CN113016561A - 一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，包括上夹紧装置、下夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置及丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置。本发明的有益效果是：采用异向曲柄夹紧装置对橡胶树进行定心及夹紧，再通过对刀具夹持机构进行复合运动来切割橡胶树。本发明不仅能够进行自定心及夹紧，同时也考虑了橡胶树上下树围的大小不同，而设计的上下两层夹紧装置；此外，通过刀具夹持机构的复合运动，来确保刀具切割轨迹的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种割胶机，具体为一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，属于农业机械技术领域。
背景技术
1985年至今，我国橡胶树种植总面积已从51.8万增加至107万，割胶的面积从30万增加至62.7万，干胶年产量从18.8万t增加至75万t。单产水平从1985年的630kg/增加至2011年的1200万kg/。2010年我国橡胶林种植面积已发展到约为100，形成了海南、云南、广东三大天然橡胶生产基地。天然橡胶与石油、钢铁、煤炭并称为“四大工业原料”。人们将原产美洲的橡胶树移植到其他热带地区，目的是为获取它们身上的胶汁，进而产生各类橡胶产品。天然橡胶作为重要的工业原料，其产业关联度大的特点，决定了市场对其需求的广泛性。由于汽车工业的迅速发展和世界轮胎工厂逐步转移，国内天然橡胶消费量逐年增加，且近年来年度增幅较大，从1995 年71万t增长到2011年的390万t，自2002年以来，连续9年均居世界第一。国内天然橡胶自给率从1995年的60.6％下降到2011年的19.3％，低于 30％的国际战略安全警戒线的10.7个百分点。
近几年来橡胶的价格持续低迷，再加上割胶生产是夜间作业，生产环境条件差，胶工老龄化严重，年轻劳动力从事割胶生产的吸引力不足，导致胶工严重短缺。海南、云南植胶区已出现砍树弃割等现象，广东农垦一些以橡胶为主产业的农场也出现经营困难，招工难。
因此，现在急需一种以机械自动割胶来降低甚至替代人工割胶效率低、人力投入大而收效甚微的机器。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，包括上夹紧装置、下夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置及丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置构成，所述上夹紧装置和下夹紧装置按照从上到下的顺序通过支撑板连接，所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴和齿轮安装在齿轮架的内侧，所述丝杠光轴所组成的刀具轴向运动装置通过安装板安装在光轴上做滑动；
所述上夹紧装置和下夹紧装置由一个齿轮架、两个支撑棒、一个导向座、两个直板、一个步进电机、四个曲板、两个夹持板和一个通板组成，在齿轮架中，有凹槽和半圆齿条，半圆齿条与齿轮内啮合，所述步进电机的传动轴与通板的通板孔Ⅰ配合，在步进电机的驱动下，传动齿轮带动从动齿轮进行转动，所述从动齿轮与光轴通过键连接，凹槽起导向作用，与光轴的端面配合，所述支撑棒通过导向座上的孔，分别与夹紧套和夹持板相连接，在与夹持板连接时，采用螺纹连接，夹紧套的夹紧套孔Ⅰ和夹紧套孔Ⅱ与直板上的直板孔Ⅰ和直板孔Ⅱ连接，所述曲板按照对称排列的方式将其上的弯板孔Ⅰ与直板上另一端的直板孔Ⅲ相连接，曲板对称安装时弯曲朝向不同，按照同样的方式将支撑棒、直板、曲板对称安装于导向座的另一侧，所述通板上两端的孔分别与曲板上的弯板孔Ⅱ连接，通板的中心通板孔Ⅱ与步进电机配合，当步进电机运转时，带动通板旋转；
所述齿轮齿条圆周运动装置由齿轮架、盖板、安装板、传动齿轮、从动齿轮、步进电机、两个光轴和两个齿轮组成，将所述步进电机与垫块通过个 M的螺钉固定在安装板上，所述安装板上的锥形齿轮Ⅱ与光轴进行配合，所述步进电机与传动齿轮固连，所述传动齿轮与固定在光轴上的从动齿轮外啮合，当步进电机运转时，传动齿轮带动从动齿轮转动，光轴也随之转动，带动固定在光轴两端的齿轮，在齿轮架的半圆齿条上进行转动，所述齿轮架的表面安装有盖板以免润滑油的飞溅，同时，所述光轴的两端安装在齿轮架上的凹槽内；
