一种方便勾取树枝的采摘器具

文档序号:108689 发布日期:2021-10-19 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种方便勾取树枝的采摘器具 (Conveniently collude harvesting utensil of getting branch ) 是由 柴秀洪 于 2021-07-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种方便勾取树枝的采摘器具,包括沿前后向延伸并且可以沿其轴向作往复直线运动的往复移动杆、连接在往复移动杆前端的采摘头;所述采摘头包括前后相间隔开的采摘前臂、采摘后臂、以及连接两者根部的采摘连接梁,采摘前臂和采摘后臂的端部之间形成勾取树枝的勾取口;所述采摘后臂铰接在往复移动杆的前端,使得采摘头可以向左右两侧摆动;所述采摘头具有两个摆动止点,将采摘头的摆动限制在扇形范围内。本发明的有益效果在于,便于勾取树枝。(The invention discloses a picking device convenient for hooking branches, which comprises a reciprocating moving rod and a picking head, wherein the reciprocating moving rod extends forwards and backwards and can do reciprocating linear motion along the axial direction of the reciprocating moving rod; the picking head comprises a front picking arm, a rear picking arm and a picking connecting beam, the front picking arm and the rear picking arm are spaced from each other in front and back, the root parts of the front picking arm and the rear picking arm are connected through the connecting beam, and a hooking opening for hooking branches is formed between the end parts of the front picking arm and the rear picking arm; the picking rear arm is hinged at the front end of the reciprocating moving rod, so that the picking head can swing towards the left side and the right side; the picking head is provided with two swing dead points, and the swing of the picking head is limited within a fan-shaped range. The invention has the beneficial effect that the tree branch is convenient to hook.)

一种方便勾取树枝的采摘器具

技术领域

本发明涉及一种方便勾取树枝的采摘器具,主要应用在坚果采摘设备的技术领域。

背景技术

核桃、板栗等坚果类果实可以人工使用竹竿、长棍等拍打掉落采摘,或者使用坚果采摘的设备进行采摘。国外使用较多的是大型采摘设备,通过撞击或摇晃树干将树枝上的坚果振落后采摘,但这类设备使用起来比较麻烦,也不方便移动,价格也相对较高,而且我国种植的坚果类果树通常分布在山丘地区,不适合使用大型设备,因此通常使用的是可以小型的、手持使用的坚果采摘机。

例如公开号为CN204968562U的专利申请公开了一种新型坚果采摘机,所述坚果采摘机包括油门把手、可伸缩式传动轴、动力源、软轴、拍打器、拍打条、第一伸缩管、第二伸缩管、安装管,拍打器与软轴之间通过所述传动轴相连,所述传动轴包括设置在油门把手内的方头圆轴,其一端与软轴相连,另一端通过方形连接头插接在空心转轴的内部轴孔中,所述轴孔内可伸缩滑动的设有圆头方轴,所述圆头方轴包括与轴孔匹配的方形滑块段和圆杆段,圆杆段穿过安装管与拍打器相连;所述软轴包括钢丝绳,所述钢丝绳外套有软管,所述软管与套在钢丝绳两端的旋转套热压成型为一体,所述旋转套外还设有锁紧套,所述钢丝绳中间为圆形,两端设有方形传动接头;所述第一伸缩管一端固定在油门把手上的,另一端的管外壁套接有第二伸缩管,所述第二伸缩管与第一伸缩管为面接触滑动连接,所述第二伸缩管的伸出端还固定有安装管;所述第二伸缩管的内壁凸设有轴向导向滑轨,所述导向滑轨为弧形或半圆形;所述第一伸缩管外壁凹设有与所述导向滑轨形状匹配的轴向第一凹槽。

这种坚果采摘机通过拍打条往复摆动,将坚果从树枝上拍落,每次只能拍落数个坚果,并且需要将坚果的分布位置全部拍打一遍,不仅效率较差而且操作也比较麻烦,另外拍打条直接拍击在坚果上,容易发生拍碎的情况,导致采摘下来坚果的残次率提高。另外,该坚果采摘机通过软轴、第一伸缩管、第二伸缩管虽然可以优化操作时的可调整性能,但是相应地也削弱了其传动性能,导致动能损耗较大,传动效能较低,拍打条摆动的幅度的落位不精准、拍打的力度不足。

又例如公开号为CN212087056U的专利申请公开了一种电动曲拐式采摘机,所属采摘机技术领域,包括曲柄连杆机构和电源,曲柄连杆机构后端设有动力机构,动力机构与电源间设有PCB电路板、输入接口、输出接口相电路连通,曲柄连杆机构前端设有推拉工具,曲柄连杆机构与推拉工具间设有推拉机构,曲柄连杆机构前端设有小锥齿轮,小锥齿轮上设有与小锥齿轮相啮合传动的大锥齿轮,大锥齿轮端面设有偏心轴,偏心轴上设有与偏心轴相固定连接的飞轮,偏心轴上设有与偏心轴相活动式连接的连杆,连杆前端设有直线运动件,直线运动件与连杆间设有与直线运动件相连接的销。

