CN112205165A - 一种手持式咖啡果采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式咖啡果采摘机，属于农业收获机械领域，包括收集箱、手柄、电机、曲柄振动机构、夹持装置，收集箱的底部设置有一个手柄，电机固定安装在收集箱的侧壁上，曲柄振动机构与电机动力输出端连接，夹持装置安装在曲柄振动机构上。本发明通过电机带动曲柄振动机构工作，曲柄振动机构带动夹持装置振动，夹持枝条的夹持装置通过振动原理将咖啡果与枝条分离，这种振动采摘方式不会折断枝条且咖啡结果节点不会被破坏；由于本发明结构简单，机身较小且较轻，方便携带，可在咖啡园区灵活作业；特别适宜在云南丘陵山区行走劳作，易于在有限的空间内手持操作实现咖啡果的采摘。

Description

一种手持式咖啡果采摘机

技术领域

本发明属于农业收获机械领域，具体地说，涉及一种手持式咖啡果采摘机。

背景技术

咖啡树主干粗壮，分枝较多，果实主要分布在分枝，在分枝分布多个节点，每个节点会长出多则几十颗，少则几颗咖啡果。咖啡果为多汁浆果，果实不是同时成熟，不同海拔果实生长差异巨大。咖啡果属于呼吸跃变型果实，成熟后果实不易储藏。每逢采摘季节，咖啡收获基本靠人工采摘，需要人工拿起单根枝条，选择成熟的果实进行采摘。虽然国外已采用机械设备实现咖啡的收获，但由于国外咖啡种植地区地形平整，这种机械设备基本都是大型机械收获设备。

而我国云南省是小粒咖啡种植基地，但属于丘陵山地，地形复杂，这致使小粒咖啡成熟时节采摘难，而国外收的大型咖啡获机又不适应云南省丘陵山区的地形，无法进行劳作。同时又存在劳动力不足的情况，由于咖啡树结果枝条细长、密集，每根枝条分布6-10个节点，每个节点基本分布二十几粒咖啡果，农民采摘的工作强度非常大，同时农民在手动采摘时还不能破坏枝条及结果节点。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提出了一种手持式咖啡果采摘机，其重量轻、体积小、价廉、耐用，适宜云南丘陵山区行走劳作，易于在有限的空间内手持操作实现咖啡果的采摘。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种手持式咖啡果采摘机包括收集箱1、手柄2、电机3、曲柄振动机构、夹持装置6，所述的收集箱1的底部设置有一个手柄2，电机3固定安装在收集箱1的侧壁上，曲柄振动机构与电机3的动力输出端连接，夹持装置6安装在曲柄振动机构上，夹持装置6位于收集箱1内。

进一步，所述的曲柄振动机构包括曲柄振动机构包括主动曲柄5-1、传力杆Ⅰ5-2、固定块5-3、从动轴5-4、从动曲柄5-5、传力杆Ⅱ5-6、摆杆5-7、转轴5-8、直线轴承5-9，所述的主动曲柄5-1安装在电机3的驱动轴上，与电机3正对的收集箱1的一侧侧壁上通过轴承安装有一根从动轴5-4，从动轴5-4上安装有从动曲柄5-5，传力杆Ⅰ5-2的两端分别通过直线轴承安装在主动曲柄5-1与从动曲柄5-5上，固定块5-3采用过盈配合的方式安装在固定块5-3上，传力杆Ⅱ5-6的上端安装在固定块5-3上，传力杆Ⅱ5-6通过直线轴承5-9安装在摆杆5-7上，摆杆5-7固定安装在转轴5-8上，转轴5-8通过轴承安装在收集箱1的底部；夹持装置6安装在固定块5-3的顶部。

进一步，所述的传力杆Ⅱ5-6与传力杆Ⅰ5-2形成的交错轴夹角可以在 0-180°夹角范围内任意改变。

进一步，所述的夹持装置6包括滑动吊杆6-1、滑块6-2、回位弹簧6-3、连杆6-4、夹持柄6-5、夹爪6-6，所述的滑动吊杆6-1的下端固定安装在曲柄振动机构上，滑块6-2可滑动安装在滑动吊杆6-1上，滑动吊杆6-1上套接一个回位弹簧6-3，且回位弹簧6-3的上端固定在滑块6-2的底部，回位弹簧6-3的下端固定在曲柄振动机构上，滑块6-2的两侧分别铰接有一根连杆6-4，两根连杆6-4的上端分别铰接一个夹持柄6-5，两个夹持柄6-5的上端分别设置有一个相互配合的夹爪6-6，两个夹爪6-6的下端铰接在滑动吊杆6-1的顶部。

