CN108432450B - 一种旋转切割式西兰花采收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转切割式西兰花采收装置。西兰花这类近地面、粗果梗农作物果实的采摘装置很少。本发明包括机架、动力转换组件、转动架、夹取组件和横向调节组件；动力转换组件安装在机架上，把输入的动力分别输给转动架和夹取组件；转动架实现夹取组件的公转；夹取组件为三个且结构完全相同，三个夹取组件的切刀‑同步实现抓取动作；横向调节组件安装在转动架上，实现三个夹取组件的切刀‑所在圆周的直径，以适应不同大小的果实。本发明以旋转结合收拢进行切割的方式，实现了对西兰花等近地面农作物果实的采摘，使用了周转轮系结构，在转动架转动时使切刀以“锯”的方式完成西兰花的采摘，提高了采摘效率，对果实不会造成机械损伤。

Description

一种旋转切割式西兰花采收装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种旋转切割式西兰花采收装置。

背景技术

在现代农业生产活动中，果实采摘是整个生产之中最耗时、费力的一个环节，但在采摘过程之中需最大限度的保护被采摘的果实，因此大多数的果实采摘都采用人工采摘的方式。目前国内所研究的对象主要集中在苹果、西红柿和黄瓜等果梗叫细的这类农作物的果实采摘，但是对于西兰花这类近地面、粗果梗农作物果实的采摘研究过少，因此需要研制一种能够保证果实完好性、效率高、结构相对简单的末端执行器，以此来逐步替代人工。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种旋转切割式西兰花采收装置，可以对西兰花这类近地面、粗果梗农作物果实进行采摘，解决人工采摘效率低、成本高等问题。

本发明包括机架、动力转换组件、转动架、夹取组件和横向调节组件。所述的动力转换组件包括主轴、从动轴、空心轴、连接法兰、圆锥滚子轴承、深沟球轴承、第一轴承座、第一主动齿轮、第二从动齿轮、第二主动齿轮、第一从动齿轮、太阳轮和行星轮；所述的空心轴通过圆锥滚子轴承支承在机架上；空心轴的下端与连接法兰固定；连接法兰固定在转动架的圆形安装板上；所述的主轴空套在空心轴内，顶部和底部分别通过深沟球轴承支承在机架和转动架的圆形安装板的中心孔处；第一轴承座与主轴底端穿过圆形安装板中心孔的端部构成转动副；两根从动轴关于主轴对称设置，从动轴两端分别通过深沟球轴承支承在机架上；每根从动轴上通过键连接有一个第二主动齿轮和一个第一从动齿轮；第二从动齿轮通过键连接在空心轴上端，且两侧与两个第二主动齿轮分别构成齿轮副；第一主动齿轮通过键连接在主轴上端，且两侧与两个第一从动齿轮分别构成齿轮副；所述的太阳轮位于圆形安装板和第一轴承座之间，且与主轴通过键连接；三个行星轮沿太阳轮周向均布，且均与太阳轮构成齿轮副。

所述的转动架包括圆形安装板、全螺纹螺栓、轴承座安装板、步进电机安装座和六边形安装板；所述圆形安装板的端面处开设有沿周向均布的三个螺纹孔一和三个沉孔，且沉孔与螺纹孔一沿周向交替布置；圆形安装板的每个螺纹孔一与六边形安装板上周向位置对应的一个螺纹孔二通过全螺纹螺栓连接；六边形安装板的每两个螺纹孔二周向位置之间开设有轴承座安装孔组；三个轴承座安装孔组沿周向均布，且每个轴承座安装孔组周向上对应六边形安装板的一个侧面；轴承座安装孔组包括两个轴承座安装孔；六边形安装板在轴承座安装孔组对应的每个侧面上均开设有螺纹杆安装孔和两个导向杆安装孔，且两个导向杆安装孔关于螺纹杆安装孔对称设置；螺纹杆安装孔与六边形安装板的中心孔侧壁连通，轴承座安装孔组的两个轴承座安装孔关于侧面上对应的螺纹杆安装孔对称设置；所述的轴承座安装板和步进电机安装座由上至下间距排布，且位于圆形安装板和六边形安装板之间；轴承座安装板的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓上，且轴承座安装板的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓连接的圆螺母压紧在轴承座安装板端面上；步进电机安装座的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓上，且步进电机安装座的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓连接的圆螺母压紧在步进电机安装座上；动力转换组件的第一轴承座固定在轴承座安装板上。

