CN117359715A - 一种栽培用基质袋自动裁孔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栽培用基质袋自动裁孔器，包括主体支架（1）、主传动系统和开孔器系统；主传动系统包括传动辊（5）、主驱动电机（7）和主驱动轴（9）；主驱动轴（9）最外端设置有偏心轮（14）；开孔器系统包括开孔器支架（4）、开孔器刀头（19）、刀头中心轴（20）、开孔器驱动电机（21）。主传动系统和开孔器系统由独特的驱动系统进行同步操作，从而保证自动开孔的稳定性和流畅性。本发明采用流水线工艺，将厂家提供的密封包装的基质袋现场二次开孔处理，机电一体标准化流水作业方式，标准化程度高，操作简单，通用性强，使得生产效率与质量得到大大提升。

Description

一种栽培用基质袋自动裁孔器

技术领域

本发明总体涉及农业种植技术领域，具体涉及一种栽培用基质袋自动裁孔器。

背景技术

袋式基质无土栽培是指在专用塑料袋内填充椰糠、泥炭、珍珠岩或混合基质栽培作物的一种新型栽培模式。该栽培模式基质用量少，并配以滴灌方法，可实现水肥的精准控制，易于实现生产的标准化和精细化管理。基质袋通常为长条形，考虑到防潮与长途运输的便利性，基质袋在出厂时采用了密封处理，只有在种植种苗前才现场裁剪所需的种植孔。

中国专利（CN114986610A）公开了一种便携式基质袋开孔装置。该便携式基质袋开孔装置通过固定夹板确保开孔位置方正，电机驱动移动轴和切割轮的实时联动，可以保证基质袋所开种植孔平整划一、孔径大小一致，并提高工作效率。但该开孔装置仍需人工操作，劳动强度较大，开孔间距难以保证均一化。

中国专利（CN115553105A）公开了一种全自动基质袋开孔装置。该开孔装置通过固定在车身的开孔工作台与开孔器、传送带进行联动配合，将现行不合理的栽培生产工艺流程进行了改进升级，既保证了基质袋所开种植孔整齐划一，孔距一致，又降低了作业强度、提高了作业效率。但该开孔装置主要适用于温室大棚的现场作业，通用性不强，并且对操作人员的专业性要求较高。

发明内容

为了克服上述现有技术的弊端，本发明的目的在于提供一种新型的栽培用基质袋自动裁孔器，该栽培用基质袋自动裁孔器自动化程度高、通用性强。

根据本发明的栽培用基质袋自动裁孔器，包括：主体支架、主传动系统和开孔器系统；主传动系统和开孔器系统都设置在主体支架上，其中：

主传动系统包括传动辊、主驱动电机和主驱动轴；多个传动辊沿水平方向平行间隔设置在主体支架上，用来支撑并传送基质袋；每个传动辊的两端通过轴承分别与主体支架的前后两侧板连接；在每个传动辊的一端还设置有同步齿轮组，相邻传动辊之间通过同步传动带和同步齿轮组连接；主驱动电机设置在传动辊所在平面下方，其输出轴通过主传动带与主驱动轴连接，主驱动轴上设置有主动轮，与主驱动轴相邻的传动辊上设置有从动轮，主动轮与从动轮之间通过副传动带连接；主驱动轴最外端设置有偏心轮；

开孔器系统包括开孔器支架、开孔器刀头、刀头中心轴、开孔器驱动电机；开孔器支架包括两个平行竖直的前后支腿和连接前后支腿上端的横梁，前后支腿下端固定在主体支架上，横梁下方设置有拨叉，开孔器刀头和开孔器驱动电机都设置在拨叉上；刀头中心轴上端固定在横梁上，开孔器刀头套接刀头中心轴；前后支腿上设置有竖直滑槽，拨叉两端位于滑槽中并能上下运动，拨叉两端伸出滑槽后分别向下连接挺杆，前后支腿下部分别设置有凹轮，凹轮的圆周面与挺杆下端抵接，凹轮通过拉杆与相应侧主驱动轴上的偏心轮连接；主驱动轴带动偏心轮进行旋转运动，偏心轮通过拉杆驱动凹轮进行旋转运动；凹轮的圆周面分为凹部和凸部，当挺杆抵接凹轮的凹部时，拨叉向下运动，开孔器刀头对基质袋进行开孔操作；当挺杆抵接凹轮的凸部时，拨叉向上运动，使开孔器刀头脱离基质袋处于待机状态。

