專利名稱：高大園林樹木修剪機的制作方法
技術領域：
本發明主要應用于城市綠化業的高大園林樹木修剪領域。
技術背景隨著城市建設步伐的加快，城市高大樹木的機械化修剪成為擺在園林工 作者面前的一個亟待解決的問題。修剪樹木是養護園林管理中的一個重要環 節，對樹木修剪有以下幾種作用提高園林樹木成活率；調整樹勢，控制生 長，去劣存優；改善透光條件，增強光合作用，減少病蟲害；實現對古樹名 貴樹的美化整形，使樹木在自然美的基礎上，創造出人工與自然相結合的美； 同時能夠調解樹木與社會和居民的矛盾，如剪去阻礙交通信號及來往車輛的 枝條，改善居民的通風透光條件等。國外對樹木整枝修剪機械的研究起步較早，機型也比較齊全。國內對修剪 機械的研制起步較晚，且產量低，品種少，都是以生產手動式高枝修剪機為主。 美國和瑞典等國家生產的手動無動力整枝機基本上是在對常用魚頭鋸進行改進 的基礎上，增加一些簡單輔助構件和安裝有伸縮功能的工作桿等。其優點是簡 單、實用、造價低，對工人素質要求也較低，這就初步解決了爬樹作業的問題， 但其存在夾鋸、勞動強度大、效率低和容易斷鋸等缺陷。在機動型高枝修剪機 械方面，主要有日本的愛麗斯(ARS)、小松、德國的斯蒂爾和瑞典的胡斯華納 等公司生產的高枝鋸，它們都是以汽油機作為液壓傳動的動力，鋸徑大，振動 小，修剪效率高，但造價較高，維修、保養以及對操作人員的素質要求也都較 高。日本SEIREI公司生產的自動立木整枝機，通過遙控器控制其爬上樹干進行 修剪工作，但此機型具有一定的局限性，對樹干通直度有較高的要求。國內在機動式方面，劉克義等發明的多功能高枝修剪鋸是以小型汽油機為動力通過軟軸傳動帶動鋸鏈工作。它結構簡單、成本低、功能多、工效較高。 但是存在著操作桿較重、國產汽油機消聲效果不好、噪聲較大等缺點。發明內容本裝置主要包括基礎升降平臺，防側倒抱樹機構、工作平臺旋轉機構、機 械臂起升機構、機械臂伸縮機構、攬枝修剪機構和電機控制七部分。基礎升降平臺是剪叉式升降臺，通過其升降修剪不同高度的樹枝；防側倒 抱樹機構采用了四連桿機構和曲柄滑塊機構，在使用中其牢牢抱住樹干，防止 升降臺在工作過程中的搖晃和側倒；平臺旋轉機構采用蝸輪蝸桿減速器帶動四 個腳輪在工作臺滾動摩擦實現平臺旋轉；機械臂起升機構采用曲柄搖桿機構， 通過曲柄的運動實現機械臂的俯仰；機械臂伸縮機構采用絲杠螺母和摩擦輪傳 動，分別實現第二級和第三級機械臂的伸縮；攬枝修剪機構通過電鋸的直線運 動進行機械聯動實現了先攬住樹枝再進行修剪的目的。 有益效果本發明的使用將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動強度，消除 由于人工爬樹造成的安全隱患。本發明通過升降臺與旋轉臺的結合，以及機械 臂的多自由度運動實現了對高大樹木的全方位修剪與整形，達到了高大樹木機 械化修剪的目的；通過"防側倒機構"將大樹的樹干抱住，保證了機器的穩定 性；通過攬枝機構的機械抓手實現"先抓穩，再鋸斷"聯動作業，保證了修剪 的靈活性，能適應復雜多變的樹冠形狀。本發明體積小巧，使用方便，成本低 廉，容易推廣。
