(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 209517940 U(45)授权公告日 2019.10.22
(21)申请号 201920177058.1(22)申请日 2019.01.31
(73)专利权人 长安大学
地址 7100 陕西省西安市碑林区南二环
路中段(72)发明人 杨孟帆 王岩 陈建波 杜致泽 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任
公司 61200
代理人 徐文权(51)Int.Cl.
A01D 46/247(2006.01)A01D 46/22(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图4页
CN 209517940 U(54)实用新型名称
一种纯机械式采摘机(57)摘要
本实用新型一种纯机械式采摘机，包括刀片、扭转弹簧、顶部承载台、伸缩杆和立柱；顶部承载台上端的形状为长方形，顶部承载台的一侧开设有通槽，立柱垂直固定在顶部承载台的上端，刀片通过扭转弹簧转动连接在立柱上，扭转
刀片静止弹簧的一端固定，另一端与刀片固定，
时设置在通槽的入口处，刀片的刀刃在通槽的内侧；伸缩杆与顶部承载台的上端垂直连接。采摘机不易损毁，容易修理，能可靠稳定工作，提高整体的采摘效率；零件较少，因此伸缩杆最上端的质量较小，减小操作施力。通过纯机械式的精简设计，使得整体的采摘过程得到了提升同时使用的持久性有较大的优势，避免了电机带动在工作过程中有可能使得整个电路部分被短路的情况。
CN 209517940 U
权 利 要 求 书
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1.一种纯机械式采摘机，其特征在于，包括刀片(21)、扭转弹簧(3)、顶部承载台(6)、伸缩杆(7)和立柱(12)；
所述的顶部承载台(6)上端的形状为长方形，顶部承载台(6)的一侧开设有通槽(6-2)，立柱(12)垂直固定在顶部承载台(6)的上端，刀片(21)通过扭转弹簧(3)转动连接在立柱(12)上，扭转弹簧(3)的一端固定，另一端与刀片(21)固定，刀片(21)静止时设置在通槽(6-2)的入口处，刀片(21)的刀刃在通槽(6-2)的内侧；
所述的伸缩杆(7)与顶部承载台(6)的上端垂直连接。2.根据权利要求1所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，还包括固定在通槽(6-2)两侧的V型导槽(1)，V型导槽(1)由两个半径相等的四分之一圆弧组成，两个四分之一圆弧的末端分别与通槽(6-2)的开口连通。
3.根据权利要求2所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，还包括垂直固定在顶部承载台(6)上端的挡板(4)；
V型导槽(1)高于顶部承载台(6)的上端设置，与刀片(21)相连的刀把(22)末端为空心圆柱状，刀把(22)的末端套设在立柱(12)上，扭转弹簧(3)的一端贴合在挡板(4)的内侧，另一端贴合在刀把(22)的内侧。
4.根据权利要求3所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，还包括固定设置在顶部承载台(6)上端的顶盖(5)，顶盖(5)覆盖刀把(22)、扭转弹簧(3)、挡板(4)和立柱(12)。
5.根据权利要求1所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，所述的刀片(21)刀刃的上部刀面形状为弧形。
