一种用于农业的省力型土壤取样结构的制作方法

本发明涉及农业技术领域，特别涉及一种用于农业的省力型土壤取样结构。

背景技术：

农业为通过培育植物来生产食品及工业原料的产业，在农业建设过程中，常常需要使用土壤取样结构对农田的土壤进行取样研究。

如图1所示，现有的土壤取样结构包括连接框1，连接框1下侧四角设有第一支撑座2，连接框1内部下端设有开口3，连接框1上侧设有把手4，连接框1左右两侧设有连接轴5，连接轴5外侧设有支撑框6，支撑框6上侧四角设有第二支撑座7，连接框1内部上端设有收集腔9，收集腔9前侧设有封口门10，收集腔9内部下端设有连接环11，连接环11内部设有丝杆12，丝杆12上端为光杆，丝杆12内部设有连接孔8，丝杆12上端外侧设有第一斜齿轮13，第一斜齿轮13上侧左端设有第二斜齿轮14，第二斜齿轮14内部设有转轴15，转轴15左侧设有第一电机16，第一电机16设在连接框1内部左端，丝杆12下端外侧设有内螺纹管17，内螺纹管17上端外侧设有连接板18，连接板18左右两侧设有连接杆19，连接杆19外侧设有滑块20，滑块20外侧设有滑槽21，内螺纹管17下侧设有连接罩22，连接罩22内部左端设有第二电机27，连接罩22下侧设有挖土罩23，挖土罩23上端四角设有排土口24，挖土罩23上侧设有收集管26，收集管26上端设在连接孔8内部，挖土罩23上侧设有连接管轴25，连接管轴25通过皮带与第二电机27进行连接。

上述的土壤取样结构至少具有以下缺陷：挖土罩23仅在上端四角设置排土口24，当挖土罩23向下挖土时，相邻两排土口24之间的顶壁仍然会对土壤形成阻挡，增大挖土罩23向下的挖土阻力，故急需针对这种情况进行解决。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于农业的省力型土壤取样结构，主要所要解决的技术问题是：如何降低挖土罩的挖土阻力。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明的实施例提供一种用于农业的省力型土壤取样结构，其包括机架、升降座、升降驱动机构、采样机构和钻孔机构；所述升降座设置在所述机架上，所述升降驱动机构用于驱动所述升降座升降；所述升降座上设有所述主轴以及用于驱动主轴转动的旋转驱动机构；所述采样机构包括收集件和挖土罩，所述收集件内部具有收集腔，所述收集件的下端设有挖土罩，所述收集腔的下端具有连通挖土罩内部的进土口；所述挖土罩的侧壁下端沿周向设有多个第一挖土齿，所述挖土罩的上端设有排土口；所述钻孔机构包括钻头，所述钻头和所述收集件两者用于择一与主轴的下端连接、且均可相对所述主轴拆卸；其中，当所述钻头与所述主轴连接时，所述钻头用于在主轴的带动下钻孔；当所述收集件与所述主轴连接时，所述挖土罩的旋转中心线与主轴的轴线重合，所述收集件用于受主轴驱动带动所述挖土罩绕自身的旋转中心线转动；

其中，所述挖土罩的内部还设有导向结构，所述导向结构用于将挖土罩内的部分土壤传送至收集腔内、且将其它土壤传送至所述排土口；

所述导向结构包括导向筒，所述导向筒固定在挖土罩的顶壁上、且上端与挖土罩的顶壁密封配合；所述导向筒的上端开口与所述进土口连通，以将挖土罩内的部分土壤传送至所述收集腔内。

所述导向结构还包括呈螺旋状的导向板，所述导向板固定地套设在所述导向筒上，且与所述导向筒之间形成呈螺旋状的导向槽；所述排土口设置在所述挖土罩的顶壁上、且与所述导向槽的上端连通。