进一步，所述的夹爪6-6的呈半圆形结构，两个夹爪6-6的半圆直径上分别开设有一个夹枝槽。

进一步，所述的曲柄振动机构上固定安装有一个基座6-7，基座6-7上安装一根与滑动吊杆6-1平行的且连接的滑道6-8，安装在滑动吊杆6-1上的滑块6-2同时卡接在滑道6-8上。

进一步，收集箱1的两个侧壁顶部开设与夹持装置6匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽。

进一步，收集箱1包括壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2，所述的壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2对称设置，壳体Ⅰ1-1与壳体Ⅱ1-2之间通过螺钉固定连接。

进一步，所述的壳体Ⅰ1-1与壳体Ⅱ1-2形成的整体的两个侧壁顶部开设与夹持装置6匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽1-3。

进一步，所述的壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2上分别设置有一个电机壳体1-4，两个电机壳体1-4对称设置并通过螺钉固定连接，电机3固定安装在两个电机壳体1-4形成的空间内。

本发明的有益效果：

本发明通过电机带动曲柄振动机构工作，由曲柄振动机构带动夹持咖啡枝条的夹持装置振动，由夹持装置通过振动原理将咖啡果与枝条分离，这种振动采摘方式不会折断枝条导致咖啡结果节点被破坏；由于本发明结构简单，机身较小且较轻，方便携带，可在咖啡园区灵活作业；特别适宜在云南丘陵山区行走劳作，易于在有限的空间内手持操作实现咖啡果的采摘。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明曲柄振动机构的结构示意图；

图3为本发明夹持装置的前侧结构示意图；

图4为本发明夹持装置的后侧结构示意图；

图5为本发明收集箱的结构示意图；

图6为本发明收集箱的内部结构示意图；

图7为本发明电路接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种手持式咖啡果采摘机包括收集箱1、手柄2、电机3、曲柄振动机构、夹持装置6，所述的收集箱1的底部设置有一个手柄2，电机3固定安装在收集箱1的侧壁上，曲柄振动机构与电机3的动力输出端连接，夹持装置6安装在曲柄振动机构上，夹持装置6位于收集箱1内。通过手持手柄2，由蓄电池4为电机3供电，通过电机3带动曲柄振动机构工作，曲柄振动机构在电机3的驱动下产生振动，从而带动夹持咖啡枝条的夹持装置6振动，夹持装置6在振动过程中，将咖啡枝条上的咖啡果振落到收集箱1内，从而实现咖啡果的高效、快速、无损采摘。

本发明采用蓄电池为电机3供电，为电机3供电的蓄电池4安装在手柄2的内部空腔内，蓄电池4通过安装基座安装在手柄2内，使蓄电池4不与手柄2直接接触，保证蓄电池4散热，同时蓄电池4的充电口2-1设置在手柄2上，便于蓄电池4的充电。

在本发明中，作为优选，蓄电池4采用12V锂电池，锂电池相比普通的蓄电池使用寿命更长，体积更小，重量更轻，且可随时通过充电保持蓄电量，特别适用于农民在云南丘陵山地咖啡的采摘作业。同时，可将电机3的开关设置在手柄2上，以方便电机3的启停。

电机3采用直流无刷电机，直流无刷电机能够产生较高的转速而且产生较小的振动噪音，在较长的工作时间内，使用寿命得到保障，维护成本低。同时，如图7所示的电路接线示意图，电机3可采用无级调速控制器13来实现其转速的调整，电机3的转速得到调整，使曲柄振动机构产生不同的振动频率，当振动产生的力大于成熟咖啡果与咖啡果柄的分离力时，咖啡果掉落到咖啡采摘机的收集箱1内，实现代替人工的机械化采摘咖啡。

