电动双手操作式果树老枝条修剪器的制作方法

本发明涉及农业生产中的果树老枝条修剪技术领域，具体是一种电动双手操作式果树老枝条修剪器。

背景技术：

果树在果实被采摘之后枝条需要修剪，以便来年能结出更多的果实。常见的果树如苹果树、梨树、桃树、杏树、栗子树、柿子树、葡萄树等，这些果树的老枝条直径常常在30mm～55mm之间，直径不怎么大但硬度较高，现在的普遍情况是，对于低矮处的老枝条，人们或者使用剪刀直接修剪，对于较高处的老枝条，人站在凳子或梯子上使用剪刀修剪，或者使用手锯切割，由于是人力作业，对于直径在30mm～55mm之间的老枝条用剪刀修剪是很累人的，生产率也很低，当用手锯切割时，由于枝条在拉锯时产生晃动，时常发生卡锯条现象或者锯条被卡弯。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动双手操作式果树老枝条修剪器，其能够轻松的修剪掉多余的直径在30mm～55mm之间的果树老枝条。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种电动双手操作式果树老枝条修剪器，包括行走结构；所述行走结构上安装有夹紧机构和切割机构；

所述夹紧机构包括主梁、设在主梁一端的加紧头，以及设在主梁另一端的用于控制加紧头的夹紧摆杆；

所述主梁中部铰接在行走结构上，主梁一端与行走结构之间连接有平衡弹簧；

所述加紧头包括固定在主梁上的夹子支架；所述夹子支架上端固定有由夹杆上支架、夹杆下支架和夹子右侧板组成的U型支架；所述夹杆上支架外端铰接有上夹杆，夹杆下支架外端铰接有下夹杆；所述上夹杆和下夹杆的内端开有滑槽，上夹杆和下夹杆滑槽内设有夹杆右端销轴；

所述夹紧摆杆下端铰接在主梁上；夹紧摆杆中部开有滑槽，夹紧摆杆滑槽内设有拉杆右销；所述拉杆右销连接有夹子拉杆；所述夹子拉杆滑动穿过夹子右侧板连接在加紧头中夹杆右端销轴上；在夹子拉杆靠近加紧头的一端套装有张口弹簧；所述张口弹簧一端抵在夹子右侧板上，另一端连接在夹子拉杆上；

所述切割机构包括分别铰接在所述主梁两端的左曲柄和手把推杆；所述左曲柄和手把推杆之间铰接有连杆；所述左曲柄上可转动安装有盘刀；

所述行走结构上安装有电机和电源；所述电机通过钢丝软轴连接。

其进一步是：所述夹紧摆杆与主梁之间设有自锁装置；

所述自锁装置包括一个折弯的自锁手把；所述自锁手把顶角处铰接在夹紧摆杆上，在自锁手把与夹紧摆杆之间连接有拉簧，自锁手把下端铰接有自锁拉杆；所述拉簧上端连接在自锁手把下端，拉簧下端连接在夹紧摆杆上；所述自锁拉杆下端可转动安装有自锁滚轮；

在主梁上固定有位于夹紧摆杆一侧的自锁挡板，所述自锁滚轮夹在自锁挡板与夹紧摆杆之间。

所述盘刀是中心为套筒，外圈开有齿的圆盘刀具；盘刀中心套筒内固定安装有盘刀支撑轴；

所述左曲柄下端通过左曲柄下销轴铰接在主梁上；左曲柄上端设有套筒，左曲柄套筒通过两个左曲柄上轴承可转动安装在盘刀支撑轴上；两个所述左曲柄上轴承之间设有支撑轴套；

所述连杆一端通过连杆左轴承可转动安装在盘刀支撑轴上；所述连杆左轴承内侧与左曲柄上轴承之间设有连杆上套，连杆左轴承外侧设有固定在盘刀支撑轴上的连杆左挡圈。

所述盘刀外罩有一个半封闭的刀罩；所述刀罩内侧通过螺栓固定连接有刀罩支撑；所述刀罩支撑下端套在左曲柄下销轴上，刀罩支撑中部套在左曲柄上端的套筒上；所述刀罩外侧焊接固定有软轴支撑；所述软轴支撑一端设有一个与盘刀支撑轴相对的套筒，所述钢丝软轴的外套固定在软轴支撑套筒内。

