CN208191348U - 一种锥形扶正定位菠萝采摘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锥形扶正定位菠萝采摘机，包括机架以及设置在机架上的定位扶正装置、高度适应装置、同步带夹持传送装置、旋转切割装置；所述定位扶正装置固定安装在机架的前端，包括两个水平设置且相互平行的锥形定位筒；所述高度适应装置设置在所述锥形定位筒后端中部位置，包括相互平行且沿菠萝移动方向倾斜向上的两圆弧导轨；两所述圆弧导轨中间留有可固定支撑菠萝果柄的传送间隙；所述同步带夹持传送装置平行固定在所述圆弧导轨上方用于推动菠萝向后移动；所述旋转切割装置平行固定在单侧圆弧导轨下方，由若干旋转切割单元构成；所述旋转切割单元间隔设置且沿菠萝移动方向倾斜向上对菠萝进行多级切割。

Description

一种锥形扶正定位菠萝采摘机

技术领域

本实用新型涉及农业机械领域，具体涉及一种锥形扶正定位菠萝采摘机。

背景技术

菠萝是多年生水果，在我国南方广为种植，具有特殊的结构，由于其较好的味道、口感以及较高的营养价值而被人们广泛喜爱。但目前我国在菠萝采摘的机械领域相对落后，仍以人工劳作为主，因为菠萝叶上长有锋利的锐齿，果皮十分坚硬，并且有带芒刺的凸起，手工采摘容易造成果农受伤，且采摘工作效率低下。现有的菠萝采摘收获技术与设备仍很不完备，没有工作效率高的机器供果农们使用。

国外果园采摘机械的研究起步较早，欧美的一些发达国家较大程度上实现了果园的机械化采收，技术相对成熟。目前，机械采收量较大的果品有桃、李、杏、葡萄、橙子、苹果、草莓等，许多国家如日本、荷兰、法国等研制了各种采摘机器人，如日本研制用于采摘番茄的机器人、荷兰研制用于采摘黄瓜的机器人，此外，还有用于采摘苹果、柑橘、番茄、西瓜和葡萄等果实的采摘机器人。但是，有关菠萝采摘的机器人还未发现有较成熟的发明或产品。

从我国现有的创新成果来看，菠萝采摘收获机械主要有两种：其一，采用圆盘式切刀一次采摘四排的方式对菠萝进行采摘，这种设计的采摘效率较高，但是采摘后菠萝遗留的果柄较长，需要对采摘后的菠萝进行后续的加工处理，这种机械设计增加了菠萝采摘的成本和时间，另一方面，菠萝的生长并非是完全竖直，菠萝在横向位置上存在较大的误差，而该种设计对菠萝过时的定位存在一定的偏差和不足；其二，采用机械手爪式机构模拟人类采摘，实施定位、实施定位、握紧、拧断、释放等动作来实现菠萝果实的采摘；这两种装置虽然精准度较高，但是都存在采摘效率过低，采摘定位要求高等问题。申请号为CN201310687266.3的中国专利“一种用于自动采摘菠萝的装置和方法”公开了一种利用皮带差速运动的方式将进入皮带内部的菠萝拧断，这种采摘方式相对于圆盘式切刀具有更高的效率，相对于机械手爪式结构对菠萝果实定位具有更高的精准度，但该发明所能定位的菠萝生长范围很小，对于生长横向误差偏大的菠萝也难以采摘，另一方面，利用皮带差速的方式来采摘菠萝同时存在皮带打滑而菠萝无法被拧断的问题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种锥形扶正定位菠萝采摘机，结合矫正机构、楔形切割装置以及改进的传送带菠萝夹持、传送与辅助收集装置，扩大了采摘范围，提高了采摘的准确率，减少了菠萝的损伤率和后续加工过程，更好的保证了菠萝运输和采摘的稳定性。

