CN213095305U - 一种针扎采胶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种针扎采胶器，属于机械采胶技术领域，包括：导柱，能够沿自身的轴向移动且具有尖锐的前端以用于树株表皮扎孔；齿条部，与所述导柱连接并与其同步移动；扇形齿轮，能够与所述齿条部啮合或分离，并用于推动所述导柱轴向后移；蓄能弹簧，与所述导柱或齿条部连接并能够在导柱轴向后移时蓄能，所述扇形齿轮与所述齿条部分离时蓄能弹簧复位并推动导柱前移；驱动器，以齿轮传动或皮带传动方式驱动扇形齿轮转动；克服了技术偏见，相较于现有割胶操作对橡胶树的损伤更小，只需要在树株上开5‑8个采胶孔，不仅降低采胶作业对橡胶树损伤，而且不会受取胶位置的约束，能够全树围取胶，降低了橡胶树中断产胶、质量下降、寿命降低等风险。

Description

一种针扎采胶器

技术领域

本实用新型涉及一种针扎采胶器，属于机械采胶技术领域。

背景技术

天然橡胶是从橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，是国家重要战略物资；天然橡胶因其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，日常生活中、交通运输、工业、农业、航工航天等领域都具有广泛用途。

现有的橡胶采集仍然是通过人工使用传统割胶刀（如公开号CN205213638U公开的装置）割胶采集，在橡胶树上切割出螺旋形的割胶线，利用胶杯收集割胶线流出的橡胶。但目前，天胶价格持续低迷，胶工收入低，导致胶工大量流失。同时由于割胶作业黑白颠倒，环境恶劣，技术要求高，劳动强度大，传统胶刀培训时间长、难学会，割不好等因素导致年青人更不愿割胶，加剧了胶工老龄化。另一方面人工割胶的方式容易对橡胶树造成较大的创伤，在其持续的割胶死皮处容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，因而影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断。以上种种原因，形成了现今胶工严重缺乏的局面，导致至少60%的胶园被弃割。

近几年，行业内也在不断探索自动化割胶工具以解决目前采胶的困境，但由于割胶作业的特殊性，旧胶线割缠绕机器，机械切割碎屑污染胶水，无法阴刀割胶等等技术问题始终无法解决，这导致采胶机械化是世界性难题，过去40年关键技术研究一直未突破。诸如公开号CN110558198A、CN108243896A、CN210298832U等现有技术公开的方案，都无法解决上述问题，尤其是切割碎屑污染胶水这一技术难题，机械化的割胶刀始终难以满足采胶技术指标要求。

而申请人研发的手持往复式割胶设备（公开号CN208480406U、CN208480405U等）虽然解决上了上述技术问题，但始终是需要人工持握，依然无法解决胶工短缺、胶园弃割的问题。

现有技术的全自动采胶设备，诸如公开号CN110720374A、CN110696008A的割胶设备基本是以“一机一树”的对应关系构思的，以上构思看似解决了问题，但在实际中根本无法得到实现，原因在于：规范的胶园每亩橡胶树种植33株，民营胶园通常超规范种植可达每亩50~60株左右，一般胶园面积在百亩，最小的也有20亩，国内三大植胶区共有胶园面积1700万亩。通过以上数据可以发现，“一机一树”对设备需求量大到惊人，架设、维护成本远高于胶园收益，看似美好确无法解决问题。另一方面，“一机一树”的设备沉重，且割线位置固定，其持续的割胶死皮处依然容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断，这也是由方案本身性质所带来无法避免的技术问题。

目前，在割胶行业中，逐步转换观念，采用智能机器人的方案，诸如公开号CN110558196A、CN110122256A、CN109328973A公开的割胶机器人，运用了视觉伺服、多传感器一体的组合导航、无线充电等技术；通过履带、轨道位移等方案实现胶林间自主割胶，但除了智能机器人目前普遍存在的精度和控制等方面的原因外，胶园林地的地面环境复杂，为增加土地利用率通常配套种植林下经济作物，超规种植也会导致树木间距狭窄，同时地面还会设置排水沟、排水坡等，林下地形复杂，给予机器人行走空间狭窄，机器人难以在胶园中实现自由行走，而地面轨道式的设计，同样存在以上问题导致轨道铺设难度大，落叶等容易卡轨，难易维护。