所述行走结构包括前右轮、前左轮、前轴、后右轮、后左轮、后轴；所述前轴和后轴之间固定有前弧型接梁和后底板；所述后底板上固定有垂直支架组件；所述主梁中部通过万向节铰接在行走结构上垂直支架组件的上端。

所述垂直支架组件上端固定有上下分布的垂直支架上座和垂直支架下座；所述垂直支架上座和垂直支架下座上开有相对的通孔；所述万向节中万向节下轴以小过盈的方式安装在垂直支架上座和垂直支架下座的孔中；所述万向节中万向节上轴以小过盈的方式安装在主梁中部的开设的孔中。

本发明能采用24V50Ah锌镍蓄电池作为电源，可以重复充电，机电总效率η=0.8，锯切阻力矩的最大值Mj=14N·m，锯切力的最大值Fj=186N，圆盘锯的转速n=600r/min，圆盘锯的进刀速度V=2.5mm/s，盘刀的相对位移S=0.055m，一次充满电量可以使用的锯切次数为k，由能量方程24×50×3600×η=186×0.025×22×k，得k=3.37×10⁴次，完全满足一天的使用要求。

本发明采用对待修剪枝条先夹紧后再利用圆盘锯切割的方法进行修剪，这样就解决了圆盘锯在切割时相对于枝条晃动的问题，从而不会出现卡锯现象。切割截面不是多截面而是一个截面、修剪效率也得到提高。它以电力作为动力源对果园的无污染，无需依赖人手的有限力量，速度快，不管多余的果树老枝条在哪里，都可以由该修剪器的使用者随意锯掉。

附图说明

图1是一种本发明主视图；

图2是夹紧机构主视图；

图3是夹紧机构俯视图；

图4是切割机构主视图；

图5是切割机构俯视图；

图6是夹紧机构与切割机构相对关系的主视图；

图7是夹紧机构与切割机构相对关系的俯视图；

图8是行走结构的主视图；

图9是行走结构的俯视图。

图中：1夹紧机构；2切割机构；3行走结构；4电机连接螺栓；5电机连接螺母；6电机支架；7支架螺栓；8支架螺母；9垂直支架螺栓；10垂直支架螺母；11垂直支架组件；12万向节；13万向节上销轴；14万向节上轴；15万向节下轴；16万向节下销轴；17垂直支架上座；18垂直支架下座；19平衡弹簧；20平衡弹簧上销轴；21电池箱组件；22电源；23电池箱连接螺栓；24电池箱连接螺母；25导线；26开关；27电机；

1–1上夹杆；1–2上夹杆塑料带；1–3夹杆右端销轴；1–4上夹杆销轴；1–5夹子拉杆；1–6夹杆上支架；1–7张口弹簧；1–8支架上销轴；1–9夹子右侧板；1–10夹子支架；1–11拉杆导向套；1–12主梁；1–13支架下销轴；1–14夹杆下支架；1–15下夹杆销轴；1–16下夹杆；1–17下夹杆塑料带；1–18下夹杆定位销；1–19夹杆端定位销；1–20上销轴定位销；1–21上夹杆定位销；1–22自锁拉杆；1–23拉杆上销；1–24拉杆下销；1–25自锁滚轮；1–26自锁手把；1–27拉簧上销；1–28手把销；1–29拉簧；1–30拉杆右销；1–31拉簧下销；1–32夹紧摆杆；1–33自锁挡板；1–34挡板定位销；1–35摆杆下销；1–36挡板螺栓；1–37挡板螺母；1–38摆杆下定位销；

