CN114616984B - 一种双摆杆机构及应用该机构的果实采摘机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橄榄采摘机技术领域，尤其是涉及一种双摆杆机构及应用该机构的果实采摘机，包括用于刚性承接在果实采摘机上的支撑主体、连接在支撑主体上的转轴部件、绕转轴部件进行轴向转动的两个锥形齿、分别活动连接在两个锥形齿上用于产生摆动效果的两根摆动杆、以及活动连接在支撑主体上的驱动齿轮，在锥形齿上设置有绕转轴部件转动的偏心轮，摆动杆绕偏心轮转动，两个锥形齿相对设置，驱动齿轮啮合在两个锥形齿之间；实现了用齿轮传动替代传统的二次进给结构，改变力的传动方式，实现三杆铰链方式同时驱动两根摆动杆，降低零部件在配合过程中所造成的力的分解，提高敲打器的摆动幅度。
Description
技术领域
本发明涉及橄榄采摘机技术领域，尤其是涉及一种双摆杆机构及应用该机构的果实采摘机。
背景技术
为了提高对橄榄等类似产品进行采摘作业的效率，根据采摘遇到的高度问题以及采摘产品尺寸特征，发明了具有动力敲打结构的采摘工具，即橄榄采摘机，其用于敲打果树的树枝，使树枝晃动，以致使果实脱离后掉落；现有技术中橄榄采摘机主要包括有利用杠杆结构的敲打器、带动所述敲打器进行摆动动作的动力主体、以及承载动力主体和敲打器至一定高度的支撑杆，具体地，目前已知的敲打器包括多条长且窄的杆状或带状的敲打部件，还包括承载敲打部件致使带动其完成敲打动作的摆臂部件，一般摆臂部件设置为至少两个以上完成相互反向作用力的动作，能够维持力的平衡，其主要考虑到单杠动作对于果实的敲打的力度把控较差，要么果实敲打不下来或者直接将果实敲碎，且对操作者产生较大的反作用力，操作较为吃力；摆臂部件的动作通过动力主体来实现，该动力主体包括刚性承载于支撑杆上的驱动马达和动力连接在驱动马达上的双摆杆机构，驱动马达带动双摆杆机构，使其产生一定轨迹的动作从而带动摆臂部件动作，致使敲打部件完成敲打动作；
目前，国内外针对于双摆杆机构的结构设计主要采用曲柄摇杆机构带动摆臂部件完成摇摆动作，由于曲柄摇杆机构要同时带动两个摆臂部件，因此还需要在曲柄摇杆机构和每个摆臂部件之间铰接二次进给结构，达到四杆铰链的方式；如国内专利号为CN201280029788所述的用于采摘橄榄及类似物的设备，国内专利号为CN201821289188所述的一种用于采摘橄榄及类似物的收获机作业部件，以及国外专利号为EP2384614A1所述的采摘橄榄及类似物的装置，其中，在结构设计上，两个二次进给结构在设计上需要占据一定空间保证不会产生冲突碰撞，二次进给结构将使得力的传动产生了分解，会降低了摆臂部件的摆动幅度；此外，曲柄摇杆机构的摇杆和马达所对应的轴线采用相互平行的布局，能够充分利用橄榄采摘机的长度，主要通过两个齿轮进行45°啮合来实现，而上述结构的设计，虽然有利于提高橄榄采摘机整体的长度，但是对于双摆杆机构长度的提高后，结构设计的紧凑度将大大降低，且两个齿轮进行45°啮合在运行过程中将对外壳产生有更大的反作用力，从而不得不借助更多机加件或加强结构来辅助支撑，还会导致运行过程中机械磨损度提高；现有技术还提出了如国外专利号为EP2862434A1所述的用于采摘橄榄的装置，将曲柄摇杆机构和每个摆臂部件之间的连接采用万向轮结构，但是万向结构设计上，结构复杂，对于精度要求高，导致整体制作成本提高。
发明内容
