專利名稱:一種電動寬窄行插秧機構(gòu)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種插秧機，尤其是涉及一種插秧機的插植機構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的插秧機一般都包括插植驅(qū)動箱，插植驅(qū)動箱的兩側(cè)分別設(shè)有回轉(zhuǎn)箱，回轉(zhuǎn) 箱上設(shè)有前后兩個插植臂，回轉(zhuǎn)箱和插植臂由插植驅(qū)動箱驅(qū)動，插植驅(qū)動箱的動力由插秧 機車通過傳動機構(gòu)提供，一般來說，該插植驅(qū)動箱內(nèi)設(shè)有鏈輪、鏈條，以及與所述的回轉(zhuǎn)箱 相連的輸出軸。如公開號為CN102342205的中國專利公開了一種插秧機的插植機構(gòu)，包 括插植箱、回轉(zhuǎn)箱以及插植爪，所述的插植箱的動軸輸出軸與設(shè)于回轉(zhuǎn)箱內(nèi)的一個太陽輪 的轉(zhuǎn)軸相連，插植爪的末端設(shè)有外爪頭，該外爪頭包括兩個爪指，所述的爪臂上設(shè)有內(nèi) 爪，內(nèi)爪與爪臂滑動連接，并設(shè)有一個使內(nèi)爪向上運動的彈性回復(fù)機構(gòu)，內(nèi)爪的爪頭為 單根爪指，內(nèi)爪爪指的根部設(shè)于外爪的兩根爪指之間，內(nèi)爪的上端與一個驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動連 接，該驅(qū)動桿與爪臂轉(zhuǎn)動連接，并與設(shè)于第二行星輪的輪軸上的一個凸輪相配合。這種結(jié)構(gòu) 的插秧機的動力需要通過機械結(jié)構(gòu)的傳動，從插秧機車獲得，而且插秧機構(gòu)的運動需要與 車速保持一定的比較，以保證適當(dāng)?shù)牟逖硇芯?，因此結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求高、成本高、維 修麻煩。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水稻的養(yǎng)植技術(shù)也在不斷的提高。研究表明，在水稻種植 當(dāng)中，其行間距采用一寬一窄間隔種植的方式最有利于水稻的光照、通風(fēng)，減輕病蟲害，提 高產(chǎn)量。為了發(fā)展該項技術(shù)，人們也設(shè)計出各種各樣全新的寬窄行種插秧機，如公開號為 CN102090195的中國專利公開了一種滑移式寬窄行插秧機分插機構(gòu)。在傳統(tǒng)的栽植臂部件 中安裝螺旋滑道和移動的栽植臂，使得栽植臂在相對行星架反向轉(zhuǎn)動的同時相對齒輪盒 做行星軸軸向的周期滑動。栽植臂空套在和齒輪盒固結(jié)的伸出套管上，能相互轉(zhuǎn)動和軸向 移動；螺旋滑道所在的伸出套管通過法蘭固結(jié)在齒輪盒上，并滑套在行星軸上；與螺旋滑 道配套的滑塊空套在與栽植臂固結(jié)的栽植臂端蓋上；運動過程中，滑塊的行星軸軸向運動 驅(qū)使栽植臂行星軸軸向運動，實現(xiàn)秧針的周期移動。通過滑道的深淺差異來縮短伸出套管 的長度，以滿足秧門之間寬度的要求。秧針在秧門取秧后隨著栽植臂相對秧門偏移一段距 離后，秧針入土插秧。使插秧位置偏離取秧口滿足寬窄行插秧的要求。但是由于插秧機的 使用環(huán)境已經(jīng)差，泥巴很容易進入到螺旋滑道內(nèi)，而螺旋滑道的精度要求又比較高，栽植臂 很容易出現(xiàn)卡死而不會轉(zhuǎn)動，進而造成對整個分插機構(gòu)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求高、成本高、維修麻 煩，容易對插植機構(gòu)及其傳動機構(gòu)造成傷害等技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便的電動寬窄行插秧機構(gòu)及其控制方法。