可选的，所述导向筒的下端沿周向设有多个第二挖土齿。

可选的，所述导向筒的下端与挖土罩的下端两者的高度相同。

可选的，所述导向板的下端具有刀刃，导向板的背离导向筒一侧的边沿与导向罩的侧壁密封固定。

可选的，所述机架具有机壳，所述机架的底部还设有脚轮，所述脚轮具有刹车部。

借由上述技术方案，本发明用于农业的省力型土壤取样结构至少具有以下有益效果：

由于有导向结构的帮助，挖土罩挖出的土壤可以快速顺利从挖土罩内排出，以减小土壤在挖土罩内聚集，防止未及时排出的土壤对挖土罩的下行造成阻碍，从而影响挖土罩的挖土效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是现有技术中的一种土壤取样结构的结构示意图；

图2是本发明的一实施例提供的一种用于农业的省力型土壤取样结构安装钻头时的结构示意图；

图3是本发明的一实施例提供的一种用于农业的省力型土壤取样结构安装采样机构时的结构示意图；

图4是图3中用于农业的省力型土壤取样结构另一视角的结构示意图；

图5是图3中用于农业的省力型土壤取样结构隐藏机壳时的结构示意图；

图6是采样机构的剖面示意图；

图7是挖土罩的结构示意图；

图8是图6中a处的放大示意图；

图9是采样机构的分解示意图；

图10是采样机构的组装示意图；

图11是图9中b处的放大示意图；

图12是两个止挡片配合闭合进土口的结构示意图；

附图标记：1、机壳；2、钻头；3、脚轮；4、采样机构；5、机架；6、第一电机；7、第一减速器；8、丝杆；9、限位杆；10、升降座；11、第二电机；12、第二减速器；13、主轴；14、导向筒；15、导向板；16、导向槽；141、第二挖土齿；41、收集件；42、挖土罩；43、连接头；44、驱动缸；45、连杆；46、滑块；47、止挡片；48、活动盖板；49、弹性件；410、收集腔；411、出土口；412、第二滑槽；413、进土口；421、第一挖土齿；422、排土口；423、第一限位滑槽；424、第二限位滑槽；431、螺柱；461、按钮；471、基体；472、板片；473、凸块；474、第一滑槽。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图2至图4所示，本发明的一个实施例提出的一种用于农业的省力型土壤取样结构，其包括采样机构4和钻孔机构，钻孔机构包括钻头2。机架5可以具有机壳1，机架5的底部还设有脚轮3，脚轮3具有刹车部。其中，本发明的用于农业的省力型土壤取样结构可通过脚轮3移动，当运动至所需位置时，可通过刹车部锁死脚轮3，以将整个装置固定在当前位置。如图5所示，用于农业的省力型土壤取样结构还包括机架5、升降座10、升降驱动机构和止挡机构。升降座10设置在机架5上，升降座10可沿机架5升降。升降驱动机构用于驱动升降座10升降。在一个具体的应用示例中，升降驱动机构可以包括丝杆8、限位机构和动力机构。动力机构用于驱动丝杆8转动，动力机构可以包括第一电机6，以通过第一电机6驱动丝杆8转动。由于第一电机6的转速过快，为了降低转速，优选的，动力机构还可以包括第一减速器7，该第一减速器7可以为皮带减速器或齿轮减速器等。第一电机6通过第一减速器7与丝杆8连接，以驱动丝杆8转动。其中，丝杆8的两端均通过轴承连接在机架5上，以使丝杆8可相对机架5转动。升降座10上具有螺纹孔，升降座10通过螺纹孔套设在丝杆8上，以通过丝杆8与机架5连接。限位机构用于对升降座10限位，使丝杆8转动时带动升降座10升降。优选的，限位机构可以包括限位杆9，限位杆9设置在机架5上，比如两端可以均固定在机架5上。限位杆9与丝杆8平行。升降座10上设有供限位杆9穿过的过孔，过孔与限位杆9滑动配合。限位杆9可以对升降座10限位，使丝杆8转动时带动升降座10升降。其中，限位杆9的数量可以为两个以上，以提高对升降座10的限位效果。为了使升降座10上的受力更加均匀，限位杆9的数量优选的为两个，该两个限位杆9对称设置，且一个限位杆9位于丝杆8的一侧，另一个限位杆9位于丝杆8相背的另一侧。在该示例中，由于丝杆8的两端均通过轴承连接在机架5上，相对于现有技术中丝杆8单头连接、且另一头悬空的方式，本示例中丝杆8两头均连接的方式能够提高受力的均匀性，可以减少丝杆8的磨损，提高使用寿命。

