一種水果自動套袋機械手及套袋方法與流程

本發明公開了一種用于實現水果自動套袋的機械手及套袋方法。

背景技術：

在現代果品生產技術中，果實套袋栽培是當前生產優質無公害水果最有效的技術。該技術可以促進蘋果、梨等水果全面著色，且色澤均勻，鮮艷、亮麗，能使果面細嫩、光滑、潔凈，可以有效防治果實病蟲害、減少用藥次數，降低農藥殘留，有利于生產綠色果品，還可以減輕或免受一般性冰雹的危害。套袋可以明顯改善水果的外觀品質，顯著提高優質果率，經濟效益十分顯著。

當前在該技術領域，類似套袋機械手大致分為以下兩種：一種機械手結構復雜，可完成連續套袋以及自動封袋口等工序，但是由于重量大，需要借用車輛攜帶機械臂夾持機械手，在果園中行駛車輛有諸多不便，并且機械手體積較大，在套袋過程中難免碰傷其它水果，影響水果質量；另一種機械手結構簡單，大多為半自動式，套袋過程不連貫，沒有儲袋盒，不能實現連續套袋，效率低下。本專利所述機械手輕便易操作，可采用手持的方式進行套袋工作，體積小，在套袋的過程中對鄰近的水果影響較小，可連續套袋。

在我國水果產量如此巨大的前提下，開發一種價格低廉、可在地上手持完成空中自動套袋作業的水果套袋機械手是十分必要的。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種水果自動套袋機械手，這種機械手能夠將紙袋從紙袋盒中傳送到工作位置，包住水果，然后封口，實現對果實進行自動套袋的目的。

本發明采用的技術方案如下：

一種水果自動套袋機械手，包括機架，所述的機架包括四個立柱，在四根立柱的頂部固定有一個紙袋盒頂板，中部設有一個中部支架，底部設有一個底部支架；所述中部支架的其中兩個相對側面各連接一個套袋手指，且中部支架在第一驅動裝置的驅動下上下運動，進而帶動兩個套袋手指運動；所述的紙袋盒頂板用于固定紙袋盒和連接套袋手指，所述的紙袋盒用于盛裝紙袋，在紙袋盒的一側安裝有第二驅動裝置，用于將所述的紙袋從紙袋盒頂部取出；所述的套袋手指抓住紙袋袋口，實現紙袋的開口和封口。

進一步的，所述的第一驅動裝置包括固定在中部支架上的電機，所述的電機驅動小齒輪旋轉，所述的小齒輪與一個大齒輪嚙合，所述的大齒輪驅動絲杠旋轉，所述的絲杠穿過中部支架和底部支架，與絲杠配合的螺母固定在底部支架上，當絲杠旋轉上升時帶動中部支架沿著所述的四根立柱上下移動。

進一步的，四個所述的圓柱桿與紙袋盒頂板和底部支架采用固定連接，與中部支架采用滑動連接。

進一步的，所述的套袋手指包括結構相同的左手指和右手指，每個手指包括手指、上部內連桿、中部內連桿、上連接桿、下連接桿、上部外連桿、銳角連桿、中部外連桿、鈍角連桿、下部連桿，所述的下連接桿的一端與中部支架鉸接，另一端與下部連桿一端鉸接，所述的下部連桿的另一端鉸接鈍角連桿的角部，鈍角連桿的兩端一端鉸接中部內連桿，另一端鉸接中部外連桿；中部內連桿與鈍角連桿鉸接位置還鉸接有上連接桿，所述的上連接桿與紙袋盒頂板固接；所述的銳角連桿的角部與中部外連桿鉸接，鈍角連桿的兩端一端鉸接上部內連桿，另一端鉸接上部外連桿；上部內連桿和上部外連桿的另一端鉸接手指。

整個機械手由三個關節組成；在機械手運作過程中，電機帶動傳動機構，使中部支架沿圓柱桿上下滑動，中部支架與紙袋盒頂板之間的垂直距離改變，通過中部支架和紙袋盒頂板與套袋手指的連接，使套袋手指運動，完成撐開紙袋和閉合紙袋的動作。

進一步的，在所述的手指上安裝有電磁鐵。

進一步的，所述的第二驅動裝置包括電機、齒輪齒條副、紙袋卡鉤和蓄電池及控制裝置，用于從紙袋盒中向外輸送紙袋；所述的電機驅動齒輪旋轉，所述的齒輪與齒條嚙合，所述的齒條的底部安裝有紙袋卡鉤，在齒條向上運動的過程中，卡鉤帶動紙袋向上運動，將紙袋取出。

