CN104770120A - 穴盘苗移分机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可进行幼苗间距调整的穴盘苗移分机。主要包括移分机构(2)和末端执行器(3)两部分，移分机构主要由M(图中：M＝2)个滚珠丝杆滑台，齿条滑轨(2-4)，圆柱型气缸(2-14)和L型固定杆(2-3)等组成。通过调节滚珠丝杆滑台上滑块和云台位置、气缸的不同行程以及齿条滑轨(2-4)上滑台的位置来调整末端执行器(3)的间距，在到达指定位置时，圆柱型气缸(2-14)上的活塞伸出，末端执行器(3)开始抓取幼苗。末端执行器(3)的抓取和放开由凸轮(3-5)旋转的角度决定，凸轮(3-5)的不同行程使末端执行器(3)抓取和放开的程度不同，弹簧(3-6)对末端执行器(3)进行紧绷约束，移分机移分过程中可同时进行纵向与横向间距的调整。

Description

穴盘苗移分机

技术领域

本发明涉及一种穴盘苗移分机，具体涉及一种能够实现从不同规格穴盘中取苗，并将幼苗由高密度穴盘向低密度穴盘或者盆栽进行转移的穴盘苗移分机。

背景技术

目前，国外发达国家凭借的技术和资金优势研制出很多高精度的穴盘苗移栽机，国内的移栽作业仍然是密集型作业，而且尚未发现可同时进行横向丛向乃至对整个穴盘移栽的移分机。国外发达国家已研制的移栽机，如荷兰公司的Pic-O-Mat PC-21型文时穴盘自动移栽机，法国生产的UT-2型移栽机，意大利生产的奥特玛移栽机，前苏联研制的CKH-6A和CKB-4A圆KTI-盘夹式移植器，日本的A-500久保田移栽机、I-70关东移栽机、V-500大纪移栽机和TP-1豆虎移栽机和美国的Dzchc-Dip移栽机。随着农村劳动力短缺和日益增加的劳动成本，国内种植户特别是工厂化农业对幼苗移栽机械化、自动化以至于无人化的渴望越来越明显。

2014年我国耕地面积为13538.5万公顷，其中蔬菜约占60％，花卉种植面积约为112万公顷，而二者的主要种植方式为人工移栽，不仅劳动强度大，而且作业质量难以保证。近几年，随着现代科学技术的进步和现代高效农业的不断发展，农业生产向着高效率和高精度的机械化、自动化方向发展。由于历史、观念和技术等方面的原因，我国传统农业和发达国家有着很大的差距，而从国外引进的移栽机，其价格昂贵，维修、维护不方便等原因成为制约我国农机发展的一个重要因素。目前，国内外所使用的移栽机采用的是单排单移栽的方式进行穴盘苗移栽，这种移栽方式不能在移栽的同时调整幼苗的行距和株距，因此需要设计一种简单高效、性能可靠的、成本低廉的可调整幼苗间距的穴盘苗移分机。

