CN112219556A - 一种自适应型油棕果采摘刀具及其采摘执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应型油棕果采摘刀具及其采摘执行装置，刀具包括剪切组件和自适应夹持组件；剪切组件包括刀刃彼此交错设置的两个刀片、连杆机构和剪切油缸；自适应夹持组件包括对开的异型爪；采摘执行装置包括刀具、以及驱动采摘刀具实现上、下、左、右多角度运动的第一轴向回转机构、纵向回转机构和第二轴向回转机构,以精确定位不同位置的果实，达到最佳剪切角度；该采摘刀具及采摘执行装置能够通过刀头调整装置实现对果实精确、有效定位，且适用于不同大小的油棕果，并避免在剪切树叶时造成钩挂、果实落地，简化采摘程序，降低劳动强度。

Description

一种自适应型油棕果采摘刀具及其采摘执行装置

技术领域

本发明涉及农产品采收集技术领域，特别涉及一种自适应型油棕果采摘刀具及其采摘执行装置。

背景技术

目前，油棕种植产业机械化程度相当低，油棕主要产于东南亚各国、非洲、南美，油棕树结果实时高度在3米以上，棕榈果可以作为重要的工业和民生原料，目前采摘时一般需要人工手动采摘，采摘时需要先剪切果实下方的树叶，再剪切油棕果，并且不能损伤其他树叶和未成熟果实，劳动强度及难度均较大，且树生果实在采摘时掉落地面，会造成一定程度的损坏和散落，造成经济损失，且需要再次收集果实，更加延长了工作时间。

目前，市场上也出现了简单的收割工具，且多为手持工具。

已公开专利CN 201310495930.4公开了一种电动棕榈树采摘机，其只是将树叶或果柄切断，果实仍然落到地上，需要再次收集果实，无法实现收割同时采集，果实每落地一次就会造成果粒脱落，造成经济损失，工作效率提升并不明显。

已公开专利CN 201210096608.X公开了一种果实采摘执行装置，其链锯形式不适合切割多纤维的棕榈树叶及隐藏的果柄，容易伤到其他未成熟果实及树叶，夹持装置位置无法夹持油棕果实，并且会妨碍剪切油棕树叶。

已公开专利CN 201610893205.6公开了一种刀具及果实采集工具，其在剪切树叶时会刺穿树叶而造成树叶钩挂现象，因棕榈树叶及其坚韧，只能通过放下装置取下树叶，降低了采摘效率，也不能有效的适应不同大小的果实。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够剪切棕榈树叶而不刺穿树叶、自适应夹持不同大小油棕果、且有效剪切隐藏的油棕果果柄而不伤害其它树叶和果实的自适应型油棕果采摘刀具。

本发明的另一目的是提供一种包含上述自适应型油棕果采摘刀具且能够实现精确定位不同位置的果实，达到最佳剪切角度的自适应型油棕果采摘执行装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种自适应型油棕果采摘刀具，包括：

剪切组件，其包括刀刃彼此交错设置的第一刀片和第二刀片、连杆机构和剪切油缸；其中，第一刀片和第二刀片的后端通过第一销轴枢接在刀架的前端；连杆机构由两根连杆构成，二者的一端分别通过两个第二销轴枢接在第一刀片和第二刀片的后端、二者的另一端穿装在第三销轴上形成联动，且第三销轴垂直穿设在沿轴向开设于刀架的条形通孔内；剪切油缸设置在刀架上，其前端与第三销轴连接、后端通过第四销轴枢接在刀架上，以带动第三销轴在条形通孔内沿轴向往复平移；

自适应夹持组件，其包括对开为两部分的异型爪，二者分别对称设置在第一刀片和第二刀片的同侧刀刃面的外侧边缘处，且后端分别通过两个第一螺栓枢接在两个刀片后侧边上；在每个第一螺栓上各套装有一个扭簧，扭簧的底端卡装在第二销轴外侧、顶端卡装在异型爪外侧，并在设置异型爪的两个刀片的刀刃面上且位于异型爪的内侧各设置有一个限位件，使异型爪能够随剪切组件打开而同步张开，并在无外界阻挡时随剪切组件闭合时在扭簧的弹力作用下同步闭合至限位件处。

