CN106171327A - 茎杆切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茎杆切割机，该茎杆切割机通过设置储料箱令使用者随意放置入待检测切割的茎杆，由输送带组进行整齐排序，依次输出到进料机构，进料机构输送单根茎杆到定位输送机构，定位输送机构可以准确定位茎杆并输出到夹持机构和切割机构处，在夹持机构夹持住茎杆后对其进行切割，由相配合的万能试验机记录下切割机构行程过程中的力值和变形量等数据；切割记录试验数据完成后，通过定位输送机构的继续输送可以将试验过的茎杆向前送出掉落，并通过前面机构的重复输送不间断的进行茎杆测试，大大提高了测试效率，不需要人工每次更换茎杆，解放了人工资源，可以轻松获取批量茎杆切割数据，提高数据精度，有利于得到准确系统的测试结果。
Description
技术领域
本发明涉及植物茎杆力学试验领域，尤其是涉及一种茎杆切割机。
背景技术
苎麻是我国传统的特色经济作物，具有很高的利用价值。我国苎麻产量占世界总产量的90％以上，是世界上最大的苎麻主产国。现阶段苎麻收获主要采用人工收获的方式，劳动强度极大，由于收获方式的制约，我国苎麻种植面积和产量急剧减少，产业面临消失的风险。所以，发展现代化苎麻收获技术的前提在于研制苎麻收割机，实现苎麻机械化收割。切割刀具参数的优化直接影响切割部件的动力分配和传动机构保证可靠性的设计尺寸。切割功耗和割刀驱动力(力矩)等切割性能是重要的研究参数。研制苎麻收割机的前提是研究苎麻茎秆切割性能。
现有技术中为研究双动刀切割器在田间使用的影响，采用室内的试验装置来解决试验研究的问题；室内的切割机通过单次放置一根苎麻茎杆并由双动刀进行切割，通过不同切割刀片和切割形式下苎麻茎秆的最大切割驱动力和切割功耗，但是现有的切割机对每一根苎麻茎秆时试验都需要人工装拆工件来更换苎麻茎秆，在使用不同切割刀片试验时又要人工更换刀具，试验过程中效率低下。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、有利于对苎麻茎杆进行自动排列输送、自动限位、并进行夹持切割，效率更高的茎杆切割机。
本发明采用以下技术方案：茎杆切割机，包括储料箱、输送带组、进料机构、定位输送机构、夹持机构和切割机构；
储料箱包括箱体、出料口和振动电机，放置于箱体中的茎杆通过振动电机的振动从出料口下落到输送带组；
输送带组包括多对呈“V”字形设置的斜输送带以及一水平设置的平输送带，多对斜输送带头尾相接，一侧连接平输送带，出料口位于远离平输送带一侧的斜输送带上方；斜输送带在输送茎杆时调整茎杆朝向，经平输送带输送至进料机构；
进料机构位于平输送带的输出一侧；进料机构包括底面为弧形的承接仓、设置于承接仓侧壁的第一传感器和设置于承接仓一侧的推动气缸，第一传感器感应茎杆是否下落进入承接仓，推动气缸将落入承接仓的茎杆推向另一端的定位输送机构；
定位输送机构包括下输送带、位于下输送带正上方的压送履带组、位于下输送带和压送履带组之间两侧的限位弹块，茎杆由下输送带输送，两侧的限位弹块被茎杆顶开并左右限位，上方的压送履带组可伸缩和摆动适应茎杆的高度；夹持机构位于定位输送机构的输出端，夹持机构的夹持块上设置有感应茎杆的第二传感器；
切割机构上的切割刀在夹持机构夹持住茎杆后对茎杆进行切割。
作为一种改进，压送履带组包括安装支架和多组在安装支架上呈“一”字形排列的调节履带，调节履带包括第一滑杆、第一限位弹簧、第一调节螺母、摆动架和履带本体，安装支架包括与第一滑杆、第一限位弹簧、第一调节螺母相匹配的滑动腔，第一滑杆和第一限位弹簧依次安装于滑动腔中，第一调节螺母从一端抵住第一限位弹簧并可调节的旋在滑动腔中；第一滑杆的远端铰接在摆动架中部，摆动架上设置履带本体。