6.根据权利要求1所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，所述的顶部承载台(6)下端与通槽(6-2)相反的一侧前后设置有通孔，通孔的截面为扇形，扇形自下而上曲率半径连续增加，沿扇形的圆弧上开设有弧形导槽(6-1)，弧形导槽(6-1)设置在顶部承载台(6)的另一侧，与外部连通；
第二连接杆(14)滑动设置在弧形导槽(6-1)上，伸缩杆(7)的最上端与第二连接杆(14)固定，第一连接杆(13)与第二连接杆(14)平行固定在扇形的圆心处，拉伸弹簧(11)的两端分别固定在第一连接杆(13)和第二连接杆(14)上。
7.根据权利要求6所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，扇形的弧度为30～70度，扇形最大的曲率半径与顶部承载台(6)的上端平行。
8.根据权利要求7所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，扇形最小的曲率半径为拉伸弹簧(11)的自然长度，最大的曲率半径为拉伸弹簧(11)自然长度的1.12倍。
9.根据权利要求1所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，所述的顶部承载台(6)下端与通槽(6-2)相同一侧的形状为弧面，弧面成内凹设置。
10.根据权利要求1所述的一种纯机械式采摘机，其特征在于，还包括与伸缩杆(7)平行固定设置的果袋(9)，果袋(9)由弹性材料制成，直径大小交替变化；
果袋(9)通过袋卡(8)与伸缩杆(7)平行固定设置，袋卡(8)的一端固定在伸缩杆(7)上，另一端固定在袋卡(8)上。
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说 明 书一种纯机械式采摘机
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技术领域
[0001]本实用新型涉及水果收割设备领域，具体为一种纯机械式采摘机。
背景技术
[0002]现有果实成熟后多为手工采摘，但是在进行采摘的时候，由于果树本身条件的会遇到一定的阻碍，因此手工果实采摘存在一定的条件，其主要表现为一些树枝较高或者比较密集的地方就会使得采摘过程出现损坏果实、损伤树枝和效率低下的问题。[0003]在利用简易采摘工具进行这些果实的采集时，例如类似一些绑在长杆上的小型镰刀，由于此类工具一般为上重下轻，因此，这种操作时的工作方式使得手部极易发生疲劳，不利于长时间的操作，降低了水果采摘的效率。目前在利用大部分纯机械的采摘工具时，由于采摘工具的上部较轻，使用者多为蛮力拽取，使果梗与树枝分离，这样容易对树枝和果实造成损坏，一方面容易对采摘的果实造成损伤，对于大面积采摘而言损失很大，另一方面会对果树树干和树枝造成损伤，而且震动和拉拽还会使得果树的树根松动，这对于果树的生长而言是不利的；但是如果要减少蛮力的使用，那么上部的重量就需要加重，这容易产生简易采摘工具带来的问题。
[0004]现在市面上大部分的自动采摘设备通常结构复杂，尤其对于长时间的采摘而言是不利的，例如，利用电机带动通常在电池的续航上和配重上会存在一定的问题，其主要体现在电池的续航上，如果采用蓄电性能较好的电池就会使得电池的成本提高，如果采用市场普遍通用的电池，如果电机的工作时间较长，现有电池的续航能力不足以使得长时间的工作得到满足。此外，采用电机驱动的采摘设备在使用的过程中，若电机转速过快容易伤到水果和枝叶，在潮湿环境中电机容易受损，影响电机寿命。[0005]综上所述，如何克服现有采摘设备中存在结构复杂、顶部装置过重和如何在实际的应用中结合果树的生长情况和各种果实的形状，顺利找到果梗而不伤及树枝和果实，进而提高采摘效率是亟需解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种纯机械式采摘机，结构简便、顶部较轻、便于携带，解决了使用者手部容易疲劳和采摘效率较低的问题。