CN102837319A - 一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器。目的是提供的上苗执行器应具备调整所取嫁接苗子叶方向的功能。技术方案是：一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，包括气爪装置、双杆气缸，以及导向装置；导向装置包括一导向器，该导向器的两个半弧形导向片分别定位在气爪装置上侧的两个联动手指上；其特征在于：每个半弧形导向片的底板上分别固定有一激振器，底板上还开设有至少两个通孔，两个联动手指上各固定有至少两根振荡导向杆，振荡导向杆上套设有弹簧，两根振荡导向杆的上端穿越过半弧形导向片的通孔，半弧形导向片的底板上方另设有一弹性挡片，该弹性挡片的两端分别固定在两振荡导向杆的上端以对半弧形导向片限位。
Description
技术领域
本发明涉及蔬果嫁接技术领域，具体是蔬果嫁接机上用于剪切和调整嫁接苗子叶方向的振动式上苗执行器。
背景技术
嫁接是一种人工营养繁殖植物的方法，即把一种植物的枝或芽嫁接到另一种植物的茎或根上，使两个部分长成一个完整的植株。而在这两个部分中，通常把开花结果的苗叫穗木，把扎在土中吸收水分营养的苗叫砧木。蔬果的幼苗非常纤细，穗木的直径一般只有1毫米左右，砧木的直径也只有3-4毫米左右，而且蔬菜嫁接的适时期较短，一般只有几天时间，因此操作者需要具有较高技术水准，将两棵幼苗准确快速地嫁接到一起，以提高嫁接苗的成活率，在进行大规模的嫁接作业时更是如此。
嫁接机器人技术是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与设施园艺技术于一体的高新技术。嫁接机器人可在极短时间内，将砧木和穗木的切口嫁接为一体，不仅避免了切口长时间的氧化和苗内液体的流失，可以大大提高嫁接成活率，同时也大大提高了工作效率，对于促进蔬菜瓜果的规模化生产有重要的意义。目前国际上嫁接机械化研究发展到一定阶段，已逐渐由半自动化嫁接向全自动化方向发展。其中，如何实现穴盘中瓜科和葫芦科植物的自动嫁接、上苗以及对其子叶方向进行准确调整，是瓜科穴盘苗全自动嫁接的关键，也是国际研究的先进技术领域。
常规的蔬果嫁接机中，上苗执行器的机械手爪在完成取苗、切苗操作后，利用嫁接苗自身的重力，使嫁接苗在具有一定弧度的导向器内调整子叶方向，由于嫁接苗自身的形状限制以及摩擦力影响，嫁接苗在角度调整过程中会有转向缓慢、角度不理想等问题，尚待解决。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种新型的子叶方向可调的上苗执行器，该上苗执行器在具备对穴盘中嫁接苗进行自动取苗的功能基础上，还应具备调整所取嫁接苗子叶方向的功能，而且具有子叶方向调整快速、角度准确的特点。
本发明采用的技术方案是：
一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，包括对嫁接苗进行剪切和取回作业的气爪装置、驱动气爪装置前后运动的双杆气缸，以及用于调节嫁接苗子叶方向的导向装置；所述导向装置包括一导向器，该导向器的两个半弧形导向片分别定位在气爪装置上侧的两个联动手指上；其特征在于：每个半弧形导向片的底板上分别固定有一激振器，底板上还开设有至少两个通孔，所述两个联动手指上各固定有至少两根竖直朝上布置的振荡导向杆，半弧形导向片与联动手指之间的振荡导向杆上套设有弹簧，两根振荡导向杆的上端穿越过所述半弧形导向片的通孔，半弧形导向片的底板上方另设有一弹性挡片，该弹性挡片的两端分别固定在两振荡导向杆的上端以对所述半弧形导向片限位。
所述的每个半弧形导向片均为一竖直往上伸展、底部中间制有一半圆孔的片状半圆柱面，柱面的中心朝上突起而两边往下倾斜。
所述气爪装置包括一联动气爪，以及一固定在所述联动气爪下方且对嫁接苗进行剪切的八字型气爪；所述联动气爪由固定在所述双杆气缸活塞杆前端的联动气爪气缸以及由该气缸驱动的活动爪夹组成；所述活动爪夹中：联动手爪安装座的上下两边相互平行地向前延伸，并在两个延伸段的末端制有一竖板连接上下两边，形成工字形结构；所述竖板的中间开有一小孔；所述联动手爪安装座上下两边的延伸段分别铰接一对可开合的所述联动手指，所述联动手指的阻力臂分别往前方伸出用于夹持嫁接苗；另有一定位于所述联动手爪安装座的上下两边延伸段之间的王字形连接架，该连接架的两边支架上各铰接着两个连杆的一端，每个连杆的另一端又分别与前述的一个联动手指的动力臂铰接；所述联动气爪气缸的活塞杆穿过联动手爪安装座中部的通孔；所述王字形连接架的中间部位设有一孔洞，有一水平导向杆依次穿过所述竖板上的小孔、王字形连接架的孔洞后与所述联动气爪气缸的活塞杆连接，所述水平导向杆的前端制有轴肩，小孔的直径大于轴肩的直径以利于水平导向杆自由滑动，水平导向杆与王字形连接架的孔洞形成滑动配合，并且水平导向杆的轴肩直径大于该孔洞的直径；所述王字形连接架与联动手爪安装座的连接处分别还开有两个相对应的且内设复位弹簧的安装孔。
