CN103975795B - 自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，包括门架和行走系统，所述门架的边架与横梁铰接，并在边架与横梁之间设置朝两端扩张的弹性元件，所述行走系统包括行走电机、传动系统以及设置于边架底部的扶边行走机构，所述行走电机驱动扶边行走机构；所述扶边行走机构包括同轴设置的扶边轮和行走轮，所述行走轮在苗池两侧边缘的顶面行走，所述扶边轮紧贴苗池两侧边缘的内侧面，使门架在行走过程中，两侧的扶边轮之间的距离始终等于作业段苗池的宽度。本发明结构简单，高效可靠，节省劳动力，且有助于桥式烟苗剪叶机等门架设备的作业行走实现全自动化控制，门架能够被动自适应苗池幅宽变化。

Description

自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置

技术领域

本发明涉及农业机械领域的门架行走装置，具体涉及一种可随幅宽变化自动适应的门架行走装置。

背景技术

在大棚种植过程中，通常是在棚内设置多个矩形的苗池，苗池的两侧为混凝土通道。在作物种植过程中，对苗池内的作物进行如剪叶、撒药等操作时，通常是采用桥式门架的结构，门架两端沿苗池两侧的通道行走，将器械悬挂放置在门架上，对下方的苗池内作物进行灌溉、撒药或剪叶等操作。

以烟苗种植为例，在对烟苗进行剪叶操作时，采用将剪叶器悬挂设置在门架上，由于苗池在修建过程中，由于建造时的误差，苗池幅宽都会在一定范围内不规则变化，普通的剪叶机，不论是自走式的还是人工助力的，都需要人工协助纵向行走，不然剪叶机纵向行走轮有可能因为苗池幅宽变化过大，而陷落到苗池内，以至于无法正常工作，这是影响剪叶机剪叶效率和劳动力投入大的重要原因。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种可自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，用以解决现有的门架系统存在的需要人工扶持的缺陷，有效增加作物种植过程中的自动化程度。

本发明采用如下技术方案实现：自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，包括门架和行走系统，所述门架由两根横梁9和两根纵梁91组成上部桥式框架，两侧分别设置两根用于支撑的边架2与横梁9铰接，并在边架2与横梁9之间设置朝两端扩张的弹性元件3，所述弹性元件3的两端分别与边架2与横梁9铰接；所述行走系统包括行走电机6、传动系统以及设置于边架2底部的扶边行走机构1，所述行走电机6固定设置在横梁9或纵梁91上，其输出轴通过传动系统与扶边行走机构1连接；所述扶边行走机构1通过行走轮架11设置在边架2的底部，包括同轴设置的扶边轮13和行走轮12，所述扶边轮13设置在行走轮12的内侧，扶边轮13的直径大于行走轮12的直径，所述行走轮12在苗池两侧边缘的顶面行走，所述扶边轮13的外侧面在弹性元件的作用下紧贴苗池两侧边缘的内侧面，使门架在行走过程中，两侧的扶边轮之间的距离始终等于作业段苗池的宽度。

进一步的，所述扶边轮13的圆周设有用于爬上苗池顶面的轮齿，在门架行走至苗池端部时，扶边轮通过轮齿可轻松爬上苗池端面。

进一步的，所述传动系统包括设置在门架两侧的两个链传动机构66，其中一个链传动机构66的主动链轮661与行走电机6连接实现动力驱动，所述两个链传动机构66的主动链轮通过传动轴64连接实现同轴转动，所述传动轴64与主动链轮661的链轮轴之间通过伸缩万向节62连接；所述链传动机构66的从动链轮663与行走轮12同轴固定设置，链条绕装在同一侧的主动链轮和两个从动链轮上，形成链传动机构的闭环，并实现门架两侧行走同步无差速，有效避免打滑、驱动力不足等因素导致双边行进不同步、行进距离不等，从而无法正常作业的现象。

进一步的，所述行走电机6驱动的主动链轮661上同轴固设有一分动轮61，所述分动轮61与行走电机6的输出轴之间通过带传动机构65连接。

所述链传动机构66还包括张紧轮662。作为本发明的优选方案，所述张紧轮662一侧设有通过转速检测行走距离的编码器67。

进一步的，所述弹性元件3上端通过弹性元件铰接螺栓32与横梁9铰接，所述边架2通过边架铰接螺栓4与横梁9铰接，所述边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32均位于横梁9的水平线上，以所述边架铰接螺栓4的位置为圆点设有一半圆形的调角板5，所述调角板5与边架3固连，调角板5上可设置角度刻度，通过横梁9上的边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32的连线可读取边架与横梁之间的角度变化。

优选的，所述边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32固定在安装条31上，所述安装条31固定嵌装在所述横梁上的水平的安装槽7内。

