CN114375675A - 一种带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其由落薯机构、机座、升降座、升降驱动装置、检测单元及料筐移动装置组成。落薯机构中，通过将接薯托板铰接在垂直输送单元上，接薯托板上的甘薯掉落后接薯托板若接触到料筐内的甘薯可翻转不会对甘薯造成损伤，如此落薯机构下端与料筐内的薯面不用留出很大的让位空间；在优选方案中，料筐移动装置包括四组呈X形布局的输送机构，其能够使料筐前后、左右运动配合装筐，结构简单紧凑；在优选方案中，检测单元为距离传感器，探测薯面高度更方便，成本更低；在优选方案中，还包括上料筐机构，上料筐机构的料筐存储仓可存储多个料筐，实现料筐装满后自动换筐，不需要停机换筐，可提升效率。

Description

一种带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置。

背景技术

甘薯(又名红薯、山芋、地瓜、红苕等)是土下结果的块茎植物，其具有体型大、单体份量重的特点，且薯皮薄易蹭伤破损，不利于鲜薯、种薯的贮藏和商品薯销售。其中：甘薯薯块在机械化收获或者接薯集薯储存转运过程中不可避免的会与机具输送分离部件、土块、集薯容器等物体产生相互冲击、碰撞，从而导致其机械损伤。因而，挖掘收获甘薯时，必须尽量减少果实的冲击、碰撞，需进行装置结构的创新与优化，否则会造成严重的损伤而影响商品性导致经济损失。目前甘薯产业联合收获作业机械研发发展迅速，但是技术还不成熟。生产上现有的联合收获机基本是牵引式与自走式的单垄作业设备。这类机械的集薯机构采用侧向输送或者直接装袋、装筐手段，薯块从较高的输送机构直接掉落到容器中，许多薯块被摔伤或碰伤，自动化程度低、破损率高。由于甘薯表皮更容易破损，因此对甘薯集薯装置的落薯高度有更高的要求。

现有技术中，专利CN107416264A提供了一种果实装筐装置，其具有垂直传送机构、旋转机构、提升机构及果箱，旋转机构安装在垂直传送机构下方。垂直传送机构包括垂直传送带5，垂直传送带5上安装有倾斜隔板。该方案通过倾斜隔板兜住果实，并将果实向下输送，到垂直传送机构下端，果实被倒出来，旋转机构将果实均布至果箱中。另外，该专利方案中设置有果实堆积平面的检测机构，果箱内果实堆积平面上升，使旋转架受到向上的推力，连同中心块、花键轴向上运动，旋转架与可动斜板接触，使可动斜板克服拉簧拉力和自身重力发生转动，触发接近开关产生检测信号，控制器据此控制垂直传送机构整体上升。该技术中，存在如下问题：(1)垂直传送带5上的倾斜隔板转动半径较大，垂直传送带5下端要为其旋转流出足够的空间，使得果实从倾斜隔板落下后高度仍然较高；(2)通过旋转机构将果实均布至果箱内，旋转机构整体结构较大，无法进入较小的果箱，对果箱的规格具有限制；(3)检测果实堆积平面的检测结构复杂，故障率高，且要旋转机构与果实接触后才能获知堆积平面较高，可能会破坏果实；(4)果箱装满后需要人工替换果箱，替换果箱时为了保证人员安全，往往需要停机，影响装箱效率。

专利CN111099051A公开了一种果实智能装筐装置，其也采用了与上述专利方案类似的结构布局，该专利中也设置有检测机构，检测机构由支架56、转轴57、牛筋软门帘58和微动开关8，其也存在与上述专利方案一样的问题。此外，采用类似的结构的专利还有CN109051034A、CN108082879A，此两个专利方案中，将对应于专利CN107416264A中倾斜隔板的部分改为了柔性的橡胶指头与毛刷，这两种材质存在易老化、磨损的问题，使用寿命低。

专利CN109911285A公开了一种水果有序自动装筐装置，其用水果托盘取代上述倾斜隔板，此外，其包含用于使水果箱进行X、Y轴移动的x/y轴移动机构以在装筐过程中移动水果箱，使得装筐均匀。该专利中，x/y轴移动机构为双传送带驱动的多层结构，其结构复杂，占用体积大。专利CN201660152U与专利CN108327966A中也采用了类似的单轴或双轴的料筐移动结构。