本發(fā)明的上述電動寬窄行插秧機構(gòu)主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種電 動寬窄行插秧機構(gòu)，包括插植驅(qū)動箱，插植驅(qū)動箱兩側(cè)分別設(shè)有回轉(zhuǎn)箱，回轉(zhuǎn)箱上設(shè)有兩個 插植臂，其特征在于所述的插植驅(qū)動箱設(shè)有一個雙軸步進電機，該步進電機的兩個輸出軸 分別通過扭矩轉(zhuǎn)角裝置與所述的兩個回轉(zhuǎn)箱的輸入軸對應(yīng)相連，兩個輸入軸相互構(gòu)成一個 夾角，且對稱設(shè)置，兩個輸入軸分別與所述的插植驅(qū)動箱轉(zhuǎn)動連接，所述的步進電機的控制 電路與插秧機車的行車控制器相連。本發(fā)明通過雙軸步進電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)箱和插植臂，步進 電機的轉(zhuǎn)動由行車控制器控制，行車控制器根據(jù)車速的變化，對步進電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整， 使得即使車速在變化當(dāng)中，插秧的行距也能保持一致。而且這種控制完全通過信號傳遞來 完成，避免了通過復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)來完成動力傳遞，滿足行車速度與插秧速度的比例要求。 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便等優(yōu)點。同時，兩個輸入軸通過扭矩轉(zhuǎn)角裝置與分別與兩 個輸入軸相連，使得兩個輸入軸之間構(gòu)成一個夾角，兩個回轉(zhuǎn)箱是對稱設(shè)置，其取秧的位置 均勻，但通過一定角度的回轉(zhuǎn)，到達插秧位置時，同一分插機構(gòu)上的兩個秧苗的位置會并攏 或散開，而相鄰兩個分插機構(gòu)的相鄰秧苗又會散開或并攏(它的情況與同一分插機構(gòu)上的 并攏或散開情況正好相反，這與公開號為CN101790917的專利的原理類似)，這種機構(gòu)就可 以完成寬窄行的插秧過程。
作為優(yōu)選，所述的扭矩轉(zhuǎn)角裝置為兩端分別與所述的輸出軸和輸入軸相連的萬向節(jié)。
作為優(yōu)選，所述的步進電機設(shè)有一個電流傳感器，該電流傳感器的信號電路與所 述的行車控制器相連。電流傳感器實時地將步進電機的電流信號發(fā)送給行車控制器，當(dāng)插 植臂受阻，就會造成步進電機的電流加大，阻力越大，則電流越大，當(dāng)電流大到一定程度后， 行車控制器即斷開步進電機的電源，使其停止工作，對步進電機進行保護，直到操作者清除 阻力因素，才能繼續(xù)工作。
作為另一種優(yōu)選方案，所述的步進電機設(shè)有一個緊急斷電開關(guān)和一個電流傳感 器，該電流傳感器的信號電路與步進電機的緊急斷電開關(guān)相連。電流傳感器獲得的步進電 機的工作電流的信號實時發(fā)送給緊急斷電開關(guān)，當(dāng)插植臂的阻力過大，步進電機的電流達 到設(shè)定值時，緊急斷電開關(guān)即斷開，步進電機停止工作，以達到對步進電機和整個插植機構(gòu) 的保護。
作為優(yōu)選，所述的步進電機的輸出軸上設(shè)有角度傳感器，該角度傳感器的信號電 路與所述的行車控制器相連。行車控制器根據(jù)行車速度以及預(yù)行設(shè)定的行車速度與插秧機 構(gòu)運動速度的比例控制步進電機的轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動角度，并通過角度傳感器器實時將步進 電機的轉(zhuǎn)動速度和每一個插植周期內(nèi)的步進電機的實際轉(zhuǎn)動角度反饋給行車控制器，行車 控制器根據(jù)該實際角度對步進電機的轉(zhuǎn)動進行調(diào)整，以提高插植機構(gòu)的插秧精度。
作為優(yōu)選，所述的行車控制器與一個報警裝置相連。當(dāng)步進電機的工作電流過大， 報警裝置進行報警，以使操作者及時查找原因，有效的保護了插植機構(gòu)。
為了通過上述技術(shù)方案完成插植過程，本發(fā)明還提供了下述控制方案一種電動 寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在于所述的行車控制器內(nèi)置若干個行車速度與步進電 機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，每個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)代表一個 插秧的行距，當(dāng)插秧機車開動，并啟動插植機構(gòu)后，行車控制器根據(jù)所選擇的行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，控制步進電機的轉(zhuǎn)速，進行插秧作業(yè)。每一個行車速度與 步進電機的旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)代表一種插秧的行距，在該數(shù)據(jù)確定行，行車速度越 快，步進電機的旋轉(zhuǎn)速度越快，但保持插秧的行距不變。由于插植機構(gòu)的動力由步進電機獨 立提供，使得在實際使用中，其速度變化的域度更大，能有效的提高插秧速度。
