一種手持式樹枝振動果實采收裝置的制作方法

本發明涉及果實采收裝置，具體的說，涉及一種手持式樹枝振動果實采收裝置。

背景技術：

目前國內果實采收環節基本為人工采收，勞動力需求多、勞動強度大、采收成本高，特別是近年來農村勞動力缺乏，使得果實采收成為制約水果生產的瓶頸。為降低果實采收成本，近年來國內外對果實機械化采收進行了大量的研究。機械振動式果實采收由于其采收效率高受到廣泛關注，特別是樹干振動與樹冠振動采收兩種方式采收速度高達30-80株/小時。但這兩類振動采收設備結構龐大、需要大馬力的拖拉機驅動，因此僅適合平原地區果樹間距大的果園。南方山坡地、果樹行間無法行走大型機械的果園此類振動采收機并不適用。

針對南方丘陵山地果園的特點，國內已開發和研制了一些便攜式果實振動采收裝置。授權公告號為CN103229632B的發明專利公開了一種近果振動式荔枝采收機,利用振動梳插入果樹樹冠并使果實振動脫落，此發明適合荔枝、龍眼類型的串果果樹的振動采收，但是振動梳的方式對非串果果樹采收效率較低。授權公告號為CN202285603U的實用新型專利公開了一種便攜式果實振動采收裝置，利用扣勾振動單元勾住樹枝進行振動并使果實振動脫落，該方案可適用于大部分果樹，但由于使用扣勾勾住樹枝，扣勾振動式容易脫落且對樹枝沖擊大，易損傷樹枝。

現有技術存在如下缺點：1.沒有考慮和解決不同果實采收時振動幅度和振動頻率有所不同，對此，需要方便調節振動機構的振動幅度和振動頻率；2.沒有快速夾緊果樹樹枝的裝置；3.沒有考慮和解決高頻振動下，對操作人員手臂產生的振動疲勞損害問題。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種便攜式的能快速夾緊果樹樹枝進而實現果實的振落采收的手持式樹枝振動果實采收裝置。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種手持式樹枝振動果實采收裝置，包括驅動機構、傳動機構、振動機構、手動夾緊機構、樹枝裝夾頭、棘輪鎖緊機構；驅動機構、傳動機構、振動機構、手動夾緊機構依次相接；手動夾緊機構包括一個通過正向或反向轉動控制樹枝裝夾頭夾緊或松開動作的裝夾手柄；棘輪鎖緊機構具有控制裝夾手柄單正向轉動的鎖緊檔位和控制裝夾手柄正向或反向轉動的解鎖檔位。

作為一種優選，棘輪鎖緊機構包括棘輪箱體、棘爪調節桿、棘爪撥塊、鎖緊棘爪、彈簧、棘輪；棘輪箱體與手動夾緊機構相接；棘輪在棘輪箱體內轉動，裝夾手柄與棘輪同步轉動；棘爪調節桿帶動棘爪撥塊在棘輪箱體內轉動；彈簧的一端固定在棘輪箱體內，另一端連接鎖緊棘爪，鎖緊棘爪的另一端與棘爪撥塊緊貼；棘爪調節桿位于鎖緊檔位時，彈簧將鎖緊棘爪壓入棘輪的齒槽中，棘爪調節桿位于解鎖檔位時，棘爪撥塊推動鎖緊棘爪離開棘輪。

作為一種優選，手動夾緊機構包括裝夾箱體、曲柄、連桿、裝夾推桿；裝夾箱體和振動機構相接，裝夾手柄帶動曲柄繞曲柄的一端轉動，曲柄的另一端與連桿的一端轉動式連接，連桿的另一端與裝夾推桿的一端轉動式連接；裝夾手柄轉動時，穿過裝夾箱體的裝夾推桿往復平移。

作為一種優選，樹枝裝夾頭包括固定裝夾座、活動裝夾塊、延伸桿；固定裝夾座為U形，通過延伸桿與裝夾箱體相接，活動裝夾塊位于固定裝夾座內；裝夾推桿穿過空心的延伸桿和固定裝夾座，與活動裝夾塊的背面相接；裝夾推桿軸向往復平移時，活動裝夾塊的正面與固定裝夾座的某一內側靠近或離開。

