用于格子架系统的改进的支撑构件

摘要

一种用于支撑攀缘植物的新型格子架支撑构件以及制造这种支撑构件的方法。该支撑构件包括一被弯曲成改进的U型形状并和一金属横向臂相连的支撑元件，使用一种能够产生一致结果的工序来进行上述弯曲和连接。U型元件和横向臂的组件然后在两个不同的部位与一垂直支撑柱相连：一处连接位于U型元件的中部，另一处连接位于和支撑柱轴向对齐的横向臂的中部。这种结构非常坚固，能够支撑很大的重量，不会移动，不易由于疲劳而失效。这种支撑构件的制造步骤如下：首先将金属支撑元件的中部弯曲成U型形状，然后将弯曲后元件放置在特殊设计的可调整的夹具上，并与一横向臂相连。然后这种组件在两个位置和支撑柱相连，当所述组件被安装到支撑柱上之后，所述组件不会相对于支撑柱转动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于支撑生长作物的构件，更具体地说，本发明涉及一种改进横向臂和弯曲格子架支撑元件的组合，它用在支撑藤生作物的格子架结构中。

背景技术

各种格子架结构被广泛地应用在经济作物的支撑和培育上。通常的经济葡萄园由多个平行的生长植物行组成。为了引导植物的生长并支撑植物和植物所结出的果实，多个竖立的支撑构件通常和植物一起成行平行地配置，该构件支撑多个从每行的一端拉到另一端的支撑线。典型的支撑构件包括一端被埋在地下的垂直柱以及和所述垂直柱另一端相连的横向元件。支撑线通常被连接在平行的支撑构件的横向元件上。

现有的格子架结构具有许多缺陷，最显著的缺陷是支撑构件的成本昂贵，并且在田地中安置和维护格子架结构费用高昂。每个支撑构件包括至少一个垂直柱、至少一个横向元件、一种将横向元件连接在垂直柱上的装置以及用于将多个平行的支撑线连接到横向元件上的各种装置。在安置所述格子架系统的每英亩土地上，需要几百个上述各种元件。安装过程非常复杂，需要对支撑构件和支撑线进行精确的定位，为了安装合格，需要经验丰富而高薪的工人。安装之后，维护和调整支撑构件的位置和支撑线的张力也需要不断地付出各种开支，尤其由于植物的生长和农作物的重量而引起支撑系统的重量增加时。

根据格子架结构所支撑的植物，经常希望设置彼此倾斜相向并相对于地面以及水平臂倾斜的支撑臂。通过使所述支撑臂具有适当的倾斜角度，使围绕植物的阳光和气流最优化，并使农作物的收获过程简单化。然而，这种倾斜的支撑臂通常由成本低廉的T型支柱组成，众所周知，这种T型支柱不协调并缺乏横向平直度，导致在田地中一个支撑构件与另一个支撑构件的不一致。从而田野中出现不一致的外观、潜在的不一致的农作物支撑以及增加的维修成本。

除了成本高昂之外，格子架结构还要不断地经受户外环境的严酷考验。风、雨、霜、雪、酷热、严寒和其它环境因素以及诸如培育、生长、整枝和收获等作用在植物上的农业因素，它们都对支撑构件、支撑线、连接装置和格子架结构的其它元件产生影响。格子架系统设计的越精巧，这些因素所起的作用就越大，造成的花费也越大。

美国专利US5,630,292介绍了一种格子架结构，其具有一个与横向元件相连的支撑柱以形成Y型支撑，该横向元件使用特殊设计的连接件而弯曲成V型。这种结构具有几个缺陷，其中包括由所支撑的植物和农作物的极大重量所引起的作用在横向元件的中央V型弯曲部分上的应力。由于上述重量，单个V型支撑元件易于疲劳并很快失效。此外，支撑柱和V型横向元件之间的单个中央连接接头可以用作枢轴，从而横向元件相对于支柱运动，导致相邻支柱的横向元件不能彼此对齐，需要频繁地调整支撑构件和其所支撑的支撑线。难以制造协调一致的格子架结构，当安装在田地中时，在外观上不能协调一致。安装过程自身效率低下，并受到不规则和不协调的影响。

因此希望提供一种用于经济农业中的价廉、耐用和可靠的格子架支撑构件，该格子架结构抗疲劳，并且安装后所需的维护最少。还希望提供一种制造格子架结构的工艺，该工艺能够提供协调一致的最终产品，从而安装在田地中的每个结构具有所希望的形状和构造。

