便捷式花椒采摘设备

技术领域

本发明涉及农机设备领域，具体为便捷式花椒采摘设备。

背景技术

由于花椒作物的特殊性，即花椒树具有非常多的刺，因此不便于人们采摘。目前的采摘方式主要还是靠人工，即通过指甲掐断花椒的梗部。不仅费时费力，还容易被刺伤。目前市场上出现了许多自动化的产品，如采用小的电动锯子锯断的方式实现采摘。但是该种方式不便于花椒的收集，即锯断之后，花椒落到地上或者是挂在树上，不论落到什么地方都会进行二次收集，因此非常的不便。因此设计一种可以快速采集和收集的便捷式花椒采摘设备成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种具有快速采集和收集的便捷式花椒采摘设备。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：便捷式花椒采摘设备包括：吸花椒管，主体形状为圆筒状，其中一端为吸花椒口，另一端为动力口；所述吸花椒管的吸花椒口端口边缘为波浪形或锯齿形；或者所述吸花椒管的吸花椒口端口的侧壁上沿圆周方向均匀设置有梗部卡接槽；吸气风机，设于动力口的内部，所述吸气风机位于吸花椒口一侧的吸花椒管内部设有透气格栅；采摘切刀，设于吸花椒口的外侧；操作把手，设置于吸花椒管外侧；所述采摘切刀包括：与吸花椒管外周转动连接的花椒剪切环；设置于花椒剪切环上部的剪切刀片；驱动花椒剪切环环绕吸花椒管外侧转动的驱动机构及其控制电路；所述剪切刀片与吸花椒管外壁贴合，且剪切刀片端部距离花椒剪切环的长度大于吸花椒管的吸花椒口的端部距离花椒剪切环的最短长度。

更好的，所述剪切刀片为长条片状刀片，所述剪切刀片的长度方向与吸花椒管的轴向方向平行，所述剪切刀片至少设有一个，并且在花椒剪切环的圆周上均匀分布。

更好的，所述驱动机构为电机，所述电机的转轴上设有齿轮，所述电机驱动花椒剪切环外圆周为齿轮状，所述花椒剪切环外侧的齿轮与电机转轴上的齿轮啮合；

或者，所述驱动机构包括与吸花椒管外壁固定连接的传动管、设置在传动管的内部的传动杆；所述传动管对应花椒剪切环的位置设有剪切环缺口，所述传动管对应吸气风机转轴的位置设有传动孔，所述传动孔连通传动管的管腔和吸花椒管的管腔；所述传动孔内部穿设联动传动杆和吸气风机转轴的传动条；所述传动杆的靠近花椒剪切环的位置设有与花椒剪切环啮合的驱动齿轮；

或者，所述驱动机构包括：设于所述吸花椒口一端且沿圆周方向向内凹陷的凹陷部；设于凹陷部内部电机定子；设于花椒剪切环的内侧电机转子；设于花椒剪切环两侧且与花椒剪切环和凹陷部边缘转动连接的固定座；设于操作把手上的控制器，所述控制器和电机定子电气连接。

更好的，所述透气格栅与吸花椒管的筒壁内侧转动连接，所述透气格栅上部设有驱动透气格栅转动的气道；

所述透气格栅靠近吸花椒口的一侧设有刮刀，所述刮刀一边与透气格栅的表面贴合。

更好的，所述吸花椒口内侧壁上设有伸缩开口；所述伸缩开口为设于吸花椒管内壁的环状柔性气囊；

或者，

所述伸缩开口为设于吸花椒管内壁的环状柔性膜。

更好的，所述吸花椒口内侧壁上设有伸缩开口，所述伸缩开口为沿内壁圆周设置的柔性刷毛，所述刷毛的长度方向与吸花椒管的径向方向重合，且刷毛的长度小于吸花椒管的内径。

更好的，所述操作把手下部设有接口，所述接口用以连接出料导管，通过出料导管将采摘的花椒导入到盛放容器中。

更好的，还包括启停控制电路：设于吸花椒管中部的停机检测开关；设于操作把手上的启动按钮；控制继电器；所述启动按钮、控制继电器的线圈绕组、停机检测开关的常闭触点串联连接；所述控制继电器的常开触点和控制继电器的线圈绕组并联。