圖l:升降臺；圖2:放側倒抱樹機構；圖3:旋轉臺和機械臂起升機構；圖4:旋轉臺和機械臂起升機構俯視圖；圖5:攬枝修剪機構；圖6:攬枝修剪機構俯視圖；圖7:總裝配圖；圖8:總裝配圖俯視圖；圖9:總裝配圖側視圖； l一扶手，2—平臺，3—壓蓋，4_剪叉，5—液壓撐，6—輪子，7—平衡支腿， 8—外連桿，9一內連桿，IO—曲柄，11_連桿，12—內套桿，13—外套桿，14 —V架，15—雙鉸，16—單鉸，17—第一級機械臂，18—絲杠，19一起升機構， 20—起升減速，21—旋轉電機，22—旋轉減速器，23—推力軸，24—旋轉輪， 25—十字疊板，26—起升電機，27—攬枝機械手，28—滑塊，29—彈簧，30— 電鋸(角磨機)，31—固定塊，32—滑桿，33—摩擦輪，34—摩擦輪電機，35 一橡膠帶。
具體實施方式
:為保證修剪高度，本作品采用升降臺方式。利用升降臺作為基礎工作平臺， 機械臂在平臺上實現多個自由度的靈活運動。升降臺采用剪叉式，升降高度比 較高。防側倒抱樹機構方案。為了方便園林工作者，最大程度的簡化操作過程，本作品采用了對稱的四連桿機構和曲柄滑塊機構(如圖2所示)作為防側倒抱樹 機構的原理。曲柄滑塊機構的曲柄10和四連桿的曲柄共用一個桿，使兩個機構 有機地結合在一起。并且將滑塊加長成為一個外套桿13，在內套桿12上滑動。 而外套桿和升降臺通過壓緊裝置3連接在一起。內外套桿通過緊固螺釘進行鎖 緊。工作時先將升降臺朝樹干推，內套桿會先頂住樹干，繼續向前推，外套桿 開始在內套桿上滑動，直至抱緊樹干，最后人工鎖緊螺釘。工作臺旋轉方案。讓工作臺旋轉，是為了使工作臺在升降臺位置固定的情 況下進行修剪，并且在較小空間內具有靈活性，增大修剪范圍。升降臺面采用 方形，旋轉臺為兩塊長形板疊加成十字架形式25，在減速器22之上加一個支撐板， 在支撐板和旋轉臺之間加上推力軸承23，同時在旋轉臺下面裝四個輪子24，實 現輔助支撐的作用。同樣通過電機21帶動減速器進一步帶動旋轉臺旋轉。其優 點是加工方便，轉動省力，對驅動電機的要求較低。機械臂伸縮機構方案。本發明采用三節伸縮機構實現機械臂的伸縮。在第 二、三節伸縮機構中，第三節機構位于整個機械臂的末端，且電鋸要安裝在這 節機構上，考慮到這節機構不能太大，同時要盡量減小來自電鋸工作時的振動， 避免振動順著機械臂傳到修枝機整體，于是采用一對橡膠輪33實現二、三節機 構的相對移動，利用其滾動摩擦力實現機械臂的伸縮功能。然而伸縮臂的內套 是金屬方管，用橡膠輪直接與其接觸容易出現打滑的情況，于是在內套金屬方 管上加上橡膠帶，即增加了摩擦輪的滾動摩擦力。該套機構用帶有蝸輪蝸桿減 速器的電機直接驅動摩擦輪，提供動力的同時實現了摩擦輪的自鎖。(如圖5所 示)在第一、二節伸縮機構中，考慮到第二、三級伸縮臂和修剪機構的總重量 很大，于是決定用絲杠18螺母這種傳動方式來實現第一、二兩節伸縮臂之間伸 縮。即將螺母裝入第二級伸縮臂內并與之固定，再將螺桿與電機連接后，再將電機固定在第一級伸縮臂17上。機械臂起升設計方案。使用雙軸輸出的減速器帶動一個曲柄搖桿機構的曲柄3，機械臂相當于搖桿，通過最小壓力角設計，將推力減小。同時曲柄搖桿機 構的空間構型又能在修剪作業時保證修枝機的關鍵部分不被落下的樹枝砸壞。攬枝修剪機構設計方案。通過對園林綠化中的樹木修剪方法的調査和實驗， 發現如果既要使樹木受到的損傷最小又要保障操作人員的安全，需要保證在對 樹木的側枝進行修剪時，將其相對修剪裝置和剪口的位置進行固定。為此本作 品在電鋸的兩側有兩只機械小手，在電鋸接近樹枝的同時能幫助電鋸將樹枝的 位置固定住，進行攬枝修剪。