CN104106392B - 一种滚轮组件式自动移动苗床装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚轮组件式自动移动苗床装置，包括单体苗床、纵向轨道、横向轨道、纵向推动组件、横向推动组件及限位组件，纵向轨道平行设置，横向轨道连接在相邻的纵向轨道之间，纵向轨道与横向轨道上均设有滚轮组件，通过滚轮组件支撑单体苗床，纵向推动组件设置在纵向导轨中间，推动单体苗床的纵向移动，横向推动组件设置在横向轨道的两端，推动单体苗床的横向移动，限位组件设置在纵向轨道与横向轨道的两侧，在单体苗床纵向或横向移动时起护栏作用。与现有技术相比，本发明构件材料多采用标准件，安装维修便捷，机构紧凑合理，使用寿命长，基本能实现封闭式自动化调控，能节约至少50％以上的劳动力，为实现植物工厂化的生产模式奠定了基础。

Description

一种滚轮组件式自动移动苗床装置

技术领域

本发明涉及一种移动苗床装置，尤其是涉及一种滚轮组件式自动移动苗床装置，属于温室自动化物流系统领域范畴。

背景技术

在大型温室或者是植物工厂栽培装置领域，多个环节由人工操作完成，机械化自动化水平相当低。为适应设施栽培的需要，机械化自动化栽培装置的迫切性已日渐凸显，其成套设备的研究与应用成了整个链条中的核心环节。目前，在温室内部自动化物流系统领域，国内生产情况还处在一个初级阶段，国内现有栽培物流系统不完善，机械化程度低，人员在栽培单元操作多，管理粗放，劳动力耗费多，容易带来病虫害，单株能耗高。研发温室内部苗床自动化搬运的物流系统可以显著提高生产率，加速生产进程，减少劳动力需求。

发明内容

本发明的目的就是为了针对目前我国现代化温室育苗技术落后、智能化控制程度较低，人工成本较高等问题，提供一种滚轮组件式自动移动苗床装置，符合传统温室向着工厂化生产模式发展的趋势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种滚轮组件式自动移动苗床装置，包括单体苗床、纵向轨道、横向轨道、纵向推动组件、横向推动组件及限位组件，所述的纵向轨道平行设置，所述的横向轨道连接在相邻的纵向轨道之间，所述的纵向轨道与横向轨道上均设有滚轮组件，通过滚轮组件支撑单体苗床，所述的纵向推动组件设置在纵向导轨中间，推动单体苗床的纵向移动，所述的横向推动组件设置在横向轨道的两端，推动单体苗床的横向移动，通过控制纵向推动组件与横向推动组件控制单体苗床在纵向轨道与横向轨道之间自由移动，所述的限位组件设置在纵向轨道与横向轨道的两侧，在单体苗床纵向或横向移动时起护栏作用。

所述的纵向轨道或横向轨道由设置在轨道支架上的钢板通过连接板连接形成，所述的连接板为四边均设有开口槽的正方形板体，所述的钢板插接到开口槽中，且纵向轨道与横向轨道之间也通过连接板连接实现交叉相连。采用插件形式连接，无需用螺钉螺母等其他配件连接，简化了安装方式，通过钢板之间采用连接板连接可以形成或长或短的苗床轨道，苗床轨道由多个轨道支架均布支撑，这种轨道可以模块化成组化生产，苗床区域可以根据生产的需求来无限拼接任意轨道组合，达到拓展空间或者节约空间的要求。

所述的滚轮组件为设置在钢板上的钢珠，所述的钢板上布设有曲面槽，所述的钢珠设在曲面槽中，且钢珠与曲面槽之间通过小滚珠接触，所述的钢珠可在曲面槽中360°自由转动。

或者，所述的滚轮组件为设置在钢板上的滚轴，所述的钢板上布设有曲面槽，所述的滚轴设在曲面槽中，且滚轴的滚动方向与钢板所在轨道的走向相同。

滚轮组件可以使单体苗床底部不安装任何形式的滚轮，在动力系统的配合下，仍可以沿着纵向轨道或者横向轨道运动，移动区域方向不需要设有滚轮和驱动轮，简化了单体苗床的结构。其中，钢珠的安装方式较滚轴的安装方式更灵活、简便，钢珠与单体苗床之间为点接触。而滚轴与单体苗床之间为线接触，滚轴较钢珠的安装方式更为平稳。