如图5所示，上述的升降座10上还设有主轴13以及旋转驱动机构，主轴13可以通过轴承等可转动地设置在升降座10上。旋转驱动机构用于驱动主轴13转动。在一个具体的应用示例中，旋转驱动机构可以包括第二电机11，以通过第二电机11驱动主轴13转动。由于第二电机11的转速过快，为了降低转速，优选的，旋转驱动机构还可以包括第二减速器12，该第二减速器12可以为皮带减速器或齿轮减速器等。第二电机11通过第二减速器12与主轴13连接。

如图6所示，前述的采样机构4包括收集件41和挖土罩42，收集件41内部具有收集腔410，收集腔410用于收纳采集的土壤样品。收集件41的下端设有挖土罩42，挖土罩42可以固定在收集件41的下端，比如焊接固定等。收集腔410的下端具有连通挖土罩42内部的进土口413，挖土罩42挖掘的样品土壤可以经进土口413进入收集腔410内。挖土罩42的侧壁下端沿周向设有多个第一挖土齿421，该多个第一挖土齿421均具有刀刃，以降低挖土罩42的挖土阻力，提高挖土效率。挖土罩42的上端还设有排土口422（如图8所示）。其中，挖土罩42所挖掘的土壤一部分从进土口413进入收集腔410内，多余的部分土壤从排土口422排出。

钻头2和收集件41两者用于择一与主轴13的下端连接、且均可相对主轴13拆卸。当钻头2与主轴13连接时，钻头2用于在主轴13的带动下钻孔；当收集件41与主轴13连接时，挖土罩42的旋转中心线与主轴13的轴线重合，收集件41用于受主轴13驱动带动挖土罩42绕自身的旋转中心线转动。其中，钻头2和收集件41两者用于配合使用，具体来说，在取样时，先将钻头2连接在主轴13的下端，主轴13带动钻头2转动以在目标土壤处钻孔；当钻到设定深度时，再将钻头2从主轴13的下端取下，并将收集件41安装到主轴13的下端，主轴13带动收集件41下端的挖土罩42转动，挖土罩42挖掘土壤，并将部分土壤从进土口413送至收集腔410内，其他多余的土壤从排土口422排出。

如图6所示，前述的止挡机构可以包括止挡片47和止挡驱动机构，收集件41的侧面设有连通内部的插口。止挡驱动机构用于驱动止挡片47沿插口运动，以打开或闭合进土口413。具体来说，当样品土壤从进土口413进入收集腔410内并达到设定体积后，止挡驱动机构驱动止挡片47闭合进土口413，以将样品土壤封闭在收集腔410内，从而可以防止主轴13带动收集件41上提时，土壤从进土口413掉落。其中，当主轴13带动收集件41上提至设定位置后，止挡驱动机构再驱动止挡片47打开进土口413，使样品土壤掉落到准备好的样品容器内。

在一个具体的应用示例中，如图9所示，前述收集件41的上端还可以设有连通收集腔410的出土口411。收集件41可以呈筒状，出土口411位于收集件41的上端，进土口413位于收集件41的下端。如图9和图10所示，前述的采样机构4还包括连接头43，连接头43用于盖合出土口411、且与收集件41可拆卸连接，比如连接头43的一端可以具有连接盘，连接头43通过该连接盘盖合出土口411、且与收集件41的上端通过法兰连接，以使连接头43可相对收集件41拆卸。其中，收集件41还通过连接头43与主轴13可拆卸连接，连接头43具有螺柱431，主轴13的下端设有螺孔，螺柱431用于插接在螺孔内、且与螺孔螺纹配合，以使连接头43可相对主轴13拆卸。

