本發(fā)明涉及天然橡膠采收機械技術領域，尤其是涉及一種撓性仿形割膠裝置。

背景技術：

橡膠與鋼鐵、石油、煤炭被稱為四大工業(yè)原料，是國計民生和國防戰(zhàn)略不可或缺的緊缺性戰(zhàn)略物資。隨著我國經濟的快速發(fā)展，對天然橡膠的需求量也迅速增加，年天然橡膠消費量超過了300萬噸，成為全球第一大天然橡膠消費國和進口國，國產膠的自給率也從過去的一半左右降到現在的不足1/4。因此，國民經濟的發(fā)展和國家的戰(zhàn)略安全都要求我國需要保證一定數量的國產天然橡膠。隨著全球社會經濟的快速發(fā)展，勞務費用越來越高，其他行業(yè)與橡膠業(yè)爭奪勞工的問題也越來越突出，因此，膠工短缺和老齡化問題已成為我國天然橡膠產業(yè)生存和發(fā)展的瓶頸。造成膠工短缺和老齡化的根本原因是膠工勞動報酬不高和工作條件欠佳，較差的割膠工作環(huán)境是大部分人不愿意割膠的主要原因，提高割膠勞動生產率和改善膠工的工作條件，能有效解決膠工短缺和老齡化問題。

要想提高勞動生產率以及改善膠工的工作條件，機械化采膠勢在必行。傳統(tǒng)的膠刀割膠方法，要靠手、腳、眼、身的“四配合”，做到穩(wěn)、準、輕、快，達到深度均勻、割面均勻、切片均勻“三均勻”的目的，對膠工的操作技能提出了極高的要求，要熟練割好膠實屬不易。

近些年來，便攜式割膠刀以及固定式割膠機陸續(xù)出現，在一定程度上能夠減輕膠工的勞動強度，甚至致力于全程自動化割膠，但是由于割膠方式仍然效仿傳統(tǒng)人工割膠，仍然不能擺脫對割膠技術要求過高的困境。因此，很有必要從割膠方式入手，設計一種區(qū)別于傳統(tǒng)的膠刀割膠方法，并且有利于降低割膠技術強度的機械化割膠裝置。

通過分析傳統(tǒng)的膠刀割膠方法以及現有的機械化割膠裝置可以發(fā)現，割膠需要保證兩個重要經濟指標：割膠深度和耗皮量。耗皮量能夠通過簡單的機械結構或限位結構得到有效保證，但是對割膠深度的控制則相對復雜，傳統(tǒng)的膠刀割膠和便攜式割膠刀是通過人眼判斷割膠深度的，固定式割膠機則通過機械仿形解決上述問題，對降低割膠技術難度的效果不甚顯著。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種通過撓性仿形的方式控制割膠深度的撓性仿形割膠裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種撓性仿形割膠裝置，包括電機安裝板1、橫梁11、仿形固定架9、導向輪7、伸縮彈簧8、主動輪2、電機3、從動輪10、擺動桿52、張緊輪51、扭力彈簧18和撓性部件4；

電機安裝板1固接在橫梁11的一端；

仿形固定架9為折彎件，其中部與橫梁11的中部固接；

在仿形固定架9上均勻設有多個連接孔以及垂直于所述連接孔的固定孔，導向輪支桿71的后端設有貫通長槽，多個導向輪支桿71的后端穿過仿形固定架9的連接孔，螺釘穿過仿形固定架9的固定孔和導向輪支桿71后端上的貫通長槽，使得導向輪支桿71能夠沿其軸向滑動；

導向輪7安裝在導向輪支桿71的前端，多個導向輪7相對、形成容納橡膠樹干的開口；

導向輪支桿71上套有伸縮彈簧8，伸縮彈簧8位于導向輪7與仿形固定架9之間；

電機3固接在位于橫梁11的一端的電機安裝板1上；

主動輪2安裝于電機3的輸出軸上并與電機3位于橫梁11的同側；從動輪10的轉動軸固接在橫梁11的另一端，從動輪10通過其轉動軸可旋轉地安裝于橫梁11上；

兩個擺動桿52分別位于仿形固定架9的兩外側，其一端通過擺動桿銷軸與橫梁11轉動連接，擺動桿52與橫梁11的鉸接點相對于橫梁11的中部對稱，張緊輪51通過銷軸與擺動桿52的另一端轉動連接；