作为一种改进，摆动架呈“H”形，其中部与第一滑杆铰接，两侧各设置一个履带本体，两侧的履带本体向相对的内侧倾斜。
作为一种改进，安装支架相对下输送带的输入端设置有柱形孔，相对下输送带的输出端设置有圆台形孔，圆台形孔的大端朝向下输送带，柱形孔和圆台形孔供茎杆通过。
作为一种改进，限位弹块包括弹块本体和带有第二滑腔的第二支架，弹块本体包括第二滑杆、第二限位弹簧、第二调节螺母，第二滑杆和第二限位弹簧依次安装于第二滑腔中，第二调节螺母从一端抵住第二限位弹簧并可调节的旋在第二滑腔中；第二滑杆的端部具有斜面，斜面朝向下输送带的输入端，斜面的远端设置有滚轮，茎杆在下输送带上输送时顶开斜面由滚轮支撑在茎杆表面输送。
作为一种改进，斜输送带上设置有均匀排列的弹性块，弹性块的一侧为平面，一侧为弧面，弧面与斜输送带的表面平滑过渡，该弧面朝向斜输送带的输出方向。
作为一种改进，夹持块的数量为两个，为在圆周上旋转对称设置；夹持块呈三角形，三角形的两条边具有向夹持方向的弧度，靠近三角形的直线边处设置转轴，夹持块绕转轴旋转。
作为一种改进，切割机构为上下对应的两组，上下对应前后相邻的两组切割刀相向运动进行茎杆切割；切割刀呈三角形，一边固定在刀支架上，两边为刀口。
作为一种改进，刀支架安装在一旋转气缸上，刀支架呈矩形，刀支架的四个面设置规格不同的切割刀，四个面的切割刀分别为锯齿长刀片、锯齿短刀片、光刃长刀片、光刃短刀片。
作为一种改进，切割机构还包括两组联动架，旋转气缸设置于联动架上，两组联动架上均设置有齿条，两组齿条之间设置有一联动齿轮。
本发明的有益效果：通过设置储料箱可以令使用者随意放置入待检测切割的茎杆，由输送带组进行整齐排序，依次输出到进料机构，进料机构输送单根茎杆到定位输送机构，定位输送机构可以准确定位茎杆并输出到夹持机构和切割机构处，在夹持机构夹持住茎杆后对其进行切割，由相配合的万能试验机记录下切割机构行程过程中的力值和变形量等数据；切割记录试验数据完成后，通过定位输送机构的继续输送可以将试验过的茎杆向前送出掉落，并通过前面机构的重复输送不间断的进行茎杆测试，大大提高了测试效率，不需要人工每次更换茎杆，解放了人工资源，可以轻松获取批量、多组分的茎杆切割数据，提高数据精度，有利于得到准确系统的测试结果，有助于农业实践中切割机上刀具的生产制造，提高切割效率。
附图说明
图1是本发明茎杆切割机的结构示意图。
图2是本发明的定位输送机构中下输送带和压送履带组的结构示意图。
图3是本发明的调节履带的正视、侧视、俯视组合视图。
图4是本发明的定位输送机构中限位弹块的结构示意图。
图5是本发明的储料箱、输送带组、进料机构的结构示意图。
图6是本发明的斜输送带的结构示意图。
图7是本发明的夹持机构的结构示意图。
图8是本发明的切割机构中切割刀的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1-8所示，为本发明茎杆切割机的一种具体实施例。该实施例包括储料箱1、输送带组2、进料机构3、定位输送机构4、夹持机构5和切割机构6；储料箱1包括箱体11、出料口12和振动电机13，放置于箱体11中的茎杆通过振动电机13的振动从出料口12下落到输送带组2；
输送带组2包括多对呈“V”字形设置的斜输送带21以及一水平设置的平输送带22，多对斜输送带21头尾相接，一侧连接平输送带22，出料口12位于远离平输送带22一侧的斜输送带21上方；斜输送带21在输送茎杆时调整茎杆朝向，经平输送带22输送至进料机构3；
