CN110651622B - 一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，包括支架，设置在支架上的切削接合机构、砧木移动机构，所述的切削接合机构设有固定座、移动座，移动座设置在固定座的上方，固定座与支架连接，移动座的一端的底部设有嫁接刀片，移动座受驱动上下运动带动嫁接刀片运动完成切割动作；固定座连接设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，穗木支撑组件设有穗木前支座、穗木后支座，穗木前支座由气缸驱动上下运动；砧木支撑组件设有砧木前支座、砧木后支座，砧木前支座与砧木移动机构相连接，砧木移动机构驱动砧木前支座上下运动。该装置可实现砧木、穗木的可靠切削与准确、快速接合。

Description

一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置

技术领域

本发明涉及嫁接机，确切地说是一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，用于苗木枝条的切削与接合，从而完成嫁接过程。

背景技术

嫁接，是植物的人工繁殖方法之一。葡萄嫁接技术是一门新兴技术，使用机器进行自动嫁接育苗的成活率高，生产效率高，但是国内自动化嫁接机研究起步相对较晚，近年来，我国个别农业高校和科研院所已开始研究果树自动嫁接设备，并取得了一定进展，但是由于自动化程度不高、结构复杂、维护调整困难等诸多因素，推广应用受到较多的限制。

我国各地农村正在积极调整种植结构。北京、上海、广州、沈阳、广州等城市率先建立起工厂化农业高效示范园区。江苏、山东、安徽、浙江、海南等地，正在兴建嫁接育苗场。这些大规模的嫁接育苗场，只有通过简单、高效、高成活率的嫁接机器技术才能在短时间内完成优质的商品化嫁接生产。

我国蔬菜、瓜果的生产和设施农业技术的发展已经具备了大力发展自动嫁接机器人技术的基础和条件。嫁接机具有以下优势：一、提高嫁接速度，操作简单，切枝速度快，它能够极大的提高嫁接速度；二、成活率高，速度快，切削面光滑、平整，接穗和砧木的接口更紧密，理论上没有缝隙，从而使伤口更易于愈合，提高成活率；三、降低生产成本，由于嫁接速度快，成活率高，成园速度快，使用嫁接机可以有效地降低生产成本，提高产品的竞争力。

因此，发展自动化嫁接技术，有利于高新技术迅速转化为生产力，推动我国农业现代化的跨越式发展。

授权公告号 CN 108781827 A的中国发明专利，公开了一种嫁接机及嫁接方法，其机构包括夹持抱合装置、V型气动切割运输装置及蜡封处理装置，夹持抱合装置设有砧木支撑平台、穗木支撑平台及切割支撑平台，砧木支撑平台、穗木支撑平台上均设有弧形支撑槽板、U型弹射夹板、气缸，切割支撑平台中部设有落料孔，弧形支撑槽板向落料孔延伸形成切割支撑部，砧木支撑平台或穗木支撑平台的高度可调节，V型气动切割运输装置设有Ω型嫁接刀，Ω型嫁接刀在落料孔上方受驱动向下运动进行切割。

其存在以下技术问题：

首先，切削、接合过程机构运动相对较复杂，作业链长、嫁接效率不高，且切削、接合环节时间间隔较长、嫁接苗切口处水分有损失，在一定程度上影响了嫁接后苗木的成活率；其次，砧木、穗木均具有一定柔性，切削后切口位置均出现一定偏移，通过砧木支撑平台或穗木支撑平台的运动实现砧木、穗木切口的接合有时会发生偏差而不能顺利接合，影响了嫁接效率；第三，夹持抱合装置、V型气动切割运输装置结构相对较复杂，加工、装配成本相对较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，该装置可实现砧木、穗木的可靠切削与准确、快速接合，并可以提高嫁接效率、嫁接后的成活率，还可以降低设备成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，包括支架，设置在支架上的切削接合机构、砧木移动机构，所述的切削接合机构设有固定座、移动座、穗木支撑组件、砧木支撑组件；移动座设置在固定座的上方，固定座与支架连接，移动座的一端的底部设有嫁接刀片，移动座受驱动上下运动带动嫁接刀片运动完成切割动作；固定座连接设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，穗木支撑组件设有穗木前支座、穗木后支座，穗木前支座、穗木后支座分别设置移动座两侧，穗木前支座由气缸驱动上下运动；砧木支撑组件设有砧木前支座、砧木后支座，砧木前支座设置穗木前支座正下方，砧木后支座设置在穗木后支座的正下方，砧木前支座与砧木移动机构相连接，砧木移动机构驱动砧木前支座上下运动，砧木后支座与固定座连接；穗木前支座与穗木后支座之间以及砧木前支座与砧木后支座之间均设有间隙，间隙容纳移动座上的嫁接刀片通过。

