移栽机的自动取苗装置的制作方法

本发明涉及一种移栽机的工作部件，特别涉及一种移栽机的自动取苗装置。

背景技术：

穴盘育苗移栽技术在蔬菜和烟草的生产中被广泛地应用，随着农业生产的发展和种植农艺技术的改进，玉米、棉花等作物的大田移栽种植技术业已成熟，而大田作物移栽不采用机械作业是无法实现的。

目前国内外旱地作物移栽机大多数是半自动的人工喂苗，一般采用人工单株输入的方式，输入效率低，难以推广。为了开发能够自动取苗喂苗的高效旱地作物移栽机，需要开发一种高效率的自动取苗装置，当取苗臂上的指钳运行到穴盘上钵苗近前时，指钳垂直于穴盘表面准确地插入坑穴，接着闭合钳口抓取一棵钵苗拔出坑穴；取苗臂运行到所需投苗位置时，钵苗刚好处于直立状态且移动速度接近于零，指钳及时松脱释放钵苗，实现投苗。

基于现有技术中所存在的缺陷，如何设计一种移栽机的自动取苗装置，使其可以按照预期的方式自动取苗，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种移栽机的自动取苗装置，使其可以获得更高的取苗效率。

为实现上述目的，本发明提供一种移栽机的自动取苗装置，该移栽机包括一移栽机机架以及一装设于该移栽机机架上的动力系统，该移栽机的自动取苗装置包括：

一驱动机构，装设于该移栽机机架上，该驱动机构与该移栽机的该动力系统相连接；

至少一旋转箱，该旋转箱与该驱动机构相连接；

至少一取苗臂，该取苗臂装设于该旋转箱的两端；以及

至少一复位机构，该复位机构与该旋转箱及该取苗臂相连接。

其中，该驱动机构包括机架、链轮、链轮轴和二牙嵌接盘，该机架下部固定于该移栽机机架，该链轮轴穿设于该机架上部，该链轮固定于该链轮轴上，该牙嵌接盘固定于该机架的两外侧面上。

其中，该机架包括一底座部以及二由该底座部向上延伸的延伸部，该底座部固定于该移栽机机架，该链轮设置于该二延伸部之间，并且该链轮的中心位于该二延伸部的中心连线上，该牙嵌接盘于该二延伸部外侧面上围绕该二延伸部的中心设置，该链轮轴由其中一该牙嵌接盘中穿入，顺序穿过其中一该延伸部的中心、该链轮的中心、另一该延伸部的中心而从另一该牙嵌接盘中穿出。

其中，该链轮通过一链条与该动力系统相连，以使得该链轮能够通过该动力系统的带动而绕该链轮轴转动。

其中，该旋转箱为左右对称结构，该旋转箱的中心连接于该驱动机构，该旋转箱的两端分别位于该驱动机构的两侧。

其中，该旋转箱包括二外凸轮、二内凸轮、二扭转机构及一齿轮箱，该齿轮箱为一左右对称结构，该二外凸轮分别固设于该齿轮箱外侧两端部，该二扭转机构分别设置于该齿轮箱外侧两端的中心处，该二内凸轮分别围绕该二扭转机构而固设于该齿轮箱上。外凸轮和内凸轮的上表面即为工作面。

其中，该齿轮箱包括一齿轮箱体、一太阳轮、二中间轮、二行星轮和二行星轮轴；该太阳轮、该中间轮和该行星轮均安装在该齿轮箱体内，该太阳轮设置于该齿轮箱的中心，该二中间轮分别设置于该太阳轮的两外侧，该二行星轮再设置于该二中间轮的两外侧，由此使得该太阳轮、该中间轮和该行星轮共同组成非圆齿轮轮系；该齿轮箱体与该驱动机构上的该链轮轴连接而支撑在所述机架上，该太阳轮套接在该链轮轴上并且该太阳轮与该驱动机构上的牙嵌接盘通过牙嵌卡合在一起；该行星轮轴固定于该行星轮的中心。

由此，使得该齿轮箱体能够随该链轮轴的转动而转动，而该太阳轮由于受到牙嵌接盘的卡合而不动，从相对运动的角度而言，即相当于太阳轮在沿着相反于该齿轮箱体转动方向的方向而转动(如，齿轮箱体为顺时针，则太阳轮就为逆时针)，太阳轮的转动，会一并带动中间轮、行星轮的转动，进而最终带动行星轮轴转动。

