CN114568142B - 打顶刀具、打顶执行器及打顶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种打顶刀具、打顶执行器及打顶方法，该打顶刀具包括：刀具安装环、驱动机构和至少三个刀片；刀片转动连接于刀具安装环，至少三个刀片绕刀具安装环的轴线圆周分布；刀片具有第一刀刃和第二刀刃；驱动机构与刀片连接，用于驱动各个刀片在刀具安装环上转动至打开状态或者闭合状态；当处于打开状态时，待打顶的顶芽能够穿入刀具安装环中，且至少三个刀片包围待打顶的顶芽；当处于闭合状态时，相邻两个刀片中，一个刀片的第一刀刃与另一刀片的第二刀刃相抵接。通过本发明，缓解了现有技术中棉花打顶时容易将棉花顶芽周边的侧枝和叶片损伤，造成棉花产量的降低的技术问题。

Description

打顶刀具、打顶执行器及打顶方法

技术领域

本发明涉及农机装备的技术领域，尤其涉及一种打顶刀具、打顶执行器及打顶方法。

背景技术

棉花打顶是指在棉花生长过程中，为了抑制棉花顶端优势，促进旁枝生长以及提高产量，而掐割掉棉花顶芽。棉花打顶是种植棉花过程中必不可少的作业。目前，棉花打顶技术包括手工掐割打顶、手工剪割打顶、和机械自动化打顶。机械自动化打顶设备通常使用圆盘刀具对棉花进行切割。棉花顶芽一般在顶端棉叶下方5厘米位置。圆盘刀具在打掉棉花顶芽的同时，容易将棉花顶芽周边的侧枝和叶片损伤，造成棉花产量的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种打顶刀具、打顶执行器及打顶方法，以缓解现有技术中棉花打顶时容易将棉花顶芽周边的侧枝和叶片损伤，造成棉花产量的降低的技术问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种打顶刀具，包括：刀具安装环、驱动机构和至少三个刀片；所述刀片转动连接于所述刀具安装环，至少三个所述刀片绕所述刀具安装环的轴线圆周分布；所述刀片具有第一刀刃和第二刀刃；所述驱动机构与所述刀片连接，用于驱动各个所述刀片在所述刀具安装环上转动至打开状态或者闭合状态；当处于所述打开状态时，待打顶的顶芽能够穿入所述刀具安装环中，且至少三个所述刀片包围待打顶的顶芽；当处于所述闭合状态时，相邻两个所述刀片中，一个所述刀片的所述第一刀刃与另一所述刀片的所述第二刀刃相抵接。

在优选的实施方式中，所述第一刀刃呈向外凸起的弧形，所述第二刀刃呈向内凹陷的弧形，并且，所述第一刀刃的弧形与所述第二刀刃的弧形的半径相等。

在优选的实施方式中，所述刀具安装环的侧面设有至少三个径向通槽，所述刀片安装于所述径向通槽中。

在优选的实施方式中，所述驱动机构包括电机、驱动座体、中心齿轮、和至少三个行星齿轮，所述中心齿轮、和所述行星齿轮均安装于所述驱动座体，且能够在所述驱动座体上自转，至少三个所述行星齿轮围绕所述中心齿轮设置，并且所述行星齿轮与所述中心齿轮啮合；所述电机与所述中心齿轮连接，至少三个所述行星齿轮与至少三个所述刀片一一对应，所述行星齿轮与所述刀片的转轴连接。

在优选的实施方式中，所述驱动机构包括安装于所述驱动座体的内齿轮盘；所述内齿轮盘能够在所述驱动座体内转动，所述中心齿轮设置于所述内齿轮盘内且同轴，所述行星齿轮设置于所述内齿轮盘内，并且所述行星齿轮与所述内齿轮盘相啮合。

在优选的实施方式中，所述行星齿轮连接有传动输出轴，所述传动输出轴与所述刀片的转轴连接；所述驱动座体设于所述刀具安装环的上方；所述传动输出轴外套设有连接套筒，所述连接套筒的上端与所述驱动座体固接，所述连接套筒的下端与所述刀具安装环固接。

