林木根系保护土球切割机构及其移植工作方法与流程

本发明属于根系保护移植设备。

背景技术：

现有的根系保护土球的切割往往采用刀片直接向下对土体进给切割的方式，这样直接进给时会对刀片产生极大阻力，需要很强的动力才能推动土体切割刀片。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种切割更加顺畅的林木根系保护土球切割机构及其移植工作方法，结构简单，效果好。

技术方案：为实现上述目的，本发明的林木根系保护土球切割机构，其特征在于：包括圆心角大于180°的圆弧割土刀骨架，所述圆弧割土刀骨架沿顺时针方向依次包括第一圆弧段、第二圆弧段、第三圆弧段和第四圆弧段；

所述第一圆弧段和第三圆弧段相对于圆弧割土刀骨架的圆心左右对称；

所述圆弧割土刀骨架的一条直径的延伸线同时经过第一圆弧段的中点位置和第三圆弧段的中点位置；

所述第二圆弧段上沿圆弧延伸方向等距阵列设置有若干割土刀；所述第四圆弧段的一侧面沿圆弧延伸方向等距阵列分布有若干传动齿体。

进一步的，所述第二圆弧段的圆心角为a°，满足160＞a＞120。

进一步的，所述第一圆弧段的顺时针端固定安装有行程限位球。

进一步的，所述第四圆弧段的弧长、第一圆弧段的弧长和第三圆弧段的弧长均相等。

进一步的，第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段的横截面均为扁平状的椭圆形.，且所述椭圆形.的长轴.延伸方向与所述圆弧割土刀骨架圆弧轴线方向平行；所述割土刀为一端设置成尖端的金属片体，各所述割土刀远离尖端的一端均与所述第二圆弧段垂直一体化焊接连接，且各所述割土刀的尖端的指向均与所述椭圆形.的长轴.延伸方向平行。

进一步的，所述第四圆弧段的横截面成矩形，各所述传动齿体分布在第四圆弧段的侧平面上。

进一步的，还包括第一骨架导向座和第二骨架导向座；

所述第一骨架导向座的内部贯通设置有第一弧形导向通道，所述第一弧形导向通道与圆弧割土刀骨架的弧形曲度一致，所述第三圆弧段穿过所述第一弧形导向通道，且所述第三圆弧段的弧形外壁面与所述第一弧形导向通道的内壁面滑动配合；

所述第二骨架导向座的内部贯通设置有第二弧形导向通道，所述第二弧形导向通道与圆弧割土刀骨架的弧形曲度一致，所述第一圆弧段穿过所述第二弧形导向通道，且所述第一圆弧段的弧形外壁面与所述第二弧形导向通道的内壁面滑动配合；

在第一弧形导向通道和第二弧形导向通道的约束下，所述圆弧割土刀骨架只能沿自身轴线旋转。

进一步的，还包括机械臂，所述机械臂的末端安装有机座，所述机座上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴的末端固定连接所述第一骨架导向座，且所述输出轴的轴线与所述直径的延伸线重合；还包括固定安装的第一轴承座，所述第一轴承座内通过第一轴承转动安装有转轴，所述转轴与所述第一骨架导向座固定连接，且所述转轴的轴线与所述直径的延伸线重合；所述机座上还安装有柱状的支架座，所述支架座上安装有向前延伸的弧形支架，所述弧形支架的末端固定支撑连接所述第一轴承座；所述圆弧割土刀骨架沿所述直径的旋转不会与所述弧形支架发生运动干涉。

进一步的，所述支架座的末端还固定连接有第二轴承座，所述第二轴承座通过第二轴承与所述输出轴旋转配合；所述输出轴上还一体化固定连接有步进电机支架，所述步进电机支架上固定安装有步进电机，所述步进电机的输出端驱动设置有输出齿轮；所述输出齿轮的轴线延伸线指向所述圆弧割土刀骨架的圆心；所述输出齿轮与所述第四圆弧段上的传动齿体啮合。

