CN104919955A - 温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器。将步进电机主轴穿过电机固定板孔后，经联轴器与螺杆上端连接，螺母与十字形推杆固定架上端连接，螺杆下端与滑块支撑板中心孔构成转动副；电机固定板和滑块支撑板用光杆支撑，滑块支撑板四条对角线方向的长槽内分别装有滑块，每根苗针上端穿在各自苗针固定块内，苗针固定块穿在各自滑块的中心方块孔内固定；四根推杆的一端分别嵌入十字形推杆固定架各自的长槽中固定，另一端分别穿过方形滑块支撑板各自的长槽，每根苗针下端与各自推杆下端导向块构成滑动副。本发明完成渐近插入苗坨、夹紧苗坨、提升、移位、放入穴孔、渐近推苗分离的动作，实现各种钵苗坨在穴盘间移栽作业的夹紧和分离。

Description

温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器

技术领域

本发明涉及一种农业机械中的移栽机械，特别是涉及一种温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器。

背景技术

温室穴盘育苗，批量生产，可实现工厂化管理，育苗质量好，经济价值显著。钵苗培育过程中，需要对穴盘中长势不好的苗进行剔除补苗移栽作业，或者对长势密集的钵苗进行稀植移栽作业。传统作业采用人工从事该重复性的工作，劳动强度大，效率底，而采用钵苗自动移栽机械移栽质量好，也符合现代农业生产的需求。

温室钵苗移栽机械通过末端执行器实现对钵苗的抓取和释放，要求适应不用作物品种和不同尺寸规格的钵苗，抓取成功率高，伤苗率低，其是温室钵苗移栽机械开发的一项关键技术。1990年，Ting等人基于SCARA四自由度工业机器人进行移钵机开发，设计了针状SNS夹持器，由双动空气气缸驱动，根据穴盘和秧苗的不同可调节针的角度和位置，移栽试验从600孔向48孔苗盘的作业成功率在50%-95%间；2001年，Ryu等人开发了一套专用钵苗移栽机，其开发了指形可更换的末端执行器，夹持成功率80%-98%不等。但上述末端执行器性能都不是很稳定，需要进一步设计创新，使末端执行器抓取和释放的可靠性增强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器，该末端执行器安装于温室钵苗移栽系统的三自由度伺服驱动臂上，完成渐近插入苗坨、夹紧苗坨、提升、移位、放入穴孔、渐近推苗分离的动作，实现各种钵苗坨在穴盘间移栽作业的有效夹紧和可靠分离。

本发明采用的技术方案如下：

本发明将步进电机安装在一边为凸形的电机固定板上端面，步进电机主轴穿过电机固定板中心孔后，通过联轴器与螺杆上端连接，螺母与螺杆构成螺旋副，螺杆穿过十字形推杆固定架中心孔后，螺母与十字形推杆固定架上端面连接，螺杆下端通过复合轴承与方形滑块支撑板中心孔构成转动副；电机固定板的凸形臂孔与移栽系统的三自由度伺服驱动臂连接，电机固定板四边和方形滑块支撑板四边分别用光杆支撑，方形滑块支撑板四条对角线方向均有一条向外开通的长槽，每条长槽内分别装有滑块，每根苗针上端穿在各自苗针固定块内，苗针固定块穿在各自滑块的中心方块孔内，通过顶丝将其方向和位置固定；十字形推杆固定架上均有一条向外开通的长槽，四根推杆的一端分别嵌入各自的长槽中固定，四根推杆的另一端分别穿过方形滑块支撑板各自的长槽，四根推杆均位于各自滑块的内侧，四根推杆的另一端下部槽内均装有苗针导向块，每根苗针下端与各自导向块构成滑动副。

本发明具有的有益效果是：

本发明安装于温室钵苗移栽系统的三自由度伺服驱动臂上，完成渐近插入苗坨、夹紧苗坨、提升、移位、放入穴孔、渐近推苗分离的动作，实现各种钵苗坨在穴盘间移栽作业的有效夹紧和可靠分离。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是电机螺杆驱动部件的立体结构示意图。

