一种高效爬树修枝机的制作方法

1.本发明涉及一种高效爬树修枝机，属于农业机械技术领域。


背景技术：

2.修枝是林木培育的重要措施之一。修枝能提高林木的木材质量、增加林木的出材量、提高林内通风透光度、改善林木生长条件和减少病虫害的发生。目前，林木的修枝和高大树木的果实采摘多采用人工完成，现有的爬树修枝机，大多结构较为复杂，重量和尺寸较大，机器重心偏置，工作不平衡，仿形抱树不理想或没实现，导致对于上下粗细不一或者有凸起结节的树干，爬树修枝机与树干表面的抱紧程度不好，爬树时，不够稳定，适应性不强，故均没有被普及推广使用。
3.因此，亟需提出一种高效的爬树修枝机，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本发明研发目的是为了解决目前人工修枝劳动强度大、工作效率低，且现有的爬树修枝机对不同直径和形状的树干适应性不强的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
5.本发明的技术方案：
6.一种高效爬树修枝机，包括自动调距刀具机构、抱树爬树机构、测距装置和自动控制装置，所述测距装置安装在抱树爬树机构上，所述自动调距刀具机构安装在抱树爬树机构顶部，所述自动控制装置与抱树爬树机构建立连接。
7.优选的：所述自动控制装置包括液压站集成系统和可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与液压站集成系统和测距装置电性连接，液压站集成系统与抱树爬树机构建立连接。
8.优选的：所述自动调距刀具机构数量为两个，且布置在抱树爬树机构顶部的左右两侧。
9.本发明为了解决在修枝过程中，修枝机构对刀具位置进行自动调节，实现仿形修枝作业的问题，提出本发明的技术方案为：
10.优选的：所述自动调距刀具机构包括滑动安装板、滑动安装座、手动调距机构和自动调距机构，滑动安装板固定安装在抱树爬树机构顶部，滑动安装座安装在滑动安装板上，滑动安装板和滑动安装座之间形成滑槽，手动调距机构滑动安装在滑槽内，手动调距机构顶部安装有自动调距机构。
11.优选的：所述自动调距机构包括自动调距机构外壳体、刀具、第一限位滑轴、第一弹簧和限位杆，刀具右侧滑动安装在自动调距机构外壳体内部，刀具上开设有至少两个限位孔，自动调距机构外壳体侧壁加工有腰形通孔，刀具的其中一个限位孔内插装有限位杆，
且限位杆设置在腰形通孔内，第一限位滑轴一端与自动调距机构外壳体侧壁固定连接，第一限位滑轴另一端穿过刀具右侧端部且与之滑动配合，第一弹簧套装在第一限位滑轴外侧，同时第一弹簧两端分别与刀具和自动调距机构外壳体侧壁建立连接，所述刀具左侧具有弧形修枝刀刃。
12.优选的：所述手动调距机构包括手动调距机构壳体，第二限位滑轴、第二弹簧、立板和限位器，所述手动调距机构壳体滑动安装在滑槽内，手动调距机构壳体下方为滑动安装板，滑动安装板顶部竖直设置有立板，第二限位滑轴一端与手动调距机构壳体侧壁固定连接，第二限位滑轴另一端穿过立板且与之滑动配合，第二弹簧套装在第二限位滑轴外侧，同时第二弹簧两端分别与立板和手动调距机构壳体侧壁建立连接，滑动安装板上设置有限位器，手动调距机构壳体内侧顶部设置有挡板；
13.优选的：所述限位器包括限位机构座板、拨杆、限位座、限位滑动柱和第三弹簧，限位机构座板固定安装在抱树爬树机构上，拨杆转动安装在限位机构座板上，且拨杆一端与限位座滑动连接，滑动安装板底部加工有限位通孔，限位座与限位通孔滑动配合，限位滑动柱竖直滑动设置在滑动安装板底部，且限位滑动柱顶部与限位座固定连接，限位滑动柱上套装有第三弹簧，第三弹簧两端分别与限位座底部和滑动安装板顶部建立连接
14.本发明为了解决现有的抱树爬树装置与树干表面的贴合程度不好，爬树时，不够稳定，适应性不强的问题，其技术方案为：
15.优选的：所述抱树爬树机构包括左机架、右机架、左驱动组、右驱动组、液压缸和导轨组，液压缸和导轨组的两端分别与左机架和右机架铰接，左机架和右机架上分别安装有左驱动组和右驱动组；
16.所述左驱动组和右驱动组为相同的结构，所述左驱动组包括液压马达、驱动蜗杆、驱动蜗轮、主动v形带轮、从动v形带轮、v形传动带和张紧机构，主动v形带轮转动安装在左机架上，左机架上安装有张紧机构，张紧机构上转动安装有从动v形带轮，主动v形带轮和从动v形带轮通过v形传动带建立连接，液压马达安装在左机架上，且液压马达输出端安装有驱动蜗杆，主动v形带轮一侧同轴安装有驱动蜗轮，驱动蜗轮与驱动蜗杆啮合。