鄰近擺動桿52與橫梁11的鉸接點，在擺動桿52與靠近仿形固定架9一側的橫梁11之間設有套接在固接于橫梁11的螺釘上的扭力彈簧18，扭力彈簧18具有兩個臂，分別緊壓于擺動桿52和橫梁11；

撓性部件4套在主動輪2、張緊輪51和從動輪10上；

所述橫梁11、主動輪2、張緊輪51、從動輪10和仿形固定架9位于同一水平面。

該裝置還包括調整架12和把手6；橫梁11的橫向上設有多個調整孔，調整架12包括第一方梁121和第二方梁122，第一方梁121和第二方梁122的一端轉動連接，第一方梁121和第二方梁122的另一端分別設有孔洞，銷釘穿過所述孔洞與橫梁11的調整孔使得第一方梁121和第二方梁122的另一端與橫梁11連接，第一方梁121與橫梁11的夾角小于第二方梁122與橫梁11的夾角；把手6垂直固裝在第一方梁121的上表面，在把手6上設置有電機啟停、正反轉、調速的開關。

該裝置還包括助力板13，助力板13通過銷軸與把手6轉動連接。

擺動桿52與靠近仿形固定架9一側的橫梁11之間的夾角α的角度范圍為90°～135°。

撓性部件4為撓性帶，其包括基體41、粘結劑42和磨粒43；撓性帶的厚度大于寬度，且寬度大于割膠深度161，基體41的下表面通過粘結劑42粘結磨粒43，基體41的內側面與主動輪2、張緊輪51和從動輪10接觸。

撓性部件4為撓性鏈條，其包括內鏈板45、滾子46、套筒47和銷軸48，其中，套筒47套在銷軸48上，滾子46套在套筒47上，滾子46與套筒47之間、套筒47與銷軸48之間分別為間隙配合連接，滾子46的外徑大于內鏈板45的寬度，刀具49包括主切削刀491和副切削刀492，主切削刀491的寬度大于割膠深度161，副切削刀492的高度大于耗皮量厚度162；副切削刀492的上端面與撓性鏈條下側的內鏈板45的外側端固接，副切削刀與撓性鏈條下側的內鏈板45的外側端之間的夾角為91～92°；主切削刀491的一端與副切削刀492的下端固接，主切削刀491的另一端朝向撓性鏈條的內側面，主切削刀491與副切削刀492之間的夾角為88°～89°。

該裝置還包括保護罩14，保護罩14安裝于橫梁11上，在保護罩14內部設置有刮除切屑的擋片，擋片設置在撓性部件4進入保護罩14一側，在保護罩14內部還設置有噴嘴，噴嘴緊隨擋片設置。

主動輪2、張緊輪51、導向輪7以及從動輪10的上端具有檔板的結構，并且擋板的外徑略小于撓性部件4的外側面。

第一方梁121的長度大于第二方梁122。

導向輪支桿71和導向輪7為7組。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.傳統(tǒng)的膠刀割膠要求膠工手、腳、眼、身的“四配合”繞樹半周，大大增加了割膠的技術難度，本發(fā)明的一種撓性仿形割膠裝置只需要操作者保持固定，將撓性部件緊壓于樹干割面和出膠面，利用附著于撓性部件上的刀具對橡膠樹皮產生切削作用，有效降低了操作者的勞動強度和技術難度。在撓性部件上可以附著多把刀具，相對于傳統(tǒng)的單刃割膠，多刃切削的效率也能得到極大改善。

2.眾所周知，割膠操作中的割線為左螺旋線，根據螺旋線的性質可知，其展開后為一直線，因此，將刀具附著在直線型撓性部件上，在進行割膠時將其緊壓于樹干表面，便能割出割膠要求的螺旋線。此外，由于撓性部件自身的張力，能夠保證其緊貼于樹干表面進行可靠仿形，從而降低操作者人眼仿形的難度。