在优选的实施方式中，所述打顶刀具包括固设于所述驱动座体的上方的顶板，所述电机固定于所述顶板；所述顶板的侧壁设有多个拨叶凹槽，所述拨叶凹槽沿所述刀具安装环的径向向内凹陷。

在优选的实施方式中，所述顶板与所述驱动座体之间通过多根连接杆连接，所述顶板的顶面设有安装连接座。

本发明提供一种打顶执行器，包括：运动装置、和上述的打顶刀具，所述打顶刀具安装于所述运动装置，所述运动装置能够带动所述打顶刀具移动。

本发明提供一种打顶方法，采用上述的打顶刀具，包括：

步骤S10，所述驱动机构驱动所述刀片转动至所述打开状态；

步骤S20，所述刀具安装环从上往下移动，使至少三个所述刀片包围待打顶的顶芽；

步骤S30，所述驱动机构驱动所述刀片转动至所述闭合状态，将顶芽剪断。

本发明的特点及优点是：

该打顶刀具中，至少三个刀片圆周分布，通过至少三个刀片的打开和闭合来实现剪切。工作时，先保持打开状态，该打顶刀具可以从上往下移动，使待打顶的顶芽穿入刀具安装环中，至少三个刀片包围待打顶的顶芽，驱动机构驱使至少三个刀片闭合，将顶芽剪断。该打顶刀具可以比较精准地对顶芽进行剪切，减少棉花顶芽周边的侧枝和叶片进入刀具安装环内，从而减少了对侧枝和叶片的损伤，有利于提高棉花产量。

该打顶刀具将顶芽剪断后，至少三个刀片可以保持闭合状态，以对剪断的顶芽进行承载，该打顶刀具可以携带顶芽，移出顶芽位置处，方便对顶芽进行收集，避免顶芽落在棉田中，有利于防止棉花受病虫害影响，提高了棉花品质和产量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的打顶刀具的结构示意图；

图2为图1所示的打顶刀具中的刀片在打开状态的示意图；

图3为图1所示的打顶刀具中的刀片在闭合状态的示意图；

图4为图1所示的打顶刀具中的刀片与刀具安装环的连接示意图；

图5为图1所示的打顶刀具中的刀片的示意图；

图6为图1所示的打顶刀具中的驱动机构的示意图；

图7为图6的左视图；

图8为图1的俯视图；

图9为图1的正视图；

图10为本发明提供的打顶方法的示意图。

附图标号说明：

10、刀具安装环；100、刀具安装环的轴线；11、径向通槽；

20、刀片；21、第一刀刃；22、第二刀刃；23、刀片安装轴；24、刀柄；

30、驱动机构；31、电机；32、传动输入轴；33、传动输出轴；34、连接套筒；

40、驱动座体；41、中心齿轮；42、行星齿轮；43、内齿轮盘；

50、顶板；51、拨叶凹槽；

60、连接杆；70、安装连接座；71、安装杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供了一种打顶刀具，如图1～图3和图9所示，该打顶刀具包括：刀具安装环10、驱动机构30和至少三个刀片20；刀片20转动连接于刀具安装环10，至少三个刀片20绕刀具安装环的轴线100圆周分布；刀片20具有第一刀刃21和第二刀刃22；驱动机构30与刀片20连接，用于驱动各个刀片20在刀具安装环10上转动至打开状态或者闭合状态；当处于打开状态时，待打顶的顶芽能够穿入刀具安装环10中，且至少三个刀片20包围待打顶的顶芽；当处于闭合状态时，相邻两个刀片20中，一个刀片20的第一刀刃21与另一刀片20的第二刀刃22相抵接。

该打顶刀具中，至少三个刀片20圆周分布，通过至少三个刀片20的打开和闭合来实现剪切，一个刀片20的第一刀刃21与另一刀片20的第二刀刃22逐渐靠近至相抵接时，完成对顶芽的剪切。工作时，先保持打开状态，该打顶刀具可以从上往下移动，使待打顶的顶芽穿入刀具安装环10中，至少三个刀片20包围待打顶的顶芽，驱动机构30驱使至少三个刀片20闭合，将顶芽剪断。该打顶刀具可以比较精准地对顶芽进行剪切，减少棉花顶芽周边的侧枝和叶片进入刀具安装环10内，从而减少了对侧枝和叶片的损伤，有利于提高棉花产量。

