专利名称：仿人双指打结器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农作物秸秆或牧草压捆后的自动打结装置。
背景技术：
方捆压捆机广泛用于农村和牧场的稻麦秸秆和干青牧草的收集和捆扎，打结器是 压捆机的核心部件，主要功能是将送绳机构送上的捆绳夹持，并完成捆扎打结所需的搭绳、 夹绳、绕绳、咬绳、割绳和脱扣动作，将两个绳端打成死结，防止压缩后的草捆松散。经过捆 扎打结的草捆密度高，便于运输和存放，非常有利于秸秆等生物质能源的利用。目前，国外的打结器制造商经过长期的发展形成了较为成熟的打结器设计制造技 术，并开发出自己的打结器，比如德国CLAAS公司和Rasspe Systemtechnik公司，并推出各 种型号的压捆机进入中国市场。国内压捆机制造厂家限于设计制造水平的限制，都依赖购 买价格昂贵的国外打结器来生产压捆机，究其原因主要是1)草捆的捆扎动作需要打结器 及其辅助机构精准配合而成，要求准确的机构时序动作，而国内压捆机生产企业缺乏打结 器的工程创新设计；2)打结器为一复杂空间机构，打结器支架上各传动零件的轴孔轴心线 呈空间异面角度，而且传动机构设计复杂，需要严格保证才能使得打结器可靠的完成打结 动作；3)打结器部件的制造工艺要求高，难度大，一次性投入大。鉴于国内压捆机生产现状，为了解决打结器长期依赖进口产品的问题，本发明提 出了比国外同类打结器结构简单，加工方便，制造成本低的新装置，打结动作可靠，打结成 功率高。
发明内容
本发明的目的是要克服国外打结器结构复杂、制造难度大的问题，提供一种用于 方捆压捆机中的仿人双指打结器，具有结构简单，加工方便，制造成本低的特点，可实现可 靠的打结动作，成结率高。本发明的特征结构是
在上述的仿人双指打结器中，所述打结器支架上装配有割绳刀臂、打结绕绳手指、打 结勾钳手指、间歇式夹绳盘组件和夹绳盘驱动机构；所述割绳刀臂、打结绕绳手指、打结勾 钳手指、间歇式夹绳盘组件和夹绳盘驱动机构处于相互平行的平面上，所述平面垂直于打 结器主轴轴孔中心线；所述打结器支架的具体结构为，打结绕绳手指轴孔轴心线与蜗杆轴 轴孔轴心线相交，且之间的夹角为30°，打结绕绳手指轴孔轴心线与蜗杆轴轴孔轴心线构 成的平面垂直于打结器主轴轴孔轴心线，打结绕绳手指轴孔轴心线、蜗杆轴轴孔轴心线和 打结器主轴轴心线相交于同一点；夹绳盘轴孔轴心线与蜗杆轴轴孔轴心线之间的夹角为 74°，割绳刀臂轴孔轴心线与打结绕绳手指轴孔轴心线的夹角为90° ；割绳刀臂轴孔轴心 线、夹绳盘轴轴孔轴心线与打结器主轴轴孔轴心线呈空间相互垂直。打结器支架各轴孔轴 线之间的夹角，如图10所示。根据上述要求，打结器支架上的打结器主轴轴孔轴心线、割绳刀臂轴孔轴心线、打结绕绳手指轴孔轴心线、蜗杆轴轴孔轴心线和夹绳盘轴轴孔轴心线，所述5个轴孔轴心线 之间的角度设计为平面特殊角度，降低了打结器支架的制造难度，有利于保证各轴孔之间 角度的加工精度，克服了原结构各轴孔轴心线之间的夹角呈空间异面角度而不便制造的缺 陷。 本发明的另一个技术特征为如图11和13所示，传动机构的外侧直齿锥齿轮和内 侧直齿锥齿轮通过螺栓径向错开地固定安装在复合齿盘的表面上，内侧直齿锥齿轮第一个 齿和外侧直齿锥齿轮第一个齿之间的夹角为44° ；外侧直齿锥齿轮和内侧直齿锥齿轮分别 驱动打结绕绳手指轴端的打结嘴小锥齿轮和夹绳盘驱动机构的蜗杆轴上的夹绳蜗杆小锥 齿轮转动；复合齿盘上的整体式沟槽凸轮控制割绳刀臂的往复摆动。根据上述要求，通过在复合齿盘上设计两处嵌入结构，将独立制造的两段直齿锥 齿轮通过螺栓径向错开地固定在复合齿盘的盘面上。