；41、夹持座；411、侧板；412、连接板；413、底板；4131、通孔；42、抱夹；421、第一卡爪；422、第二卡爪；423、连杆；424、卡齿；425、卡板；426、连接杆；427、转轴；43、第一线性驱动器；44、底座；45、第二线性驱动器；5、切割组件；51、切割锯；52、电推杆；6、回转组件；61、进油管；62、出油管。

具体实施方式

一种树干侧枝修剪机械手，包括臂架装置和修剪装置，臂架装置包括调节竖直升降高度的支座组件1、调节水平伸展长度的直臂组件2和用于避让树干的曲臂组件3，直臂组件2连接在支座组件1和曲臂组件3之间，曲臂组件3与修剪装置相连。本发明通过臂架装置调节机械手至所需要修剪的侧枝位置，然后通过修剪装置夹紧和切割侧枝，最后通过修剪装置和臂架装置结合将已经从树干上切割下来的侧枝堆放到限定位置，整个过程无需人力切割和搬运，防止人力切割和搬运造成的安全事故，更加安全可靠。通过转动的支座组件1使得机械手无需借助其他调节方向的机械装置，即可对支座组件1一周圈的树干的侧枝进行修剪，曲臂组件3使得机械手能够在支座组件1不发生水平方向上的位移的情况下，通过曲臂31绕开树干，修剪树干远离支座组件1一侧的侧枝，提高修剪效率，使用更加便捷。

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

一种树干侧枝修剪机械手，如图1所示，包括臂架装置和修剪装置，臂架装置包括调节竖直升降高度的支座组件1、调节水平伸展长度的直臂组件2和用于避让树干的曲臂组件3，曲臂组件3一端连接在直臂组件2上，另一端连接有修剪装置。

在本实施例中，支座组件1包括支撑管11、套接在支撑管11内的升降杆12、第一线性驱动机构13和可进行旋转的支座回转机构14，支撑管11的底部固定在支座回转机构14上，可随支座回转机构14转动，优选的，支座回转机构14的转动轴和支撑管11的中轴线重合，即支座回转机构14可带动支撑管11绕支撑管11的中心轴转动，支座回转机构14受力更加均衡，转动更加稳定，第一线性驱动机构13安装在支撑管11上，第一线性驱动机构13的输出轴与升降杆12相连，以带动升降杆12在支撑管11内升降，调节臂架装置在竖直方向上的高度。

在本实施例中，直臂组件2包括外管21、套接在外管21内的伸缩杆22和第二线性驱动机构23，第二线性驱动机构23安装在外管21上，第二线性驱动机构23的输出轴与伸缩杆22相连，第二线性驱动机构23通过输出轴的伸长和缩短实现伸缩杆22缩进或伸出外管21，以调节臂架在水平方向上的长度；外管21的端部和升降杆12的顶部铰接，且外管21和升降杆12之间连接有第三线性驱动机构24，第三线性驱动机构24的壳体和输出轴分别与升降杆12和外管21铰接，第三线性驱动机构24的输出轴的伸长或回缩可带动直臂组件2沿铰接处发生转动，调节直臂组件2和支座组件1之间的角度，使得直臂组件2调节臂架在水平方向上的长度的同时，也能调节臂架在竖直方向上的高度，对支座组件1形成补充调节，使得机械手可以满足更高范围的侧枝修剪需要。

