一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构的制作方法

本发明涉及一种播秧机，具体涉及一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构。

背景技术：

目前，公知的水稻栽植机械主要分为两类：1.基于机械手(秧爪)撕切毯状秧根以分兜插植的传统插秧机；2.基于钵盘育秧带盘带土栽植的新型插秧机；其中，第一种水稻栽植机械技术较为成熟，通过引擎高频驱动栽植达到高的栽植效率，其不足之处是伤根，栽植后秧苗需要渡过较长返青期，因为撕切秧根以及插秧入泥作业所需功率大，对机械材料强度要求高，机构通常比较笨重、耗材耗能成本高、在山丘稻区运作不便。第二种水稻栽植机械的优点是预分带土、栽后即活无返青期，并且每兜苗数精准可控，既适合多本秧(如常规稻)、又适合少本秧(如杂交稻)水稻带土秧栽植，特别适宜在山丘稻区运作。

对于第二种水稻栽植机械，授权公告号为cn104620740b的发明专利公开了“一种阵列式水稻播秧机的联动机构”，该联动机构包括播秧机构，该播秧机构包括顶秧针、顶秧针支架、顶秧针驱动机构、顶秧针支架驱动机构以及总动力机构，其中：所述顶秧针水平地设置在顶秧针支架上，该顶秧针的工作端部正对于网格秧盘中的网格；所述顶秧针驱动机构包括推动顶秧针朝网格秧盘运动的顶秧机构和推动顶秧针复位的复位机构，其中，所述顶秧机构由可连续转动的凸轮轴构成；所述复位机构包括设在顶秧针支架上的导向筒和复位弹簧，其中，所述顶秧针穿设在导向筒中，所述复位弹簧套设在顶秧针上，该复位弹簧的一端作用在导向筒上，另一端作用在顶秧针上，且常态下所述复位弹簧的弹力促使顶秧针中与工作端部相对的一端始终抵紧在凸轮轴上。工作时，在常态下，顶秧针的端部抵紧在凸轮轴上，随着凸轮轴的转动，由于凸轮轴的表面为变径结构，因此会促使顶秧针在导向筒内作轴向往复运动，其中，当凸轮轴中长径部分与顶秧针接触时，顶秧针运动到最远端，完成对网格秧盘中秧苗的顶出，当凸轮轴中短径部分与顶秧针接触时，顶秧针复位到最近端；当凸轮轴周期性地连续转动时，顶秧针也会周期性的伸出和复位，实现周期性的推秧动作。

但该顶秧针驱动机构在实际工作时存在以下不足：

1、由于顶秧针在作顶秧运动的同时还需要对复位弹簧进行压缩蓄能以实现后续的顶秧针的复位，因此该过程会增大凸轮轴转动时的负载，且由于凸轮轴的两侧沿着其轴线方向均分布有多个顶秧针，该多个顶秧针都由凸轮轴同时来驱动，因此会使得凸轮轴转动时的负载大幅度地增加。而在实际工作中，由于整个播秧机的总动力来源于转盘，该凸轮轴负载的大幅度增加会导致转盘驱动功率增加，能耗增加，从而降低了产品的使用性能。

2、由于顶秧针的伸缩运动行程是由凸轮轴的直径差来决定的，要想增大顶秧针的伸缩运动行程，必须增大整条凸轮轴的直径，但由于整条凸轮轴的长度较长，增大其直径会直接导致整个装置的驱动负载以及质量显著增加，使得装置表现出笨重、不够灵活。