发明内容

本发明提供一种新的格子架支撑构件和制造这种支撑构件的方法，该支撑构件适用于经济农业特别是诸如葡萄等攀缘植物。本发明支撑构件包括被弯曲成改进的U型形状的金属支撑元件，该支撑元件通过一个能够产生协调一致结果的工序而被连接到金属横向臂上。U型元件和横向臂的组件在两个不同的位置被连接到一个垂直支撑柱上：一个连接位置位于U型元件的U形底部，另一个连接位置位于和支撑柱轴向对齐的横向臂的中部。这种结构具有和日本货币日元符号(￥)相同的外观。与现有技术中V型元件顶点处承受集中的重量和应力相反，U型弯曲支撑元件和横向臂的组合使得重量和应力的分布更均匀。U型支撑元件和横向臂的组合非常坚固，能够承受很大的重量，也不容易因疲劳而失效。可以根据要被支承的支撑线的数量而改变支撑元件的长度。同样，可以根据栽培者的希望、要被支撑的具体植物以及在植物上将要进行的农业操作，而改变支撑元件的臂之间的夹角。根据臂之间的夹角和横向臂相对于支撑元件臂的位置而改变横向臂的长度。横向元件还可以被用于支承支撑线。

首先使用合适的液压机或其它合适的施压设备，将金属支撑元件(诸如带有大头钉的T型支柱)的中央部分弯曲成U型，来制造本发明的结构。在所述设备上所使用的工具和工装被如此设置，从而将压力广泛地施加到金属元件的中部，以形成改进的U型形状。成型压力并没有施加在一点上，从而不会形成合适的V型形状。最好使用一种粗且钝的工具，根据要被弯曲的金属元件的整体尺寸、弯曲后所形成的两个臂之间的夹角以及“U”型底部的适当弓形的长度，来确定该工具的宽度。仅仅施加足以将金属元件弯曲成改进的“U”型所需要的压力。两个臂之间的夹角大小为46度～179度(也就是每个臂和水平面之间的夹角为1度～67度)，最佳夹角是100度～130度(也就是每个臂和水平面之间的夹角为25度～40度)。然后将具有两个倾斜臂的弯曲元件放置到特殊设计的夹具上。该夹具上具有多个可调整的导向物，根据所希望的金属元件臂之间的夹角，预先设置导向物的方位。将弯曲元件插入这些导向物之间，以确保两个臂之间的夹角满足预先设定的准确角度。然后横向臂在两个臂之间被连接，横向臂的每端分别与一个臂相连。所连接的横向臂固定了上述两个臂之间的夹角，并阻止这个角度变化。组合后的构件与垂直支撑元件连接，其中一处接头位于U型的中部，另一处接头位于横向臂的中部。当组合后的构件被安装到支撑柱上之后，组合后构件不会相对于支撑柱发生转动。

本发明的主要目的是提供一种在农业格子架系统中所使用的坚固和可靠的支撑构件，该支撑构件具有一改进的确定了两个倾斜支撑臂的U型形状的支撑元件以及一横向元件，该横向元件在所述支撑臂之间被连接和延伸，然后支撑元件和横向臂与一支撑柱相连。

本发明的另一个主要目的是提供一种稳定地制造在农业格子架系统中所使用的支撑构件的方法，该支撑构件具有一改进的确定了两个倾斜支撑臂的U型形状的支撑元件以及一横向元件，该横向元件在所述支撑臂之间被连接和延伸，并和一支撑柱相连。

本发明的另一个目的是提供一种成本低廉的在农业格子架系统中所使用的U型支撑元件和所连接的锁定横向臂的组合件。

本发明的另一个目的是提供一种在农业格子架系统中所使用的U型支撑元件和所连接的锁定横向臂的组合件，其总的零件数量少并容易制造和安装。

本发明的另一个目的是提供一种在农业格子架系统中所使用的U型支撑元件和所连接的锁定横向臂的组合件，所述组合件可以用此方式与支撑柱相连，即不容易移动或转动并容易维修。

本发明的另一个目的是提供一种在农业格子架系统中所使用的U型支撑元件和所连接的锁定横向臂的组合件，所述组合件可以与支撑柱相连，它能长期保持强度并耐用，而且能够支撑很大重量。

