CN211558057U - 花椒采摘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种花椒采摘器，包括采摘机构、机壳、传动机构、电气控制单元和电源。该采摘器克服了现有技术中刀具裸露的技术问题，可避免刀具对花椒果、枝叶和来年果芽的损伤，同时亦可避免误操作对使用者的伤害。本实用新型可精准采摘选定尺寸的果枝、刀具结构经过精心设计、整体结构紧凑、携带方便且易于与农作物收纳设备集成连接使用，其作业过程根据物料种类确定，可选择地设置机械驱动策略，逢果穗即启动，采后即停，低功耗、可光伏充电，环保节能；刀刃布局灵活，利于维护和延长使用寿命。

Description

花椒采摘器

技术领域

本实用新型涉及农作物的采收装置，尤其涉及一种花椒采摘器。

背景技术

花椒是我国传统的优异香料，分布广、种植面积大、并大多在山坡地，椒穗生长在多刺的灌木枝杈之间。收获季节集中在7、8月份，并且要在天气晴好的烈日下赶收，男女老少一起下地、手工采收很辛苦，人力资源的昂贵和良好采收工具的匮乏已成为制约椒农种植的重要因素。

花椒采收忌讳损伤椒果油泡、枝叶和来年的果芽。现有的采收工具一般采用裸露的刀具采摘，难于避免对果实、枝叶、果芽的损伤。授权公告号CN206227026U的中国实用新型，一种护手花椒采摘器，采用了保护罩，但刀具仍为裸露状态，其固有的手动操作亦未能降低使用者的劳动强度。申请公布号为CN110226409A的中国发明专利申请，一种手持式花椒采摘机，虽采用电动机驱动，但其分离辊合件直接作用于花椒果实和果柄，其机械刀具的相对运动不可避免地伤及花椒果实，其机械刀具仍可能因为误动作伤及农作物或者使用者。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种刀具处于遮蔽状态的采摘器，既可防止刀具损害农作物，又可避免误操作对使用者的机械创伤。

本实用新型通过下列的技术手段实现。

本实用新型公开了一种包括由前后贯通的机壳作为结构件的手持式采摘装置：具体地，本技术方案公开栏所述花椒采摘器的采摘机构、机壳、传动机构、电气驱动控制单元和电源；采摘机构是其核心作业单元，其他功能单元包括：结构单元，即机壳；扭矩放大单元，即传动机构；动力输出和控制单元，即电气驱动控制单元；以及为本装置提供能量的电源部分。

本实用新型对本领域技术的贡献在于采用了精心设计的剪切及配套的辅助采摘结构：其中，机壳包括中空的腔体、特有的套筒和用于操作者握持的手柄壳。

进一步，其中空的腔体前后两端具有开口，且前端开口具有特殊设计的向内伸入的套筒；同时，在中空的腔体和套筒壁上开设有进料口和与之联通的狭缝，目的在于引导物料进入采摘器的剪切作业位置，兼具物料尺寸选择的作用；此外，其传动机构将主轴电机的力矩经减速器和特制的旋转筒传递至固定于特制旋转筒前部的旋转刀具之上；旋转刀具和固定于前述狭缝之上的固定刀具剪切作业是的物料实现分离。

需要着重说明的是，本实用新型的采摘机构包括固定刀和旋转刀，且所述固定刀和旋转刀均遮蔽在中空的腔体和套筒形成的环形空隙之间，从而解决了本实用新型所面临的技术问题。

进一步，本实用新型采用了清洁的电力能源作为动力，但如果采用气动元件替代电动机亦为可行的方案，此处仅做一提示，但不包含在本方案之内；作为动力源，本实用新型的电源单元为电机与电气驱动控制单元等提供能量。

进一步，为了改善剪切效率，降低负荷延长刀具寿命，本实用新型优选地采用锯齿状刀刃。

进一步，为了提升本实用新型对物料的选择能力，特别设计的挡板与前述狭缝固定连接；挡板可根据物料的特性，例如尺寸、材料、含水量、硬度等，可更换地选择U形或V形且开口宽度可变的片状结构；同时为了改善本实用新型操作的灵活性和人机工程学考量，特别设计了由外至内渐进收小且非对称布局的进料结构。