这种坚果采摘机(电动曲拐式采摘机),将采摘头(推拉机构)勾住树枝,通过曲柄连杆机构,将动力机构输出的绕轴转动通过曲柄连杆机构转化为前后往复直线运动,带动采摘头往复撞击树枝,将坚果从树枝上振落。这种采摘方式可一次性振落大量的坚果,并且无需像CN212087056U全覆盖式地作业,因此采摘的效率得到提高,而且不会造成坚果碎裂。但是这种坚果采摘机依然存在以下问题:曲柄连杆机构和采摘头(推拉机构)之间设置了连杆、直线运动件、推拉杆、第一节杆,连杆和直线连接件通过销连接,直线连接件和推拉杆套接,推拉杆和第一节杆之间设置推拉套套接;连杆、直线连接件、推拉杆、第一节杆的总长度较长,在坚果采摘机运行时容易出现弯曲变形的情况,导致采摘头(推拉机构)往复移动出现落位不精准、而且容易出现晃动抖动等影响到稳定性;另外,动力机构将绕轴转动通过曲柄连杆机构传递至连杆,由于动力模式的改变,传动至连杆的动能损耗相对较大,在连杆、直线连接件、推拉杆、第一节杆容易弯曲导致轴向偏离的影响下,销、推拉套等传动衔接结构也容易发生摩擦剧烈、甚至卡主的现象,导致最终传动至采摘头(推拉机构)的动能衰减幅度较大,以上两点都会影响到采摘头撞击树枝的效果。另外,采摘头(推拉机构)勾取比较水平的树枝是容易操作的,但是对于朝竖向倾斜幅度较大的树枝,例如比较靠近树干的树枝或树杈等较难勾住。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方便勾取树枝的采摘器具以及坚果采摘机机头,便于勾取树枝。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种方便勾取树枝的采摘器具,包括沿前后向延伸并且可以沿其轴向作往复直线运动的往复移动杆、连接在往复移动杆前端的采摘头;所述采摘头包括前后相间隔开的采摘前臂、采摘后臂、以及连接两者根部的采摘连接梁,采摘前臂和采摘后臂的端部之间形成勾取树枝的勾取口;所述采摘后臂铰接在往复移动杆的前端,使得采摘头可以向左右两侧摆动;所述采摘头具有两个摆动止点,将采摘头的摆动限制在扇形范围内。

作为本发明的进一步改进,所述采摘后臂的后侧面具有向前凹陷的插槽,所述往复移动杆前端设有嵌入插槽内的插接头;所述插接头具有两端分别转动连接到插槽的两个槽壁上的转动轴,使得采摘头可绕转动轴向左右两侧摆动;所述插接头前端的左右两侧分别形成有止抵部,采摘头向左/右两侧摆动到最大范围时可被止抵部阻挡,形成采摘头的摆动止点。

作为本发明的进一步改进,所述插接头前端的中部形成有抵接部;当所述采摘头位于正中位置时所述抵接部顶住采摘头,并且在采摘器具处于倾斜的状态下抵接部和采摘头发生静摩擦,以阻止采摘头摆动。

作为本发明的进一步改进,所述插接头前端位于止抵部和抵接部之间形成有支撑部,所述支撑部的表面、所述插槽的槽底均为平面;所述采摘头向左/右两侧摆动到最大范围被止抵部阻挡时,所述支撑部贴合在槽底上。

作为本发明的进一步改进,所述采摘前臂、采摘后臂和树枝发生接触的部位设置有胶质保护层。

作为本发明的进一步改进,所述采摘连接梁面向勾取口的侧面具有用于卡入较细的树枝的凹槽。

作为本发明的进一步改进,所述采摘前臂的长度大于采摘后臂。

作为本发明的进一步改进,所述采摘后臂的端部具有伸向勾取口的爪勾结构。

作为本发明的进一步改进,所述采摘连接梁左右两个侧面的至少一个侧面固定有硬质加强件,所述硬质加强件基本覆盖住采摘连接梁、采摘连接梁和采摘前臂以及采摘后臂相连的部位。

本发明的有益效果:

1. 采摘头和往复移动杆铰接使其可向左右两侧摆动,方便勾住倾斜的树枝;

2. 通过插接头的止抵部、抵接部、支撑部和插槽的配合关系,采摘头在应对不同倾斜程度的树枝采用撞击或摇晃等不同的作业方式;

3. 采摘头设置胶质保护层、凹槽可以保护树枝。

附图说明

下面将通过附图详细描述本发明中优选实施案例,以助于理解本发明的目的和优点,其中:

图1为实施案例1中坚果采摘机的结构示意图;

图2为实施案例1中坚果采摘机的剖视图;

图3为实施案例1中传动连接件的结构示意图;

图4为实施案例1中两个前后对接的传动轴的结构示意图;

图5为实施案例1中防弯曲件和套管的结构示意图;

图6为实施案例1中机杆的剖视示意图;

图7为实施案例2中往复撞击式机头剖开机头壳体的结构示意图;

图8为实施案例2中曲柄连杆机构和平衡连接件的结构示意图;

图9为实施案例2中平衡连接件和直线滑轨的结构示意图;

图10为实施案例2中连杆结构对平衡连接件的作用力示意图;

图11为实施案例2中往复移动杆向前撞击树枝时平衡连接件的受力示意图;

图12为实施案例2中往复移动杆向后撞击树枝时平衡连接件的受力示意图;

图13为实施案例2中机头壳体的结构示意图;

图14为实施案例3中采摘器具的结构示意图;

图15为实施案例3中采摘头的剖视示意图;

图16为实施案例3中采摘头勾住树杈的时的示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施案例对本发明作进一步详细说明。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向它们是相对的概念,因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以,也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施案例1