所述丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置由三块相同的安装板、一个步进电机、垫块、两个光轴、丝杠、丝杠导板和联轴器组成，将所述步进电机和垫块通过个M的螺钉安装于安装板上，所述步进电机的传动轴与联轴器的联轴器孔Ⅰ相连，所述联轴器的联轴器孔Ⅱ与丝杠的非螺纹圆周面相连，三块所述安装板两端的锥形齿轮Ⅱ与光轴进行连接，所述丝杠与丝杠导板的丝杠导板中心孔Ⅰ配合，所述丝杠导板的丝杠导板孔Ⅱ与丝杠配合，刀具安装在丝杠导板上，当步进电机驱动时，丝杠开始旋转，当丝杠正转时，丝杠导板在光轴的导向作用下，向上做平动，当丝杠反转时，丝杠导板沿着光轴向下做平动。
作为本发明再进一步的方案：所述步进电机运转时，带动通板绕着通板孔Ⅱ转动，从上往下看，步进电机顺时针转动，通板顺时针旋转，在弯板的牵连作用下，直板做平面移动，同一平面内的两块直板做同向运动即夹紧运动，当步进电机逆时针旋转时，两块直板做反向运动即释放运动。
作为本发明再进一步的方案：所述齿轮架上的半圆齿条要与齿轮内啮合，同时，与齿轮配合的光轴的两端需要做圆角处理，得到半圆端面，半圆端面与齿轮架的凹槽配合。
作为本发明再进一步的方案：所述齿轮架和导向座的内半径为 250～300mm，外半径为290～340mm，支撑棒的长度为200～250mm，支撑板的长度为580～620mm，支撑棒与夹紧套安装需要保证同轴度，支撑棒的轴线与直板之间的角度为90°，直板、弯板及通板需要保证与齿轮架的平面平行，且所有板的孔均为同轴度配合，弯板的转动角度为0°～120°。
作为本发明再进一步的方案：所述丝杠导板上的丝杠导板中心孔Ⅰ为螺纹孔，当从上往下看时，步进电机逆时针旋转时，丝杠逆时针旋转，丝杠导板做上升运动，当步进电机顺时针旋转时，丝杠导板做下降运动。
作为本发明再进一步的方案：所述齿轮齿条圆周运动装置的步进电机，当从上往下看为顺时针旋转时，传动齿轮带动从动齿轮转动，固连在丝杠上从动齿轮带动丝杠转动，齿轮也随之转动，带动刀具轴向运动装置在齿轮架上做顺时针运动，当步进电机逆时针旋转时，刀具轴向运动装置做逆时针运动。
作为本发明再进一步的方案：机械在运作时，先是将夹紧装置的步进电机运作，等到完成工作指令时，齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机方才开始运转。
本发明的有益效果是：该异向曲柄自动夹紧定心割胶机设计合理，采用异向曲柄夹紧装置对橡胶树进行定心及夹紧，再通过对刀具夹持机构进行复合运动来切割橡胶树。本发明不仅能够进行自定心及夹紧，同时也考虑了橡胶树上下树围的大小不同，而设计的上下两层夹紧装置；此外，通过刀具夹持机构的复合运动，来确保刀具切割轨迹的准确性和稳定性。
附图说明
图1为异向曲柄自动夹紧定心割胶机的立体结构图；
图2为异向曲柄自动夹紧定心割胶机的上夹持装置示意图；
图3为上夹紧装置工作状态示意图；
图4为齿轮齿条圆周运动装置示意图；
图5为齿轮架齿轮配合示意图；
图6为丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置示意图；
图7为丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置动力示意图；
图8为齿轮齿条圆周运动装置动力示意图；
图9为夹持机构部分示意图；
图10为夹持机构框架示意图。
图中：1、齿轮架，2、盖板机，3、支撑棒，4、支撑板，5、导向座， 6、直板，7、安装板，8、传动齿轮，9、从动齿轮，10、步进电机，11、弯板，12、夹紧套，13、夹持板，14、垫块，15、光轴，16、丝杠，17、丝杠导板，18、联轴器，19、通板，20、齿轮，101、齿轮架凹槽，102、半圆齿条，501、导向座孔，601、直板孔Ⅰ，602、直板孔Ⅱ，603、直板孔Ⅲ， 701、锥形齿轮Ⅱ，1001-步进电机传动轴，1101、弯板孔Ⅰ，1102、弯板孔Ⅱ，1201、夹紧套孔Ⅰ，1202、夹紧套孔Ⅱ，1501、光轴半圆端面，1601、丝杠非螺纹表面，1701、丝杠导板中心孔Ⅰ，1702、丝杠导板孔Ⅱ，1801、联轴器孔Ⅰ，1802、联轴器孔Ⅱ，1901、通板孔Ⅰ，1902、通板孔Ⅱ。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1～10，一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，包括上夹紧装置、下夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置及丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置构成，所述上夹紧装置和下夹紧装置按照从上到下的顺序通过支撑板4连接，所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴15和齿轮20安装在齿轮架1的内侧，所述丝杠光轴所组成的刀具轴向运动装置通过安装板7安装在光轴15 上做滑动；
