一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置，包括变径刀部分、变径驱动部分和切割驱动部分；变径刀部分包括柔性变径机构和弧形刀片，弧形刀片的上端连接于柔性变径机构，其下端为用于切割蕉梳梳柄的刀刃，弧形刀片能够在柔性变径机构的变形驱动下发生有效的弹性变形，对接触的蕉轴进行包络，此时刀刃弯曲形状与其下方蕉梳梳柄形状一致，最终在切割驱动部分的驱动下向下切割蕉梳梳柄。本发明专利技术利用一个结构简单且紧凑的柔性变径机构，以此来适应蕉轴上不同轴径处的蕉梳梳柄形状，从而能够进行有效切割落梳，提高蕉梳切口质量，避免损坏果实。同时，可与现有的蕉园中香蕉运移导轨相配合，减少蕉穗搬运，提高落梳效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置


[0001]本专利技术涉及香蕉落梳器械的
，尤其是指一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置。

技术介绍

[0002]香蕉采后处理一般包括落梳、清洗、包装、保鲜、运输等环节，其中落梳是香蕉生产流程中最为重要的一个环节。香蕉采后得到的是一整串蕉穗，而蕉穗上错落分布着若干的蕉梳。落梳环节则是把蕉穗上的蕉梳一一切割下来，方便后面的清洗、包装、运输以及销售。目前，国内外香蕉产业中的落梳环节都是采用传统的人工落梳方式，而这种方式存在明显的不足，如人工成本高(通常需要两人协同进行)、生产效率低、劳动强度大、作业环境恶劣、果实损伤严重等。
[0003]机械落梳可以解决如今人工落梳方式所突显的不足，也是未来香蕉产业机械化或自动化的必然选择。如今，已有研究人员对香蕉落梳机理进行了研究，并以此专利技术了一些机械落梳装置。然而，这些装置都存在一些缺点，如装置体积大、质量重、结构复杂；落梳切口不平整、蕉梳不完整、易损坏果实；效率低等。正是这些结构上和功能上的缺点，导致已有的一些装置无法得到有效的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置，能够利用一个结构简单且紧凑的柔性变径机构，在绳驱动作用下使落梳刀具发生有效的变径贴合行为，以此来适应蕉轴上不同轴径处的蕉梳梳柄形状，从而能够进行有效切割落梳，提高蕉梳切口质量，避免损坏果实。同时，可与现有的蕉园中香蕉运移导轨相配合，减少蕉穗搬运，提高落梳效率，也可搭配控制系统实现香蕉自动化落梳。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，包括变径刀部分、变径驱动部分和切割驱动部分；其中，所述变径刀部分包括柔性变径机构和弧形刀片，所述柔性变径机构与变径驱动部分相连接，由该变径驱动部分为柔性变径机构提供变形驱动力，所述变径驱动部分与切割驱动部分相连接，由该切割驱动部分为变径驱动部分提供向下切割的冲击力，所述弧形刀片的上端连接于柔性变径机构，其下端为用于切割蕉梳梳柄的刀刃，所述弧形刀片能够在柔性变径机构的变形驱动下发生有效的弹性变形，对接触的蕉轴进行包络，此时刀刃弯曲形状与其下方蕉梳梳柄形状一致，最终在切割驱动部分的驱动下向下切割蕉梳梳柄。
[0006]进一步，所述柔性变径机构包括弧形柔性梁、柔性直梁、柔性铰链和固定块；所述弧形柔性梁由多段弧形梁连接而成，整体轮廓形状为开口月牙形，开口位于月牙凸侧中部，开口两端设有销轴孔；所述柔性直梁和柔性铰链位于弧形柔性梁轮廓内部，所述柔性直梁以月牙凹侧圆心为中心，呈放射状排列；所述柔性铰链位于柔性直梁两端，连接在月牙凹、凸两侧的弧形梁上；所述固定块位于月牙凹侧中部且介于月牙凹、凸两侧之间，用于将柔性
变径机构与变径驱动部分的L型刀柄固结；所述弧形刀片为弧形薄片结构，其上端沿周向阵列若干通孔，用于连接柔性变径机构的凹侧。
[0007]进一步，还包括垫环，所述垫环安装于弧形刀片的通孔上。