在上述示例中，由于连接头43可相对收集件41的上端拆卸，当连接头43从收集件41的上端拆离时可打开出土口411，以方便将样品土壤从出土口411倒出。并且当样品土壤粘接在收集腔410的侧壁上时，也可以使用工具从收集腔410的一侧比如进土口413侧推动土壤，使土壤从出土口411完整倒出。另外，由于收集件41的两端均开口，也方便对收集件41的内部进行清洗，以防止收集腔410内粘接的土壤对下次采集的样品造成污染。

为了实现前述钻头2与主轴13下端的连接，前述钻头2的一端可以设有另一螺柱，该另一螺柱可以一体成型在钻头2上。主轴13的下端设有螺孔。上述另一螺柱用于插接在螺孔内、且与螺孔螺纹配合，以使钻头2可相对主轴13拆卸。

为了减小挖土罩42的挖土阻力，优选的，挖土罩42的内部还设有导向结构，该导向结构用于将挖土罩42内的部分土壤传送至收集腔410内、且将其它土壤传送至排土口422。在本示例中，由于有导向结构的帮助，挖土罩42挖出的土壤可以快速顺利从挖土罩42内排出，以减小土壤在挖土罩42内聚集，防止未及时排出的土壤对挖土罩42的下行造成阻碍，从而影响挖土罩42的挖土效率。

如图6所示，前述的导向结构可以包括导向筒14，导向筒14固定在挖土罩42的顶壁上、且上端与挖土罩42的顶壁密封配合。导向筒14的上端可以无缝焊接在挖土罩42的顶壁上。导向筒14的上端开口与进土口413连通，以将挖土罩42内的部分土壤传送至收集腔410内。其中，导向筒14可以为直条形圆筒，挖土罩42挖土时可带动导向筒14一起下行，导向筒14罩住部分土壤，导向筒14不断下行时可采集更多的样品土壤，样品土壤沿导向筒14进入收集腔410内。

为了减小挖土阻力，优选的，如图7所示，导向筒14的下端沿周向可以设有多个第二挖土齿141，该多个第二挖土齿141可以均具有刀刃，以减小导向筒14下行的阻力，导向筒14可以配合挖土罩42一起挖土，并将挖出的样品土壤直接导入到收集腔410内。

为了进一步提高挖土效率，优选的，如图6所示，导向筒14的下端与挖土罩42的下端两者的高度相同，如此在平整的地面时，导向筒14与挖土罩42两者相互配合可以同时挖土。

为了实现前述导向结构可以将除样品土壤之外的其他土壤传送至排土口422的效果，如图6和图7所示，导向结构还可以包括呈螺旋状的导向板15，导向板15固定地套设在导向筒14上，比如导向板15的内侧边沿可以焊接在导向筒14上。导向板15与导向筒14之间还形成呈螺旋状的导向槽16。前述排土口422设置在挖土罩42的顶壁上、且与导向槽16的上端连通，如此当挖土罩42挖土时，导向筒14内的土壤可以作为样品土壤被导入到收集腔410内，而挖土罩42的侧壁与导向筒14之间的土壤可以将导向槽16被导入到排土口422排出。

为了提高导向板15对土壤的导向效果，优选的，导向板15的下端可以具有刀刃，以减小土壤进入导向槽16内的阻力。导向板15的背离导向筒14一侧的边沿与导向罩的侧壁密封固定，比如可以通过胶水等粘接固定等。其中，由于导向板15的内侧与导向筒14密封固定，且外侧与导向罩密封固定，从而使导向槽16可以形成仅两端开口的半封闭结构，如此有利于导向筒14与导向罩侧壁之间的土壤全部沿导向槽16从排土口422排出。