因此，在目前产业中缺少一种能够真正实现去人工，适合胶园实际情况，并实现针刺采胶的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于针刺采胶技术的扎孔式结构方案。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型公开一种针扎采胶器，包括：

导柱，能够沿自身的轴向移动且具有尖锐的前端以用于树株表皮扎孔；

齿条部，与所述导柱连接并与其同步移动；

扇形齿轮，能够与所述齿条部啮合或分离，并用于推动所述导柱轴向后移；

蓄能弹簧，与所述导柱或齿条部连接并能够在导柱轴向后移时蓄能，所述扇形齿轮与所述齿条部分离时蓄能弹簧复位并推动导柱前移；

驱动器，以齿轮传动或皮带传动方式驱动扇形齿轮转动。

优选的，所述蓄能弹簧复位时，扇形齿轮能够转动一周并与所述齿条部重新啮合。

优选的，所述齿条部设置在导柱的中部，蓄能弹簧套于导柱外并抵于齿条部后侧。

优选的，在所述驱动器为针扎电机，所述针扎电机以齿轮传动驱动扇形齿轮转动；扇形齿轮同轴连接有减速齿轮；所述针扎电机连接有动力齿轮；在减速齿轮与动力齿轮之间设置有分别与两者啮合的双层结构的传动齿轮。

优选的，还包括有针扎基座，在所述针扎基座的前侧和后侧分别设置有前导柱台和后导柱台，导柱的前端穿过所述前导柱台、后端穿过所述后导柱台以约束导柱的可移动范围。

优选的，在所述针扎基座的下方连接有深度控制机构，所述深度控制机构包括径向滑轨、设置于所述径向滑轨上的径向滑块、与所述径向滑块连接并与其同步移动的丝杆螺母、与所述丝杆螺母配合的丝杆以及控制所述丝杆转动的深度控制电机；针扎基座与所述丝杆螺母同步移动以靠近或远离树株。

优选的，在所述丝杆的前侧和后侧分别设置有前支撑板和后支撑板；深度控制电机固定在后支撑板上，深度控制电机的转轴通过连接器与丝杆连接，所述丝杆的前侧与后支撑板可转动的连接。

优选的，在所述针扎基座上方设置有距离检测器，该距离检测器通信连接有后台控制器，所述后台控制器接收该距离检测器的检测数据并通过深度控制机构控制采胶器径向移动，以控制采胶器开设采胶孔的深度。

优选的，所述距离检测器为光感应传感器；在针扎基座外设置有壳体，距离检测器安装在所述壳体上。

优选的，所述后台控制器连接并控制深度控制电机和针扎电机，深度控制电机控制导柱与树株表皮之间达到指定距离后，所述针扎电机带电工作。

20世纪80年代农垦就进行针刺采胶结合电石刺激技术试验,海南省澄迈县红岗农场也进行了针刺采胶结合电石刺激试验；90年代针刺采胶也是各国的研究热潮，但由于此采胶方法不理想,后来全部改用胶刀割胶方法，本领域也不再认可针刺采胶；该方法弃用的原因是使用胶刀割胶法的橡胶树死皮停割率远远低于针刺采胶的橡胶树，针刺采胶对树皮的输导系统造成严重损伤,从而导致养分流通阻碍,局部树皮生理代谢异常,造成死皮；但本技术方案却克服了技术偏见，通过机械化精准控制钻孔深度，从而保证钻孔深度只达到砂皮内层、黄皮层能够出胶即可，而不伤害到水囊皮，从而避免了对树皮的输导系统造成损伤；事实上，人工胶刀割胶时，在不断切割树皮的过程中，也是逐步试探深度的过程，能够出水即停刀，但人工钻孔时，由于无法精准控制深度，往往会造成钻孔过深而破坏到水囊皮，因此才导致了橡胶树死皮停割。

