人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器技术领域
本发明涉及人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，属于机械技
术领。
背景技术
葡萄环剥是一项已有较长历史的栽培技术， 它具有提高座果、增大粒重和穗重，
促进浆果上色和成熟的效果，葡萄环剥是抑制枝梢生长，阻止养分的外流，提高座果率、增
大粒重和穗重、促进浆果上色和成熟的效果的一项重要的措施，不影响根系生长，环剥能显
著抑制巨峰葡萄副梢的生长, 新梢的木栓化程度显著提高，这对于减少葡萄夏剪用工量，
促进葡萄蔓充实, 提高抗寒性将有积极意义，环剥还能明显降低叶芽比率，环剥可以减少
葡萄贮藏期间的重量损失和腐烂率，葡萄环剥后增产效应明显，并能延长贮藏时间，促使花
芽比率增加，而且环剥株上的僵芽率也明显降低，葡萄的环剥在花前或者盛花期进行，葡萄
除了主干环剥、每个侧枝每年必须环剥，侧枝上生长的枝条也要环剥，各个侧枝的生长角度
不仅相同，侧枝之间的间距小，回转半径小，发明专利201410485285.2采用汽油机带动的电
机，体积较大，回转半径大，环剥刀的倾斜角度由旋转油缸伸缩带动平台绕转轴旋转实现，
只能实现一个面旋转倾斜，不能实现空间多个面的同时旋转倾斜，使用范围有很大的局限
性，只适合于葡萄的主干环剥，此外，葡萄的环剥枝条的切口宽度范围在0.5～3.0厘米，切
口深度范围在0.2～0.5厘米，切口要平齐，韧皮部含有较多的木质纤维，环剥刀在环剥处环
剥时，没有夹持机构，将环剥处临近的韧皮部撕裂，导致环剥面积过大，葡萄的环剥处不易
愈合，养分输送受阻，影响葡萄的生长和座果率。
发明内容
人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，伺服电机转动带动齿轮
旋转，进而带动齿条往复运动，实现动圆的变径夹持，只对夹持内的葡萄韧皮部环剥，不会
产生对环剥部位以外的韧皮部产生撕裂，回转半径小，适应于不同倾斜角度的葡萄枝条的
环剥，小巧方便灵活，效率高，适应性强，环剥柄上设置的支撑轮在葡萄环剥枝条处的外圆
面滚动，起支撑作用，使环剥刀的环剥角度不变，在环剥柄与联杆固定点处设置弹簧，对环
剥柄上设置的环剥刀施加恒定的压力，以防环剥刀在环剥时跳动，确保环剥深度一致。
其技术方案为：人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，包括手
柄、弹簧、转轴、动圆、定圆、齿轮、齿条、伺服电机和微型直流电机，在手柄上固定安装弹簧，
弹簧为拉簧，手柄分为两部分，定圆安装在手柄上，定圆均分为两部分，定圆的两部分扣合
在一起成一个整圆，手柄张开和闭合，定圆也随动张开和闭合，定圆上设有凹槽，滚轮嵌入
凹槽中并在凹槽中滚动，联杆贯穿滚轮的中心孔，滚轮在凹槽中做圆周转动，联杆将两个葡
萄环剥器连接在一起，环剥柄固定在联杆上，环剥柄的一端设有环剥刀，另一端设有联板，
在人工辅助下，环剥刀以环剥柄与联杆固定点为圆心，以固定点到环剥刀的刀尖为半径作
圆周运动对葡萄进行环剥，由于圆心固定、半径确定，环剥刀的运动轨迹是一个重合封闭的
圆，在宽度范围在0.5～3.0厘米内，葡萄的枝条的直径近似认为均匀一致，而手动其它形式
的非定圆心、非定半径的环剥器，运动轨迹为折线，不能形成封闭的圆，动园由夹紧块、压力
传感器、齿条、齿轮和伺服电机组成，在夹紧块的夹持面上设有压力传感器和凹凸不平的沟
槽，齿条一端固定在夹紧块上，另一端与定圆连接，伺服电机通过联板固定在定圆上，伺服
电机的输出端与齿轮固定联接，手柄均分为两部分，手柄上设有转轴，转轴将手柄的两部分
