CN220557078U - 一种割胶机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然橡胶的机械割胶技术领域，公开了一种割胶机。所述割胶机包括上下柔性齿条导轨，齿条导轨内外侧间设有滑槽，外侧有渐开线直齿；所述割胶机还包括纵向复合导轨，导轨两端与上下导轨平台装配，导轨平台设有带限位轮的凹槽，使上下导轨平台在齿轮与柔性齿条导轨外啮合传动过程中沿柔性齿条导轨圆周运动；此外，上下导轨平台间有传动齿轮轴，齿轮轴中段渐开线直齿与压刀装置齿轮组输入齿轮滑动啮合；所述割胶机的刀架总成安装在刀架平台上，刀架平台内有电机，电机输出轴装有齿轮与直齿条啮合。本实用新型的割胶机电机功率分配均衡，能够完成整季度自动割胶，减少胶液流失，降低割胶工作的生产成本。

Description

一种割胶机

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体地说涉及天然橡胶的机械割胶技术领域。

背景技术

为了提高橡胶产量和质量，前些年橡胶生产主要是通过改善割胶制度以及生产工艺路线实现，而并没有对割胶工具以及割胶方式进行改善，仍然采用人工割胶，割胶生产劳动依然投入很大，生产成本昂贵。近些年才开始从割胶工具及割胶技术等更加智能的方向进行改进。

使用割胶机的生产方式不需人工手持任何割胶刀进行作业，而是将机器固定在橡胶树上进行自动割胶，完全解放人力，是实现低成本智能高效割胶的新途径。目前针对割胶机的研究和设计发明还处于发展阶段，虽有一定的研究成果，但仍存在成本较高等问题。且市面上现有割胶机多采用棘轮机构进行割胶行程完成后的固定行程，存在传动误差、耗皮量不稳定且不方便调整等问题；且切割过程中均存在刀具在移动中阻碍橡胶液流动，使橡胶液从切割通道中流出，造成胶液产出浪费的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种割胶机，低成本实现无人割胶，针对人力割胶劳动成本高、劳动强度大、工作精度不高、胶液溢出及市场上现有割胶机高生产成本等问题提供一种参考方案。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种割胶机，包括上下两条柔性齿条导轨1，在柔性齿条导轨1内外壁间设有滑槽，外壁有渐开线直齿3；所述割胶机还包括纵向复合导轨6，纵向复合导轨6由直线导轨22和直齿条23复合安装组成，导轨两端分别与上下导轨平台4装配，上下轨平台4上设有凹槽，使上下导轨平台4在齿轮轴5的渐开线直齿与柔性齿条导轨外侧的渐开线直齿3啮合传动过程中沿柔性齿条导轨1做圆周运动；所述齿轮轴5一端与电机一Ⅰ通过联轴器10连接，另一端安装在上导轨平台，齿轮轴5中段部分为压刀装置提供动力；所述割胶机的压刀装置和刀架总成安装在刀架平台7上，刀架平台沿纵向复合导轨6做直线运动，内有电机二Ⅱ，电机二Ⅱ输出轴装有齿轮15与直齿条23啮合。

进一步的，所述的柔性齿条导轨1分为内壁和外壁，内壁表面设有凸钉2，外壁表面设有渐开线直齿3。

进一步的，在导轨平台内凹槽的顶部和底部分别设置有两对导向限位轮9。

进一步的，上下导轨平台间装有齿轮轴5，下导轨平台上装有的电机一Ⅰ输出轴通过联轴器10与齿轮轴5连接。

进一步的，齿轮轴5靠近上下端部分的渐开线直齿分别与上下柔性齿条导轨1外壁的渐开线直齿3外啮合；中段部分的渐开线直齿与压刀装置传动齿轮组的输入齿轮12外啮合，可相对纵向滑动。

进一步的，刀架平台7上装有压刀装置和刀架总成，压刀装置通过多级齿轮减速的方式将输入齿轮12的动力传递至压刀凸轮13，压刀凸轮13与刀架臂14外推平面接触。

进一步的，所述刀架总成由刀臂16、刀座17和刀片18组成，刀臂16端部安装在一固定轴上，刀臂固定安装处设有内槽19，槽内装有扭簧。

进一步的，所述刀座17与刀臂16、刀片18与刀座间均采用防松螺丝连接，刀座角度可调整。

进一步的，所述刀片18为非垂直刀片，刀片弯折角度小于90°。

进一步的，纵向复合导轨6分为内外两侧，内侧装有直齿条23，与刀架平台7内电机二Ⅱ的输出轴连接的齿轮15啮合，外侧装有直线导轨22，与安装在刀架平台上直线滑块21装配连接。