2–1盘刀；2–2左曲柄下销轴；2–3左曲柄下定位销；2–4左曲柄；2–5盘刀键；2–6钢丝软轴；2–7盘刀支撑轴；2–8左曲柄上轴承；2–9软轴支撑；2–10支撑轴套；2–11连杆上套；2–12连杆左轴承；2–13支撑组件螺栓；2–14支撑组件螺母；2–15连杆；2–16连杆左套筒；2–17连杆左挡圈；2–18支撑轴定位销；2–19推杆上销轴；2–20手把推杆；2–21推杆下销轴；2–22推杆下定位销；2–23推杆上定位销；2–24手把；2–25刀罩；2–26刀罩支撑；

3–1前轴；3–2前弧型接梁；3–3前右轮；3–4后底板；3–5后右轮；3–6下耳座；3–7后轴；3–8后左轮；3–9前左轮；3–10前后梁销轴；3–11定位开口销；

11–1垂直支架；11–2支架右底版；11–3支架左底版。

图中符号：S被修剪的枝条；θ手把推杆的摆角；ψ夹紧摆杆的摆角；δ上夹杆的摆角与下夹杆的摆角。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，夹紧机构1：

夹紧机构1通过主梁1-12安装在行走结构3上，主梁1-12是一块中空方形梁；夹紧机构1用于解决对枝条切断之前修剪器相对于被修剪枝条的定位与夹紧的问题。夹子支架1-10竖直焊接在主梁1-12的左端上部；夹杆上支架1-6、夹杆下支架1-14和夹子右侧板1–9焊接组成一个U型支架；U型支架开口向左布置，其中夹杆上支架1–6通过支架上销轴1–8安装在夹子支架1–10的上部，的夹杆下支架1–14通过支架下销轴1–13安装在夹子支架1–10的下部；上销轴定位销1–20一方面将支架上销轴1–8定位在夹子支架1–10上，另一方面用于将夹杆上支架1–6与夹杆下支架1–14定位在支架上销轴1–8上。

夹杆上支架1-6左端通过上夹杆销轴1–4铰接有折弯的上夹杆1-1，上夹杆定位销1–21将上夹杆销轴1–4定位在上夹杆1–1上，上夹杆塑料带1–2以过盈的方式安装在上夹杆1–1的内侧；夹杆下支架1-14左端通过下夹杆销轴1–15铰接有折弯的下夹杆1-16，下夹杆定位销1–18将下夹杆销轴1–15定位在下夹杆1–16上，下夹杆塑料带1–17以过盈的方式安装在下夹杆1–16的内侧；上夹杆1-1和下夹杆1-16的右端开有滑槽，上夹杆1-1和下夹杆1-16滑槽内滚动连接有夹杆右端销轴1-3。

夹子右侧板1–9上开有通孔，在夹子右侧板1–9右侧面焊接有与夹子右侧板1–9通孔相对的拉杆导向套1–11；夹子拉杆1–5穿过夹子右侧板1–9通孔与拉杆导向套1–11，夹子拉杆1–5左端与夹杆右端销轴1–3连接。夹紧摆杆1-32下端通过摆杆下销1–35铰接在主梁1-12上，摆杆下定位销1–38将摆杆下销1–35定位在主梁1–12的右端孔内；夹紧摆杆1-32中部开有轴向的滑槽，夹紧摆杆1-32滑槽内滚动连接有拉杆右销1-30；夹子拉杆1–5右端与拉杆右销1-30连接。在夹子拉杆1-5左端套装有张口弹簧1-7；张口弹簧1-7右端抵在夹子右侧板1-9上，左端端连接在夹子拉杆1-5上。当夹子拉杆1–5向右移动时，夹紧机构实现对枝条的夹紧；张口弹簧1–7的作用是在不操作时，实现夹紧机构的自动放松。夹紧摆杆1–32顺时针方向摆动ψ角对应枝条的夹紧过程，夹紧摆杆1–32逆时针方向摆动ψ角对应枝条的解除锁死过程。