作為優(yōu)選，當(dāng)電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，行車控制器即控制步進 電機斷電，停止工作。插植機構(gòu)的工作環(huán)境較為嚴厲，很容易受到泥土的堵塞，當(dāng)該堵塞的 泥土過多，阻力過大時，步進電機的電流會快速上升，電流感應(yīng)器對步進電機的電流進行監(jiān) 測，如果電流超過安全值時，就由行車控制器及時控制步進電機斷電，以對設(shè)備進行保護。
作為優(yōu)選，當(dāng)電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，緊急斷電開關(guān)即對步進 電機進行斷電操作。當(dāng)步進電機的工作電流過大時，需要最及時的斷電處于，以對設(shè)備進行 保護，如果通過行車控制器控制步進電機進行斷電，具有一定的滯后性，因此，本技術(shù)方案 將電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)直接發(fā)送給緊急斷電開關(guān)，緊急斷電開關(guān)在獲得超過安全值 的電流信號時，即主動進行斷電。
作為優(yōu)選，角度傳感器將在插值臂完成一個或若干個插植周期的輸出軸實際回轉(zhuǎn) 角度值實時發(fā)送給行車控制器，行車控制器將該回轉(zhuǎn)角度值與在此期間的理論回轉(zhuǎn)角度值 進行比較，獲得角度誤差，將該角度誤差作為下一個或若干個回轉(zhuǎn)周期步進電機轉(zhuǎn)動角度 的補償。步進電機的轉(zhuǎn)動由行車控制器控制，但其轉(zhuǎn)動過程必然會有一定誤，這種誤差累積 到一定程度就會對插秧位置的精度造成影響。本技術(shù)方案中，通過對上一個或若干個周期 的轉(zhuǎn)動角度進行檢測，并將該檢測數(shù)據(jù)與理論角度值進行比例，獲得誤差值，并將該誤差值 作為下一個或若干個周期的補償，有效的解決了誤差的累積問題，保證了插秧精度。
作為優(yōu)選，角度傳感器將插值臂完成若干個插植周期的輸出軸總實際回轉(zhuǎn)角度實 時發(fā)送給行車控制器，行車控制器將該回轉(zhuǎn)角度值與在此期間的理論回轉(zhuǎn)角度值進行比 較，獲得角度誤差，將該角度誤差在上述若干個插植周期內(nèi)的平均值作為下一輪相同個數(shù) 的插植周期的每個插植周期的步進電機轉(zhuǎn)動角度的補償。單個插植周期的誤差會比較小， 不容易檢測，只有當(dāng)該誤差積累到一定程度，才容易被檢測到，而如果將該檢測到的數(shù)據(jù)作 為下一個周期的補償，會使得插植機構(gòu)的波動比較大，插秧的位置偏移會比較明顯。而本技 術(shù)方案將若干個插植周期的總實際回轉(zhuǎn)角度的平均值作為下一輪相同個數(shù)的周期的每個 周期的補償，使得該誤差得到逐步補償，避免了插植機構(gòu)的明顯波動，也使得插秧位置的偏 移不太明顯，有效提高了插秧質(zhì)量。
本發(fā)明的帶來的有益效果是，解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求高、 成本高、維修麻煩等技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便、精度高、波動小、安全 可靠的電動寬窄行插秧機構(gòu)及其控制方法。


附圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例1 :
如圖1、圖2所示，本發(fā)明是一種電動寬窄行插秧機構(gòu)，包括插植驅(qū)動箱1，插植驅(qū)動箱 兩側(cè)分別設(shè)有回轉(zhuǎn)箱3，回轉(zhuǎn)箱3上設(shè)有兩個插植臂4，所述的插植驅(qū)動箱1設(shè)有一個雙軸 步進電機2，該步進電機的兩個輸出軸5分別通過一個萬向節(jié)6與所述的兩個回轉(zhuǎn)箱3的輸 入軸7對應(yīng)相連，兩個輸入軸7相互構(gòu)成一個夾角，且對稱設(shè)置，兩個輸入軸分別與所述的 插植驅(qū)動箱1轉(zhuǎn)動連接，步進電機2設(shè)有一個電流傳感器，步進電機的輸出軸上設(shè)有角度傳 感器，該角度傳感器的信號電路、電流傳感器的信號電路以及步進電機的控制電路均與插 秧機車的行車控制器相連，行車控制器與一個報警裝置相連。