本发明的技术方案以上述第(1)方面的技术问题为主要技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可降低甘薯的落下高度、减少甘薯摔伤的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其包括落薯机构、机座、升降座、升降驱动装置、检测单元及料筐移动装置，所述落薯机构及所述检测单元安装在所述升降座上，所述升降驱动装置驱动所述升降座相对于所述机座作升降运动；

所述落薯机构包括垂直输送单元，所述垂直输送单元上等距安装有多个接薯托板，所述垂直输送单元由输送电机驱动运转；

所述接薯托板相对于所述垂直输送单元转动安装；

所述垂直输送单元运转时，向下移动的所述接薯托板均处于展开状态；向上移动的所述接薯托板均处于下垂着的收纳状态；

展开状态下，所述接薯托板与所述垂直输送单元之间形成V字形的甘薯容纳槽。

进一步地，所述料筐移动装置包括座体，所述座体上对称安装有四组输送机构，各所述输送机构的输送方向均倾斜，四组所述输送机构呈X形布局。

进一步地，所述检测单元为距离传感器。

进一步地，还包括上料筐机构，所述上料筐机构包括料筐存储仓及料筐转移机构，所述料筐转移机构用于将所述料筐存储仓内的料筐依次转移至所述料筐移动装置。

进一步地，所述接薯托板包括主体部与支撑部；展开状态下，所述支撑部贴靠在所述垂直输送单元上，使得所述主体部与所述垂直输送单元之间形成所述甘薯容纳槽。

进一步地，所述接薯托板通过铰接板连接所述垂直输送单元；

所述接薯托板相对于所述铰接板转动安装，所述铰接板固定在所述垂直输送单元上。

进一步地，所述输送机构包括输送轮与输送电机。

进一步地，所述料筐存储仓内能够堆放多个料筐，所述料筐存储仓的侧部安装有导向条及阻尼条；所述导向条及阻尼条均沿竖直方向延伸，且所述阻尼条对料筐的与压力能够调节；所述料筐存储仓的侧边安装有阻挡装置。

进一步地，还包括卸筐装置，所述卸筐装置连接所述料筐移动装置。

有益效果：本发明的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置中，通过将接薯托板铰接在垂直输送单元上，接薯托板上的甘薯掉落后接薯托板若接触到料筐内的甘薯可翻转不会对甘薯造成损伤，如此落薯机构下端与料筐内的薯面不用留出很大的让位空间，且接薯托板回程时处于下垂状态，落薯机构可更靠近料筐边缘；在优选方案中，料筐移动装置包括四组呈X形布局的输送机构，其能够使料筐前后、左右运动配合装筐，结构简单紧凑；在优选方案中，检测单元为距离传感器，探测薯面高度更方便，成本更低；在优选方案中，还包括上料筐机构，上料筐机构的料筐存储仓可存储多个料筐，实现料筐装满后自动换筐，不需要停机换筐，可提升效率。

附图说明

图1为带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置的正视图；

图2为带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置的侧视图(不包含料筐存储仓)；

图3为落薯机构的正视图；

图4为落薯机构的立体图；

图5为落薯机构的剖视图；

图6为接薯托板的结构图；

图7为接薯托板与铰接板的组合结构图；

图8为料筐移动装置与卸筐装置的组合图；

图9为料筐存储仓部分的结构图；

图10为带有甘薯收获自适应集薯装筐系统装置的甘薯收获机的结构图。

图中：a-甘薯容纳槽；1-落薯机构；11-垂直输送单元；111-输送链；112-横杆；12-接薯托板；121-主体部；122-支撑部；13-铰接板；14-输送电机；2-机座；3-升降座；4-升降驱动装置；41-升降驱动部；42-升降轮；43-牵拉部；5-检测单元；6-料筐移动装置；61-座体；62-输送机构；621-输送轮；622-输送电机；7-上料筐机构；71-料筐存储仓；72-料筐转移机构；73-阻挡装置；74-导向条；75-阻尼条；8-收获系统；9-清选输送平台；10-卸筐装置；20-推料筐机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1-2所示的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置(以下简称：装筐系统装置)其包括落薯机构1、机座2、升降座3、升降驱动装置4、检测单元5及料筐移动装置6，落薯机构1及检测单元5安装在升降座3上，升降驱动装置4驱动升降座3相对于机座2作升降运动；