對機械手的設計方案如下采用對稱的曲柄滑塊機構作為機械小手的骨架27。將控制其開合的滑塊部分28通過壓簧29與電鋸30的鋸套相連。當電鋸 向上升并接近樹枝時，鋸套上的彈簧推動滑塊使其閉合，將樹枝攬住。此時電 鋸繼續向樹枝接近并開動，彈簧被壓縮，機械小手夾樹枝的力量越來越大，直 至樹枝被電鋸鋸斷。該設計實現了機械聯動，更便于園林工人的操作，也更符 合修剪得要求及過程。本發明采用的剪叉式升降臺方式有利于保證修剪高度，并且成本低，工作 穩定。總的來說，本作品機構簡單，易于加工，關鍵是克服了一系列難題，并 能在電氣控制方面實現遠程控制，充分考慮了整機的穩定性和操作人員的人身 安全并予以體現。
權利要求
1.高大園林樹木修剪機，主要包括基礎升降平臺，防側倒抱樹機構、工作平臺旋轉機構、機械臂起升機構、機械臂伸縮機構、攬枝修剪機構和電機控制七部分，其特征在于基礎升降平臺是剪叉式升降臺；防側倒抱樹機構由曲柄滑塊機構和四連桿機構構成；工作平臺旋轉機構采用蝸輪蝸桿減速器帶動四個腳輪在工作臺滾動摩擦實現平臺旋轉；機械臂起升機構采用曲柄搖桿機構；機械臂伸縮機構采用絲杠螺母和摩擦輪傳動；攬枝修剪機構通過電鋸的直線運動與機械手聯動。
2. 如權利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于曲柄滑 塊機構的曲柄和四連桿的曲柄共用一個桿，并且將滑塊加長成為一個 外套桿，在內套桿上滑動，而外套桿和升降臺通過壓緊裝置連接在一 起，內外套桿通過緊固螺釘進行鎖緊。
3. 如權利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于機械臂 伸縮機構在二、三節伸縮臂上裝有一對橡膠輪，在伸縮臂的內套金屬 方管上裝有橡膠帶，該套機構通過帶有蝸輪蝸桿減速器的電機直接 驅動；第一、二兩節伸縮臂之間的伸縮用絲杠螺母傳動，即將螺母裝 入第二級伸縮臂內并與之固定，再將螺桿與電機連接后，再將電機固 定在第一級伸縮臂上。
4. 如權利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于-機械手采用對稱的曲柄滑塊機構作為其骨架，其上的滑塊部分通過壓 簧與電鋸的鋸套相連。
全文摘要
本發明為高大園林樹木修剪機，主要包括基礎升降平臺、防側倒抱樹機構、工作平臺旋轉機構、機械臂起升機構、機械臂伸縮機構、攬枝修剪機構和電機控制七部分。基礎升降平臺是剪叉式升降臺；防側倒抱樹機構由曲柄滑塊機構和四連桿機構構成；工作平臺旋轉機構采用蝸輪蝸桿減速器帶動四個腳輪在工作臺滾動摩擦實現平臺旋轉；機械臂起升機構采用曲柄搖桿機構；機械臂伸縮機構采用絲杠螺母和摩擦輪傳動；攬枝修剪機構通過電鋸的直線運動與機械手聯動。使用本發明將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動強度，消除由于人工爬樹修剪造成的安全隱患，本發明體積小巧，使用方便，成本低廉，容易推廣。
文檔編號A01G23/00GK101401538SQ200810227038
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者孫玉佩, 寧 張, 武 楊, 楊貫通, 放 江 申請人:北京理工大學