CN113475260A - 一种果树修剪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种果树修剪装置，涉及农业机械技术领域，一种果树修剪装置，其中小臂与机械臂的末端连接，转动部转动连接于小臂背离机械臂的一端，第一驱动机构用于驱动转动部相对小臂转动，轴杆转动连接于转动部上，轴杆的轴向与转动部相对小臂转动的轴向垂直，切断组件设置于轴杆上，切断组件包括锯片，第二驱动机构用于驱动轴杆相对转动部转动，防黏连组件包括两平行布置的条杆，两条杆均固定连接于转动部上，两条杆之间形成切断槽。本发明提通过第二驱动机构能够驱动切断组件及轴杆在转动部上转动，配合上防黏连组件，能够非常方便地将枝条彻底切断，使切断的枝条彻底从母体上分离落下，能够有利于果树的光照、长势以及结果。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体为一种果树修剪装置。
背景技术
果树的修剪是各种水果生产中的一个重要环节，它关系到树木的长势，水果的产量以及品质的高低，例如梨树棚架形种植模式，需要修剪掉梨树的背上枝(徒长枝)，对二级分子及当年生枝条顶端进行断头，能够达到优化树体的结构，改善关照，均衡树体成长，促进营养生长向生殖生长转化的目的。目前，国内的果园机械化水平相对比较低，跟不上林果业形式发展需要，果树修剪、施肥、喷药等环节配套机具缺乏，绝大部分的个体果农依旧通过手工修剪果枝，这种方式劳动强度大、效率低，而且还具有一定的危险性，并不方便实用。
如公开号为CN211531936U，授权公告日为2020年9月22日，名称为《一种园林用果树修剪装置》的专利，其推车与连接板，所述连接板的两端活动连接有固定管，所述固定管的底端活动安装于滑槽的表面，所述滑槽的底面中间固定连接有液压升降杆，所述液压升降杆固定安装于推车的表面中间：所述推车包括滑轨、伸缩杆、液压升降杆、液压推杆，所述推车的表面镶嵌有一层滑轨，所述滑轨的表面活动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的表面固定连接有液压推杆，所述液压推杆固定安装于推车的两端；所述连接板包括固定管、连接杆、第一复位弹簧、安装板块、连接板、气缸、修剪刀片、固定卡座、第二复位弹簧、第一推杆、第二推杆、辅助修剪刀片、电动马达。实现了较高效率地对果树的修剪。
现有技术中，一般是通过专门的剪枝剪刀进行修剪，比较费时费力，部分是使用电锯进行切断，虽然效率有所提高，但是一方面电锯在树枝间活动不够灵活，另一方面枝条在被电锯切断后普遍出现枝条切断不彻底的现象，即需被切除的枝条在被切断后因重力倒下，但是仍通过其树枝皮、韧皮部连接在母体上，经研究与对比实验发现，这些切断的枝条无法彻底从母体上脱离，仍然影响光照、果树长势以及结果等。
发明内容
本发明的目的是提供一种果树修剪装置，以解决上述现有技术中的不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种果树修剪装置，包括行走机构、设置于行走机构上的机械臂以及设置于机械臂上的扫描装置，还包括设置于机械臂末端的修剪机构，所述修剪机构包括小臂、转动部、第一驱动机构、轴杆、切断组件、第二驱动机构以及防黏连组件，其中，所述小臂与所述机械臂的末端连接，所述转动部转动连接于所述小臂背离机械臂的一端，所述第一驱动机构用于驱动转动部相对小臂转动，所述轴杆转动连接于所述转动部上，所述轴杆的轴向与转动部相对小臂转动的轴向垂直，所述切断组件设置于所述轴杆上，所述切断组件包括锯片，所述第二驱动机构用于驱动轴杆相对转动部转动，所述防黏连组件包括两平行布置的条杆，两所述条杆均固定连接于所述转动部上，两所述条杆之间形成切断槽，所述切断槽位于所述锯片跟随轴杆转动的转动行程上。
进一步地，所述切断组件还包括连杆以及驱动电机，所述连杆一端与所述轴杆固定连接，另一端与驱动电机固定连接，所述驱动电机用于驱动锯片转动。