更好的，所述停机检测开关为设置于吸花椒管管腔内部的光栅；或者，所述停机检测开关为设置在吸花椒口的管口设置有压力传感器或接近开关。

更好的，所述透气格栅的外周与吸花椒管的内壁转动连接，所述透气格栅上设有驱动透气格栅转动的气道，在所述透气格栅靠近吸花椒口的一侧设有刮刀，所述刮刀一边与透气格栅的表面贴合。

本发明的有益效果为：

1、可以实现花椒的快速采摘。

2、采摘的花椒便于收集。

3、设置吸花椒口的口径略大于一朵花椒的大小，可以采集不含树叶、树枝以及刺的花椒，节省了后续的二次分拣操作。

附图说明

图1是本发明一种实施例示意图

图2是本发明一种实施例的整机的剖视图

图3是本发明一种实施例的驱动机构的示意图

图4是本发明一种实施例的驱动机构的示意图

图5是本发明一种实施例的驱动机构的示意图

图6是本发明一种实施例的吸花椒口的示意图

图7是本发明一种实施例的伸缩开口的示意图

图8是本发明一种实施例的凹陷部的示意图

图9是本发明一种实施例的吸气风机位置的局部剖视图

图10是本发明一种实施例的局部剖视图

图中：

400、操作把手；101、吸花椒口；300、采摘切刀；200、吸气风机；100、吸花椒管；330、固定座；170、刮刀；513、驱动齿轮；140、伸缩开口；130、梗部卡接槽；552、电机转子；551、电机定子；120、凹陷部；530、传动条；512、传动孔；511、剪切环缺口；520、传动杆；510、传动管；320、剪切刀片；310、花椒剪切环；110、透气格栅；102、动力口；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

便捷式花椒采摘设备，包括吸花椒管100、吸气风机200、采摘切刀300以及驱动采摘切刀300动作的驱动机构。

本发明根据仿生原理，首先抓取花椒然后切断花椒的梗。吸花椒管100的功能是抓取花椒的机构，吸花椒管100的主体形状为圆筒状，其中用于抓取花椒的一端为吸花椒口101，另一端为动力口102。抓取的方式采用负压吸附的原理实现，即动力口102产生负压，吸花椒口101不断吸入空气，当吸花椒口101接近花椒的时候将花椒吸入吸花椒管100的吸花椒口101的内部，产生一个抓取力，此时花椒的梗部勒在吸花椒管100的吸花椒口101的边缘上，花椒的梗处于张紧的状态，此时利用切刀就可以切断。

通过设置合适的吸花椒口101的口径，如将吸花椒口101的口径设置为略大于一朵花椒的大小，此时通过负压吸附之后可以只吸附一朵花椒，因此可以采摘不含树叶、树枝和刺的花椒，省去了后续的分拣程序，大大的提高了效率。

为了实现负压，在吸花椒管100的内部设置了吸气风机200，吸气风机200位于吸花椒管100内部靠近动力口102的一侧。如图2所示，在吸花椒管100的内部设置有支架，本实施中支架采用十字形的支架，支架的中部设有固定电机的管状结构或环状结构。吸气风机200固定安装在管状结构或者环状结构的内部。吸气风机200的转轴上设有叶片，为了保持叶片的稳定转动，可以设置另一个支架然后通过轴承来固定吸气风机200的转轴，该结构在图中未示出。

