CN104798516A - 一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法和装置，可带动安装在其上的多末端执行机构往复运功。该装置包括：外框架、同步带传动机构、标准伸缩气缸、伺服电机、转换器、旋转轴、联轴器、轴承座组件、气缸安装架、多末端执行机构组成。其特征在于，当快速提升多末端执行机构取苗时，利用气缸顶起助推，同步带牵引控制定位；当快速放下多末端执行机构栽苗时，利用气缸缓推力牵制，同步带导引准确放苗。本发明具有结构简单、工作功率小的特点，可应用于大负载、高速度、可任意位置准确定位的移栽升降场合，而且运行安全可靠、稳定。
Description
技术领域
本发明涉及温室移栽机械领域，特指涉及一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降技术。
背景技术
近年来随着设施农业的快速发展，温室穴盘苗大量发展，为移栽的大面积应用创造了条件。但是，由于移栽作业环节多，技术要求高，用工量为直播的5～8倍，在温室生产劳动力短缺的情况下，加之传统的移栽方式为裸根苗移栽，移栽后作物的成活率和生长状况等没有保证，因而实现温室穴盘苗移栽机械化、自动化已成为设施农业生产的迫切需要。
自动化移栽设备作为设施园艺机械化中的主要设备，是近十五年在国际上发展起来的新设备，目前已成为欧美、日韩许多国家专业化商品苗生产中的一道重要工序，国外已投入到生产实践中的像荷兰飞梭国际贸易工程公司PC-21型穴盘苗全自动移栽机，取苗成功率较高，每小时可移栽12000～16800株穴盘苗，是人工移栽的15～20倍。随着我国设施农业的发展，移栽任务的增加，单末端执行器已不足以满足移栽任务的需求，开发多末端温室穴盘苗移栽机势在必行。国内大部分温室移栽机借均采用的龙门式结构，根据取苗路径的要求，对穴盘苗必然有一个提升、下放的过程，且能在任意位置准确停靠。移栽执行机构在工作中要反复调整工作位置的高度，以适应育苗盘、植苗盘两个穴盘的位置差异，这种位置差，来自不同穴盘高矮不一样，尤其在从穴盘到花盆的移栽，这种位置差更突出。当连续流水线作业时，多末端执行机构就要不停歇高低变换位置，这就对升降机构提出更高要求：快速、可靠、准确。现有的移栽机械存在弊端，由于取苗爪个数的增多，多末端执行机构的总质量增大，当其快速移位时，产生的惯性力也大，定位不准确。专利CN101843200A公布的温室移栽机夹持器上下运动利用气缸执行，由于气体可以压缩，所以夹持器的位置精度难以保证，如若要实现气缸的相对精确定位成本比较高。CN202269169 U公布的温室移栽机采用的是链条传动带动多末端执行机构上下运动，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷和噪声，在急速反向的传动中会带来较大振动，影响取苗成功率。同步带传动虽然能满足快速定位，但频繁快速往复运动会造成同步带的疲劳变形、损伤。为了提高取苗效率和取苗成功率，有必要进一步研究新的穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构的升降方法和装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法和装置，以提高移栽速度和移栽精度，提高移栽机械的承载力。
为了解决以上技术问题，本发明采用同步带传动以保证准确度和速度，同时利用平衡气缸辅助升降，减少惯性冲击。当快速提升多末端执行器取苗时，利用气缸顶起助推，同步带牵引控制定位；当快速放下多末端执行器栽苗时，利用气缸缓推力牵制，同步带导引准确放苗。两者协调工作，仅需小功率电机便可实现多末端执行器在任意位置准确定位，结构简单，易于控制。本发明采用的具体技术方案如下：