如图3-5所示，落薯机构1包括垂直输送单元11，垂直输送单元11上等距安装有多个接薯托板12，垂直输送单元11由输送电机14驱动运转；其相比于现有技术的区别在于：接薯托板12相对于垂直输送单元11转动安装；垂直输送单元11运转时，向下移动的接薯托板12均处于展开状态；向上移动的接薯托板12均处于下垂着的收纳状态；展开状态下，接薯托板12与垂直输送单元11之间形成V字形的甘薯容纳槽a。

如图6所示，接薯托板12包括主体部121与支撑部122；展开状态下，接薯托板12斜向上倾斜，支撑部122贴靠在垂直输送单元11上，使得主体部121与垂直输送单元11之间形成甘薯容纳槽。

优选地，为了便于接薯托板12的安装，接薯托板12通过铰接板13连接垂直输送单元11，接薯托板12与铰接板13的组合结构如图7所示。

具体地，上述垂直输送单元11包括两组并行设置的输送链111以及搭接在两组输送链111之间的多个横杆112，该垂直输送单元11结构可靠、使用寿命长。上述横杆112一方面用于安装接薯托板12，上述铰接板13固定在横杆112上；另一方面用于阻挡甘薯以及保持接薯托板12的状态，接薯托板12处于展开状态时，如图5所示，接薯托板12转动轴上侧的横杆112与主体部121一起构建甘薯容纳槽a，使得甘薯能够保持在甘薯容纳槽a内不会掉落，接薯托板12转动轴下方的横杆112与支撑部122接触，使主体部121维持在斜向上倾斜倾斜的状态。上述输送链111可由输送带替代。

此外，上述垂直输送单元11的形式还可以是皮带、同步带等形态，对应的，上述铰接板13固定在皮带或同步带上，接薯托板12处于展开状态时，支撑部122与皮带或同步带接触，此外，甘薯容纳槽a由皮带或同步带与主体部121构建而成。

上述落薯机构1具有如下优点：第一，可降低落薯高度，减少甘薯损伤，由于接薯托板12可旋转，其运动至垂直输送单元11最下端后，若接薯托板12与料筐内上薯面接触，接薯托板12会产生旋转防止损伤甘薯，此结构不需要在垂直输送单元11下端与料筐内上薯面之间留出太大的接薯托板回转空间，另外相比于专利CN109051034A、CN108082879A中采用橡胶条、毛刷等柔性材料替代接薯托板的做法，本申请的方案显然不易磨损，耐用度高；第二，由于向上移动的接薯托板12均处于下垂着的收纳状态，因此，向上移动的接薯托板12不用额外占用空间，落薯机构1可更靠近料筐的边缘进行落薯，更利于甘薯的均匀投放；第三，由输送链111与横杆112构成的垂直输送单元11相比于背景技术中举出的各现有技术采用的皮带结构结构更可靠、使用寿命更长。

上述升降驱动装置4包括升降驱动部41、升降轮42以及牵拉部43，所述牵拉部43的一端固定在机座2上，另一端固定在升降座3上，所述升降驱动部41驱动升降轮42作升降运动，所述牵拉部43绕过升降轮42。上述结构通过动滑轮原理，使升降座3的运动位移是升降轮42位移的两倍，如此可选择行程较小的升降驱动部41，节约成本，减少安装空间。优选地，上述升降驱动部41、升降轮42以及牵拉部43分别为电动推杆(或液压缸)、链轮以及链条。

如图8所示，上述料筐移动装置6包括座体61，座体61上对称安装有四组输送机构62，各输送机构62的输送方向均倾斜，四组输送机构62呈X形布局。具体地，输送机构62包括输送轮621与输送电机622。该料筐移动装置6相比于背景技术所列举的现有技术中的双重平移机构而言，结构简单，占用空间小，且可靠性高，故障率低。