3.考慮到天然橡膠樹干并非理想的圓柱形，并且存在凸起或凹陷等缺陷，大大增加了割膠難度。為了對非理想樹干進行仿形，采用了多個均布于仿形架上的導向輪，導向輪設置有可伸縮彈簧，在彈簧力的作用下，導向輪能夠將撓性部件緊壓于樹干表面，從而對非理想樹干進行仿形，大大改善了對存在凸起或凹陷等缺陷的非理想樹干的仿形效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的撓性仿形割膠裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的撓性帶沿長度方向的結構示意圖；

圖3a為本發(fā)明的撓性鏈沿長度方向的結構示意圖；

圖3b為圖3a的左視圖；

圖4為本發(fā)明割膠操作中橡膠樹干不同位置名稱示意圖；

圖5為本發(fā)明的撓性仿形割膠裝置在工作時的狀態(tài)示意圖；

圖6為本發(fā)明的撓性仿形割膠裝置中的扭力彈簧的結構示意圖。

附圖標記：

1電機安裝板2主動輪3電機

4撓性部件41基體42粘結劑

43磨粒44外鏈板45內鏈板

46滾子47套筒48銷軸

49刀具491主切削刀492副切削刀

51張緊輪52擺動桿6把手

7導向輪71導向輪支桿8伸縮彈簧

9仿形固定架10從動輪11橫梁

12調整架121第一方梁122第二方梁

13助力板14保護罩15割面

16出膠面161割膠深度162耗皮量厚度

17割線18扭力彈簧

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

如圖4所示，為割膠操作中橡膠樹干不同位置名稱的示意圖。其中，割面15為人工開割第一刀后在樹干圓周方向留下的創(chuàng)傷面，出膠面16為左螺旋面，是破壞橡膠樹皮后膠乳流出的創(chuàng)傷面，為避免膠乳外流，出膠面16一般向內傾斜1～2°。為保證膠乳產量，出膠面16具有一定的寬度，即割膠深度161；為破壞橡膠樹皮膠乳細胞，每次割膠需要切割一定厚度的樹皮，即耗皮量厚度162。割膠后在橡膠樹皮上留下的軌跡即為割線17，且割線17為左螺旋線。

如圖1、圖5和圖6所示，一種撓性仿形割膠裝置，包括電機安裝板1、橫梁11、調整架12、把手6、助力板13、仿形固定架9、導向輪7、伸縮彈簧8、主動輪2、電機3、從動輪10、擺動桿52、張緊輪51、扭力彈簧18和撓性部件4。

橫梁11的橫向上設有多個調整孔，電機安裝板1固接在橫梁11的一端。

調整架12包括第一方梁121和第二方梁122，第一方梁121和第二方梁122的一端通過銷釘轉動連接，第一方梁121和第二方梁122的另一端分別設有孔洞，銷釘穿過所述孔洞與橫梁11的調整孔使得第一方梁121和第二方梁122的另一端與橫梁11連接。通過對應不同的調整孔，可以調整第一方梁121和第二方梁122的夾角角度，便于使用者調整調整架12的角度。第一方梁121與橫梁11的夾角小于第二方梁122與橫梁11的夾角。

把手6垂直固裝在第一方梁121的上表面。在把手6上設置有電機啟停、正反轉、調速的開關。

助力板13通過銷軸與把手6轉動連接。助力板13能夠相對于第一方梁121旋轉，存放時將其旋轉至緊貼把手6處，節(jié)省空間；作業(yè)時將其旋轉至與第一方梁121垂直，用于支撐操作者的肘部，達到助力效果。

優(yōu)選地，第一方梁121的長度大于第二方梁122。

仿形固定架9為折彎件，其中部與橫梁11的中部固接。

在仿形固定架9上均勻設有多個連接孔以及垂直于所述連接孔的固定孔。導向輪支桿71的后端設有貫通長槽，多個導向輪支桿71的后端穿過仿形固定架9的連接孔，螺釘穿過仿形固定架9的固定孔和導向輪支桿71后端上的貫通長槽，使得導向輪支桿71能夠沿其軸向滑動。