所述的纵向推动组件包括链轮支架、支架横杆、链条、纵向推板及链轮，链轮支架固定在在纵向轨道的前后两端的地面上，支架横杆安装在两个链轮支架之间，链轮设在支架横杆中心位置，且与外部电机连接，所述的链条为环形链条，跨绕在纵向轨道前后两端的链轮上，所述的纵向推板刚性连接在链条上，所述的链轮受电机驱动带动链条转动，纵向推板随链条转动而移动，对单体苗床进行推动。一组纵向推动组件中包括两个链条，这两个链条分别受单独的电机驱动，每个链条上分别设有一个纵向推板，位于两个链条上的纵向推板分别推动单体苗床在纵向导轨上往返运动。单次运行中，纵向推板推动单体苗床到达指定位置后，需要根据指令返回原定位置，以便推动下一个单体苗床。

所述的横向推动组件包括推动气缸与横向推板，所述的推动气缸通过推动气缸安装架设置在横向轨道的两端，所述的推动气缸安装架固定在地面上，所述的推动气缸通过推动气缸支架安装在推动气缸安装架上，所述的横向推板连接在推动气缸的推动气缸推杆上，所述的横向推板垂直于横向轨道，所述的横向推板受推动气缸推动而推动单体苗床向前移动。

所述的限位组件包括限位支座、限位气缸及限位块，所述的限位气缸设置在限位支座上，所述的限位块连接在限位气缸的限位气缸推杆上，限位气缸带动限位块上下移动。

所述的限位组件还包括用于检测单体苗床的位置的传感器，所述的传感器沿限位支座长度方向设置在限位支座的一侧。

所述的纵向轨道与单体苗床的长度方向相同，所述的单体苗床长度方向的两端设有高出单体苗床侧边的板块，该板块用于承受纵向推动组件的推动力。

所述的纵向轨道设有两个，所述的横向轨道设有两个，且横向轨道的端部恰好连接在纵向轨道的外侧上。

本发明中单体苗床的长边比宽边要长很多，便于体现本装置的优越性。

本发明中的纵向轨道与横向轨道属于单体苗床的栽培区域。通过自动控制方式，可以完成生产区域内自动操作一系列的程序，不需人工进入工作区域搬动以及运作单体苗床，运行操作简单，运行费用和管理费用低廉，节省人力物力财力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的装置机动性很好，使用时，采用钢板、滚轮组件、连接板连接的方式可以标准化以及成组化，模块化，规模化生产，在减小生产成本的同时，也可以减小故障率，赋予变化满足多个生产需求。

(2)采用钢板和连接板之间可以直接连接，不需要额外的螺钉固定安装，便于安装和拆卸。

(3)滚轮组件可以在钢板中间的曲面槽中，可以灵活转动，属于滚动摩擦，与单体苗床之间也属于滚动摩擦，可以减轻移动机构的能耗。与限位装置的配合可以使单体苗床运动平稳有序。