作為一種優選，活動裝夾塊的正面和固定裝夾座的內側均設有橡膠層。

作為一種優選，振動機構包括振動支撐箱體、偏心輪、偏心調節銷、偏心調節機構、連桿、振動桿、支撐桿；傳動機構驅動偏心輪在振動支撐箱體內轉動；偏心輪上設有帶刻度的偏心距調節槽，偏心調節銷位于偏心距調節槽內，偏心調節銷通過偏心調節機構安裝在偏心輪上；偏心調節銷與連桿的一端轉動式連接，連桿的另一端與振動桿轉動式連接；空心的支撐桿固定在振動支撐箱體的外側，振動桿穿過振動支撐箱體和支撐桿，端部從支撐桿伸出；偏心輪轉動時，振動桿軸向往復振動。

作為一種優選，偏心調節機構包括兩個螺桿軸承座和一根調節螺桿；調節螺桿通過兩個螺桿軸承座安裝在偏心輪上，調節螺桿的軸向方向與偏心距調節槽的長度方向一致，調節螺桿的一端設有內六角孔；偏心調節銷與調節螺桿螺紋連接；調節螺桿轉動時，偏心調節銷在偏心距調節槽內平移。

作為一種優選，一種手持式樹枝振動果實采收裝置還包括安裝在支撐桿上的減震手持機構；減震手持機構包括沿著支撐桿的軸向依次設置的一個橡膠減震器、一個橡膠提手、一根減震桿、一個橡膠把手、另一個橡膠減震器，其中橡膠把手相對于橡膠提手更靠近振動支撐箱體。

作為一種優選，一種手持式樹枝振動果實采收裝置還包括發動機背負架；驅動機構為安裝在發動機背負架上的汽油發動機；傳動機構包括軟軸和減速器；汽油發動機、軟軸、減速器依次相接，減速器安裝在振動支撐箱體上，減速器的輸出軸驅動偏心輪轉動。

作為一種優選，一種手持式樹枝振動果實采收裝置還包括安裝在減震桿上的控制系統；控制系統包括發動機熄火按鈕、發動機調速推桿、發動機轉速顯示表。

本發明的工作原理是：

設計了手動夾緊機構和棘輪鎖緊機構，棘輪鎖緊機構在鎖緊檔位時，手動夾緊機構的裝夾手柄只可正向轉動實現樹枝裝夾頭的夾緊動作，由此實現手動快速夾緊，且節省人力。

使用背負式汽油發動機作為動力，利用發動機調速推桿和發動機轉速顯示表調節汽油發動機的轉速，經減速器后減速至240-600r/min，利用偏心輪滑桿機構轉換成振動桿的頻率范圍為4-10Hz直線往復振動，利用偏心調節機構調節偏心輪滑桿機構的曲柄長度而改變振動幅度，振動桿上安裝有棘輪鎖緊機構和曲柄滑塊機構組合的快速裝夾結構，樹枝裝夾頭夾緊果樹樹枝，從而帶動果樹樹枝隨振動桿進行高頻振動，使果實振動脫落，實現果實的采收。通過調節汽油發動機的轉速調整振動頻率，通過調節偏心調節銷的位置調節振動幅度。

