CN107711410A - 一种割胶机及割胶方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种割胶机及割胶方法，所述割胶机包括支撑杆，支撑杆彼此间一侧通过软导轨相连接，另一侧通过收紧带相连接，且所述软导轨与其对侧的收紧带位置相对；所述的割胶机还包括带电机的刀架总成，该刀架总成上下两端各安装一个可以沿软导轨外侧滚动的履带轮，此外在该刀架总成内还沿竖向方向安装一根丝杠和一根以上的固定杆，上述的履带轮和丝杠均由刀架总成内的电机驱动旋转；所述的割胶机还包括割胶刀组件。本发明所公开的割胶机，以自动化机械替代人工，实现了橡胶树无人自动割胶，最大程度解决了人工割胶劳动强度大，以及人工割胶不够精细化的问题。

Description

一种割胶机及割胶方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体的说涉及该领域中的一种用于橡胶树树皮切割的割胶机及割胶方法。

背景技术

自从人类发现可以从橡胶树采集天然橡胶以来，使橡胶树皮形成流胶滑道的方法，始终是人工手持割胶刀切割；虽然近代开始有电动割胶刀出现，但是仍然需要人工手持操作。

中国发明专利申请CN104429813A公开了一种割胶机，包括绑树固定架和分别安装于绑树固定架上下两端的两个环形行星齿轮外壳，两行星齿轮外壳之间设置矢量移动刀架总成；矢量移动刀架总成上设置齿轮轴，矢量移动刀架总成内设置马达和带齿轮齿条的割胶刀架；割胶刀架内设置割胶刀总成，割胶刀总成的顶端连接丝杠，转动丝杠可使割胶刀总成在割胶刀架内上下移动。这种割胶机的环形行星齿轮外壳形状固定，无法根据橡胶树干的粗细进行调整，如果橡胶树干较细，割胶刀总成与橡胶树干之间的力臂较长，割胶费力且效果较差；割胶刀架采用齿轮齿条的传动方式，故障率高且安装麻烦；丝杠伸出割胶机外，不但占用空间大，影响整体美观，而且容易损坏；此外，这种割胶机的刀头位置固定，而橡胶树皮的表面不规则，这样的结构使该割胶机在割胶过程中，不但割不到橡胶树皮的表面凹陷部位，而且容易被橡胶树皮的表面凸起部位卡住，不能很好的解决不规则橡胶树皮表面的连续切割问题。

中国发明专利申请CN106034980A公开了一种自动切割橡胶机器人，包括夹持机构、切割深度调节机构、动力装置和切割轨迹控制机构。夹持机构由旋转块和支撑杆组成；切割深度调节机构由带刻度的旋转盘和可移动定位轮及刀架组成；动力由步进电机提供；切割轨迹控制机构包括上下环形轨道及小车驱动机构和丝杠螺母机构。该自动切割橡胶机器人通过夹持机构使其夹紧在橡胶树上，利用切割轨迹控制机构使切割轨迹成螺线形，并借助丝杠螺母实现换行切割，最后利用切割深度调节机构调节适当的切割深度，实现自动割胶。该机器人存在以下问题：

（1）固定树的机构不现实，在割胶的过程中，移动模块与树之间相对力能够达到几十公斤，仅仅只靠单侧两点固定完全不能满足割胶过程各方向上力的平衡。

（2）割胶过程中的矢量叠加运动是由两个步进电机控制，这就存在了割胶精度差的隐患，两次割胶的间距非常小，两个电机在配合的过程中就有可能存在不同步的情况，所以这样非常的不稳定，如果在切割开始时出现偏差，那么两刀的最终切点位置会有很大的偏差，这样不仅伤树，也会对产量带来影响。

（3）本专利的环形轨道为与橡胶树同心的弧形轨道，对于树的要求较为苛刻，树径过小，不能切割，树径过大又装不上去，不仅如此，树干也并非正圆，预先设置好的弧形轨道不能随树形贴合环抱。

（4）在切割过程中不能随着树的外表形状实时调节刀的切割深度。因为树的形状是不确定的，时而凸起，时而凹陷，本专利是根据刻度盘预先调节好恒定的切割深度，现实中如果遇到凹陷的地方，该设备的刀就不能切割到树皮，相反遇到凸起的地方，刀就会切的很深，伤到树。

（5）在绕树做圆周运动的过程中，步进电机只能控制上方小车移动，而无法控制下方导轨上的从动小车移动，在空载过程中影响可能不是很明显，但是在切割过程时，中间刀具会给整机移动带来阻力，此时就会出现上下导轨上的滑块不同步的现象，该现象会导致设备根本无法正常工作，甚至直接毁坏设备。