进一步地，所述第一驱动机构包括第一液压缸以及滑杆，所述第一液压缸固定设置于所述转动部上，所述滑杆与所述第一液压缸的液压杆垂直连接；所述小臂与转动部间的转动轴的周侧开设有螺旋槽，所述滑杆背离第一液压缸的一端滑动设置于所述螺旋槽内。
进一步地，所述第二驱动机构包括第二液压缸、第一齿轮以及第一齿条，所述第二液压缸固定设置于所述转动部上，所述第一齿轮共轴固定连接于所述轴杆上，所述第一齿条接受第一液压缸驱动做直线往复运动，且第一齿条与第一齿轮啮合。
进一步地，两所述条杆上靠近转动部的一端分别固定设置有一弧形挡板。
进一步地，还包括被动式阻挡件，所述被动式阻挡件包括弧形杆、第二齿条、第二齿轮以及第三齿条，所述条杆上背离转动部的一端开设有弧形槽，所述弧形杆滑动设置于所述弧形槽内，弧形杆弧形的外周侧面设置有一组齿形构造，所述第二齿条沿条杆的长度方向滑动设置，且其与所述齿形构造啮合，所述第二齿轮共轴固定设置于所述轴杆上，所述第三齿条通过连接杆与所述第二齿条固定连接，且其与所述第二齿轮啮合。
进一步地，所述被动式阻挡件还包括弹性单元，所述弹性单元被装配为当第三齿条脱离与第二齿轮啮合时，弹性单元的弹力使第三齿条的齿抵接在第二齿轮的轮齿上。
进一步地，所述弹性单元为弹簧。
在上述技术方案中，本发明提供的一种果树修剪装置，转动部与小臂转动连接，能够使切断组件360度旋转，便于调节锯片的割据角度；通过第二驱动机构能够驱动切断组件及轴杆在转动部上转动，配合上防黏连组件，能够非常方便地将枝条彻底切断，使切断的枝条彻底从母体上分离落下，能够有利于果树的光照、长势以及结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-2为本发明实施例提供的整体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的修剪时的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的小臂、转动部及第二驱动机构的结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的修剪时的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的被动式阻挡件的整体结构示意图；
图8为本发明实施例提供的被动式阻挡件的局部结构示意图；
图9为本发明再一实施例提供的整体结构示意图；
图10为本发明再一实施例提供的被动式阻挡件阻挡时的结构示意图；
图11为本发明再一实施例提供的修剪时的结构示意图。
附图标记说明：
1、小臂；2、转动部；3、第一驱动机构；3.1、第一液压缸；3.2、滑杆；3.3、螺旋槽；4、轴杆；5、切断组件；5.1、锯片；5.2、驱动电机；5.3、连杆；6、第二驱动机构；6.1、第二液压缸；6.2、第一齿轮；6.3、第一齿条；7、防黏连组件；7.1、条杆；8、弧形挡板；9、被动式阻挡件；9.1、弧形槽；9.2、弧形杆；9.21、齿形构造；9.3、第二齿条；9.4、第二齿轮；9.5、第三齿条；9.6、连接杆；10、弹性单元。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
请参阅图1-11，本发明实施例提供的一种果树修剪装置，包括行走机构、设置于行走机构上的机械臂以及设置于机械臂上的扫描装置，还包括设置于机械臂末端的修剪机构，修剪机构包括小臂1、转动部2、第一驱动机构3、轴杆4、切断组件5、第二驱动机构6以及防黏连组件7，其中，小臂1与机械臂的末端连接，转动部2转动连接于小臂1背离机械臂的一端，第一驱动机构3用于驱动转动部2相对小臂1转动，轴杆4转动连接于转动部2上，轴杆4的轴向与转动部2相对小臂1转动的轴向垂直，切断组件5设置于轴杆4上，切断组件5包括锯片5.1，第二驱动机构6用于驱动轴杆4相对转动部2转动，防黏连组件7包括两平行布置的条杆7.1，两条杆7.1均固定连接于转动部2上，两条杆7.1之间形成切断槽，切断槽位于锯片5.1跟随轴杆4转动的转动行程上。
