專利名稱：高大園林樹(shù)木修剪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要應(yīng)用于城市綠化業(yè)的高大園林樹(shù)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(shù)木的機(jī)械化修剪成為擺在園林工 作者面前的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。修剪樹(shù)木是養(yǎng)護(hù)園林管理中的一個(gè)重要環(huán) 節(jié)，對(duì)樹(shù)木修剪有以下幾種作用提高園林樹(shù)木成活率；調(diào)整樹(shù)勢(shì)，控制生 長(zhǎng)，去劣存優(yōu)；改善透光條件，增強(qiáng)光合作用，減少病蟲害；實(shí)現(xiàn)對(duì)古樹(shù)名 貴樹(shù)的美化整形，使樹(shù)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(shí)能夠調(diào)解樹(shù)木與社會(huì)和居民的矛盾，如剪去阻礙交通信號(hào)及來(lái)往車輛的 枝條，改善居民的通風(fēng)透光條件等。國(guó)外對(duì)樹(shù)木整枝修剪機(jī)械的研究起步較早，機(jī)型也比較齊全。國(guó)內(nèi)對(duì)修剪機(jī)械的研制起步較晚，且產(chǎn)量低，品種少，都是以生產(chǎn)手動(dòng)式高枝修剪機(jī)為主。 美國(guó)和瑞典等國(guó)家生產(chǎn)的手動(dòng)無(wú)動(dòng)力整枝機(jī)基本上是在對(duì)常用魚頭鋸進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，增加一些簡(jiǎn)單輔助構(gòu)件和安裝有伸縮功能的工作桿等。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn) 單、實(shí)用、造價(jià)低，對(duì)工人素質(zhì)要求也較低，這就初步解決了爬樹(shù)作業(yè)的問(wèn)題， 但其存在夾鋸、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低和容易斷鋸等缺陷。在機(jī)動(dòng)型高枝修剪機(jī) 械方面，主要有日本的愛(ài)麗斯(ARS)、小松、德國(guó)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(jī)作為液壓傳動(dòng)的動(dòng)力，鋸徑大，振動(dòng) 小，修剪效率高，但造價(jià)較高，維修、保養(yǎng)以及對(duì)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(dòng)立木整枝機(jī)，通過(guò)遙控器控制其爬上樹(shù)干進(jìn)行 修剪工作，但此機(jī)型具有一定的局限性，對(duì)樹(shù)干通直度有較高的要求。國(guó)內(nèi)在機(jī)動(dòng)式方面，劉克義等實(shí)用新型的多功能高枝修剪鋸是以小型汽油機(jī)為動(dòng)力通過(guò)軟軸傳動(dòng)帶動(dòng)鋸鏈工作。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、功能多、工效較 高。但是存在著操作桿較重、國(guó)產(chǎn)汽油機(jī)消聲效果不好、噪聲較大等缺點(diǎn)。實(shí)用新型內(nèi)容本裝置主要包括基礎(chǔ)升降平臺(tái)，防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)、工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī) 械臂起升機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)、攬枝修剪機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制七部分?；A(chǔ)升降平臺(tái)是剪叉式升降臺(tái)，通過(guò)其升降修剪不同高度的樹(shù)枝；防側(cè)倒 抱樹(shù)機(jī)構(gòu)采用了四連桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在使用中其牢牢抱住樹(shù)干，防止 升降臺(tái)在工作過(guò)程中的搖晃和側(cè)倒；平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)四 個(gè)腳輪在工作臺(tái)滾動(dòng)摩擦實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)， 通過(guò)曲柄的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的俯仰；機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳 動(dòng)，分別實(shí)現(xiàn)第二級(jí)和第三級(jí)機(jī)械臂的伸縮；攬枝修剪機(jī)構(gòu)通過(guò)電鋸的直線運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行機(jī)械聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了先攬住樹(shù)枝再進(jìn)行修剪的目的。 有益效果本實(shí)用新型的使用將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動(dòng)強(qiáng)度， 消除由于人工爬樹(shù)造成的安全隱患。本實(shí)用新型通過(guò)升降臺(tái)與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)合， 以及機(jī)械臂的多自由度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)高大樹(shù)木的全方位修剪與整形，達(dá)到了高 大樹(shù)木機(jī)械化修剪的目的；通過(guò)"防側(cè)倒機(jī)構(gòu)"將大樹(shù)的樹(shù)干抱住，保證了機(jī) 器的穩(wěn)定性；通過(guò)攬枝機(jī)構(gòu)的機(jī)械抓手實(shí)現(xiàn)"先抓穩(wěn)，再鋸斷"聯(lián)動(dòng)作業(yè)，保 證了修剪的靈活性，能適應(yīng)復(fù)雜多變的樹(shù)冠形狀。本實(shí)用新型體積小巧，使用 方便，成本低廉，容易推廣。