参照图1-图6,一种坚果采摘机,包括尾部机箱1、机杆2、机头3。尾部机箱1内设置有驱动电机11;机杆2沿前后方向延伸,其一端和尾部机箱1装配固定,另一端和机头3装配固定;机杆2内设置有一个或多个沿前后向延伸的传动轴21,驱动电机11的输出轴111沿前后向延伸,并且和传动轴21传动连接,若是设置多个传动轴21,则多个传动轴21首尾传动连接;机头3包括机头壳体31、位于机头壳体31内的曲柄连杆机构32、位于机头壳体31前方并且用于勾取树枝的采摘头4,机头壳体31内设有前后向延伸的往复移动杆33,往复移动杆33从机头壳体31前端伸出并连接采摘头4,传动轴21从机头壳体31的后端穿入,曲柄连杆机构32传动连接传动轴21和往复移动杆33,用于将传动轴21的轴转动转换为往复移动杆33的前后直线往复运动。

使用时,用户手握尾部机箱1,先将坚果采摘机竖起,控制采摘头4去勾取树枝,待树枝被采摘头4勾住后,启动驱动电机11,在驱动电机11的动力驱使下,往复移动杆33带动采摘头4高速高频次地前后往复直线运动,采摘头4高频次地撞击树枝,从而将坚果从树枝上振落。

驱动电机11通过输出轴111将动力传递至传动轴21,输出轴111和传动轴21都是绕其轴向转动,是相同的动力模式,因此传动轴21无论设置一个还是多个,输出轴111到曲柄连杆机构32之间的传动都属于第一级传动。传动轴21通过曲柄连杆机构32将传动轴21的绕转转动转换为往复移动杆33的前后直线往复运动,由于动力模式的改变,因此从传动轴21到往复移动杆33的传动属于第二级传动。

驱动电机11的输出轴111、一个或多个传动轴21、曲柄连杆机构32、往复移动杆33构成了坚果采摘机的传动总成,首先从传动角度考虑,将作为第二级传动衔接的曲柄连杆机构32放在整个传动总成的下游,往复移动杆33没有分段的传动连接,而是作为单一的刚性件固定连接采摘头4,因此由往复移动杆33传递至采摘头4的传动力的衰减幅度微乎其微,虽然从输出轴111到曲柄连杆机构32之间有一个或多个传动连接(输出轴111和传动轴21、传动轴21和传动轴21),但由于没有改变动力模式依然属于第一级传动,所以虽然传动力是有所衰减的,但可将衰减的幅度将至最低,从而在传动路线的设计上,优化了坚果采摘机传动总成的传动效能,提高了采摘头4往复直线移动的落位精准,保障了采摘头4极大树枝的力度。

再从坚果采摘机的结构考虑,由于采摘头4需要勾住树枝才可运行,因此坚果采摘机需要具备足够的长度,根据传动轴21的长度以及数量,机杆2的长度可以占到坚果采摘机总长度的60%-90%,继而可以将往复移动杆33尽量做短,从而在结构上提高其刚性强度,使得往复移动杆33在做前后往复直线运动时不会出现弯曲变形的情况,从而保证了采摘头4落位精准,撞击树枝的力度足够。

虽然从输出轴111到传动轴21属于第一级传动,但是受限于由于机杆2的长度过大,尤其当机杆2处于倾斜的状态时,由于机杆2和机头3的重量、运行时产生的振动、采摘头4极大树枝造成的反作用力等因素,使得传动轴21容易产生轻微的弯曲变形,因此,输出轴111和传动轴21之间、传动轴21和传动轴21之间的传动连接的可靠性、稳定性是本申请的坚果采摘机传动效能的关键。

为了解决这个技术问题,传动轴21、输出轴111的端部设置有传动连接件5,输出轴111和传动轴21之间、传动轴21和传动轴21之间通过两个传动连接件5的对接实现传动连接。传动对接件包括由传动轴21/输出轴111的端部向前延伸形成的柄体51、柄体51前端的两侧向前延伸形成的两个叉臂52,两个叉臂52以及柄体51形成了一个插槽结构5-A。这里所述的前后方向指的是传动轴21/输出轴111的端部相对于传动轴21/输出轴111的指向,并非坚果采摘机的方向(尾部机箱1到机头3的指向)。两个传动连接件5处于前后对接的状态下,前后对接的两个插槽结构5-A呈十字交叉关系,并且相互插嵌,使得其中一个传动连接件5的两个叉臂52的内面分别贴压在另一个传动连接件5的柄体51的正面、反面上。通过这种对接的装配方式,可以根据实际应用需求,设定传动轴21的数量,通过组装、拆卸调整长度,相对应的,机杆2也设置成可拆卸拼接结构,或者使用不同长度的机杆2。