所述上夹紧装置和下夹紧装置由一个齿轮架1、两个支撑棒3、一个导向座5、两个直板6、一个步进电机10、四个曲板11、两个夹持板13和一个通板19组成，在齿轮架1中，有凹槽101和半圆齿条102，半圆齿条 102与齿轮20内啮合，所述步进电机10的传动轴1001与通板19的通板孔Ⅰ1901配合，在步进电机10的驱动下，传动齿轮8带动从动齿轮9进行转动，所述从动齿轮9与光轴15通过键连接，凹槽101起导向作用，与光轴 15的端面配合，所述支撑棒3通过导向座5上的孔501，分别与夹紧套12 和夹持板13相连接，在与夹持板13连接时，采用螺纹连接，夹紧套12的夹紧套孔Ⅰ1201和夹紧套孔Ⅱ1202与直板6上的直板孔Ⅰ601和直板孔Ⅱ602连接，所述曲板11按照对称排列的方式将其上的弯板孔Ⅰ1101与直板6 上另一端的直板孔Ⅲ603相连接，曲板对称安装时弯曲朝向不同，按照同样的方式将支撑棒3、直板6、曲板11对称安装于导向座5的另一侧，所述通板19上两端的孔1901分别与曲板11上的弯板孔Ⅱ1102连接，通板的中心通板孔Ⅱ1902与步进电机10配合，当步进电机10运转时，带动通板19旋转；
所述齿轮齿条圆周运动装置由齿轮架1、盖板2、安装板7、传动齿轮 8、从动齿轮9、步进电机10、两个光轴15和两个齿轮20组成，将所述步进电机10与垫块14通过4个M3的螺钉固定在安装板7上，所述安装板7 上的锥形齿轮Ⅱ701与光轴15进行配合，所述步进电机10与传动齿轮8固连，所述传动齿轮8与固定在光轴15上的从动齿轮9外啮合，当步进电机 10运转时，传动齿轮8带动从动齿轮9转动，光轴15也随之转动，带动固定在光轴两端的齿轮20，在齿轮架1的半圆齿条102上进行转动，所述齿轮架1的表面安装有盖板2以免润滑油的飞溅，同时，所述光轴15的两端安装在齿轮架1上的凹槽101内；
所述丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置由三块相同的安装板7、一个步进电机10、垫块14、两个光轴15、丝杠16、丝杠导板17和联轴器18组成，将所述步进电机10和垫块14通过4个M3的螺钉安装于安装板7上，所述步进电机10的传动轴1001与联轴器18的联轴器孔Ⅰ1801相连，所述联轴器18的联轴器孔Ⅱ1802与丝杠16的非螺纹圆周面1601相连，三块所述安装板7两端的锥形齿轮Ⅱ701与光轴15进行连接，所述丝杠16与丝杠导板17的丝杠导板中心孔Ⅰ1701配合，所述丝杠导板17的丝杠导板孔Ⅱ 1702与丝杠配合，刀具安装在丝杠导板18上，当步进电机10驱动时，丝杠 16开始旋转，当丝杠16正转时，丝杠导板17在光轴15的导向作用下，向上做平动，当丝杠16反转时，丝杠导板17沿着光轴15向下做平动。
进一步的，在本发明实施例中，所述步进电机10运转时，带动通板19绕着通板孔Ⅱ1902转动，从上往下看，步进电机10顺时针转动，通板 19顺时针旋转，在弯板11的牵连作用下，直板6做平面移动，同一平面内的两块直板6做同向运动即夹紧运动，当步进电机10逆时针旋转时，两块直板6做反向运动即释放运动。
进一步的，在本发明实施例中，所述齿轮架1上的半圆齿条102要与齿轮20内啮合，同时，与齿轮20配合的光轴15的两端需要做圆角处理，得到半圆端面1501，半圆端面1501与齿轮架1的凹槽101配合。
进一步的，在本发明实施例中，所述齿轮架1和导向座5的内半径为250～300mm，外半径为290～340mm，支撑棒3的长度为200～250mm，支撑板4的长度为580～620mm，支撑棒3与夹紧套12安装需要保证同轴度，支撑棒3的轴线与直板6之间的角度为90°，直板6、弯板11及通板19需要保证与齿轮架1的平面平行，且所有板的孔均为同轴度配合，弯板的转动角度为0°～120°。