该打顶刀具将顶芽剪断后，至少三个刀片20可以保持闭合状态，以对剪断的顶芽进行承载，该打顶刀具可以携带顶芽，移出顶芽位置处，方便对顶芽进行收集，避免顶芽落在棉田中，有利于防止棉花受病虫害影响，提高了棉花品质和产量。

如图2和图4所示，刀片20通过刀片安装轴23安装于刀具安装环10，刀片安装轴23作为刀片20的转轴，刀片20能够在刀具安装环10上绕刀片安装轴23的轴线转动。优选地，各个刀片20的刀片安装轴23均平行于刀具安装环的轴线100。各个刀片安装轴23可以绕刀具安装环的轴线100均匀地圆周分布。在一实施方式中，刀片20具有一体成型的刀柄24，刀具安装轴设于刀柄24。

圆周分布的刀片20，通过开合来切割顶芽，该结构可缩短刀片20切割棉花顶芽的运动行程，提高了打顶效率。刀片20采用轻质材料制成，优选地可以采用铝合金材质。刀片20的数量可以为3个、4个或者5个，优选地，刀片20的数量为3个，3个刀片20圆周均匀布置。刀片20的尺寸参数，可以根据棉花顶芽状态来设计。

如图3和图5所示，第一刀刃21呈向外凸起的弧形，第二刀刃22呈向内凹陷的弧形，并且，第一刀刃21的弧形与第二刀刃22的弧形的半径相等，这样，方便各个刀片20打开和闭合，且在闭合状态时，相邻的两个刀片20中，第一刀刃21与第二刀刃22相贴合地抵接到一起，以更稳定可靠地将顶芽剪断，以及，对剪断落下的顶芽进行承载。

在本发明的一实施方式中，刀具安装环10的侧面设有至少三个径向通槽11，刀片20安装于径向通槽11中。刀具安装环10可以较好地保护刀片20，减少杂物对刀片20的运动造成阻滞；并且，刀具安装环10的顶面高于刀片20，闭合状态时，刀片20的上方形成凹槽，该凹槽可以容纳剪断的顶芽，防止顶芽落到棉田中。

驱动机构30为刀片20转动提供动力，驱动机构30的结构不限于一种，例如：驱动机构30可以包括多个电动机，多个电动机，各个电动机与各个刀片20一一对应地连接。发明人对驱动机构30的结构作了改进：驱动机构30包括电机31、驱动座体40、中心齿轮41、和至少三个行星齿轮42，如图6所示，中心齿轮41、和行星齿轮42均安装于驱动座体40，且能够在驱动座体40上自转，至少三个行星齿轮42围绕中心齿轮41设置，并且行星齿轮42与中心齿轮41啮合；电机31与中心齿轮41连接，至少三个行星齿轮42与至少三个刀片20一一对应，行星齿轮42与刀片安装轴23连接。采用该结构，通过一个中心齿轮41，可以带动至少三个行星齿轮42同步转动，从而驱动各个刀片20同步转动，实现闭合和打开，来对顶芽进行切除，提高了效率，并且简化了结构，使结构更加紧凑，减小了该打顶刀具的体积。

进一步地，驱动机构30包括安装于驱动座体40的内齿轮盘43；内齿轮盘43能够在驱动座体40内转动，中心齿轮41设置于内齿轮盘43内且同轴，行星齿轮42设置于内齿轮盘43内，并且行星齿轮42与内齿轮盘43相啮合。内齿轮盘43能够相对于驱动座体40自由转动，内齿轮盘43可以为行星齿轮42提供支撑，使行星齿轮42的转动更加平稳顺畅。具体地，驱动座体40设有圆柱形内腔，内齿轮盘43设于该圆柱形内腔中，内齿轮盘43的侧壁与圆柱形内腔的内壁滑动配合，使得内齿轮盘43可以在该圆柱形内腔内顺畅地旋转。

