一种采棉机械手的制作方法
【专利摘要】一种采棉机械手，包括伸缩机构、采棉桶换向机构、采棉爪机构，伸缩机构由第四步进电机经螺旋传动带动内伸缩杆、内伸缩杆带动一级伸缩臂伸缩臂动作；采棉桶换向机构包括夹臂、第三步进电机、第二步进电机和采棉桶，第三步进电机的输出轴固接夹臂，夹臂上安装第二步进电机，第二步进电机的输出轴固接采棉桶；采棉爪机构包括第一步进电机、曲柄滑块机构、采棉爪连杆和采棉爪，第一步进电机驱动曲柄滑块机构、曲柄滑块机构连接各采棉爪连杆的一端，各采棉爪连杆的另一端分别铰接各采棉爪，各采棉爪的中部与采棉桶前端铰接。本实用新型可以替代繁重的人工采棉作业，提高棉花采摘效率和采摘质量，便于操作使用和维护管理，并可适应各种不同工作环境。
【专利说明】一种米棉机械手
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采棉装置，特别是用于替代人工采棉作业的采棉机械手，属农业机械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]棉花则是经济作物中的重中之重。我国是一个农业大国，三个大产棉区分布在长江、黄淮和新疆。在棉花收获季节，采摘棉花是一项大难题。目前，国内采棉绝大部分仍然是依靠人工采棉，需要投入大量的人力，人工劳动强度大，作业率低下；有些产棉区虽使用一些采棉机械，但是这些采棉机械多存有自动化程度及生产效率低的问题；还有一种大型采棉机，作业时将棉桃截下后再进行棉壳分离处理，这种大型采棉设备虽然生产效率高，适合大面积棉田使用，但对于棉花成熟的一致性要求高，且设备价格较高，给棉农带来较高的成本负担。棉花采摘难的问题直接影响到了棉花大规模的生产、种植。因此，研制高效率低成本的棉花采摘机械是棉花种植区亟待解决的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于替代人工采棉作业、生产效率高的采棉机械手。
[0004]本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的:
[0005]一种采棉机械手，包括伸缩机构、采棉桶换向机构和采棉爪机构，所述伸缩机构由第四步进电机经螺旋传动带动内伸缩杆动作，内伸缩杆带动一级伸缩臂相对二级伸缩臂动作；所述采棉桶换向机构包括夹臂、第三步进电机、第二步进电机和采棉桶，第三步进电机安装在一级伸缩臂前端，第三步进电机的输出轴固接夹臂，夹臂上安装第二步进电机，第二步进电机的输出轴固接采棉桶的后部，第三步进电机的输出轴与第二步进电机的输出轴相互垂直；所述采棉爪机构包括第一步进电机、曲柄滑块机构、采棉爪连杆和采棉爪，第一步进电机安装在采棉桶后部，第一步进电机驱动曲柄滑块机构动作，曲柄滑块机构的滑动框架铰接各采棉爪连杆的一端，各采棉爪连杆的另一端分别铰接各采棉爪，各采棉爪的中部与采棉桶前端铰接。
[0006]上述采棉机械手，所述采棉桶的外廓为立方体形，所述采棉爪设置四个，各采棉爪分别铰接于采棉桶前沿的四边，各采棉爪端部设有弯曲的采棉头，所述滑动框架套在采棉桶外部，滑动框架连接滑杆，采棉桶外壁上固定滑杆座，滑杆穿过滑杆座、与滑杆座滑动配口 ο
[0007]上述采棉机械手，所述第四步进电机安装在二级伸缩臂外部，外伸缩杆与第二伸缩臂固定，外伸缩杆套装在内伸缩杆外，第四步进电机的输出轴经联轴器固接丝杠，丝杠与丝母螺旋配合，丝杠、丝母位于外伸缩杆内，丝母固接内伸缩杆的一端，内伸缩杆的另一端连接一级伸缩臂。
[0008]上述采棉机械手，所述夹臂由两条侧边和一条底边构成“ Π ”形，夹臂的底边中部设有底边安装套，第三步进电机输出轴固接底边安装套；所述采棉桶后部两侧分别设有安装套和支撑轴，第二步进电机安装在夹臂的一条侧边上，夹臂的另一侧边设有支撑孔，第二步进电机输出轴固接安装套，支撑轴位于支撑孔，支撑轴与支撑孔转动配合。