本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种双摆杆机构，包括用于刚性承接在果实采摘机上的支撑主体、连接在支撑主体上的转轴部件、绕转轴部件进行轴向转动的两个锥形齿、分别活动连接在两个锥形齿上用于产生摆动效果的两根摆动杆、以及活动连接在支撑主体上的驱动齿轮，在锥形齿上设置有绕转轴部件转动的偏心轮，摆动杆绕偏心轮转动，两个锥形齿相对设置，驱动齿轮啮合在两个锥形齿之间。
优选地，支撑主体包括背板和设置在背板前的支撑板，背板和两个支撑板之间形成有用于容纳齿轮的空间，转轴部件固定连接在两个支撑板之间，锥形齿通过转轴部件限制在两个支撑板之间，驱动齿轮活动连接在背板上。
优选地，在转轴部件的中部设置有对应于驱动齿轮的隔挡结构，两个锥形齿通过隔挡结构间隔开来。
优选地，锥形齿为伞齿，且锥形齿和驱动齿轮的啮合采用螺旋齿牙结构。
优选地，偏心轮成型在锥形齿上，锥形齿的轴线上开设有贯穿于偏心轮的转轴孔，转轴孔内设置有第一轴承，锥形齿和偏心轮均通过第一轴承绕转轴部件转动。
优选地，在偏心轮上还设置有围绕转轴部件的连接套，连接套的外围套接有平垫和第二轴承，平垫位于第一轴承和第二轴承之间，连接套通过第二轴承与支撑板活动连接。
优选地，在偏心轮的外围设置有第三轴承，摆动杆的一端设置有套接在第三轴承外部的环形部。
一种应用双摆杆机构的果实采摘机，包括上述所述的一种双摆杆机构，还包括支撑杆、动力驱动主体和两个敲打器，动力驱动主体包括外壳和驱动马达，双摆杆机构装置在外壳内部，驱动马达装置在支撑主体的背部，驱动马达与驱动齿轮动力连接；在两个敲打器上均设置有转轴套孔和动力套孔，两个敲打器均通过转轴套孔转动连接在外壳的前端，两个敲打器均通过动力套孔与两根摆动杆铰接配合；外壳的后部固定在支撑杆上。
优选地，外壳包括上下对称的上壳和下壳，上壳和下壳通过螺栓进行固定盖合，在上壳和下壳的前端开设有安装口，安装口的两端分别设置有连接上壳和下壳的转轴结构，转轴结构与转轴套孔转动连接。
优选地，转轴结构包括螺栓杆件、第四轴承和第五轴承，上壳和下壳的前端通过螺栓杆件进行拧紧，第四轴承和第五轴承套设在螺栓杆件上，螺栓杆件上位于第四轴承和第五轴承之间还设置有第一锥形套，螺栓杆件上位于第四轴承和上壳之间的位置处以及第五轴承和下壳之间的位置处均分别设置有第二锥形套；转轴套孔与第四轴承和第五轴承转动连接，且在转轴套孔的内侧设置有限制在第四轴承和第五轴承之间的定位圈。
优选地，在上壳和下壳的前端还分别成型有位于安装口中部的遮挡结构，两个遮挡结构通过螺栓进行固定对接，动力套孔与摆动杆铰接配合的位置处通过遮挡结构进行遮挡。
优选地，在上壳和下壳上分别设置有连接于转轴部件的固定螺栓，转轴部件的两端分别与两个固定螺栓进行螺纹连接。
优选地，在上壳和下壳的后部分别设置有用于包裹支撑杆的圆弧面，且上壳和下壳的圆弧面之间具有可弹性压合的间隙，上壳和下壳的圆弧面上分别设置有用于压合该间隙的螺栓孔。
优选地，敲打器包括多条长且窄的杆状或带状的敲打部件，敲打器还包括承载敲打部件致使带动其完成敲打动作的摆臂部件，转轴套孔和动力套孔均设置在摆臂部件上，且两个摆臂部件处在同一平面上。
优选地，摆臂部件包括立式的板状结构和围绕于板状结构边缘的环状结构，摆臂部件通过板状结构和环状结构形成横截面为“工”字形的结构，在摆臂部件上成型有用于连接多根敲打部件的多个螺纹连接筒体，螺纹连接筒体开口朝上，螺纹连接筒体与板状结构进行纵向结合，螺纹连接筒体与环状结构进行横向结合，在螺纹连接筒体上螺纹连接有连接件，连接件通过注塑成型的方式结合在敲打部件上，转轴套孔和动力套孔均设置在摆臂部件上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在齿轮配合方面，驱动齿轮上、下均分别与锥形齿啮合，使驱动齿轮的啮合面大大提高，相比于传统驱动齿轮仅啮合一个锥形齿的结构来讲，能够提高齿轮之间的啮合程度，使运行过程中机械磨损度降低，从而使得齿轮间的运行更加稳定；
