一种用于橡胶树采胶的自动割胶机

摘要

本发明涉及一种用于橡胶树采胶的自动割胶机，包括切割架，其特征在于：切割架由支撑杆和支撑臂构成；在切割架上设置刀口深度定位结构、曲线行刀结构、自动换行定位结构、端点检测结构、太阳能电源结构和控制结构；端点检测结构检测曲线行刀结构中刀具的运动轨迹，端点检测结构的信号输出端连接控制结构的信号输入端；控制结构的控制输出端通过驱动机构连接到刀口深度定位结构、曲线行刀结构和自动换行定位结构的控制输入端；刀口深度定位结构具有调节及定位刀具切割深度的机构，曲线行刀结构具有同时实现弧形运动、左右运动和上下运动的机构；构成具有刀口深度定位、端点检测限位、自动换行定位、弧形切割轨迹的自动割胶机。本发明具有降低采胶工人的劳动量，为大规模橡胶自动化生产提供设备基础等有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于橡胶树采胶的自动割胶机，属于农业自动化机械技术领域。

背景技术

橡胶作为一种日常生活用品及工业生产设备的制造原料，其在工业生产和日常生活 中的作用越来越重要。但是因采集橡胶的难度较大、工作量大，一直以来都是限制其生 产效率的瓶颈。因为橡胶树割胶动作是弧形运动，需要左右运动和上下运动相结合，而 且还要求每割一刀后向下移动一行，所以目前还没有机械式自动化割胶工具，还不能形 成机械化自动割胶，还只是停留在手工割胶或手持式机械割胶的阶段。造成割胶工人的 劳动强度大、时间长和生产效率低。又因为单棵橡胶树的产量微小，所以要求自动化机 械微成本。这些难点一直制约着其自动化生产机械的开发，至今还没有比较成功的自动 化机械设备。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有的手工割胶或手持式机械割胶，存在割胶工人的劳 动强度大、时间长和生产效率低的问题，提供一种用于橡胶树采胶的自动割胶机。

本发明的目的可以通过采取以下技术方案达到：

一种用于橡胶树采胶的自动割胶机，包括切割架，其结构特点在于：切割架由支 撑杆及设置在支撑杆两端的支撑臂构成；在切割架上设置刀口深度定位结构、曲线行刀 结构、自动换行定位结构、端点检测结构、太阳能电源结构和控制结构；端点检测结构 检测曲线行刀结构中刀具的运动轨迹，以限制所述刀具的运动范围，端点检测结构的信 号输出端连接控制结构的信号输入端；控制结构的控制输出端通过驱动机构连接到刀口 深度定位结构、曲线行刀结构和自动换行定位结构的控制输入端；刀口深度定位结构具 有调节及定位刀具切割深度的机构，曲线行刀结构具有同时实现弧形运动、左右运动和 上下运动的机构，曲线行刀结构结合自动换行定位结构使刀具每割一刀后向下移动一 行；构成具有刀口深度定位、端点检测限位、自动换行定位、弧形切割轨迹的自动割胶 机。

本发明的目的还可以通过采取以下技术方案达到：

进一步地，刀口深度定位结构包括行刀臂、刀柄、定位器、深度调节杆和定位杆， 在行刀臂中设有刀槽，刀柄设置在刀槽中并通过刀柄推进器与刀槽的底部连接，刀柄的 前部设有定位槽，定位器、深度调节杆和定位杆设置在定位槽中；定位杆与深度调节杆 螺纹啮合，定位器安装在定位杆上，在刀柄顶端固定连接有刀头；行刀臂和位于支撑杆 两端的支撑臂呈弧形状，行刀臂的外拱弧设有齿带。

进一步地，曲线行刀结构包括电机架及固定在电机架上的电机、上托板和下托板， 电机的控制输入端连接控制结构的控制输出端，电机的动力输出端通过电机轴连接电机 轮，刀口深度定位结构的行刀臂设置在上托板和下托板的中间并与电机轮啮合连接形成 动力配合，在上托板的下壁和下托板之间分布设置有若干个行刀轨迹定位器。

进一步地，自动换行结构包括换行触发器、换行传动杆、换行传动轮、支撑轮、 止落器和止回器，换行触发器安装在刀口深度定位结构的行刀臂前缘下侧，换行传动杆 设置在曲线行刀结构的电机架上，在所述电机架上固定设置有支撑轴，换行传动轮、支 撑轮和止落器套装在支撑轴上，支撑杆上设有齿条，支撑轮与支撑杆的齿条啮合形成动 力配合，止回器固定在所述电机架上并与支撑杆机械配合。