作為上述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，行車控制器內(nèi)置若干個行車速度與 步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，每個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)代 表一個插秧的行距，當(dāng)插秧機車開動，并啟動插植機構(gòu)后，行車控制器根據(jù)所選擇的行車速 度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，控制步進電機的轉(zhuǎn)速，進行插秧作業(yè)。當(dāng)電流感應(yīng) 器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，行車控制器即控制步進電機斷電，停止工作。角度傳感器 每完成一個插植周期的輸出軸實際回轉(zhuǎn)角度值實時發(fā)送給行車控制器，行車控制器將該回 轉(zhuǎn)角度值與一個期間內(nèi)的理論回轉(zhuǎn)角度值進行比較，獲得角度誤差，將該角度誤差作為下 一個回轉(zhuǎn)周期步進電機轉(zhuǎn)動角度的補償。
實施例2
在實施例1的基礎(chǔ)上，作為上述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，行車控制器內(nèi)置 若干個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，每個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度 的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)代表一個插秧的行距，當(dāng)插秧機車開動，并啟動插植機構(gòu)后，行車控制器根 據(jù)所選擇的行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，控制步進電機的轉(zhuǎn)速，進行插 秧作業(yè)。當(dāng)電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，行車控制器即控制步進電機斷電，停 止工作。角度傳感器將插值臂每完成6個插植周期的輸出軸總實際回轉(zhuǎn)角度實時發(fā)送給行 車控制器，行車控制器將該回轉(zhuǎn)角度值與在6個插植周期內(nèi)的理論回轉(zhuǎn)角度值的總數(shù)進行 比較，獲得角度誤差，將該角度誤差在上述6個插植周期內(nèi)的平均值作為下一輪6個的插植 周期的每個插植周期的步進電機轉(zhuǎn)動角度的補償。
所以本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便、精度高、波動小、安全可靠等特征。
權(quán)利要求
1.ー種電動寬窄行插秧機構(gòu)，包括插植驅(qū)動箱，插植驅(qū)動箱兩側(cè)分別設(shè)有回轉(zhuǎn)箱，回轉(zhuǎn)箱上設(shè)有兩個插植臂，其特征在于所述的插植驅(qū)動箱設(shè)有一個雙軸步進電機，該步進電機的兩個輸出軸分別通過扭矩轉(zhuǎn)角裝置與所述的兩個回轉(zhuǎn)箱的輸入軸對應(yīng)相連，兩個輸入軸相互構(gòu)成ー個夾角，且對稱設(shè)置，兩個輸入軸分別與所述的插植驅(qū)動箱轉(zhuǎn)動連接，所述的步進電機的控制電路與插秧機車的行車控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種電動寬窄行插秧機構(gòu)，其特征在于所述的扭矩轉(zhuǎn)角裝置為兩端分別與所述的輸出軸和輸入軸相連的萬向節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種電動寬窄行插秧機構(gòu)，其特征在于所述的步進電機設(shè)有ー個電流傳感器，該電流傳感器的信號電路與所述的行車控制器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種電動寬窄行插秧機構(gòu)，其特征在于所述的步進電機的輸出軸上設(shè)有角度傳感器，該角度傳感器的信號電路與所述的行車控制器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的ー種電動寬窄行插秧機構(gòu)，其特征在于所述的行車控制器與一個報警裝置相連。
