CN114303874A - 一种智能仿形进阶式割胶机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能仿形进阶式割胶机,包括可调节捆绑装置、割胶执行装置、割胶传动装置和控制模块,可调节捆绑装置用于将割胶机固定于天然橡胶树上；割胶传动装置包括一个减速电机和一个步进电机，在控制模块的控制下，割胶传动装置驱动割胶执行装置沿橡胶树开割口做螺旋运动以实现智能仿形进阶式割胶作业，其中，一次完整割胶的动作包括：减速电机驱动割胶执行装置沿橡胶树做螺旋上升运动配合所述割胶执行装置的进刀运动完成割胶运动；步进电机运动带动割胶执行装置整体下移一段距离完成复位运动；减速电机驱动割胶执行装置沿橡胶树做螺旋下降运动,配合割胶执行装置的收刀运动完成回复动作。
Description
技术领域
本发明属于热带农业机械技术领域，尤其涉及一种智能仿形进阶式割胶机。
背景技术
天然橡胶与钢铁、石油、煤炭并称为四大工业原料,并且天然橡胶是四大工业原料中唯一可以再生的资源。2019年我国天然橡胶产量占全球天然橡胶产量的16％,我国天然橡胶的需求量却占全球天然橡胶产量的40％左右,自产率严重不足。
我国天然橡胶主要产区是海南,云南和广州,总种植面积116.1万公顷。目前天然橡胶的采割主要靠人力完成,并且天然橡胶割胶时间一般为凌晨,需要沿橡胶树割出一定深度,一定倾斜角的割胶口,导致天然橡胶割胶工作强度高、技术难度大,并且随着老一代胶工的退休,天然橡胶产业对于劳动力的需求愈发严重。据资料显示,天然橡胶园中支付给割胶工人的费用占胶园总收益的六成,一种智能割胶机器人,已成为企业降低工人劳动强度以及提高割胶效率的需要。
综上所述，如何有降低割胶对人工的依赖,提高天然橡胶产出率,有效降低天然橡胶行业对人工的依赖已经成为亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种智能仿形进阶式割胶机,包括可调节捆绑装置、割胶执行装置1、割胶传动装置和控制模块,
可调节捆绑装置用于将割胶机固定于天然橡胶树上；
割胶传动装置包括一个减速电机6和一个步进电机4，在控制模块的控制下，割胶传动装置驱动割胶执行装置1沿橡胶树开割口做螺旋运动以实现智能仿形进阶式割胶作业，其中，一次完整割胶的动作包括：
减速电机6驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋上升运动配合割胶执行装置1的进刀运动完成割胶运动；
步进电机4运动带动割胶执行装置1整体下移一段距离完成复位运动；
减速电机6驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋下降运动,配合割胶执行装置1的收刀运动完成回复动作。
优选的，可调节捆绑装置分为结构相同的上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置；割胶传动装置还包括一个滑块支架5和两个传动安装架3，其中，两个传动安装架3分别为结构相同的顶部传动安装架和底部传动安装架，滑块支架5竖直安装，顶部传动安装架和底部传动安装架分别装配在滑块支架5的顶部和底部，上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置分别通过顶部传动安装架和底部传动安装架连接到滑块支架5上；
上部可调节捆绑装置或者下部可调节捆绑装置包括一个齿形同步带2、两个楔块7和一个棘轮金属捆绑带8,齿形同步带2外侧开设有竖直的外侧齿条,齿形同步带2内侧上下部分为光滑平带；齿轮同步带有内侧齿条9；齿型同步带2通过棘轮金属捆绑带8收缩,楔块7固定在齿形同步带2的内侧；
顶部传动安装架或者底部传动安装架包括驱动齿轮301、从动齿轮302、传动安装架外壳304和四个同步滚轮303，四个同步滚轮303分上下两排沿传动安装架外壳304内侧圆弧形排列,四个同步滚轮303沿齿形同步带2的光滑平带滚动；
外侧齿条与驱动齿轮301啮合,驱动齿轮301的转动带动滑块支架5沿齿形同步带2转动。
优选的，滑块支架5包括丝杠501,丝杠螺母502,滑块支架外壳503和滚轮504，丝杠螺母502装配在丝杠501上,丝杠501装配在滑块支架外壳503内,滑块支架外壳503通过两个传动安装架3装配固定,滑块支架外壳503前壁面留有长条状槽口，驱动齿轮301与丝杠501直接连接；