这里需要说明的是：如图6所示，为了不影响挖土罩42挖土，前述的止挡片47以及止挡驱动机构应全部设置在挖土罩42的背面，在挖土的过程中，挖土罩42的顶壁可以对止挡片47以及止挡驱动机构提供遮挡。而为了缩小挖土罩42的体积，挖土罩42的直径不应过大，为了实现该目标，优选的，前述插口的数量可以为两个，且一个位于收集件41的一侧，另一个位于收集件41相背的另一侧。前述止挡片47的数量与插口的数量相等、且一一对应，其中一个止挡片47用于打开或闭合进土口413的一半，另一个止挡片47用于打开或闭合进土口413的另一半。两个止挡片47相互配合打开或闭合整个进土口413。

为了进一步缩小挖土罩42的体积，使挖土罩42的直径可以进一步得到缩减，优选的，前述的至少一个止挡片47为伸缩片，如图8所示，伸缩片包括基体471和板片472，基体471内部中空、且一端开口，板片472与基体471连接、且可沿开口相对基体471伸缩。其中，当止挡片47打开进土口413时，板片472缩入基体471内，使止挡片47整体的宽度较小，如此可以节约挖土罩42直径方向的空间，使挖土罩42的直径可以得到进一步缩减。为了使挖土罩42的体积可以缩减到最小程度，优选的，前述的两个止挡片47可以均为伸缩片。

为了方便加工，优选的，前述两个止挡片47的结构可以相同。

由于前述止挡片47的数量为两个，且每个止挡片47均用于打开或闭合进土口413的一半，为了方便止挡驱动机构对止挡片47的运动进行控制，优选的，如图11所示，止挡片47的基体471侧面可以具有连通内部的第一滑槽474，板片472上设有凸块473，凸块473可以一体成型在板片472上。凸块473伸入第一滑槽474、且与第一滑槽474滑动配合，凸块473可以沿第一滑槽474运动，以带动板片472伸出或缩入基体471。前述的止挡驱动机构用于与凸块473连接，以通过凸块473带动止挡片47运动。具体来说，如图12所示，凸块473用于受驱动沿第一方向运动至第一滑槽474的一侧时带动板片472伸出第一滑槽474，且继续沿第一方向受驱动推动基体471运动至第一位置，以使基体471与伸出的板片472配合闭合进土口413的一半。如图8所示，凸块473还用于受驱动沿第二方向运动至第一滑槽474的另一侧时带动板片472缩回基体471内部，且继续沿第二方向受驱动推动基体471运动至第二位置，以使基体471与缩回的板片472配合打开进土口413的一半。其中，第一方向与第二方向相反、且两者均与第一滑槽474的延伸方向平行。在本示例中，凸块473运动至第一滑槽474的一侧时与第一滑槽474的该侧相抵，当凸块473继续受驱动沿第一方向运动时，凸块473可带动板片472和基体471一起运动，以闭合进土口413的所述一半。同样的，凸块473运动至第一滑槽474的另一侧时与第一滑槽474的该另一侧也相抵，当凸块473继续受驱动沿第二方向运动时，凸块473可带动板片472和基体471一起运动，以打开进土口413的所述一半。

为了提高凸块473的运动精度，如图11所示，前述收集件41的侧面可以设有连通内部的第二滑槽412，凸块473用于沿第二滑槽412带动基体471运动至前述的第一位置或第二位置。其中，通过设置的第二滑槽412虽然可以提高凸块473的运动精度，但是收集腔410内部的样品土壤也容易从第二滑槽412泄露，为了防止此种情况的发生，收集件41的侧面可以设有活动盖板48和弹性件49。其中，弹性件49可以为弹簧或柔性塑胶等。弹性件49用于提供活动盖板48沿第二方向运动的力，使活动盖板48闭合第二滑槽412。前述的凸块473用于沿第二滑槽412向第一方向运动时与活动盖板48相抵、且推动活动盖板48同向运动。在本示例中，活动盖板48可以在弹性件49的作用下闭合第二滑槽412，以阻止收集腔410内的样品土壤泄露。同时活动盖板48在弹性件49的作用下可伸缩，使得活动盖板48不会对凸块473的运动造成阻碍。