进一步的，在本发明实施例中，所述丝杠导板17上的丝杠导板中心孔Ⅰ1701为螺纹孔，当从上往下看时，步进电机10逆时针旋转时，丝杠 16逆时针旋转，丝杠导板17做上升运动，当步进电机10顺时针旋转时，丝杠导板17做下降运动。
进一步的，在本发明实施例中，所述齿轮齿条圆周运动装置的步进电机10，当从上往下看为顺时针旋转时，传动齿轮8带动从动齿轮9转动，固连在丝杠15上从动齿轮9带动丝杠15转动，齿轮20也随之转动，带动刀具轴向运动装置在齿轮架1上做顺时针运动，当步进电机10逆时针旋转时，刀具轴向运动装置做逆时针运动。
进一步的，在本发明实施例中，机械在运作时，先是将夹紧装置的步进电机10运作，等到完成工作指令时，齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机10方才开始运转。
工作原理：在使用该异向曲柄自动夹紧定心割胶机时，先是夹紧装置的步进电机10运作，带动通板19绕着孔1902转动，从上往下看，步进电机 10顺时针转动，通板19顺时针旋转，在弯板11的牵连作用下，直板6做平面移动，同一平面内的两块直板6做同向运动即夹紧运动，当步进电机10 逆时针旋转时，两块直板6做反向运动即释放运动，等到完成工作指令时，齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机 10方才开始运转，齿轮齿条圆周运动装置的步进电机10，当从上往下看为顺时针旋转时，传动齿轮8带动从动齿轮9转动，固连在丝杠15上从动齿轮9带动丝杠15转动，齿轮20也随之转动，带动刀具轴向运动装置在齿轮架1上做顺时针运动，当步进电机10逆时针旋转时，刀具轴向运动装置做逆时针运动；当从上往下看时，步进电机10逆时针旋转时，丝杠16逆时针旋转，丝杠导板17做上升运动，当步进电机10顺时针旋转时，丝杠导板17 做下降运动。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，包括上夹紧装置、下夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置及丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置构成，其特征在于：所述上夹紧装置和下夹紧装置按照从上到下的顺序通过支撑板(4)连接，所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴(15)和齿轮(20)安装在齿轮架(1)的内侧，所述丝杠光轴所组成的刀具轴向运动装置通过安装板(7)安装在光轴(15)上做滑动；
所述上夹紧装置和下夹紧装置由一个齿轮架(1)、两个支撑棒(3)、一个导向座(5)、两个直板(6)、一个步进电机(10)、四个曲板(11)、两个夹持板(13)和一个通板(19)组成，在齿轮架(1)中，有凹槽(101)和半圆齿条(102)，半圆齿条(102)与齿轮(20)内啮合，所述步进电机(10)的传动轴(1001)与通板(19)的通板孔Ⅰ(1901)配合，在步进电机(10)的驱动下，传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)进行转动，所述从动齿轮(9)与光轴(15)通过键连接，凹槽(101)起导向作用，与光轴(15)的端面配合，所述支撑棒(3)通过导向座(5)上的孔(501)，分别与夹紧套(12)和夹持板(13)相连接，在与夹持板(13)连接时，采用螺纹连接，夹紧套(12)的夹紧套孔Ⅰ(1201)和夹紧套孔Ⅱ(1202)与直板(6)上的直板孔Ⅰ(601)和直板孔Ⅱ(602)连接，所述曲板(11)按照对称排列的方式将其上的弯板孔Ⅰ(1101)与直板(6)上另一端的直板孔Ⅲ(603)相连接，曲板对称安装时弯曲朝向不同，按照同样的方式将支撑棒(3)、直板(6)、曲板(11)对称安装于导向座(5)的另一侧，所述通板(19)上两端的孔(1901)分别与曲板(11)上的弯板孔Ⅱ(1102)连接，通板的中心通板孔Ⅱ(1902)与步进电机(10)配合，当步进电机(10)运转时，带动通板(19)旋转；