图3是支撑架部件的立体结构示意图。

图4是夹紧推苗部件的立体结构示意图。

图5是苗针滑块部件的立体结构示意图。

图6是推杆结构示意图。

图7是滑块结构示意图。

图8(a)～图8(i)是本发明的钵苗移栽作业动作过程示意图。

图中：1、电机螺杆驱动部件，2、支撑架部件，3、夹紧推苗部件，4、苗针滑块部件，5、步进电机，6、联轴器，7、螺杆，8、螺母，9、上隔套，10、复合轴承，11、下隔套，12、夹紧螺母，13、电机固定板，14、光杆，15、方形滑块支撑板，16、十字形推杆固定架，17、推杆固定块，18、推杆，19、苗针导向块，20、苗针固定块，21、滑块，22、苗针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，将步进电机5安装在一边为凸形的电机固定板13上端面，步进电机5主轴穿过电机固定板13中心孔后，通过联轴器6与螺杆7上端连接，螺母8与螺杆7构成螺旋副，螺杆7穿过十字形推杆固定架16中心孔后，螺母8与十字形推杆固定架16上端面连接，螺杆7下端通过复合轴承10与方形滑块支撑板15中心孔构成转动副；电机固定板13的凸形臂孔与移栽系统的三自由度伺服驱动臂连接，电机固定板13四边和方形滑块支撑板15四边分别用光杆14支撑，方形滑块支撑板15四条对角线方向均有一条向外开通的长槽，每条长槽内分别装有滑块21，每根苗针22上端穿在各自苗针固定块20内，苗针固定块20穿在各自滑块21的中心方块孔内，通过两个顶丝将其方向和位置固定；十字形推杆固定架16上均有一条向外开通的长槽，四根推杆的一端分别嵌入各自的长槽中固定，四根推杆的另一端分别穿过方形滑块支撑板15各自的长槽，四根推杆均位于各自滑块21的内侧，四根推杆的另一端下部槽内均装有苗针导向块19，每根苗针22下端与各自导向块19构成滑动副。

本发明包括电机螺杆驱动部件1、支撑架部件2、夹紧推苗部件3和苗针滑块部件4四个部件，现对每个部件的结构作详细的说明如下：

如图1、图2所示，电机螺杆驱动部件1：包括步进电机5、联轴器6、螺杆7、螺杆副8、上隔套9、复合轴承10、下隔套11和夹紧螺母12；步进电机5位于温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器的上部，并通过朝下的电机安装端面与电机固定板13中间位置的安装孔位固连，步进电机5安装端面一侧的主轴通过联轴器6与螺杆7上端连接，螺杆副8与螺母7构成螺旋副配合， 螺杆7下端从上到下依次装有上隔套9、复合轴承10、下隔套11和夹紧螺母12，复合轴承10与滑块支撑板15中心孔构成转动副，上隔套9和下隔套11分别位于滑块支撑板15的上、下侧，用夹紧螺母12将螺杆7固定在滑块支撑板15上。

如图1、图3所示，支撑架部件2：包括电机固定板13、四根光杆和方形滑块支撑板15；一边为凸形的电机固定板13，电机固定板13的凸形臂开有安装孔用与移栽系统的三自由度伺服驱动臂安装，电机固定板13的中心开有用以穿过电机主轴的孔，中心孔四周开有电机安装孔，电机固定板13四边和方形滑块支撑板15四边中心分别用光杆14支撑，通过电机固定板13四边和方形滑块支撑板15四边的螺丝固定光杆14，方形滑块支撑板15中心开孔与复合轴承10相配的孔，方形滑块支撑板15对角线方向，分别开有一条对外开通的长槽，用以四个推杆从中穿过，四条长槽和各自21滑块形成滑动配合。