中国发明专利申请CN106718653A公开了一种割胶机，包括轨道、行走机构以及切割刀，其中，轨道平行于割胶线布置；行走机构设置于轨道上并能够沿轨道在切割橡胶树皮的平面内移动；切割刀设置于行走机构上；在使用时，将轨道对应橡胶树干割线的适当位置安装固定，并调节轨道与树干之间的距离，使切割刀位于割胶线上方并使其抵触在树干上，通过行走机构带动切割刀沿轨道运动进行割胶。该割胶机存在以下问题：

（1）丝杠自转带动其上的滑块下移，但通过扁长的轨道无法保证轨道另一侧光杆上的滑块也向下位移相同距离，从而无法保证每一刀切削树皮的厚度都均匀一致。

（2）在割完一次退回初始位置的过程中，没有收刀机构收刀，刀始终抵触在刚割好的胶线上，这会影响流胶。

（3）采用单侧刀刃螺旋向下切割或双侧刀刃往复切割，会影响胶水沿着割口往下流淌。

（4）导轨螺旋环绕后会有扭曲，扁平导轨面相对水平面的夹角会有偏差，继而会影响导轨上刀具切削方向的一致性，切面相对水平面的角度也不稳定。

（5）扁长导轨抗变形的强度不够，在行走机构运行中，导轨会抖动变形，每次的切削轨迹会因导轨的变形而不一样。

（6）刀被刚性连接在行走机构上，刀沿割线方向无法相对旋转活动，即没有类似手腕的结构，无法使刀在不同树面上都能自行调整使刀头一直冲向树心，从而无法保持切削深度始终一致。

（7）限位杆与树干仅一点接触，导向及限位都不够，刀极易卡死在树干上的凹坑或小树瘤上。

因此该专利申请公开的割胶机，难以实现切削深度、切削厚度和切削轨迹的均匀平稳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种以自动化机械替代人工的割胶机及割胶方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种割胶机，其改进之处在于：所述割胶机包括支撑杆，支撑杆彼此间一侧通过软导轨相连接，另一侧通过收紧带相连接，且所述软导轨与其对侧的收紧带位置相对；所述的割胶机还包括带电机的刀架总成，该刀架总成上下两端各安装一个可以沿软导轨外侧滚动的履带轮，此外在该刀架总成内还沿竖向方向安装一根丝杠和一根以上的固定杆，上述的履带轮和丝杠均由刀架总成内的电机驱动旋转；在刀架总成的上下端穿过丝杠与固定杆各安装一个主机壳，主机壳通过限位柱卡在软轨道内圈，在上端的主机壳两侧分别安装限位开关；所述的割胶机还包括割胶刀组件，该割胶刀组件包括穿在丝杠及固定杆上并可沿丝杠上下移动的滑块，摆臂座与滑块固定连接，刀头摆臂的一侧通过扭簧与摆臂座相铰接，另一侧与摆动座相铰接，摆动座上安装刀头组件，所述滑块上还安装可以克服扭簧弹力把刀头摆臂拉向滑块的收刀组件。

进一步的，支撑杆的两端均安装接头，该接头的一侧安装软导轨的端部，另一侧安装收紧带的端部。

进一步的，刀头组件包括驱动电机和与驱动电机输出轴相连接的螺旋铣刀。

进一步的，所述的摆动座可以绕刀头摆臂摆动以调整螺旋铣刀的割胶角度。

进一步的，在软导轨和沿软导轨滚动履带轮上分别设置有可相互啮合的齿形细牙。

进一步的，丝杠上端设置丝杠齿轮Ⅰ和丝杠齿轮Ⅱ丝杠齿轮Ⅰ与刀架总成电机输出轴上的马达齿啮合，丝杠齿轮Ⅱ与带动上端履带轮的齿轮啮合；丝杠下端设置的丝杠齿轮Ⅲ与带动下端履带轮的齿轮啮合。