优选情况下，主动轮和从动轮设置有直径不同的多组，通过改变传动带在不同主动轮和从动轮上的位置形成传动辊变速机构，从而调节开孔间距。

具体情况下，拨叉具有拨叉中心孔，刀头中心轴穿过拨叉中心孔；开孔器刀头具有刀头中心孔，刀头中心孔套接刀头中心轴，刀头中心孔周壁上下两端具有外翻边，上下外翻边分别抵接拨叉中心孔周壁上下表面。

优选情况下，在横梁和拨叉之间还设置有回位弹簧，回位弹簧套接刀头中心轴，上端抵接横梁，下端抵接上外翻边。

具体情况下，开孔器驱动电机固定在拨叉上，其输出轴通过齿轮与开孔器刀头进行配合。

优选情况下，偏心轮与凹轮直径相同，偏心轮输出轴和凹轮输入轴都是偏心设计。

优选情况下，挺杆下端设置有球头，球头与凹轮的圆周面相切配合。

优选情况下，传动辊为包胶滚轴。

优选情况下，拨叉两端通过环形接头分别与前后挺杆上端连接。

优选情况下，还包括防护外壳，防护外壳围绕主体支架上部。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）主传动系统和开孔器系统由独特的驱动系统进行同步操作，从而保证自动开孔的稳定性和流畅性；

（2）本发明采用流水线工艺，将厂家提供的密封包装的基质袋现场二次开孔处理，机电一体标准化流水作业方式，标准化程度高，操作简单，通用性强，使得生产效率与质量得到大大提升；

（3）底部多个传动辊匀速传输技术，确保基质袋在裁孔与倒运的过程中不会被损坏，全套加工过程干净卫生；

（4）具有传动带手动变速转换机构，可以对相邻开孔的孔距做一定范围的调节；

附图说明

图1为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的外部结构示意图；

图2为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的整体结构分体示意图；

图3为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的内部结构分体示意图；

图4为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的内部结构组装示意图；

图5为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的局部放大结构示意图；

图6为本发明栽培用基质袋自动裁孔器的工作状态示意图；

图7为本发明中开孔器系统部分剖视结构示意图；

图8为本发明中开孔器系统分体示意图。附图中各标记分别代表：1-主体支架，2-侧板，3-基质袋，4-开孔器支架，5-传动辊，6-同步传动带，7-主驱动电机，8-主传动带，9-主驱动轴，10-主动轮，11-从动轮，12-副传动带，13-同步齿轮组，14-偏心轮，15-拉杆，16-凹轮，17-挺杆，18-拨叉，19-开孔器刀头，20-刀头中心轴，21-开孔器驱动电机，22-环形接头，23-回位弹簧，24-外镶齿轮，25-刀头齿轮，26-拨叉中心孔，27-刀头中心孔，28-外翻边，31-种植孔，41-支腿，42-横梁，43-滑槽，141-偏心轮输出轴，161-凹部，162-凸部，163-凹轮输入轴，201-压片。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图来详细描述本发明的内容。

参见图1-6，根据本发明的栽培用基质袋自动裁孔器主要包括主体支架1、主传动系统和开孔器系统。主传动系统和开孔器系统都设置在主体支架1上。主体支架1可以是焊合件或铝合金组装件，高度以适合操作人员使用为最佳。

