易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置及其采摘方法与流程

本发明属于果实采摘设备技术领域，特别涉及一种易调梳齿结构的锯齿刀樱桃自动采摘装置及其采摘方法。

背景技术

在水果的自动采摘领域，虽然国内外已经有了相对比较完善的自动采摘机，不过往往体型较大、体重较重并且不易于移动，采摘过程中主要依靠摇树的方式来得到樱桃果实，容易对果树和果实造成伤害，对于拥有大量樱桃树的果农而言，并没有带来太多的便利。除此以外，其昂贵的造价也往往使其难以迅速推广开来。因此，研究一种易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置有着十分重要的意义。

目前，运用在果实采摘领域的例子为数不多，如申请专利号为2017113623930的专利发明公开了一种双刀体樱桃采摘装置。该樱桃采摘装置包括手柄杆、环形杆、网兜、块体和刀体。该樱桃采摘装置通过双手控制手柄杆使块体任意一侧的半圆板扣在樱桃树的树枝下部，前后推动手柄杆时，半圆板的半圆刀刃将樱桃由樱桃柄的根部切下。上述实施方案虽然实现了樱桃的机械采摘，但是仍旧需要一只手对手柄杆施加压力实现采摘，没有实现采摘自动化。

技术实现要素：

本发明针对现有樱桃采摘自动化程度低，效率不高，成本较大，高空采摘困难、工作量大等问题，提供了一种易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置及其采摘方法，利用锯齿刀对果柄进行剪切，目的是简便操作，提高樱桃的采摘效率，节约大量的时间和人力。

为达到上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置，由可伸缩装置、收集装置和锯齿刀梳齿采摘装置组成。所述的锯齿刀梳齿采摘装置包括外壳、固定刀片和剪切机构。收集装置固定在可伸缩装置顶部位置，且设置在外壳下方。

所述的外壳由第一侧板、第二侧板、后板、轨道板、前板和轴承座组成。第二侧板和第一侧板平行设置，后板和一块导轨板设置在第二侧板一端，前板和另一块导轨板设置在第二侧板另一端，前板两端与第二侧板和第一侧板分别固定，后板两端与第二侧板和第一侧板分别固定；前板和后板下方均设有导轨板，且导轨板两端与第二侧板和第一侧板分别固定；第二侧板和第一侧板上均固定有轴承座。第一侧板、第二侧板、后板、前板和两块轨道板合围成只有顶部入口和底部出口的通道；顶部入口设置固定刀片，固定刀片两端与第一侧板和第二侧板分别固定；底部出口由两块导轨板之间的间距形成。

所述的剪切机构包括杆套、电机、锥齿轮、法兰联轴器、传动轴、传动齿柱、调节齿、螺母、第一弹簧、螺纹杆、支撑轴、支撑齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和锯齿刀。电机的底座固定在电机座上，杆套固定在电机座上，可伸缩装置顶部套入杆套内；其中一个锥齿轮固定在电机的输出轴上，另一个锥齿轮固定在传动轴上，两个锥齿轮啮合改变电机输出力的传动方向。所述的传动轴通过轴承支承在第一侧板上的轴承座上；支撑轴通过轴承支承在第二侧板上的轴承座上。传动齿柱与传动轴通过法兰联轴器连接固定，支撑齿柱固定在支撑轴上；传动轴与支撑轴同轴设置；传动齿柱与支撑齿柱之间设置第一中间齿柱和第二中间齿柱，且各相邻齿柱之间的间距相等；两根螺纹杆平行且间距布置，螺纹杆依次穿过传动齿柱的通孔、第一中间齿柱的通孔、第二中间齿柱的通孔和支撑齿柱的通孔；传动齿柱和第二中间齿柱之间、第一中间齿柱和支撑齿柱之间均设有第一弹簧，第一中间齿柱和第二中间齿柱之间设有与螺纹杆连接的两个螺母，两个螺母之间设有第二弹簧；所述的传动齿柱和支撑齿柱外侧均设有一个与螺纹杆连接的螺母；通过螺栓固定在传动齿柱两端的两个调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第一中间齿柱两端的两个调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第二中间齿柱两端的两个调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在支撑齿柱两端的两个调节齿相位角相差180°；同一端的调节齿等距排布，且同一端的调节齿与传动齿柱的角度均相等；两把锯齿刀间距设置，且相位角相差180°，锯齿刀两端与支撑齿柱和传动齿柱分别固定。