導向輪7安裝在導向輪支桿71的前端，多個導向輪7相對、形成容納橡膠樹干的開口。

導向輪支桿71上套有伸縮彈簧8，伸縮彈簧8位于導向輪7與仿形固定架9之間。當導向輪7受力大于伸縮彈簧8的作用力時，伸縮彈簧8被壓縮。

一種撓性仿形割膠裝置進行割膠作業(yè)時，由于橡膠樹干并非理想的圓柱形，可能存在凸起或凹陷等缺陷，均布于仿形固定架9上的導向輪7在伸縮彈簧8的作用下，將撓性部件4緊壓于橡膠樹干表面，能夠克服凸起或凹陷等缺陷造成橡膠樹干非理想圓柱形的問題。此外，多個導向輪7形成容納橡膠樹干的空間在一定范圍內能夠隨著橡膠樹干直徑的變化而變化，增強了撓性仿形割膠裝置對不同樹齡(即樹的直徑不同)的橡膠樹的通用性。顯然，導向輪7的數量越多，仿形效果越好?？紤]到加工成本和安裝空間，本發(fā)明的實施例中，將導向輪支桿71和導向輪7設計為7組。

電機3固接在位于橫梁11的一端的電機安裝板1上，為撓性仿形割膠裝置提供動力。

主動輪2安裝于電機3的輸出軸上并與電機3位于橫梁11的同側。從動輪10的轉動軸固接在橫梁11的另一端，從動輪10通過其轉動軸可旋轉地安裝于橫梁11上。

兩個擺動桿52分別位于仿形固定架9的兩外側，其一端通過擺動桿銷軸與橫梁11轉動連接，擺動桿52與橫梁11的鉸接點相對于橫梁11的中部對稱。張緊輪51通過銷軸與擺動桿52的另一端轉動連接。

鄰近擺動桿52與橫梁11的鉸接點，在擺動桿52與靠近仿形固定架9一側的橫梁11之間設有套接在固接于橫梁11的螺釘上的扭力彈簧18。扭力彈簧18具有兩個臂，分別緊壓于擺動桿52和橫梁11，從而能夠對擺動桿52施加彈簧力，進而對撓性部件4進行張緊作用。

擺動桿52與靠近仿形固定架9一側的橫梁11之間的夾角α是由撓性部件4的張緊程度決定的。割膠時，撓性部件4環(huán)抱樹干，擺動桿52被撓性部件4張緊的壓力壓至最內，此時的夾角α最小，為90°；未割膠時，在扭力彈簧18的作用下，擺動桿52被壓至最外，此時的夾角α最大，為135°。因此，擺動桿52與靠近仿形固定架9一側的橫梁11之間的夾角α的角度范圍為90°～135°。

撓性部件4套在主動輪2、張緊輪51和從動輪10上。

所述橫梁11、主動輪2、張緊輪51、從動輪10和仿形固定架9位于同一水平面。

如圖2所示的實施例中，撓性部件4為撓性帶，撓性帶包括基體41、粘結劑42和磨粒43。撓性帶的厚度大于寬度，且寬度大于割膠深度161。

基體41的下表面通過粘結劑42粘結磨粒43，磨粒43用于磨削橡膠樹樹皮。

基體41采用布質基體，具有較好的抗拉強度和抗延展性，吸濕率小，利于對天然橡膠等濕材進行磨削，基體41的內側面與主動輪2、張緊輪51和從動輪10接觸。

粘結劑42采用樹脂膠，強度高，耐熱、防水，可用于濕磨。

磨粒43采用剛玉類磨料，且選擇小粒度號磨粒即大尺寸磨粒，去除率高，有利于提高割膠作業(yè)效率。值得說明的是，此處的磨粒43也可以選用帶切削刃的刀具，相應地，帶切削刃的刀具應嵌入基體41內。

如圖3a、圖3b所示的實施例中，撓性部件4為撓性鏈條，撓性鏈條包括內鏈板45、滾子46、套筒47和銷軸48。其中，套筒47套在銷軸48上，滾子46套在套筒47上，滾子46與套筒47之間、套筒47與銷軸48之間分別為間隙配合連接，當鏈節(jié)屈伸時，套筒47能夠繞銷軸48自由轉動。其中，滾子46的外徑略大于內鏈板45的寬度，形成了撓性鏈條的外側面，在割膠作業(yè)時與橡膠樹干割面接觸，將滑動摩擦轉換為滾動摩擦，能夠有效減小對橡膠樹的損傷。