主传动系统包括传动辊5、主驱动电机7和主驱动轴9。多个传动辊5沿水平方向平行间隔设置在主体支架1上，用来支撑并传送基质袋3。每个传动辊5的两端通过滚动轴承分别与主体支架1的前后两侧板2连接。主驱动电机7设置在传动辊所在平面下方并与主体支架1固定，其输出轴通过主传动带8与主驱动轴9连接。主驱动轴9上设置有主动轮10，与主驱动轴9相邻的传动辊5上设置有从动轮11，主动轮10与从动轮11之间通过副传动带12连接。主驱动轴9最外端设置有偏心轮14。

在每个传动辊5的一端还设置有同步齿轮组13，同步齿轮组13具有同轴设置的两个齿轮，相邻传动辊5之间通过同步传动带6和同步齿轮组13连接。设备上所有的传动辊5移动方向与速度一致，而且完全受控于主驱动电机7，主驱动电机7正常情况为单一旋转方式，电机速度可根据实际需求选择。

开孔器系统包括开孔器支架4、开孔器刀头19、刀头中心轴20、开孔器驱动电机21。开孔器支架4包括两个平行竖直的前后支腿41和连接前后支腿41上端的横梁42，前后支腿41下端固定在主体支架1上。横梁42下方设置有拨叉18，开孔器刀头19和开孔器驱动电机21都设置在拨叉18上。刀头中心轴20上端固定在横梁42上，开孔器刀头19套接刀头中心轴20。前后支腿41上设置有竖直滑槽43，拨叉18两端位于滑槽43中并能上下运动。拨叉18两端伸出滑槽43后分别向下通过环形接头22连接挺杆17。

前后支腿41下部分别设置有凹轮16，凹轮16的中心轴与支腿41可旋转地连接。凹轮16的圆周面与挺杆17下端抵接。具体情况下，挺杆17下端设置有球头，球头与凹轮16的圆周面相切配合。凹轮16通过拉杆15与相应侧主驱动轴9上的偏心轮14连接。主驱动轴9带动偏心轮14进行旋转运动，偏心轮14通过拉杆15驱动凹轮16进行旋转运动。

凹轮16的圆周面分为凹部161和凸部162，当挺杆17抵接凹轮16的凹部161时，拨叉18向下运动，开孔器刀头19对基质袋3进行开孔操作；当挺杆17抵接凹轮16的凸部162时，拨叉18向上运动，使开孔器刀头19脱离基质袋3处于待机状态。优选地，凹轮与挺杆机构是前后两套对称式的，可实现均衡受力，提高开孔作业的稳定性。

具体情况下，考虑到摩擦附着力与降噪的需要，传动辊5外表面使用了软胶喷涂工艺，形成包胶滚轴。这样做的主要目的是可以确保基质袋3在传输过程中不至于打滑。

具体情况下，参见图5，主动轮10和从动轮11设置有直径不同的多组，通过改变副传动带12在不同主动轮10和从动轮11上的位置形成传动辊变速机构，可以实现档位转换，及在不改变开孔器刀头19开孔时间的基础上，延长或缩短基质袋3在传动辊5上行进的距离，实现对被开的孔相邻间隔距离的调整，这个功能为预留功能，用户可根据实际需求选择。

具体参见图7-8，拨叉18具有拨叉中心孔26，刀头中心轴20穿过拨叉中心孔26。开孔器刀头19具有刀头中心孔27，刀头中心孔27套接刀头中心轴20。刀头中心孔27周壁上下两端具有外翻边28，上下外翻边28分别抵接拨叉中心孔26周壁上下表面。开孔器驱动电机21固定在拨叉18上，其输出轴通过外镶齿轮24与开孔器刀头19的刀头齿轮25进行配合。具体情况下，开孔器驱动电机21为高速旋转微型电机，电机的开与关受控于刀头工作状态，通过外围状态开关的辅助，当开孔器刀头19上升到最上端待机状态时电机停转，当开孔器刀头19下降，需要切割作业时电机旋转，这样也可以起到安全与节能的作用。

