一种挠性仿形割胶装置的制作方法

本发明涉及天然橡胶采收机械技术领域，尤其是涉及一种挠性仿形割胶装置。

背景技术：

橡胶与钢铁、石油、煤炭被称为四大工业原料，是国计民生和国防战略不可或缺的紧缺性战略物资。随着我国经济的快速发展，对天然橡胶的需求量也迅速增加，年天然橡胶消费量超过了300万吨，成为全球第一大天然橡胶消费国和进口国，国产胶的自给率也从过去的一半左右降到现在的不足1/4。因此，国民经济的发展和国家的战略安全都要求我国需要保证一定数量的国产天然橡胶。随着全球社会经济的快速发展，劳务费用越来越高，其他行业与橡胶业争夺劳工的问题也越来越突出，因此，胶工短缺和老龄化问题已成为我国天然橡胶产业生存和发展的瓶颈。造成胶工短缺和老龄化的根本原因是胶工劳动报酬不高和工作条件欠佳，较差的割胶工作环境是大部分人不愿意割胶的主要原因，提高割胶劳动生产率和改善胶工的工作条件，能有效解决胶工短缺和老龄化问题。

要想提高劳动生产率以及改善胶工的工作条件，机械化采胶势在必行。传统的胶刀割胶方法，要靠手、脚、眼、身的“四配合”，做到稳、准、轻、快，达到深度均匀、割面均匀、切片均匀“三均匀”的目的，对胶工的操作技能提出了极高的要求，要熟练割好胶实属不易。

近些年来，便携式割胶刀以及固定式割胶机陆续出现，在一定程度上能够减轻胶工的劳动强度，甚至致力于全程自动化割胶，但是由于割胶方式仍然效仿传统人工割胶，仍然不能摆脱对割胶技术要求过高的困境。因此，很有必要从割胶方式入手，设计一种区别于传统的胶刀割胶方法，并且有利于降低割胶技术强度的机械化割胶装置。

通过分析传统的胶刀割胶方法以及现有的机械化割胶装置可以发现，割胶需要保证两个重要经济指标：割胶深度和耗皮量。耗皮量能够通过简单的机械结构或限位结构得到有效保证，但是对割胶深度的控制则相对复杂，传统的胶刀割胶和便携式割胶刀是通过人眼判断割胶深度的，固定式割胶机则通过机械仿形解决上述问题，对降低割胶技术难度的效果不甚显著。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种通过挠性仿形的方式控制割胶深度的挠性仿形割胶装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种挠性仿形割胶装置，包括电机安装板1、横梁11、仿形固定架9、导向轮7、伸缩弹簧8、主动轮2、电机3、从动轮10、摆动杆52、张紧轮51、扭力弹簧18和挠性部件4；

电机安装板1固接在横梁11的一端；

仿形固定架9为折弯件，其中部与横梁11的中部固接；

在仿形固定架9上均匀设有多个连接孔以及垂直于所述连接孔的固定孔，导向轮支杆71的后端设有贯通长槽，多个导向轮支杆71的后端穿过仿形固定架9的连接孔，螺钉穿过仿形固定架9的固定孔和导向轮支杆71后端上的贯通长槽，使得导向轮支杆71能够沿其轴向滑动；

导向轮7安装在导向轮支杆71的前端，多个导向轮7相对、形成容纳橡胶树干的开口；

导向轮支杆71上套有伸缩弹簧8，伸缩弹簧8位于导向轮7与仿形固定架9之间；

电机3固接在位于横梁11的一端的电机安装板1上；

主动轮2安装于电机3的输出轴上并与电机3位于横梁11的同侧；从动轮10的转动轴固接在横梁11的另一端，从动轮10通过其转动轴可旋转地安装于横梁11上；

两个摆动杆52分别位于仿形固定架9的两外侧，其一端通过摆动杆销轴与横梁11转动连接，摆动杆52与横梁11的铰接点相对于横梁11的中部对称，张紧轮51通过销轴与摆动杆52的另一端转动连接；