本实用新型的技术方案如下：

一种锥形扶正定位菠萝采摘机，包括机架以及设置在机架上的定位扶正装置、高度适应装置、同步带夹持传送装置、旋转切割装置；所述定位扶正装置固定安装在机架的前端，包括两个水平设置且相互平行的锥形定位筒；所述高度适应装置设置在所述锥形定位筒后端中部位置，包括相互平行且沿菠萝移动方向倾斜向上的两圆弧导轨；两所述圆弧导轨中间留有可固定支撑菠萝果柄的传送间隙；所述同步带夹持传送装置平行固定在所述圆弧导轨上方用于推动菠萝向后移动；所述旋转切割装置平行固定在单侧圆弧导轨下方，由若干旋转切割单元构成；所述旋转切割单元间隔设置且沿菠萝移动方向倾斜向上进行多级切割。

其中，所述锥形定位筒的底部固定在所述机架上并保持前身状态；所述同步带夹持传送装置包括与所述机架转动连接的同步带轮、套设在所述同步带轮外周的同步传送带以及在所述同步传送带外周等间距固定连接的弹性隔板；所述旋转切割单元包括旋转刀片以及能够驱动所述旋转刀片转动的加速锥齿轮组件。

其中，所述同步传送带分别对应设置在两圆弧导轨上方；所述同步传送带31内圈还设置有一防护层311；远离所述定位扶正装置一侧的同步带轮套在带轮轴上；所述带轮轴分别通过对应设置的减速锥齿轮组件与一上轴连接；所述上轴转动能够驱动所述同步带夹持传送装置转动。

其中，所述旋转刀片为60T圆锯片；若干所述旋转切割单元通过第一传动轴串联；所述第一传动轴的一端通过加速锥齿轮组件与下轴连接；所述下轴转动能够驱动所述第一传动轴和旋转切割单元转动。其中，所述上轴与下轴平行设置且分别与所述机架转动连接；所述上轴与下轴的一端分别套接链轮，并通过皮带与电机的输出轴连接；所述电机固定在所述机架顶端。

其中，远离所述定位扶正装置的机架尾端还固定连接一收集装置；所述收集装置包括缓冲滑轨和双层可抽取式的收集筐；所述缓冲滑轨位于所述圆弧导轨尾端并与所述机架转动连接。

其中，所述机架包括可伸缩调节的框架以及固定连接在所述框架内部并用于安装各部分装置的支撑架；所述框架包括上架和下架；所述上架和下架采用多节紧固螺栓连接，可实现高度调节；所述下架沿采摘机前进方向的前支脚固定连接有转向轮，后支脚固定连接有驱动轮；所述上架顶端固定连接一转向杆；所述转向杆上转动连接一可控制采摘机前进方向的转动手柄。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型采用锥形扶正定位装置，保证将歪斜的菠萝拨正至采摘机的圆弧形切割导轨上，克服了现有技术中菠萝采摘装置只适用于生长笔直的菠萝，无法采摘生长位置不规则的菠萝的缺点，提高了采摘工作的可靠性和准确性。

2、本实用新型采用多级旋转刀片楔形切割分离菠萝的果实与果柄，在现有的机器采摘的基础上进一步减少了菠萝果柄的长度，使得切割后的果柄高度一致保证了切割质量避免二次加工，同时还使得采摘后的菠萝植株高度统一，降低了植株对采摘机行进过程的干涉，同时提高了采摘效率，降低了菠萝的损伤率。

3、本实用新型采用改进传送带的菠萝夹持、传送与辅助收集装置，在普通的同步带的表面上安装有弹性隔板，保证菠萝在采摘过程中不会出现前后倾倒，由于隔板是弹性体，所以尺寸不同的菠萝均可以被弹性隔板包裹住，极大的减少了切割传送过程菠萝的损伤率，并保证菠萝运输的稳定性、果实与果柄切割分离能够顺利进行。

4、本实用新型采用带有缓冲滑轨的收集装置，可以极大限度的降低菠萝的损伤，与此同时，收集装置具有多层收集筐，利用缓冲滑轨自身重力，每抽出一层收集筐，滑轨便下降一层，实用性强，同时也提高了收集的效率。