[0008]进一步，所述变径驱动部分包括L型刀柄、矩形弹簧、梯形横杆、定滑轮组、小型电机丝杆滑台、牵绳杆、销轴和绳索；所述L型刀柄的横向刀柄部分与切割驱动部分相连，其竖向刀柄部分的下端开槽，用于连接柔性变径机构和梯形横杆；所述矩形弹簧套在L型刀柄的横向刀柄部分上，其一端与L型刀柄相连接；所述梯形横杆共两根，固定在L型刀柄的竖向刀柄部分下端，分别位于柔性变径机构顶面和底面，并开有螺纹孔；所述定滑轮组有两套分别安装在两根梯形横杆上，该两套定滑轮组位于L型刀柄的竖向刀柄部分的两侧；所述小型电机丝杆滑台固定在L型刀柄的竖向刀柄部分上，并位于梯形横杆上方，所述牵绳杆连接在小型电机丝杆滑台上，能够随小型电机丝杆滑台上下移动；所述销轴有两根，分别安装在柔性变径机构的两个销轴孔上，且一根销轴对应一套定滑轮组；所述绳索有四根，且每套定滑轮组对应两根绳索，该两根绳索的一端分别系在相应销轴的两端，其另一端经相应定滑轮组变向后系在牵绳杆上。
[0009]进一步，所述切割驱动部分包括两连接块、T型套筒杆、双杆气缸及用于导向和支撑的L型导轨；所述T型套筒杆固定在L型导轨的滑台上，与L型刀柄上的矩形弹簧另一端相连接；所述双杆气缸通过一个连接块固定于L型导轨的竖直导轨段上，其活塞端通过另一个连接块连接在T型套筒杆上。
[0010]本专利技术还提供了一种用于香蕉机械落梳的落梳装置，包括上述的柔性变径刀具，还包括十字电机丝杆结构、滚轮夹、半球形柔性接触传感结构、支架和香蕉运移导轨；所述十字电机丝杆结构由长、短两组电机丝杆垂直装配而成，短电机丝杆水平，长电机丝杆竖直并安装在短电机丝杆的滑台上；所述柔性变径刀具的L型导轨的水平非导轨段装配在长电机丝杆的滑台上；所述滚轮夹包括机架、气缸、滚轮和第一电机，所述机架固定于支架的顶部，所述支架固定于地面，所述滚轮有四个，并呈四角分布，对角的一对滚轮由两个第一电机提供转动动力，每个滚轮通过摆杆活动连接于机架上，位于同一侧的两个滚轮的摆杆呈V形，且每个滚轮配套一个气缸，所述气缸的缸体铰接在机架上，其活塞端连接于摆杆中部，通过气缸为同一侧的两个滚轮提供夹紧力；所述半球形柔性接触传感结构包括第二电机、环形架和若干柔性球扇形单元，所述柔性球扇形单元内置传感器，并圆周阵列安装在环形架上，所述环形架由固定弧形段和活动弧形段组成，所述固定弧形段固定在L型导轨的竖直导轨段末端，所述活动弧形段由第二电机驱动打开或者关闭，实现整个环形架的张开或闭合；所述香蕉运移导轨穿过支架，香蕉蕉穗悬挂在香蕉运移导轨上。
[0011]本专利技术还提供了上述用于香蕉机械落梳的落梳装置的落梳方法，包括以下步骤：
[0012]1)夹紧进给：香蕉蕉穗悬挂在香蕉运移导轨上，沿香蕉运移导轨运输到滚轮夹处并夹紧上端蕉轴，然后半球形柔性接触传感结构张开，短电机丝杆启动使柔性变径刀具靠近并接触蕉轴，直至矩形弹簧产生压缩变形后半球形柔性接触传感结构闭合；
[0013]2)位置调整：长电机丝杆启动，使柔性变径刀具整体下移，直到半球形柔性接触传感结构的柔性球扇形单元与第一梳蕉梳接触并变形，变形感知后柔性变径刀具整体上移，使柔性球扇形单元与蕉梳相隔预设距离，第一电机启动使整株香蕉蕉穗转动，直到第一梳蕉梳转到弧形刀片下方；
[0014]3)变径适应：柔性变径刀具中的小型电机丝杆滑台启动，小型电机丝杆滑台上移拉动变径驱动部分的绳索，使柔性变径机构发生变径变形并促使弧形刀片变径，直至所有垫环接触蕉轴，在蕉轴与柔性变径机构共同作用下，弧形刀片弯曲成小直径弧形，对刀具接触的蕉轴进行包络，此时刀刃弯曲形状与其下方蕉梳梳柄形状一致，最后，柔性变径刀具的双杆气缸产生向下的冲击力实现第一梳蕉梳落梳，而其它蕉梳落梳重复位置调整后的所有动作，直到蕉穗完全落梳。