在受力平衡方面，利用了两个锥形齿的正反转，使齿轮间的啮合对外壳产生的反向作用力降低，结合偏心轮的结构设计，使运行过程中两根摆动杆能够进行相反的运行轨迹，与传统二次进给结构一样均能够达到维持力平衡的作用；
在力的传动方面，实现了用齿轮传动替代传统的二次进给结构，改变力的传动方式，实现三杆铰链方式同时驱动两根摆动杆，降低零部件在配合过程中所造成的力的分解，提高敲打器的摆动幅度；
在空间设计方面，驱动齿轮和锥形齿的啮合充分利用三维空间设计，从而能够达到利用厚度简化整体长度来提高整体结构之间的紧凑度，使得各零部件在配合上更为紧凑。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中双摆杆机构的结构示意图；
图2是本发明中双摆杆机构的截面结构示意图；
图3是本发明中双摆杆机构的结构爆炸图；
图4是本发明中果实采摘机的结构示意图；
图5是本发明中果实采摘机去除支撑杆的结构示意图；
图6是本发明图5中外壳拆开后的结构示意图；
图7是本发明沿着转轴结构位置处剖面后对A圈部分进行放大的示意图。
图中的附图标记及名称如下：
支撑主体10、转轴部件20、锥形齿30、摆动杆40、驱动齿轮50、支撑杆60、敲打器70、动力驱动主体80、转轴结构90、背板11、支撑板12、隔挡结构21、固定螺栓22、偏心轮31、第一轴承32、连接套33、平垫34、第二轴承35、第三轴承36、环形部41、转轴套孔71、动力套孔72、敲打部件73、摆臂部件74、板状结构75、环状结构76、螺纹连接筒体77、连接件78、定位圈79、外壳81、驱动马达82、上壳83、下壳84、圆弧面85、螺栓孔86、安装口87、遮挡结构88、螺栓杆件91、第四轴承92、第五轴承93、第一锥形套94、第二锥形套95。
具体实施方式
下面将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1-7，本发明实施例中，一种双摆杆机构，包括用于刚性承接在果实采摘机上的支撑主体10、连接在支撑主体10上的转轴部件20、绕转轴部件20进行轴向转动的两个锥形齿30、分别活动连接在两个锥形齿30上用于产生摆动效果的两根摆动杆40、以及活动连接在支撑主体10上的驱动齿轮50，在锥形齿30上设置有绕转轴部件20转动的偏心轮31，摆动杆40绕偏心轮31转动，两个锥形齿相对设置，驱动齿轮50啮合在两个锥形齿30之间；设置一种应用双摆杆机构的果实采摘机，包括上述所述的一种双摆杆机构，还包括支撑杆60、动力驱动主体80和两个敲打器70，动力驱动主体80包括外壳81和驱动马达82，双摆杆机构装置在外壳81内部，驱动马达82装置在支撑主体10的背部，驱动马达82与驱动齿轮50动力连接；在两个敲打器70上均设置有转轴套孔71和动力套孔72，两个敲打器70均通过转轴套孔71转动连接在外壳81的前端，两个敲打器70均通过动力套孔72与两根摆动杆40铰接配合；外壳81的后部固定在支撑杆60上。
