CN103141461A - 一种可主动调节位姿的喷杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可主动调节位姿的喷杆，涉及植保机械领域,包括机械部分及控制部分。机械部分由直流伺服电机、主动滑轮、两只辅助滑轮、蜗轮蜗杆减速器、机架、液压升降架、缆绳、升降液压缸及喷杆组件组成。控制部分由：距离传感器、控制器组成。喷雾机在作业时，控制部分控制直流伺服电机驱动喷杆，以实现对喷杆的位姿调整。由本发明所构建的喷雾机可以抑制喷杆垂直方向的不规则运动，同时能使喷杆适应坡型路面的作业环境，提高喷雾沉积均匀性。

Description

一种可主动调节位姿的喷杆

技术领域

  本发明涉及植保机械技术领域，具体涉及一种可主动调节位姿的喷杆。

背景技术

如今使用喷杆式喷雾机进行施药已成为作物保护的重要方法，但是在喷雾机作业时，喷杆的垂直方向上不规则运动以及坡型路面的作业环境会大大降低喷雾分布均匀性，从而导致施药效果下降，而为了保证作物的正常生长，施药时往往采用加大施药量的方法来弥补这种不足，这样不仅会造成农药浪费，同时还会造成环境污染。因此，研发一种能有效抑制喷杆垂直方向上不规则运动，并且能适应坡型路面的喷杆式喷雾机具有重要意义。

喷杆喷雾机的喷杆和喷雾机主体之间采用刚性连接时，如专利申请号为200820103556.3、名称为“大型折叠式喷雾机”，申请号为201120522547.X、名称为“立式折叠悬挂喷雾机”和申请号为201210210137.0、名称为“一种自走式喷杆喷雾机”，喷杆与喷雾机主体均为刚性连接，连续起伏路面给喷雾机机体的高频激励会导致喷杆垂直方向上不规则运动，这不仅会降低喷雾沉积均匀性，同时还可能造成喷杆末端触地，对喷雾机造成伤害。所以出于对喷雾质量以及喷雾机安全的角度考虑，应该对喷杆的垂直方向上不规则运动进行抑制。

喷杆和喷雾机主体之间加装平衡装置，如专利申请号为200620021828.6，名称为“喷杆式喷雾机自动平衡悬浮机构”可减小喷杆的不规则运动，在一定程度上提高施药均匀性，但无法主动调节喷杆的位姿，对低频激励信号响应效果不明显，专利申请号为 201010603644.1，名称为“自平衡喷杆喷雾机”可自动使喷杆与水平面平行，但这种被动悬挂喷杆式喷雾机在坡型路面作业时，喷杆悬挂***无法使喷杆与作物面保持水平，会降低保证喷雾机的施药均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可主动调节位姿的喷杆，该种喷杆能够有效抑制由于路面高频激励造成的垂直方向上喷杆不规则运动，同时可以使喷杆在坡型路面工作时能够与作物面保持平行，提高雾滴沉积均匀性，节约农药使用量，减少环境污染。

所述机械部分包括，直流伺服电机1、主动滑轮2、两只辅助滑轮3a；3b、蜗轮蜗杆减速器4、机架5、液压升降架6、缆绳8、升降液压缸9、喷杆组件10。  

所述直流伺服电机1与蜗轮蜗杆减速器4用螺栓固定在液压升降架6顶部驱动装置安装台601上，直流伺服电机1输出轴与蜗轮蜗杆减速器4输入轴键连接，蜗轮蜗杆减速器4输出轴与主动滑轮2键连接；所述两只辅助滑轮3a；3b安装在机架5上，两只辅助滑轮分别对称安装在液压升降架的两铰接孔处，所述两只辅助滑轮3a；3b位于同一水平面上；所述缆绳8两端铰接在喷杆组件10上，中部环绕在主动滑轮2上，左半及右半部分中部分别搭绕在两只辅助滑轮3a；3b上，工作面为垂直面。

所述控制部分包括:两只距离传感器7a、7b，控制器11；所述的两只距离传感器7a、7b分别安装在喷杆组件10的左右两端侧；所述控制器11由数字传送器、处理器、驱动芯片组成；所述控制器11安装在驱动装置安装台601上；所述距离传感器7a；7b将测得的喷杆组件10两末端距作物表层距离交由控制器11处理，控制器11控制直流伺服电机1转动，实现对喷杆的运动控制。

所述液压升降架6 包括，升降架主体602，位于升降架主体602顶部的驱动装置安装台601，位于升降架主体602中部的两个铰接孔603，位于升降架主体602两侧的垂直轨道 604以及位于升降架主体602底部的喷杆铰接孔605。