减速电机6安装在底部传动安装架的下面,减速电机6的输出轴与驱动齿轮301连接以带动滑块支架5沿齿形同步带2做圆周运动；步进电机4安装在末端执行器安装滑块架106上,步进电机4通过锥齿轮与丝杠螺母502连接,步进电机4转动带动割胶执行装置1沿丝杠501上下移动。
优选的，割胶执行装置1包括拉簧105、末端执行器安装滑块架106、推杆107、收刀固定架108、收刀曲柄109、角度调节板104、刀具固定架110、压板102、割胶刀片101和限深滚轮103,末端执行器安装滑块架106设置于滑块支架5上,滚轮504设于末端执行器安装滑块架106前壁上,滚轮504与丝杠螺母502底部接触,收刀固定架108固定在末端执行器安装滑块架106右壁上,收刀固定架108呈凹槽状,推杆107固定在末端执行器安装滑块架106的前壁上,推杆107的头部设有有U型勾,推杆107在其底部直流电机的作用下实现伸出和收缩,收刀曲柄109通过螺栓平行安装在收刀固定架108的凹槽中,收刀曲柄109绕其中间的螺栓孔转动,收刀曲柄109一侧折弯成勾并与U型勾相连,收刀曲柄109另一侧设置有两个安装通孔,两个安装通孔分别为里孔与外孔,里孔与角度调节板104连接；拉簧105一侧固定在末端执行器安装滑块架106左壁上,另一侧与收刀曲柄109外孔连接；角度调节板104由两个十字交错椭圆形板组成,且每个椭圆形板上各有一个孔,角度调节板104上侧孔与收刀曲柄109内孔配合,下侧孔与刀具固定架110配合,限深滚轮103竖直装配在刀具固定架110上,压板102上有三个等距螺栓孔,压板102外侧形状与刀具固定架110外侧形状一致。
优选的，在控制模块的控制下,割胶执行装置1完成进刀与收刀的智能进阶式割胶运动，其中，
推杆107在控制模块的控制下推出,收刀曲柄109在拉簧105的拉动下沿中间螺栓孔向末端执行器安装滑块架106后壁转动,带动刀具固定架110完成进刀动作；
推杆107在控制模块的控制下收回,推杆107头部的U型勾带动收刀曲柄109沿中部螺栓向末端执行器安装滑块架106前壁转动,带动刀具固定架110完成收刀动作。
优选的，减速电机6在控制模块的控制下顺时针转动,驱动割胶执行装置1、滑块支架5、传动安装架3以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,在减速电机6的驱动下,丝杠501顺时针转动驱动丝杠螺母502向上运动,丝杠螺母502向上运动带动割胶执行装置1向上运动,配合割胶执行装置1的进刀运动完成自下而上的割胶运动；
在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分后,减速电机6在控制模块的控制下逆时针转动,驱动割胶执行装置1,滑块支架5,传动安装架3将以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,丝杠501逆时针转动驱动丝杠螺母502向下运动,丝杠螺母502向下运动通过滚轮504带动割胶执行装置1向下运动,配合割胶执行装置1的退刀运动完成自上而下的回复运动；
在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分想要完成复位运动时,步进电机4在控制模块的控制下开始旋转,步进电机4头部锥齿轮与丝杠螺母502啮合驱动丝杠螺母502向下移动,带动割胶执行装置1向下移动一定距离。
优选的，割胶刀片101安放在刀具固定架110与压板102之间，割胶刀片101通过压板102上的螺栓孔进行固定和深度调节。
优选的，角度调节板104通过与刀具固定架110的螺栓连接以调节刀具固定架110与收刀固定架108的角度。
优选的，限深滚轮103安装在割胶刀片101的前端,限深滚轮103的底部比割胶刀片101的平面高。
优选的，控制模块以Arduino uno r3开发板作为控制器,通过cnc shield v3雕刻机扩展板和两个A4988驱动板驱动减速电机6和步进电机4运动,实现割胶运动机构的割胶运动和末端执行器的下移动作；通过扩展模块L298N控制推杆107运动,实现末端执行器的进刀和退刀动作；通过外接12V电源向Arduino uno r3开发板供电,以及向cnc shield v3雕刻机扩展板供电驱动电机。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1)本发明提供的智能仿形进阶式割胶机设计合理,采用齿形同步的收缩和楔块对橡胶树进行定心及夹紧,再通过割胶执行装置进行复合运动来切割橡胶树；