3、由于顶秧针的伸缩运动由凸轮轴转动时产生的径向尺寸的变化而获得，单位时间内这种径向尺寸的变化量相对较小，使得顶秧针的伸缩运动速度较慢；尤其是在复位过程中，顶秧针还需要借助弹簧的弹力作缩回运动，不受凸轮轴的直接驱动，导致缩回速更慢；顶秧针的伸缩运动速度慢，影响播秧的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构，该双向同步捅秧机构能够完成在两个方向上同步顶出秧苗的任务，且具有驱动平稳、阻力小、行程长以及速度快的优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构，包括顶秧针组件和驱动顶秧针组件运动的顶秧针组件驱动机构，其中，所述顶秧针组件为两组，两组顶秧针组件背对背设置，每组顶秧针组件包括多个顶秧针和用于固定顶秧针的固定件，多个顶秧针在固定件上呈直线等距排列，且相邻的两个顶秧针之间的距离与秧盘网格上相邻的两个网格之间的距离相同，每个顶秧针的一端为用于与固定件连接的固定端，另一端为用于顶秧的自由端，所述固定件与机架之间通过滑动结构连接；

所述顶秧针组件驱动机构包括往复式驱动框、不完全齿轮、用于驱动不完全齿轮转动的齿轮轴以及用于驱动齿轮轴转动的动力机构，其中，所述往复式驱动框包括平行设置的上齿条和下齿条，上齿条和下齿条之间通过连接件连接在一起，所述往复式驱动框为两组，该两组往复式驱动框与两组顶秧针支架一对一连接；所述不完全齿轮为两个，分别设置在其对应的复式驱动框的上齿条和下齿条之间，任意状态下，当其中一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的上齿条啮合时，另一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的下齿条啮合；当其中一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的下齿条啮合时，另一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的上齿条啮合；对于任意一个不完全齿轮，不同时与其对应的往复式驱动框的上齿条和下齿条啮合。

优选地，所述滑动结构由滑动导轨副构成，该滑动导轨副包括滑块和导轨，其中，所述导轨安装在顶秧针移动架上，该导轨垂直于网格秧盘设置，所述两组固定件分别安装在滑块上。这样设置的好处在于，由滑动导轨副构成的滑动结构能够大大减小顶秧针运动过程中的摩擦，使得顶秧运动更加流畅顺滑。

优选地，所述滑动导轨副为两组，两组滑动导轨副分别设置在固定件的两端。工作时，该两组滑动导轨副能够一前一后对固定件进行支撑，从而增加了顶秧针顶秧运动时的平稳性。

优选地，所述顶秧针由圆柱棒构成，该圆柱棒的一端通过螺纹结构锁紧在固定件上。这样设置的好处在于，由圆柱棒状构成的顶秧针具有结构简单、加工方便的优点。

优选地，所述不完全齿轮的齿与往复式驱动框中的上齿条分离后，即与对应的往复式驱动框中的下齿条啮合，不完全齿轮的齿与往复式驱动框中的下齿条分离后，即与对应的往复式驱动框中的上齿条啮合。通过该设置，能够保证从往复式驱动框的往复运动无间隙，从而提高了作业速度。

优选地，所述连接件为长条状，该长条状连接件为两个，两个长条状连接件通过与上齿条和下齿条串联的方式组成矩形状的往复式驱动框。工作时，由于往复式驱动框需要与不完全齿轮发生啮合，受不完全齿轮的驱动，因此对往复式驱动框的稳定性要求较高；而通过上述对往复式驱动框进行矩形化设置后，能够显著地增强其牢固性和稳定性，从而满足了运动中对稳定性的要求。

优选地，所述固定件由型材构成，该型材的滑槽内设有多个滑动件，所述顶秧针端部攻丝有螺纹孔，经嵌在型材“t”形槽里的“t”形螺钉旋紧配合锁紧在等间隔位置，顶秧针与型材之间还设有用于对顶秧针进行固定的卡环。工作时，通过在滑槽内移动滑动件，能够改变顶秧针在固定件上的位置，从而根据需求对顶秧针的位置以及顶秧针间的间距进行调整，完成调整后，再利用卡环实现顶秧针的固定。

