CN111771536A - 茶叶嫩芽采摘机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于茶叶采集装置技术领域，具体涉及茶叶嫩芽采摘机及方法。包括机箱、设于机箱内的茶叶提采模块、分别设于机箱两端上的导槽板、设于机箱一侧上的驱动电机；所述机箱上设有进料口，所述进料口处设有软质筛帘；所述茶叶提采模块包括设于导槽板上的底板和转盘、设于转盘上的提采杆和主轴；所述主轴与驱动电机连接；所述提采杆与底板之间留有用于采摘茶叶的间隙。本发明利用茶叶提采模块中的提采杆，带动茶叶与底板形成相对运动，基于提采杆与底板间的摩擦力差异，依靠静摩擦仿人工提采法实现茶叶嫩芽的采摘过程。本发明具有节约成本、操作简便、能够进行高效率机械化采茶以及能够更好的保护茶叶嫩芽不被破损的特点。

Description

茶叶嫩芽采摘机及方法

技术领域

本发明属于茶叶采集装置技术领域，具体涉及茶叶嫩芽采摘机及方法。

背景技术

茶业是劳动密集型产业，近年来，用工难、用工贵的问题日益凸显，成为制约茶产业提升壮大的重要因子。因此，人们需要通过运用采茶机械来提高采茶效率。但现有采茶机通常基于茶叶茎的剪切原理，对嫩芽破坏严重，严重影响茶叶品质，仅适用于低品质茶叶的批量采摘。

传统的手工采茶方法主要是提采法，采茶过程在于那一捏、一提的动作，能够做到在采摘过程中不伤嫩芽，但采摘效率低，采摘速度慢。但茶叶采摘时令性强，特别是高品质的茶叶嫩芽，需要及时采摘。但人工采摘效率低，而目前的采茶机又无法采摘高品质芽茶。

例如，申请号为CN201720167696.6的中国实用新型专利所述的一种采茶机械手，由夹持臂、舵机、小齿轮、夹持指、机架、定位螺钉、步进电机、联轴器、主轴、压紧螺钉组成；其中，所述夹持臂的末端均固定有所述舵机及两枚相互啮合的所述小齿轮，其中一枚小齿轮在所述舵机的驱动下带动另一枚小齿轮；两枚所述小齿轮均刚性连接有所述夹持指；所述机架上开有平行通槽可固定多个夹持臂，每个所述夹持臂的外壳上端开孔通过所述定位螺钉固定于机架上；所述步进电机通过所述联轴器连接所述主轴，所述主轴穿过每个所述夹持臂内的主动齿轮的轴心孔，通过所述压紧螺钉与每个所述夹持臂内的主动齿轮刚性连接并固定在所述机架上。虽然可以针对不同形状茶垄进行茶叶采摘，但是其缺点在于在用于批量操作时，在保证全面覆盖茶垄表面的情况下，容易造成对嫩芽的破坏严重，从而影响茶叶的品质。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，现有的采茶装置由于基于茶叶茎的剪切原理，容易造成对嫩芽的破坏严重，从而影响茶叶的品质，仅适用于低品质茶叶的批量采摘的问题，提供了一种节约成本、操作简便，能够更好的保护茶叶嫩芽不被破损的茶叶嫩芽采摘机及方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

茶叶嫩芽采摘机，包括机箱、设于机箱内的茶叶提采模块、分别设于机箱两端上的导槽板、设于机箱一侧上的驱动电机；所述机箱上设有进料口，所述进料口处设有软质筛帘；所述茶叶提采模块安装在机箱两端的导槽板上；所述茶叶提采模块包括设于导槽板上的底板和转盘、设于转盘上的提采杆和主轴；所述主轴与驱动电机连接；所述提采杆与底板表面相切。

作为优选，所述转盘上还设有压力调节机构，所述压力调节机构与提采杆连接；所述压力调节机构包括螺丝固定块、调节螺丝、自锁螺母、压力调节块和压簧；所述螺丝固定块安装在转盘上，所述调节螺丝从螺丝固定块后部穿入与提采杆连接；所述螺丝固定块前端安装有自锁螺母；所述自锁螺母前端安装有与转盘相接触的压力调节块；所述调节螺丝外部套有压簧，所述压簧前部与提采杆接触，所述压簧尾部与压力调节块接触。

