CN106028791B - 用于修剪植物的手持设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种手持式植物修剪设备。该手持式植物修剪设备，一方面，包括具有纵轴的杆。该杆包括界定空隙和细长狭槽的杆入口管，具有平行于杆纵轴的通孔的出口端以及出口孔，其中该出口孔与空隙流体连通，以及手柄。切割元件被包含在杆入口管内并被耦接到发动机以提供对切割元件的旋转力。圆桶与杆流体连通，以及真空装置将由切割元件切割下的植物部分从杆拉入圆桶内。

Description

用于修剪植物的手持设备以及方法

相关申请交叉引用

本申请主张于2014年2月7日提交的、标题为用于修剪植物的手持设备以及方法的美国临时专利申请号61/937,061的优先权，其公开内容在此通过引用被全部纳入。

背景技术

收割少量农作物需以与大量或量产农作物的收割相似的方式来收割。但遗憾的是，对于特定的香料或药草，如：迷迭香、薄荷、牛至、罗勒、胡荽叶、医用药草等等，大多数收割工具都不适用或不经济节约。人们常常不得不用剪刀(或十字镐)手工修剪与这些农作物相关联的花卉或植物，尤其当收成较少时。

在处理农作物时，手工修剪农作物往往包括使用剪刀剪切植物的部分，而不是撕扯。随着越来越多的产品需要处理和修剪，这个劳动力密集型的过程变得十分费人工。为了方便这个过程，发展了许多工具和装置来自动修剪植物，例如，分离叶茎。2012年12月14日提交的名为植物修剪装置及其使用方法的国际专利申请WO 2013/090779，其描述了一个尤为有效的自动的植物修剪器，其公开内容在此被全部纳入。WO 2013/090779提供了一个相对较大的容器以及一系列格栅、刀片和风扇来修剪产品。特有的装袋***允许被收割的植物的组成部分被分离。但是，WO 2013/090779的植物修剪器并不是手持修剪装置。

自动修剪器，如上述的自动修剪器，往往是昂贵的且对大量植物收割较为有效。尽管上述的植物修剪器是有效的，但是手工修剪仍然是对植物较温和且对少量收割来说更节省成本。

因此，需要对收割植物能够更有效节省成本的手持式自动修剪器。

概述

该概述以简化的形式介绍了一系列概念，这些概念将会在以下的详细说明中进一步被描述。该概述，以及上述的背景技术，并非旨在识别所要求保护的主题的关键或必要部分。此外，该概述也不旨在用作辅助以确定所要求保护的主题的范围。

本申请的技术提供了一种手持植物修剪设备。该手持植物修剪设备一方面包括了具有纵轴的杆。该杆包括定义了空隙和细长狭槽的杆入口管，具有平行于杆纵轴的通孔的出口端，以及出口孔，其中该出口孔与空隙流体连通，以及手柄。切割元件被包含在杆入口管中，其被耦接到发动机以向切割元件提供旋转力。圆桶与杆流体连通，并且真空装置将切割元件切割下的植物部分从杆吸入到圆桶中。