其中，该二外凸轮及该二内凸轮均固设于该齿轮箱体外侧两端处；该外凸轮为具有一缺口的环状凸台，固设于该齿轮箱体端部的外圈；该内凸轮为一半环状凸峰，固设于该齿轮箱体端部的内圈，该外圈的直径大于该内圈。半环状凸峰可以位于与环状凸台缺口相反的半圆。

其中，每一该扭转机构包括一移动凸轮及一内滚轮；该旋转箱还包括二传动连接件，分别设置于每一该行星轮轴上；该移动凸轮套接在该行星轮轴上并且通过该传动连接件与该行星轮轴卡合在一起并且能够沿该行星轮轴轴向滑移；该内滚轮固定于该移动凸轮外侧并且抵靠于该内凸轮，使得该内滚轮能够于该内凸轮上滑移滚动。

其中，该传动连接件为一钢球，该行星轮轴外壁具有一长槽，该移动凸轮内壁具有一连接孔，通过将该钢球置于该长槽内，并与该连接孔卡合对应，而使得该移动凸轮能够套接卡合于该行星轮轴上并且能够沿该行星轮轴上下滑移。

其中，该旋转箱还包括二挡块，分别固定于该二行星轮轴的端部。

其中，该取苗臂包括一取苗臂体、一转臂、一弹性复位件和一夹持机构；该取苗臂体与该旋转箱连接，该转臂装设于该取苗臂体上，该夹持机构连接于该转臂，该弹性复位件连接该取苗臂体及该转臂。

其中，该弹性复位件为一拉簧。

其中，该取苗臂体包括一转臂箱体及一转动凸轮，该转动凸轮套设于该行星轮轴上并且与该移动凸轮相互卡合，该移动凸轮与该转动凸轮的卡合面上具有一斜面，该转臂箱体固定于转动凸轮上。

其中，该转臂包括一外滚轮、一转臂轴及一挂钩，该转臂轴装设于该取苗臂体的该转臂箱体内，该外滚轮连接于该转臂轴的一端，该挂钩连接于该转臂轴的另一端，该弹性复位件连接于该挂钩和该转臂箱体之间，该外滚轮在弹性复位件的拉紧作用下抵靠于该外凸轮的工作面上，该夹持机构的一指钳连接于该转臂轴并能够随该转臂轴的转动而移动。

其中，该复位机构一端安装于该扭转机构的移动凸轮上，另一端安装在该取苗臂体上。

其中，该复位机构为一套设于该移动凸轮上的扭簧，该扭簧一条扭臂连接于该移动凸轮，另一条扭臂连接于该取苗臂体。

由此，在复位机构(如扭簧)的作用下，所述移动凸轮的工作面和所述转动凸轮的工作面贴合在一起；所述挡块上的调节螺钉用来调节所述取苗臂回位的极限位置。

本发明的移栽机的自动取苗装置具体运行过程如下：

首先，移栽机的动力系统带动驱动机构的链轮顺时针转动，从而带动固定在链轮上的链轮轴转动，链轮轴再进一步带动旋转箱一起顺时针转动——由于齿轮箱内部的太阳轮受到牙嵌接盘的卡合，因此太阳轮在旋转箱内进行相对于旋转箱的逆时针自转，同时带动中间轮、行星轮，最终带动行星轮轴相对于旋转箱转动。由于扭转机构和行星轮轴是卡合的，扭转机构的移动凸轮和取苗臂体的转动凸轮是卡合的，因此行星轮轴转动时，会一并带动扭转机构和取苗臂体转动。

旋转箱转动时，指钳的位置也随其转动而沿着轨迹运行，当指钳的端部运行到苗盘近前时，行星轮轴的自转带动转臂上的外滚轮沿外凸轮的工作面爬升到上工作面，从而通过转臂带动夹持机构的指钳伸入苗盘的坑穴并夹持带土钵苗(外滚轮位于外凸轮上工作面(凸台上)时，指钳动作为伸出和夹紧，即取苗动作)，并带动钵苗脱离苗盘。

接下来外滚轮在外凸轮的上工作面上继续滚动，而扭转机构上的内滚轮也开始沿内凸轮的工作面由最低点向上爬升，推动移动凸轮沿行星轮轴向上滑动(即，向远离齿轮箱体的方向滑动)。移动凸轮沿轴向向上滑动时，会顶动转动凸轮，而转动凸轮受挡块阻挡无法进一步上移。由于移动凸轮和转动凸轮的卡合处具有一斜面，因此，在转动凸轮受顶时，移动凸轮的斜面作用于转动凸轮斜面，使得移动凸轮的滑动转换为转动凸轮的转动，从而使得取苗臂整体也会绕行星轮轴逆时针转动，指钳顶端所夹持的钵苗在这一转动动作的带动下得以调整姿态，形成直立状态。