更好的，为了保证安全，在动力口102的端口处设置防护网。

为了防止叶片将花椒搅碎，在所述吸气风机200位于吸花椒口101一侧的吸花椒管100内部设有透气格栅110以隔离花椒和吸气风机200。

透气格栅110的外部边缘和吸花椒管100的内壁固定连接，透气格栅110的上部设有通气孔，或者设置网格，网格用以阻挡花椒。

进一步的，花椒采摘之后，花椒还会保留一段花椒梗，在采摘的过程中难以避免花椒梗插入透气格栅110中，为了取下挂在透气格栅110上部的花椒，透气格栅110和吸花椒管100内壁通过轴承转动连接。为了驱使透气格栅110转动，在透气格栅110上设有驱动透气格栅110转动的气道。气道为设置在透气格栅110上的管道或者通孔。通过设定管道或者通孔在长度方向与吸花椒管100轴心的角度可以驱动透气格栅110转动。在所述透气格栅110靠近吸花椒口101的一侧设有刮刀170，所述刮刀170一边与透气格栅110的表面贴合。当挂在透气格栅110上的花椒转动到刮刀170的位置的时候，在刮刀170的作用下将挂在透气格栅110上部的花椒刮下来。

或者，控制吸气风机200翻转，通过反吹的方式将挂在透气格栅110上的花椒取下。

更好的，为了增大抓取的效果，减少采摘的花椒从吸花椒口101的位置滑出，在吸花椒口101端的内侧设置有伸缩开口140。伸缩开口140的主体形状为环状，其中心的通孔具有可伸缩性，即使大于伸缩开口140内径的物体，在伸缩开口140弹性材料的作用下也可以通过伸缩开口140。

所述吸花椒口101内侧壁上设有伸缩开口140；所述伸缩开口140为设于吸花椒管100内壁的环状柔性气囊。气囊为环状，外侧和吸花椒管100内壁固定连接，内侧用以通过花椒。

或者，所述伸缩开口140为设于吸花椒管100内壁的环状柔性膜，采用具有柔性的塑料膜或者橡胶膜。

或者，所述伸缩开口140为沿内壁圆周设置的柔性刷毛，所述刷毛的长度方向与吸花椒管100的径向方向重合，且刷毛的长度小于吸花椒管100的内径。

更好的，操作把手400设置为中空的筒状，用以暂存采摘的花椒。操作把手400设于透气格栅110靠近吸花椒口101一侧的位置上。操作把手400的下部设置有可开合的盖体。在存储到一定的花椒之后，打开盖体取出花椒。

进一步的，所述操作把手400下部设有接口，所述接口用以连接出料导管，通过出料导管将采摘的花椒导入到盛放容器中。

进一步的，透气格栅110的主体平面在吸花椒管100内部倾斜设置，或者成圆弧状设置。为了实现更好的遮挡和导出的效果，透气格栅110在操作把手400的轴心线方向上的投影覆盖操作把手400上部的开口处。此时花椒在撞击到透气格栅110之后落入下部的操作把手400的空腔内部，实现采摘的花椒的暂时存储。

为了剪断已经抓取的花椒的梗部，在吸花椒口101的外侧设置了采摘切刀300。围绕吸花椒管100轴线转动的采摘切刀300将勒在吸花椒口101端口边缘的花椒的梗部切断。

如图所示，所述采摘切刀300包括与吸花椒管100外周转动连接的花椒剪切环310和设置于花椒剪切环310上部的剪切刀片320。花椒剪切环310通过轴承与吸花椒管100的外周转动连接，进而带动剪切刀片320转动。

如图所示，剪切刀片320为长条的片状。其中剪切刀片320在长度方向上与吸花椒管100的轴线线平行，在其宽度方向上为与吸花椒管100的圆周匹配的弧形，进而实现剪切刀片320与吸花椒管100外表面的贴合。剪切刀片320的一端和花椒剪切环310固定连接，另一端设有刀刃。

进一步的，为了实现剪切的快速和高效，在花椒剪切环310的圆周方向上至少设有一个剪切刀片320，剪切刀片320在圆周方向上均匀分布。

当吸花椒口101为平面时，即吸花椒口101的端口的圆周所在平面垂直于吸花椒管100的轴线。此时剪切刀片320设有刀刃部由吸花椒管100的主体部延伸至吸花椒管100的外部。此时，在剪切刀片320转动的过程中，剪切刀片320转动到花椒的梗部的位置时将梗部切断。