在结构上,柄体51呈现为具有一定厚度、并且正面51-1、反面51-2均为平面的长型板状结构,而叉臂52的内面52-1也是平面,传动时通过柄体51的转动,使其正面51-1、反面51-2、对两个叉臂52的内面52-1产生作用力,带动两个叉臂52围绕传动轴21的中轴线转动,从而促使动力进行传递。一方面,通过平面与平面之间的相互作用,使得两个传动连接件5之间的传动接触面积最大化,从而可以提升传动的效能;另一方面,由于传动连接件5是通过插嵌的方式实现对接的,并非固死的连接方式,而且两个插槽结构5-A之间是具有机械间隙的(尤其是两个叉臂52和柄体51之间),因此两个传动连接件5在对接状态下是允许两者在方向上有小幅度的偏离,从而在传动轴21有轻微弯曲变形或者其轴向有小幅度偏斜的情况时,对接的传动连接件5不会发生相互较为剧烈的摩擦甚至卡死的现象,因此对于传动连接的稳定性以及可靠性的影响较小,从而减少动能损耗。综上所述,本申请的传动对接件可以有效降低传动力衰减的幅度,提高第一级传动的传动效能。

由于传动连接件5被尾部机箱1/机杆2遮挡住,在将机杆2插设入尾部机箱1时,很难保证两个插槽结构5-A在呈十字交叉关系下对接,使得装配存在一定难度。因此在本申请中,叉臂52大致呈现为长方体形的结构,其前端面52-2和其中一个侧面52-3之间形成有将两者过渡的圆弧倒角52-4,并且同一个传动连接件5上,两个叉臂52上的圆弧倒角52-4关于传动轴21的径切面镜像对称。前后两个传动连接件5对接时,即使没有相互呈十字交叉关系,其中一个传动连接件5的两个圆弧倒角52-4可沿着另一个传动连接件5的两个圆弧倒角52-4滑动,即其中一个传动连接件5所属的传动轴21在对接的过程中绕轴转动,使得两个插槽结构5-A逐渐从非十字交叉关系渐转变为十字交叉关系,从而两个插槽结构5-A可以相互插嵌以完成两个传动连接件5的对接。

对于传动连接件5,再进一步的,还包括连接轴53,连接轴53的两端分别和柄体51、传动轴21相连接,连接轴53和传动轴21共轴,并且连接轴53的直径大于传动轴21,连接轴53上套接有至少一个支撑在传动轴21和机杆2之间的支撑轴承54,通常支撑轴承54设置一个或两个即可。传动对接件作为于传动轴21、输出轴111的延长结构,支撑轴承54相当于在设置传动轴21、输出轴111的端部,起到了在端部支撑,减小运动过程中的摩擦系数,保证旋转精度的作用,另外,由于连接轴53的直径大于传动轴21,即相当于增加传动轴21、输出轴111端部的直径,从而增大了被支撑轴承54所支撑的面积以提高运行的稳定性。

柄体51和连接轴53为一体结构,可以通过一体锻造工艺成型。连接轴53和传动轴21可以采用焊接的方式固定连接,也可以采用螺纹连接的方式固定连接,即连接轴53和传动轴21为可拆卸连接关系。如果连接轴53和传动轴21的连接方式为螺纹连接的话,连接轴53旋入传动轴21的转动方向和驱动电机11驱使传动轴21的转动方向相同,以避免传动轴21绕轴转动时导致螺纹松动。

机杆2沿前后向间隔设置有多个防弯曲件22,防弯曲件22包括套于传动轴21之外的环体221、环体221上多个向外伸展并且支撑在机杆2内壁上的支脚222。当传动轴21出现弯曲变形时,环体221在径向上将传动轴21挡住,以止住其径向变形的趋势,当然,环体221和传动轴21之间是有间隙的,避免传动轴21正常转动时和环体221发生摩擦接触。支脚222通常设置三个即可,三个支脚222绕环体221周向相隔120°,支脚222可以保持环体221在机杆2内的位置。

为了方便传动轴21和机杆2的装配,防弯曲件22的支脚222和机杆2是不连接的,为防止防弯曲件22沿机杆2的轴向滑动,相邻的防弯曲件22之间设置有套管23,套管23套于传动轴21之外,同样和传动轴21之间具有间隙,套管23的两端分别支撑或固定在相邻的两个防弯曲件22上。

同样是为了方便装配,套管23的两端优选支撑在防弯曲件22上,具体的,在环体221内壁的中部沿周向具有一圈环形凸缘221-1,套管23的一端插入环体221内并且支撑在环形凸缘221-1上,套管23和环体221可采用紧配的方式,使得套管23不易从环体221内滑出。组装时防弯曲件22和套管23交替地套在传动轴21外,再将传动轴21塞入机杆2内即可。

传动轴21其中一端上的传动连接件5和最接近的防弯曲件22相抵靠,另一端上的传动连接件5和接近的防弯曲件22之间设置有弹性支撑件24,弹性支撑件24套于传动轴21外,并且两端分别支撑在传动连接件5和防弯曲件22上,从而可将交替的防弯曲件22、套管23在传动轴21上固定住位置,弹性支撑件24优选使用压簧,并且在组装完毕时压簧处于弹性压缩状态,使得弹性支撑件24的支撑力度足够。

使用坚果采摘机时,机杆2不仅容易发生弯曲变形,而且与树干、树枝等接触较多,容易出现磨损,因此机杆2的材质选用碳纤维,碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性,并且沿纤维轴方向有很高的强度和模量,因此符合机杆2的高强度、耐磨的要求。

