CN109526331B - 一种水培叶菜种苗移植生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蔬菜移植生产线。技术方案是：一种水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：该生产线包括穴盘输送工位和种苗移植工位；所述穴盘输送工位包括两根相互平行且横向布置的穴盘输送轨道以及可滚动地定位在穴盘输送轨道上以输送穴盘的穴盘输送装置；所述种苗移植工位包括纵向布置且沿横向等间距分布的若干移植轨道、纵向布置在相邻移植轨道之间以摆放水培管的若干水培管工作台、可活动地定位在移植轨道上的种苗移植装置以及横向设置在穴盘输送轨道和移植轨道之间的到位轨道。该生产线包括种苗输送、种苗提取和种苗移植三个功能，实现在叶菜取苗区和植苗区的往复作业，保证可持续进行种苗移植工作，实现叶菜种苗水培移植过程的高度机械化。

Description

一种水培叶菜种苗移植生产线

技术领域

本发明涉及一种蔬菜移植生产线，特别是涉及一种送苗、取苗、移苗和植苗四个过程的叶菜种苗水培移植生产线。

背景技术

我国是世界上蔬菜生产量最大的国家，蔬菜年产量约占世界年生产总量的60%，其中叶菜年产量占蔬菜年生产总量的1/3左右。叶菜的生存环境对其生长有至关重要的作用，目前广泛认为水培叶菜具有较高的产量。但是叶菜种苗由培养基移植到水培管进行培养这一操作过程还处于人工操作，工作效率低，并极大增加了叶菜种苗水培移植的劳作成本。针对这一点，开展叶菜种苗水培移植研究对提高叶菜产量是极为必要的。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，设计一种水培叶菜种苗移植生产线；该生产线包括种苗输送、种苗提取和种苗移植三个功能，实现在叶菜取苗区和植苗区的往复作业，保证可持续进行种苗移植工作，实现叶菜种苗水培移植过程的高程度机械化，提高叶菜种苗移植过程的工作效率，提高叶菜生产总量，有利于叶菜规模化生产。

本发明提供的技术方案是：

一种水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：该生产线包括穴盘输送工位和种苗移植工位；所述穴盘输送工位包括两根相互平行且横向布置的穴盘输送轨道以及可滚动地定位在穴盘输送轨道上以输送穴盘的穴盘输送装置；所述种苗移植工位包括纵向布置且沿横向等间距分布的若干移植轨道、纵向布置在相邻移植轨道之间以摆放水培管的若干水培管工作台、可活动地定位在移植轨道上以接收穴盘并将种苗由穴盘移植至水培管工作台上的种苗移植装置以及横向设置在穴盘输送轨道和移植轨道之间以辅助种苗移植装置在不同水培管工作台之间作业的到位轨道；

所述穴盘输送装置包括纵向布置的带式输送机以及驱使带式输送机沿穴盘输送轨道运动的若干驱动机构；

所述种苗移植装置包括机架以及安装在机架上的穴盘工作台、穴盘定位机构、种苗移植机构、穴盘进给机构、穴盘收集箱和若干动力机构；所述穴盘工作台和水培管工作台水平且相互平行布置；所述种苗移植机构横向跨越在穴盘工作台与水培管工作台上方并且往返移动，以便将种苗由穴盘工作台移植到水培管工作台；所述穴盘定位机构可移动地定位在穴盘工作台的上方以驱动穴盘工作台上的穴盘往种苗移植机构方向运动并定位，以配合种苗移植机构作业；所述穴盘进给机构设置在穴盘工作台的穴盘出口上方并且定距离地间歇移动穴盘以配合种苗移植机构作业；所述穴盘收集箱设置在穴盘工作台的穴盘出口外侧以收集空穴盘；所述动力机构设置在机架底部并可滚动地定位在移植轨道或到位轨道上，以辅助种苗移植装置与水培管工作台配合作业；所述机架底部还设置有若干利于种苗移植装置运动的万向轮；所述到位轨道上开设有便于万向轮通过的空隙；

所述带式输送机、驱动机构、穴盘工作台、种苗移植机构、穴盘定位机构、穴盘进给机构以及动力机构分别与控制器电连接，以保证各机构的工作配合。

所述驱动机构包括固定在带式输送机底部的支撑板、安装在支撑板底部并与穴盘输送轨道配合形成滚动副的第一滚轮、设置在滚轮两侧用于限位第一滚轮的两个第一限位轮以及安装在支撑板底部以驱使第一滚轮运动的第一减速器电机。

所述穴盘工作台包括可转动且相互平行地布置在机架上的若干个传送辊以及沿着传送辊两端的机架依序布置以实现穴盘运动导向的限位台；传送辊两端的限位台之间的距离与穴盘的宽度相适合。

所述穴盘定位机构包括通过水平导轨副可滑动地定位在穴盘工作台上方的Y滑动板、驱使Y滑动板运动的带轮传送组件以及可竖直运动地定位在Y滑动板上以便推动穴盘的推板；所述带轮传送组件包括竖直安装在Y滑动板上的带轮步进电机、固定在机架上并沿穴盘输送方向水平张紧的同步带以及由带轮步进电机驱动并与同步带配合传动的同步齿轮。

所述穴盘进给机构包括可水平滑动地定位在机架上的第一Y滑动板由固定在第一Y滑动板上的第二Y方向气缸驱动并可水平滑动地定位在机架上的第二Y滑动板、分别竖直固定在第二Y滑动板上的第一Z方向气缸和第二Z方向气缸、固定在第一Z方向气缸的活塞杆末端以带动穴盘运动的若干穴盘穴孔仿形块以及固定在第二Z方向气缸的活塞杆末端并与推板配合以定位穴盘的挡板。