(4)单体苗床下面不需要安装滚轮，单体苗床的侧边设计简单，安装方便，与推板配合，能很好的完成动作要求。

(5)苗床系统中的纵向运动规划采用空中推板的结构方式，横向运动规划采用侧边气缸推动的结构方式。

(6)在简化控制方式的同时，可以使单体苗床准确的到达指定苗床床位区域，同时苗床床位区域对应的工作区域，便于对植物进行相应的操作，安装运行操作简单。

附图说明

图1为本发明的滚轮组件式自动移动苗床装置结构示意图；

图2为采用钢珠形式的滚轮组件的结构示意图；

图3为采用滚轴形式的滚轮组件的结构示意图；

图4为纵向推动组件的结构示意图；

图5为限位组件的结构示意图；

图6为单体苗床的结构示意图；

图7为本发明的滚轮组件式自动移动苗床装置运动规划图。

图中标号：1为气缸安装架，2为推动气缸，3为横向推板，4为推动气缸推杆，5为限位块，6为轨道支架，7为推动气缸支架，8为链轮支架，9为支架横杆，10为链条，11为纵向推板，12为单体苗床，13为钢板，14为连接板，15为滚轮组件，16为链轮，17为限位支座，18为限位气缸，19为限位气缸推杆，20为板块，21为传感器，22为电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种滚轮组件式自动移动苗床装置，如图1所示，包括单体苗床12、纵向轨道、横向轨道、纵向推动组件、横向推动组件及限位组件，纵向轨道平行设置，横向轨道连接在相邻的纵向轨道之间，纵向轨道与横向轨道上均设有滚轮组件15，通过滚轮组件15支撑单体苗床12，纵向推动组件设置在纵向导轨中间，推动单体苗床12的纵向移动，横向推动组件设置在横向轨道的两端，推动单体苗床12的横向移动，通过控制纵向推动组件与横向推动组件控制单体苗床12在纵向轨道与横向轨道之间自由移动，限位组件设置在纵向轨道与横向轨道的两侧，在单体苗床12纵向或横向移动时起护栏作用。

纵向轨道或横向轨道由设置在轨道支架6上的钢板13通过连接板14连接形成，连接板14为四边均设有开口槽的正方形板体，钢板13插接到开口槽中，且纵向轨道与横向轨道之间也通过连接板14连接实现交叉相连。采用插件形式连接，无需用螺钉螺母等其他配件连接，简化了安装方式，通过钢板13之间采用连接板14连接可以形成或长或短的苗床轨道，苗床轨道由多个轨道支架6均布支撑，这种轨道可以模块化成组化生产，苗床区域可以根据生产的需求来无限拼接任意轨道组合，达到拓展空间或者节约空间的要求。

如图2所示，滚轮组件15为设置在钢板13上的钢珠151，钢板13上布设有曲面槽，钢珠151设在曲面槽中，且钢珠151与曲面槽之间通过小滚珠接触，钢珠151可在曲面槽中360°自由转动。

如图3所示，滚轮组件15为设置在钢板13上的滚轴152，钢板13上布设有曲面槽，滚轴152设在曲面槽中，且滚轴152的滚动方向与钢板13所在轨道的走向相同。

滚轮组件15可以使单体苗床12底部不安装任何形式的滚轮，在动力系统的配合下，仍可以沿着纵向轨道或者横向轨道运动，移动区域方向不需要设有滚轮和驱动轮，简化了单体苗床的结构。其中，钢珠151的安装方式较滚轴152的安装方式更灵活、简便，钢珠151与单体苗床12之间为点接触。而滚轴152与单体苗床12之间为线接触，滚轴152较钢珠151的安装方式更为平稳。

如图4所示，纵向推动组件包括链轮支架8、支架横杆9、链条10、纵向推板11、链轮16及电机22，链轮支架8固定在在纵向轨道的前后两端的地面上，支架横杆9安装在两个链轮支架8之间，链轮16设在支架横杆9中心位置，且与外部电机22连接，链条10为环形链条，跨绕在纵向轨道前后两端的链轮16上，纵向推板11刚性连接在链条10上，链轮16受电机22驱动带动链条10转动，纵向推板11随链条10转动而移动，对单体苗床12进行推动。一组纵向推动组件中包括两个链条10，这两个链条10分别受单独的电机22驱动，每个链条10上分别设有一个纵向推板11，位于两个链条10上的纵向推板11分别推动单体苗床12在纵向导轨上往返运动。单次运行中，纵向推板11推动单体苗床12到达指定位置后，需要根据指令返回原定位置，以便推动下一个单体苗床12。