为了实现开孔的外观质量，开孔器刀头19为合金钢无齿刀头设计，设计有多个散热工艺槽口。刀头中心轴20的下端可以设置有压片201，其特殊功能是可以在开孔器刀头19上升收起时将开孔后的残留物自动顶出并清除，以方便下一开孔作业。

优选情况下，在横梁42和拨叉18之间还设置有回位弹簧23，回位弹簧23套接刀头中心轴20，上端抵接横梁42，下端抵接上外翻边28。拨叉18向上运动时，回位弹簧23压缩；当拨叉18向下运动时，利用回位弹簧23的回弹力能够使开孔器刀头19对基质带3施加一定的压力，从而使得开孔更顺畅。

具体情况下，偏心轮输出轴141和凹轮输入轴163都是偏心设计，拉杆15的两端分别与偏心轮输出轴141和凹轮输入轴163连接。优选情况下，偏心轮14与凹轮16直径相同。

具体情况下，主体支架1上部还可以设置防护外壳，防护外壳包围整套设备，在左右两端留有基质袋3的出入口。防护外壳为透明材质或设置有观察窗。通过防护外壳可确保设备运行过程中操作人免受传输机构的意外伤害，并保持环境清洁。

具体情况下，本发明的栽培用基质袋自动裁孔器还包括电气控制系统，用来控制主驱动电机7和开孔器驱动电机21的运行。主驱动电机7是整个设备传输环节的动力源，主驱动电机7的转速可以通过调整电气控制系统实现，为了达到较高的控制精度，主驱动电机7优选采用步进电机，以增强设备的使用性能。

下面具体介绍本发明的栽培用基质袋自动裁孔器具体工作过程。

启动电气控制系统后，主驱动电机7得电运行，输出轴驱动主传动带8带动主驱动轴9旋转，主动轮10通过副传动带12将扭矩传递给从动轮11，与此同时也会将扭矩传递给偏心轮14，并且带动拉杆15将旋转扭矩继续向下一级的凹轮16传递，此时所有的传动辊5已经开始转动，带动基质袋3在匀速移动中。

由于凹轮16与偏心轮14都是采用了偏心设计，通过拉杆15的连接，凹轮16的运动轨迹与偏心轮14的运动轨迹可保持一致，所以主驱动电机7是在同时驱动两套系统动作的。如果有需求要增加或减小基质袋3开孔的相邻间距，可以采用改变副传动带12在不同主动轮10和从动轮11上的位置来实现。

凹轮16随系统的旋转系统匀速在转动，挺杆17的球头与凹轮16的圆弧面是相切配合关系，开孔器刀头19的下落与上升受挺杆17的升降控制。当凹轮16与挺杆17的接触面在圆周正常弧线（凸部162）上相切时，挺杆17在最高点位置，此时在环形接头22的作用下，拨叉18克服回位弹簧23的反作用力位置在最上端，也就是开孔器刀头19离开基质袋3一段安全距离，开孔器刀头19处于待机状态。

当主驱动电机7继续旋转，基质袋3在传动辊5上运动，凹轮16也相应同步转动，凹轮16到达凹部161时，挺杆17下落到最下端，并且带动拨叉18连同开孔器刀头19动作，此时开孔器刀头19与基质袋3表面的塑料膜结合，在开孔器驱动电机21的带动下开孔器刀头19产生的旋转力矩可以将基质袋3表面的塑料膜切割出一个标准的圆孔（即种植孔31）。

主驱动电机7继续旋转，凹轮16越出凹部161时开孔器刀头19又上升到上部等待位置，等待下一个工作周期，如此循环，就可以将传动辊5上累积的基质袋3隔一个特定的距离开一个圆孔，实现流水作业。

本领域技术人员应该理解，上述示出的具体实施例仅为本发明的优选实施例。本领域技术人员在不脱离本发明精神的前提下，可以利用常规手段对上述实施例进行简单改型，但都应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，包括：主体支架（1）、主传动系统和开孔器系统；主传动系统和开孔器系统都设置在主体支架（1）上，其中：