所述的横向调节组件包括步进电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、轴套、T型螺母、导向杆和T型螺纹杆；三根T型螺纹杆沿六边形安装板周向均布，所述的T型螺纹杆一端为光杆，另一端设有T型螺纹；每根T型螺纹杆的光杆一端与固定在六边形安装板的对应一个螺纹杆安装孔中的两个轴套构成滑动副，且每根T型螺纹杆的光杆一端通过键连接有从动锥齿轮；主动锥齿轮固定在步进电机的转轴上，且与三个从动锥齿轮均构成齿轮副；步进电机固定在转动架的步进电机安装座上；每根T型螺纹杆的T型螺纹一端与一个T型螺母构成螺旋副；每个T型螺母两端与固定在六边形安装板对应侧面处的两个导向杆安装孔内的两根导向杆分别构成滑动副。

所述的夹取组件包括滚珠螺母、第一安装片、连接销、连杆、切刀、第二安装片、第二轴承座和滚珠丝杆；所述滚珠丝杆的两端分别与圆形安装板和第二轴承座构成转动副，且滚珠丝杆与滚珠螺母构成螺旋副；第二轴承座固定在六边形安装板端面上；第一安装片固定在滚珠螺母上；连杆的一端通过连接销与第一安装片铰接，另一端通过连接销与切刀中部铰接；所述的切刀尾端通过连接销与第二安装片铰接；三个夹取组件的滚珠丝杆与动力转换组件的三个行星轮分别通过键连接；三个夹取组件的第二安装片与横向调节组件的三个T型螺母分别固定；三个夹取组件沿六边形安装板的周向均布。

所述的机架包括上壳体、下壳体和六角螺栓；所述的空心轴通过圆锥滚子轴承支承在下壳体上；所述的主轴顶部通过深沟球轴承支承在上壳体上；从动轴两端分别通过深沟球轴承支承在上壳体和下壳体上；从动轴两端的轴肩分别对上壳体和下壳体进行轴向限位；机架的六角螺栓穿过上壳体与下壳体的通孔后与圆螺母连接，圆螺母压紧下壳体的端面；六角螺栓和圆螺母组件共两对。

所述的主轴顶端伸出机架外由外部动力驱动。

所述的切刀头端为锯齿状刀齿。

所述的切刀头端向内弯折。

本发明的有益效果：

本发明以旋转结合收拢进行切割的方式，实现了对西兰花等近地面农作物果实的采摘，采摘效率高；本发明使用了周转轮系结构，在转动架转动时使切刀以“锯”的方式完成西兰花的采摘，提高了采摘效率，对果实不会造成机械损伤。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明中动力转换组件的装配示意图；

图3为本发明中夹取组件的结构立体图；

图4为本发明中横向调节组件的结构立体图；

图5为本发明中圆形安装板的结构示意图；

图6为的结构立体六边形安装板的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种旋转切割式西兰花采收装置，包括机架1、动力转换组件2、转动架3、夹取组件4和横向调节组件5；动力转换组件2安装在机架1上，把输入的动力分流成两部分分别输给转动架3和夹取组件4；转动架3实现夹取组件4的公转；夹取组件4为三个且结构完全相同，三个夹取组件4的切刀4-5同步实现抓取动作；横向调节组件5安装在转动架3上，实现三个夹取组件4的切刀4-5所在圆周的直径，以适应不同大小的果实。