进一步的，在软导轨内侧和/或外侧设置一个以上限位轮。

进一步的，上端主机壳安装的限位开关，其中一个为延时限位开关。

进一步的，在沿软导轨顺时针方向接近终点处设置挡块。

进一步的，所述的收刀组件为收刀电机和由其带动的收刀轮，该收刀电机通过拉丝拉动刀头摆臂向滑块移动。

进一步的，所述的摆动座通过两个夹片与刀头摆臂铰接，并且在摆动座上安装刀深限位件。

进一步的，所述的刀深限位件为条形，条形两端分别带有弧形凸起。

一种割胶方法，包括如下步骤：

（1）把割胶机的软导轨套在橡胶树干上，将收紧带拉紧，使割胶机固定在橡胶树上；

（2）转动摆动座，调整螺旋铣刀至适当的切割角度及深度，控制收刀电机松开拉丝，刀头摆臂在扭簧弹力的作用下伸出，使螺旋铣刀切入橡胶树皮，刀深限位件抵紧橡胶树皮；

（3）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠正向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步顺时针转动、割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由下向上移动，同时启动刀头组件上的驱动电机使螺旋铣刀旋转，割胶开始；

（4）刀架总成顺时针移动至限位开关触碰到软导轨上安装的挡块时其电机停止，关闭刀头组件上的驱动电机，收刀电机拉紧拉丝把刀头摆臂拉回滑块，使螺旋铣刀和刀深限位件脱离橡胶树皮；

（5）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠反向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步逆时针转动、同时割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由上向下移动，复位开始；

（6）刀架总成逆时针移动至延时限位开关触碰到安装软导轨的接头时，履带轮原地打滑空转，而割胶刀组件则沿丝杠继续向下移动一段距离，从而使割胶刀组件下移至比步骤（3）中起始割胶位置更低的位置，然后关闭刀架总成电机；

（7）重复上述步骤（3）—（6），直至整个割胶过程结束。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的割胶机，以自动化机械替代人工，实现了橡胶树无人自动割胶，最大程度解决了人工割胶劳动强度大，以及人工割胶不够精细化的问题。

本发明所公开的割胶机，选用收紧带和软轨道组合的固定方法，通过收紧带来根据橡胶树干的粗细形状调整软导轨的半径长度，使软导轨尽可能的随树形贴紧环抱橡胶树皮，不仅能够使得割胶机非常稳固的固定在树干上，还缩小了割胶刀组件与橡胶树干之间的力臂，可以节约割胶机能耗并改善其割胶效果。

本发明所公开的割胶机，通过利用延时限位开关，刀架总成逆时针移动至延时限位开关触碰到安装软导轨的接头时，履带轮原地打滑空转，而割胶刀组件则沿丝杠继续向下移动一段距离，从而使割胶刀组件下移至下一轮割胶的位置，设置延时开关的时间，则可以根据需要决定割胶刀组件下一次割胶比上次割胶下刀的距离大小。

本发明所公开的割胶机，刀头摆臂的一侧通过扭簧与滑块相铰接，另一侧与摆动座相铰接，摆动座安装驱动电机和螺旋铣刀以及刀深限位件，滑块上还安装可以克服扭簧弹力把刀头摆臂拉向滑块的收刀组件。这种结构设计在收刀组件松开刀头摆臂后，可以使刀头摆臂在扭簧弹力的作用下尽可能的偏向橡胶树皮，摆动座与刀头摆臂相铰接，即摆动座可以绕刀头摆臂摆动，这样可以使刀深限位件在割胶过程中随橡胶树皮表面的起伏而起伏，始终抵紧橡胶树皮的表面，而螺旋铣刀和刀深限位件之间的相对位置固定，从而保证螺旋铣刀始终保持基本垂直于橡胶树皮表面切割，既实现了不规则橡胶树皮表面的连续切割，又保证了切割质量。所述的螺旋铣刀由驱动电机驱动，提高切割树皮效率的同时改善了切割效果。所述的刀深限位件为条形，条形两端分别带有弧形凸起，在割胶过程中刀深限位件两端的弧形凸起分别抵紧橡胶树皮的表面，使刀深限位件位于接近橡胶树皮表面切线方向的位置，从而进一步保证螺旋铣刀始终保持基本垂直于橡胶树皮表面切割。

本发明所公开的割胶机，巧妙的将刀架总成沿橡胶树干周向移动与割胶刀组件沿丝杠的上下移动进行矢量叠加，形成非常适宜橡胶树的割胶的切割轨迹，且这种由右下方向左上方切割，由左上方向右下方原路复位的切割轨迹，可以很好的避免割出的胶滴在割胶刀组件上影响产量。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开的割胶机的结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开的割胶机各部分的爆炸分解示意图1；