实施案例2

参照图7-图13,一种往复撞击式机头,包括机头壳体31、曲柄连杆机构32、平衡连接件6、往复移动杆33、采摘头4,曲柄连杆机构32、平衡连接件6以及往复移动杆33设置在机头壳体31内,传动轴21沿前后向从机头壳体31的后端插设入,平衡连接件6固定连接在往复移动杆33的后端,曲柄连杆机构32将传动轴21和平衡连接件6传动连接,用于将传动轴21的绕轴转动转换为往复移动杆33和平衡连接件6的前后直线往复移动,往复移动杆33从机头壳体31前端伸出,并且其前端固定连接采摘头4。采摘头4勾取树枝后,往复移动杆33的前后直线往复移动可使得采摘头4反复双向撞击树枝,使得坚果从树枝上脱落。

在采摘坚果的过程中采摘头4具有两个特点:高频次往复移动、高频次撞击树枝。往复移动杆33是和采摘头4同步移动,因此这种高频次的往复移动会降低往复移动杆33的稳定性,容易出现晃动的现象;采摘头4对树枝的撞击力度足够才能将坚果振落,并且由于树枝在采摘头4内的伸展方向并不都是垂直于往复移动杆33的,使得采摘头4撞击树枝的角度也并不都是沿着前后方向的,因此采摘头4受到树枝的反作用力具有高频次、高强度、方向有随机性的特点,继而传递到往复移动杆33上的作用力容易导致往复移动杆33的径向窜动,从而加剧破坏往复移动杆33在前后直线往复移动过程中的稳定性。

基于此,在往复移动杆33的后端设置了平衡连接件6,平衡连接件6具有至少两个关于往复移动杆33轴向对称的平衡肢61,平衡肢61基本沿着往复移动杆33的径向延伸而出,支撑在机头壳体31的内壁上,并且可以随着往复移动杆33的移动同步沿着机头壳体31上滑动,平衡肢61支撑在机头壳体31上,可以在采摘头4撞击树枝遭受反作用时受到机头壳体31的支撑力,以此抵消往复移动杆33的径向窜动;平衡肢61随往复移动杆33同步移动并沿机头壳体31滑动,可以保持往复移动杆33的平衡性,起到导向作用从而避免往复移动杆33出现晃动,提高了稳定性。

机头壳体31的前端具有一段沿前后向延伸的滑动通道311,往复移动杆33滑动穿过滑动通道311,滑动通道311和平衡连接件6形成了两个沿着往复移动杆33长度方向相间隔的支撑结构,从而进一步有效提高了往复移动杆33在高频次前后直线往复移动中保持较好的稳定性。同时,由于往复移动杆33受到的摩擦力和接触面积呈正比,往复移动杆33和机头壳体31的接触面积越小,即受到的摩擦力也越小,动能的损耗也越小,继而相应的传动效能会越高,因此,往复移动杆33位于平衡连接件6和滑动通道311之间的部分悬空在机头壳体31内,以减少往复移动杆33和机头壳体31之间的接触面积,从而在保证往复移动杆33平衡性以及稳定性的前提下,还能将传动效能最大化。

为了进一步减少往复移动杆33和机头壳体31之间产生的摩擦力,在滑动通道311内设置有直线轴承312,直线轴承312滑动套接在往复移动杆33上。直线轴承312的数量根据实际应用需求设定,主要参考直线轴承312的规格和滑动通道311的长度。

另外,在滑动通道311的前端还设置有毛毡圈313,毛毡圈313滑动套接在往复移动杆33上。毛毡圈313具有两个作用,首先,从机头壳体31的前端向滑动通道311内注射润滑油,润滑油浸润毛毡圈313可以对往复移动杆33起到润滑作用,起到润滑减少摩擦以及降温的作用;其次,在采摘头4撞击树枝的过程中,会有灰尘、杂质颗粒、甚至树皮等进入滑动通道311,毛毡圈313可以将其阻挡。

曲柄连杆机构32的作用是将传动轴21的转动转化为往复移动杆33的直线运动,其包括二级轴321、传动结构322、连杆结构323,其中二级轴321和传动轴21呈交叉关系,传动结构322将传动轴21和二级轴321传动连接,用以改变动力方向,连杆结构323一端固定连接二级轴321,另一端铰接平衡连接件6,连杆结构323是绕着二级轴321转动的,无论往复移动杆33向前运动还是向后运动,连杆结构323对平衡连接件6的作用力F1都是偏离前后方向的,作用力F1分为沿着往复移动杆33轴向的分力F1x、以及沿着往复移动杆33径向的分力F1y,在往复移动杆33的运动过程中,分力F1y会导致往复移动杆33的后端沿径向的错位偏移,因此平衡肢61中有两个和连杆结构323位于同一平面上,从而可以抵消分力F1y,避免往复移动杆33的轴向发生偏离,在本实施案例中,平衡连接件6仅设置了这两个平衡肢61,即足以满足应用需求。

在往复移动杆33向前运动,采摘头4撞击树枝的瞬间,树枝会对平衡连接件6产生向后的作用力F2,此时连杆结构323对平衡连接件6施加斜向前的作用力F1,作用力F1和作用力F2形成合力Fa,合力Fa会使得平衡连接件6产生侧向小幅度转动的趋势,从而导致往复移动杆33位于平衡连接件6和滑动通道311之间部分有弯曲变形的趋势,此时往复移动杆33是向前运动的,往复移动杆33位于平衡连接件6和滑动通道311之间的部分33-a较短,因此其刚性较强,可以抵御住合力Fa造成的往复移动杆33的弯曲变形、以及平衡连接件6的小幅度转动。