如图1和图2所示，机架1包括上壳体1-1、下壳体1-2和六角螺栓1-3；动力转换组件2包括主轴2-1、从动轴2-2、空心轴2-3、连接法兰2-4、圆锥滚子轴承2-5、深沟球轴承2-6、第一轴承座2-7、第一主动齿轮2-8、第二从动齿轮2-9、第二主动齿轮2-10、第一从动齿轮2-11、太阳轮2-12和行星轮2-13；空心轴2-3通过圆锥滚子轴承2-5支承在下壳体1-2上；空心轴2-3的下端与连接法兰2-4固定；连接法兰2-4固定在转动架3的圆形安装板3-1上；主轴2-1空套在空心轴2-3内，顶部和底部分别通过深沟球轴承2-6支承在上壳体1-1和转动架3的圆形安装板3-1的中心孔处；第一轴承座2-7与主轴2-1底端穿过圆形安装板3-1中心孔的端部构成转动副；主轴2-1顶端伸出上壳体1-1外由外部动力驱动；两根从动轴2-2关于主轴2-1对称设置，从动轴2-2两端分别通过深沟球轴承2-6支承在上壳体1-1和下壳体1-2上；从动轴2-2两端的轴肩分别对上壳体1-1和和下壳体1-2进行轴向限位；机架1的六角螺栓1-3穿过上壳体1-1与下壳体1-2的通孔后与圆螺母连接，圆螺母压紧下壳体1-2的端面；六角螺栓1-3和圆螺母组件共两对。每根从动轴2-2上通过键连接有一个第二主动齿轮2-10和一个第一从动齿轮2-11；第二从动齿轮2-9通过键连接在空心轴2-3上端，且两侧与两个第二主动齿轮2-10分别构成齿轮副；第一主动齿轮2-8通过键连接在主轴2-1上端，且两侧与两个第一从动齿轮2-11分别构成齿轮副；太阳轮2-12位于圆形安装板3-1和第一轴承座2-7之间，且与主轴2-1通过键连接；三个行星轮2-13沿太阳轮2-12周向均布，且均与太阳轮2-12构成齿轮副。

如图1、图2、图5和图6所示，转动架3包括圆形安装板3-1、全螺纹螺栓3-2、轴承座安装板3-3、步进电机安装座3-4和六边形安装板3-5；圆形安装板3-1的端面处开设有沿周向均布的三个螺纹孔一3-1-1和三个沉孔3-1-2，且沉孔3-1-2与螺纹孔一3-1-1沿周向交替布置；圆形安装板3-1的每个螺纹孔一3-1-1与六边形安装板3-5上周向位置对应的一个螺纹孔二3-5-1通过全螺纹螺栓3-2连接；六边形安装板3-5的每两个螺纹孔二3-5-1周向位置之间开设有轴承座安装孔组；三个轴承座安装孔组沿周向均布，且每个轴承座安装孔组周向上对应六边形安装板3-5的一个侧面；轴承座安装孔组包括两个轴承座安装孔3-5-3；六边形安装板3-5在轴承座安装孔组对应的每个侧面上均开设有螺纹杆安装孔3-5-2和两个导向杆安装孔3-5-4，且两个导向杆安装孔3-5-4关于螺纹杆安装孔3-5-2对称设置；螺纹杆安装孔3-5-2与六边形安装板3-5的中心孔侧壁连通，轴承座安装孔组的两个轴承座安装孔3-5-3关于侧面上对应的螺纹杆安装孔3-5-2对称设置；轴承座安装板3-3和步进电机安装座3-4由上至下间距排布，且位于圆形安装板3-1和六边形安装板3-5之间；轴承座安装板3-3的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓3-2上，且轴承座安装板3-3的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓3-2连接的圆螺母压紧在轴承座安装板3-3端面上；步进电机安装座3-4的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓3-2上，且步进电机安装座3-4的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓3-2连接的圆螺母压紧在步进电机安装座3-4上；动力转换组件2的第一轴承座2-7固定在轴承座安装板3-3上。

如图1和图4所示，横向调节组件5包括步进电机5-1、主动锥齿轮5-2、从动锥齿轮5-3、轴套5-4、T型螺母5-5、导向杆5-6和T型螺纹杆5-7；三根T型螺纹杆5-7沿六边形安装板3-5周向均布，T型螺纹杆5-7一端为光杆，另一端设有T型螺纹；每根T型螺纹杆5-7的光杆一端与固定在六边形安装板3-5的对应一个螺纹杆安装孔3-5-2中的两个轴套5-4构成滑动副，且每根T型螺纹杆5-7的光杆一端通过键连接有从动锥齿轮5-3；主动锥齿轮5-2固定在步进电机5-1的转轴上，且与三个从动锥齿轮5-3均构成齿轮副；步进电机5-1固定在转动架3的步进电机安装座3-4上；每根T型螺纹杆5-7的T型螺纹一端与一个T型螺母5-5构成螺旋副；每个T型螺母5-5两端与固定在六边形安装板3-5对应侧面处的两个导向杆安装孔3-5-4内的两根导向杆5-6分别构成滑动副。

