一种景观树木外形自动修剪装置及修剪方法

摘要

一种景观树木外形自动修剪装置，包括：支架（1）、主回转电机（2）、回转主轴（3）、旋转支架（4）、竖直进给电机（5）、丝杠（6）、滑块（7）、连接支架（8）、水平进给电机（9）、旋转臂（10）、水平轴旋转电机（11）、水平转动架（12）、竖直轴旋转电机（13）、电机支架（14）、修剪电机（15）、修剪刀具（16）。采用本发明的装置，效率高、劳动强度小，且能优质安全的完成景观树木外形修剪。

说明书

技术领域

本发明涉及机械装置和方法，尤其是景观树木外形自动修剪装置及修剪方法。

背景技术

由于人们对绿化要求以及环境要求的提高，景观树木在城市道路和园林绿化中占有越来越重要的地位。为了提高景观树木的观赏性，人们对其造型方面的要求也日益提高。景观树木可以修剪成各种造型，并能相互组合，从而提高观赏效果。此外，景观树木还能遮盖不良视点、隔离防护和防尘防噪等作用。

目前的市场上现有修剪工具相对落后，普遍采用手持式电动修剪机，自动化程度低。主要存在如下缺点：工人劳动强度大，一方面因为手持修剪工具而费力，另一方面在于景观树木常常需要多面修剪，工人被迫负重移动；效率不高，主要在于景观树木常常需要多面修剪，需要一定的外形，因而工人必须往复多次走动才能完成修剪；修剪尺寸的整齐性较差，因为工人自身技术水平和参照物不同，很难做到修剪效果整齐划一；在公路隔离带作业时，工人人身安全很难得到保障。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种效率高、劳动强度小，且能优质安全的完成景观树木外形修剪的自动化装置，并提出了不同外形的修剪方法。

本发明景观树木外形自动修剪装置，主要包括：支架1、主回转电机2、回转主轴3、旋转支架4、竖直进给电机5、丝杠6、滑块7、连接支架8、水平进给电机9、旋转臂10、水平轴旋转电机11、水平转动架12、竖直轴旋转电机13、电机支架14、修剪电机15、修剪刀具16。

整个装置通过支架1的下端与牵引车固联。主回转电机2、回转主轴3和旋转支架4组成主回转机构。主回转电机2安装在支架1顶部右端，通过回转主轴3带动旋转支架4进行回转工作。竖直进给电机5、丝杠6与滑块7组成竖直进给机构，安装在旋转支架4的右部前面。连接支架8、水平进给电机9、旋转臂10组成水平进给机构。连接支架8与滑动块7固联。旋转臂10右端与连接支架8安装在一起，可绕其竖直轴线旋转。水平轴旋转电机11、水平转动架12、竖直轴旋转电机13与电机支架14组成刀具偏转机构，用于调整修剪刀具16的偏转角。水平轴旋转电机11固定在旋转臂10左端内侧。水平转动架12与水平轴旋转电机11相连，绕水平轴旋转。竖直轴旋转电机13固定在水平转动架12上端。电机支架14与竖直轴旋转电机13连接，绕竖直轴旋转。修剪电机15安装在电机支架14上，带动修剪刀具16完成修剪工作。

本装置通过控制多个电机的运动，按要求完成树木外形修剪，可修剪出球、圆柱、圆锥等回转体外形和长条形外形。该装置安装在牵引车上，由牵引车供电。为了防止整个绕回转主轴旋转部分在回转过程中电线缠绕，并使电线连接简便，所以主回转机构采用往复旋转方式工作，即正转一周，再倒转一周，重复进行。

整个装置所用电机，主回转电机2采用直流减速电机，其余电机为控制电机，如步进电机、伺服电机，方便控制进给量和调整刀具角度。

采用本发明的装置，整个装置采用主回转机构、直线进给机构、旋转进给机构和刀具偏转机构，联合工作，可修剪出圆柱、圆锥、球面及其他回转体外形。通过控制多个电机的运动，达到控制修剪刀具的路径，完成不同树冠外形的修剪，自动化程度高，工人劳动强度低、工作效率高。主回转机构采用往复转动方式，可大大简化电机接线问题。水平进给机构采用旋转臂选择进给，可以有效缩减机构水平尺寸，使装置整体尺寸减小；旋转臂采用圆弧形，也可以增加有效修剪直径。

附图说明

图1为景观树木外形自动修剪装置结构示意图；

图2为A向局部视图；

图3为刀具偏转机构的局部放大图；

图4为水平进给机构旋转示意图，其中位置A为修剪刀具距主回转中心最近处，位置B为修剪刀具距主回转中心最远处。

具体实施例

结合附图说明本发明结构和操作。

本发明景观树木外形自动修剪装置结构如图1所示，主要包括：支架1、主回转电机2、回转主轴3、旋转支架4、竖直进给电机5、丝杠6、滑块7、连接支架8、水平进给电机9、旋转臂10、水平轴旋转电机11、水平转动架12、竖直轴旋转电机13、电机支架14、修剪电机15、修剪刀具16。

