水果幼果套袋机的制作方法

本发明属于农业机械领域，特别涉及一种水果套袋机。

背景技术：

水果套袋时令性强，工作简单但是工作量大。改革开放后，大量农村劳动力被解放，年轻劳动力大量流入城市，农村劳动力减少，劳动力成本增加。

从水果销售上来看，口味及外观优秀、无公害的果品已成为当今的时代潮流，国内外消费者对鲜果质量要求越来越高。这种渐趋高端的消费需求,使得优质水果价格高、销路好、经济效益高、国际竞争力也强。因此，积极提升水果综合品质,能解决我国水果产业发展瓶颈、应对市场挑战、切实提高果农收益。

目前市场上的水果幼果套袋机械只能实现分离纸袋和撑开纸袋的功能，难以满足农业机械自动化生产的需求；相关科研单位和个人都提出了针对性的解决方案，但是都处于理论阶段，尚无实际应用的例子。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单可靠、体积小巧、能够实现水果套袋过程中的分袋、运袋、撑袋、封袋功能的水果幼果套袋机。

本发明包括控制系统、动力系统、机架、分袋机构、运袋机构、撑袋机构、封袋机构，其中机架包括：左机架、右机架和储袋箱，其中左机架和右机架的后端固定在储袋箱上，左、右机架与储袋箱相对的一端的端部即前端设有相对的半椭圆形的金属架，该金属架的端部凸台设有连接孔并通过螺栓连接；所述的控制系统包括单片机和驱动电机模块，单片机和驱动电机模块固定在储袋箱的外侧，对系统起控制作用；所述动力系统、分袋机构、运袋机构、撑袋机构和封袋机构均左右对称地设在左机架和右机架上：

所述动力系统包括：电池、步进电机、同步带轮、同步带、带轮机架连接轴，其中电池固定在储袋箱的一侧，2部步进电机分别设在左机架和右机架的后端部，带轮机架连接轴分别固定在左机架和右机架的另一端即前端；带轮机架连接轴和步进电机的输出轴上均设有同步带轮；同步带轮上均设有同步带；

所述的运袋机构包括：直线导轨、同步带连接器、直线导轨滑块、滑块连接器，其中一对直线导轨分别固定在左机架和右机架上同步带的内侧，直线导轨的长度与左、右机架的长度相同，直线导轨上均设有直线导轨滑块，该直线导轨滑块的外侧与同步带连接器连接，同步带连接器与上述同步带相连；滑块连接器设在直线导轨滑块上，动力系统提供同步带将往复运动和动力传送给运袋机构；

所述的分袋机构包括：推拉式电磁铁、液体胶盘、电磁铁固定器，其中电磁铁固定器的两端分别与上述左右两个滑块连接器的内侧固连；推拉式电磁铁固定在电磁铁固定器的中间，液体胶盘固定在推拉式电磁铁输出轴的下端。

所述的撑袋机构包括：直线轴承、凸轮随动轴承、凸轮随动轴承连接轴、磁铁固定轴、磁铁、凸轮，其中直线轴承分别设在上述左、右滑块连接器前臂的通孔中，磁铁固定轴设在直线轴承上，沿直线轴承上下滑动，磁铁固定在磁铁固定轴下表面的凹槽内，磁铁固定轴的磁铁端朝下；凸轮为一长条状，其上表面为光滑的连续曲面，侧面设有通孔，通过螺钉分别固定在左机架和右机架的内侧，该凸轮位于电磁铁固定器的下方，凸轮前端分别超出左、右机架的前端面20mm；凸轮随动轴承连接轴的两端分别与左右两根磁铁固定轴中部的通孔连接；凸轮随动轴承对称地设在凸轮随动轴承连接轴两端，并位于磁铁固定轴和机架中间、分别与左右两个凸轮上表面贴合。

所述的封袋机构包括：随动滑块、推杆、上压板、压板连接轴、弯袋杆、下压板吸附电磁铁、下压板、抗弯矩挡板和上压板吸附电磁铁，其中随动滑块设在上述直线导轨上，位于上述直线导轨滑块的前方，直线导轨滑块推动随动滑块往前滑动；推杆的一端通过转动副与随动滑块连接，其另一端通过转动副与弯袋杆连接，上压板为长条形压板，其中部通过转动副分别与左机架和右机架外侧连接，其前端与压板连接轴连接，上压板吸附电磁铁分别固定在上压板后端上面的左、右机架上，工作表面朝下设置；下压板为l形钣金件，其夹角处通过转动副分别安装在左机架和右机架的前端面上，下压板吸附电磁铁分别固定在下压板下面左机架和右机架的前端下方；两个抗弯矩挡板分别固定在上压板下面的左机架和右机架的外侧，与机架形成一个开口向上的凹槽；上压板的后端通过上压板中部的转动副的旋转，与上压板吸附电磁铁的下表面形成一个0°到30°范围的夹角；下压板的平板下表面通过转动副的旋转，与下压板吸附电磁铁的外侧表面形成一个0°到30°范围的夹角，当上压板与上压板吸附电磁铁工作表面的夹角和下压板与下压板吸附电磁铁的夹角均为0°时，上压板卡在上述凹槽中，其前端和下压板的上部的平板贴合，上压板和下压板均由铁磁性材料制成。