本技术方案优点如下：

（1）通过设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，利用穗木支撑组件的穗木前支座、穗木后支座对穗木的切割形成支撑，利用砧木支撑组件的砧木前支座、砧木后支座对砧木的切割形成支撑，且砧木前支座设置穗木前支座正下方，砧木后支座设置在穗木后支座的正下方，使得嫁接刀片自上向下运动过程中一次性对穗木、砧木先后完成切割，有效地保证了切割形状的完全相同，使嫁接后穗木、砧木贴合、咬合更紧密，有利于提高嫁接苗木的成活率。

（2）穗木前支座与穗木后支座之间以及砧木前支座与砧木后支座之间均设有间隙，间隙容纳移动座上的嫁接刀片通过，顺利完成穗木、砧木的切割。

（3）切割完成后，嫁接刀片复位，同时穗木前支座、砧木前支座均抬升使砧木前支座向上运动，使切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，提高切割及接合的效率，减少苗木的切割刀口处的水份损失，进一步提高嫁接后的苗木的成活率。

（4）穗木前支座与砧木前支座均可以受驱动上下运动，一方面可以使切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，另一方面，通过控制穗木前支座与砧木前支座的行程，可以方便地利用穗木前支座对砧木前支座的砧木形成夹持固定，有利于切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，减少机械手的使用，降低设备成本，提高嫁接效率。

进一步的优选技术方案如下：

所述的砧木移动机构设有固定板、滑轨、滑块、挡块、移动板、砧木前支座连接件、随行电磁铁及固定电磁铁；固定板安装在支架上作为其它部件的安装基础，滑块安装在滑轨上，滑轨安装在固定板上，挡块安装在固定板上且位于滑轨下部，挡块的前端可挡住滑块，避免滑块从滑轨脱离，移动板安装在滑块上，随滑块移动，砧木前支座连接件在下、随行电磁铁在上分别安装在移动板上，砧木前支座连接件与砧木前支座相连；固定电磁铁安装在固定板上、滑轨上方，随行电磁铁的工作面与所述移动座的侧面相对，随行电磁铁的工作面与移动座的侧面间隙较小，当随行电磁铁得电后，可吸附在移动座侧面，使得砧木前支座随移动座一起运动。

通过上述设置，利用随行电磁铁及固定电磁铁的得电失进行工作，使得砧木前支座随移动座一起运动，切削后的砧木将连在嫁接刀片外侧，并会随着嫁接刀片向上运动，为避免砧木向上运动过程中另一端下垂，因此，需要砧木前支座与嫁接刀片同速运动，并为其提供支撑。使砧木前支座可支撑砧木随嫁接刀片一起向上运动，直至砧木与穗木接合位置处，便于穗木、砧木的接合。

所述的滑轨上设有一行程开关，当砧木前支座支撑砧木运动至所述导向块的凸块底面时，行程开关触发，随行电磁铁失电，同时固定电磁铁得电。

砧木移动机构通过行程开关进行准确定点控制，与气动工作台配合可实现迅速、准确嫁接。

所述的穗木前支座的后端设有嫁接刀片外侧形状相匹配的凹槽，穗木后支座的前端设有与嫁接刀片内侧形状相匹配的凸块，凹槽与凸块之间设有间隙，砧木后支座上设有与嫁接刀片刃口相匹配的刀槽。