2)本发明能够实现进刀割胶、割胶装置下移、退刀回复的循环式智能割胶,割深稳定,提高天然橡胶的出产率；此外,可通过对割胶装置角度的调节以适用于不同的橡胶树形,可以通过调节割胶刀片深度来修改割胶深度。
附图说明
图1为本发明的立体结构图；
图2为本发明中的割胶执行装置的立体结构图；
图3为本发明中的割胶传动装置的立体结构图；
图4为本发明中的可调节捆绑装置的立体结构图；
图5为本发明中的滑块支架的剖视图；
图6为本发明中的传动安装架示意图。
图中附图标记为：
1-割胶执行装置,2-齿形同步带,3-传动安装架,4-步进电机,5-滑块支架,6-减速电机,7-楔块,8-棘轮金属捆绑带,9-内侧齿条；
101-割胶刀片,102-压板,103-限深滚轮,104-角度调节板,105-拉簧,106-末端执行器安装滑块架,107-推杆,108-收刀固定架,109-收刀曲柄,110-刀具固定架；
301-驱动齿轮,302-从动齿轮,303-同步滚轮,304-传动安装架外壳；
501-丝杠,502-丝杠螺母,503-滑块支架外壳,504-滚轮。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个宽泛实施例中，一种智能仿形进阶式割胶机,包括可调节捆绑装置、割胶执行装置1、割胶传动装置和控制模块,
可调节捆绑装置用于将割胶机固定于天然橡胶树上；
割胶传动装置包括一个减速电机6和一个步进电机4，在控制模块的控制下，割胶传动装置驱动割胶执行装置1沿橡胶树开割口做螺旋运动以实现智能仿形进阶式割胶作业，其中，一次完整割胶的动作包括：
减速电机6驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋上升运动配合割胶执行装置1的进刀运动完成割胶运动；
步进电机4运动带动割胶执行装置1整体下移一段距离完成复位运动；
减速电机6驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋下降运动,配合割胶执行装置1的收刀运动完成回复动作。
优选的，可调节捆绑装置分为结构相同的上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置；割胶传动装置还包括一个滑块支架5和两个传动安装架3，其中，两个传动安装架3分别为结构相同的顶部传动安装架和底部传动安装架，滑块支架5竖直安装，顶部传动安装架和底部传动安装架分别装配在滑块支架5的顶部和底部，上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置分别通过顶部传动安装架和底部传动安装架连接到滑块支架5上；
上部可调节捆绑装置或者下部可调节捆绑装置包括一个齿形同步带2、两个楔块7和一个棘轮金属捆绑带8,齿形同步带2外侧开设有竖直的外侧齿条,齿形同步带2内侧上下部分为光滑平带；齿轮同步带有内侧齿条9；齿型同步带2通过棘轮金属捆绑带8收缩,楔块7固定在齿形同步带2的内侧；
顶部传动安装架或者底部传动安装架包括驱动齿轮301、从动齿轮302、传动安装架外壳304和四个同步滚轮303，四个同步滚轮303分上下两排沿传动安装架外壳304内侧圆弧形排列,四个同步滚轮303沿齿形同步带2的光滑平带滚动；
外侧齿条与驱动齿轮301啮合,驱动齿轮301的转动带动滑块支架5沿齿形同步带2转动。
优选的，滑块支架5包括丝杠501,丝杠螺母502,滑块支架外壳503和滚轮504，丝杠螺母502装配在丝杠501上,丝杠501装配在滑块支架外壳503内,滑块支架外壳503通过两个传动安装架3装配固定,滑块支架外壳503前壁面留有长条状槽口，驱动齿轮301与丝杠501直接连接；
减速电机6安装在底部传动安装架的下面,减速电机6的输出轴与驱动齿轮301连接以带动滑块支架5沿齿形同步带2做圆周运动；步进电机4安装在末端执行器安装滑块架106上,步进电机4通过锥齿轮与丝杠螺母502连接,步进电机4转动带动割胶执行装置1沿丝杠501上下移动。