所述齿轮齿条圆周运动装置由齿轮架(1)、盖板(2)、安装板(7)、传动齿轮(8)、从动齿轮(9)、步进电机(10)、两个光轴(15)和两个齿轮(20)组成，将所述步进电机(10)与垫块(14)通过4个M3的螺钉固定在安装板(7)上，所述安装板(7)上的锥形齿轮Ⅱ(701)与光轴(15)进行配合，所述步进电机(10)与传动齿轮(8)固连，所述传动齿轮(8)与固定在光轴(15)上的从动齿轮(9)外啮合，当步进电机(10)运转时，传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)转动，光轴(15)也随之转动，带动固定在光轴两端的齿轮(20)，在齿轮架(1)的半圆齿条(102)上进行转动，所述齿轮架(1)的表面安装有盖板(2)以免润滑油的飞溅，同时，所述光轴(15)的两端安装在齿轮架(1)上的凹槽(101)内；
所述丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置由三块相同的安装板(7)、一个步进电机(10)、垫块(14)、两个光轴(15)、丝杠(16)、丝杠导板(17)和联轴器(18)组成，将所述步进电机(10)和垫块(14)通过4个M3的螺钉安装于安装板(7)上，所述步进电机(10)的传动轴(1001)与联轴器(18)的联轴器孔Ⅰ(1801)相连，所述联轴器(18)的联轴器孔Ⅱ(1802)与丝杠(16)的非螺纹圆周面(1601)相连，三块所述安装板(7)两端的锥形齿轮Ⅱ(701)与光轴(15)进行连接，所述丝杠(16)与丝杠导板(17)的丝杠导板中心孔Ⅰ(1701)配合，所述丝杠导板(17)的丝杠导板孔Ⅱ(1702)与丝杠配合，刀具安装在丝杠导板(18)上，当步进电机(10)驱动时，丝杠(16)开始旋转，当丝杠(16)正转时，丝杠导板(17)在光轴(15)的导向作用下，向上做平动，当丝杠(16)反转时，丝杠导板(17)沿着光轴(15)向下做平动。
2.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：所述步进电机(10)运转时，带动通板(19)绕着通板孔Ⅱ(1902)转动，从上往下看，步进电机(10)顺时针转动，通板(19)顺时针旋转，在弯板(11)的牵连作用下，直板(6)做平面移动，同一平面内的两块直板(6)做同向运动即夹紧运动，当步进电机(10)逆时针旋转时，两块直板(6)做反向运动即释放运动。
3.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：所述齿轮架(1)上的半圆齿条(102)要与齿轮(20)内啮合，同时，与齿轮(20)配合的光轴(15)的两端需要做圆角处理，得到半圆端面(1501)，半圆端面(1501)与齿轮架(1)的凹槽(101)配合。
4.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：所述齿轮架(1)和导向座(5)的内半径为250～300mm，外半径为290～340mm，支撑棒(3)的长度为200～250mm，支撑板(4)的长度为580～620mm，支撑棒(3)与夹紧套(12)安装需要保证同轴度，支撑棒(3)的轴线与直板(6)之间的角度为90°，直板(6)、弯板(11)及通板(19)需要保证与齿轮架(1)的平面平行，且所有板的孔均为同轴度配合，弯板的转动角度为0°～120°。
5.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：所述丝杠导板(17)上的丝杠导板中心孔Ⅰ(1701)为螺纹孔，当从上往下看时，步进电机(10)逆时针旋转时，丝杠(16)逆时针旋转，丝杠导板(17)做上升运动，当步进电机(10)顺时针旋转时，丝杠导板(17)做下降运动。
6.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：所述齿轮齿条圆周运动装置的步进电机(10)，当从上往下看为顺时针旋转时，传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)转动，固连在丝杠(15)上从动齿轮(9)带动丝杠(15)转动，齿轮(20)也随之转动，带动刀具轴向运动装置在齿轮架(1)上做顺时针运动，当步进电机(10)逆时针旋转时，刀具轴向运动装置做逆时针运动。
7.根据权利要求1所述的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机，其特征在于：机械在运作时，先是将夹紧装置的步进电机(10)运作，等到完成工作指令时，齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机(10)方才开始运转。
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