進一步的，所述的紙袋盒基本樣式為長方體，頂部有寬、窄兩個開口，側面有一個長條形開口；頂部的寬開口用于套袋工作前向紙袋盒內放入紙袋，根據開口大小可一次放入約20個紙袋；窄開口是機械手進行套袋工作時紙袋的出口，其開口大小略大于一個紙袋厚度，可保證每次只有一個紙袋輸出；側面開口用于套袋工作時輸出紙袋，通過紙袋傳送驅動裝置的紙袋傳送鉤將紙袋送出。

進一步的，所述的紙袋尺寸大小根據水果的大小進行設計。紙袋口處裝有位置錯開的兩個小鐵片，紙袋開口時小鐵片被套袋手指處的電磁鐵吸引，完成開口動作；套袋結束后，由套袋手指按壓紙袋口處，完成紙袋的封口。

進一步的，在所述的紙袋盒的內壁與紙袋之間設有一個彈性裝置，當上一個紙袋取出后，下一個紙袋在彈性裝置驅動下到達指定位置。

上述所述的機械手的套袋方法如下

首先，第二驅動裝置運行，紙袋從紙袋盒頂部窄開口送出；紙袋口靠近手指，手指上的電磁鐵通電，吸引紙袋口處的位置錯開的小鐵片，然后，第一驅動裝置驅動中部支架向下運行，帶動套袋手指打開，紙袋撐開；隨后，手持套袋機械手靠近水果，將水果放入紙袋中；最后，第一驅動裝置驅動中部支架向上運行，帶動套袋手指閉合，雙側手指按壓紙袋口處特定的結構，實現紙袋的封口，完成一次套袋過程；然后，機械手自動重復上述過程將下一個紙袋送出，并撐開紙袋，為下一次套袋做準備。

本發明的有益效果：

1、本發明解決了現有的部分套袋機械手重量大，需要借用車輛通過機械臂夾持機械手，在水果園中行駛車輛有諸多不便的缺點，減少了套袋的成本，擴大機械手的使用范圍。

2、本發明結構緊湊，便于機械手在水果樹枝之間穿梭，在套袋過程中不會碰傷其它水果，影響水果質量。

3、相對于結構簡單、不能連續套袋的機械手，本發明可提高套袋效率，一次填裝可連續套袋，套袋過程中自動封口，使用方便。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1水果套袋機械手總圖；

圖2套袋手指圖；

圖3套袋手指驅動裝置圖；

圖4紙袋盒圖；

圖5紙袋傳送驅動裝置圖

圖6紙袋傳送示意圖

圖中：11紙袋盒頂板、12圓柱桿、13中部支架、14底部支架、15左套袋手指、16右套袋手指、17紙袋傳送驅動裝置、18套袋手指驅動裝置；

21手指、22上部內連桿、23中部內連桿、24上連接桿、25下連接桿、26上部外連桿、27銳角連桿、28中部外連桿、29鈍角連桿、210下部連桿；

31套袋手指驅動電機、32小齒輪、33絲杠軸、34大齒輪、35絲杠螺母；

41套袋手指固定處、42紙袋盒頂部寬開口、43紙袋盒頂部窄開口、44紙袋盒、45紙袋盒側面開口；

51紙袋傳送驅動電機、52紙袋傳送齒條、53紙袋傳送齒輪、54齒條滑套；

61彈簧、62紙袋、63紙袋傳送鉤。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，當前在該技術領域，類似套袋機械手大致分為以下兩種：一種機械手結構復雜，可完成連續套袋以及自動封袋口等工序，但是由于重量大，需要借用車輛攜帶機械臂夾持機械手，在果園中行駛車輛有諸多不便，并且機械手體積較大，在套袋過程中難免碰傷其它水果，影響水果質量；另一種機械手結構簡單，大多為半自動式，套袋過程不連貫，沒有儲袋盒，不能實現連續套袋，效率低下。本專利所述機械手輕便易操作，可采用手持的方式進行套袋工作，體積小，在套袋的過程中對鄰近的水果影響較小，可連續套袋，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種水果自動套袋機械手及套袋方法。

如圖1所示，設計的自動套袋機械手，整體機械結構包括機架、套袋手指、驅動裝置、紙袋盒、紙袋。

機架連接紙袋盒、套袋手指、驅動裝置，是整個機械手的支撐結構。套袋手指分為兩部分，分別是左手指和右手指，在進行套袋過程中兩部分協作完成取袋、撐開袋、套袋、封口的過程。驅動裝置包括驅動電機、傳動裝置、為電機提供動力的直流蓄電池和電機控制裝置；驅動電機有兩個，分別是套袋手指驅動電機和紙袋傳送驅動電機，套袋手指驅動電機為套袋手指的運動提供動力，紙袋傳送驅動電機為紙袋從紙袋盒里面的輸出提供動力。紙袋盒用于盛放紙袋，以實現連續套袋功能，提高套袋效率。