夹紧机构1还配有一个自锁装置：

折弯的自锁手把1–26的顶角处通过手把销1–28铰接在夹紧摆杆1-32上；拉簧1–29的上端挂在拉簧上销1–27上，拉簧上销1–27安装在自锁手把1–26下端；拉簧1–29的下端挂在拉簧下销1–31上，拉簧下销1–31安装在夹紧摆杆1–32上；自锁拉杆1–22的上端通过拉杆上销1–23与自锁手把1–26组成转动副，自锁拉杆1–22的下端通过拉杆下销1–24与自锁滚轮1–25组成转动副；自锁挡板1–33通过挡板定位销1–34与主梁1–12定位，自锁挡板1–33位于夹紧摆杆1-32左侧侧，其上端朝左侧倾斜布置；自锁滚轮1–25的左侧与自锁挡板1–33的右侧接触，自锁滚轮1–25的右侧与夹紧摆杆1–32的左侧接触，从而实现对夹紧摆杆1–32试图逆时针方向自摆时加以锁死。拉簧1–29的作用是保持锁死，当想解除锁死时，只要顺时针方向搬动自锁手把1–26即可。

结合图1，以及图4至图7所示，切割机构2：

切割机构2用于解决对枝条的切断作业问题。主梁1-12、左曲柄2-4，手把推杆2-20、连杆2-15组成双摇杆机构，盘刀2-1安装在左曲柄2-4与连杆2-15的连接点处。盘刀2–1是中心为套筒，外圈开有齿的圆盘状刀具；盘刀2–1中心套筒内通过盘刀键2–5固定安装盘刀支撑轴2-7。左曲柄2-4下端通过左曲柄下销轴2-2铰接在主梁1-12上；其中左曲柄下销轴2–2通过左曲柄下定位销2–3定位在主梁1–12上；左曲柄2-4上端设有套筒，左曲柄2-4套筒通过两个左曲柄上轴承2-8可转动安装在盘刀支撑轴2-7上；两个左曲柄上轴承2-8之间设有定位用的支撑轴套2-10，在左曲柄2-4套筒外端内壁上设有用于限位的台肩。连杆2-15的左端焊接有连杆左套筒2–16，连杆左套筒2–16通过连杆左轴承2–12与盘刀支撑轴2–7组成转动副；连杆左轴承2-12内侧与左曲柄上轴承2-8之间设有定位用的连杆上套2-11；连杆左轴承2-12外侧端设有固定在盘刀支撑轴2-7上的用于定位的连杆左挡圈2-17；支撑轴定位销2–18用于将连杆左轴承2–12定位在盘刀支撑轴2–7上。连杆2–15的右端通过推杆上销轴2–19与手把推杆2–20的上部组成转动副，推杆上定位销2–23将推杆上销轴2–19定位在连杆2–15的右端。手把推杆2–20的下部通过推杆下销轴2–21与主梁1–12的右端组成转动副，推杆下定位销2–22将推杆下销轴2–21定位在主梁1–12上；手把推杆2–20上安装手把2–24。

另外，盘刀2–1外罩有一个半封闭的刀罩2-25，刀罩2-25与左曲柄2-4上端的套筒组成过盈连接；刀罩2-25内侧通过支撑组件螺栓2–13和支撑组件螺母2–14固定连接有刀罩支撑2-26；刀罩支撑2-26下端套在左曲柄下销轴2-2上，刀罩支撑2-26中部套在左曲柄2-4上端的套筒上。刀罩2-25外侧焊接固定有软轴支撑2-9；软轴支撑2-9一端设有一个与盘刀支撑轴2-7相对的套筒。行走结构3上安装有电机27和电源22；电机27连接有钢丝软轴2-6，钢丝软轴2-6穿过软轴支撑2-9的套筒与盘刀支撑轴2-7固定连接，其中钢丝软轴2-6的外套固定在软轴支撑2-9套筒内。当手把推杆2–20逆时针摆动θ角时，直径小于等于50mm的枝条被盘刀2-1切断，当手把推杆2–20顺时针摆动θ角时，盘刀2-1返回原处。