一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法，其特征在于：当快速提升多末端执行机构（2）取苗时，利用标准伸缩气缸（3）顶起助推，同步带机构（4）牵引控制定位；当快速放下多末端执行器栽苗时，利用标准伸缩气缸（3）缓推力牵制，同步带机构（4）准确放苗；具体包括以下步骤：步骤一，利用伺服电机运转通过同步带机构（4）带动多末端执行机构（2）下降，同时通过标准伸缩气缸（3）排气牵制多末端执行机构（2）下降运动,使得多末端执行机构（2）到达取苗工作点A处，即供苗盘的正上方；步骤二，多末端执行机构（2）实现夹苗，夹持幼苗成功后，伺服电机反转带动夹持有幼苗的多末端执行机构（2）上升至B处，B处的位置高于钵苗的高度，同时标准伸缩气缸（3）进气助推辅助多末端执行机构（2）携苗上升；步骤三，夹持有幼苗的多末端执行机构（2）水平移动至植苗盘的正上方C处；步骤四，伺服电机运转带动夹持有幼苗的多末端执行机构（2）下降 ，同时标准伸缩气缸（3）排气牵制多末端执行机构（2）下降，夹持有幼苗的多末端执行机构（2）到达栽苗工作点上方D处；步骤五，在栽苗工作点上方，多末端执行机构（2）实现放苗，放苗成功后，电机反转带动多末端执行机构（2）上升至C处，此时标准伸缩气缸（3）进气助推运动；步骤六，多末端执行机构（2）水平移动至供苗盘上方B处，完成一次移栽动作。
所述的多末端执行机构（2）能实现多个取苗爪同时工作；所述的标准伸缩气缸（3）在伸缩过程中，缸中的气压保持不变。
一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法的装置，包括多末端执行机构（2）、同步带机构（4）、标准伸缩气缸（3）、外框架；其特征在于：
所述的外框架包括安装板（1）、铝型材（5）、吊板（6）；铝型材（5）的两端分别与吊板（6）一端固定连接，吊板（6）的另一端与安装板（1）固定连接；
所述的同步带传动机构（4）其包括电机减速器组合（4-1）；
所述的电机减速器组合（4-1）固定安装于外框架铝型材（5）的中心处，减速器两输出端分别通过联轴器（4-2）与轴（4-4）的一端固定连接，所述的轴（4-4）与轴承座组件（4-3）之间为转动副连接，轴承座组件（4-3）固定于铝型材（5）的两侧；
所述轴（4-4）另一端与主动轮（4-5）固定连接，所述开口同步带（4-6）绕过主动轮（4-5）和从动轮（4-11），从动轮（4-11）与从动轮轴架（4-12）之间为转动副连接，从动轮轴架（4-12）固定于安装板（1）上；
所述开口同步带（4-6）的两端分别通过压板Ⅰ（4-9）、压板Ⅱ（4-10）固定在滑块A（4-7）和B滑块（4-8）上；所述滑块A（4-7）和滑块B（4-8）位于导轨（4-13）上且能沿导轨（4-13）滑动，导轨（4-13）与安装板（1）固定连接。
所述标准伸缩气缸（3）对称分布在同步带传动机构两侧；
标准伸缩气缸（3）包括缸体（3-1）、活塞杆（3-5）、单耳座（3-4）、双耳座（3-3）；缸体（3-1）与单耳座（3-4）固定连接，单耳座（3-4）与双耳座（3-3）之间为转动副连接，缸体通过双耳座（3-3）和单耳座（3-4）固定在气缸支架（3-2）上，所述气缸支架（3-2）固定在外框架上的铝型材（5）；
活塞杆（3-5）一端位于在缸体（3-1）内，另一端通过鱼眼接头（3-6）与多末端执行机构（2）的侧面固定连接，所述多末端执行机构（2）与滑块A（4-7）和滑块B（4-8）分别固定连接。
所述的气缸在伸缩过程中，缸中的气压保持不变。
所述的多末端执行机构（2）能实现多个取苗爪同时工作，并且适应不同规格穴盘。
同步带传动机构（4）控制多末端执行机构（2）往复运动的同时，用标准伸缩气缸（3）辅助升降，以减小冲击、使运行更平稳。
本发明具有有益效果。本发明采用机械、电气相结合的方式实现升降运动。由于穴盘苗温室移栽机械更趋向于多末端执行器的开发，动平台的质量也随着大大增加，惯性也随之增大。传统的升降机构在驱动多末端执行机构高速运行时，会出现定位不准确、振动现象，易导致苗钵脱落、错位,严重制约取苗成功率。本发明采用同步带传动，保证了准确度和速度；同时本发明利用平衡气缸辅助升降，不仅使得可以在行程中任意位置停止、启动,且减少惯性冲击使运行平稳、振动小、安全可靠性强。