联接在一起，在弹簧的作用下，手柄两部分闭合，在外力的作用下，克服手柄上固定安装弹
簧的拉力，手柄的两部分反向绕转轴转动，定圆两部分张开，移动至环剥的葡萄枝条处，通
过控制面板输入压力传感器的参数值，启动伺服电机，伺服电机转动带动齿轮旋转，齿轮啮
合齿条，进而带动齿条往复运动，实现动圆的变径夹持，当夹紧块上的压力传感器达到设定
值时，伺服电机停止转动，动圆将葡萄的枝条夹紧，在手柄上设置的弹簧的拉力作用下，定
圆的两部分扣合在一起成一个整圆。
人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，能够适应不同倾斜角度
的葡萄枝条的夹持，体积小、重量轻，操作方便，环剥效率高，手柄短，回转半径小，而发明专
利201410485285.2采用汽油机带动电机，电机带动齿轮，体积大，回转半径大，环剥刀的倾
斜角度由旋转油缸伸缩带动平台绕转轴旋转实现，只能实现一个面旋转倾斜，不能实现空
间多个面的同时旋转，回转半径大，只适用于葡萄的主干环剥，油缸的升降，不能调整空间
上的倾斜角度，适应性差，其次，无夹紧块夹持，易将环剥处以外的葡萄韧皮部撕裂，使环剥
面积过大，影响葡萄的伤口的愈合，影响养分输送，座果率降低，再次，安装、调整、拆卸不方
便。
环剥柄上设有支点，即环剥柄与联杆固定点处，力作用在环剥柄上，也是一种杠
杆，对环剥柄既可以施加拉力，也可以施加压力，能够调节环剥刀的环剥深度，葡萄枝条的
生长年限不同，环剥的深度不同，环剥时只环剥葡萄的韧皮部，不能环剥木质部，损伤木质
部，影响水分的传导，导致葡萄不能吸收水分而死亡，施加压力可改变环剥刀的环剥深度，
而发明专利201410485285.2机械刚性连接，需要进行多级变速、减速，结构复杂，不具有自
动调节功能，环剥按要求只对韧皮部环剥，不损伤形成层和木质部，葡萄环剥枝条的切口宽
度范围在0.5～3.0厘米，切口深度范围在0.2～0.5厘米，严格按环剥宽度和深度标准实施。
所述的人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，在手柄与联杆固
定点处设置弹簧，弹簧为扭簧，对手柄上设置的环剥刀施加恒定的压力，以防环剥刀在环剥
时跳动，环剥深度一致，确保环剥质量，环剥刀采用工型结构，两端的直立刀刃将葡萄韧皮
部沿圆周方向切断，同时中间的水平刀刃将葡萄的韧皮部切断的环带进行环剥。
所述的人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，环剥柄上联板设
有圆形通孔，条杆一端与支撑轮连接，另一端贯穿弹簧与联板上设置的圆形通孔连接，环剥
时支撑轮在环剥处的葡萄枝条的表面滚动，支撑轮具有限位作用，支撑轮使环剥刀运行平
稳，弹簧具有支撑和仿形的功能。
所述的人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环剥器，环剥柄上设有微
型直流电机，微型直流电机的动力输出端设有皮带轮，通过皮带带动联杆上设置皮的带轮
转动，进而带动滚轮转动，环剥刀随动。
环剥延长花期，避免因雨季导致授粉率降低，延长授粉期，改善养分的分配比例，
提高座果率，延长贮藏时间，环剥必须与增加施肥量以及多项田间管理的农艺技术相配套，
环剥口在环剥后立即用塑料薄膜包扎保护。
环剥它具有提高座果、增大粒重和穗重，促进浆果上色和成熟的效果。
本发明具有以下优点。
1、体积小、重量轻，回转半径小，适应不同倾斜较大的葡萄枝条的环剥，操作方便。
2、环剥深度通过手柄可控，不会撕裂环剥以外的其它位置的韧皮部，不对葡萄造
成损伤。
3、葡萄环剥枝条的切口宽度范围在0.5～3.0厘米，切口深度范围在0.2～0.5厘