本發明機架分為紙袋盒頂板11、中部支架13、底部支架14和圓柱桿12，左套袋手指15和右套袋手指16通過固定裝置固定在紙袋盒頂板11和中部支架13上。

圖2所示為各連桿之間的連接方式。圖2中所有零件之間的連接方式均采用鉸鏈連接；具體的連接關系如下：

每個手指包括手指21、上部內連桿22、中部內連桿23、上連接桿24、下連接桿25、上部外連桿26、銳角連桿27、中部外連桿28、鈍角連桿29、下部連桿210，所述的下連接桿25的一端與中部支架鉸接，另一端與下部連桿24一端鉸接，所述的下部連桿24的另一端鉸接鈍角連桿29的角部，鈍角連桿29的兩端一端鉸接中部內連桿，另一端鉸接中部外連桿28；中部內連桿23與鈍角連桿29鉸接位置還鉸接有上連接桿，所述的上連接桿24與紙袋盒頂板固接；所述的銳角連桿的角部與中部外連桿鉸接，鈍角連桿29的兩端一端鉸接上部內連桿22，另一端鉸接上部外連桿26；上部內連桿22和上部外連桿26的另一端鉸接手指21。

其中，上連接桿24以固定連接的方式安裝在在紙袋盒頂板的套袋手指固定處41上，下連接桿25以鉸鏈連接的方式安裝在中部支架13上。手指21上安裝有電磁鐵，撐開紙袋時，電磁鐵通電，吸引紙袋口處的小鐵片，完成撐袋動作。

如圖3所示，套袋手指驅動電機31工作時，帶動小齒輪32轉動，通過大齒輪34的傳動，帶動絲杠軸33轉動，因為絲杠螺母35固定在底部支架14上，所以絲杠軸33的轉動變為中部支架13的上下運動，從而帶動安裝在中部支架13上的下連接桿25及下部連桿210上下運動，從而控制左右機械手的開合完成撐袋、封口等相應動作。

如圖4所示，紙袋盒頂板11與紙袋盒44相互固連，套袋手指固定處41與圖二中的上連接桿24固連；紙袋盒頂部寬開口42為放入紙袋的開口，可一次放入約20個紙袋；紙袋盒頂部窄開口43為紙袋在工作時的出口，它的寬度略大于一個紙袋厚度，可保證每次傳送只有一個紙袋傳出；紙袋盒側面開口45用于傳出紙袋。

如圖5所示，紙袋傳送驅動電機51工作時，帶動紙袋傳送齒輪53轉動，從而使紙袋傳送齒條52做上下直線運動，其中紙袋傳送驅動電機51固定在紙袋盒上，紙袋傳送齒條52由兩個齒條滑套54安裝在紙袋盒44上，紙袋傳送齒條52可在齒條滑套54中上下自由滑動。

如圖6所示，紙袋傳動鉤63固定在紙袋傳送齒條52上，紙袋傳送齒條52向上運動時帶動紙袋傳動鉤63向上運動，紙袋傳動鉤63放置在紙袋盒側面開口45中，其鉤面寬度略小于一個紙袋的厚度，可保證每次運動只送出一個紙袋；紙袋盒44內的紙袋62由彈簧44壓向紙袋盒側面開口45一側，可使紙袋傳動鉤63的每次動作能勾住紙袋。

具體的工作過程如下：

首先，紙袋傳送驅動裝置17運行，紙袋62從紙袋盒頂部窄開口43送出；紙袋口靠近手指21，手指21上的電磁鐵通電，吸引紙袋口處的位置錯開的小鐵片，然后，套袋手指驅動裝置18驅動中部支架13向下運行，帶動套袋手指15、16打開，紙袋62撐開；隨后，手持套袋機械手靠近水果，將水果放入紙袋中；最后，套袋手指驅動裝置18驅動中部支架13向上運行，帶動套袋手指15、16閉合，雙側手指21按壓紙袋口處特定的結構，實現紙袋的封口，完成一次套袋過程；然后，機械手自動重復上述過程將下一個紙袋送出，并撐開紙袋，為下一次套袋做準備。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實施例實現了如下技術效果：

1、本發明解決了現有的部分套袋機械手重量大，需要借用車輛通過機械臂夾持機械手，在水果園中行駛車輛有諸多不便的缺點，減少了套袋的成本，擴大機械手的使用范圍。

2、本發明結構緊湊，便于機械手在水果樹枝之間穿梭，在套袋過程中不會碰傷其它水果，影響水果質量。

3、相對于結構簡單、不能連續套袋的機械手，本發明可提高套袋效率，一次填裝可連續套袋，套袋過程中自動封口，使用方便。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。