如图1、图4、图6所示，夹紧推苗部件3：包括十字形推杆固定架16、四个推杆固定块、四个推杆和四个苗针导向块；

十字形推杆固定架16中心开有孔，十字形推杆固定架16上均有一条向外开通的长槽，每根推杆18的一端嵌入各自的长槽中固定，四个推杆固定块17孔穿过推杆18用顶丝固定再用螺钉固定在推杆固定架16各开槽下部；每根推杆18下端朝外一侧开有槽，每根推杆18开有槽的两侧面，用两个顶丝将导向块19的方向和位置固定。

如图1、图5、图7所示，苗针滑块部件4：包括四根苗针、四个固定块和四个滑块；每根苗针22上端穿在每根苗针固定块20内；苗针固定块20穿于滑块21的中心方块孔内，通过两个顶丝将其方向和位置固定；滑块21截面如工字形，穿于滑块支撑板15四个长侧内形成滑动配合。

本发明的具体工作过程如下：

温室钵苗移栽系统的三自由度伺服驱动臂带动安装的温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器平移至移栽穴盘钵苗穴孔上方，如图8(a)所示，下降至接近钵苗位置，如图8(b)所示；三自由度伺服驱动臂继续下降，同时步进电机5接通，带动螺杆7转动，同时带动螺母8和夹紧推苗部件3向上运动，苗针22逐步伸入苗坨且夹角逐步收拢，如图8(c)所示；当三自由度伺服驱动臂继续下降带动苗针22伸入到苗坨底部后，步进电机5停止驱动，如图8(d)所示。

三自由度伺服驱动臂上升，带动温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器夹紧苗坨离开移栽穴盘穴孔，如图8(e)所示。三自由度伺服驱动臂带动温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器平移至目的穴盘穴孔上方，如图8(f)所示。三自由度伺服驱动臂带动温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器下降，苗坨放入目的穴盘穴孔内部，如图8(g)所示。

三自由度伺服驱动臂带动温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器上升，同时步进电机5接通，带动螺杆副8和夹紧推苗部件3向下运动，苗针22逐步离开苗坨且夹角逐步张开，导向块（19）始终与苗坨接触推动苗坨与苗针22的分离，如图8(h)所示；三自由度伺服驱动臂带动温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器继续上升，离开目的穴盘穴孔，如图8(i)所示。

通过调整四个可调节的苗针上固定块20和苗针导向块19的方向和螺杆7驱动推杆固定架的距离来满足不同大小穴盘孔移栽的需要。

本发明也可将推杆固定架十字形变为三角形，相应均布三个夹紧推苗部件和三个苗针滑块部件，三个苗针相位差为120度角布置。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种温室钵苗步进式夹紧与推苗末端执行器，其特征在于：将步进电机（5）安装在一边为凸形的电机固定板（13）上端面，步进电机（5）主轴穿过电机固定板（13）中心孔后，通过联轴器（6）与螺杆（7）上端连接，螺母（8）与螺杆（7）构成螺旋副，螺杆（7）穿过十字形推杆固定架（16）中心孔后，螺母（8）与十字形推杆固定架（16）上端面连接，螺杆（7）下端通过复合轴承（10）与方形滑块支撑板（15）中心孔构成转动副；电机固定板（13）的凸形臂孔与移栽系统的三自由度伺服驱动臂连接，电机固定板（13）四边和方形滑块支撑板（15）四边分别用光杆（14）支撑，方形滑块支撑板（15）四条对角线方向均有一条向外开通的长槽，每条长槽内分别装有滑块（21），每根苗针（22）上端穿在各自苗针固定块（20）内，苗针固定块（20）穿在各自滑块（21）的中心方块孔内，通过顶丝将其方向和位置固定；十字形推杆固定架（16）上均有一条向外开通的长槽，四根推杆的一端分别嵌入各自的长槽中固定，四根推杆的另一端分别穿过方形滑块支撑板（15）各自的长槽，四根推杆均位于各自滑块（21）的内侧，四根推杆的另一端下部槽内均装有苗针导向块（19），每根苗针（22）下端与各自导向块（19）构成滑动副。