CN107155472B - 一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统 - Google Patents

Abstract

一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，包括底板和垂直设置在底板上的隔板，隔板的两侧分别设置有驱动机构和栽植机构，驱动机构包括电机、主液压缸和摆动装置；摆动装置包括槽轴、扇形齿轮、与扇形齿轮相啮合的齿条以及用于支撑扇形齿轮的支撑杆；槽轴上沿圆周方向开设有滑槽，滑槽内活动设置有触头，扇形齿轮的尖端通过连接杆与触头固定连接；扇形齿轮的尖端与支撑杆转动连接；齿条与主液压缸的柱塞固定连接；栽植机构包括两个夹持爪，两个夹持爪通过一个从液压缸相连接，从液压缸与主液压缸相连通。本发明提供一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，对夹持力的控制更加精确，而且能够实时、精确地检测夹持力。

Description

一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体的说是一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统。

背景技术

我国蔬菜移栽机类型较多，按照栽植器形式，分为钳夹式移栽机、导苗管式移栽机、挠性圆盘式移栽机和吊篮式移栽机。我国于20世纪50年代末开始研制旱地移栽机，先后针对棉花、玉米、甜菜、油菜等进行了移栽机的试验研究，研制出了多种类型的移栽机。栽植器是移栽机的核心部件，接受分苗器或人工送来的秧苗，并将秧苗送到开沟器开出的沟内，具有送苗直立入沟的功能，它反映了移栽机的发展过程和进步水平。目前，国内外移栽机上采用的栽植器类型有钳夹式、挠性圆盘式、吊杯式和导苗管式4种。而对于钵苗的移栽，需采用钳夹式移栽器进行移栽。

现有的高速钵苗移栽机是通将钵苗夹在转动的机械爪上，钵苗随着机械爪运动，当到达栽植位置时，机械爪由控制机构打开，使秧苗落入苗沟中，然后覆土，完成移栽作业。该类型移栽机机构简单，生产成本低，株距和栽植深度较稳定，值得推广。

目前，研制的钵苗移栽的栽植机构有滚动式栽植机构、摆动式栽植机构、旋转式栽植机构等。滚动式栽植机构秧爪的轨迹设计要求容易实现，缺点是：滚子和滑道为高副接触，磨损较严重，制造工艺较复杂、成本高。旋转式移栽机构设计、制造、夹开秧爪复杂。重要的是，上述机构，不能灵活地调节夹持力，并且由于其高速运转的特性，在检测夹持力过程中，不利于传感器安放、检测以及测量数据的传输。

高速移栽钵苗机的机械臂运动过程中，欲检测机械爪夹持力，传感器安装部位不易确定且在高速运动过程中对数据检测及检测数据的传输影响较大，本发明的目的是相对稳定地对夹持力进行检测并将测量数据稳定传输。

现有移栽机的机械爪夹持是通过固定的机械结构来实现，故夹持力不能调节，或不能在运动过程中自动地实时调节需要人为地装卸，本发明欲实现机械爪夹持力大小自动、实时调节。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，对夹持力的控制更加精确，而且能够实时、精确地检测夹持力。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，包括底板和垂直设置在底板上的隔板，隔板的两侧分别设置有驱动机构和栽植机构，所述驱动机构包括电机、主液压缸和摆动装置；所述摆动装置包括槽轴、扇形齿轮、与扇形齿轮相啮合的齿条以及用于支撑扇形齿轮的支撑杆；所述槽轴上沿圆周方向开设有滑槽，滑槽内活动设置有触头，所述扇形齿轮的尖端通过连接杆与触头固定连接；所述支撑杆固定设置在所述隔板上，所述扇形齿轮的尖端与支撑杆转动连接；所述齿条与所述主液压缸的柱塞固定连接；所述电机驱动槽轴转动并带动触头在滑槽内往复移动，进而通过连接杆带动扇形齿轮往复摆动，然后依次带动齿条和主液压缸的柱塞往复运动，以控制主液压缸出油或者收油；所述栽植机构包括两个夹持爪，两个夹持爪通过一个从液压缸相连接，从液压缸与所述主液压缸相连通，主液压缸的出油或者收油带动从液压缸输出或者复位，进而控制夹持爪夹持或者放开钵苗。

所述栽植机构包括槽板和偏心轮，偏心轮由所述电机驱动，所述偏心轮上固定设置有一个基座，基座通过一个连接板与两个套筒固定连接，两个套筒内各转动设置有一个连接轴，两个所述夹持爪分别固定设置在两个连接轴上；所述基座上还转动设置有一个传动节，传动节由固定连接的转筒和主动板组成，主动板还转动连接有从动板，从动板上开设有一个通孔，在通孔内转动设置有一个限位柱；所述槽板与所述隔板平行且通过若干个连杆与隔板固定连接，在槽板上开设有一个限位槽，所述限位柱活动设置在限位槽中。