附图说明

图1为本实用新型采摘机整体结构的正三轴测图；

图2为本实用新型采摘机整体结构的正视图；

图3为本实用新型采摘机整体结构的俯视图；

图4为本实用新型采摘机整体结构的右视图；

图5为本实用新型定位扶正装置的正三轴测图；

图6为本实用新型定位扶正装置的俯视图；

图7为本实用新型圆弧导轨的结构示意图；

图8为本实用新型同步带夹持传送装置的正三轴测图；

图9为本实用新型同步带夹持传送装置的右视图；

图10为本实用新型同步带夹持传送装置的俯视图；

图11为本实用新型传动机构的结构示意图；

图12为本实用新型传动机构的右视图；

图13为本实用新型传动机构的正视图；

图14为本实用新型旋转切割装置的正视图；

图15为本实用新型旋转切割装置的右视图；

图16为本实用新型收集装置的结构示意图；

图17为本实用新型收集装置的俯视图。

1、定位扶正装置；11、锥形定位筒；12、角铁片；13、定位螺栓；2、高度适应装置；21、圆弧导轨；211、固定角块；22、传送间隙；3、同步带夹持传送装置；31、同步传送带；311、防护层；32、同步带轮；33、弹性隔板；34、带轮轴；341、带座轴承；35、减速锥齿轮组件；351、减速级大锥齿轮；352、减速级小锥齿轮；4、旋转切割装置；41、旋转刀片；411、一级刀片；412、二级刀片；413、三级刀片；414、连接轴；42、加速锥齿轮组件；421、加速级大锥齿轮；422、加速级小锥齿轮；43、第一传动轴；51、框架；511、上架；5111、转向杆；5112、转动手柄；512、下架；513、紧固螺栓；514、转向轮；515、驱动轮；52、支撑架；61、上轴；62、下轴；63、链轮；64、皮带；65、电机；7、收集装置；71、缓冲滑轨；72、收集筐；721、固定架。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明对本发明作进一步的说明。

如图1至图17所示，一种锥形扶正定位菠萝采摘机，包括机架以及设置在机架上的定位扶正装置1、高度适应装置2、同步带夹持传送装置3、旋转切割装置4；所述定位扶正装置1固定安装在机架的前端，所述定位扶正装置1固定安装在机架的前端，包括两个水平设置且相互平行的锥形定位筒11；两所述锥形定位筒11底部固定在所述机架上并保持前伸状态，用于将歪斜的菠萝拨正至所述高度适应装置2上，使得菠萝果柄能够正好卡合在高度适应装置2中间从而固定菠萝位置，方便其传送和切割；所述高度适应装置2设置在所述锥形定位筒11后端中部位置并与所述机架固定连接，包括相互平行且沿菠萝移动方向倾斜向上的两圆弧导轨21；两圆弧导轨21中间留有可固定支撑菠萝果柄的传送间隙22；使菠萝在所述圆弧导轨21上得以支撑，不向两侧歪斜；所述同步带夹持传送装置3平行固定在所述圆弧导轨21上方，包括转动连接在所述机架上的同步带轮32、套设在所述同步带轮32外周的同步传送带31以及在所述同步传送带31外周等间距垂直设置的弹性隔板33；所述同步带夹持传送装置3用于向后推动菠萝果实移动切割的同时可通过弹性隔板33对单个菠萝进行夹持和固定，使菠萝始终呈竖直状态；所述旋转切割装置4平行设置在单侧圆弧导轨21下方，由间隔设置且沿菠萝移动方向倾斜向上的若干旋转切割单元构成；远离所述定位扶正装置1的机架尾端还固定连接一收集装置7，用于收集采摘后落下的菠萝；所述机架包括可伸缩调节的框架51以及固定连接在所述框架51内部并用于安装各部分装置的支撑架52。

如图5至图7所示，所述锥形定位筒11由3mm铁皮卷制而成，用铆钉固定形状；所述锥形定位筒11底部先固定连接角铁片12，然后再通过定位螺栓13将角铁片12固定在所述支撑架52前端；两圆弧导轨21的首尾端通过设置固定角块211与所述支撑架52固定连接；所述传送间隙22的设计根据实际使用情况进行确定，其宽度根据菠萝普遍的茎宽设定为4cm，保证所有的菠萝茎可以通过并在逐级切割后有足够的下落空间，同时也起到一定的扶持作用。

