CN101485263A - 穴盘自动供苗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直插式营养钵苗嫁接机的自动供苗装置。目的是提供的装置应能自动有效地切除穴苗生长点，实现直插式嫁接机的全自动供苗，并具有定位精确、切除部位准确和操作方便的特点。技术方案是：穴盘自动供苗装置，包括一安装板以及一穴盘运输单元，一穴苗搬运单元，一穴苗处理单元及控制单元。穴盘运输单元中，第一步进电机带动传送带运动；穴苗搬运单元中，第二步进电机通过直线传动机构带动的第一带导杆气缸上安装有第一气爪组和第二气爪组，两个气爪组分别设有一对夹苗手爪以及一对切茎刀片。穴苗处理单元中设置有第二安装架和第二连接板；第二连接板上安装的第三气爪组以及第二带导杆气缸上，分别设有一对定位手爪，以及一对刀片。

Description

穴盘自动供苗装置

技术领域

本发明涉及一种园艺、蔬菜的育苗辅助装置，具体是一种直插式营养钵苗嫁接机的自动供苗装置。

背景技术

直插式嫁接机是目前果蔬苗木行业广泛使用的育苗机械，具有提高作业效率和作业质量、减轻劳动强度的特点。现在的直插式嫁接机由于上苗时对子叶方向和生长点高度的要求比较高，所以实际时都采用人工上苗。在人工上苗过程中，一般都是先用手工的方式摘除穴盘中的每个穴苗的子叶生长点Y(每个穴盘培育着横竖对齐、整齐排列的一组穴苗；如图17所示)，并在摘除部位插孔，然后上苗嫁接，这样做既费时又费力，而且工作效率低，劳动强度大。因而急需一种辅助机械来取代人工操作，实现穴盘送苗、穴苗断根搬运、子叶方向的定位、生长点的切除和插孔功能，制成砧木；为插接式的嫁接机作好充分准备工作；只需直插式嫁接机(或手工)操作—把另外处理好的穗木苗插到砧木孔中，即可顺利实现嫁接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钵苗嫁接机的穴盘自动供苗装置，该装置应能自动有效地切除穴苗生长点，实现直插式嫁接机的全自动供苗，并具有定位精确、切除部位准确和操作方便的特点。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

穴盘自动供苗装置，包括一安装板以及固定在安装板上的控制单元；还包括一穴盘运输单元，一穴苗搬运单元，一穴苗处理单元。

所述的穴盘运输单元中，传送带通过带轮可转动地定位在安装板上，第一步进电机带动该传送带运动；一对用于确定穴盘位置的穴盘传感器定位在传送带两侧；两块挡板分别安装在传送带两侧，以准确限定穴盘在传送带上的位置。

所述的穴苗搬运单元中，第一安装架上固定一直线传动机构以及一直线导向机构，第二步进电机通过直线传动机构带动直线导向机构运动；直线导向机构上安装有第一带导杆气缸，第一带导杆气缸的活塞杆上连接第一连接板，第一连接板上安装有第一气爪组和第二气爪组，第一气爪组上设有由夹苗机构驱动的一对夹苗手爪，第二气爪组上设有由切茎机构驱动的一对切茎刀片。

所述的夹苗手爪上安装有一对传输水平检测信号的夹苗传感器。

所述的第一气爪组和第二气爪组上下对应、间隔一定距离定位。

所述的直线传动机构中，同步带轮通过带轮轴承座可转动地固定在第一安装架上，同步带轮上装有相配合的同步带；所述的直线导向机构包括一直线导轨以及可在直线导轨上滑行的滑块，该滑块还与同步带以及第一带导杆气缸连接，第二步进电机又与同步带轮同轴连接，带动第一带导杆气缸运动。

所述的穴苗处理单元中设置有第二安装架和第二连接板；所述的第二连接板由第三步进电机驱动，保持着竖直转动状态；第二连接板上安装着第三气爪组以及竖直布置的第二带导杆气缸，第三气爪组上设有由定位机构带动的一对定位手爪，第二带导杆气缸的活塞杆上安装着水平伸展的压苗板和第四气爪组，第四气爪组上设有由刀片机构驱动的一对刀片，该对刀片水平贴合在压苗板的上表面；所述的第二安装架上安装有一直线步进电机以及一对传输竖直检测信号以确定子叶方向的方向传感器；第二安装架上还设置一竖直布置的导轨，导轨上定位一可滑动的滑块，所述的直线步进电机的输出轴是一螺杆，另设有一与螺杆相配合的带有插针的螺帽，该螺帽又与所述的滑块连接，以在直线步进电机转动时使所述的插针竖直上下运动在穴苗的茎上插孔。