两个所述连接轴上各固定设置有一个夹持爪安装板，所述夹持爪固定设置在夹持爪安装板上，所述从液压缸固定设置在两个夹持爪安装板之间。

所述电机通过带传动驱动一个转盘，所述转盘通过键轴带动所述槽轴，所述转盘还通过一个连动轴带动所述偏心轮同步转动。

所述限位槽由依次连通的上限位段、抬升段、角度调节段和下限位段组成，其中上限位段与下限位段的倾斜角度相等，抬升段垂直设置，角度调节段的倾斜角度小于下限位段的倾斜角度。

所述摆动装置还包括一个滑动杆，滑动杆沿齿条的长度方向贯通设置在齿条的中心处并与齿条固定连接，滑动杆的一端穿过所述隔板并与隔板滑动连接，滑动杆的另外一端与主液压缸的柱塞固定连接。

所述支撑杆上开设有一个U型槽，U型槽的两个侧壁之间固定设置有一个转轴，所述扇形齿轮的尖端活动套设在转轴上。

所述滑槽由首尾相互连通的直槽和往复槽组成，其中往复槽由四段弧度为π/的圆弧型槽依次连通而成。

所述主液压缸与所述从液压缸之间还设置有一个液压阀，液压阀设置在所述隔板上，在液压阀内设置有压力传感器。

所述底板上固定设置有一个支架，支架由一个竖杆和固定设置在竖杆上端的弧形托板组成，所述主液压缸设置在弧形托板上。

有益效果：

1、本发明利用液压的方式驱动夹持爪进行夹取和抛落钵苗，能够精确控制夹持力，避免夹持力过大对钵苗造成损伤；

2、液压的调节通过电机和摆动装置实现，周期控制精确，而且结构简单，便于保养和维护；

3、通过在液压阀内设置压力传感器，能够实时监测夹持力，从而可以有效地监控栽植过程，能够及时发现问题并排除；

4、结合钵苗的实际栽植情况，还能够准确分析夹持力的设定是否符合钵苗栽植的需求，对夹持力的调整提供依据。

附图说明

图1是整体结构示意图；

图2是驱动机构示意图；

图3是摆动装置示意图；

图4是槽轴结构示意图；

图5是栽植机构示意图；

图6是夹取装置示意图；

图7是滑槽结构示意图。

附图标记：1、底板，2、夹持爪，3、从液压缸，4、槽板，401、限位槽，4011、上限位段，4012、抬升段，4013、角度调节段，4014、下限位段，5、液压阀，6、齿条，601、滑动杆，7、主液压缸，8、油路，9、扇形齿轮，10、槽轴，1001、直槽，1002、往复槽，11、皮带，12、电机，13、支架，14、偏心轮，15、基座，16、传动节，17、主动板，18、从动板，19、限位柱，20、夹持爪安装板，21、连接轴，22、套筒，23、连接板，24、隔板，25、支撑杆，2501、U型槽，26、转轴，27、连接杆，28、触头，29、转盘，30、中心柱。

具体实施方式

下面根据附图具体说明本发明的实施方式。

如图1至4所示，一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，包括底板1和垂直设置在底板1上的隔板24，隔板24的两侧分别设置有驱动机构和栽植机构。

