一种可调角度的高空摘果装置的制作方法

本发明涉及一种园林工具，尤其涉及一种可调角度的高空摘果装置。

背景技术：

果树采摘是园林工作的重要一环，也是劳动量比较大的一个环节。经过漫长生产管理的水果最终要在恰当的时候给予采摘。对于高大的果树而言，采摘工作要么搭高梯，要么需要攀爬，高空作业，往往十分的不便利，有很大的安全隐患。而手持的延长杆，相当于将人手延伸，这种便利的工具，传统而实用。现在已经出现各种各样的手持式的高空摘果装置。

但是这类装置，还有很多缺点。比如有的摘果装置，需要延长拉伸来控制高空剪刀，需要人手的握力来带动剪刀运动，这样的结构在实际使用中非常地费力，当需要摘取成千上万个果子时，这样的工具形式，就不太适用。还有一类采用电动剪刀的装置，需要长距离供电，或者需要蓄电池，造成了野外适用不够便利。

进一步而言，由于果树的自然状态，果枝的角度不可能是完全垂直的，由于果子的悬垂，一般会在一定范围内的出现角度的偏差和摆动，一般意义的普通水平剪刀，不能很好的插入果柄，造成不能灵活的摘果，往往由于所剪果柄周围空间的限制（由其它树枝或果子的遮挡），需要将手持杆倾斜一定的角度接近果柄，如果剪刀装置与手持杆是固定的，就很可能造成剪刀与果柄倾斜角度过大而无法完成剪柄动作，甚至会碰伤果。

此外，高空摘果均会存在要防止果子从高空落下摔坏碰伤的问题，就需要将摘取的果子稳妥的转运到地面加以收集，而不能采用自由落体的方式，以防止摔伤。而这种转送结构还不能过于笨重和复杂，以至于手持式的装置部分过于笨重，使得人力不能很轻松的举起。

技术实现要素：

为了克服上述几点的技术难题，提供一种可调角度的高空摘果装置，该装置使用压缩气包作为动力源，同时剪刀可以在一定幅度内灵活转动以调整角度，还具有可以缓冲果子的缓冲气囊。

本发明的技术方案为：一种可调角度的高空摘果装置，由支杆、连接支杆上端的支架、气动剪刀组件和压缩空气包组成，其特征在于，所述的气动剪刀组件包括定刀、动刀和气缸，所述的定刀在竖直面内转动连接支架，所述的动刀与定刀在水平面内转动连接，所述的气缸通过气缸转轴可转动安装在定刀尾端，所述的动刀的一端通过刀轴与定刀转动连接，刀轴向后延伸出动刀根部杆件，气缸活塞杆可转动连接动刀根部杆件带动动刀闭合，活塞杆后弹簧通过动刀根部杆件推动动刀打开，所述的压缩空气包通过气管连接安装在支杆上的控制阀，再通过气管连接至气缸进气口。通过上述结构，就可以实现气动剪刀的运动，剪断果柄，从而使得果子脱离果树，而支杆上的控制阀可以通过气缸的连接杆的伸缩，控制动刀的转动。

进一步的，支杆上连接有连接杆，连接杆连接着气囊，气囊围合成中空柱状，上下端开口，气囊有充气口。气囊充气是预先充好的，可以用气泵，也可以用打气筒，可根据果实的大小控制充气量的多少，也就能适当控制气囊内腔的空间大小，提高缓冲效果。充气结束后气囊上的气门芯会自动封闭，只有使用较长时间后，由于漏气引起气囊中空气压力不足时，才需要重新充气。

气囊起到将摘取的果子落入气囊口中，再缓冲的往下传递，需要时可以设置多级的气囊，只至将果子传递到地面附近。

进一步的，所述的支架的左上侧有轴，支架的上下部有限位块，所述的定刀一侧有l形的延伸部，该延伸部一侧通过轴转动连接支架，延伸部另一侧上向外延伸有上下凸台，所述的支架正对凸台的位置上活动安装有磁铁，所述的磁铁与l形延伸部间的距离通过调节螺钉调节。前述的l形延伸部两侧各有孔，孔内分别连接有钢丝绳，钢丝绳穿过支架的孔，进入支杆内部，沿着支杆向下，再从支杆侧壁的孔穿出，连接在拉绳手环上。上述的结构，可以通过钢丝绳拉动，控制剪刀组件在支架上端转动，其转动被约束在一定的范围内，在一定幅度内转动，可以解决果柄位置并不是完全垂直的问题，以及有可能被枝叶空间上遮挡的问题，可以灵活的调整剪刀的角度，提高装置的适用性。