进一步的，所述调角板5上设有以边架铰接螺栓4为圆心的圆弧导槽56,所述圆弧导槽56内通过限位螺钉55连接有一调节滑块54，所述调节滑块54嵌装在所述横梁9上的水平的限位导槽8内，所述调节滑块54端部通过设有调节螺钉53，所述限位导槽8的端部设有垫片52与调节螺钉53配合，所述垫片52一端与限位导槽8端部接触，另一端与调节螺钉53的头部接触，通过设置调节螺钉53与调节滑块54的螺接长度，可设定边架在弹性元件的作用下向外打开的最大角度。

在本发明中，所述弹性元件3为气动弹簧。

本发明结构简单，高效可靠，节省劳动力，且有助于桥式烟苗剪叶机的纵向行走实现全自动化控制，门架无需主动识别，能够被动自适应苗池幅宽变化，始终沿过道边缘行走，不会陷落到苗池内，可实现高速自动控制行走，门架的边缘也不会远离苗池边缘，苗池两侧的面积无需很大，门架的通过性强，还可以增加大棚苗池的有效种植面积。就安装有幅宽变化被动自适应机构的剪叶机来说，扶边轮始终紧贴过道侧壁，行走轮始终沿着过苗池两侧边缘行走，可适应幅宽变化范围达到±150mm，几乎可以适应现有所有烟苗育苗棚的苗池幅宽变化。本发明还可以应用在各类需要门架行走装置的农用机械上。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明涉及的门架行走装置的主视图。

图2为本发明涉及的门架行走装置的侧视图。

图3为本发明涉及的门架行走装置的俯视图。

图4为扶边行走机构示意图。

图5为图1中的A部位放大示意图。

图6为图2中的B部位放大示意图。

图中标号：1-扶边行走机构，2-边架，3-弹性元件，4-边架铰接螺栓，5-调角板，6-行走电机，7-安装槽，8-限位滑槽，9-横梁，11-行走轮架，12-行走轮，13-扶边轮，31-安装条，32-弹性元件铰接螺栓，51-固定螺钉，52-垫片，53-调节螺钉，54-调节滑块，55-限位螺钉，56-圆弧导槽，61-分动轮，62-伸缩万向节，63-带座轴承，64-传动轴，65-带传动机构，66-链传动机构，661-主动链轮，662-张紧轮，663-从动链轮，67-编码器，91-纵梁。

具体实施方式

实施例

参见图1至图3，一种可自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，包括门架和行走系统，门架由两根横梁9和两根纵梁91组成上部桥式框架，两侧分别设置两根用于支撑的边架2与横梁9铰接，并在边架2与横梁9之间设置朝两端扩张的弹性元件3，弹性元件3的两端分别与边架2与横梁9铰接；行走系统包括行走电机6、传动系统以及设置于边架2底部的扶边行走机构1，行走电机6固定设置在横梁9或纵梁91上，其输出轴通过传动系统与扶边行走机构1连接；结合参见图4，扶边行走机构1通过行走轮架11设置在边架2的底部，包括同轴设置的扶边轮13和行走轮12，扶边轮13设置在行走轮12的内侧，扶边轮13的直径大于行走轮12的直径，行走轮12在苗池两侧边缘的顶面行走，扶边轮13的外侧面在弹性元件的作用下紧贴苗池两侧边缘的内侧面，使门架在行走过程中，两侧的扶边轮之间的距离始终等于作业段苗池的宽度。扶边轮13的圆周设有用于爬上苗池顶面的轮齿，在门架行走至苗池端部时，扶边轮通过轮齿可轻松爬上苗池端面。

具体参见图2和图3，传动系统包括设置在门架两侧的两个链传动机构66，其中一个链传动机构66的主动链轮661与行走电机6连接实现动力驱动，两个链传动机构66的主动链轮通过传动轴64连接实现同轴转动，传动轴64与主动链轮661的链轮轴之间通过伸缩万向节62连接，传动轴64通过带座轴承63设置在横梁9内侧；链传动机构66的从动链轮663与行走轮12同轴固定设置，链条绕装在同一侧的主动链轮和两个从动链轮上，形成链传动机构的闭环，并实现门架两侧行走同步无差速，有效避免行走轮打滑、驱动力不足等因素导致双边行进不同步、行进距离不等，从而无法正常作业的现象。为保证链条与链轮之间的紧凑性，可在边架上设置过渡链轮。