进一步的，林木根系保护土球切割机构的移植工作方法：

初始状态下：圆弧割土刀骨架的轴线与水平面垂直，从而使圆弧割土刀骨架整体呈水平状态，并且此时第二圆弧段上的各割土刀的尖端朝向土壤地面；

根系保护土球切割过程：控制驱动电机，从而使输出轴带动圆弧割土刀骨架沿所述直径缓慢旋转，从而使第二圆弧段上的各割土刀的尖端逐渐向下插入待挖树体根部所在位置的土壤地面中；此时启动步进电机，从而使输出齿轮呈周期性的正反转间歇旋转，控制输出齿轮呈周期性的正反转间歇旋转的频率维持在5hz至10hz之间；由于输出齿轮与第四圆弧段上的传动齿体是啮合的，进而使圆弧割土刀骨架在输出齿轮的带动下沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转，而且通过控制步进电机的正反转幅度，从而使圆弧割土刀骨架沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转的旋转幅度小于10°；圆弧割土刀骨架沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转的过程中会使第二圆弧段上的各割土刀跟着一起在土壤中呈周期性的正反转间歇旋转，从而使若干割土刀对所在位置的土壤犹如锯齿刀一般进行来回切割，从而使圆弧割土刀骨架的第二圆弧段在土壤中进给时顺利的割开土体；圆弧割土刀骨架沿所述直径缓慢旋转180°后，第二圆弧段在土壤中扫过的区域刚好为半球形；此时，半球形的根系保护土球已经切割完成。

有益效果：本发明的结构简单，使圆弧割土刀骨架来回间歇正反转，从而使第二圆弧段上的若干割土刀对所在位置的土壤犹如锯齿刀一般进行来回切割，从而使圆弧割土刀骨架在土壤中进给时顺利的割开土体。

附图说明

附图1为本装置的整体结构示意图；

附图2为已经挖出根系保护土球的树体；

附图3为附图1的末端处的放大示意图；

附图4为附图3的标记34处的局部放大示意图；

附图5为第二圆弧段的横截面示意图；

附图6为根系保护土球切割到一半时的本装置的结构示意图(此时圆弧割土刀骨架的轴线与水平面平行)；

附图7为附图6的正视图；

附图8为该机构在圆弧割土刀骨架的轴线与水平面垂直时的俯视图；

附图9为圆弧割土刀骨架的传动结构示意图；

附图10为附图9的立体示意图；

附图11为附图10的剖开结构示意图；

附图12圆弧割土刀骨架的结构示意图；

附图13为附图12的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至13所示的林木根系保护土球切割机构，包括圆心角大于180°的圆弧割土刀骨架100，圆弧割土刀骨架100沿顺时针方向依次包括第一圆弧段18、第二圆弧段16、第三圆弧段32和第四圆弧段20；本实施例的第一圆弧段18和第三圆弧段32相对于圆弧割土刀骨架100的圆心07左右对称；圆弧割土刀骨架100的一条直径35(在后文中以及权利要求书中，本申请文件提到的直径35具体指附图9和附图12的标记35所示的虚线)的延伸线同时经过第一圆弧段18的中点位置和第三圆弧段32的中点位置；本实施例的第二圆弧段16上沿圆弧延伸方向等距阵列设置有若干割土刀17，为了保证圆弧割土刀骨架100的圆弧开口001的宽度能足够树体进入圆弧割土刀骨架100的中心部位，且还需保证足够的土体切割深度，本实施例的第二圆弧段16的圆心角为a°，满足160＞a＞120，且第四圆弧段20的弧长、第一圆弧段18的弧长和第三圆弧段32的弧长均相等。

第一圆弧段18、第二圆弧段16和第三圆弧段32的横截面均为扁平状的椭圆形16.1，且椭圆形16.1的长轴16.2延伸方向与圆弧割土刀骨架100圆弧轴线方向平行，这样能有效降低第二圆弧段16在土体中进给的阻力；割土刀17为一端设置成尖端27的金属片体，各割土刀17远离尖端27的一端均与第二圆弧段16垂直一体化焊接连接，且各割土刀17的尖端27的指向均与椭圆形16.1的长轴16.2延伸方向平行。