由于高頻振動易使操作人員疲勞及損傷，在手持部位設計有減振手持機構，對操作人員進行保護。

總的說來，本發明具有如下優點：

1.可廣泛應用于柑橘、荔枝、龍眼、紅棗、核桃、板栗、杏李等串果或非串果的振動采收，有效提高采收效率，降低采收成本。

2.整機重量輕，便攜性強，適合坡地較多、大型機械無法行走的丘陵山地果園。

3.通過棘輪鎖緊機構與手動夾緊機構的組合實現對樹枝的快速夾緊，且用于夾緊的部位設置了橡膠層，避免了振動脫鉤的問題及對樹枝沖擊損傷的問題。

4.通過偏心輪上偏心距調節槽和螺桿式的偏心調節機構可方便調節水果振動采收的振動幅度。

5.通過控制系統的發動機調速推桿和發動機轉速顯示表可實時調節水果振動采收的振動頻率。

6.通過手持部位的減震手持機構進行減振，避免振動采收的高頻振動對人體產生振動疲勞損害。

7.手持部分非關鍵部分均采用合金鋁材料，可使手持部分裝置重量低于5kg,且重心靠近兩手中間位置，可減輕操作人員的勞動強度。

附圖說明

圖1是本發明的立體圖。

圖2是振動機構的立體圖。

圖3是偏心調節機構的立體圖。

圖4是減震手持機構和控制系統的立體圖。

圖5是手動夾緊機構的立體圖。

圖6是棘輪鎖緊機構的立體圖。

圖7是樹枝裝夾頭的立體圖。

其中，1為發動機背負架，2為汽油發動機，3為軟軸，4為減速器，5為振動機構，6為控制系統，7為減振手持機構，8為手動夾緊機構，9為樹枝裝夾頭。

50為振動支撐箱體，51為減速器的輸出軸，52為偏心輪，53為偏心調節銷，54為偏心調節機構，55為振動機構的連桿，56為振動桿，57為連接法蘭，58為支撐桿。

541為調節螺桿，542和543為螺桿軸承座。

61為發動機熄火按鈕，62為發動機調速推桿，63為發動機轉速顯示表。

71和75為橡膠減震器，72為橡膠把手，73為減振桿，74為橡膠提手，76為減振器固定座。

80為裝夾箱體，81為裝夾手柄，82為棘輪鎖緊機構，83為軸承座，84為曲柄，85為手動夾緊機構的連桿，86為裝夾推桿，87為延伸桿。

820為棘輪箱體，821為棘爪調節桿，822為棘爪撥塊，823為鎖緊棘爪，824為彈簧，825為棘輪。

91為安裝法蘭，92為固定裝夾座，93為活動裝夾塊，94和95為橡膠層。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體實施方式來對本發明做進一步詳細的說明。

一種手持式樹枝振動果實采收裝置，其結構如圖1所示，包括發動機背負架、汽油發動機、傳動機構、振動機構、手動夾緊機構、樹枝裝夾頭、棘輪鎖緊機構、減振手持機構、控制系統。

汽油發動機安裝在發動機背負架上。汽油發動機的輸出軸與傳動機構的軟軸連接，軟軸另一端與蝸輪蝸桿減速器的輸入軸連接，減速器的輸出軸與振動機構的偏心輪連接，振動機構的振動桿與手動夾緊機構連接，手動夾緊機構控制樹枝裝夾頭夾緊樹枝。控制系統控制汽油發動機的轉速與啟停及顯示振動頻率，減振手持機構通過橡膠減振器與振動支撐箱體的外壁和支撐桿連接。棘輪鎖緊機構控制手動夾緊機構，實現樹枝裝夾頭的單向夾緊動作。

如圖2所示，振動機構包括振動支撐箱體50、減速器的輸出軸51，偏心輪52，偏心調節銷53，偏心調節機構54，振動機構的連桿55，振動桿56，連接法蘭57，支撐桿58。振動支撐箱體50用螺釘安裝在減速器4上，支撐桿58為中空桿，通過連接法蘭57固定安裝在振動支撐箱體50上，減速器的輸出軸與偏心輪52連接，偏心輪52與振動機構的連桿55通過偏心調節銷53連接，振動機構的連桿55與振動桿56通過銷軸連接，振動桿56通過支撐桿58內部兩端的滑動軸承支承。運行時，減速器帶動偏心輪和偏心調節銷轉動，偏心調節銷帶動振動機構的連桿搖擺，實現振動桿在支撐桿內的軸向往復振動。

如圖3所示，偏心調節機構54包括螺桿541、螺桿軸承座542、543。偏心輪上設置有帶有刻度的長條形的偏心距調節槽，連桿的端部通過偏心調節銷固定在偏心距調節槽中，偏心調節銷在偏心距調節槽中選擇的不同安裝位置對應連桿的端部與偏心輪轉動中心的不同距離，以改變振動機構的振動幅度。偏心調節銷53中部安裝在偏心距調節槽中，偏心調節銷中部為軸肩結構，軸肩嵌入偏心距調節槽的沉槽中，偏心調節銷一端有螺紋孔與調節螺桿配合，另一端為銷軸與連桿55配合，調節螺桿541由左右兩螺桿軸承座542、543支承，螺桿軸承座542、543固定安裝在偏心距調節槽的兩端，調節螺桿的端部有內六角孔，方便轉動調節螺桿以調節偏心調節銷在偏心距調節槽中的位置。

偏心距調節槽上有刻度，偏心調節銷上有刻度指示線與偏心距調節槽上的刻度對應，方便調節和讀取偏心距，振動機構振動幅度為2倍偏心距。

如圖4所示，減振手持機構7包括橡膠減振器71、75，橡膠把手72、減振桿73、橡膠提手74、減振器固支座76。減振桿為中空鋁合金桿，減振桿套在支撐桿58上，同時兩端安裝橡膠減振器，橡膠減振器通過減振器支座76與支撐桿58連接，橡膠把手72固定安裝在減振桿后部，橡膠提手74固定安裝在減振桿前部，橡膠把手與橡膠提手之間的距離約為肩寬。運行時，振動桿在支撐桿內往復振動，操作者一手握持橡膠把手，一手握持橡膠提手進行作業，振動機構對兩手的高頻振動可通過左、右兩橡膠減振器及橡膠把手和橡膠提手進行消減，實現減振作用。