在结合本文的详细说明和附图后，本***和方法的这些及其它方面将变得清晰。

附图说明

本发明的非限制性和非详尽的实施例，包括优选实施例，参考以下附图被描述，其中，除非特别指出，在不同的视图中的相同附图标记指代相同的部分。

图1描绘了与本发明的技术相一致的自动植物修剪***的功能性框图。

图2描绘了图1中的自动植物修剪***中的杆。

图3描绘了图2中的杆的剖视图。

图4描绘了图2中的杆的部分的立体图。

图5描绘了与本发明的技术相一致的切割元件的立体图。

图6描绘了与本发明的技术相一致的传动毂的立体图。

图7描绘了与本发明的技术相一致的被耦接到切割元件的传动毂的立体图。

图8描绘了与本发明的技术相一致的空载毂的立体图。

图9描绘了与本发明的技术相一致的被耦接到切割元件的空载毂的立体图。

图10描绘了与本发明的技术相一致的的可滑动地接收在杆的部分内的切割元件的立体图。

图11描绘了与本发明的技术相一致的被耦接到空载毂的轴承的立体图。

图12描绘了与本发明的技术相一致的传动器和杆的部分的立体图。

图13描绘了与本发明的技术相一致的过滤***的立体图。

图14描绘了与本发明的技术相一致的可替代的出口端。

图15描绘了图14的出口端的部分。

图16描绘了与本发明的技术相一致的杆的部分和切割元件的可替代的配置。

具体实施例

接下来通过结合相应附图，本发明的技术的若干实施例会被更充分的进行描述，这些附图于此作为实施例的一部分，并通过举例说明，揭示了具体示例性的若干实施例。这些实施例的细节将被充分公开，使得本领域技术人员能够实施在此公开的技术。但是，实施例可以以各种不用的形式被实施，而不应被限于此处公开的实施例。因此，接下来的详细描述不旨在具有限定的意义。另外，本申请的技术将结合示例性的实施例加以描述。“示例性”一词在此是指“作为一个示例，范例或是说明”。相比于其他实施例，任何在此描述的“示例性”的实施例不必被视为更优选或更有优势。另外，除非特别指出，在此描述的所有实施例都应被视为示例性的。如上所述，在通常情况下，相较于工业或大型植物修剪设备，如本发明的技术所允许的手工修剪对植物更加温和。本申请的手工修剪技术也允许收割的材料能够在固化前悬挂干燥，而不是在固化前使用干燥架，这也是一些种植者所推崇的。

图1示出了自动的手持植物修剪***100。该自动的手持植物修剪***100包括杆102、发动机104(其可以具有外部电源105，例如电网的墙装插座或如图所示的电池包)以及真空装置106，其在图上被显示为传统的干/湿真空装置，但也可以是任何一种传统的抽吸泵。发动机104通过传动器108与杆102连接。传动器108被示为柔性电缆，以便于手持杆102的移动。在操作中，发动机的旋转引起传动器108的旋转。

发动机104可以是具有速度控制器107的变速发动机。该速度控制器107也通过电缆101可操作地被耦接到真空装置106，以允许杆102的速度和真空装置106的速度之间的协调，如将在下面进一步被解释。基于设计上的选择，真空装置106可以提供单独的变速传动。杆102具有端口110，柔性导管112被附接到端口110上。该柔性导管112的第一端114被耦接到端口110上，并且柔性导管112的相对于第一端的第二端118被耦接到真空装置106的入口端116上。真空装置106还具有设有过滤***的排出口，其将在下面进一步被解释。柔性导管112可以使用一个或多个绳子111与杆102或传动器108中的一个或两个耦接。绳子可以包括扭旋扣、尼龙搭扣和环绳带及其它类似物。将柔性导管112以如此方式耦接能够便于装置的操作。此外，柔性导管112和杆102的杆柄202也可以被耦接成环形120，例如，类似于刀柄的环形。基于设计上的选择，真空装置106可以提供单独的变速传动及发动机。该自动的手持植物修剪***100可以提供插座来接收插头，使得真空装置106发动机和控制器可以从***电源处为其供电(不论是电池包、发电机或墙装插座)。

现在请参考图2，杆102的更多细节在此示出。该杆102包括上述的杆柄202、出口端204以及杆入口管206。该杆102可以是一体成型的，也可以是模块式的。杆102形成常规的圆柱管，包括了从杆头201纵向延伸至杆底203的杆轴线208。出口端204具有端口轴线210，其通常与杆轴线208垂直。尽管所示的出口端204大致在杆柄202和杆入口管206之间的杆102上的中心位置，但该出口端可以位于其它位置上。另外，出口端204也可以位于杆柄202上的底部203位置，被置于使得端口轴线210与杆轴线208平行。当前的端口轴线210被示为与杆轴线208垂直。如上所述，端口轴线210与杆轴线208平行(或偏转角度为0度)是可行的，并且这也会便于产品的移动。将端口轴线210与杆轴线208之间的夹角减少到45度以下就能够便于产品的移动。在一些实施例中，该角度可能会小于20度。当然，任何在0到90度之间的角度都是可行的。