这样，复合齿盘以及其上的整体式沟 槽凸轮、两段直齿锥齿轮均可分别由机加工完成，不必用昂贵模具进行整体式精密铸造，降 低了制造难度和加工成本，而且便于锥齿轮磨损后更换。本发明的有益效果是，打结器支架上的5个轴孔轴心线之间的角度设计为平面特 殊角度，降低了打结器支架的制造难度，便于精密铸造，有利于保证各轴孔之间角度的加工 精度，克服了原结构各轴孔轴心线之间的夹角呈空间异面角度而不便制造的缺陷。复合齿 盘以及其上的整体式沟槽凸轮、两段直齿锥齿轮均可分别由机加工完成，不必用昂贵模具 进行整体式精密铸造，降低了制造难度和加工成本，而且便于锥齿轮磨损后更换，直齿锥齿 轮和复合齿盘可用不同材料制造，降低了装置的制造成本。
下面借助附图详细阐述本发明，附图中 图1是本发明的机构配置正向轴测图。图2是本发明的主轴离合器轴测图。图3是本发明的机构配置反向轴测图。图4是本发明的拨绳机构轴测图。图5是本发明的打结器二维装配主视图。图6是本发明的打结器二维装配俯视图。图7是本发明的打结器二维装配侧视图。图8是本发明的打结器二维装配剖视图。图9是本发明的打结器支架轴孔标示图。图10是本发明的打结器支架轴孔角度关系图。图11是本发明的复合齿盘锥齿轮布置图。图12是本发明的打结器三维装配正向轴测图。图13是本发明的打结器三维装配反向轴测图。图中，1.拉簧A;2.凸轮挡板；3.离合摆杆；4.离合滚子；5离合器楔块；6.链 轮座；7.离合器控制凸轮；8.拉簧B ;9.凸轮滚子；10.凸轮杠杆；11.计量棘轮；12计 量轮座；13.外齿轮；14.限位挡块；15内齿轮；16.拨绳凸轮；17.复合齿盘；18.拨绳滚 子；19.拨绳摆杆；20.拨绳连杆；21.拨绳曲柄；22.拨绳轴；23.拨绳盘；24.打结器主轴；25.送绳曲柄；26.送绳连杆；27.引针架焊合；28.送绳针；29.割绳刀臂滚轮；30.割绳刀 臂轴；31.割绳刀臂轴套；32.割绳刀臂；33.打结嘴小锥齿轮；34销轴A ;35.打结绕绳手 指；36.打结勾钳手指；37.割绳刀；38.夹绳盘；39.销轴B ；40.注油孔螺栓A ;41.夹绳 盘轴；42.直齿圆柱齿轮；43.销轴C ；44.夹绳盘托片；45.夹绳托片螺栓；46.调节压簧； 47.钩钳手指压块；48.钩钳手指滚轮；49.销轴D;50.打结器支架；51.打结器主轴轴套； 52.蜗杆轴螺栓；53.蜗杆；54.蜗杆轴；55.注油孔螺栓B;56.夹绳片螺栓；57.销轴E ； 58.夹绳蜗杆小锥齿轮；59.夹绳片；60.绕绳手指压块销轴；61.导绳片；62.外侧直齿锥齿 轮；63.内侧直齿锥齿轮；64.沟槽凸轮；65.连接座；66.安全螺栓；67.压缩室；68.弹簧； 69.圆柱凸轮；70.螺栓。
具体实施例方式图1表示本发明一个实施例配置在方捆压捆机机架的正向轴侧图，图3是其主要 结构的反向轴测图。该实施例是以双打结器规格配置在压捆机机架本体上的，沿机身后部 上方横向布置打结器主轴24，如图2在打结器主轴24的端部安装主轴离合器L，两套打结 器部件依次安装在打结器主轴24的中部，在打结器主轴24的另一侧端部固结送绳机构的 送绳曲柄25。打结器支架50通过其动力轴孔空套在打结器主轴24上，复合齿盘17通过平 键与打结器主轴24固连，为打结器部件提供动力。在其中一个打结器部件的复合齿盘17 外端面固结拨绳凸轮16，该凸轮控制拨绳机构的拨绳盘23动作。如图1所示，草捆长度控制机构K由拉簧Al、凸轮挡板2、离合器控制凸轮7、凸轮 滚子9、凸轮杠杆10、计量棘轮11、计量轮座12、外齿轮13、限位挡块14、内齿轮15组成。主 轴离合器由离合摆杆3、离合滚子4、离合器楔块5、链轮座6、连接座65和拉簧B8组成。