随着驱动机构的链轮继续顺时针转动，当指钳连同拔出的钵苗运行到最低位置时，外滚轮将从外凸轮的上工作面上跌落下来，从而通过转臂带动夹持机构回缩指钳释放钵苗(指钳回缩时会一并松开)，完成投苗动作。接下来内滚轮沿内凸轮的工作面由最高点向下运行，复位机构带动转动凸轮和移动凸轮转动和移动，取苗臂绕行星齿轮轴顺时针转动回位。

此后，随着驱动机构的链轮继续顺时针转动，指钳进入回程进行下一个循环。旋转箱两端的取苗臂交替工作，既提高了工作效率，又平衡了回转部件的质量分配，从而运行更平稳。

另外，苗盘的位置、投苗位置、移栽机的设置位置、尺寸等，本领域技术人员可以根据实际的情况来调整，只要使得指钳伸出时能够在苗盘中进行取苗动作，在回缩时能对准投苗位置即可。

本发明提供的一种移栽机的自动取苗装置，适用于以穴盘育苗方式培育的带土钵苗作为作业对象的自动移栽机取苗和投苗。与现有技术相比，本发明的移栽机的自动取苗装置，可以达到如下显著的技术效果：

1)本发明的自动取苗装置作为移栽机的独立工作部件，能够方便地安装在移栽机整机上，实现移栽机的自动化，解放劳动力，提高效率。

2)本发明的自动取苗装置的指钳能够按指定轨迹和指向运行、按时闭合和开启，从穴盘中准确地抓取和投放单株钵苗，对钵苗损伤小，取苗效率高，适用于自动移栽机取苗和投苗。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置结构示意图；

图2为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置的驱动机构结构示意图；

图3a为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置的旋转箱结构示意图；

图3b为图3a中内凸轮、外凸轮及扭转机构示意图；

图4为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置的取苗臂结构示意图；

图5a为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置的扭转机构与取苗臂体结合示意图；

图5b为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置的移动凸轮与转动凸轮结合示意图；

图6为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置工作原理示意图；

图7为本发明一实施例的移栽机的自动取苗装置夹持机构工作原理示意图。

其中，附图标记：

1 驱动机构

11 机架

12 链轮

13 链轮轴

14 牙嵌接盘

2 旋转箱

21 外凸轮

22 内凸轮

23 扭转机构

231 移动凸轮

232 内滚轮

24 挡块

25 传动连接件

26 齿轮箱

261 齿轮箱体

262 太阳轮

263 中间轮

264 行星轮

265 行星轮轴

3 取苗臂

31 取苗臂体

311 转臂箱体

312 转动凸轮

32 转臂

321 外滚轮

322 转臂轴

323 挂钩

33 弹性复位件

34 夹持机构

341 指钳

4 复位机构

5 移栽机机架

6 移栽机动力系统

7 链条

8 苗盘

A 指钳运行轨迹

具体实施方式

为能说清楚本发明的技术特点，以使得本领域技术人员可以清楚的了解本发明的结构、特点、使用方式及技术效果，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明的方案进行阐述。但以下所述仅为例示说明之用，并不作为本发明的限制。

请参考图1，为获得更高的取苗效率，本发明提供一种移栽机的自动取苗装置，该移栽机包括一移栽机机架5以及一装设于该移栽机机架5上的动力系统6，该移栽机的自动取苗装置包括：

一驱动机构1，装设于该移栽机机架5上，该驱动机构1与该移栽机的该动力系统6相连接；

至少一旋转箱2，该旋转箱2与该驱动机构1相连接；

至少一取苗臂3，该取苗臂3装设于该旋转箱2的两端；以及

至少一复位机构4，该复位机构4与该旋转箱2及该取苗臂3相连接。

请一并参考图2，该驱动机构1包括机架11、链轮12、链轮轴13和二牙嵌接盘14，该机架11下部固定于该移栽机机架5，该链轮轴13穿设于该机架11上部，该链轮12固定于该链轮轴13上，该牙嵌接盘14固定于该机架11的两外侧面上。该链轮12通过一链条7与该动力系统6相连，以使得该链轮12能够通过该动力系统6的带动而绕该链轮轴13转动。