横向推动组件包括推动气缸2与横向推板3，推动气缸2通过推动气缸安装架1设置在横向轨道的两端，推动气缸安装架1固定在地面上，推动气缸2通过推动气缸支架7安装在推动气缸安装架1上，横向推板3连接在推动气缸2的推动气缸推杆4上，横向推板3垂直于横向轨道，横向推板3受推动气缸2推动而推动单体苗床12向前移动。

如图5所示，限位组件包括限位支座17、限位气缸18及限位块5，限位气缸18设置在限位支座17上，限位块5连接在限位气缸18的限位气缸推杆19上，限位气缸18带动限位块5上下移动。限位组件还包括用于检测单体苗床12的位置的传感器21，传感器沿限位支座17长度方向设置在限位支座17的一侧。

如图6所示，纵向轨道与单体苗床12的长度方向相同，单体苗床12长度方向的两端设有高出单体苗床侧边的板块20，该板块20用于承受纵向推动组件的推动力。

纵向轨道设有两个，横向轨道设有两个，且横向轨道的端部恰好连接在纵向轨道的外侧上。

本发明中单体苗床的长边比宽边要长很多，便于体现本装置的优越性。

本发明中的纵向轨道与横向轨道属于单体苗床的栽培区域。通过自动控制方式，可以完成生产区域内自动操作一系列的程序，不需人工进入工作区域搬动以及运作单体苗床，运行操作简单，运行费用和管理费用低廉，节省人力物力财力。

本发明的装置工作的顺序为：

如图7所示，共有两个纵向轨道与两个横向轨道，苗床系统分为A、B、C和D苗床区域，A、B区域位于同一个纵向轨道上，C、D位于另一个纵向轨道上，且A与D之间通过一个横向轨道连通，B与C之间通过另一个横向轨道连通。图7中，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16分别表示设在纵向导轨不同位置处的限位组件，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)分别表示设在纵向导轨两端及中部的限位组件。

下面用A、B、C和D这四个字母来描述单体苗床的运动方向。

本发明的装置工作的顺序有很多方案：A-B，B-A，B-C，C-B，C-D，D-C，A-D，D-A或A-B-C，B-C-D，C-D-A，D-A-B，A-D-C，D-C-B，C-B-A，B-A-D或A-B-C-D，D-C-B-A。

第一种情况：A-B，B-A，C-D，D-C方向

当单体苗床沿A-B，B-A，C-D，D-C方向移动时，纵向推板(11)可以推动单体苗床沿着纵向轨道在A-B或B-A，C-D或D-C方向上往复移动。例如：单体苗床沿A-B方向运动时，1，2，5，6，9，10，13，14处的限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，在纵向轨道的两侧形成护栏，起到护栏作用。其中(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)处限位组件，以及3，4，7，8，11，12，15，16处的限位组件中的限位气缸失电，限位气缸推杆处于原位状态，当单体苗床在接近(1)处的限位组件时，(1)处限位组件中的传感器21检测到单体苗床的位置，(1)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(1)处限位组件中的限位块，与链轮连接的电动机断电，纵向推板停止推动单体苗床，单体苗床由A区域出发停止在B区域，此时，(1)处限位组件中的限位块复位，推板复位。单体苗床沿着B-A，C-D，D-C方向与沿着A-B方向运动原理是相同的。

第二种情况：B-C，C-B，A-D，D-A方向

例如单体苗床沿着B-C方向移动，B区域的推动气缸得电，推动气缸推杆带动横向推板，把单体苗床沿着横向轨道由B区域推向C区域。此时，(1)，(2)，(3)，(4)处的限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，(1)，(2)，(3)，(4)处的限位块升起后，作为横向轨道两侧的护栏，起到护栏作用。此时，(5)，(6)，(7)，(8)以及1，2，3，5，6，7，9，10，11，12，13，14，15，16处的限位组件中的限位气缸失电，限位气缸推杆处于原位状态，单体苗床在接近(4)和(8)处的限位组件时，(4)和(8)处限位组件中的传感器21检测到单体苗床的位置，(4)和(8)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(4)和(8)处限位组件中的限位块，此时，B区的推动气缸推杆复位。单体苗床由B区域出发停止在C区域，此时，(4)和(8)处限位组件中的限位块复位，推板复位。苗床限位系统中的单体苗床沿着B-C方向与沿着C-B，A-D，D-A方向运动原理是相同的。