控制系統安裝在減震手持機構上，如圖4所示，包括：發動機熄火按鈕61、發動機調速推桿62、發動機轉速顯示表63。發動機熄火按鈕61、發動機調速推桿62安裝在靠近橡膠把手72的位置，以便于操作，發動機轉速顯示表63安裝在橡膠提手與橡膠把手的中間位置，以便于查看。控制系統還包括光柵編碼器，安裝在減速器的輸出軸上，發動機轉速顯示表與光柵編碼器連接，實時顯示減速器的輸出軸的轉速。

手動夾緊機構如圖5所示，包括：裝夾箱體80、裝夾手柄81、軸承座83、曲柄84、手動夾緊機構的連桿85、裝夾推桿86、延伸桿87。裝夾箱體通過連接法蘭與振動桿56固定連接，棘輪鎖緊機構通過螺釘固定安裝在裝夾箱體的箱壁上，棘輪軸一端與裝夾手柄通過螺釘固定連接，另一端由軸承座83支撐并通過銷釘與曲柄84連接，曲柄另一端通過銷軸與連桿連接，連桿另一端通過銷軸與裝夾推桿86連接，延伸桿為中空桿，一端通過法蘭與裝夾箱體固定連接，另一端通過法蘭與固定裝夾座固定連接，延伸桿兩端內部安裝有滑動軸承，裝夾推桿放置于延伸桿內部的滑動軸承內，裝夾推桿可以在延伸桿內部軸向往復移動。運行時，正向撥動裝夾手柄即可帶動裝夾推桿軸向平移實現夾緊(圖5所示逆時針方向)，反向撥動裝夾手柄即可帶動裝夾推桿軸向平移實現松開(圖5所示順時針方向)。

棘輪鎖緊機構82安裝在裝夾箱體的側壁上，如圖6所示，包括：棘輪箱體820、棘爪調節桿821、棘爪撥塊822、鎖緊棘爪823、彈簧824、棘輪825。棘輪箱體通過螺釘固定安裝在裝夾箱體的箱壁上，棘爪調節桿和棘爪撥塊通過螺釘固定連接在一起，鎖緊棘爪一端為銷軸結構并安裝于棘輪箱體的銷軸孔內，另一端有二或三個齒，彈簧一端頂在棘輪箱體內壁上，另一端頂在鎖緊棘爪上，棘輪通過棘輪軸安裝在棘輪箱體和棘輪箱蓋的孔內。棘爪調節桿轉到最左端位置可將鎖緊棘爪頂起，鎖緊棘爪與棘輪分離，棘輪可自由轉動，從而實現松開夾緊的樹枝。棘爪調節桿轉到最右端位置時，鎖緊棘爪在彈簧力作用下與棘輪嚙合，棘輪可逆時針轉動從而推動裝夾推桿夾緊樹枝，夾緊樹枝后，由于棘爪的止動作用，棘輪不能順時針旋轉，從而實現樹枝裝夾的鎖緊。

樹枝裝夾頭如圖7所示，包括：安裝法蘭91、固定裝夾座92、活動裝夾塊93、橡膠層94、橡膠層95。固定裝夾座通過安裝法蘭與延伸桿87固定連接，固定裝夾座為U型結構，固定裝夾座與法蘭連接的中心部分有通孔，裝夾推桿穿過該固定裝夾座的通孔并與活動裝夾塊通過活動裝夾塊上的盲孔和螺釘固定連接。固定裝夾座和活動裝夾塊夾持樹枝部分粘貼有橡膠層，以保護果樹樹枝不被夾爛。運行時，撥動裝夾手柄即可帶動活動裝夾塊平移，實現夾緊或松開樹枝。

本發明的操作方法如下：

發動機調速推桿先調至起始位置，啟動發動機，操作人員背起發動機背負架和汽油發動機，手持橡膠提手和橡膠把手，通過棘爪調節桿將棘輪鎖緊機構調至鎖緊檔位，待采摘樹枝位于固定裝夾座和活動裝夾塊之間，正向撥動裝夾手柄，活動裝夾塊夾緊樹枝，由于有棘輪鎖緊機構，松開手活動裝夾塊也不會放松。啟動發動機，調節發動機調速推桿使發動機轉速提升至設置轉速，樹枝振動，林果抖落。

應對不同類型的果實，可預先通過內六角孔調節振動幅度，也可通過發動機調速推桿隨時調節振動頻率。

上述實施例為發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。