由于吸花椒口101端口的边缘为平滑，在剪切刀片320转动的过程中，会带动花椒的梗部移动，因此需要比较快速的转速才能够实现切断，但是转速过高危险系数就会增大，因此将所述吸花椒管100的吸花椒口101端口边缘为波浪形或锯齿形。此时在花椒的梗部移动的过程中，会嵌入到吸花椒口101边缘的凹进的部分并卡在凹进部分的内部，花椒的梗部在凹进的内部被固定住，此时就会更加的便于剪切刀片320的剪断。

进一步的，如图6所示，所述吸花椒管100的吸花椒口101端口的侧壁上沿圆周方向均匀设置有梗部卡接槽130。

此时，剪切刀片320的刀刃部的端部距离花椒剪切环310的长度大于吸花椒口101边沿凹进部分或者梗部卡接槽130与花椒剪切环310的最近的距离。

更好的，为了便于剪切采用锯的方式实现梗部的切断。此时，所述剪切刀片320为筒状，所述剪切刀片320套设在吸花椒管100上，并且所述剪切刀片320的远离花椒剪切环310的一端设有锯齿。此时，剪切刀片320在长度方向上由吸花椒管100的主体部延伸至吸花椒管100的外部。

为了实现花椒剪切环310的转动，设置了驱动机构以及驱动机构的控制电路。

其中，驱动机构采用电机，电机固定安装在吸花椒管100的外壁上，电机的转轴和花椒剪切环310的轴线平行，电机的转轴上设有齿轮或者皮带轮。电机转轴上设置齿轮时，花椒剪切环310的外侧设置可以与之啮合的齿轮。当电机转轴上设置皮带轮时，花椒剪切环310的外侧设有皮带凹槽，花椒剪切环310和皮带轮通过皮带进行传动。电机可以采用直流电机，电机的控制电路为开关和蓄电池，电机、开关和蓄电池串联连接。如果电机采用伺服电机、无刷电机、步进电机等其控制电路还包括相应的电机的控制器。为了便于操作，开关可以设置在操作把手400的外侧，采用按钮开关即可实现。

进一步的，为了简化控制机构，驱动机构为传动模块，该传动模块将吸气风机200的转动力矩传递给花椒剪切环310，以花椒剪切环310转动。具体的，所述驱动机构包括与吸花椒管100外壁固定连接的传动管510、设置在传动管510的内部的传动杆520。

也可以只设置传动杆520，设置传动管510的目的在于保护传动杆520，由于传动杆520处于转动的状态，会将树叶等卷进去，进而导致设备损坏，因此设置传动管510加以保护。

传动杆520在长度方向设置两个或三个轴承将其固定在吸花椒管100的外壁上。传动杆520的长度方向与吸花椒管100的轴心线方向平行，其一端和花椒剪切环310联动，另一端和吸气风机200的转轴联动。基于此，所述传动管510对应花椒剪切环310的位置设有剪切环缺口511，花椒剪切环310穿过该缺口且不与该缺口接触。在缺口位置的传动杆520上，即传动杆520的靠近花椒剪切环310的位置设有驱动齿轮513，花椒剪切环310的外侧设有齿轮与驱动齿轮513啮合。

所述传动管510对应吸气风机200转轴的位置设有传动孔512，所述传动孔512连通传动管510的管腔和吸花椒管100的管腔；所述传动孔512内部穿设联动传动杆520和吸气风机200转轴的传动条530或传动皮带。在吸气风机200转动的过程中，通过皮带驱动传动杆520转动，传动杆520通过齿轮驱动花椒剪切环310转动，进而带动剪切刀片320转动，实现花椒梗部的切断。

进一步地，在吸花椒管100的吸花椒口101集成一个无刷电机作为驱动机构。该驱动机构包括：设于所述吸花椒口101一端且沿圆周方向向内凹陷的凹陷部120、设于凹陷部120内部电机定子551、设于花椒剪切环310的内侧电机转子552、设于花椒剪切环310两侧且与花椒剪切环310和凹陷部120边缘转动连接的固定座330、设于操作把手400上的控制器，所述控制器和电机定子551电气连接。