剪刀组件转动角度和定位的操作原理如下：本发明设置了磁铁和定刀l形延伸部，使用磁铁与定刀l形延伸部产生的吸力，动刀是刀轴连接在定刀上的，因此，靠磁铁的吸力固定住定刀的延伸部，就可以将剪刀组件固定停留在正负20度的任意范围内。调整角度时，只要拉动钢丝绳克服磁铁的吸力就能转动剪刀组件，转动到合适的角度后就可以松手。由于定刀延伸部是长形构件，当定刀在转动一个角度时，定刀延伸部就会与磁铁错开，为了保证磁铁还能对定刀产生吸力，设置了凸台部件，以增加了正对磁铁的范围。同时，转动的剪刀组件需要限位块来控制正负20度的最大活动范围，否则，一旦手动拉绳操作剪刀组件旋转而使磁铁端面错开固定剪刀相对应的凸台平面时，磁铁就不产生吸力，剪刀组件旋转就处于自由转动而无法控制状态，所以两限位块的位置是与支架凸台延伸出去的距离以及支架转动的角度相关的，用来限制剪刀组件的选择角度。为了调整磁性的大小，虽然可以通过更换磁铁，或者调整磁铁的磁场强度的方法，但是更为方便的是，调整磁铁与支架之间的距离，磁铁是活动的安装在支架上的，可以通过螺钉调节磁铁靠近或者远离定刀的端面，这样可以得到一个合适的磁场吸力，既能在需要定位时牢牢吸住剪刀组件，也可以保证在用钢丝绳拉动剪刀组件转动时，不太费力。

前述气动剪刀组件沿轴竖直转动的幅度是正负20度。

前述缓冲气囊为多组，气囊开口相对，串接逐级分布。

前述的支杆手持部位有橡胶护套。起到防滑和保护的作用

前述的压缩空气包上有背带。由于本装置的气动装置很小，每次的运动只需要极其少量的压缩空气，因此在某些领域，可以使用轻便的压缩空气包，并将压缩空气包背在操作人员身上，从而提高了灵活性。当然在大劳动量的场合，可以将压缩空气包设置在地面，并使用实时的产生压缩空气的设备，保证充足的气源。

前述的控制阀是二位三通手动换向阀。所谓二位三通手动切换阀，阀体内具有两侧腔体，一侧的腔体具有一个用气口，另一个腔体具有一个进气口和排空口，两侧腔体之间具有一个手动的切换阀芯，可以使得用气口和进气口或排空口接通，以实现供气工作和排气的两种状态。

前述的定刀动刀张开时的夹角是35度。可以满足剪切果柄的要求，比较合理，可以实现节省运动行程，节省压缩空气消耗。

有益效果：

1、使用背负气包就能实现自动摘果。一般气动需要压缩气体的动力源，即气泵，带动气泵工作需要电动机或汽油机，以上装置不仅体积大，而且重量重，在很多园林采摘中难以实现，本发明仅使用背附气包，体积小，重量轻，随身携带很方便，非常适用于空间较狭窄的果林中的自动采摘，其它自动采摘设备无法实现，使用一段时间后如果气压不足，只要到指定地点重新冲足压力即可，或者一次多带几个备用气包。

2、剪刀组件能方便地调整角度

由于自然状态的各种果柄角度不一定都垂直地面或者受果柄周围空间的限制（有其它树枝或果子的遮挡），需要将手持杆倾斜一定的角度接近果柄，如果剪刀装置与手持杆的安装角度是固定的，就很可能造成剪刀与果柄倾斜角度过大而无法完成剪柄动作，剪刀装置调节角度功能就是解决上述技术难点。本发明的角度调节机构用左右两个拉绳，通过磁铁的吸力可以使剪刀组件停留在正、负20度范围内的任何合适的位置上，该结构设计巧妙，结构紧凑，操作简单方便。

3、增加了气囊缓冲装置

果子掉落缓冲装置已有很多报道，但用气囊进行缓冲，而且可以通过充气压力的大小改变缓冲气囊内腔空间的大小，以达到不同的缓冲效果或适用于不同的果子缓冲是本发明的创新点

4、气动自动摘果装置，可以减轻工人的劳动强度，单作用气缸，只有一个气缸进气口，活塞复位靠后面的弹簧力。剪刀张开动作是靠弹簧力推动活塞完成的，所以剪刀张开时不需要消耗压缩空气，使用单作用气缸的目的是节省气源，只有剪刀闭合动作时消耗气量。

附图说明

图1本发明的装置示意图

图2本发明的局部放大图

图3本发明装置中剪刀组件打开状态示意图

图4本发明装置中剪刀组件合上状态示意图

图5二位三通手动换向阀的结构示意图

图6本装置剪刀组件向下20度旋转倾斜状态

图7本装置剪刀组件向上20度旋转倾斜状态

图8本装置的定刀与支架的连接关系主视图、俯视图。

图9本装置的动刀结构示意图。

其中，1是支杆，2是剪刀组件，3是压缩空气包，4是支架，5是气缸，6是定刀，7是动刀，8是活塞杆，9是动刀根部杆件，10是控制阀，11是气管，12是气缸进气口，13连接杆，14是气囊，15是开口，16是充气口，17是果子，18是果柄，19是l形延伸部，20是轴，21是孔，22是限位块，23是凸台，24是钢丝绳，25是手环，26是橡胶护套，27是背带，28是弹簧，29是磁铁，30是调节螺钉，31是刀轴，32是气缸转轴。