进一步的，割胶机电机一Ⅰ输出动力带动齿轮轴5，控制割胶过程中的水平圆周运动和压刀收刀运动，电机二Ⅱ独立控制竖直方向运动，两电机负载功率和转矩相近。

本发明的有益效果为：

本发明公开的割胶机采用柔性齿条导轨进行割胶轨迹水平分解运动的传动。一方面，采用柔性导轨可保证割胶机在割胶适龄橡胶树径范围内具有良好的适应性，避免复杂运动机构针对不同树径繁复的调整工作；另一方面，上下导轨平台的限位滑轮、渐开线外齿以及复合导轨的直线导轨等轨迹形成机构保证了运动轨迹的精确可控，运动过程中，机构刚性较大，传动精确。

本发明公开的割胶机优化了驱动电机的负载分配。两驱动电机分别承担水平切割分解轨迹、压刀装置驱动和竖直切割分解轨迹驱动，两驱动电机工作功率及转矩较为接近，可同型号选型，避免电机负载不平衡带来的高性能电机需求导致产品整体成本过高，同型号电机使用也方便控制系统部署及大批量生产。

本发明公开的割胶机在优化驱动负载的同时，使竖直方向驱动和水平方向驱动相对独立，避免了机构整体传动系的运动耦合，通过电机二Ⅱ转速控制，使螺旋运动轨迹灵活可控；同时由于竖直方向运动受独立电机驱动，简化了切割过程结束后额外向下移动以保证耗皮的功能实现，相对于齿条、棘轮机构等无主动驱动实现方式传动精度、稳定性更高，结构精简，且耗皮量、轨迹角度、进给速度等参数调整灵活度高。

本发明公开的割胶机刀片相对于传统割胶机的改进之处在于，刀片18弯折角度非垂直，经验证，在橡胶树割胶过程中，非垂直的切割滑道有助于胶液留存，减少切割过程中胶液受刀具挤压沿下切割面边沿流出造成的产出浪费问题。

附图说明

图1是本发明公开的割胶机的整体结构示意图。

图2和图3是本发明公开的割胶机的结构示意图。

图4是本发明公开的割胶机的刀架平台结构示意图。

图5和图6是本发明公开的割胶机的刀具总成结构示意图及其爆炸图。

图7是本发明公开的割胶机的复合导轨结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及工作原理更加清晰，根据以下附图对本发明进行详细实施方式解释。需要说明的是，如下描述的实施方式仅为本发明的解释说明，不用于限定本发明。

如图1所示，本实施案例公开了一种割胶机，所述割胶机包括上下两条柔性齿条导轨1，导轨依靠内壁上的凸钉2环抱并抵紧树皮，外壁则设有渐开线直齿3与安装在上下导轨平台4上的齿轮轴5的渐开线直齿啮合；齿轮轴以外，上下导轨平台间还装有由直线导轨22和直齿条23复合组成的纵向复合导轨6，同时承担负载与导向传动作用。上下导轨平台设有导向凹槽，凹槽上下内壁设有两对导向限位轮9，上下柔性齿条导轨1从凹槽两侧插入凹槽后导向限位轮9卡住柔性导轨内外壁之间的导轨11，使齿轮轴5的渐开线直齿与柔性齿条导轨1啮合传动时上下导轨平台4沿柔性齿条导轨1做圆周运动。此外，割胶机还有通过直线滑块21套装在纵向复合导轨6上的刀架平台7，刀架平台上电机护盖8内装有电机二Ⅱ，电机二Ⅱ输出轴的齿轮15与纵向复合导轨6上的直齿条23啮合，使电机旋转带动刀架平台7沿复纵向合导轨6做竖直方向运动。

