CN208128893U - 樱桃采摘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种樱桃采摘装置，包括进给机构，所述进给机构通过行星轮系与采摘机构连接，所述进给机构还通过传动系统与抓取机构连接，所述抓取机构为由两套曲柄连杆组合驱动的机械手；所述进给机构包括电机驱动的第一齿轮轴，所述第一齿轮轴通过第一套筒与丝母滚动连接，所述丝母与丝杠配合，所述丝杠与第一齿轮轴固定。该采摘装置抓取准确、操作方便，采摘过程不损伤果肉和果树。

Description

樱桃采摘装置

技术领域

本实用新型涉及农业机械领域，具体地说是涉及一种樱桃采摘装置。

背景技术

现有的国内辅助水果采摘设备，根据其结构特点和工作部件的不同，可分为刀片辅助采摘、电气动辅助采摘、拉拽式辅助采摘和差速摩擦辅助采摘等几个类别。刀片采摘采摘很容易在定位过程对樱桃果实、果树造成伤害；专利号为CN105103795的发明专利采用吸气产生负气压的方式将樱桃采摘，采用吸气产生负气压的方式，在采摘过程中容易对樱桃和树枝造成伤害，同时由于吸气的作用会将樱桃树叶等杂物吸入，因此采摘后的樱桃中混有的杂物较多，需要进行二次处理，提高了生产成本。

综上所述，我国辅助水果采摘设备存在的突出问题是容易损伤水果和果树，效率低。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，为克服现有技术的不足，本实用新型公开一种樱桃采摘装置，该采摘装置抓取准确、操作方便，采摘过程不损伤果肉和果树。

樱桃采摘装置，包括进给机构，所述进给机构通过行星轮系与采摘机构连接，所述进给机构还通过传动系统与抓取机构连接，所述抓取机构为由两套曲柄连杆组合驱动的机械手；所述进给机构包括电机驱动的第一齿轮轴，所述第一齿轮轴通过第一套筒与丝母滚动连接，所述丝母与丝杠配合，所述丝杠与第一齿轮轴固定。

优选的，所述行星轮系包括与第一齿轮轴单向转动连接的太阳轮，所述太阳轮与两行星轮传动连接，两行星轮关于太阳轮轴线对称设置，两行星轮均与齿轮架啮合，两行星轮分别与两主轴单向转动连接；

优选的，所述采摘机构包括与机械手连接的第二套筒，所述第二套筒通过直线轴承与主轴滑动连接，所述第二套筒与丝母滚动连接；

优选的，所述曲柄连杆组合远离机械手的一端与第二齿轮轴固定，所述第二齿轮轴通过齿轮传动系与第三齿轮轴传动连接，所述第三齿轮轴通过从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，所述主动锥齿轮与花键套固定；

优选的，所述花键套与花键轴固定，所述花键轴通过第一联轴器与第一齿轮轴连接；

优选的，所述花键轴通过第二联轴器与丝杠连接，所述花键套其中一端与丝母滚动连接，所述花键套的另一端与第一套筒滚动连接；

优选的，所述从动锥齿轮与第三齿轮轴单向转动连接；

优选的，所述齿轮传动系包括与第二齿轮轴固定的第一圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮与第三圆柱齿轮同轴安装，所述第三圆柱齿轮与第四圆柱齿轮啮合，所述第四圆柱齿轮与从动锥齿轮同轴安装；

优选的，所述曲柄连杆组合的中心轴与第二套筒固定；

优选的，所述机械手的抓取面设置弹性垫。

本实用新型所取得的有益效果是：

(1)本装置通过丝杠丝母传动机构与滚动轴承的有效结合以及第三齿轮轴与单向轴承的有效结合，实现了当机械手进行轴向进给运动时，机械手在曲柄连杆组合的带动下打开，之后曲柄连杆组合继续带动机械手闭合，实现对樱桃的抓取，通过锥齿轮传动进行动力换向和齿轮传动系减速的有效结合，实现了在机械手一次进给运动过程中只进行一次开合运动。

(2)本装置通过适当添加滚动轴承和单向轴承，实现了多种运动的有效耦合和无关运动的有效分离。通过滚动轴承，丝母与机械手之间只传递轴向动力，无法传递圆周运动，保证了当行星轮系带动机械手整体旋转运动时，动力无法从机械手传递至丝母，实现了丝母只进行轴向往复运动，保证了机械手运动行程的准确性；同理，通过单向轴承，丝母与花键套之间只传递轴向运动，保证了当花键套进行旋转运动时无法带动丝母产生旋转运动，进一步保证了机械手运动行程的准确性。而通过单向轴承，一方面实现了当机械手进行开合运动时，机械手整体不会进行旋转运动，保证了机械手能够准确的抓取樱桃；另一方面实现了当机械手整体进行旋转运动时，机械手不会进行开合运动，保证了机械手在抓取樱桃时的抓取力不会发生变化。