第三种情况：A-B-C，B-C-D，C-D-A，D-A-B，A-D-C，D-C-B，C-B-A，B-A-D方向

以单体苗床沿着A-B-C方向移动为例，即单体苗床沿着A区域移动到B区域再移动到C域时，此时需要综合第一种情况与第二种情况的运动状况。单体苗床沿A-B方向运动时，1，2，5，6，9，10，13，14处的限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，在纵向轨道两侧形成防护栏，起护栏作用。单体苗床在接近(1)处的限位组件时，(1)处的限位组件中的传感器检测到单体苗床的位置，(1)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(1)处限位组件中的限位块，与链轮连接的电动机断电，纵向推板停止推动单体苗床，单体苗床由A区域出发停止在B区域，然后，单体苗床沿着B-C方向移动，B区域的推动气缸得电，推动气缸推杆带动横向推板，把单体苗床沿着横向轨道由B区域推向C区域。此时，(1)，(2)，(3)，(4)处限位组件中的气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，作为横向轨道两侧的护栏，起到护栏作用。单体苗床在接近(4)和(8)处的限位组件时，(4)和(8)处限位组件中的传感器检测到单体苗床的位置，(4)和(8)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(4)和(8)处限位组件中的限位块，此时，B区的推动气缸推杆复位。单体苗床由B区域出发停止在C区域，此时，4和8处的限位块复位，横向推板复位。

第四种情况：A-B-C-D，D-C-B-A方向

以单体苗床沿着A-B-C-D方向移动为例，即单体苗床沿着A区域移动到B区域再移动到C域然后再移动到D区域时，此时需要综合上述3种情况的运动状况。单体苗床沿A-B方向运动时，1，2，5，6，9，10，13，14处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，与苗床轨道形成纵向苗床系统。单体苗床在接近(1)处限位组件时，(1)处限位组件中的传感器检测到单体苗床的位置，(1)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(1)处限位组件中的限位块，与链轮连接的电动机断电，纵向推板停止推动单体苗床，单体苗床由A区域出发停止在B区域，此时，(1)处限位组件中的限位块复位，纵向推板复位。

单体苗床沿着B-C方向移动，B区域的推动气缸得电，推动气缸推杆带动横向推板，把单体苗床沿着轨道由B区域推向C区域。此时，(1)，(2)，(3)，(4)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，与苗床轨道形成纵向苗床系统。单体苗床在接近4和8处的限位组件时，4和8处限位组件中的传感器检测到单体苗床的位置，4和8处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰4和8处限位组件中的限位块，此时，B区的气缸推杆复位。单体苗床由B区域出发停止在C区域，此时，4和8处限位块复位。当单体苗床由区域C运动到区域D时，3，4，7，8，11，12，15，13，14处的限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆推动限位块抬起，与苗床轨道形成纵向苗床系统。单体苗床在接近(8)处的限位组件时，(8)处的传感器检测到单体苗床的位置，(8)处限位组件中的限位气缸得电，限位气缸推杆抬起限位块，单体苗床的侧边触碰(8)处限位组件中的限位块，与链轮连接的电动机断电，纵向推板停止推动单体苗床，单体苗床由C区域出发停止在D区域，此时，(8)处限位块复位，纵向推板复位。