17.优选的：所述张紧机构包括固定座、调节座和调节螺柱，固定座固定安装在左机架上，调节座与从动v形带轮建立转动连接，调节座与左机架滑动配合，固定座和调节座通过调节螺柱建立连接。
18.优选的：所述导轨组包括第一滑块、第二滑块和导轨，第一滑块和第二滑块与导轨建立滑动连接，第一滑块与左机架铰接，第二滑块与右机架铰接。
19.本发明具有以下有益效果：
20.1.本发明的一种高效爬树修枝机，抱树爬树机构采用双驱动爬树，爬升力大，工作稳定，修枝力量大，效率高和适应性强的特点；
21.2.本发明的一种高效爬树修枝机，机身重量轻、体积小，方便运输和人员现场操作；
22.3.本发明的一种高效爬树修枝机，抱树爬树机构独特的v形带设计和左右半体铰接结构，使其具有的v形槽更贴合树干的弧形表面实现仿形抱紧，使抱树效果更好；
23.4.本发明的一种高效爬树修枝机，自动调距刀具机构可自动调整刀具位置，仿形修枝，根据树形随时调整刀具位置，使修枝效果更好。
附图说明
24.图1是一种高效爬树修枝机的立体图；
25.图2是本发明自动调距刀具机构和抱树爬树机构的配合安装图；
26.图3是本发明自动调距刀具机构和抱树爬树机构的立体图；
27.图4是本发明自动调距刀具机构的立体图；
28.图5是本发明自动调距刀具机构的结构示意图；
29.图6是本发明自动调距刀具机构的剖面图；
30.图7是本发明抱树爬树机构的立体图；
31.图8是本发明左驱动组的立体图；
32.图9是本发明左驱动组的结构示意图；
33.图10是本发明液压马达和驱动蜗杆的配合安装图；
34.图11是本发明张紧机构和从动v形带轮的配合安装图；
35.图12是本发明主动v形带轮和驱动蜗轮的配合安装图；
36.图13是本发明测距装置的立体图；
37.图14是本发明测距装置的结构示意图；
38.图15是本发明限位座的配合安装图；
39.图16是本发明限位器的配合安装图；
40.图17是本发明限位座和滑动安装板的配合安装图；
41.图18是本发明滑动安装板的结构示意图；
42.图中1-自动调距刀具机构，2-抱树爬树机构，3-测距装置，4-自动控制装置，11-滑动安装板，11-1-滑动安装座，111-自动调距机构外壳体，1111-腰形通孔，112-手动调距机构壳体，1121-挡板，1122-限位通孔，12-刀具，121-限位孔，13-第一限位滑轴，14-第一弹簧，15-限位杆，16-第二限位滑轴，17-第二弹簧，18-立板，19-限位器，191-限位机构座板，192-拨杆，193-限位座，194-限位滑动柱，195-第三弹簧；
43.21-左机架，22-右机架，23-左驱动组，24-右驱动组，25-液压缸，26-导轨组，231-液压马达，232-驱动蜗杆，233-驱动蜗轮，234-主动v形带轮，235-从动v形带轮，236-v形传动带，237-张紧机构，2371-固定座，2372-调节座，2373-调节螺柱，261-第一滑块，263-第二滑块，262-导轨；
44.31-外壳体，32-行走轮，33-行走轮安装座，34-行走轮调距弹簧，35-行走轮导向柱。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
46.本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限
定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
47.具体实施方式一：结合图1-图18说明本实施方式，本实施方式的一种高效爬树修枝机，包括自动调距刀具机构1和抱树爬树机构2，抱树爬树机构2顶部安装有自动调距刀具机构1，抱树爬树机构2实现自动升降爬树，同时自动调距刀具机构1对树枝进行修剪。
48.还包括测距装置3，所述测距装置3安装在抱树爬树机构2上；
49.所述测距装置3包括外壳体31、行走轮32、行走轮安装座33、行走轮调距弹簧34和行走轮导向柱35，外壳体31固定安装在抱树爬树机构2上，行走轮导向柱35与外壳体31滑动连接，与行走轮安装座33固定连接，行走轮安装座33上转动安装有行走轮32，行走轮调距弹簧34套装在行走轮导向柱35上，且两端分别与行走轮安装座33和外壳体31建立连接，与测距轮同轴连接的编码器通过电线与自动控制装置上的计米器连接，并显示爬行高度，行走轮32与树干侧壁贴合。
