本发明专利技术公开了一种大直径高纵深的多自由度木材劈砍装置，属于林业机械和农用机械领域。本发明专利技术包括劈刀、夹紧单元、传动单元、调节单元和驱动单元五个部分，其中传动单元创新性的采用空间球铰链结构，保证了输出力的稳定性和持续性，并通过滑块位置的调整，实现劈刀蓄力频率和行程幅值的改变；调节单元利用连杆机构实现多个位置木材的劈砍；夹紧单元充分考虑了夹紧过度的同时，也提高了操作人员的安全性。本发明专利技术结构简单，操作方便，最终可实现对高纵深大直径木材的高效劈砍，并可避免卡刀、成本高、实用性差等问题。实用性差等问题。实用性差等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种大直径高纵深木材的多自由度劈砍装置
[0001]本专利技术涉及一种高纵深大直径木材进行高效劈砍时，可蓄力作业不卡刀、多自由度调整位置的劈砍装置，属于林业机械和农用机械领域。
技术介绍
[0002]通常木材劈砍分块至需要的大小，既费时又费力。尤其对于直径30cm以上且纵深超过40cm的木材，由于在被砍木材中部位置存在较大夹紧力，易出现将斧头或砍刀等工具夹死的情况。此外，大直径木材不好固定，劈砍位置较准确的控制和调整都比较困难，人工作业时飞溅的木屑容易造成操作人员误伤，存在一定的安全风险。而在农村地区、高寒地区和偏远山区对于分块的木材，目前仍有较大需求量。因此，专利技术一种实用、高作业效率和低成本的木材劈砍装置具有非常重要的现实意义。
[0003]目前，木材劈砍机械分为立式和卧式两种类型：(1)现有卧式木材劈砍机，采用卧式结构，优点是结构简单，可利用木材的重力进行定位，缺点是体积大，不方便运输，木材无固定装置，局限于小直径的木材，存在卡刀的现象。专利CN217729077U利用液压装置进行劈柴运动，推力大，可以适用任何木材，该专利缺点是需要人力将木材抬起放置到一定的高度然后进行放置，对于直径较大而且比较厚实的树桩，这个过程既费力又存在放置不当滚落的风险，木材没有固定，在工作中会出现受力不均而导致木块飞溅的情况，而且劈刀固定，需要人力调节木块方向动力来源于液压装置，受环境影响较大。(2)现有立式木材劈砍机，采用立式结构，优点是可以利用劈刀的重力冲击木材，增大接触面的冲击载荷，不限制木材的直径，缺点是结构较为复杂，只有一个自由度，不能精确定位，专利CN216658339U提供一种可以对树干进行固定且使得劈柴更为安全的劈柴机，保证了劈柴的质量，也更加安全，该装置缺点是劈刀固定，底座也是固定的，效率低，动力单一，使用液压装置，容易受到气温的影响，效率低，也不利于一些高寒地区的使用。综上所述，一种可以实现大直径高纵深木材多自由度劈砍，不卡刀、成本低、效率高的机器是目前市场的迫切需求。
[0004]为克服以上问题，本专利技术公开的一种大直径高纵深木材的多自由度劈砍装置，综合考虑和升级了上述产品中的不足，创新性的采用球铰链传动，兼顾多自由度运动，能解决大直径高纵深木材劈砍卡刀、效率低等问题。其次，在蓄力作业工作时，蓄力的频率和幅度可以调整，且动力来源多样化，不易受气候的变化所影响，可适应高寒地区的正常使用。再者，所用劈刀为多自由度可调节，可实现多个位置的高效精确定位，并设置有木料夹紧装置，能够进一步保护操人员。
技术实现思路
[0005]本专利技术用于解决现有技术以及设备在劈砍木材时效率低、实用性差、容易卡刀、安全性不高等问题，提供了一种高纵深大直径木材进行高效劈砍时，可蓄力作业不卡刀、多自由度调整位置的劈砍装置，多自由度调节使得劈柴更加高效，蓄力作业使得劈刀与接触面的冲击载荷更大，使得劈柴效果更好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高纵深大直径木材进行高效劈砍时，可蓄力作业不卡刀、多自由度调整位置的劈砍装置，由劈刀6、夹紧单元、驱动单元、传动单元以及调节单元五个部分所组成。驱动单元主要是由电机驱动，传动单元主要用于电机动力的传递，调节单元用于调节劈刀的劈砍方向，夹紧单元主要用于夹紧木块以及保护操作安全。
[0008]所述劈刀6由用于连接的连接端和用于木材劈砍的劈木端所组成，连接端设置为圆柱型结构，中间位置设置有一个圆键形贯穿孔，用于和圆键型插销25配合装配，受到传动底板5所带来的推力以及冲击载荷来实现向下的一个运动；劈木端设置为锥形结构，刀身细长且内部中空呈倒三角形，劈尖切削刃角为20
°
，两面打磨光滑。劈刀6的连接端和套筒13内侧顶部截面处之间有一个轻质弹簧连接，以此来实现一个相对的蓄力运动行程。
[0009]所述传动单元利用球铰链作为传动单元，将传动圆盘22的转动转化为传动底板5的上下往复运动，并且传动底板5运动的幅值可调节，包括滑块4、传动支柱3、球铰链接头21、丝锥20、传动圆盘22、传动上板24、球头连杆15和传动底板5所组成。