在上述技术方案中，巧妙利用了同轴正反转齿轮的方式，结合偏心轮31带动两根摆动杆40进行摆动，将其装置在动力驱动主体80的外壳81内，通过驱动齿轮50与驱动马达82动力连接，然后利用杠杆结构，将果实采摘机的敲打器70装置在动力驱动主体80的外壳81上，再将双摆杆机构和敲打器70进行铰接，完成整体的动力连接，通过这一技术手段，在齿轮配合方面，驱动齿轮50上、下均分别与锥形齿30啮合，使驱动齿轮50的啮合面大大提高，相比于传统驱动齿轮50仅啮合一个锥形齿30的结构来讲，能够提高齿轮之间的啮合程度，使运行过程中机械磨损度降低，从而使得齿轮间的运行更加稳定；
在受力平衡方面，利用了两个锥形齿30的正反转，使齿轮间的啮合对外壳81产生的反向作用力降低，结合偏心轮31的结构设计，使运行过程中两根摆动杆40能够进行相反的运行轨迹，与传统二次进给结构一样均能够达到维持力平衡的作用；
在力的传动方面，实现了用齿轮传动替代传统的二次进给结构，改变力的传动方式，实现三杆铰链方式同时驱动两根摆动杆40，降低零部件在配合过程中所造成的力的分解，提高敲打器70的摆动幅度；
在空间设计方面，驱动齿轮50和锥形齿30的啮合充分利用三维空间设计，从而能够达到利用厚度简化整体长度来提高整体结构之间的紧凑度，使得各零部件在配合上更为紧凑。
为了更清楚完整地描述上述技术方案解决其技术问题所采取的技术手段，下面将分别对双摆杆机构和果实采摘机实施具体的技术特征；
针对于双摆杆机构的技术特征：
进一步地如图1-3所示，设计支撑主体10包括背板11和设置在背板11前的支撑板12，背板11和两个支撑板12之间形成有用于容纳齿轮的空间，转轴部件20固定连接在两个支撑板12之间，锥形齿30通过转轴部件20限制在两个支撑板12之间，驱动齿轮50活动连接在背板11上；实现支撑主体10后部设置驱动马达82、前部连接敲打器70；两个锥形齿30和驱动齿轮50以及转轴部件20的配合上，优选为在转轴部件20的中部设置有对应于驱动齿轮50的隔挡结构21，两个锥形齿30通过隔挡结构21间隔开来，此外，锥形齿30为伞齿，且锥形齿30和驱动齿轮50的啮合采用螺旋齿牙结构；偏心轮31和锥形齿30采用一体结构，即偏心轮31成型在锥形齿30上，在锥形齿30的轴线上开设有贯穿于偏心轮31的转轴孔，转轴孔内设置有第一轴承32，锥形齿30和偏心轮31均通过第一轴承32绕转轴部件20转动；实现偏心轮31、锥形齿30和转轴部件20之间的连接可靠；在这一结构设计上，又在偏心轮31上还设置有围绕转轴部件20的连接套33，连接套33的外围套接有平垫34和第二轴承35，平垫34位于第一轴承32和第二轴承35之间，连接套33通过第二轴承35与支撑板12活动连接；使锥形齿30和支撑主体10之间的配合更为可靠；偏心轮31和摆动杆40的配合上，在偏心轮31的外围设置有第三轴承36，摆动杆40的一端设置有套接在第三轴承36外部的环形部41。
针对于果实采摘机的技术特征：
进一步地如图4-7所示，敲打器70的结构主要包括多条长且窄的杆状或带状的敲打部件73，以及承载敲打部件73致使带动其完成敲打动作的摆臂部件74，转轴套孔71和动力套孔72均设置在摆臂部件74上，在使用时，手握支撑杆，驱动动力驱动主体80，摆臂部件74将进行摆动，从而带动敲打部件73敲打果实或者树枝，使果实晃动致使其掉落，在结构设计上，为了提高敲打器70的强度，且便于敲打器70上的敲打部件73进行拆卸更换，摆臂部件74包括立式的板状结构75和围绕于板状结构75边缘的环状结构76，摆臂部件74通过板状结构75和环状结构76形成横截面为“工”字形的结构，在摆臂部