作为优选，所述转盘上还设有若干个用于安装提采杆的导槽；所述导槽、提采杆和压簧组成异物退让机构；所述提采杆在压簧的作用力下，沿导槽方向进行退让移动。

作为优选，所述机箱上还设有出料口，所述出料口与进料口分别位于机箱外部相对应的两侧。

作为优选，所述软质筛帘包括固定条和若干个软筛条，所述软筛条均与固定条连接，所述固定条和各个软筛条的上端均固定安装在机箱上的进料口处；所述各个软筛条的下端及左右两侧均不相连。

作为优选，所述导槽板边缘上设有若干条用于安装底板的弧形导槽。

作为优选，所述底板通过手拧螺丝安装在导槽板的弧形导槽上；所述底板上部设有软质垫板，所述软质垫板上设有若干条长度相同且等距的卸载缝。

作为优选，所述提采杆斜置安装在转盘上；所述提采杆外部套有软质套管。

作为优选，本发明还包括若干组茶叶提采模块，所述各组茶叶提采模块沿主轴方向依次连接。

本发明还提供了茶叶嫩芽采摘方法，包括如下步骤：

启动茶叶嫩芽采摘机，茶叶通过软质筛帘，使茶叶中的茶叶嫩芽进入茶叶提采模块；

驱动电机通过主轴驱动转盘转动，带动提采杆沿主轴转动，茶叶嫩芽被提采杆卷入底板上待采；

所述提采杆继续转动，将茶叶嫩芽平压在底板和提采杆之间，提采杆继续转动将茶叶嫩芽压紧，并对茶叶嫩芽施加使茶叶嫩芽与茎部分离所需的摩擦力；

所述提采杆将茶叶嫩芽与茎部分离；

茶叶嫩芽拔断后，提采杆继续旋转并带动茶叶嫩芽与底板分离，以输出茶叶嫩芽。

本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明通过利用茶叶嫩芽和老叶的叶柄与茎部之间的拉伸强度差异，即将叶柄从茎上拔断所需的拉拔力不同，实现茶叶嫩芽和老叶的区分，从而进行茶叶嫩芽的机械化采摘，同时避免了采用图像识别技术带来的成本高昂、茶叶嫩芽识别精度低的问题，具有节约成本、操作简便、能够进行高效率机械化采茶的优点；(2)本发明具有模块化的优点，茶叶提采模块可由单个或多个茶叶提采单元组成，不同茶叶提采单元之间可以彼此连接，通过更换不同长度的机箱、主轴和底板即可组成采摘宽度不同的多单元茶叶嫩芽采摘机，能够适应茶田茶垄宽度无统一标准的非结构化环境，进而提高采茶机的环境适应性，节约用户使用成本和升级成本的目的。

附图说明

图1为本发明中茶叶嫩芽采摘机的一种结构示意图；

图2为本发明中茶叶嫩芽采摘机的一种背面结构示意图；

图3为本发明中茶叶嫩芽采摘机的一种结构爆炸图；

图4为本发明中茶叶提采模块和压力调节机构的一种结构示意图；

图5为图4中A处的一种局部放大图；

图6为本发明中茶叶提采单元的一种结构示意图；

图7为本发明中多单元茶叶嫩芽采摘机的一种结构示意图；

图8为本发明中多单元茶叶嫩芽采摘机的一种结构分解示意图。

图中：机箱1、驱动电机2、电机固定板3、软质筛帘4、软筛条5、固定条6、提手7、导槽板8、弧形导槽9、手拧螺丝10、出料口11、底板12、软质垫板13、卸载缝14、茶叶提采模块15、提采杆16、转盘17、主轴18、软质套管19、压力调节机构20、压簧21、调节螺丝22、压力调节块23、自锁螺母24、螺丝固定块25、导槽26、茶叶提采单元27、进料口28。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：

如图1和图2所示，茶叶嫩芽采摘机，包括机箱1、设于机箱内的茶叶提采模块15、分别设于机箱两端上的导槽板8、设于机箱一侧上的驱动电机2。驱动电机通过电机固定板3与机箱右侧相连接；机箱后部开有出料口11，前部开有进料口28；所述导槽板上开有弧形导槽9，并螺纹连接固定于机箱左有两侧；底板12通过手拧螺丝10安装在导槽板上，底板在弧形导槽内能够以主轴为圆心进行转动；本发明中的机箱顶部，还安装有提手7，提手以螺孔固定在机箱顶部，方便使用。