整个装置通过支架1的下端与牵引车固联。主回转电机2、回转主轴3和旋转支架4组成主回转机构。主回转电机2安装在支架1顶部右端，通过回转主轴3带动旋转支架4进行回转工作。竖直进给电机5、丝杠6与滑块7组成竖直进给机构，安装在旋转支架4的右部前面。连接支架8、水平进给电机9、旋转臂10组成水平进给机构。连接支架8与滑动块7固联。旋转臂10右端与连接支架8安装在一起，可绕其竖直轴线旋转。水平轴旋转电机11、水平转动架12、竖直轴旋转电机13与电机支架14组成刀具偏转机构，用于调整修剪刀具16的偏转角。水平轴旋转电机11固定在旋转臂10左端内侧。水平转动架12与水平轴旋转电机11相连，绕水平轴旋转。竖直轴旋转电机13固定在水平转动架12上端。电机支架14与竖直轴旋转电机13连接，绕竖直轴旋转。修剪电机15安装在电机支架14上，带动修剪刀具16完成修剪工作。

本装置通过控制多个电机的运动，按要求完成树木外形修剪，可修剪出球、圆柱、圆锥等回转体外形和长条形外形。该装置安装在牵引车上，由牵引车供电。为了防止整个绕回转主轴旋转部分在回转过程中电线缠绕，并使电线连接简便，所以主回转机构采用往复旋转方式工作，即正转一周，再倒转一周，重复进行。

整个装置所用电机，主回转电机2采用直流减速电机，其余电机为控制电机，如步进电机、伺服电机，方便控制进给量和调整刀具角度。

本发明装置的安装方式：

1）修剪圆柱、圆锥、球形等回转体时，装置安装在牵引车前部，朝前伸出，或安装在牵引车后部，朝后伸出；

2）修剪长条形时，装置安装在牵引车前部或后部，朝右或朝左伸出。

修剪方法：

1）圆柱外形修剪  牵引车移动，将装置回转主轴3的中心调整到与树冠同心位置，根据需要修剪的圆柱直径调整水平进给电机9，使旋转臂10转动，带动修剪刀具16移至距树中心最远，调整竖直进给电机5，使水平进给机构移至树冠顶端，调整水平轴旋转电机11，带动水平转动架12转动，使修剪刀具16水平朝下。水平进给电机9工作，旋转臂10转动，完成一次向里水平进给，主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再水平进给一次，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠顶部的修剪。调整水平进给机构，将修剪刀具16至最外侧，水平轴旋转电机11再将修剪刀具16调至竖直位置，竖直轴旋转电机13将刀具调整至朝向树冠中心。竖直进给电机5开始工作，完成一次竖直向下进给，主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再竖直进给一次，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠圆柱外形的修剪。水平轴旋转电机11再将修剪刀具16调至水平朝上位置。水平进给电机9工作，完成一次水平向里进给，主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再水平进给一次，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠底部的修剪；

2）圆锥外形修剪  牵引车移动，将装置回转主轴3的中心调整到与树冠同心位置，调整竖直进给电机5，使水平进给机构移至树冠底端，调整水平进给电机9，使旋转臂10转动，带动修剪刀具16移至树冠外侧，根据圆锥斜度，调整水平轴旋转电机11，竖直轴旋转电机13将刀具调整至与圆锥面相切。主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再水平向里进给一次，竖直向上进给一次，调整水平轴旋转电机11，竖直轴旋转电机13将刀具调整至与圆锥面相切，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠外形的修剪；

3）球形修剪  牵引车移动，将装置回转主轴3的中心调整到与树冠同心位置，调整竖直进给电机5，使水平进给机构移至树冠中间高度，调整水平进给电机9，使旋转臂10转动，带动修剪刀具16移至树冠最外侧，调整修剪刀具16与修剪的球面相切，主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再水平向里进给一次，竖直向上进给一次，调整水平轴旋转电机11，竖直轴旋转电机13将刀具调整至与球面相切，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠球面上半部的修剪。再调整水平进给电机9，使旋转臂10转动，带动修剪刀具16移至树冠最外侧，调整竖直进给电机5，使水平进给机构移回至树冠中间高度，调整修剪刀具与修剪的球面相切，主回转电机2带动旋转支架4旋转一周，然后再水平向里进给一次，竖直向下进给一次，调整水平轴旋转电机11，竖直轴旋转电机13将刀具调整至与球面相切，旋转支架4再旋转一周，直到完成树冠球面下半部的修剪；

4）长条形修剪  牵引车移动到与长条形平行，距离合适的位置，旋转支架4转动到最右侧，旋转臂10也旋转到最右侧，使修剪刀具16距牵引车最远，调整修剪刀具16轴线竖直朝下，与树木顶部相切。牵引车向前开动，同时修剪刀具16在旋转臂10带动下往复摆动，完成树木顶部修剪。然后调整修剪刀具16使轴线水平朝外，与树木内侧面相切，开动牵引车，同时修剪刀具16在竖直进给机构带动下上下往复移动，完成树木内侧面修剪。然后，调整牵引车与树木的距离，旋转支架4与旋转臂10旋转，并且调整修剪刀具16使其轴线水平朝里，与树木外侧面相切，开动牵引车，同时修剪刀具16在竖直进给机构带动下上下往复移动，完成树木外侧面修剪。