50.还包括自动控制装置4，所述自动控制装置4包括液压站集成系统和可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与液压站集成系统和测距装置3电性连接，液压站集成系统与抱树爬树机构2建立连接。可编程逻辑控制器对液压站集成系统的系统压力、工作部件的工作速度、力量和方向等工作参数进行控制，液压站集成系统执行可编程逻辑控制器对各工作部件的压力和流量等参数的控制。
51.所述自动调距刀具机构1包括滑动安装板11、滑动安装座11-1、手动调距机构和自动调距机构，滑动安装板11固定安装在抱树爬树机构2顶部，滑动安装座11-1安装在滑动安装板11上，滑动安装板11和滑动安装座11-1之间形成滑槽11-2，手动调距机构滑动安装在滑槽11-2内，手动调距机构顶部安装有自动调距机构。
52.所述自动调距机构包括自动调距机构外壳体111、刀具12、第一限位滑轴13、第一弹簧14和限位杆15，自动调距机构外壳体111固定安装在手动调距机构顶部，刀具12右侧滑动安装在自动调距机构外壳体111内部，刀具12上开设有至少两个限位孔121，自动调距机构外壳体111侧壁加工有腰形通孔1111，刀具12其中一个的限位孔121内插装有限位杆15，且限位杆15设置在腰形通孔1111内，第一限位滑轴13一端与自动调距机构外壳体111侧壁固定连接，第一限位滑轴13另一端穿过刀具12右侧端部且与之滑动配合，第一弹簧14套装在第一限位滑轴13外侧，同时第一弹簧14两端分别与刀具12和自动调距机构外壳体111侧壁建立连接，所述刀具12左侧具有弧形修枝刀刃，贴合树木的圆弧形侧壁，修枝效果更好，腰形通孔1111与限位杆15的配合使用，起到控制刀具12前后伸缩的导向作用，限位杆15限制刀具12的最大伸出距离。刀具12的弧形修枝刀刃采用轻质高强度合金材料制造，具有上下两个刀刃，使整个装置能够高效往返修枝。
53.所述手动调距机构包括手动调距机构壳体112，第二限位滑轴16、第二弹簧17、立板18和限位器19，所述手动调距机构壳体112滑动安装在滑槽11-2内，手动调距机构壳体112下方为滑动安装板11，滑动安装板11顶部竖直焊接有立板18，第二限位滑轴16一端与手动调距机构壳体112侧壁固定连接，第二限位滑轴16另一端穿过立板18且与之滑动配合，第二弹簧17套装在第二限位滑轴16外侧，同时第二弹簧17两端分别与立板18和手动调距机构壳体112侧壁建立连接，滑动安装板11上设置有限位器19，手动调距机构壳体112内侧顶部
设置有挡板1121；开始工作时，调节限位器19，手动调距机构壳体112向前移动，不工作时，调节限位器19，手动调距机构壳体112向后移动，手动调距机构壳体112由限位器19限定其位置，手推手动调距机构壳体112到达工作位置，使手动调距机构壳体112上的自动调距机构及其刀具向前移动，到达工作位置。
54.所述限位器19包括限位机构座板191、拨杆192、限位座193、限位滑动柱194和第三弹簧195，限位机构座板191固定安装在抱树爬树机构2上，拨杆192转动安装在限位机构座板191上，且拨杆192一端与限位座193滑动接触，滑动安装板11底部加工有限位通孔1122，限位座193与限位通孔1122滑动配合，限位滑动柱194竖直滑动设置在滑动安装板11底部，且限位滑动柱194顶部与限位座193固定连接，限位滑动柱194上套装有第三弹簧195，第三弹簧195两端分别与限位座193底部和滑动安装板11顶部建立连接。
55.不工作时，拉动拨192一端，推动滑动安装板11使限位座193顶部位于挡板1121右侧，松开拨杆192后，限位座193顶部与挡板1121右侧卡位安装，且滑动安装板11在挡板1121右侧自由滑动，工作时，拉动拨杆192，推动滑动安装板11使限位座193顶部位于挡板1121左侧，松开拨杆192后，限位座193顶部与挡板1121不接触，且滑动安装板11在挡板1121左侧自由滑动。
56.所述自动调距刀具机构1数量为两个，且布置在抱树爬树机构2顶部的左右两侧。当抱树爬树机构2在树干上上下移动时，自动调距刀具机构1的刀具12能够根据树杆表面的起伏自动调整伸出距离，实现自动调距修枝。
57.所述抱树爬树机构2包括左机架21、右机架22、左驱动组23、右驱动组24、液压缸25和导轨组26，液压缸25和导轨组26的两端分别与左机架21和右机架22铰接，左机架21和右机架22上分别安装有左驱动组23和右驱动组24，使用时，液压缸25工作，使左驱动组23和右驱动组24内侧夹紧树干表面，导轨组26起到导向连接的作用，左右两侧双驱动的设计，大大提升了抱紧力和驱动动力。