优选的，割胶执行装置1包括拉簧105、末端执行器安装滑块架106、推杆107、收刀固定架108、收刀曲柄109、角度调节板104、刀具固定架110、压板102、割胶刀片101和限深滚轮103,末端执行器安装滑块架106设置于滑块支架5上,滚轮504设于末端执行器安装滑块架106前壁上,滚轮504与丝杠螺母502底部接触,收刀固定架108固定在末端执行器安装滑块架106右壁上,收刀固定架108呈凹槽状,推杆107固定在末端执行器安装滑块架106的前壁上,推杆107的头部设有有U型勾,推杆107在其底部直流电机的作用下实现伸出和收缩,收刀曲柄109通过螺栓平行安装在收刀固定架108的凹槽中,收刀曲柄109绕其中间的螺栓孔转动,收刀曲柄109一侧折弯成勾并与U型勾相连,收刀曲柄109另一侧设置有两个安装通孔,两个安装通孔分别为里孔与外孔,里孔与角度调节板104连接；拉簧105一侧固定在末端执行器安装滑块架106左壁上,另一侧与收刀曲柄109外孔连接；角度调节板104由两个十字交错椭圆形板组成,且每个椭圆形板上各有一个孔,角度调节板104上侧孔与收刀曲柄109内孔配合,下侧孔与刀具固定架110配合,限深滚轮103竖直装配在刀具固定架110上,压板102上有三个等距螺栓孔,压板102外侧形状与刀具固定架110外侧形状一致。
优选的，在控制模块的控制下,割胶执行装置1完成进刀与收刀的智能进阶式割胶运动，其中，
推杆107在控制模块的控制下推出,收刀曲柄109在拉簧105的拉动下沿中间螺栓孔向末端执行器安装滑块架106后壁转动,带动刀具固定架110完成进刀动作；
推杆107在控制模块的控制下收回,推杆107头部的U型勾带动收刀曲柄109沿中部螺栓向末端执行器安装滑块架106前壁转动,带动刀具固定架110完成收刀动作。
优选的，减速电机6在控制模块的控制下顺时针转动,驱动割胶执行装置1、滑块支架5、传动安装架3以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,在减速电机6的驱动下,丝杠501顺时针转动驱动丝杠螺母502向上运动,丝杠螺母502向上运动带动割胶执行装置1向上运动,配合割胶执行装置1的进刀运动完成自下而上的割胶运动；
在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分后,减速电机6在控制模块的控制下逆时针转动,驱动割胶执行装置1,滑块支架5,传动安装架3将以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,丝杠501逆时针转动驱动丝杠螺母502向下运动,丝杠螺母502向下运动通过滚轮504带动割胶执行装置1向下运动,配合割胶执行装置1的退刀运动完成自上而下的回复运动；
在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分想要完成复位运动时,步进电机4在控制模块的控制下开始旋转,步进电机4头部锥齿轮与丝杠螺母502啮合驱动丝杠螺母502向下移动,带动割胶执行装置1向下移动一定距离。
优选的，割胶刀片101安放在刀具固定架110与压板102之间，割胶刀片101通过压板102上的螺栓孔进行固定和深度调节。
优选的，角度调节板104通过与刀具固定架110的螺栓连接以调节刀具固定架110与收刀固定架108的角度。
优选的，限深滚轮103安装在割胶刀片101的前端,限深滚轮103的底部比割胶刀片101的平面高。
优选的，控制模块以Arduino uno r3开发板作为控制器,通过cnc shield v3雕刻机扩展板和两个A4988驱动板驱动减速电机6和步进电机4运动,实现割胶运动机构的割胶运动和末端执行器的下移动作；通过扩展模块L298N控制推杆107运动,实现末端执行器的进刀和退刀动作；通过外接12V电源向Arduino uno r3开发板供电,以及向cnc shield v3雕刻机扩展板供电驱动电机。
下面结合附图，列举本发明的优选实施例，对本发明作进一步的详细说明。