进一步地，端点检测结构包括左端点触发器、右端点触发器、左端点传感器、右 端点传感器、下端点触发器和下端点传感器；左端点触发器和右端点触发器由一个触发 器件构成或者由多个触发器件构成；当由多个触发器件构成时，所述多个触发器件整体 安装在刀口深度定位结构的行刀臂的前缘上，或者拆分安装在刀口深度定位结构的行刀 臂上和曲线行刀结构中的电机架、下托板或上托板上；左端点传感器和右端点传感器固 定在曲线行刀结构的上托板的下侧壁上，左端点传感器和右端点传感器的信号输出端连 接控制结构的信号输入端，下端点触发器安装在切割架下端支撑臂的上侧壁，下端点传 感器固定在曲线行刀结构的电机架或者曲线行刀结构的上托板的下侧壁、其信号输出端 连接控制结构的信号输入端。

进一步地，太阳能电源结构包括太阳能电池板、蓄电池和控制盒，太阳能电池板 固定在曲线行刀结构的上托板的边缘上、其电源输出端口连接控制结构的电源端口，畜 电池固定在控制盒里其电源端口与控制结构的电源端口连接，控制盒固定在所述上托板 上；控制结构包括智能控制器，智能控制器设有信息输入输出端和至少三个自动信号输 入端和两个电源端口，智能控制器固定在太阳能电源结构的控制盒内，所述信息输入输 出端为手动输入输出端、近程或远程无线或有线网络输入输出端，所述信号输入端分别 连接端点检测结构的左端点传感器的信号输出端、右端点传感器的信号输出端和下端点 传感器的信号输出端，所述电源端口之一连接太阳能电池板的电源端口，所述电源端口 之二连接畜电池的电源端口。

进一步地，所述刀柄推进器由钢丝、钢片或者除钢丝、钢片外的弹性物质构成， 所述定位器由轴承、橡胶轮或塑料轮构成，或者由金属片构成，或者由光滑圆柱构成； 所述行刀臂呈弧线形，由齿轮、摩擦轮或者链轮构成。

进一步地，连接到刀口深度定位结构、曲线行刀结构和自动换行定位结构的控制 输入端的驱动机构由电机构成，该电机构成刀口深度定位结构、曲线行刀结构和自动换 行定位结构的控制输入端的驱动机构的共同驱动机构；所述电机轮和所述支撑轮由齿轮 构成，或者由摩擦轮、链轮构成；所述行刀轨迹定位器由轴承构成，或者由塑料轮、塑 料光滑柱构成。

进一步地，所述止落器和所述止回器由弹性物质构成，包括钢丝、钢片或者弹性 塑料。

进一步地，所述左端点传感器和所述右端点传感器和所述下端点传感器由按键构 成，或者由金属感应器构成，或者由磁性感应器构成，或者由开关构成；所述左端点触 发器、右端点触发器和所述换行触发器由弹性器件构成，或者由金属器件构成，或者由 磁性器件构成，或者由弹性器件、刚性器件、磁性器件的组合构成；当由弹性器件、刚 性器件、磁性器件的组合构成时，其整体安装在刀口深度定位结构的行刀臂上、或者拆 分安装在刀口深度定位结构的行刀臂和曲线行刀结构中的上托板、下托板或电机架上； 所述左端点传感器和所述右端点传感器和所述下端点传感器由按键或者开关构成时，所 述左端点触发器和所述左端点传动杆两者至少有一个由弹性器件构成；所述右端点触发 器和所述右端点传动杆两者至少有一个由弹性器件构成；所述换行触发器和所述换行传 动杆两者至少有一个由弹性器件构成。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明由于曲线行刀结构具有弧形运动、左右运动和上下运动的机构，曲线行 刀结构结合自动换行定位结构使刀具每割一刀后向下移动一行；构成具刀口深度定位、 端点检测限位、自动换行定位、弧形切割轨迹的自动割胶机，实现了每割一刀后向下移 动一行的控制，因此，具有降低采胶工人的劳动量，为大规模橡胶自动化生产提供设备 基础等有益效果。

2、本发明由于设置了智能型控制结构，利用太阳能电源结构供电给控制结构，控 制刀具作弧形割胶运动、左右运动和上下运动相结合，利用清洁能源-太阳能为自动割 胶智能机械提供电能，使割胶机能按程序或指令自动按时、按量完成割胶运动，实现产 品微成本的要求，具有使用成本低廉、节约能源和防止污染等有益效果。