邻近摆动杆52与横梁11的铰接点，在摆动杆52与靠近仿形固定架9一侧的横梁11之间设有套接在固接于横梁11的螺钉上的扭力弹簧18，扭力弹簧18具有两个臂，分别紧压于摆动杆52和横梁11；

挠性部件4套在主动轮2、张紧轮51和从动轮10上；

所述横梁11、主动轮2、张紧轮51、从动轮10和仿形固定架9位于同一水平面。

该装置还包括调整架12和把手6；横梁11的横向上设有多个调整孔，调整架12包括第一方梁121和第二方梁122，第一方梁121和第二方梁122的一端转动连接，第一方梁121和第二方梁122的另一端分别设有孔洞，销钉穿过所述孔洞与横梁11的调整孔使得第一方梁121和第二方梁122的另一端与横梁11连接，第一方梁121与横梁11的夹角小于第二方梁122与横梁11的夹角；把手6垂直固装在第一方梁121的上表面，在把手6上设置有电机启停、正反转、调速的开关。

该装置还包括助力板13，助力板13通过销轴与把手6转动连接。

摆动杆52与靠近仿形固定架9一侧的横梁11之间的夹角α的角度范围为90°～135°。

挠性部件4为挠性带，其包括基体41、粘结剂42和磨粒43；挠性带的厚度大于宽度，且宽度大于割胶深度161，基体41的下表面通过粘结剂42粘结磨粒43，基体41的内侧面与主动轮2、张紧轮51和从动轮10接触。

挠性部件4为挠性链条，其包括内链板45、滚子46、套筒47和销轴48，其中，套筒47套在销轴48上，滚子46套在套筒47上，滚子46与套筒47之间、套筒47与销轴48之间分别为间隙配合连接，滚子46的外径大于内链板45的宽度，刀具49包括主切削刀491和副切削刀492，主切削刀491的宽度大于割胶深度161，副切削刀492的高度大于耗皮量厚度162；副切削刀492的上端面与挠性链条下侧的内链板45的外侧端固接，副切削刀与挠性链条下侧的内链板45的外侧端之间的夹角为91～92°；主切削刀491的一端与副切削刀492的下端固接，主切削刀491的另一端朝向挠性链条的内侧面，主切削刀491与副切削刀492之间的夹角为88°～89°。

该装置还包括保护罩14，保护罩14安装于横梁11上，在保护罩14内部设置有刮除切屑的挡片，挡片设置在挠性部件4进入保护罩14一侧，在保护罩14内部还设置有喷嘴，喷嘴紧随挡片设置。

主动轮2、张紧轮51、导向轮7以及从动轮10的上端具有档板的结构，并且挡板的外径略小于挠性部件4的外侧面。

第一方梁121的长度大于第二方梁122。

导向轮支杆71和导向轮7为7组。

本发明的有益效果在于：

1.传统的胶刀割胶要求胶工手、脚、眼、身的“四配合”绕树半周，大大增加了割胶的技术难度，本发明的一种挠性仿形割胶装置只需要操作者保持固定，将挠性部件紧压于树干割面和出胶面，利用附着于挠性部件上的刀具对橡胶树皮产生切削作用，有效降低了操作者的劳动强度和技术难度。在挠性部件上可以附着多把刀具，相对于传统的单刃割胶，多刃切削的效率也能得到极大改善。

2.众所周知，割胶操作中的割线为左螺旋线，根据螺旋线的性质可知，其展开后为一直线，因此，将刀具附着在直线型挠性部件上，在进行割胶时将其紧压于树干表面，便能割出割胶要求的螺旋线。此外，由于挠性部件自身的张力，能够保证其紧贴于树干表面进行可靠仿形，从而降低操作者人眼仿形的难度。

3.考虑到天然橡胶树干并非理想的圆柱形，并且存在凸起或凹陷等缺陷，大大增加了割胶难度。为了对非理想树干进行仿形，采用了多个均布于仿形架上的导向轮，导向轮设置有可伸缩弹簧，在弹簧力的作用下，导向轮能够将挠性部件紧压于树干表面，从而对非理想树干进行仿形，大大改善了对存在凸起或凹陷等缺陷的非理想树干的仿形效果。