如图1、图2、图6和图7所示，行星齿轮42连接有传动输出轴33，传动输出轴33与刀片安装轴23连接；驱动座体40设于刀具安装环10的上方；传动输出轴33外套设有连接套筒34，连接套筒34的上端与驱动座体40固接，连接套筒34的下端与刀具安装环10固接。通过连接套筒34，使驱动座体40与刀具安装环10之间相对固定，提高整体结构的稳定性；传动输出轴33安装于驱动座体40的圆孔中，传动输出轴33可以在驱动座体40上绕自身轴线旋转，通过传动输出轴33，行星齿轮42带动刀片20转动。

在本发明的一实施方式中，该打顶刀具包括固设于驱动座体40的上方的顶板50，如图1和图8所示，电机31固定于顶板50；顶板50的侧壁设有多个拨叶凹槽51，拨叶凹槽51沿刀具安装环10的径向向内凹陷。电机31通过传动输入轴32与中心齿轮41连接。与使用该打顶刀具时，该打顶刀具从上往下移动时，可将顶芽周边的叶子拨开，保护叶子不被刀具伤害，提高了棉花的产量；通过设置拨叶凹槽51，有利于较好的拨开长势较高的叶子。

如图1和图9所示，顶板50、驱动座体40和刀具安装环10从上往下依次分布，这样，简化了传动结构，并且，有利于在打顶时拨开顶芽周边的叶子，以及承载剪断落下的顶芽。具体地，顶板50与内齿轮盘43驱动座体40之间通过多根连接杆60连接，顶板50的顶面设有用于与外接机构连接的安装连接座70，通过安装连接座70，可以将该打顶刀具安装到运动装置上，通过运动装置，带动该打顶刀具上下移动。具体地，如图1所示，安装连接座70可以包括多个安装杆71。

电机31可以采用24V直流电机31，直流电机31进行防潮防尘防晒保护，适合于田地的使用环境。作为本发明的一个具体实施例，为了更好地适应棉花打顶，对该打顶刀具作了优化设计，该打顶刀具质量为3.5Kg。电机31的安装进行防潮、防尘处理，适用于作业环境；电机31的功率为200W，质量小于2Kg，具有开启、关闭、调速、正反转的电气控制器。刀具安装环10的内孔直径80～100mm，能够使大多数棉花顶芽进入到孔内，而周边侧枝和棉叶不进入刀具安装环10内；刀片20和刀具安装环10优选铝质材料型号6061，实现防锈的同时，也减轻了刀具的重量。驱动座体40的厚度为40mm，加工安装时保证传动间隙大小在0.5-2mm内，涂润滑剂并完全密封，保持传动灵活轻盈。传动输入轴32和传动输出轴33采用优质碳素钢，保证驱动机构30的强度。

该打顶刀具对棉花进行打顶时，可实现打掉棉花顶芽的同时，减少对周边的侧枝和叶片的损伤；并且，该打顶刀具还具有对打掉的棉花顶芽收集功能，防止棉花桃铃受病虫害影响，可有效提高了棉花的品质和产量。该打顶刀具不仅适用于棉花打顶作业，还可适用于农作物采摘、收获、剪枝等农艺过程中。

实施例二

本发明提供了一种打顶执行器，包括：运动装置、和上述的打顶刀具，打顶刀具安装于运动装置，运动装置能够带动打顶刀具移动。运动装置可以带动打顶刀具上下运动，以使待打顶的叶片穿入刀具安装环10中；具体地，运动装置可以为机械臂。

该打顶执行器所采用的打顶刀具，可以比较精准地对顶芽进行剪切，减少棉花顶芽周边的侧枝和叶片进入刀具安装环10内，从而减少了对侧枝和叶片的损伤，有利于提高棉花产量；打顶刀具将顶芽剪断后，至少三个刀片20可以保持闭合状态，以对剪断的顶芽进行承载，方便对顶芽进行收集，该打顶刀具可以携带顶芽，运动装置带动打顶刀具移出顶芽位置处，运动到棉花垄外后刀片20再打开，避免顶芽落在棉田中，有利于防止棉花受病虫害影响，提高了棉花品质和产量。

实施例三

本发明提供了一种打顶方法，采用上述的打顶刀具，如图10所示，该打顶方法包括：步骤S10，驱动机构30驱动刀片20转动至打开状态；步骤S20，刀具安装环10从上往下移动，使至少三个刀片20包围待打顶的顶芽；步骤S30，驱动机构30驱动刀片20转动至闭合状态，将顶芽剪断。