通过设置凹槽与凸块，方便完成切割。通过在砧木后支座上设置刀槽，有利于通过该刀槽容纳切穿砧木的切割刀片的刃部，防止刃部受损或砧木不能切透。

所述的移动座由移动驱动组件驱动，移动驱动组件设有驱动气缸，有驱动气缸的伸出端通过浮动接头与移动座相连，移动导向组件设有导柱、上支板和导向块，上支板、固定座相对应的位置设有导柱安装孔，移动座通过直线轴承套装在移动导向组件的导柱上，移动座与导柱形成滑动副，导柱的两端分别与固定座、上支板连接固定，导向块安装在所述上支板上、远离导柱安装孔的一侧。

通过设置移动导向组件，可以保证移动座的运动的稳定性，提高嫁接的切割精度。

所述的移动座与导向块相对应装置设有切割安装台槽，切割安装台槽安装嫁接刀片，移动座在切割安装台槽上设有竖向设置的导向槽，导向槽与导向块配合，移动座上下运动时，导向块在导向槽内上下活动。

通过设置切割安装台槽，使移动座在切割处形成较薄的部分，便于切割工作进行，通过设置导向槽、导向块，进一步提高移动座的运动的稳定性。

所述导向块的前部下侧设有一凸块，凸块外侧面的形状与嫁接刀片的内侧面的形状相同，凸块外侧面与嫁接刀片的内侧面之间设有间隙，当移动气缸推动穗木前支座运动到最高位时，穗木前支座的底面与凸块的底面平齐。

凸块的截面形状与嫁接刀片刃口内侧相匹配，两者间存在一定间隙，切削结束后，嫁接刀片回程，嫁接刀片内侧贴近凸块向上过程中，凸块使夹持在嫁接刀片内侧刀槽内的穗木顺利脱离嫁接刀片的刀槽并与砧木接合在一起。

附图说明

图1是本发明涉及的一种用于苗木自动嫁接的切削接合机构的立体结构示意图。

图2是本发明的切削接合机构的立体结构示意图

图3是本发明的移动导向组件立体结构示意图。

图4是本发明的移动驱动组件立体结构示意图。

图5是本发明的砧木支撑组件与穗木支撑组件立体结构示意图。

图6是本发明的嫁接刀组件结构示意图。

图7是发明的砧木移动机构立体结构示意图。

图8是砧木后支座的立体图。

图9是嫁接刀片的立体图。

附图标记说明：1-支架；2-切削接合机构；3-砧木移动机构；201-移动驱动组件；202-固定座；203-移动座；204-纵梁；205-移动导向组件；206-穗木支撑组件；207-嫁接刀组件；208-砧木支撑组件；301-直线轴承套；302-导柱；303-上支板；304-导柱安装孔；305-导向块；401-浮动接头；402-连接板；403-驱动气缸；501-穗木后支座；502-穗木前支座；503-砧木后支座；504-气缸安装座；505-砧木后支座连接件；506-移动气缸；601-嫁接刀片；602-刀片座；701-横梁；702-滑块；703-立梁；704-滑轨；705-固定板；706-固定电磁铁；707-移动板；708-随行电磁铁；709-砧木前支座；710-砧木前支座连接件；711-挡块。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1、图2及图7，本发明的一种用于苗木自动嫁接的切削接合机构2，包括支架1、切削接合机构2、砧木移动机构3，其特征在于：所述的支架1由两根纵梁204、一根横梁701和一根立梁703组成，各梁均采用标准铝型材，并通过铝合金角件连接。所述的切削接合机构2设有固定座202、移动座203、移动驱动组件201、移动导向组件205、砧木支撑组件208、穗木支撑组件206及嫁接刀组件207。