在一较佳实施方式中，该机架11包括一底座部以及二由该底座部向上延伸的延伸部，该底座部固定于该移栽机机架5，该链轮12设置于该二延伸部之间，并且该链轮12的中心位于该二延伸部的中心连线上，该牙嵌接盘14于该二延伸部外侧面上围绕该二延伸部的中心设置，该链轮轴13由其中一该牙嵌接盘14中穿入，顺序穿过其中一该延伸部的中心、该链轮12的中心、另一该延伸部的中心而从另一该牙嵌接盘14中穿出。

请续参考图3a及图3b，该旋转箱2为左右对称结构，该旋转箱2的中心连接于该驱动机构1，该旋转箱2的两端分别位于该驱动机构1的两侧。

该旋转箱2包括二外凸轮21、二内凸轮22、二扭转机构23及一齿轮箱26，该齿轮箱26为一左右对称结构，该二外凸轮21分别固设于该齿轮箱26外侧两端部，该二扭转机构23分别设置于该齿轮箱26外侧两端的中心处，该二内凸轮22分别围绕该二扭转机构23而固设于该齿轮箱26上。外凸轮和内凸轮的上表面即为工作面。

其中，该齿轮箱26包括一齿轮箱体261、一太阳轮262、二中间轮263、二行星轮264和二行星轮轴265；该太阳轮262、该中间轮263和该行星轮264均安装在该齿轮箱体261内，该太阳轮262设置于该齿轮箱261的中心，该二中间轮263分别设置于该太阳轮262的两外侧，该二行星轮264再设置于该二中间轮263的两外侧，由此使得该太阳轮262、该中间轮263和该行星轮264共同组成非圆齿轮轮系；该齿轮箱体261与该驱动机构1上的该链轮轴13连接而支撑在所述机架11上，该太阳轮262套接在该链轮轴13上并且该太阳轮262与该驱动机构1上的牙嵌接盘14通过牙嵌卡合在一起；该行星轮轴265固定于该行星轮264的中心。

由此，使得该齿轮箱体261能够随该链轮轴13的转动而转动，而该太阳轮262由于受到牙嵌接盘14的卡合而不动，从相对运动的角度而言，即相当于太阳轮262在沿着相反于该齿轮箱体261转动方向的方向而转动(如，齿轮箱体261为顺时针，则太阳轮262就为逆时针)，太阳轮262的转动，会一并带动中间轮263、行星轮264的转动，进而最终带动行星轮轴265转动。

该二外凸轮21及该二内凸轮22均固设于该齿轮箱体261外侧两端处；该外凸轮21为具有一缺口的环状凸台，固设于该齿轮箱体261端部的外圈；该内凸轮22为一半环状凸峰，固设于该齿轮箱体261端部的内圈，该外圈的直径大于该内圈。如图所示，半环状凸峰可以位于与环状凸台缺口相反的半圆。

每一该扭转机构23包括一移动凸轮231及一内滚轮232；该旋转箱2还包括二传动连接件25，分别设置于每一该行星轮轴265上；该移动凸轮231套接在该行星轮轴265上并且通过该传动连接件25与该行星轮轴265卡合在一起；该内滚轮232固定于该移动凸轮231外侧并且抵靠于该内凸轮22，使得该内滚轮232能够于该内凸轮22上滑移滚动。较佳的，该传动连接件25为一钢球，该行星轮轴265外壁具有一长槽，该移动凸轮231内壁具有一连接孔，通过将该钢球置于该长槽内，并与该连接孔卡合对应，而使得该移动凸轮231能够套接卡合于该行星轮轴265上并且能够沿该行星轮轴265上下滑移。

另外，该旋转箱2还包括二挡块24，分别固定于该二行星轮轴265的端部。

请续参考图4及图5a、图5b，该取苗臂3包括一取苗臂体31、一转臂32、一弹性复位件33和一夹持机构34；该取苗臂体31与该旋转箱2连接，该转臂32装设于该取苗臂体31上，该夹持机构34连接于该转臂32，该弹性复位件33连接该取苗臂体31及该转臂32。该弹性复位件33可以为一拉簧。

该取苗臂体31包括一转臂箱体311及一转动凸轮312，该转动凸轮312套设于该行星轮轴265上并且于该移动凸轮231相互卡合，该移动凸轮231与该转动凸轮312的卡合面上具有一斜面，转臂箱体311固定于转动凸轮312上。