圖h升降臺(tái)圖2:放側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)圖3:旋轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)圖4:旋轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)俯視圖圖5:攬枝修剪機(jī)構(gòu)圖6:攬枝修剪機(jī)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1—扶手，2—平臺(tái)，3—壓蓋，4一剪叉，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，ll一連桿，12—內(nèi)套桿，13—外套桿，14 一V架，15—雙鉸，16—單鉸，17—第一級(jí)機(jī)械臂，18—絲杠，19一起升機(jī)構(gòu)， 20—起升減速，21—旋轉(zhuǎn)電機(jī)，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(jī)，27—攬枝機(jī)械手，28—滑塊，29—彈簧，30— 電鋸(角磨機(jī))，31—固定塊，32—滑桿，33—摩擦輪，34—摩擦輪電機(jī)，35 一橡膠帶具體實(shí)施方式
為保證修剪高度，本作品采用升降臺(tái)方式。利用升降臺(tái)作為基礎(chǔ)工作平臺(tái)， 機(jī)械臂在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的靈活運(yùn)動(dòng)。升降臺(tái)采用剪叉式，升降高度比 較高。防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)方案。為了方便園林工作者，最大程度的簡(jiǎn)化操作過(guò)程,本作品采用了對(duì)稱的四連桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(如圖2所示)作為防側(cè)倒抱樹(shù) 機(jī)構(gòu)的原理。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄10和四連桿的曲柄共用一個(gè)桿，使兩個(gè)機(jī)構(gòu) 有機(jī)地結(jié)合在一起。并且將滑塊加長(zhǎng)成為一個(gè)外套桿13，在內(nèi)套桿12上滑動(dòng)。 而外套桿和升降臺(tái)通過(guò)壓緊裝置3連接在一起。內(nèi)外套桿通過(guò)緊固螺釘進(jìn)行鎖 緊。工作時(shí)先將升降臺(tái)朝樹(shù)干推，內(nèi)套桿會(huì)先頂住樹(shù)干，繼續(xù)向前推，外套桿 開(kāi)始在內(nèi)套桿上滑動(dòng)，直至抱緊樹(shù)干，最后人工鎖緊螺釘。工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)方案。讓工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，是為了使工作臺(tái)在升降臺(tái)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(tái)面采用 方形，旋轉(zhuǎn)臺(tái)為兩塊長(zhǎng)形板疊加成十字架形式25，在減速器22之上加一個(gè)支撐板， 在支撐板和旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間加上推力軸承23，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)臺(tái)下面裝四個(gè)輪子24，實(shí) 現(xiàn)輔助支撐的作用。同樣通過(guò)電機(jī)21帶動(dòng)減速器進(jìn)一步帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。其優(yōu) 點(diǎn)是加工方便，轉(zhuǎn)動(dòng)省力，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求較低。機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)方案。本實(shí)用新型采用三節(jié)伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的伸縮。 在第二、三節(jié)伸縮機(jī)構(gòu)中，第三節(jié)機(jī)構(gòu)位于整個(gè)機(jī)械臂的末端，且電鋸要安裝 在這節(jié)機(jī)構(gòu)上，考慮到這節(jié)機(jī)構(gòu)不能太大，同時(shí)要盡量減小來(lái)自電鋸工作時(shí)的 振動(dòng)，避免振動(dòng)順著機(jī)械臂傳到修枝機(jī)整體，于是采用一對(duì)橡膠輪33實(shí)現(xiàn)二、 三節(jié)機(jī)構(gòu)的相對(duì)移動(dòng)，利用其滾動(dòng)摩擦力實(shí)現(xiàn)機(jī)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(dòng)摩擦力。該套機(jī)構(gòu)用帶有蝸輪 蝸桿減速器的電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)摩擦輪，提供動(dòng)力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了摩擦輪的自鎖。(如 圖5所示)在第一、二節(jié)伸縮機(jī)構(gòu)中，考慮到第二、三級(jí)伸縮臂和修剪機(jī)構(gòu)的總 重量很大，于是決定用絲杠18螺母這種傳動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)第一、二兩節(jié)伸縮臂之 間伸縮。即將螺母裝入第二級(jí)伸縮臂內(nèi)并與之固定，再將螺桿與電機(jī)連接后，再將電機(jī)固定在第一級(jí)伸縮臂17上。機(jī)械臂起升設(shè)計(jì)方案。使用雙軸輸出的減速器帶動(dòng)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲 柄3，機(jī)械臂相當(dāng)于搖桿，通過(guò)最小壓力角設(shè)計(jì)，將推力減小。同時(shí)曲柄搖桿機(jī) 構(gòu)的空間構(gòu)型又能在修剪作業(yè)時(shí)保證修枝機(jī)的關(guān)鍵部分不被落下的樹(shù)枝砸壞。