米，在标准范围内可控。
4、定圆环剥，定圆以固定点到环剥刀的刀尖为半径作圆周运动对葡萄进行环剥，
由于圆心固定、半径确定，环剥刀在宽度范围在0.5～3.0厘米内，葡萄的枝条的直径近似认
为均匀一致，伺服电机转动带动齿轮旋转，进而带动齿条往复运动，实现动圆的变径夹持。
附图说明
图1 是本发明实施例的环剥器的结构示意图。
图2是本发明实施例的环剥器作业状态的结构示意图。
其中图中1、手柄 2、弹簧 3、转轴 4、定圆 5、夹紧块 6、环剥柄 7、滚轮 8、支撑轮
9、葡萄枝条 10、环剥刀 11、齿条 12、伺服电机 13、齿轮 14、压力传感器 15、微型直流电
机。
具体实施方式
实施例1。
在如图1～2所示的实施例中，人工辅助手持式齿轮齿条变径枝条夹持电动葡萄环
剥器，包括手柄1、弹簧2、转轴3、动圆、定圆4、齿轮13、齿条11、伺服电机12和微型直流电机
15，在手柄1上固定安装弹簧2，弹簧2为拉簧，手柄1分为两部分，定圆4安装在手柄1上，定圆
4均分为两部分，定圆4的两部分扣合在一起成一个整圆，手柄1张开和闭合，定圆4也随动张
开和闭合，定圆4上设有凹槽，滚轮7嵌入凹槽中并在凹槽中滚动，做圆周运动，联杆贯穿滚
轮7的中心孔，将两个葡萄环剥器连接在一起，环剥柄6固定在联杆上，环剥柄6的一端设有
环剥刀10，另一端设有联板，在人工辅助下，环剥刀10以环剥柄6与联杆固定点为圆心，以固
定点到环剥刀10的刀尖为半径作圆周运动对葡萄进行环剥，由于圆心固定、半径确定，环剥
刀的运动轨迹是一个重合封闭的圆，环剥的宽度2.5厘米，切口深度0.3厘米，葡萄的枝条的
直径近似认为均匀一致，动园由夹紧块5、压力传感器14、齿条11、齿轮13和伺服电机12组
成，在夹紧块5的夹持面上设有压力传感器14和凹凸不平的沟槽，齿条11一端固定在夹紧块
5上，另一端与定圆4连接，伺服电机12通过联板固定在定圆4上，伺服电机12的输出端与齿
轮13固定联接，手柄1均分为两部分，手柄1上设有转轴3，转轴3将手柄1的两部分联接在一
起，在弹簧2的作用下，手柄1两部分闭合，在外力的作用下，克服手柄1上固定安装弹簧2的
拉力，手柄1的两部分反向绕转轴3转动，定圆4两部分张开，移动至环剥的葡萄枝条9处，通
过控制面板输入压力传感器14的参数值，启动伺服电机12，伺服电机12转动带动齿轮13旋
转，齿轮13啮合齿条11，进而带动齿条11往复运动，实现动圆的变径夹持，当夹紧块5上的压
力传感器14达到设定值时，伺服电机12停止转动，动圆将葡萄的枝条夹紧，在手柄1上设置
的弹簧2的拉力作用下，定圆4的两部分扣合在一起成一个整圆，在环剥柄6与联杆固定点处
设置弹簧2，弹簧2为扭簧，对环剥柄6上设置的环剥刀10施加恒定的压力，以防环剥刀10在
环剥时跳动，环剥刀10采用工型结构，两端的直立刀刃将葡萄韧皮部沿圆周方向切断，同时
中间的水平刀刃将葡萄的韧皮部切断的环带进行环剥，环剥柄6上联板设有圆形通孔，条杆
一端与支撑轮8连接，另一端贯穿弹簧2与联板上设置的圆形通孔连接，环剥时支撑轮8在环
剥处葡萄枝条9的表面滚动，弹簧2具有支撑和仿形的功能，启动微型直流电机15，微型直流
电机15的动力输出端设有皮带轮，通过皮带带动联杆上的皮带轮转动，进而带动滚轮7转
动，环剥刀10随动，环剥刀10做圆周运动，对葡萄进行环剥，夹紧块5的夹持作用，不会对葡
萄环剥区以外的其它位置的韧皮部造成损伤，环剥效率高，操作简便，环剥完成一个葡萄枝
条9位置后，对手柄1施加外力，手柄1绕转轴3旋转，夹紧块5脱离葡萄枝条9，将葡萄环剥器
从已经环剥完后的葡萄枝条9处移走，再移至另一个需要环剥的葡萄枝条9处，依次重复上
述工作过程。