在往复移动杆33向后运动时,采摘头4撞击树枝的瞬间,树枝会对平衡连接件6产生向前的作用力F3,此时作用力F1和作用力F3形成合力Fb,合力Fb的方向也是大致沿着往复移动杆33的径向的,但是此时往复移动杆33是向后运动的,往复移动杆33位于平衡连接件6和滑动通道311之间的部分33-b较长,因此其刚性较弱,在合力Fb的作用下,往复移动杆33会发生微小的弯曲变形,平衡连接件6则会发生侧向小幅度的转动,从而在往复移动昂在向后运动时产生较为强烈的顿挫,不仅导致传动效能的降低,也容易造成机头壳体31内部出现损伤,甚至还会出现平衡连接件6被卡主的情况发生。

为了解决该技术问题,平衡连接件6的平衡肢61包括从平衡连接件6侧向一体延伸而出的凸耳61-1、安装在凸耳61-1上的滚动轮61-2,更具体的,凸耳61-1设置有两片并且两者相间隔,两片凸耳61-1之间固定有转轴,滚动轮61-2转动套接在转轴上。机头壳体31两侧的内壁上各自设置有前后向延伸的直线滑轨31-1,两个滚动轮61-2分别和两个直线滑轨31-1滑动配合。

当采摘头4撞击树枝导致平衡连接件6发生侧向小幅度的转动时,由于滚动轮61-2和直线滑轨31-1的滑动配合关系,以往复移动杆33作为参照对象,平衡连接件6一侧的滚动轮沿着直线滑轨31-1向后略微滚动,形成了滚动轨迹w1,另一侧的滚动轮会沿着直线滑轨31-1向前略微滚动,形成了滚动轨迹w2,避免平衡连接件6由于小幅度的转动而导致顿挫、卡住的情况发生,进而提高了整体的传动效能,并且避免内部损伤的发生。

再进一步的,直线滑轨31-1、滚动轮61-2分别具有相滑动接触的外凸弧面、内凹弧面或者内凹弧面、外凸弧面,并且外凸弧面的弧度大于内凹弧面,从而使得滚动轮61-2沿直线滑轨31-1向后或向前滚动形成滚动轨迹w1、w2时,直线滑轨31-1和滚动轮61-2的相互挤压允许具有一定的变形程度,可进一步加强前后直线往复运动的流畅性。

平衡连接件6的前端设置供往复移动杆33后端插入的插孔,并且通过轴销将平衡连接件6和往复移动杆33的后端固定连接,平衡连接件6的后端设置有向后一体延伸而出的凸耳61-3,和平衡肢61的结构相同,该凸耳61-3也设置为相间隔的两片,连杆结构323的一端插入两个凸耳61-3之间,并且设有两端分别转动连接在连个凸耳61-1上的轴,从而实现连杆结构323和平衡连接件6的铰接设置。

对于曲柄连杆机构32的传动结构322,更为具体的,其包括前后向延伸的延长轴322-1、固定套接在延长轴322-1上的第一锥型齿322-2、固定套接在二级轴321上的第二锥型齿322-3,其中延长轴322-1的后端和传动轴21的前端相连接,在本实施案例中,设置联轴结构322-4将两者固定连接,第一锥型齿322-2和第二锥型齿322-3相互啮合,第一锥型齿322-2的直径小于第二锥型齿322-3,从而使得传动轴21的绕轴转动速度大于二级轴321,起到了减速的作用。在本实施案例中,连杆结构323包括两个转动臂323-1、连杆323-2,两个转动臂323-1相间隔设置,其中一个转动臂323-1固定连接在二级轴321上,另一个转动臂323-1固定连接在和二级轴321同轴向的轴上,该轴连接到机头壳体31的内壁上,两个转动臂323-1连接有轴,连杆323-2的一端转动套接在该轴上,实现连杆323-2和转动臂323-1的铰接,连杆323-2的另一端和平衡连接件6铰接,具体连接方式如上文所述,在此不再赘述。

另外,传动轴21、延长轴322-1、二级轴321都套接有轴承,用以起到支撑以及稳定的作用。

机头壳体31的内部是中空的,并且被设置在机头壳体31内的隔板314分隔为第一腔室31-a、第二腔室31-b;其中传动轴21、延长轴322-1、第一锥形齿、第二锥型齿322-3位于第一腔室31-a内,转动臂323-1、连杆323-2以及往复移动杆33位于第二腔室31-b内,二级轴321贯穿隔板314,使其部分位于第一腔室31-a内,部位位于第二腔室31-b内,因为第一锥型齿322-2、第二锥型齿322-3的传动负荷较大,因此需要定期对第一锥型齿322-2、第二锥型齿322-3上润滑油,以减少两者的摩擦损耗,保持机件运转顺畅,并且冷却降温,隔板314将第一腔室31-a和第二腔室31-b隔开,可以避免润滑油流入第二腔室31-b。

在结构上,机头壳体31包括第一壳体部分31-A、第二壳体部分31-B,其中第一腔室31-a位于第一壳体部分31-A内,第二腔室31-b位于第二壳体部分31-B内,由于传动轴21、往复移动杆33都是沿前后向设置的,因此第一壳体部分31-A和第二壳体部分31-B也都是沿前后向延伸的,同时由于二级轴321贯穿隔板314,并且和传动轴21、往复移动杆33都是呈交叉关系,因此第一壳体部分31-A前端的侧部和第二壳体部分31-B后端的侧部相连。在采摘头4勾取树枝时,如果树枝的位置较高,那么视角会较差,而且也容易被其他树枝、树叶等遮挡视野。在实际操作时,可以预估树枝的位置抬高采摘头4使其越过树枝,并将机头壳体31靠住树枝并徐徐向下滑动直至树枝被采摘头4勾住,因此第二壳体部分31-B相对于第一壳体部分31-A朝着采摘头4勾取树枝的方向偏离,可使得树枝能够更加容易沿着街头壳体31滑入采摘头4内。