图1-6所示，一种智能仿形进阶式割胶机,包括可调节捆绑装置、割胶执行装置1、割胶传动装置和控制模块构成,割胶传动装置驱动割胶执行装置1在控制模块的控制下沿橡胶树开割口做螺旋运动,可调节捆绑装置有上下两个通过滑块支架5连接,割胶执行装置1通过末端执行器安装滑块架106可在滑块支架5上上下滑动；可调节捆绑装置分为上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置,可调节捆绑装置由一个齿形同步带2、两个楔块7、一个棘轮金属捆绑带8组成,齿形同步带2外侧有竖直的内侧齿条9,齿条与传动安装架3的驱动齿轮301啮合,驱动齿轮301的转动将带动滑块支架5沿齿形同步带2转动,齿轮同步带有内侧齿条9,齿形同步带2内侧上下部分为光滑平带；
割胶传动装置由一个减速电机6,一个步进电机4,一个滑块支架5,两个传动安装架3组成。滑块支架5竖直安装,包括丝杠501,丝杠螺母502,滑块支架外壳503,滚轮504。丝杠螺母502装配在丝杠501上,丝杠501装配在滑块支架外壳503内,滑块支架外壳503通过两个传动安装架3装配固定,滑块支架外壳503中间面留有长条状槽口。两个传动安装3架分别装配在滑块支架5的顶部和底部,传动安装架3包括两个齿轮,四个同步滚轮303和传动安装架外壳304。齿轮分为驱动齿轮301和从动齿轮302,驱动齿轮301与丝杠501直接连接,四个同步滚轮303分上下两排沿传动安装架外壳304内侧圆弧形排列,四个同步滚轮303沿齿形同步带2的平滑带滚动,减速电机6安装在底部传动安装架的下面,与驱动齿轮301连接,带动滑块支架5沿齿形同步带2做圆周运动。步进电机4安装在末端执行器安装滑块架106上,步进电机4通过锥齿轮与丝杠螺母502连接,步进电机4转动带动割胶执行装置1沿丝杠501上下移动。割胶传动装置驱动使割胶执行装置1沿割胶轨迹作螺旋曲线运动。
控制模块以Arduino uno r3开发板作为控制器,通过cnc shield v3雕刻机扩展板和两个A4988驱动板驱动减速电机6和步进电机4运动,实现割胶运动机构的割胶运动和末端执行器的下移动作；通过扩展模块L298N控制推杆107运动,实现末端执行器的进刀和退动作。通过外接12V电源向Arduino uno r3开发板供电,以及向cnc shield v3雕刻机扩展板供电驱动电机。
割胶执行装置1由拉簧105、末端执行器安装滑块架106、推杆107、收刀固定架108、收刀曲柄109、角度调节板104、刀具固定架110、压板102、割胶刀片101和限深滚轮103组成,末端执行器安装滑块架106固定在滑块支架5上,末端执行器安装滑块架106前壁上有一个滚轮504,滚轮504与丝杠螺母502底部接触,收刀固定架108固定在末端执行器安装滑块架106右壁上,呈凹槽状,推杆107固定在末端执行器安装滑块架106的前壁上,推杆107的头部有U型勾,推杆107可在其底部直流电机的作用下伸出和收缩,收刀曲柄109通过螺栓平行安装在收刀固定架108凹槽中,收刀曲柄109可绕其中间的螺栓孔转动,收刀曲柄109一侧折弯成勾,与推杆107的头部的U型勾相连,收刀曲柄109另一侧设置有两个安装通孔,分别为里孔与外孔,外孔与拉簧105的左侧连接,里孔与角度调节板104连接。拉簧105一侧固定在末端执行器安装滑块架106左壁上,另一侧与收刀曲柄109外孔连接,角度调节板104由两个十字交错椭圆形板组成,每个板上各有一个孔,角度调节板104上侧孔与收刀曲柄109内孔配合,下侧孔与刀具固定架110配合,限深滚轮103竖直装配在刀具固定架110上,压板102上有三个等距螺栓孔,压板102外侧形状与刀具固定架110外侧形状一致,割胶刀片101安放在刀具固定架110与压板102之间。
进一步的,在本发明实施例中,推杆107在控制模块的控制下推出,收刀曲柄109在拉簧105的拉动下沿中间螺栓孔向末端执行器安装滑块架106后壁转动,带动刀具固定架110完成进刀动作。推杆107在控制模块的控制下收回,推杆107的头部的U型勾带动收刀曲柄109沿中部螺栓向末端执行器安装滑块架106前壁转动,带动刀具固定架110完成收刀动作。在控制模块的控制下,割胶执行装置1完成进刀,收刀的智能进阶式割胶运动。
进一步的,在本发明实施例中,减速电机6在控制模块的控制下顺时针转动,驱动割胶执行装置1,滑块支架5,传动安装架3将以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,两个传动安装架3内的齿轮分别与上下齿型同步带2内啮合,在减速电机6的驱动下,丝杠501顺时针转动驱动丝杠螺母502向上运动,丝杠螺母502向上运动带动割胶执行装置1向上运动,配合割胶执行装置1的1进刀运动完成自下而上的割胶运动。