优选地，所述往复式驱动框与型材之间通过“u”形连接件连接，其中，“u”形连接件的底板安装在型材的顶面上，“u”形连接件的竖直板与下齿条的侧面固定连接。工作时，所述“u”形连接件除了具有连接的作用，还具有将往复式驱动框抬升的作用，使得下齿条的底面到型材的顶面存有一定距离，从而保证了往复式驱动框在运动中不会与另一组顶秧针组件中的型材发生干涉。

优选地，所述齿轮轴安装在机架上，齿轮轴与机架之间通过滚动轴承连接，其中，齿轮轴的一端部设有第一锥齿，该第一锥齿与转盘轴之间设有第一传动轴，该第一传动轴的两端分别设有第二锥齿和第三锥齿，转盘轴上设有第四锥齿，其中，第一锥齿与第二锥齿啮合，第三锥齿与第四锥齿啮合。工作时，人工驱动转盘转动后，第一锥齿与第二锥齿、第三锥齿与第四锥齿啮合依次啮合转动，从而实现对齿轮轴的驱动。

优选地，所述背对背设置的两组顶秧针组件为一对顶秧针组件工作组，所述齿轮轴上设有多对顶秧针组件工作组。工作时，只需要一个齿轮轴转动就能够带动多组顶秧针组件工作组同时工作，因此具有驱动结构简单、紧凑、驱动效率高的优点。

本发明的工作原理是：

工作时，齿轮轴转动，带动其上的两个不完全齿轮同步转动，在转动过程中，两个不完全齿轮分别通过与其对应的往复式驱动框啮合的方式来依次驱动齿条框、顶秧针支架以及顶秧针运动。其中，由于两个不完全齿轮的转向相同，且在任意状态下，两个不完全齿轮的运动满足：当其中一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的上齿条啮合时，另一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的下齿条啮合，当其中一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的下齿条啮合时，另一个不完全齿轮与其对应的往复式驱动框的上齿条啮合，因此在运动中，当一个不完全齿轮驱动往复式驱动框向左运动时，另一个不完全齿轮必然驱动往复式驱动框向右运动，当一个不完全齿轮驱动往复式驱动框向右运动时，另一个不完全齿轮必然驱动往复式驱动框向左运动，即任意状态下两个不完全齿轮往复式驱动框的运动方向相反，要么作相互靠近运动，要么作相互远离运动；并且对于任意一个不完全齿轮，不同时与其对应的往复式驱动框的上齿条和下齿条啮合，也就是说每个不完全齿轮驱动往复式驱动框向一个方向移动到终点后，再反向驱动往复式驱动框向另外移动方向移动。应用该原理，在进行顶秧任务时，当两个往复式驱动框带动顶秧针作相互远离运动时，两组顶秧针分别逐渐伸入到其对应的网盘秧格中进行顶秧任务，当两个往复式驱动框带动顶秧针作相互靠近运动时，两组顶秧针再分别从网格秧盘中撤离出来，实现在两个方向上同步顶出秧苗，在相应顶秧针纵向驱动机构的配合下实现对所有网格秧盘内秧苗的顶秧任务。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明的单向驱动的双向同步伸缩联动机构在工作时，能够在顶秧针组件驱动机构的驱动下直接进行顶秧任务，而无需克服弹簧的弹力对弹簧额外做功，从而能够大幅度地较小顶秧针运动过程中的驱动力，因此具有操作省力的优点。

2、由于顶秧针的伸缩运动行程是由往复式驱动框中上齿条和下齿条的长度以及不完全齿轮的有齿部分的圆周方向线长度决定的，因此当需要增大顶秧针的伸缩运动行程，只需要直接增大上齿条和下齿条以及不完全齿轮的有齿部分的圆周方向的长度即可，而不需要增加整条凸轮轴的直径，因此调控方便、可实施性强。