所述的种苗移植机构包括横向跨越穴盘工作台和水培管工作台且两端分别通过导轨副可竖直滑动地定位在机架上的Z滑动架、安装在Z滑动架的两端以保持Z滑动架两端同步运动的同步器、通过滑轨副可水平滑动地定位在Z滑动架上的X滑动板、安装在Z滑动架上且其活塞杆连接并驱动X滑动板的第一X方向气缸、一端与X滑动板固定连接的气爪组件以及固定在X滑动板上且其活塞杆施力于气爪组件另一端的第二X方向气缸。

所述气爪组件包括若干竖直布置以抓取种苗的气爪、可水平滑动地定位在Z滑动架上并一一支撑气爪的若干气爪固定板以及连接在相邻气爪固定板之间以保证相邻气爪固定板具有确定伸展距离的布带；每个气爪均包括竖直固定在气爪固定板上的气爪气缸、由气爪气缸驱使竖直运动以抓取种苗的若干气爪爪子以及固定在气爪固定板上并穿套在气爪爪子外部以利于气爪爪子导向的气爪爪套。

所述动力机构包括竖直固定在机架底部的第三Z方向气缸、与第三Z方向气缸活塞杆末端固定连接的伺服电机、由伺服电机驱使转动一定角度的旋转板、可滚动地定位在移植轨道上的第二滚轮、设置在第二滚轮两侧以限位第二滚轮的两个第二限位轮以及驱使第二滚轮运动的第二减速器电机；所述第二滚轮和第二减速器电机均定位在旋转板底面并随旋转板一体转动；同一移植轨道上的两个动力机构之间的距离与到位轨道和移植轨道端面之间的距离相等。

所述水培管工作台由若干钢管拼接而成；水培管工作台上横向均匀分布有若干限位盘，相邻限位盘的距离与水培管的宽度相适合以限制水培管横向移动；水培管工作台的端面横向设置有用于限制水培管纵向移动的限位板。

所述的穴盘收集箱为由钢板包络而成的开口箱体；所述穴盘收集箱的大小与穴盘相适应。

本发明的有益效果是：

在本发明提供的叶菜种苗水培移植生产线中，穴盘输送装置通过驱动机构沿穴盘输送轨道运动，可以保证穴盘输送装置与种苗移植装置的位置相对应，从而准确地向种苗移植装置输送穴盘；种苗移植装置通过穴盘定位机构、种苗移植机构和穴盘进给机构可实现叶菜种苗移植过程中高效对准取苗和精准植苗，减轻种苗破损，提高种苗存活率；种苗移植装置在动力机构的带动下沿着移植轨道和到位轨道运动，能够保证种苗移植装置始终与水培管工作台上的空管孔相对应，并实现种苗移植装置在不同的水培管工作台上进行作业，从而保证种苗移植过程的连续自动化工作，提高种苗的移植效率，实现叶菜种苗水培移植的规模化生产。

附图说明

图1为本发明中叶菜种苗水培移植生产线的立体结构示意图。

图2为本发明中穴盘输送轨道、到位轨道与移植轨道的立体分布示意图。

图3为本发明中穴盘输送装置的立体结构示意图。

图4为本发明中穴盘输送装置的主视结构示意图。

图5为本发明中驱动机构的立体结构示意图。

图6为本发明中驱动机构的仰视结构示意图。

图7为本发明中种苗移植装置的立体结构示意图之一。

图8为本发明中种苗移植装置的立体结构示意图之二（为图面清晰，隐藏部分机架）。

图9为本发明中穴盘定位机构的立体结构示意图。

图10为本发明中穴盘进给机构的立体结构示意图。

图11为本发明中动力机构的立体结构示意图之一。

图12为本发明中动力机构的立体结构示意图之二（为图面清晰，隐藏电机支撑罩和第二滚轮支撑罩）。

图13为本发明中种苗移植机构的立体结构示意图。

图14为本发明中气爪组件的立体结构示意图。

图15为本发明中气爪的主视结构示意图。

图16为本发明中穴盘的立体结构示意图。

图17为本发明中水培管的立体结构示意图。

图18为本发明中水培管工作台的立体结构示意图。

附图标记：

01—穴盘、02—穴盘输送装置、0201—滚筒、0202—输送带、0203—驱动机构、020301—第一减速器电机、020302—支撑板、020303—第一带座轴承、020304—第一滚轮支撑罩、020305—转动轴、020306—第一滚轮、020307—第一限位轮、0204—支撑架、0205—三相电机、0301—穴盘输送轨道、0302—到位轨道、0303—移植轨道、04—种苗移植装置、0401—穴盘工作台、040101—万向轮、040102—传动辊、040103—限位台、0403—穴盘定位机构、040302—同步带、040303—Z方向气缸、040304—带轮步进电机、040305—Y滑动板、040306—推板、040307—Y滑轨、040308—Y滑块、040309—导杆、0404—机架、0405—穴盘进给机构、040501—穴盘穴孔仿形块、040502—挡板、040503—第二Y滑动板、040504—第一Z方向气缸、040505—第二Z方向气缸、040506—第一Y滑动板、040507—第二Y方向气缸、040508—第一Y方向气缸、040509—导向杆、040510—仿形块连接板、0406—穴盘收集箱、0407—动力机构、040701—第三Z方向气缸、040702—电机支撑罩、040703—导向筒、040704—旋转板、040705—第二滚轮支撑罩、040706—第二减速器电机、040707—第二带座轴承、040708—伺服电机、040709—第三带座轴承、040710—第二滚轮、040711—传动轴、040712—第二限位轮、0408—种苗移植机构、040801—气爪滑块、040802—气爪、04080201—气爪气缸、04080202—气爪爪子、04080203—气爪爪套、040803—气爪固定板、040804—气爪滑轨、040805—第四Z方向气缸、040807—Z滑动架、040808—第一X方向气缸、040809—气爪滑动板、040810—X滑动板、040811—第二X方向气缸、040812—布带压紧片、040813—布带、040814—移植滑轨、040815—移植滑块、040816—同步轴、040817—齿轮、040818—齿条、05—水培管、06—水培管1号工作台、0601—限位板、0602—钢管、0603—限位盘、07—水培管2号工作台、08—水培管3号工作台。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