进一步的,在本发明实施例中,在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分后,减速电机6在控制模块的控制下逆时针转动,驱动割胶执行装置1,滑块支架5,传动安装架3将以同步速度沿齿形同步带2做圆周运动,丝杠501逆时针转动驱动丝杠螺母502向下运动,丝杠螺母502向下运动通过滚轮504带动割胶执行装置1向下运动,配合割胶执行装置1的退刀运动完成自上而下的回复运动。
进一步的,在本发明实施例中,在割胶执行装置1完成割胶运动置于滑块支架5上部分想要完成复位运动时,步进电机4在控制模块的控制下开始旋转,步进电机4头部锥齿轮与丝杠螺母502啮合驱动丝杠螺母502向下移动,带动割胶执行装置1向下移动一定距离。
进一步的,在本发明实施例中,减速电机6顺时针转动,驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋上升运动,配合割胶执行装置1的进刀运动完成割胶运动,步进电机4运动带动割胶执行装置1整体下移一段距离,减速电机6逆时针运动,驱动割胶执行装置1沿橡胶树做螺旋下降运动,配合割胶执行装置1的收刀运动完成回复动作,三个动作结合完成一次完整割胶的动作,在控制模块的控制下可以实现循环割胶动作。
进一步的，在本发明实施例中，在割胶运动时，割胶刀片101切割橡胶树体的动力来源于减速电机6的转动，通过收刀固定架108，角度调节板104和刀具固定架110传递的拉力进行割胶动作。限深滚轮103在进行割胶动作时将沿着上一次的割胶轨道滚动，限制割胶刀片101的割胶轨迹和切割耗皮量厚度，还可使割胶刀片101运行稳定。
进一步的,在本发明实施例中,割胶刀片101安装在压板102和刀具固定架110之间,割胶刀片101通过压板102上的螺栓孔进行固定和深度调节。
进一步的,在本发明实施例中,角度调节板104可通过与刀具固定架110的螺栓连接以调节刀具固定架110与收刀固定架108的角度。
进一步的,在本发明实施例中,限深滚轮103安装在割胶刀片101的前端,限深滚轮103的底部比割胶刀片101平面高。
进一步的,在本发明实施例中,齿型同步带2可通过棘轮金属捆绑带8收缩,楔块7固定在齿形同步带2的内侧，通过楔块7和棘轮金属捆绑带8的调节，可使智能仿形进阶式割胶机稳定紧固在任何树形的橡胶树上，保障割胶机的运行稳定。。
最后需要指出的是：以上实施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例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种智能仿形进阶式割胶机,包括可调节捆绑装置、割胶执行装置(1)、割胶传动装置和控制模块,其特征在于,
所述可调节捆绑装置用于将割胶机固定于天然橡胶树上；
所述割胶传动装置包括一个减速电机(6)和一个步进电机(4)，在所述控制模块的控制下，所述割胶传动装置驱动所述割胶执行装置(1)沿橡胶树开割口做螺旋运动以实现智能仿形进阶式割胶作业，其中，一次完整割胶的动作包括：
所述减速电机(6)驱动割胶执行装置(1)沿橡胶树做螺旋上升运动配合所述割胶执行装置(1)的进刀运动完成割胶运动；
所述步进电机(4)运动带动所述割胶执行装置(1)整体下移一段距离完成复位运动；
所述减速电机(6)驱动割胶执行装置(1)沿橡胶树做螺旋下降运动,配合所述割胶执行装置(1)的收刀运动完成回复动作。
2.根据权利要求1所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述可调节捆绑装置分为结构相同的上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置；所述割胶传动装置还包括一个滑块支架(5)和两个传动安装架(3)，其中，两个传动安装架(3)分别为结构相同的顶部传动安装架和底部传动安装架，所述滑块支架(5)竖直安装，所述顶部传动安装架和底部传动安装架分别装配在滑块支架(5)的顶部和底部，所述上部可调节捆绑装置和下部可调节捆绑装置分别通过所述顶部传动安装架和底部传动安装架连接到滑块支架(5)上；