附图说明

图1为本发明的挠性仿形割胶装置的结构示意图；

图2为本发明的挠性带沿长度方向的结构示意图；

图3a为本发明的挠性链沿长度方向的结构示意图；

图3b为图3a的左视图；

图4为本发明割胶操作中橡胶树干不同位置名称示意图；

图5为本发明的挠性仿形割胶装置在工作时的状态示意图；

图6为本发明的挠性仿形割胶装置中的扭力弹簧的结构示意图。

附图标记：

1电机安装板2主动轮3电机

4挠性部件41基体42粘结剂

43磨粒44外链板45内链板

46滚子47套筒48销轴

49刀具491主切削刀492副切削刀

51张紧轮52摆动杆6把手

7导向轮71导向轮支杆8伸缩弹簧

9仿形固定架10从动轮11横梁

12调整架121第一方梁122第二方梁

13助力板14保护罩15割面

16出胶面161割胶深度162耗皮量厚度

17割线18扭力弹簧

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图4所示，为割胶操作中橡胶树干不同位置名称的示意图。其中，割面15为人工开割第一刀后在树干圆周方向留下的创伤面，出胶面16为左螺旋面，是破坏橡胶树皮后胶乳流出的创伤面，为避免胶乳外流，出胶面16一般向内倾斜1～2°。为保证胶乳产量，出胶面16具有一定的宽度，即割胶深度161；为破坏橡胶树皮胶乳细胞，每次割胶需要切割一定厚度的树皮，即耗皮量厚度162。割胶后在橡胶树皮上留下的轨迹即为割线17，且割线17为左螺旋线。

如图1、图5和图6所示，一种挠性仿形割胶装置，包括电机安装板1、横梁11、调整架12、把手6、助力板13、仿形固定架9、导向轮7、伸缩弹簧8、主动轮2、电机3、从动轮10、摆动杆52、张紧轮51、扭力弹簧18和挠性部件4。

横梁11的横向上设有多个调整孔，电机安装板1固接在横梁11的一端。

调整架12包括第一方梁121和第二方梁122，第一方梁121和第二方梁122的一端通过销钉转动连接，第一方梁121和第二方梁122的另一端分别设有孔洞，销钉穿过所述孔洞与横梁11的调整孔使得第一方梁121和第二方梁122的另一端与横梁11连接。通过对应不同的调整孔，可以调整第一方梁121和第二方梁122的夹角角度，便于使用者调整调整架12的角度。第一方梁121与横梁11的夹角小于第二方梁122与横梁11的夹角。

把手6垂直固装在第一方梁121的上表面。在把手6上设置有电机启停、正反转、调速的开关。

助力板13通过销轴与把手6转动连接。助力板13能够相对于第一方梁121旋转，存放时将其旋转至紧贴把手6处，节省空间；作业时将其旋转至与第一方梁121垂直，用于支撑操作者的肘部，达到助力效果。

优选地，第一方梁121的长度大于第二方梁122。

仿形固定架9为折弯件，其中部与横梁11的中部固接。

在仿形固定架9上均匀设有多个连接孔以及垂直于所述连接孔的固定孔。导向轮支杆71的后端设有贯通长槽，多个导向轮支杆71的后端穿过仿形固定架9的连接孔，螺钉穿过仿形固定架9的固定孔和导向轮支杆71后端上的贯通长槽，使得导向轮支杆71能够沿其轴向滑动。