图3示出了杆102的剖视图。杆102容纳了中空的、圆柱形的切割元件302(最好参见图5)，其被示为一对各自具有前缘切割面306的螺旋形刀片304。尽管被示出为螺旋形，切割元件302可以是任何弯曲的形状。杆入口管206具有设置切割边缘310的细长狭槽308。该细长狭槽308允许植物产品进入到切割区域，在那里，切割面306和切割边缘310接触。切割元件302具有与杆入口管206的内径大致相等的外径，以减小切割面306与切割边缘310之间的任何间隙。刀片304的螺旋形状部分模拟了剪刀的运动，相较于用于修剪的剪刀。正如下面将会进一步解释的，真空装置106通过柔性导管112和杆出口端204提供了作用在细长狭槽308上的吸力。该吸力协助拉出和维持在细长狭槽308内的植物产品，使得切割面306驱使植物产品相对于切割边缘310移动以提供切割或修剪力，类似于剪刀，以切下而不是撕扯植物产品，这样最小化了对植物产品的损伤。

请参考图4至图12，杆102的部分将会详细地描述。这些部分将结合模块化的杆102的装配来进行描述。但是，杆102，或者在此解释的某些特定部件部分，在特定的实施例中可以是一体的或者多个单元。首先，出口端204被耦接至杆入口管206。杆入口管206具有外径D₁。出口端206包括通孔402，其通常与杆轴线208共线。通孔402具有内径D₂，其略大于外径D₁，以允许杆入口管206可滑动地接收在通孔402内。如图所示，杆入口管206上的第一螺纹401延伸超过出口端204。杆入口管206具有第二螺纹403，其被设置于相对于第一螺纹401的杆入口管206的另一侧。这些螺纹将会在下面被进一步解释。出口端206具有出口孔404(参见图3)，其与通孔402大体垂直。出口孔404被示为大体上的圆柱形，但可以具有可替代的形状，以便于将植物材料从杆102中移动至柔性导管112中。图14则显示了具有可替代的出口孔的多种可行的出口端的一种。

杆入口管206和出口端204可以通过摩擦力被啮合。可替代地，该连接可以是卡扣连接。在其它实施例中，出口孔204可以包括锁定孔406或能够接收固定螺钉408或多个固定螺钉408的孔406，这个/这些固定螺钉408在对准的、螺纹的孔410中可接收或在杆入口管206上的孔中可接收。可替代地，固定螺钉408可以紧靠于杆入口管206的外表面，而不是与对准的孔啮合。固定螺钉408可以用如图所示的通用扳手409旋紧。当然，固定螺钉也能够用大头钉或铆钉等等替代。

切割元件302接下来准备***杆入口管206，使得切割元件302被旋转地耦接到杆102上。切割元件302具有近端(或底端)502和远端(或顶端)504。近端502和远端504的定位确保了切割面306能够以顺时针方向移动越过细长狭槽308。请注意，切割面306可以被定位以使得切割面306能够以逆时针方向移动越过细长狭槽308。在其它实施例中，前缘506和后缘508都可以形成切割面306，使得切割元件302的定位和旋转不会过度地影响性能。

如图6所示，传动毂602包括底盘604和传动轴606。传动轴606具有凹槽610。凹槽610包括中心孔和径向延伸的狭槽或通道。该狭槽可以从传动轴606的表面608向内延伸至凹槽的中心孔。凹槽610从传动毂的近端612朝向轴606的远端614延伸，但并不完全延伸至轴606的远端614。凹槽610作为传动器108的键槽，关于这一点下面将详细解释。底盘604具有用来接收销钉618的销孔616。如图7所示，传动毂602的底盘604被***到切割元件302的近端502(或底端)，直至销钉618抵靠在切割元件302的近端502中的断面(divot)702(图5)。