6.如權(quán)利要求
I所述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在于所述的行車控制器內(nèi)置若干個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，每個行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)代表一個插秧的行距，當(dāng)插秧機車開動，并啟動插植機構(gòu)后，行車控制器根據(jù)所選擇的行車速度與步進電機旋轉(zhuǎn)速度的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，控制步進電機的轉(zhuǎn)速，進行插秧作業(yè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在于當(dāng)電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，行車控制器即控制步進電機斷電，停止工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在于當(dāng)電流感應(yīng)器獲得的電流數(shù)據(jù)超過安全值時，緊急斷電開關(guān)即對步進電機進行斷電操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6或7或8所述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在于角度傳感器將在插值臂完成ー個或若干個插植周期的輸出軸實際回轉(zhuǎn)角度值實時發(fā)送給行車控制器，行車控制器將該回轉(zhuǎn)角度值與在此期間的理論回轉(zhuǎn)角度值進行比較，獲得角度誤差，將該角度誤差作為下ー個或若干個回轉(zhuǎn)周期步進電機轉(zhuǎn)動角度的補償。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的電動寬窄行插秧機構(gòu)的控制方法，其特征在角度傳感器將插值臂完成若干個插植周期的輸出軸總實際回轉(zhuǎn)角度實時發(fā)送給行車控制器，行車控制器將該回轉(zhuǎn)角度值與在此期間的理論回轉(zhuǎn)角度值進行比較，獲得角度誤差，將該角度誤差在上述若干個插植周期內(nèi)的平均值作為下ー輪相同個數(shù)的插植周期的每個插植周期的步進電機轉(zhuǎn)動角度的補償。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種電動寬窄行插秧機構(gòu)，包括插植驅(qū)動箱，插植驅(qū)動箱兩側(cè)分別設(shè)有回轉(zhuǎn)箱，回轉(zhuǎn)箱上設(shè)有兩個插植臂，所述的插植驅(qū)動箱設(shè)有一個雙軸步進電機，該步進電機的兩個輸出軸分別通過扭矩轉(zhuǎn)角裝置與所述的兩個回轉(zhuǎn)箱的輸入軸對應(yīng)相連，兩個輸入軸相互構(gòu)成一個夾角，且對稱設(shè)置，兩個輸入軸分別與所述的插植驅(qū)動箱轉(zhuǎn)動連接，所述的步進電機的控制電路與插秧機車的行車控制器相連。本發(fā)明具有一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便等特點。
文檔編號A01C11/02GKCN102656983SQ201210156048
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日
發(fā)明者朱德峰, 李明強, 楊仲雄, 胡璇, 邵樹有, 高福強 申請人:萊恩農(nóng)業(yè)裝備有限公司, 高福強導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan