CN107124944B - 气动柔性下压式取苗机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动柔性下压式取苗机构，包括气缸、梯形取苗顶头、柔性避苗布、J形导轨和安装架；安装架的前端设有圆孔Ⅰ，后端设有长槽形孔，安装架的一侧设有折弯法兰；气缸的活塞顶杆在气缸缸筒内可在一定行程范围内滑动，气缸缸筒固定在安装架前端的圆孔Ⅰ上，活塞顶杆的下端设有一段外螺纹；J形导轨的上方有一圆孔Ⅱ，J形导轨的下部形成钩槽，J形导轨通过圆孔Ⅱ连接在安装架的后端下方；梯形取苗顶头的上端设有一圆孔Ⅲ，下端为一直角梯形金属框架，上端后方连接一矩形长尾；梯形取苗顶头通过圆孔Ⅲ安装在活塞顶杆的下端，矩形长尾放置在钩槽内；柔性避苗布安装在直角梯形金属框架上。本取苗机构体积小，结构简单，可大大提高取苗效率。

Description

气动柔性下压式取苗机构

技术领域

本发明属于农业机械化移栽技术领域，具体涉及一种气动柔性下压式取苗机构。

背景技术

育苗移栽是蔬菜生产种植环节中的极为重要的一环，相对于蔬菜直接播种种植有诸多的优点。采用育苗移栽方式种植蔬菜，可延长作物生长期，提高其复种指数，缓解积温不足的矛盾，提高蔬菜产量。采用蔬菜移栽也可在移栽时建立蔬菜对杂草的早期生长优势，有利于抑制杂草的生长，提高田间水肥的利用效率。蔬菜移栽还可以避免蔬菜直播所面临的发芽率不高导致的缺苗问题。

目前市场上常见的全自动移栽机取苗机构主要有夹取拔出式、从穴盘底孔顶出式、顶出夹取结合式、气吸式等形式。最常见的夹取拔出式取苗机构要求有良好的取苗、投苗轨迹，因此通常需要多杆机构或特殊的齿轮组等复杂的机械结构实现；从穴盘底孔顶出的取苗方式受穴盘底孔尺寸限制，取苗顶杆面积较小，易对秧苗基质造成破坏，且顶出的秧苗需依靠空气对秧苗茎叶的阻力完成姿态调整，使其竖直落下，常需要较高的投苗高度，也造成了易受风速影响的特点，株距和直立度都难以保证；顶出夹取结合式取苗机构比顶出式取苗机构拥有更好的投苗姿态，但结构更为复杂，价格更高；气吸式取苗机构需大功率风机提供负压，要求机构拥有很好的气密性和加工精度，未见推广使用。另外市场上常见的取苗机构大多需要搭配横向移箱机构来完成换行，造成高速移栽时，换行惯性力大、震动大，降低零部件使用寿命和可靠性，且直接制约着取苗效率的进一步提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种气动柔性下压式取苗机构。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

气动柔性下压式取苗机构，包括气缸、梯形取苗顶头、柔性避苗布、J形导轨和安装架；

所述安装架的前端设有用于安装气缸的圆孔Ⅰ，后端设有长槽形孔，安装架的一侧设有折弯法兰；

所述气缸包括气缸缸筒和活塞顶杆，活塞顶杆在气缸缸筒内可在一定行程范围内滑动，气缸缸筒通过螺栓固定在所述安装架前端的圆孔Ⅰ上，所述活塞顶杆的下端设有一段外螺纹；

所述J形导轨的截面呈英文字母“J”形，J形导轨的上方有一圆孔Ⅱ，J形导轨的下部形成钩槽，所述J形导轨通过上方的圆孔Ⅱ连接在安装架的后端下方；

所述梯形取苗顶头的上端设有一圆孔Ⅲ，下端为一直角梯形金属框架，梯形取苗顶头的上端后方连接一矩形长尾；所述梯形取苗顶头通过上端的圆孔Ⅲ安装在所述活塞顶杆的下端，所述梯形取苗顶头的矩形长尾放置在所述J形导轨的钩槽内；

