CN110301249A - 仿形修剪装置、果园机械设备及修剪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿形修剪装置、果园机械设备及修剪方法，所述仿形修剪装置包括底座、拉紧放松机构、至少一个支架以及至少一个修剪机构，所述底座通过拉紧放松机构与每个支架连接，所述支架与修剪机构一一对应，每个修剪机构设置在对应的支架上；所述支架为一个时，该支架与底座铰接；所述支架为两个或以上时，两个或以上的支架从上到下依次铰接，且最下方的支架与底座铰接；所述果园机械设备搭载有上述的仿形修剪装置。本发明能够有效地解决上述现有技术中果园修剪方面的难题，降低了劳动强度，提高了修剪效率。

Description

仿形修剪装置、果园机械设备及修剪方法

技术领域

本发明涉及一种仿形修剪装置、果园机械设备及修剪方法，属于农业机械化、自动化生产领域。

背景技术

近年来，随着我国农业的迅速发展，果园的果树种植面积日益扩大，为农民创造了巨大的经济效益，而修剪是果园管理中提高果实质量、减少养分消耗、促进花芽分化和持续稳定丰产的重要措施之一，修剪的好坏，直接影响果实的产量和质量，最终影响农民的经济收益。目前，国内大部分果园都采用人工修剪或手持式机具(如电动剪刀、小型电锯等)修剪，存在适应性差、劳动强度高、工作效率低等问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种仿形修剪装置，该装置能够有效地解决上述现有技术中果园修剪方面的难题，降低了劳动强度，提高了修剪效率。

本发明的第二个目的在于提供一种搭载上述仿形修剪装置的果园机械设备。

本发明的第三个目的在于提供一种基于上述仿形修剪装置的修剪方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种仿形修剪装置，包括底座、拉紧放松机构、至少一个支架以及至少一个修剪机构，所述底座通过拉紧放松机构与每个支架连接，所述支架与修剪机构一一对应，每个修剪机构设置在对应的支架上；

所述支架为一个时，该支架与底座铰接；所述支架为两个或以上时，两个或以上的支架从上到下依次铰接，且最下方的支架与底座铰接。

进一步的，所述拉紧放松机构包括第一电机、第一绕线盘、第二绕线盘和钢丝绳，所述第一电机和第一绕线盘设置在底座上，第一电机用于带动第一绕线盘转动，所述第一绕线盘固定钢丝绳的第一端，且缠绕一定长度的钢丝绳，所述第二绕线盘设置在每个支架上，所述底座的上部、每个支架的上部和下部均开有可使钢丝绳定位和穿过的通孔；

所述支架为一个时，在该支架上的第二绕线盘固定钢丝绳的第二端，且缠绕一定长度的钢丝绳；所述支架为两个或以上时，在最上面支架的第二绕线盘上固定钢丝绳的第二端，在各个支架上的第二绕线盘均缠绕一定长度的钢丝绳。

进一步的，所述拉紧放松机构还包括联轴器、第一转轴和第二转轴，所述第一电机设置在底座的一侧，且第一电机的电机轴通过联轴器与第一转轴连接，所述第一绕线盘与第一转轴连接，所述第二转轴的两端分别设置在每个支架的两侧，所述第二绕线盘与第二转轴连接。

进一步的，所述底座的上部与下部之间设有横梁，所述横梁的两端分别固定在底座的两侧，所述第一转轴的两端分别与两个立式轴承连接，两个立式轴承固定在横梁上。

进一步的，每个支架中，所述第二转轴的两端分别与两个菱形轴承连接，两个菱形轴承分别固定在该支架的两侧。

进一步的，所述支架为一个时，所述底座与该支架之间设有两个相互对称的铰链；所述支架为两个或以上时，所述底座与最下方支架之间、相邻两个支架之间均设有两个相互对称的铰链。

进一步的，每个铰链包括第一合页、第二合页、扭簧和销，所述第一合页和第二合页上下设置，且第一合页与第二合页之间通过扭簧、销连接，所述扭簧套设在销上；

所述支架为一个时，每个铰链中，第一合页固定在该支架的下部，第二合页固定在底座的上部，扭簧的第一端固定在该支架的一侧，扭簧的第二端与底座的上部接触；

所述支架为两个或以上时，底座与最下方支架之间的每个铰链中，第一合页固定在最下方支架的下部，第二合页固定在底座的上部，扭簧的第一端固定在最下方支架的一侧，扭簧的第二端与底座的上部接触；相邻两个支架之间的每个铰链中，第一合页固定在上方支架的下部，第二合页固定在下方支架的上部，扭簧的第一端固定在上方支架的一侧，扭簧的第二端与下方支架的上部接触。