刀具49包括主切削刀491和副切削刀492，主切削刀491的寬度大于割膠深度161，副切削刀492的高度大于耗皮量厚度162；副切削刀492的上端面與撓性鏈條下側的內鏈板45的外側端固接，副切削刀492與撓性鏈條下側的內鏈板45的外側端之間的夾角為91～92°；副切削刀492最外側與滾子46外側保持在一個平面上，防止副切削刀切割過深，形成臺階形非理想割面15。主切削刀491的一端與副切削刀492的下端固接，主切削刀491的另一端朝向撓性鏈條的內側面，主切削刀491與副切削刀492之間的夾角為88°～89°。

在主切削刀491和副切削刀492朝向出膠面16的左螺旋面上升方向開有主切削刃和副切削刃，用于切割橡膠樹樹皮。

保護罩14通過螺釘安裝于橫梁11上，用于避免撓性部件4割傷操作者，保護罩14不與撓性部件4發(fā)生干涉。在保護罩14內部設置有刮除切屑的擋片(圖中未示出)，擋片設置在撓性部件4進入保護罩14一側，便于及時將切屑刮除。對于撓性帶而言，在保護罩14內部正對于切削面的位置設置硬度較大的金剛石，既可以去除切屑，又能夠使變鈍的磨粒脫落，提高撓性帶的自生能力；對于撓性鏈條而言，在保護罩14內部設置與刀具49相扣的擋片，以刮除切屑。在保護罩14內部還設置有噴嘴(圖中未示出)，噴嘴緊隨擋片設置，用于向撓性部件4噴射潤滑油。

為了對撓性部件4提供可靠的正壓力，本發(fā)明的主動輪2、張緊輪51、導向輪7以及從動輪10均設計為上端具有檔板的結構，并且擋板的外徑略小于撓性部件4的外側面，以保證撓性部件4對橡膠樹干的可靠仿形。

通過摩擦力帶動撓性部件4運動，通過附著于撓性部件4上的磨粒/刀具對天然橡膠樹皮進行切削。為保證刀具始終處于緊邊作業(yè)，此處電機選為逆時針旋轉。

根據螺旋線的性質可知，其展開后為一直線，因此，撓性仿形割膠裝置進行割膠作業(yè)時，撓性部件4的外側面需要緊貼于橡膠樹的割面16，加之撓性部件4具有隨螺旋升角而定的一定傾斜角度，撓性部件4能夠很好地擬合割線17，既對人工開割出的割面15進行仿形，也能對出膠面16進行仿形。此外，撓性部件4的磨粒43或刀具49需要緊貼于橡膠樹的出膠面16，并且需要對撓性仿形割膠裝置施加一定的正壓力，保證撓性部件4的磨粒43或刀具49能夠切削一定的橡膠樹樹皮厚度。

工作過程

本發(fā)明的一種撓性仿形割膠裝置在進行割膠作業(yè)時，先將助力板13旋轉至與第一方梁121垂直，操作者雙手握住把手6，肘部放在助力板13上，將撓性仿形割膠裝置整體端起，將橫梁11調節(jié)至與橡膠樹人工開割的出膠面16的螺旋升角一致的位置，例如螺旋升角為30°的位置。

然后，將撓性仿形割膠裝置整體推向橡膠樹干，將撓性部件4的外側面緊壓于橡膠樹干的割面15，對人工開割的割面15進行仿形，此時兩側的張緊輪51被壓向中間；并將撓性部件4的切削面緊壓于橡膠樹干的出膠面16，對出膠面16形成一定正壓力，保證撓性部件4的刀具/磨粒切入橡膠樹皮。

打開把手6上的開關，使撓性部件4逆時針旋轉，撓性部件4帶動刀具/磨粒對橡膠樹皮進行切削，實現割膠。當撓性割膠裝置切削掉要求的耗皮量時，將撓性割膠裝置向后撤出，此時保持電機3繼續(xù)旋轉，使刀具上殘余的切屑被設置在保護罩14內部的擋片去除掉，此時張緊輪51在扭力彈簧18的作用下，對撓性部件4實現張緊，以保證撓性部件4的正常運轉。待殘余切屑被去除干凈時，關閉把手6上的開關，將撓性割膠裝置移動至下一橡膠樹工位，重復以上步驟。

值得說明的是，一種撓性仿形割膠裝置不僅適用于人工作業(yè)，也能夠設計為搭載在移動平臺的末端，實現自動化割膠作業(yè)。