3、本发明由于设计了刀口深度定位结构，可以调节深度定位槽确定定位器与刀口 的距离即需要切割的深度，刀柄推进器时刻将刀柄推向树干，迫使定位轮与树表面接触， 从而使刀口插入树皮深度保持不变，实现了刀口深度恒定，具有切割深度不受树表面平 整度影响的有益效果。

4、本发明由于同时设计了自动行刀结构、自动换行结构和端点检测结构，实现了 仅用一个电机同时控制行刀运动及换行运动，具有成本低廉的有益效果，使其广泛应用 成为可能。

5、本发明由于了采用太阳能能源结构，因橡胶树生长在阳光充足的地方，白天智 能控制器控制太阳能电池板向畜电池充电，晚上利用畜电池所储太阳能完成切割目的， 避免了给橡胶林布设电网带来的高额成本及危险，具有安全、环保、价廉的有益效果。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的上、下二等角轴侧效果图。

图2是本发明具体实施例1中上、下托板内部结构府视图。

图3是本发明具体实施例1中上、下托板内部结构仰视图。

图4是本发明具体实施例1中电机架内部结构仰视图。

图5是本发明具体实施例1中电气原理方框图。

其中：1-支撑臂，2-支撑杆，3-电机架，4-上托板，5-太阳能电池板，6-控制盒，7-电机， 8-刀柄，9-刀头，10-定位器，11-深度调节杆，12-行刀臂，13-行刀轨迹定位器，14-下端点触 发点，15-下托板，16-定位杆，17-定位槽，18-刀柄推进器，19-刀槽，20-换行触发器， 21-电机轮，22-右端点触发点，23-左端点触发点，24-右端点传动杆，25-右端点传感器， 26-下端点传感器，27-左端点传感器，28-左端点传动杆，29-换行传动杆，30-换行传动轮， 31-支撑轮，32-支撑轴，33-止落器，34-止回器，35-智能控制器，36-畜电池。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：

具体实施例1：

参照图1-图5，本实施例包括切割架，切割架由支撑杆2及设置在支撑杆两端的支 撑臂1构成；在切割架上设置刀口深度定位结构、曲线行刀结构、自动换行定位结构、 端点检测结构、太阳能电源结构和控制结构；端点检测结构检测曲线行刀结构中刀具的 运动轨迹，以限制所述刀具的运动范围，端点检测结构的信号输出端连接控制结构的信 号输入端；控制结构的控制输出端通过驱动机构连接到刀口深度定位结构、曲线行刀结 构和自动换行定位结构的控制输入端；刀口深度定位结构具有调节及定位刀具切割深度 的机构，曲线行刀结构具有同时实现弧形运动、左右运动和上下运动的机构，曲线行刀 结构结合自动换行定位结构使刀具每割一刀后向下移动一行；构成具有刀口深度定位、 端点检测限位、自动换行定位、弧形切割轨迹的自动割胶机。

本实施例中：

刀口深度定位结构包括行刀臂12、刀柄8、定位器10、深度调节杆11和定位杆 16，在行刀臂12中设有刀槽19，刀柄8设置在刀槽19中并通过刀柄推进器18与刀槽 19的底部连接，刀柄8的前部设有定位槽17，定位器10、深度调节杆11和定位杆16 设置在定位槽17中；定位杆16与深度调节杆11螺纹啮合，定位器10安装在定位杆16 上，在刀柄8顶端固定连接有刀头9；行刀臂12和位于支撑杆2两端的支撑臂1呈弧形 状，行刀臂12的外拱弧设有齿带。本段所全部器件可以采用具有相应功能的常规结构 器件构成。

曲线行刀结构包括电机架3及固定在电机架上的电机7、上托板4和下托板15， 电机7的控制输入端连接控制器的控制输出端，电机7的动力输出端通过电机轴连接电 机轮21，刀口深度定位结构的行刀臂12设置在上托板4和下托板15的中间并与电机轮 21啮合连接形成动力配合，在上托板4的下壁和下托板15之间分布设置有若干个行刀 轨迹定位器13。本段所全部器件可以采用具有相应功能的常规结构器件构成。