进一步的，每个修剪机构包括第二电机、第一修剪盘、第二修剪盘和多个刀片，所述第二电机设置在对应的支架上，且第二电机的电机轴与第一修剪盘固定连接，所述第一修剪盘与第二修剪盘固定连接，所述多个刀片分别与第二修剪盘固定连接。

进一步的，所述刀片为四个，四个刀片在第二修剪盘上形成十字形结构。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种果园机械设备，所述设备搭载有上述的仿形修剪装置。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于上述仿形修剪装置的修剪方法，所述方法包括：

当到达待修剪果树的位置后，控制拉紧放松机构拉紧或放松钢丝绳，从而带动每个支架绕铰链转动；

根据所述果树的待修剪枝条部位，控制合适的修剪机构，带动第一修剪盘转动，从而使第二修剪盘上的多个刀片对所述果树的待修剪枝条进行修剪。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明设置了底座、拉紧放松机构、至少一个支架以及至少一个修剪机构，支架为一个时，该支架与底座铰接，支架为两个或以上时，两个或以上的支架从上到下依次铰接，且最下方的支架与底座铰接，按照这种方式连接，构成了类似人类手指的关节，底座通过拉紧放松机构与每个支架连接，在底座上通过控制拉紧放松机构，带动每个支架绕铰链转动，达到仿形的目的，因此只需要找准果树的枝条部位和保持底座的连接稳定，就可以控制任意一个支架上的修剪机构对果树的枝条进行修剪，其结构简单，易于实现，成本相对于使用传感器技术较低，解决了传统人工修剪或手持式机具修剪的适应性差、劳动强度高、工作效率低等问题，适用于果园机械化修剪。

附图说明

图1为本发明实施例1的仿形修剪装置的正视结构图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为图1中B处的放大图。

图4为本发明实施例1的仿形修剪装置的立体结构图。

图5为本发明实施例1的第一支架与第二支架的相互关系结构图。

图6为本发明实施例1的底座的立体结构图。

图7为本发明实施例1的第一支架的立体结构图。

图8为本发明实施例1的底座与铰链的相互关系结构图。

其中，1-底座，101-第一上板，102-第二下板，103-第一左侧板，104-第一右侧板，105-第一通孔，106-第二通孔，107-横梁，108-第四通孔，2-第一支架，201-第二上板，202-第二下板，203-第二左侧板，204-第二右侧板，205-前部板，206-第三通孔，3-第二支架，4-第三支架，5-第一修剪机构，501-第二电机，502-第一修剪盘，503-第二修剪盘，504-刀片，6-第二修剪机构，7-第三修剪机构，8-第一电机，9-第一绕线盘，10-第二绕线盘，11-联轴器，12-第一转轴，13-第二转轴，14-第一弹簧挡圈，15-第二弹簧挡圈，16-立式轴承，17-菱形轴承，18-第一合页，19-第二合页，20-扭簧，21-销，22-半圆形柱体。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图5所示，本实施例提供了一种仿形修剪装置，该装置可以搭载在多种果园机械设备上，果园机械设备如车载式修剪机等，包括底座1、拉紧放松机构、三个支架和三个修剪机构，三个支架分别为第一支架2、第二支架3和第三支架4，三个修剪机构分别为第一修剪机构5、第二修剪机构6和第三修剪机构7，第一支架2、第二支架3、第三支架4和底座1从上到下依次铰接，底座1通过拉紧放松机构分别与第一支架2、第二支架3、第三支架4连接，第一修剪机构5设置在第一支架2上，第二修剪机构6设置在第二支架3上，第三修剪机构7设置在第三支架4上，拉紧放松机构、第一修剪机构5、第二修剪机构6和第三修剪机构7可以与果园机械设备的控制装置连接。

所述底座1采用钢材板焊接制成，如图6所示，底座1包括第一上板101、第一下板102、第一左侧板103和第一右侧板104，第一上板101的左右两端分别与第一左侧板103和第一右侧板104的上端焊接，第一下板102的左右两端分别与第一左侧板103和第一右侧板104的下端焊接，第一上板101作为底座1的上部，第一下板102作为底座1的下部，第一左侧板103作为底座1的左侧，第一右侧板104作为底座1的右侧。