参看图2、图3本实例公开的割胶机导轨平台，电机护盖8内的电机一Ⅰ通过联轴器10和齿轮轴5连接，通过齿轮轴5将动力传输到水平运动机构和压刀装置；在导轨平台导向凹槽处，齿轮轴5的渐开线直齿与上下柔性齿条导轨外壁的渐开线直齿3啮合，使电机一Ⅰ旋转带动上下导轨平台4沿柔性齿条导轨1做水平圆周运动，同时，导轨平台导向凹槽上下壁设置的导向限位轮9卡住柔性导轨内外壁凹槽11，对导轨平台和柔性齿条的相对移动起限位和导向作用；此外，上下导轨平台4间的纵向复合导轨6安装在导轨平台上的方槽内。

参看图4本实例公开的割胶机刀架平台拆解图，电机一Ⅰ连接的齿轮轴5的渐开线直齿与安装在刀架平台内的压刀装置传动系输入齿轮12啮合，经过减速齿轮组将动力传输至压刀凸轮13，电机一Ⅰ正转时带动凸轮正转，压刀凸轮13顶住刀臂16外推平面推动刀具总成14，当凸轮进入推程时刀具切入树皮，后压刀凸轮13进入远休止角顶住刀具总成14使割胶机进行平稳切割，当压刀凸轮13进入回程时，刀具总成14旋转轴处扭簧将刀具拉回，刀具切出树皮；刀架平台7箱体上装有电机二Ⅱ及其输出轴齿轮15，输出轴齿轮15与纵向复合导轨6上的直齿条23啮合，当电机二Ⅱ旋转时，带动刀架平台沿复合导轨进行竖直方向运动，此外，刀架平台上还装有直线滑块21与纵向复合导轨的直线导轨22配合，承担切割过程中复合导轨承受的主要负载力矩。

参看图5、图6本实例公开的割胶机刀具总成装配及爆炸图，刀具总成14由刀臂16、刀座17、刀片18组成，刀臂16通过轴孔20安装在旋转轴上，侧面设置的外推平面被压刀凸轮13顶住，通过旋转轴将凸轮13驱动的直线运动转换成刀具总成14绕旋转轴的旋转运动，实施方式30所述扭簧安装在轴孔20与刀臂16外壁之间的扭簧槽19内，扭簧一侧顶住扭簧槽19内壁，另一侧顶住刀架平台箱体设置的垂直台阶面；刀臂16与轴孔相对的另一端安装刀座17，刀座17的主要作用是使刀片18角度可调整以适应不同直径树皮的切割，同时通过下沉方槽安装刀片18的方式使方槽侧壁承受刀片18切割中产生的扭矩，防止螺纹连接松动；刀座17与刀臂16、刀片18与刀座17均通过防松螺纹连接。

参看图7本实例公开的割胶机的复合导轨结构示意图，纵向复合导轨6由直齿条23、安装板24、直线导轨22组成，安装板24内侧与直齿条23侧壁连接，外侧与直线导轨22下装配面连接，由此组成纵向复合导轨6；直齿条23与电机二Ⅱ输出齿轮15啮合，直线导轨22与安装在刀架平台箱体上的直线滑块21配合，电机二Ⅱ旋转带动整个刀架平台7沿纵向复合导轨6做竖直方向运动，与实施方式29所述的水平圆周运动矢量叠加为螺旋割胶轨迹，由于竖直方向位移相对其他传动系为独立驱动，割胶轨迹可通过电机二Ⅱ转速调控进行调整；每次割胶结束后刀架平台向下做小位移以保证下次割胶的有效耗皮也通过电机二Ⅱ驱动完成；此外，刀片18刀片弯折角度为锐角，保证刀片18切割过程中胶液可在割道中存留，避免刀具阻碍胶液流动导致胶液流出浪费。

上述割胶机的工作方法有以下步骤：

(1)固定：把割胶机上下柔性齿条导轨1在橡胶树上环抱固定，通过绑带调整环抱半径使柔性齿条导轨内壁的凸钉卡住树皮并收紧固定；

(2)切入：电机一Ⅰ和电机二Ⅱ启动并正转。电机一Ⅰ带动传动齿轮轴5正向传动，齿轮轴5的渐开线直齿和柔性齿条导轨的渐开线外齿3啮合带动上下导轨平台4沿所在的柔性导轨做圆周运动；安装在刀架平台7的电机二Ⅱ正转带动刀架平台7沿纵向复合导轨6向上直线运动，两者矢量叠加使刀具运动产生螺旋轨迹。与此同时，压刀装置传动系输入齿轮12与传动齿轮轴5中段滑动啮合将动力传输至压刀凸轮13，压刀凸轮13进入推程推动刀臂16向外旋转使刀具伸出并行进间切入树皮；