如图8至图12所示，所述同步传送带31共有四条，为白色聚氨酯制成；所述同步传送带31内圈还设置有一层由硬质海绵制成的防护层311；所述同步传送带31两两一组分别对应设置在单侧圆弧导轨21上方构成双层的同步带夹持传送装置3；所述同步传送带31的最低位置高于所述圆弧导轨21底部4~7cm，防止二者之间出现摩擦；相邻所述弹性隔板33的间距为菠萝的平均尺寸大小可实现对单个菠萝的夹持和固定，防护层311的设置增大了菠萝与同步传送带31之间的摩擦，保证菠萝不会出现前后倾倒，将夹持的菠萝顺利带入旋转切割装置4，并且在切割后将菠萝带到收集装置7，起到辅助收集的作用；所述同步传送带31首尾两端分别套接在所述同步带轮32上；所述同步带轮32转动连接在所述支撑架52上；远离所述定位扶正装置1的两同步带轮32分别套在带轮轴34上；所述带轮轴34通过带座轴承341与螺栓固定在支撑架52上；两带轮轴34顶端分别固定连接减速锥齿轮组件35，底端与所述支撑架52固定连接；所述减速锥齿轮组件35包括套在所述带轮轴34顶端的减速级大锥齿轮351以及与所述减速级大锥齿轮351啮合且与上轴61过盈配合的减速级小锥齿轮352；所述上轴61一端套接有链轮63；所述链轮63通过皮带64与一电机65的输出轴连接；所述电机65固定在所述框架51顶端；所述电机65能够通过链轮63、上轴61、减速锥齿轮组件35进而驱动所述同步传送带31跟随同步带轮32转动，使得同步带夹持传送装置3能够循环运转。

如图12至图15所示，所述旋转切割单元包括旋转刀片41以及驱动所述旋转刀片41转动的加速锥齿轮组件42；所述旋转切割单元由第一传动轴43串联并驱动；所述旋转刀片41为60T圆锯片，依次为一级刀片411、二级刀片412、三级刀片413；各旋转刀片41通过连接轴414分别固定连接加速锥齿轮组件42；所述加速锥齿轮组件42包括套在连接轴414上的加速级小锥齿轮422以及与所述加速级小锥齿轮422啮合且与第一传动轴43过盈配合的加速级大锥齿轮421；所述旋转刀片41与连接轴414固定连接；所述第一传动轴43远离所述定位扶正装置1的一端还固定连接有一加速级大锥齿轮421；与所述加速级大锥齿轮421啮合的加速级小锥齿轮422与下轴62过盈配合；所述下轴62与上轴61平行设置且分别与所述支撑架52转动连接；所述下轴62与上轴61同侧的端头也套有一链轮63；所述链轮63通过皮带64与电机65的输出轴连接；所述电机65能够通过链轮63、下轴62、加速锥齿轮组件42进而驱动各旋转切割单元中的一级刀片411、二级刀片412和三级刀片413高速旋转。

如图16和图17所示，所述收集装置7包括缓冲滑轨71和由质轻的铝合金型材制成的收集筐72；所述缓冲滑轨71位于所述圆弧导轨21尾端并与所述框架51转动连接；所述收集筐72为双层可抽取式，通过固定架721固定在所述框架51尾端且与位于所述缓冲滑轨71下方；切割后的菠萝可沿缓冲滑轨71滚落至收集筐72中，减小菠萝的损伤，满足菠萝采摘需求。

如图1至图4所示，所述框架51包括由铝合金型材制成并通过螺栓与螺母固定连接而成的上架部分511和由方钢型材焊接而成的下架部分512；所述上架部分511和下架部分512采用多节紧固螺栓513连接，可实现高度调节；所述下架部分512沿采摘机前进方向的前支脚固定连接有转向轮514，可调整采摘机前进方向，后支脚固定连接有驱动轮515；所述上架部分511顶端固定连接一转向杆5111；所述转向杆5111上转动连接一可控制采摘机前进方向的转动手柄5112。