图3是本发明实施例1所公开的割胶刀组件的结构示意图；

图4是本发明实施例1所公开的割胶刀组件的爆炸分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1-2所示，本实施例公开了一种割胶机，所述的割胶机包括两根支撑杆1，支撑杆1彼此间一侧通过软导轨2相连接，另一侧通过收紧带3相连接，且所述软导轨与其对侧的收紧带位置相对；在本实施例中，支撑杆选用重量轻强度大的铝杆，软导轨选用强度和弹性俱佳的橡胶导轨，除了橡胶之外，亦可选择PVC 、PU、弹性钢等材质，所述的割胶机还包括带电机4的刀架总成，所述电机为减速电机，该刀架总成上下两端各安装一个可以沿软导轨2外侧滚动的履带轮5，此外在该刀架总成内还沿竖向方向安装一根丝杠6和一根以上的固定杆7，上述的履带轮5和丝杠6均由刀架总成内的减速电机4驱动旋转，在本实施例中固定杆7为两根，在丝杠6的两侧各设置一根；在刀架总成的上下端穿过丝杠6与固定杆7各安装一个主机壳8，主机壳8通过限位柱9卡在软轨道2内圈，在上端的主机壳8两侧分别安装限位开关10；如图3-4所示，所述的割胶机还包括割胶刀组件，该割胶刀组件包括穿在丝杠6及固定杆7上并可沿丝杠6上下移动的滑块11，摆臂座12与滑块11固定连接，刀头摆臂13的一侧通过扭簧14与摆臂座12相铰接，另一侧与摆动座15相铰接，摆动座15上安装刀头组件，所述滑块11上还安装可以克服扭簧弹力把刀头摆臂拉向滑块的收刀组件。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，支撑杆1的两端均安装接头16，该接头16的一侧安装软导轨2的端部，另一侧安装收紧带3的端部，在软导轨2和沿软导轨滚动履带轮5上分别设置有可相互啮合的齿形细牙，并且在软导轨2内侧和/或外侧可以设置一个以上限位轮，防止履带轮在滚动过程中脱离设定位置，在沿软导轨2顺时针方向接近终点处设置挡块17，而在上端的主机壳8上，与接头16触碰一侧限位开关为延时限位开关18。在本实施例中，刀架总成上的电机4驱动履带轮5和丝杠6是通过以下方式实现：丝杠6上端设置丝杠齿轮Ⅰ19和丝杠齿轮Ⅱ20，丝杠齿轮Ⅰ19与刀架总成电机输出轴上的马达齿21啮合，丝杠齿轮Ⅱ20与带动上端履带轮的齿轮22啮合；丝杠6下端设置的丝杠齿轮Ⅲ23与带动下端履带轮的齿轮24啮合。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，割胶刀组件中的收刀组件为收刀电机25和其带动的收刀轮26，该收刀电机25通过拉丝拉动刀头摆臂向滑块移动，摆动座15通过两个夹片27与刀头摆臂13铰接，并且在摆动座15上安装刀深限位件28，所述的刀深限位件28为条形，条形两端分别带有弧形凸起，而刀头组件可以为适合割胶的刀片或其它刀具，本实施例中的刀头组件包括一个驱动电机29和与驱动电机输出轴相连接的螺旋铣刀30，摆动座15可以绕刀头摆臂13摆动以调整螺旋铣刀30的割胶角度。

本实施例还公开了一种割胶方法，使用上述的割胶机进行割胶，包括如下步骤：

一种割胶方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）把割胶机的软导轨套在橡胶树干上，将收紧带拉紧，使割胶机固定在橡胶树上；

（2）转动摆动座，调整螺旋铣刀至适当的切割角度及深度，控制收刀电机松开拉丝，刀头摆臂在扭簧弹力的作用下伸出，使螺旋铣刀切入橡胶树皮，刀深限位件抵紧橡胶树皮；

（3）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠正向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步顺时针转动、割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由下向上移动，同时启动刀头组件上的驱动电机使螺旋铣刀旋转，割胶开始；

（4）刀架总成顺时针移动至限位开关触碰到软导轨上安装的挡块时其电机停止，关闭刀头组件上的驱动电机，收刀电机拉紧拉丝把刀头摆臂拉回滑块，使螺旋铣刀和刀深限位件脱离橡胶树皮；

（5）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠反向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步逆时针转动、同时割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由上向下移动，复位开始；

（6）刀架总成逆时针移动至延时限位开关触碰到安装软导轨的接头时，履带轮原地打滑空转，而割胶刀组件则沿丝杠继续向下移动一段距离，从而使割胶刀组件下移至比步骤（3）中起始割胶位置更低的位置，然后关闭刀架总成电机；