垂直轨道604垂直于水平面；所述铰接孔603处于同一水平面。

所述机架5包括机架主体501，所述机架主体501的底部设有机架底座502，所述机架底座502设有升降液压缸固定底座504，所述机架主体501的两侧设有与液压升降架6的垂直轨道604相配合的垂直导轨503，液压升降架6通过升降液压缸安装在喷雾机机架上，使升降液压缸可以带动液压升降架沿着喷雾机机架垂直导轨上下移动，使喷雾机能实现不同作物高度的工作要求。

所述喷杆组件10由中间架1007、两只末端悬杆1001、两只中部悬杆1002组成。

所述中间架7上设有缆绳铰接孔1003a、1003b，机架铰接孔1006，传感器安装孔1008，所述中间架1007向两侧分别与两只中部悬杆1002、两只末端悬杆1001依次通过四只折叠转动轴1005相连；固定板1004位于折叠旋转轴1005上下两侧，平行对称设置。

固定板1004将两只末端悬杆1001、两只中部悬杆1002及中间架1007紧固，每个连接处用两只固定板1004上下平行固定。

采用本发明的技术方案， 喷雾机作业时，以喷杆组件两末端距作物表面零距离差为目标调节喷杆的位姿，通过采用闭环控制***，可以有效抑制喷雾机作业时喷杆的垂直方向不规则运动。

当喷雾机在坡型路面作业时，置于喷杆组件两末端的距离传感器检测到喷杆组件两末端各自距离作物的距离后，控制***控制直流伺服电机驱动喷杆运动，使喷杆组件保持与作物面平行的位姿。克服坡型路面对喷雾沉积均匀性的影响，改善喷雾机在不同路面工况下的作业效果。

附图说明

图1为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的机械部分的轴测图。

图2为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的左半部喷杆组件总成。

图3为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的液压升降架。

图4为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的机架。

图5为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的悬挂装置的主视图。

图6为本发明一种可主动调节位姿的喷杆的控制***实施方案的示意图。

图中：直流伺服电机1，主动滑轮2，辅助滑轮3（a）、3（b），蜗轮蜗杆减速器4，机架5，机架主体501，机架底座502，垂直导轨503，升降液压缸固定底座504，液压升降架6，驱动装置安装台601，升降架主体602，铰接孔603（a）、603（b），垂直轨道604，喷杆铰接孔605，距离传感器7（a）、（b），缆绳8，升降液压缸9，喷杆组件10，末端悬杆 1001、中部悬杆 1002、缆绳铰接孔1003（a）、1003（b）、固定板 1004（a）1004（b）1004（c）1004(d)、折叠转动轴 1005（a）、1005（b）、机架铰接孔 1006、中间架 1007、传感器安装孔1008。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个具体实施例做进一步的说明。

如图1所示一种可主动调节位姿的喷杆机械部分包括：直流伺服电机 1、主动滑轮 2、辅助滑轮3（a）、3（b）、蜗轮蜗杆减速器 4、机架 5、液压升降架 6、缆绳 8、升降液压缸 9、喷杆组件10；其中直流伺服电机 1输出轴与蜗轮蜗杆减速器 4输入轴键连接，蜗轮蜗杆减速器 4输出轴与主动滑轮2键连接，直流伺服电机 1及蜗轮蜗杆减速器 4分别用螺栓固定在液压升降架 6上，喷杆组件 10通过液压升降架铰接孔1006及喷杆铰接孔605与机架 5铰接，两个辅助滑轮3分别通过铰接孔603（a）、603（b）铰接在液压升降架6上，缆绳 8两端分别铰接在喷杆组件 10两端的缆绳铰接孔1003（a）、1003（b）上，缆绳 8中部环绕在主动滑轮2上，左半及右半部分的各自中部分别搭绕在辅助滑轮3（a）、3（b）上。由上可知，控制直流伺服电机1的转动，通过缠绕在主动滑轮以及辅助滑轮上的缆绳，可对喷杆组件10的运动进行控制。