离 合器控制凸轮7和连接座65通过安全螺栓66连接，连接座65通过平键固结在打结器主轴 24上。离合摆杆3可自由转动地铆接在离合器控制凸轮7上，其端部安装离合滚子4。离 合器楔块5固定在链轮座6轮毂表面内侧，可与离合摆杆3上的离合滚子4形成高副接触。 同时，离合器控制凸轮7与草捆长度控制机构上的内齿轮15转动中心处的凸轮滚子9形成 高副接触。如图1所示，草捆长度控制机构K和主轴离合器L联合工作，控制草捆捆扎长度， 并决定打结器主轴24间歇转动的起止时刻。工作时，动力由空套在主轴离合器L上链轮座 6输入，在草捆长度未达到预设值的工作过程中，散草不断被压缩机构(图中未标出)压入压 缩室67。此时，外齿轮13与内齿轮15处于啮合状态，此时离合摆杆3与凸轮挡板2接触， 离合摆杆3在凸轮挡板2的作用力下绕自身轴心顺向摆动一定角度，使离合器楔块5不与 离合滚子4结合，链轮座6绕打结器主轴24空转，主轴离合器L不传递动力，打结器部件不 动作。随着压缩机构将草捆向机器尾部推进，移动的草捆(相当于齿条)带动计量棘轮9绕 棘轮轴逆向转动，外齿轮13、内齿轮15也绕凸轮滚子9的中心逆向转动一定角度，外齿轮 13转动至内齿轮15的凹槽处，两齿轮的中心距变小，外齿轮13卡进该凹槽中，此时凸轮挡 板2在弹簧拉力的作用下逆向摆动一定角度，凸轮挡板2将放开离合摆杆3，离合滚子4回 位与离合器楔块5结合，与打结器主轴24固结的离合器控制凸轮7将开始驱动打结器主轴 24转动一周，同时带动打结器部件和送绳机构S工作。当离合器控制凸轮7由最低轮廓转 动至最高轮廓位置时，推动与凸轮滚子9连接在一起的凸轮杠杆10顺时针摆动一定角度时，内齿轮15上的凹槽移出外齿轮11，内齿轮15靠凸轮轮廓约束和自身重力下落到限位挡 块14处停止，内齿轮15与外齿轮13再次啮合，重新开始草捆长度计量。如图3所示，送绳机构S由送绳曲柄25、送绳连杆26、引针架焊合27、送绳针28组 成的一个曲柄摇杆机构。其中送绳曲柄25与打结器主轴24固连，打结器主轴24驱动曲柄 25周转，带动引针架焊合27左右摆动使得送绳针28上升送绳和下降回位。当主轴离合器 L结合后，打结器主轴24驱动送绳曲柄25顺时针转动一定角度，带动引针架焊合27绕自 身轴心顺时针摆动一个角度，送绳针28将穿在针孔内的捆绳沿弧形轨迹向上送绳到夹绳 盘38位置之上。与此同时，在针孔和弓丨针架穿绳位置之间捆绳被拉紧成一直线，并进入割 绳刀臂32上的导绳缺口。当打结器主轴24再次转回到离合起始位置，送绳针28回位到初 始位置，完成一个送绳动作循环。如图4所示，拨绳机构B由拨绳滚子18、拨绳凸轮16、拨绳摆杆19、拨绳连杆20、 拨绳曲柄21、拨绳轴22和拨绳盘23组成。拨绳动力由固结在复合齿盘17的端面上的拨绳 凸轮16输入，推动焊接在拨绳轴22上的拨绳摆杆19摆动，拨绳凸轮16与拨绳滚子18靠 弹簧68的拉力保持接触。当打结器主轴24驱动与复合齿盘17固结的拨绳凸轮16转到一 定角度时，拨绳摆杆19开始摆动，从而带动焊接在拨绳轴22上与拨绳摆杆19呈固定夹角 的拨绳曲柄21摆动，拨绳连杆20的一端与拨绳曲柄21铰接，另一端与拨绳盘23形成圆柱 副使拨绳盘23往复摆动，将拨动捆绳偏移一定位置，强制使捆绳进入夹绳盘38豁口位置， 使之能够顺利被夹绳盘38夹持，同时使捆绳可靠地附着在打结绕绳手指35的表面，直到打 结器主轴24继续转过一定角度时，拨绳盘23转到最大摆角位置。此后，随着送绳针28的 回落，拨绳盘23也回位到初始位置。如图5、图8、图9和图10所示，打结器支架50用于安装割绳刀臂32、打结绕绳手 指35、打结钩钳手指36、间歇式夹绳盘组件J和夹绳盘驱动机构Q。为了降低打结器支架 50的制造难度，克服原结构各轴孔轴线之间的夹角呈空间异面角度的缺陷，如图10所示，