该转臂32包括一外滚轮321、一转臂轴322及一挂钩323，该转臂轴322装设于该取苗壁体31的该转臂箱体311内，该外滚轮321连接于该转臂轴322的一端，该挂钩323连接于该转臂轴322的另一端，该弹性复位件33连接于该挂钩323和该转臂箱体311之间，该外滚轮321在弹性复位件33的拉紧作用下抵靠于该外凸轮21的工作面上，该夹持机构34的一指钳341连接于该转臂轴322并能够随该转臂轴322的转动而移动。

该复位机构4一端安装于该扭转机构23的移动凸轮231上，另一端安装在该取苗臂体31上。较佳的，该复位机构4为一套设于该移动凸轮231上的扭簧，该扭簧一条扭臂连接于该移动凸轮231，另一条扭臂连接于该取苗臂体31。

由此，在复位机构(如扭簧)的作用下，所述移动凸轮231的工作面和所述转动凸轮312的工作面贴合在一起；所述挡块24上的调节螺钉用来调节所述取苗臂3回位的极限位置。

请参考图5a、图5b、图6、图7，本发明的移栽机的自动取苗装置具体运行过程如下：

首先，移栽机的动力系统6带动驱动机构1的链轮12顺时针转动，从而带动固定在链轮12上的链轮轴13转动，链轮轴13再进一步带动旋转箱2一起顺时针转动——由于齿轮箱26内部的太阳轮262受到牙嵌接盘14的卡合，因此太阳轮262在旋转箱2内进行相对于旋转箱2的逆时针自转，同时带动中间轮263、行星轮264，最终带动行星轮轴265相对于旋转箱2转动。由于扭转机构23和行星轮轴265是卡合的，扭转机构23的移动凸轮231和取苗臂体31的转动凸轮312是卡合的，因此行星轮轴265转动时，会一并带动扭转机构23和取苗臂体31转动。

旋转箱2转动时，指钳341的位置也随其转动而沿着轨迹运行，当指钳341的端部运行到苗盘8近前时，行星轮轴265的自转带动转臂32上的外滚轮321沿外凸轮21的工作面爬升到上工作面，从而通过转臂32带动夹持机构34的指钳341伸入苗盘8的坑穴并夹持带土钵苗(外滚轮321位于外凸轮21上工作面(凸台上)时，指钳341动作为伸出和夹紧，即取苗动作)，并带动钵苗脱离苗盘8。

接下来外滚轮321在外凸轮21的上工作面上继续滚动，而扭转机构23上的内滚轮232也开始沿内凸轮22的工作面由最低点向上爬升，推动移动凸轮231沿行星轮轴265向上滑动(即，向远离齿轮箱体261的方向滑动)。移动凸轮231沿轴向向上滑动时，会顶动转动凸轮312，而转动凸轮312受挡块24阻挡无法进一步上移。由于移动凸轮231和转动凸轮312的卡合处具有一斜面，因此，在转动凸轮312受顶时，移动凸轮231的斜面作用于转动凸轮312斜面，使得移动凸轮231的滑动转换为转动凸轮312的转动，从而使得取苗臂3整体也会绕行星轮轴265逆时针转动，指钳341顶端所夹持的钵苗在这一转动动作的带动下得以调整姿态，形成直立状态。

随着驱动机构1的链轮12继续顺时针转动，当指钳341连同拔出的钵苗运行到最低位置时，外滚轮321将从外凸轮21的上工作面上跌落下来，从而通过转臂32带动夹持机构34回缩指钳释放钵苗(指钳341回缩时会一并松开)，完成投苗动作。接下来内滚轮232沿内凸轮22的工作面由最高点向下运行，复位机构4带动转动凸轮312和移动凸轮231转动和移动，取苗臂3绕行星轮轴265顺时针转动回位。

此后，随着驱动机构1的链轮12继续顺时针转动，指钳341进入回程进行下一个循环。旋转箱2两端的取苗臂3交替工作，既提高了工作效率，又平衡了回转部件的质量分配，从而运行更平稳。

本发明提供的一种移栽机的自动取苗装置，适用于以穴盘育苗方式培育的带土钵苗作为作业对象的自动移栽机取苗和投苗。与现有技术相比，本发明的移栽机的自动取苗装置，可以达到如下显著的技术效果：

1)本发明的自动取苗装置作为移栽机的独立工作部件，能够方便地安装在移栽机整机上，实现移栽机的自动化，解放劳动力，提高效率。

2)本发明的自动取苗装置的指钳能够能够按指定轨迹和指向运行、按时闭合和开启，从穴盘中准确地抓取和投放单株钵苗，对钵苗损伤小，取苗效率高，适用于自动移栽机取苗和投苗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。