具体的，行走机构为轮式车或履带车，机械臂安装在行走机构上，机械臂具有一定的自由度，能够使修剪机构抵到果树待修剪的枝条处，扫描装置安装在机械臂上靠近修剪机构处，用于扫描果树主干、一级分枝、二级分枝以及背上枝，确定分枝等级以及待剪枝的位置，使修剪机构精准修剪枝条，行走机构、机械臂以及扫描装置为现有技术，此处不再过多描述，说明书附图中也未画出。修剪机构中，小臂1一端与机械臂连接，另一端与转动部2转动连接，通过第一驱动机构3驱动转动部2转动，从而使修剪机构中除转动部2以外的部件相对小臂1360度转动，从而方便调整锯片5.1的切割方向，便于割据朝不同方向生长的枝条。轴杆4转动设置于转动部2上，从而能够使设置于轴杆4上的切割组件整体上相对转动部2转动，将修剪机构移动至待切割的枝条处，使待切割的枝条处于锯片5.1与条杆7.1之间的位置，通过第二驱动机构6驱动轴杆4相对转动部2转动，使高速旋转的锯片5.1向两条杆7.1之间的切断槽运动，这一过程中锯片5.1经过待切割的枝条将枝条切断，锯片5.1进入到切断槽内后，枝条被彻底切断从母体分离脱落，一般被切断的枝条会直接落到地上，够有利于果树的光照、长势以及结果，也有少部分被切断的枝条会被下方的树枝阻挡无法立马落下，但这种情况毕竟是少数，而且之后风一吹就会掉落，对果树的光照、长势及结果不会造成太大的负面影响。
在上述技术方案中，本发明提供的一种果树修剪装置，转动部2与小臂1转动连接，能够使切断组件5360度旋转，便于调节锯片5.1的割据角度；通过第二驱动机构6能够驱动切断组件5及轴杆4在转动部2上转动，配合上防黏连组件7，能够非常方便地将枝条彻底切断，使切断的枝条彻底从母体上分离落下，能够有利于果树的光照、长势以及结果。
作为本实施例优选的技术方案，切断组件5还包括连杆5.3以及驱动电机5.2，连杆5.3一端与轴杆4固定连接，驱动电机5.2固定安装在连杆5.3上，驱动电机5.2的转轴与锯片5.1共轴固定连接，驱动电机5.2用于驱动锯片5.1转动，从而使锯片5.1能够切割枝条。进一步地，驱动电机5.2的转轴与连杆5.3转动连接，如此能够使锯片5.1在切割枝条时更加稳定，切口更加整齐。
作为本实施例优选的技术方案，参阅图2，第一驱动机构3包括第一液压缸3.1以及滑杆3.2，第一液压缸3.1固定设置于转动部2上，滑杆3.2与第一液压缸3.1的液压杆的开放端垂直连接，液压杆的开放端为其远离缸体的一端；小臂1与转动部2间通过转动轴转动连接，第一液压缸3.1的伸缩方向与转动轴的轴向一致，转动轴相对小臂1固定，相对转动部2转动，转动轴的周侧开设有螺旋槽3.3，螺旋槽3.3的螺旋中心轴线即为转动轴的轴线，螺旋槽3.3不少于一圈，滑杆3.2背离第一液压缸3.1的一端滑动设置于螺旋槽3.3内，即滑杆3.2的端部呈与螺旋槽3.3相适配的形状，通过第一液压缸3.1驱动滑杆3.2沿转动轴的轴向滑动，滑杆3.2通过与螺旋槽3.3配合，使得滑杆3.2自身相对转动轴发生转动，如图1-3中，为使修剪机构中除小臂1以外的部件均同步相对小臂1360度转动，从而实现切断组件5的转动，进而调整锯片5.1以及条杆7.1的角度，方便修剪机构对准并修剪枝条。并且本方案中的第一驱动机构3布置方式能够是修剪机构更加纤细，便于在树枝间活动。
当然，本方案中，转动轴也可相对转动部2固定，相对小臂1转动，如此需将第一液压缸3.1从转动部2上断开连接，转而将第一液压缸3.1固定安装到小臂1上，如此也可实现切断组件5及防黏连组件7的360度转动。
作为本实施例优选的技术方案，参阅图4，第二驱动机构6包括第二液压缸6.1、第一齿轮6.2以及第一齿条6.3，第二液压缸6.1固定设置于转动部2上，第一齿轮6.2共轴固定连接于轴杆4上，第一齿条6.3接受第一液压缸3.1驱动做直线往复运动，且第一齿条6.3与第一齿轮6.2啮合。通过第二液压缸6.1能够驱动第一齿条6.3做直线往复运动，第一齿条6.3带动与之啮合的第一齿轮6.2转动，第一齿轮6.2带动轴杆4以及固接在轴杆4上的切断组件5转动，从而使锯片5.1进入切断槽或从切断槽内离开，进而能够将位于切断槽与锯片5.1之间的枝条彻底切断。