所述导向装置还包括两个弧形挡条，两个弧形挡条位于联动手爪安装座上侧的一对联动手指和下侧的一对联动手指之间，两弧形挡条上下对应，上侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座上侧的其中一个联动手指的底面，另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座上侧的另一联动手指；下侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座下侧的其中一个联动手指的顶面，该联动手指与前述固定上侧弧形挡条的联动手指上下对应，下侧弧形挡条的另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座下侧的另一联动手指。
所述八字型气爪包括一气动机械夹以及固定在该气动机械夹的两条夹臂上的装刀块，所述装刀块配置有切刀。
所述双杆气缸通过顶部的安装板与一竖直方向的外部安装轴固定。
本发明的工作原理是：本发明提供的子叶方向可调的上苗执行器，通过活动爪夹实现嫁接苗的定位与抓取、八字型气爪实现嫁接苗的茎干分离以及导向装置实现嫁接苗子叶方向的调整；工作时，联动气爪和八字形气爪张开，双杆气缸伸出，推动联动气爪和八字形气爪，到达取苗位置，然后联动气爪和八字形气爪闭合；由于八字形气爪上的装刀块装有刀片，在闭合的同时刀片将嫁接苗底部切断，然后八字形气爪张开，外部安装轴上升，嫁接苗由重力作用自由下落到半弧形导向片上，半弧形导向片对子叶方向进行初步定向调整。由于左右半弧形导向片存在两个顶点且半弧形导向片与嫁接苗存在摩擦力，构成导向死点，所以通过激励器使半弧形导向片振动，可使子叶顺利旋转至理想位置，克服转向角度不足，实现精准子叶方向调整。
本发明的有益效果是：该导向器结构简单并且使用效果明显，可以精确地调整子叶的方向，也不会对幼嫩的嫁接苗造成损伤；本发明通过振荡的方式完成嫁接苗的子叶方向调整，不仅结构简单而且效果明显，为后续将嫁接苗提供至砧木台和穗木台做好了准备，因此本发明完全达到了预期的效果。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明中气爪装置的立体结构示意图。
图3是本发明中联动手爪安装座的立体结构示意图。
图4是本发明中联动手指的立体结构示意图。
图5是本发明弧形挡条的俯视结构示意图。
图6是本发明中王字形连接架的立体结构示意图（铰接着连杆）。
图7是本发明中王字形连接架的剖视结构示意图。
图8是本发明中半弧形导向片的立体结构示意图。
图9是本发明中半弧形导向片的主视结构示意图。
图10是本发明中半弧形导向片的剖视示意图。
图11是本发明中弹性挡片的俯视结构示意图。
图12是本发明中联动气爪的结构原理图。
图13是本发明中水平导向杆的结构示意图。
图14是本发明中活动爪夹的剖视结构示意图。
图15是本发明工作状态示意图之一。
图16是本发明工作状态示意图之二。
图17是本发明工作状态示意图之三。
图18是本发明工作状态示意图之四。
具体实施方式
如图所示，一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器,包括气爪装置、推进装置和导向装置。
推进装置为一双杆气缸3，可驱动气爪装置进行前后运动。双杆气缸的顶部固定有第一安装板2，该第一安装板上安装有一竖直方向的外部安装轴1。本发明通过该外部安装轴可安装在与其配套的各种自动上苗的机械臂上，从而实现全自动的上苗嫁接。
气爪装置主要对嫁接苗进行剪切和取回操作；该气爪装置包括联动气爪和八字型气爪；该联动气爪通过第二安装板4固定在双杆气缸的活塞杆前端；该八字型气爪通过第三安装板5固定在联动气爪的下方。联动气爪主要对嫁接苗进行定位和取回操作,包括通过所述第二安装板固定在双杆气缸活塞杆前端的联动气爪气缸7-1以及由该气缸驱动的活动爪夹。