(3)本装置在樱桃采摘过程中实现了旋转运动与直线往复运动的有效耦合，在实际采摘过程中前部的机械手为螺旋运动，这样实现了轴向力与切向力的有效耦合，在樱桃采摘过程中，樱桃果蒂同时受到轴向力和切向力，保证了樱桃采摘率。

(4)本装置机械手的抓取面设置弹性垫，保证了在夹取樱桃果蒂时能够对粗细不同的樱桃果蒂实现抓取，同时防止由于夹取装置过硬从而伤害到樱桃果蒂，不利于樱桃的储存。

(5)本装置前部只有一个电机进行控制，通过单向轴承、行星轮系传动机构的巧妙设计减小了樱桃采摘装置的整体重量，方便操作，易于夹取樱桃果蒂，降低了生产成本，提高了果农操作灵活性，提高了樱桃采摘的生产效率，具有广泛的市场应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体俯视图；

图2为本实用新型整体主视图；

图3为本实用新型内部结构图；

图4为行星轮系结构图；

图5为本实用新型轴测图；

图中，1-机械手,2-转轴，3-曲柄连杆组合，4-第一圆柱齿轮，5-曲柄，6-第三滚动轴承，7-第二圆柱齿轮，8-第二滚动轴承，9-第一滚动轴承，10-主轴，11-直线轴承，12-齿轮架，13-圆柱形机架，14-紧固螺钉，15-电机，16-第一联轴器，17-第二联轴器，18-主动锥齿轮，19-从动锥齿轮，20-第四圆柱齿轮，21-第三圆柱齿轮，22-第一套筒，23-丝母，24-丝杠，25-第四滚动轴承，26-第二齿轮轴，27-第三单向轴承，28-第二单向轴承，29-第一单向轴承，30-第一齿轮轴，31-第二套筒，32-花键套，33-第三齿轮轴，34-花键轴，35-第三联轴器，36-第五滚动轴承36，37-太阳轮，38-行星轮，39-吸盘式电磁铁，40-弹性垫，41-支撑板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本附图仅是对发明内容或实施例的概括性表示，并不能构成对发明内容或实施例的限制。介于视图角度或结构表达的限制，本视图对发明内容或实施例中个别技术特征的结构进行了省略。

如图1-4所示的樱桃采摘装置，电机15通过紧固螺钉14与圆柱形机架13连接，此处电机优选方案为步进电机，步进电机位于圆柱形机架13中心轴线上，步进电机的输出轴通过第一联轴器16与第一齿轮轴30固定连接，第一齿轮轴30外部套装第一单向轴承29，第一单向轴承29通过平键与第一齿轮轴30固定连接，行星轮系中的太阳轮37与第一单向轴承29通过键连接，两个行星38分别与太阳轮37啮合，太阳轮37与行星轮38通过齿轮传动传递动力，两个行星轮38分别通过第二单向轴承28与两根主轴10单向转动连接，行星轮38通过紧固螺钉与第二单向轴承28固定，第二单向轴承28通过紧固螺钉与两根主轴10固定，两根主轴10分别位于第二套筒31内部两侧，主轴10通过直线轴承11与第二套筒31连接。

第一齿轮轴30远离第一联轴器16的一端通过第二联轴器17与花键轴34连接，花键轴34外部固定花键套32，通过花键套32传动动力，主动锥齿轮18通过紧固螺钉固定与花键套32固定连接，两个从动锥齿轮19分别位于第二套筒31中轴线两侧，两个从动锥齿轮19分别与主动锥齿轮18啮合，通过锥齿轮传动实现动力换向，锥齿轮传动的传动比为1。

从动锥齿轮19通过键与第三单向轴承27的外圈固定，第三单向轴承27内圈通过键与第三齿轮轴33固定连接，第三齿轮轴33分别通过两个第一滚动轴承9固定在第二套筒31内壁上，两个第三齿轮轴33分别位于第二套筒31内部两侧，两个第三齿轮轴33靠近第二套筒31一侧分别通过紧固螺钉固定有第四圆柱齿轮20，在第二套筒31内部左右两侧分别通过齿轮传动系实现动力从第三齿轮轴33传递到第二齿轮轴26，齿轮传动系包括与第四圆柱齿轮20啮合的第三圆柱齿轮21，第三圆柱齿轮21与第二圆柱齿轮7同轴安装，第二圆柱齿轮7与第一圆柱齿轮4啮合，第一圆柱齿轮4与第二齿轮轴26固定。齿轮传动系的传动比为7，由第四圆柱齿轮20与第三圆柱齿轮21组成的第一级齿轮传动的传动比为3.5，由第二圆柱齿轮7与第一圆柱齿轮4组成的第二级齿轮传动的传动比为2。两侧第二齿轮轴26分别通过两个第三滚动轴承6固定在第二套筒31内壁上，第三圆柱齿轮21与第二圆柱齿轮7的安装轴通过第二滚动轴承8固定在第二套筒31内壁上，第一圆柱齿轮4通过紧定螺钉固定在第二齿轮轴26中间。