[0010]所述传动单元位于驱动单元和劈刀6之间，其中传动圆盘22中心处有贯穿孔，中间与驱动轴以键刚性连接，下端和球铰链接头21通过螺栓连接。球头连杆15为两头球状中间圆杆。滑块4由上下两块组成，上端滑块呈长方形，用于安装、固定球铰链以及连接下端滑块；下端滑块呈T字型，与传动底板5T型槽相配合，在下端滑块中有一个螺纹孔，用于和外部丝锥配合从而调节滑块的行程。丝锥与第二电机14连接，由外部的第二电机14提供动力，通过第二电机14的输出轴将动力传递到滑块，使滑块4沿着T型槽移动，滑块在不同位置时，空间球铰链结构所传动的径向位移不同，因此能够达到控制劈刀行程的目的。传动底板5设置为三角型结构，此处冲击载荷最大，设置有加强筋，并开设三个定位孔与传动支柱3相连接，传动底板5下端焊接套筒13，套筒13为圆柱型结构，外部开设螺纹，可以与劈刀6配合连接，再以标准螺帽固定。
[0011]所述调节单元采用连杆机构，主要由上连接块171、下连接块172、机架支柱191、旋转轴192以及螺帽23组成，旋转轴192与机架固定。上连接块171右端与旋转轴192基轴制配合连接，左端和机架支柱191基轴制配合，并通过螺帽23进行紧固，下连接块172与上连接块171装配方式相同，以此实现多自由度调节。
[0012]所述夹紧单元位于机架上，由第一夹具7、第二夹具8、旋转柱10、拧紧螺丝18、弹簧11和转轮9所组成。第一夹具7通过弹簧螺栓与第二夹具8连接，装配在旋转柱10上，可实现夹紧功能，也能留出弹簧间隙防止夹紧过度。转轮9中心连接有一个开设螺纹的金属圆杆，通过调节转轮控制夹具的张紧，实现夹具张紧力的控制，此处第一夹具7和第二夹具8采用杠杆原理，可以使得转动转轮9时更为轻松。夹紧单元对木桩进行限位，防止木材被劈刀劈砍时由于受力不均，产生剧烈位移，碰撞机器，造成机器受损。
[0013]所述驱动单元负责提供动力，本装置选用电机作为动力源，包括第一电机1和第二电机14。第一电机1的输出轴一侧依次贯穿上板2、滚动轴承、传动上板24和传动圆盘22，并向传动单元延伸，第一电机1输出轴外表面设有键槽，与传动圆盘22进行配合连接。第二电机14安装在传动底板5上，其输出轴与丝锥20焊接成形，通过第二电机14可调节滑块4的位置。
[0014]综上所述，本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)本专利技术中传动单元采用空间球铰链结构，将动力源的旋转运动转化为劈刀的往复直线运动，从而使劈刀在工作时不会卡刀，输出稳定、持续。(2)本专利技术以滑块位置的调整，改变劈刀蓄力频率和行程幅值，可实现多种不同长度和不同直径木材的劈砍。
[0016](3)本专利技术利用连杆机构实现多自由度调节，可以实现多个位置的木材劈砍动作，大大提高木材劈砍的效率。
[0017](4)本专利技术劈刀刀身细长且内部中空，刀口宽度小，刀口劈入时木材单位面积受力更大从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大直径高纵深木材的多自由度劈砍装置，其特征在于：由劈刀(6)、夹紧单元、驱动单元、传动单元以及调节单元五个部分组成；所述劈刀(6)由连接端和劈木端所组成，连接端设置为圆柱型结构，中间位置设置有一个圆键形贯穿孔，用于和圆键型插销(25)配合装配，受到传动底板(5)所带来的推力以及冲击载荷来实现向下的一个运动；劈木端设置为锥形结构，刀身细长且内部中空呈倒三角形，劈尖切削刃角为20
°
，两面打磨光滑，劈刀(6)的连接端和套筒(13)内侧顶部截面之间设置有一个轻质弹簧连接，以此来实现一个相对的蓄力运动行程；所述驱动单元负责提供动力，本装置选用电机作为动力源，包括第一电机(1)和第二电机(14)，第一电机(1)的输出轴一侧依次贯穿上板(2)、滚动轴承、传动上板(24)和传动圆盘(22)，并向传动单元延伸，第一电机(1)输出轴外表面设有键槽，与传动圆盘(22)进行配合连接，第二电机(14)安装在传动底板(5)上，其输出轴与丝锥(20)焊接成形，丝锥(20)与滑块(4)通过螺纹配合连接。2.根据权利要求书1所述的一种大直径高纵深木材的多自由度劈砍装置，其特征在于：所述传动单元利用球铰链作为传动单元，包括滑块(4)、传动支柱(3)、球铰链接头(21)、丝锥(20)、传动圆盘(22)、传动上板(24)、球头连杆(15)和传动底板(5)所组成；所述传动单元位于驱动单元和劈刀(6)之间，其中传动圆盘(22)中心处有贯穿孔，中间与驱动轴以键刚性连接，下端和球铰链接头(21)通过螺栓连接，球头连杆(15)为两头球状中间圆杆；滑块(4)由上下两块组成，上端滑块呈长方形，用于安装、固...
【专利技术属性】
技术研发人员：张越，彭健彪，刘璇，许昌友，廖常辉，甘浩，朱彦霖，王涛，
申请(专利权)人：湘潭市工矿电传动车辆质量检验中心，
类型：发明
国别省市：
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