该活动爪夹主要包括王字形连接架7-7、两对联动手指7-3和四根连杆7-8；所述联动手爪安装座的上下两边相互平行地向前延伸一定长度（例如5-10cm，根据需要确定），并在两个延伸段的末端制有一竖板7-9连接上下两边，形成工字形结构（如图3所示）。所述联动手爪安装座的上下两延伸段上分别铰接一对可开合的联动手指，该联动手指的阻力臂7-3-1分别往前方伸出用于夹持嫁接苗。所述王字形连接架位于所述联动手爪安装座的上、下延伸段之间，该连接架的两边支架上各铰接着两根连杆的一端（如图6所示），每个连杆的另一端又分别与前述的一个联动手指的动力臂7-3-2铰接；所述联动气爪气缸的活塞杆穿越过联动手爪安装座中部的通孔7-2-1。
所述联动手爪安装座上的竖板中间开有一小孔7-4，所述王字形连接架的中间部位还设有孔洞7-7-2，有一水平导向杆7-6依次穿过所述竖板上的小孔、王字形连接架的孔洞后与所述联动气爪气缸的活塞杆连接。如图14所示，所述水平导向杆的前端制有轴肩7-6-1（轴肩部位的直径大于其他部位），小孔的直径大于轴肩的直径以利于水平导向杆自由滑动（该水平导向杆对王字形连接架导向），水平导向杆与王字形连接架的孔洞形成滑动配合，并且水平导向杆的轴肩直径大于孔洞直径，因此当联动手爪气缸的活塞杆带动水平导向杆朝后收缩时，王字形连接架在轴肩的作用下会向后一起运动，通过连杆拉动两对联动手指开启。如图3、图6、图14所示，所述王字形连接架与联动手爪安装座的连接处分别还开有两个相对应的且内设复位弹簧7-10的安装孔7-7-1，所述复位弹簧连接王字形连接架与联动手爪安装座，对王字形连接架施予一个复位闭合的力；当联动气爪气缸的活塞杆朝前伸出时，轴肩不再对王字形连接架施加向后的压力，复位弹簧推动王字形连接架朝前复位，从而使联动手指闭合。
八字型气爪可对嫁接苗进行剪切，该八字形气爪包括一气动机械夹6-1（外购），以及分别通过切刀安装板6-2固定在该气动机械夹的两条夹臂上的装刀块6-3（配有切刀）；两条夹臂呈八字形布置以驱动切刀进行开合。气动机械夹的驱动气管连通外界的电磁阀，进行统一控制。
本发明中，所述导向装置包括一导向器，该导向器的两个半弧形导向片8-1均为一个底面为半圆环状且竖直往上伸展、底部中间制有一半圆孔的片状半圆柱面，该片状体上端面的中心突起而两边往下倾斜；该对半弧形导向片组成的导向器为一上端面具有两个突起的圆环体，同时该圆环体上端面还形成两个向下的凹陷，这两个凹陷的连线方向为嫁接苗子叶调整后的方向，通常该方向与双杆气缸的伸缩方向相同；在该对联动手指闭合时，该对半弧形导向片便可对嫁接苗进行导向。
上述结构与现有蔬果嫁接机的上苗执行器类似，其工作原理不作详细介绍，所有气缸均可外购获得。
所述导向装置还包括两个弧形挡条7-5，两个弧形挡条位于联动手爪安装座上侧的一对联动手指和下侧的一对联动手指之间，两弧形挡条上下对应，上侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座上侧的其中一个联动手指的底面，另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座上侧的另一联动手指；下侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座下侧的其中一个联动手指的顶面，该联动手指与前述固定上侧弧形挡条的联动手指上下对应，下侧弧形挡条的另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座下侧的另一联动手指。所述的两个弧型挡板能保持嫁接苗垂直方向的直线度。抓取嫁接苗时，联动手指与半圆弧型挡板共同作用，使嫁接苗有较好的直线度，为子叶的导向提供良好的旋转条件，更有利于子叶方向顺利调整。
由于左右半弧形导向片存在两个顶点且半弧形导向片与嫁接苗存在摩擦力，构成导向死点，为了进一步精确调整子叶方向，每个半弧形导向片的底板上通过激振器固定板8-2固定有一激振器8-3（外购获得），底板上还开设有至少两个通孔，所述两个联动手指上各固定有至少两根竖直朝上布置的振荡导向杆7-3-3，半弧形导向片与联动气爪之间的振荡导向杆上套设有弹簧8-5，半弧形导向片的底板上方另设有一弹性挡片8-4，该弹性挡片的两端分别固定在两振荡导向杆的上端以对所述半弧形导向片限位。激振器工作使得半弧形导向片抵消弹簧力，沿着振荡导向杆上下活动从而调整子叶方向。
Claims (6)