自动换行结构包括换行触发器20、换行传动杆29、换行传动轮30、支撑轮31、 止落器33和止回器34，换行触发器20安装在刀口深度定位结构的行刀臂12前缘下侧， 换行传动杆29设置在曲线行刀结构的电机架3上，在所述电机架3上固定设置有支撑 轴32，换行传动轮30、支撑轮31和止落器33套装在支撑轴32上，支撑杆2上设有齿 条，支撑轮31与支撑杆2的齿条啮合形成动力配合，止回器34固定在所述电机架3上 并与支撑杆2机械配合，构成自动换行结构。本段所全部器件可以采用具有相应功能的 常规结构器件构成。

端点检测结构包括左端点触发器、右端点触发器、左端点传感器27、右端点传感 器25、下端点触发器14和下端点传感器26；左端点触发器和右端点触发器由一个触发 器件构成或者由多个触发器件构成；当由多个触发器件构成时，所述多个触发器件整体 安装在刀口深度定位结构的行刀臂12的前缘上，或者拆分安装在刀口深度定位结构的 行刀臂12上和曲线行刀结构中的电机架3、下托板15或上托板4上；左端点传感器27 和右端点传感器25固定在曲线行刀结构的上托板4的下侧壁上，左端点传感器27和右 端点传感器25的信号输出端连接控制结构的信号输入端，下端点触发器14安装在切割 架下端支撑臂1的上侧壁，下端点传感器26固定在曲线行刀结构的电机架3或者曲线 行刀结构的上托板4的下侧壁、其信号输出端连接控制结构的信号输入端。本段所全部 器件可以采用具有相应功能的常规结构器件构成。

太阳能电源结构包括太阳能电池板5、蓄电池36和控制盒6，太阳能电池板5固 定在曲线行刀结构的上托板4的边缘上、其电源输出端口连接控制结构的电源端口，畜 电池固定在控制盒6里其电源端口与控制结构的电源端口连接，控制盒6固定在所述上 托板4上；控制结构包括智能控制器，智能控制器设有信息输入输出端和至少三个自动 信号输入端和两个电源端口，智能控制器固定在太阳能电源结构的控制盒6内，所述信 息输入输出端为手动输入输出端、近程或远程无线或有线网络输入输出端，所述信号输 入端分别连接端点检测结构的左端点传感器27的信号输出端、右端点传感器25的信号 输出端和下端点传感器14的信号输出端，所述电源端口之一连接太阳能电池板5的电 源端口，所述电源端口之二连接畜电池36的电源端口。本段所全部器件可以采用具有 相应功能的常规结构器件构成。

所述刀柄推进器18由钢丝、钢片或者除钢丝、钢片外的弹性物质构成，所述定位 器10由橡胶轮、塑料轮、金属片或者光滑圆柱构成；所述行刀臂12呈弧线形，由齿轮、 摩擦轮或者链轮构成。本段所全部器件可以采用具有相应功能的常规结构器件构成。

连接到刀口深度定位结构、曲线行刀结构和自动换行定位结构的控制输入端的驱 动机构由电机7构成，该电机7构成刀口深度定位结构、曲线行刀结构和自动换行定位 结构的控制输入端的驱动机构的共同驱动机构；所述电机轮21和所述支撑轮31由齿轮 构成，或者由摩擦轮、链轮构成；所述行刀轨迹定位器13由由塑料轮或塑料光滑柱构 成。本段所全部器件可以采用具有相应功能的常规结构器件构成。

所述止落器33和所述止回器34由弹性物质构成，包括钢丝、钢片或者其它弹性 物质。本段所全部器件可以采用具有相应功能的常规结构器件构成。

所述左端点传感器27和所述右端点传感器25和所述下端点传感器14由按键构成， 或者由金属感应器构成，或者由开关构成；所述左端点触发器、右端点触发器和所述换 行触发器20由弹性器件构成，或者由金属器件构成，或者由弹性器件、刚性器件、磁 性器件的组合构成；当由弹性器件、刚性器件、磁性器件的组合构成时，其整体安装在 刀口深度定位结构的行刀臂12上、或者拆分安装在刀口深度定位结构的行刀臂和曲线 行刀结构中的上托板4、下托板15或电机架3上；所述左端点传感器27和所述右端点 传感器25和所述下端点传感器14由按键或者开关构成时，所述左端点触发器23和所 述左端点传动杆28两者至少有一个由弹性器件构成；所述右端点触发器22和所述右端 点传动杆24两者至少有一个由弹性器件构成；所述换行触发器20和所述换行传动杆29 两者至少有一个由弹性器件构成。本段所述全部器件可以采用具有相应功能的常规结构 器件构成。