本实用新型的有益效果为：

1、本方案中以针扎的方式在橡胶树的树株上开设采胶孔，有效克服旧胶线割缠绕机器，机械切割碎屑污染胶水，无法阴刀割胶等等技术问题，实现采胶农艺的自动化；同时克服了技术偏见，相较于现有割胶操作对橡胶树的损伤更小，只需要在树株上开5-8个采胶孔，不仅降低采胶作业对橡胶树损伤，而且不会受取胶位置的约束，能够全树围取胶，降低了橡胶树中断产胶、质量下降、寿命降低等风险；

2、本方案中，由深度控制机构控制径向位移，从而保证了采胶孔深度只达到砂皮内层、黄皮层能够出胶即可，而不伤害到水囊皮，从而避免了对树皮的输导系统造成损伤，避免橡胶树死皮停割；

3、另外，距离检测器配合深度控制机构能够对采胶器的径向位置进行控制，以获得相应的采胶孔深度，使采胶孔深度实时可控，避免过深伤树，或过浅减产。

附图说明

图1为针扎采胶器的细节结构图；

图2为针扎采胶器的细节结构另一角度视图；

图3为针扎采胶器的安装结构图。

附图标记：11-深度控制机构，1101-深度控制电机，1102-连接器，1103-丝杆，1104-径向滑块，1105-丝杆螺母，1106-前支撑板,1107-径向滑轨，1108-后支撑板，13-距离检测器，14-针扎采胶器，1401-针扎电机，1402-针扎基座，1403-减速齿轮，1404-扇形齿轮，1405-前导柱台，1406-导柱，1407-蓄能弹簧，1408-后导柱台，1409-齿条部，1410-动力齿轮，1411-传动齿轮，1412-壳体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型公开了一种针扎采胶器结构和一种深度控制机构。

其中，所述深度控制机构包括深度控制电机1101、连接器1102、丝杆1103、径向滑块1104、丝杆螺母1105、后支撑板1108、径向滑轨1107和前支撑板1106，后支撑板1108和前支撑板1106相互平行并竖向连接在一回转台上，前支撑板1106与后支撑板1108之间设置径向滑轨1107，径向滑轨1107沿一回转臂的径向布置，该回转臂能够半环抱树株的一侧，径向滑轨1107上设置了与之配合滑动的径向滑块1104，丝杆螺母1105固定在该径向滑块1104上，丝杆1103设置在丝杆螺母1105的中部并与其配合，丝杆1103的内侧端与后支撑板可转动地连接、外侧端通过连接器1102连接深度控制电机1101的转轴，该深度控制电机1101固定在后支撑板1108；深度控制电机1101转动时，丝杆1103带动丝杆螺母1105沿一回转臂的径向移动，以靠近或远离树株。

所述针扎采胶器14设置在丝杆螺母1105上并与随其同步移动，该针扎采胶器14包括有针扎电机1401、针扎基座1402、减速齿轮1403、扇形齿轮1404、前导柱台1405、导柱1406、蓄能弹簧1407、后导柱台1408、齿条部1409、动力齿轮1410、传动齿轮1411等部件，其中，针扎基座1402的下侧固定在丝杆螺母1105上，前导柱台1405和后导柱台1408分别设置在该针扎基座1402，导柱1406的前段和后端分别穿过前导柱台1405和后导柱台1408且可轴向移动，在导柱1406的中部设置了齿条部1409和蓄能弹簧1407，蓄能弹簧1407抵于齿条部1409和后导柱台1408之间，扇形齿轮1404和减速齿轮1403同轴并可转动地设置在针扎基座1402上，针扎电机1401固定在针扎基座1402上并连接动力齿轮1410，针扎基座1402还设置了传动齿轮1411，传动齿轮1411为双层齿轮并分别与动力齿轮1410、减速齿轮1403啮合，针扎电机1401启动后可带动扇形齿轮1404转动，扇形齿轮1404与齿条部1409啮合并推动导柱1406后移，当扇形齿轮1404的轮齿与齿条部1409脱离的时候，蓄能弹簧1407释放其弹性势能使导柱1406的前段向橡胶树的树干扎孔；壳体将针扎采胶器14罩于其内。

