CN101433140A - 盘蛇式全自动软盘钵体菜苗喂入机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全新的软盘钵体菜苗自动喂入机构，属于农业种植机械范畴。本发明的核心是一只布置有钵孔的大转盘，盘面近乎竖直地安装，其旋转轴线与水平呈10°－20°夹角。钵孔的布置规律是一条或两条盘蛇线。用两种各三片60°角的扇面形无钵底软盘育苗，然后摆在转盘上拼接再由机器自动喂入。转盘的正面有压盘叉和活动喂入口以及固定在机架上的导苗管，转盘背面有按盘蛇线布置的锯齿形齿轨，齿轨上骑跨着驱动机构，它的凸轮轴上有三只凸轮通过杠杆分别完成对两只顶苗活塞以及转盘齿轨的驱动。而正面的活动喂入口和背面的驱动机构由“U”形架来同步。由地轮产生的动力经链轮、链条传递给塔式从动链轮再经软轴直接传给驱动机构凸轮轴。

Description

盘蛇式全自动软盘钵体菜苗喂入机构

本发明公开了一种全新的软盘钵体菜苗喂入机构，属于农业种植机械范畴。

大田菜苗种植方式有三种：直播、裸苗移栽、钵苗移栽。直播存在用种量大、须人工间苗、出苗期面积大不易管理、与连茬作物争茬口、产量不高等缺点，有被逐步淘汰的趋势；裸苗移栽须人工起苗、喂苗，并且对根须损伤较大会影响活棵也将退出历史舞台；据有关资料显示，钵苗甜菜产量较裸苗提高30％，且糖份还有增加。因此，菜苗的钵式移栽是大势所趋。

纵观市场上已有的和专利局已公布的菜苗栽植机喂入方式，有一行一人的手动单株喂入，一行一人的手动多株喂入再由机器依次分喂，还有用植物纤维预制一次性苗盘采用插秧机方式喂入的，前两种自动化程度太低且离不开人工喂苗，后一种一次性苗盘成本较高且机器复杂不符合中国国情。

能否用塑料软盘育苗再直接置于机器上由机器自动喂入呢？本发明就巧妙地解决了这一问题。

一、转盘：本发明的核心是一只大转盘，转盘上的钵苗孔位按近似等速螺线规律排列，苗孔的喂入轨迹就象一条盘蛇一样，从最外圈的蛇尾到内圈的蛇头。转盘(1)的中心部分不布置苗孔，用来安装旋转平台(8)。转盘的苗孔部分形成一个较宽的环带。如果直接将这一环带整体做成一张软盘，由于软盘的强度有限，想要用双手连盘带苗拿起来就只能将软盘做得很小，那样就存在频繁停机换盘而影响工效。若将这一环带分成6份，每份是一个60°圆心角的扇面。如果6个扇面完全相同，则可以用同一种样式的软盘进行育苗然后拼接喂入。众所周知，等速螺线上每两个点的曲率半径都不相同，不可能做到有两片扇面相同，因此不能用等速螺线。

本发明采用两组同心半圆线簇拼合，左方线簇半径通式为：R_A＝2nd；右方线簇的半径通式为：R_B＝(2n-1)d。d是每个苗钵占用的软盘位置的直径(比钵体直径大)，n是圈数。把左方线簇向下移动1/2d，把右方线簇向上移动1/2d，则所有线簇就形成了一条连贯的盘蛇线。取原中心为旋转中心，这样就可以由外圈到内圈进行连续喂入了。再把左方线簇按其圆心角60°均分成三个扇区，则左方的三个扇区完全相同，称之为A扇；再把右方线簇按其圆心角60°分成三个扇区，右方的三个扇区完全相同，称之为B扇。现在我们只需用两种软盘(即A盘和B盘)，就能进行钵苗的育苗与连续喂入了。具体的苗钵布置是这样的：首先是以上述线条为苗钵中心线，左半圆的弧长为2nd，每扇弧长为2nd/3，同理右方每扇弧长为(2n-1)dπ/3，即所有扇区上弧线长度都含有公因式dπ/3，而dπ/3约等于1.046d，其对应的弦长与d相差无几，故此，苗钵在弧线上可采用等弧长(dπ/3)方式布置，即在左半圆每扇弧线上布置2n个钵位，而在右半圆每扇弧线上布置2n-1个钵位，也就是说，沿盘蛇线由外圈向内圈每转半圈，每扇上的钵位数递减1个(如图一)。转盘采用等弧长方式驱动：在转盘的背面沿正面的弧线做出锯条状的轨道，称之为齿轨(18)，锯齿的节距为dπ/3。