第一支架2、第二支架3和第三支架4的结构相同，均采用钢材板焊接制成，以第一支架2为例，如图7所示，第一支架2包括第二上板201、第二下板202、第二左侧板203、第二右侧板204和前部板205，第二上板201的左右两端分别与第二左侧板203和第二右侧板204的上端焊接，第二下板202的左右两端分别与第二左侧板203和第二右侧板204的下端焊接，第二上板201作为第二支架2的上部，第二下板202作为第二支架2的下部，第二左侧板203作为第二支架2的左侧，第二右侧板204作为第二支架2的右侧；前部板205设置在第二上板201和第二下板202之间的中间位置上，且左右两端分别与第二左侧板203和第二右侧板204焊接，第一修剪机构5设置在该前部板205上。

所述拉紧放松机构包括第一电机8、第一绕线盘9、第二绕线盘10和钢丝绳(图中未示出)，第一电机8和第一绕线盘9设置在底座1上，具体地，本实施例的第一电机8固定在底座1的右侧，第一绕线盘9设置在底座1的内部，第一电机8优选采用步进电机，其与控制装置连接，用于带动第一绕线盘9转动，第一绕线盘9固定钢丝绳的第一端，且缠绕一定长度的钢丝绳，底座1的上部开有可使钢丝绳定位和穿过的第一通孔105，下部开有第二通孔106，该第二通孔106为预留通孔，方便将本实施例的装置安装在果园机械设备上；第二绕线盘10设置在第一支架2、第二支架3和第三支架4上，具体地，第二绕线盘10设置在第一支架2、第二支架3和第三支架4的内部，在第一支架2内部的第二绕线盘10固定钢丝绳的第二端，在第一支架2、第二支架3和第三支架4内部的第二绕线盘10均缠绕一定长度的钢丝绳，为了在第二支架3和第三支架4内部更好地定位钢丝绳，在第二支架3和第三支架4内部的第二绕线盘10有三个，三个第二绕线盘10在第二支架3内部的上中下三个位置分别设置，同样地，三个第二绕线盘10在第三支架4内部的上中下三个位置分别设置，由于第一支架2是最上方的支架，因此在第一支架2内部的第二绕线盘10只有一个，该第二绕线盘10在第一支架2内部的下方位置设置，但是第一支架2预留可以增加两个第二绕线盘10的空间，方便在上方增加支架时使用，第一支架2、第二支架3和第三支架4的上部和下部均开有可使钢丝绳定位和穿过的第三通孔206；第一电机8在带动第一绕线盘9转动时，可以拉紧或放松钢丝绳，在钢丝绳的作用下，第二绕线盘10也会转动。

为了实现第一电机8带动第一绕线盘9转动，并使第二绕线盘10转动，本实施例的拉紧放松机构还包括联轴器11、第一转轴12和第二转轴13，第一电机8的电机轴通过联轴器11与第一转轴12连接，第一绕线盘9与第一转轴12连接，具体地，第一绕线盘9的两端分别通过第一弹簧挡圈14与第一转轴12连接，达到第一绕线盘9在第一转轴12上的限位，第一转轴12上设有平键和固定平键的平键槽，该平键实现第一转轴12与第一绕线盘9的连接，第一电机8转动时，带动第一转轴12转动，从而使第一绕线盘9转动；由于第一支架2的内部只有一个第二绕线盘10，对应的第二转轴13也为一个，第二转轴13的两端分别设置在第一支架2的两侧，由于第二支架3的内部有三个第二绕线盘10，对应的第二转轴13也为三个，三个第二转轴13的两端分别设置在第二支架3的两侧，同理，由于第三支架4的内部也有三个第二绕线盘10，因此第二转轴13在第三支架4上也是相同的设置；在第一支架2、第二支架3和第三支架4中，每个第二绕线盘10与对应的第二转轴13连接，具体地，每个第二绕线盘10的两端分别通过第二弹簧挡圈15与对应的第二转轴13连接，达到第二绕线盘10在第二转轴13上的限位，第二转轴13上设有平键和固定平键的平键槽，该平键实现第二转轴13与对应第二绕线盘10的连接。

进一步地，为了使第一电机8能够稳定带动第一转轴12转动，底座1的上部与下部之间设有横梁107，本实施例的横梁107设置在底座1中部偏上的位置，横梁107的两端分别固定在底座1的两侧，第一转轴12的两端分别与两个立式轴承16连接，本实施例的两个立式轴承16固定在横梁107的下表面，具体地，两个立式轴承16通过螺丝螺母与固定在横梁107的下表面，横梁107上开有可使钢丝绳定位和穿过的第四通孔108；可以理解，本实施例的两个立式轴承16也可以固定在横梁107的上表面，此时横梁107不需要开设第四通孔108。

