CN111802210A - 一种转盘式可调钻铣挖树机及挖树方法 - Google Patents

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沈恒涛
王新华
段龙记
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Abstract

为了解决现有技术中钻头转速始终保持如一而导致的钻入能力下降的问题，本发明提供一种转盘式可调钻铣挖树机及挖树方法，包括机架、支撑装置、四个以上钻头装置、检测装置、控制装置以及封闭装置；其中，支撑装置设置在机架上；四个以上钻头装置均匀的设置在支撑装置上；检测装置设置在钻头装置上；控制装置用于采集土质的硬度数据，控制钻头装置的钻地速度；封闭装置设置在支撑装置上，用于在放入树干后将缺口闭合；支撑装置中包括两个能够相对转动的单元，从而带动四个以上钻头装置绕支撑装置竖直方向的轴线旋转。本发明结构简单，挖树采用先挖后铣的方式，同时，在挖孔过程中，密切检测土壤硬度，实时调整钻头装置的转速，提升了钻取效率。

Description

一种转盘式可调钻铣挖树机及挖树方法
技术领域
本发明属于园林机械领域，特别涉及一种转盘式可调钻铣挖树机及挖树方法。
背景技术
目前，在采用人工挖树时，工人采用挖密集的孔，围绕树木，再通过器具将孔内的树根斩断，最终实现树木与土壤分离，最后通过起吊设备吊起树木。但是，人工挖树的过程非常漫长，工作效率非常低下。
现有的挖树装置，如中国专利CN107736223，《一种回转式挖树机及其挖树方法》。其技术方案为：“a.挖树机经车体在地面上移动，找到设定的基准点，经第一动力件的驱动使刀具转动，升降装置使转动的刀具能够钻入土层；b、回转式挖树；刀具深入土层至设定位置后，经第一回转装置的旋转自由度、推力装置的移动自由度和第二回转装置的旋转自由度相配合使刀具能够沿顺时针方向、逆时针方向或者是顺时针与逆时针相组合的方向以树木为中心并按操作者设定距离绕树木运行”。
但是，在以上述专利为代表的现有技术中，在挖树过程中，如果遇到石块或者硬质土壤时，钻头保持同样的高转速，不利于碎石。由于钻动的力量过大，可能导致挖树装备倾覆。
发明内容
为了解决现有技术中钻头转速始终保持如一而导致的钻入能力下降的问题，本发明提供一种转盘式可调钻铣挖树机及挖树方法，能有效解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种转盘式可调钻铣挖树机，包括：
机架；
支撑装置，设置在所述机架上，设置有用于放入树干的缺口；
四个以上钻头装置，均匀的设置在所述支撑装置上，用于向地面下方钻入；
检测装置，设置在所述钻头装置上，用于采集土质的硬度数据；
控制装置，用于采集所述土质的硬度数据，控制所述钻头装置的钻地速度；
封闭装置，设置在所述支撑装置上，用于在放入树干后将所述缺口闭合；
所述支撑装置中包括两个能够相对转动的单元，从而带动四个以上所述钻头装置绕所述支撑装置竖直方向的轴线旋转。
所述支撑装置包括：
环形底板，水平设置在机架上；
环形活动板，同轴设置在所述环形底板上方；
支撑组件，设置在所述环形底板与所述环形活动板之间，用于使所述环形底板能够在所述环形活动板上相对转动；
旋转驱动组件，设置在所述环形底板上，用于驱动所述环形底板在所述环形活动板上相对转动；
所述环形底板与所述环形活动板上均设置有用于放入树干的所述缺口。
所述支撑组件包括：
第一滚轮，设置在所述环形活动板上，用于使所述环形活动板在所述环形底板上移动；
第二滚轮，设置在所述环形底板的外沿上，用于限位；
连接轴，设置在所述环形活动板上，用于设置所述第二滚轮。
所述旋转驱动组件，包括：
转动驱动电机，设置在所述环形底板上；
齿轮，设置在所述转动驱动电机的输出端；
所述环形活动板的外沿上设置有与所述齿轮啮合的齿。
所述钻头装置，包括：
底座组件，设置在所述环形活动板上；
支撑板，倾斜设置在所述底座组件上；
钻头组件，设置在支撑板上；