主传动系统包括传动辊（5）、主驱动电机（7）和主驱动轴（9）；多个传动辊（5）沿水平方向平行间隔设置在主体支架（1）上，用来支撑并传送基质袋（3）；每个传动辊（5）的两端通过轴承分别与主体支架（1）的前后两侧板（2）连接；在每个传动辊（5）的一端还设置有同步齿轮组（13），相邻传动辊（5）之间通过同步传动带（6）和同步齿轮组（13）连接；主驱动电机（7）设置在传动辊（5）所在平面下方，其输出轴通过主传动带（8）与主驱动轴（9）连接，主驱动轴（9）上设置有主动轮（10），与主驱动轴（9）相邻的传动辊（5）上设置有从动轮（11），主动轮（10）与从动轮（11）之间通过副传动带（12）连接；主驱动轴（9）最外端设置有偏心轮（14）；

开孔器系统包括开孔器支架（4）、开孔器刀头（19）、刀头中心轴（20）、开孔器驱动电机（21）；开孔器支架（4）包括两个平行竖直设置的前后支腿（41）和连接前后支腿上端的横梁（42），前后支腿（41）下端固定在主体支架（1）上，横梁（42）下方设置有拨叉（18），开孔器刀头（19）和开孔器驱动电机（21）都设置在拨叉（18）上；刀头中心轴（20）上端固定在横梁（42）上，开孔器刀头（19）套接刀头中心轴（20）；前后支腿（41）上设置有竖直滑槽（43），拨叉（18）两端位于滑槽（43）中并能上下运动，拨叉（18）两端伸出滑槽（43）后分别向下连接挺杆（17），前后支腿（41）下部分别设置有凹轮（16），凹轮（16）的圆周面与挺杆（17）下端抵接，凹轮（16）通过拉杆（15）与相应侧主驱动轴（9）上的偏心轮（14）连接；主驱动轴（9）带动偏心轮（14）进行旋转运动，偏心轮（14）通过拉杆（15）驱动凹轮（16）进行旋转运动；凹轮（16）的圆周面分为凹部（161）和凸部（162），当挺杆（17）抵接凹轮（16）的凹部（161）时，拨叉（18）向下运动，开孔器刀头（19）对基质袋（3）进行开孔操作；当挺杆（17）抵接凹轮（16）的凸部（162）时，拨叉（18）向上运动，使开孔器刀头（19）脱离基质袋（3）处于待机状态。

2.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，主动轮（10）和从动轮（11）设置有直径不同的多组，通过改变副传动带（12）在不同主动轮（10）和从动轮（11）上的位置形成传动辊变速机构，从而调节开孔间距。

3.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，拨叉（18）具有拨叉中心孔（26），刀头中心轴（20）穿过拨叉中心孔（26）；开孔器刀头（19）具有刀头中心孔（27），刀头中心孔（27）套接刀头中心轴（20），刀头中心孔（27）周壁上下两端具有外翻边（28），上下外翻边（28）分别抵接拨叉中心孔（26）周壁上下表面。

4.根据权利要求3所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，在横梁（42）和拨叉（18）之间还设置有回位弹簧（23），回位弹簧（23）套接刀头中心轴（20），上端抵接横梁（42），下端抵接上外翻边（28）。

5.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，开孔器驱动电机（21）固定在拨叉（18）上，其输出轴通过齿轮与开孔器刀头（19）进行配合。

6.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，偏心轮（14）与凹轮（16）直径相同，偏心轮输出轴（141）和凹轮输入轴（163）都是偏心设计。

7.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，挺杆（17）下端设置有球头，球头与凹轮（16）的圆周面相切配合。

8.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，传动辊（5）为包胶滚轴。

9.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，拨叉（18）两端通过环形接头（22）分别与前后挺杆（17）上端连接。

10.根据权利要求1所述的栽培用基质袋自动裁孔器，其特征在于，还包括防护外壳，防护外壳围绕主体支架（1）上部。