为叙述方便，本文采用X、Y、Z坐标系，X轴与Y轴构成水平面（其中X轴方向为图1中的左右方向），Z轴垂直X-Y水平面且向上为正方向。

常规的叶菜种苗水培移植技术，是要将穴盘01（图16所示）中的穴苗一一移植到水培管05（图17所示，本发明应用的水培管为空的长条水培管，水培管上的管孔等间距分布）的管孔中；由于人工频繁操作劳动强度大、生产效率低，因此本发明研制了一种水培叶菜种苗移植生产线。

如图1所示，本发明提供的叶菜种苗水培移植生产线，包括穴盘输送工位和种苗移植工位。所述穴盘输送工位包括两根穴盘输送轨道0301和穴盘输送装置02；两根穴盘输送轨道相互平行且横向（即图中X轴方向）布置；所述穴盘输送装置可滚动地定位在穴盘输送轨道上。所述穴盘输送装置包括带式输送机和驱动机构0203。

如图3、图4所示，所述带式输送机用于向种苗移植装置输送穴盘，包括支撑架0204、两个滚筒0201、输送带0202和三相电机0205。其中，输送带沿纵向方向（即图中Y轴方向，下同）水平布置以便输送穴盘；两个滚轮横向（即沿图中X轴方向，下同）固定在支撑架的两端以支撑传送带；所述三相电机安装在支撑架上并驱使其中一个滚筒转动；该带式输送机可通过外购方式获得。

如图5、图6所示，所述驱动机构0203用于驱使带式输送机沿穴盘输送轨道运动，以保证穴盘输送装置与种苗移植装置的位置相对应，从而准确地向种苗移植装置输送穴盘。所述驱动机构包括支撑板020302、第一减速器电机020301、转动轴020305、第一滚轮支撑罩020304、第一滚轮020306、第一带座轴承020303和两个第一限位轮020307。所述支撑板固定安装在带式输送机的支撑架底部；支撑板底部竖直连接有第一滚轮支撑罩，第一滚轮支撑罩内外两侧分别固定着第一滚轮和第一带座轴承。所述第一滚轮与穴盘输送轨道配合形成滚动副；第一滚轮两侧分别设置有一个第一限位轮以便将第一滚轮限位在穴盘输送轨道上。所述第一减速器电机也固定安装在支撑板底部，其中第一减速器电机的转动轴通过第一带座轴承驱使第一滚轮沿穴盘输送轨道滚动，进而驱使带式输送机沿穴盘输送轨道运动（运动距离为相邻两移植轨道之间间距的整数倍）。所述驱动机构共四个，其中每根穴盘输送轨道分别对应两个驱动机构，本发明中对应同一根穴盘输送轨道的两个驱动机构，其支撑板连接为一体。

如图1、图2所示，所述种苗移植工位包括若干（图中为四根）移植轨道0303、到位轨道0302、若干水培管工作台（水培管工作台的数量少于移植轨道的数量，图中为三个，分别是第一水培管工作台06、第二水培管工作台07、第三水培管工作台08和种苗移植装置04。四根移植轨道均纵向平行布置，两两相邻的移植轨道之间间距相等。所述到位轨道横向设置在穴盘输送轨道和移植轨道之间，以辅助种苗移植装置在不同水培管工作台之间交替作业。

三个水培管工作台分别设置在两两相邻的移植导轨之间，水培管工作台沿移植轨道的长度方向（即Y轴方向）水平布置，用于固定摆放水培管。水培管工作台由若干钢管0602拼接而成；水培管工作台上横向均匀分布有若干限位盘0603，相邻限位盘的距离与水培管的宽度相适合，从而将水培管卡嵌在限位盘之间以限制水培管横向移动；水培管工作台的端面还横向设置有限位板0601以限制水培管纵向移动，从而将水培管固定在水培管工作台上。

如图7所示，所述种苗移植装置可滚动地定位在移植轨道上，以接收穴盘输送装置的穴盘并将种苗由穴盘移植至水培管工作台。种苗移植装置包括机架0404以及安装机架上的穴盘工作台0401、穴盘定位机构0403、穴盘进给机构0405、种苗移植机构0408、穴盘收集箱0406和若干（图中为四个）动力机构0407。所述穴盘工作台和水培管工作台相互平行布置（即图中Y轴方向布置，其中Y轴正方向为穴盘进口，Y轴负方向为穴盘出口），并且位于同一水平面。所述穴盘定位机构、种苗移植机构和穴盘进给机构依次沿穴盘的输送方向（即Y轴负方向）设置在穴盘工作台的上方。所述穴盘收集箱位于穴盘工作台的穴盘出口位置。所述动力机构设置在机架底部并可滚动地定位在移植轨道或到位轨道上，以辅助种苗移植装置与水培管工作台配合作业。