进料机构3位于平输送带22的输出一侧；进料机构3包括底面为弧形的承接仓31、设置于承接仓31侧壁的第一传感器32和设置于承接仓31一侧的推动气缸33，第一传感器32感应茎杆是否下落进入承接仓31，推动气缸33将落入承接仓31的茎杆推向另一端的定位输送机构4；
定位输送机构4包括下输送带41、位于下输送带41正上方的压送履带组42、位于下输送带41和压送履带组42之间两侧的限位弹块43，茎杆由下输送带41输送，两侧的限位弹块43被茎杆顶开并左右限位，上方的压送履带组42可伸缩和摆动适应茎杆的高度；
夹持机构5位于定位输送机构4的输出端，夹持机构5的夹持块51上设置有感应茎杆的第二传感器52；
切割机构6上的切割刀61在夹持机构5夹持住茎杆后对茎杆进行切割。
试验者将一批次的茎杆放入储料箱1的箱体11，无需有序放置，大大降低操作的复杂性，提高试验者的工作效率；茎杆由振动电机13带动箱体11振动的过程中向出料口12活动，并从出料口12落到输送带组2。多对呈“V”字形设置的斜输送带21用于对茎杆排序，茎杆落到第一对斜输送带21上为无序状态，但是因“V”形设置的存在，在茎杆被带动时左侧斜输送带21上的茎杆到达“V”形底部一端被限制，直到运行到茎杆另一端转至整根与斜输送带21输送方向垂直才可继续向前有序输送，而落到右侧斜输送带21上的茎杆输送至下一个“V”形斜输送带21组合处时完成前述的调整，因此斜输送带21设置至少两对，实现有序输送，尾端接平输送带22，保证茎杆稳定到达进料机构3。进料机构3的承接仓31接住平输送带22输送过来的茎杆，在第一传感器32检测到有茎杆落下之后，反馈给储料箱1和输送带组2令其停止工作，保证单根茎杆继续向前输送完成工序；茎杆由推动气缸33推向定位输送机构4。定位输送机构4的下输送带41输送茎杆，并通过两侧的限位弹块43和上部的压送履带组42有效限定茎杆的位置向前输送。在下输送带41输出端，待夹持机构5上的第二传感器52检测到茎杆经过，反馈给夹持块51夹紧茎杆，定位输送机构4停止工作，其上的压送履带组42、限位弹块43可以配合夹持机构5良好稳定限位茎杆，由切割机构6上的切割刀61对茎杆进行切割，由相配合的万能试验机记录下切割机构行程过程中的力值和变形量等数据。在切割记录试验数据完成后，通过定位输送机构4的继续输送可以将试验过的茎杆向前送出掉落，同时重新启动储料箱1、输送带组2、定位输送机构4重复输送不间断的进行茎杆批量测试，大大提高了测试效率，不需要试验者每次更换茎杆，解放了人工资源，可以轻松获取批量、多组分的茎杆切割数据，提高数据精度，有利于得到准确系统的测试结果，有助于农业实践中切割机上刀具的生产制造，提高切割效率。
作为一种改进的具体实施方式，压送履带组42包括安装支架42a和多组在安装支架42a上呈“一”字形排列的调节履带42b，调节履带42b包括第一滑杆42b1、第一限位弹簧42b2、第一调节螺母42b3、摆动架42b4和履带本体42b5，安装支架42a包括与第一滑杆42b1、第一限位弹簧42b2、第一调节螺母42b3相匹配的滑动腔42a1，第一滑杆42b1和第一限位弹簧42b2依次安装于滑动腔42a1中，第一调节螺母42b3从一端抵住第一限位弹簧42b2并可调节的旋在滑动腔42a1中；第一滑杆42b1的远端铰接在摆动架42b4中部，摆动架42b4上设置履带本体42b5。当茎杆在下输送带41上输送的过程中，履带本体42b5压在茎杆上，通过第一滑杆42b1和摆动架42b4铰接的结构令履带本体42b5可适应茎杆表面的凹凸不平进行摆动定位，有利于茎杆正常的输送和压送定位；不同直径的茎杆可以通过第一滑杆42b1和第一限位弹簧42b2的结构调整，第一滑杆42b1可被顶开供茎杆通过，第一限位弹簧42b2良好的令履带本体42b5抵在茎杆表面；通过设置第一调节螺母42b3可以控制弹簧的压紧程度，有利于调整调节履带42b对茎杆的压力，适应不同茎杆的输送和定位需要。