作为本实施例优选的技术方案，两条杆7.1上靠近转动部2的一端分别固定设置有一弧形挡板8。弧形挡板8能够防止枝条过度进入到锯片5.1与条杆7.1之间，从而导致枝条脱离锯片5.1的切割范围。
本发明提供的另一个实施例中，参阅图5-8，还包括被动式阻挡件9，被动式阻挡件9包括弧形杆9.2、第二齿条9.3、第二齿轮9.4以及第三齿条9.5，条杆7.1上背离转动部2的一端开的侧面设有弧形槽9.1，弧形杆9.2滑动设置于弧形槽9.1内，弧形杆9.2与弧形槽9.1均为约四分之一圆弧，弧形杆9.2弧形的外周侧面设置有一组齿形构造9.21，该组齿形构造9.21等同于连续的齿轮轮齿，第二齿条9.3沿条杆7.1的长度方向滑动设置，且第二齿条9.3与齿形构造9.21啮合，第二齿轮9.4共轴固定设置于轴杆4上，第三齿条9.5通过连接杆9.6与第二齿条9.3固定连接，第三齿条9.5与第二齿条9.3的长度方向平行，且第三齿条9.5与第二齿轮9.4啮合。本实施例中，当锯片5.1转离条杆7.1时，弧形杆9.2完全位于弧形槽9.1内(如图5)，通过机械臂及第一驱动机构3调节切断组件5与防黏连组件7的位置，使待切断枝条位于锯片5.1与条杆7.1之间，在第二驱动机构6驱动轴杆4及切断组件5转动，使锯片5.1向切断槽运动的过程中，轴杆4带动第二齿轮9.4转动，第二齿轮9.4带动与之啮合的第三齿条9.5平移，第三齿条9.5通过连接杆9.6带动第二齿条9.3向远离小臂1的方向平移，从而第二齿条9.3通过与之啮合的齿形构造9.21带动弧形杆9.2沿弧形槽9.1滑动，从而使弧形杆9.2约一半滑出弧形槽9.1(如图6)，从而在锯片5.1切断枝条的过程中，弧形杆9.2滑出弧形槽9.1的部分能够挡住枝条，防止发生枝条从锯片5.1与条杆7.1之间脱离、造成锯片5.1未切到枝条的情况。
本实施例中，两个条杆7.1上可分别设置一个被动式阻挡件9，将两个被动式阻挡件9各参数调节成一致即可，也可以仅在其中一个条杆7.1上设置被动式阻挡件9，在另一个条杆7.1上对应设置弧形槽9.1、弧形杆9.2、齿形构造9.21以及第二齿条9.3，然后通过一个连接件将两个第二齿条9.3固定连接起来，需注意该连接件不要阻碍锯片5.1即可，如此两个第二齿条9.3能够共用一个第三齿条9.5及第二齿轮9.4，如图7。
本发明提供的再一个实施例中，参阅图9-11，被动式阻挡件9还包括弹性单元10，弹性单元10被装配为当第三齿条9.5脱离与第二齿轮9.4啮合时，弹性单元10的弹力使第三齿条9.5的齿抵接在第二齿轮9.4的轮齿上，第二齿轮9.4的轮径要大于第一齿轮6.2的轮径，即第一齿条6.3驱动第一齿轮6.2转动，第一齿轮6.2与第二齿轮9.4转动相同的角度，第二齿轮9.4驱动第三齿条9.5平移的距离要大于第一齿条6.3驱动第一齿轮6.2转动时第一齿条6.3所平移的距离，如此当锯片5.1转离了切断槽，弧形杆9.2完全位于弧形槽9.1内时(如图9)，通过第二液压缸6.1驱动第一齿条6.3平移，第一齿条6.3带动第一齿轮6.2、轴杆4、切断组件5以及第二齿轮9.4转动，使锯片5.1向切断槽内运动，在锯片5.1还未抵达切断槽处之前，第二齿轮9.4就已经通过第三齿条9.5、连接杆9.6、第二齿条9.3、齿形构造9.21使弧形杆9.2约一半滑出了弧形槽9.1(如图10)，此时第三齿条9.5已经平移至其第一端与第二齿轮9.4脱离啮合，此时弹性单元10的弹力使第三齿条9.5的齿抵接在第二齿轮9.4的轮齿上，此时弧形杆9.2即起到当待切断枝条阻挡在锯片5.1与条杆7.1之间的作用，防止切断组件5在靠近待切断枝条的过程中(锯片5.1、驱动电机5.2、连杆5.3)压迫到该枝条、导致该枝条从锯片5.1与条杆7.1之间脱离的情况发生，而本实施例中，在锯片5.1切割枝条时以及锯片5.1在切割枝条前靠近枝条的一段距离中，被动式阻挡件9就已经被触发，弧形杆9.2的约一半已经滑出了弧形槽9.1，将待切断的限制在锯片5.1与条杆7.1之间，从而使得锯片5.1能够成功将该枝条完全切断(如图11)；接着通过第二液压缸6.1驱动第一齿条6.3反向平移，第一齿条6.3带动第一齿轮6.2、轴