但是，因为每两条相邻弧线之间的间距是2d，这样布置钵位的结果是软盘上每布置一行就空着一行，这样既不经济也不合理。因此，在每圈轨迹内布置两圈钵位成为必须。本发明在原线簇半径通式基础上分别+1/2d和-1/2d，即R_A1＝R_A+1/2d，R_A2＝R_A-1/2d；R_B1＝R_B+1/2d，R_B2＝R_B-1/2d作为同一圈中的两条钵体中心线。这样就形成了在正面有两条盘蛇线为钵孔中心线、在反面有一条盘蛇线为齿轨线的转盘(1)布置格局(如图二)。我们让钵孔环带凸出转盘(1)，并在最内圈和最外圈的凸缘上贴上一圈铁片(2)，以便用磁性橡胶条(3)固定软盘(4)边缘。

二、顶苗活塞和压盘叉：按A、B两种扇面做成的软盘育苗后直接拼摆在转盘(1)上，这样就省去了人工转移钵苗的工序，但要把钵苗从软盘中取出来就有些麻烦，首先是菜苗脆弱不经扯，所以不能采用拔苗方式。

本发明采取在转盘背面设置顶苗活塞(37)(38)的方法将钵苗顶出软盘(软盘苗钵为无底杯形)，这样又会在顶苗时使软盘脱离转盘(1)，就需要在转盘(1)的正面设计一个压盘叉(5)，在顶苗过程中由压盘叉(5)压住软盘，使其紧贴转盘。压盘叉(5)有三只叉头，后端均固定在“U”形架(12)的前端；叉头的中间有弧形凹陷，是为了减小顶苗活塞行程；叉头的前端为圆弧状，开有横切口，用圆柱销铰链连接着扶苗杆(29)。扶苗杆(29)是一根截面为圆形的空心金属管，前端压扁后与压盘叉铰链连接。当转盘(1)转动时，下倾的苗叶从扶苗杆(29)上方进入与之摩擦，一方面使得扶苗杆(29)向压盘叉(5)贴合，另一方面扶苗杆(29)抬起下垂苗叶使之向上归拢，以免影响下方钵苗的翻转与下落；当转盘(1)停住，活塞(37)顶苗时，扶苗杆(29)在钵苗推挤下向外转动，让出钵苗下落空间；当钵苗被活塞(37)顶出至钵底超出压盘叉(5)时，钵苗在自重作用下下落，苗体以扶苗杆(29)为支点翻转，钵体朝下落入喂入口(10)，靠近转盘一侧的部分苗叶与活塞端面摩擦，从而抹掉其上的泥土。

三、旋转台：转盘要在旋转中喂入钵苗，就必须要有旋转轴(6)和轴承(7)；想要保证转盘在旋转过程中边缘跳动量小，就要在旋转轴(6)上设置一个平台(8)，使平台(8)与转盘中心区域紧密接触才能保证旋转的平稳；为了让钵苗被顶苗活塞(37)(38)顶出后靠自重下落，将转盘平面与水平面呈70°——80°左右角度安装，转盘正面朝向机器侧面，这就要求转轴中心线与机器前进方向垂直，并且与水平面呈10°——20°左右夹角安装在机架(9)上。