另外,机头壳体31面向采摘头4勾取树枝方向的侧面凸起形成有一条沿前后向延伸的引导筋315,引导筋315不仅可以起到加强接头壳体整体结构强度的作用,还能使得机头壳体31更为平滑地沿着树枝滑动,便于勾取树枝。引导筋315位于第一壳体部分31-A和第二壳体部分31-B相连处形成有斜坡结构315-1,起到过渡引导筋315的前后部分的作用,使得树枝不会被卡在第一壳体部分31-A和第二壳体部分31-B之间。

传动轴21外套设有机杆2,机杆2位于机头壳体31内的部分套接有弹性套筒2-A,弹性套筒2-A选用胶制的材料,比如橡胶、硅胶等,弹性套筒2-A支撑在传动轴21和机头壳体31之间,由于传动轴21的长度较长,运行时容易出现振动,弹性套筒2-A可以将振动吸收掉,从而起到缓冲减振作用,以减轻机头壳体31的振颤幅度。

本实施案例的往复撞击式机头3可以应用在实施案例1的坚果采摘机上,以提高坚果采摘机的性能。

实施案例3:

参照图14-图16,一种方便勾取树枝的采摘器具,包括往复移动杆33、连接在往复移动杆33前端的采摘头4。本实施案例中的往复移动杆33和实施案例1、2的相同,都是沿其轴向作前后往复直线运动的。

采摘头4包括前后相间隔开的采摘前臂41、采摘后臂42、以及连接两者根部的采摘连接梁43,采摘前臂41和采摘后臂42的端部之间形成勾取树枝的勾取口4-j。采摘前臂41、采摘后臂42以及采摘连接梁43是一体注塑成型的,使用的材质是尼龙中添加玻璃纤维,随玻璃纤维含量的增加,材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高,可满足采摘头4高频次撞击树枝的物理性能要求。

用户在使用坚果采摘机时,手持尾部机箱让机杆和机头向上伸展,对于水平延伸开的或者相对于水平方向略微倾斜的树枝,采摘头4是比较容易勾取住的,但是对于朝竖直方向倾斜幅度较大的、甚至基本呈竖向延伸开的树枝,例如靠近树干的树杈,采摘头4都是很难勾住的,受限于坚果采摘机的重量、机杆2的长度,用户在可操作的范围只能小幅度地将机杆2左右倾斜,但是依旧非常难于勾住此类树枝。

基于该技术问题,在本申请中,采摘后臂42铰接在往复移动杆33的前端,使得采摘头4可以向左右两侧摆动。采摘头4向左右摆动,可以增大勾取口4-j在水平方向上的宽度,从而能将倾斜的树枝勾住,即使对于几乎呈树枝方向延伸的树枝,尤其是树杈也能够勾住。另外,采摘头4具有两个摆动止点,将采摘头4的摆动限制在扇形范围内,即使得采摘头4向左或向右的摆动有最大范围的限制,以免采摘头4垂落。

为了不对采摘后臂42撞击树枝的性能造成负面影响,采摘后臂42靠近往复移动杆33的部位具有与其一体化的圆柱结构421,该圆柱结构421用于替代采摘后臂42,和往复移动杆33的前端铰接,以避免采摘后臂42结构强度的削弱。圆柱结构421的延伸方向和采摘后臂42相同,其后侧面具有向前凹陷的插槽422,往复移动杆33的前端设置有插接头331,插接头331通过紧固件(例如销钉、螺栓等)和往复移动杆33的前端可拆卸连接,插接头331嵌入圆柱结构421的插槽422内,插接头331上具有一个转动轴332,插槽422的两个槽壁422-1上均设有圆孔,以供转动轴332的两端插入,转动轴332的两端可在圆孔内转动从而使得采摘头4可绕转动轴向左右两侧摆动。插接头331前端的左右两侧分别形成有止抵部331-1,止抵部331-1在结构上呈现为由插接头331前端表面凸起的两个异型凸角,采摘头4向左、右摆动到最大范围时,圆柱结构421与止抵部331-1相抵靠,从而使得采摘头4被止抵部331-1阻挡,形成采摘头4的摆动止点。

插接头331前端的中部形成有抵接部331-2,当所述采摘头4位于正中位置时,抵接部331-2将圆柱结构421顶住,从而使得采摘头4不会向左右两侧摆动,并且在采摘器具处于倾斜的状态下,抵接部331-2和圆柱结构421之间发生静摩擦,在采摘头4不受到作用力的情况下(例如用户掰动采摘头4),仅在采摘头4重心偏移依靠自身重力的作用,是无法促使采摘头4向左右两侧摆动的。因此当用户在勾取水平的树枝时,先掰正采摘头4,使其处于正中位置,然后竖起坚果采摘机,控制采摘头4去勾取树枝,在此过程中,采摘头4很难保证始终严格地保持竖直状态,但是由于抵接部331-2和圆柱结构421之间的静摩擦作用,使得采摘头4始终保持正中位置而不会向左右两侧摆动,从而可以顺利地勾住树枝。