如图8所示，所述穴盘工作台用于穴盘摆放、穴盘定位和穴盘进给。穴盘工作台安装在机架上。所述穴盘工作台包括若干传送辊040102和若干限位台040103；其中若干传送辊通过轴承可转动地横向水平布置在机架上，传送辊之间则相互平行设置；相邻传送辊之间的间距小于穴盘长度的二分之一，以利于穴盘在传送辊之间依次运送。若干限位台沿着传送辊两端的机架依序布置，传送辊两端的限位台之间的距离与穴盘的宽度相适合，以形成利于穴盘运动的导向结构。本设计的穴盘工作台一次最多可放4个穴盘。

如图9所示，所述的穴盘定位机构用于驱动穴盘工作台上的穴盘往种苗移植机构方向运动，同时与穴盘进给机构相配合对穴盘进行定位，以便于种苗移植机构作业。所述穴盘定位机构包括Y滑动板040305、Y滑轨040307、Y滑块040308、Z方向气缸040303、两个导杆040309、推板040306和带轮传送组件。所述Y滑动板通过水平导轨副（由Y滑块与Y滑轨组成）可滑动地定位在穴盘工作台上方的机架上。所述Z方向气缸竖直固定在Y滑动板上且其底端的活塞杆与推板固定连接，以便于推板推动穴盘移动。两个导杆可竖直移动地安装在Y滑动板上，其底端与推板固定连接，以辅助推板在Y方向稳定运动。

所述带轮传送组件用于驱动Y滑动板在Y方向运动，包括同步带040302、带轮步进电机040304和同步齿轮（图中未显示）；所述同步带沿穴盘的输送方向（即Y轴方向）水平固定在机架上；所述带轮步进电机竖直固定安装在Y滑动板上；所述同步齿轮固定在带轮步进电机的电机轴上，并与同步带相互啮合。工作时，带轮步进电机转动，使同步齿轮与同步带相互啮合进行传动，由于带轮步进电机与Y滑动板固定连接，因此，Y滑动板即沿着Y方向移动，进而带动推板推动穴盘。

如图10所示，所述穴盘进给机构用于定距离地间歇移动穴盘，以配合种苗移植机构作业。穴盘进给机构包括第一Y滑动板040506、第一Y方向气缸040508、第二Y滑动板040503、第二Y方向气缸040507、第一Z方向气缸040504、第二Z方向气缸040505、仿形块连接板040510、穴盘穴孔仿形块040501、挡板040502和四根导向杆040509。

所述的第一Y方向气缸水平安装在机架上，其活塞杆与第一Y滑动板固定连接，以控制第一Y滑动板在Y方向做往复运动。所述的第二Y方向气缸水平安装在第一Y滑动板上，其活塞杆与第二Y滑动板连接，控制第二Y滑动板在Y方向做往复运动。第一Y滑动板和第二Y滑动板均通过滑轨副可水平滑动地定位在机架上。第一Z方向气缸竖直安装在第二Y滑动板上，其底端的活塞杆通过仿形块连接板与两个穴盘穴孔仿形块（穴盘穴孔仿形块形状与穴盘穴孔相适合，可插入穴盘穴孔中）相连，以控制穴盘穴孔仿形块在Z方向做往复运动。第二Z方向气缸也竖直安装在第二Y滑动板上，其底端的活塞杆与挡板相连，控制挡板在Z方向做往复运动，以便配合穴盘定位机构中的推板对穴盘进行定位。四根导向杆均可竖直移动地安装在第二Y滑动板上，其中两根导向杆的底端与仿形块连接板相连接，另外两根导向杆的底端与挡板相连接，以分别对穴盘穴孔仿形块和挡板进行导向，辅助穴盘穴孔仿形块和挡板稳定运动。

如图13所示，所述的种苗移植机构横向跨越在穴盘工作台与水培管工作台之间并且往返移动，以便将种苗由穴盘工作台移植到水培管工作台，其功能为抓取叶菜种苗、转移叶菜种苗和种植叶菜种苗。该种苗移植机构包括气爪滑块040801、气爪组件、气爪滑轨040804、第四Z方向气缸040805、Z滑动架040807、移植滑轨040814、第一X方向气缸040808、气爪滑动板040809、移植滑块040815、X滑动板040810、第二X方向气缸040811、同步轴040816、齿轮040817和齿条040818。

如图14、图15所示，所述气爪组件用于抓取叶菜种苗，包括气爪040802、气爪固定板040803、布带040813和布带压紧片040812。所述气爪固定板为六个，分别对应地与六个气爪滑块一一固定连接（气爪固定板通过气爪滑块可滑动地定位在气爪滑轨上）。相邻的气爪固定板用布带依次串接在一起（所述的布带压紧片用于紧固布带）；相邻气爪固定板之间的布带长度等于穴盘一排相邻两个穴孔间距。该装置最多可安装六个气爪；每个气爪（常规部件）均包括气爪气缸04080201、四个气爪爪子04080202和四个气爪爪套04080203（如图15所示）。所述气爪气缸竖直固定在气爪固定板上；四个气爪爪子固定在气爪气缸的活塞杆底端，由气爪气缸控制气爪爪子在Z方向做往复运动（四个气爪爪子相互平行且隔开一定距离，水平面投影轮廓为矩形；距离根据需要确定）；四个气爪爪套固定在气爪固定板的底部并一一穿套在四个气爪爪子外部，以用于气爪爪子的运动导向。气爪气缸起始处于伸长状态。