所述的控制单元中，所述的控制单元中，穴盘传感器分别与第一步进电机及第二步进电机电连接，以便发出信号使第一步进电机停止转动，以及第二步进电机启动使得第一气爪组和第二气爪组往穴盘的方向运动；夹苗传感器与第二步进电机、第一气爪组及第二气爪组、第一带导杆气缸电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，并且分别启动第一气爪组及第二气爪组中的机构，先带动夹苗手爪夹苗进而带动切茎刀片切断穴苗茎，并控制第一带导杆气缸的活塞杆上升、启动第二步进电机使第一气爪组及第二气爪组继续运动；第一行程开关与第二步进电机、第三气爪组、第三步进电机电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，第三气爪组动作，带动定位手爪闭合夹住穴苗，并启动第三步进电机使得第二连接板所携带的断茎穴苗转动，进行穴苗子叶方位的调节；方向传感器与第三步进电机、第二带导杆气缸、第四气爪以及直线步进电机电连接，以便发出信号后使第三步进电机停止转动确定穴苗子叶方位，又启动第二带导杆气缸带动压板往下压平子叶使子叶生长点暴露，并使第四气爪组动作带动刀片切除子叶生长点，还启动直线步进电机使插针对准穴苗茎插孔。

本发明的工作原理是：穴盘P用人工方式放上传送带，当第一步进电机1带动传送带10转动后，穴盘按挡板9限定的位置运动(如图1、图4所示)；当穴盘P把穴盘位置传感器12-1和传感器12-2之间的光线挡住后，随即发出信号，第一步进电机1停止工作，第二步进电机5启动，通过同步轮带动同步带36运动(如图5所示)，固定在同步带36上的连接块37带动滑块33沿着滑轨32作直线运动，从而带动带第一导杆气缸6及该气缸所连接的元器件一起运动，使得第一棵穴苗M的茎进入夹苗手爪14的夹苗孔14-1部位(如图6所示)。当茎把夹苗孔两侧的传感器17-1和17-2之间传输的光线挡住后，即发出信号使第二步进电机5及所带动的同步带36停止转动，这时第一棵穴苗的茎处于两刀片15的缝隙之间；而后，第一气爪组13内的气缸13-1动作，带动夹苗手爪14闭合，茎就被夹在两个夹苗手爪14合拢后形成的夹苗孔14-1中。由于该夹苗孔的半径比茎稍大，所以夹苗手爪14不会把茎夹紧而只是起到扶正的作用；第二气爪组16也启动断茎刀片15闭合切断茎，接着第二气爪组带动断茎刀片15张开回到原来位置，然后第一带导杆气缸6的活塞杆往上缩回带动各元器件往上移动；由于穴苗的茎比夹苗孔小，穴苗在夹苗手爪14上抬过程中会顺着夹苗孔往下滑，直到穴苗子叶Z被夹苗孔14-1的孔口卡住后才会被第一带导杆气缸6及各元器件带动着上升。第一带导杆气缸6上升到设定位置后，第二气爪组16再次动作，断茎刀片15合拢再次切断穴苗的茎，使得留下的茎都保持一定的长度。此后同步带36启动，带动第一带导杆气缸6及所连接的元器件朝穴苗处理单元运动；当滑块33碰到第一行程开关34后同步带停止，这时正好把苗送到两个定位手爪18的中间(如图7所示)；接着第三气爪组19内的定位机构动作，带动定位手爪18闭合，定位手爪形成的爪孔18-1夹住穴苗。这时穴苗处理单元和搬运单元就可以同时开始以下工作：

搬运单元中，同步带36动作带动第一带导杆气缸6及所连接的元器件返回，当滑块33碰到第二行程开关31后同步带36停止，搬运单元回到初始状态，按同样的程序再去搬运第二棵穴苗；第一带导杆气缸6把第二棵苗抬起后处于等待状态，当穴苗处理单元处理好一棵苗后，同步带36再启动把下一棵苗送到定位手爪18。当搬运单元搬完一排苗后，第一步进电机动作，控制单元控制第一步进电机的动作步数使得传送带把第二排苗送到原先第一排苗的位置；由于一个穴盘有多少排穴苗事先已知，所以控制单元可以在一个穴盘处理完后，根据穴盘传感器的信号来控制第一步进电机的动作。