所述的可伸缩装置采用伸缩杆。

所述的收集装置为收集桶，收集桶的侧板固定在可伸缩装置顶部位置；收集桶的底板与侧板可拆卸连接。

在第一侧板、第二侧板上开若干榫眼，在后板、轨道板和前板上做出榫头，榫头插入榫眼中。

所述的调节齿处于顶部剪切工位时向上倾斜。

该易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置进行樱桃采摘的方法，具体如下：

步骤一、首先，针对生长疏密程度不同的樱桃，增减第一中间齿柱、第二中间齿柱、螺母和第二弹簧的组件数目，或调节锯齿刀梳齿采摘装置中螺母，螺母调节时释放出弹力的弹簧自动调节两端对应齿柱的间距，从而调节传动齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱之间的间距；然后通过松紧螺栓调整调节齿与传动齿柱的角度，同一端的调节齿同步调节。接着，针对不同高度的樱桃，调节可伸缩装置的长度；最后，启动电机，电机经两个锥齿轮啮合传动带动传动轴，传动轴带动传动齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱旋转，从而带动调节齿及锯齿刀旋转。

步骤二、将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的调节齿梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的锯齿刀靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在锯齿刀剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集装置中。然后，传动齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱继续旋转，带动处于底端的调节齿和锯齿刀旋转至顶部的剪切工位。

步骤三、多次重复步骤二，待收集装置装满樱桃时，关闭电机，完成樱桃采摘。

本发明具有的有益效果：

本发明根据樱桃的生长疏密程度，可以增减第一中间齿柱、第二中间齿柱、螺母和第二弹簧的组件数目，或调节锯齿刀梳齿采摘装置中螺母，螺母调节时释放出弹力的弹簧自动调节两端对应齿柱的间距，从而调节传动齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱之间的间距；调节齿可以通过松紧螺栓改变倾斜角度。本发明利用调节齿梳理樱桃根茎，调节齿的倒钩设计保证樱桃有序梳入，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的锯齿刀靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在锯齿刀剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断。本发明体型小、成本低、可移动、可升降，采摘、收集全自动化，不易损伤水果，适用于果园，便利了果农采摘的日常生活，提高了采摘效率，节约了大量的时间和人力。因此，本发明在果实采摘设备技术领域有着较大的潜在价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明中外壳和固定刀片的一个侧视立体图；

图3为本发明中外壳和固定刀片的另一个侧视立体图；

图4为本发明中外壳和锯齿刀梳齿采摘装置的装配立体图；

图5为本发明中锯齿刀梳齿采摘装置的结构立体图；

图6为本发明中锯齿刀梳齿采摘装置的间距调整示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方案进行详细的描述。

如图1所示，易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置，由可伸缩装置、收集装置和锯齿刀梳齿采摘装置组成。其中，可伸缩装置为一个伸缩杆1，可根据实际需要调节伸缩杆1的长度。收集装置设置在梳齿采摘装置下方。收集装置为收集桶2，收集桶2的侧板固定在伸缩杆顶部位置；收集桶2的底板与侧板可拆卸连接；锯齿刀梳齿采摘装置包括外壳、固定刀片5和剪切机构。

如图2、图3所示，外壳由第一侧板3、第二侧板6、后板4、轨道板7、前板8和轴承座组成。第二侧板6和第一侧板3平行设置，后板4和一块导轨板7设置在第二侧板6一端，前板8和另一块导轨板7设置在第二侧板6另一端，前板8两端与第二侧板6和第一侧板3分别固定，后板4两端与第二侧板6和第一侧板3分别固定；前板8和后板4下方均设有导轨板7，且导轨板7两端与第二侧板6和第一侧板3分别固定；第二侧板6和第一侧板3上均固定有轴承座21。第一侧板3、第二侧板6、后板4、前板8和两块轨道板7合围成只有顶部入口和底部出口的通道；顶部入口设置固定刀片5，固定刀片5两端与第一侧板3和第二侧板6分别固定；底部出口由两块导轨板7之间的间距形成；采摘得到的樱桃经过通道，从顶部入口处落下，落入收集桶2中。其中为了减少螺钉、螺母的使用，在第一侧板3、第二侧板6上开若干榫眼，在后板4、轨道板7和前板8上做出榫头，利用榫接的方式，将榫头插入榫眼中。