导向轮7安装在导向轮支杆71的前端，多个导向轮7相对、形成容纳橡胶树干的开口。

导向轮支杆71上套有伸缩弹簧8，伸缩弹簧8位于导向轮7与仿形固定架9之间。当导向轮7受力大于伸缩弹簧8的作用力时，伸缩弹簧8被压缩。

一种挠性仿形割胶装置进行割胶作业时，由于橡胶树干并非理想的圆柱形，可能存在凸起或凹陷等缺陷，均布于仿形固定架9上的导向轮7在伸缩弹簧8的作用下，将挠性部件4紧压于橡胶树干表面，能够克服凸起或凹陷等缺陷造成橡胶树干非理想圆柱形的问题。此外，多个导向轮7形成容纳橡胶树干的空间在一定范围内能够随着橡胶树干直径的变化而变化，增强了挠性仿形割胶装置对不同树龄(即树的直径不同)的橡胶树的通用性。显然，导向轮7的数量越多，仿形效果越好。考虑到加工成本和安装空间，本发明的实施例中，将导向轮支杆71和导向轮7设计为7组。

电机3固接在位于横梁11的一端的电机安装板1上，为挠性仿形割胶装置提供动力。

主动轮2安装于电机3的输出轴上并与电机3位于横梁11的同侧。从动轮10的转动轴固接在横梁11的另一端，从动轮10通过其转动轴可旋转地安装于横梁11上。

两个摆动杆52分别位于仿形固定架9的两外侧，其一端通过摆动杆销轴与横梁11转动连接，摆动杆52与横梁11的铰接点相对于横梁11的中部对称。张紧轮51通过销轴与摆动杆52的另一端转动连接。

邻近摆动杆52与横梁11的铰接点，在摆动杆52与靠近仿形固定架9一侧的横梁11之间设有套接在固接于横梁11的螺钉上的扭力弹簧18。扭力弹簧18具有两个臂，分别紧压于摆动杆52和横梁11，从而能够对摆动杆52施加弹簧力，进而对挠性部件4进行张紧作用。

摆动杆52与靠近仿形固定架9一侧的横梁11之间的夹角α是由挠性部件4的张紧程度决定的。割胶时，挠性部件4环抱树干，摆动杆52被挠性部件4张紧的压力压至最内，此时的夹角α最小，为90°；未割胶时，在扭力弹簧18的作用下，摆动杆52被压至最外，此时的夹角α最大，为135°。因此，摆动杆52与靠近仿形固定架9一侧的横梁11之间的夹角α的角度范围为90°～135°。

挠性部件4套在主动轮2、张紧轮51和从动轮10上。

所述横梁11、主动轮2、张紧轮51、从动轮10和仿形固定架9位于同一水平面。

如图2所示的实施例中，挠性部件4为挠性带，挠性带包括基体41、粘结剂42和磨粒43。挠性带的厚度大于宽度，且宽度大于割胶深度161。

基体41的下表面通过粘结剂42粘结磨粒43，磨粒43用于磨削橡胶树树皮。

基体41采用布质基体，具有较好的抗拉强度和抗延展性，吸湿率小，利于对天然橡胶等湿材进行磨削，基体41的内侧面与主动轮2、张紧轮51和从动轮10接触。

粘结剂42采用树脂胶，强度高，耐热、防水，可用于湿磨。

磨粒43采用刚玉类磨料，且选择小粒度号磨粒即大尺寸磨粒，去除率高，有利于提高割胶作业效率。值得说明的是，此处的磨粒43也可以选用带切削刃的刀具，相应地，带切削刃的刀具应嵌入基体41内。

如图3a、图3b所示的实施例中，挠性部件4为挠性链条，挠性链条包括内链板45、滚子46、套筒47和销轴48。其中，套筒47套在销轴48上，滚子46套在套筒47上，滚子46与套筒47之间、套筒47与销轴48之间分别为间隙配合连接，当链节屈伸时，套筒47能够绕销轴48自由转动。其中，滚子46的外径略大于内链板45的宽度，形成了挠性链条的外侧面，在割胶作业时与橡胶树干割面接触，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，能够有效减小对橡胶树的损伤。