通过阅读本发明申请的说明书和权利要求书，本发明的其它目的将变得更加清楚。

附图简介

图1是本发明第一实施例的侧视图；

图2是本发明第二实施例的侧视图；

图3是本发明第三实施例的侧视图；

图4是本发明第四实施例的侧视图；

图5是放大的侧视图，显示了本发明的弯曲支撑元件；

图6是一个显示了本发明横向臂的第一实施例的透视图；

图7是一个侧视图，显示了图6所示的横向臂；

图8是一个俯视图，显示了图6所示的横向臂；

图9是一个显示了本发明的横向臂的第二实施例的透视图；

图10是一个侧视图，显示了图9所示的横向臂；

图11是一个俯视图，显示了图9所示的横向臂；

图12是一个侧视图，显示了本发明的两个在农作物平行行中并排分布的支撑构件；

图13是一个透视图，显示了被安置在木杆上的本发明的支撑构件；

图14详细地显示了图13所示内容；

图15详细地显示了木杆的连接螺栓；

图15A是一个特写图，详细地显示了横向臂与图13和14所示的弯曲T型支柱的连接情况；

图15B是一个特写的横截面视图，详细地显示了横向臂与图15A所示的弯曲T型支柱的连接情况；

图16是一个透视图，显示了将本发明的支撑构件安置在金属支柱上；

图16A是一个特写图，详细地显示了不同的横向臂与图16所示的弯曲T型支柱的连接情况；

图17详细地显示了图16所示内容；

图18详细地显示了偏移的U形螺栓附件；

图19详细地显示了U形螺栓附件；

图20详细地显示了U形螺栓附件的支承板；

图21是一个侧视图，显示了主支撑元件臂的几种不同的角度；

图22是一个侧视图，显示了处于17°的支撑元件臂；

图23是一个侧视图，显示了处于25°的支撑元件臂；

图24是一个侧视图，显示了处于33°的支撑元件臂；

图25是一个侧视图，显示了处于41°的支撑元件臂；

图26是一个侧视图，显示了处于49°的支撑元件臂；

图27是一个侧视图，显示了主支撑元件臂的几种不同的长度；

图28是一个透视图，显示了本发明的多个沿着农作物行的具有支撑线的支撑构件；

图29是一个俯视图，显示了已经安装有本发明的支撑构件的田地。

具体实施方式

下文以经济葡萄园为例，介绍本发明的格子架结构。然而应当理解，本发明也适用于其它植物或生长的农作物。

参考附图，在图1～4中，用附图标记1、2和3表示本发明的支撑构件。本发明的支撑构件适用于多种不同的环境，特别适用于大规模的经济农业操作，在这种操作中，经济农作物成行地生长，农作物在生长季之前、期间和之后，在培植、修枝、管理和收获时，需要使某些部位分离。经济葡萄种植中所需要的管理、收获和其它耕作就是这样一种环境。本发明的支撑装置特别适合于这种葡萄的种植，因此将结合这种操作环境介绍本发明。当然应该理解的是，本发明并不局限于应用在葡萄上，也可以被应用于其它的植物。为了便于说明，图中没有显示葡萄藤，以便更好地看清楚本发明的支撑构件。

参考图1和图5，本发明的支撑构件包括具有中央部分31并已被弯曲的支撑元件2，所述弯曲形成两个向上倾斜的臂32和33。弯曲中央部分31是笔直的或稍微有些弧度，并形成了由中央部分31和臂32、33组成的宽底U形形状。臂32和33以一定的角度沿横向远离中央部分31的方向延伸。

支撑元件2由一个单独的细长金属元件组成，例如金属围栏中常用的带有大头钉的T形支柱，或由其它类似材料组成。为了便于讨论，将支撑元件当作一种T形弯曲支柱，应当理解，也可以使用其它类似的金属材料。这种支柱的横截面通常是“T”形。在市场上能够以正常的成本大量购买带有大头钉的T形支柱，并根据需要将其切割成任何所需要的长度。T形支柱上具有多个凸起或大头钉35，它们被安置在支柱上表面上并从该上表面向上延伸。

支撑元件2是这样形成的：即首先将T形支柱切割成所希望的长度，然后当T形支柱形成臂32和33时，确定臂32和33之间的夹角50。对应于所希望夹角的工具和工装被设置在诸如液压机等适当的施压设备上。主弯曲工具具有宽大的表面，以便将压力施加到元件2的中央部分上从而形成中央部分31。主弯曲工具的边缘与其它加工工具配合，形成臂32和33。主工具向下的压力形成中央部分31，来自主工具任一侧面的其它加工工具的阻力导致元件2中央部分31之外的其它部分向上弯曲。加工的结果如图6详细所示。对每个要被成形的元件2重复上述工序。