所述智能控制器35由常规的微电脑芯片及外围器件构成。

工作原理：

1、根据实地情况确定切割机的安装方向，按橡胶树的实际情况调节深度调节杆11 确定定位器10与刀头9的距离即切割深度，并按实际需求设置切割时间、切割次数、 切割间隔时间等参数，智能控制器35按控制程序启动电机转动，经电机轮21带动行刀 臂12以及安装在行刀臂12的刀柄8、刀头9转动，因固定在上托板4下壁和下托板15 上壁的行刀轨迹定位器13限制，行刀臂12围绕着橡胶树干转动，又因刀柄推进器18 时刻将刀柄8推向树干向定位器10时时刻刻与树干表面接触，这样就实现了绕树干恒 定深度的环绕切割动作。

2、电机7向左转时经电机轮21带动行刀臂12向左转动，当到达左端点处时行刀 臂12上的左端点触发点23经左端点传动杆28触发左端点传感器27，电机7停止向左 转动，完成向左行刀动作；电机7向右转时经电机轮21带动行刀臂12向右转动，当到 达右端点附近时安装在行刀臂12上的换行触发器20经换行传动杆29、换行传动轮30 向止落器33缠绕支撑轴32的相反方向推动止落器33，止落器33松开支撑轴32随换行 传动轮30一起转动，在重力力矩的作用下支撑轮31向下转动，从而使电机架3及安装 在其上的行刀臂12一起向下运动，进行换行动作；当运动到右端点时，行刀臂12上的 右端点触发点22经右端点传动杆24触发右端点传感器25，电机7停止向右转动，完成 向右行刀动作；电机7停止转动时，换行传动轮30也停止推动止落器33，因重力力矩 作用下的支撑轮31推动止落器33的方向与止落器33缠绕支撑轴32的方向相同，因此 止落器33缠紧支撑轴32摩擦力增大，进而制止支撑轮31继续转动，从而停止换行动 作，这时止回器34卡住支撑杆2阻止在外力的作用下向上运动，至此，完成整个进刀、 回刀、换行的切割循环。

3、当换行到下端点时，下端点触发点14触发下端点传感器26，智能控制器35接 收到下端点传感器26的信号后或者完成设定的切割次数后停止电机7，并不再作切割动 作，至此完成一次切割机的切割任务。

4、智能控制器35在不驱动电机7工作时，实时检测太阳能电池板5和畜电池36 的状况，当太阳能电池板5的电压达到充电要求时，智能控制器35按畜电池36的特性 控制太阳能电池板5对畜电池36进行充电管理；当智能控制器35控制电机7工作时， 也对畜电池36和太阳能电池板5实时检测，并按它们的特性对其进行放电保护，以实 现太阳能能源充分、可持续地应用，进一步降低本发明的使用成本。

具体实施例2：

本实施例2的特点是：定位器10由轴承构成，行刀轨迹定位器13由轴承构成。其 余与实施例1相同。

本实施采用轴承构成定位器10和行刀轨迹定位器13，可以减小行刀过程中的摩擦 力，进一步提高机械的性能。

具体实施例3：

本实施例3的特点是：左端点传感器27和右端点传感器25由磁感应传感器构成。 其余同具体实施例1。

本实施例采用由磁性材料构成的左端点触发点23和右端点传感器22，可以实现非 接触触发，具有较高实际应用价值。

本发明的各实施例中，电机向左转时经电机轮带动行刀臂向左转动，当到达左端点 处时行刀臂上的左端点触发器经左端点传动杆触发左端点传感器，电机停止向左转动， 完成向左行刀动作；电机向右转时经电机轮带动行刀臂向右转动，当到达右端点附近时 安装在行刀臂上的换行触发器经换行传动杆、换行传动轮向止落器缠绕支撑轴的相反方 向推动止落器，止落器松开支撑轴随换行传动轮一起转动，在重力力矩的作用下支撑轮 向下转动，从而使电机架及安装在其上的行刀臂一起向下运动，进行换行动作；当运动 到右端点时，行刀臂上的右端点触发器经右端点传动杆触发右端点传感器，电机停止向 右转动，完成向右行刀动作；电机停止转动时，换行传动轮也停止推支止落器，因重力 力矩作用下的支撑轮推动止落器的方向与止落器缠绕支撑轴的方向相同，因此止落器缠 紧支撑轴摩擦力增大，进而制止支撑轮继续转动，从而停止换行动作，这样实现了仅用 一个电机同时控制行刀运动及换行运动，具有成本低廉的有益效果，使其广泛应用成为 可能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明 构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。