作为一种改进的具体实施方式，摆动架42b4呈“H”形，其中部与第一滑杆42b1铰接，两侧各设置一个履带本体42b5，两侧的履带本体42b5向相对的内侧倾斜。为提高调节履带42b对茎杆的定位输送效果，设置以上倾斜的一对履带本体42b5，茎杆会被上方两侧的履带本体42b5压住，输送过程中不会左右位移，进一步提高茎杆输送至下一工序的位置准确，定位稳定牢固。
作为一种改进的具体实施方式，安装支架42a相对下输送带41的输入端设置有柱形孔42a2，相对下输送带41的输出端设置有圆台形孔42a3，圆台形孔42a3的大端朝向下输送带41，柱形孔42a2和圆台形孔42a3供茎杆通过。柱形孔42a2和圆台形孔42a3均确保茎杆输送的定位准确，茎杆由推动气缸33经过柱形孔42a2推向下输送带41，茎杆在被调节履带42b和限位弹块43稳定定位前，由柱形孔42a2良好的大致限位，茎杆活动稳定；在输出端，圆台形孔42a3由大到小，对茎杆具有导向的作用，最后茎杆准确的通过圆台形孔42a3的小端到达夹持机构5的中间位置，保证夹持块51的准确夹持。
作为一种改进的具体实施方式，限位弹块43包括弹块本体43a和带有第二滑腔43b1的第二支架43b，弹块本体43a包括第二滑杆43a1、第二限位弹簧43a2、第二调节螺母43a3，第二滑杆43a1和第二限位弹簧43a2依次安装于第二滑腔43b1中，第二调节螺母43a3从一端抵住第二限位弹簧43a2并可调节的旋在第二滑腔43b1中；第二滑杆43a1的端部具有斜面43a4，斜面43a4朝向下输送带41的输入端，斜面43a4的远端设置有滚轮43a5。茎杆在下输送带41上输送时顶开斜面43a4由滚轮43a5支撑在茎杆表面输送。在初始状态，两侧的滚轮43a5相对，在茎杆顶开斜面43a4后可以由滚轮43a5支撑，摩擦力小便于输送，两侧的受力相同确保两侧所顶开的距离相同，茎杆能稳定定位输送；第二滑杆43a1和第二限位弹簧43a2的灵活伸缩调整稳定茎杆；通过设置第第二调节螺母43a3可以控制弹簧的压紧程度，有利于调整滚轮43a5对茎杆的支撑力，适应不同茎杆的输送和定位需要。
作为一种改进的具体实施方式，斜输送带21上设置有均匀排列的弹性块21a，弹性块21a的一侧为平面21a1，一侧为弧面21a2，弧面21a2与斜输送带21的表面平滑过渡，该弧面21a2朝向斜输送带21的输出方向。相邻的斜输送带21紧密头尾相接，弹性块21保证其在到达边缘向下或向上运动时压缩通过较小的相邻空间正常运行；不受外力干扰的弹性块21a具有平面21a1和弧面21a2，茎杆从储料箱1落至斜输送带21上后因“V”形的角度会滚动至弹性块21a处输送，弹性块21a适应茎杆的直径，一个弹性块21a挡住一根茎杆，重叠的茎杆会落向低处的弹性块21a中，茎杆在向下输送时挡在平面21a1处，向上输送时挡在弧面21a2处，弧面21a2有利于茎杆从一根斜输送带21边缘滚向另一根斜输送带21上。
作为一种改进的具体实施方式，夹持块51的数量为两个，为在圆周上旋转对称设置；夹持块51呈三角形，三角形的两条边具有向夹持方向的弧度，靠近三角形的直线边处设置转轴53，夹持块51绕转轴53旋转。两个夹持块51就能实现从两侧稳定的夹持茎杆，带弧形的夹持面可以良好的适应茎杆表面，接触位置更大，更好的夹住茎杆；弧形的两边令整体结构均匀，占用空间小，便于设置；转轴53位置的设置有利于夹持块51大范围的转动，适应不同直径茎杆的夹持和稳定。