刀具49包括主切削刀491和副切削刀492，主切削刀491的宽度大于割胶深度161，副切削刀492的高度大于耗皮量厚度162；副切削刀492的上端面与挠性链条下侧的内链板45的外侧端固接，副切削刀492与挠性链条下侧的内链板45的外侧端之间的夹角为91～92°；副切削刀492最外侧与滚子46外侧保持在一个平面上，防止副切削刀切割过深，形成台阶形非理想割面15。主切削刀491的一端与副切削刀492的下端固接，主切削刀491的另一端朝向挠性链条的内侧面，主切削刀491与副切削刀492之间的夹角为88°～89°。

在主切削刀491和副切削刀492朝向出胶面16的左螺旋面上升方向开有主切削刃和副切削刃，用于切割橡胶树树皮。

保护罩14通过螺钉安装于横梁11上，用于避免挠性部件4割伤操作者，保护罩14不与挠性部件4发生干涉。在保护罩14内部设置有刮除切屑的挡片(图中未示出)，挡片设置在挠性部件4进入保护罩14一侧，便于及时将切屑刮除。对于挠性带而言，在保护罩14内部正对于切削面的位置设置硬度较大的金刚石，既可以去除切屑，又能够使变钝的磨粒脱落，提高挠性带的自生能力；对于挠性链条而言，在保护罩14内部设置与刀具49相扣的挡片，以刮除切屑。在保护罩14内部还设置有喷嘴(图中未示出)，喷嘴紧随挡片设置，用于向挠性部件4喷射润滑油。

为了对挠性部件4提供可靠的正压力，本发明的主动轮2、张紧轮51、导向轮7以及从动轮10均设计为上端具有档板的结构，并且挡板的外径略小于挠性部件4的外侧面，以保证挠性部件4对橡胶树干的可靠仿形。

通过摩擦力带动挠性部件4运动，通过附着于挠性部件4上的磨粒/刀具对天然橡胶树皮进行切削。为保证刀具始终处于紧边作业，此处电机选为逆时针旋转。

根据螺旋线的性质可知，其展开后为一直线，因此，挠性仿形割胶装置进行割胶作业时，挠性部件4的外侧面需要紧贴于橡胶树的割面16，加之挠性部件4具有随螺旋升角而定的一定倾斜角度，挠性部件4能够很好地拟合割线17，既对人工开割出的割面15进行仿形，也能对出胶面16进行仿形。此外，挠性部件4的磨粒43或刀具49需要紧贴于橡胶树的出胶面16，并且需要对挠性仿形割胶装置施加一定的正压力，保证挠性部件4的磨粒43或刀具49能够切削一定的橡胶树树皮厚度。

工作过程

本发明的一种挠性仿形割胶装置在进行割胶作业时，先将助力板13旋转至与第一方梁121垂直，操作者双手握住把手6，肘部放在助力板13上，将挠性仿形割胶装置整体端起，将横梁11调节至与橡胶树人工开割的出胶面16的螺旋升角一致的位置，例如螺旋升角为30°的位置。

然后，将挠性仿形割胶装置整体推向橡胶树干，将挠性部件4的外侧面紧压于橡胶树干的割面15，对人工开割的割面15进行仿形，此时两侧的张紧轮51被压向中间；并将挠性部件4的切削面紧压于橡胶树干的出胶面16，对出胶面16形成一定正压力，保证挠性部件4的刀具/磨粒切入橡胶树皮。

打开把手6上的开关，使挠性部件4逆时针旋转，挠性部件4带动刀具/磨粒对橡胶树皮进行切削，实现割胶。当挠性割胶装置切削掉要求的耗皮量时，将挠性割胶装置向后撤出，此时保持电机3继续旋转，使刀具上残余的切屑被设置在保护罩14内部的挡片去除掉，此时张紧轮51在扭力弹簧18的作用下，对挠性部件4实现张紧，以保证挠性部件4的正常运转。待残余切屑被去除干净时，关闭把手6上的开关，将挠性割胶装置移动至下一橡胶树工位，重复以上步骤。

值得说明的是，一种挠性仿形割胶装置不仅适用于人工作业，也能够设计为搭载在移动平台的末端，实现自动化割胶作业。