发明内容

为解决幼苗行距和株距之间调整等问题，本发明的目的是提供一种结构简单、性能可靠的穴盘苗移分机用于幼苗之间的间距的调整。

本发明是通过以下技术方案实现的：移分机主要由移分机构2和末端执行器3组成。移分机构：滚珠丝杆滑台2-1的两端固定在支架1上，滚珠丝杆滑台2-1的丝杆一端与一步进电机同轴固定连接，滚珠丝杆滑台2-1上有两个可移动的云台2-2，云台2-2与滚珠丝杆滑台2-1上的丝杆螺旋配合，云台2-2会随着丝杆的转动进行水平移动，并且在移动的过程中两个云台2-2之间保持相同距离，两个相同的L型固定杆2-3上端背面分别与两个云台2-2的侧面固定连接，两个L型固定杆2-3的下端与齿条滑轨2-4的上表面固定连接，齿条滑轨2-4的侧边有一直齿轮，齿条滑轨2-4上套有M(图中：M＝2)个结构相同的滑台，这M个滑台下表面分别与M个相同的电机保护箱2-5的上端固定连接，每个电机保护箱2-5的后端薄壁中央设有一圆形通孔，有M个步进电机2-6，其中每个电机的电机轴分别穿过一个电机保护箱2-5上的圆形通孔并与齿轮2-17同轴固定，其中M个齿轮2-17同时与齿条相互啮合。M个电机保护箱2-5的下端分别与M个滚珠丝杆滑台(图中：滚珠丝杆滑台2-7和2-11)上端中部固定连接，滚珠丝杆滑台2-7和滚珠丝杆滑台2-11的丝杆一端分别与一步进电机同轴固定连接，滚珠丝杆滑台2-7和滚珠丝杆滑台2-11上分别套接有N-1(图中：N＝3)个滑块(图中：滚珠丝杆滑台2-7上的滑块2-8、滑块2-15和滚珠丝杆滑台2-11上的滑块2-7、滑块2-16)。其中，滑块2-16和滑块2-8分别与滚珠丝杆滑台2-11和滚珠丝杆滑台2-7上的丝杆相互啮合，其他的为非啮合滑块(图中：滑块2-12和滑块2-15)。连接件(2-9)的一端为圆形结构，另一端为方形结构。滚珠丝杆滑台2-7的端部、滑块2-8和滑块2-15的下表面分别与N个连接件2-9圆形端表面固定连接，滚珠丝杆滑台2-11的端部、滑块2-12和滑块2-16的下表面分别与N个连接件2-9方形端表面固定连接，菱形约束组块2-10套接在连接件2-9中央圆柱上，并且靠近方形端铰链连接，2N个连接件2-9的下端分别与2N个气缸固定件2-13的上表面固定连接。其中，气缸固定件2-13的下端有一个凹槽，侧面有一个圆形通孔，2N个圆柱型气缸2-14的气缸端部分别伸入到2N个气缸固定件2-13的凹槽中并从侧面用螺杆螺母固定连接。电机固定箱3-1的上端开设有一圆形通孔，圆柱型气缸2-14的活塞端部与电机固定箱3-1上端固定连接。末端执行器：电机固定箱3-1的下表面与井字平台3-3的上表面固定连接，电机固定箱3-1的下表面中央设有一圆形通孔，井字平台3-3的中央设有一相同直径的圆形通孔，将步进电机3-2固定在电机固定箱3-1中，其中步进电机3-2的电机轴穿过电机固定箱3-1和井字平台3-3的圆形通孔并与传动轴3-7同轴固定连接，并使传动轴3-7与电机轴不会发生相对转动，传动轴3-7的下端与凸轮3-5的上表面固定连接，井字平台3-3的四个方向每个方向上各设有带有圆形通孔且中间留有一定间隙的一对凸耳，四个机械手指3-4的上端分别放置于某一方向上两个凸耳的间隙之间并铰链连接，机械手指3-4的中部有一凹槽，弹簧3-6固定在凹槽之间，凹槽上端固定有微型轴承，并与凸轮(3-5)形成高副接触。其中，M、N任意为正整数。

根据图中所示(即M＝2，N＝3)结构阐述移分机初始状态：滚珠丝杆滑台上的云台和滑块都移向滚珠丝杆滑台的一端，齿条滑轨2-4上的滑台集中于一端，圆柱型气缸2-14处于收缩状态，凸轮3-5处于行程行程最短处。此时，移分机的末端执行器3之间的间距最小，末端执行器3处于抓取状态。从穴盘取幼苗时，圆柱型气缸2-14的活塞开始伸出，凸轮3-5转过90°，末端执行器3张开，当末端执行器3伸入到穴盘中一定距离后，凸轮3-5转过90°，末端执行器3抓取到幼苗，圆柱型气缸2-14开始收缩。此时，滚珠丝杆滑台2-1上的两个云台2-2开始向另一端移动，齿条滑轨2-4开始调整末端执行器3的横向间距，滚珠丝杆滑台2-7和滚珠丝杆滑台2-11开始调整末端执行器3之间的纵向间距，当3个滚珠丝杆滑台上的滑块和云台以及齿条滑轨2-4上的滑台到达指定位置时，圆柱型气缸2-14开始下降，把幼苗放入到间距不同的盆栽中，凸轮3-5转过90°，末端执行器3松开，把幼苗放入到盆栽中，圆柱型气缸2-14上升，重复此动作，即可完成移分机的移分工作。

本发明的有益效果是：结构简单，易于操作，性能可靠，可根据实际情况配合不同规格的穴盘以及移栽机使用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明移分机构和末端执行器结构示意图。

图3是本发明移分机构结构示意图。

图4是本发明末端执行器结构示意图。

图5是本发明连接件和菱形约束组块铰链连接结构示意图。

图6是本发明齿条滑轨、电机保护箱和齿轮结合结构示意图。

图7是本发明工作流程图。

图中：支架1，移分机构2：滚珠丝杆滑台2-1、云台2-2、L型固定杆2-3、齿条滑轨2-4、电机保护箱2-5、步进电机2-6、滚珠丝杆滑台2-7、滑块2-8、连接件2-9、菱形约束组块2-10、滚珠丝杆滑台2-11、滑块2-12、气缸固定件2-13、圆柱型气缸2-14、滑块2-15、滑块2-16、齿轮2-17，末端执行器：电机固定箱3-1，步进电机3-2，井字平台3-3，机械手指3-4，凸轮3-5，弹簧3-6，传动轴3-7。