当需要勾取倾斜的树枝时,先向左或向右掰动采摘头4后去勾取树枝,树枝被采摘头4勾住后启动驱动电机,往复移动杆33沿其轴向往复直线运动,带动采摘头4运动的作用力也是沿着往复移动杆33的轴向的,即使采摘头4不处于正中位置,在往复移动杆33的作用力下采摘头4会逐渐被拉正。采摘前臂41、采摘后臂42在撞击树枝会受到的反作用力,当树枝朝竖向的倾斜幅度不是太大的情况下,该反作用力垂直于往复移动杆33轴向的分力不足以破坏抵接部331-2和圆柱结构421之间的静摩擦,因此采摘头4可以保持住正中位置,采摘头4会始终撞击树枝的同一部位,而且采摘前臂41、采摘后臂42沿着往复移动杆33轴向的间距也保持不变,从而使得树枝的振动状态可以保持稳定。

止抵部331-1的表面呈围绕转动轴的圆弧面,插接头331前端位于中部的抵接部331-2和位于两侧的止抵部331-1之间分别形成有支撑部331-3,支撑部331-3的表面和插槽422的槽底422-2都是平面,并且采摘头4向左右两侧摆动并且被止抵部331-1阻挡时,支撑部331-3和槽底422-2这两个平面贴合在一起,因此当采摘头4向左、向右摆动到最大范围时,插接头331可以对采摘头4起到稳定可靠的支撑作用。

一般情况下,用户通常首先使用坚果采摘机对树杈进行作业,然后再对没有掉落完坚果的树枝进行二次、三次作业。树杈具有以下几个特点:首先,树杈朝竖向的倾斜幅度较大,勾取难度较大,即使勾住也会影响到采摘头4撞击的效果;其次,树杈是由树干分叉而出的,较为粗壮,尤其是树杈和树干结合的部分,因此采摘头4撞击树杈造成的振动幅度较小,削弱了振落坚果的效果;最后,树杈距离树梢较远,采摘头4的撞击在树杈处形成振动源向树梢扩散,离树杈距离越远振动的衰减越强,因此靠近树梢部位的坚果不容易被振落。

本申请的采摘头4特别适用于树杈,采摘头4绕转动轴向左或向右摆动至最大幅度,从而将勾取口4-j在水平方向上的宽度最大化,用户可以竖直举起坚果采摘机的状态下将采摘头4勾住树杈,此时位于采摘头4内的树杈一头一尾被采摘前臂41、采摘后臂42钳住;启动驱动电机11,往复移动杆33在往前直线运动时(向上伸出),此时支撑部331-3和槽底422-2贴合在一起,使得插接头331对采摘后臂42起到稳定可靠的支撑作用,将采摘头4维持在向左或向右最大摆动范围的状态,从而使得采摘后臂42和采摘前臂41保持将树杈钳住的状态,并将树杈向上推起;往复移动杆33在往后直线运动时(向下收回),此时往复移动杆33会拉动采摘头4,使其摆动回正一定幅度,采摘前臂41拉住树杈向下回拉;因此,本申请的采摘头4通脱上下往复推拉树杈的方式,使得树杈产生周期性的晃动,无论是促使坚果掉落的效果,还是晃动幅度沿树杈到树梢的衰减程度,都优于往复撞击树杈产生的振动作用。

在经过对树杈作业后,还有不少树枝上的坚果没有掉落,这些树枝基本都是位于树杈和树梢之间的、或是比较靠近树梢的。这类树枝相对于树杈而言都较为纤细、脆弱,在采摘前臂41、采摘后臂42的往复撞击下,容易出现表面受损,甚至出现折断的情况。基于此,采摘前臂41、采摘后臂42和树枝发生接触的部位设置有胶质保护层44,从而在采摘前臂41、采摘后臂42和树枝之间起到对撞击的缓冲作用,以减轻对树枝的损伤。更为具体的,可将两个胶质类的夹套分别卡嵌在采摘前臂41、采摘后臂42上,并使用紧固件将夹套固定住。

另外,比较靠近树梢的树枝更为纤细,即使在采摘前臂41、采摘后臂42设有胶质保护层44的情况下,依然容易将树枝撞断。因此,采摘连接梁43面向勾取口4-j的侧面具有一个凹槽431,用于卡入此类纤细的树枝,启动驱动电机11时,树枝被限制在凹槽431内被采摘头4带动上下摇晃。

采摘前臂41的长度大于采摘后臂42,使得采摘头4在结构形状上和钩子非常相似,更加便于勾住树枝。

采摘后臂42的端部具有伸向勾取口4-j的爪勾结构42-A,爪勾结构42-A可以挡住树枝从采摘头4内脱出。

另外,为了提高采摘头4的结构强度,在采摘连接梁43的左右两个侧面中的一个或两个设有硬质加强件45,硬质加强件45采用金属材质,制成形状匹配的板状制件,并且硬质加强件45基本覆盖住采摘连接梁43、采摘连接梁43和采摘前臂41以及采摘后臂42相连的部位,尤其对两个容易弯曲变形的相连部位起到结构强化的作用。

本实施案例的采摘头4可以应用在实施案例1、实施案例2中。

最后应说明的是:以上实施案例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施案例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施案例技术方案的范围。

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