件74上成型有用于连接多根敲打部件73的多个螺纹连接筒体77，螺纹连接筒体77开口朝上，螺纹连接筒体77与板状结构75进行纵向结合，螺纹连接筒体77与环状结构76进行横向结合，在螺纹连接筒体77上螺纹连接有连接件78，连接件78通过注塑成型的方式结合在敲打部件73上，转轴套孔71和动力套孔72均设置在摆臂部件74上；通过将摆臂部件74设置为横截面呈“工”字形的结构，然后在该结构上成型螺纹连接筒体77，充分利用了三角支撑结构，使得该结构的设计不易折弯或者折断，且能够节省生产摆臂部件74的用材；将敲打部件73和摆臂部件74通过再设置一连接件78来进行连接，敲打部件73通过连接件78来与摆臂部件74进行螺纹连接，能够使得敲打部件73便于拆卸更换；此外，将两个摆臂部件74处在同一平面上，将两个摆臂部件74设计为处在同一平面上，是为了能够使两个摆臂部件74相互摆动时在平面内和空间上均能够维持受力平衡，若两个摆臂部件74不处在同一平面上摆动过程中将产生一定地旋转力度；
外壳81的结构设计上，外壳81包括上下对称的上壳83和下壳84，上壳83和下壳84通过螺栓进行固定盖合，在上壳83和下壳84的前端开设有安装口87，安装口87用于连接两个敲打器70，在安装口87的两端分别设置有连接上壳83和下壳84的转轴结构90，转轴结构90与转轴套孔71转动连接，具体地，转轴结构90包括螺栓杆件91、第四轴承92和第五轴承93，上壳83和下壳84的前端通过螺栓杆件91进行拧紧，第四轴承92和第五轴承93套设在螺栓杆件91上，螺栓杆件91上位于第四轴承92和第五轴承93之间还设置有第一锥形套94，螺栓杆件91上位于第四轴承92和上壳83之间的位置处以及第五轴承93和下壳84之间的位置处均分别设置有第二锥形套95；转轴套孔71与第四轴承92和第五轴承93转动连接，且在转轴套孔71的内侧设置有限制在第四轴承92和第五轴承93之间的定位圈79，通过这一设计，使得外壳81与摆臂部件的转动配合稳定可靠；此外，在上壳83和下壳84的前端还分别成型有位于安装口87中部的遮挡结构88，两个遮挡结构88通过螺栓进行固定对接，动力套孔与摆动杆铰接配合的位置处通过遮挡结构88进行遮挡；
为了提高转轴部件20和外壳81的配合牢固程度，在上壳83和下壳84上分别设置有连接于转轴部件20的固定螺栓22，转轴部件20的两端分别与两个固定螺栓22进行螺纹连接；针对于外壳81和支撑杆60的连接方式，采用在上壳83和下壳84的后部分别设置有用于包裹支撑杆60的圆弧面85，且上壳83和下壳84的圆弧面85之间具有可弹性压合的间隙，上壳83和下壳84的圆弧面85上分别设置有用于压合该间隙的螺栓孔86；使外壳81和支撑杆60能够拆卸连接。
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。
Claims (11)
1.一种双摆杆机构，其特征在于，包括用于刚性承接在果实采摘机上的支撑主体、连接在支撑主体上的转轴部件、绕转轴部件进行轴向转动的两个锥形齿、分别活动连接在两个锥形齿上用于产生摆动效果的两根摆动杆、以及活动连接在支撑主体上的驱动齿轮，在锥形齿上设置有绕转轴部件转动的偏心轮，摆动杆绕偏心轮转动，两个锥形齿相对设置，驱动齿轮啮合在两个锥形齿之间；支撑主体包括背板和设置在背板前的支撑板，背板和两个支撑板之间形成有用于容纳齿轮的空间，转轴部件固定连接在两个支撑板之间，锥形齿通过转轴部件限制在两个支撑板之间，驱动齿轮活动连接在背板上；在转轴部件的中部设置有对应于驱动齿轮的隔挡结构，两个锥形齿通过隔挡结构间隔开来；且锥形齿和驱动齿轮的啮合采用螺旋齿牙结构。