附图说明：
图1是本发明穴盘苗温室移栽机械多末端取苗升降装置的结构示意图
图2是本发明穴盘苗温室移栽机械同步带机构的轴测图
图3是本发明标准伸缩气缸安装结构示意图
图4是本发明的方法示意图
图中：1、安装板；2、多末端执行机构；3、标准伸缩气缸；3-1、缸体；3-2、气缸支架；3-3、双耳座；3-4、单耳座；3-5、活塞杆；3-6、鱼眼接头；4、同步带传动机构；4-1、电机减速器组合；4-2、联轴器；4-3、轴承座组件；4-4、轴；4-5、主动轮；4-6、开口同步带；4-7、滑块A；4-8、滑块B；4-9、压板Ⅰ；4-10、压板Ⅱ；4-11、从动轮；4-12、从动轮轴架；4-13、导轨；5、铝型材；6、吊板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的穴盘苗温室移栽机械多末端取苗升降机构的结构如图1所示，标准伸缩气缸安装结构示意图如图3所示。
从图1可以看出该升降机构的结构特征，该带传动升降运动机构由电伺服电机、旋转轴、同步带、导轨、滑块、外框架、标准气缸同步带轮组成。其中各运动副及零部件的具体布置如下：安装板1、铝型材5、吊板6组成外框架，同步带传动机构4其电机减速器组合4-1固定在铝型材5上，其两侧输出端通过联轴器4-2与上传动轴4-4连接，轴承座组件4-3固定铝型材5上支撑轴4-4，两侧传动轴4-4上分别安装有主动轮4-5，主动轮4-5通过开口同步带4-6连接从动轮轴架4-12上的从动轮4-11，电机两侧旋转轴、同步带轮对称布置，开口同步带4-6两端分别通过压板Ⅰ4-9、压板Ⅱ4-10固定在滑块A4-8、滑块B4-9上组成一个封闭的回路，多末端之行机构2固定安装在滑块A4-8、滑块B4-9上，滑块A4-8、滑块B4-9安装在导轨4-13上，这样多末端执行机构2可以随着开口同步带4-6在导轨4-13上来回滑动，同时标准伸缩气缸3的一端通过鱼眼接头3-6与多末端执行机构2固结，另一端通过气缸支架3-2固定在外框架上。当气缸中保持一定气压时，同步带可以轻松提升载物。
本发明的穴盘苗温室移栽机械同步带机构的轴测图如图2所示。本发明的移栽方法示意图如图4所示。
本发明的工作过程如下：首先根据多末端执行机构的总质量设定好标准伸缩气缸7的气压值，取苗时，伺服电机运转利用同步带机构带动多末端执行部件下降，气缸的活塞杆下降，气缸内压力值增大，为了保持压力一定，气缸的进气口排气牵制多末端执行机构下降，夹苗成功后，电机反转带动多末端执行部件及幼苗上升，此时标准伸缩气缸进气助推运动，这样负载的重量就分担了一些在气缸上，减小了同步带与带轮之间的摩擦以及自身的损伤；栽苗时，伺服电机运转带动多末端执行部件和幼苗下降 ，同时标准伸缩气缸排气牵制运动，放苗成功后，电机反转带动多末端执行部件上升，此时标准伸缩气缸进气助推运动。
本发明在利用同步带传动的穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降装置上增加两个气缸，用来分担升降部分的重量，从而降低高速运动时同步带的损伤，运行过程的平稳、安全，提高取苗成功率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法，其特征在于：当快速提升多末端执行机构（2）取苗时，利用标准伸缩气缸（3）顶起助推，同步带机构（4）牵引控制定位；当快速放下多末端执行器栽苗时，利用标准伸缩气缸（3）缓推力牵制，同步带机构（4）准确放苗；具体包括以下步骤：
步骤一，利用伺服电机运转通过同步带机构（4）带动多末端执行机构（2）下降，同时通过标准伸缩气缸（3）排气牵制多末端执行机构（2）下降运动,使得多末端执行机构（2）到达取苗工作点A处，即供苗盘的正上方；
步骤二，多末端执行机构（2）实现夹苗，夹持幼苗成功后，伺服电机反转带动夹持有幼苗的多末端执行机构（2）上升至B处，B处的位置高于钵苗的高度，同时标准伸缩气缸（3）进气助推辅助多末端执行机构（2）携苗上升；