本实施例还包括第一骨架导向座31和第二骨架导向座19；

本实施例的第一骨架导向座31的内部贯通设置有第一弧形导向通道41，第一弧形导向通道41与圆弧割土刀骨架100的弧形曲度一致，第三圆弧段32穿过第一弧形导向通道41，且第三圆弧段32的弧形外壁面与第一弧形导向通道41的内壁面滑动配合；

本实施例的第二骨架导向座19的内部贯通设置有第二弧形导向通道42，第二弧形导向通道42与圆弧割土刀骨架100的弧形曲度一致，第一圆弧段18穿过第二弧形导向通道42，且第一圆弧段18的弧形外壁面与第二弧形导向通道42的内壁面滑动配合；

在第一弧形导向通道41和第二弧形导向通道42的约束下，圆弧割土刀骨架100只能沿自身轴线旋转。

还包括机械臂3，机械臂3的末端安装有机座4，机座4上固定安装有驱动电机11，驱动电机11的输出轴15的末端固定连接第一骨架导向座31，且输出轴15的轴线与直径35的延伸线重合；还包括固定安装的第一轴承座10，第一轴承座10内通过第一轴承29转动安装有转轴30，转轴30与第一骨架导向座31固定连接，且转轴30的轴线与直径35的延伸线重合；机座4上还安装有柱状的支架座5，支架座5上安装有向前延伸的弧形支架9，弧形支架9的末端固定支撑连接第一轴承座10；圆弧割土刀骨架100沿直径35的旋转不会与弧形支架9发生运动干涉。

本实施例的第四圆弧段20的一侧面沿圆弧延伸方向等距阵列分布有若干传动齿体22，且第四圆弧段20的横截面成矩形，各传动齿体22分布在第四圆弧段20的侧平面上；支架座5的末端还固定连接有第二轴承座14，第二轴承座14通过第二轴承12与输出轴15旋转配合；输出轴15上还一体化固定连接有步进电机支架25，步进电机支架25上固定安装有步进电机23，步进电机23的输出端驱动设置有输出齿轮21；输出齿轮21的轴线延伸线指向圆弧割土刀骨架100的圆心07；输出齿轮21与第四圆弧段20上的传动齿体22啮合，当输出齿轮21旋转时，能带动圆弧割土刀骨架100沿自身轴线旋转；

为了控制圆弧割土刀骨架100的行程，本实施例的第一圆弧段18的顺时针端固定安装有行程限位球33。

本方案的林木根系保护土球切割机构的移植工作方法和工作原理如下：

初始状态下：圆弧割土刀骨架100的轴线与水平面垂直，从而使圆弧割土刀骨架100整体呈水平状态，并且此时第二圆弧段16上的各割土刀17的尖端27朝向土壤地面8；

根系保护土球切割过程：控制驱动电机11，从而使输出轴15带动圆弧割土刀骨架100沿所述直径35缓慢旋转，从而使第二圆弧段16上的各割土刀17的尖端27逐渐向下插入待挖树体2根部所在位置的土壤地面8中；此时启动步进电机23，从而使输出齿轮21呈周期性的正反转间歇旋转，控制输出齿轮21呈周期性的正反转间歇旋转的频率维持在5hz至10hz之间；由于输出齿轮21与第四圆弧段20上的传动齿体22是啮合的，进而使圆弧割土刀骨架100在输出齿轮21的带动下沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转，而且通过控制步进电机23的正反转幅度，从而使圆弧割土刀骨架100沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转的旋转幅度小于10°；圆弧割土刀骨架100沿自身轴线呈周期性的正反转间歇旋转的过程中会使第二圆弧段16上的各割土刀17跟着一起在土壤中呈周期性的正反转间歇旋转，从而使若干割土刀17对所在位置的土壤8犹如锯齿刀一般进行来回切割，从而使圆弧割土刀骨架100的第二圆弧段16在土壤中进给时顺利的割开土体；圆弧割土刀骨架100沿所述直径35缓慢旋转180°后，第二圆弧段16在土壤中扫过的区域刚好为半球形；此时，半球形的根系保护土球1已经切割完成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。