本实用新型的工作原理：

定位扶正装置工作原理：该装置的锥形定位筒11在采摘机行进过程中始终保持前伸状态，采摘时，将参差不齐生长的菠萝卡合进呈对称设置的两锥形定位筒11之间，使菠萝果实的位置姿态接近竖直的状态，并导引入后面的高度适应装置2。

高度适应装置工作原理：根据广泛采样调查以及相关论文中的数据，菠萝的宽度大致分为16cm、19cm、22cm几个等级，根据其尺寸拟形设计出宽度可调节的高度适应装置2，根据菠萝普遍的茎宽将传送间隙22的宽度设定为4cm，使菠萝进入圆弧导轨21后，果柄能够进入传送间隙22，果实能够在圆弧导轨21上得以支撑，保证在机器传送的过程中菠萝可保持直立的状态不向两侧歪倒，以便位于圆弧导轨21下方的旋转切割装置4进行果柄的切割。

同步带夹持传送装置工作原理：在圆弧导轨21的上方安装同步带夹持传送装置3；所述同步带夹持传送装置3为具有双层结构且平行于所述圆弧导轨21平面的带传动机构；同步传送带31表面相对布置，其首尾两端套接在同步带轮32外侧；电机65启动后，同步带夹持传送装置3的动力传动方式主要通过套在电机65的输出轴上的皮带64带动链轮63转动，链轮63的转动带动上轴61转动，上轴61的转动带动与上轴61过盈配合的减速级小锥齿轮352转动，减速级小锥齿轮352的转动带动与其啮合的减速级大锥齿轮351的转动，减速级大锥齿轮351的转动带动带轮轴34转动，带轮轴34的转动带动同步带轮32的转动，使得同步传送带31跟随同步带轮32转动；同步传送带31表面垂直方向上等间距安装弹性隔板33，当菠萝沿着圆弧导轨21上升进入弹性隔板33内时，弹性隔板33随着同步传送带31移动传送菠萝；同时，每相邻两个弹性隔板33的间距为菠萝平均尺寸大小，菠萝进入弹性隔板33后，前后侧共4块弹性隔板33将其略微夹紧，防止菠萝在圆弧导轨21上运动时出现左右或前后倾倒现象，方便下方的旋转切割装置4工作。

旋转切割装置工作原理：此装置的设置在单侧圆弧导轨21的下方并通过一组加速锥齿轮组件42进行驱动旋转切割；电机65启动后，旋转切割装置4的动力传动方式主要是通过套在电机65的输出轴上的皮带64带动链轮63转动，链轮63的转动带动下轴62转动，下轴62的转动带动与下轴62过盈配合的加速级小锥齿轮422转动，加速级小锥齿轮422的转动带动与其啮合的加速级大锥齿轮421的转动，加速级大锥齿轮421的转动带动第一传动轴43转动，第一传动轴43的转动带动与各级旋转刀片41位置对应且与第一传动轴43过盈配合的各加速级大锥齿轮421转动，各加速级大锥齿轮421转动带动与其啮合的各加速级小锥齿轮422转动进而驱动一级刀片411、二级刀片412和三级刀片413转动；菠萝进入圆弧导轨21后，随着圆弧导轨21斜面逐渐升高，菠萝的果柄开始与位于机器前端的一级刀片411接触，一级刀片411对拨正后的菠萝进行果实与果柄的初次分离，一级刀片411的切割不能保证菠萝果柄切到理想长度，但可保证切割后的植株高度统一，减少植株对后续采摘机行进过程中的干涉；实现一级切割分离的同时，菠萝在同步带夹持传送装置3的作用下继续沿圆弧导轨21向斜上方运动；若经一级刀片411切割后菠萝上残留的果柄较长，则菠萝果实会在进入二级刀片412前由于重力作用从传送间隙22的缝隙处竖直自由下落，残留果柄会落入传送间隙22处而进入切割区域中，接受二级刀片412的切割分离，使菠萝果柄进一步减短；三级刀片413进行最终切割，保证菠萝果柄残余部分不多于1cm。此装置实现了对菠萝果柄的多次切割分离，不仅使得菠萝果实下的果柄高度一致，保证了切割质量，避免二次加工，还使得采摘后的菠萝植株高度统一，降低了植株对采摘机行进的干涉。