四、活动喂入口：钵体菜苗从转盘(1)上的软盘中顶出后直接用导管送至开沟犁后方。为避免路程过长而使菜苗叶片及根须受损，本发明将喂入点设置在转盘(1)的最下方与转盘中心的连线上。可升降的喂入口(10)随喂入点升降而升降，漏斗形的喂入口(10)保证钵苗落入导苗管(11)，漏斗喇叭口与扶苗杆(29)配合通过阻挡苗叶扶正钵体下降姿势。喂入口安装在“U”形架(12)前端，“U”形架后端由套管空套在转盘后方的支撑光柱(13)上，光柱用螺栓(14)固定在机架上。套管内有一方键(15)在光柱(13)的键槽中滑动，保证套管可在光柱(13)上上下滑动而不能转动。套管下方的光柱上套有一只支重弹簧(16)，用来抵消“U”形架(12)和喂入口(10)的重力。喂入口(10)下方的机架(9)上安装着外套式导苗管(11)，管子上半部分与喂入口(10)下半部分重叠，出口直通开沟犁的后方，在导苗管(11)尾部的后方安装有一块可以调整高低和倾角的矫姿板(17)，用以调整钵苗着地时的姿态。

五、驱动机构：驱动机构有三大任务，一是要在一个循环内依次完成对下、上两个顶苗活塞(37)(38)的驱动；二是要在一个循环内对转盘齿轨(18)拨动一齿，并且转盘(1)动作时间要短，以免影响活塞驱动；三是要通过“U”形架(12)带动喂入口(10)与其同步升降。驱动机构的核心是一个上下两端用轴承(19)支承在驱动机架(20)上的凸轮轴(21)，上下两个凸轮是分别驱动两个顶苗活塞的上顶苗凸轮(23)和下顶苗凸轮(22)，由上顶苗杠杆(49)和下顶苗杠杆(47)将顶苗动力分别传递到各自的活塞尾部；中间凸轮是齿轨驱动凸轮(26)，动力通过驱动杠杆(48)拉伸驱动弹簧(50)。驱动机架(20)通过两只套在顶苗活塞座(43)(44)上的滚轮(45)(46)夹在齿轨(18)上沿齿轨移动；驱动机架(20)的后端用一只滑轮(30)在一条竖直的滑道(31)里上下滑动，滑道(31)通过螺栓(32)固定在机架(9)上。滑轮(30)安装在滑轮架(33)的后端，滑轮架(33)固定在手柄轴(34)的左端，手柄轴(34)安装在驱动机架后侧的竖板孔中，手柄轴(34)的右端装有手柄(35)。驱动机架(20)用滑轮弹簧(36)压住滑轮架(33)，使滑轮(30)紧贴滑道(31)。驱动机架(20)的内面，安装有两套顶苗活塞总成，每套由顶苗活塞(37)(38)、活塞弹簧(39)(40)、弹簧座(41)(42)、活塞座(43)(44)及滚轮(45)(46)等组成；驱动机架内还有三只杠杆和两只重要弹簧：即上顶苗杠杆(49)、驱动杠杆(48)和下顶苗杠杆(47)、驱动弹簧(50)和定位弹簧(51)，三只杠杆用套管依次空套在杠杆销轴(52)上并能绕轴摆动。驱动机架(20)的前端用一个套管空套在支撑光柱(13)上压住“U”形架(12)以实现与之联动。

六、传动机构：传动机构由地轮(53)及其上安装的主动链轮(54)、链条(55)、塔式从动链轮(56)以及驱动软轴(57)组成。动力通过地轮(53)——主动链轮(54)——链条(55)——从动塔轮(56)——软轴(57)——凸轮轴(21)，通过调整链条(55)在主、从动链轮上的位置改变作业株距。