第五种情况：其他方向

A，B，C，D构成了一个苗床基本系统单元。可以整体拼接基本系统单元构成新的系统单元，或者直接由钢板13、滚轮组件15、连接板14连接构成新的苗床系统单元。单体苗床的运动规划可以有更多的方案。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种滚轮组件式自动移动苗床装置，其特征在于，包括单体苗床(12)、纵向轨道、横向轨道、纵向推动组件、横向推动组件及限位组件，所述的纵向轨道平行设置，所述的横向轨道连接在相邻的纵向轨道之间，所述的纵向轨道与横向轨道上均设有滚轮组件(15)，通过滚轮组件(15)支撑单体苗床(12)，所述的纵向推动组件设置在纵向轨道中间，推动单体苗床(12)的纵向移动，所述的横向推动组件设置在横向轨道的两端，推动单体苗床(12)的横向移动，通过控制纵向推动组件与横向推动组件控制单体苗床(12)在纵向轨道与横向轨道之间自由移动，所述的限位组件设置在纵向轨道与横向轨道的两侧，在单体苗床(12)纵向或横向移动时起护栏作用；

所述的纵向轨道或横向轨道由设置在轨道支架(6)上的钢板(13)通过连接板(14)连接形成，所述的连接板(14)为四边均设有开口槽的正方形板体，所述的钢板(13)插接到开口槽中，且纵向轨道与横向轨道之间也通过连接板(14)连接实现交叉相连；

所述的滚轮组件(15)为设置在钢板(13)上的钢珠(151)，所述的钢板(13)上布设有曲面槽，所述的钢珠(151)设在曲面槽中，且钢珠(151)与曲面槽之间通过小滚珠接触，所述的钢珠(151)可在曲面槽中360°自由转动；或，所述的滚轮组件(15)为设置在钢板(13)上的滚轴(152)，所述的钢板(13)上布设有曲面槽，所述的滚轴(152)设在曲面槽中，且滚轴(152)的滚动方向与钢板(13)所在轨道的走向相同；

所述的限位组件包括限位支座(17)、限位气缸(18)、限位块(5)及传感器，所述的限位气缸(18)设置在限位支座(17)上，所述的限位块(5)连接在限位气缸(18)的限位气缸推杆(19)上，限位气缸(18)带动限位块(5)上下移动，所述的传感器用于检测单体苗床(12)的位置，所述的传感器沿限位支座(17)长度方向设置在限位支座(17)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种滚轮组件式自动移动苗床装置，其特征在于，所述的纵向推动组件包括链条(10)、纵向推板(11)、链轮(16)及电机(22)，所述的链轮(16)通过支架设置在纵向轨道的前后两端，且与外部的电机(22)连接，所述的链条(10)为环形链条，跨绕在纵向轨道前后两端的链轮(16)上，所述的纵向推板(11)刚性连接在链条(10)上，所述的链轮(16)受电机(22)驱动带动链条(10)转动，纵向推板(11)随链条(10)转动而移动，对单体苗床(12)进行推动；

一组纵向推动组件中包括两个链条(10)，这两个链条(10)分别受单独的电机(22)驱动，每个链条(10)上分别设有一个纵向推板(11)，位于两个链条(10)上的纵向推板(11)分别推动单体苗床(12)在纵向轨道上往返运动。

3.根据权利要求1所述的一种滚轮组件式自动移动苗床装置，其特征在于，所述的横向推动组件包括推动气缸(2)与横向推板(3)，所述的推动气缸(2)通过推动气缸安装架(1)设置在横向轨道的两端，所述的横向推板(3)连接在推动气缸(2)的推动气缸推杆(4)上，所述的横向推板(3)垂直于横向轨道，所述的横向推板(3)受推动气缸(2)推动而推动单体苗床(12)向前移动。

4.根据权利要求1所述的一种滚轮组件式自动移动苗床装置，其特征在于，所述的纵向轨道与单体苗床(12)的长度方向相同，所述的单体苗床(12)长度方向的两端设有高出单体苗床侧边的板块(20)，该板块(20)用于承受纵向推动组件的推动力。