攬枝修剪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)園林綠化中的樹(shù)木修剪方法的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)如果既要使樹(shù)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(duì) 樹(shù)木的側(cè)枝進(jìn)行修剪時(shí)，將其相對(duì)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(jī)械小手，在電鋸接近樹(shù)枝的同時(shí)能幫助電鋸將樹(shù)枝的 位置固定住，進(jìn)行攬枝修剪。對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案如下采用對(duì)稱的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為機(jī)械小手的骨架27。將控制其開(kāi)合的滑塊部分28通過(guò)壓簧29與電鋸30的鋸套相連。當(dāng)電鋸 向上升并接近樹(shù)枝時(shí)，鋸套上的彈簧推動(dòng)滑塊使其閉合，將樹(shù)枝攬住。此時(shí)電 鋸繼續(xù)向樹(shù)枝接近并開(kāi)動(dòng)，彈簧被壓縮，機(jī)械小手夾樹(shù)枝的力量越來(lái)越大，直 至樹(shù)枝被電鋸鋸斷。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械聯(lián)動(dòng)，更便于園林工人的操作，也更符 合修剪得要求及過(guò)程。本實(shí)用新型采用的剪叉式升降臺(tái)方式有利于保證修剪高度，并且成本低， 工作穩(wěn)定?？偟膩?lái)說(shuō)，本作品機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，充分考慮了整機(jī)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(shù)木修剪機(jī)，主要包括基礎(chǔ)升降平臺(tái)，防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)、工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)、攬枝修剪機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制七部分，其特征在于基礎(chǔ)升降平臺(tái)是剪叉式升降臺(tái)；防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和四連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成；工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)四個(gè)腳輪在工作臺(tái)滾動(dòng)摩擦實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳動(dòng)；攬枝修剪機(jī)構(gòu)通過(guò)電鋸的直線運(yùn)動(dòng)與機(jī)械手聯(lián)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高大園林樹(shù)木修剪機(jī)，其特征在于曲柄滑 塊機(jī)構(gòu)的曲柄和四連桿的曲柄共用一個(gè)桿，并且將滑塊加長(zhǎng)成為一個(gè) 外套桿，在內(nèi)套桿上滑動(dòng)，而外套桿和升降臺(tái)通過(guò)壓緊裝置連接在一 起，內(nèi)外套桿通過(guò)緊固螺釘進(jìn)行鎖緊。
3. 如權(quán)利要求1所述的高大園林樹(shù)木修剪機(jī)，其特征在于機(jī)械臂 伸縮機(jī)構(gòu)在二、三節(jié)伸縮臂上裝有一對(duì)橡膠輪，在伸縮臂的內(nèi)套金屬 方管上裝有橡膠帶，該套機(jī)構(gòu)通過(guò)帶有蝸輪蝸桿減速器的電機(jī)直接驅(qū) 動(dòng)；第一、二兩節(jié)伸縮臂之間的伸縮用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，即將螺母裝入 第二級(jí)伸縮臂內(nèi)并與之固定，再將螺桿與電機(jī)連接后，再將電機(jī)固定 在第一級(jí)伸縮臂上。
4. 如權(quán)利要求1所述的高大園林樹(shù)木修剪機(jī)，其特征在于機(jī)械 手采用對(duì)稱的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為其骨架，其上的滑塊部分通過(guò)壓簧與 電鋸的鋸套相連。
專利摘要本實(shí)用新型為高大園林樹(shù)木修剪機(jī)，主要包括基礎(chǔ)升降平臺(tái)，防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)、工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)、攬枝修剪機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制七部分?；A(chǔ)升降平臺(tái)是剪叉式升降臺(tái)；防側(cè)倒抱樹(shù)機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和四連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成；工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)四個(gè)腳輪在工作臺(tái)滾動(dòng)摩擦實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂起升機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母和摩擦輪傳動(dòng)；攬枝修剪機(jī)構(gòu)通過(guò)電鋸的直線運(yùn)動(dòng)與機(jī)械手聯(lián)動(dòng)。使用本實(shí)用新型將使園林工作者的工作條件得以改善，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，消除由于人工爬樹(shù)修剪造成的安全隱患，本實(shí)用新型體積小巧，使用方便，成本低廉，容易推廣。
文檔編號(hào)A01G23/00GK201290279SQ20082012376
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京理工大學(xué)