驱动机构包括电机12、主液压缸7和摆动装置，其中电机12水平设置在底板1上，主液压缸7位于电机12的上方并被一个支架13所支撑，支架13由一个固定设置在底板1上的竖杆和固定设置在竖杆上端的弧形托板组成，主液压缸7设置在弧形托板上，电机12通过摆动装置驱动主液压缸7出油或者收油。摆动装置包括槽轴10、扇形齿轮9、与扇形齿轮9相啮合的齿条6以及用于支撑扇形齿轮9的支撑杆25。其中槽轴10水平设置在电机12的上方，电机12通过皮带11带动一个转盘29，转盘29的一端通过键轴与槽轴10固定连接并带动槽轴10同步转动。在槽轴10的周侧壁上上沿圆周方向开设有滑槽，滑槽由首尾相互连通的直槽1001和往复槽1002组成，其中往复槽1002由四段弧度为π/4的圆弧型槽依次连通而成。滑槽内活动设置有球形的触头28，扇形齿轮9的尖端通过连接杆27与触头28固定连接。支撑杆25水平地固定设置在隔板24上，支撑杆25的一端与隔板24固定连接，支撑杆25的另外一端悬空，在支撑杆25的悬空端上开设有一个U型槽2501，U型槽2501的两个侧壁之间固定设置有一个转轴26，扇形齿轮9的尖端活动套设在转轴26上。当电机12驱动槽轴10转动的时候，触头28在滑槽内持续移动，当触头28位于直槽1001中时，触头28在水平方向上不会发生位移，进而连接杆27和扇形齿轮9都不会摆动；当触头28位于往复槽1002中时，在往复槽1002的侧壁的挤压下，触头28在水平方向上做往复运动，然后利用连接杆27和转轴26带动扇形齿轮9在水平方向上摆动。齿条6水平设置在扇形齿轮9的上方，在齿条6的中心处沿长度方向开设有一个贯通的轴孔，轴孔内设置有一个滑动杆601，且滑动杆601与齿条6固定连接，滑动杆601的一端穿通设置在隔板24上并于隔板24滑动连接，滑动杆601的另外一端与主液压缸7的的柱塞固定连接。电机12驱动槽轴10转动并带动触头28在滑槽内往复移动，进而通过连接杆27带动扇形齿轮9往复摆动，然后依次带动齿条6和主液压缸7的柱塞往复运动，从而实现控制主液压缸7出油或者收油。

如图5至7所示，栽植机构包括两个夹持爪2，两个夹持爪2通过一个从液压缸3相连接，从液压缸3与主液压缸7相连通，主液压缸7的出油或者收油带动从液压缸3输出或者复位，进而控制夹持爪2夹持或者放开钵苗。主液压缸7与从液压缸3之间还设置有一个液压阀5，液压阀5设置在隔板24上，在液压阀5内设置有压力传感器，当主液压缸7通过液压阀5向从液压缸3输油时，压力传感器检测油压，然后将检测到的数据传输给外置的一个微处理器，由微处理器根据油压计算出两个夹持爪2产生的夹持力。栽植机构还包括垂直设置的槽板4和偏心轮14，偏心轮14通过一个穿通设置在隔板24上连动轴与转盘29相连接，进而由电机12驱动，连动轴与隔板24之间通过轴承实现转动连接。偏心轮14上固定设置有一个基座15，基座15通过一个连接板23与两个套筒22固定连接，两个套筒22内各转动设置有一个连接轴21，两个连接轴21上各固定设置有一个夹持爪安装板20，两个夹持爪2固定设置在两个夹持爪安装板20上，从液压缸3固定设置在两个夹持爪安装板20之间两个夹持爪2之中，远离隔板24的一个夹持爪2是活动的，而靠近隔板24的一个夹持爪2是固定的，从液压缸3的输出端与活动的夹持爪2固定连接。基座15上还固定设置有一个中心柱30，中心柱30与偏心轮14的转动中心关于偏心轮14的轴线对称。在中心柱30上转动设置有一个传动节16，传动节16由固定连接的转筒和主动板17组成，其中转筒套设在中心柱30上，主动板17的板面与转筒的轴线相互垂直。主动板17还转动连接有从动板18，从动板18上开设有一个通孔，在通孔内转动设置有一个限位柱19。槽板4与隔板24平行且通过若干个连杆与隔板24固定连接，在槽板4上开设有一个限位槽401，限位柱19活动设置在限位槽401中。限位槽401由依次连通的上限位段4011、抬升段4012、角度调节段4013和下限位段4014组成，其中上限位段4011与下限位段4014的倾斜角度相等，抬升段4012垂直设置，角度调节段4013的倾斜角度小于下限位段4014的倾斜角度。

在进行栽植时，电机12作为动力源，依次带动转盘29、连动轴、偏心轮14和基座15转动，进而依次带动连接板23、套筒22、夹持爪安装板20和夹持爪2转动，同时在传动节16、从动板18、限位柱19和限位槽401的限位作用下，使夹持爪2 往复移动，夹持爪2的运动轨迹与限位槽401的形状相同。当夹持爪2位于最下端的时候，对应从液压缸3输出，然后从液压缸3的输出端推动远离隔板24的一个夹持爪2，该夹持爪2带动与之相连的一个安装轴21绕着套筒22转动，从而实现两个夹持爪2的下端靠拢，将待栽植的钵苗夹取起来；当夹持爪2位于最上端的时候，对应从液压缸3收油，然后两个夹持爪2复原并抛落钵苗。