3、由于顶秧针的伸缩运动由不完全齿轮与往复式驱动框中上齿条和下齿条的啮合来实现，实质是由不完全齿轮的圆周方向线运动直接转化成往复式驱动框中上齿条或下齿条的线运动，两者的直线速度是相等的，而齿轮轴转动时产生的不完全齿轮的圆周方向线速度会远大于现有技术中径向尺寸的变化速度，因此顶秧针的往返运动的速度均较快，从而提高播秧的效率。

附图说明

图1和图2为本发明的一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构的工作状态图，其中，图2为顶秧针组件驱动顶秧针伸入到网格中作顶秧运动时的状态图；图3为包含图1和图2所示的双向同步捅秧机构的播秧机的局部视图。

顶秧针1、固定件2、网格秧盘3、不完全齿轮4、齿轮轴5、上齿条6、下齿条7、连接件8、滑动导轨副9、“u”形连接件10、滚动轴承11、第一传动轴12、转盘轴13。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-图3，本发明的一种单向驱动的双向同步伸缩联动机构包括顶秧针组件和驱动顶秧针组件运动的顶秧针组件驱动机构，其中，所述顶秧针组件为两组，两组顶秧针组件背对背设置，每组顶秧针组件包括多个顶秧针1和用于固定顶秧针1的固定件2，多个顶秧针1在固定件2上呈直线等距排列，且相邻的两个顶秧针1之间的距离与网格秧盘3上相邻的两个网格之间的距离相同，每个顶秧针1的一端为用于与固定件2连接的固定端，另一端为用于顶秧的自由端，所述固定件2与机架之间通过滑动结构连接；所述顶秧针组件驱动机构包括往复式驱动框、不完全齿轮4、用于驱动不完全齿轮4转动的齿轮轴5以及用于驱动齿轮轴5转动的动力机构，其中，所述往复式驱动框包括平行设置的上齿条6和下齿条7，上齿条6和下齿条7之间通过连接件8连接在一起，所述往复式驱动框为两组，该两组往复式驱动框与两组顶秧针1支架一对一连接；所述不完全齿轮4为两个，分别设置在其对应的复式驱动框的上齿条6和下齿条7之间，任意状态下，当其中一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的上齿条6啮合时，另一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的下齿条7啮合；当其中一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的下齿条7啮合时，另一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的上齿条6啮合；对于任意一个不完全齿轮4，不同时与其对应的往复式驱动框的上齿条6和下齿条7啮合。

参见图2，所述滑动结构由滑动导轨副9构成，该滑动导轨副9包括滑块和导轨，其中，所述导轨安装在顶秧针1移动架上，该导轨垂直于网格秧盘3设置，所述两组固定件2分别安装在滑块上。这样设置的好处在于，由滑动导轨副9构成的滑动结构能够大大减小顶秧针1运动过程中的摩擦，使得顶秧运动更加流畅顺滑。其中，为了增加顶秧针1顶秧运动时的平稳性，所述滑动导轨副9为两组，两组滑动导轨副9分别设置在固定件2的两端。工作时，该两组滑动导轨副9能够对固定件2进行一前一后支撑。

参见图2和图3，所述顶秧针1由圆柱棒构成，该圆柱棒的一端通过螺纹结构锁紧在固定件2上。这样设置的好处在于，由圆柱棒状构成的顶秧针1具有结构简单、加工方便的优点。

参见图2，所述连接件8为长条状，该长条状连接件8为两个，两个长条状连接件8通过与上齿条6和下齿条7串联的方式组成矩形状的往复式驱动框。工作时，由于往复式驱动框需要与不完全齿轮4发生啮合，受不完全齿轮4的驱动，因此对往复式驱动框的稳定性要求较高；而通过上述对往复式驱动框进行矩形化设置后，能够显著地增强其牢固性和稳定性，从而满足了运动中对稳定性的要求。所述不完全齿轮4的齿与往复式驱动框中的上齿条6分离后，即与对应的往复式驱动框中的下齿条7啮合，不完全齿轮4的齿与往复式驱动框中的下齿条7分离后，即与对应的往复式驱动框中的上齿条6啮合。通过该设置，能够保证从往复式驱动框的往复运动无间隙，从而提高了作业速度。