在本发明中，如图2所示，所述的曲柄振动机构包括曲柄振动机构包括主动曲柄5-1、传力杆Ⅰ5-2、固定块5-3、从动轴5-4、从动曲柄5-5、传力杆Ⅱ5-6、摆杆5-7、转轴5-8、直线轴承5-9，所述的主动曲柄5-1安装在电机3的驱动轴上，与电机3正对的收集箱1的一侧侧壁上通过轴承安装有一根从动轴5-4，从动轴5-4上安装有从动曲柄5-5，传力杆Ⅰ5-2的两端分别通过直线轴承安装在主动曲柄5-1与从动曲柄5-5上，固定块5-3采用过盈配合的方式安装在固定块5-3上，传力杆Ⅱ5-6的上端安装在固定块5-3上，传力杆Ⅱ5-6通过直线轴承5-9安装在摆杆5-7上，摆杆5-7固定安装在转轴5-8上，转轴5-8通过轴承安装在收集箱1的底部；夹持装置6安装在固定块5-3的顶部。电机3工作过程中，其驱动轴带动主动曲柄5-1转动，主动曲柄5-1在转动过程中，在从动轴5-4、从动曲柄5-5的配合作用下，带动传力杆Ⅰ5-2转动，当传力杆Ⅰ5-2在转动过程中，固定块5-3会跟随传力杆Ⅰ5-2一起运动；由于固定块5-3采用过盈配合的方式安装在传力杆Ⅰ5-2上，同时，固定块5-3的上安装有传力杆Ⅱ5-6，而传力杆Ⅱ5-6通过直线轴承5-9安装在摆杆5-7上，摆杆5-7又安装在转轴5-8上，当传力杆Ⅰ5-2带动固定块5-3会跟随其一起运动时，传力杆Ⅱ5-6跟随固定块5-3一起运动，由于固定块5-3在直线轴承5-9的限位作用下，固定块5-3不能脱离直线轴承5-9，而直线轴承5-9跟随摆杆5-7一起转轴5-8转动，这样，在传力杆Ⅱ5-6、摆杆5-7、转轴5-8、直线轴承5-9形成的整体的限位作用下，固定块5-3不会跟随传力杆Ⅰ5-2一起转动，而是在传力杆Ⅰ5-2的作用下，做一个轨迹为空间椭圆的运动，这个空间椭圆运动轨迹即为固定块5-3的振动幅度，从而带动安装固定块5-3上的夹持装置6跟随其振动，夹持咖啡枝条的夹持装置6在振动过程中，将咖啡枝条上的咖啡果振落。

所述的传力杆Ⅱ5-6与传力杆Ⅰ5-2形成的交错轴夹角可以在 0-180°夹角范围内任意改变。在 0-180°夹角范围内，改变摆杆5-7与转轴5-8的安装位置，通过传力杆Ⅰ5-2的限位，都是有效的保证固定块5-3做轨迹为空间椭圆的运动，从而实现固定块5-3的振动。在本发明中，作为优选，传力杆Ⅱ5-6与传力杆Ⅰ5-2形成的交错轴夹角为90°。

在本发明中，如图3、4所示，所述的夹持装置6包括滑动吊杆6-1、滑块6-2、回位弹簧6-3、连杆6-4、夹持柄6-5、夹爪6-6，所述的滑动吊杆6-1的下端固定安装在曲柄振动机构上，滑块6-2可滑动安装在滑动吊杆6-1上，滑动吊杆6-1上套接一个回位弹簧6-3，且回位弹簧6-3的上端固定在滑块6-2的底部，回位弹簧6-3的下端固定在曲柄振动机构上，滑块6-2的两侧分别铰接有一根连杆6-4，两根连杆6-4的上端分别铰接一个夹持柄6-5，两个夹持柄6-5的上端分别设置有一个相互配合的夹爪6-6，两个夹爪6-6的下端铰接在滑动吊杆6-1的顶部。向下压滑块6-2，使回位弹簧6-3被压缩，这时下移的滑块6-2带动两根连杆6-4向下运动，两根连杆6-4带动由夹持柄6-5和夹爪6-6形成整体绕夹爪6-6下端铰接在滑动吊杆6-1顶部的铰链转动，从而两个夹爪6-6张开，这时，可通过手柄2移动整个采摘机，使咖啡枝条位于两个夹爪6-6之间，然后松开滑块6-2，在回位弹簧6-3还原作用下，回位弹簧6-3推动滑块6-2沿滑动吊杆6-1向上运动，通过两根连杆6-4和夹持柄6-5的作用下，使得两个夹爪6-6合拢，夹持住咖啡枝条，这样在曲柄振动机构产生振动时，振动通过两个夹爪6-6传递到咖啡枝条上，使咖啡枝条产生振动将其上咖啡果振落。

