一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机

技术领域

本发明属于爬树修枝装置技术领域，具体涉及一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机。

背景技术

随着科技和生活水平的提高，杭州，成都等新一线城市开始大力发展基建和房地建筑，从而对木材的需求日益增长。作为林产品的消费大国，速生林作为周期短，出材量高等优势被重点关注，而对树木适当的修枝可以提高树木间空气的流动，提升木材质量以及经济收益，是一项基础性营林措施。

目前，为了适应速生林发展的规模，如何对树木进行可靠且效率的修枝，并降低人工成本，已逐渐成为当前的活跃的话题。以往树木修剪主要依靠手动化机械和自动化器械进行树枝修剪工作。手动化机械可采用手动或电机驱动的方式进行人工树枝修剪，主要用于灌木丛以及低矮草地等。自动化器械则采用传感控制的方式，利用修剪装置进行自动化树枝修剪，可以有效用于乔木和大面积树冠等。然而，在针对直径差异大、种植密度大且树身高大的树林，市场上一般采用手动化机械进行修剪，导致修枝效率低下，易损伤树干，作业危险，树林人工维护成本高等缺点。

尽管中国发明专利中公开了利用自身重力增加爬升力的桉树修枝机（CN201910197105 .3），利用链条式切割刀进行树枝切割，但无法有效的控制刀具抱紧树干程度，且切割环境单一，无法应用于直径较小的树木。

中国发明专利CN201910582217.0公开了一种爬树修枝机器人，利用柔性刀具完成树干修剪，但其轮系布置简单导致稳定性不强，且柔性刀具呈圆形布置，仅适用于较小树干直径的树木。

发明内容

针对现有技术存在的修剪树干直径范围小，需要反复调节安装角度以适应大直径树木的修剪，以及运行可靠性不高的问题，本发明提出了一种基于圆弧型移动载体和柔性切割刀具的爬树修枝机，可实现切割角度连续调整并自适应树干直径进行无伤修树的工作。

本发明采用的技术方案如下：

所述的一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，包括传动机构、内圆弧形移动壳体、柔性切割刀具、旋转机构和外圆弧形移动壳体；

所述传动机构与内圆弧形移动壳体连接，内圆弧形移动壳体通过旋转机构与外圆弧形移动壳体连接，旋转机构用于驱动外圆弧形移动壳体的转动；

所述柔性切割刀具包括可来回切割和可开合的切割刀具装置、圆弧形刀具机座和基座轴承，柔性切割刀具的圆弧形刀具机座通过基座轴承与外圆弧形移动壳体的上端连接。

所述的一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述旋转机构包括驱动旋转机构转动的外壳体驱动电机、主转动轴、主转动轴轴承、连接外壳体驱动电机和主转动轴的齿轮轴、分别设置于主转动轴两端的外壳体转动齿轮组以及外壳体转动齿轮组上的转动齿轮组轴承。

所述的一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述的外壳体转动齿轮组包括外壳体转动大齿轮以及设置于其两边的与其啮合连接的外壳体转动小齿轮。

所述的一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述的内圆弧形移动壳体和外圆弧形移动壳体为同心圆弧壳体。

所述的一种基于移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，内圆弧形移动壳体外侧设有圆弧形齿条，所述圆弧形齿条与外壳体转动齿轮组相互啮合，实现外圆弧形移动壳体的周向转动。

所述的一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述传动机构包括爬升履带、传动驱动电机、用于带动爬升履带的带传动装置和用于环抱树干的张紧轮环抱机构，所述爬升履带通过内圆弧形移动壳体两侧的固定螺栓固定于内圆弧形移动壳体内，带传动装置设于内圆弧形移动壳体外并与置于内圆弧形移动壳体内的传动驱动电机相连，张紧轮环抱机构设置于内圆弧形移动壳体的两侧。

所述的一种基于移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述的张紧轮环抱机构包括多个张紧轮、张紧轮导向杆、张紧轮调节铰链和张紧轮支撑液压杆，所述张紧轮通过张紧轮调节铰链分别连接于内圆弧形移动壳体的两侧形成一个环抱结构，且两侧中间的张紧轮都具有用于支撑的张紧轮支撑液压杆，位于内圆弧形移动壳体同一侧的张紧轮都采用张紧轮导向杆垂直连接，张紧轮调节铰链用于调节张紧轮与树干的夹紧角度，以适用于环抱不同直径的树干。

所述的一种基于移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，内圆弧形移动壳体上端设有滚轮轴，所述滚轮轴上安装有支撑滚轮，外圆弧形移动壳体的上方内侧嵌入用于保证外圆弧形移动壳体转动时受力均匀的滚轮挡板，所述滚轮挡板下方与支撑滚轮相触。

所述的一种基于移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述外圆弧形移动壳体的外侧有一凹槽，凹槽中设有圆弧形平台，所述圆弧形平台上开有孔，旋转机构穿过所述孔与外圆弧形移动壳体连接。