所述柔性避苗布安装在直角梯形金属框架上。

在上述方案的基础上，所述安装架通过长槽形孔与移栽机机架连接。

在上述方案的基础上，所述气缸为单作用弹簧复位迷你气缸，所述气缸缸筒为圆柱形，气缸缸筒尾部向上，活塞顶杆向下，气缸缸筒尾部设有一气管接口，气管接口通过导气管与空气压缩机连接，导气管中安装有电磁阀，所述电磁阀是具有排气孔的二位三通阀，所述电磁阀通过一套时序控制系统控制气缸的动作频率和顺序从而对气动柔性下压式取苗机构的动作时机进行控制；气缸缸筒内还设有一复位弹簧，该复位弹簧位于气缸缸筒与活塞顶杆之间。

在上述方案的基础上，所述J形导轨的钩槽宽度可容下梯形取苗顶头的矩形长尾，钩槽长度大于所述气缸的工作行程。

在上述方案的基础上，所述J形导轨的钩槽用于限制梯形取苗顶头的矩形长尾仅可做上下运动而不能旋转和摆动。

在上述方案的基础上，所述梯形取苗顶头通过两个螺栓安装在所述活塞顶杆的下端。

在上述方案的基础上，所述直角梯形金属框架为无斜边的前窄后宽形框架。

在上述方案的基础上，所述柔性避苗布的形状与直角梯形金属框架的形状相同，柔性避苗布的大小与直角梯形金属框架的大小相同，其材质可以是弹性布等柔性材质。

在上述方案的基础上，所述柔性避苗布可通过胶粘、缝合等连接方式安装在梯形取苗顶头下端的直角梯形金属框架上。

在上述方案的基础上，所述气动柔性下压式取苗机构需要与正四棱台形组合式穴盘配合使用。

有益效果：本取苗机构体积小，结构简单，成本低，与穴孔为上小下大的正四棱台形组合式穴盘配合使用，可大大提高取苗效率，每个取苗机构对应穴盘中的一列秧苗，多个取苗机构与气动时序控制系统配合使用，可省去横向移箱机构，完成快速取苗，取苗速度可达90-270株/min(比传统的夹取式自动取苗机构快2倍以上)，且对秧苗的损伤较小，用在全自动移栽机上可实现高速高效取苗。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明的结构示意图。

图2安装架的结构示意图。

图3气缸结构示意图。

图4 J形导轨结构示意图。

图5梯形取苗顶头结构示意图。

图6正四棱台形组合式穴盘结构示意图。

图7气动柔性下压式取苗机构工作情况示意图。

图8气动柔性下压式取苗机构连续工作原理俯视图。

图9柔性避苗布遇到秧苗发生形变示意图。

附图标记：1.气缸缸筒 2.活塞顶杆 3.梯形取苗顶头 4.柔性避苗布 5.J形导轨6.安装架 7.圆孔Ⅰ8.长槽形孔 9.折弯法兰 10.气管接口 11.复位弹簧 12.圆孔Ⅱ 13.钩槽 14.圆孔Ⅲ 15.直角梯形金属框架 16.矩形长尾 17.穴盘主体 18.底板 19.秧苗 20.穴孔壁 21.穴孔 22.秧苗茎秆 23.目标秧苗

具体实施方式

以下结合附图1-9对本发明作进一步详细说明。

本发明中所述的气动柔性下压式取苗机构，包括气缸、梯形取苗顶头3、柔性避苗布4、J形导轨5和安装架6；

该气动柔性下压式取苗机构安装在移栽机上时，需有空气压缩机为其提供压缩空气作为气缸动作的动力源，空气压缩机与该取苗机构的气缸通过导气管连接，并在气路中安装电磁阀(该电磁阀是具有排气孔的二位三通阀)对取苗机构的动作时机进行控制。该气动柔性下压式取苗机构可根据穴盘规格灵活布置取苗机构的个数及相对位置，使每个取苗机构对应穴盘的一列秧苗。控制该取苗机构动作的电磁阀可用一套时序控制系统控制气缸的动作频率和顺序，使取苗速率与供苗速率匹配。

所述安装架6的前端有用于安装气缸的圆孔Ⅰ7，后端有可与移栽机机架连接的长槽形孔8，安装架6一侧有折弯法兰9(如图2所示)。安装架6可通过长槽形孔8安装在移栽机机架上，要求其安装高度可使气动柔性下压式取苗机构在活塞顶杆2未推出时梯形取苗顶头3距离穴盘上表面有足够高度，防止穴盘与梯形取苗顶头3发生干涉，且当活塞顶杆2推出时可以将目标秧苗23顺利从穴孔21中推出，完成取苗。