步骤三，夹持有幼苗的多末端执行机构（2）水平移动至植苗盘的正上方C处；
步骤四，伺服电机运转带动夹持有幼苗的多末端执行机构（2）下降 ，同时标准伸缩气缸（3）排气牵制多末端执行机构（2）下降，夹持有幼苗的多末端执行机构（2）到达栽苗工作点上方D处；
步骤五，在栽苗工作点上方，多末端执行机构（2）实现放苗，放苗成功后，电机反转带动多末端执行机构（2）上升至C处，此时标准伸缩气缸（3）进气助推运动；
步骤六，多末端执行机构（2）水平移动至供苗盘上方B处，完成一次移栽动作。
2.根据权利要求1所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法，其特征在于：所述的多末端执行机构（2）能实现多个取苗爪同时工作；所述的标准伸缩气缸（3）在伸缩过程中，缸中的气压保持不变。
3.根据权利1所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降方法的装置，包括多末端执行机构（2）、同步带机构（4）、标准伸缩气缸（3）、外框架；
其特征在于：
所述的外框架包括安装板（1）、铝型材（5）、吊板（6）；铝型材（5）的两端分别与吊板（6）一端固定连接，吊板（6）的另一端与安装板（1）固定连接；
所述的同步带传动机构（4）其包括电机减速器组合（4-1）；
所述的电机减速器组合（4-1）固定安装于外框架铝型材（5）的中心处，减速器两输出端分别通过联轴器（4-2）与轴（4-4）的一端固定连接，所述的轴（4-4）与轴承座组件（4-3）之间为转动副连接，轴承座组件（4-3）固定于铝型材（5）的两侧；
所述轴（4-4）另一端与主动轮（4-5）固定连接，所述开口同步带（4-6）绕过主动轮（4-5）和从动轮（4-11），从动轮（4-11）与从动轮轴架（4-12）之间为转动副连接，从动轮轴架（4-12）固定于安装板（1）上；
所述开口同步带（4-6）的两端分别通过压板Ⅰ（4-9）、压板Ⅱ（4-10）固定在滑块A（4-7）和B滑块（4-8）上；所述滑块A（4-7）和滑块B（4-8）位于导轨（4-13）上且能沿导轨（4-13）滑动，导轨（4-13）与安装板（1）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降装置，其特征在于：所述标准伸缩气缸（3）对称分布在同步带传动机构两侧；
标准伸缩气缸（3）包括缸体（3-1）、活塞杆（3-5）、单耳座（3-4）、双耳座（3-3）；缸体（3-1）与单耳座（3-4）固定连接，单耳座（3-4）与双耳座（3-3）之间为转动副连接，缸体通过双耳座（3-3）和单耳座（3-4）固定在气缸支架（3-2）上，所述气缸支架（3-2）固定在外框架上的铝型材（5）；
活塞杆（3-5）一端位于在缸体（3-1）内，另一端通过鱼眼接头（3-6）与多末端执行机构（2）的侧面固定连接，所述多末端执行机构（2）与滑块A（4-7）和滑块B（4-8）分别固定连接。
5. 根据权利要求3所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降装置，其特征在于：所述的气缸在伸缩过程中，缸中的气压保持不变。
6. 根据权利要求3所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降装置，其特征在于：所述的多末端执行机构（2）能实现多个取苗爪同时工作，并且适应不同规格穴盘。
7. 根据权利要求3所述的一种穴盘苗温室移栽机械多末端执行机构升降装置，其特征在于：同步带传动机构（4）控制多末端执行机构（2）往复运动的同时，用标准伸缩气缸（3）辅助升降，以减小冲击、使运行更平稳。
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| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150729 |