作为一种改进的具体实施方式，切割机构6为上下对应的两组，上下对应前后相邻的两组切割刀61相向运动进行茎杆切割；切割刀61呈三角形，一边固定在刀支架62上，两边为刀口。切割机构6通采用双动刀的切割方式，准确的模拟双动刀对作物的切割过程，并且切割更稳定，试验数据更加可靠；三角形两边刀口的切割刀61设计令两组刀可任意切换上下位置进行切割，令结构更标准化，任意切换装配，适应性更高；并且在连续的茎杆切割试验中两组切割机构6不需复位，上一根茎杆完成上下的切割机构6动作之后，下一根茎杆可以以下上的复位动作进行切割，从而提高工作效率。
作为一种改进的具体实施方式，刀支架62安装在一旋转气缸63上，刀支架62呈矩形，刀支架62的四个面设置规格不同的切割刀61，四个面的切割刀61分别为锯齿长刀片、锯齿短刀片、光刃长刀片、光刃短刀片。通过旋转气缸63的设置，可以切换四个方向的不同切割刀61，即锯齿长刀片、锯齿短刀片、光刃长刀片、光刃短刀片，有助于试验者自动的更换刀具进行批量的试验，相较于现有技术更加高效，降低人工更换刀具的复杂和繁琐，减少调试需要的时间，有利于得到统一准确的试验数据。
作为一种改进的具体实施方式，切割机构6还包括两组联动架64，旋转气缸63设置于联动架64上，两组联动架64上均设置有齿条64a，两组齿条64a之间设置有一联动齿轮65。通过以上联动齿轮65与两组齿条64a配合驱动两组联动架64的共同动作，提高切割的稳定性，保证切割刀61走位的准确，上下两侧准确到达茎杆处，提高试验数据的准确性。
Claims (10)
1.茎杆切割机，其特征在于：包括储料箱(1)、输送带组(2)、进料机构(3)、定位输送机构(4)、夹持机构(5)和切割机构(6)；
所述储料箱(1)包括箱体(11)、出料口(12)和振动电机(13)，放置于所述箱体(11)中的茎杆通过振动电机(13)的振动从出料口(12)下落到输送带组(2)；
所述输送带组(2)包括多对呈“V”字形设置的斜输送带(21)以及一水平设置的平输送带(22)，多对所述斜输送带(21)头尾相接，一侧连接平输送带(22)，所述出料口(12)位于远离平输送带(22)一侧的斜输送带(21)上方；所述斜输送带(21)在输送茎杆时调整茎杆朝向，经平输送带(22)输送至进料机构(3)；
所述进料机构(3)位于平输送带(22)的输出一侧；所述进料机构(3)包括底面为弧形的承接仓(31)、设置于承接仓(31)侧壁的第一传感器(32)和设置于承接仓(31)一侧的推动气缸(33)，所述第一传感器(32)感应茎杆是否下落进入承接仓(31)，所述推动气缸(33)将落入承接仓(31)的茎杆推向另一端的定位输送机构(4)；
所述定位输送机构(4)包括下输送带(41)、位于下输送带(41)正上方的压送履带组(42)、位于下输送带(41)和压送履带组(42)之间两侧的限位弹块(43)，茎杆由所述下输送带(41)输送，两侧的限位弹块(43)被茎杆顶开并左右限位，上方的压送履带组(42)可伸缩和摆动适应茎杆的高度；
所述夹持机构(5)位于定位输送机构(4)的输出端，所述夹持机构(5)的夹持块(51)上设置有感应茎杆的第二传感器(52)；
所述切割机构(6)上的切割刀(61)在夹持机构(5)夹持住茎杆后对茎杆进行切割。
2.根据权利要求1所述的茎杆切割机，其特征在于：所述压送履带组(42)包括安装支架(42a)和多组在安装支架(42a)上呈“一”字形排列的调节履带(42b)，所述调节履带(42b)包括第一滑杆(42b1)、第一限位弹簧(42b2)、第一调节螺母(42b3)、摆动架(42b4)和履带本体(42b5)，所述安装支架(42a)包括与第一滑杆(42b1)、第一限位弹簧(42b2)、第一调节螺母(42b3)相匹配的滑动腔(42a1)，所述第一滑杆(42b1)和第一限位弹簧(42b2)依次安装于滑动腔(42a1)中，所述第一调节螺母(42b3)从一端抵住第一限位弹簧(42b2)并可调节的旋在滑动腔(42a1)中；所述第一滑杆(42b1)的远端铰接在摆动架(42b4)中部，所述摆动架(42b4)上设置履带本体(42b5)。