切割元件302的远端504接收图8所示的空载毂802。该空载毂802包括顶盘804和对准轴806。该对准轴具有中心对准孔808。顶盘804具有用来接收销钉812的销孔810。如图9所示，空载毂的顶盘804***切割元件302的远端504(或顶端)直至销钉812抵靠在切割单元的远端504中的断面902(图5)。可以理解的是，传动毂602和空载毂802在结构上以及它们如何被耦接到切割元件上是类似的。

如图10所示，切割元件302，带着传动毂602和空载毂802一起，在出口端204和杆入口管206内被接收。如图10所示，通过在传动毂602的传动轴606上滑动轴承1002以将轴承1002耦接到传动毂602。相似地，通过将轴承1002在对准轴806(图11)上滑动而将其连接至空载毂802。返回参考图2和图3，外壳1102_1，2被螺纹连接到杆入口管206的螺纹403和401上。靠近空载毂802的外壳1102₁处设有盲孔1104。其中一个轴承1002***该盲孔1104，并允许切割元件相对于外壳1102₁旋转。外壳1102₂具有设置沉肩1106(见图3)的通孔以将轴承1002安装于其上，以允许切割元件302和传动毂602相对于外壳1102₂旋转。

发动机104与传动毂602通过使用传动器108耦接。如图12所示，传动器108，图示为柔性电缆，穿过杆柄202。传动器108止于设有突出物1204的转子1202。该突出物1204(或键)与凹槽610，或键槽，通过摩擦设置而啮合。可以理解的是，当发动机104启动时，发动机的旋转通过传动器108而传送至转子1202。与凹槽610啮合的突出物1204与转子1202一同旋转。相应地，传动毂602旋转。穿过销孔616的销钉618与传动毂602一起旋转。销钉618与切割元件302的止动器702相啮合，其导致切割元件在杆102内旋转。杆柄202被螺纹连接到杆入口管206上的螺纹401上。

可以被理解的是，由于切割元件302的直径大致上等于杆入口管206的内径，切割元件302被提供为中空的，以允许修剪后的植物部分的移动。实质上，真空装置106引起的吸力会把植物部分从细长狭槽308中吸出，经过切割元件302进入到切割元件302和杆入口管206的内部的空隙301内。该吸力使得植物部分进一步顺着空隙向下行进至出口端204，并经过柔性导管112进入真空装置。尽管切割元件302的直径被示为大致等于杆入口管206的内径，但杆入口管206的直径可以更大，关于这一点下面会进一步说明。切割元件302的切割面306通常紧挨着杆入口管206内的狭槽308的切割边缘310通过。如果按此方案设计，切割元件302与杆入口管206通常是偏移的以在相对于狭槽308的位置提供切割元件302与杆入口管206的内壁之间的间距，使得产品能够沿着切割元件302的外部的手柄202进行侧向移动。

植物部分顺着柔性导管112行进至真空装置106的入口。真空装置106可以包括比如类似于传统干/湿真空装置的过滤***。在这种情况下，植物部分进入真空装置106的圆桶121中。过滤器(没有特别地示出，但在本领域中广为人知的)被耦接到真空装置106的出口来防止某些颗粒大小的固体脱离真空装置106，使得植物部分(他们全部大于预定颗粒大小)被收集在圆桶121的腔室内。然而可以理解的是，植物的每一个不同部分都有不同的用途和价值。所以，在真空装置的入口或出口处提供可选择的过滤袋收集***1300可有利于分离植物部分。尽管在不同程度上，过滤器/收集器是可行的，但图13仅描绘了包括过滤袋1302、1304和1306的示例性的过滤***。过滤袋1302、1304和1306是相对于被附接到真空装置106的出口来进行描述的。过滤袋收集***1300可以被附接到管子上，该管子通过钩环带，绳子或索条等等及其它固定手段从出口端延伸。第一过滤袋1302具有第一滤网1303。该第一滤网1303具有最大的网孔。第二过滤袋1304具有第二滤网1305并且在本示例性实施例中位于第一过滤袋1302与第三过滤袋1306之间。该第二滤网1305可以具有中等大小的网孔(与第一过滤袋1302和第三过滤袋1306相比)。第三过滤袋1306具有最小的滤网1307。未能被第三过滤袋1306保留的颗粒可被其它上游的过滤袋排出或截住。从外到里，由于过滤袋收集***1300被耦接到出口，第三过滤袋被包含在第二过滤袋内，第二过滤袋则被包含在第一过滤袋内。第一、第二以及第三过滤袋可以包括支撑结构来防止袋子被真空装置的吸力破坏。可替代地，过滤袋收集***1300也可以被耦接到真空装置106的入口。