所述Z滑动架横向跨越穴盘工作台和水培管工作台。所述的气爪滑轨和移植滑轨均沿X方向安装在Z滑动架上（气爪滑轨、移植滑轨与Z滑动架长度方向相互平行布置）；Z滑动架的两端分别通过导轨副（图中省略）可竖直滑动地定位在机架上；本发明在Z滑动架的两端分别设置一个第四Z方向气缸以驱使 Z滑动架竖直运动。所述第四Z方向气缸竖直布置，其活塞杆固定在机架上，其底座与Z滑动架固定连接，以控制Z滑动架在Z方向做往复运动。

第一X方向气缸（气缸轴线与Z滑动架长度方向平行）固定安装在Z滑动架上，其活塞杆与X滑动板相连（X滑动板与靠近穴盘工作台一端的气爪固定板固接，气爪固定板通过气爪滑块与气爪滑轨滑动配合），控制X滑动板在X方向做往复运动。所述的第二X方向气缸（气缸轴线与Z滑动架长度方向平行）安装在X滑动板上，其活塞杆与气爪滑动板相连（气爪滑动板与靠近水培管工作台一端的气爪固定板固接），控制气爪滑动板在X方向做往复运动。其中，气爪滑动板和X滑动板分别通过一移植滑块可滑动地定位在移植滑轨上。不考虑布带的情况下，当X滑动板往X正方向（即靠近水培管工作台的一侧）移动时可推动六个气爪固定板运动；往X负方向（即靠近穴盘工作台的一侧）移动时只能带动与X滑动板固连的一个气爪固定板移动；不考虑布带的情况下，当气爪滑动板往X正方向（即靠近水培管工作台的一侧）移动时只能带动与气爪滑动板固连的一个气爪固定板运动；往X负方向（即靠近穴盘工作台的一侧）移动时可推动六个气爪固定板运动。所述的齿轮和齿条组成一个同步器，本机构在Z滑动架的两端分别安装一个同步器，同步轴可转动地定位在Z滑动架上，同步轴的两端分别固定一齿轮，齿条则竖直安装在机架上并且与齿轮啮合，从而实现Z滑动架在Z方向运动时左右两侧保持同步。

所述穴盘收集箱0406设置在穴盘工作台的穴盘出口外侧以收集空穴盘；穴盘收集箱为由钢板包络而成的开口箱体，穴盘收集箱的大小与穴盘相适应。

如图11、图12所示，所述动力机构用于带动种苗移植装置沿移植轨道或到位轨道运动；其中，动力机构带动种苗移植装置沿移植轨道定距离间歇运动（运动距离与水培管前后相邻两管孔的间距一致），以便下一排空管孔参与工作；动力机构带动种苗移植装置沿到位轨道运动（运动距离为相邻移植轨道间距的整数倍），以辅助种苗移植装置在不同水培管工作台之间交替作业，实现装置的连续自动化工作。该动力机构包括第三Z方向气缸040701、导向筒040703、电机支撑罩040702、旋转板040704、第二滚轮支撑罩040705、第二减速器电机040706、第二带座轴承040707、伺服电机040708、第三带座轴承040709、第二滚轮040710、传动轴040711和第二限位轮040712。

所述第三Z方向气缸竖直安装在机架的支脚上，其活塞杆与伺服电机相连，以带动伺服电机在Z方向运动；第三Z方向气缸的活塞杆外部穿套有导向筒，一方面用于辅助活塞杆运动，另一方面用于保护活塞杆。所述伺服电机竖直布置并由电机支撑罩支撑，其电机轴穿过第三带座轴承（第三带座轴承固定在电机支撑罩的底部）与旋转板固定连接，以驱使旋转板在水平面（即X-Y平面）内转动一定角度。所述旋转板底部竖直连接有第二滚轮支撑罩，第二滚轮支撑罩内外两侧分别固定着第二滚轮和第二带座轴承。所述第二滚轮与移植轨道或到位轨道配合形成滚动副；第二滚轮两侧分别设置有一个第二限位轮以便将第二滚轮限位在移植轨道或到位轨道上。所述第二减速器电机也固定安装在旋转板底部，其中第二减速器电机的传动轴通过第二带座轴承驱使第二滚轮滚动，进而带动种苗移植装置运动；机架的底部安装有利于运动的万向轮040101。

工作过程中，当种苗移植装置需要在不同的水培管工作台上作业时，位于Y轴正方向一侧的两个动力机构，其第三Z方向气缸收缩，使第二滚轮与移植轨道脱离，此时Y轴负方向一侧的两个动力机构仍与移植轨道接触并作为动力源，带动种苗移植装置向到位轨道一侧（即Y轴正方向）运动，直至运动至移植轨道尽头（即Y轴负方向一侧的两个动力机构，其第二滚轮即将脱离移植轨道），此时Y轴正方向一侧的两个动力机构正好处于到位轨道上方（到位轨道与移植轨道端面之间的距离和同一移植轨道对应的两个动力机构之间的距离相等）；然后Y轴正方向一侧的两个动力机构，其伺服电机控制旋转板顺时针旋转90°改变第二滚轮的方向，之后第三Z方向气缸伸长使第二滚轮与到位导轨接触配合，同时Y轴负方向的两个动力机构，其第三Z方向气缸收缩，带动第二滚轮脱离移植轨道，此时Y轴正方向的两个动力机构为动力源，带动种苗移植装置沿到位轨道运动，即可实现种苗移植装置在不同水培管工作台之间的切换。