进一步的，所述进料口处设有软质筛帘4，软质筛帘由若干个软筛条5和固定条6连接而形成，通过导向槽连接在进料口处，并可以利用导向槽进行上下滑动。各个软筛条的下端及左右两侧均不相连，可活动。当叶片面积较小的嫩芽接触软质筛帘时，嫩芽与接触的软筛条数量较少，少量软筛条对嫩芽施加的压力不足以抵消叶片枝条的回弹力，嫩叶即可穿过软质筛帘进入机器内部提采区。而叶片面积更大的嫩叶接触的软筛条数量较多，多个软筛条对嫩叶施加的压力大于枝条回弹力，则嫩叶被阻隔在外，无法进入内部提采区，从而实现嫩芽和嫩叶的区分。

如图3至图6所示，在所述茶叶提采模块中，主轴18上安装有左右两个转盘17；两个转盘内侧通过三根斜置的提采杆16连接；各个转盘上分别开有6个导槽26，各个转盘外侧均还安装有3个压力调节机构20。

所述压力调节机构由螺丝固定块25、自锁螺母24、压力调节块23、压簧21和调节螺丝22组成；压力调节块安装在转盘上；调节螺丝从螺丝固定块后部穿入，与提采杆连接，并可自由转动；螺丝固定块前端安装有自锁螺母；自锁螺母前端安装压力调节块，所述压力调节块与转盘相接触；调节螺丝外部套有压簧，所述压簧前部与提采杆接触，压簧尾部与压力调节块接触。螺丝旋转可以带动压力调节块沿调节螺丝方向前进或者后退，从而调节压簧压紧后的长度，改变提采杆与底板间的作用压力，进而影响茶叶提采模块提采时的拉拔力，实现对不同品种茶叶嫩芽的采收。

进一步的，所述转盘上还安装有异物退让机构。所述异物退让机构由导槽、提采杆和压簧组成。所述提采杆可以在导槽内自由运动。当有茶梗、断枝等异物被提采杆压入机器内部时，提采杆沿导槽向内运动，避免卡死。当异物退出机器后，所述压簧将提采杆沿导槽向外运动至复位。

进一步的，本发明还具有角度调节功能，底板通过手拧螺丝安装在导槽板上，并可在弧形导槽内以主轴为圆心转动；所述调节螺丝可以在导槽中绕转盘中心旋转，带动底板围绕转盘重心做定轴转动，从而满足茶垄顶部侧边茶叶嫩芽的采摘需求。

进一步的，所述底板上部设有软质垫板13，软质垫板上设有多条卸载缝14，卸载缝将提采区分为多个方块单元。当茶叶进入提采区后，提采杆仅会压下一至两个方块单元，其余方块单元不与提采杆同时接触，从而实现集中采摘压力的目的。

进一步的，所述提采杆为斜置安装在转盘上，与底板接触面仅为一条较短的线段，其余部分则未与底板接触；转盘转动带动提采杆绕轴心旋转，提采杆与底板的接触面线段从底板一端逐渐过渡到底板另一端，从而同样实现集中采摘压力的目的。

另外，在提采杆上还套有软质套管19，所述套管和软质垫板均由软质弹性材料如硅胶、EVA泡棉等材料制成，既可以增加提采杆与叶片之间的摩擦系数，减小嫩芽提采过程中所需的正压力，也可以增加提采杆与叶片之间的接触面积，从而减小采摘过程中叶片所受的压强，避免机器对叶片造成损坏。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，如图7和图8所示，本实施例所述的多单元茶叶嫩芽采摘机中，含有多组茶叶提采模块，每组茶叶提采模块为一组茶叶提采单元27。所述茶叶提采单元由两个转盘、三组(或二组及三组以上)提采杆及压力调节机构组成，每组茶叶提采单元之间通过转盘上预留的机械接口两两相连，连接成不同长度的茶叶提采区。各组茶叶提采单元通过主轴传递动力。通过更换不同的长度的机箱、主轴和底板即可组成采摘宽度不同的多单元茶叶嫩芽采摘机。

所述多单元茶叶嫩芽采摘机，能够适应茶田茶垄宽度无统一标准的非结构化环境，不但提高了采茶机的环境适应性，也达到了节约用户的使用成本和升级成本的目的。

本发明的原理是：采用了基于提采杆与底板间摩擦力差异的茶叶嫩芽拉拔-断裂采摘技术。茶叶嫩芽拉拔-断裂采摘机构核心部件由提采杆和底板组成。采摘过程中，提采杆转动将茶叶压紧在底板上。由于提采杆带动茶叶与底板形成相对运动，提采杆可以对叶片与底板间产生摩擦力。所述摩擦力形成对茶叶茎的拉拔力，当拉拔力超过茶叶茎强度最弱部分的强度时，茶叶柄断裂，实现茶叶嫩芽的采摘。所述摩擦力大小大于茶叶嫩芽或嫩叶拉伸强度，小于茶叶老叶拉伸强度。提采杆将拉伸强度较差的茶叶嫩芽或嫩叶叶柄与茎部连接处拔断，拉伸强度较强的茶叶老叶无法被提采杆拔断。