现在请参考图14和图15，其提供了可替代的出口端1400。如上所述，出口端204提供了与杆入口管206的大致“T”型接合或直角连接。该非“T”型的出口端1400包括具有杆入口管206接收部分1402的细长形状，其包括孔1404用以接收杆入口管206。出口端1400进一步包括漏斗部分1406，其从接收部分1402向排出口1408逐渐变细。漏斗部分1406会聚合成通常是圆形的开口1410，用来接收类似于实施例所述的柔性导管112。如图15所示，接收部分1402具有通到漏斗部分1406的狭长入口1412。漏斗部分1406将植物部分引导至排出口处的圆形开口1410并进入到柔性导管112中。

如前所述，切割元件302的外径大致与杆入口管206的内径相等。切割元件302的尺寸被控制以在切割面306与切割边缘310之间提供紧密配合来切割植物，而不是或至少是有限度地撕扯植物。然而，除了切割面306通过切割边缘310的地方，切割元件302和杆入口管206的内表面无需有紧密的关系。请参考图16，其展示了可替代的杆入口管1600的横截面。在这个示例性的形状中，杆入口管1600在其几何中心处包含了纵轴1602。切割元件302位于靠近杆入口管1600的入口端1604的位置以提供如同剪刀一样的对植物部分的切割。切割元件302具有位于旋转中心的纵轴1606，其与该纵轴1602之间具有偏移一距离1601。因此，杆入口管1600的空隙1608提供了位于切割元件302的刀片的内部的部分1610以及位于切割元件302外部的部分1612。

杆入口管1600包括靠近杆柄202(见图2)的基座1620。如图所示，基座1620可以包括出口端1622。该出口端1622以不同于旋转中心的偏移方向而与纵轴1602偏移。可以理解的是，该出口端1622与杆入口管1600的纵轴是相互平行的，而不是如前所述的垂直。尽管如上所述的螺旋形刀片可以作为图16所示装置的配置，但切割元件302也可以在某些方面为实心的而不是中空的。在该示例性实施例中，切割面可以通过在切割元件302的外表面上铣出凹槽以形成切割面308。

尽管本技术用某些特定结构、材料和方法步骤来加以描述，但可以理解的是，所附权利要求所界定的发明不必局限于所述的特定结构、材料和/或步骤。实际上，所述的特定方面和步骤只是用来实施所要求的本发明的形式。由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下可实施本发明的多个实施方式，因此本发明以下文所附的权利要求为准。除非另外指明，所有在说明书(除了权利要求书)中使用的数字和表达，例如那些表示尺寸、物理特征等等，被理解为在所有情形下由术语“大约”修饰。至少，不试图限制对权利要求等同原则的应用，在说明书或权利要求中叙述的由术语“大约”修饰的每一个数值参数应该至少是鉴于叙述的有效位的数字并通过应用四舍五入技术来解释的。此外，本文所公开的所有范围要理解为包括叙述任何和全部子范围的权利要求或在其中包含的所有或单个值并为其提供支持。例如，所陈述的1到10的范围应该被认为包括所有在最小值1和最大值10之间并包括最小值1和最大值10的任何范围和全部子范围或单个的值；也即，所有的由最小值1或者更大的数开始并由最大值10或更小的数结束的子范围(例如，5.5到10，2.34到3.56，等等)或者任何从1到10的值(例如3，5.8，9.9994等等)。