杆4、切断组件5以及第二齿轮9.4反向转动，使锯片5.1脱离切断槽，这一过程中，由于弹性单元10将第三齿条9.5的齿抵接在第二齿轮9.4的轮齿上，因此第二齿轮9.4在反向转动的伊始，第三齿条9.5就在弹性单元10的弹力作用下与第二齿轮9.4重新啮合上，从而第二齿轮9.4通过第三齿条9.5、连接杆9.6、第二齿条9.3、齿形构造9.21使弧形杆9.2完全滑进弧形槽9.1内，此时第三齿条9.5的第二端恰好与第二齿轮9.4脱离啮合，但是弹性单元10产生了反向的弹力，该反向的弹力仍使第三齿条9.5的齿抵接在第二齿轮9.4的轮齿上，之后在锯片5.1继续转动远离切断槽的过程中，第二齿轮9.4就不再带动第三齿条9.5平移了。
作为本实施例优选的技术方案，弹性单元10优选为弹簧，弹簧的轴向沿第三齿条9.5长度方向布置，弹簧一端与弧形挡板8固定连接，另一端通过一固定块与第三齿条9.5固定连接。
需要说明的是，除第一个实施例以外的其他实施例均基于前一个实施例的基础。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (8)
1.一种果树修剪装置，包括行走机构、设置于行走机构上的机械臂以及设置于机械臂上的扫描装置，其特征在于，还包括设置于机械臂末端的修剪机构，所述修剪机构包括：
小臂，其与所述机械臂的末端连接；
转动部，其转动连接于所述小臂背离机械臂的一端；
第一驱动机构，其用于驱动转动部相对小臂转动；
轴杆，其转动连接于所述转动部上，所述轴杆的轴向与转动部相对小臂转动的轴向垂直；
切断组件，其设置于所述轴杆上，所述切断组件包括锯片；
第二驱动机构，其用于驱动轴杆相对转动部转动；
防黏连组件，其包括两平行布置的条杆，两所述条杆均固定连接于所述转动部上，两所述条杆之间形成切断槽，所述切断槽位于所述锯片跟随轴杆转动的转动行程上。
2.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，所述切断组件还包括连杆以及驱动电机，所述连杆一端与所述轴杆固定连接，另一端与驱动电机固定连接，所述驱动电机用于驱动锯片转动。
3.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一液压缸以及滑杆，所述第一液压缸固定设置于所述转动部上，所述滑杆与所述第一液压缸的液压杆垂直连接；所述小臂与转动部间的转动轴的周侧开设有螺旋槽，所述滑杆背离第一液压缸的一端滑动设置于所述螺旋槽内。
4.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二液压缸、第一齿轮以及第一齿条，所述第二液压缸固定设置于所述转动部上，所述第一齿轮共轴固定连接于所述轴杆上，所述第一齿条接受第一液压缸驱动做直线往复运动，且第一齿条与第一齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，两所述条杆上靠近转动部的一端分别固定设置有一弧形挡板。
6.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，还包括被动式阻挡件，所述被动式阻挡件包括：
弧形槽，其开设于条杆上背离转动部的一端；
弧形杆，其滑动设置于所述弧形槽内，其弧形的外周侧面上设置有一组齿形构造；
第二齿条，其沿条杆的长度方向滑动设置，且其与所述齿形构造啮合；
第二齿轮，其共轴固定设置于所述轴杆上；
第三齿条，其通过连接杆与所述第二齿条固定连接，且其与所述第二齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的一种果树修剪装置，其特征在于，所述被动式阻挡件还包括弹性单元，所述弹性单元被装配为当第三齿条脱离与第二齿轮啮合时，弹性单元的弹力使第三齿条的齿抵接在第二齿轮的轮齿上。
8.根据权利要求1所述的一种果树修剪装置，其特征在于，所述弹性单元为弹簧。
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