料筐放置到料筐移动装置6上后，料筐底部与四个输送轮621分别接触，输送轮621转动时，其与料筐的接触点对料筐底部施加倾斜的摩擦力，当需要使料筐向前移动时，使所有输送轮621对料筐底部的摩擦力均具有向前的分力(即输送轮621与料筐底部的接触点的运动方向具有向前的分量)，由于四组输送机构62呈X形布局，在前后方向上的两对输送机构62中，每一对输送机构62的两个输送轮621对料筐底部的摩擦力分别具有向左与向右的分力，向左与向右的分力大致相等相互抵消，因此，料筐能够向前运动；同理，可驱动料筐向后、左、右移动，要驱动料筐向哪个方向移动，就使所有输送轮621对料筐底部的摩擦力均具有向目标方向的分力(即输送轮621与料筐底部的接触点的运动方向具有向目标方向的分量)。该结构控制方便，通过调整四个输送电机622的正反转组合即可使料筐向不同方向移动。

优选地，如图1所示，装筐系统装置还包括上料筐机构7，上料筐机构7包括料筐存储仓71及料筐转移机构72，料筐转移机构72用于将料筐存储仓71内的料筐依次转移至料筐移动装置6。如此，可自动上料筐，无需人工摆放料筐。本实施例中，料筐转移机构72为输送链或输送带。

如图9所示，料筐存储仓71为框架式结构，其内能够堆放多个料筐，料筐存储仓71的侧部安装有导向条74及阻尼条75；导向条74及阻尼条75均沿竖直方向延伸，且阻尼条75对料筐的与压力能够调节，具体地，阻尼条75通过螺钉连接料筐存储仓71，通过调节螺钉的轴向位置可使阻尼条75横向平移移动以调整预压力，阻尼条75对料筐的摩擦力可使料筐向下移动时不会受到很大的冲击；料筐存储仓71的侧边安装有阻挡装置73，阻挡装置73可在阻挡与释放状态之间切换，阻挡装置73的数量为两组，两组阻挡装置73上下放置，在上的阻挡装置73用于阻挡料筐存储仓71内第二个料筐及其之上的所有料筐，在下的阻挡装置73用于最下方的料筐(也即第一个料筐)；需要上料筐时，在上的阻挡装置73处于阻挡状态，在下的阻挡装置73切换至释放状态以将最下方料筐释放到料筐转移机构72上，待料筐转移机构72将最下方的料筐转移走后，在下的阻挡装置73切换至阻挡状态，在上的阻挡装置73切换至释放状态，待料筐存储仓71内剩余的料筐将至底部，在上的阻挡装置73切换至阻挡状态。依此往复，可逐个分离料筐。

此外，装筐系统装置还包括卸筐装置10，卸筐装置10连接料筐移动装置6。装筐系统装置对一个料筐装筐完成后，料筐被卸至卸筐装置10，卸筐装置10将装满甘薯的料筐输出。本实施例中，卸筐装置10为倾斜放置的滚筒线，料筐依靠自身重力输出。

上述检测单元5为距离传感器，基于此，基于上述装筐系统装置的自适应装筐方法包括如下步骤：

步骤1)，控制料筐转移机构72将料筐存储仓71内的一个料筐转移至料筐移动装置6；

步骤2)，控制垂直输送单元11运转以使垂直输送单元11的下端伸入置于料筐移动装置6上的料筐内；

步骤3)，控制落薯机构1运转，对料筐进行装筐；

步骤4)，根据检测单元5的采集数据判断料筐内的薯面高度是否超出预设阈值，是则控制料筐移动装置6运转以将料筐进行前后移动或左右移动，或者控制升降驱动装置4运转以使落薯机构1上升。

上述步骤中，可针对料筐预先设置多个装筐点，落薯机构1在每个高度位置，当根据检测单元5的采集数据判断出薯面高度超出预设阈值，控制料筐移动装置6使下一个装筐点置于落薯机构1的下方，直至所有装筐点对应的薯面高度均超出预设阈值，控制升降驱动装置4运转以使落薯机构1上升设定高度，继续下一层装筐。

上述实施例中，通过距离传感器检测薯面高度，相比于背景技术中所列出的现有技术中利用复杂机械结构检测薯面高度的方式而言，响应更快速，且不会误伤甘薯，可提高装筐效率。

上述装筐系统装置可应用在固定位置进行甘薯装筐，优选地，装筐系统装置用于甘薯收获机上进行移动装筐，如图10为带有装筐系统装置的甘薯收获机的结构图，甘薯收获机包括收获系统8，装筐系统装置通过清选输送平台9连接收获系统8，此外，甘薯收获机上还具有作用于料框的推料筐机构20，推料筐机构20用于将装满甘薯的料筐推离所述料筐移动装置6，使料筐移动至卸筐装置10上，本实施例中，推料筐机构20为电动推杆或液压缸。