优选，第一刀片和第二刀片的前端向内侧弯折呈弯钩状；该结构设计可以保证在剪切树叶或果柄时不会发生滑出现象，并且能够伸入到隐藏果柄或树叶后方，有效切断油棕树叶或油棕果果柄，而且不易造成其他伤害。

优选，每部分异型爪由爪部及钢针构成，爪部的呈弧形形状，且在爪部的前端设置有至少两根朝向异型爪内侧且向异型爪前倾斜的钢针。

更优选，钢针的轴线方向与爪部前端延伸方向所成夹角为10°。

该自适应型油棕果采摘刀具在对棕榈果进行采摘时，能够有效剪切棕榈树叶，由于自适应夹持装置上钢针具有向前倾斜的角度，并且异型爪的形状为多个圆弧型，因此在剪切油棕树叶时不会发生刺穿，不会发生树叶钩挂现象；同时，在切断果实的果柄的同时自适应夹持装置通过扭簧驱动，自适应果实大小有效抓住果实并收集，避免果实落地造成的果粒脱落等现象，减少了损失，同时，无需再地面再次收集。

一种自适应型油棕果采摘执行装置，包括上述的自适应型油棕果采摘刀具和与自适应型油棕果采摘刀具连接的回转机构。

优选，该自适应型油棕果采摘执行装置还包括第一轴向回转机构，其包括回转支撑马达；回转支撑马达的输出端通过若干个第二螺栓与刀架前端连接。

优选，该自适应型油棕果采摘执行装置还包括纵向回转机构，其包括纵向摆动油缸；纵向摆动油缸的两侧通过若干个第四螺栓固定在由形成的U形连接支架的两侧架体上，且连接支架的底部通过若干个第三螺栓固定在回转支撑马达的后端；纵向摆动油缸的后端通过若干个第五螺栓与平行设置在其后侧的连接板连接。

优选，该自适应型油棕果采摘执行装置还包括第二轴向回转机构，其包括轴向摆动油缸；轴向摆动油缸的内侧法兰与连接板通过若干个第六螺栓连接。

上述回转机构，其包括第一轴向回转机构，纵向回转结构，第二轴向回转机构使装置前端的剪切组件能够上下、左右、轴向各个角度调整，可以精确有效的定位分布不规律的果实及树叶；此外，该装置还可以加载到不同形式的机械臂上，实现任意角度的采摘，实现采摘收集一体化，简化采摘流程，降低了采摘的劳动强度。

与现有技术相比，该自适应型油棕果采摘刀具以及采用该自适应型油棕果采摘刀具形成的自适应型油棕果采摘执行装置结构设计合理、使用方便，其在对油棕果进行采摘时，能够通过刀头调整装置实现对果实精确、有效定位，自适应夹持装置能够适应不同大小的油棕果，并且特殊形状的自适应夹持装置，能够避免在剪切树叶时造成钩挂，刀片切断果实的果柄的同时通过自适应夹持装置将果实抓住，避免果实落地，减少因落地造成的果实损失，同时无需在地面再次收集，简化采摘程序，降低劳动强度。

附图说明

图1为本发明的自适应型油棕果采摘执行装置的正视图；

图2为本发明的自适应型油棕果采摘执行装置的侧视图；

图3为本发明的自适应型油棕果采摘执行装置的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

参见图1～图3，该自适应型油棕果采摘刀具包括安装在刀架8上的剪切组件1和自适应夹持组件；其中，

剪切组件包括刀刃彼此交错设置的第一刀片1a和第二刀片1b、以及两根连杆9和一个剪切油缸10；其中，

第一刀片1a和第二刀片1b的后端通过第一销轴7枢接在刀架8的前端，使第一刀片1a和第二刀片1b绕第一销轴7的轴线旋转并彼此交错进行剪切；

连杆机构9由两根连杆构成；两根连杆的一端分别通过两个第二销轴5枢接在第一刀片1a和第二刀片1b的后端，两根连杆的另一端同时穿装在第三销轴11上形成联动，且第三销轴11垂直穿设在沿轴向开设于刀架8上的条形通孔内，使第三销轴11在条形通孔内往复运动的同时，带动两根连杆；其中，条形通孔的开孔方向与刀架8上安装第一销轴7的销孔的开孔方向一致；