基于实施例1，本发明还提供了茶叶嫩芽采摘方法，包括以下步骤：

启动茶叶嫩芽采摘机，茶叶嫩芽采摘机向茶叶方向运动，茶叶通过软质筛帘，进行茶叶嫩芽嫩叶、嫩芽老叶的初步区分，茶叶嫩芽进入茶叶提采模块；

驱动电机通过主轴驱动转盘转动，带动提采杆沿主轴转动，茶叶嫩芽被提采杆卷入底板上待采；

提采杆继续转动，将茶叶嫩芽平压在底板和提采杆之间，提采杆继续转动将茶叶嫩芽压紧，并对茶叶嫩芽施加茶叶嫩芽的叶柄与茎部分离所需的摩擦力；

提采杆将拉伸强度较差的茶叶嫩芽的叶柄与茎部分离；而拉伸强度较强的茶叶老叶因无法被提采杆拔断，随茶叶嫩芽采摘机运动退出茶叶提采模块；

茶叶嫩芽拔断后，提采杆继续旋转并带动茶叶嫩芽与底板分离，茶叶嫩芽在惯性作用下从出料口出料，并向后抛入收集区。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，包括机箱、设于机箱内的茶叶提采模块、分别设于机箱两端上的导槽板、设于机箱一侧上的驱动电机；所述机箱上设有进料口，所述进料口处设有软质筛帘；所述茶叶提采模块安装在机箱两端的导槽板上；所述茶叶提采模块包括设于导槽板上的底板和转盘、设于转盘上的提采杆和主轴；所述主轴与驱动电机连接；所述提采杆与底板表面相切。

2.根据权利要求1所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述转盘上还设有压力调节机构，所述压力调节机构与提采杆连接；所述压力调节机构包括螺丝固定块、调节螺丝、自锁螺母、压力调节块和压簧；所述螺丝固定块安装在转盘上，所述调节螺丝从螺丝固定块后部穿入与提采杆连接；所述螺丝固定块前端安装有自锁螺母；所述自锁螺母前端安装有与转盘相接触的压力调节块；所述调节螺丝外部套有压簧，所述压簧前部与提采杆接触，所述压簧尾部与压力调节块接触。

3.根据权利要求2所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述转盘上还设有若干个用于安装提采杆的导槽；所述导槽、提采杆和压簧组成异物退让机构；所述提采杆在压簧的作用力下，沿导槽方向进行退让移动。

4.根据权利要求1所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述机箱上还设有出料口，所述出料口与进料口分别位于机箱外部相对应的两侧。

5.根据权利要求1-4任一项所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述软质筛帘包括固定条和若干个软筛条，所述软筛条均与固定条连接，所述固定条和各个软筛条的上端均固定安装在机箱上的进料口处；所述各个软筛条的下端及左右两侧均不相连。

6.根据权利要求5所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述导槽板边缘上设有若干条用于安装底板的弧形导槽。

7.根据权利要求6所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述底板通过手拧螺丝安装在导槽板的弧形导槽上；所述底板上部设有软质垫板，所述软质垫板上设有若干条长度相同且等距的卸载缝。

8.根据权利要求1-4任一项所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，所述提采杆斜置安装在转盘上；所述提采杆外部套有软质套管。

9.根据权利要求1所述的茶叶嫩芽采摘机，其特征在于，还包括若干组茶叶提采模块，所述各组茶叶提采模块沿主轴方向依次连接。

10.基于权利要求1所述的茶叶嫩芽采摘机的茶叶嫩芽采摘方法，其特征在于，包括以下步骤：

启动茶叶嫩芽采摘机，茶叶通过软质筛帘，使茶叶中的茶叶嫩芽进入茶叶提采模块；

驱动电机通过主轴驱动转盘转动，带动提采杆沿主轴转动，茶叶嫩芽被提采杆卷入底板上待采；

所述提采杆继续转动，将茶叶嫩芽平压在底板和提采杆之间，提采杆继续转动将茶叶嫩芽压紧，并对茶叶嫩芽施加使茶叶嫩芽与茎部分离所需的摩擦力；

所述提采杆将茶叶嫩芽与茎部分离；

茶叶嫩芽拔断后，提采杆继续旋转并带动茶叶嫩芽与底板分离，以输出茶叶嫩芽。

Images