所述的一种基于移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，其特征在于，所述的柔性切割刀具采用刀具液压杆支撑，刀具液压杆通过液压杆固定板固定连接在外圆弧形移动壳体上。

所述柔性切割刀具包括切割刀具装置、基座、连接件以及转动齿轮，所述切割刀具装置和基座通过连接件和转动齿轮连接成整体；

所述切割刀具装置为来回滑动的切割刀具装置，包括圆弧切割刀具、用于安装切割刀具的切割刀具载体和用于嵌入切割刀具载体的切割刀具载体滑槽，圆弧切割刀具包括左圆弧切割刀具和右圆弧切割刀具，切割刀具载体包括左切割刀具载体和右切割刀具载体，切割刀具载体滑槽包括左切割刀具载体滑槽和右切割刀具载体滑槽，切割刀具载体滑槽通过刀具载体滑槽连接件连接成环抱型结构；在对树木进行修枝过程中，切割刀具装置通过来回切割的方式对树木进行修剪。

所述基座包括圆弧形刀具机座以及基座轴承。转动齿轮包括用于控制切割刀具装置开合的基座转动齿轮组、刀具电机上的锥齿轮、曲柄圆盘下与其固定连接的滑槽传动小齿轮以及与锥齿轮和滑槽传动小齿轮分别啮合并位于曲柄圆盘之间的滑槽传动大齿轮。

所述的连接件包括拉伸弹簧、连杆、刀具载体滑槽连接件和连接齿条，刀具载体滑槽连接件通过连接杆件与圆弧刀具机座固定连接，连杆分别用以连接左边的曲柄圆盘和左切割刀具载体以及右边的曲柄圆盘和右切割刀具载体，曲柄圆盘的转动带动左切割刀具载体和右切割刀具载体分别在左切割刀具载体滑槽和右切割刀具载体滑槽上的来回滑动，拉伸弹簧一端分别固定于左切割刀具载体滑槽和右切割刀具载体滑槽的调节滑块上，另一端分别与连接齿条的两个圆孔相连，连接齿条又与基座转动齿轮组相连。

所述圆弧形刀具机座下方安装有用于驱动切割刀具装置开合的驱动电机，上方安装有用于驱动圆弧切割刀具在切割刀具载体滑槽上来回滑动的刀具电机。切割刀具装置是可灵活拆卸的。连接齿条呈Y型结构，其V型开口的杆上分别开有连接拉伸弹簧的开孔，其主支杆两边有与基座转动齿轮组相互啮合来带动连接齿条前后柔性移动的竖直齿条。左切割刀具载体滑槽和右切割刀具载体滑槽上方设有大滑槽，下方设有小滑槽，调节滑块设置于小滑槽内，左切割刀具载体和右切割刀具载体的下方设有嵌入大滑槽内的柱体。

张紧轮环抱机构抱紧所需切割的树干后，带传动装置带动爬升履带，在爬升履带的转动下实现整体爬树修枝机的升降，当到达需要修剪树枝的位置后，停止传动；柔性切割刀具上的驱动电机驱动基座转动齿轮组来使连接齿条前后移动，从而带动拉伸弹簧，使切割刀具装置开合，达到需要切割的树枝处，闭合切割刀具，驱动刀具电机使圆弧切割刀具在切割刀具载体滑槽上前后滑动以对树枝进行切割，切割完成后，打开切割刀具，通过驱动旋转机构对外圆弧形移动壳体进行转动，随着外圆弧形移动壳体的转动，通过基座轴承连接在其上部的柔性切割刀具整体进行转动，用以修剪不同方位的树枝或对树枝进行多角度修理。