上述甘薯收获机可一边收获甘薯，一边进行装筐作业，人工在清选输送平台9旁对清选输送平台9输送的甘薯进行清选，清除杂物以及不符合要求的甘薯。

清选输送平台9由两段输送带组成，落薯机构1置于后端的输送带的末端，从输送掉末端输出的甘薯落入落薯机构1上的甘薯容纳槽a内并被落薯机构1向下输送进行装筐。当装筐系统装满一个料筐后，清选输送平台9的后端传送带停止动作，起到暂存薯块的作用。当机构完成自动卸料筐与自动装填空料筐后，清选输送平台9继续送薯。

本发明的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置中，通过将接薯托板铰接在垂直输送单元上，接薯托板上的甘薯掉落后接薯托板若接触到料筐内的甘薯可翻转不会对甘薯造成损伤，如此落薯机构下端与料筐内的薯面不用留出很大的让位空间，且接薯托板回程时处于下垂状态，落薯机构可更靠近料筐边缘，解决了背景技术中第(1)项技术问题；在优选方案中，料筐移动装置包括四组呈X形布局的输送机构，其能够使料筐前后、左右运动配合装筐，结构简单紧凑，解决了背景技术中第(2)项技术问题；在优选方案中，检测单元为距离传感器，探测薯面高度更方便，成本更低，解决了背景技术中第(3)项技术问题；在优选方案中，还包括上料筐机构，上料筐机构的料筐存储仓可存储多个料筐，实现料筐装满后自动换筐，不需要停机换筐，可提升效率，解决了背景技术中第(4)项技术问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其包括落薯机构(1)、机座(2)、升降座(3)、升降驱动装置(4)、检测单元(5)及料筐移动装置(6)，所述落薯机构(1)及所述检测单元(5)安装在所述升降座(3)上，所述升降驱动装置(4)驱动所述升降座(3)相对于所述机座(2)作升降运动；

所述落薯机构(1)包括垂直输送单元(11)，所述垂直输送单元(11)上等距安装有多个接薯托板(12)，所述垂直输送单元(11)由输送电机(14)驱动运转；

其特征在于：

所述接薯托板(12)相对于所述垂直输送单元(11)转动安装；

所述垂直输送单元(11)运转时，向下移动的所述接薯托板(12)均处于展开状态；向上移动的所述接薯托板(12)均处于下垂着的收纳状态；

展开状态下，所述接薯托板(12)与所述垂直输送单元(11)之间形成V字形的甘薯容纳槽。

2.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述料筐移动装置(6)包括座体(61)，所述座体(61)上对称安装有四组输送机构(62)，各所述输送机构(62)的输送方向均倾斜，四组所述输送机构(62)呈X形布局。

3.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述检测单元(5)为距离传感器。

4.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，还包括上料筐机构(7)，所述上料筐机构(7)包括料筐存储仓(71)及料筐转移机构(72)，所述料筐转移机构(72)用于将所述料筐存储仓(71)内的料筐依次转移至所述料筐移动装置(6)。

5.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述接薯托板(12)包括主体部(121)与支撑部(122)；展开状态下，所述支撑部(122)贴靠在所述垂直输送单元(11)上，使得所述主体部(121)与所述垂直输送单元(11)之间形成所述甘薯容纳槽。

6.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述接薯托板(12)通过铰接板(13)连接所述垂直输送单元(11)；

所述接薯托板(12)相对于所述铰接板(13)转动安装，所述铰接板(13)固定在所述垂直输送单元(11)上。

7.根据权利要求2所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述输送机构(62)包括输送轮(621)与输送电机(622)。

8.根据权利要求2所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，所述料筐存储仓(71)内能够堆放多个料筐，所述料筐存储仓(71)的侧部安装有导向条(74)及阻尼条(75)；所述导向条(74)及阻尼条(75)均沿竖直方向延伸，且所述阻尼条(75)对料筐的与压力能够调节；所述料筐存储仓(71)的侧边安装有阻挡装置(73)。

9.根据权利要求1所述的带落薯机构的甘薯收获自适应集薯装筐系统装置，其特征在于，还包括卸筐装置(10)，所述卸筐装置(10)连接所述料筐移动装置(6)。

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