如图2所示，在本实施例中，曲臂组件3包括曲臂31和曲臂回转机构32，曲臂组件3连接在曲臂回转机构32上，曲臂回转机构32带动曲臂31转动，曲臂组件3使得机械手能够在支座组件1不发生水平方向上的位移的情况下，通过曲臂31绕开树干，修剪树干远离支座组件1一侧的侧枝，提高修剪效率，使用更加便捷。曲臂31包括连接部311和弧形的避让部312，避让部312通过连接部311连接在曲臂回转机构32上，弧形的避让部312使得曲臂31对于树干的避让效果更好，能够避让各种粗细的树干。如图3所示，曲臂回转机构32包括回转支承321、齿轮、电机和减速箱，回转支承321包括转动连接的内圈3211和外圈3212，内圈3211和外圈3212之可绕回转支承321的中心轴发生相对转动，内圈3211固定连接在伸缩杆22的端部并随伸缩杆22在外管21上伸缩，外圈3212与曲臂31的连接部311固定连接以带动曲臂31转动，外圈3212的外侧壁上设置环绕设置有驱动齿，电机与减速箱相连，减速箱的输出轴与齿轮箱相连，外圈3212通过驱动齿与齿轮啮合。电机的输出轴转动带动减速箱工作，减速箱进行减速，然后减速箱的输出轴带动齿轮发生转动，齿轮带动外圈3212发生转动，外圈3212带动曲臂31发生转动，使得曲臂31能够通过转动避开树干并尽可能的贴紧树干，以便曲臂31端部的修剪装置能够准确抵达待修剪的侧枝下方；减速箱对电机的输出轴的快速转动进行减速变为齿轮的慢速转动，使得曲臂31在外圈3212的带动下发生慢速转动，防止曲臂31因转动过快而与树干发生碰撞，且慢速转动使得曲臂31的调节精度更高，更精确的对准待修剪的侧枝，减速箱还能够在电机没有自锁结构的情况下自锁，使得曲臂回转机构32的使用更加安全。

本实施例中的第一线性驱动机构13、第二线性驱动机构23和第三线性驱动机构24均为液压油缸，因为液压油缸作为大功率动力元件，具有输出力大、性能稳定可靠和使用寿命长的优点，使得机械手能够长时间的稳定工作，提高工作效率，降低维修和更换成本。

当需要修剪树干朝向臂架装置一侧的侧枝时，臂架装置的运行过程如下：

1、通过支座回转机构14转动，使得直臂组件2和曲臂组件3转动至朝向树干；

2、第一线性驱动机构13通过推动升降杆12将直臂组件2调节到合适的高度，第二线性驱动机构23通过推动伸缩杆22将曲臂组件3调节到合适的水平位置，使得曲臂组件3上连接的修剪装置刚好位于待修剪侧枝根部的下方，若待修剪侧枝的高度第一线性驱动机构无法到达，则第三线性驱动机构工作以调节直臂组件2和支座组件1之间的夹角，对高度方向上形成补充，使得臂架装置的适用高度范围更广。

3、通过曲臂回转机构32转动曲臂31，使得曲臂组件3上连接的修剪装置刚好位于待修剪侧枝根部的上方以便进行修剪。

当需要修剪树干背对臂架装置一侧的侧枝时，臂架装置的运行过程如下：

1、通过支座回转机构14转动，使得直臂组件2和曲臂组件3转动至朝向树干一侧的方向。

2、通过曲臂回转机构32转动曲臂31，使得曲臂31水平放置；

3、第一线性驱动机构13通过推动升降杆12将直臂组件2调节到合适的高度，第二线性驱动机构23通过推动伸缩杆22将曲臂组件3调节到合适的水平位置，若待修剪侧枝的高度第一线性驱动机构无法到达，则第三线性驱动机构工作以调节直臂组件2和支座组件1之间的夹角，对高度方向上形成补充，使得修剪装置与待修剪侧枝根部下方处于同一水平面上，此时弧形的避让部312的凹陷一侧朝向树干。