为了提高前述基体471的运动精度，优选的，如图11所示，挖土罩42上可以设有第一限位滑槽423，基体471用于沿该第一限位滑槽423运动至前述的第一位置和第二位置。

为了实现前述止挡驱动机构的功能，使止挡驱动机构可以驱动凸块473运动，如图9所示，前述的止挡驱动机构可以包括驱动缸44、连杆45以及滑块46。如图11所示，止挡驱动机构通过滑块46与凸块473连接，比如滑块46上可以设有按钮461，凸块473上设有定位孔，按钮461用于受按压插入定位孔内，以连接滑块46和凸块473。其中，连杆45的一端与驱动缸44的输出端铰接，另一端与滑块46铰接。驱动缸44通过连杆45驱动滑块46，使滑块46带动凸块473运动。在本示例中，驱动缸44伸缩时，可通过连杆45带动滑动沿直线运动，滑动带动凸块473沿前述的第一方向或第二方向运动。

为了提高滑块46的运动精度，优选的，如图10所示，前述的挖土罩42上可以设有第二限位滑槽424，滑块46与第二限位滑槽424滑动配合，以沿第二限位滑槽424带动凸块473运动。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例。

本发明在于设计一种用于农业的省力型土壤取样结构，其包括钻孔机构和采样机构4。钻孔机构包括钻头2，采样机构4包括收集件41，钻头2和收集件41两者择一与主轴13连接，以在主轴13的带动下转动。其中，当钻头2与主轴13连接时，钻头2可在主轴13的带动下钻孔；当钻到设定深度后，可以将钻头2取下，并更换上收集件41。收集件41的下端固定有挖土罩42，主轴13转动时可通过收集件41带动挖土罩42转动，挖土罩42可以将挖出的样品土壤经进土口413送入收集腔410内。当采集到足够量的样品土壤后，止挡驱动机构可驱动止挡片47闭合进土口413，以防止主轴13带动收集件41上提时，土壤从收集腔410内泄露。

本发明的用于农业的省力型土壤取样结构还包括升降座10和升降驱动机构，上述的主轴13通过轴承安装在升降座10上。升降驱动机构包括丝杆8、限位机构和动力机构，动力机构包括第一电机6，第一电机6通过第一减速器7与丝杆8连接，以驱动丝杆8转动。丝杆8的两端均通过轴承安装在机架5上，限位机构包括固定在机架5上的限位杆9，限位杆9穿过升降座10，当第一电机6驱动丝杆8转动时，丝杆8带动升降座10升降。其中，由于丝杆8的两端均通过轴承连接在机架5上，相对于现有技术中丝杆8单头连接、且另一头悬空的方式，本发明中丝杆8两头均连接的方式能够提高受力的均匀性，可以减少丝杆8的磨损，提高使用寿命。

本发明用于农业的省力型土壤取样结构的挖土罩42内还设有导向结构，导向结构包括导向筒14和导向板15，导向筒14的上端焊接固定在挖土罩42的顶壁上、且上端与挖土罩42的顶壁密封配合。导向筒14的上端开口与进土口413连通，以将挖土罩42内的部分土壤传送至收集腔410内。导向板15呈螺旋状，导向板15固定地套设在导向筒14上，导向板15的内侧边沿与导向筒14焊接。导向板15的外侧边可以粘接在导向罩的侧壁上。导向罩的侧壁、导向板15以及导向筒14三者配合可以形成呈螺旋状的导向槽16。导向槽16为仅两端开口的半封闭结构，导向槽16的上端与排土口422连通，以将导向罩侧壁与导向筒14之间的土壤全部导至排土口422。

这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。