1.一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，包括对嫁接苗进行剪切和取回作业的气爪装置、驱动气爪装置前后运动的双杆气缸（3），以及用于调节嫁接苗子叶方向的导向装置；所述导向装置包括一导向器，该导向器的两个半弧形导向片（8-1）分别定位在气爪装置上侧的两个联动手指（7-3）上；其特征在于：每个半弧形导向片的底板上分别固定有一激振器（8-3），底板上还开设有至少两个通孔，所述两个联动手指上各固定有至少两根竖直朝上布置的振荡导向杆（7-3-3），半弧形导向片与联动手指之间的振荡导向杆上套设有弹簧（8-5），两根振荡导向杆的上端穿越过所述半弧形导向片的通孔，半弧形导向片的底板上方另设有一弹性挡片（8-4），该弹性挡片的两端分别固定在两振荡导向杆的上端以对所述半弧形导向片限位。
2.根据权利要求1所述的一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，其特征在于：所述的每个半弧形导向片均为一竖直往上伸展、底部中间制有一半圆孔的片状半圆柱面，柱面的中心朝上突起而两边往下倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，其特征在于：所述气爪装置包括一联动气爪，以及一固定在所述联动气爪下方且对嫁接苗进行剪切的八字型气爪；所述联动气爪由固定在所述双杆气缸活塞杆前端的联动气爪气缸（7-1）以及由该气缸驱动的活动爪夹组成；所述活动爪夹中：联动手爪安装座（7-2）的上下两边相互平行地向前延伸，并在两个延伸段的末端制有一竖板（7-9）连接上下两边，形成工字形结构；所述竖板的中间开有一小孔（7-4）；所述联动手爪安装座上下两边的延伸段分别铰接一对可开合的所述联动手指，所述联动手指的阻力臂（7-3-1）分别往前方伸出用于夹持嫁接苗；另有一定位于所述联动手爪安装座的上下两边延伸段之间的王字形连接架（7-7），该连接架的两边支架上各铰接着两个连杆（7-8）的一端，每个连杆的另一端又分别与前述的一个联动手指的动力臂（7-3-2）铰接；所述联动气爪气缸的活塞杆穿越过联动手爪安装座中部的通孔（7-2-1）；所述王字形连接架的中间部位设有一孔洞（7-7-2），有一水平导向杆（7-6）依次穿过所述竖板上的小孔（7-4）、王字形连接架的孔洞（7-7-2）后与所述联动气爪气缸的活塞杆连接，所述水平导向杆的前端制有轴肩（7-6-1），小孔的直径大于轴肩的直径以利于水平导向杆自由滑动，水平导向杆与王字形连接架的孔洞形成滑动配合，并且水平导向杆的轴肩直径大于该孔洞的直径；所述王字形连接架与联动手爪安装座的连接处分别还开有两个相对应的且内设复位弹簧（7-10）的安装孔（7-7-1）。
4.根据权利要求3所述的一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，其特征在于：所述导向装置还包括两个弧形挡条（7-5），两个弧形挡条位于联动手爪安装座上侧的一对联动手指和下侧的一对联动手指之间，两弧形挡条上下对应，上侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座上侧的其中一个联动手指的底面，另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座上侧的另一联动手指；下侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座下侧的其中一个联动手指的顶面，该联动手指与前述固定上侧弧形挡条的联动手指上下对应，下侧弧形挡条的另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座下侧的另一联动手指。
5.根据权利要求4所述的一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，其特征在于：所述八字型气爪包括一气动机械夹（6-1）以及固定在该气动机械夹的两条夹臂上的装刀块（6-3），所述装刀块配置有切刀。
6.根据权利要求5所述的一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器，其特征在于：所述双杆气缸通过顶部的安装板与一竖直方向的外部安装轴（1）固定。
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