（7）重复上述步骤（3）—（6），直至整个割胶过程结束。

本发明所公开的割胶方法，由右下方向左上方切割，由左上方向右下方原路复位的切割轨迹，可以很好的避免割出的胶滴在割胶刀组件上影响产量。

Claims (13)

1.一种割胶机，其特征在于：所述的割胶机包括支撑杆，支撑杆彼此间一侧通过软导轨相连接，另一侧通过收紧带相连接，且所述软导轨与其对侧的收紧带位置相对；所述的割胶机还包括带电机的刀架总成，该刀架总成上下两端各安装一个可以沿软导轨外侧滚动的履带轮，此外在该刀架总成内还沿竖向方向安装一根丝杠和一根以上的固定杆，上述的履带轮和丝杠均由刀架总成内的电机驱动旋转；在刀架总成的上下端穿过丝杠与固定杆各安装一个主机壳，主机壳通过限位柱卡在软轨道内圈，在上端的主机壳两侧分别安装限位开关；所述的割胶机还包括割胶刀组件，该割胶刀组件包括穿在丝杠及固定杆上并可沿丝杠上下移动的滑块，摆臂座与滑块固定连接，刀头摆臂的一侧通过扭簧与摆臂座相铰接，另一侧与摆动座相铰接，摆动座上安装刀头组件，所述滑块上还安装可以克服扭簧弹力把刀头摆臂拉向滑块的收刀组件。

2.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：支撑杆的两端均安装接头，该接头的一侧安装软导轨的端部，另一侧安装收紧带的端部。

3.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：刀头组件包括驱动电机和与驱动电机输出轴相连接的螺旋铣刀。

4.根据权利要求3所述的割胶机，其特征在于：所述的摆动座可以绕刀头摆臂摆动以调整螺旋铣刀的割胶角度。

5.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：在软导轨和沿软导轨滚动履带轮上分别设置有可相互啮合的齿形细牙。

6.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：丝杠上端设置丝杠齿轮Ⅰ和丝杠齿轮Ⅱ丝杠齿轮Ⅰ与刀架总成电机输出轴上的马达齿啮合，丝杠齿轮Ⅱ与带动上端履带轮的齿轮啮合；丝杠下端设置的丝杠齿轮Ⅲ与带动下端履带轮的齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：在软导轨内侧和/或外侧设置一个以上限位轮。

8.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：上端主机壳安装的限位开关，其中一个为延时限位开关。

9.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：在沿软导轨顺时针方向接近终点处设置挡块。

10.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：所述的收刀组件为收刀电机和由其带动的收刀轮，该收刀电机通过拉丝拉动刀头摆臂向滑块移动。

11.根据权利要求1所述的割胶机，其特征在于：所述的摆动座通过两个夹片与刀头摆臂铰接，并且在摆动座上安装刀深限位件。

12.根据权利要求11所述的割胶机，其特征在于：所述的刀深限位件为条形，条形两端分别带有弧形凸起。

13.一种割胶方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）把割胶机的软导轨套在橡胶树干上，将收紧带拉紧，使割胶机固定在橡胶树上；

（2）转动摆动座，调整螺旋铣刀至适当的切割角度及深度，控制收刀电机松开拉丝，刀头摆臂在扭簧弹力的作用下伸出，使螺旋铣刀切入橡胶树皮，刀深限位件抵紧橡胶树皮；

（3）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠正向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步顺时针转动、割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由下向上移动，同时启动刀头组件上的驱动电机使螺旋铣刀旋转，割胶开始；

（4）刀架总成顺时针移动至限位开关触碰到软导轨上安装的挡块时其电机停止，关闭刀头组件上的驱动电机，收刀电机拉紧拉丝把刀头摆臂拉回滑块，使螺旋铣刀和刀深限位件脱离橡胶树皮；

（5）启动刀架总成上的电机，驱动履带轮和丝杠反向旋转，使刀架总成沿上下两条软导轨同步逆时针转动、同时割胶刀组件在丝杠的带动下沿丝杠由上向下移动，复位开始；

（6）刀架总成逆时针移动至延时限位开关触碰到安装软导轨的接头时，履带轮原地打滑空转，而割胶刀组件则沿丝杠继续向下移动一段距离，从而使割胶刀组件下移至比步骤（3）中起始割胶位置更低的位置，然后关闭刀架总成电机；

（7）重复上述步骤（3）—（6），直至整个割胶过程结束。