具体实施方案

见图1，移分机主要由两部分组成：支架1、移分机构2和末端执行器3。

见图1，移分机主要组成部分为：支架1、移分机构2和末端执行器3。移分机构：滚珠丝杆滑台2-1的两端固定在支架1上，滚珠丝杆滑台2-1上丝杆的一端与一步进电机同轴固定连接，滚珠丝杆滑台2-1上套接有两个可移动云台2-2，云台2-2与丝杆相互螺旋啮合，并且在移动过程中两云台2-2的间距保持一致。两个L型固定杆2-3的上端背面分别与两个云台2-2固定连接，两个L型固定杆2-3的下端与齿条滑轨2-4的上表面固定连接，齿条滑轨2-4上套接有M(图中M＝2)个相同的滑台，M个滑台的下表面分别与M个滚珠丝杆滑台(图中：滚珠丝杆滑台2-7和滚珠丝杆滑台2-11)上表面中部固定连接。滚珠丝杆滑台2-7的端部和N-1个滑块(图中：N＝3，即滑块2-8和滑块2-15)的下表面分别与N连接件2-9圆形端表面固定连接，滚珠丝杆滑台2-11的端部和N-1个滑块(图中：滑块2-12和滑块2-16)的下表面分别与N个连接件2-9方形端表面固定连接，菱形约束组块2-10套接在连接件2-9的中央圆柱上，并且靠近方形端铰链连接，2N个连接件2-9的另一端分别与2N个气缸固定件2-13的上端固定连接，其中气缸固定件2-13的侧面开设有一圆形通孔，气缸固定件2-13下端设有凹槽，圆柱形气缸2-14的缸体端部设有一圆形通孔，将这带有圆形通孔的端部插入到气缸固定件2-13的凹槽中并用螺杆穿过其侧面的圆形通孔加以固定。电机固定箱3-1的上表面设有一圆形通孔，圆柱型气缸2-14的活塞端部伸入到电机固定箱3-1上表面的圆形通孔中并用螺母固定。末端执行器3由步进电机3-2驱动，电机固定箱3-1的下端中央设有一圆形通孔，井字平台3-3中央设有一直径相同的圆形通孔，电机固定箱3-1的下表面与井字平台3-3的上表面固定连接，步进电机3-2固定在电机固定箱3-1之内，并且能保证步进电机3-2上的电机轴能穿过电机固定箱3-1和井字平台3-3上的圆形通孔并保证步进电机3-2不会堵转，电机轴与传动轴3-7同轴固定连接，必须保证传动轴3-7与电机轴不会发生相对转动，传动轴3-7的下端与凸轮3-5的上表面固定连接，井字平台3-3上的四个方向每个方向上设有两个带有圆形通孔的一对凸耳，每个方向上的两个凸耳之间留有一定的间隙，机械手指3-4的上端设有一圆形通孔，将机械手指3-4的上端放置于两凸耳之间并通过螺杆和螺母铰链连接，机械手指3-4的中部设有一个凹槽，将弹簧3-6放置于凹槽中并固定，凹槽上端固定有微型轴承，并与凸轮(3-5)形成高副接触。工作时(按图中M＝2，N＝3方式进行移分)，移分机构处于初始端：滚珠丝杆滑台上的滑块和云台均处于滚珠丝杆滑台的一端，齿条滑轨2-4上的滑台集中于一端，圆柱型气缸2-14上的活塞处于最短行程处，此时移分机上的末端执行器3间距与穴盘苗间距相一致，要抓取幼苗时，圆柱型气缸2-14上的活塞伸出，末端执行器3通过凸轮3-5旋转90°来达到抓取和放开幼苗的工作，弹簧3-6一直约束着四个机械手指3-4处于紧绷状态，下降到一定高度时，末端执行器3闭合，抓取幼苗，圆柱型气缸2-14上的活塞收缩到最短行程处，然后滚珠丝杆滑台上的滑块和云台同时开始移动，使末端执行器3的间距发生变化，当达到所需移栽的穴盘或者盆栽的行距和株距时，圆柱型气缸2-14的活塞开始伸出，末端执行器3开始下降，在达到一定位置时放开幼苗，完成移栽任务。

Claims (3)

1.一种结构可扩展的穴盘苗移分机及其钵苗移分方法，包括机架(1)、移分机构(2)、末端执行器(3)，移分机构(2)安装在机架(1)上，末端执行器(3)安装在移分机构(2)下端，其特征是：

移分机构(2)中滚珠丝杆滑台(2-1)的侧面固定在机架(1)上表面横梁上，滚珠丝杆滑台(2-1)的丝杆右端与步进电机同轴固定连接，滚珠丝杆滑台(2-1)上套接有两个相同的保持一定距离的可移动云台(2-2)，云台(2-2)与滚珠丝杆滑台(2-1)的丝杆构成螺旋连接，两个L型固定杆(2-3)的上端背面分别与两个云台(2-2)侧面固定连接，两个L型固定杆(2-3)的下端与齿条滑轨(2-4)的上表面固定连接