而穴苗处理单元中，第三步进电机11转动，带动第二连接板4转动，当子叶把方向传感器25-1、25-2竖直传输的光线挡住后(如图9所示)，传感器发出信号使第三步进电机停止工作，同时第二带导杆气缸20动作，活塞杆20-3往下缩回带动压苗板21往下移动压住穴苗子叶(如图10所示)，而穴苗生长点正好从压苗板21的中心孔21-1往上穿越伸出；接着第四气爪组22内的气缸动作，带动刀片23闭合把生长点Y切除。然后直线步进电机3启动，滑块29沿着滑轨26竖直向下运动，从而带动插针28向穴苗插孔(如图12所示)，设定的插孔位置是在生长点Y被切除的位置；此后直线步进电机3带动插针28回到初始状态，等待接穗插入插孔中(由其它机械操作)；第二带导杆气缸20动作把压苗板21往上抬到原来位置，第三步进电机11也带动第二连接板4转动回到初始位置，等待下一棵苗的处理。

本发明所具有的有益效果是：本发明可以实现穴盘送苗、穴苗断根搬运、子叶方向的定位、生长点的切除和插孔功能，为全自动嫁接机的实现作好了准备。而且该装置实现了穴苗的断根嫁接，二次生长的根系更发达，能够取得更好的嫁接效果。

附图说明

图1是本发明的立体状态结构示意图。

图2是本发明的主视状态结构示意图。

图3是本发明的右视状态结构示意图。

图4是本发明的穴盘运输单元的立体结构示意图。

图5是本发明的穴苗搬运单元中的同步带传动机构示意图。

图6是穴苗搬运单元中的夹苗过程示意图。

图7是穴苗搬运单元与穴苗处理单元的机构配合工作状态示意图。

图8是穴盘运输单元中的第二连接板及所连接机构的立体结构示意图。

图9是本发明的穴苗处理单元切除生长点前的位置状态示意图。

图10是本发明的穴苗处理单元切除生长点时的工作状态示意图。

图11是切除生长点后的穴苗结构示意图。

图12是穴苗处理单元对切除生长点后的穴苗进行插针的工作状态示意图。

图13是本发明中的第二带导杆气缸的结构示意图。

图14是本发明的穴盘运输单元中的夹苗机构的结构示意图。

图15是本发明的穴盘运输单元中的切茎机构的结构示意图。

图16是本发明的穴苗处理单元中的定位机构的结构示意图。

图17是常规的生长着穴苗的穴盘结构示意图。

具体实施方式

穴盘自动供苗装置，包括一安装板(或称机座)，安装板上固定有一穴盘运输单元，一穴苗搬运单元，一穴苗处理单元，以及一控制单元。

所述的穴盘运输单元中，传送带10通过带轮定位(带轮又通过装有轴承的带轮轴安装定位)在安装板上，第一步进电机1通过驱动同轴安装的带轮带动传送带运动；一对用于确定穴盘位置的穴盘传感器12-1和12-2定位在传送带两侧，水平传输监测信号(一般是红外线监测信号)。图4中可知：两个穴盘传感器安装在两块安装板40上。另外，两块挡板9分别通过支架9-1安装在传送带两侧，以保证运输过程中穴盘在传送带上的位置准确。

在所述的穴苗搬运单元中，第一安装架8上定位一直线传动机构以及一直线导向机构，第二步进电机5通过直线传动机构带动直线导向机构运动。所述的直线传动机构中(图5所示)，两个同步带轮35分别通过两个带轮轴承座30安装在第一安装架8的顶板8-1上，同步带轮35上装有相匹配的同步带36，第二步进电机5与同步带轮35同轴连接，带动直线导向机构运动；直线传动机构的两端分别安装有行程开关31和34。