行走电机6驱动的主动链轮661上同轴固设有一分动轮61，分动轮61与行走电机6的输出轴之间通过带传动机构65连接。

链传动机构66还包括设置在两侧边架上的张紧轮662，张紧轮662一侧设有编码器67，通过检测张紧轮的转速计算出门架的行走距离。

结合参见图5和图6，弹性元件3上端通过弹性元件铰接螺栓32与横梁9铰接，边架2通过边架铰接螺栓4与横梁9铰接，边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32均位于横梁9的水平线上，以边架铰接螺栓4的位置为圆点设有一半圆形的调角板5，调角板5与边架3固连，调角板5上可设置角度刻度，通过横梁9上的边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32的连线可读取边架与横梁之间的角度变化。优选的，边架铰接螺栓4和弹性元件铰接螺栓32固定在安装条31上，安装条31固定嵌装在横梁上的水平的安装槽7内。

在图5和图6中，调角板5上设有以边架铰接螺栓4为圆心的圆弧导槽56,圆弧导槽56内通过限位螺钉55连接有一调节滑块54，调节滑块54嵌装在横梁9上的水平的限位导槽8内，调节滑块54端部通过设有调节螺钉53，限位导槽8的端部设有垫片52与调节螺钉53配合，垫片52一端与限位导槽8端部接触，另一端与调节螺钉53的头部接触，弹性元件的下端与边架铰接并将边架朝外撑开，由于限位螺钉55与调角板上的圆弧导槽连接，弹性元件对边架的作用力以边架铰接螺栓4为支点，通过杠杆作用施加给调节滑块54沿限位导槽8向内侧的作用力，由于调节滑块54与限位导槽端部之间设置调节螺钉53限制，保持边架在弹性元件的作用下与横梁之间的角度。通过设置调节螺钉53与调节滑块54的螺接长度，可设定边架平时不工作时在弹性元件的作用下与横梁之间的最大角度。工作时，将两侧边架向内侧挤压一定角度，将两侧的扶边轮卡装在苗池两侧边缘之间，即可实现边架受苗池幅宽减小而向内侧挤压适应，或者苗池幅宽增大，由弹性元件向外侧推动边架，使得扶边轮始终紧贴苗池两侧边缘的内侧面。

在本实施例中，弹性元件3为气动弹簧。

本发明的工作原理具体如下：

行走轮置于苗池两侧的过道边缘顶面，在弹性元件弹力的水平分力作用下，左右边架保持向外扩张的趋势，由于四个个弹性元件弹力的左右两边的水平分力相等，保障门架结构的稳定性，且远大于四个个行走轮与苗池过道的最大摩擦力，所以扶边轮无论静止还是运动中始终都紧靠苗池两侧边缘的过道内侧壁。当苗池幅宽变大，即苗池两侧过道内侧壁之间的距离增加时，扶边轮在弹性元件的弹力水平分力作用下，始终贴紧过道内侧壁，具体的，因为扶边轮的轮轴与边架是刚性连接，从而两侧的边架在弹性元件的弹力作用下，始终保持绕边架铰接螺栓向外摆动的趋势。当苗池幅宽变小，即苗池两侧过道内侧壁之间的距离减小时，过道内侧壁对贴紧的扶边轮向内挤压，从而使两侧的两边架分别绕边架铰接螺栓向内摆动，同时挤压弹性元件。

具体的如附图5中的左边架的局部示意图，当左边架绕边架铰接螺栓向外摆时，调角板上的半圆形圆弧导槽上端带动限位螺钉往右运动(略微向下运动，可忽略)，限位螺钉带动和调节滑块在横梁的上方的限位滑槽内向右运动，调节螺钉也向右运动，直到调节螺钉的螺头被限位滑槽端部的垫片挡住，此时左边架绕边架铰接螺栓按顺针方向向外摆动到了极限位置。当旋紧调节螺钉时，调节滑块和限位螺钉可向右移动的距离就减小，即左边架绕边架铰接螺栓按顺针方向向外摆动的角度就减小，同理通过顺时针方向旋紧调节螺钉时，增加左边架的最大张开角度。右边架同样采用对称结构，左右边架分别由调节螺钉调节向外最大摆动角度，通过旋动调节螺钉，调节左、右边行走轮的最大轮距值，一般的，两边的都能变化150mm。起到保障幅宽变大时被动自适应机构的稳定性和可靠性。

另外，左边架上固定的调角板上半圆形的圆弧导槽，当左边架绕边架铰接螺栓向内摆时，调角板上半圆槽正好空出限位螺钉在内，限位螺钉在横梁的凹槽内不动，同时弹性元件被压缩。当弹性元件缩短到最小长度时，左边架边、横梁、弹性元件构成稳定的三角形，此时左边架绕边架铰接螺栓向内摆动到了最小极限位置，调节弹性元件的最小长度，可以调节边架绕边架铰接螺栓逆针方向向内摆动的最大角度。左、右边架分别由弹性元件的最小压缩长度控制向内最大摆动角度，进而调节两侧行走轮之间的最小轮距值。