58.所述左驱动组23、右驱动组24和液压缸25与自动控制装置4的液压站集成系统建立连接，可编程逻辑控制器可通过控制液压站集成系统，进而实现对左驱动组23、右驱动组24和液压缸25的控制命令。
59.所述左驱动组23和右驱动组24为相同的结构，所述左驱动组23包括液压马达231、驱动蜗杆232、驱动蜗轮233、主动v形带轮234、从动v形带轮235、v形传动带236和张紧机构237，主动v形带轮234转动安装在左机架21上，左机架21上安装有张紧机构237，张紧机构237上转动安装有从动v形带轮235，主动v形带轮234和从动v形带轮235通过v形传动带236建立连接，液压马达231安装在左机架21上，且液压马达231输出端安装有驱动蜗杆232，主动v形带轮234一侧同轴安装有驱动蜗轮233，驱动蜗轮233与驱动蜗杆232啮合。
60.所述张紧机构237包括固定座2371、调节座2372和调节螺柱2373，固定座2371固定安装在左机架21上，调节座2372与从动v形带轮235建立转动连接，调节座2372与左机架21滑动配合，固定座2371和调节座2372通过调节螺柱2373建立连接，当液压缸25收紧时，左机架21和右机架22随之靠近，使左机架21和右机架22上的主动v形带轮234和从动v形带轮235都能将v形传动带236压紧在树干上，增强抱紧力，液压马达231的动力，经驱动蜗杆232和驱动蜗轮233减速增扭后，将动力传递给主动v形带轮234。
61.所述导轨组26包括第一滑块261、第二滑块263和导轨262，第一滑块261和第二滑
块263与导轨262建立滑动连接，第一滑块261通过铰接支座与左机架21铰接，第二滑块263通过铰接支座与右机架22铰接，所述铰接座使第一滑块261和第二滑块263可以实现相对的角度偏转。
62.所述v形传动带236的横截面为v形，主动v形带轮234和从动v形带轮235上加工有与v形传动带236横截面贴合的v形槽，v形槽的角度范围为90
°
至150
°
，如此设置的目的是使主动v形带轮234和从动v形带轮235与v形传动带236更加贴合，独特的v形带设计，使其具有的v形槽导向、定位和更贴合树干的弧形表面，抱树效果更好。
63.本实施方式的一种高效爬树修枝机对胸径8公分左右及以上的林地立木都可进行修枝作业，修枝直径2公分以内，在树干满足攀爬条件时，人能够控制作业高度和速度。
64.本实施方式的一种高效爬树修枝机解决大型机械不能实现的林木修枝难题，和采用人工修枝劳动强度大、工作效率低、修枝质量难以保证的现况。本实施方式的一种高效爬树修枝机分为工作机和控制机，两部分通过管路和电线连接。工作机能进行抱树爬树修枝等作业，控制机在地面通过管线等对工作机进行控制和动力输出。工作机具体由自动调距刀具机构1、抱树爬树机构2、测距装置3和自动控制装置4组成。抱树爬树机构2具有抱紧树干和爬树的功能。同时测距装置3为自动调距式测距轮机构，能输出作业高度数据给控制机，有效控制修枝高度。抱树爬树机构2安装在工作机的下部，自动调距刀具机构1安装在工作机的上部。当抱紧树干，开始修枝作业前，通过人的简单操作调整自动调距刀具机构1的位置，在修枝过程中，自动调距刀具机构1对刀具位置进行自动调节，实现仿形修枝作业。本爬树修枝机的研制将有效解决林地立木的修枝难题，与传统的人工修枝相比，降低人员劳动强度，提高工作效率，提高修枝质量，实现自动化控制，节约人力，降低成本，促进林业产业发展。
65.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
66.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
67.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
68.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
69.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
70.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
71.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。