所述气缸缸筒1与所述活塞顶杆2均是市面上常见的一种迷你气缸的一部分，该活塞顶杆2在气缸缸筒1内可在一定行程范围内滑动，气缸缸筒尾部有一气管接口10，可通过气管接口10与导气管连接，气缸缸筒内还有一复位弹簧11，该复位弹簧11位于气缸缸筒与活塞顶杆之间(如图3所示)。气动柔性下压式取苗机构所用气缸为单作用气缸，气阀打开活塞顶杆2推出，气阀关闭，则活塞顶杆2受到气缸内部复位弹簧11的作用收回，完成复位。气缸缸筒1可通过螺栓固定在所述安装架6前端的圆孔Ⅰ7上，气缸缸筒1尾部向上，活塞顶杆2向下，所述活塞顶杆2的下端有一段外螺纹。

所述J形导轨5的截面呈英文字母“J”形，上方有一圆孔Ⅱ12，下部形成的钩槽13宽度可容下梯形取苗顶头3的矩形长尾16，钩槽13长度大于所述气缸的工作行程(如图4所示)。所述J形导轨5通过上方圆孔Ⅱ12连接在安装架6的后端下方。

所述梯形取苗顶头3上端有一圆孔Ⅲ14，下端为一直角梯形金属框架15(无斜边)，梯形取苗顶头3的上端后方有一矩形长尾16(如图5所示)。所述梯形取苗顶头3下端的直角梯形金属框架15小于与之配套使用的穴盘穴孔21尺寸，直角梯形金属框架15为前窄后宽形。所述梯形取苗顶头3通过两个螺栓安装在所述活塞顶杆2的下端，所述梯形取苗顶头3的矩形长尾16放置在所述J形导轨5的钩槽13内。

所述柔性避苗布4呈直角梯形状，其大小与梯形取苗顶头3下端的直角梯形金属框架15大小相同，其材质可以是弹性布等柔性材质。所述柔性避苗布4可通过胶粘、缝合等连接方式安装在梯形取苗顶头3下端的直角梯形金属框架15上。

该气动柔性下压式取苗机构需要与正四棱台形组合式穴盘配合使用，正四棱台形组合式穴盘是一种底板可拆分的育苗穴盘，底板18抽离后穴孔21上下通透，且穴孔21呈上小下大的正四棱台形，如图6所示。

气动柔性下压式取苗机构的工作情况示意图如图7所示，

气动柔性下压式取苗机构的工作过程如下：

1)采用正四棱台形组合式穴盘按照常规育苗方法进行育苗；

2)移栽时将正四棱台形组合式穴盘的底板18抽离，在秧苗基质与穴孔壁20之间的粘结力作用下，秧苗19仍然留在穴孔21中；

3)穴盘苗被供苗机构向前输送，由于蔬菜种子通常较小，播种时容易发生弹跳移动等情况，很难保证秧苗都生长在穴孔21正中央位置。生长在穴孔21一侧的秧苗在取苗时会被柔性避苗布4压弯，但不会被折断。

具体取苗过程为：穴盘主体17被供苗机构送至气动柔性下压式取苗机构正下方时，控制气缸动作的电磁阀打开，压缩空气进入气缸，驱动活塞顶杆2推出，梯形取苗顶头3随之向下运动，并作用于穴盘苗基质上表面，将基质与秧苗从穴孔21中推出，秧苗19在重力作用下呈竖直姿态下落至导苗管或其他栽植机构中进行栽植。电磁阀在一定通电时间后断电，气缸导气管与气管接口10接通，在气缸内部复位弹簧11的作用下，活塞顶杆2向上运动将气缸内空气排出，完成复位。供苗机构将下一株穴盘苗输送至气动柔性下压式取苗机构下方，气动柔性下压式取苗机构将重复上述取苗动作，实现连续取苗。取苗机构连续工作的俯视图如图8所示(箭头代表穴盘运动方向)。