进一步，对应适用面较广也统计数据较为准确的花椒采摘应用，特别设计了55至65度的喇叭形进料口，以及宽度为3至4毫米的狭缝；固定刀结构较于可替换的挡板结构，其使用寿命更长，性能更加稳定，特定的狭缝尺寸对绝大多数符合采摘要求的花椒果枝具备分辨筛选能力。

进一步，为了提升本实用新型的自动化水平，减轻使用者的劳动强度、改善设备的能耗水平，本实用新型的电气驱动控制单元设计了特殊分布的物料探头和刀位探头，结合控制器及其电路实现本设备的自动运行；此外，为了检修和调试方便，设置了控制、调试按键并与其它电路联通；在实际应用中，控制器跟进物料探头和刀位探头的检测灵活选择控制策略，由电气驱动控制单元调节电机输出不同的转矩、速度，从而实现有针对性的采摘；刀具灵活的剪切速度进而改善了采摘效果。

进一步，为了改善本实用新型的便携性能，为其电源设计了可充电电池及充电器接口；优选地，可以采用可充电的锂电池。

进一步，为了改善采摘作业各工序协调与配合能力，或者改善采摘设备与收纳设备的集成水平，本实用新型在其腔体的后端设置有收集管路接口，便于外围设备与之通联。

进一步，考虑到太阳能电池板的广泛应用和节能环保的特性，本实用新型设置了特有的充电器接口，可与太阳能电池板可拆卸地固定并电连接。

进一步，为了提升本实用新型刀具的维护性能和使用寿命，特别设计的环形对称分布的刀刃或锯齿状分布的有限只旋转刀刃，在满足本实用新型特有结构的前提下，将进一步改进设备的使用效果。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本实用新型公开的花椒采摘器具有特殊设计的进料口和截梗狭缝及处于遮蔽位置的固定刀和旋转刀，使得采摘动作精准且不损伤椒果、枝叶和来年的果芽，同时也避免了裸露的剪切部件对使用者的伤害。

2、本实用新型公开的花椒采摘器与传动机构和电气控制单元集成后实现自动控制，电动单元间歇式工作，逢椒采摘、采后即停、自动采收，功耗低；可采用清洁能源，如太阳能，节能环保，便于保养维护和田间、野外使用。

3、本实用新型公开的花椒采摘器结构轻巧、耐用、刀具安全，男女老少都可操作使用，使用更简便，无须专业培训，避免了因误动作可能导致的对农作物或使用者的伤害。

4、本实用新型公开的花椒采摘器适用性广，可与真空或负压式收集、干燥等装置集成，便于进一步提升采摘后期的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，

其中：

图1为本实用新型花椒采摘器优选实施例1的构成及布局剖视示意图；

图2为本实用新型花椒采摘器优选实施例1采摘机构的半剖俯视示意图；

图3为本实用新型花椒采摘器优选实施例1机壳的局部剖视示意图；

图4为本实用新型花椒采摘器优选实施例2采摘机构的半剖俯视示意图；

图5为本实用新型花椒采摘器优选实施例3多个环形对称刀刃的布局示意图。

图中，

1-采摘机构，2-机壳，3-传动机构，4-电气控制单元；5-电源；

11-进料口，12-狭缝，13-固定刀，14-旋转刀，15-挡板；

21-腔体，22-套筒，23-手柄壳；

31-减速器，32-旋转筒，33-电机，34-旋刀轴；

41-物料探头，42-刀位探头，43-控制器及其电路，44-按键，45-电气连线；

51-可充电电池，52-充电器接口，53-收集管路接口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的内容，结合附图进行详细说明如下，但下列技术方案不应被理解为对本实用新型技术方案的限定。

实施例1：

如图1所示，实施例1包括采摘机构1、机壳2、传动机构3、电气控制单元4和电源5，分别作为采摘的采摘部件、结构部件、传动部件、控制部件和能源部件；其中，机壳2包括用于容纳采摘机构1及其它功能部件的中空腔体21，用于起到导引和防护作用的套筒22及用于握持本采摘器的手柄壳23；传动机构传递并放大扭矩并执行电气控制单元的控制策略；电源5可以是满足电气控制单元4额定值的任何类型的电源；亦可以是优选的锂电池或者其他能量密度较高的可充电电池。