进一步地，为了使第二转轴13稳定地转动，每个第二转轴13的两端分别与两个菱形轴承17连接；由于第一支架2上只有一个第二转轴13，对应的菱形轴承17为两个，其中一个菱形轴承17固定在第一支架2的左侧，另一个菱形轴承17固定在第一支架2的右侧，两个菱形轴承1相对称；由于第二支架3上有三个第二转轴13，对应的菱形轴承17为六个，其中三个菱形轴承17固定在第二支架3的左侧，另外三个菱形轴承17固定在第二支架3的右侧，左侧的三个菱形轴承17与右侧的三个菱形轴承17分别对称，同理，由于第三支架4上也有三个第二转轴13，菱形轴承17在第三支架4上也是相同的设置。

进一步地，为了实现第一支架2、第二支架3、第三支架4和底座1从上到下依次铰接，第一支架2与第二支架3之间、第二支架3与第三支架4之间、第三支架4与底座1之间均设有两个左右对称的铰链，如图8所示，每个铰链包括第一合页18、第二合页19、扭簧20和销21，第一合页18和第二合页19上下设置，且第一合页18与第二合页19之间通过扭簧20、销21连接，扭簧20套设在销21上。

具体地，底座1与第三支架4之间的每个铰链中，第一合页18固定在第三支架4的下部，第二合页19固定在底座1的上部，扭簧20的第一端固定在第三支架4的一侧，扭簧20的第二端与底座1的上部接触；第三支架4与第二支架3之间的每个铰链中，第一合页18固定在第二支架3的下部，第二合页19固定在第三支架4的上部，扭簧20的第一端固定在第二支架3的一侧，扭簧20的第二端与第三支架4的上部接触；第二支架3与第一支架2之间的每个铰链中，第一合页18固定在第一支架2的下部，第二合页19固定在第二支架3的上部，扭簧20的第一端固定在第一支架2的一侧，扭簧20的第二端与第二支架3的上部接触；优选地，第二支架2、第三支架3和第三支架4的两侧分别设有半圆形柱体22，该半圆形柱体22能够固定扭簧20的第一端，并可使扭簧20折弯限位。

通过上述方式连接后，就构成了类似人类手指的关节，在没有外力的作用下通过扭簧20安装时自带的扭力可以维持形状，当施加外力(钢丝绳的拉力)足以克服扭簧20的当前扭力时，扭簧20发生扭转，从而带动各个支架(第一支架2、第二支架3和第三支架4)绕铰链转动，达到仿形的目的。

进一步地，第一修剪机构5、第二修剪机构6和第三修剪机构7的结构相同，以第一修剪机构5为例，包括第二电机501、第一修剪盘502、第二修剪盘503和四个刀片504，第二电机501优选采用直流电机，其与控制装置连接，并固定在第一支架2的前部板205上，第二电机501的电机轴与第一修剪盘502固定连接，第一修剪盘502与第二修剪盘503贴合并固定连接，四个刀片504分别与第二修剪盘503固定连接，并在第二修剪盘503上形成十字形结构，刀片504用于修剪果树的枝条，第二电机501转动时，带动第一修剪盘502转动，从而使第二修剪盘503上的刀片504转动，通过调节第二电机501的快慢和修剪时间，达到修剪的效果和目的。

本实施例还提供了一种修剪方法，该方法基于上述仿形修剪装置实现，包括以下步骤：

S1、搭载仿形修剪装置的果园机械设备移动，直到待修剪果树的位置时停止。

S2、控制拉紧放松机构的第一电机转动，带动第一转轴转动，从而使第一绕线盘转动，拉紧或放松钢丝绳，在钢丝绳的作用下，带动各个支架绕铰链转动。

S3、根据果树的待修剪枝条部位，控制合适的修剪机构的第二电机转动，带动第一修剪盘转动，从而使第二修剪盘上的四个刀片对果树的待修剪枝条进行修剪。

实施例2：

本实施例的仿形修剪装置的主要特点是：支架和修剪机构均为一个，该装置适用于高度较低的果树修剪，修剪机构设置在支架上，支架直接与底座铰接，在支架上的第二绕线盘固定钢丝绳的第二端；每个铰链中，第一合页固定在支架的下部，第二合页固定在底座的上部，扭簧的第一端固定在该支架的一侧，扭簧的第二端与底座的上部接触。其余同实施例1。