本发明中，各机构及组件的工作位置信号分别由若干个传感器（包括接近开关）输至控制器（优选PLC；图中省略），再由控制器对各机构及组件的工作次序与动作行程分别进行控制；这些均为常规控制技术，本文不再一一细述。

本发明还配置有连通各气动部件（如气缸）使用的气源（优选空气压缩机；图中省略）。

本发明的运行过程，包括如下步骤：

步骤一、复位穴盘输送装置和种苗移植装置，使各装置处于起始位置；

步骤二、在穴盘输送装置上放置若干装满叶菜种苗的穴盘，在水培管工作台上摆满空水培管；

步骤三、穴盘输送装置上三相电机正向转动，驱动第一滚轮正向转动，从而带动输送带向Y负方向运动，将穴盘输送到种苗移植装置的穴盘工作台上，直至穴盘工作台有4个穴盘为止；

步骤四、穴盘进给机构中的第二Z方向气缸伸长，推动挡板下降一定高度，下降高度能阻挡穴盘即可。穴盘定位机构的Z方向气缸伸长，推动推板下降一定高度，下降高度能推动穴盘即可；

步骤五、穴盘定位机构的带轮步进电机正向转动，带动Y滑动板沿同步带向Y负方向运动，Y滑动板又带动推板向Y负方向移动，并推动穴盘向Y负方向移动，移动至工作位置，即穴盘与挡板接触位置；

步骤六、Y轴负方向一侧的两个动力机构，其第二减速器电机正向转动，带动种苗移植装置向Y负方向运动，运动至工作位置（即恰好移植水培管第一排管孔）即可；

步骤七、Y轴正方向一侧的两个动力机构，其第三Z方向气缸伸长，带动第二滚轮向下运动，直至第二滚轮与移植轨道接触相切，此时移植装置的4个动力机构都与移植轨道接触，为种苗移植装置的运动提供动力；

步骤八、穴盘进给机构的第二Z方向气缸收缩，带动挡板上升至起始高度。穴盘定位机构的Z方向气缸收缩,带动推板上升至起始高度；

步骤九、种苗移植机构的第四Z方向气缸收缩，带动Z滑动架匀速向Z负方向移动，带动气爪下降到取苗最佳位置；

步骤十、气爪气缸收缩，带动气爪爪子向下移动，抓取穴盘穴孔中叶菜种苗，气爪气缸伸长，提取叶菜种苗；

步骤十一、种苗移植机构的第四Z方向气缸伸长，带动Z滑动架匀速向Z正方向移动，带动气爪上升至起始高度；

步骤十二、种苗移植机构的第一X方向气缸收缩，带动X滑动板向X正方向移动，从而带动气爪向X正方向移动，移动至植苗区，即水培管工作台上方；

步骤十三、移植机构的第二X方向气缸伸长，带动气爪滑动板向X正方向运动，在布带作用下，带动气爪滑块沿气爪滑轨向X正方向运动，从而将若干气爪分离，分离间距与水培管一排相邻两管孔穴孔间距一致；

步骤十四、种苗移植机构的第四Z方向气缸收缩，带动Z滑动架匀速向Z负方向移动，带动气爪下降到植苗最佳位置；

步骤十五、气爪气缸收缩，气爪爪子将叶菜种苗放置到对应的水培管管孔内；

步骤十六、气爪气缸伸长，回至起始高度；

步骤十七、种苗移植机构的第四Z方向气缸伸长，带动Z滑动架匀速向Z正方向移动，带动气爪上升至起始高度，第二X方向气缸收缩，带动气爪滑动板向X负方向运动，在布带作用下，带动气爪滑块沿气爪滑轨向X负方向运动，从而将若干气爪接触闭合；

步骤十八、种苗移植机构的第一X方向气缸伸长，带动X滑动板向X负方向移动，从而带动气爪向X负方向移动至取苗区，即穴盘工作台上方；

步骤十九、穴盘进给机构的第一Y方向气缸伸长，带动第一Y滑动板向Y正方向移动，从而带动穴盘穴孔仿形块向Y正方向移动，运行至下一排穴盘空穴孔上方；

步骤二十、穴盘进给机构的第一Z方向气缸伸长，带动穴盘穴孔仿形块向Z负方向移动，插入空穴孔内。穴盘进给机构的第一Y方向气缸收缩，带动穴盘向Y负方向移动一段距离，移动距离与穴盘前后相邻两穴孔的间距一致，即下一排穴孔参与工作；

步骤二十一、穴盘进给机构的第一Z方向气缸收缩，带动穴盘穴孔仿形块向Z正方向移动至起始高度，此时穴盘进给机构恰处于复位位置。

步骤二十二、移植装置上4个动力机构的第二减速器电机正向转动，带动第二滚轮在移植轨道上运动，从而带动种苗移植装置向Y负方向移动一段距离，移动距离与水培管前后相邻两管孔间距一致，即下一排空管孔参与工作；

步骤二十三、重复步骤九至步骤二十二过程；当一个穴盘种苗被取完时运行步骤二十四；当穴盘工作台上穴盘种苗被取完时运行步骤二十六；当水培管被完全植入叶菜种苗时运行步骤二十八；