[0007]本实用新型是通过以下技术方案来实现：[0008]一种纯机械式采摘机，包括刀片、扭转弹簧、顶部承载台、伸缩杆和立柱；[0009]所述的顶部承载台上端的形状为长方形，顶部承载台的一侧开设有通槽，立柱垂直固定在顶部承载台的上端，刀片通过扭转弹簧转动连接在立柱上，扭转弹簧的一端固定，另一端与刀片固定，刀片静止时设置在通槽的入口处，刀片的刀刃在通槽的内侧；[0010]所述的伸缩杆与顶部承载台的上端垂直连接。[0011]优选的，还包括固定在通槽两侧的V型导槽，V型导槽由两个半径相等的四分之一圆弧组成，两个四分之一圆弧的末端分别与通槽的开口连通。
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进一步，还包括垂直固定在顶部承载台上端的挡板；
[0013]V型导槽高于顶部承载台的上端设置，与刀片相连的刀把末端为空心圆柱状，刀把的末端套设在立柱上，扭转弹簧的一端贴合在挡板的内侧，另一端贴合在刀把的内侧。[0014]进一步，还包括固定设置在顶部承载台上端的顶盖，顶盖覆盖刀把、扭转弹簧、挡板和立柱。
[0015]优选的，所述的刀片刀刃的上部刀面形状为弧形。[0016]优选的，所述的顶部承载台下端与通槽相反的一侧前后设置有通孔，通孔的截面为扇形，扇形自下而上曲率半径连续增加，沿扇形的圆弧上开设有弧形导槽，弧形导槽设置在顶部承载台的另一侧，与外部连通；
[0017]第二连接杆滑动设置在弧形导槽上，伸缩杆的最上端与第二连接杆固定，第一连接杆与第二连接杆平行固定在扇形的圆心处，拉伸弹簧的两端分别固定在第一连接杆和第二连接杆上。[0018]进一步，扇形的弧度为30～70度，扇形最大的曲率半径与顶部承载台的上端平行。[0019]进一步，扇形最小的曲率半径为拉伸弹簧的自然长度，最大的曲率半径为拉伸弹簧自然长度的1.12倍。[0020]优选的，所述的顶部承载台下端与通槽相同一侧的形状为弧面，弧面成内凹设置。[0021]优选的，还包括与伸缩杆平行固定设置的果袋，果袋由弹性材料制成，直径大小交替变化；
[0022]果袋通过袋卡与伸缩杆平行固定设置，袋卡的一端固定在伸缩杆上，另一端固定在袋卡上。
[0023]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：[0024]本实用新型一种纯机械式采摘机，顶部承载台设置通槽能将水果梗定位在通槽的入口处，刀片通过扭转弹簧转动连接在立柱上，当水果梗在伸缩杆的推动下从通槽的入口进入通槽内，刀片便可在扭转弹簧的扭转力控制下进行复位，回到最初的位置，再拉动伸缩杆后刀片切割水果梗，完成水果的采摘工作。采摘机不易损毁，容易修理，能可靠稳定工作，提高整体的采摘效率；本实用新型的零件较少，因此伸缩杆最上端的质量较小，减小操作施力。通过纯机械式的精简设计，使得整体的采摘过程得到了提升同时使用的持久性有较大的优势，避免了电机带动在工作过程中有可能使得整个电路部分被短路的情况。[0025]进一步的，V型导槽固定在通槽的两侧，末端分别与通槽的开口连通，这样能将水果梗自动定位在槽口的入口处，方便操作，提高采摘效率。[0026]进一步的，顶盖覆盖刀把、扭转弹簧、挡板和立柱，能有效避免顶盒主体在工作时受到外界干扰，提高采摘机的使用寿命。[0027]进一步的，刀片的刀刃上部刀面采用弧形设计，这使得水果梗在受力时更加集中，以便于快速地切割，从而可以大大提高采摘过程中的采摘效率以及采摘的完整性。[0028]进一步的，伸缩杆沿弧形导槽在截面为扇形的通孔内滑动，由于扇形自下而上曲率半径连续增加，可使拉伸弹簧伸长，增加刀片与伸缩杆的杆身之间力的传递，减小竖直分力，在减少操作施力的同时延长了采摘机的寿命。[0029]进一步的，顶部承载台下端与通槽相同一侧的形状为内凹设置的弧面，能自下而上贴近水果表面，方便对水果梗的定位，在保护水果的同时提高了采摘效率。