在设备进行弯曲之后，将元件2放置在成形夹具上，所述夹具可以是任何适合类型的夹具。在优选实施例中，所述夹具是一种具有可调节导向物的平工作台。根据臂32和33之间的选取夹角确定导向物的位置。通常利用机器对元件2进行变形而形成这个夹角，但是不可避免的是，其它因素也影响夹角大小，例如元件2的金属成分、长度、温度、湿度、加工工具的变化、操作者的失误等等。将弯曲元件2放置在夹具的导向物内，以迫使元件2适应所选择的角度。在此情况下，在臂32和33之间，锁定横向臂1和元件2相连。连接到臂32和33上的横向臂1使臂32和33的位置固定并固定了臂32和33之间的夹角。将每个弯曲元件2放置在具有导向物的夹具上，所述导向物被设置在相同的装置上，然后将横向臂1连接到臂32和33上，从而大量生产出具有相同夹角和相同形状的坚固的支撑构件。利用横向臂1和弯曲元件2之间的三角形构造，横向臂1增加了支撑构件的稳定性和强度。与简单的没有水平横向臂支撑的弯曲T型支柱相比，稳定性和强度的增加使得所述支撑构件能够承受更大的重量。

横向臂1最好由角铁(如图1，3和6-11所示)或T形支柱(如图2和4所示)组成，但是也可以由其他金属、硬塑料、木材或其它适合的耐用材料制成。从图6-8可以看到，横向臂1采用具有L型横截面的托架形式，所述L形横截面包括第一法兰边24和与之垂直连接的法兰边25。在横向臂1的每一端的法兰边24上，具有两对开口21和22。每对开口中的两个开口彼此平行，其角度分别和臂32、33之间的夹角相对应。根据臂32、33之间的选定夹角，这些角度将发生变化。每对开口21和22的开口是细长形的，以便用于连接横向臂1和支撑臂32、33的适当设备8能够进入这些开口。此外，在开口21的附近，从法兰边25上切下具有台阶部分30的部位28。在开口22的附近，从法兰边25上切下具有台阶部分30的类似部位29。法兰边25上被切下的部位28和29的位置也同样取决于臂32和33的角度。在另一个更简单的实施例中，如图9-11所示，在法兰边24的两端，分别设置了一个开口21和22，在法兰边25上切割出更大的部位28和29。

在图1和图3所示实施例中，横向臂1是一种具有L型横截面的钢件。通过将被切割后部位28和29分别与弯曲元件2的臂32、33对齐，而完成横向臂1的简单形式的连接，如图15A所示。连接件8和背板9一起将横向臂1连接到弯曲元件2上。推荐采用U型螺栓形式的连接件8，但是也可以采用其它形式的连接件。弯曲元件2被放置到夹具上，横向臂1装配在适当的位置上，法兰边24平贴在元件2的臂上，法兰边25垂直地延伸，因此臂32延伸穿过切下部位29，臂33延伸穿过切下部位28。因此，每个U型螺栓8围绕各自的臂(32或33)进行连接，并穿过相应的开口(21或22)。如图15和15A所示，使用螺母11和背板9，将U型螺栓8的端部紧固在横向臂1上。一旦拧紧螺母11，就可以将组装后的组件从夹具上取出。

如图16所示，推荐的横向臂具有台阶部分30。图16所示的台阶部分30的黑色区域贴合地和臂32的T形支柱的内侧啮合，以提供更好的稳定性和支撑。连接件8的端部穿过横向臂上的法兰边24的开口22，并利用螺母11进行连接，此时可以使用背板9或不使用背板9。

在横向臂1的中央部位沿法兰边24设置一组用于和柱3连接的开口41。在图1所示实施例中，柱3由具有多个沿长度方向均匀分布的开口的金属组成。使用穿过开口41并和柱3相连的适合的连接件8，完成横向臂1和柱3的连接。虽然也可以使用其它适合的连接件，例如图16和图17所示的螺栓12，在图1所示最佳实施例中，使用V型螺栓4和螺母11。应该指出的是，横向臂1仅有一个适用于单个螺栓12的开口41，当然为了具有更好的稳定性，横向臂1上也可以具有两个开口41，同时使用相应数量的螺栓12和螺母11。沿法兰边24所设置的一组开口26用于引导在支撑构件之间排列的支撑线。使用适合的连接件8，例如图17所示的改进的U形螺栓17，将弯曲支撑元件的下部31和金属柱相连。U型螺栓的端部通过螺母11而被连接，此时可以使用背板9或不使用背板9。