4、支座回转机构14转动，转动至避让部312贴紧树干的侧壁，此时曲臂组件3上连接的修剪装置刚好位于待修剪侧枝根部的下方。

5、通过曲臂回转机构32转动曲臂31，使得曲臂组件3上连接的修剪装置刚好位于待修剪侧枝根部的上方以便进行修剪。

以上运行过程为臂架的常规运行过程，并非唯一运行过程，可根据实际情况对一些步骤进行重复或交换，以便能够更加精确的对侧枝进行修剪。

在本实施例中，修剪装置包括夹持组件4和切割组件5，切割组件5连接在夹持组件4一侧，以便对夹持组件4夹紧的侧枝进行切割。夹持组件4包括夹持座41、抱夹42和第一线性驱动器43，夹持座41包括两个相对设置的侧板411、连接两个侧板411的连接板412和设置在侧板411底部的底板413，侧板411、连接板412和底板413形成容纳抱夹42和第一线性驱动器43的夹持槽；抱夹42部分位于夹持槽中，抱夹42包括两个通过配合进行夹持侧枝的卡爪，两个卡爪分别为第一卡爪421和第二卡爪422，第一卡爪421和第二卡爪422分别连接在连杆423的两端以通过连杆423连动，连杆423一端与第一卡爪421位于夹持槽内的端部转动连接，另一端与第二卡爪422的中部转动连接，第一卡爪421的中部转动连接在夹持座41的侧板411上，第一卡爪421位于夹持槽内的一端与第二卡爪422位于夹持槽内的一端分别与第一线性驱动器43的外壳和输出轴相连，当第一线性驱动器43的输出轴伸长时，第一卡爪421和第二卡爪422同时发生转动，使得第一卡爪421和第二卡爪422位于夹持槽外的一端相对靠拢以便同时对侧枝形成夹持。本实施例通过连杆423将两个卡爪连接在一起实现连动，使得仅通过一个第一线性驱动器43即可实现抱夹42两个卡爪的同时张卡和闭合，对于侧枝的夹持效果好。

如图4至图6所示，本实施例中的卡爪包括两个平行设置的卡板425和连接在两个卡板425之间的连接杆426，连接杆426对两个卡板425进行固定，连接杆426可以设置有一根或多根(包括两根)，本实施例优选的是连接杆426设置有两根，两根连接杆426分别连接两个卡板425的端部，防止卡板425的端部晃动，两个卡板425的中部贯穿有转轴427，使得卡爪绕转轴427转动，第一卡爪421的转轴427与侧板411相连，第二卡爪422的转轴427与连杆423相连，平行设置的两个卡板425对侧枝的夹持更加牢固。两个卡爪中至少有一个卡爪上设置有卡齿424，卡齿424位于卡板425上，当卡爪夹紧侧枝时，卡齿424在力的作用下部分嵌入侧枝中，对侧枝的固定效果更好，防止侧枝在两个卡爪之间转动。

在本实施例中，夹持组件4还包括与夹持座41转动连接的底座44以及第二线性驱动器45，第二线性驱动器45分别与底座44和夹持座41相连，通过第二线性驱动器45的输出轴的伸缩调节夹持座41在底座44上的倾斜角度，第一线性驱动器43和第二线性驱动器45均为液压油缸，因为液压油缸作为大功率动力元件，具有输出力大、性能稳定可靠和使用寿命长的优点，使得机械手能够长时间的稳定工作，提高工作效率，降低维修和更换成本。

本实施例中的修剪装置还包括与底座44相连的回转组件6，回转组件6连接在曲臂31远离曲臂回转机构32一端，带动底座44在曲臂31上转动，回转组件6优选的为回转马达，回转马达的输出轴上连接有进油管61和出油管62，第一线性驱动器43或者第二线性驱动器45通过进油管61和出油管62与回转马达相连，回转马达通过进油管61和出油管62给作为第一线性驱动器43的液压油缸或者作为第二线性驱动器45的液压油缸供油，当夹持组件4随回转马达转动时，进油管61和出油管62随回转马达的输出轴共同转动，不会因夹持组件4的转动而发生扭转，保证回转马达的供油稳定。夹持座41的底板413上设置有通孔4131，当进油管61和出油管62与第一线性驱动器43相连时，会先通过通孔4131，然后连接到第一线性驱动器43上，连接更加方便，同时在底板413上开设通孔4131有利于对夹持座41进行减重，降低臂架装置的承重，延长机械手的使用寿命。