本发明的有益效果：

1）本发明的爬树修枝机可以利用内外圆弧形移动壳体在树干修剪时进行多角度无级转动，实现多角度的修理，并利用旋转对称式的传动机构来保证装置运行的稳定性；

2）本发明采用张紧轮和张紧轮导向杆来避免爬树修枝机在升降时出现晃动、摆动等问题；

3）本发明实现了自动化操作，效率高，省时省力。

附图说明

图1爬树修枝机的抱树总视图；

图2爬树修枝机的传动结构布置示意图；

图3爬树修枝机的内圆弧形移动壳体侧视图；

图4爬树修枝机的内圆弧形移动壳体俯视图；

图5 爬树修枝机的外圆弧形移动壳体立体示意图；

图6 爬树修枝机的外圆弧形移动壳体的外侧主视图；

图7柔性切割刀具的仰视图；

图8 柔性切割刀具的俯视图。

图中：1-内圆弧形移动壳体；2-外圆弧形移动壳体；3-切割刀具装置；4-圆弧刀具机座；5-基座轴承；6-外壳体驱动电机；7-主转动轴；8-主转动轴轴承；9-齿轮轴；10-转动齿轮组轴承；11-外壳体转动大齿轮；12-外壳体转动小齿轮；13-圆弧形齿条；14-爬升履带；15-传动驱动电机；16-带传动装置；17-树干；18-固定螺栓；19-张紧轮；20-张紧轮导向杆；21-张紧轮调节铰链；22-张紧轮支撑液压杆；23-滚轮轴；24-支撑滚轮；25-滚轮挡板；26-凹槽；27-圆弧形平台；28-刀具液压杆；29-液压杆固定板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种具有移动壳体和柔性切割刀具的爬树修枝机，包括传动机构、内圆弧形移动壳体1、柔性切割刀具、旋转机构和外圆弧形移动壳体2；传动机构与内圆弧形移动壳体1连接，柔性切割刀具包括可来回切割和可开合的切割刀具装置3、圆弧形刀具机座4和基座轴承5，柔性切割刀具的圆弧形刀具机座4通过基座轴承5与外圆弧形移动壳体2的上端连接。传动机构包括爬升履带14、传动驱动电机15、用于带动爬升履带14的带传动装置16和用于环抱树干的张紧轮环抱机构，爬升履带14通过内圆弧形移动壳体1两侧的固定螺栓18固定于内圆弧形移动壳体1内，带传动装置16设于内圆弧形移动壳体1外并与置于内圆弧形移动壳体1内的传动驱动电机15相连，张紧轮环抱机构设置于内圆弧形移动壳体1的两侧。

如图2所示，内圆弧形移动壳体1通过旋转机构与外圆弧形移动壳体2连接，旋转机构包括驱动旋转机构转动的外壳体驱动电机6、主转动轴7、主转动轴轴承8、连接外壳体驱动电机6和主转动轴8的齿轮轴9、分别设置于主转动轴7两端的外壳体转动齿轮组以及外壳体转动齿轮组上的转动齿轮组轴承10。外壳体转动齿轮组包括一个外壳体转动大齿轮11以及设置于其两边的与其啮合连接的七个外壳体转动小齿轮12。张紧轮环抱机构包括六个张紧轮19、张紧轮导向杆20、张紧轮调节铰链21和张紧轮支撑液压杆22，张紧轮19通过张紧轮调节铰链21分别连接于内圆弧形移动壳体1的两侧形成一个环抱结构，且两侧中间的张紧轮19都具有用于支撑的张紧轮支撑液压杆22，位于内圆弧形移动壳体1同一侧的张紧轮19都采用张紧轮导向杆20垂直连接，张紧轮调节铰链21用于调节张紧轮19与树干17的夹紧角度，以适用于环抱不同直径的树干17。

如图3所示，内圆弧形移动壳体1外侧设有圆弧形齿条13，所述圆弧形齿条13与外壳体转动齿轮组相互啮合，实现外圆弧形移动壳体2的周向转动。

如图4所示，内圆弧形移动壳体1上端设有滚轮轴23，滚轮轴23上安装有支撑滚轮24，外圆弧形移动壳体2的上方内侧嵌入用于保证外圆弧形移动壳体2转动时受力均匀的滚轮挡板25，滚轮挡板25下方与支撑滚轮24相触。

如图5和图6所示，外圆弧形移动壳体2的外侧有一凹槽26，凹槽26中设有圆弧形平台27，圆弧形平台27上开有孔，旋转机构穿过孔与外圆弧形移动壳体2连接，使旋转机构的连接和驱动部分露在外，以方便修理和安装。

如图7和图8所示，柔性切割刀具包括切割刀具装置3、圆弧形刀具基座4和基座轴承5，可以通过切割刀具在滑槽上的来回滑动实现柔性切割刀具对树枝的来回切割，通过齿轮组与连接齿条来拉动拉伸弹簧实现切割刀具的开合。圆弧形刀具机座4与外圆弧形移动壳体2通过基座轴承5连接，随着外圆弧形移动壳体2的转动，柔性切割刀具相应地发生转动，实现多角度的修理，切割刀具装置3可灵活拆卸，以适应不同直径的树木的修理。

调节张紧轮调节铰链，使张紧轮环抱机构正好环抱住所需修剪的树干17，传动驱动电机15驱动带传动装置16，带传动装置16使爬升履带14发生转动，从而带动整体的爬树修枝机上升，到达确定的位置后，停止传动；通过驱动圆弧形刀具机座4下的驱动电机，拉动拉伸弹簧来打开切割刀具装置3，抱住需要修剪的树枝后，闭合切割刀具装置3，启动圆弧形刀具机座4上方的刀具电机，驱使切割刀具装置3上的切割刀具在滑槽上来回滑动，从而对树枝进行来回切割的修理，修理完成后，打开切割刀具装置3，通过驱动旋转机构上的外壳体驱动电机6使外圆弧形移动壳体2发生，从而使柔性切割刀具随之发生转动，以对树枝进行多角度的修理。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所述的具体形式，本发明的保护范围也仅仅于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。