驱动组件，设置在支撑板上，用于驱动所述钻头组件沿所述支撑板的倾斜角度往复运动；
所述钻头组件上设置有所述检测装置。
所述底座组件，包括：
底座，与所述环形活动板连接；
滑座，通过轨道设置在所述底座上；
所述支撑板通过三角形支撑板固定设置在所述滑座上。
所述钻头组件，包括：
两个导杆，平行设置在所述支撑板上；
两个滑块，分别设置在所述导杆上；
钻头驱动电机，设置在两个所述滑块之间；
钻头，设置在所述钻头驱动电机的输出端；
所述驱动组件，包括：
动力电机，设置在所述支撑板上；
螺杆，设置在所述动力电机的输出端；
内螺纹块，设置在所述螺杆上，用于在所述螺杆转动时沿着所述螺杆上下运动；
所述内螺纹块通过连接件驱动所述滑块跟随所述内螺纹块共同运动；
所述检测组件设置在所述内螺纹块与所述连接件之间。
所述检测装置，包括：
检测单元，设置在所述内螺纹块或所述连接件上，用于检测所述内螺纹块与所述连接件之间的距离；
弹簧，同轴设置在所述螺杆外侧，同时位于所述内螺纹块与所述连接件之间；
光杆，同时设置在所述连接件与所述内螺纹块上，用于对所述连接件的运动方向导向；
所述检测单元与所述控制装置电性连接。
所述封闭装置，包括：
封闭板，与所述环形底板上的所述缺口边沿铰连；
推杆，一端与所述封闭板连接，用于从地面方向向上关闭所述缺口；
封闭电机，设置在所述环形底板上；
所述推杆的另一端与所述封闭电机的输出端连接。
一种钻铣挖树方法，包括：
从支撑装置上的缺口，将支撑装置设置在待挖树木的外侧；
通过封闭装置封闭所述缺口；
支撑装置中的环形活动板相对环形底板向左转动45度；
启动四个钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；
钻孔完毕后，所述钻头装置复位；
所述环形活动板相对环形底板向右转动15度，并启动四个以上钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；并重复本步骤，直至环形活动板相对环形底板转动90度；
在所述环形活动板相对环形底板转动的同时，四个所述钻头装置同时工作；
所述环形活动板相对所述环形底板反向转动90度后，完成切断树根的作业，所述钻头装置复位；
打开所述缺口，完成挖掘工作；
所述“启动四个钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔”中，包括：
设置在所述钻头装置上的检测单元采集土质的硬度数据：
如果土质过硬，通过控制装置控制所述钻头装置的钻头转速降低，提升功率，破碎硬度较大的土壤。
有益效果：本发明通过设置检测装置，能够检测土壤硬度，通过土壤硬度来控制钻头装置的转速，从而在遇到硬度较高的土壤时，可以降低转速，提升钻取功率，将钻头钻入过程中遇到的石块或粘土块进行破碎，使钻取工作顺利进行，防止挖树机倾覆。本发明结构简单，挖树采用先钻后铣的方式，同时，在钻孔过程中，密切检测土壤硬度，实时调整钻头装置的转速，提升了钻取效率。
附图说明
图1所示为本发明的主视图；
图2所示为图1的俯视图；
图3为图1中的E处放大图；
图4为图1中的F处放大图；
图5为图1中的钻头组件的结构示意图；
图6为图5中的M处放大图；
图7为防晃装置结构示意图；
图8为本发明所述控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1～2所示，一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，包括：机架 1、支撑装置2、四个以上钻头装置3、检测装置4、控制装置5以及封闭装置 6；
其中，支撑装置2设置在机架1上，设置有用于放入树干的缺口；四个以上钻头装置3均匀的设置在支撑装置2上，用于向地面下方钻入；检测装置 4设置在钻头装置3上，用于采集土质的硬度数据；控制装置5用于采集土质的硬度数据，控制钻头装置3的钻地速度；封闭装置6设置在支撑装置2上，用于在放入树干后将缺口闭合；支撑装置2中包括两个能够相对转动的单元，从而带动四个以上钻头装置3绕支撑装置2竖直方向的轴线旋转。