步骤二十四、当一个穴盘种苗被取完时，穴盘进给机构的第一Y方向气缸和第二Y方向气缸同时伸长，分别推动第一Y滑动板和第二Y滑动板向Y正方移动，从而带动穴盘穴孔仿形块向Y正方向移动，移动至下一个穴盘第一排空穴孔上方。穴盘进给机构的第一Z方向气缸伸长，带动穴盘穴孔仿形块向Z负方向移动，插入空穴孔内。穴盘进给机构的第一Y方向气缸和第二Y方向气缸同时收缩将空穴盘推离穴盘工作台。随着时间积累，空的穴盘会进入穴盘收集箱；

步骤二十五、穴盘进给机构的第一Z方向气缸收缩，带动穴盘穴孔仿形块向Z正方向移动，移动至起始高度，此时穴盘进给机构恰处于复位位置运行。穴盘进给机构中的第二Z方向气缸伸长，推动挡板下降一定高度，下降高度能阻挡穴盘即可。穴盘定位机构的带轮步进电机正向转动，带动Y滑动板沿同步带向Y负方向运动，Y滑动板又带动推板向Y负方向移动，并推动穴盘向Y负方向移动，移动至工作位置，即穴盘与挡板接触位置；穴盘进给机构的第二Z方向气缸收缩，带动挡板上升至起始高度，下一满载穴盘参与工作。运行步骤九；

步骤二十六、当穴盘工作台上穴盘种苗被取完时，穴盘定位机构的带轮步进电机反方向转动，带动Y滑动板沿同步带向Y正方向移动，并带动推板向Y正方向移动，Z方向气缸收缩，带动推板上升一定高度，移动至起始位置；穴盘进给机构的第二Y方向气缸伸长，推动第二Y滑动板向Y正方移动，从而带动挡板向Y正方向移动，移动至穴盘结束侧上方。穴盘进给机构的第二Z方向气缸伸长，带动挡板下降至穴盘结束侧。穴盘进给机构的第二Y方向气缸收缩将穴盘推离穴盘工作台至穴盘收集箱中；

步骤二十七、穴盘进给机构的第二Z方向气缸收缩，带动挡板向Z正方向移动，上升起始高度，此时穴盘进给机构恰处于复位位置。运行步骤三；

步骤二十八、水培管被完全植入叶菜种苗时，运行步骤二十九；

步骤二十九、种苗移植装置中Y轴正方向一侧的两个动力机构，其第三Z方向气缸收缩，使第二滚轮与移植轨道脱离，此时Y轴负方向一侧的两个动力机构仍与移植轨道接触并作为动力源，带动种苗移植装置向到位轨道一侧（即Y轴正方向）运动，直至运动至移植轨道尽头（即Y轴负方向一侧的两个动力机构，其第二滚轮即将脱离移植轨道），此时Y轴正方向一侧的两个动力机构正好处于到位轨道上方；

步骤三十、Y轴正方向一侧的两个动力机构，其伺服电机控制旋转板顺时针旋转90°改变第二滚轮的方向，之后第三Z方向气缸伸长使第二滚轮与到位导轨配合，同时Y轴负方向的两个动力机构，其第三Z方向气缸收缩，带动第二滚轮脱离移植轨道；

步骤三十一、Y轴正方向的两个动力机构为动力源，其第二减速器电机正转，带动种苗移植装置沿到位轨道移动一段距离，移动距离与相邻两个工位距离一致即可；

步骤三十二、驱动机构中的第一减速器电机正转，带动穴盘输送装置沿穴盘输送轨道在X正方向移动一段距离，移动距离与相邻两个工位距离一致即可；运行步骤一。

本发明设计穴盘工作台一次最多可摆放4个穴盘，但穴盘是一个一个参与工作，参与工作的穴盘尺寸不能超过穴盘工作台允许尺寸，且穴盘横向每一排设置的穴孔个数不能超过气爪个数。

本发明工作应用的穴盘为装满种苗的穴盘，穴盘前后两排穴孔等间距分布，穴盘横向每一排设置有6个穴孔（如图16所示）。

本发明设计的水培管工作台一次可以最多有6个水培管参与工作，参与水培管的数量与穴盘横向每一排的穴孔一致。

本发明工作应用的水培管为薄壁中空的长条水培管，水培管前后管孔等间距分布（如图17所示）。

Claims (6)

1.一种水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：该生产线包括穴盘输送工位和种苗移植工位；所述穴盘输送工位包括两根相互平行且横向布置的穴盘输送轨道（0301）以及可滚动地定位在穴盘输送轨道上以输送穴盘（01）的穴盘输送装置（02）；所述种苗移植工位包括纵向布置且沿横向方向等间距分布的若干移植轨道（0303）、纵向布置在相邻移植轨道之间以摆放水培管（05）的若干水培管工作台、可活动地定位在移植轨道上以接收穴盘并将种苗由穴盘移植至水培管工作台上的种苗移植装置（04）以及横向设置在穴盘输送轨道和移植轨道之间以辅助种苗移植装置在不同水培管工作台之间作业的到位轨道（0302）；