收集装置工作原理：菠萝经过多级切割后，进入收集装置7，沿可转动的缓冲滑轨71滚下，进入第一层收集架，当第一层收集架装满后，将其取出，可转动的缓冲滑轨71由于重力作用，会自动下降，并与第二层收集架接触，菠萝继续沿缓冲滑轨71进入第二层收集架，当第二层收集架装满后，将其取出，并放入新的收集架继续收集，如此循环，直到收割完所有菠萝。

以上对本实用新型的实施例所提供的一种锥形扶正定位菠萝采摘机进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：包括机架以及设置在机架上的定位扶正装置（1）、高度适应装置（2）、同步带夹持传送装置（3）、旋转切割装置（4）；所述定位扶正装置（1）固定安装在机架的前端，包括两个水平设置且相互平行的锥形定位筒（11）；所述高度适应装置（2）设置在所述锥形定位筒（11）后端中部位置，包括两相互平行且沿菠萝移动方向倾斜向上的圆弧导轨（21）；两所述圆弧导轨（21）中间留有可固定支撑菠萝果柄的传送间隙（22）；所述同步带夹持传送装置（3）平行固定在所述圆弧导轨（21）上方用于推动菠萝向后移动；所述旋转切割装置（4）平行固定在单侧圆弧导轨（21）下方，由若干旋转切割单元构成；所述旋转切割单元间隔设置且沿菠萝移动方向倾斜向上对菠萝进行多级切割。

2.如权利要求1所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：所述锥形定位筒（11）的底部固定在所述机架上并保持前身状态；所述同步带夹持传送装置（3）包括与所述机架转动连接的同步带轮（32）、套设在所述同步带轮（32）外周的同步传送带（31）以及在所述同步传送带（31）外周等间距固定连接的弹性隔板（33）；所述旋转切割单元包括旋转刀片（41）以及能够驱动所述旋转刀片（41）转动的加速锥齿轮组件（42）。

3.如权利要求2所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：所述同步传送带（31）分别对应设置在两圆弧导轨（21）上方；所述同步传送带（31）内圈还设置有一防护层（311）；远离所述定位扶正装置（1）一侧的同步带轮（32）套在带轮轴（34）上；所述带轮轴（34）分别通过对应设置的减速锥齿轮组件（35）与一上轴（61）连接；所述上轴（61）转动能够驱动所述同步带夹持传送装置（3）转动。

4.如权利要求3所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：所述旋转刀片（41）为60T圆锯片；若干所述旋转切割单元通过第一传动轴（43）串联；所述第一传动轴（43）的一端通过加速锥齿轮组件（42）与下轴（62）连接；所述下轴（62）转动能够驱动所述第一传动轴（43）和旋转切割单元转动。

5.如权利要求4所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：所述上轴（61）与下轴（62）平行设置且分别与所述机架转动连接；所述上轴（61）与下轴（62）的一端分别套接链轮（63），并通过皮带（64）与电机（65）的输出轴连接；所述电机（65）固定在所述机架顶端。

6.如权利要求5所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：远离所述定位扶正装置（1）的机架（5）尾端还固定连接一收集装置（7）；所述收集装置（7）包括缓冲滑轨（71）和双层可抽取式的收集筐（72）；所述缓冲滑轨（71）位于所述圆弧导轨（21）尾端并与所述机架转动连接。

7.如权利要求6所述一种锥形扶正定位菠萝采摘机，其特征在于：所述机架包括可伸缩调节的框架（51）以及固定连接在所述框架（51）内部并用于安装各部分装置的支撑架（52）；所述框架（51）包括上架（511）和下架（512）；所述上架（511）和下架（512）采用多节紧固螺栓（513）连接，可实现高度调节；所述下架（512）沿采摘机前进方向的前支脚固定连接有转向轮（514），后支脚固定连接有驱动轮（515）；所述上架（511）顶端固定连接一转向杆（5111）；所述转向杆（5111）上转动连接一可控制采摘机前进方向的转动手柄（5112）。