本发明使用的纸袋开口端的一面内嵌两根对称的薄铁片，中间部分设有切口。

本发明的整个套袋过程要实现以下五个操作：分袋，将呈堆叠状的纸袋进行分离，一次取一个；运袋，将纸袋送到需要撑袋和封袋的位置；撑袋，将纸袋的袋口撑开，开口大小足够水果幼果能够进入其中；封袋，将袋口封住，并固定在幼果的果柄上；果机分离，将套好的幼果和果袋退出机架，准备下一个套袋。

本发明的工作原理如下：

分袋环节，利用液体胶的粘性，分离纸堆最上面一张纸袋；运袋和撑袋环节，利用磁铁和铁片的吸附力和液体胶的粘力，共同作用，固定住纸袋上表面，然后通过直线导轨进行运袋，在此过程中，给纸袋一个逐渐的分离的力，使纸袋撑开，纸袋撑口最大时，将幼果装入；封袋环节，装入幼果后，触发封袋机构，使纸袋两端压紧固定，然后由两根轴分别对纸袋中内嵌的铁丝进行弯曲变形，进而封住袋口、使纸袋固定在幼果上；果机分离环节，运袋机构回退，封袋机构松开，就能实现果机分离。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、结构简单可靠、体积小巧、能够实现水果套袋过程中的分袋、运袋、撑袋、封袋功能。

2、提高了劳动效率，降低了成本和维护难度。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明的各机构示意图；

图3是本发明的纸袋撑开前的变形示意简图；

图4是本发明的纸袋撑开后的变形示意简图；

图5是本发明的工作时的示意简图；

图6是本发明使用纸袋的示意图；

图7是图5在分袋环节时的剖视图；

图8是图5在运袋环节时的剖视图；

图9是图5在装果环节时的剖视图；

图10是图5在封袋环节时的局部剖视图。

图中：1控制系统、2动力系统、3机架、4分袋机构、5运袋机构、6撑袋机构、7封袋机构、8幼果、9纸袋、101单片机、102电机驱动、201电池、202步进电机、203同步带机架连接轴、204同步带轮、205同步带、301储袋箱、302左机架、303右机架、304螺栓、401电磁铁固定器、402液体胶盘、403推拉式电磁铁、501直线导轨、502同步带连接器、503滑块连接器、504直线导轨滑块、601直线轴承、602凸轮随动轴承、603凸轮随动轴承连接轴、604磁铁固定轴、605磁铁、606凸轮、701随动滑块、702推杆、703上压板、704弯袋杆、705压板连接轴、706下压板吸附电磁铁、707下压板、708抗弯矩挡板、709上压板吸附电磁铁。

具体实施方式

在图1和图2所示的水果幼果套袋机示意图中，机架3包括：左机架302、右机架303和储袋箱301，其中左机架和右机架固定在储袋箱上，左、右机架与储袋箱相对的一端的端部即前端设有相对的半椭圆形的金属架，该金属架的端部凸台设有连接孔并通过螺栓连接，如图3所示，该金属架的端部凸台设有连接孔并通过螺栓304连接；控制系统1包括单片机101和驱动电机模块102，单片机和驱动电机模块固定在储袋箱的外侧，对系统起控制作用；动力系统2、分袋机构4、运袋机构5、撑袋机构6和封袋机构7均左右对称地设在左机架和右机架上：

所述的动力系统中的电池201通过螺栓固定在储袋箱的一侧，2部步进电机202分别通过螺栓固定在左机架和右机架的后端部，带轮机架连接轴203分别固定在左机架和右机架的另一端即前端；带轮机架连接轴和步进电机的输出轴上均设有同步带轮204；同步带轮上均设有同步带205；

所述的运袋机构中的一对直线导轨501分别通过螺钉固定在左机架和右机架上同步带的内侧，直线导轨的长度与左、右机架的长度相同，直线导轨上均设有直线导轨滑块504，该直线导轨滑块的外侧与同步带连接器502连接，同步带连接器通过螺钉与上述同步带相连；滑块连接器503通过螺钉固定在直线导轨滑块上，动力系统提供同步带将往复运动和动力传送给运袋机构；

所述的分袋机构中的电磁铁固定器401的两端分别通过螺钉与上述左右两个滑块连接器的内侧固连；推拉式电磁铁403通过螺钉固定在电磁铁固定器的中间，液体胶盘402固定在推拉式电磁铁输出轴的下端；

所述的撑袋机构中的直线轴承601分别设在上述左、右滑块连接器前臂的通孔中，磁铁固定轴604设在直线轴承601上，沿直线轴承601上下滑动，磁铁605固定在磁铁固定轴604的下表面的凹槽内；磁铁固定轴604的磁铁端朝下；凸轮606为一长条状，上表面为光滑的连续曲面，侧面设有通孔，通过螺钉固定在左机架302和右机架303的内侧，该凸轮位于电磁铁固定器401的下方，凸轮606前端分别超出左、右机架的前端面20mm；凸轮随动轴承连接轴603的两端分别与左右两根磁铁固定轴中部的通孔连接；凸轮随动轴承602对称地设在凸轮随动轴承连接轴两端，位于磁铁固定轴和机架中间，分别与左右两个凸轮上表面贴合。