下面结合一个实施例叙述一下本发明的工作过程：

一、育苗

在整平的苗圃里铺上塑料薄膜，摆上无底的塑料软盘(4)，装土、刮平、播种、盖土，然后在底膜上灌浅水让其充分汲湿，在菜苗长到快要相互交叉时即应进行移栽。

二、装盘

向机器前进方向推动手柄(35)，使滑轮(30)上移，克服滑轮弹簧(36)的压力使滑轮(30)脱离滑道(31)。绕光柱(13)逆时针转动驱动机架(20)使之从齿轨(18)内脱出，这时转盘(1)可以自由转动以便装盘。将育好的软盘苗按A、B盘的分别装于转盘(1)之上，并用磁性橡胶条(3)进行盘边固定。再将驱动机架(20)向下压以压缩光柱(13)上的支重弹簧(16)，顺时针转动驱动机架(20)，让滑轮(30)进入滑道(31)之中，此时松开手柄(35)，驱动机架(20)在支重弹簧(16)的作用下被弹起，然后逆时针转动转盘(1)，使齿轨(18)外端头卡入驱动机构两滚轮(45)(46)之中。

二、工作

机器在牵引机的牵引下向前进，地轮(53)着地并旋转，地轮上的主动链轮(54)通过链条(55)带动从动塔式链轮(56)，塔式链轮(56)驱动传动软轴(57)将动力传到凸轮轴(21)。塔式链轮(56)每转一圈，凸轮轴(21)也转一圈。第一个半圈时，下顶苗凸轮(22)的凸起部转过转盘一侧，压迫下顶苗杠杆(47)使其尾端压下下顶苗活塞(37)，完成顶苗动作，接近终了时，该凸轮(22)凸起部转过杠杆(47)凸起部，活塞在弹簧(39)的弹力作用下回位；第二个半圈则是上方凸轮(23)的凸起部转过转盘一侧，上顶苗杠杆(49)尾端压下上顶苗活塞(38)，完成顶苗动作，接近终了时，该凸轮(23)凸起部转过杠杆(49)凸起部，活塞(38)在弹簧(40)的弹力作用下回位；在整个过程中，中间的驱动凸轮(26)凸缘是逐渐上升的，它缓慢地抬升驱动杠杆(48)以拉伸驱动弹簧(50)，使杠杆(48)的尾端上翘，在上翘过程中，尾端的蚱蜢腿(58)由于受到齿轨(18)的阻碍而被折叠，其上的回位弹簧(59)被压缩。当驱动凸轮(26)的最高点作用于驱动杠杆(48)时，蚱蜢腿(58)在回位弹簧(59)的作用下使尾端扩张，尾端的驱动销钩(60)越过齿轨(18)当前齿的齿峰进入下一齿。在一整圈快要结束时，驱动凸轮(26)凸起部转过驱动杠杆(48)凸起部，驱动杠杆(48)在驱动弹簧(50)的作用下回位，尾端的钩销(60)钩住齿轨的下一个齿，迅速地向后方拉动，齿轨(18)的斜面克服定位弹簧(61)的的弹力将定位弹簧尾端的定位钩销(62)抬起，直至其越过齿轨(18)齿峰定位于下一齿的齿谷，开始下一个循环的动作。以上动作周而复始，将转盘(1)上的软盘(4)里的钵苗一个个地依次顶出，在扶苗杆(29)的阻挡下，钵苗翻转成苗叶向上的姿势落入喂入口(10)。钵苗进入漏斗后，在漏斗的干涉作用下钵体朝下进入导苗管(11)，到了出口处，在矫姿板(17)的作用下，钵苗后倾而出，由于机器有前进的惯性，当钵苗着地的瞬间，苗体刚好直立，在覆土板和镇压轮的作用下，钵苗被牢固地栽入土中。由于驱动机架(20)是骑跨在齿轨(18)上工作的，随着其由外圈到内圈的依次喂入，工作中的高度是不断升高的，而它的套管又腾出位置让“U”形架(12)在支重弹簧(16)作用下带动喂入口(10)同步升高，喂入口(10)的内侧有一个紧贴转盘(1)的压盘叉(5)，在顶苗时起到压住软盘(4)的作用。