剪切油缸10通过第四销轴12固定在刀架8上，其前端(即活塞端)与第三销轴11连接，以带动第三销轴11在条形通孔内并沿条形通孔长度方向往复平移；

在本实施例中，剪切油缸10通过其活塞端驱动第三销轴11在条形通孔内往复运动，第三销轴11被限制在条形通孔内沿刀架8轴向往复运动以带动两根连杆交错运动，而由于两根连杆的前端同时分别与第一刀片1a和第二刀片1b相连，进而第一刀片1a和第二刀片1b绕第一销轴7的轴线旋转并彼此交错，形成剪切动作，实现对果实的采摘；

其中，在第三销轴11外侧设置有衬套，使两根连杆以及剪切油缸10均与第三销轴11相连接，避免第三销轴11发生磨损；

另外，作为一种优选的实施方案，第一刀片1a和第二刀片1b的前端向内侧弯折呈弯钩状；

自适应夹持组件包括对开为两部分的异型爪2，二者分别对称设置在第一刀片1a和第二刀片1b的同侧刀刃面的外侧边缘处，且后端通过两个第一螺栓3分别枢接在两个刀片后侧边上，异型爪2可以绕第一螺栓3旋转实现夹持和打开；在每个第一螺栓3上各套装有一个扭簧6，扭簧6的底端卡装在第二销轴5外侧、顶端卡装在异型爪2外侧，以驱动异型爪2提供一定的夹持力；在设置异型爪2的两个刀片的刀刃面上且位于异型爪2的内侧各设置有一个限位件4，使异型爪2的两部分能够随剪切组件1打开而同步张开，并在随剪切组件1闭合时在扭簧6的弹力作用下抱紧果实，实现在剪切进行的同时进行果实收集；又或在无外界阻挡时随剪切组件1闭合时在扭簧6的弹力作用下同步闭合至限位件4处，使该自适应型油棕果采摘刀具恢复至初始状态。

作为一种优选的实施方案，对开为两部分异型爪的每部分均由爪部和设置在爪部前端的钢针组成；其中，爪部呈弧形形状，并向内侧弯曲呈环抱状，且在爪部的前端设置有至少两根朝向异型爪2内侧且向异型爪2前倾斜的钢针；轴线方向与爪部前端延伸方向所成夹角为10°。

该自适应型油棕果采摘刀具的工作原理：

剪切组件与剪切油缸10通过两个连杆9结合形成连杆机构，通过剪切油缸10的动作使第一刀片1a和第二刀片1b各自的刀刃相交以进行剪切，同时，随着剪切刀片的运动，自适应夹持机构会跟随运动，当遇到果实时异型爪2停止旋转运动，此时剪切组件继续运动直至切断果柄，同时异型爪2在扭簧6提供的左右夹持力会随着两个刀片的运动而增大，根据果实的大小提供不同的夹持力，而异型爪2上设置的钢针则使左右夹持更加可靠，从而实现剪切与夹持同步，并且自适应果实大小，果实越大夹持力越大，果实越小夹持力越小，实现适应不同大小的果实，提供可靠夹持，防止果实落地造成损失；当剪切完成后，第一刀片1a和第二刀片1b在剪切油缸10的作用下张开，异型爪跟随张开，夹持力消失，在重力作用下完成果实的自动卸载，另外异型爪的特殊形状在剪切树叶时不会贯穿树叶，异型爪2上设置的钢针具有一定的倾斜角度，也有利于树叶的脱落，从而不会造成钩挂树叶现象，提高工作效率。

实施例2

参见图1～图3，该自适应型油棕果采摘执行装置包括刀具、以及设置在刀具结构上的第一轴向回转机构、纵向回转机构和第二轴向回转机构；其中，自应型油棕果采摘刀具采用实施例1的自适应型油棕果采摘刀具；第一轴向回转机构包括回转支撑马达13，其前端(转动驱动端)与刀架8后端通过若干个第二螺栓14连接，使采摘刀具能够沿着回转支撑马达轴向回转；回转支撑马达13的后端通过若干个第三螺栓15与一U形连接支架17连接，具体地，U形连接支架17倒向设置，其底板固定在回转支撑马达13的后端；纵向回转机构包括纵向摆动油缸16，其设置在U形连接支架17内并通过若干个第四螺栓18分别与U形连接支架17的两侧侧板连接；纵向摆动油缸16的驱动端朝向后侧，其后端(活塞端)通过若干个第五螺栓20固定有连接板19；纵向回转机构使第一轴向回转机构和采摘刀具一起沿着摆动油缸回转；第二轴向回转机构包括轴向摆动油缸21；轴向摆动油缸21的内侧法兰与连接板19通过第六螺栓22连接，使纵向回转机构、第一轴向回转机构及采摘刀具一同沿着轴向摆动油缸回转。