所述的打结器支架50，打结绕绳手指35轴孔轴心线与蜗杆轴54轴孔轴心线相交，且 之间的夹角为30°，打结绕绳手指35 轴孔轴心线与蜗杆轴54轴孔轴心线构成的平面垂直 于打结器主轴24轴孔轴心线，打结绕绳手指35轴孔轴心线、蜗杆轴54轴孔轴心线和打结 器主轴24轴心线相交于同一点；夹绳盘38轴孔轴心线与蜗杆轴54轴孔轴心线之间的夹角 为74°，割绳刀臂32轴孔轴心线与打结绕绳手指35轴孔轴心线的夹角为90° ；割绳刀臂 32轴孔轴心线、夹绳盘38轴轴孔轴心线与打结器主轴24轴孔轴心线呈空间相互垂直。这 样，打结器支架50上的打结器主轴孔轴心线、割绳刀臂32轴孔轴心线、打结绕绳手指35轴 孔轴心线、蜗杆53轴孔轴心线和夹绳盘轴41轴孔轴心线，彼此呈平面特殊角度，降低了打 结器支架的制造难度，便于精密铸造，有利于保证各轴孔之间角度的加工精度，克服了原结 构各轴孔轴心线之间的夹角呈空间异面角度而不便制造的缺陷。如图11和图12所示，复合齿盘17表面上可拆卸安装地设置径向错开的两段不完 全直齿锥齿轮，内侧直齿锥齿轮63第一个齿和外侧直齿锥齿轮62第一个齿之间的夹角为 44°，如图11所示。外侧直齿锥齿轮62和内侧直齿锥齿轮63分别驱动打结绕绳手指35轴 端的打结嘴小锥齿轮33和夹绳盘驱动机构的蜗杆轴54上的夹绳蜗杆小锥齿轮58转动，从 而驱动打结绕绳手指35和夹绳盘38动作。同时，复合齿盘17上的整体式沟槽凸轮64的 滑道控制割绳刀臂32按照预期规律往复摆动。这样，通过在复合齿盘17上设计两处嵌入结构，将独立 制造的内侧直齿锥齿轮63和外侧直齿锥齿轮62通过螺栓70固定在复合齿盘 17的盘面上。复合齿盘17以及其上的整体式沟槽凸轮64、内侧直齿锥齿轮63和外侧直齿 锥齿轮62均可分别由机加工完成，降低了制造难度，而且便于锥齿轮更换，并可选用不同 的材料制造复合齿盘17、内侧直齿锥齿轮63和外侧直齿锥齿轮62。如图5所示，夹绳盘轴41安装在打结器支架50上的夹绳轴孔内，其一端通过销轴 B57与夹绳盘38固连，另一端通过销轴C43与直齿圆柱齿轮42固连。如图8所示，蜗杆轴 54安装在打结器支架50的蜗杆轴54孔上，蜗杆53通过螺纹与蜗杆轴54固定连接。直齿 圆柱齿轮42与蜗杆53形成啮合传动，直齿圆柱齿轮42在此相当于蜗轮。夹绳蜗杆小锥齿 轮58通过销轴E57与蜗杆轴54固连，夹绳蜗杆小锥齿轮58与复合齿盘17内侧直齿锥齿 轮63形成间歇式啮合传动。这样，依靠打结器支架50的特殊轴孔角度形成夹绳所需的空 间角度，同时给夹绳提供动力传递。如图7所示，导绳片61 —端卡在夹绳盘38槽内，另一 端卡在打结器支架50的豁口里。夹绳片59通过螺栓56连接在打结器支架50上，并可绕 螺栓56转动，夹绳片59通过夹绳盘托片44的托力保持与夹绳盘38紧密接触。当夹绳盘 38被驱动旋转时，夹绳豁口上的捆绳被夹入夹绳盘38槽中，实现夹绳动作。如图5所示，打结勾钳手指36的端部铰接钩钳手指滚轮48，通过销轴D49自由转 动地连接在打结绕绳手指35上，打结绕绳手指35自由转动地安装在打结器支架50的打结 绕绳手指35轴孔中，打结绕绳手指35的端部与打结嘴小锥齿轮33通过销轴A34固连一起 转动。打结嘴小锥齿轮33与复合齿盘17上外侧直齿锥齿轮62形成啮合，驱动打结绕绳手 指35转动绕绳。如图6所示，勾钳手指压块47用于压迫打结勾钳手指36紧贴打结器支架 50上的圆柱凸轮69表面，使其工作时咬紧绳子。