进一步，如图1、图2、图3所示，采摘机构1完成农作物的剪切作业，特别是对花椒的采摘，但对于类似的植株也可进行修剪操作。采摘机构1的结构部件与机壳2可以是一体成型的，可采用模具注塑获得，亦可采用金属或其他材料，对此技术方案，材料并不做特别限定，在满足力学和经济指标的范围内可以有多种实施方法及其组合，各部分的材料亦可不同以期获得更好的结构和经济参数。

进一步，如图1、图2所示的传动机构3包括减速机31和与之机械连接的电动机33和旋转筒32以及固定于旋转筒32靠近于进料口11一端的旋转刀14。传动机构3将电动机33主轴输出的力矩放大后传递至旋转筒32；减速机的结构形式，可以是齿轮箱也可以是皮带轮，或者其它功能类似的部件。

进一步，如图2所示的进料口11为开口逐渐收小的过渡结构，该过渡结构终止于狭缝12，待剪切的物料，特别是花椒果枝在进料口11过渡结构的导引下进入狭缝12，狭缝12可根据物料尺寸进行预先设计制造，可以避免尺寸大于狭缝12宽度的物料或者操作者的手指或类似杆状物体进入。

进一步，如图1及图3，中空腔体21从进料口11经套筒22及旋转筒32内部与后部收集管路接口联通，物料可经由上述通道通过。

为了实现本实用新型的设计目标，本技术方案公开了如图1及图2所示的采摘机构1，包括固定连接于进料口11末端狭缝12上的固定刀13和固定于传动机构3输出端的旋转刀14；固定刀13和旋转刀14均遮蔽在中空腔体21和套筒22形成的环形空隙之间；基于上述结构和组合，本实用新型实现了刀具遮蔽状态下的物料剪切作业，实现了设计目标。

实施例2：

如图4所示，对比图2可知，其进料口11为非对称结构，一方面，可以提高进料口11在密集果枝中穿行的效率、减少行进阻碍、增大对待裁剪物料的观察视野和定位准确性；同时，也符合人机工程学的理念，可根据人体的自然弯曲、倾斜角度设计具体的进料口11开口方向，并不拘泥于严格的左右对称。

进一步，为了提高进料口对物料的选择性，特别设计了挡板15结构，其形状可以是如图4的不对称的V形结构，也可以是U形或其它具备特定开口宽度梯度的片状结构；同时，需要保证挡片15及类似结构与腔体21或套筒22配合安装并可更换、可固定，减少对物料的阻隔和对本实用新型外部结构的破坏；例如，可采用沉头螺钉将满足强度要求的挡片15固定安装于带有与挡片同形状凹槽的套筒22内部表面，并保证套筒22内表面平整。

实施例3：

考虑到刀具的磨损和更换，如图5给出具有包括旋转刀14在内的5只旋动的刀具，各刀具在旋转平面内成环形对称分布；考虑到本实用新型的物理尺寸和物理可能的物理尺寸，优选的设计采用5只及5只以下的旋转刀具，在提升刀具使用寿命的同时减少了刀具的数量；但是，对于采用5只以上刀具的设计，也是符合本实用新型原理的布局，特别是采用锯齿状分布的旋转刀具，将是本实施例的一种特殊情形。

考虑到本实用新型采用间歇式的剪切动作以减少功耗，包括旋转刀14在内的5只以下的旋转刀具配合以电气驱动控制单元4的控制策略，即可“斩断”而非“锯断”物料的效果：具体地，物料探头41、刀位探头42获取物料及刀位信息后经电气连线45传送到控制器及其电路43，控制器根据物料的位置、尺寸及刀具位置等信息确定电机输出功率，从而以合适的转矩和速度执行采摘动作，所述动作是在物料到达狭缝12指定位置后按照需要执行的，并可跟进刀具的种类选择不同的功率输出，其实现方法属于现有技术，一般可以通过变功率输出的电气控制单元实现。