(3)割胶：继切入过程，两驱动电机维持正转，使刀具继续正向螺旋运动，压刀凸轮13运动至远休止角，在割胶过程中抵住刀臂16，使刀具在切深方向保持位置稳定，沿正向螺旋轨迹完成割胶过程；

(4)切出：继割胶过程，两驱动电机维持正转，使刀具继续正向螺旋运动，压刀凸轮13进入回程，刀臂16在扭簧的带动下收回，使刀具沿切深方向向外行进间切出，并将切割除料的树皮带出切割面；

(5)复位：继切出过程，两电机反转，带动上述传动过程逆向进行，将刀具带回螺旋轨迹起始点，同时压刀凸轮13相位同步复位，返回近休止点，使刀具在扭簧的带动下收回；随后，电机二Ⅱ继续反转旋转一定角度，使刀架平台7沿垂直方向向下运动一段距离，保证下次切割时有效耗皮，至此，割胶机完成一次切割工作，后续工作重复以上过程，直至一季度割胶工作结束。

Claims (11)

1.一种割胶机，其特征在于：包括上下两条柔性齿条导轨(1)，在齿条导轨内外壁间设有滑槽，外壁设有渐开线直齿(3)；所述割胶机还包括纵向复合导轨(6)，纵向复合导轨(6)由直线导轨(22)和直齿条(23)复合安装组成，导轨两端分别与上下导轨平台(4)连接，导轨平台上设有凹槽，使上下导轨平台在齿轮轴(5)的渐开线直齿与柔性齿条导轨渐开线直齿(3)啮合传动过程中沿柔性齿条导轨(1)做圆周运动；所述齿轮轴(5)一端与电机一(Ⅰ)通过联轴器(10)连接，另一端安装在上导轨平台，齿轮轴中段部分为压刀装置提供动力；所述割胶机的压刀装置和刀架总成安装在刀架平台(7)上，刀架平台(7)沿复合导轨(6)做直线运动，内有电机二(Ⅱ)，电机二(Ⅱ)输出轴装有齿轮(15)与直齿条(23)啮合。

2.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：所述的柔性齿条导轨(1)分为内壁和外壁，内壁表面设有凸钉(2)，外壁表面设有渐开线直齿(3)。

3.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：在导轨平台内凹槽的顶部和底部分别设置有两对导向限位轮(9)。

4.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：上下导轨平台间装有传动齿轮轴(5)，下导轨平台上装有的电机一(Ⅰ)输出轴通过联轴器(10)与齿轮轴(5)连接。

5.根据权利要求4所述的割胶机，其特征在于：传动齿轮轴(5)靠近上下端部分的渐开线直齿分别与上下柔性齿条导轨外壁的渐开线直齿(3)外啮合；中段部分的渐开线直齿与压刀装置传动齿轮组的输入齿轮(12)外啮合，可相对纵向滑动。

6.根据权利要求5所述的割胶机，其特征在于：刀架平台(7)上装有压刀装置和刀架总成，压刀装置通过多级齿轮减速的方式将输入齿轮(12)的动力传递至压刀凸轮(13)，压刀凸轮(13)与刀架臂(14)外推平面接触。

7.根据权利要求6所述的割胶机，其特征在于：所述刀架总成由刀臂(16)、刀座(17)和刀片(18)组成，刀臂(16)端部安装在一固定轴上，刀臂固定安装处设有内槽(19)，槽内装有扭簧。

8.根据权利要求7所述的割胶机，其特征在于：所述刀座(17)与刀臂(16)、刀片(18)与刀座间均采用防松螺丝连接，刀座角度可调整。

9.根据权利要求8所述的割胶机，其特征在于：所述刀片(18)为非垂直刀片，刀片弯折角度小于90°。

10.根据权利要求1所述割胶机，其特征在于：纵向复合导轨(6)分为内外两侧，内侧装有直齿条(23)，与刀架平台(7)内电机二(Ⅱ)的输出轴连接的齿轮(15)啮合，外侧装有直线导轨(22)，与安装在刀架平台上直线滑块(21)装配连接。

11.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：割胶机电机一(Ⅰ)输出动力带动齿轮轴(5)，控制割胶过程中的水平圆周运动和压刀收刀运动，电机二(Ⅱ)独立控制竖直方向运动，两电机负载功率和转矩相近。