升降液压缸上下两端分别固定在机架5和液压升降架6上，液压升降架6在升降液压缸9的作用下可沿机架的垂直导轨604上下移动，以实现不同高度条件的作业。

如图2所示，喷杆组件10左半部总成包括：末端悬杆 1001，，缆绳铰接孔1003（a）、1003（b），固定板1004（a）、1004（b）、1004（c）、1004(d)，折叠转动轴 1005（a）、1005（b），机架铰接孔 1006，中间架 1007，传感器安装孔 1008；传感器安装孔1008用于安装传感器7，末端悬杆1001、中部悬杆1002及中间架 1007分别通过折叠转动轴1005（a）、1005（b）连接，喷杆10工作时，须将固定板1004（a）、1004（b）将末端悬杆1001和中部悬杆1002上紧，须将固定板1004（c）、1004(d)将中部悬杆 1002和中间架 1007上紧；喷杆组件10在不工作时，卸下固定板1004（a）、1004（b）、1004（c）、1004(d)后即可以沿折叠转动轴 1005（a）、1005（b）折叠，方便转移和保管。

如图3所示，液压升降架6包括：所述液压升降架6 包括，升降架主体602，位于升降架主体602顶部的驱动装置安装台601，位于升降架主体602中部的两个铰接孔603，位于升降架主体602两侧的垂直轨道 604以及位于升降架主体602底部的喷杆铰接孔605。

垂直轨道604垂直于水平面；所述铰接孔603处于同一水平面。

如图4所示，所述机架5包括机架主体501，所述机架主体501的底部设有机架底座502，所述机架底座502设有升降液压缸固定底座504，所述机架主体501的两侧设有与液压升降架6的垂直轨道604相配合的垂直导轨503，液压升降架6通过升降液压缸安装在喷雾机机架上，使升降液压缸可以带动液压升降架沿着喷雾机机架垂直导轨上下移动，使喷雾机能实现不同作物高度的工作要求。

本发明的控制部分的实施方式为：

如图5所示，控制器11用螺栓固定在驱动装置安装台601上；控制器11由数字传送器、处理器、驱动芯片组成。

如图6所示：由两只距离传感器7（a）、7（b），数字变送器，处理器，驱动芯片组成；距离传感器将测得的喷杆组件10两末端距作物表层距离通过数字变送器转换为数字信号，处理器将接收的数字信号处理后交由驱动芯片，驱动芯片驱动直流伺服电机1转动，实现对喷杆的运动控制。

Claims (4)

1.一种可主动调节位姿的喷杆，包括机械部分和控制部分，其特征在于：

所述机械部分包括:直流伺服电机（1）、主动滑轮（2）、两只辅助滑轮（3a；3b）、蜗轮蜗杆减速器（4）、机架（5）、液压升降架（6）、缆绳（8）、升降液压缸（9）、喷杆组件（10）；所述直流伺服电机（1）与蜗轮蜗杆减速器（4）用螺栓固定在液压升降架（6）顶部驱动装置安装台（601）上，直流伺服电机（1）输出轴与蜗轮蜗杆减速器（4）输入轴键连接，蜗轮蜗杆减速器（4）输出轴与主动滑轮（2）键连接；所述两只辅助滑轮（3a；3b）安装在机架（5）上，所述两只辅助滑轮（3a；3b）位于同一水平面上；所述缆绳（8）两端铰接在喷杆组件（10）上，中部环绕在主动滑轮（2）上，左半及右半部分中部分别搭绕在两只辅助滑轮（3a；3b）上，工作面为垂直面；

所述控制部分包括:两只距离传感器（7a；7b）、控制器（11）；所述的两只距离传感器（7a；7b）分别安装在喷杆组件（10）的左右两端侧；所述控制器（11）由数字传送器、处理器、驱动芯片组成；所述控制器（11）安装在驱动装置安装台（601）上；所述距离传感器（7a；7b）将测得的喷杆组件（10）两末端距作物表层距离交由控制器（11）处理，控制器（11）控制直流伺服电机（1）转动，实现对喷杆的运动控制。

2.根据权利要求1所述的可主动调节位姿的喷杆，其特征在于：所述喷杆组件（10）由中间架（1007）、两只末端悬杆（1001）、两只中部悬杆（1002）组成。

3.根据权利要求2所述的可主动调节位姿的喷杆，其特征在于：所述中间架（7）上设有缆绳铰接孔（1003a；1003b）、机架铰接孔（1006），传感器安装孔（1008），所述中间架（1007）向两侧分别与两只中部悬杆（1002）、两只末端悬杆（1001）依次通过四只折叠转动轴（1005）相连；固定板（1004）位于折叠旋转轴（1005）上下两端侧，平行对称设置。

4.根据权利要求3所述的可主动调节位姿的喷杆，其特征在于：固定板（1004）将两只末端悬杆（1001）、两只中部悬杆（1002）及中间架（1007）紧固，每个连接处用两只固定板（1004）上下平行固定。

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