齿条滑轨(2-4)上M(图中M＝2)个滑台的下表面分别与M个电机保护箱(2-5)的上表面固定连接，电机保护箱(2-5)的后表面薄壁中央设有一圆形通孔，步进电机(2-6)的电机轴穿过一个电机保护箱(2-5)后表面圆形通孔并与齿轮(2-17)同轴固定连接，M个齿轮(2-17)同时与齿条滑轨(2-4)上的齿条相互啮合

M个电机保护箱(2-5)的下表面分别与M个滚珠丝杆滑台(图中：滚珠丝杆滑台(2-7)和(2-11))的上表面固定连接，其中滚珠丝杆滑台(2-7)和滚珠丝杆滑台(2-11)上的丝杆一端分别与一步进电机同轴固定连接，连接件(2-9)的一端为圆形结构，另一端为方形结构，滚珠丝杆滑台(2-7)远离电机端下表面和N-1(图中N＝3)个滑块(图中：滑块(2-8)和滑块(2-15))分别与N个连接件(2-9)圆形端表面固定连接，滚珠丝杆滑台(2-11)远离电机端下表面和N-1个滑块(图中：滑块(2-12)和滑块(2-16))分别与N个连接件(2-9)方形端表面固定连接，菱形约束组块(2-10)的连杆两端和中部设有圆形通孔并套接在连接件(2-9)的中间圆柱上，且位置靠近方形端铰链连接，其中靠近电机端的滑块(2-16)和滑块(2-8)与丝杆螺旋啮合，其他滑块均为非啮合滑块滚珠丝杆滑台(2-11)上的N个连接件(2-9)圆形端表面和滚珠丝杆滑台(2-7)上N个连接件(2-9)方形端表面分别与2N个气缸固定件(2-13)的上表面固定连接，每个气缸固定件(2-13)的下表面开设有一个凹槽，侧面开设有一圆形通孔，2N个圆柱型气缸(2-14)的缸体端部伸入2N个气缸固定件(2-13)的凹槽中固定连接，每个电机固定箱(3-1)的上端开设有一圆形通孔，2N个圆柱型气缸(2-14)的活塞下端分别与2N个电机固定箱(3-1)上表面固定连接，移分机进行扩展时，为防止碰撞，单个滚珠丝杆滑台(图中滚珠丝杆滑台(2-7)和滚珠丝杆滑台(2-11))下端与连接件(2-9)的圆形端或者方形端连接，相邻的两个滚珠丝杆滑台与下方连接件(2-9)不同形状的端面固定连接。

2.根据权利要求1所述的穴盘苗移分机，其特征在于末端执行器：电机固定箱(3-1)的下表面与井字平台(3-3)上表面固定连接，电机固定箱(3-1)下表面和井字平台(3-3)的中心均设有一个圆形通孔，步进电机(3-2)的电机轴穿过电机固定箱(3-1)和井字平台(3-3)的圆形通孔并与传动轴(3-7)同轴连接，传动轴(3-7)的下端与凸轮(3-5)的上表面固定连接，井字平台(3-3)的四个方向每个方向上均设有一对凸耳，四个机械手指(3-4)的上端分别与四对凸耳铰链连接，机械手指(3-4)的中部设有一个凹槽，凹槽内固定有弹簧(3-6)，机械手指(3-4)上的凹槽上端固定有一个微型轴承，与凸轮(3-5)形成高副接触。

3.一种实施如权利要求1所述的结构可扩展的穴盘苗移分机的钵苗移分方法，其特征在于行距株距调节，其中M、N为正整数。移分机可根据实际情况横向上在各个滚珠丝杆滑台上增加无啮合滑块个数、纵向上增加齿条滑轨(2-4)上的滑台个数来增加末端执行器(3)的个数，满足不同横向纵向穴盘个数的穴盘进行移分工作，其中非啮合滑块需要增加在滚珠丝杆滑台端部(远离步进电机端)和啮合滑块之间，并且用菱形约束组块(2-10)进行约束，保证末端执行器(3)之间具有相同的间距，保证穴盘苗移分的过程中能实现移分机纵向和横向间距的同时调整。在移分工作过程中，移分机构(2)上各个滚珠丝杆滑台上的滑块和云台以及齿条滑轨(2-4)上的滑台移动到一端，使末端执行器(3)悬置于需要抓取的幼苗正上方，在气缸下降并且末端执行器(3)抓取幼苗后，气缸开始上升，各个滚珠丝杆滑台上的滑块和云台以及齿条滑轨(2-4)上的滑台同时开始移动，当移动到另一端穴盘或者盆栽的正上方时，末端执行器(3)的间距与摆放的穴盘或盆栽的间距相同，气缸下降放置幼苗，完成移栽工作。