所述的直线导向机构包括一直线导轨32以及可在直线导轨上滑行的滑块33，该滑块还通过连接块37与同步带36以及第一带导杆气缸6连接；第一带导杆气缸竖直向下的活塞杆6-1上连接第一连接板7，第一连接板上安装有第一气爪组13和第二气爪组16，两个气爪组上下位置对应且隔开一段距离(距离大小根据要求确定)，第一气爪组上设有由夹苗机构驱动的一对夹苗手爪14(夹苗手爪形状由图14所示)，第二气爪组16上设有由切茎机构驱动的一对切茎刀片15；夹苗手爪14上还安装有一对传输水平检测信号的夹苗传感器17-1和17-2。

所述的穴苗处理单元中设置有第二安装架2和第二连接板4；第二安装架上安装有一直线步进电机3以及一对传输竖直检测信号以确定子叶方向的方向传感器25-1和25-2；第二安装架上还设置一竖直布置的导轨26，导轨上定位一可滑动的滑块29；所述的直线步进电机3的输出轴3-1是一螺杆，另设有一与螺杆相配合的带有插针28的螺帽41，该螺帽又与所述的滑块29连接，以在直线步进电机转动时使所述的插针竖直上下运动，从而在穴苗的茎上插孔。

第二连接板4固定在第三步进电机11的转动轴上，由第三步进电机驱动进行竖直慢速转动；第二连接板上安装着第三气爪组19以及竖直布置的第二带导杆气缸20，第三气爪组上设有由定位机构带动的一对定位手爪18(定位手爪形状由图16所示)，第二带导杆气缸20的活塞杆20-3上安装着水平伸展的压苗板21和第四气爪组22，第四气爪组上设有由刀片机构驱动的一对刀片23，该对刀片水平贴合在压苗板的上表面。

所述的第二带导杆气缸20的结构如图13所示：压板21与第二带导杆气缸20中的活塞杆20-3固定，还与两平行于活塞杆20-3的滑杆20-4固定；滑杆20-4又可滑动地分别穿套在两个导向套20-2上。显然，气缸20-1启动后，分别带动两个滑杆20-4沿着导向套20-2滑动，进而使压板21上升和下降。显然，第一带导杆气缸6的结构也完全相同。

所述的夹苗机构的结构如图14所示：气缸13-1的活塞杆13-2通过铰接的两个滑套13-3分别推动两个摆杆13-4摆动，因为套装在摆杆13-4另一端的滑套13-5是与滑杆13-6铰接，所以两个摆杆13-4的摆动就转换为一对夹苗手爪14的开合运动。显然，图16所示的第三气爪组的定位机构的结构也完全相同。而且，第二气爪组16上的切茎机构(图15所示)以及第四气爪组上的刀片机构的结构也完全类似，只是将夹苗手爪改成了刀片23或切茎刀片15。

所述的控制单元是简单的基本电路；其中，穴盘传感器12-1和12-2分别与第一步进电机及第二步进电机电连接，以便发出信号使第一步进电机停止转动，以及第二步进电机启动使得第一气爪组和第二气爪组往穴盘的方向运动；夹苗传感器17-1和17-2与第二步进电机、第一气爪组及第二气爪组电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，并且分别启动第一气爪组及第二气爪组的机构动作，带动夹苗手爪夹苗进而带动切茎刀片切断穴苗茎；还通过时间继电器或延时电路先启动第一带导杆气缸使其活塞杆上升，(还可通过时间继电器或延时电路再次启动接着第二气爪组的机构动作，二次切断穴苗茎)，然后启动第二步进电机使得第一气爪组和第二气爪组夹带着切断的穴苗茎继续往穴苗处理单元方向运动；第一行程开关与第二步进电机、第三气爪组第三步进电机11电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，第三气爪组动作，带动定位手爪闭合夹住穴苗，并启动第三步进电机使得第二连接板所携带的断茎穴苗转动，进行穴苗子叶方位的调节；方向传感器25-1和25-2与第三步进电机、第二带导杆气缸、第四气爪组以及直线步进电机电连接，以便发出信号后先后进行以下操作(先后顺序可通过时间继电器或延时电路设定)：第三步进电机停止转动确定穴苗子叶方位、启动第二带导杆气缸带动压板往下压子叶、使第四气爪组动作，带动刀片切除生长点、启动直线步进电机对准穴苗茎插孔。显然，普通技术人员以及电气作业人员都能设计和制作该基本电路。

本发明中的所有电器、电路元器件可全部外购。

Claims (8)