Claims (18)

1.一种植物修剪设备包括：

杆，所述杆具有杆纵轴包括：

杆入口管，其界定了空隙并具有近端和相对于所述近端的远端，所述杆入口管包括细长狭槽，其将所述空隙置于与所述杆入口管的外部流体连通，

出口端，其具有平行于所述杆纵轴的第一孔和第二孔，所述杆入口管的所述近端可被接收于所述第一孔中，所述第二孔与所述空隙流体连通，以及

切割元件，其可旋转地被包含在由所述杆入口管界定的所述空隙内，

手柄，所述手柄被耦接到所述杆入口管的所述近端或所述出口端中的至少一个；

发动机，其可操作地被耦接至所述切割元件，使得所述发动机旋转所述切割元件；

其中所述切割元件是中空的，并包括多个弯曲的切割刀片；以及

其中所述弯曲的切割刀片的每一个具有切割面，并且所述细长狭槽具有切割边缘，其中所述切割面紧靠所述切割边缘旋转以切下至少一部分植物。

2.根据权利要求1所述的设备，其中真空装置通过柔性管道被耦接至所述出口端。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口端的所述第二孔是出口孔，并且所述出口孔具有垂直于所述杆纵轴的轴线。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口端的所述第二孔是出口孔，并且所述出口孔具有平行于所述杆纵轴的轴线。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述杆入口管具有第一内径，并且所述切割元件具有第一外径，其中所述第一内径和所述第一外径大致相等。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述杆入口管具有第一内径，并且所述切割元件具有第一外径，其中所述第一内径大于所述第一外径。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述杆入口管在所述杆入口管的几何中心处具有轴线，所述轴线与所述杆纵轴平行，并且其中所述切割元件具有旋转轴，所述旋转轴与所述杆纵轴平行并与所述杆入口管的所述几何中心偏移一段距离。

8.根据权利要求1所述的设备，其中由所述杆入口管界定的所述空隙包括位于中空切割元件内部的第一部分，以及位于所述中空切割元件外部的第二部分。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述手柄是所述杆的一部分并相对于所述杆入口管。

10.根据权利要求2所述的设备，其中所述手柄是所述第二孔和所述柔性管道中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述发动机部分地是通过电缆传动器可操作地被耦接到所述切割刀片。

12.根据权利要求1所述的设备，进一步包括过滤袋收集***。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述过滤袋收集***包括至少一个具有第一网格尺寸的第一袋和具有第二网格尺寸的第二袋，其中所述第一网格尺寸和所述第二网格尺寸是不同的。

14.一种修剪植物产品的方法包括：

提供杆，其包括杆入口管，所述杆入口管界定了空隙和切割元件，所述切割元件具有弯曲的切割面，旋转地被安装在所述杆入口管内，其中所述杆入口管具有开口；

将所述杆置于与容器流体连通；

在所述杆入口管内旋转所述切割元件；

将所述杆与所述植物产品接触，使得所述植物产品通过狭槽进入所述空隙，并且所述弯曲的切割面在所述切割元件旋转时从植物上切下所述植物产品；以及

将所述植物产品从所述空隙移动至所述容器内；

其中所述切割元件是中空的，并包括多个弯曲的切割刀片；以及

其中所述弯曲的切割刀片的每一个具有切割面，并且所述细长狭槽具有切割边缘，其中所述切割面紧靠所述切割边缘旋转以切下至少一部分植物。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述移动的步骤包括将所述杆沿径向方向相对于植物产品移动。

16.根据权利要求14所述的方法，其中旋转所述切割元件包括选择旋转的速度。

17.根据权利要求14所述的方法，其中将所述植物产品从所述空隙移动到所述容器中包括利用真空装置以通过管道将所述植物产品从所述空隙拉入至所述容器中。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括当所述植物产品进入所述容器时过滤所述植物产品。