为了调试和检修方便，本实施例还设计了按键44，在需要的时候为控制器及其电路43发送控制信号。

其他实施例：

进一步，如图2所示旋转刀14的刀刃可以是锯齿状，且刀片呈前端小末端大的形状，该技术手段的目的在于面对较粗的物料时，增加剪切、锯切的行程，降低物料对刀刃的负荷。

进一步，通过统计分析，优选的狭缝宽度可以是3至4毫米。

进一步，电气驱动控制单元4可以根据物料的种类和电源5的类型选择不同的驱动方案提升机械性能和经济性能，具体结构属于电气控制领域的现有技术，在此不再赘述。

进一步，如图1、图3所示，本实用新型可采用可充电电池作为电源的储能部件，同时为了提高使用效率，本实用新型还可包括充电电池接口52。

进一步，本实用新型的可充电电池可以是经济性和实用性均较高的锂电池，其充电接口可以是现有技术中允许的各种类型。

进一步，考虑到本实用新型多在野外或田间使用，且一般在日间使用，本实用新型可采用便携式太阳能发电装置；此外，适于野外或田间使用其它供电装置也可向本装置供电，进一步提升设备的适用性和实用性；上述连接采用可拆卸的固定连接，便于降低核心部件的携带难度，在具备标准供电接口的野外或田间应用场景下，仅需携带本实用新型本体即可。

进一步，如图1及图2所示，本实用新型自进料口11经由旋转筒贯通至收集管路接口53，与外部收集设备连接使用；亦可多架本实用新型与集中布放的收集设备连接，实现花椒果实分散采摘、集中处理。

在此需要说明，上述具体实施方式公开的技术方案仅在于更清楚地给出本实用新型的优先的实施案例，本实用新型的技术方案并不受上述实施例的限制；同时，凡在本实用新型公开的技术方案原则、精神之内进行的变形、替换、修改均不超出本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.花椒采摘器，包括采摘机构（1）、机壳（2）、传动机构（3）、电气驱动控制单元（4）和电源（5）；其特征在于：所述机壳（2）包括中空腔体（21）、套筒（22）和手柄壳（23）；所述中空腔体（21）的前后两端具有开口并且前端开口具有向内伸入的所述套筒（22）；所述中空腔体（21）和所述套筒（22）壁上设有进料口（11）和与之联通的狭缝（12）；所述传动机构（3）包括旋转筒（32）；所述旋转筒（32）经减速器（31）与电机（33）主轴连接，所述电机（33）与所述电气驱动控制单元（4）电连接并由所述电源（5）供电；所述采摘机构（1）包括固定刀（13）和旋转刀（14），所述固定刀（13）与所述狭缝（12）固定连接，所述旋转刀（14）与所述旋转筒（32）固定连接，所述固定刀（13）和所述旋转刀（14）均遮蔽在所述中空腔体（21）和所述套筒（22）形成的环形空隙之间。

2.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述旋转刀（14）采用锯齿状刀刃。

3.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述采摘机构（1）还包括挡板（15），所述狭缝（12）与所述挡板（15）固定连接，所述挡板（15）可更换且所述挡板（15）为U形或V形开口宽度可变的挡板；所述进料口（11）由外至内渐进收小且为非对称结构。

4.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述进料口（11）为55至65度的喇叭口，所述狭缝（12）的宽度为3至4毫米。

5.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述电气驱动控制单元（4）包括物料探头（41）、刀位探头（42）、控制器及其电路（43）、按键（44）和电气连线（45）；所述物料探头（41）、刀位探头（42）和按键（44）与所述控制器及其电路（43）电连接并由控制器发送指令并由所述电气驱动控制单元（4）调节所述电机（33）输出不同的转矩、速度。

6.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述电源（5）包括可充电电池及充电器接口(52)。

7.如权利要求6所述的采摘器，其特征在于：所述电源（5）包括可充电的锂电池(51)。

8.如权利要求1至7所述的任一采摘器，其特征在于：所述中空腔体（21）的后端设置有收集管路接口（53）。

9.如权利要求6或7所述的采摘器，其特征在于：所述充电器接口(52)与太阳能电池板可拆卸地固定并电连接。

10.如权利要求1所述的采摘器，其特征在于：所述采摘机构（1）还包括与所述旋转刀（14）环形对称分布的1把或2把或3把或4把刀刃或者呈锯齿状分布的有限只旋转刀刃。

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