参见图2、图3及图4，固定座202安装在所述支架1的纵梁204上侧，其中部设有2个导柱安装孔304；移动导向组件205设有导柱302、上支板303和导向块305，上支板303设有与所述固定座202对应的导柱安装孔304，导柱302呈圆柱形，两端分别安装在固定座202与上支板303的导柱安装孔304内，导向块305安装在所述上支板303上、远离导柱安装孔304的一侧；移动座203通过4个直线轴承套301装在所述导柱302上，与其形成滑动副；移动驱动组件201设有驱动气缸403、连接板402和浮动接头401，驱动气缸403通过连接板402安装在所述支架1的纵梁204下侧，其伸出端通过浮动接头401与移动座203相连；

参见图2、图5，穗木支撑组件206设有穗木前支座502、穗木后支座501、移动气缸506以及气缸安装座504，穗木前支座502安装在移动气缸506的伸出端，移动气缸506通过气缸安装座504安装在所述固定座202上，穗木后支座501安装所述固定座202上、与穗木前支座502分别位于移动座203两侧；

参见图2、图7，砧木支撑组件208设有砧木前支座709、砧木后支座503以及砧木后支座连接件505，砧木后支座503通过砧木座连接件安装在所述固定座202上、移动座203下方，砧木前支座709与所述砧木移动机构3相连；砧木前支座设置穗木前支座正下方，砧木后支座设置在穗木后支座的正下方，

参见图2、图6，嫁接刀组件207设有嫁接刀片601和刀片座602，嫁接刀片601通过刀片座602安装在所述移动座203上。

参见图7，砧木移动机构3设有固定板705、滑轨704、滑块702、挡块711、移动板707、砧木前支座连接件710、随行电磁铁708及固定电磁铁706；固定板705安装在所述支架1的立梁703上，作为其它部件的安装基础；滑块702安装在滑轨704上，与其构成移动副；滑轨704安装在固定板705上；挡块安装在固定板705上、滑轨704下部，其前端可挡住滑块702，避免其从滑轨704脱离；移动板707安装在滑块702上，随滑块702移动；“L”形砧木前支座连接件710在下、随行电磁铁708在上安装在移动板707上，砧木前支座连接件710的另一端与砧木前支座709相连；固定电磁铁706安装在固定板705上、滑轨704上方。

通过设置气缸系统，配合嫁接刀对苗木进行快速切割作业，通过设置砧木移动机构3配合切削接合机构2对切割后的苗木进行准确结合工作。砧木移动机构3通过行程开关进行准确定点控制，与气动工作台配合可实现迅速，准确嫁接。

参见图5，所述的穗木前支座502与穗木后支座501上设有用于放置穗木的半圆弧槽，所述砧木前支座709与砧木后支座503上设有用于放置砧木的半圆弧槽。

上述设置，使得待嫁接苗木可以稳定安放，便于下一步切割嫁接作业。

参见图5、图6及图8所述的穗木前支座502的后端设有与所述嫁接刀片601外侧相匹配的凹槽，所述穗木后支座501的前端设有与所述嫁接刀片601内侧相匹配的凸块，所述砧木后支座503上设有与所述嫁接刀片601刃口相匹配的刀槽。

上述设置，使得嫁接刀片601顺利通过凹槽与凸块之间的间隙，成功抵达砧木座的刀槽。切割苗木的砧木穗木。

参见图3、图5，导向块305的前部下侧设有一凸块，当移动气缸506推动穗木前支座502运动到最高位时，穗木前支座502的底面与凸块的底面平齐。凸块外侧面的形状与嫁接刀片601的内侧面的形状相同，凸块外侧面与嫁接刀片601的内侧面之间设有间隙。

参见图9，切削结束后，嫁接刀片回程，嫁接刀片内侧贴近凸块向上过程中，凸块使夹持在嫁接刀片601内侧刀槽内的穗木顺利脱离嫁接刀片；穗木前支座502的底面与凸块的底面平齐后，等待嫁接刀组件207带动砧木做上移运动，穗木前支座502在最高位时阻挡砧木继续上移并对砧木前支座709上的砧木形成夹持固定，嫁接刀片601向上运动抽离使砧木与穗木在此位置相结合。