如图3所示，夹取组件4包括滚珠螺母4-1、第一安装片4-2、连接销4-3、连杆4-4、切刀4-5、第二安装片4-6、第二轴承座4-7和滚珠丝杆4-8；滚珠丝杆4-8的两端分别与圆形安装板3-1和第二轴承座4-7构成转动副，且滚珠丝杆4-8与滚珠螺母4-1构成螺旋副；第二轴承座4-7固定在六边形安装板3-5端面上；第一安装片4-2固定在滚珠螺母4-1上；连杆4-4的一端通过连接销4-3与第一安装片4-2铰接，另一端通过连接销4-3与切刀4-5中部铰接；切刀4-5尾端通过连接销4-3与第二安装片4-6铰接，头端为锯齿状刀齿；切刀4-5头端向内弯折；三个夹取组件4的滚珠丝杆4-8与动力转换组件2的三个行星轮2-13分别通过键连接；三个夹取组件4的第二安装片4-6与横向调节组件5的三个T型螺母5-5分别固定；三个夹取组件4沿六边形安装板3-5的周向均布，使得三个夹取组件4的切刀4-5能均匀切割西兰花的果梗。

本发明的工作原理：

外部动力驱动主轴2-1转动；主轴2-1的一部分动力驱动第一主动齿轮2-8转动，第一主动齿轮2-8带动第一从动齿轮2-11、从动轴2-2以及第二主动齿轮2-10，第二主动齿轮2-10与第二从动齿轮2-9啮合，使第二从动齿轮2-9转动，从而使得空心轴2-3通过连接法兰2-4带动转动架3的圆形安装板3-1转动；圆形安装板3-1转动实现了切刀4-5的公转；主轴2-1的另一部分动力经太阳轮2-12驱动与太阳轮2-12啮合的行星轮2-13转动，从而使滚珠丝杆4-8转动，因此带动滚珠螺母4-1上下移动，继而通过连杆4-4带动切刀4-5朝里收缩或朝外扩展；需要采摘时，主轴2-1正转，三把切刀4-5便跟着圆形安装板3-1转动的同时朝里收缩，实现朝待采收的果实同步合拢运动，以“锯”果梗的方式完成果实的采摘；结束采摘时，主轴2-1反转，三把切刀4-5均朝外扩展；

当需改变采摘直径(朝里收缩到最小位置时，三把切刀4-5所在圆周的直径，以适应不同粗细的果梗)时，通过驱动步进电机5-1转动，经主动锥齿轮5-2带动从动锥齿轮5-3转动，继而使T型螺纹杆5-7转动，T型螺母5-5移动带动切刀4-5朝里收缩或朝外扩展，从而到达改变采摘直径的目的。

Claims (2)

1.一种旋转切割式西兰花采收装置，包括机架、动力转换组件、转动架、夹取组件和横向调节组件；其特征在于：所述的动力转换组件包括主轴、从动轴、空心轴、连接法兰、圆锥滚子轴承、深沟球轴承、第一轴承座、第一主动齿轮、第二从动齿轮、第二主动齿轮、第一从动齿轮、太阳轮和行星轮；所述的空心轴通过圆锥滚子轴承支承在机架上；空心轴的下端与连接法兰固定；连接法兰固定在转动架的圆形安装板上；所述的主轴空套在空心轴内，顶部和底部分别通过深沟球轴承支承在机架和转动架的圆形安装板的中心孔处；第一轴承座与主轴底端穿过圆形安装板中心孔的端部构成转动副；两根从动轴关于主轴对称设置，从动轴两端分别通过深沟球轴承支承在机架上；每根从动轴上通过键连接有一个第二主动齿轮和一个第一从动齿轮；第二从动齿轮通过键连接在空心轴上端，且两侧与两个第二主动齿轮分别构成齿轮副；第一主动齿轮通过键连接在主轴上端，且两侧与两个第一从动齿轮分别构成齿轮副；所述的太阳轮位于圆形安装板和第一轴承座之间，且与主轴通过键连接；三个行星轮沿太阳轮周向均布，且均与太阳轮构成齿轮副；