所述的封袋机构中的随动滑块701设在上述直线导轨上，位于上述直线导轨滑块的前方，直线导轨滑块推动随动滑块往前滑动；推杆702的一端通过转动副与随动滑块连接，其另一端通过转动副与弯袋杆704连接，上压板7.3为长条形压板，其中部通过转动副分别与左机架和右机架外侧连接，其前端与压板连接轴705连接，上压板吸附电磁铁709分别固定在上压板后端上面的左、右机架上，工作表面朝下设置；下压板707为l形钣金件，其夹角处通过转动副分别安装在左机架和右机架的前端面上，下压板吸附电磁铁706分别固定在下压板下面左机架和右机架的前端下方；两个抗弯矩挡板708分别固定在上压板下面的左机架和右机架的外侧，与机架形成一个开口向上的凹槽；上压板的后端通过上压板中部的转动副的旋转，与上压板吸附电磁铁的下表面形成一个0°到30°范围的夹角；下压板的平板下表面通过转动副的旋转，与下压板吸附电磁铁的外侧表面形成一个0°到30°范围的夹角，当上压板与上压板吸附电磁铁工作表面的夹角和下压板与下压板吸附电磁铁的夹角均为0°时，上压板卡在上述凹槽中，其前端和下压板的上部的平板贴合，上压板和下压板均由铁磁性材料制成。

如图6所示，本发明使用的纸袋9开口端的一面内嵌两根对称的薄铁片，中间部分设有切口。

本发明的整个套袋过程要实现以下五个操作：分袋，将呈堆叠状的纸袋进行分离，一次取一个；运袋，将纸袋送到需要撑袋和封袋的位置；撑袋，将纸袋的袋口撑开，开口大小足够水果幼果8能够进入其中；封袋，将袋口封住，并固定在幼果的果柄上；果机分离，将套好的幼果和果袋退出机架，准备下一个套袋。

本发明的工作过程如下：

如图7所示，纸袋9以内嵌薄铁片一侧向上的方式堆叠在储袋腔箱301中，推拉式电磁铁(403)工作状态为推，液体胶盘402往下伸出，黏住袋堆最上面的一张纸袋9，然后推拉式电磁铁403工作状态为拉，液体胶盘402拖拽纸袋9进行提升分离。当纸袋9被升高分离时，两侧内嵌薄铁片被处于凸轮606随动低位的磁铁605吸附住；如图8所示，当纸袋9被磁铁605吸附住后，动力系统2驱动同步带205，带动直线导轨滑块504往前运动，使得液体胶盘402和磁铁605吸附的纸袋9往前运动；纸袋9进入椭圆形空腔后，刚开始时，由于凸轮随动轴承602和凸轮606的贴合点处于低位，使得两侧磁铁605处于低位，纸袋9上表面受两侧磁铁605的压迫和左、右机架椭圆形空腔的约束，两侧向中间弯曲，凹口朝上，在椭圆形空腔中的纸袋变形，如图3所示；如图8所示，随着直线导轨滑块504继续向前运动，凸轮随动轴承602和凸轮606的贴合点变高，两侧磁铁605位置变高，产生的向上拉力使得纸袋上表面弯曲变形，上表面凹口朝下，但是纸袋两侧受椭圆形空腔约束，根据拱的性质可知，下表面不变形，下表面凹口朝上，使得纸袋张开，在椭圆形空腔中的纸袋变形如图4所示；如图9所示，当凸轮随动轴承602和凸轮606的贴合点最高时，纸袋9张口最大，将水果幼果8装入纸袋9；如图10所示，当水果幼果8装入纸袋9后，直线导轨滑块504继续往前，推动随动滑块701；在适当时间，上压板吸附电磁铁工作，吸附上压板703的后端，使得夹角从30°变为0°，下压板吸附电磁铁706工作，吸附下压板707的下部的平板，使得夹角从30°变为0°；当两个夹角均为0°时，上压板和下压板压紧，使纸袋9两侧压紧固定；直线导轨滑块504推动随动滑块701往前，驱动推杆702、弯袋杆704，使得弯袋杆顺时针转动120°，实现对纸袋内薄铁片的弯曲变形，果蒂从纸袋中部的切口中伸出，使纸袋挂在幼果上，完成封袋操作；上压板压紧时，中部部分下降到抗弯矩挡板和机架形成的凹槽中，能够减少上压板在封袋时受到的弯矩；封袋完成之后，直线导轨滑块504和随动滑块701往后滑动，弯袋杆逆时针转动120°；上压板吸附电磁铁和下压板吸附电磁铁不工作，上压板和下压板释放纸袋两侧，左、右机架后退，纸袋从左、右机架中退出。