上述三个回转装置的设计使该自适应型油棕果采摘执行装置的自应型油棕果采摘刀具实现上、下、左、右的多角度定位，进而实现对不同位置、生长角度的果实的采摘。

该自适应型油棕果采摘执行装置的工作原理如下：

自适应型油棕果采摘刀具的两个刀片在剪切油缸10的作用下不断张开和闭合，实现果实摘取；与此同时，自适应夹持组件在剪切组件的工作过程中对摘取的果实进行抓取再至适当位置放下；第一轴向回转机构和纵向回转机构及第二轴向回转机构配合，通过联合动作实现对执行装置的上、下、左、右、轴向调整，以精确定位不同位置的果实，达到最佳剪切角度，使该装置还可以加载到不同类型的设备上，实现功能最大化，提高生产效率。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自适应型油棕果采摘刀具，其特征在于，包括：

剪切组件，其包括刀刃彼此交错设置的第一刀片(1a)和第二刀片(1b)、连杆机构(9)和剪切油缸(10)；其中，第一刀片(1a)和第二刀片(1b)的后端通过第一销轴(7)枢接在刀架(8)的前端；连杆机构(9)由两根连杆构成，二者的一端分别通过两个第二销轴(5)枢接在第一刀片(1a)和第二刀片(1b)的后端、二者的另一端穿装在第三销轴(11)上形成联动，且第三销轴(11)垂直穿设在沿轴向开设于刀架(8)的条形通孔内；剪切油缸(10)设置在刀架(8)上，其前端与第三销轴(11)连接、后端通过第四销轴(12)枢接在刀架(8)上，以带动第三销轴(11)在条形通孔内沿轴向往复平移；

自适应夹持组件，其包括对开为两部分的异型爪(2)，二者分别对称设置在第一刀片和第二刀片的同侧刀刃面的外侧边缘处，且后端分别通过两个第一螺栓(3)枢接在两个刀片后侧边上；在每个第一螺栓(3)上各套装有一个扭簧(6)，扭簧(6)的底端卡装在第二销轴(5)外侧、顶端卡装在异型爪(2)外侧，并在设置有异型爪(2)的两个刀片的刀刃面上且位于异型爪(2)的内侧各设置有一个限位件(4)，使异型爪(2)能够随剪切组件(1)打开而同步张开，并在无外界阻挡时随剪切组件(1)闭合时在扭簧的弹力作用下同步闭合至限位件(4)处。

2.根据权利要求1所述的自适应型油棕果采摘刀具，其特征在于，每部分异型爪由爪部及钢针构成，爪部的呈弧形形状，且在爪部的前端间隔设置有多根朝向异型爪(2)内侧且向异型爪(2)前倾斜的钢针。

3.根据权利要求2所述的自适应型油棕果采摘刀具，其特征在于，钢针朝向异型爪(2)内侧，其轴线方向与爪部前端延伸方向所成夹角为10°。

4.一种自适应型油棕果采摘执行装置，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的自适应型油棕果采摘刀具。

5.根据权利要求4所述的自适应型油棕果采摘执行装置，其特征在于，还包括第一轴向回转机构，其包括回转支撑马达(13)，回转支撑马达(13)的输出端通过若干个第二螺栓(14)与刀架(8)前端连接。

6.根据权利要求5所述的自适应型油棕果采摘执行装置，其特征在于，还包括纵向回转机构，其包括纵向摆动油缸(16)；纵向摆动油缸(16)的两侧通过若干个第四螺栓(18)固定在由形成的U形连接支架(16)的两侧架体上，且连接支架(16)的底部通过若干个第三螺栓(15)固定在回转支撑马达(13)的后端；纵向摆动油缸(16)的后端通过若干个第五螺栓(20)与平行设置在其后侧的连接板(19)连接。

7.根据权利要求6所述的自适应型油棕果采摘执行装置，其特征在于，还包括第二轴向回转机构，其包括轴向摆动油缸(21)；轴向摆动油缸(21)的内侧法兰与连接板(19)通过若干个第六螺栓(22)连接。

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