如图1、图8和图9所示，行走结构3：

行走结构3用于安装相关的构件并实现行走。前右轮3–3和前左轮3–9与前轴3–1组成转动副，构成前轮；后右轮3–5和后左轮3–8与后轴3–7组成转动副，构成后轮。前弧型接梁3–2焊接在前轴3–1的前中部，后底板3–4焊接在后轴3–7上，前弧型接梁3–2的左端通过前后梁销轴3–10与后底板3–4的左端组成转动副；定位开口销3–11将前弧型接梁3–2与后底板3–4定位在前后梁销轴3–10上。此结构设计使前轮相对于后轮组成万向转向的结构，从而使操作者可以随意地操作该修剪器到达想去的地方。

电机支架6通过电机连接螺栓4和电机连接螺母5与后底板3–4连接；电机连接螺栓4与电机连接螺母5将电机26连接在电机支架6上。电池箱连接螺栓23和电池箱连接螺母24将电池箱组件21连接在后底板3–4的下面；电源22放在电池箱组件21中，导线25将电源22与开关26和电机27连接起来，当开关26接通时电机27转动，电机27的输出轴带动切割机构2中的钢丝软轴2–6转动，钢丝软轴2–6的另一端带动切割机构2中的盘刀2–1转动，从而实现对枝条的切断作业。

支架右底版11–2与支架左底版11–3分别焊接在垂直支架11–1的下端左右侧组成垂直支架组件11；垂直支架螺栓9和垂直支架螺母10将垂直支架组件11与后底板3–4连接起来。垂直支架组件11上端固定有上下分布的垂直支架上座17和垂直支架下座18；垂直支架上座17和垂直支架下座18上开有相对的通孔；万向节12通过万向节下轴15以小过盈的方式安装在垂直支架上座17和垂直支架下座18的孔中，万向节下销轴16用于将万向节12的下段定位在万向节下轴15上；万向节12通过万向节上轴14以小过盈的方式安装在主梁1-12中部的开设的孔中，万向节上销轴13用于将万向节12的上段定位在万向节上轴14上。平衡弹簧19的上端通过平衡弹簧上销轴20连接在主梁1-12右端，平衡弹簧19下端挂接在下耳座3–6的圆环部分上，下耳座3–6的螺纹部分连接在后轴3–7的中间。平衡弹簧19使夹紧机构1、切割机构2的重力与弹簧拉力的合力落在垂直支架11–1的几何中心上；的万向节12支撑夹紧机构1、切割机构2相对于垂直支架组件11做任意姿态的调节，从而使操作者可以轻松灵活的操作该修剪器到达想到达的位置与姿态。

本发明能采用24V50Ah锌镍蓄电池作为电源，可以重复充电，机电总效率η=0.8，锯切阻力矩的最大值Mj=14N·m，锯切力的最大值Fj=186N，圆盘锯的转速n=600r/min，圆盘锯的进刀速度V=2.5mm/s，盘刀的相对位移S=0.055m，一次充满电量可以使用的锯切次数为k，由能量方程24×50×3600×η=186×0.025×22×k，得k=3.37×10⁴次，完全满足一天的使用要求。

本发明中夹紧机构1用于实现切割之前修剪器与被切掉枝条后段的夹紧，以避免切割时圆盘刀具相对于枝条的晃动可能导致的卡锯现象与断口呈现多截面现象，还用于实现将操作者左手的动作转换为对枝条的夹紧与松开的作业；切割机构2用于实现对被修剪枝条的切断作业，以及实现将操作者右手的动作转换为进刀与退刀的作业；行走结构3用于安装相关的构件并实现行走。与现有技术相比。本发明采用对待修剪枝条先夹紧后再利用圆盘锯切割的方法进行修剪，解决了圆盘锯在切割时相对于枝条晃动的问题，从而不会出现卡锯现象；切割截面不是多截面而是一个截面、修剪效率也得到提高；以电力作为动力源对果园的无污染，无需依赖人手的有限力量，速度快，不管多余的果树老枝条在哪里，都可以由该修剪器的使用者随意锯掉。