[0009]上述采棉机械手，所述采棉桶侧面设有用于外接吸风机的通孔。
[0010]本实用新型针对解决高效机械化采摘棉花问题而设计了一种采棉机械手，所述采棉机械手包括伸缩机构、采棉桶换向机构和采棉爪机构，由伸缩机构将采棉爪移动到棉花附近，由换向机构将采棉爪对准棉花，再由采棉爪配合采棉桶吸风机双重作用将棉花摘采干净。上述动作过程由设有PCL的控制机构控制各步进电机的动作，自动化的实现棉花采摘。本实用新型与采棉机的行走装置、平移装置配套使用，可以替代繁重的人工采棉作业，提高了棉花采摘效率和采摘质量，并可以适应各种不同工作环境。此外，本实用新型主要机械部件构造简单、便于操作使用和维护管理、制作成本较低，具有良好的推广前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0012]图1是本实用新型的立体图；
[0013]图2是本实用新型的结构示意图；
[0014]图3是图2 A处的局部放大视图；
[0015]图4是图2的俯视图；
[0016]图5是图4 B处的局部放大视图；
[0017]图6是采棉爪张开伸出的示意图。
[0018]图中各标号清单为:1、采棉桶，2、采棉爪连杆，3、滑杆，4、滑杆座，5、滑动框架，6、曲柄滑块机构，7、第一步进电机，8、支撑轴，9、支撑孔，10、夹臂，11、底边安装套，12、第三步进电机，13、一级伸缩臂，14、二级伸缩臂，15、第二步进电机，16、安装套，17、内伸缩杆，18、外伸缩杆，19、丝杠，20、丝母，21、联轴器，22、第四步进电机，23、采棉爪，24、采棉头。
【具体实施方式】
[0019]参看图1，本实用新型包括伸缩机构、采棉桶换向机构和采棉爪机构，伸缩机构用于将采棉爪移动到需要采摘的棉花附近，采棉桶换向机构用于将采棉爪对准棉花，采棉爪机构则是在吸风机配合下，由双重力作用将棉花摘采干净。
[0020]参看图1、图4、图5，伸缩机构包括一级伸缩臂13、二级伸缩臂14、四号步进电机22、外伸缩杆18和内伸缩杆17，外伸缩杆套装在内伸缩杆外，二级伸缩臂套装在一级伸缩臂外。四号步进电机22固定在二级伸缩臂14外侧的末端，四号步进电机装有步进电机壳以保护步进电机在恶略环境能够正常工作。外伸缩杆固定在二级伸缩臂上，四号步进电机的动力通过联轴器21传递给丝杠19，丝杠与丝母20螺纹配合，丝杠与丝母都位于外伸缩杆内，丝母固接内伸缩杆的一端，内伸缩杆另一端连接一级伸缩臂。当第四步进电机工作时，经丝杠、丝母带动内伸缩杆移动，内伸缩杆带动一级伸缩臂相对二级伸缩臂做伸缩运动。
[0021]参看图1-3，采棉桶换向机构包括夹臂10、第三步进电机12、第二步进电机15和采棉桶1，采棉桶外廓为立方体形，采棉桶前部为空腔。夹臂10由两条侧边和一条底边构成“Π”形，在夹臂的底边中部设有底边安装套11。第三步进电机安装在一级伸缩臂13的前端，第三步进电机输出轴固接底边安装套11，当第三步进电机转动时，带动夹臂转动。采棉桶I的后部两侧分别设有安装套16和支撑轴8，所述第二步进电机安装在夹臂的一条侧边上，夹臂的另一侧边设有支撑孔9，第二步进电机输出轴固接安装套，支撑轴位于支撑孔内，支撑轴与支撑孔转动配合。当第二步进电机转动时，带动采棉桶转动。第三步进电机的输出轴与第二步进电机的输出轴相互垂直，第三步进电机和第二步进电机配合动作，可以实现采棉桶在相互垂直的两个方向上转动。