所述上部可调节捆绑装置或者下部可调节捆绑装置包括一个齿形同步带(2)、两个楔块(7)和一个棘轮金属捆绑带(8),所述齿形同步带(2)外侧开设有竖直的外侧齿条,所述齿形同步带(2)内侧上下部分为光滑平带；所述齿轮同步带内侧设有内侧齿条(9)；所述齿型同步带(2)通过棘轮金属捆绑带(8)收缩,所述楔块(7)固定在齿形同步带(2)的内侧；
所述顶部传动安装架或者底部传动安装架包括驱动齿轮(301)、从动齿轮(302)、传动安装架外壳(304)和四个同步滚轮(303)，四个同步滚轮(303)分上下两排沿传动安装架外壳(304)内侧圆弧形排列,所述四个同步滚轮(303)沿齿形同步带(2)的光滑平带滚动；
所述外侧齿条与所述驱动齿轮(301)啮合,所述驱动齿轮(301)的转动带动滑块支架(5)沿所述齿形同步带(2)转动。
3.根据权利要求2所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述滑块支架(5)包括丝杠(501),丝杠螺母(502),滑块支架外壳(503)和滚轮(504)，所述丝杠螺母(502)装配在丝杠(501)上,丝杠(501)装配在滑块支架外壳(503)内,滑块支架外壳(503)通过两个传动安装架(3)装配固定,滑块支架外壳(503)前壁面留有长条状槽口，驱动齿轮(301)与丝杠(501)直接连接；
所述减速电机(6)安装在底部传动安装架的下面,所述减速电机(6)的输出轴与驱动齿轮(301)连接以带动滑块支架(5)沿齿形同步带(2)做圆周运动；所述步进电机(4)通过锥齿轮与丝杠螺母(502)连接,所述步进电机(4)转动带动割胶执行装置(1)沿丝杠(501)上下移动。
4.根据权利要求3所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述割胶执行装置(1)包括拉簧(105)、末端执行器安装滑块架(106)、推杆(107)、收刀固定架(108)、收刀曲柄(109)、角度调节板(104)、刀具固定架(110)、压板(102)、割胶刀片(101)和限深滚轮(103),所述末端执行器安装滑块架(106)设置于滑块支架(5)上,所述步进电机(4)安装在末端执行器安装滑块架(106)上,所述滚轮(504)设于所述末端执行器安装滑块架(106)前壁上,所述滚轮(504)与丝杠螺母(502)底部接触,所述收刀固定架(108)固定在末端执行器安装滑块架(106)右壁上,所述收刀固定架(108)呈凹槽状,所述推杆(107)固定在末端执行器安装滑块架(106)的前壁上,所述推杆(107)的头部设有有U型勾,所述推杆(107)在其底部直流电机的作用下实现伸出和收缩,所述收刀曲柄(109)通过螺栓平行安装在所述收刀固定架(108)的凹槽中,所述收刀曲柄(109)绕其中间的螺栓孔转动,所述收刀曲柄(109)一侧折弯成勾并与U型勾相连,所述收刀曲柄(109)另一侧设置有两个安装通孔,两个安装通孔分别为里孔与外孔,所述里孔与所述角度调节板(104)连接；所述拉簧(105)一侧固定在所述末端执行器安装滑块架(106)左壁上,另一侧与所述收刀曲柄(109)外孔连接；所述角度调节板(104)由两个十字交错椭圆形板组成,且每个椭圆形板上各有一个孔,所述角度调节板(104)上侧孔与所述收刀曲柄(109)内孔配合,下侧孔与所述刀具固定架(110)配合,所述限深滚轮(103)竖直装配在所述刀具固定架(110)上,所述压板(102)上有三个等距螺栓孔,所述压板(102)外侧形状与所述刀具固定架(110)外侧形状一致。
5.根据权利要求4所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，在所述控制模块的控制下,割胶执行装置(1)完成进刀与收刀的智能进阶式割胶运动，其中，
所述推杆(107)在所述控制模块的控制下推出,所述收刀曲柄(109)在拉簧(105)的拉动下沿中间螺栓孔向末端执行器安装滑块架(106)后壁转动,带动刀具固定架(110)完成进刀动作；
所述推杆(107)在所述控制模块的控制下收回,所述推杆(107)头部的U型勾带动收刀曲柄(109)沿中部螺栓向末端执行器安装滑块架(106)前壁转动,带动刀具固定架(110)完成收刀动作。