综上所述，本发明设置了底座、拉紧放松机构、至少一个支架以及至少一个修剪机构，支架为一个时，该支架与底座铰接，支架为两个或以上时，两个或以上的支架从上到下依次铰接，且最下方的支架与底座铰接，按照这种方式连接，构成了类似人类手指的关节，底座通过拉紧放松机构与每个支架连接，在底座上通过控制拉紧放松机构，带动每个支架绕铰链转动，达到仿形的目的，因此只需要找准果树的枝条部位和保持底座的连接稳定，就可以控制任意一个支架上的修剪机构对果树的枝条进行修剪，其结构简单，易于实现，成本相对于使用传感器技术较低，解决了传统人工修剪或手持式机具修剪的适应性差、劳动强度高、工作效率低等问题，适用于果园机械化修剪。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿形修剪装置，其特征在于，包括底座、拉紧放松机构、至少一个支架以及至少一个修剪机构，所述底座通过拉紧放松机构与每个支架连接，所述支架与修剪机构一一对应，每个修剪机构设置在对应的支架上；

所述支架为一个时，该支架与底座铰接；所述支架为两个或以上时，两个或以上的支架从上到下依次铰接，且最下方的支架与底座铰接。

2.根据权利要求1所述的仿形修剪装置，其特征在于，所述拉紧放松机构包括第一电机、第一绕线盘、第二绕线盘和钢丝绳，所述第一电机和第一绕线盘设置在底座上，第一电机用于带动第一绕线盘转动，所述第一绕线盘固定钢丝绳的第一端，且缠绕一定长度的钢丝绳，所述第二绕线盘设置在每个支架上，所述底座的上部、每个支架的上部和下部均开有可使钢丝绳定位和穿过的通孔；

所述支架为一个时，在该支架上的第二绕线盘固定钢丝绳的第二端，且缠绕一定长度的钢丝绳；所述支架为两个或以上时，在最上面支架的第二绕线盘上固定钢丝绳的第二端，在各个支架上的第二绕线盘均缠绕一定长度的钢丝绳。

3.根据权利要求2所述的仿形修剪装置，其特征在于，所述拉紧放松机构还包括联轴器、第一转轴和第二转轴，所述第一电机设置在底座的一侧，且第一电机的电机轴通过联轴器与第一转轴连接，所述第一绕线盘与第一转轴连接，所述第二转轴的两端分别设置在每个支架的两侧，所述第二绕线盘与第二转轴连接。

4.根据权利要求3所述的仿形修剪装置，其特征在于，所述底座的上部与下部之间设有横梁，所述横梁的两端分别固定在底座的两侧，所述第一转轴的两端分别与两个立式轴承连接，两个立式轴承固定在横梁上。

5.根据权利要求3所述的仿形修剪装置，其特征在于，每个支架中，所述第二转轴的两端分别与两个菱形轴承连接，两个菱形轴承分别固定在该支架的两侧。

6.根据权利要求1-5任一项所述的仿形修剪装置，其特征在于，所述支架为一个时，所述底座与该支架之间设有两个相互对称的铰链；所述支架为两个或以上时，所述底座与最下方支架之间、相邻两个支架之间均设有两个相互对称的铰链。

7.根据权利要求6所述的仿形修剪装置，其特征在于，每个铰链包括第一合页、第二合页、扭簧和销，所述第一合页和第二合页上下设置，且第一合页与第二合页之间通过扭簧、销连接，所述扭簧套设在销上；

所述支架为一个时，每个铰链中，第一合页固定在该支架的下部，第二合页固定在底座的上部，扭簧的第一端固定在该支架的一侧，扭簧的第二端与底座的上部接触；

所述支架为两个或以上时，底座与最下方支架之间的每个铰链中，第一合页固定在最下方支架的下部，第二合页固定在底座的上部，扭簧的第一端固定在最下方支架的一侧，扭簧的第二端与底座的上部接触；相邻两个支架之间的每个铰链中，第一合页固定在上方支架的下部，第二合页固定在下方支架的上部，扭簧的第一端固定在上方支架的一侧，扭簧的第二端与下方支架的上部接触。

8.根据权利要求1-5任一项所述的仿形修剪装置，其特征在于，每个修剪机构包括第二电机、第一修剪盘、第二修剪盘和多个刀片，所述第二电机设置在对应的支架上，且第二电机的电机轴与第一修剪盘固定连接，所述第一修剪盘与第二修剪盘固定连接，所述多个刀片分别与第二修剪盘固定连接。

9.一种果园机械设备，其特征在于，所述设备搭载有权利要求1-8任一项所述的仿形修剪装置。

10.一种基于权利要求1-8任一项所述仿形修剪装置的修剪方法，其特征在于，所述方法包括：

当到达待修剪果树的位置后，控制拉紧放松机构拉紧或放松钢丝绳，从而带动每个支架绕铰链转动；

根据所述果树的待修剪枝条部位，控制合适的修剪机构，带动第一修剪盘转动，从而使第二修剪盘上的多个刀片对所述果树的待修剪枝条进行修剪。