不断重复上述过程，实现对钵苗的栽植。

本发明利用液压的方式驱动夹持爪2进行夹取和抛落钵苗，能够精确控制夹持力，避免夹持力过大对钵苗造成损伤。液压的调节通过电机12和摆动装置实现，周期控制精确，而且结构简单，便于保养和维护。还通过在液压阀5内设置压力传感器，能够实时监测夹持力，从而可以有效地监控栽植过程，能够及时发现问题并排除，结合钵苗的实际栽植情况，还能够准确分析夹持力的设定是否符合钵苗栽植的需求，对夹持力的调整提供依据。

Claims (8)

1.一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，包括底板（1）和垂直设置在底板（1）上的隔板（24），隔板（24）的两侧分别设置有驱动机构和栽植机构，其特征在于：

所述驱动机构包括电机（12）、主液压缸（7）和摆动装置；

所述摆动装置包括槽轴（10）、扇形齿轮（9）、与扇形齿轮（9）相啮合的齿条（6）以及用于支撑扇形齿轮（9）的支撑杆（25）；

所述槽轴（10）上沿圆周方向开设有滑槽，滑槽内活动设置有触头（28），所述扇形齿轮（9）的尖端通过连接杆（27）与触头（28）固定连接；

所述支撑杆（25）固定设置在所述隔板（24）上，所述扇形齿轮（9）的尖端与支撑杆（25）转动连接；所述齿条（6）与所述主液压缸（7）的柱塞固定连接；

所述电机（12）驱动槽轴（10）转动并带动触头（28）在滑槽内往复移动，进而通过连接杆（27）带动扇形齿轮（9）往复摆动，然后依次带动齿条（6）和主液压缸（7）的柱塞往复运动，以控制主液压缸（7）出油或者收油；

所述栽植机构包括两个夹持爪（2），两个夹持爪（2）通过一个从液压缸（3）相连接，从液压缸（3）与所述主液压缸（7）相连通，主液压缸（7）的出油或者收油带动从液压缸（3）输出或者复位，进而控制夹持爪（2）夹持或者放开钵苗；

所述栽植机构包括槽板（4）和偏心轮（14），偏心轮（14）由所述电机（12）驱动，所述偏心轮（14）上固定设置有一个基座（15），基座（15）通过一个连接板（23）与两个套筒（22）固定连接，两个套筒（22）内各转动设置有一个连接轴（21），两个所述夹持爪（2）分别固定设置在两个连接轴（21）上；所述基座（15）上还转动设置有一个传动节（16），传动节（16）由固定连接的转筒和主动板（17）组成，主动板（17）还转动连接有从动板（18），从动板（18）上开设有一个通孔，在通孔内转动设置有一个限位柱（19）；所述槽板（4）与所述隔板（24）平行且通过若干个连杆与隔板（24）固定连接，在槽板（4）上开设有一个限位槽（401），所述限位柱（19）活动设置在限位槽（401）中；

所述摆动装置还包括一个滑动杆（601），滑动杆（601）沿齿条（6）的长度方向贯通设置在齿条（6）的中心处并与齿条（6）固定连接，滑动杆（601）的一端穿过所述隔板（24）并与隔板（24）滑动连接，滑动杆（601）的另外一端与主液压缸（7）的柱塞固定连接。

2.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：两个所述连接轴（21）上各固定设置有一个夹持爪安装板（20），所述夹持爪（2）固定设置在夹持爪安装板（20）上，所述从液压缸（3）固定设置在两个夹持爪安装板（20）之间。

3.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述电机（12）通过带传动驱动一个转盘（29），所述转盘（29）通过键轴带动所述槽轴（10），所述转盘（29）还通过一个连动轴带动所述偏心轮（14）同步转动。

4.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述限位槽（401）由依次连通的上限位段（4011）、抬升段（4012）、角度调节段（4013）和下限位段（4014）组成，其中上限位段（4011）与下限位段（4014）的倾斜角度相等，抬升段（4012）垂直设置，角度调节段（4013）的倾斜角度小于下限位段（4014）的倾斜角度。

5.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述支撑杆（25）上开设有一个U型槽（2501），U型槽（2501）的两个侧壁之间固定设置有一个转轴（26），所述扇形齿轮（9）的尖端活动套设在转轴（26）上。

6.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述滑槽由首尾相互连通的直槽（1001）和往复槽（1002）组成，其中往复槽（1002）由四段弧度为π/4的圆弧型槽依次连通而成。

7.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述主液压缸（7）与所述从液压缸（3）之间还设置有一个液压阀（5），液压阀（5）设置在所述隔板（24）上，在液压阀（5）内设置有压力传感器。

8.如权利要求1所述的一种基于液压调控的钵苗移栽机执行系统，其特征在于：所述底板（1）上固定设置有一个支架（13），支架（13）由一个竖杆和固定设置在竖杆上端的弧形托板组成，所述主液压缸（7）设置在弧形托板上。

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