專利名稱：高大園林樹木修剪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要應(yīng)用于城市綠化業(yè)的高大園林樹木修剪領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著城市建設(shè)步伐的加快，城市高大樹木的機械化修剪成為擺在園林工 作者面前的一個亟待解決的問題。修剪樹木是養(yǎng)護(hù)園林管理中的一個重要環(huán) 節(jié)，對樹木修剪有以下幾種作用提高園林樹木成活率；調(diào)整樹勢，控制生 長，去劣存優(yōu)；改善透光條件，增強光合作用，減少病蟲害；實現(xiàn)對古樹名 貴樹的美化整形，使樹木在自然美的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出人工與自然相結(jié)合的美； 同時能夠調(diào)解樹木與社會和居民的矛盾，如剪去阻礙交通信號及來往車輛的 枝條，改善居民的通風(fēng)透光條件等。國外對樹木整枝修剪機械的研究起步較早，機型也比較齊全。國內(nèi)對修剪 機械的研制起步較晚，且產(chǎn)量低，品種少，都是以生產(chǎn)手動式高枝修剪機為主。 美國和瑞典等國家生產(chǎn)的手動無動力整枝機基本上是在對常用魚頭鋸進(jìn)行改進(jìn) 的基礎(chǔ)上，增加一些簡單輔助構(gòu)件和安裝有伸縮功能的工作桿等。其優(yōu)點是簡 單、實用、造價低，對工人素質(zhì)要求也較低，這就初步解決了爬樹作業(yè)的問題， 但其存在夾鋸、勞動強度大、效率低和容易斷鋸等缺陷。在機動型高枝修剪機 械方面，主要有日本的愛麗斯(ARS)、小松、德國的斯蒂爾和瑞典的胡斯華納 等公司生產(chǎn)的高枝鋸，它們都是以汽油機作為液壓傳動的動力，鋸徑大，振動 小，修剪效率高，但造價較高，維修、保養(yǎng)以及對操作人員的素質(zhì)要求也都較 高。日本SEIREI公司生產(chǎn)的自動立木整枝機，通過遙控器控制其爬上樹干進(jìn)行 修剪工作，但此機型具有一定的局限性，對樹干通直度有較高的要求。國內(nèi)在機動式方面，劉克義等發(fā)明的多功能高枝修剪鋸是以小型汽油機為動力通過軟軸傳動帶動鋸鏈工作。它結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功能多、工效較高。 但是存在著操作桿較重、國產(chǎn)汽油機消聲效果不好、噪聲較大等缺點。發(fā)明內(nèi)容本裝置主要包括基礎(chǔ)升降平臺，防側(cè)倒抱樹機構(gòu)、工作平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、機 械臂起升機構(gòu)、機械臂伸縮機構(gòu)、攬枝修剪機構(gòu)和電機控制七部分?；A(chǔ)升降平臺是剪叉式升降臺，通過其升降修剪不同高度的樹枝；防側(cè)倒 抱樹機構(gòu)采用了四連桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)，在使用中其牢牢抱住樹干，防止 升降臺在工作過程中的搖晃和側(cè)倒；平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動四 個腳輪在工作臺滾動摩擦實現(xiàn)平臺旋轉(zhuǎn)；機械臂起升機構(gòu)采用曲柄搖桿機構(gòu)， 通過曲柄的運動實現(xiàn)機械臂的俯仰；機械臂伸縮機構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳 動，分別實現(xiàn)第二級和第三級機械臂的伸縮；攬枝修剪機構(gòu)通過電鋸的直線運 動進(jìn)行機械聯(lián)動實現(xiàn)了先攬住樹枝再進(jìn)行修剪的目的。 有益效果本發(fā)明的使用將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動強度，消除 由于人工爬樹造成的安全隱患。本發(fā)明通過升降臺與旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)合，以及機械 臂的多自由度運動實現(xiàn)了對高大樹木的全方位修剪與整形，達(dá)到了高大樹木機 械化修剪的目的；通過"防側(cè)倒機構(gòu)"將大樹的樹干抱住，保證了機器的穩(wěn)定 性；通過攬枝機構(gòu)的機械抓手實現(xiàn)"先抓穩(wěn)，再鋸斷"聯(lián)動作業(yè)，保證了修剪 的靈活性，能適應(yīng)復(fù)雜多變的樹冠形狀。本發(fā)明體積小巧，使用方便，成本低 廉，容易推廣。