2.根据权利要求1所述的一种双摆杆机构，其特征在于，偏心轮成型在锥形齿上，锥形齿的轴线上开设有贯穿于偏心轮的转轴孔，转轴孔内设置有第一轴承，锥形齿和偏心轮均通过第一轴承绕转轴部件转动。
3.根据权利要求2所述的一种双摆杆机构，其特征在于，在偏心轮上还设置有围绕转轴部件的连接套，连接套的外围套接有平垫和第二轴承，平垫位于第一轴承和第二轴承之间，连接套通过第二轴承与支撑板活动连接。
4.根据权利要求2所述的一种双摆杆机构，其特征在于，在偏心轮的外围设置有第三轴承，摆动杆的一端设置有套接在第三轴承外部的环形部。
5.一种应用双摆杆机构的果实采摘机，包括权利要求1-4任一项所述的一种双摆杆机构，其特征在于，还包括支撑杆、动力驱动主体和两个敲打器，动力驱动主体包括外壳和驱动马达，双摆杆机构装置在外壳内部，驱动马达装置在支撑主体的背部，驱动马达与驱动齿轮动力连接；在两个敲打器上均设置有转轴套孔和动力套孔，两个敲打器均通过转轴套孔转动连接在外壳的前端，两个敲打器均通过动力套孔与两根摆动杆铰接配合；外壳的后部固定在支撑杆上。
6.根据权利要求5所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，外壳包括上下对称的上壳和下壳，上壳和下壳通过螺栓进行固定盖合，在上壳和下壳的前端开设有安装口，安装口的两端分别设置有连接上壳和下壳的转轴结构，转轴结构与转轴套孔转动连接。
7.根据权利要求6所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，转轴结构包括螺栓杆件、第四轴承和第五轴承，上壳和下壳的前端通过螺栓杆件进行拧紧，第四轴承和第五轴承套设在螺栓杆件上，螺栓杆件上位于第四轴承和第五轴承之间还设置有第一锥形套，螺栓杆件上位于第四轴承和上壳之间的位置处以及第五轴承和下壳之间的位置处均分别设置有第二锥形套；转轴套孔与第四轴承和第五轴承转动连接，且在转轴套孔的内侧设置有限制在第四轴承和第五轴承之间的定位圈。
8.根据权利要求6所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，在上壳和下壳的前端还分别成型有位于安装口中部的遮挡结构，两个遮挡结构通过螺栓进行固定对接，动力套孔与摆动杆铰接配合的位置处通过遮挡结构进行遮挡。
9.根据权利要求6所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，在上壳和下壳上分别设置有连接于转轴部件的固定螺栓，转轴部件的两端分别与两个固定螺栓进行螺纹连接。
10.根据权利要求6所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，在上壳和下壳的后部分别设置有用于包裹支撑杆的圆弧面，且上壳和下壳的圆弧面之间具有可弹性压合的间隙，上壳和下壳的圆弧面上分别设置有用于压合该间隙的螺栓孔。
11.根据权利要求6所述的一种应用双摆杆机构的果实采摘机，其特征在于，敲打器包括多条长且窄的杆状或带状的敲打部件，敲打器还包括承载敲打部件致使带动其完成敲打动作的摆臂部件，转轴套孔和动力套孔均设置在摆臂部件上，且两个摆臂部件处在同一平面上。
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