如图4、图5、图6所示，剪切机构包括杆套9、电机10、锥齿轮12、法兰联轴器13、传动轴14、传动齿柱15、调节齿16、螺母17、第一弹簧18、螺纹杆19、支撑轴20、支撑齿柱22、第一中间齿柱23、第二中间齿柱25和锯齿刀24。电机10的底座固定在电机座11上，杆套9固定在电机座11上，伸缩杆1套入杆套9内；其中一个锥齿轮12固定在电机10的输出轴上，另一个锥齿轮12固定在传动轴14上，两个锥齿轮12啮合改变电机输出力的传动方向。传动轴14通过轴承支承在第一侧板3上的轴承座上；支撑轴20通过轴承支承在第二侧板6上的轴承座上。传动齿柱15与传动轴14通过法兰联轴器13连接固定，支撑齿柱22固定在支撑轴20上；传动轴14与支撑轴20同轴设置；传动齿柱15与支撑齿柱22之间设置第一中间齿柱23和第二中间齿柱25，且各相邻齿柱之间的间距相等；两根螺纹杆19平行且间距布置，螺纹杆19依次穿过传动齿柱15的通孔、第一中间齿柱23的通孔、第二中间齿柱25的通孔和支撑齿柱22的通孔；传动齿柱15和第二中间齿柱25之间、第一中间齿柱23和支撑齿柱22之间均设有第一弹簧18，第一中间齿柱23和第二中间齿柱25之间设有与螺纹杆连接的两个螺母17，两个螺母17之间设有第二弹簧；传动齿柱15和支撑齿柱22外侧均设有一个与螺纹杆连接的螺母17；通过旋转螺纹杆19上的螺母17可以调节各相邻齿柱之间的间距，调节时释放出弹力的弹簧会自动调节两端对应齿柱的间距。通过螺栓固定在传动齿柱15两端的两个调节齿16相位角相差180°，通过螺栓固定在第一中间齿柱23两端的两个调节齿16相位角相差180°，通过螺栓固定在第二中间齿柱25两端的两个调节齿16相位角相差180°，通过螺栓固定在支撑齿柱22两端的两个调节齿16相位角相差180°；同一端的调节齿等距排布，且同一端的调节齿16与传动齿柱15的角度均相等；两把锯齿刀24间距设置，且相位角相差180°，锯齿刀24两端与支撑齿柱22和传动齿柱15分别固定。

该易调梳齿结构的锯齿刀樱桃辅助采摘装置进行樱桃采摘的方法，具体如下：

步骤一、首先，针对生长疏密程度不同的樱桃，增减第一中间齿柱23、第二中间齿柱25、螺母17和第二弹簧的组件数目，或调节锯齿刀梳齿采摘装置中螺母17，螺母17调节时释放出弹力的弹簧会自动调节两端对应齿柱的间距，从而调节传动齿柱15、第一中间齿柱23、第二中间齿柱25和支撑齿柱22之间的间距；然后通过松紧螺栓调整调节齿16与传动齿柱15的角度，同一端的调节齿16同步调节。接着，针对不同高度的樱桃，调节可伸缩杆1的长度；最后，启动电机10，电机10经两个锥齿轮12啮合传动带动传动轴14，传动轴14带动传动齿柱15、第一中间齿柱23、第二中间齿柱25和支撑齿柱22旋转，从而带动调节齿16及锯齿刀24旋转。

步骤二、将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的调节齿16梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的锯齿刀24靠近外壳上的固定刀片5时，樱桃根茎在锯齿刀24剪切力和调节齿16拉力(每根樱桃根茎被其中相邻的两个调节齿拉伸)共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集桶2中。然后，传动齿柱15、第一中间齿柱23、第二中间齿柱25和支撑齿柱22继续旋转，带动处于底端的调节齿16和锯齿刀24旋转至顶部的剪切工位，提高剪切效率。

步骤三、多次重复步骤二，待收集桶2装满樱桃时，关闭电机10，打开收集桶2的底板，完成樱桃采摘。