参见图2和图3，所述固定件2由型材构成，该型材的滑槽内设有多个滑动件，所述顶秧针1端部攻丝有螺纹孔，经嵌在型材“t”形槽里的“t”形螺钉旋紧配合锁紧在等间隔位置，顶秧针1与型材之间还设有用于对顶秧针1进行固定的卡环。工作时，通过在滑槽内移动滑动件，能够改变顶秧针1在固定件2上的位置，从而根据需求对顶秧针1的位置以及顶秧针1间的间距进行调整，完成调整后，再利用卡环实现顶秧针1的固定。

参见图2和图3，所述往复式驱动框与型材之间通过“u”形连接件10连接，其中，“u”形连接件10的底板安装在型材的顶面上，“u”形连接件8的竖直板与下齿条7的侧面固定连接。工作时，所述“u”形连接件10除了具有连接的作用，还具有将往复式驱动框抬升的作用，使得下齿条7的底面到型材的顶面存有一定距离，从而保证了往复式驱动框在运动中不会与另一组顶秧针1呢组件中的型材发生干涉。

参见图3，所述齿轮轴5安装在机架上，齿轮轴5与机架之间通过滚动轴承11连接，其中，齿轮轴5的一端部设有第一锥齿，该第一锥齿与转盘轴13之间设有第一传动轴12，该第一传动轴12的两端分别设有第二锥齿和第三锥齿，转盘轴13上设有第四锥齿，其中，第一锥齿与第二锥齿啮合，第三锥齿与第四锥齿啮合。工作时，人工驱动转盘转动后，第一锥齿与第二锥齿、第三锥齿与第四锥齿啮合依次啮合转动，从而实现对齿轮轴5的驱动。此外，所述背对背设置的两组顶秧针组件为一对顶秧针组件工作组，所述齿轮轴5上设有多对顶秧针组件工作组。工作时，只需要一个齿轮轴5转动就能够带动多组顶秧针组件工作组同时工作，因此具有驱动结构简单、紧凑、驱动效率高的优点。

本发明的工作原理是：

工作时，齿轮轴5转动，带动其上的两个不完全齿轮4同步转动，在转动过程中，两个不完全齿轮4分别通过与其对应的往复式驱动框啮合的方式来依次驱动齿条框、顶秧针1支架以及顶秧针1运动。其中，由于两个不完全齿轮4的转向相同，且在任意状态下，两个不完全齿轮4的运动满足：当其中一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的上齿条6啮合时，另一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的下齿条7啮合，当其中一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的下齿条7啮合时，另一个不完全齿轮4与其对应的往复式驱动框的上齿条6啮合，因此在运动中，当一个不完全齿轮4驱动往复式驱动框向左运动时，另一个不完全齿轮4必然驱动往复式驱动框向右运动，当一个不完全齿轮4驱动往复式驱动框向右运动时，另一个不完全齿轮4必然驱动往复式驱动框向左运动，即任意状态下两个不完全齿轮4往复式驱动框的运动方向相反，要么作相互靠近运动，要么作相互远离运动；并且对于任意一个不完全齿轮4，不同时与其对应的往复式驱动框的上齿条6和下齿条7啮合，也就是说每个不完全齿轮4驱动往复式驱动框向一个方向移动到终点后，再反向驱动往复式驱动框向另外移动方向移动。应用该原理，在进行顶秧任务时，当两个往复式驱动框带动顶秧针1作相互远离运动时，两组顶秧针1分别逐渐伸入到其对应的网盘秧格中进行顶秧任务，当两个往复式驱动框带动顶秧针1作相互靠近运动时，两组顶秧针1再分别从网格秧盘3中撤离出来，实现在两个方向上同步顶出秧苗，在相应顶秧针1纵向驱动机构的配合下实现对所有网格秧盘3内秧苗的顶秧任务。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。