两侧第二齿轮轴26远离圆筒一端分别与两套曲柄连杆组合连接，曲柄连杆组合通过曲柄5与第二齿轮轴26固定，曲柄连杆组合各连杆之间通过铰链连接，位于第二套筒31内中心轴线两侧，两套曲柄连杆组合前端连杆分别通过通过转轴2与机械手1上下两侧连接。第二齿轮轴26通过曲柄连杆组合将动力传递至前部的机械手1，实现机械手1的开合运动，机械手位于第二套筒31前部。机械手1的抓取面设置弹性垫40，机械手前部设置吸盘式电磁铁39。

花键轴34通过第三联轴器35与丝杠24连接，此处丝杠优选为滚珠丝杠，丝杠24通过螺纹传动带动丝母23运动实现动力的传递，丝母23通过支撑板41与第二套筒31连接，支撑板41中心通过第四滚动轴承25固定在丝母23的法兰上，支撑板41两侧焊接在第二套筒31内部，当丝母23进行轴向往复运动时，通过支撑架41带动第二套筒31运动。丝母23远离法兰的一端通过紧定螺钉与第五滚动轴承36内圈固定，第一套筒22其中一端通过键连接固定在第五滚动轴承36外侧，第一套筒22另一端通过键与花键套32固定连接，通过第一套筒22实现丝母23带动花键套32沿花键轴34做直线往复运动，而在滚动轴承的作用下，花键套32与丝母23之间无扭矩传递，花键套32不会带动丝母23进行旋转运动。

该装置具体工作过程如下：

该装置实际使用时与伸缩杆连接，果农通过控制伸缩杆实现对樱桃的准确定位，使樱桃进入机械手1内，而樱桃果蒂恰好位于两个机械手1之间，此时果农通过控制移动载体上的控制面板启动步进电机。

当步进电机正转，步进电机输出轴通过第一联轴器16将动力传递至行星轮系太阳轮37的第一齿轮轴30，由于第一单向轴承29的作用，在第一齿轮轴30和太阳轮37之间无法传递扭矩，太阳轮37不运动，进而行星轮系静止不动，实现行星轮系运动与电机主轴运动的分离。之后动力经第一联轴器16和第二联轴器17连接分别传递至花键轴34和丝杠24，花键轴34和丝杠24同时转动，实现机械手1闭合和机械手1轴向进给两个运动的有效耦合。

一方面，花键轴34将动力传递至主动锥齿轮18，之后通过锥齿轮传动实现动力换向，此时位于从动锥齿轮19与第三齿轮轴33之间的第三单向轴承27内圈与外圈之间不发生相对转动，因此第三齿轮轴33可将扭矩传递至从动锥齿轮19，动力通过第三单向轴承27从第三齿轮轴33传递给从动锥齿轮19，第三齿轮轴33通过齿轮传动系将动力传递给第二齿轮轴26，并通过齿轮传动系实现减速传动，传动比为7:1。第二齿轮轴26将动力传递至曲柄连杆组合的曲柄5，之后通过曲柄连杆组合的执行杆带动前部的机械手1逐渐闭合，实现机械手1的闭合运动，进而实现对樱桃果蒂的准确抓取。

另一方面，在机械手1逐渐闭合的同时，通过丝杠丝母传动机构实现了变圆周运动为直线运动，丝杠24带动丝母23实现直线进给运动，丝母23的其中一端通过第四滚动轴承25与装置前部的机械手1转动连接，由于机械手1与第二套筒36固定，进而实现丝母23带动整个采摘装置沿直线轴承11进行直线进给运动，另一端通过第五滚动轴承36与花键套32转动连接，在丝母23运动的同时会带动花键套32进行轴向进给运动，进而实现整个采摘装置的直线进给运动，但由于第四滚动轴承25和第五滚动轴承36的作用，丝母23和机械手1之间以及丝母23与花键套32之间都不会产生扭矩的传递，只实现轴向直线往复运动的传递，实现了轴向运动与圆周运动的分离。花键轴34一方面通过锥齿轮传动、齿轮系传动、曲柄连杆组合传动实现机械手1的开合，丝杠24通过丝母23、第四滚动轴承25实现机械1的轴向进给运动，这样就实现了机械手1开合运动与直线进给运动的有效耦合，保证了机械手1在抓取樱桃时的准确性。