所述的夹爪6-6的呈半圆形结构，两个夹爪6-6的半圆直径上分别开设有一个夹枝槽；在两个夹爪6-6合拢时，两个夹爪6-6上设置的夹枝槽合拢形成一个夹持咖啡枝条的孔，实现咖啡枝条的稳定夹持，同时两个夹爪6-6采用柔性材料，这样在夹爪6-6振动过程中，夹爪6-6与咖啡枝条柔性接触，能够避免振动夹爪6-6的损伤咖啡枝条。

在本发明中，作为优选，所述的曲柄振动机构上固定安装有一个基座6-7，基座6-7上安装一根与滑动吊杆6-1平行的且连接的滑道6-8，安装在滑动吊杆6-1上的滑块6-2同时卡接在滑道6-8上。通过在基座6-7设置一个滑道6-8使滑块6-2沿其上下滑动，这样能够保证滑块6-2在上下滑动过程中，其运行更加稳定，同时，在夹持装置6的振动过程中，也为夹持装置6提供一定的强度，避免滑动吊杆6-1振动过强而变形。

在本发明中，作为优选，可以在滑块6-2的底部设置一根拉绳，拉伸从收集箱1的底部穿出，这样通过拉绳即可拉动滑块6-2向下运动，实现两个夹爪6-6张开，松开拉伸，在回位弹簧6-3的作用下，即可实现两个夹爪6-6的合拢，这样操作更加方便，特别在有限的空间内能够更加方便的实现咖啡果的采摘。

在本发明中，如图5、6所示，收集箱1的两个侧壁顶部开设与夹持装置6匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽，通过卡槽能够实现咖啡枝条的限位，保证咖啡枝条卡入道两个卡槽内后，夹持装置6能够准确的实现咖啡枝条的夹持。

收集箱1包括壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2，所述的壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2对称设置，壳体Ⅰ1-1与壳体Ⅱ1-2之间通过螺钉固定连接；所述的壳体Ⅰ1-1与壳体Ⅱ1-2形成的整体的两个侧壁顶部开设与夹持装置6匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽1-3，卡槽1-3能够实现咖啡枝条的限位，保证咖啡枝条卡入道两个卡槽内后，夹持装置6能够准确的实现咖啡枝条的夹持。通过采用螺钉实现壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2的连接形成收集箱1，这样方便收集箱1拆卸与安装，能够便于检修夹持装置6与曲柄振动机构。

在本发明中，作为优选，所述的壳体Ⅰ1-1、壳体Ⅱ1-2上分别设置有一个电机壳体1-4，两个电机壳体1-4对称设置并通过螺钉固定连接，电机3固定安装在两个电机壳体1-4形成的空间内，通过两个电机壳体1-4形成电机3的安装空间，保证电机3在工作过程中和存放过程之不与外界直接接触，避免电机3因磕碰受损。

本发明的工作过程：

通过手持手柄2，由蓄电池4为电机3供电，启动电机3，通过电机3带动曲柄振动机构工作，曲柄振动机构在电机3的驱动下产生振动，从而带动夹持咖啡枝条的夹持装置6振动，夹持装置6在振动过程中，将咖啡枝条上的咖啡果振落到收集箱1内，从而实现咖啡果的高效、快速、无损采摘。

使用时，咖啡采摘人员手握手柄2，按下滑块6-2，两根连杆6-4带动由夹持柄6-5和夹爪6-6形成整体绕夹爪6-6下端铰接在滑动吊杆6-1顶部的铰链转动，从而两个夹爪6-6张开，使咖啡枝条位于两个夹爪6-6之间后，然后松开滑块6-2，在回位弹簧6-3还原作用下，回位弹簧6-3推动滑块6-2沿滑动吊杆6-1向上运动，通过两根连杆6-4和夹持柄6-5的作用下，使得两个夹爪6-6合拢，夹持住咖啡枝条，然后启动电机3，通过电机3带动曲柄振动机构工作，曲柄振动机构在电机3的驱动下产生振动，从而带动夹持咖啡枝条的夹持装置6振动，夹持装置6在振动过程中，将咖啡枝条上的咖啡果振落到收集箱1内，从而实现咖啡果的高效、快速、无损采摘。