优选的，控制装置为PLC或单片机。
如图3，支撑装置2包括：环形底板201、环形活动板202、支撑组件 203、旋转驱动组件204；
其中，环形底板201水平设置在机架1上；环形活动板202同轴设置在环形底板201上方；支撑组件203设置在环形底板201与环形活动板202之间，用于使环形底板201能够与环形活动板202产生相对转动；旋转驱动组件204 设置在环形底板201上，用于驱动环形底板201在环形活动板202上相对转动；环形底板201与环形活动板202上均设置有用于放入树干的缺口；其中，该缺口在本发明挖树机位于初始状态时，在环形底板201和环形活动板202的位置重合，以将树干放入。
支撑组件203包括：第一滚轮2031、第二滚轮2032、连接轴2033；
其中，第一滚轮2031的轴设置在环形活动板202上，该第一滚轮2031 能够在环形底板201上滚动；第二滚轮2032设置在环形底板201的外沿上，优选为工字形，用于限位；连接轴2033设置在环形活动板202上，用于设置第二滚轮2032。
旋转驱动组件204，包括：转动驱动电机2041和齿轮2042；
其中，转动驱动电机2041设置在环形底板201上；齿轮2042，设置在转动驱动电机2041的输出端；环形活动板202的外沿上设置有与齿轮2042啮合的齿；环形活动板202上设置齿的弧形段的角度小于180度。
钻头装置3，包括：底座组件301、支撑板302、钻头组件303、驱动组件304；
其中，底座组件301设置在环形活动板202上；支撑板302通过三角板 3A倾斜设置在底座组件301上，优选角度为60～80度；钻头组件303设置在支撑板302上；驱动组件304设置在支撑板302上，用于驱动钻头组件303沿支撑板302的倾斜角度往复运动；钻头组件303上设置有检测装置4。
底座组件301，包括：底座3011和滑座3012；
其中，底座3011与环形活动板202连接；滑座3012通过轨道设置在底座3011上；支撑板302通过三角形支撑板3A固定设置在滑座3012上。在实际使用中，可以通过把手3C旋转后调整底座3011与滑座3012的位置关系，从而调整钻头装置3的位置，实现挖树后土坨的大小。
如图3～6，钻头组件303，包括：两个导杆3031、两个滑块3032、钻头驱动电机3033、钻头3034；
其中，两个导杆3031，优选为光杆，平行设置在支撑板302上；两个滑块3032分别设置在导杆3031上；钻头驱动电机3033设置在两个滑块3032 之间，优选为焊接；钻头3034设置在钻头驱动电机3033的输出端，可通过联轴器连接。
为了防止钻头3034过长，在钻洞过程中发生晃动而折断，所以，在支撑板302相对钻头驱动电机3033输出端的位置，设置防晃装置。
如图7，防晃装置包括设置在支撑板302上的轴承座303A、设置在轴承座303A上的轴承303C；轴承303C内圈上的尼龙圈303B；钻头3034同轴设置在尼龙圈303B内部；尼龙圈303B的直径大于钻头3034的直径。当钻头3034 发生晃动时，通过尼龙圈303B的转动提供一个支撑力，防止钻头3034断裂。
驱动组件304，包括：动力电机3041、螺杆3042以及内螺纹块3043；
其中，动力电机3041设置在支撑板302上；螺杆3042设置在动力电机 3041的输出端；内螺纹块3043设置在螺杆3042上，用于在螺杆3042转动时沿着螺杆3042上下运动；内螺纹块3043通过连接件3B驱动滑块3032跟随内螺纹块3043共同运动；检测组件4设置在内螺纹块3043与连接件3B之间，用于检测内螺纹块3043与连接件3B的距离。
检测装置4，包括：检测单元401、弹簧402以及光杆403；
其中，检测单元401设置在内螺纹块3043或连接件3B上，用于检测内螺纹块3043与连接件3B之间的距离；弹簧402同轴设置在螺杆3042外侧，同时位于内螺纹块3043与连接件3B之间；光杆403同时设置在连接件3B与内螺纹块3043上，用于对连接件3B的运动方向导向；检测单元401与控制装置5电性连接。