所述的转动架包括圆形安装板、全螺纹螺栓、轴承座安装板、步进电机安装座和六边形安装板；所述圆形安装板的端面处开设有沿周向均布的三个螺纹孔一和三个沉孔，且沉孔与螺纹孔一沿周向交替布置；圆形安装板的每个螺纹孔一与六边形安装板上周向位置对应的一个螺纹孔二通过全螺纹螺栓连接；六边形安装板的每两个螺纹孔二周向位置之间开设有轴承座安装孔组；三个轴承座安装孔组沿周向均布，且每个轴承座安装孔组周向上对应六边形安装板的一个侧面；轴承座安装孔组包括两个轴承座安装孔；六边形安装板在轴承座安装孔组对应的每个侧面上均开设有螺纹杆安装孔和两个导向杆安装孔，且两个导向杆安装孔关于螺纹杆安装孔对称设置；螺纹杆安装孔与六边形安装板的中心孔侧壁连通，轴承座安装孔组的两个轴承座安装孔关于侧面上对应的螺纹杆安装孔对称设置；所述的轴承座安装板和步进电机安装座由上至下间距排布，且位于圆形安装板和六边形安装板之间；轴承座安装板的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓上，且轴承座安装板的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓连接的圆螺母压紧在轴承座安装板端面上；步进电机安装座的三个通孔分别套置在对应一个全螺纹螺栓上，且步进电机安装座的每个通孔两端均有与对应一个全螺纹螺栓连接的圆螺母压紧在步进电机安装座上；动力转换组件的第一轴承座固定在轴承座安装板上；

所述的横向调节组件包括步进电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、轴套、T型螺母、导向杆和T型螺纹杆；三根T型螺纹杆沿六边形安装板周向均布，所述的T型螺纹杆一端为光杆，另一端设有T型螺纹；每根T型螺纹杆的光杆一端与固定在六边形安装板的对应一个螺纹杆安装孔中的两个轴套构成滑动副，且每根T型螺纹杆的光杆一端通过键连接有从动锥齿轮；主动锥齿轮固定在步进电机的转轴上，且与三个从动锥齿轮均构成齿轮副；步进电机固定在转动架的步进电机安装座上；每根T型螺纹杆的T型螺纹一端与一个T型螺母构成螺旋副；每个T型螺母两端与固定在六边形安装板对应侧面处的两个导向杆安装孔内的两根导向杆分别构成滑动副；

所述的夹取组件包括滚珠螺母、第一安装片、连接销、连杆、切刀、第二安装片、第二轴承座和滚珠丝杆；所述滚珠丝杆的两端分别与圆形安装板和第二轴承座构成转动副，且滚珠丝杆与滚珠螺母构成螺旋副；第二轴承座固定在六边形安装板端面上；第一安装片固定在滚珠螺母上；连杆的一端通过连接销与第一安装片铰接，另一端通过连接销与切刀中部铰接；所述的切刀尾端通过连接销与第二安装片铰接；三个夹取组件的滚珠丝杆与动力转换组件的三个行星轮分别通过键连接；三个夹取组件的第二安装片与横向调节组件的三个T型螺母分别固定；三个夹取组件沿六边形安装板的周向均布；

所述的机架包括上壳体、下壳体和六角螺栓；所述的空心轴通过圆锥滚子轴承支承在下壳体上；所述的主轴顶部通过深沟球轴承支承在上壳体上；从动轴两端分别通过深沟球轴承支承在上壳体和下壳体上；从动轴两端的轴肩分别对上壳体和下壳体进行轴向限位；机架的六角螺栓穿过上壳体与下壳体的通孔后与圆螺母连接，圆螺母压紧下壳体的端面；六角螺栓和圆螺母组件共两对；

所述的切刀头端为锯齿状刀齿；

所述的切刀头端向内弯折。

2.根据权利要求1所述的一种旋转切割式西兰花采收装置，其特征在于：所述的主轴顶端伸出机架外由外部动力驱动。

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