3.根据权利要求2所述的茎杆切割机，其特征在于：所述摆动架(42b4)呈“H”形，其中部与第一滑杆(42b1)铰接，两侧各设置一个履带本体(42b5)，两侧的履带本体(42b5)向相对的内侧倾斜。
4.根据权利要求3所述的茎杆切割机，其特征在于：所述安装支架(42a)相对下输送带(41)的输入端设置有柱形孔(42a2)，相对下输送带(41)的输出端设置有圆台形孔(42a3)，所述圆台形孔(42a3)的大端朝向下输送带(41)，所述柱形孔(42a2)和圆台形孔(42a3)供茎杆通过。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的茎杆切割机，其特征在于：所述限位弹块(43)包括弹块本体(43a)和带有第二滑腔(43b1)的第二支架(43b)，所述弹块本体(43a)包括第二滑杆(43a1)、第二限位弹簧(43a2)、第二调节螺母(43a3)，所述第二滑杆(43a1)和第二限位弹簧(43a2)依次安装于第二滑腔(43b1)中，所述第二调节螺母(43a3)从一端抵住第二限位弹簧(43a2)并可调节的旋在第二滑腔(43b1)中；所述第二滑杆(43a1)的端部具有斜面(43a4)，所述斜面(43a4)朝向下输送带(41)的输入端，所述斜面(43a4)的远端设置有滚轮(43a5)，茎杆在下输送带(41)上输送时顶开斜面(43a4)由滚轮(43a5)支撑在茎杆表面输送。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的茎杆切割机，其特征在于：所述斜输送带(21)上设置有均匀排列的弹性块(21a)，所述弹性块(21a)的一侧为平面(21a1)，一侧为弧面(21a2)，所述弧面(21a2)与斜输送带(21)的表面平滑过渡，该弧面(21a2)朝向斜输送带(21)的输出方向。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的茎杆切割机，其特征在于：所述夹持块(51)的数量为两个，为在圆周上旋转对称设置；所述夹持块(51)呈三角形，所述三角形的两条边具有向夹持方向的弧度，靠近三角形的直线边处设置转轴(53)，所述夹持块(51)绕转轴(53)旋转。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的茎杆切割机，其特征在于：所述切割机构(6)为上下对应的两组，上下对应前后相邻的两组切割刀(61)相向运动进行茎杆切割；所述切割刀(61)呈三角形，一边固定在刀支架(62)上，两边为刀口。
9.根据权利要求8所述的茎杆切割机，其特征在于：所述刀支架(62)安装在一旋转气缸(63)上，所述刀支架(62)呈矩形，刀支架(62)的四个面设置规格不同的切割刀(61)，四个面的切割刀(61)分别为锯齿长刀片、锯齿短刀片、光刃长刀片、光刃短刀片。
10.根据权利要求9所述的茎杆切割机，其特征在于：所述切割机构(6)还包括两组联动架(64)，所述旋转气缸(63)设置于联动架(64)上，两组所述联动架(64)上均设置有齿条(64a)，两组齿条(64a)之间设置有一联动齿轮(65)。
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