所述穴盘输送装置包括纵向布置的带式输送机以及驱使带式输送机沿穴盘输送轨道运动的若干驱动机构（0203）；

所述种苗移植装置包括机架（0404）以及安装在机架上的穴盘工作台（0401）、穴盘定位机构（0403）、种苗移植机构（0408）、穴盘进给机构（0405）、穴盘收集箱（0406）和若干动力机构（0407）；所述穴盘工作台和水培管工作台水平且相互平行布置；所述种苗移植机构横向跨越在穴盘工作台与水培管工作台上方并且往返移动，以便将种苗由穴盘工作台移植到水培管工作台；所述穴盘定位机构可移动地定位在穴盘工作台的上方以驱动穴盘工作台上的穴盘往种苗移植机构方向运动并定位，以配合种苗移植机构作业；所述穴盘进给机构设置在穴盘工作台的穴盘出口上方并且定距离地间歇移动穴盘以配合种苗移植机构作业；所述穴盘收集箱设置在穴盘工作台的穴盘出口外侧以收集空穴盘；所述动力机构设置在机架底部并可滚动地定位在移植轨道或到位轨道上，以辅助种苗移植装置与水培管工作台配合作业；所述机架底部还设置有若干利于种苗移植装置运动的万向轮（040101）；所述到位轨道上开设有便于万向轮通过的空隙；

所述带式输送机、驱动机构、穴盘工作台、种苗移植机构、穴盘定位机构、穴盘进给机构以及动力机构分别与控制器电连接，以保证各机构的工作配合；

所述驱动机构包括固定在带式输送机底部的支撑板（020302）、安装在支撑板底部并与穴盘输送轨道配合形成滚动副的第一滚轮（020306）、设置在滚轮两侧用于限位第一滚轮的两个第一限位轮（020307）以及安装在支撑板底部以驱使第一滚轮运动的第一减速器电机（020301）；

所述穴盘工作台包括可转动且相互平行地布置在机架上的若干个传送辊（040102）以及沿着传送辊两端的机架依序布置以实现穴盘运动导向的限位台（040103）；传送辊两端的限位台之间的距离与穴盘的宽度相适合；

所述穴盘定位机构包括通过水平导轨副可滑动地定位在穴盘工作台上方的Y滑动板（040305）、驱使Y滑动板运动的带轮传送组件以及可竖直运动地定位在Y滑动板上以便推动穴盘的推板（040306）；所述带轮传送组件包括竖直安装在Y滑动板上的带轮步进电机（040304）、固定在机架上并沿穴盘输送方向水平张紧的同步带（040302）以及由带轮步进电机驱动并与同步带配合传动的同步齿轮；

所述穴盘进给机构包括可水平滑动地定位在机架上的第一Y滑动板（040506）、由固定在第一Y滑动板上的第二Y方向气缸（040507）驱动并可水平滑动地定位在机架上的第二Y滑动板（040503）、分别竖直固定在第二Y滑动板上的第一Z方向气缸（040504）和第二Z方向气缸（040505）、固定在第一Z方向气缸的活塞杆末端以带动穴盘运动的若干穴盘穴孔仿形块（040501）以及固定在第二Z方向气缸的活塞杆末端并与推板配合以定位穴盘的挡板（040502）。

2.根据权利要求1所述的水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：所述的种苗移植机构包括横向跨越穴盘工作台和水培管工作台且两端分别通过导轨副可竖直滑动地定位在机架上的Z滑动架（040807）、安装在Z滑动架的两端以保持Z滑动架两端同步运动的同步器、通过滑轨副可水平滑动地定位在Z滑动架上的X滑动板（040810）、安装在Z滑动架上且其活塞杆连接并驱动X滑动板的第一X方向气缸（040808）、一端与X滑动板固定连接的气爪组件以及固定在X滑动板上且其活塞杆施力于气爪组件另一端的第二X方向气缸（040811）。

3.根据权利要求2所述的水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：所述气爪组件包括若干竖直布置以抓取种苗的气爪（040802）、可水平滑动地定位在Z滑动架上并一一支撑气爪的若干气爪固定板（040803）以及连接在相邻气爪固定板之间以保证相邻气爪固定板具有确定伸展距离的布带（040813）；每个气爪均包括竖直固定在气爪固定板上的气爪气缸（04080201）、由气爪气缸驱使竖直运动以抓取种苗的若干气爪爪子（04080202）以及固定在气爪固定板上并穿套在气爪爪子外部以利于气爪爪子导向的气爪爪套（04080203）。

4.根据权利要求3所述的水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：所述动力机构包括竖直固定在机架底部的第三Z方向气缸（040701）、与第三Z方向气缸活塞杆末端固定连接的伺服电机（040708）、由伺服电机驱使转动一定角度的旋转板（040704）、可滚动地定位在移植轨道上的第二滚轮（040710）、设置在第二滚轮两侧以限位第二滚轮的两个第二限位轮（040712）以及驱使第二滚轮运动的第二减速器电机（040706）；所述第二滚轮和第二减速器电机均定位在旋转板底面并随旋转板一体转动；同一移植轨道上的两个动力机构之间的距离与到位轨道和移植轨道端面之间的距离相等。

5.根据权利要求4所述的水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：所述水培管工作台由若干钢管（0602）拼接而成；水培管工作台上横向均匀分布有若干限位盘（0603），相邻限位盘的距离与水培管的宽度相适合以限制水培管横向移动；水培管工作台的端面横向设置有用于限制水培管纵向移动的限位板（0601）。

6.根据权利要求5所述的水培叶菜种苗移植生产线，其特征在于：所述的穴盘收集箱为由钢板包络而成的开口箱体；所述穴盘收集箱的大小与穴盘相适应。

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