参见图7，所述的随行电磁铁708的工作面与所述移动座203的侧面相对，其间隙较小，当随行电磁铁708得电后，可吸附在移动座203侧面，使得砧木前支座709随移动座203一起运动。

上述设置，使得砧木前支座709随移动座203一起运动。

所述的固定电磁铁706的工作面与所述移动板707的侧面相对，其间隙较小，当固定电磁铁706得电后，可吸附在移动板707侧面，使得移动板707及砧木前支座709停止运动。

上述设置，使得移动板707及砧木前支座709停止运动。

所述滑轨704上设有一行程开关，当砧木前支座709支撑砧木运动至所述导向块305的凸块底面时，行程开关触发，随行电磁铁708失电，同时固定电磁铁706得电。

上述设置，使砧木前支座可支撑砧木随嫁接刀片一起向上运动，直至砧木与穗木接合位置处。

本实施例的工作原理如下：

当使用本装置时，将切削接合机构2和砧木移动机构3与嫁接机进行安装，联通气泵并打开电控装置，此部分可由本领域技术人员自行设置。

当进行嫁接作业时，驱动气缸403带动移动座203向下运动，移动座203上设置的嫁接刀片601对穗木、砧木进行切割工作，先切割穗木，再继续向下切割砧木；切割结束后，移动气缸506带动穗木前支座502弹起从而清除穗木前端残余；随后，驱动气缸403带动移动座203向上运动，穗木夹持在嫁接刀片后侧的刀槽内随嫁接刀片一起向上运动，随行电磁铁708通电产生磁力通过滑块702带动砧木前支座709及其上的砧木一起向跟随移动座203运动，当砧木前支座709支撑砧木运动至所述导向块305的凸块底面时，行程开关触发，随行电磁铁708关闭电源，固定电磁铁706接通电源产生磁力吸引移动板707使砧木前支座709停在砧木、穗木接合处，此时，砧木夹持在穗木前支座502与砧木前支座709之间；穗木夹持在嫁接刀片601后侧的刀槽内且穗木上方由凸块进行限位，穗木、砧木处于同一高度且分别位于嫁接刀片601的两侧，嫁接刀片601继续向上运动而穗木、砧木受限位停止运动从而使得砧木、穗木切口处顺利咬合插接在一起。嫁接完成后，嫁接苗木被转移离开装置，固定电磁铁706断电滑块702下落至挡块711处，驱动气缸403带动移动座203回归至初始位置，准备下一轮切割。

本实施例的优点在于：

（1）通过设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，利用穗木支撑组件的穗木前支座、穗木后支座对穗木的切割形成支撑，利用砧木支撑组件的砧木前支座、砧木后支座对砧木的切割形成支撑，且砧木前支座设置穗木前支座正下方，砧木后支座设置在穗木后支座的正下方，使得嫁接刀片自上向下运动过程中一次性对穗木、砧木先后完成切割，有效地保证了切割形状的完全相同，使嫁接后穗木、砧木贴合、咬合更紧密，有利于提高嫁接苗木的成活率。

（2）穗木前支座与穗木后支座之间以及砧木前支座与砧木后支座之间均设有间隙，间隙容纳移动座上的嫁接刀片通过，顺利完成穗木、砧木的切割。

（3）切割完成后，嫁接刀片复位，同时穗木前支座、砧木前支座均抬升，从而使切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，提高切割及接合的效率，减少苗木的切割刀口处的水份损失，进一步提高嫁接后的苗木的成活率。

（4）穗木前支座与砧木前支座均可以受驱动上下运动，一方面可以使切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，另一方面，通过控制穗木前支座与砧木前支座的行程，可以方便地利用穗木前支座对砧木前支座的砧木形成夹持固定，有利于切割后的砧木与切割后的穗木完成接合，减少了机械手的使用，降低设备成本，提高嫁接效率。