优选的，检测单元401可以为超声波传感器或者到位开关。当使用超声波传感器时，可以设定多个阈值，控制钻头驱动电机3033的转动速度根据内螺纹块3043与连接件3B之间的距离不断缩进而不断减小；当使用到位开关时，在内螺纹块3043与连接件3B之间的距离减小到一定时，将钻头驱动电机3033 调低一档。
封闭装置6，包括：封闭板601、推杆602、封闭电机603；
其中，封闭板601与环形底板201上的缺口边沿铰连，铰接点为6A；推杆602的一端与封闭板601连接，用于从地面方向向上关闭缺口；封闭电机 603设置在环形底板201上；推杆602的另一端与封闭电机603的输出端连接。
优选的，为了方便环形活动板202在环形底板201上运动，在封闭板 601的平面上设置滚珠6B，方便环形活动板202灵活通过。
在使用中，如果需要通过树木时，封闭电机603带动推杆602将封闭板 601沿铰接点向下运动。在放入树木后，可以将封闭电机603反转，将封闭板 601推入缺口中，使环形底板201形成完整的环形。
为了定位，封闭板601的端部可以设置防止封闭板601从环形底板201 上偏移的限位块6C。
如图8，优选的，转动驱动电机2041、钻头驱动电机3033、封闭电机 603均与控制装置5电性连接。
一种钻铣挖树方法，包括：
从支撑装置2上的缺口，将支撑装置2设置在待挖树木的外侧；
通过封闭装置6封闭缺口；
支撑装置2中的环形活动板202相对环形底板201向左转动45度；
启动四个钻头装置3同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；
钻孔完毕后，钻头装置3复位；
环形活动板202相对环形底板201向右转动15度，并启动四个以上钻头装置3同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；并重复本步骤，直至环形活动板202相对环形底板201转动90度；
在环形活动板202相对环形底板201转动的同时，四个钻头装置3同时工作；
环形活动板202相对环形底板201反向转动90度后，相当于1个钻头绕待挖树木一圈，完成切断树根的作业，钻头装置3复位；
打开缺口，完成挖掘工作；
“启动四个钻头装置3同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔”中，包括：
设置在钻头装置3上的检测单元采集土质的硬度数据：
如果土质过硬，通过控制装置5控制钻头装置3的钻头转速降低，提升功率，破碎硬度较大的土壤。
需要明确的是：本发明中所涉及的方向性描述以图1为准。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，包括：
机架；
支撑装置，设置在所述机架上，设置有用于放入树干的缺口；
四个以上钻头装置，均匀的设置在所述支撑装置上，用于向地面下方钻入；
检测装置，设置在所述钻头装置上，用于采集土质的硬度数据；
控制装置，用于采集所述土质的硬度数据，控制所述钻头装置的钻地速度；
封闭装置，设置在所述支撑装置上，用于在放入树干后将所述缺口闭合；
所述支撑装置中包括两个能够相对转动的单元，从而带动四个以上所述钻头装置绕所述支撑装置竖直方向的轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述支撑装置包括：
环形底板，水平设置在机架上；
环形活动板，同轴设置在所述环形底板上方；
支撑组件，设置在所述环形底板与所述环形活动板之间，用于使所述环形底板能够在所述环形活动板上相对转动；
旋转驱动组件，设置在所述环形底板上，用于驱动所述环形底板在所述环形活动板上相对转动；
所述环形底板与所述环形活动板上均设置有用于放入树干的所述缺口。
3.根据权利要求2所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述支撑组件包括：