[0022]参看图1、图2、图4和图6，采棉爪机构包括第一步进电机7、曲柄滑块机构6、采棉爪连杆2和采棉爪23，每个棉爪连杆对应一个采棉爪。第一步进电机安装在采棉桶后部，第一步进电机驱动曲柄滑块机构动作，在曲柄滑块机构中起滑块作用的滑动框架5铰接各采棉爪连杆的一端，各采棉爪连杆的另一端分别铰接各采棉爪23，各采棉爪的中部与采棉桶前端铰接，各采棉爪的前端设有弯曲的采棉头24。滑动框架套在采棉桶外，为保证滑动框架运动平稳，滑动框架连接滑杆3，采棉桶外壁上固定滑杆座4，滑杆穿过滑杆座、与滑杆座滑动配合。本实施例中，采棉爪连杆和采棉爪各设置四个，各采棉爪分别位于采棉桶前沿四个边的中部。第一步进电机转动时，带动曲柄滑块机构动作，曲柄滑块机构经采棉爪连杆带动采棉爪伸出或缩回，将棉花采摘下来。
[0023]采棉桶侧面设有用于外接吸风机的通孔。
[0024]本实用新型工作过程如下:第四步进电机通过联轴器将动力传递给丝杠，再由丝母带动内伸缩杆运动，通过内伸缩杆将运动传递给一级伸缩臂，从而实现一级伸缩臂的伸缩，来找准与棉花的距离；距离找准后再通过第三步进电机和第二步进电机的配合动作将采棉爪对准棉花；然后通过第一步进电机驱动曲柄滑块机构动作，曲柄滑块机构的动作经采棉连杆传递给采棉爪，实现采棉爪的收缩夹紧完成对棉花的摘采。与此同时吸风机对采棉桶吸风，在双重作用下摘采棉花，提高棉花摘采效率和摘采质量，并通过吸风机将棉花吸入采棉包内。上述工作过程，各电机的工作状态由设有PLC的控制机构协调完成。
【权利要求】
1.一种采棉机械手，其特征在于:包括伸缩机构、采棉桶换向机构和采棉爪机构，所述伸缩机构由第四步进电机(22)经螺旋传动带动内伸缩杆(17)动作，内伸缩杆带动一级伸缩臂(13)相对二级伸缩臂(14)动作；所述采棉桶换向机构包括夹臂(10)、第三步进电机(12)、第二步进电机(15)和采棉桶(1)，第三步进电机安装在一级伸缩臂前端，第三步进电机的输出轴固接夹臂，夹臂上安装第二步进电机，第二步进电机的输出轴固接采棉桶的后部,第三步进电机的输出轴与第二步进电机的输出轴相互垂直；所述米棉爪机构包括第一步进电机(7 )、曲柄滑块机构(6 )、采棉爪连杆(2 )和采棉爪(23 )，第一步进电机安装在采棉桶后部，第一步进电机驱动曲柄滑块机构动作，曲柄滑块机构的滑动框架(5)铰接各采棉爪连杆的一端，各采棉爪连杆的另一端分别铰接各采棉爪，各采棉爪的中部与采棉桶前端铰接。
2.根据权利要求1所述的采棉机械手，其特征在于，所述采棉桶(I)的外廓为立方体形，所述采棉爪(23)设置四个，各采棉爪分别铰接于采棉桶前沿的四边，各采棉爪(23)端部设有弯曲的采棉头(24)，所述滑动框架套在采棉桶外部，滑动框架连接滑杆(3)，采棉桶外壁上固定滑杆座(4)，滑杆穿过滑杆座、与滑杆座滑动配合。
3.根据权利要求2所述的采棉机械手，其特征在于，所述第四步进电机(22)安装在二级伸缩臂(14)外部，外伸缩杆与第二伸缩臂固定，外伸缩杆套装在内伸缩杆外，第四步进电机的输出轴经联轴器(21)固接丝杠(19)，丝杠与丝母(20)螺旋配合，丝杠、丝母位于外伸缩杆内，丝母固接内伸缩杆(17)的一端，内伸缩杆的另一端连接一级伸缩臂。
4.根据权利要求3所述的采棉机械手，其特征在于，所述夹臂(10)由两条侧边和一条底边构成“ Π ”形，夹臂的底边中部设有底边安装套(11 )，第三步进电机输出轴固接底边安装套；所述采棉桶后部两侧分别设有安装套(16)和支撑轴(8)，第二步进电机安装在夹臂的一条侧边上，夹臂的另一侧边设有支撑孔(9)，第二步进电机输出轴固接安装套，支撑轴位于支撑孔，支撑轴与支撑孔转动配合。
5.根据权利要求4所述的采棉机械手，其特征在于，所述采棉桶侧面设有用于外接吸风机的通孔。
【文档编号】A01D46/14GK204047213SQ201420525712
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】张弛, 魏泽鼎, 田杰宇 申请人:河北科技大学