圖l:升降臺；圖2:放側(cè)倒抱樹機構(gòu)；圖3:旋轉(zhuǎn)臺和機械臂起升機構(gòu)；圖4:旋轉(zhuǎn)臺和機械臂起升機構(gòu)俯視圖；圖5:攬枝修剪機構(gòu)；圖6:攬枝修剪機構(gòu)俯視圖；圖7:總裝配圖；圖8:總裝配圖俯視圖；圖9:總裝配圖側(cè)視圖； l一扶手，2—平臺，3—壓蓋，4_剪叉，5—液壓撐，6—輪子，7—平衡支腿， 8—外連桿，9一內(nèi)連桿，IO—曲柄，11_連桿，12—內(nèi)套桿，13—外套桿，14 —V架，15—雙鉸，16—單鉸，17—第一級機械臂，18—絲杠，19一起升機構(gòu)， 20—起升減速，21—旋轉(zhuǎn)電機，22—旋轉(zhuǎn)減速器，23—推力軸，24—旋轉(zhuǎn)輪， 25—十字疊板，26—起升電機，27—攬枝機械手，28—滑塊，29—彈簧，30— 電鋸(角磨機)，31—固定塊，32—滑桿，33—摩擦輪，34—摩擦輪電機，35 一橡膠帶。
具體實施方式
:為保證修剪高度，本作品采用升降臺方式。利用升降臺作為基礎(chǔ)工作平臺， 機械臂在平臺上實現(xiàn)多個自由度的靈活運動。升降臺采用剪叉式，升降高度比 較高。防側(cè)倒抱樹機構(gòu)方案。為了方便園林工作者，最大程度的簡化操作過程，本作品采用了對稱的四連桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)(如圖2所示)作為防側(cè)倒抱樹 機構(gòu)的原理。曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄10和四連桿的曲柄共用一個桿，使兩個機構(gòu) 有機地結(jié)合在一起。并且將滑塊加長成為一個外套桿13，在內(nèi)套桿12上滑動。 而外套桿和升降臺通過壓緊裝置3連接在一起。內(nèi)外套桿通過緊固螺釘進(jìn)行鎖 緊。工作時先將升降臺朝樹干推，內(nèi)套桿會先頂住樹干，繼續(xù)向前推，外套桿 開始在內(nèi)套桿上滑動，直至抱緊樹干，最后人工鎖緊螺釘。工作臺旋轉(zhuǎn)方案。讓工作臺旋轉(zhuǎn)，是為了使工作臺在升降臺位置固定的情 況下進(jìn)行修剪，并且在較小空間內(nèi)具有靈活性，增大修剪范圍。升降臺面采用 方形，旋轉(zhuǎn)臺為兩塊長形板疊加成十字架形式25，在減速器22之上加一個支撐板， 在支撐板和旋轉(zhuǎn)臺之間加上推力軸承23，同時在旋轉(zhuǎn)臺下面裝四個輪子24，實 現(xiàn)輔助支撐的作用。同樣通過電機21帶動減速器進(jìn)一步帶動旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。其優(yōu) 點是加工方便，轉(zhuǎn)動省力，對驅(qū)動電機的要求較低。機械臂伸縮機構(gòu)方案。本發(fā)明采用三節(jié)伸縮機構(gòu)實現(xiàn)機械臂的伸縮。在第 二、三節(jié)伸縮機構(gòu)中，第三節(jié)機構(gòu)位于整個機械臂的末端，且電鋸要安裝在這 節(jié)機構(gòu)上，考慮到這節(jié)機構(gòu)不能太大，同時要盡量減小來自電鋸工作時的振動， 避免振動順著機械臂傳到修枝機整體，于是采用一對橡膠輪33實現(xiàn)二、三節(jié)機 構(gòu)的相對移動，利用其滾動摩擦力實現(xiàn)機械臂的伸縮功能。然而伸縮臂的內(nèi)套 是金屬方管，用橡膠輪直接與其接觸容易出現(xiàn)打滑的情況，于是在內(nèi)套金屬方 管上加上橡膠帶，即增加了摩擦輪的滾動摩擦力。該套機構(gòu)用帶有蝸輪蝸桿減 速器的電機直接驅(qū)動摩擦輪，提供動力的同時實現(xiàn)了摩擦輪的自鎖。(如圖5所 示)在第一、二節(jié)伸縮機構(gòu)中，考慮到第二、三級伸縮臂和修剪機構(gòu)的總重量 很大，于是決定用絲杠18螺母這種傳動方式來實現(xiàn)第一、二兩節(jié)伸縮臂之間伸 縮。即將螺母裝入第二級伸縮臂內(nèi)并與之固定，再將螺桿與電機連接后，再將電機固定在第一級伸縮臂17上。機械臂起升設(shè)計方案。使用雙軸輸出的減速器帶動一個曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄3，機械臂相當(dāng)于搖桿，通過最小壓力角設(shè)計，將推力減小。同時曲柄搖桿機 構(gòu)的空間構(gòu)型又能在修剪作業(yè)時保證修枝機的關(guān)鍵部分不被落下的樹枝砸壞。攬枝修剪機構(gòu)設(shè)計方案。通過對園林綠化中的樹木修剪方法的調(diào)査和實驗， 發(fā)現(xiàn)如果既要使樹木受到的損傷最小又要保障操作人員的安全，需要保證在對 樹木的側(cè)枝進(jìn)行修剪時，將其相對修剪裝置和剪口的位置進(jìn)行固定。為此本作 品在電鋸的兩側(cè)有兩只機械小手，在電鋸接近樹枝的同時能幫助電鋸將樹枝的 位置固定住，進(jìn)行攬枝修剪。對機械手的設(shè)計方案如下采用對稱的曲柄滑塊機構(gòu)作為機械小手的骨架27。將控制其開合的滑塊部分28通過壓簧29與電鋸30的鋸套相連。當(dāng)電鋸 向上升并接近樹枝時，鋸套上的彈簧推動滑塊使其閉合，將樹枝攬住。此時電 鋸繼續(xù)向樹枝接近并開動，彈簧被壓縮，機械小手夾樹枝的力量越來越大，直 至樹枝被電鋸鋸斷。該設(shè)計實現(xiàn)了機械聯(lián)動，更便于園林工人的操作，也更符 合修剪得要求及過程。本發(fā)明采用的剪叉式升降臺方式有利于保證修剪高度，并且成本低，工作 穩(wěn)定。總的來說，本作品機構(gòu)簡單，易于加工，關(guān)鍵是克服了一系列難題，并 能在電氣控制方面實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，充分考慮了整機的穩(wěn)定性和操作人員的人身 安全并予以體現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.高大園林樹木修剪機，主要包括基礎(chǔ)升降平臺，防側(cè)倒抱樹機構(gòu)、工作平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂起升機構(gòu)、機械臂伸縮機構(gòu)、攬枝修剪機構(gòu)和電機控制七部分，其特征在于基礎(chǔ)升降平臺是剪叉式升降臺；防側(cè)倒抱樹機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和四連桿機構(gòu)構(gòu)成；工作平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動四個腳輪在工作臺滾動摩擦實現(xiàn)平臺旋轉(zhuǎn)；機械臂起升機構(gòu)采用曲柄搖桿機構(gòu)；機械臂伸縮機構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳動；攬枝修剪機構(gòu)通過電鋸的直線運動與機械手聯(lián)動。
2. 如權(quán)利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于曲柄滑 塊機構(gòu)的曲柄和四連桿的曲柄共用一個桿，并且將滑塊加長成為一個 外套桿，在內(nèi)套桿上滑動，而外套桿和升降臺通過壓緊裝置連接在一 起，內(nèi)外套桿通過緊固螺釘進(jìn)行鎖緊。
3. 如權(quán)利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于機械臂 伸縮機構(gòu)在二、三節(jié)伸縮臂上裝有一對橡膠輪，在伸縮臂的內(nèi)套金屬 方管上裝有橡膠帶，該套機構(gòu)通過帶有蝸輪蝸桿減速器的電機直接 驅(qū)動；第一、二兩節(jié)伸縮臂之間的伸縮用絲杠螺母傳動，即將螺母裝 入第二級伸縮臂內(nèi)并與之固定，再將螺桿與電機連接后，再將電機固 定在第一級伸縮臂上。
4. 如權(quán)利要求書1所述的高大園林樹木修剪機，其特征在于-機械手采用對稱的曲柄滑塊機構(gòu)作為其骨架，其上的滑塊部分通過壓 簧與電鋸的鋸套相連。
全文摘要
本發(fā)明為高大園林樹木修剪機，主要包括基礎(chǔ)升降平臺、防側(cè)倒抱樹機構(gòu)、工作平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂起升機構(gòu)、機械臂伸縮機構(gòu)、攬枝修剪機構(gòu)和電機控制七部分?；A(chǔ)升降平臺是剪叉式升降臺；防側(cè)倒抱樹機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和四連桿機構(gòu)構(gòu)成；工作平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動四個腳輪在工作臺滾動摩擦實現(xiàn)平臺旋轉(zhuǎn)；機械臂起升機構(gòu)采用曲柄搖桿機構(gòu)；機械臂伸縮機構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳動；攬枝修剪機構(gòu)通過電鋸的直線運動與機械手聯(lián)動。使用本發(fā)明將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動強度，消除由于人工爬樹修剪造成的安全隱患，本發(fā)明體積小巧，使用方便，成本低廉，容易推廣。
文檔編號A01G23/00GK101401538SQ200810227038
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者孫玉佩, 寧 張, 武 楊, 楊貫通, 放 江 申請人:北京理工大學(xué)