三、结束

当整盘钵苗全部喂入完毕时，驱动机架(20)也升到了最高点，这时的齿轨(18)上已没有了锯齿，驱动机架(20)在最后一个锯齿上来回徒劳。但此时驱动机构触动了转盘(1)反面的一个遥控开关，牵引机驾驶室的接收装置用蜂鸣器和灯光提示驾驶员换盘。此时，驾驶员提升机器停车换盘。

多行机可用同一套传动机构，用塔式链轮带动一根传动轴，轴上用多组伞形齿轮带动多根软轴从而分别驱动各行凸轮。由于全部转盘都是同步喂入，所以多行机的换盘也是在同一时间进行的。

本发明的优点在于：

1、软盘直接拼接喂入，无需人工转移钵苗；

2、采用同心半圆线簇代替等速螺线，实现了盘面的分区及软盘种类的简化，解决了转盘总载苗量大与单个软盘的载苗量小的矛盾；

3、盘蛇线方式的全盘连续喂入颠覆了传统方盘喂入的换向器概念，使机构变得异常简单；

4、无钵底软盘和背置顶苗活塞方式解决了机器取苗困难的问题；

5、重力落苗方式简化了运苗装置；

6、弹簧回位的驱动方式使转盘的转动时间很短，解决了两个同位钵苗顶出的正时问题；

7、骑跨式齿轨驱动既解决了等弧长驱动与定位问题，又使驱动机构能在转盘转动中同步升高；

8、“U”形架的引入保证了喂入口与顶苗活塞的同步；

9、变速链轮传动使调整株距变得非常简单；

10、软轴的应用使从动链轮的位置可变，链条不用张紧轮，同时保证了驱动机构的最大自由度。

附图说明：

图1：本发明盘蛇线形成原理与单行苗钵布局；

图2：本发明双行苗钵布局与苗盘分片；

图3：本发明一实施例的俯视半剖图；

图4：本发明一实施例驱动机构俯视图；

图5：本发明一实施例后视全剖图；

图6：本发明一实施例左视全剖图；

图7：本发明一实施例驱动机构工作原理示意图；

图8：本发明一实施例传动***示意图；

图9：本发明一实施例压盘叉及扶苗杆左视图与俯视图。

Claims (10)

1、菜苗移栽机的一种转盘式喂入机构，其特征是转盘(1)上的钵苗布置及喂入轨迹是一条或几条连续的盘蛇线；

2、由权利要求1规定的喂入机构，其特征是转盘(1)上的盘蛇线是由两组等间距的半圆线簇R_A＝2ndπ，R_B＝(2n-1)dπ，并将两组线簇中心线向相反方向移动d/2所组成的(n是由内向外的圈数，d是钵苗在软盘上的占位直径)；

3、由权利要求1、2所规定的喂入机构，其特征是采用dπ/3的等弧长钵位布置与等弧长转盘驱动；

4、由权利要求1、2所规定的喂入机构，其特征是育苗软盘形状和钵孔位置：将A、B两组半圆线簇按其圆心角60°分别分成三个扇面，并以这两种扇面形状和钵孔位置为依据制作的两种无钵底软盘A盘和B盘；

5、由权利要求1规定的喂入机构，其特征是转盘(1)背面设置有顶苗活塞(37)(38)与驱动机构(20)；

6、由权利要求1、2、3规定的喂入机构，其特征是转盘(1)正面设有活动喂入口(10)和压盘叉(5)；

7、由权利要求1、2、5、6规定的喂入机构，其特征是转盘(1)正面的活动喂入口(10)与背面的驱动机构(20)用“U”形架(12)相连，保证喂入口(10)与驱动机构(20)的同步；

8、由权利要求1、2、5规定的喂入机构，其特征是由软轴(57)将传动装置传来的动力传给驱动机构；

9、由权利要求1、2、5规定的喂入机构，其特征是动力传动***中加入了塔式链轮变速机构(54)(55)(56)用来改变传动比从而改变株距。

10、由权利要求1规定的菜苗喂入机构，其特征是盘面与水平面呈70°——80°夹角安装。

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