第一滚轮，设置在所述环形活动板上，用于使所述环形活动板在所述环形底板上移动；
第二滚轮，设置在所述环形底板的外沿上，用于限位；
连接轴，设置在所述环形活动板上，用于设置所述第二滚轮。
4.根据权利要求2所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述旋转驱动组件，包括：
转动驱动电机，设置在所述环形底板上；
齿轮，设置在所述转动驱动电机的输出端；
所述环形活动板的外沿上设置有与所述齿轮啮合的齿。
5.根据权利要求1所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述钻头装置，包括：
底座组件，设置在所述环形活动板上；
支撑板，倾斜设置在所述底座组件上；
钻头组件，设置在支撑板上；
驱动组件，设置在支撑板上，用于驱动所述钻头组件沿所述支撑板的倾斜角度往复运动；
所述钻头组件上设置有所述检测装置。
6.根据权利要求5所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述底座组件，包括：
底座，与所述环形活动板连接；
滑座，通过轨道设置在所述底座上；
所述支撑板通过三角形支撑板固定设置在所述滑座上。
7.根据权利要求5所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述钻头组件，包括：
两个导杆，平行设置在所述支撑板上；
两个滑块，分别设置在所述导杆上；
钻头驱动电机，设置在两个所述滑块之间；
钻头，设置在所述钻头驱动电机的输出端；
所述驱动组件，包括：
动力电机，设置在所述支撑板上；
螺杆，设置在所述动力电机的输出端；
内螺纹块，设置在所述螺杆上，用于在所述螺杆转动时沿着所述螺杆上下运动；
所述内螺纹块通过连接件驱动所述滑块跟随所述内螺纹块共同运动；
所述检测组件设置在所述内螺纹块与所述连接件之间。
8.根据权利要求7所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述检测装置，包括：
检测单元，设置在所述内螺纹块或所述连接件上，用于检测所述内螺纹块与所述连接件之间的距离；
弹簧，同轴设置在所述螺杆外侧，同时位于所述内螺纹块与所述连接件之间；
光杆，同时设置在所述连接件与所述内螺纹块上，用于对所述连接件的运动方向导向；
所述检测单元与所述控制装置电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种转盘式可调钻铣挖树机，其特征在于，
所述封闭装置，包括：
封闭板，与所述环形底板上的所述缺口边沿铰连；
推杆，一端与所述封闭板连接，用于从地面方向向上关闭所述缺口；
封闭电机，设置在所述环形底板上；
所述推杆的另一端与所述封闭电机的输出端连接。
10.一种钻铣挖树方法，其特征在于，包括：
从支撑装置上的缺口，将支撑装置设置在待挖树木的外侧；
通过封闭装置封闭所述缺口；
支撑装置中的环形活动板相对环形底板向左转动45度；
启动四个钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；
钻孔完毕后，所述钻头装置复位；
所述环形活动板相对环形底板向右转动15度，并启动四个以上钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔；并重复本步骤，直至环形活动板相对环形底板转动90度；
在所述环形活动板相对环形底板转动的同时，四个所述钻头装置同时工作；
所述环形活动板相对所述环形底板反向转动90度后，完成切断树根的作业，所述钻头装置复位；
打开所述缺口，完成挖掘工作；
所述“启动四个钻头装置同时向下运动，在待挖树木外侧钻孔”中，包括：
设置在所述钻头装置上的检测单元采集土质的硬度数据：
如果土质过硬，通过控制装置控制所述钻头装置的钻头转速降低，提升功率，破碎硬度较大的土壤。
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