本针扎采胶器在工作的时候，回转臂半环抱橡胶树，距离检测器13检测针扎采胶器与树株表皮的距离，并上传信号到后台控制器，后台控制器通过深度控制机构11控制针扎采胶器14的给进深度；距离检测器13所检测的数据经后台控制器换算后，对采胶器的径向位置进行控制，以获得相应的采胶孔深度，使采胶孔深度实时可控，避免过深伤树，或过浅减产。

上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种针扎采胶器，其特征在于,包括：

导柱(1406)，能够沿自身的轴向移动且具有尖锐的前端以用于树株表皮扎孔；

齿条部(1409)，与所述导柱(1406)连接并与其同步移动；

扇形齿轮(1404)，能够与所述齿条部(1409)啮合或分离，并用于推动所述导柱(1406)轴向后移；

蓄能弹簧(1407)，与所述导柱(1406)或齿条部(1409)连接并能够在导柱(1406)轴向后移时蓄能，所述扇形齿轮(1404)与所述齿条部(1409)分离时蓄能弹簧(1407)复位并推动导柱(1406)前移；

驱动器，以齿轮传动或皮带传动方式驱动扇形齿轮(1404)转动。

2.如权利要求1所述的针扎采胶器，其特征在于，所述蓄能弹簧(1407)复位时，扇形齿轮(1404)能够转动一周并与所述齿条部(1409)重新啮合。

3.如权利要求2所述的针扎采胶器，其特征在于，所述齿条部(1409)设置在导柱(1406)的中部，蓄能弹簧(1407)套于导柱(1406)外并抵于齿条部(1409)后侧。

4.如权利要求1所述的针扎采胶器，其特征在于，在所述驱动器为针扎电机(1401)，所述针扎电机(1401)以齿轮传动驱动扇形齿轮(1404)转动；扇形齿轮(1404)同轴连接有减速齿轮(1403)；所述针扎电机(1401)连接有动力齿轮(1410)；在减速齿轮(1403)与动力齿轮(1410)之间设置有分别与两者啮合的双层结构的传动齿轮(1411)。

5.如权利要求1-4之一所述的针扎采胶器，其特征在于，还包括有针扎基座(1402)，在所述针扎基座(1402)的前侧和后侧分别设置有前导柱台(1405)和后导柱台(1408)，导柱(1406)的前端穿过所述前导柱台(1405)、后端穿过所述后导柱台(1408)以约束导柱(1406)的可移动范围。

6.如权利要求5所述的针扎采胶器，其特征在于，在所述针扎基座(1402)的下方连接有深度控制机构(11)，所述深度控制机构(11)包括径向滑轨(1107)、设置于所述径向滑轨(1107)上的径向滑块(1104)、与所述径向滑块(1104)连接并与其同步移动的丝杆螺母(1105)、与所述丝杆螺母(1105)配合的丝杆(1103)以及控制所述丝杆(1103)转动的深度控制电机(1101)；针扎基座(1402)与所述丝杆螺母(1105)同步移动以靠近或远离树株。

7.如权利要求6所述的针扎采胶器，其特征在于，在所述丝杆(1103)的前侧和后侧分别设置有前支撑板(1106)和后支撑板(1108)；深度控制电机(1101)固定在后支撑板(1108)上，深度控制电机(1101)的转轴通过连接器(1102)与丝杆(1103)连接，所述丝杆(1103)的前侧与后支撑板(1108)可转动的连接。

8.如权利要求6所述的针扎采胶器，其特征在于，在所述针扎基座(1402)上方设置有距离检测器(13)，该距离检测器(13)通信连接有后台控制器，所述后台控制器接收该距离检测器(13)的检测数据并通过深度控制机构(11)控制采胶器径向移动，以控制采胶器开设采胶孔的深度。

9.如权利要求8所述的针扎采胶器，其特征在于，所述距离检测器(13)为光感应传感器；在针扎基座(1402)外设置有壳体(1412)，距离检测器(13)安装在所述壳体(1412)上。

10.如权利要求8所述的针扎采胶器，其特征在于，所述后台控制器连接并控制深度控制电机(1101)和针扎电机(1401)，深度控制电机(1101)控制导柱(1406)与树株表皮之间达到指定距离后，所述针扎电机(1401)带电工作。

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