当机械手1完全闭合瞬间，位于机械手1前部的吸盘式电磁铁39得电，两对吸盘式电磁铁工作分别吸合，机械手在吸力的作用下无法运动。由于在机械手1顶部包有一层弹性材料，因此保证了在夹取樱桃果蒂时能够对粗细不同的樱桃果蒂实现抓取，同时防止了由于夹取装置过硬从而伤害到樱桃果蒂，不利于樱桃的储存。

当电机反转时，电机主动轴通过第一联轴器16将动力分别传递至第一齿轮轴30、花键轴34、丝杠24。一方面，行星轮系的太阳轮37与第一齿轮轴30之间的第一单向轴承29的外圈与内圈之间不发生相对转动，通过第一单向轴承29第一齿轮轴30可将扭矩传递至太阳轮37，通过齿轮传动行星轮系转动，行星轮38通过直线轴承与内筒连接连接，当行星轮38沿齿轮架12转动时通过直线轴承11带动第二套筒31旋转运动；另一方面丝杠24反向转动，带动丝母23实现轴向后退运动，丝母23通过第四滚动轴承25将轴向动力传递给内筒，内筒会沿直线轴承11实现轴向后退运动，同时也会通过第五滚动轴承36带动花键套32进行轴向后退运动，进而主动锥齿轮18实现轴向后退运动，采摘装置整体进行旋转运动和轴向后退运动，而此时，花键轴34通过花键套32将动力传递至主动锥齿轮18，但是当动力传递至从动锥齿轮19时，由于从动锥齿轮19与第三齿轮轴33之间通过第三单向轴承27连接，此时第三单向轴承27外圈与内圈之间产生相对转动，无法实现扭矩的传递，因此从动锥齿轮19无法带动第三齿轮轴33转动，进而第三齿轮轴33无法将动力传递至齿轮传动系的传动机构，曲柄连杆组合3也无法运动，从而机械手1一直闭合，实现机械手1开合运动的分离。通过丝杠丝母传动机构与行星轮系的有效结合实现了机械手1旋转运动与轴向后退运动的有效耦合，进而实现了机械手1的螺旋运动，在螺旋运动的作用下在樱桃果蒂和树枝之间产生扭力，在扭力的作用下樱桃从果树上摘下，保证了设备的采摘率。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.樱桃采摘装置，其特征在于，包括进给机构，所述进给机构通过行星轮系与采摘机构连接，所述进给机构还通过传动系统与抓取机构连接，所述抓取机构为由两套曲柄连杆组合驱动的机械手；所述进给机构包括电机驱动的第一齿轮轴，所述第一齿轮轴通过第一套筒与丝母滚动连接，所述丝母与丝杠配合，所述丝杠与第一齿轮轴固定。

2.如权利要求1所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述行星轮系包括与第一齿轮轴单向转动连接的太阳轮，所述太阳轮与两行星轮传动连接，两行星轮关于太阳轮轴线对称设置，两行星轮均与齿轮架啮合，两行星轮分别与两主轴单向转动连接。

3.如权利要求1所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述采摘机构包括与机械手连接的第二套筒，所述第二套筒通过直线轴承与主轴滑动连接，所述第二套筒与丝母滚动连接。

4.如权利要求3所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述曲柄连杆组合远离机械手的一端与第二齿轮轴固定，所述第二齿轮轴通过齿轮传动系与第三齿轮轴传动连接，所述第三齿轮轴通过从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，所述主动锥齿轮与花键套固定。

5.如权利要求4所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述花键套与花键轴固定，所述花键轴通过第一联轴器与第一齿轮轴连接。

6.如权利要求5所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述花键轴通过第二联轴器与丝杠连接，所述花键套其中一端与丝母滚动连接，所述花键套的另一端与第一套筒滚动连接。

7.如权利要求4所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述从动锥齿轮与第三齿轮轴单向转动连接。

8.如权利要求5所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述齿轮传动系包括与第二齿轮轴固定的第一圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮与第三圆柱齿轮同轴安装，所述第三圆柱齿轮与第四圆柱齿轮啮合，所述第四圆柱齿轮与从动锥齿轮同轴安装。

9.如权利要求4所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述曲柄连杆组合的中心轴与第二套筒固定。

10.如权利要求1所述的樱桃采摘装置，其特征在于，所述机械手的抓取面设置弹性垫。