1、穴盘自动供苗装置，包括一安装板以及固定在安装板上的控制单元；其特征在于安装板上还固定有一穴盘运输单元，一穴苗搬运单元以及一穴苗处理单元。

2、根据权利要求1所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的穴盘运输单元中，传送带(10)通过带轮可转动地定位在安装板上，第一步进电机(1)带动该传送带运动；用于确定穴盘位置的穴盘传感器(12-1)、穴盘传感器(12-2)定位在传送带两侧；两块挡板(9)分别安装在传送带两侧，以准确限定穴盘(P)在传送带上的位置。

3、根据权利要求1所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的穴苗搬运单元中，第一安装架(8)上固定一直线传动机构以及一直线导向机构，第二步进电机(5)通过直线传动机构带动直线导向机构运动；直线导向机构上安装有第一带导杆气缸(6)，第一带导杆气缸的活塞杆(6-1)上连接第一连接板(7)，第一连接板上安装有第一气爪组(13)和第二气爪组(16)，第一气爪组上设有由夹苗机构驱动的一对夹苗手爪(14)，第二气爪组上设有由切茎机构驱动的一对切茎刀片(15)。

4、根据权利要求3所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的夹苗手爪上安装有传输水平检测信号的夹苗传感器(17-1)和夹苗传感器(17-2)。

5、根据权利要求3或4所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的第一气爪组(13)和第二气爪组(16)上下对应、间隔一定距离定位。

6、根据权利要求5所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的直线传动机构中，同步带轮(35)通过带轮轴承座可转动地固定在第一安装架(8)上，同步带轮上装有相配合的同步带(36)；所述的直线导向机构包括一直线导轨(32)以及可在直线导轨上滑行的滑块(33)，该滑块还与同步带(36)以及第一带导杆气缸(6)连接，第二步进电机(5)又与同步带轮同轴连接，带动第一带导杆气缸运动。

7、根据权利要求1或6所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的穴苗处理单元中设置有第二安装架(2)和第二连接板(4)；所述的第二连接板由第三步进电机(11)驱动，保持着竖直转动状态；第二连接板上安装着第三气爪组(19)以及竖直布置的第二带导杆气缸(20)，第三气爪组上设有由定位机构带动的一对定位手爪(18)，第二带导杆气缸的活塞杆(20-3)上安装着水平伸展的压苗板(21)和第四气爪组(22)，第四气爪组上设有由刀片机构驱动的一对刀片(23)，该对刀片水平贴合在压苗板的上表面；所述的第二安装架上安装有一直线步进电机(3)以及传输竖直检测信号以确定子叶方向的方向传感器(25-1)和方向传感器(25-2)；第二安装架上还设置一竖直布置的导轨(26)，导轨上定位一可滑动的滑块(29)，所述的直线步进电机的输出轴是一螺杆，另设有一与螺杆相配合的带有插针(28)的螺帽(41)，该螺帽又与所述的滑块(29)连接，以在直线步进电机转动时使所述的插针(28)竖直上下运动在穴苗的茎上插孔。

8、根据权利要求7所述的穴盘自动供苗装置，其特征在于所述的控制单元中，穴盘传感器(12-1、12-2)分别与第一步进电机及第二步进电机电连接，以便发出信号使第一步进电机停止转动，以及第二步进电机启动使得第一气爪组和第二气爪组往穴盘的方向运动；夹苗传感器(17-1、17-2)与第二步进电机、第一气爪组及第二气爪组、第一带导杆气缸电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，并且分别启动第一气爪组及第二气爪组中的机构，进而带动切茎刀片切断穴苗茎，并控制第一带导杆气缸的活塞杆上升和启动第二步进电机；第一行程开关(34)与第二步进电机、第三气爪组、第三步进电机电连接，以便发出信号使第二步进电机停止转动，第三气爪组动作，带动定位手爪闭合夹住穴苗，并启动第三步进电机使得第二连接板所携带的断茎穴苗转动，进行穴苗子叶方位的调节；方向传感器((25-1、25-2)与第三步进电机、第二带导杆气缸、第四气爪以及直线步进电机电连接，以便发出信号后使第三步进电机停止转动确定穴苗子叶方位，又启动第二带导杆气缸带动压板往下压平子叶使子叶生长点暴露，并使第四气爪组动作带动刀片切除子叶生长点，还启动直线步进电机使插针对准穴苗茎插孔。

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