勾钳手指压块47上面的一个孔置于绕绳 手指压块销轴60上，另一个孔穿过螺栓，通过螺母给调节压簧46提供预紧力给勾钳手指压 块47，从而使勾钳手指滚轮48受压，当打结勾钳手指36随着打结绕绳手指35转动的同时， 依靠打结器支架50上的圆柱凸轮69表面轮廓，控制打结勾钳手指36开合，实现咬绳动作。如图5和图12所示，割绳刀臂32的一端固定安装割绳刀37，另一端铰接割绳刀臂 滚轮29，通过割绳刀臂轴30与打结器支架50组成可自由转动的连接，割绳刀臂滚轮29置 于复合齿盘17的沟槽凸轮64的滑道内，用于驱动割绳刀臂32绕割绳刀臂轴30转动。割 绳刀臂32与打结绕绳手指35弧形相切的位置具有脱绳的凹槽结构，在割刀37和脱绳凹槽 之间具有导绳缺口，其功能是支撑割刀，起导绳、割绳和脱绳作用，在送绳阶段引导捆绳搭 在打结嘴上，在脱绳阶段，割断捆绳，并强制将打结嘴上绳结脱掉。
权利要求
1.一种仿人双指打结器，其特征在于包括复合齿盘(17)、打结器支架(50)和装配在 打结器支架(50)上的传动机构；所述打结器支架(50)上装配有割绳刀臂(32)、打结绕绳 手指(35)、打结勾钳手指(36)、间歇式夹绳盘组件(J)和夹绳盘驱动机构(Q);所述割绳刀 臂(32)、打结绕绳手指(35)、打结勾钳手指(36)、间歇式夹绳盘组件(J)和夹绳盘驱动机构 (Q)处于相互平行的平面上，所述平面垂直于打结器主轴(24)轴孔中心线；传动机构的外 侧直齿锥齿轮(62)和内侧直齿锥齿轮(63)通过螺栓径向错开地固定安装在复合齿盘(17) 表面上；外侧直齿锥齿轮(62)和内侧直齿锥齿轮(63)分别驱动打结绕绳手指(35)轴端的 打结嘴小锥齿轮(33)和夹绳盘驱动机构(Q)的蜗杆轴(54)上的夹绳蜗杆小锥齿轮(58)转 动；复合齿盘(17)上的沟槽凸轮(64)控制割绳刀臂(32)的往复摆动。
2.根据权利要求1所述的仿人双指打结器，其特征在于所述打结器支架(50)的具 体结构为，打结绕绳手指(35)轴孔轴心线与蜗杆轴(54)轴孔轴心线相交，且之间的夹角为 30°，打结绕绳手指(35)轴孔轴心线与蜗杆轴(54)轴孔轴心线构成的平面垂直于打结器 主轴(24)轴孔轴心线，打结绕绳手指(35)轴孔轴心线、蜗杆轴(54)轴孔轴心线和打结器主 轴(24)轴心线相交于同一点；夹绳盘(38)轴孔轴心线与蜗杆轴(54)轴孔轴心线之间的夹 角为74°，割绳刀臂(32)轴孔轴心线与打结绕绳手指(35)轴孔轴心线的夹角为90° ；割 绳刀臂(32)轴孔轴心线、夹绳盘(38)轴轴孔轴心线与打结器主轴(24)轴孔轴心线呈空间 相互垂直。
3.根据权利要求1所述的仿人双指打结器，其特征在于所述内侧直齿锥齿轮(63)的 第一个齿和外侧直齿锥齿轮(62)的第一个齿之间的径向夹角为44°。
4.根据权利要求1所述的仿人双指打结器，其特征在于复合齿盘(17)上的沟槽凸轮 (64)与齿盘轮毂制作成一体，为整体式沟槽凸轮结构。
全文摘要
本发明涉及一种用于农作物秸秆或牧草方草捆自动打结装置，该装置安装在压捆机尾部的打结器主轴上，能够模拟人手双指将送绳机构送上的绳子夹持，并完成捆扎打结所需的搭绳、夹绳、绕绳、咬绳、割绳和脱扣动作，实现对压实草捆的自动捆扎和打结。该装置主要由复合齿盘(17)、打结器支架(50)、以及装配在打结器支架(50)上的割绳刀臂(32)、打结绕绳手指(35)、打结勾钳手指(36)、间歇式夹绳盘组件(J)和夹绳盘驱动机构(Q)等组成。本发明结构简单，便于加工，制造成本低，打结可靠性高，可用于方草捆压捆机的自动打结。
文档编号A01F15/14GK102124874SQ20111000168
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者尹建军, 李双, 李耀明 申请人:江苏大学