该打顶方法可以比较精准地对顶芽进行剪切，减少棉花顶芽周边的侧枝和叶片进入刀具安装环10内，从而减少了对侧枝和叶片的损伤，有利于提高棉花产量；打顶刀具将顶芽剪断后，至少三个刀片20可以保持闭合状态，以对剪断的顶芽进行承载，该打顶刀具可以携带顶芽，移出顶芽位置处，方便对顶芽进行收集，避免顶芽落在棉田中，有利于防止棉花受病虫害影响，提高了棉花品质和产量。

进一步地，该打顶方法可以基于棉花顶芽识别定位技术，通过传感器检测棉花顶芽高度，识别棉花顶芽的位置，然后控制运动装置带动打顶刀具移动至待打顶的顶芽，进行打顶，实现机械自动化打顶。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种打顶刀具，其特征在于，包括：刀具安装环、驱动机构和至少三个刀片；所述刀片转动连接于所述刀具安装环，至少三个所述刀片绕所述刀具安装环的轴线圆周分布；

所述刀片具有第一刀刃和第二刀刃；所述驱动机构与所述刀片连接，用于驱动各个所述刀片在所述刀具安装环上转动至打开状态或者闭合状态；

当处于所述打开状态时，待打顶的顶芽能够穿入所述刀具安装环中，且至少三个所述刀片包围待打顶的顶芽；

当处于所述闭合状态时，相邻两个所述刀片中，一个所述刀片的所述第一刀刃与另一所述刀片的所述第二刀刃相抵接；

所述驱动机构包括电机、驱动座体、中心齿轮、和至少三个行星齿轮，所述中心齿轮、和所述行星齿轮均安装于所述驱动座体，且能够在所述驱动座体上自转，至少三个所述行星齿轮围绕所述中心齿轮设置，并且所述行星齿轮与所述中心齿轮啮合；

所述电机与所述中心齿轮连接，至少三个所述行星齿轮与至少三个所述刀片一一对应，所述行星齿轮与所述刀片的转轴连接；

所述驱动机构还包括安装于所述驱动座体的内齿轮盘；所述内齿轮盘能够在所述驱动座体内转动，所述中心齿轮设置于所述内齿轮盘内且同轴，所述行星齿轮设置于所述内齿轮盘内，并且所述行星齿轮与所述内齿轮盘相啮合。

2.根据权利要求1所述的打顶刀具，其特征在于，所述第一刀刃呈向外凸起的弧形，所述第二刀刃呈向内凹陷的弧形，并且，所述第一刀刃的弧形与所述第二刀刃的弧形的半径相等。

3.根据权利要求1所述的打顶刀具，其特征在于，所述刀具安装环的侧面设有至少三个径向通槽，所述刀片安装于所述径向通槽中。

4.根据权利要求1所述的打顶刀具，其特征在于，所述行星齿轮连接有传动输出轴，所述传动输出轴与所述刀片的转轴连接；

所述驱动座体设于所述刀具安装环的上方；所述传动输出轴外套设有连接套筒，所述连接套筒的上端与所述驱动座体固接，所述连接套筒的下端与所述刀具安装环固接。

5.根据权利要求1所述的打顶刀具，其特征在于，所述打顶刀具包括固设于所述驱动座体的上方的顶板，所述电机固定于所述顶板；

所述顶板的侧壁设有多个拨叶凹槽，所述拨叶凹槽沿所述刀具安装环的径向向内凹陷。

6.根据权利要求5所述的打顶刀具，其特征在于，所述顶板与所述驱动座体之间通过多根连接杆连接，所述顶板的顶面设有安装连接座。

7.一种打顶执行器，其特征在于，包括：运动装置、和权利要求1-6中任一项所述的打顶刀具，所述打顶刀具安装于所述运动装置，所述运动装置能够带动所述打顶刀具移动。

8.一种打顶方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的打顶刀具，包括：

步骤S10，所述驱动机构驱动所述刀片转动至所述打开状态；

步骤S20，所述刀具安装环从上往下移动，使至少三个所述刀片包围待打顶的顶芽；

步骤S30，所述驱动机构驱动所述刀片转动至所述闭合状态，将顶芽剪断。