行走轮的的动力由驱动电机提供，驱动电机的输出轴连接主带轮通过带传动把动力传递给分动轮和主动链轮，主动链轮的链轮轴通过伸缩万向节与另一侧边架上的主动链轮连接，实现两侧边边架上的链传动机构同步，链传动机构驱动行走轮行走，在两侧边架自适应苗池幅宽变化时，伸缩万向节的长度发生变化，同步传动保持不变，并且同一侧边架上的链传动机构的平面关系始终不变，有效保障了传动的可靠性，且同步传动不与被动自适应幅宽变化结构干涉。

本发明还可在边架上设置横向行走机构，通过边架上设置的升降杆连接与行走轮方向垂直的横向行走轮，在不需要横向行走，横向行走轮可向上折叠收起，这样既不干扰纵向行走，又不影响往复机构靠边作业，在需要横向转移门架时，可将横向行走轮放下，将图中的行走轮顶起离开地面，即可实现门架的横向转移，具有极佳的通过性。

上述为本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利说明书所限定的本发明的精神和范围内，在形式和细节上对本发明所作出的各种变化，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，包括门架和行走系统，其特征在于：所述门架由两根横梁(9)和两根纵梁(91)组成上部桥式框架，两侧分别设置两根用于支撑的边架(2)与横梁(9)铰接，并在边架(2)与横梁(9)之间设置朝两端扩张的弹性元件(3)，所述弹性元件(3)的两端分别与边架(2)与横梁(9)铰接；

所述行走系统包括行走电机(6)、传动系统以及设置于边架(2)底部的扶边行走机构(1)，所述行走电机(6)固定设置在横梁(9)或纵梁(91)上，其输出轴通过传动系统与扶边行走机构(1)连接；

所述扶边行走机构(1)包括同轴设置的扶边轮(13)和行走轮(12)，所述扶边轮(13)设置在行走轮(12)的内侧，扶边轮(13)的直径大于行走轮(12)的直径，所述行走轮(12)在苗池两侧边缘的顶面行走，所述扶边轮(13)的外侧面在弹性元件的作用下紧贴苗池两侧边缘的内侧面。

2.根据权利要求1所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述扶边轮(13)的圆周设有用于爬上苗池顶面的轮齿。

3.根据权利要求1所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述传动系统包括设置在门架两侧的两个链传动机构(66)，其中一个链传动机构(66)的主动链轮(661)与行走电机(6)连接实现动力驱动，所述两个链传动机构(66)的主动链轮通过传动轴(64)连接实现同轴转动，所述传动轴(64)与主动链轮(661)的链轮轴之间通过伸缩万向节(62)连接；所述链传动机构(66)的从动链轮(663)与行走轮(12)同轴固定设置，链条绕装在同一侧的主动链轮和两个从动链轮上。

4.根据权利要求3所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述行走电机(6)驱动的主动链轮(661)上同轴固设有一分动轮(61)，所述分动轮(61)与行走电机(6)的输出轴之间通过带传动机构(65)连接。

5.根据权利要求4所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述链传动机构(66)还包括张紧轮(662)。

6.根据权利要求5所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述张紧轮(662)一侧设有通过转速检测行走距离的编码器(67)。

7.根据权利要求1所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述弹性元件(3)上端通过弹性元件铰接螺栓(32)与横梁(9)铰接，所述边架(2)通过边架铰接螺栓(4)与横梁(9)铰接，所述边架铰接螺栓(4)和弹性元件铰接螺栓(32)均位于横梁(9)上的水平连线上，以所述边架铰接螺栓(4)的位置为圆点设有一半圆形的调角板(5)，所述调角板(5)与边架(3)通过固定螺钉(51)固连。

8.根据权利要求7所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述边架铰接螺栓(4)和弹性元件铰接螺栓(32)固定在同一安装条(31)上，所述安装条(31)固定嵌装在所述横梁上的水平的安装槽(7)内。

9.根据权利要求7所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述调角板(5)上设有以边架铰接螺栓(4)为圆心的圆弧导槽(56),所述圆弧导槽(56)内通过限位螺钉(55)连接有一调节滑块(54)，所述调节滑块(54)嵌装在所述横梁(9)上的水平的限位导槽(8)内；所述调节滑块(54)端部连接有一调节螺钉(53)伸出所述限位导槽(8)，所述限位导槽(8)的端部设有垫片(52)与调节螺钉(53)配合，所述垫片(52)一端与限位导槽(8)端部接触，另一端与调节螺钉(53)的头部接触。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的自动适应苗池幅宽变化的门架行走装置，其特征在于：所述弹性元件(3)为气动弹簧。