本实施例中的切割组件5包括转动连接在夹持座41上的切割锯51和电推杆52，电推杆52的驱动轴伸缩带动切割锯51持续切割侧枝，本实施例优选的采用链锯。

当需要切割侧枝时，修剪装置的运行过程如下：

1、回转组件6带动底座44发生转动，使得抱夹42的开口处正对准侧枝，两个卡爪对准侧枝的侧壁；

2、第二线性驱动器45的驱动轴发生伸缩，调节夹持座41在底座44上的倾斜角度，使得转轴427的中轴线与侧枝的中轴线平行；

3、第一线性驱动器43的驱动轴伸长，使得第一卡爪421和第二卡爪422同时发生转动，第一卡爪421和第二卡爪422位于夹持槽外的一端相对靠拢以便同时对侧枝形成夹持；

4、切割锯51对侧枝进行切割，电推杆52的输出轴的伸长的同时推动切割锯51绕夹持座41转动以便持续深入的对侧枝进行切割，直到将侧枝从树干上切割下来。

本发明通过臂架装置调节机械手至所需要修剪的侧枝位置，然后通过修剪装置夹紧和切割侧枝，最后通过修剪装置和臂架装置结合将已经从树干上切割下来的侧枝堆放到限定位置，整个过程无需人力切割和搬运，防止人力切割和搬运造成的安全事故，更加安全可靠。通过转动的支座组件1使得机械手无需借助其他调节方向的机械装置，即可对支座组件1一周圈的树干的侧枝进行修剪，曲臂组件3使得机械手能够在支座组件1不发生水平方向上的位移的情况下，通过曲臂31绕开树干，修剪树干远离支座组件1一侧的侧枝，提高修剪效率，使用更加便捷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：包括臂架装置和修剪装置，所述臂架装置包括调节竖直升降高度的支座组件、调节水平伸展长度的直臂组件和用于避让树干的曲臂组件，所述直臂组件连接在支座组件和曲臂组件之间，所述曲臂组件与修剪装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述曲臂组件包括曲臂和控制曲臂转动的曲臂回转机构，所述曲臂回转机构和直臂相连。

3.根据权利要求2所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述曲臂回转机构包括回转支承和电机，所述回转支承包括转动连接的内圈和外圈，所述内圈固定连接在直臂上，所述外圈固定连接在曲臂上，所述电机与外圈相连以带动外圈转动。

4.根据权利要求3所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述外圈上设置有驱动齿，所述电机通过与外圈啮合的齿轮带动外圈转动。

5.根据权利要求4所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述齿轮和电机之间连接有减速箱。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述修剪装置包括夹持组件和切割组件，所述切割组件连接在夹持组件一侧，以将夹持组件夹紧的侧枝与树干切割分离，所述夹持组件包括夹持座、抱夹和第一线性驱动器，所述抱夹包括连杆和两个卡爪，两个卡爪通过连杆连动，其中一个卡爪转动连接在夹持座上，所述第一线性驱动器分别与两个卡爪相连以驱动两个卡爪夹紧或松开侧枝。

7.根据权利要求6所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述夹持组件还包括与夹持座转动连接的底座以及调节夹持座在底座上倾斜角度的第二线性驱动器，所述第二线性驱动器分别与底座和夹持座转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述修剪装置还包括与底座相连的回转组件，所述回转组件与曲臂组件相连。

9.根据权利要求8所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述第一线性驱动器和所述第二线性驱动器均为液压油缸，所述回转组件为回转马达，回转马达通过进油管和回油管对第一线性驱动器或第二线性驱动器供油。

10.根据权利要求1所述的一种树干侧枝修剪机械手，其特征在于：所述所述切割组件包括转动连接在夹持座上的切割锯和电推杆，所述电推杆与切割锯相连以推动切割锯切割。