具体实施方式

实施例1

如图1~4所示，一种可调角度的高空摘果装置，包括支杆1、连接支杆1上端的支架4，连接支架4上端的气动剪刀组件2和压缩空气包3组成，所述的气动剪刀组件2包括定刀6、动刀7和气缸5，所述的定刀6在竖直面内转动连接支架4，所述的动刀7与定刀6在水平面内转动连接，所述的气缸5通过气缸转轴32可转动安装在定刀7尾端，所述的动刀7的一端通过刀轴31与定刀6转动连接，刀轴31向后延伸出动刀根部杆件9，气缸活塞杆8可转动连接动刀根部杆件9带动动刀闭合，活塞杆8后弹簧28通过动刀根部杆件9推动动刀打开，所述的压缩空气包3通过气管11连接安装在支杆1上的二位三通手动换向阀10，再通过气管11连接至气缸进气口12。

支杆1上连接有连接杆13，连接杆13连接着气囊14，气囊14围合成中空柱状，上下端开口15，气囊14有充气口16，预先充气，必要时补气。

支架4的左上侧有轴20，支架4的上下部有限位块22，所述的定刀6一侧有l形延伸部19，该l形延伸部19一侧通过轴20转动连接支架4，l形延伸部19另一侧上向外延伸有上下凸台23，所述的支架4正对凸台23的位置上活动安装有磁铁29，所述的磁铁29与l形延伸部19间的距离通过调节螺钉30调节。

前述的l形延伸部19两侧各有孔21，孔21内分别连接有钢丝绳24，钢丝绳24穿过支架的孔，进入支杆1内部，沿着支杆1向下，再从支杆1侧壁的孔穿出，连接在拉绳手环25上。

气动剪刀组件2沿轴20竖直转动的幅度是正负20度。前述的定刀6动刀7张开时的夹角是35度。缓冲气囊14为多组，气囊14开口相对，串接逐级分布。支杆1手持部位有橡胶护套26。起到防滑和保护的作用。压缩空气包3上有背带27。

二位三通手动切换阀10，阀体内具有两侧腔体，一侧的腔体具有一个用气口，另一个腔体具有一个进气口和排空口，两侧腔体之间具有一个手动的切换阀芯，可以使得用气口和进气口或排空口接通，以实现供气工作和排气的两种状态。

实施例2

使用时，如图5和6所示，用二位三通气动换向阀控制一小气缸，带动剪刀部件的动刀片旋转，使剪刀闭合完成果柄的剪切，达到自动剪果的目的，有效减轻了操作人员的劳动强度。由于果柄的直径一般较小、强度较低，所以气缸和剪刀部件尺寸都较小，整体结构简单紧凑、工作可靠。本发明的气源部分使用背负式气包。由于果柄一般较细，需要的剪切力很小，所以气缸较小，每次耗气量很小。带一个气包（充气压力约0.9mpa）可以用较长时间。由于压缩空气质量较小，所以背负一个气包对操作者的工作强度影响不大，操作者可以携带气包（动力源）很方便地到达果林中的任何地方。背负式气包可以两件更换使用，不使用的气包拿到气泵处充气即可。

由于果树有许多不规则的分支，剪切果柄时往往受到果子位置的限制而不能将剪刀放置于较恰当的剪切位置，影响剪切效果。本发明设计的结构简单、使用方便地剪刀角度调节装置，结合手柄倾斜动作，可以完成绝大部分果树的摘果工作。剪刀部件倾斜装置用左右拉绳调节剪刀部件左右倾斜角度；拉动左拉绳手环可使剪刀部件逆时针摆动角度，拉动右拉绳手环可使剪刀部件顺时针摆动角度，剪刀部件可停留在任意合适的角度上，松开调节手环，磁铁将剪刀部件定位在调定的位置上，磁铁与定刀l形延伸部间的距离可调，以便调整磁铁吸力的大小。在不锈钢支架上安装有两个限位块，用于限制剪刀组件摆动的极限位置。该调整装置结构简单紧凑、操作方便，可靠性好，有很强的实用性。

接果缓冲袋为内外形不规则气囊袋，整体呈上大下小的锥桶状，下部开有圆形果子出口，缓冲袋安装于剪刀下方，固定在手柄杆适当高度位置上；气囊袋外壁材料的变形强度好于内壁，当气囊中充入压缩空气后，气囊内外壁膨胀，内壁的膨胀变形大于外壁，可以根据果子的大小、重量等控制充气量的多少，从而可控制接果缓冲袋内部通道的大小和缓冲效果；剪切下的水果落入接果缓冲袋后，由于内部形状的不规则，一定会与其内壁面碰撞而反弹至对面的内壁面，而内壁为弹性材料，内腔充入了压缩空气，缓冲效果非常好，所以不仅能达到减缓果子的下降速度，还能达到很好的缓冲效果，能明显起到保护果子不受损伤的作用。

接果缓冲袋根据果实的类型、果树的高矮等条件，做成一个长条形，也可以在手持杆上连接几个接果缓冲袋。接果缓冲袋根据果实的类型、果树的高矮等条件，可以在接果缓冲袋的接果出口放置接果箱，也可将接果缓冲袋下部的接果出口封闭，将接果缓冲和接纳功能融合为一体。