柔性避苗布4自动避苗原理介绍：

柔性避苗布4是由具有弹性的材料制成，其形状与梯形取苗顶头3下端的直角梯形金属框架15相同，为一直角梯形，柔性避苗布4覆盖于梯形取苗顶头3下端的直角梯形金属框架15上。取苗时，梯形取苗顶头3作用于秧苗基质上表面，由于作用区域为一具有一定面积的直角梯形形状，因此大大减小了梯形取苗顶头3作用在基质表面的压强，防止梯形取苗顶头3对基质造成损坏。由于梯形取苗顶头3的直角梯形金属框架15斜边无支持，因此生长位置位于穴孔21靠取苗机构一侧的秧苗茎杆22接触到柔性避苗布4时，柔性避苗布4会发生形变，防止将秧苗茎杆22直接压弯甚至折断，如图9所示(箭头代表穴盘运动方向)。这就是柔性避苗布4的自动避苗原理。

J形导轨5的导向原理：

由于该气动柔性下压式取苗机构所用气缸为圆柱形活塞和气缸缸筒1，因此活塞顶杆2可自由转动，为防止外力作用使梯形取苗顶头3发生旋转，特在该取苗机构的后方设置了J形导轨5，梯形取苗顶头3后部有一矩形长尾16结构，该矩形长尾16在J形导轨5的限制下仅可做上下运动而无法摆动，因此限制了梯形取苗顶头3的旋转和摆动。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：包括气缸、梯形取苗顶头(3)、柔性避苗布(4)、J形导轨(5)和安装架(6)；

所述安装架(6)的前端设有用于安装气缸的圆孔Ⅰ(7)，后端设有长槽形孔(8)，安装架(6)的一侧设有折弯法兰(9)；

所述气缸包括气缸缸筒(1)和活塞顶杆(2)，活塞顶杆(2)在气缸缸筒(1)内可在一定行程范围内滑动，气缸缸筒(1)通过螺栓固定在所述安装架(6)前端的圆孔Ⅰ(7)上，所述活塞顶杆(2)的下端设有一段外螺纹；

所述J形导轨(5)的截面呈英文字母“J”形，J形导轨(5)的上方有一圆孔Ⅱ(12)，J形导轨(5)的下部形成钩槽(13)，所述J形导轨(5)通过上方的圆孔Ⅱ(12)连接在安装架(6)的后端下方；

所述梯形取苗顶头(3)的上端设有一圆孔Ⅲ(14)，下端为一直角梯形金属框架(15)，梯形取苗顶头(3)的上端后方连接一矩形长尾(16)；所述梯形取苗顶头(3)通过上端的圆孔Ⅲ(14)安装在所述活塞顶杆(2)的下端，所述矩形长尾(16)放置在所述钩槽(13)内；

所述柔性避苗布(4)安装在直角梯形金属框架(15)上。

2.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述安装架(6)通过长槽形孔(8)与移栽机机架连接。

3.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述气缸为单作用弹簧复位迷你气缸，所述气缸缸筒(1)为圆柱形，气缸缸筒(1)尾部向上，活塞顶杆(2)向下，气缸缸筒(1)尾部设有一气管接口(10)，气管接口(10)通过导气管与空气压缩机连接，导气管中安装有电磁阀，气缸缸筒(1)内还设有复位弹簧(11)，所述复位弹簧(11)位于气缸缸筒(1)与活塞顶杆(2)之间。

4.如权利要求3所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述电磁阀是具有排气孔的二位三通阀，所述电磁阀通过一套时序控制系统控制气缸的动作频率和顺序从而对气动柔性下压式取苗机构的动作时机进行控制。

5.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述钩槽(13)的宽度可容下梯形取苗顶头(3)的矩形长尾(16)，钩槽(13)的长度大于所述气缸的工作行程。

6.如权利要求5所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述钩槽(13)用于限制所述矩形长尾(16)仅可做上下运动，而不能旋转和摆动。

7.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述梯形取苗顶头(3)通过两个螺栓安装在所述活塞顶杆(2)的下端。

8.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述直角梯形金属框架(15)为无斜边的前窄后宽形框架；所述柔性避苗布(4)的形状与直角梯形金属框架(15)的形状相同，柔性避苗布(4)的大小与直角梯形金属框架(15)的大小相同，柔性避苗布(4)的材质为弹性布。

9.如权利要求8所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述柔性避苗布(4)通过胶粘或缝合连接方式安装在直角梯形金属框架(15)上。

10.如权利要求1所述的气动柔性下压式取苗机构，其特征在于：所述气动柔性下压式取苗机构需要与正四棱台形组合式穴盘配合使用。

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