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进一步的，果袋与伸缩杆平行固定设置，由于果袋由弹性材料制成，直径大小交替
变化，能接收采摘的水果，对下落的水果有缓冲作用，有效保护水果的完整性。
附图说明
[0031]图1为本实用新型所述采摘机的整体结构示意图。[0032]图2为图1中顶盒的俯视图。
[0033]图3为图1中顶盒主体的整体结构示意图。[0034]图4为图1中顶盖主体的俯视图。[0035]图5为图1中顶盖主体的侧视图。[0036]图6为图1中顶盖主体的仰视图。[0037]图7为图3中挡板的结构示意图。
[0038]图8为本实用新型在使用时刀片的状态图。[0039]图中：V型导槽1，刀片21，刀把22，扭转弹簧3，挡板4，顶盖5，顶部承载台6，弧形导槽6-1，通槽6-2，伸缩杆7，袋卡8，果袋9，把手10，拉伸弹簧11，立柱12，第一连接杆13，第二连接杆14。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，术语“上”、“下”、“前”和“后”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的部件必须具有特定的方位，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0041]本实用新型一种纯机械式采摘机，如图1所示，包括一个伸缩杆7和伸缩杆7上端的顶盒，顶盒包括V型导槽1、刀片21、刀把22、扭转弹簧3、挡板4、顶盖5、顶部承载台6、拉伸弹簧11、立柱12、第一连接杆13和第二连接杆14，顶盒去掉顶盖5为顶盒主体，顶盒的俯视图如图2所示，顶盒主体的结构如图3、图4、图5和图6所示；[0042]顶部承载台6上端的形状为长方形，顶部承载台6的一侧开设有通槽6-2，如图7所示，立柱12垂直固定在顶部承载台6的上端，刀片21通过扭转弹簧3转动连接在立柱12上，扭转弹簧3的一端固定，另一端与刀片21固定，刀片21静止时设置在通槽6-2的入口处，刀片21的刀刃在通槽6-2的内侧；伸缩杆7与顶部承载台6的上端垂直连接，当水果梗进入通槽6-2后，顶盒设置的扭转弹簧3，用于将刀片21自动回位，将刀片21固定在最初的位置。[0043]其中，还包括垂直固定在顶部承载台6上端的挡板4；V型导槽1高于顶部承载台6的上端设置，与刀片21相连的刀把22末端为空心圆柱状，刀把22的末端套设在立柱12上，扭转弹簧3的一端贴合在挡板4的内侧，另一端贴合在刀把22的内侧。[0044]在进一步的优化方案中，还包括固定在通槽6-2两侧的V型导槽1，V型导槽1由两个半径相等的四分之一圆弧组成，通槽6-2形状为U型，两个四分之一圆弧的末端分别与通槽6-2的开口连通；同时，顶部承载台6下端与通槽6-2相反的一侧前后设置有通孔，通孔的截面为扇形，扇形自下而上曲率半径连续增加，沿扇形的圆弧上开设有弧形导槽6-1，弧形导槽6-1设置在顶部承载台6的另一侧，与外部连通；第二连接杆14滑动设置在弧形导槽6-1上，伸缩杆7的最上端与第二连接杆14固定，第一连接杆13与第二连接杆14平行固定在扇形
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的圆心处，拉伸弹簧11的两端分别固定在第一连接杆13和第二连接杆14上。在刀片21与伸缩杆7的杆身之间设置一个弧形导槽6-1连接，这就使得整个采摘机系统在工作的时候，在配合拉伸弹簧11进行回位的同时，使顶盒与杆身之间的传力能够最大化，避免了在工作时杆身内侧拉动产生的应力，对装置造成破坏，同时使得整个系统的使用寿命和工作效率达到最大化。