6.根据权利要求4所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述减速电机(6)在控制模块的控制下顺时针转动,驱动所述割胶执行装置(1)、滑块支架(5)、传动安装架(3)以同步速度沿所述齿形同步带(2)做圆周运动,在所述减速电机(6)的驱动下,所述丝杠(501)顺时针转动驱动所述丝杠螺母(502)向上运动,所述丝杠螺母(502)向上运动带动所述割胶执行装置(1)向上运动,配合所述割胶执行装置(1)的进刀运动完成自下而上的割胶运动；
在所述割胶执行装置(1)完成割胶运动置于所述滑块支架(5)上部分后,所述减速电机(6)在控制模块的控制下逆时针转动,驱动所述割胶执行装置(1),滑块支架(5),传动安装架(3)将以同步速度沿所述齿形同步带(2)做圆周运动,所述丝杠(501)逆时针转动驱动所述丝杠螺母(502)向下运动,所述丝杠螺母(502)向下运动通过滚轮(504)带动所述割胶执行装置(1)向下运动,配合所述割胶执行装置(1)的退刀运动完成自上而下的回复运动；
在所述割胶执行装置(1)完成割胶运动置于所述滑块支架(5)上部分想要完成复位运动时,所述步进电机(4)在控制模块的控制下开始旋转,步进电机(4)头部锥齿轮与所述丝杠螺母(502)啮合驱动所述丝杠螺母(502)向下移动,带动所述割胶执行装置(1)向下移动一定距离。
7.根据权利要求4所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述割胶刀片(101)安放在所述刀具固定架(110)与所述压板(102)之间，割胶刀片(101)通过所述压板(102)上的螺栓孔进行固定和深度调节。
8.根据权利要求4所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述角度调节板(104)通过与所述刀具固定架(110)的螺栓连接以调节刀具固定架(110)与收刀固定架(108)的角度。
9.根据权利要求4所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述限深滚轮(103)安装在割胶刀片(101)的前端,所述限深滚轮(103)的底部比所述割胶刀片(101)的平面高。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种智能仿形进阶式割胶机，其特征在于，所述控制模块以Arduino uno r3开发板作为控制器,通过cnc shield v3雕刻机扩展板和两个A4988驱动板驱动减速电机(6)和步进电机(4)运动,实现割胶运动机构的割胶运动和末端执行器的下移动作；通过扩展模块L298N控制推杆(107)运动,实现末端执行器的进刀和退刀动作；通过外接12V电源向Arduino uno r3开发板供电,以及向cnc shield v3雕刻机扩展板供电驱动电机。
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| CN202111682262.7A CN114303874A (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种智能仿形进阶式割胶机 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116076325A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-09 | 海南大学 | 一种复合运动式天然橡胶自动割胶机 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106034978A (zh) * | 2016-05-28 | 2016-10-26 | 青岛中创瀚维精工科技有限公司 | 一种割胶机及割胶方法 |
| CN109849498A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-07 | 上海应用技术大学 | 一种图形化荧光薄膜制备技术设备 |
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- 2021-12-29 CN CN202111682262.7A patent/CN114303874A/zh active Pending
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