本发明通过电机带动曲柄振动机构工作，由曲柄振动机构带动夹持咖啡枝条的夹持装置振动，由夹持装置通过振动原理将咖啡果与枝条分离，这种振动采摘方式不会折断枝条导致咖啡结果节点被破坏；由于本发明结构简单，机身较小且较轻，方便携带，可在咖啡园区灵活作业；特别适宜在云南丘陵山区行走劳作，易于在有限的空间内手持操作实现咖啡果的采摘。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的手持式咖啡果采摘机包括收集箱（1）、手柄（2）、电机（3）、曲柄振动机构、夹持装置（6），所述的收集箱（1）的底部设置有一个手柄（2），电机（3）固定安装在收集箱（1）的侧壁上，曲柄振动机构与电机（3）的动力输出端连接，夹持装置（6）安装在曲柄振动机构上，夹持装置（6）位于收集箱（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的曲柄振动机构包括曲柄振动机构包括主动曲柄（5-1）、传力杆Ⅰ（5-2）、固定块（5-3）、从动轴（5-4）、从动曲柄（5-5）、传力杆Ⅱ（5-6）、摆杆（5-7）、转轴（5-8）、直线轴承（5-9），所述的主动曲柄（5-1）安装在电机（3）的驱动轴上，与电机（3）正对的收集箱（1）的一侧侧壁上通过轴承安装有一根从动轴（5-4），从动轴（5-4）上安装有从动曲柄（5-5），传力杆Ⅰ（5-2）的两端分别通过直线轴承安装在主动曲柄（5-1）与从动曲柄（5-5）上，固定块（5-3）采用过盈配合的方式安装在固定块（5-3）上，传力杆Ⅱ（5-6）的上端安装在固定块（5-3）上，传力杆Ⅱ（5-6）通过直线轴承（5-9）安装在摆杆（5-7）上，摆杆（5-7）固定安装在转轴（5-8）上，转轴（5-8）通过轴承安装在收集箱（1）的底部；夹持装置（6）安装在固定块（5-3）的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的传力杆Ⅱ（5-6）与传力杆Ⅰ（5-2）形成的交错轴夹角可以在 0-180°夹角范围内任意改变。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的夹持装置（6）包括滑动吊杆（6-1）、滑块（6-2）、回位弹簧（6-3）、连杆（6-4）、夹持柄（6-5）、夹爪（6-6），所述的滑动吊杆（6-1）的下端固定安装在曲柄振动机构上，滑块（6-2）可滑动安装在滑动吊杆（6-1）上，滑动吊杆（6-1）上套接一个回位弹簧（6-3），且回位弹簧（6-3）的上端固定在滑块（6-2）的底部，回位弹簧（6-3）的下端固定在曲柄振动机构上，滑块（6-2）的两侧分别铰接有一根连杆（6-4），两根连杆（6-4）的上端分别铰接一个夹持柄（6-5），两个夹持柄（6-5）的上端分别设置有一个相互配合的夹爪（6-6），两个夹爪（6-6）的下端铰接在滑动吊杆（6-1）的顶部。

5.根据权利要求5所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的夹爪（6-6）的呈半圆形结构，两个夹爪（6-6）的半圆直径上分别开设有一个夹枝槽。

6.根据权利要求5所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的曲柄振动机构上固定安装有一个基座（6-7），基座（6-7）上安装一根与滑动吊杆（6-1）平行的且连接的滑道（6-8），安装在滑动吊杆（6-1）上的滑块（6-2）同时卡接在滑道（6-8）上。

7.根据权利要求1-3、5-6任意一项所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：收集箱（1）的两个侧壁顶部开设与夹持装置（6）匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽。

8.根据权利要求1-3、5-6任意一项所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：收集箱（1）包括壳体Ⅰ（1-1）、壳体Ⅱ（1-2），所述的壳体Ⅰ（1-1）、壳体Ⅱ（1-2）对称设置，壳体Ⅰ（1-1）与壳体Ⅱ（1-2）之间通过螺钉固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的壳体Ⅰ（1-1）与壳体Ⅱ（1-2）形成的整体的两个侧壁顶部开设与夹持装置（6）匹配且便于卡接固定咖啡枝条的卡槽（1-3）。

10.根据权利要求8所述的一种手持式咖啡果采摘机，其特征在于：所述的壳体Ⅰ（1-1）、壳体Ⅱ（1-2）上分别设置有一个电机壳体（1-4），两个电机壳体（1-4）对称设置并通过螺钉固定连接，电机（3）固定安装在两个电机壳体（1-4）形成的空间内。

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