（5）通过设置凸块，利用凸块对夹持在嫁接刀片601刀槽内的穗木进行限位，保证穗木与砧木处于同一高度时穗木脱离嫁接刀片而与砧木接合。

由于以上所述仅为本实施例的具体实施方式，但本发明的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所能想到本技术方案技术特征的等同的变化或替代，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，包括支架，设置在支架上的切削接合机构、砧木移动机构，其特征在于：

所述的切削接合机构设有固定座、移动座、穗木支撑组件、砧木支撑组件；

移动座设置在固定座的上方，固定座与支架连接，移动座的一端的底部设有嫁接刀片，嫁接刀片截面呈Ω形，移动座受驱动上下运动带动嫁接刀片运动完成切割动作；

固定座连接设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，穗木支撑组件设有穗木前支座、穗木后支座，穗木前支座、穗木后支座分别设置移动座两侧，穗木前支座由移动 气缸驱动上下运动；砧木支撑组件设有砧木前支座、砧木后支座，砧木前支座设置于 穗木前支座正下方，砧木后支座设置在穗木后支座的正下方，砧木前支座与砧木移动机构相连接，砧木移动机构驱动砧木前支座上下运动，砧木后支座与固定座连接；

穗木前支座与穗木后支座之间以及砧木前支座与砧木后支座之间均设有间隙，间隙容纳移动座上的嫁接刀片通过；

所述的砧木移动机构设有固定板、滑轨、滑块、挡块、移动板、砧木前支座连接件、随行电磁铁及固定电磁铁；固定板安装在支架上作为其它部件的安装基础，滑块安装在滑轨上，滑轨安装在固定板上，挡块安装在固定板上且位于滑轨下部，挡块的前端可挡住滑块，避免滑块从滑轨脱离，移动板安装在滑块上，随滑块移动，砧木前支座连接件在下、随行电磁铁在上分别安装在移动板上，砧木前支座连接件与砧木前支座相连；固定电磁铁安装在固定板上、滑轨上方，随行电磁铁的工作面与所述移动座的侧面相对，随行电磁铁的工作面与移动座的侧面间隙较小，当随行电磁铁得电后，可吸附在移动座侧面，使得砧木前支座随移动座一起运动。

2.根据权利要求1所述的用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其特征在于：所述的滑轨上设有一行程开关，当砧木前支座支撑砧木运动至导向块的凸块底面时，行程开关触发，随行电磁铁失电，同时固定电磁铁得电。

3.根据权利要求1所述的用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其特征在于：所述的穗木前支座的后端设有与 嫁接刀片外侧形状相匹配的凹槽，穗木后支座的前端设有与嫁接刀片内侧形状相匹配的凸块，凹槽与凸块之间设有间隙，砧木后支座上设有与嫁接刀片刃口相匹配的刀槽。

4.根据权利要求1所述的用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其特征在于：所述的移动座由移动驱动组件驱动，移动驱动组件设有驱动气缸，有驱动气缸的伸出端通过浮动接头与移动座相连，移动导向组件设有导柱、上支板和导向块，上支板、固定座相对应的位置设有导柱安装孔，移动座通过直线轴承套装在移动导向组件的导柱上，移动座与导柱形成滑动副，导柱的两端分别与固定座、上支板连接固定，导向块安装在所述上支板上、远离导柱安装孔的一侧。

5.根据权利要求4所述的用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其特征在于：所述的移动座与导向块相对应装置设有切割安装台槽，切割安装台槽安装嫁接刀片，移动座在切割安装台槽上设有竖向设置的导向槽，导向槽与导向块配合，移动座上下运动时，导向块在导向槽内上下活动。

6.根据权利要求4所述的用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其特征在于：所述导向块的前部下侧设有一凸块，凸块外侧面的形状与嫁接刀片的内侧面的形状相同，凸块外侧面与嫁接刀片的内侧面之间设有间隙，当移动气缸推动穗木前支座运动到最高位时，穗木前支座的底面与凸块的底面平齐。

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