为了如图3、13-15所示将具有法兰边的横向臂1和木柱3连接在一起，使用诸如方颈螺栓的细长螺栓12和螺母11。螺栓12穿过木柱3和横向臂1上的开口41，并利用螺母11将螺栓12固定在所需的位置上。应该指出的是，虽然使用两个开口41更稳定，但是横向臂1上仅需要用于螺栓12的一个开口41。使用诸如图14所示的改进的J型螺栓6形式的连接件8，将弯曲元件2的下部31和木柱3相连。J型螺栓6的一端穿过木柱3并利用螺母11而固定在适当的位置，另一端骑跨在下部31上并将下部31牢固地保持在柱3上。

在另一个实施例中，横向臂1也可以是如图2和图4所示具有大头钉的T形金属支柱或其他类型的结构。当利用适合的连接件8，例如U型螺栓7、背板9以及紧固螺母11，将元件2放置在夹具上时，具有T形横截面的横向臂与弯曲臂32和33相连。至于横向臂1和金属柱3的连接，同样可以使用任何适合的连接件8。T形支柱横向臂1和臂32、33上的大头钉35将连接件8保持在所需位置，以阻止连接件8滑动。虽然也可以使用其它形式的连接件，在图2中，使用V型螺栓4和螺母11，完成横向臂1和金属柱3的连接。虽然也可以使用其它形式的连接件，如图4所示，使用图15所示J型螺栓6，来完成T形支柱横向臂1和木柱3的连接。

作为制造过程的一部分，和横向臂1相连后的三角形支撑元件2可以和柱3相连。或者，在田野中，首先将支撑柱3埋在地下，然后，和横向臂1相连后的三角形支撑元件2与该支撑柱相连。如图28和29所示，多个完工后的支撑构件在田野中沿平行的行分布。

根据这些因素，但并不局限于这些因素，本发明的支撑元件2可以具有任何所希望的长度，所述因素是指，对要被培育的植物的要求、田地的大小、预期的农作物耕作技术、当地气候和气象条件等。

根据要被使用的弯曲元件2的数量，可以确定不同的入射角。元件2的长度和弯曲角度决定横向元件1的长度。如图21-26所示，臂32、33和水平方向的夹角范围通常是17～49度。如图27所示，支撑元件2的通常长度(在弯曲之前)范围是4英尺6英寸(4’-6”)～11英尺(11”)，横向元件1的相应长度是3英尺11又八分之七英寸(3’-11 7/8”)～9英尺5又16分之5英寸(9’-5 5/16”)。

一旦被安装在田野中，多条支撑线6沿着多个完工后的支撑构件的对应的空隙延伸。根据葡萄的种类，所推荐使用的园艺和其它因素，可以使用任何数量的支撑线，并按照所希望的间距布置这些支撑线。多个线夹5分别被设置在两个臂32和33上，用于将各自的支撑线保持在相邻大头钉35之间的间距内。额外的支撑线可以穿过横向臂1上的开口26。

当本发明的多个支撑构件采用所述在每行内向上延伸的方式被安装时，支撑线6能够支撑悬垂部分或藤茎以及成行生长的葡萄的叶子和果实。至于所种植的葡萄种类、行内间距等不属于本发明的范围，就无须介绍了。根据希望采用的园艺，可以采用和培育任何布置的葡萄。然而应该指出的是，由上述带有大头钉的T型支柱构成的弯曲支撑元件2的强度比现有技术中支撑元件的强度高得多。弯曲元件2在中部31所弯曲的角度完全取决于所选择的园艺。使用本发明支撑构件所形成的行上所分布的支撑线的数量完全取决于所选择的园艺。

应该理解，如果希望的话，所使用的支撑线6的数量可以随时间的变化而改变。可通过去除线夹5而取消现有的支撑线。根据优先选择，通过在支撑结构的预定间距内拉紧新的支撑线，而实现支撑线的添加。如果希望或需要，可以在一个生长季内更换损坏的支撑线或改变特定的园艺操作。鉴于所取得的高强度，这种再调整或维修决不损害构成行的支撑构件的完整性。

此外，组成每个支撑构件的元件的成本都很低廉，在确保形成行的支撑构件具有良好的强度之外，也能够显著地降低成本，所述成本包括初期购买成本、安装和维修。

因此，本发明的支撑构件适合于多种环境，特别适用于大规模商业经营的诸如葡萄的藤蔓作物的生长。可以用很小的成本安装这种支撑构件，同时它的强度和耐久性比现有技术优越，可以轻易地安装和维修。

已经结合优选实施例详细地介绍了本发明。在不脱离本发明和附加的权利要求书的精神和范围内，本领域技术人员能够进行不同的修改和置换。