[0045]顶部承载台6下端与通槽6-2相同一侧的形状为弧面，弧面成内凹设置，能自下而上贴近水果表面，方便对水果梗的定位，在保护水果的同时提高了采摘效率。[0046]在本实施例中，扇形的弧度为30～70度，扇形最大的曲率半径与顶部承载台6的上端平行，扇形最小的曲率半径为拉伸弹簧11的自然长度，最大的曲率半径为拉伸弹簧11自然长度的1.12倍；此外，顶盖5固定设置在顶部承载台6的上端，顶盖5覆盖刀把22、扭转弹簧3、挡板4和立柱12，使得采摘机在使用过程中能够使水果梗顺利进入通槽6-2内。[0047]在实际应用时，本实用新型的纯机械式采摘机还设置有与伸缩杆7平行固定的果袋9，果袋9由尼龙材料制成，直径大小交替变化，用于接收采摘的水果；果袋9通过袋卡8与伸缩杆7平行固定设置，袋卡8的一端固定在伸缩杆7上，另一端固定在袋卡8最上端的口径最小位置处。收集水果的果袋9是类似于圆型套筒的结构，且在圆筒状果袋9轴线方向不同位置直径大小交替变化，这种结构会对下落的水果有缓冲作用。[0048]把手10为一个中空的杆体，套设在伸缩杆7最下端，把手10的顶部位于顶盒的下方，扭转弹簧3、刀片21和刀把22与把手10垂直。
[0049]本实用新型的采摘机在采摘时包括以下步骤，[0050]步骤一，握紧把手10，利用伸缩杆7将顶部承载台6下端的弧面靠近水果，该弧面结构会自下而上贴近水果表面；[0051]步骤二，当该弧面到达水果表面的上端之后，V型导槽1会自动定位水果梗，将水果梗定位在通槽6-2的入口处；[0052]步骤三，将伸缩杆7向水果梗的正前方推，刀片21将会被水果梗推入通槽6-2内，如图8所示；
[0053]步骤四，当水果梗进入通槽6-2后刀片21会被扭转弹簧3推回原位；通过扭转弹簧3控制刀片21进行复位，结构简单不易损毁，容易修理；立柱12对刀具的限位，在为采摘提供相应切削力的同时，使得刀具在使用过程中能够可靠稳定工作；[0054]步骤五，拉动把手10，刀片21切割水果梗，水果与树枝分离；[0055]步骤六，水果经过弹性的果袋9缓冲下落。[0056]本实用新型的采摘机，通过扭转弹簧3和刀片21的共同作用可采摘水果，在工作过程中由于没有其他的附加质量，所以顶盒质量较小，更有利于把手10对顶盒的控制，减小操作施力，同时由于V型导槽1和通槽6-2的共同定位提高了采摘的精确性，提高了采摘效率。[0057]对于采摘机的运行而言，市面上的装置通常在顶部装置与杆身之间采用刚性连接，这就导致在使用时顶部装置与杆身有一个刚性连接的结构，采摘时操作者输出的力一部分用来切割，一部分用来拽取，所以其输出的合力较大，使得整个装置在工作时杆身与顶部装置的采摘机头部连接处应力集中现象较为明显，这对于整体的传力和装置的使用寿命而言是不利的。本实用新型的采摘机通过在顶盒与杆身之间添加弧形导槽6-1，使得采摘机在工作时刀片21与杆身能够实现力传递的最大化，提高采摘效率和整个装置的使用寿命。
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此外，对于刀片21刀刃的上部刀面设计而言，本实用新型采用弧形，这使得水果梗
在受力时更加集中，以便于应对刀片21快速地切割，从而可以大大提高采摘过程中的采摘效率以及采摘的完整性。
[0059]将本实用新型的采摘机与市场上常用的机械设备对比而言，现有纯机械式的设备在重量以及操作的方便性上有缺陷，而对于一些电动的设备在续航能力上存在不足，本实用新型的采摘机通过纯机械式的精简设计，使得整体的采摘过程得到了提升同时使用的持久性有较大的优势，解决了当下一些电动的设备续航不足，以及现有纯机械式采摘设备笨重的技术问题。通过本实用新型纯机械的带动使得整个工作过程能够稳定可靠，避免了电机带动在工作过程中有可能使得整个电路部分被短路的情况。
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