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0016]1、本专利技术提出了一种用于香蕉机械落梳的新型刀具，能够主动变形，并在蕉轴的作用下，进行有效的变径贴合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，其特征在于：包括变径刀部分、变径驱动部分和切割驱动部分；其中，所述变径刀部分包括柔性变径机构(101)和弧形刀片(102)，所述柔性变径机构(101)与变径驱动部分相连接，由该变径驱动部分为柔性变径机构(101)提供变形驱动力，所述变径驱动部分与切割驱动部分相连接，由该切割驱动部分为变径驱动部分提供向下切割的冲击力，所述弧形刀片(102)的上端连接于柔性变径机构(101)，其下端为用于切割蕉梳梳柄的刀刃(111)，所述弧形刀片(102)能够在柔性变径机构(101)的变形驱动下发生有效的弹性变形，对接触的蕉轴进行包络，此时刀刃(111)弯曲形状与其下方蕉梳梳柄形状一致，最终在切割驱动部分的驱动下向下切割蕉梳梳柄。2.根据权利要求1所述的一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，其特征在于：所述柔性变径机构(101)包括弧形柔性梁(104)、柔性直梁(105)、柔性铰链(106)和固定块(107)；所述弧形柔性梁(104)由多段弧形梁连接而成，整体轮廓形状为开口月牙形，开口位于月牙凸侧中部，开口两端设有销轴孔(108)；所述柔性直梁(105)和柔性铰链(106)位于弧形柔性梁(104)轮廓内部，所述柔性直梁(105)以月牙凹侧圆心为中心，呈放射状排列；所述柔性铰链(106)位于柔性直梁(105)两端，连接在月牙凹、凸两侧的弧形梁上；所述固定块(107)位于月牙凹侧中部且介于月牙凹、凸两侧之间，用于将柔性变径机构(101)与变径驱动部分的L型刀柄(109)固结；所述弧形刀片(102)为弧形薄片结构，其上端沿周向阵列若干通孔(110)，用于连接柔性变径机构(101)的凹侧。3.根据权利要求2所述的一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，其特征在于：还包括垫环(103)，所述垫环(103)安装于弧形刀片(102)的通孔(110)上。4.根据权利要求3所述的一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，其特征在于：所述变径驱动部分包括L型刀柄(109)、矩形弹簧(112)、梯形横杆(113)、定滑轮组(114)、小型电机丝杆滑台(115)、牵绳杆(116)、销轴(117)和绳索(118)；所述L型刀柄(109)的横向刀柄部分与切割驱动部分相连，其竖向刀柄部分的下端开槽(119)，用于连接柔性变径机构(101)和梯形横杆(113)；所述矩形弹簧(112)套在L型刀柄(109)的横向刀柄部分上，其一端与L型刀柄(109)相连接；所述梯形横杆(113)共两根，固定在L型刀柄(109)的竖向刀柄部分下端，分别位于柔性变径机构(101)顶面和底面，并开有螺纹孔；所述定滑轮组(114)有两套分别安装在两根梯形横杆(113)上，该两套定滑轮组(114)位于L型刀柄(109)的竖向刀柄部分的两侧；所述小型电机丝杆滑台(115)固定在L型刀柄(109)的竖向刀柄部分上，并位于梯形横杆(113)上方，所述牵绳杆(116)连接在小型电机丝杆滑台(115)上，能够随小型电机丝杆滑台(115)上下移动；所述销轴(117)有两根，分别安装在柔性变径机构(101)的两个销轴孔(108)上，且一根销轴(117)对应一套定滑轮组(114)；所述绳索(118)有四根，且每套定滑轮组(114)对应两根绳索(118)，该两根绳索(118)的一端分别系在相应销轴(117)的两端，其另一端经相应定滑轮组(114)变向后系在牵绳杆(116)上。5.根据权利要求4所述的一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具，其特征在于：所述切割驱动部分包括两连接块(120)、T型套筒杆(121)、双杆气缸(122)及用于导向和支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：金莫辉，王豪杰，罗宇康，段洁利，杨洲，谢博伟，徐兴，王炜升，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：