凹陷部120用于安装电机的定子，同时凹陷部120向吸花椒管100的轴心线方向凹陷，使其进气口有一个缩小部，通过该缩小部可以防止吸入的花椒滑出吸花椒管100。

如图5所示，凹陷部120的内部固定安装有电机定子551，电机定子551为设有线圈绕组的铁芯，用以产出电磁力。电机转子552设置在花椒剪切环310的内侧，电机转子552为永磁铁，电机定子551和电机转子552根据无刷直流电机的位置结构关系设置。同时设置位置检测装置检测转子的位置，可以采用霍尔传感器、光电传感器采集花椒剪切环310的位置，然后传送给控制器，控制器通过采集的位置信号控制不同的电机定子551的线圈绕组导通。直流无刷电机的控制器作为现有技术在此不再赘述。

为了实现花椒剪切环310的固定，在凹陷部120的两侧的吸花椒管100的外壁上设置固定座330，固定座330可以设置为环状，即沿吸花椒管100外周设置的一圈凸起，花椒剪切环310架设在两个固定座330上，固定座330可以为轴承，或者通过轴承或者平面轴承与花椒剪切环310转动连接的部件。

为了减少对花椒的破坏，在花椒的梗部被切断之后，停止吸气风机200的转动，因此还可设置一个启停控制电路，该启停控制电路包括停机检测开关、启动按钮和控制继电器。启停控制电路、供电电源和吸气风机200串联连接，通过启停控制电路可以实现对吸气风机200的控制。停机检测开关设置吸花椒管100上，启动按钮设置在操作把手400上，控制继电器设置吸花椒管100或者操作把手400的上部。其中所述启动按钮、控制继电器的线圈绕组、停机检测开关的常闭触点串联连接；所述控制继电器的常开触点和控制继电器的线圈绕组并联。启动按钮为自复位按钮，点按之后控制继电器保持闭合状态，当停机检测开关检测到信号后断开控制回路实现停机。

所述停机检测开关为设置于吸花椒管100管腔内部的光栅；正常状态下，光栅的光路导通，停机检测开关处于闭合的状态，启停控制电路导通，吸气风机200转动。当光栅被花椒遮挡之后，停机检测开关处于断开状态，控制回路断开，吸气风机200停止转动。

或者，所述停机检测开关为设置在吸花椒口101的管口位置的压力传感器或接近开关。压力传感器设置在吸花椒管100的边缘，具体的设置在吸花椒管100外壁端面上。检测到压力时，其输出闭合的信号，未检测的压力时输出断开的信号。接近开关的原理相同。此时，所述启动按钮、控制继电器的线圈绕组、停机检测开关的常闭触点串联连接；所述控制继电器的常开触点和控制继电器的线圈绕组并联，控制继电器的常闭触点还需要和停机检测开关并联。此时，在启动吸气风机200之后，在吸力的作用下，花椒的梗部对吸花椒管100外壁的端面施加一个压力，停机检测开关检测到压力信号后保持导通状态，吸气风机200保持转动。当花椒的梗部被切断之后，对压力传感器的压力消失，停机检测开关断开，启停控制电路切断供电回路，实现吸气风机200停机。

应用上述记载的技术方案进行快速采摘花椒的方法为：

将吸花椒口101对准花椒。

启动驱动机构，花椒粒被吸入吸花椒管100的吸花椒口101的内侧，此时在吸力的作用下，花椒梗卡设在吸花椒管100的边缘，剪切刀片320转动过程中将花椒梗切断，花椒梗切断之后被吸入吸花椒管100内部。

在花椒被吸入吸花椒管100内部之后，将吸花椒管100的吸花椒口101对准盛放花椒的容器，通过反吹的方式，即控制吸气风机200反转将花椒吹入盛放花椒的容器内部。

或者，将吸入的花椒暂时存储在操作把手400的空腔内部，在达到一定的数量之后，开启操作把手400的盖体取出花椒。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。